特許 7341779 塗装ブース用の空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-01

(45)【発行日】2023-09-11

(54)【発明の名称】塗装ブース用の空調装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 3/153 20060101AFI20230904BHJP

【ＦＩ】

F24F3/153

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019143733

(22)【出願日】2019-08-05

(65)【公開番号】P2021025697

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2022-01-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000149790

【氏名又は名称】株式会社大気社

(73)【特許権者】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】石田 浩三

(72)【発明者】

【氏名】贄 宏充

(72)【発明者】

【氏名】迫田 耕二

【審査官】森山 拓哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１２２６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－１６５０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１１４３６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ ３／１５３

Ｆ２４Ｆ ６／００

Ｂ０５Ｃ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被塗物に塗装を行う塗装ブースに空気を供給する供給口が設けられた筐体と、
前記筐体に空気を取り込む取込口と、
前記取込口から取り込まれた空気に対して加湿ミストを噴霧する加湿手段と、
前記加湿手段と前記供給口との間に配され、加湿ミストの粒子径よりも小さい空孔が設けられた多孔質体からなる複数枚の板状のエレメントと、を備え、
前記複数枚の板状のエレメントは、上下方向に互いに離間して前記取込口から前記供給口へ向かって上向きとなるように傾斜して配置され、かつ、上下に隣り合うエレメントどうしにおいて、上側の前記エレメントの下縁が、下側の前記エレメントの上縁よりも下方に位置するように配置され、
前記加湿ミストが噴霧された空気は、前記複数枚の板状のエレメントを通過することによって未気化の加湿ミストが空気と接触して気化することを特徴とする空調装置。

【請求項2】

各前記エレメントは、水平に対して４５～８５度の範囲の傾斜姿勢で配置されている請求項１に記載の空調装置。

【請求項3】

前記エレメントは、セラミックボード又は金属焼結体の多孔質体を有する請求項１または2に記載の空調装置。

【請求項4】

前記取込口と前記加湿手段との間に配され、前記取込口から取り込まれた空気を加温する加温手段を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の空調装置。

【請求項5】

前記複数枚の板状のエレメントと前記供給口との間に配され、前記複数枚の板状のエレメントを通過した空気を温湿度調節する温湿度調節手段を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被塗物に塗装を行う塗装ブースに加湿された空気を供給する空調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車車体、自動車部品、その他一般被塗物などの各種被塗物に塗装を行う塗装ブースには空調装置から空気が供給されるように構成されている。

【0003】

当該空調装置から塗装ブースに供給される空気は、被塗物に対する塗装品質に影響を与えるため、その温湿度は制御されている必要がある。

【0004】

空気の温湿度の制御を可能とするために、空調装置の筐体の内部には塗装ブースへ供給されるべき空気の加温手段や加湿手段等が設けられている。

【0005】

例えば、特許文献１には、筐体の内部に塗装ブースへ供給されるべき空気の通風方向上流側からプレヒータ２３、ワッシャ２４、クーリングコイル２６及びレヒータ２７が設けられた塗装ブース用空調装置１（以下、従来の空調装置と記す。）が開示されている。なお、符号は特許文献１におけるものである。

【0006】

当該ワッシャ２４は、水貯留部２４ａ、循環用配管２４ｂ、ポンプ２４ｃ、電磁弁２４ｄ、水噴霧部２４ｅを備え、プレヒータ２３を経た外気に対する水の噴霧により外気の湿度を上げるように構成されている。

【0007】

しかし、従来の空調装置は、ワッシャ２４に備えられた水噴霧部２４ｅから大量の水を噴霧する構成である。ワッシャ２４から噴霧される水は粒子径が４４０μｍ程度と大きい。このような水によって空気を加湿するためには、水と空気との接触時間を確保する必要があり、そのため通風路を長くする必要があった。さらに、粒子径の大きな水によって効率的な加湿をするためには、水噴霧部２４ｅにおけるノズルの配列や循環用配管２４ｂの取り回しを考慮する必要があった。

【0008】

また、ポンプ２４ｃは、大量の水を噴霧可能とするために充分な性能を有する必要があり、設備コストや、ランニングコストが高くなる原因となっていた。さらに、噴霧した水を循環させるために回収する水槽や、水槽内の水質の維持管理のための構成が必要であり、そのスペースを筐体の内部に設ける必要があった。

【0009】

また、空気中の未気化の水分はワッシャ２４の下流側において結露を生じさせるため、これを回避するためには、空気中から未気化の水分を分離回収するエリミネータが必要となる場合がある。しかし、エリミネータを筐体に設けると、筐体の内部における圧力損失が高くなってしまい、筐体の内部における通風速度を高めることができない。そのため、塗装ブースにおいて必要な空気量を充分確保するためには、筐体の通風断面積を大きくする必要があった。

