JP2004183964A - エアシャワ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、簡単な構成で広範囲での除塵効果を可能とし、除塵効率の高いエアシャワー装置を提供する。
【解決手段】送風機からのエアをフィルタを通して、人体および衣服あるいは製品に吹き付け、塵埃を吹飛ばすエアシャワー装置において、コアンダ効果を利用して吹出部の気流方向が変化することを特徴としたエアシャワー装置を用いた。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体および衣服あるいは製品に吹き付け、塵埃を吹飛ばすエアシャワ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エアシャワは、クリーンルーム出入口に設置され、作業者あるいは製品が通る際に、エアノズルからフィルタにより清浄されたエアが高速で吹出され、作業者の人体及び衣類あるいは製品などに付着した塵埃を吹飛ばし除去していた。しかしながら、吹出されたエアが作業者の人体及び衣服あるいは製品の全てに行き渡らず、完全に除去できない欠点があった。これを解決しようと、エアシャワ室内で作業者が衣類を叩いたり、回転したりする動作が必要で、背中などに手が届かないことや動作の煩わしいことなどから塵埃の付着の問題を解決するには、十分な方法ではなかった。
【０００３】
この欠点を解決する方法として、従来の装置において、エアシャワの吹出ノズルをエア吹出し側に、該吹出し方向と略平行な軸を中心として回転自在に設け、その回転軌跡の一部において前記エア吹出しノズルから吹出されるエア流を横断する気流制限板を備え、該気流制限板は、回転方向に対して部分的または全面的に傾斜角を有するものとし、エア吹出しノズルからの吹出しエア流により回転可能としたことを特徴とするパルスエアージェット生成装置（例えば特許文献１参照）であり、エアの吹出を断続的にし、衣服に手で叩いた時のような衝撃を与え除塵効率を高めている。
【０００４】
また、関連する従来技術として、エアを吹出すノズルを駆動源によってスイング運動をさせ、風向を変更するようにしたもの（例えば特許文献２及び文献３参照）がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−５２６２５号公報
【特許文献２】
実開昭６２−７６８４８号公報
【特許文献３】
実開昭６３−１６５４３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体装置の高集積化に伴いクリーンルームの清浄度がより高く、要求されるようになった。また、食品工場などでは、製品内への異物混入を防ぐため、衣類に付着した塵埃を効率良く除去する必要がある。また、エアシャワのランニングコスト及び作業者の作業性向上としてエアシャワ室内の滞在時間の短縮が要求されるようになってきた。しかしながら、従来のエアシャワ装置では、吹出風速が直線的であることから、衣服の除塵範囲に制限があるといった点で除塵効果を高めるには改良の余地があった。
【０００７】
上述した特許文献１のパルスエアージェット生成装置では、エア吹出部の気流制御板が回転することから、作業者が誤って手を入れるなど安全面について考慮されていなかった。また、特許文献２に関連する従来技術は、吹出方向を変化させ、広範囲での除塵効果を得ることが可能と考えられるが、駆動源を有することなどコストの面について考慮されていなかった。また前記従来技術は、フィルタ２次側に発塵する可能性のある部位を有するという点について配慮されていなかった。
【０００８】
