JPH0326107B2

JPH0326107B2 -

Info

Publication number: JPH0326107B2
Application number: JP60293216A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Oosawa; Hidetoshi Oomori; Hidemasa Inoe; Yoshihiro Shibata; Hideyuki Takada; Yasuo Tokushima; Shunichi Akyama; Masayuki Kojima; Joji Ito
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-12-27
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1991-04-09
Also published as: CA1267954A; US4729295A; JPS62152567A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、給気フアンによつてプレナムチヤン
バに供給される空調空気をフイルタを通じて所定
の風速でトンネル形の塗装ブース内に押し込むと
共に、該塗装ブース内の空気を排気フアンによつ
て塗料ミスト、蒸発有機溶剤等と一緒に床下に吸
引排出するようにした給気付塗装ブースの運転方
法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

例えば、コンベアで連続的に搬送される自動車
ボデイを塗装する比較的大型の給気付塗装ブース
は、給気フアンによつてプレナムチヤンバに供給
された空調空気をフイルタを通じて塗装ブース内
に押し込み、該塗装ブース内を所定の風速で流下
させて塗料ミスト、蒸発有機溶剤等と一緒に床下
から吸引排出することにより、塗膜に悪影響を及
ぼす塗料ミスト、塵埃等の舞い上がりを防止して
塗装品質を良好に維持すると共に、塗装ブース内
で塗装の準備あるいは手吹塗装を行う作業者の健
康維持を図つている。

ここで、フイルタを通じて塗装ブース内に押し
込まれる空調空気の風速は、通常約0.2〜0.5ｍ／
sec程度に設定されている。

しかしながら、プレナムチヤンバに供給された
空調空気を塗装ブース内に押し込むフイルタは、
時間の経過に伴なつて埃やゴミが付着して目詰ま
りを生じ、該フイルタを通じて塗装ブース内に押
し込まれる空調空気の風速が漸次低下して行くと
いう問題がある。

即ち、経時と共に塗装ブース内に押し込まれる
空調空気の風速が低下すると、吹付塗装によつて
生じた塗料ミスト、蒸発有機溶剤や塵埃等が塗装
ブース内に浮遊して、塗装品質を損なうと同時に
作業環境を悪化させるという弊害が生ずる。

また、排気フアンによる排気量とのバランスが
崩れ、塗装ブース内に出入口部から外気が浸入し
て塗装品質を損なうという弊害が生ずる。

この弊害を防止するためには、フイルタを頻繁
に取り換えればよいのであるが、その交換作業は
非常に面倒である。

そこで近年、塗装ブース内への給気風速を測定
し、その測定値に合わせて給気フアンの回転数を
制御することも試みられているが、フイルタ下面
の通過風速が0.2〜0.5ｍ／secと微弱な上に、空調
装置等からの種々の外乱要因が重なつて充分満足
のいく制御が行えていなかつた。

即ち、塗装ブース内に空調空気を供給する空調
装置のギヤラリー（吸入口）から突風が流入し給
気量が急増したり、空調装置内に配設された予熱
ヒータの温度変化による空気密度の変化や、空調
装置内に配設された加湿用シヤワーの噴出水量の
増減による圧力損失の変化に起因して給気量が変
動するばかりでなく、空調空気が風速を測定する
風速センサに接触してその流れが乱れ、空調空気
の風速を正確に検出することができなかつた。

そこで、本発明者らは、塗装ブース内への給気
風速の測定及び給気フアンの制御について種々の
実験を重ねた結果、給気風速を風速センサで連続
的に測定した場合、その測定信号中には風速セン
サ自体の特性に起因すると思われる１〜４秒の周
期を有する第一の外乱波動と、空調装置への吸引
外気や加温、加湿装置の作動状態の変化に起因す
ると思われる第二の外乱波動とが含まれており、
これらの外乱波動を除去した信号によつて給気フ
アンの制御を行うことにより正確な制御が可能と
なることを見い出した。

