JP2005140604A - 一軸風向風速計とそれを用いた浮遊粉塵流出状態監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特定の一方向とその逆方向の風向測定と風速測定が可能な一軸風向風速計とそれを用いた浮遊粉塵流出状態監視装置を提供する。
【解決手段】 通気管２と、通気管に内装された正逆回転自在なファン７と、ファンの回転方向及び回転変位量に基づいて通気管を流れる風の向きと風速を計測するロータリエンコーダ８とで構成された風向風速計測器Ａと、計測した風向及び風速を表示する表示器Ｂとで一軸風向風速計を構成する。そして、工事区域Ａ_１と工事区域外との境界１ａ，１ｂに通気孔を設け、当該通気孔における風の有無及び風向と工事区域内の粉塵濃度を検出して、それらの検出結果に基づいて工事区域内の粉塵を吸引除去して工事区域外に排気する集塵機４を制御することにより、工事区域内を負圧にして、粉塵が工事区域から工事区域外に流出しないようにした粉塵流出防止システムにおいて、前記通気孔に前記風向風速計測器Ａの通気管２を設置する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、一軸風向風速計とそれを用いた浮遊粉塵流出状態監視装置（詳しくは、工事区域と工事区域外との境界に通気孔を設け、当該通気孔における風の有無及び風向と工事区域内の粉塵濃度を検出して、それらの検出結果に基づいて工事区域内の粉塵を吸引除去して工事区域外に排気する集塵機を制御することにより、工事区域内を負圧にして、粉塵が工事区域から工事区域外に流出しないようにした粉塵流出防止システムに用いられる浮遊粉塵流出状態監視装置）に関するものである。

特開平５−１８７９８９号公報 実用新案登録第２５６１３４５号公報

従来、店舗、事務所ビル、ホテル、病院等のリニューアル工事においては、工事区域と工事期間中も営業が続けられている工事区域外（営業区域）とを仮設の養生材で間仕切りし、粉塵発生源には、市場でレンタルされている局所用集塵機を設置して、工事区域内で発生した粉塵が営業区域へ飛散するのを防止する一方、作業員に対しては、防塵マスクの着用や換気扇による空気の入れ替えによる環境改善が図られているが、完璧ではない。

何故なら、仮設の養生材で工事区域と営業区域との境界を完全な気密状に施工することは、実際上、不可能であるし、たとえ営業区域での営業と重ならない時間帯だけ工事をして、営業時間帯には粉塵が発生しないように配慮しても、工事を中断している間に、工事区域内に浮遊する粉塵が僅かな隙間から営業区域へと流出することがある。殊に、営業区域だけが暖房されている場合、工事区域内の冷たい空気が営業区域側へと漏れ出すので、その傾向が強い。そのため、浮遊した粉塵が僅かな隙間から営業区域まで流出して、営業活動に支障を来たす事例が散見される。

冒頭に記した粉塵流出防止システムは、このような現状の問題点を解決するために、本発明者らが開発したもので、特願２００２−３１８３５５として提案済みである。この粉塵流出防止システムによれば、工事区域と工事区域外との境界に設けた通気孔を流れる風が外向きのときは、工事区域内の気圧が工事区域外の気圧より高く、境界に仮設される間仕切りの隙間から粉塵が空気と共に流出する可能性が高いので、工事区域内の粉塵濃度の如何に関係なく全台数の集塵機を稼動させて、工事区域内を速やかに負圧にする。従って、隙間からの工事区域内空気の流出が止まり、工事区域外の空気が吸引されて、通気孔を流れる風の向きは内向きになり、浮遊する粉塵の工事区域外への流出を確実に防ぐことができる。

通気孔を流れる風が内向きのときは、工事区域内の気圧が工事区域外の気圧より低いので、工事区域内の浮遊粉塵が間仕切りの隙間から工事区域外に流出する可能性はない。通気孔を流れる風が無いときは、工事区域内外の気圧が同一であるから、工事区域内の浮遊粉塵が流出する可能性は小さい。

このように、通気孔に外向きの風が流れていない場合には、工事区域内の粉塵濃度の測定が行われ、測定値が管理値以上であれば、作業員に対する環境改善に急を要するので、例えば全台数の集塵機を稼動させて、速やかに粉塵を吸引除去し、測定値が管理値未満のときには、粉塵量が少なく、作業員に対する環境改善が不要もしくは急を要しないので、必要最少台数の集塵機を稼動させる。測定時点で工事区域内外の気圧が同一であっても、集塵機の稼動によって、工事区域内は負圧になり、通気孔に内向きの風が流れることにな
る。

