JPH0457385B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、給気フアンによってプレナムチヤン
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
排気フアンによって塗料ミスト、蒸発有機溶剤等
と一緒に床下から吸引排出するように成された給
気付塗装ブースに関する。

〔従来技術とその問題点〕

例えは、コンベアで連続的に搬送される自動車
ボデイ等に吹付塗装を行う自動車塗装用の給気付
塗装ブースは、両端に出入口が開口せられた長大
なトンネル形の塗装ブースが塗装ライン中の塗装
前処理装置と塗装乾燥炉との間に介装され、給気
フアンによってプレナムチヤンバに供給された清
浄な空調空気を前記塗装ブース内に押し込んで該
ブース内を所定の風速で流下させると共に、該ブ
ース内の空気を吹付塗装で発生した塗料ミスト、
蒸発有機溶剤等と一緒に排気フアンで床下に吸引
排出させて、塗膜に悪影響を与える塗料ミスト、
塵埃等の舞い上がりを防止して塗装品質を良好に
維持すると同時に、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って
いる。

ところで、このような塗装ブースにあっては、
給気フアンの給気量と排気フアンの排気量が異な
ると、該塗装ブースの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
入して被塗物の塗装品質が損なわれたり、また塗
装ブース内の塗装ミスト、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等の周辺環境を悪化
させることになるので、従来は給気フアンによっ
て供給される空調空気の給気量と排気フアンによ
っ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
駆動することにしている。

しかしながら、塗装ブース内の空気を床下に吸
引するようになされた給気付塗装ブースは、空気
の吸引口となる多数のスリツトが形成された床面
上を被塗物となる自転車ボデイ等が連続的に搬送
されるように成されているから、被塗物の搬送量
が多い場合には床面に形成された吸引口が被塗物
で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と排気フアンの
回転数を一定に設定した場合には、塗装ブース内
における被塗物の搬送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
ら該ブース内に流入し、又は該塗装ブース外へ流
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）。

しかし、従来一般の給気付塗装ブースは、長大
な塗装ブース内全域の空気を一台の排気フアンに
よって吸引排出するように成されており、該排気
フアンの排気容量が非常に大きいから、塗装ブー
スの出入口からの僅かな空気の流入及び流出を防
止するために排気量の微調整を行うことが困難で
あるという新たな問題が生じた。

即ち、通常の排気フアンは、その排気量を微調
整し得る最小変化幅が排気容量の約１％程度であ
るから、排気容量の大きい排気フアンは最小変化
幅で微調整し得る排気量も当然大きくなってしま
い、塗装ブースの出入口からの空気の流入及び流
出量が極く僅かな場合には、排気フアンの排気量
を可変制御することによって該出入口の風速が必
要以上に変化し、前記出入口からの空気の流入及
び流出を有効に抑止できないどころか却って助長
することもあることが判明した。

〔発明の目的〕

そこで本発明は、塗装ブース内の空気を吸引排
出する排気フアンを複数配設し、各排気フアン一
台あたりの排気容量を小さく選定して排気量の微
調整ができるようにし、長大なトンネル形の塗装
ブースの出入口からの空気の流入及び流出を確実
に抑止することのできる給気付塗装ブースを提供
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
アンによっ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って
塗料ミスト、蒸発有機溶剤等と一緒に床下から吸
引排出するように成された給気付塗装ブースにお
いて、前記排気フアンが複数配設されて各排気フ
アンの排気容量の総和が前記給気フアンの給気容
量に匹敵するように選択されると共に、これら各
排気フアンの排気量が前記塗装ブースの両端に開
口せられた出入口から流入又は流出する空気の風
速に応じて個別的に可変制御されて、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成さ
れていることを特徴とする。

〔発明の作用〕

本発明によれば、塗装ブース内の空気を吸引排
出する排気フアンが複数配設されて各排気フアン
の排気容量が夫々従来よりも小さく設定され、こ
れら各排気フアンの排気量が塗装ブースの出入口
から流入又は流出する空気の風速に応じて個別的
に可変制御されるように成されているから、塗装
ブースの出入口から空気が僅かに流入又は流出し
た場合でも、これに追従して一部の排気フアンの
排気量を可変して塗装ブース内全域から吸引排出
する排気量を従来よりも極めて小さい変化幅で微
調整し、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具体的な実施例に基
づいて説明する。

第１図は本発明による給気付塗装ブースを示す
フローシート、第２図はその制御装置の一例を示
すブロツク線図である。

図中、１はフロアコンベア２等によって連続的
に搬送される自転車ボデイ３，３…に吹付塗装を
行うトンネル型の塗装ブースであって、その両端
に開口せられた入口及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
塗装乾燥炉（いずれも図示せず）に連通されてい
る。

塗装ブース１には、その天井部に沿ってプレナ
ムチヤンバ６が配設され、給気フアン７によって
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内に押し込まれて該ブース
１内を約0.2〜0.5ｍ／sec程度の均一な風速で流下
されるように成されている。