従って、本発明は、上記の点を解消し、簡単な構成で広範囲での除塵効果を可能とし、また除塵効率の高いエアシャワー装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、エア吹出装置をエア流入口部と中空ダクト部と吹出部とから構成し、エア流入口部より吹出部入口側の開口部を大きくし、該エア流入口部と該吹出部入口側に段差を設けたことにより達成される。また前記中空ダクト部は中央部に穴を設けた中空形状とし、前記吹出部はエア吹出方向に拡大したテーパ形状を有した構成により、達成される。このような構成により、エア流入口から入ったエアは、コアンダ効果（壁面効果）によりエア吹出口から吹き出され、そのエアの気流が変化する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施例のエアシャワ装置を示す。図１のエアシャワ装置において、送風機２から昇圧されたエアが、エアを清浄するためのフィルタ３を通り、吹出ノズルの吹出部がエアシャワ室内と凹凸なく平らに設けられエアシャワ装置１室内に吹出気流５が吹出される。エアを吹出す吹出ノズル４の吹出口は、正方形、長方形等の矩形状である。さらに、吹出口の配置は、エアシャワ装置の奥行方向に、２列もしくは３列配置し、各列は吹出ノズル４が３個か４個設置されている。２列の場合の１，２列の最上部または３列の場合の１，３列の最上部が、他の吹出口と比べ斜めまたはある角度をもって設置されている。
【００１２】
そして、エアシャワ室内に複数設置した吹出ノズル４の各々の吹出し気流を異ならせることもできる。
【００１３】
また図１の吹出ノズル４について、図２及び図３を用いて説明する。
【００１４】
図２は、吹出しノズル４の概略斜視図であり、図３はその断面図である。図２、図３の吹出ノズル４は、外形寸法は、概略Ｈ２５０ｍｍｘＷ２５０ｍｍｘＤ５０ｍｍであり、その構成は、図２に示すように大きく分けてノズルへのエア流入口部と中空ダクト部とエア吹出部の３部から構成される。まず、ノズル流入口９は、エアが流入する際に、抵抗を限りなく小さくするため、角部をＲ７ｍｍとしており、その後に７ｍｍの直線部を設け、中空ダクト１１につながっている。次に、中空ダクト１１は、中心部に角穴をもった中空形状になっており、エア流入口部との連結とは反対方向にエア吹出部が構成される。また、この中空ダクトの角穴は漏れがないように構成されている。さらに、エア吹出部は、テーパ部を有して緩やかに断面積が拡大されるよう構成されており、吹出部の１次側の高さは、エア流入口の流路高さに対し、エア流入口から入ってくるエア流体がコアンダ効果により、付着し易い高さとしている。また吹出部の長さは、コアンダ効果により付着する流れが安定して付着できる長さとしている。また、吹出ノズルは、エアシャワ室内からメンテナンスができるようになっている。このように構成された吹出ノズル４は、ノズル流入口９から吸込まれたエアが中空ダクト１１部と交わり、吹出口６から吹出される。またエア流入口部と吹出部入口側に段差部１０を設けるが、エア流入口部開口部より吹出部入口側の開口部を大きくしている。
【００１５】
このように構成した第１の実施の形態について作用を説明する。吹出ノズル４に流入したエアは、エア流入口９に流入した後、中空ダクト１１と交わり、コアンダ効果により、吹出ノズルの壁面１２に再付着する。この際、吹出ノズル４と中空ダクト１１の連結部にある段差部１０に渦７が生じ圧力が低下する。また、この圧力変動によりダクト内気流８が生成される。このダクト内気流は、コアンダ効果により付着した壁面１２側の気流を離脱させ、向い合う壁面１３へ付着させる。これにより、向い合う壁面１３側の段差で渦７が生じて圧力が低下し、ダクト内気流８が先ほどとは逆の方向で生成される。また、ダクト内気流８により、向い合う壁面１３側の気流を離脱させ、最初に付着した壁面１２へ付着させる。この動作により、吹出ノズルから吹出される吹出気流５が気流方向を交互に変え、振動しながら広範囲にわたり吹出される。
【００１６】
