JP2007237101A - 空気浄化装置及び塗装設備 - Google Patents

Abstract

【解決手段】空気浄化装置１０は、筒体１３と、この筒体１３に内蔵し、吸着液を用いて空気を浄化する湿式浄化部２０と、筒体１３に内蔵し、湿式浄化部２０で処理した後の空気を固形浄化材料製フィルタ４１を用いて浄化する乾式浄化部４０とからなる。
【効果】汚れた空気は湿式浄化部で先ず浄化し、乾式浄化部で残部を浄化する。乾式浄化部では吸着液を循環させながら分離器で汚れを除去するため、浄化処理と並行して再生を実施することができる。次の乾式浄化部でも、含水珪酸マグネシウム粘土鉱物が浄化処理と並行して再生を実施する。したがって、１基の浄化装置で、再生を実施しながら空気の浄化を実施することがでる。
【選択図】図１

Description

本発明は、揮発性有機化合物（以下「ＶＯＣ」と記載する。）の排出量を抑える技術に関する。

塗装設備では塗料を薄めるためにトルエンなどのＶＯＣを大量に扱う。このＶＯＣが大気汚染物質であるため、大気への排出量は少ないほどよい。

従来。塗装ブースにおいてＶＯＣの排出量を抑える技術が提案されてきた（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−１３１１１３号公報（請求項１）

特許文献１の請求項１に「有機溶剤吸着用活性炭により有機溶剤含有排出ガスを濾過して排気した後、有機溶剤を吸着した活性炭に水蒸気を供給して活性炭を再生すると共に、活性炭から排出した有機溶剤含有水蒸気を凝縮して液化し、その凝縮液を油水分離した水溶性有機溶剤含有分離水を有機溶剤分離により清浄化処理することを特徴とする有機溶剤回収方法。」の記載がある。

活性炭は表面に膨大な数の微細孔を有し、これらの微細孔で有機溶剤を吸着するため、空気浄化材料として好適である。
しかし、上記特許文献１の技術には次に示す問題がある。
再生処理が不可欠であり、再生中には浄化を実施することができない。そのため、２つの活性炭槽を準備し、一方で浄化を実行し、他方で再生を実行するごとくに、２つの活性炭槽を交互に使用することになり、浄化設備が大規模になる。
また、活性炭に有機溶剤が蓄積するに連れて、活性炭槽の流路抵抗が急増する。そのため、容量の大きなブロアを設置する必要があり、浄化設備のコストが嵩む。

そこで、流路抵抗が増加する心配がなく、１基の浄化槽で再生しながら浄化処理を実施することができる浄化装置が望まれる。

本発明は、流路抵抗が増加する心配がなく、再生しながら浄化処理を実施することができる浄化技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ダクトの途中に設けられた筒体と、この筒体に内蔵し、吸着液を用いて空気を浄化する湿式浄化部と、前記筒体に内蔵し、前記湿式浄化部で処理した後の空気を固形浄化材料を用いて浄化する乾式浄化部とからなり、揮発性有機化合物を含む空気を浄化する空気浄化装置であって、
前記吸着液は、揮発性有機化合物を吸着する性質を有する液状高分子物質と水との混合液であり、前記湿式浄化部は、空気に接触させた後の吸着液から汚れを分離する分離器及び吸着液を循環させる液送ポンプを備え、前記乾式浄化部は、セラミック粘土鉱物を主要素とするフィルタで構成したことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、乾式浄化部は、酸化作用及び加水分解作用を発揮する含水珪酸マグネシウム粘土鉱物を主要素とする空気抵抗の少ないブロックで構成することを特徴とする。