〔発明の目的〕

そこで本発明は、プレナムチヤンバからフイル
タを通じて塗装ブース内に押し込まれる空調空気
の風速を検出し、フイルタの目詰まりによつて低
下した空調空気の風速を誤差なく確実に測定し、
これを所定の風速と比較してその偏差に応じて給
気フアンの給気量を可変制御し、フイルタの目詰
まり如何に拘わらず塗装ブース内を流下せられる
空調空気の風速を一定に維持することのできる給
気付塗装ブースの運転方法を提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

この目的を達成するために、本発明は、給気フ
アンによつてプレナムチヤンバに供給される空調
空気をフイルタを通じて所定の風速でトンネル形
の塗装ブース内に押し込み、該塗装ブース内を所
定の風速で流下させて塗料ミスト、蒸発有機溶剤
等と一緒に床下に吸引排出するようにした給気付
塗装ブースの運転方法において、前記プレナムチ
ヤンバからフイルタを通じて塗装ブース内に流入
する空調空気の風速を風速センサで連続的に検出
し、この風速検出信号を一定のサンプリング周期
でサンプリングして第一の平均処理を施し、更に
この第一の平均処理がなされた信号を一定のサン
プリング周期でサンプリングして第二の平均処理
を施し、この第二の平均処理がなされた信号から
得られた値を予め設定された風速値と比較し、そ
の偏差に応じて給気フアンの給気量を可変制御す
ることによつて、塗装ブース内に流入する空調空
気の風速を一定に維持することを特徴とする。

〔発明の作用〕

本発明方法によれば、フイルタの目詰まりによ
つて塗装ブース内に流入する空調空気の風速が低
下すると、低下した風速を検出してこれを予め設
定した風速（例えば、0.4ｍ／sec）と比較し、そ
の偏差に応じて給気フアンの給気量を所要量増大
させて、塗装ブース内を流下する空調空気の風速
低下を防止することができる。

また、塗装ブース内に流入する空調空気の風速
を検出する風速センサからの検出信号中には、風
速センサの特性や該センサに接触して流れる空調
空気の乱れにより発生すると思われる１〜４秒の
周期を有する第一の外乱波動と、空調空気への吸
引外気の影響や空調装置内の加温装置、加湿装置
等の作動状態の変化から発生すると思われる10〜
30秒の周期を有する第二の外乱波動が含まれてお
り、これらの波動が給気量の安定した制御を困難
にしているが、本発明方法によれば風速センサか
らの風速検出信号を一定のサンプリング周期でサ
ンプリングして第一の平均処理を施すことにより
第一の外乱波動による影響を排除し、更にその平
均処理がなされた信号を一定のサンプリング周期
でサンプリングして第二の平均処理を施すことに
より第二の外乱波動による影響を排除することと
しているから、前記外乱波動による影響を受ける
ことなくフイルタの目詰まり等による風速の変化
を正確に測定して塗料ブース内を流下する空調空
気の風速を一定に維持することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具
体的に説明する。

第１図は本発明方法を用いた給気付塗装ブース
を示すフローシートである。

図中、１はフロアコンベア２等によつて連続的
に搬送される自動車ボデイ３，３……に吹付塗装
を行うトンネル形の塗装ブースであつて、その両
端に開口せられた入口４及び出口５が夫々塗装ブ
ース１の前段にある前処理装置と後段にある乾燥
炉（いずれも図示せず）に連通されている。

塗装ブース１には、その天井部に沿つてプレナ
ムチヤンバ６が配設され、給気フアン７によつて
空調装置８から給気ダクト９を通じてプレナムチ
ヤンバ６内に供給された空調空気がフイルタ１０
を通じて塗装ブース１内に押し込まれるように成
されている。

塗装ブース１内に押し込まれた空調空気は、該
ブース１内を所定の風速（0.2〜0.5ｍ／sec）で流
下されて、塗装ブース１内に発生した塗料ミス
ト、蒸発有機溶剤等と共に排気フアン１１によつ
て床面１２下のミスト処理室１３に吸引され、該
ミスト処理室１３内で気液接触により塗料ミスト
が分離除去された後、排気ダクト１４を通じて外
部に排出されるように成されている。

