JP6755155B2

JP6755155B2 - 排気排水機構

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Publication number: JP6755155B2
Application number: JP2016190503A
Authority: JP
Inventors: 亮太齋藤
Original assignee: Trinity Industrial Corp
Current assignee: Trinity Industrial Corp
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2036-09-29
Also published as: CN109475894A; US11090678B2; WO2018061604A1; CN109475894B; US20190329284A1; JP2018051472A

Description

本発明は、塗装ブースから排出される汚染空気及び汚水の排気路及び排水路を有する排気排水機構に関する。

従来、この種の排気排水機構として、排水路に備えたタンクの上縁部に粕受入口が備えられ、タンク内で上面に浮遊する浮遊塗料粕が汚水のオーバーフローによって粕受入口に流れ込むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−２２６６０９号公報(段落［００２８］）

しかしながら、上記した従来の排気排水機構では、浮遊塗料粕が散在して、浮遊塗料粕を含まない多くの汚水が粕受入口に流れ込むことがあった。即ち、従来の排気排水機構では、効率良く浮遊塗料粕を集めることができないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、効率よく浮遊塗料粕を集めることが可能な排気排水機構の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、上部を塗装ブースから未塗着の塗料と共に排出される汚染空気が流れる一方、下部を前記塗装ブースから未塗着の塗料と共に排出される汚水が流れ、前記汚染空気の風圧により前記汚水の上部に下部の流れと方向又は速度が異なる上層流を発生させる兼用流路と、前記兼用流路に設けられ、前記上層流の動圧により前記汚水に浮かぶ浮遊塗料粕が流れ込む粕受入口と、を有する排気排水機構において、前記兼用流路に設けられ、前記汚染空気の流速方向と交差する方向に延び、前記上層流の表層部分と共に前記浮遊塗料粕を前記粕受入口側へと案内する汚水ガイドを備える排気排水機構である。

請求項２の発明は、上部を塗装ブースから未塗着の塗料と共に排出される汚染空気が流れる一方、下部を前記塗装ブースから未塗着の塗料と共に排出される汚水が流れ、前記汚染空気の風圧により前記汚水の上部に下部の流れと方向又は速度が異なる上層流を発生させる兼用流路と、前記兼用流路に設けられ、前記上層流の動圧により前記汚水に浮かぶ浮遊塗料粕が流れ込む粕受入口と、を有する排気排水機構において、前記兼用流路内の一部を区画壁で区画して、前記汚水を貯留する貯留部屋が形成されると共に、前記区画壁に前記粕受入口が設けられ、前記貯留部屋内の前記汚水の水面近傍で上方に向かって開口する吸引管と、前記吸引管を通して、前記貯留部屋内の前記浮遊塗料粕を吸引する吸引ポンプと、を有する排気排水機構である。

請求項３の発明は、前記貯留部屋の外壁に形成された保全用窓と、前記保全用窓を開閉する外部扉と、前記粕受入口を開閉する内部扉とを有する請求項２に記載の排気排水機構である。

請求項４の発明は、前記吸引管には、前記汚水の水面に追従して上下動するフロートと、前記フロートの上下動に応じて伸縮又は動く作動部と、が備えられている請求項２又は３に記載の排気排水機構である。

請求項５の発明は、前記兼用流路に設けられ、前記汚染空気の流速方向と交差する方向に延び、前記上層流の表層部分と共に前記浮遊塗料粕を前記粕受入口側へと案内する汚水ガイドを備える請求項２から４の何れか１の請求項に記載の排気排水機構である。

請求項６の発明は、前記兼用流路の途中の通過部より下流側を、前記通過部より一側方に拡張してなる拡張部が形成されて、前記通過部から前記拡張部内に流入する前記汚染空気の少なくとも一部が前記拡張部の内側面に沿って旋回することで前記拡張部内に前記上層流としての上層旋回流が生成されるように構成されている請求項１又は５に記載の排気排水機構である。

請求項７の発明は、前記兼用流路には、前記汚染空気から粉塵を遠心分離して前記兼用流路内の前記汚水へと落下させる粉塵分離器が備えられている請求項１から６の何れか１の請求項に記載の排気排水機構である。

