溶射集塵 - フード設計

適切なシステム設計

溶射防塵換気システムには、通常、粉塵を含む空気を集塵機に輸送するダクトと、システム内の空気を動かすためのファンが備えられています。 換気システム設計で重要なのは、溶射セルまたはブース自体の粉塵を捕集するための戦略です。 セルを通過する風量をただ増加させるだけでは、粉塵の捕集量は実質的に増加しない可能性があり、通常このアプローチではエネルギーを浪費してしまいます。  セルのレイアウト、補給空気源の位置、溶射ターゲットの位置を分析することで、オーバースプレーによる粉塵の捕集と排出を劇的に改善できます。

まず、密閉された溶射セル（ブース）に入る補給空気を検討します。 最終的に、集塵機によってブースから取り除かれた含塵（汚染）空気を、ブースに引き戻される空気と置き換える必要があります。 補給空気は、ブース自体の開口部を通して、または建物の外から専用の補給空気ユニットを通して吸い込まれ、ダクトを通してブースに直接送られます。  ブースが負圧（真空圧）または正圧になる可能性があるため、補給空気システムの設計は、防塵システムの設計にとって極めて重要です。  ブース内のわずかな真空により、集塵機のパルスクリーニング中の予期しない正圧状態を回避することができます。  パルスクリーニング中に、逆風の短いブラストにより、ブース内の圧力がわずかに上昇することがあります。 この圧力の上昇により、アクセスドアが開き、ドアの安全リミットスイッチが誤ってオンになり、スプレープロセスが予期せず緊急停止する可能性があります。 ブースのメーカーは、溶射セルが対応できる真空量について事前に把握しておく必要があります。

ブース内のエアフローを管理する方法の1つは、ブースの排気ポイントの反対側に補給空気接続を配置して、通風のフローパターンを作ることです。 ただし、補給空気接続には通常、音響減衰装置（サイレンサー）が組み込まれているため、一般的にはブースの上に補給空気接続を配置するのが合理的です。 ブース内に通風のフローパターンを確立しやすい方法で接続することにより、ブース内の粉塵の蓄積を抑えることができます。 

ブースから汚染空気を抽出するには、 下降または水平気流パターンを使用します。 下降気流パターンは集塵機の設計ではうまく機能しますが、ブースの設計では問題が生じる場合があります。 下降気流パターンのブースでは、チャンバーの格子状の開口部またはプレナムがブースの床部分になります。  汚染空気はプレナムに引き込まれ、ダクトを通って集塵機に送られます。 この設計では、重力を利用して粉塵を集塵機に引き寄せることができ、実質的にすべてのオーバースプレーを最終的に排出することができます。 課題は、床下のプレナム内の空気と共に粉塵を動かし続けることです。 適切な設計下では、プレナムを通して粉塵をうまく引き出すことができますが、プレナムの設計がうまく行われていない場合、粉塵がプレナムに残り、メンテナンス上の課題が生じます。  下降気流ブースにおいて、通常、プレナムの断面内の空気の速度は、ブース内の下降速度よりもはるかに高く維持され、一般的に、粉塵がプレナムに沈殿しないように、毎分2,500フィート以上に保たれます。  この要件により、効果的なプレナム設計が困難になります。

下降気流ブースも、床下のプレナム用のスペースを確保できる十分な高さが必要となります。 ブースの下のピットを利用することもできますが、ブースとプレナムは一般的に作業現場の上方に設置されます。 

汚染空気をブースから引き出すもう1つの方法は、水平方向のフローパターンです。 この設計方法では、スプレーが行われる場所の近くにプレナムを配置する必要があります。 このパターンの利点は、より小型でタスクに特化したプレナムフードを設計できる点です。 小さいフードは、空気が最も必要とされるスプレー対象の後ろ側に、目的とする気流パターンを確立します。 この設計の目的は、スプレーされた原材料の固有速度と、プレナムに入る補給空気の気流パターンを利用して、できるだけ多くのオーバースプレーを捕集することです。 このアプローチを採用することで、下降気流ブースと比べ、オーバースプレーを除去するために必要な空気量を抑えることができます。 当然、このアプローチには複数の要素がありますが、タービン部品のスプレーを行う施設では、この方法を何年も成功させてきました。 

独特の形状をしたターゲットには、完全にカスタマイズしたソリューションが必要になることもあります。 たとえば、旋盤の円筒形の溶射はとりわけ困難です。 下降気流ブースは防塵に最適な設計といえるものの、下降気流ブースが利用できない場合は、短いスロット型フードでもうまくいく可能性があります。 スロット型フードは、排気を広範囲に分散するスロットの機能を利用して、旋盤の全長にわたって排気の効果を高めます。 これらの複雑化した排気フードは、米国産業衛生専門家評議会が発行する『A Manual of Recommended Practice for Design』のベストプラクティス設計に基づいていなければなりません。

溶射プロセスの際にブース内を完全な密閉状態にできないときは、局所排気装置として、小型フードを使用して実施できる場合もあります。  もちろん、屋外での溶射に関しては、環境と健康に関する規制を確実に遵守するため、適切に検討を行う必要があります。 

溶射ブース内の防塵のもう1つの課題は、スプレー対象をブースに出し入れするための天井クレーンの使用です。 上部に開口部を備えた特別なブース設計が主流ですが、この設計だと補給空気の位置を制御できなくなるリスクがあります。 こうしたリスクを考えると、完ぺきな設計は難しくなりますが、通常は妥当な水準で管理できます。 

入念に設計された溶射ブースでも、オーバースプレーされた粉塵をすべて捕集できるとは限らないため、防塵計画の一部として常にメンテナンスを検討する必要があります。 場合によっては、溶射ガンを管理、配置するコントローラーを使用して、ブース内の気流のないスポットや低気流のスポットの吸引を行うことができ、  集塵機が稼働している間も、残っている粉塵を除去することができます。 

工場の換気設備については、地域、州、連邦の規制が粉塵換気システムの設計に影響を与える可能性があるため、設計前に行政機関に確認してください。 実践経験を持つ防塵設計の専門家によるサポートもご検討ください。