１５は、プレナムチヤンバ６からフイルタ１０
を通じて塗装ブース１内に流入される空調空気の
風速を検出する風速センサであつて、例えば空気
流にさらされた熱線の抵抗変化による電圧変化又
は電流変化を風速検出信号として制御装置１６に
出力する感熱式風速センサが用いられている。

制御装置１６は、連続的に入力された風速検出
信号を処理して塗装ブース１内に流入する空調空
気の風速を測定し、該風速と予め設定された風速
（例えば、0.4ｍ／sec）と比較をし、その偏差に
応じて給気フアン７の回転数又は翼角度を可変す
る制御信号を操作部１７に出力して給気フアン７
の給気量を調節し、塗装ブース１内に押し込まれ
た空調空気が予め設定された一定の風速で流下す
るように制御している。

なお、１８Ｆ及び１８Ｒは塗装ブース１の入口
４及び出口５から流入出する空気の風速を検出す
るための風速センサ、１９は排気フアン１１のモ
ータ２０の回転数をインバータ制御する制御装置
であつて、前記風速センサ１８Ｆ及び１８Ｒで検
出された風速から算出される空気の流入量又は流
出量に応じて排気フアン１１の回転数を可変制御
することにより排気量を調節し、排気量と給気量
のバランスを維持して入口４及び出口５からの空
気の流入及び流出を抑止している。

第２図は、前記制御装置１６の構成を示すブロ
ツク線図であつて、風速センサ１５から出力され
る風速検出信号を所定のサンプリング周期（例え
ば0.2秒）で連続的にサンプリングするサンプラ
２１と、一次遅れ系の伝達関数を有するデジタル
フイルタ２２と、該デジタルフイルタ２２の出力
信号を所定のサンプリング周期（例えば４秒）で
サンプリングし移動平均処理してその時点におけ
る風速を決定する移動平均処理部２３と、該処理
部２３で決定された風速と設定器２４で予め設定
された風速とを比較する比較器２５と、該比較器
２５の出力に基づいて所定のPID演算処理を実行
する調節器２６等とから成り、該調節器２６から
給気フアン７の回転数又は翼角度を可変調節する
操作部１７に給気量を制御する操作信号が出力さ
れる。

なお、２７は前記調節器２６における演算処理
を所定時間ごとに実行するように指令する間歇シ
ーケンサであつて、例えば第３図に示すように、
運転開始から最初の１時間は調節器２６をオフし
て給気フアン７の回転数又は翼角度を固定するこ
とによりプレナムチヤンバ６に一定の給気量で空
調空気を供給し、その後、フイルタ１０の目詰ま
りが進行して塗装ブース１内の風速に多少の変化
が表れる１時間経過ごとに調節器２６をオンして
約５分間にわたつて上記給気量制御を実行させ、
塗装ブース１内の風速を設定風速に維持するよう
に給気フアン７の回転数又は翼角度を調節する。

第４図及び第５図は、制御装置１６の各点にお
ける信号波形の例を示す説明図である。

風速センサ１５から出力された風速検出信号
に、例えば、第４図ａに示すように、20cycl／
min程度の第一の外乱波動と、4cycl／min程度の
第二の外乱波動とが含まれている場合、該検出信
号はまずサンプラ２１により0.2秒周期でサンプ
リングされて第４図ｂに示すようなパルス列で表
されるデジタル信号となる。

次いで、このデジタル信号がデジタルフイルタ
２２に入力されると、該デジタルフイルタ２２は
一次遅れ系の伝達関数１／（１＋Ts）を有する
から、その信号が整形処理されて第４図ｃに示す
ように20cycl／minの第一の外乱波動が除去され
た信号となり、これが更に移動平均処理部２３に
入力されて移動平均処理される。