また、図４は従来の吹出ノズルの流れ解析結果を示し、図５は本発明の気流振動型ノズルの流れ解析結果の時間変化を示す。図４は、主流が中心軸上を直線的に流れており、下流にいくにつれ、徐々に外気と混合し、拡散され減速していく。しかし、図５に示す本発明の気流振動型ノズルは、前記の吹出ノズル内のコアンダ効果により、吹出口から吹出された気流が変化しすなわち振動し下流に行き、振幅が大きくなっている。またこの気流の振動周波数は、中空ダクト１１の周長、エア流入口、エア吹出口の開口比等で決まる。
【００１７】
また、図６に従来型吹出ノズルと本発明の気流振動型の気流吹付範囲を示す。従来型吹出ノズルは、図６（ａ）に示すように、衣服にぶつかる際に直線的に吹出され、大体同じ場所で円形状に当たる。また、本発明の気流振動型ノズルは、吹出口から吹出される気流が図５に示すように振動しながら吹き出され、時間によって当たる場所および当たる角度が異なることから、図６（ｂ）に示すように、衣服に当たる範囲は、縦長となる。このため、図４に示す従来型吹出ノズルより図５に示す気流振動型ノズルの方が吹き出しエアの当たる範囲が広範囲となる。また、気流振動型ノズルは、気流方向が変化し気流が振動するため、時間によって衣服に当たる場所および当たる角度が違うことから、広範囲にわたり衣服を気流で叩きつけることができ、広範囲での除塵効果を可能とし、除塵効率を高くすることが可能となる。
【００１８】
ここで、衣類を叩きつける効果として、吹出気流強さ及び気流方向の振幅の大きさと気流方向を変化させる周波数が技術課題となってくる。これは、広範囲にするためには、振幅を大きくする必要があり、叩きつけるような効果を強くするためには、周波数を低くする、あるいは吹出気流強さを強くするといった方法が考えられる。また、このような技術課題を解決するためには、ノズル吹出部角度及びダクト長さなどのダクト形状の詳細設計が必要となってくる。ここでは、気流の吹出風速が１８ｍ／ｓ以上になることを前提とし、範囲を最大とするため振幅を可能な限り大きくし、周波数を可能な限り小さくするようにダクト形状を設定している。これにより、塵埃を吹き飛ばすための風速を確保しつつ、広範囲にわたり一次側衣服を気流で叩きつけることが出来、除塵効率を高くすることが可能となる。図７に本実施例と従来型の除塵性能比較を示す。図７は、無人衣に塵埃に見立てた粉体を一様に付着させ、吹出ノズルからの気流を１０秒間当て、噴射前と噴射後の粉体の数を比較し、除塵効果とした。図７より従来型ノズルに対し、気流振動型は動作風量で、除塵効果が向上していることがわかる。これは、図４、図５及び図６の解析結果からわかるように、吹出ノズルから吹出される吹出気流が気流方向を交互に変え、振動しながら吹出され、時間によって衣服に当たる場所および当たる角度が違うことから広範囲にわたり除塵効果が得られたことが考えられる。
【００１９】
また、図８に従来型吹出ノズル１５の概略図を示す。図８は、ノズル吹出方向調整機構１６を有しており、この機構を使用者が回転させ任意の吹出方向に調整する。この調整の際、ノズル方向をノズル中心に設けた場合に比べ、ある角度で設定した場合、ノズル流入口９‘と吹出口６’とのなす厚み及びノズル全体の厚みが大きくなる。従来型ノズルの厚さは概略６５ｍｍで、角度調整すれば概略７５ｍｍの厚さになる。これによりノズル流入口とフィルタとの距離を大きくとる必要があり、エアシャワ装置全体の厚みに制限が生じていた。しかし、本実施例の吹出ノズルを設けることにより、吹出ノズルから吹出される吹出気流が気流方向を交互に変え、振動しながら広範囲にわたり吹出されるため、従来型吹出ノズルに設けられていた吹出方向を構造的に調整するための機構が不要となり従来型ノズルに比べ、吹出ノズルの薄型化が図れ、エアシャワ装置本体の薄型化、コンパクト化が図れる。
【００２０】