請求項３に係る発明では、湿式浄化部は、吸着液を空気へ噴霧する吸着液噴霧ノズルと、吸着液をカーテン状に流して空気に接触させる吸着液カーテンと、微細な流路に吸着液を流すことで空気に接触させるキャピラリーエリミネータとを、空気の流れ方向に沿ってこの順に配置してなることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、塗装対象物と塗装ガンとをブースで囲い、このブースの上部からブース内へ空気を吹き込み、この空気でブース内に漂う残塗料を下降させ、この空気をブースの下部から排出ダクトに導いて屋外へ放出する形式の塗装設備において、この塗装設備は、前記排出ダクトに、請求項１又は請求項２記載の空気浄化装置を設けたことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、ブースの下部に水の渦流を形成し、この渦流で空気を水洗し、水洗した空気を前記排出ダクトに送るように構成したことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、汚れた空気は湿式浄化部で先ず浄化し、乾式浄化部で残部を浄化する。乾式浄化部では吸着液を液送ポンプで循環させながら分離器で汚れを除去するため、浄化処理と並行して再生を実施することができる。次の乾式浄化部でも、セラミック粘土鉱物が浄化処理と並行して再生を実施する。したがって、１基の浄化装置で再生しながら空気の浄化を実施することができ、浄化装置のコンパクト化を図ることができる。

また、湿式浄化部で浄化した空気を乾式浄化部へ供給するため、乾式浄化部での汚れは少なくなり、乾式浄化部での流路抵抗はほとんど増加しない。湿式浄化部では吸着液を液送ポンプで循環させながら分離器で汚れを除去するため、湿式浄化部での流路抵抗の増加は発生しない。
したがって、流路抵抗が増加する心配はなく、ブロアのコンパクト化を図ることができる。
このように、請求項１によれば、流路抵抗が増加する心配がなく、１基の浄化装置で再生しながら浄化処理が可能になるような浄化技術を提供することができる。

請求項２に係る発明では、乾式浄化部は、酸化作用及び加水分解作用を発揮する含水珪酸マグネシウム粘土鉱物を主要素とする空気抵抗の少ないブロックで構成する。含水珪酸マグネシウム粘土鉱物は強い酸化作用及び加水分解作用を発揮するため汚れた空気を強力に浄化する。加えて、乾式浄化部は空気抵抗の少ないブロックで構成するため、流路抵抗が増加する心配はなく、ブロアの一層のコンパクト化を図ることができる。

請求項３に係る発明では、湿式浄化部に、吸着液噴霧ノズルと吸着液カーテンとキャピラリーエリミネータとをこの順で配置した。吸着液噴霧ノズルで第１次浄化を実施し、この吸着液噴霧ノズルをすり抜けた空気に対して吸着液カーテンで第２次浄化を実施し、この吸着液カーテンをすり抜けた空気に対してキャピラリーエリミネータで第３次浄化を実施する。
第１次浄化から第３次浄化を実施することで、湿式浄化部で高度の浄化を達成することができる。

請求項４に係る発明では、塗装設備の排出ダクトに、湿式浄化部及び乾式浄化部からなる空気浄化装置を介在させることで、塗装設備から排出されるＶＯＣの排出量を大幅に抑えることができる。
加えて、湿式浄化部及び乾式浄化部からなる空気浄化装置は、浄化と再生を並行して実施することができるため、塗装設備のコンパクト化を図ることができる。

請求項５に係る発明では、塗装設備内で空気を水洗し、水洗後の空気を空気浄化装置に送る。塗装設備から排出されるＶＯＣの排出量をさらに大幅に抑えることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る空気浄化装置の構成図であり、空気浄化装置１０は、一端に入口拡径部１１を有し他端に出口縮径部１２を有する筒体１３と、この筒体１３に内蔵し、吸着液を用いて空気を浄化する湿式浄化部２０と、筒体１３に内蔵し、湿式浄化部２０で処理した後の空気を固形浄化材料製フィルタ４１を用いて浄化する乾式浄化部４０とからなる。なお、筒体１３は、円筒、角筒、多角筒に代表される箱体であって、形状は任意である。

湿式浄化部２０は、吸着液を空気へ噴霧する吸着液噴霧ノズル２１・・・（・・・は複数個を示す。以下同様）と、吸着液をカーテン状に流して空気に接触させる吸着液カーテン２２と、微細な流路に吸着液を流すことで空気に接触させるキャピラリーエリミネータ２３とを、空気の流れ方向に沿ってこの順に配置してなる。なお、キャピラリーは毛細管、エリミネータは除去器を意味する。

２４は邪魔板であり、邪魔板２４・・・を設けたことにより、空気を乱流化することができる。乱流状態の空気であれば、キャピラリーエリミネータ２３にむら無く接触させることができる。
２５はメッシュ板であり、液滴を捕獲する作用を発揮する。このメッシュ板２５で湿式浄化部２０と乾式浄化部４０とを区分しているとも言える。