ここで移動平均処理とは、所定の移動平均時間
Ｔ内において周期Ｔ／（ｎ−１）でサンプリング
されたｎ個の入力信号の値の平均値をその時点に
おける風速とする処理方法であり、塗装ブース１
内で空気流が揺らいだり乱れたときの影響を排除
するために行われる。

いま、移動平均時間Ｔを60秒、移動平均処理部
２３におけるサンプリング周期を４秒とすると、
サンプリングされた信号の数ｎ＝60／４＋１＝16
となり、第５図に示すように、４秒周期でサンプ
リングされた16個の入力信号の値の平均値によつ
て風速が求められることとなる。

即ち、移動平均処理部２３でサンプリングされ
た入力信号をHiとすれば、風速Ｖは、Ｖ＝〔₁₆ 〓ⁱ⁼¹ Hi〕／16 で算出されることになる。

なお、移動平均処理部２３へは0.2秒周期で信
号が入力されるから、新たな入力があるたびごと
に移動平均処理されてその値が出力される（第５
図参照）。

このように移動平均処理は、サンプリング周期
（４秒）に比して十分長い移動平均時間（例えば
60秒）内の平均を求めるから、塗装ブース１内で
外乱による瞬間的もしくは一時的な空気流の揺ら
ぎや乱れによる変動があつても平均化されて第二
の外乱波動が除去された信号となり、該波動に影
響されて給気量が増減せられることが抑止される
（第５図下図参照）。

次いで、比較器２５において、前記移動平均処
理部２３で算出された風速と、設定器２４に予め
設定された風速（例えば0.4ｍ／sec）とが比較さ
れ、その偏差が調節器２６に入力されてPID演算
がなされる。

PID演算処理とは、比例動作Ｐ、積分動作Ｉ及
び微分動作Ｄの三動作調節計を用いて操作信号を
得るものであるが、一般に、流量制御においては
微分動作が不要とされているので、本実施例のよ
うなデジタル信号のPID演算における調節器２６
の出力（操作信号）Ｍは、前回出力をM1、現在
の入力（偏差）をＥ、前回の入力をE1、比例ゲ
インをＫ、入力信号の周期をｔ、積分時間をTi
とすれば、Ｍ＝M1＋dM ＝M1＋Ｋ〔Ｅ−E1＋（ｔ／Ti）Ｅ〕で表される。

そして、このように求められた出力Ｍが操作信
号として操作部１７に出力され、該操作部１７に
より給気フアン７の回転数又は翼角度が調節され
て塗装ブース１内の風速が設定風速に維持される
ように給気量が制御される。

以上が、本発明方法を用いた給気付塗装ブース
の一例構成であり、次にその運転方法について説
明する。

まず、塗装ブース１内に供給される空調空気の
風速（例えば0.4ｍ／sec）を設定器２４で設定し
て所定の回転数又は翼角度で給気フアン７を駆動
すると共に、該給気フアン７の給気量と排気フア
ン１１の排気量が一定になるように所定の回転数
で排気フアン１１を駆動させる。

このとき、塗装ブース１内における自動車ボデ
イ３の搬送数量等により排気量と給気量のバラン
スが崩れたときは、該ブース１の入口４及び出口
５に配設された風速センサ１８Ｆ及び１８Ｒによ
り前記出入口４及び５から流入又は流出する空気
の風速が検知され、制御装置１９により排気フア
ン１１の回転数を可変制御することにより給気量
と排気量のバランスが維持される。

給気フアン７は、空調空気の風速が一定になる
ように所定の回転数又は翼角度で駆動されている
が、塗装ブース１を長時間回転すると経時と共に
フイルタ１０に目詰まりが生じ、該フイルタ１０
を通じて塗装ブース１内に流入される空調空気の
風速が徐々に低下していく（第３図参照）。

そこで、塗装ブース１内に流入される空調空気
の風速に多少の変化が表れる所定時間（例えば１
時間）経過するごとに間歇シーケンサ２７が作動
して調節器２６がオンされ、給気フアン７の給気
量を制御するPID演算処理が間歇的に実行開始さ
れる。