また、塗装ブース１内は塗装準備ゾーン１ａ、
自動塗装ゾーン１ｂ、セツテイングゾーン１ｃ及
び手吹塗装ゾーン１ｄ等に区分され、これら各ゾ
ーンの床面１１下には夫々ミスト処理室１２ａ〜
12dが設けられている。

各ミスト処理室１２ａ〜１２ｄには、夫々排気
フアン１３ａ，１３ｂ，１３ｃ及び１３ｄを介装
した排気ダクト１４，１４…が接続され、塗装ブ
ース１の各ゾーン１ａ〜１ｄ内の空気が床面１１
下に吸引されて、ミスト処理室１２ａ〜１２ｄ内
で気液接触により塗料ミスト等が分離除去された
後、各排気ダクト１４を通じて外部へ排出される
ように成されている。

ここで、排気フアン１３ａ〜１３ｄの排気容量
の総和は、給気フアン７の給気容量に匹敵するよ
うに選定されており、給気フアン７の給気容量が
例えば約10000m³／minの場合には各排気フアン
１３ａ〜１３ｄの排気容量は約2500m³／min程度
に選定される。

なお、本実施例においては、塗装ブース１の中
央部に設けられたミスト処理室１２ｂ及び１２ｃ
内の空気を排出する排気フアン１３ｂ及び１３ｃ
が起動時に設定した所定の回転数に固定されて常
時一定の排気量で稼働され、塗装ブース１の出入
口側に設けられたミスト処理室１２ａ及び１２ｄ
内の空気を排出する排気フアン１３ａ及び１３ｄ
の排気量のみが出入口４及び５の風速に応じて可
変制御されるように成されている。

１５Ｆ及び１５Ｒは、夫々入口４及び出口５か
ら流入又は流出する空気の風速を検出する風速セ
ンサであって、例えば空気が流出状態にあるとき
はプラス、流入状態にあるときはマイナスの風速
検出信号を制御装置１６に出力するようになされ
ている。

この制御装置１６は、前記風速センサ１５Ｆ及
び１５Ｒから出力される風速検出信号を所定の周
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１８Ｆ及び１８Ｒと、該デ
ジタルフイルタ１８Ｆ及び１８Ｒから出力された
風速センサ１５Ｆからの信号と風速センサ１５Ｒ
からの信号とを合成する加重平均処理部１９と、
該処理部１９の出力信号を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２０
と、該処理部２０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
ら出力される操作信号が排気フアン１３ａ及び１
３ｄの回転数を可変制御するインバータ２２及び
２３に出力されるようになされている。

第３図及び第４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１５Ｆ，１５Ｒから出力された風速
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ように変化すると共
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１７Ｆ，１
７Ｒにより0.2秒周期でサンプリングされて第３
図ｂで示されるように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、振幅がある程度まで抑えられて平滑化された
信号となる。

そして、該デジタルフイルタ１８Ｆ及び１８Ｒ
で整形処理された二つの検出信号は、加重平均処
理部１９で一つに合成された後、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とすれば、風速Ｖは、 Ｖ＝〔₁₆ 〓ⁱ⁼¹ 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、新たな信号が入力されるた
びごとに移動平均処理されてその値が風速として
出力される（第４図）。

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（0.2秒）に比して十分長い移動平
均時間（例えば90秒）内の平均を求めるから、デ
ジタルフイルタ１８Ｆ及び１８Ｒで完全に除去で
きなかつた空気流の揺らぎや乱れに起因する
4cycl／minの第二の外乱波動が除去された信号
に整形される（第４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により前記の如き空気流
の揺らぎ、乱れに起因する第一及び第二の外乱波
動が除去された信号が調節器２１に入力されて
PID演算がなされる。

ここでPID演算と、測定値と目標値の偏差を入
力として、比例動作Ｐ、積分動作Ｄ及び微分動作
Ｉを有する三動作調節計を用いて操作信号を発生
するものであり、検出された風速が「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、本実施例にようなデジタル
信号のPID演算における調節器２１の出力Ｍは、
前回の出力をMI、現在の入力（偏差）をＥ、前
回の入力をEI、比例ゲインをＫ、サンプリング
周期をｔ、積分時間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
号として出力され、排気フアン１３ａ及び１３ｄ
の回転数が増減されてその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だから必ずdM＞０となり操作信号は前回出力
より大きくなつて排気量が増加され、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だから必ずdM＜０と
なり操作信号は前回出力より出力より小さくなつ
て排気量が減少される。

この場合において、排気フアン１３ａ及び１３
ｄの各排気容量は従来の排気フアンの排気容量の
約1/4であり、二台でも約1/2となるから、増減し
得る排気量の最小変化幅が例えば排気容量の１％
だとすれば、塗装ブース１内全域からの総排気量
を従来の1/2即ち全排気容量の0.5％の変化幅で微
調整することができるから、入口４及び出口５か
らの極く僅かな空気の流入、流出に対してもこれ
に追従して排気量を可変し、出入口４及び５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。

