JP7345414B2 - 局所排気装置 - Google Patents

Description

この発明は、所定の制御風速で側方吸引する、吸気用の開口を側方の一面に有するチャンバを備えた局所排気装置に関し、特に塗装ブース内に設置される側方吸引型の局所排気装置に関する。

作業者の有機溶剤中毒防止などの観点から、塗装工程など有毒な化学物質や汚染物質が発生する工程において、局所排気装置の性能要件として、汚染物質の飛散を食い止めたい平面に並べた作業点（汚染の発生源と作業者の中間で、作業者に最も近い作業点）を捕捉点と考える。汚染をコントロールするには、捕捉点に制御風速の気流が発生するように局所排気装置で空気を吸引する必要がある。
この捕捉点を規定するのに、外付け式フードでは、例えば有機則で定められた制御風速では側方吸引型で０．５ｍ／ｓの風速で捕捉点を構成する鉛直面で均一に気流を発生する必要がある。つまり、外付け式フードで、吸気用のフード開口から所定距離離れた面を捕捉点としそこを格子状に区画した状態において、いずれの区画でも所定の吸い込み風速（制御風速）を満足するよう風速測定して性能満足を検証する必要がある。この制御風速である吸い込み風速は、対面するフード開口での風速分布に深く関係し、このフード開口での風速分布は排気ダクトとの距離によって大きく影響を受けるため、各区画で吸い込み風速（制御風速）を均一で目標の風速に近くする効率の良い風速分布にして経済的にファンの容量を満足させようとすれば、各区画における排気ダクトが吸引にて発生する負の動圧がなるべく均一に保つことが好ましい。そこで、吸気用の開口と対向する位置（チャンバの前面に開口が設けられている場合は背面）の中央に近い位置に排気ダクトが接続されることで、外付け式フードの開口部の中央軸と開口縁４隅との距離を近づけることが多い。ただ、局所排気装置の設置場所や排気ダクトの取り回しの関係上、外付け式フードの側方吸引型なので開口がチャンバの前面に設けられているにもかかわらず、チャンバの上部に排気ダクトが接続されることがある（例えば特許文献１、２参照）。この場合、外付け式フードの開口面の各位置間で排気ダクトからの距離に大きな違いが生じ、それに応じて捕捉点をなす各区画の吸込み風速が不均一となり、排気ダクトから離れたフード開口の位置に応じた区画において十分な吸い込み風速、つまり制御風速を得られず、この場所を制御風速以上とするため、排気ファンの風量静圧をいたずらに大きくして非効率な局所排気装置にしなければならないといった問題が生じることがある。

そこで特許文献１、２では、発生源と排気ダクトとの間に仕切り板を設け、その仕切り板に、下に行くほど開口が大きくなる吸引口を設けたり、複数の孔を等間隔に開けることで囲い式フードの開口面、ひいては区画間での吸い込み風速の平均化を図っている。

特開昭６２－２６６３４５号公報 実開平３－２０６８６号公報

特許文献１は、平板状の仕切り板の中央の一部に吸引口を設けているため、吸引口と対向するのは正面の区画の中央部分だけであり、正面の区画中央から横にずれた区画の吸い込み風速を上げるには依然として改良の余地がある。また、平板状の仕切り板に開口をその都度風速を測定検証して開口度合いを検討するのに非常に手間がかかる。

特許文献２は、仕切り板に対して複数の孔を等間隔に設けているため、結局排気ダクトから遠い、囲い式フード開口で下側側方に対応する、捕捉点区画の吸い込み風速が上側の区画に比べて遅くなり、結局均一化が難しい。

そこで本発明は、各区画での吸い込み風速の平均化を図ることができる局所排気装置を目的とする。

本発明の局所排気装置は、所定の制御風速で側方吸引する局所排気装置１であって、吸気用の開口２２ａを側方の一面に有するチャンバ２と、前記チャンバ２内に配置され、一端が排気ダクト１０と接続される略円筒状で直管状の内ダクト３とを備え、前記内ダクト３に、内ダクト３の他端から一端に向かって徐々に大きさが小さくなる吸引口３ａが、前記内ダクト３の側面と前記他端とに一体として設けられており、前記吸引口３ａが前記チャンバ２の開口２２ａ側に向いていることを特徴としている。

上記局所排気装置では、前記内ダクト３の他端において、前記内ダクト３の周方向の略半分を切り欠くようにして前記吸引口３ａが設けられていることが好ましい。

また、前記内ダクト３の側面の一端側に前記吸引口３ａを設けない非設領域３ｃを備えていることが好ましい。

さらに、前記内ダクト３の他端が開放しており、且つチャンバ２の内面から離れていることが好ましい。

本発明の局所排気装置では、内ダクトが略円筒状であるため、吸引口が正面に加えて他方向にも向いた状態になる。そのため、平板に吸引口を設けたものと比べて吸引口と対向する区画が多くなる。加えて、吸引口の大きさは排気ダクトと接続されていない他端から排気ダクトに接続された一端に向かって徐々に小さくなっているため、排気ダクトに近い区画からの吸い込み量を適度に抑制することができ、各区画での吸い込み風速の平均化を図ることができる。