従って、何れの場合も、浮遊する粉塵の工事区域外への流出を確実に防ぐことができ、しかも、通気孔に外向きの風が流れていない場合には、粉塵濃度の測定値に基づいて必要最少台数の集塵機を稼動させるので、消費電力が小さくて済み、経済的である等々の利点がある。

ところで、上記の粉塵流出防止システムにおいて、通気孔における風の有無及び風向を測定するためには、一軸方向、つまり、特定の一方向とその逆方向の風向測定を行える特殊な一軸風向風速計が必要であり、従来の風向風速計では、測定不能である。

即ち、風向と風速を同時に測定する風向風速計としては、特許文献１，２に記載されているとおり、風向きに追随する風見鶏方式の風向矢羽と、風が当たることによって一方向に回転するファンとによって構成したものが知られている。また、水平面内に互いに距離を隔てて配置された三つの超音波送受信機から一定時間ごとに超音波パルス信号を出し、一つの超音波送受信機から他の超音波送受信機への超音波の伝播時間により風速と風向とを計測するように構成した超音波風向風速計も知られている。

しかしながら、これらの風向風速計は、何れも、全方位（３６０度）の風向測定と、風速測定とを行うものであり、通気孔の軸芯方向における空気の出入り（一軸方向）の識別を行うことができなかった。

また、上記の粉塵流出防止システムは、店舗、事務所ビル、ホテル、病院等のリニューアル工事における問題点の解決に非常に有効であり、広範な普及、採用が望まれるが、単に粉塵流出防止システムを採用しただけでは、効果の程が外部の人に伝わることは殆どないので、さほど評価される機会がなく、広範な普及、採用は期待できない。

従って、上記の粉塵流出防止システムの普及には、効果の程が外部の人に明確に伝わるようにすることが必要であり、工事中、実際に有効に作用しているか否かを監視し、監視情報を外部に発信することが望ましい。このことは、リニューアル工事のイメージアップやリニューアル工事の受注支援のためにも望ましく、情報公開の時代としての要請でもある。

本発明は、上記の事柄に留意してなされたもので、その目的とするところは、特定の一方向とその逆方向の風向測定と風速測定が可能な一軸風向風速計とそれを用いた浮遊粉塵流出状態監視装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明が講じた技術的手段は、次のとおりである。即ち、請求項１に記載の発明による一軸風向風速計は、通気管と、通気管に内装された正逆回転自在なファンと、ファンの回転方向及び回転変位量に基づいて通気管を流れる風の向きと風速を計測するロータリエンコーダとで構成された風向風速計測器と、計測した風向及び風速を表示する表示器とから成る。ロータリエンコーダとしては、例えばインクリメンタル形のものが使用される。

請求項２に記載の発明による一軸風向風速計は、内面を超音波の反射しない材料で形成した通気管と、通気管の内部に軸芯方向に距離を隔てて設けられ、一定時間ごとに交互に超音波パルス信号を発する二つの超音波送受信機と、一方の超音波送受信機から他方の超
音波送受信機への超音波の伝播時間と、他方の超音波送受信機から一方の超音波送受信機への超音波の伝播時間とに基づいて通気管を流れる風の向きと風速を計測する手段とを備えた風向風速計測器と、計測した風向及び風速を表示する表示器とから成る。