さらに、従来型ノズルは、ノズル吹出方向調整機構１６の制限から球状のノズル形状が必要となり、ノズル流入口で絞られた流れがはく離しノズルの圧力損失が大きくなるため、駆動源のファン外径を大きくしたり、回転数を高くとり、エアシャワ装置全体の省電力化及びコンパクト化に関し欠点があった。しかし、図２に示す本実施例の吹出ノズルを用いることにより、ノズル流入口からダクト内に流れが流入され吹出口までの間に断面積が広くなり、ダクトのディフューザ効果（圧力損失が小さくなる効果）が得られ、ノズルの圧力損失が小さくなる。図９に従来型ノズルと気流振動ノズルの圧力損失比較を示す。図９から動作風量で気流振動型ノズルは、従来型ノズルに比べ圧力損失が小さいことが分る。また、圧力損失が小さいノズルを設けることにより、駆動源であるファンの外径及び回転数を低くくすることができ、エアシャワ装置の省電力化およびコンパクト化が可能となる。
【００２１】
さらに、図１０には、図１のＡ−Ａ断面に従来型ノズルを設けた場合と本実施例の場合の断面図を示す。図１０の従来型ノズルは、エアシャワ室内面である吹出ノズル取付面１７に取付ける。また、従来型ノズルは、エアシャワ室内面に比べ、吹出口周りの部位が凹凸部１８となっており、エアシャワ環境によっては、この凹凸部１８に塵埃１９が溜まるといった欠点がある。しかし、本実施例である気流振動型ノズルは、吹出口６の出口側とエアシャワ室内面とを概略面一としていることから、エアシャワ室内の壁面に凹凸部がないため塵埃１８が溜まることがなく、エアシャワ室内の清浄化が図れる。
【００２２】
また、エアシャワ装置は、フィルタが外気のじん埃により目詰りし、フィルタの圧力損失が増加し、十分な集じん効率を発揮できなくなる時期が存在する。この時期の目安としてフィルタ１次側・２次側の差圧を差圧計などにて表示し、差圧計読み値が初期状態より約２倍になるとフィルタ交換の時期とし、フィルタ交換を進めてきた。しかし、この方法は、差圧計を必要とすることからコストの面でも改良の余地があった。しかし、本発明の実施例によれば、気流振動型ノズルの気流振動範囲を、フィルタ目詰り時の圧力損失で動作する風量以上とし、それ以下では、ノズルから吹出される気流の気流振動が止まるように最適化することにより、作業者が気流振動の有無を体感しフィルタ目詰りを察知することが可能となる。したがって、差圧計を設ける必要がなくなり、コスト面での改良が可能となる。なお、本文では、気流の振動を利用してフィルタ目詰りを作業者が察知するようにしたが、その他気流の特性および性質を判断目安とすることも可能である。
【００２３】
図１１は、本発明の他の実施例を示す。図１１は、エアシャワー装置の吹出ノズル４部の詳細図を示す。吹出ノズル４は、外部で制御された気流または圧力変動を伝えるダクト１４と交わっている。また、気流または圧力変動を伝えるダクト１４は、ダクト上流側でファンなどの駆動源を有する場合や、図２に示す気流振動型ノズルを上流側に設け、ダンパ切替えとした場合がある。図１２にダクトの上流側の気流振動型ノズルを設けた場合の実施例を示す。図１２は、気流振動型ノズル２２の吹出口２３を２方向に分け、分かれた吹出口２３を各々のダクト１４にて各吹出ノズルの上面に連結している。このように吹出ノズル４に気流振動型ノズルからダクト１４を交わらせることにより、ノズル流入口９から流入した主流２０が気流振動型ノズルから流れてくる支流２１と交わり支流の影響をうけ気流方向が変化する。また、ダクト１４を通ってくる気流は、気流振動型ノズルにより、ある周期をもって２つのダクトを交互に流れてくる。このことから、吹出口６から吹出される吹出気流５は、支流が流れてくるときに気流方向が変化し、流れていないときには、真っ直ぐ吹出す。これにより、時間によって衣服に当たる場所および当たる角度が違うことから、広範囲にわたり衣服を気流で叩きつけることが出来、広範囲での除じん効果を可能とし、除じん効率を高くすることが可能となる。