【0010】

以上のように、従来の空調装置は、高効率化、省エネルギー化及び小型化の観点において改善の余地があった。

【0011】

さらに、ワッシャを用いる構成以外にも、特許文献２に開示されるような蒸気噴霧加湿、特許文献３に開示されるような充填材等を用いた加湿、特許文献４に開示されるような高圧霧化を利用した霧化スプレー、従来から公知のドライミスト加湿等がある。

【0012】

しかし、特許文献２に開示されるような蒸気噴霧加湿については、蒸気コストが大きく、ランニングコストが増大したり、蒸気エネルギー効率が悪く、省エネにならなかったり、局所的に過飽和となるため下流側装置内で結露が発生しやすい、といった問題がある。

【0013】

特許文献３に開示されるような充填材等を用いた加湿については、充填材に保有水ができるため制御応答性が悪かったり、充填材種類によっては気液接触面積を大きくとろうとすると加湿器部分に大きなスペースが必要となる、といった問題がある。

【0014】

特許文献４に開示されるような高圧霧化スプレーについては、水受け槽を有する場合には空調器を小さくすることができなかったり、噴霧ノズルの下流側に噴霧ミストの気化距離が必要であるため、空調器を小型化することができない、といった問題がある。

【0015】

従来から公知のドライミスト加湿については、噴霧ノズルの下流側に噴霧ミストの気化距離が必要であるため、空調器を小型化することができなかったり、局所的に過飽和や噴霧ミストの気化が不十分なポイントができやすく、下流側装置内に結露が発生しやすい、といった問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【文献】特開２０１３－２４５９２８号公報

【文献】特開２０１１－１２７８１２号公報

【文献】特開２０１８－１６２９０９号公報

【文献】国際公開第２０１８／１０８７４６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、高効率化、省エネルギー化及び小型化が図られた空調装置を提供することを目的とする

【課題を解決するための手段】

【0018】

上述の目的を達成するための本発明に係る空調装置の特徴構成は、被塗物に塗装を行う塗装ブースに空気を供給する供給口が設けられた筐体と、前記筐体に空気を取り込む取込口と、前記取込口から取り込まれた空気に対して加湿ミストを噴霧する加湿手段と、前記加湿手段と前記供給口との間に配され、加湿ミストの粒子径よりも小さい空孔が設けられた多孔質体からなる複数枚の板状のエレメントと、を備え、前記複数枚の板状のエレメントは、上下方向に互いに離間して前記取込口から前記供給口へ向かって上向きとなるように傾斜して配置され、かつ、上下に隣り合うエレメントどうしにおいて、上側の前記エレメントの下縁が、下側の前記エレメント上縁よりも下方に位置するように配置され、前記加湿ミストが噴霧された空気は、前記複数枚の板状のエレメントを通過することによって未気化の加湿ミストが空気と接触して気化することにある。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明に係る空調装置の説明図

【図2】加湿手段及び気化手段の説明図

【図3】空調装置の要部説明図

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下に、本発明に係る空調装置の実施形態について、図面を参照しながら説明をする。

【0039】

図１に示すように、自動車車体、自動車部品、その他一般被塗物などの各種被塗物に塗装を行う塗装ブース６０においては、塗装機６１から塗料を噴霧することで被塗物６２の塗装が行われる。

【0040】

塗装ブース６０においては、被塗物６２に対する塗装品質を確保するために、空調装置１０によって温湿度が制御された空気が供給されている。

【0041】

当該供給された空気は、塗装機６１からオーバースプレーされ飛散した塗料ミストを捕捉する役目も果たしている。

【0042】

空調装置１０は、当該空調装置１０の外部の空気の取込口１１及び吐出口１２を有する筐体１３の内部に、加温手段２０、加湿手段３０、気化手段４０及び温湿度調節手段５０が設けられている。

【0043】

加温手段２０は、取込口１１を介して取り込まれた空気の温度を、加湿手段３０による加湿に適した温度にまで加温するために設けられている。

【0044】

加湿手段３０は、ミストノズル３１及びミストノズル３１に水を供給するポンプ３２等を有し、ポンプ３２から供給された水をミストノズル３１から粒子径が３０μｍ程度以下の加湿ミストの態様によって噴霧することによって、加温手段２０によって適温に調節された空気を加湿するように構成されている。ミストノズル３１は、一流体型高圧ノズルから構成されている。本実施形態においては、ミストノズル３１は、当該空気の通風方向の下流側に向けて加湿ミストを噴霧するように配置されている。

【0045】

気化手段４０は、複数枚の板状のエレメント４１を備えて構成される。各エレメント４１は多孔質体の一例であるセラミックボードから構成される。セラミックボードが有する空孔は、ミストノズル３１から噴霧される加湿ミストの粒子径よりも小さい。