請求項３に記載の発明による浮遊粉塵流出状態監視装置は、工事区域と工事区域外との境界に通気孔を設け、当該通気孔における風の有無及び風向と工事区域内の粉塵濃度を検出して、それらの検出結果に基づいて工事区域内の粉塵を吸引除去して工事区域外に排気する集塵機を制御することにより、工事区域内を負圧にして、粉塵が工事区域から工事区域外に流出しないようにした粉塵流出防止システムに用いられる浮遊粉塵流出状態監視装置であって、前記通気孔に設置される風向風速計測器と、計測した風向及び風速を表示する表示器とから成り、前記風向風速計測器が、通気管と、通気管に内装された正逆回転自在なファンと、ファンの回転方向及び回転変位量に基づいて通気管を流れる風の向きと風速を計測するロータリエンコーダとで構成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明による浮遊粉塵流出状態監視装置は、工事区域と工事区域外との境界に通気孔を設け、当該通気孔における風の有無及び風向と工事区域内の粉塵濃度を検出して、それらの検出結果に基づいて工事区域内の粉塵を吸引除去して工事区域外に排気する集塵機を制御することにより、工事区域内を負圧にして、粉塵が工事区域から工事区域外に流出しないようにした粉塵流出防止システムに用いられる浮遊粉塵流出状態監視装置であって、前記通気孔に設置される風向風速計測器と、計測した風向及び風速を表示する表示器とから成り、前記風向風速計測器が、内面を超音波の反射しない材料で形成した通気管と、通気管の内部に軸芯方向に距離を隔てて設けられ、一定時間ごとに交互に超音波パルス信号を発する二つの超音波送受信機と、一方の超音波送受信機から他方の超音波送受信機への超音波の伝播時間と、他方の超音波送受信機から一方の超音波送受信機への超音波の伝播時間とに基づいて通気管を流れる風の向きと風速を計測する手段とで構成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明の構成によれば、通気管の中を風が流れていないときには、ファンが回転せず、ロータリエンコーダからパルス信号が出力されないので、風が無い旨、表示される。そして、通気管の中を風が一方向に流れることにより、ファンが一方向に回転し、ロータリエンコーダがファンの回転方向及び回転変位量を検知することにより、通気管を流れる風の向きと風速が測定され、測定結果が表示される。通気管の中を風が逆方向に流れる場合は、ファンが逆方向に回転するので、同様に、ロータリエンコーがファンの回転方向及び回転変位量を検知することにより、通気管を流れる風の向きと風速が測定され、測定結果が表示されることになる。

請求項２に記載の発明の構成によれば、通気管の中を風が流れていないときには、一方の超音波送受信機から他方の超音波送受信機への超音波の伝播時間と、他方の超音波送受信機から一方の超音波送受信機への超音波の伝播時間は等しくなるから、風が無い旨、表示される。通気管の中を風が一方向又は逆方向に流れる場合は、追い風となる方向と、向かい風となる方向では、二つの超音波送受信機間の超音波の伝播時間に差が生じるから、通気管を流れる風の向きと風速が測定され、測定結果が表示されることになる。

請求項３及び請求項４に記載の発明の構成によれば、工事区域と工事区域外との境界に設けた通気孔に、風向風速計測器の通気管を取り付け、工事区域内や工事区域外の適所に表示器を取り付けておくことにより、通気管を流れる風の有無、風向、風速が測定され、測定結果が表示される。つまり、店舗、事務所ビル、ホテル、病院等のリニューアル工事中、粉塵流出防止システムが実際に有効に作用しているか否かを監視し、監視情報を外部に発信することになる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明するが、それによって本発明は限定されるものではない。図１はリニューアル工事用の粉塵流出防止システムを示し、図２は、その動作を説明するフローチャートである。図１において、Ａ_１は、建物の一部で行われているリニューアル工事のための工事区域、Ａ_２は営業区域（工事期間中も営業が続けられている工事区域外）、Ａ_３は建物の外部又は他の営業区域である。１ａは工事区域Ａ_１と営業区域Ａ_２との境界、１ｂは工事区域Ａ_１と外部又は他の営業区域Ａ_３との境界である。これらの境界１ａ，１ｂは、仮設の養生材による間仕切り、出入り口の扉等により、完璧ではないが、できるだけ隙間が生じないように施工される。

境界１ａ，１ｂには、後述する一軸風向風速計における風向風速計測器Ａの通気管２が、境界１ａ，１ｂに形成した通気孔に差し込まれた状態に取り付けられている。Ｂは風向風速計測器Ａによる計測結果を表示する表示器であり、境界１ａ，１ｂの外側に取り付けられている。

工事区域Ａ_１内には、工事区域Ａ_１内の粉塵濃度を検出する粉塵濃度測定手段３と、工事区域Ａ_１内の粉塵を吸引除去して工事区域Ａ_１外（外部又は他の営業区域Ａ_３）に排気する複数台（図面上では２台であるが、２以上の任意台数である。）の集塵機４が設けられている。集塵機４としては、市場でレンタルされている局所集塵機のような小出力の集塵機が使用されている。５は集塵機４の排気ダクトである。６は風向風速計測器Ａによる計測結果と粉塵濃度測定手段３による測定値とに基づいて集塵機４の稼動台数を制御する制御盤である。