そして、湿式浄化部２０の下部に集液パン２６を備え、この集液パン２６から液送パイプ２７で吸着液を筒体１３外に導き、液送パイプ２７に介在した液送ポンプ２８で加圧するとともに、分離器２９で汚れを分離する。汚れが分離されたクリーンな吸着液を吸着液噴霧ノズル２１・・・、吸着液カーテン２２及びキャピラリーエリミネータ２３へ供給する。

分離器２９は遠心分離、比重分離、薬液分離、その他の分離法により、吸着液から異物、不純物を除去する機器である。

吸着液の作用を次に説明する。
図２は本発明で採用した液状高分子物質の模式図である。
（ａ）に示すとおり、液状高分子物質３１は、カルモア（ＫＡＲＭＯＲ）社製マイクロゲル（ｍｉｃｒｏｇｅｌ）が好適である。
この液状高分子物質３１は、いわばアメーバ状の物質である。詳しくは、液状高分子物質３１は、プラス、マイナス両方の極性が集合した総分子量数千万に達するゲルである。すなわち、分子量の点では、水の百万倍、トルエンの二十万倍である。

ＶＯＣ３２、３３が液状高分子物質３１に近づくと、先ず電気的に吸引する。
そして、（ｂ）に示すとおりに、液状高分子物質３１はＶＯＣ３２、３３を抱え込む。このようにして、汚れた空気からＶＯＣ３２、３３を分離する。
すなわち、水の分子量を１とすれば、トルエンの分子量は５となり、トルエンの分子が大きいため水で抱え込むことはできない。
一方、トルエンの分子量を１とすれば、液状高分子物質３１の分子量は２０×１０^４となり、強大な液状高分子物質３１でトルエンなどを抱え込むことができる。

図１に戻って、湿式浄化部２０に、吸着液噴霧ノズル２１と吸着液カーテン２２とキャピラリーエリミネータ２３とをこの順で配置した。
仕上げ加工に例えると、吸着液噴霧ノズル２１は粗加工、吸着液カーテン２２は中加工、キャピラリーエリミネータ２３は仕上げ加工に相当する。
すなわち、吸着液噴霧ノズル２１及び吸着液カーテン２２は、構造上、目詰まりの発生を心配する必要がない。

そして、吸着液噴霧ノズル２１で第１次浄化を実施し、この吸着液噴霧ノズルをすり抜けた空気に対して吸着液カーテン２２で第２次浄化を実施し、この吸着液カーテンをすり抜けた空気に対してキャピラリーエリミネータ２３で第３次浄化を実施する。第１次浄化から第３次浄化までを実施することで、湿式浄化部２０で高度の浄化を達成することができる。
なお、湿式浄化部２０では、常に汚れを筒体１３外へ排出し、分離器２９で除去するため、湿式浄化部２０での流路抵抗の増加は発生しないという利点もある。

以上の湿式浄化部２０で浄化した後の空気を、さらに乾式浄化部４０で浄化する。この乾式浄化部４０は、酸化作用及び加水分解作用を発揮するセラミック粘土鉱物、好ましくは含水珪酸マグネシウム粘土鉱物を主要素とする空気抵抗の少ないブロックで構成する。
含水珪酸マグネシウム粘土鉱物は、カルモア（ＫＡＲＭＯＲ）社製マグセライドが好適である。
フィルタは目詰まりが問題となるが、本発明では湿式浄化部２０で十分に浄化した後の空気をフィルタに送るため、フィルタが目詰まりを起こす心配はない。

セラミック粘土鉱物、特に含水珪酸マグネシウム粘土鉱物は、酸化作用及び加水分解作用を発揮するため自己再生機能を有する。この自己再生機能は汚れた空気とクリーンな空気とが交互に供給される場合に顕著となる。
例えば、塗装設備では、夜間や作業者の休憩時間に塗装を休止する。この休止時には、含水珪酸マグネシウム粘土鉱物にクリーンな空気のみが供給される（ブロアの運転／停止に関係ない。）ことになるため、この間に十分に再生を行うことができる。