また、図１２は、吹出ノズルの上面にダクト１４を設けたが、下部または、左右に連結することが可能である。さらに、気流振動型ノズルのような外部で制御された気流または、圧力変動を伝えるダクト１４を複数設けることにより、それぞれのダクトからの影響を受け、上下左右方向でランダムに気流方向を変化させることが可能となり、広範囲での除じん効果を可能とし、除じん効率を高くすることが可能となる。また、本実施例は、吹出ノズルに連結したが、気流振動型ノズルからの気流をエアシャワ装置内にそのまま吹出すことも可能である。このことにより、エアシャワ室内に設けた吹出口から気流が交互に吹出すことになり、断続的な気流の生成が可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
上記に説明したように、本発明は簡単な構成で、除塵効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すエアシャワー装置外略図である。
【図２】本発明の吹出ノズル詳細図である。
【図３】本発明の吹出ノズル詳細図である。
【図４】従来型ノズルの流れ解析結果である。
【図５】本実施例の気流振動型ノズルの流れ解析結果である。
【図６】従来型ノズルと気流振動型ノズルの気流吹付範囲の比較である。
【図７】従来型ノズルと気流振動型ノズルの除塵性能比較結果である。
【図８】従来型ノズルの外略図である。
【図９】従来型ノズルと気流振動型ノズルの圧力損失比較結果である。
【図１０】従来型ノズルと気流振動型ノズルの取付状態の外略図である。
【図１１】本発明の他の実施例を示すエアシャワー装置の吹出ノズル詳細図である。
【図１２】本発明の他の実施例を示すエアシャワー装置の吹出ノズル詳細図である。
【符号の説明】
１・・・エアシャワー装置、２・・・送風機、３・・・フィルタ、４・・・吹出ノズル、５・・吹出気流、６・・・吹出口、７・・・渦、８・・・ダクト内気流、９・・・ノズル流入口、１０・・・段差部、１１・・・ダクト、１２・・・壁面、１３・・・壁面、１４・・・ダクト、１５・・・従来型ノズル、１６・・・ノズル吹出方向調整機構、１７・・・吹出ノズル取付面、１８・・・ノズル凹凸部、１９・・・塵埃、２０・・・主流、２１・・・支流、２２・・・気流振動型ノズル、２３・・・気流振動型ノズル吹出口、２４・・・穴

Claims (6)

1. 送風機からのエアをフィルタを介して人体および衣服あるいは製品に吹き付け、塵埃を吹飛ばすエアシャワ装置において、
   コアンダ効果を利用して吹出部の気流方向が変化する吹出装置を有することを特徴とするエアシャワ装置。
2. 送風機からのエアをフィルタを介して人体および衣服あるいは製品に吹き付け、塵埃を吹飛ばすエアシャワ装置において、
   壁面効果を利用して吹出部の気流方向が変化する吹出口をエアシャワ室内に複数個設置したことを特徴とするエアシャワ装置。
3. 請求項１記載のエアシャワ装置において、前記吹出装置は、エア流入口部と中空ダクト部と吹出部とから構成され、エア流入口部より吹出部入口側の開口部を大きくし、該エア流入口部と該吹出部入口側に段差を設けたことを特徴とするエアシャワ装置。
4. 請求項３記載のエアシャワ装置において、前記吹出装置の中空ダクト部は中央部に穴を設けた中空形状としたことを特徴とするエアシャワ装置。
5. 請求項３記載のエアシャワ装置において、前記吹出装置の吹出部はテーパ形状を有し、エア吹出方向に拡大した構造としたことを特徴とするエアシャワ装置。
6. 請求項１記載のエアシャワ装置において、前記吹出装置の吹出口とエアシャワ室内の壁面とを略面一としたことを特徴とするエアシャワ装置。

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