周方向の略半分を切り欠くようにして吸引口が設けられている場合は、吸引口と対向する区画がより多くなる。非設領域を備えている場合、排気ダクトに近い区画からの吸い込み量を適度に抑制することができ、各区画での吸い込み風速の平均化を一層図ることができる。内ダクトの他端が開放しており、且つユニットチャンバの内面から離れている場合、排気ダクトから離れた区画からの吸い込み量を増やすことができ、各区画での吸い込み風速の平均化を一層図ることができる。

この発明の一実施形態に係る局所排気装置の側面断面図である。 図１の局所排気装置の正面図である。 図１の局所排気装置の平面図である。 図４ａは内ダクトの正面図、図４ｂは内ダクトの断面図である。 吸い込み風速の測定結果を示す図であって、図５ａが実施例を示し、図５ｂが比較例を示す。

次に、この発明の局所排気装置１の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明の局所排気装置１は、図１～３に示すように、チャンバ２と、チャンバ２内に配置される内ダクト３とを備えている。

チャンバ２は中空直方体であって、平面視長方形状の底部２１と、底部２１の４辺から立ち上がる側壁部２２と、側壁部２２の上端を塞ぐ上部２３とを有している。底部２１の長辺から立ち上がる２つの側壁部２２のうち、一方の側壁部２２（側方の一面）には吸気用の開口２２ａが設けられている。この開口２２ａは一方の側壁部２２のほぼ全面に亘って設けられている。上部２３には排気ダクト１０を接続するための接続部（接続孔＋ニップル）２３ａが設けられている。この接続部２３ａは、平面視、上部２３の図心に設けられている。但し、これに限られることはなく、例えば底部２１の短辺から立ち上がる側壁部２２の内面から０．５Ｄ（Ｄ：内ダクト３の外径）以上離れていれば適宜複数個所に変更可能である。ただ、開口２２ａが設けられた面を正面としたとき、正面から見て左右対称となる位置に設けることが好ましい。なお、説明では上部２３に接続部２３ａがある例を用いるが、底部２１の短辺から立ち上がる側壁部に接続部があってもよいし、底部２１に接続部があってもよい。

内ダクト３は、略円筒状で且つ直管状であって両端が開放している。この用途に最適なのは亜鉛引き鋼板製のスパイラルダクトが例として挙げられる。この内ダクト３は軸が上下方向に向けられており、上側の一端がチャンバ２の接続部２３ａに接続されている。チャンバ２の内法高さをＬとすると、軸方向長さは０．８～０．９Ｌである。従って、内ダクト３の他端（下端）とチャンバ２の底部２１の内面との間には０．１～０．２Ｌの隙間が形成されている。なお、説明では上部２３に接続部２３ａがあり内ダクト３の軸が上下にある例を用いるが、底部２１の短辺から立ち上がる側壁部に接続部がある場合は内ダクト３の軸が左右方向にあってもよい。

内ダクト３には、図４ａ、ｂに示すように、内ダクト３の他端から一端に向かって徐々に大きさが小さくなる吸引口３ａが設けられている。具体的には、他端から一端に向かって徐々に幅が狭くなる切欠３ｂが設けられている。より具体的には、内ダクト３を側面から見たときの内ダクト３の他端の中心２点（手前と奥の２点）を通り且つ内ダクト３を正面から見たときの中央に頂点が位置するように切り欠いてなる切欠３ｂが設けられている。すなわち、切欠３ｂは内ダクト３の他端において、内ダクト３の周方向の略半分を切り欠いている。従って、吸引口３ａは、内ダクト３の側面と他端とに一体として設けられる。また、切欠３ｂは内ダクト３の全長に亘って設けられてはおらず、一端側には吸気口３ａを設けない非設領域３ｃがある。この非設領域３ｃの軸方向長さは０．１～０．３Ｌとすることが好ましく、０．２Ｌとすることがより好ましい。

上記構成の内ダクト３は、内部に流通する空気の流通抵抗が０．１ｍｍＡｑ／ｍとなるように径（内径）が選定されたスパイラルダクトからなる。そして、切欠３ｂによって形成された吸引口３ａがチャンバ２の開口２２ａと正対するように、また内ダクト３の軸方向が開口面に対して略平行となるようにして接続部２３ａに接続されている。

上記構成の局所排気装置１は、接続部２３ａに排気ダクト１０を接続するとともに、開口２２ａに適宜エアフィルタ１１を取り付けて使用する。設置場所としては、例えば塗装ブース内である。