［請求項１，２の発明］
請求項１，２の排気排水機構には、汚染空気と汚水とが共に流れる兼用流路が設けられ、その兼用流路内の風圧により汚水に上層流を生成し、その上層流の動圧により浮遊塗料粕を粕受入口へと押して移動するので、汚水全体の流れが緩やかであっても、浮遊塗料粕を速やかに粕受入口に移動して効率よく浮遊塗料粕を集めることができる。しかも、塗装ブースから排出される汚染空気の風圧を利用して汚水の上層流を生成するので、別途動力源を設けた場合に比べて省エネが図られる。

［請求項１，５の発明］
請求項１，５の排気排水機構では、上層流の動圧と汚水ガイドとの協働により浮遊塗料粕の収集効率が上がる。

［請求項６の発明］
請求項６の排気排水機構では、汚水に上層流としての上層旋回流を生成し、上層旋回流を横切る汚水ガイドにより浮遊塗料粕を粕受入口へと集める。ここで、浮遊塗料粕が多すぎて一部の浮遊塗料粕が汚水ガイドから逸れても、上層旋回流により何度でも浮遊塗料粕が汚水ガイドに向かうので、多量の浮遊塗料粕であっても粕受入口へと確実に案内することができる。

［請求項７の発明］
請求項７の排気排水機構では、粉塵分離器が汚染空気から粉塵を遠心分離して兼用流路内の汚水へと落下させるので、粉塵分離器内に粉塵が溜まり難くなり、粉塵分離器の清掃の頻度を下げることができる。

［請求項２の発明］
請求項２の排気排水機構では、上層流に押されて粕受入口に排出された浮遊塗料粕は、上層流の流れを受け難い貯留部屋に蓄えられる。そして、貯留部屋内の穏やかな水面近傍で上方に向かって開口する吸引管を通して浮遊塗料粕が貯留部屋から排出されるから、浮遊塗料粕と共に排出される水の量を抑えることができる。

［請求項３の発明］
請求項３の排気排水機構では、貯留部屋の保全用窓の外部扉を開いて貯留部屋内のメンテナンスを行うことができる。その際、粕受入口を内部扉で閉塞することで、汚染空気の気圧が低下することを防ぐことができる。即ち，本発明によれば、塗装ブースを稼働した状態で貯留部屋内のメンテナンスを行うことができる。

［請求項４の発明］
請求項４の排気排水機構によれば、汚水の水面に追従して吸引管の上面開口の位置が変動するので、浮遊塗料粕と共に排出される水の量を抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係る塗装ブースの側断面図塗装ブースの外側に設けられた排気排水機構の平断面図排気排水機構の側断面図第２実施形態の排気排水機構の平断面図本発明の変形例に係る排気排水機構の斜視図

［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。図１において符号１０は、塗装ブースであって、例えば、略直方体状になっていて、正面にワーク２００を搬出入するための搬入出口１０Ａを有する。また、塗装ブース１０の内部には、塗装ロボット１００が設置されている。そして、図示しない搬送装置により塗装ロボット１００の前方にワーク２００が搬送されると、塗装ロボット１００の塗装ガンから霧化された塗料が噴出されてワーク２００が塗装される。なお、搬入出口１０Ａは、エアーカーテンによって外気が入り込まないように閉塞されている。

塗装ブース１０の天井板１１は、例えばメッシュ構造をなし、床板１２は天井板１１より目が粗いメッシュ構造になっている。また、床板１２の下方には床下空間１２Ａが備えられ、床下空間１２Ａを囲む包囲壁の一側面の下部には排出口１７が形成されている。そして、天井裏１１Ａに加圧エアーが供給されて天井板１１から気流が降下し、未塗着の塗料と共に床下空間１２Ａに流れ込む。そして、未塗着の塗料を含んだ汚染空気が、排出口１７から塗装ブース１０外へと排出される。

床下空間１２Ａを挟んで床板１２に下方から対向する床下面１３は、排出口１７側の一側縁部に向かって下るように傾斜している。また、床下面１３のうち排出口１７と反対側の側縁部には、複数の噴水部１４が設けられ、それら噴水部１４から床下面１３に凝集剤を含んだ水が噴出され、床下面１３全体に水が張られた状態に維持されている。そして、床下面１３上の水が未塗着の塗料を取り込んで汚水となり、排出口１７から外へと排出される。