以上が、本発明による給気付塗装ブースの一例
構成であり、次にその作用について説明する。

まず、給気フアン７と排気フアン１３ａ〜１３
ｄを所定の回転数で稼働させ、塗装ブース１のプ
レナムチヤンバ６に給気フアン７から約9000m²／
minの空調空気と供給し、これをフイルタ１０を
通じて各ゾーン１ａ〜１ｄ内に約0.5ｍ／sec程度
の風速で流下させると共に、排気フアン１３ａ〜
１３ｄで空調空気の給気量に匹敵する量の空気を
塗装ブース１外に排出させるようにして運転を開
始し、これと同時に出入口４及び５における空気
流の風速を風速センサ１５及び１５Ｒにより検出
する。

そして、フロアコンベア２で自動車ボデイ３が
塗装ブース１内を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１１上が自動車ボ
デイ３，３……で覆われて、各排気フアン１３ａ
〜１３ｄの負荷が増大し、相対的に排気量が減少
して塗装ブース１内の空気が入口４及び出口５を
通じて外部へ流出することとなる。

このとき、風速センサ１５Ｆ及１５Ｒからプラ
スの検出信号が制御装置１６に入力されて、デジ
タルフイルタ１８Ｆ，１８Ｒ及び移動平均処理部
２０で信号処理された後、調節器２１に入力され
てPID演算がなされ、調節器２１からインバータ
２２及び２３に排気フアン１３ａ及び１３ｄの回
転数を上昇させる操作信号が出力される。

そして、これら排気フアン１３ａ及び１３ｄ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を通じて排出される排気量が増加し給気
フアン７からの給気量と等しくなり、塗装ブース
１内は入口４及び出口５を介して外部と略空気交
換のない状態に維持されることとなる。

なお、排気フアン１３ａ及び１３ｄの排気容量
の和は従来の排気フアンの排気容量の約1/2であ
るから、排気量を微調整できる最小変化量も従来
の1/2となり、したがつて出入口４及び５からの
空気の流出量が非常に少ない場合であつても、こ
れに応じて塗装ブース１内からの総排気量を的確
に可変して空気の流出に確実に抑止できる。

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１１上の自動車ボデイ３で
覆われる面積が少なくなつて排気フアン１３ａ〜
１３ｄ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
マイナスの検出信号が出力されて、制御装置１６
からインバータ２２及び２３へ操作信号が出力さ
れ、今度は排気フアン１３ａ及び１３ｄの排気量
が減少されて、全排気フアン１３ａ〜１３ｄの排
気量が給気フアン７の給気量と等しくなるように
調節されて外部空気の流入が抑止される。

このようにして、塵埃等を含んだ外部空気が塗
装ゲース１内に流入しないようにすると共に、汚
染空気が外部に流出しないように汚染空気の排出
量が自動的に調整される。

なお、上記実施例では、風速センサ１５Ｆ及び
１５Ｒの検出信号を合成して、排気フアン１３ａ
及び１３ｄの排気量を可変制御する場合について
説明したが、本発明はこれに限らず、例えば制御
装置を二つ用いて、風速センサ１５Ｆの検出信号
によつて排気フアン１３ａを制御し、風速センサ
１５Ｒの検出信号によつて排気フアン１３ｄの制
御するようにしてもよい。

また、調節器２１における制御手段としては
PID演算制御に限らず、例えば風速から空気の流
入量又は流出量を算出して、該流量又は流出量に
応じて排気量を増減するものであつてもよい。

更に、排気量を制御する手段としては排気フア
ンの回転数を制御するものに限らず、排気ダクト
に別途風量調節ダンパを配設し該ダンパの開閉角
を調節するものでもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、排気フア
ンが複数配設されて各排気フアンの排気容量が小
さく選定され、その一部の排気フアンの排気量を
小刻みに増減させて塗装ブース内からの総排気量
を微調整することができるという優れた効果があ
り、塗装ブースの出入口から流入又は流出する空
気の風速の微小な変化に追従して空気の流入及び
流出を確実に抑止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による給気付塗装ブースを示す
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、１０……フイル
タ、１１……床面、１２ａ〜１２ｄ……ミスト処
理室、１３ａ〜１３ｄ……排気フアン、１４……
排気ダクト、１５Ｆ，１５Ｒ……風速センサ、１
６……制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   ンによって塗料ミスト、蒸発有機溶剤等と一緒に
   床下から吸引排出するように成された給気付塗装
   ブースにおいて、前記排気フアンが複数配設され
   て各排気フアンの排気容量の総和が前記給気フア
   ンの給気容量に匹敵するように選定されると共
   に、これら各排気フアンの排気量が前記塗装ブー
   スの両端に開口せられた出入口から流入又は流出
   する空気の風速に応じて個別的に可変制御され
   て、前記出入口からの空気の流入及び流出を抑止
   するように成されていることを特徴とする給気付
   塗装ブース。