JPH0324265B2 - - Google Patents

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、塗装前処理装置と塗装乾燥炉
との間に介装されたトンネル形の塗装ブース内に
押し込み、該塗装ブース内の空気を排気フアンに
より塗料ミスト、蒸発有機溶剤等と一緒に床下に
吸引排出させて、塗膜に悪影響を及ぼす塗料ミス
トや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。

ところで、このような塗装ブースにあつては、
給気フアンの給気量と排気フアンの排気量が異な
ると、該ブース両端に開口せられた出入口から塵
埃等を含んだ外部空気が塗装ブース内に流入して
自動車ボデイの塗装品質が損なわれたり、また塗
装ブース内の塗料ミスト、有機溶剤等を含んだ汚
染空気が外部へ流出してその前後に連設された塗
装前処理装置や塗装乾燥炉内の周辺環境を悪化さ
せることになるので、従来は給気フアンによつて
供給される空調空気の給気量と、排気フアンによ
つて塗装ブースの床下に吸引排出される排気量と
が同一量になるように前記給気フアン及び排気フ
アンを予め設定された一定の回転数又は翼角度で
駆動することとしている。

しかしながら、塗装ブース内の空気を床下に吸
引するように成された給気付塗装ブースは、空気
の吸引口となる多数のメリツトが形成された床上
を自動車ボデイや連続的に搬送されるように成さ
れているから、自動車ボデイの搬送数量が多い場
合には吸込床に形成された吸引口が自動車ボデイ
が塞がれるように覆われて排気量が減少し、相対
的に給気量が増加して塗装ブース内の汚染空気が
その出入口から流出することとなる。

即ち、従来のように給気フアン及び排気フアン
の回転数又は翼角度が予め一定に設定されている
場合には、塗装ブース内における自動車ボデイ等
の被塗物の搬送数量の増減により給気量と排気量
のバランスが崩れて塗装ブースの出入口から空気
が流入又は流出することがある。

そこで本発明者らは、塗装ブースの出入口から
流入又は流出する空気の風速を検出し、該風速に
より算出される当該空気の流入量又は流出量に応
じて排気フアンの排気量を可変制御することで排
気フアンの排気量と給気フアンの給気量とを均衡
させて、塗装ブースの出入口からの空気の流入及
び流出を防止する給気付塗装ブースの運転方法を
案出した（特願昭60−63962号参照）。

該運転方法によれば、被塗物の搬送数量の増減
により給気量と排気量の均衡が崩れて塗装ブース
の出入口から空気が流入又は流出せんとしても、
その風速に応じて排気フアンの排気量が増減され
該空気の流入及び流出が防止されることとなる。

しかし、その後の実験によると、塗装ブースの
出入口には、外気の影響や被塗物の搬入出によつ
て空気流の揺らぎや乱れが生じ、場合によつては
渦流等を生ずることもあつて、検出する風速が不
規則に変動することが判明した。

即ち、出入口の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
の特性や空気流が該風速センサに接触することに
よつて生ずる空気流の乱れ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、被塗
物の搬入出等に起因すると思われる10〜30秒の周
期を有する第二の外乱波動とが含まれており、ま
た、瞬間的もしくは一時的に塗装ブースの出入口
から突風が流入又は流出した場合にも、測定信号
が急激に変動することとなる。

これは、例えば流出側の風速をプラス、流入側
の風速をマイナスとして検出している場合に、空
気流の乱れ等により単にその風速値が変化するだ
けでなく、風向まで変化してプラス側で変動して
いた信号が瞬間的にマイナス側へと移行すること
もある。

この場合、排気フアンの排気量は、塗装ブース
内における給気量と排気量の不均衡によつて出入
口から流入又は流出する空気の風速の変化のみな
らず、外乱による風速の変化にも追従して不規則
且つ頻繁に増加減少され、塗装ブースの出入口か
らの空気の流入、流出が抑止されるどころか、却
つてこれを助長するおそれがある。