【0046】

図２に示すように、各エレメント４１は、上下方向に互いに離間して設置されるとともに、下縁４１ｂが上縁４１ａよりも取込口１１から吐出口１２へ向かう空気の通風方向の上流側に位置するように傾斜姿勢で配置されている。本実施形態においては、各エレメント４１は、その表裏面が水平に対して例えば６０度の角度をなすように設置される。当該角度は、４５～８５度程度の範囲内にあればよいが、空調装置１０の設計風速に対して確実に未気化の加湿ミストを捕捉でき、かつ、圧力損失が最も小さくなる状態に調節できる構造を有する。

【0047】

また、各エレメント４１は、上下に隣り合うエレメント４１（図２において、一部のエレメントを説明の便宜のため４１Ａ、４１Ｂで示す。）どうしにおいて、上側のエレメント４１（４１Ａ）の下縁４１ｂが、下側のエレメント４１（４１Ｂ）の上縁４１ａよりも下方に位置するように配置されている。

【0048】

この構成によって、上側のエレメント４１（４１Ａ）と下側のエレメント４１（４１Ｂ）との間に、取込口１１から吐出口１２へと直線的に至る通風路が存在しないため、未気化の加湿ミストが、エレメント４１に接触することなく吐出口１２に至ってしまう虞が低減されている。

【0049】

各エレメント４１は、上下に隣り合うエレメント４１（４１Ａ、４１Ｂ）どうしの間に十分な大きさの通風路を設けることができるため、気化手段４０を通過させる際の圧力損失は、従来の塗装ブース用空調装置に設けられるエリミネータの圧力損失に比べて小さい。そのため、従来の塗装ブース用空調装置における通風速度より速い速度であっても、通風断面積を大きくする必要がない。

【0050】

図３において、太い破線矢印で流れを示すように、未気化の加湿ミストを含んだ空気のうち大部分は、上下に隣り合うエレメント４１（４１Ａ、４１Ｂ）どうしの間の通風路を介してエレメント４１の下流側に流れるうちに、エレメント４１を構成する多孔質体の表面に当該加湿ミスト自身の慣性力によって衝突したり、当該加湿ミスト自身や多孔質体自身の静電気力等によって、当該表面において捕捉される。なお、図３において、エレメント４１の右側において示される丸い物体は加湿ミストであって、エレメント４１の表面に捕捉されている様子を表す。

【0051】

また、図３において、細い破線矢印で流れを示すように、未気化の加湿ミストを含んだ空気のうち一部は、エレメント４１を構成する多孔質体の空孔を通過するのであるが、当該未気化の加湿ミストは、当該未気化の加湿ミストを含んだ空気がエレメント４１を構成する多孔質体の空孔を通過する際に、当該空孔の表面に当該加湿ミスト自身の慣性力によって衝突したり、当該加湿ミスト自身や多孔質体自身の静電気力等によって、当該表面において捕捉される。当該空孔の表面に捕捉された加湿ミストは、当該空孔を通過する空気との接触が促されるため、十分に気化される。

【0052】

温湿度調節手段５０は、気化手段４０を経た空気を冷却する冷却手段５１と、冷却手段５１によって冷却された当該空気を加熱する加熱手段５２を備えている。加湿手段３０によって加湿された空気を、冷却手段５１及び加熱手段５２によって、塗装ブース６０で用いるのに最適な温湿度となるように調節することができる。

【0053】

上述した実施形態においては、エレメント４１を構成する多孔質体がセラミックボードである場合について説明したが、この限りではない。例えば、多孔質体は、金属焼結体であってもよく、当該多孔質体の表面において、未気化の加湿ミストを当該物体の空孔を通過する空気と接触をさせることができるものであればよい。

【0054】

上述した実施形態においては、ミストノズル３１が一流体型高圧ノズルである場合について説明したが、この限りではない。ミストノズル３１は二流体型ノズルであってもよいし、超音波式微粒化ノズルであってもよい。

【0055】

上述した実施形態においては、空調装置１０が、筐体１３の内部に、加温手段２０、加湿手段３０、気化手段４０及び温湿度調節手段５０を有する場合について説明したが、この限りではない。空調装置１０は、筐体１３の内部に加温手段２０や温湿度調節手段５０を有していない構成であってもよい。この場合は、加温手段２０や温湿度調節手段５０を筐体１３の外部に有してもよい。

【0056】

上述した実施形態は、いずれも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲において適宜変更設計可能である。

【符号の説明】

【0057】

１０ ：空調装置
１１ ：取込口
１２ ：吐出口
１３ ：筐体
２０ ：加温手段
３０ ：加湿手段
３１ ：ミストノズル
４０ ：気化手段
４１ ：エレメント
４１ａ ：上縁
４１ｂ ：下縁
５０ ：温湿度調節手段
６０ ：塗装ブース
６２ ：被塗物

【図1】

【図2】

【図3】