以上に述べた空気浄化装置１０を塗装設備に適用した実施例を、次に説明する。
図３は本発明に係る塗装設備の構成図であり、塗装設備５０はトンネル型の塗装ブース５１の前半部分の一次塗装ブース５１Ａと、後半部分の二次塗装ブース５１Ｂとを含む。以下、一次塗装ブース５１Ａに係る要素は符号にＡ添え、二次塗装ブース５１Ｂに係る要素は符号にＢ添える。

図中、１４ｆは空気浄化装置１０Ａに付属したファン、１５ｆは空気浄化装置１０Ｂに付属したファン、６６ｆは空調機６６に付属したファン、６８ｆは熱風発生装置６８に付属したファンである。これらのファン１４ｆ、１５ｆ、６６ｆ、６８ｆの作用で空気を円滑に流すことができる。なお、ファンの設置箇所を変更することやファンの数を増減することは任意である。

一次塗装ブース５１Ａは、整流板５２Ａ、塗装ガン５３Ａ、多孔床５４Ａ、傾斜底５５Ａ、５６Ａ、水溜部５７Ａ及び排水口５８Ａを備える。そして、排水口５８Ａから液送管６１Ａを延ばし、ポンプ６２Ａで加圧し、分離器６３Ａで汚れを分離した後のクリーンな水を傾斜底５５Ａ、５６Ａ上に戻し、そこで旋回流になるように噴射する。

分離器６３Ａは遠心分離、比重分離、薬液分離、その他の分離法により、水から異物、不純物を除去する機器である。

白抜き矢印で示す空気は、塗装対象物（例えば車体）６４Ａの周囲を流れる際に塗装に伴うＶＯＣで汚れる。この汚れた空気は傾斜底５５Ａ、５６Ａから水溜部５７Ａに向かう過程で、水の渦流で洗われる。比較的綺麗になった空気（ただしＶＯＣを含む。）は一次ダクト６５Ａを用いて第２塗装ブース５１Ｂへ向わせる。
この一次ダクト６５Ａには、空気浄化装置１０Ａ（図１で説明した空気浄化装置１０と同構造）を介設することで、ＶＯＣを含む空気をクリーンにする。

二次塗装ブース５１Ｂは、一次塗装ブース５１Ａと同様に、整流板５２Ｂ、塗装ガン５３Ｂ、多孔床５４Ｂ、傾斜底５５Ｂ、５６Ｂ、水溜部５７Ｂ及び排水口５８Ｂを備える。そして、排水口５８Ｂから液送管６１Ｂを延ばし、ポンプ６２Ｂで加圧し、分離器６３Ｂで汚れを分離した後のクリーンな水を傾斜底５５Ｂ、５６Ｂ上に戻し、そこで旋回流になるように噴射する。

分離器６３Ｂは遠心分離、比重分離、薬液分離、その他の分離法により、水から異物、不純物を除去する機器である。

二次塗装ブース５１Ｂは、いわゆる仕上げ塗装を施すブースであるため、一次塗装ブース５１Ａよりクリーン度が求められる。そこで、空調機６６を備えた二次ダクト６５Ｂで調和された空気（外気であるためクリーンな空気である。）を二次塗装ブース５２に供給する。ただし、一次ダクト６５Ａを二次ダクト６５Ｂに接続することで、空調機６６からの空気供給量を節約する。これで大幅な省エネルギーを図ることができる。

二次塗装ブース５２Ｂ内で汚れた空気は、一部は一次塗装ブース５１Ａに流れ、残部が傾斜底５５Ｂ、５６Ｂに向かう。
汚れた空気は傾斜底５５Ｂ、５６Ｂから水溜部５７Ｂに向かう過程で、水の渦流で洗われる。比較的綺麗になった空気（ただしＶＯＣを含む。）は排出ダクト６７を用いて屋外へ排出する。この排出ダクト６７には、空気浄化装置１０Ｂ（図１の空気浄化装置１０と同構造）を介設することで、ＶＯＣを含む空気をクリーンにする。

すなわち、二次塗装ブース５１Ｂでは、水の渦流で汚れた空気を、予備洗浄し、排出ダクト６７に設けた空気浄化装置１０Ｂで本洗浄を行うため、排出空気は十分にクリーンにすることができる。
予備洗浄を実施すれば、空気浄化装置１０Ｂへの負担が軽減でき、空気浄化装置１０Ｂの小型、軽量化が可能となる。