ここでまず、フイルタ１０を通じて塗装ブース
１内に流入される空調空気の風速が、風速センサ
１５により例えば0.2秒のサンプリング周期で連
続的に検出され、検出された風速データに基づい
てデジタルフイルタ２２及び移動平均処理部２３
で夫々一次遅れ処理及び移動平均処理が行われて
フイルタ１０の目詰まりで低下した塗装ブース内
の風速が測定され、該風速と設定風速（0.4ｍ／
sec）とが比較される。

そして、調節器２６においてPID演算がなさ
れ、その偏差に応じてプレナムチヤンバ６への給
気量を増大させるように給気フアン７の回転数又
は翼角度を調節する制御信号が操作部１７に出力
され、操作部１７によつて給気フアン７の回転数
又は翼角度が調節される。そして、所要時間（約
５分間）が経過して塗装ブース１内に供給される
空調空気の風速と設定風速とが一致すると、間歇
シーケンサ２７により調節器２６がオフされ、給
気フアン７の回転数又は翼角度はその時点におけ
る最適な回転数又は翼角度に固定されて次の１時
間継続して運転される。

このように、所定時間ごとに塗装ブース１内に
流入する空調空気の風速を検出し、これを予め設
定した風速（例えば、0.4ｍ／sec）と比較し、そ
の偏差に応じて給気フアン７の給気量を所要量増
大させてフイルタ１０の目詰まりによる空調空気
の風速低下を防止すれば、従来の如くフイルタ１
０を頻繁に交換する面倒もなく塗装環境が常に良
好に維持され、塗料ミストや塵埃等の舞い上がり
による塗装品質の悪化や作業環境の悪化が確実に
防止される。

また、本実施例のように、風速センサ１５から
の風速検出信号を0.2秒のサンプリング周期でサ
ンプリングし第一の平均処理として一時遅れ平均
処理を施せば、プレナムチヤンバ６からフイルタ
１０を通じて塗装ブース１に流入する空気が風速
センサ１５に接触して空気流の乱れを生じ、風速
センサの検出信号に20cycl／min程度の第一の外
乱波動が含まれている場合にも該波動を完全に除
去することができ、更にこの第一の平均処理され
た信号を４秒のサンプリング周期でサンプリング
し第二の平均処理として移動平均処理を施せば、
風速センサ１５の検出信号に空調装置等の作動状
態の変化に伴う4cycl／min程度の第二の外乱波
動が含まれている場合は勿論のこと、その他の要
因によつて塗装ブース１内に瞬間的もしくは一時
的に生じた空気の揺らぎや乱れにも全く影響を受
けることがなく、フイルタ１０の目詰まりの度合
による風速の変化のみを正確に検出して塗装ブー
ス１内を流下する空調空気の風速を常時一定に維
持することができる。

更に、給気量の制御を連続的に行うのではな
く、間歇セーケンサ２７を用いて所定時間ごとに
間歇的に制御することにより、排気量への干渉作
用を最小限に抑えることができ、より安定した制
御を行うことができる。

なお、実施例では、調節器２６における制御手
段としてPID演算処理を行う場合についてのみ説
明したが、本発明はこれに限るものではなく任意
の制御手段を採用することができる。

また、実施例の説明では、第一の平均処理とし
て一時遅れ平均処理を施した場合について説明し
たが、これに代えて移動平均処理を施すこともで
きる。ただし、その場合は、第一の外乱波動（２
〜４秒周期）をより完全に排除するために、移動
平均処理時間を２〜30秒に設定することが好まし
い。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明方法によれば、プレ
ナムチヤンバからフイルタを通じて塗装ブース内
に流入される空調空気の風速を検出し、これを予
め設定した風速と比較し、その偏差に応じて給気
フアンの給気量を可変制御するようにしているか
ら、従来の如く面倒なフイルタ交換作業を頻繁に
行うことなくフイルタの目詰まりによる空調空気
の風速低下を防止して、塗装ブース内における塗
料ミストや塵埃等の舞い上がりを確実に防止する
ことができるという効果がある。