〔発明の目的〕

そこで、本発明は、塗装ブースの出入口におけ
る空気流の揺らぎや乱れによつて風速センサの風
速検出信号に不規則な変化が生じたり、瞬間的も
しくは一時的に出入口から突風が流入又は流出し
て風速センサの風速検出信号に急激な変化が生じ
たような場合や、風速センサからの風速検出信号
に脈動が含まれている場合でも、これらの変動に
影響されることなく、塗装ブースの出入口からの
空気の流入又は流出状態を的確に検知して排気フ
アンの排気量を可変制御し、前記出入口における
空気の流入及び流出を確実に抑止できる給気付塗
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
において、前記塗装ブースの両端に開口せられた
出口及び／又は入口から流入又は流出する空気の
風速を風速センサで検出し、その風速検出信号を
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、この第一の平均処理がなされ
た信号を更に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前前記出口及び／又は
入口における風向を判別すると同時に風速を測定
し、該風向及び風速に応じて排気フアンの排気量
を可変制御して前記出入口からの空気の流入及び
流出を抑止するようにしたことを特徴とする。

〔発明の作用〕

本発明方法によれば、塗装ブースの出口及び／
又は入口で検出された風速検出信号に風速センサ
自体の特性等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、被塗物である自動
車ボデイの搬入出等に起因すると思われる10〜30
秒の周期を有する第二の外乱波動が含まれている
場合、さらには瞬時的な突風による急激な変動が
含まれている場合であつても、前記風速検出信号
を、まず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、さらにその平均処理さ
れた信号をサンプリング周期でサンプリングして
第２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塗装ブース
の出入口における空気の風向を確実に判別し得る
と同時にその風速も正確に測定することができ、
これに応じて排気フアンの排気量を可変制御して
塗装ブースの出入口からの空気の流入及び流出を
確実に抑止することができる。

〔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
の一例を示すフローシート、第２図はその制御手
段の一例を示すブロツク線図である。

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の前段にある塗装前処理装置と後段にある乾
燥炉に連通されている。

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内を約0.2〜0.5ｍ／sec程度の均一な風速
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
トを分離処理された後、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。

また、塗装ブース１の入口４及び出口５には該
出入口４及び５から流入又は流出する空気の風速
を検出する風速センサ１５Ｆ及び１５Ｒが配設さ
れており、例えば流出側の風速をプラス、流入側
の風速をマイナスの信号で制御装置１６に出力す
るように構成されている。

制御装置１６は、風速センサ１５Ｆ及び１５Ｒ
から出力される検出信号を所定のサンプリング周
期（例えば0.2秒）でサンプリングするサンプラ
１７Ｆ及び１７Ｒと、一次遅れ系の伝達関数を有
するデジタルフイルタ１８Ｒ及び１８Ｆと、該デ
ジタルフイルタ１８Ｒ及び１８Ｆから出力された
入口４側の信号と出口５側の信号とを加重平均す
る加重平均処理部１９と、該処理部１９の出力信
号を所定のサンプリング周期（例えば６秒）でサ
ンプリングし移動平均処理を施してその時点の風
速を決定する移動平均処理部２０と。該処理部２
０の出力に基づいて所定のPID演算を行う調節器
２１とからなり、該調節器２１から排気フアン１
１のモータ２２を制御するインバータ２３に操作
信号が出力されて、排気量が増減されるように成
されている。

第３図及び第４図は前記制御装置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１５Ｆ（１５Ｒ）から出力された検
出信号が、例えば第３図ａに示すように、全体の
傾向として漸次小さくなると共に、出入口４及び
５における空気流の乱れ等により例えば20cycl／
min程度の第一の外乱波動と、1cycl／min程度の
第二の外乱波動が含まれている場合、該風速検出
信号はまずサンプラ１７Ｆ（１７Ｒ）により0.2秒
周期でサンプリングされて第３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
１８Ｆ（１８Ｒ）に入力されると、該デジタルフ
イルタ１８Ｆ（１８Ｒ）は一次遅れ系の伝達関数
１／（１＋Ts）を有するのでその出力は第３図
ｃに示すように、20cycl／minの第一の外乱波動
が除去されると共に振動がやや抑えられて平滑化
された信号となる。