そして、図２のフローチャートに示すように、何れかの通気管２を流れる風が外向きのときには、全台数の集塵機４を稼動させ、どの通気管２にも外向きの風が流れていないとき（換言すれば、全ての通気管２を流れる風が内向きのときと、何れの通気管２にも流れる風が無いときと、一部の通気管２を流れる風が内向きで残りの通気管２に流れる風が無いとき）には、工事区域Ａ_１内の粉塵濃度の測定を行い、測定値が管理値以上であれば全台数の集塵機４を稼動させ、管理値未満であれば、必要最少台数の集塵機４を稼動させることにより、工事区域Ａ_１内を負圧にして、粉塵が工事区域Ａ_１から工事区域Ａ_１外（営業区域Ａ_３や外部又は他の営業区域Ａ_３）に流出しないように構成してある。

尚、表示器Ｂには、図３に示すように、通気管２に流れる風が内向きであるとき点灯する「正常」と外向きであるとき点灯する「異常」の表示欄ａ、風速を点灯した横棒の長さで表示する表示欄ｂ、風速を数値で表示する表示欄ｃが設けられている。また、表示器Ｂには、ＰＣカードの差込口ｄが設けられており、一定時間ごとに測定され、記憶された測定結果をデータ（監視情報）として取り出せるように構成されている。

次に、上述した一軸風向風速計を図面に基づいて説明する。この一軸風向風速計は、前記風向風速計測器Ａと前記表示器Ｂとから構成されており、風向風速計測器Ａは、図４、図５に示すように、通気管２と、通気管２に内装された正逆回転自在なファン７と、ファン７の回転方向及び回転変位量に基づいて通気管２を流れる風の向きと風速を計測するロータリエンコーダ８とで構成されている。通気管２の寸法は適宜設定されるが、図示の例では、内径７５ｍｍ、軸長１５０ｍｍに設定されている。９は通気管２を境界１ａ，１ｂに取り付けるための金具である。

ロータリエンコーダ８としては、光学パターンが書き込まれたディスクと、ディスクに対面するスリット板と、それらを挟んで両側に配置された発光素子（発光ダイオード）と受光素子（フォトダイオード）とを備え、ディスクの回転変位量に応じてパルス列を出力
するインクリメンタル形のものが使用される。風向き、つまり、ディスクの回転方向は、２箇所のスリット（Ａ相スリットとＢ相スリット）を通る光がディスクで透過・遮断され、受光素子で電流に変換され、波形整形された２つの矩形波出力の立上り又は立下り波形の検出順により判定される。

上記の一軸風向風速計によれば、通気管２の中を風が流れていないときには、ファン７が回転せず、ロータリエンコーダ８からパルス信号が出力されないので、風が無い旨、表示される。つまり、前記表示器Ｂには、図３に示すように、風速を数値で表示する表示欄ｃに風速０．０と表示され、表示欄ａ，ｂは点灯しない。

通気管２の中を風が一方向（図４の矢印方向）に流れることにより、ファン７が風を受けて一方向（図５で左方向）に回転し、ロータリエンコーダ８がファン７の回転方向及び回転変位量を検知することにより、通気管２を流れる風の向きと風速が測定され、測定結果が表示される。例えば、表示欄ａの「正常」と表示欄ｂの左側が点灯すると共に、表示欄ｃに風速が数値で表示される。通気管２の中を風が逆方向に流れる場合は、ファン７が風を受けて逆方向に回転するので、同様に、ロータリエンコー８がファン７の回転方向及び回転変位量を検知することにより、通気管２を流れる風の向きと風速が測定され、測定結果が表示されることになる。例えば、表示欄ａの「異常」と表示欄ｂの右側が点灯すると共に、表示欄ｃに風速が数値で表示される。

尚、図４、図５では、通気管２の軸芯と同一軸芯周りに回転するファン７を用いたが、図６、図７に示すように、通気管２の軸芯と直角な軸芯周りに回転するファン７を用いて風向風速計測器Ａを構成してもよい。

図８は、一軸風向風速計の他の例を示す。この一軸風向風速計は、内面Ｓを超音波の反射しない材料で形成した直径３０〜５０ｍｍ程度の通気管２と、通気管２の内部に軸芯方向に距離を隔てて設けられた二つの超音波送受信機１０ａ，１０ｂと、これらの超音波送受信機１０ａ，１０ｂから一定時間ごとに交互に超音波パルス信号を発生させるための手段１１と、一方の超音波送受信機１０ａから他方の超音波送受信機１０ｂへの超音波の伝播時間と、他方の超音波送受信機１０ｂから一方の超音波送受信機１０ａへの超音波の伝播時間とを計測する手段１２と、両伝播時間の計測結果に基づいて通気管２を流れる風の向きと風速を計測する手段１３とで風向風速計測器Ａを構成した点に特徴がある。計測した風向及び風速を表示する表示器Ｂは先の実施形態と同じである。

