JP2017146086A - プッシュプル換気型局所排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー効率が向上し、省エネルギー化を図ることができるプッシュプル換気型局所排気装置を提供する。【解決手段】本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０は、一様空気流を吹き出すプッシュ側である一様流吹き出しフード１００と、前記一様流吹き出しフード１００に対応するプル側である局所排気テーブル２００と、からなるプッシュプル換気型局所排気装置１０において、前記一様流吹き出しフード１００から、温度調節処理を行っていない外気による一様空気流を吹き出すことを特徴とする【選択図】 図１

Description

本発明は、換気区域内の有害物質を周囲に拡散しないように、プッシュ側で一様な風速分布の空気を吹き出し、プル側で換気区域内空気を吸引して排気するプッシュプル換気型局所排気装置に関する。

研究施設や生産工場では、作業者がホルムアルデヒドなどの有機溶剤を取り扱う際の曝露を防止するため、換気方法として局所排気による方法を適用する必要がある。

上記のような方法を実現する局所排気装置は、特定の場所で発生した有害物（粉じん・ガス）を、気流を利用して周囲に散らさずに集め、排気するものである。このような局所排気装置を用いる際には、汚染域を区画する必要がある。このため、区画を設けるためのコストがかかること、作業性が悪くなることなどが問題となる。さらに、大量の空気を吸引して排気するため、省エネルギーの観点からも問題があった。

そこで、近年、こういった問題を解決するために、プッシュプル換気型の局所排気装置が提案されている。このような装置であれば汚染域を区画する必要はなく、オープンなスペースでの作業が可能となる。

例えば、特許文献１（特開２００５−３３７５６２号公報）には、一様空気流吹き出し機構をもつプッシュフードと吸引排気機構をもつプルフードとを組合せたプッシュプル型換気装置において、プッシュフードとして、長方形の開口部をもつと共に中央部に一個のファンをもち、ファンの前面中央部のみに単位孔の面積が１００〜１０００ｍｍ²で開孔率が１５〜８０％の有孔板を配しその後に整流部材を配してなるファン内蔵プッシュフードを用いたことを特徴とするプッシュプル型換気装置が開示されている。
特開２００５−３３７５６２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来のプッシュプル換気型の局所排気装置においても、室内における温度調節された空気を外部に排気してしまうものであり、エネルギー効率が悪く問題であった。

この発明は、上記のような問題を解決するものであって、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置は、一様空気流を吹き出すプッシュ側である一様流吹き出しフードと、前記一様流吹き出しフードに対応するプル側である局所排気テーブルと、からなるプッシュプル換気型局所排気装置において、前記一様流吹き出しフードから、温度調節処理を行っていない外気による一様空気流を吹き出すことを特徴とする。

また、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置は、一様空気流を吹き出すプッシュ側である一様流吹き出しフードと、前記一様流吹き出しフードに対応するプル側である局所排気テーブルと、からなるプッシュプル換気型局所排気装置において、前記一様流吹き出しフードから、一次処理した外気のみによる一様空気流を吹き出すことを特徴とする。

また、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置は、一次処理した外気を吹き出す際には、一次処理した外気の温度が、室温に対して１℃よりは高くならないように設定することを特徴とする。

また、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置は、前記一様流吹き出しフードは筐体からなり、前記筐体内が、空気を拡散する空気拡散部と、前記空気拡散部で拡散された空気を整流する整流部とを有することを特徴とする。

また、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置は、前記整流部が、前記空気拡散部で拡散された空気を整流する第１ハニカム板と、前記第１ハニカム板で整流された気流を受け、一様空気流を吹き出す第２ハニカム板と、からなることを特徴とする。

また、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置は、前記第１ハニカム板の１辺と、前記第２ハニカム板の１辺と、が重なるように配されることを特徴とする。

また、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置は、前記第１ハニカム板と前記第２ハニカム板の重なっていない方の各々の辺が含まれる面と、前記第１ハニカム板とが直交することを特徴とする。

本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０は、一様流吹き出しフードから、温度調節処理を行っていない外気による一様空気流を吹き出すように構成されているので、このような本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０によれば、主として温度調節処理を行っていない外気が排気されることとなり、エネルギー効率が向上し、省エネルギー化を図ることができる。