上記した排出口１７は、塗装ブース１０の一側面に沿って水平方向に延びている。そして、排出口１７から排出された汚染空気及び汚水は、本発明に係る排気排水機構９０に流れ込む。排気排水機構９０は、以下説明する中継ダクト２０Ｃ、第１流路２０，第２流路２１、粉塵分離器２８等を備えている。第１流路２０は、例えば、断面四角形のダクト状をなして塗装ブース１０の一側面に沿って延びている。そして、塗装ブース１０の側方に延設された中継ダクト２０Ｃを通して第１流路２０が床下空間１２Ａに連通している。

図２に示すように、第１流路２０の一端部には、第２流路２１が連なっている。第２流路２１は、第１流路２０と略同一の横幅をなして第１流路２０と直交する方向に延びている。また、第２流路２１のうち第１流路２０側の端部は、内部突壁２２によって絞られている。内部突壁２２は、第２流路２１のうち第１流路２０と交差する内側角部から内側に突出し、内部突壁２２と、その先方の第２流路２１の内側面２１Ａ（以下、他の内側面と区別するために「第１内側面２１Ａ」という）との間が、本発明に係る通過部２４になっている。そして、後述するように第１流路２０の汚水が通過部２４を通って第２流路２１側に流れ込む。その際、第１流路２０内を長手方向に沿って流れてきた汚水が、スムーズに通過部２４側へと向きを変えて流れるようにするために、内部突壁２２の先端部には、第１流路２０側に傾斜面２２Ｓが形成されている。なお、本実施形態では、第１及び第２の流路２０，２１及び中継ダクト２０Ｃによって、本発明に係る「兼用流路」が構成されている。

第２流路２１には、長手方向の途中部分に区画壁２５が備えられ、その区画壁２５により第２流路２１が、通過部２４側の渦流生成部屋２６（本発明の「拡張部」に相当する）と、その反対側の貯留部屋２７とに仕切られている。また、図３に示すように、区画壁２５は、第２流路２１のうち上下方向の途中部分より上方側を仕切っていて、渦流生成部屋２６と貯留部屋２７とは、区画壁２５の下方で連通している。さらには、図２に示すように、貯留部屋２７のうち第１流路２０から離れた側の終端壁２７Ａには、第２流路２１の第１内側面２１Ａ側の下端部に排水口２７Ｈが備えられている。そして、第２流路２１内の汚水が排水口２７Ｈから浄水装置４０（図１参照）へと排出され、これにより、第１流路２０から第２流路２１へと汚水が流れ込む。また、前述したように噴水部１４から噴出される水には凝集剤が含まれているので、汚水が第２流路２１に至るまでの間に塗料粕が凝集されて空気を含んだ浮遊塗料粕Ｆ（図２及び図３参照）になり、水面に浮かぶ。なお、確実に塗料粕を浮かせて浮遊塗料粕Ｆとするために、第１又は第２の流路２０，２１の底部で配管等から空気を放出して汚水内に気泡を生成させてもよい。

図２に示すように、渦流生成部屋２６は、平面形状が略正方形になっている。また、図３に示すように、渦流生成部屋２６の上部に粉塵分離器２８が備えられている。粉塵分離器２８は、渦流生成部屋２６の上面壁から上方に起立する円筒形タワー２８Ａの内部に螺旋ガイド壁２８Ｂと図示しない散水ノズルとを備えてなる。また、図１に示すように、円筒形タワー２８Ａの上端部には、吸引ダクトを通してエアー浄化装置４１が接続されている。そして、エアー浄化装置４１の図示しないブロアーがエアーを吸引し、これにより、汚染空気が、床下空間１２Ａから第１流路２０、第２流路２１、粉塵分離器２８そしてエアー浄化装置４１へと流れる。また、粉塵分離器２８内で汚染空気が旋回しながら上昇し、その際の遠心力により未塗着の塗料粉を主とした粉塵が空気から遠心分離されて粉塵分離器２８の内面に衝突し、散水ノズルからの水と共に渦流生成部屋２６内に落下する。これにより、粉塵分離器２８に粉塵が溜まり難くなり、粉塵分離器２８の清掃頻度を下げることができる。