上記の構成によれば、可動部分がないため故障し難い構成によって、風向と風速を計測することができる。即ち、超音波は空気中をまっすぐに伝播し、その速度は３４０ｍ／ｓであるが、風が吹いている状態では、追い風と向かい風とで、その速度が変化する。通気管２の中を流れる風が無いときは、一方の超音波送受信機１０ａから他方の超音波送受信機１０ｂへの超音波の伝播時間と他方の超音波送受信機１０ｂから一方の超音波送受信機１０ａへの超音波の伝播時間が等しくなる。通気管２の中を図８の矢印方向に風が吹いているときには、追い風となる一方の超音波送受信機１０ａから他方の超音波送受信機１０ｂへの伝播時間が、向かい風となる他方の超音波送受信機１０ｂから一方の超音波送受信機１０ａへの伝播時間より短くなり、矢印と逆方向に風が流れている場合は、逆の結果となる。従って、両伝播時間の計測結果に基づいて風向及び風速が測定されることになる。

粉塵流出防止システムの構成図である。 粉塵流出防止システムの動作を示すフローチャートである。 表示器の一例を示す正面図である。 一軸風向風速計における風向風速計測器の側面図である。 上記風向風速計測器の正面図である。 他の一軸風向風速計における風向風速計測器の側面図である。 上記風向風速計測器の正面図である。 他の一軸風向風速計の構成図である。

符号の説明

Ａ 風向風速計測器
Ｂ 表示器
１ａ，１ｂ 境界
２ 通気管
７ ファン
８ ロータリエンコーダ
１０ａ，１０ｂ 超音波送受信機

Claims (4)

1. 通気管と、通気管に内装された正逆回転自在なファンと、ファンの回転方向及び回転変位量に基づいて通気管を流れる風の向きと風速を計測するロータリエンコーダとで構成された風向風速計測器と、計測した風向及び風速を表示する表示器とから成る一軸風向風速計。
2. 内面を超音波の反射しない材料で形成した通気管と、通気管の内部に軸芯方向に距離を隔てて設けられ、一定時間ごとに交互に超音波パルス信号を発する二つの超音波送受信機と、一方の超音波送受信機から他方の超音波送受信機への超音波の伝播時間と、他方の超音波送受信機から一方の超音波送受信機への超音波の伝播時間とに基づいて通気管を流れる風の向きと風速を計測する手段とを備えた風向風速計測器と、計測した風向及び風速を表示する表示器とから成る一軸風向風速計。
3. 工事区域と工事区域外との境界に通気孔を設け、当該通気孔における風の有無及び風向と工事区域内の粉塵濃度を検出して、それらの検出結果に基づいて工事区域内の粉塵を吸引除去して工事区域外に排気する集塵機を制御することにより、工事区域内を負圧にして、粉塵が工事区域から工事区域外に流出しないようにした粉塵流出防止システムに用いられる浮遊粉塵流出状態監視装置であって、前記通気孔に設置される風向風速計測器と、計測した風向及び風速を表示する表示器とから成り、前記風向風速計測器が、通気管と、通気管に内装された正逆回転自在なファンと、ファンの回転方向及び回転変位量に基づいて通気管を流れる風の向きと風速を計測するロータリエンコーダとで構成されていることを特徴とする浮遊粉塵流出状態監視装置。
4. 工事区域と工事区域外との境界に通気孔を設け、当該通気孔における風の有無及び風向と工事区域内の粉塵濃度を検出して、それらの検出結果に基づいて工事区域内の粉塵を吸引除去して工事区域外に排気する集塵機を制御することにより、工事区域内を負圧にして、粉塵が工事区域から工事区域外に流出しないようにした粉塵流出防止システムに用いられる浮遊粉塵流出状態監視装置であって、前記通気孔に設置される風向風速計測器と、計測した風向及び風速を表示する表示器とから成り、前記風向風速計測器が、内面を超音波の反射しない材料で形成した通気管と、通気管の内部に軸芯方向に距離を隔てて設けられ、一定時間ごとに交互に超音波パルス信号を発する二つの超音波送受信機と、一方の超音波送受信機から他方の超音波送受信機への超音波の伝播時間と、他方の超音波送受信機から一方の超音波送受信機への超音波の伝播時間とに基づいて通気管を流れる風の向きと風速を計測する手段とで構成されていることを特徴とする浮遊粉塵流出状態監視装置。

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