また、本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０は、一様流吹き出しフードから、一次処理した外気のみによる一様空気流を吹き出すように構成されているので、このような本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０によれば、主として一次処理した外気が排気されることとなり、エネルギー効率が向上し、省エネルギー化を図ることができる。

本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の概略構成を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の一様流吹き出しフード１００の概略断面図である。 本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の一様流吹き出しフード１００を下方からみた図である。 本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の局所排気テーブル２００の平面図である。 本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の局所排気テーブル２００の正面図である。 本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の局所排気テーブル２００の側面図である。 一様流吹き出しフード１００の性能評価に用いた測定点の位置を示す図である。 一様流吹き出しフード１００の性能評価に用いた測定点の位置を示す図である。 一様流吹き出しフード１００の性能評価結果を示す図である。 第１ダクト１０５の接続形態を変更した一様流吹き出しフード１００を示す図である。 第１ダクト１０５の接続形態を変更した一様流吹き出しフード１００を示す図である。 一様流吹き出しフード１００の性能評価結果を示す図である。 一様流吹き出しフード１００の性能評価結果を示す図である。 局所排気テーブル２００の性能評価に用いた測定点の位置を示す図である。 局所排気テーブル２００の性能評価に用いた測定点の位置を示す図である。 局所排気テーブル２００の性能評価結果を示す図である。 局所排気テーブル２００の性能評価結果を示す図である。 局所排気テーブル２００における排気風量と風速の誤差率との関係を示す図である。 本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０全体の性能評価に用いた測定点の位置を示す図である。 本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０全体の性能評価結果を示す図である。 本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０全体の性能評価結果を示す図である。 本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０全体の性能評価結果を示す図である。 本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０全体の性能評価結果を示す図である。 本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の可視化実験の様子を撮影した写真である。 換気区域内における３次元超音波風速計による風速の測定に用いた計測点の定義を説明する図である。 換気区域近傍における気流特性の測定結果のＹ−Ｚ断面図を示す図である。 換気区域近傍における気流特性の測定結果のＸ−Ｚ断面図を示す図である。 本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０全体の性能評価結果を示す図である。 本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０全体の性能評価結果を示す図である。 生外気を導入し始めてからの時間とΔＴの関係を示す図である。 ΔＴの変化に伴うスモークの変化の様子を撮影した写真である。 ΔＴ＝３．８におけるスモークの様子を撮影した写真である。 ＨＣＨＯ除去性能を評価するために行った実験の概要と実験の際の測定点を示す図である。 ＨＣＨＯ除去性能を評価するために行った実験の際の測定点を示す斜視図である。 ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）の除去性能実験の結果を示す図である。 囲い式フード（比較例１）、従来プッシュプル（比較例２）、本プッシュプル（本発明）のフロー図である。 省エネ性能の比較を説明する図（１）である。 省エネ性能の比較を説明する図（２）である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の好ましい実施の形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の概略構成を模式的に示す図である。

本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０は、研究施設や生産工場において、作業者がホルムアルデヒドなどの有機溶剤を取り扱う際の曝露を防止するため、局所的な換気を行うための装置であり、有機溶剤などを取り扱う箇所に対して空気を吹き付けるプッシュ側の構成と、当該箇所の空気を吸い込むプル側の構成とからなっている。

本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０においては、前者の構成は、取り込まれた外気を一様空気流として吹き出す一様流吹き出しフード１００であり、後者の構成は、作業者が作業を行う作業台（テーブル）を兼ねると共に、空気の吸い込みを行う局所排気テーブル２００である。

本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０においては、プッシュ（一様流吹き出しフード１００）側の供給空気の温調を最小限にとどめることで省エネに寄与するプッシュプル換気型局所排気装置を構成した。より具体的には、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０は、外気をできるだけ空調せずに生外気のまま導入し、プッシュ気流を形成する換気装置である。

一様流吹き出しフード１００の吹き出し口１３５から、局所排気テーブル２００の吸い込み口２０４までの距離は１．３ｍ程度であり、風速は０．２〜０．３ｍ／ｓ程度あるため、プッシュ気流は１０秒以内に吸い込み口より吸引され、周囲の室内温湿度への影響はほぼない。また、生外気を使用するにあたり、冬季などはプッシュ気流として冷気が導入されることで作業性に影響を及ぼす可能性が考えられる。こういった場合には、一次処理した外気を供給することで、生外気吹き出し時よりはエネルギーを消費するものの、従来方法と比較して省エネとなる。