その後、風速センサ１５Ｆ及び１５Ｒからの二
つの検出信号は、加重平均処理部１９で加重平均
されることによつて一つの信号に合成された後、
移動平均処理部２０に入力されて移動平均処理が
なされる。

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90秒、移動平均処理部
２０におけるサンプリング周期を６秒とすると、
サンプリングされた信号の数ｎ＝90／６＋１＝16
となり、第４図に示すように、６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２０でサンプリングされ
た入力信号をHi、算出される風速をＶとすれば、 Ｖ＝〔₁₆ 〓ⁱ⁼¹ Hi〕／16 で表される。

なお、移動平均処理部２０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４
図参照）。

このように移動平均処理は、検出信号のサンプ
リング周期（６秒）に比して十分長い移動平均時
間（例えば90秒）内の平均が求められるから、移
動平均処理部２０の出力信号はデジタルフイルタ
１８Ｆ及び１８Ｒでは除去できなかつた外乱によ
る空気流の揺らぎや乱れによる変動があつても平
均化されてしまい、4cycl／minの第二の外乱波
動が除去された信号となり、該波動に影響されて
排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、前記デジタルフイルタ１８Ｆ，１８Ｒ
及び移動平均処理部２０により第一の外乱波動及
び第二の外乱波動が除去された信号が調節器２１
に入力されてPID演算処理がなされる。

ここで、PID演算処理とは、測定値と目標値の
偏差を入力とし、比例動作Ｐ、積分動作Ｄ及び微
分動作Ｉの三動作調節計を用いて操作信号を発生
するものであるが、本発明においては検出された
風速Ｖが０になるように制御すればよいから、目
標値が０となり検出された風速Ｖがそのまま偏差
として用いられる。

また一般に、流量制御においては微分動作が不
要とされているから、デジタル信号のPID演算に
おける調節器２１の出力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〕 で求められることとなる。

そして、このように求められた出力Ｍが操作信
号としてインバータ２３に出力され、排気フアン
１１の回転数が増減されて排気量が可変制御さ
れ、例えば空気が流出状態にあり風速値が徐々に
大きくなつているときは、Ｅ＞０、Ｅ−E1＞０
であるから必ずdM＞０となり、操作信号も前回
出力より大きくなつて排気量が上昇され、逆に流
入状態にあり風速の絶対値が徐々に大きくなつて
いるときは、Ｅ＜０、Ｅ−E1＜０であるから必
ずdM＜０となり、操作信号は前回出力より小さ
くなつて排気量が減少される。

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、排気フアン１１のモータ２２と給気フア
ン７のモータ２４を所定の回転数に設定して起動
させ、給気フアン７から例えば幅６ｍの塗装ブー
ス１内に長さ50ｍ当たり約7200m³／minの空調空
気を供給すると共に、これと同量の空気を排気フ
アン１１で塗装ブース１外に排出させるようにし
て運転を開始すると、出入口４及び５における空
気流の風速が風速センサ１５Ｆ及び１５Ｒにより
検出される。

そして、塗装ブース１内にフロアコンベア２で
自動車ボデイ３，３…が連続的に搬送されると、
塗装ブース１内の空気を吸引する床面１２が自動
車ボデイ３，３…で覆われて、排気フアン１１の
負荷が増大して相対的に排気量が減少することと
なり、塗装ブース１内の空気が入口４及び出口５
を通じて外部に流出する。

このとき、入口４及び出口５の風速センサ１５
Ｆ及び１５Ｒから制御装置１６にプラスの検出信
号が出力されてサンプラ１７Ｆ及び１７Ｒにより
0.2秒周期でサンプリングされ、デジタルフイル
タ１８Ｆ及び１８Ｒ、加重平均処理部１９及び移
動平均処理部２０により信号処理されて0.2秒ご
とにその時点における風速が決定された後、該風
速が調節器２１に入力されて所定のPID演算がな
され、インバータ２３に操作信号が出力されて排
気フアン１１のモータ２２の回転数が上昇され
る。