粉塵分離器２８の下方の渦流生成部屋２６内でも汚染空気が旋回している。具体的には、第１流路２０内を流れてくる汚染空気は、その一部が第１流路２０の一端の内面２０Ｔに衝突し、第２流路２１の第１内側面２１Ａに案内されて通過部２４から渦流生成部屋２６内に流れ込む。また、通過部２４は、渦流生成部屋２６における第１流路２０側の内側面２１Ｄ（以下、「第３内側面２１Ｄ」という）のうち、第１内側面２１Ａ側に偏在しているので、通過部２４から渦流生成部屋２６に流れ込んだ汚染空気は、第１内側面２１Ａ、区画壁２５の内面、第１内側面２１Ａに対向する第２内側面２１Ｃ、そして、第３内側面２１Ｄの順に案内されて図２における反時計回りに旋回する。さらには、粉塵分離器２８の下端部の吸引口は、例えば、第３内側面２１Ｄと区画壁２５との間の上方に位置し、第２内側面２１Ｃから第３内側面２１Ｄに向かう汚染空気の一部を斜め上方に吸い上げる。これらにより、渦流生成部屋２６内の汚染空気の一部は、渦流生成部屋２６内で半円を描いて粉塵分離器２８に吸引され、他の一部の汚染空気は渦流生成部屋２６内で旋回する。そして、この渦流生成部屋２６内における汚染空気の旋回流の風圧により汚水の上部に上層旋回流が生成される。

ここで、第２流路２１内の汚水のうち区画壁２５の下端部より上側部位分は、通過部２４から第２流路２１に流れ込む汚水の動圧によっても渦流生成部屋２６内で旋回し得るが、水面に近いほど汚染空気の風圧を多く受けるので、汚水の上層部は、汚水の中層部、下層部に比べて速く旋回する。また、第２流路２１内の汚水のうち区画壁２５より下側部位分では、通過部２４から第１内側面２１Ａに沿って終端壁２７Ａまで流れた汚水の一部が排水口２７Ｈから排出され、残りの汚水が第２流路２１内全体を旋回する。即ち、第２流路２１内の汚水の下層部分及び中層部分は、上層旋回流の妨げにならないように流れている。

浮遊塗料粕Ｆを渦流生成部屋２６から貯留部屋２７に取り込むために区画壁２５に粕受入口３０が形成されている。粕受入口３０は、区画壁２５における例えば第２内側面２１Ｃ寄り位置を、下端から汚水の水面より上方位置まで矩形状に切り欠いてなる。

区画壁２５には、粕受入口３０を開閉するための内部扉３１が上下にスライド可能に保持され、貯留部屋２７側から内部扉３１を開閉操作することができるようになっている。また、貯留部屋２７の外壁には、保全用窓３５が形成され、その保全用窓３５が通常は外部扉３６によって閉塞されている。そして、外部扉３６を開いて貯留部屋２７内の清掃等のメンテナンスを行うことができる。このとき内部扉３１を閉じることで、粕受入口３０から渦流生成部屋２６に外気が吸引されることが防がれ、渦流生成部屋２６内の負圧の低下が防がれる。これにより、塗装ブース１０を稼働した状態で貯留部屋２７内のメンテナンスを行うことができる。

渦流生成部屋２６内には、上層旋回流によって渦流生成部屋２６内を旋回する浮遊塗料粕Ｆを粕受入口３０へと案内するための汚水ガイド３２が備えられている。汚水ガイド３２は、区画壁２５と第２内側面２１Ｃとの角部から、その角部の二等分線に延びる帯板状をなしている。また、汚水ガイド３２の下縁部は、区画壁２５の下端より上方に位置し、汚水ガイド３２の上縁部は、汚水の上面より上方で、粕受入口３０の上縁部と略同一の位置に配置されている。この汚水ガイド３２により上層旋回流のうち表層部分の流れが粕受入口３０側に向けられて、浮遊塗料粕Ｆが粕受入口３０側に集められ、貯留部屋２７に流れ込む。