本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０における第１送風ファン１０３は、不図示の吸気口から外気を吸引し、第１ダクト１０５を介して一様流吹き出しフード１００に対して外気を供給する。このとき、外気の温度調節処理を基本的に行わない。一様流吹き出しフード１００においては、温度調節処理されていない外気の整流などが行われ、一様流吹き出しフード１００の吹き出し口１３５から、鉛直下方に向けて、一様空気流が吹き出される。

また、局所排気テーブル２００の上面部には、吸い込み口２０４が設けられている。吸い込み口２０４は、第２送風ファン２３７と連結されており、第２送風ファン２３７が動作することにより、吸い込み口２０４から吸い込まれた空気は、第２ダクト２３５等を介して、不図示の排気口から室外へと排気される。

一様流吹き出しフード１００の吹き出し口１３５から、局所排気テーブル２００の吸い込み口２０４までの空気の流れが１０秒程度であるため、一様流吹き出しフード１００から温度調節処理されていない外気が吹き出されるものの、室内温湿度への影響はほぼない。

本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０においては、一様流吹き出しフード１００から、生外気を一様な風速分布で吹き出し、換気区域内の有害物質を周囲に拡散しないように局所排気テーブル２００で補足し、吸引して排気するものである。本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０は、有機溶剤中毒予防規則（以下「有機則」）を満たすものである。

上記のように、本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０によれば、主として温度調節処理を行っていない外気が排気されることとなり、エネルギー効率が向上し、省エネルギー化を図ることができる。

なお、作業者への影響がある場合には、一様流吹き出しフード１００から、例えば全熱交換器ユニットなどで一次処理のみを行った外気を供給することで、生外気吹き出し時よりはエネルギーを消費するものの、従来方法と比較して省エネとなる。

次に、以上のように構成されるプッシュプル換気型局所排気装置１０の一様流吹き出しフード１００についてより詳細に説明する。

図２は本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の一様流吹き出しフード１００の概略断面図である。また、図３は本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の一様流吹き出しフード１００を下方からみた図である。筐体１１０、吹き出し口１３５の概要とその寸法が図２及び図３に示されている。また、吹き出し口１３５面側から見た外観が図３に示すものである。

本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０の一様流吹き出しフード１００は、空気拡散部１２０と整流部１３０とが収容される筐体１１０を有している。

第１ダクト１０５を介して一様流吹き出しフード１００の空気拡散部１２０に供給された外気は、抵抗板１２３に衝突し、パンチングメタルなどからなる多孔板１２５によって適切な速度分布に拡散され、整流部１３０へと導入される。

整流部１３０の筐体１１０内部には、図２中の点Ｐ、Ｑ、Ｒを結ぶ∠ＰＱＲが９０°となるように傾いた１枚目の第１ハニカム板１３１と、吹き出し方向に整流するための２枚目の第２ハニカム板１３２が設けられている。

すなわち、一様流吹き出しフード１００の整流部１３０においては、第１ハニカム板１３１の１辺と、第２ハニカム板１３２の１辺と、が重なるように配される。このように重なっている辺は、紙面におけるＰを通り紙面に垂直な辺である。

また、第１ハニカム板１３１と第２ハニカム板１３２の重なっていない方の各々の辺（紙面におけるＱを通り紙面に垂直な辺、及び、紙面におけるＲを通り紙面に垂直な辺）が含まれる仮想面と、第１ハニカム板１３１とが直交する。

１枚目の第１ハニカム板１３１によって風向を変えた空気は２枚目の第２ハニカム板１３２を通過し、筐体１１０の一側面に有する吹き出し口１３５から一様流となって吹き出される。

第１ハニカム板１３１や第２ハニカム板１３２などのハニカム板によって空気を整流するためにはハニカムセルサイズとハニカム板の厚さの関係に留意する必要があり、３ｍｍのセルサイズではハニカム板の厚さを１５ｍｍ以上とする、或いは、９ｍｍのセルサイズではハニカム板の厚さを１００ｍｍ以上とするなど、ハニカム板のセルサイズに合わせて、ハニカム板の厚さを一定以上確保することで整流効果を見込むことができる。