また、本発明方法によれば、風速センサからの
風速検出信号を一定のサンプリング周期でサンプ
リングして第一の平均処理を施すようになされて
いるから、風速検出信号に風速センサ自体の特性
等に起因する１〜４秒の周期を有する第一の外乱
波動が含まれている場合にも該波動を完全に除去
することができ、更にこの第一の平均処理がなさ
れた信号を一定のサンプリング周期でサンプリン
グして第二の平均処理を施し、この第二の平均処
理がなされた信号により風速を検出するようにな
されているから、風速センサの風速検出信号に空
調装置の作動状態等に起因する10〜30秒の周期を
有する第二の外乱波動が含まれている場合は勿論
のこと、塗装ブース内に瞬間的もしくは一時的に
生じた空気の揺らぎや乱れにも全く影響を受ける
ことがなく、フイルタの目詰まりの度合による風
速の変化を正確に検出して塗装ブース内を流下す
る空調空気の風速を常時一定に維持することがで
きるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を使用した塗装ブースの一
例を示すフローシート、第２図はその制御装置の
一例を示すブロツク線図、第３図は塗装ブース内
の風速変化の例を示す説明図、第４図及び第５図
は制御装置の各点における信号波形の例を示す説
明図である。符号の説明、１……塗装ブース、３……自動車
ボデイ、６……プレナムチヤンバ、７……給気フ
アン、８……空調装置、１０……フイルタ、１１
……排気フアン、１２……床面、１５……風速セ
ンサ、１６……制御装置、１７……回転数又は翼
角度を調節する操作部、２２……一次遅れ系の伝
達関数を有するデジタルフイルタ、２３……移動
平均処理部。

Claims

【特許請求の範囲】１給気フアンによつてプレナムチヤンバに供給
される空調空気をフイルタを通じて所定の風速で
トンネル形の塗装ブース内に押し込み、該塗装ブ
ース内を所定の風速で流下させて塗料ミスト、蒸
発有機溶剤等と一緒に床下に吸引排出するように
した給気付塗装ブースの運転方法において、前記
プレナムチヤンバからフイルタを通じて塗装ブー
ス内に流入する空調空気の風速を風速センサで連
続的に検出し、この風速検出信号を一定のサンプ
リング周期でサンプリングして第一の平均処理を
施し、更にこの第一の平均処理がなされた信号を
一定のサンプリング周期でサンプリングして第二
の平均処理を施し、この第二の平均処理がなされ
た信号から得られた値を予め設定された風速値と
比較し、その偏差に応じて給気フアンの給気量を
可変制御することによつて、塗装ブース内に流入
する空調空気の風速を一定に維持することを特徴
とする給気付塗装ブースの運転方法。２前記第一の平均処理のサンプリング周期が、
２秒以下である前記特許請求の範囲第１項記載の
給気付塗装ブースの運転方法。３前記第二の平均処理のサンプリング周期が、
15秒以下である前記特許請求の範囲第１項記載の
給気付塗装ブースの運転方法。４前記第一の平均処理が、一時遅れ系の伝達関
数を有するデジタルフイルタによつて施される特
許請求の範囲第１項乃至第３項記載の給気付塗装
ブースの運転方法。５前記第一の平均処理が、２秒乃至30秒の移動
平均時間を有する移動平均処理によつて行われる
特許請求の範囲該１項乃至第３項記載の給気付塗
装ブースの運転方法。６前記第二の平均処理が、10秒乃至180秒の移
動平均時間を有する移動平均処理によつて行われ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
５項記載の給気付塗装ブースの運転方法。７前記移動平均処理が、次式で示すように移動
平均時間Ｔ内において周期Ｔ／（ｎ−１）でサン
プリングされたｎ個の入力信号の値の平均値とし
て定義される前記特許請求の範囲第５項又は第６
項記載の給気付塗装ブースの運転方法。Ｖ＝〔_o 〓ⁱ⁼¹ Hi〕／ｎＶ：移動平均処理して得られた信号 Hi：サンプリングされた入力信号