そして、排気フアン１１を駆動するモータ２２
の回転数が上昇されると、塗装ブース１から排気
ダクト１４を介して排出される排気量が増加して
給気フアンからの給気量と等しくなり、塗装ブー
ス１は入口及び出口５を介して外部と略空気交換
のない均衡状態に維持される。

また逆に、この状態で自動車ボデイ３の搬送数
量が減少すると、床面１２の自動車ボデイ３で覆
われる部分の面積が少なくなつて排気フアン１１
の負荷が減少するから、今度は排気量が相対的に
増加して外部空気が入口４及び出口５から塗装ブ
ース１内に流入することとなる。

このときは、風速センサ１５Ｆ及び１５Ｒから
はマイナスの検出信号が出力され、以下同様に信
号処理されてインバータ２３にモータ２２の回転
数を低下させるように操作信号が出力される。

そして、モータ２２の回転数が低下されると、
塗装ブース１内から排気ダクト１４を介して外部
に排出される排気量が減少して給気量と等しくな
り外部空気の流入が抑止される。

なお、実施例では操作信号を求める制御手段と
してPID制御の調節器２１を使用した場合につい
て説明したが、本発明はこれに限らず、例えば求
められた風速により空気の流入量又は流出量を算
出し、該流入量又は流出量に応じて排気フアンの
排気量を可変制御するようにしてもよい。

また、排気量を可変制御する手段としては、排
気フアン１１のモータ２２の回転数を制御する場
合に限らず、例えば排気ダクト１４内に別途ダン
パを配設し該ダンパの開閉角度を調節するように
してもよい。

更に、実施例では塗装ブース１の出口５及び入
口４に夫々風速センサ１５Ｒ及び１５Ｆを配設し
た場合について説明したが、本発明方法では出口
５又は入口４の何れか一方に風速センサを配設す
る場合であつてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、トンネル
形の塗装ブースの両端に開口せられた出口及び／
又は入口における風速を風速センサで測定し、該
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秒周期の第一の
外乱波動が含まれている場合には、該波動の影響
を完全に除去することができ、さらにこの第一の
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すよう
になされているから、風速検出信号に自動車ボデ
イの搬入出等に起因する10〜30秒周期の第二の外
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、
その時点における塗装ブースの出入口からの空気
の流入又は流出方向を的確に判別し、且つその風
速を正確に測定して、その状態に応じて排気フア
ンの排気量を可変制御することにより前記出入口
からの空気の流入及び流出を確実に抑止すること
ができるという特に優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を用いた給気付塗装ブース
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図及び第４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、４……入口、５……出口、６……プレナ
ムチヤンバ、７……給気フアン、１１……排気フ
アン、１５Ｆ，１５Ｒ……風速センサ、１６……
制御装置、１８Ｒ，１８Ｆ……一次遅れ系の伝達
関数を有するデジタルフイルタ、２０……移動平
均処理部、２２，２４……モータ。

Claims (1)

1. 【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
   の運転方法において、前記塗装ブースの両端に開
   口せられた出口及び／又は入口から流入又は流出
   する空気の風速を風速センサで検出し、その風速
   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、この第一の平均処
   理がなされた信号を更に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前前記出口
   及び／又は入口における風向を判別すると同時に
   風速を測定し、該風向及び風速に応じて排気フア
   ンの排気量を可変制御して前記出入口からの空気
   の流入及び流出を抑止するようにしたことを特徴
   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前
   記特許請求の範囲第１項記載乃至３項記載の給気
   付塗装ブース。 ５ 前記第一の平均処理が、２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前
   記特許請求の範囲第１項乃至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
   前記特許請求の範囲第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、次式で定義される平均
   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１項記載の給
   気付塗装ブースの運転方法。 Ｖ＝〔_o 〓ⁱ⁼¹ Hi〕／ｎ Ｖ：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