なお、抵抗板１２３の役割は、筐体１１０へのダクトの接続方向の違いによる導入気流の風速分布の差異を解消することである。これにより、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０においては、筐体１１０へのダクトの接続の仕方が一様流の形成に影響を及ぼさない。また、多孔板１２５の役割は、抵抗板１２３によって所定の風速分布となった気流をある程度一様な気流に変え、後段のハニカム板へ送風することである。

次に、プッシュプル換気型局所排気装置１０の局所排気テーブル２００についてより詳細に説明する。図４は本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の局所排気テーブル２００の平面図である。また、図５は本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の局所排気テーブル２００の正面図である。また、図６は本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の局所排気テーブル２００の側面図であり、局所排気テーブル２００で作業者が作業を行っている様子を示している。本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０の局所排気テーブル２００の寸法の概略は、図４及び図５に示されている。

本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の局所排気テーブル２００の天面は、作業者が有機溶剤などの取り扱い作業を行う作業面２０２となっている。また、局所排気テーブル２００は、作業面２０２を支持する脚部２０６を有しており、さらに脚部２０６の設置側端部にはキャスター２０８が設けられている。

局所排気テーブル２００の天面である作業面２０２には、吸い込み口２０４が設けられている。一様流吹き出しフード１００の吹き出し口１３５の鉛直下方への投影が、局所排気テーブル２００の吸い込み口２０４とちょうど重なるような位置関係となるように、一様流吹き出しフード１００及び局所排気テーブル２００が設置される。

一様流吹き出しフード１００の吹き出し口１３５（４００×１０００ｍｍ）から吹き出された一様下降流の空気は作業面２０２の同形状の吸い込み口２０４によって吸引される。

本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の局所排気テーブル２００においては、吸い込み口２０４に関しても、吹き出し口１３５同様、一様な風速分布となるよう、パンチングメタルなどからなる多孔板２１０を吸い込み口２０４に敷設するようにしている。

局所排気テーブル２００は、ダクト接続方向に対し徐々に深さが大きくなるような斜面形状の一側面を有するチャンバー２１５を有しており、このチャンバー２１５が第２ダクト２３５と接続されるようになっている。また、チャンバー２１５が上記のような形状を有するため、作業者は図６に示すように着席時、脚を局所排気テーブル２００の下へ収納できるようになっている。

以上のように構成される本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の一様流吹き出しフード１００と局所排気テーブル２００について、それぞれ単体の性能を検討した。

プッシュプル換気型局所排気装置１０に使用したパンチングメタルは孔径４．５ｍｍ、センターピッチ８．０ｍｍ、開孔率２８．７％、６０°千鳥であり、ハニカム板は２枚ともセルサイズが３ｍｍ、厚さが４０ｍｍの硬質塩化ビニル製である。

本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の一様流吹き出しフードについては、「工場換気」１９８２年出版（社団法人 空気調和・衛生工学会発行 林 太郎著）に記載されている「速度分布の一様性の精度を高めて±２０％以内程度に抑えると、一様流が得られ、その断面も連続したものとなる」との記述をもとに性能検証を行った。

また、性能評価において使用した一様流吹き出しフード１００を構成する第１ハニカム板１３１、第２ハニカム板１３２は、ともにセルサイズ３ｍｍ、厚さ４０ｍｍのものを使用している。また、性能評価において使用した一様流吹き出しフード１００の吹き出し口寸法は図３に示すとおりである。一様流吹き出しフード１００への送風量は４３２ｍ³／ｈ程度であり、この送風量によって一様流吹き出しフード１００からは０．３ｍ／ｓｅｃ程度で一様流が吹き出される。
また、性能評価において使用した局所排気テーブル２００の吸い込み口寸法は図４に示すとおりである。局所排気テーブル２００からの排気量は５００ｍ³／ｈ程度であり、この排気量によって局所排気テーブル２００へは０．３５ｍ／ｓｅｃ程度で、一様流吹き出しフード１００からの一様流空気とわずかな周囲の空気とが吸気され、その後排気口（不図示）から排気される。

測定時の室内および一様流吹き出しフード１００から供給される空気の温度は２５℃程度である。

図７及び図８は一様流吹き出しフード１００の性能評価に用いた測定点の位置を示す図である。図７に示すように、全ての測定点は、一様流吹き出しフード１００の吹き出し口１３５から２０ｍｍ下方の箇所に設けている。また、図８は一様流吹き出しフード１００の吹き出し口１３５を下方からみた図であるが、吹き出し口１３５を３×９の矩形区画に分割し、それぞれの矩形区画の中央に測定点を配している。それぞれの測定点を区別するために、吹き出し口１３５の短辺側の区画をＡ〜Ｃと名付け、吹き出し口１３５の長辺側の区画を１〜９と名付けている。このように定義することで、性能評価においてはＡ１からＣ９までの計２７の測定点が用いられている。