貯留部屋２７内には、吸引ポンプ３４が水中に配置されている。吸引ポンプ３４に取り付けられている吸引管３９が蛇腹構造をなし、吸引ポンプ３４の側方で上下に延び、上端部が上方に向かって開口している。また、吸引管３９の上端部には開口を囲むようにフロート３８が取り付けられ、汚水の水面の変化に応じて吸引管３９が伸縮して、その上面開口が汚水の水面の僅か下方に位置するようになっている。なお、吸引ポンプ３４から延びた排出管３７は貯留部屋２７を貫通して貯留部屋２７の外で図示しない塗料粕処理装置に接続されていて、貯留部屋２７の水面に浮かぶ浮遊塗料粕Ｆが吸引ポンプ３４に吸引されて塗料粕処理装置に搬送される。

なお、塗料粕処理装置に搬送された浮遊塗料粕Ｆは、脱水機で脱水された後に圧縮され、容器に詰められて産業廃棄物として処理される。また、前述の浄水装置４０（図１参照）に送給された汚水は、残留する塗料粕をフィルターで除去されて再利用水にされる。そして、その再利用水にフレッシュな水が追加され、ｐＨ調整され、さらに、凝集剤が添加されて噴水部１４に送給される。さらには、エアー浄化装置４１に送給される汚染空気は、塗料粉をフィルターで除去され、フレッシュな大気と合わされて湿度及び温度調整され、塗装ブース１０の天井裏１１Ａに送給される。

本実施形態の排気排水機構９０の構造及び作用に関する説明は以上である。次に、この排気排水機構９０の効果について説明する。排気排水機構９０では、渦流生成部屋２６内の風圧により汚水に上層旋回流を生成し、その上層旋回流の動圧により浮遊塗料粕Ｆを粕受入口３０へと押して移動するので、汚水全体の流れが緩やかであっても、浮遊塗料粕Ｆを速やかに粕受入口３０に移動させて効率よく浮遊塗料粕Ｆを集めることができる。しかも、塗装ブース１０から排出される汚染空気の風圧を利用して汚水の上層旋回流を生成するので、別途動力源を設けた場合に比べて省エネが図られる。ここで、浮遊塗料粕Ｆが多すぎて一部の浮遊塗料粕Ｆが汚水ガイド３２から逸れても、上層旋回流により何度でも浮遊塗料粕Ｆが汚水ガイド３２に向かうので、多量の浮遊塗料粕Ｆであっても粕受入口３０へと確実に案内することができる。

また、粕受入口３０に取り込まれた浮遊塗料粕Ｆは、上層流の流れを受け難い貯留部屋２７に蓄えられる。そして、貯留部屋２７内の穏やかな水面近傍で上方に向かって開口する吸引管３９を通して外部に排出されるから、浮遊塗料粕Ｆと共に排出される水の量を抑えることができる。しかも、吸引管３９には、上面開口を汚水の水面に追従させるフロート３８が備えられているので、この点においても浮遊塗料粕Ｆと共に排出される水の量を抑えることができる。

［第２実施形態］
本実施形態の排気排水機構９０Ｖは、図４に示されており、第１実施形態の排気排水機構９０から貯留部屋２７を排除し、渦流生成部屋２６の側壁２１Ｂと汚水ガイド３２との間に前述の吸引管３９を備えた構成になっている。本実施形態の構成では、吸引管３９の上面開口が、本発明に係る「粕受入口」に相当し、その吸引管３９の上面開口に浮遊塗料粕Ｆを効率よく集めることができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記第１及び第２の実施形態では、汚染空気の風圧によって汚水の上層流を旋回させていたが、汚水の上層流は旋回していなくてもよい。具体的には、例えば、図５に示した排気排水機構９０Ｗのように、略水平に延びる兼用流路５０の中間位置から側方に張り出す袋小路部５３を設けて、その袋小路部５３から上方に排気専用ダクト５１を延設し、袋小路部５３の奥部に第１実施形態で説明した吸引管３９を設ける一方、兼用流路５０の終端下部の排水口５２を備えた構成にしてもよい。この構成では、汚染空気は、兼用流路５０から袋小路部５３、排気専用ダクト５１へと流れる一方、汚水は、兼用流路５０の終端下部の排水口５２より外部に排出される。そして、汚染空気の風圧により汚水（図５の符号Ｗ参照）の上部に兼用流路５０から袋小路部５３に流れ込む上層流が生成され、その上層流の動圧で浮遊塗料粕Ｆを「粕受入口」としての吸引管３９の上面開口に向けて押して移動させることができる。