なお、排出ダクト６７を流れる空気（ＶＯＣを含む。）の一部を抜いて、熱風発生器６８の燃料に混ぜて、燃焼させることは望ましいことである。ＶＯＣを燃焼させると、無臭化及び無害化させることができるからである。熱風発生器６８は、塗装設備５０に付属する乾燥設備に熱風を供給する機器である。

この結果、熱風発生器６８に供給する燃料が節約できて省エネルギーが図れると共に、空気浄化装置１０Ｂへ流れる空気の量を減少させることができ、空気浄化装置１０の負担を一層軽減することができる。負担が軽減できれば空気浄化装置１０Ｂの小型化が可能となる。

尚、請求項１の空気浄化装置は、塗装設備の排出ダクトに設けることの他、第１塗装ブースから第２塗装槽ブースへ空気を送る第１ダクトに介設こともできるなど、他種の用途に供することができる。他の用途として、塗料調合室の排気の処理、塗料製造ラインの排気の処理、駆体内の塗装現場の排気の処理に供することができ、用途は塗装設備に限定するものではない。

さらに、請求項１の空気浄化装置における湿式浄化部は、吸着液噴霧ノズル、吸着液カーテン、キャピラリーエリミネータの全て又は２つ若しくは１つであってもよい。

請求項３の塗装設備は、傾斜底による渦流水洗機構を必ずしも備えなくてよい。また、請求項３及び請求項４の塗装装置は、二次塗装ブースのみの塗装設備であってもよい。

本発明の空気浄化装置は、車体用塗装設備に好適である。

本発明に係る空気浄化装置の構成図である。 本発明で採用した液状高分子物質の模式図である。 本発明に係る塗装設備の構成図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ…空気浄化装置、１３…筒体、２０…湿式浄化部、２１…吸着液噴霧ノズル、２２…吸着液カーテン、２３…キャピラリーエリミネータ、２８…液送ポンプ、２９…分離器、３１…液状高分子物質、４０…乾式浄化部、４１…固形浄化材料製フィルタ、５０…塗装設備、５１…塗装ブース、５１Ａ…一次塗装ブース、５１Ｂ…二次塗装ブース、６５Ａ…ダクト（一次ダクト）、６７…ダクト（排出ダクト）。

Claims (5)

1. ダクトの途中に設けられた筒体と、この筒体に内蔵し、吸着液を用いて空気を浄化する湿式浄化部と、前記筒体に内蔵し、前記湿式浄化部で処理した後の空気を固形浄化材料を用いて浄化する乾式浄化部とからなり、揮発性有機化合物を含む空気を浄化する空気浄化装置であって、
   前記吸着液は、揮発性有機化合物を吸着する性質を有する液状高分子物質と水との混合液であり、前記湿式浄化部は、空気に接触させた後の吸着液から汚れを分離する分離器及び吸着液を循環させる液送ポンプを備え、前記乾式浄化部は、セラミック粘土鉱物を主要素とするフィルタで構成したことを特徴とする空気浄化装置。
2. 前記乾式浄化部は、酸化作用及び加水分解作用を発揮する含水珪酸マグネシウム粘土鉱物を主要素とする空気抵抗の少ないブロックで構成することを特徴とする請求項１記載の空気浄化装置。
3. 湿式浄化部は、前記吸着液を空気へ噴霧する吸着液噴霧ノズルと、前記吸着液をカーテン状に流して空気に接触させる吸着液カーテンと、微細な流路に吸着液を流すことで空気に接触させるキャピラリーエリミネータとを、空気の流れ方向に沿ってこの順に配置してなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気浄化装置。
4. 塗装対象物と塗装ガンとをブースで囲い、このブースの上部からブース内へ空気を吹き込み、この空気でブース内に漂う残塗料を下降させ、この空気をブースの下部から排出ダクトに導いて屋外へ放出する形式の塗装設備において、
   この塗装設備は、前記排出ダクトに、請求項１、請求項２又は請求項３記載の空気浄化装置を設けたことを特徴とする塗装設備。
5. 前記ブースの下部に水の渦流を形成し、この渦流で空気を水洗し、水洗した空気を前記排出ダクトに送るように構成したことを特徴とする請求項４記載の塗装設備。

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