なお、矩形区画におけるＡ〜Ｃを縦方向座標と称し、また、矩形区画における１〜９を横方向座標と称することとする。

また、一様流吹き出しフード１００に、第１ダクト１０５として、９０°のエルボダクトを、図７に示すように下方向から空気が吹き込むように接続し、第１送風ファン１０３で送風し、一様流吹き出しフード１００で形成される吹き出し気流の風速を測定した。

上記で説明した計２７の測定点で、熱線風速計（クリモマスター風速計：（株）日本カノマックス製品、分解能０．０１ｍ／ｓｅｃ、測定精度±（指示値の３％＋０．１ｍ／ｓｅｃ））を使用して各測定点で１ｓｅｃずつ１０回測定し、その平均を各測定点における風速とした。

結果を図９に示す。横軸は図７に示す測定点の横座標１〜９、凡例は同縦座標Ａ〜Ｃ、縦第一軸は先の林の記述をもとに以下の式（１）で定義される、各測定点での風速の誤差率α_n、縦第二軸は各測定点における平均風速Ｖ_nである。なお下式（１）で、Ｖ_Ave.は２７点の風速Ｖ_nの平均を表す（下式（２）参照）。Ｖ₁〜Ｖ₂₇は、Ａ１からＣ９までの計２７個の各測定点における風速である。以下、本明細書においては、平均風速や誤差率について同様の定義を用いる。

上記のような一様流吹き出しフード１００の性能評価により、ばらつきは−７．９〜＋８．５％となり、吹き出し口１３５の直下では十分な精度で一様流（平均風速０．３０ｍ／ｓｅｃ）が形成できていることが確認できた。

また、実用を想定して、第１ダクト１０５として用いたエルボダクトの接続の向きを、図１０、又は、図１１に示すように、それぞれ横方向からの吹き込み、又は、上方向からの吹き込みとなるように、接続し直し、それぞれの接続条件で再度同様の測定を行った。それらの場合の、一様流吹き出しフード１００の性能評価結果を図１２、１３に示す。

一様流吹き出しフード１００の吹き出し口１３５の直下の風速分布のばらつきは、図１０に示す接続の場合で、−８．３〜＋１０．７％、図１１に示す接続の場合で、−６．１〜＋１０．１％であった。

これより、一様流吹き出しフード１００に接続されるダクトの接続向きが変わることで、一様流吹き出しフード１００に流入する空気の風速分布が変わっても、一様流吹き出しフード１００は一様流を形成できていることが確認できた。すなわち、ダクトの接続向きが変わることでチャンバーへ導入される時点での風速分布が変わっても、後段の抵抗板、パンチングメタル、ハニカム板を通過することで、流入空気は整流され、吹き出し口１３５から一様流となって吹き出されることが確認できた。したがって、本発明に係る一様流吹き出しフード１００は実設計におけるダクトワークに対して、高い汎用性を有するものである。この結果を受け、以降の検討では特に断りのない限り、一様流吹き出しフード１００に対してダクトを下方向から接続している。

次に、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の局所排気テーブル２００の性能評価を行った。図１４及び図１５は局所排気テーブル２００の性能評価に用いた測定点の位置を示す図である。

局所排気テーブル２００については、ＳＵＳ製の実寸大模型を製作した。敷設したパンチングメタルは孔径２．３ｍｍ、センターピッチ４．０ｍｍ、開孔率３０％、６０°千鳥のものである。風量４９０ｍ³／ｈ程度で局所排気テーブル２００から第２送風ファン２３７によって排気し、図１４に示す測定点で吸い込み口２０４面直上２０ｍｍの平面の風速分布を、吹き出し口１３５と同様の方法で測定した。