（２）前記第１実施形態では、塗装ブース１０内で噴水部１４から噴出される水に凝集剤が添加されていたが、塗装ブース１０外の排出口１７より下流側で汚水に凝集剤を添加する構成としてもよい。

１０塗装ブース
２０第１流路（兼用流路）
２０Ｃ中継ダクト（兼用流路）
２１第２流路（兼用流路）
２４通過部
２６渦流生成部屋（拡張部）
２７貯留部屋
２８粉塵分離器
３０粕受入口
３１内部扉
３２汚水ガイド
３４吸引ポンプ
３５保全用窓
３６外部扉
３７排出管
３８フロート
３９吸引管
５０兼用流路
５１排気専用ダクト（排気路）
５３袋小路部（兼用流路）
９０，９０Ｖ，９０Ｗ排気排水機構
Ｆ浮遊塗料粕

Claims

上部を塗装ブースから未塗着の塗料と共に排出される汚染空気が流れる一方、下部を前記塗装ブースから未塗着の塗料と共に排出される汚水が流れ、前記汚染空気の風圧により前記汚水の上部に下部の流れと方向又は速度が異なる上層流を発生させる兼用流路と、
前記兼用流路に設けられ、前記上層流の動圧により前記汚水に浮かぶ浮遊塗料粕が流れ込む粕受入口と、を有する排気排水機構において、
前記兼用流路に設けられ、前記汚染空気の流速方向と交差する方向に延び、前記上層流の表層部分と共に前記浮遊塗料粕を前記粕受入口側へと案内する汚水ガイドを備える排気排水機構。
上部を塗装ブースから未塗着の塗料と共に排出される汚染空気が流れる一方、下部を前記塗装ブースから未塗着の塗料と共に排出される汚水が流れ、前記汚染空気の風圧により前記汚水の上部に下部の流れと方向又は速度が異なる上層流を発生させる兼用流路と、
前記兼用流路に設けられ、前記上層流の動圧により前記汚水に浮かぶ浮遊塗料粕が流れ込む粕受入口と、を有する排気排水機構において、
前記兼用流路内の一部を区画壁で区画して、前記汚水を貯留する貯留部屋が形成されると共に、前記区画壁に前記粕受入口が設けられ、
前記貯留部屋内の前記汚水の水面近傍で上方に向かって開口する吸引管と、
前記吸引管を通して、前記貯留部屋内の前記浮遊塗料粕を吸引する吸引ポンプと、を有する排気排水機構。
前記貯留部屋の外壁に形成された保全用窓と、
前記保全用窓を開閉する外部扉と、
前記粕受入口を開閉する内部扉とを有する請求項２に記載の排気排水機構。
前記吸引管には、前記汚水の水面に追従して上下動するフロートと、
前記フロートの上下動に応じて伸縮又は動く作動部と、が備えられている請求項２又は３に記載の排気排水機構。
前記兼用流路に設けられ、前記汚染空気の流速方向と交差する方向に延び、前記上層流の表層部分と共に前記浮遊塗料粕を前記粕受入口側へと案内する汚水ガイドを備える請求項２から４の何れか１の請求項に記載の排気排水機構。
前記兼用流路の途中の通過部より下流側を、前記通過部より一側方に拡張してなる拡張部が形成されて、前記通過部から前記拡張部内に流入する前記汚染空気の少なくとも一部が前記拡張部の内側面に沿って旋回することで前記拡張部内に前記上層流としての上層旋回流が生成されるように構成されている請求項１又は５に記載の排気排水機構。
前記兼用流路には、前記汚染空気から粉塵を遠心分離して前記兼用流路内の前記汚水へと落下させる粉塵分離器が備えられている請求項１から６の何れか１の請求項に記載の排気排水機構。