次に、吸い込み風速の測定結果について説明する。

（実施例１）
実施例１として、高さ１５００ｍｍ、幅１５００ｍｍ、奥行き８５０ｍｍのチャンバ２を使用した。チャンバ２の開口寸法は約１５００×１５００ｍｍである。この開口２２ａに全面に亘って不織布製のエアフィルタ１１を取り付けた。内ダクト３は、亜鉛メッキ鋼板製のスパイラルダクトで外径５００ｍｍ（板厚０．６ｍｍ、内径約５００ｍｍ）、軸方向長さは約１３５０ｍｍである。この内ダクト３に、内ダクト３を側面から見たときの内ダクト３の他端の中心２点（手前と奥の２点）を通り且つ斜め上方に向かう仮想平面を切断面とする切欠３ｂを設けた。非設領域３ｃの軸方向長さは約３００ｍｍとした。内ダクト３の下端とチャンバ２の底部２１の内面との間には約１５０ｍｍの隙間を設けた。排気ダクト１０は６００×４５０ｍｍの角断面であって、角丸エルボ１２を介して接続部２３ａに接続した。排気ダクト１０の排気側にはリミットロードファン（＃３ １／２）を接続した。排気量は６６００ｍ^３／ｈ×４２０Ｐａである。

（比較例１）
内ダクト３を備えない他は、実施例１と同様とした。

吸い込み風速は、フィルタ面を格子状に９分割し、フィルタ面から５０ｃｍ離れた位置での各区画で測定した。結果を図５ａ、ｂに示す。

図５ａ、ｂの括弧内の数字は各区画での吸い込み風速を示している。内ダクト３を備えない比較例１（図５ｂ）では、区画１～９のうち、区画１～３、５において、有機溶剤中毒予防規則で定める外付け式フード（側方吸引型）に求められる吸い込み風速（制御風速）０．５ｍ／ｓを満たしているが、区画４、６～９ではその値を満たしていない。また、最大風速が１．２ｍ／ｓに対して最小風速が０．３ｍ／ｓと各区画での風速に大きなばらつきがみられる。一方、内ダクト３を備えた実施例１（図５ａ）では、全ての区画において０．５ｍ／ｓを満たしていることがわかる。加えて最大風速が０．６５ｍ／ｓ、最小風速が０．５３ｍ／ｓと各区間での風速のばらつきが小さい。

このように本発明の局所排気装置１では、各区画での吸い込み風速の平均化を図ることができる。これは、内ダクト３の下端がホッパ状とされ、吸引口３ａと対向する区画が多くなる結果、エアフィルタ１１を通して流れ込む気流を抵抗無く内ダクト３内に吸い込むことができるとともに、上に向かうにつれて幅が狭くなりスリット状となった吸引口３ａから吸い込まれた気流が、内ダクト３内を上向きに流れる主気流に誘引されながら無理なく主気流と合流するといったスムーズな気流が生まれるためであると考えられる。

以上に、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施形態では切欠３ｂによって吸引口３ａを設けていたが、複数の孔によって吸引口３ａを設けてもよい。他端から一端に向かうにつれて徐々に孔の大きさ（内ダクト周方向の幅）を小さくすることで同様の作用効果を奏する。また、同じ大きさの孔であっても、他端から一端に向かうにつれて徐々にその数を減らすように設ければ同様の作用効果を奏する。

１ 局所排気装置
２ チャンバ
２１ 底部
２２ 側壁部
２２ａ 開口
２３ 上部
２３ａ 接続部
３ 内ダクト
３ａ 吸引口
３ｂ 切欠
３ｃ 非設領域
１０ 排気ダクト
１１ エアフィルタ
１２ 角丸エルボ
Ｌ チャンバの内法高さ
Ｄ 内ダクトの外径

Claims (4)

1. 所定の制御風速で側方吸引する局所排気装置であって、
   吸気用の開口を側方の一面に有するチャンバと、
   前記チャンバ内に配置され、一端が排気ダクトと接続される略円筒状で直管状の内ダクトとを備え、
   前記内ダクトに、内ダクトの他端から一端に向かって徐々に大きさが小さくなる吸引口が、前記内ダクトの側面と前記他端とに一体として設けられており、
   前記吸引口が前記チャンバの開口側に向いていることを特徴とする局所排気装置。
2. 前記内ダクトの他端において、前記内ダクトの周方向の略半分を切り欠くようにして前記吸引口が設けられている、請求項１記載の局所排気装置。
3. 前記内ダクトの側面の一端側に前記吸引口を設けない非設領域を備えている、請求項１又は２記載の局所排気装置。
4. 前記内ダクトの他端が開放しており、且つチャンバの内面から離れている、請求項１から３のいずれかに記載の局所排気装置。

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