図１５に示すように、全ての測定点は、局所排気テーブル２００の吸い込み口２０４から２０ｍｍ上方の箇所に設けている。また、図１４は局所排気テーブル２００の吸い込み口２０４を上方からみた図であるが、一様流吹き出しフード１００の吹き出し口１３５の場合と同様に、吸い込み口２０４を３×９の矩形区画に分割し、それぞれの矩形区画の中央に測定点を配している。それぞれの測定点を区別するために、吸い込み口２０４の短辺側の区画をＡ〜Ｃと名付け、吸い込み口２０４の長辺側の区画を１〜９と名付けている。このように定義することで、性能評価においてはＡ１からＣ９までの計２７の測定点が用いられている。

なお、以上のような矩形区画の定義については、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０全体の性能評価時にも用いられる。

上記のような図１４及び１５に示す測定点で、局所排気テーブル２００の吸い込み口２０４の直上の風速分布を吹き出し口１３５の場合と同様に測定した。

その結果の一例を図１６及び図１７に示す。図１７における縦軸、横軸の定義は先例と同様である。

先述の風速の誤差率は−７．２〜＋１０．２％となり、測定点の位置によらず同程度の風速（平均０．３４ｍ／ｓｅｃ）を確認した。図１６及び図１７に示すように、測定点によらず同程度の風速となっており、本発明に係る局所排気テーブル２００によれば、作業面２０２上部の一様流吹き出しフード１００から下降してくる空気を一様に吸引することができるものと考えられる。

また、排気風量を１１２０ｍ³／ｈまで増加させて同様の測定を行ったところ、図１８に示すとおり、吸い込み風速の誤差率に大きな変化はみられず、局所排気テーブル２００による吸い込み風速の一様性は測定範囲で排気風量によらないことを確認した。図１８は局所排気テーブル２００における排気風量と風速の誤差率との関係を示す図である。

以上を踏まえ、実際に一様流吹き出しフード１００と局所排気テーブル２００の双方を稼働させた状態で、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０全体の風速の測定を行った。このときのセットアップを図１９に示す。

測定点の矩形区画の位置は図１４などと同様である。本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０が有機溶剤取り扱い時の局所排気装置として認可されるためには、以下の有機則を満たす必要がある。

『（有機則）
捕捉面を１辺が２ｍ以下の６つ以上の等面積の四辺形に分け、換気区域内に作業対象物がない状態で四辺形の中央にて風速を測定する。測定された風速が以下の条件を満たすことをもって、プッシュプル型の局所排気装置として認められる。捕捉面とは、吸込みフードから最も離れた位置の有機溶剤の蒸気発散源を通り、かつ、気流の方向に垂直な平面を指す。
（１）平均風速が０．２ｍ／ｓｅｃ以上であること。
（２）各測定点での風速が平均風速の±５０％（０．５倍以上、１．５倍未満）となること。

（すなわち式（１）で定義される風速の誤差率α_nが±５０％以内となること。）
（３）換気区域と外部領域の境界におけるすべての気流が吸込方向に流れること。』
なお、プッシュプル換気型局所排気装置１０の換気区域とは、一様流吹き出しフード１００の吹き出し口１３５と局所排気テーブル２００の吸い込み口２０４との間の空間として定義することができる。

上記の有機則で定められる捕捉面として、図１９に示すように、局所排気テーブル２００の作業面２０２から２００ｍｍの高さに位置する１０００×４００ｍｍの平面を設定した。

測定方法および吹き出し側、吸い込み側の風量は先述の通りである。測定点の平面的な位置は図１４と同様であり、捕捉面を約１１１×１３３ｍｍの四辺形２７個に分け、その中央の２７点で測定している。ダクトの接続向きは下方向および横方向（水平方向）からの接続条件とした。

また、ダクトの接続向きは図７および図１０で示した条件とした。プッシュプル換気型局所排気装置１０全体の性能評価結果を、図７のダクト接続条件については図２０、図２１に、また、図１０のダクト接続条件については図２２、図２３に示す。

各測定点における平均風速は、下方向からの吹き込みを行うダクト接続パターンで０．２２ｍ／ｓｅｃであり、横方向からの吹き込みを行うダクト接続パターンで０．２５ｍ／ｓｅｃであり、有機則の基準風速である０．２ｍ／ｓｅｃを上回った。

また、各測定点の風速の誤差率は測定点２７か所で、下方向からの吹き込みを行うダクト接続パターンで−３７．７〜＋２９．０％、横方向からの吹き込みを行うダクト接続パターンで−２４．２〜＋１９．６％となり、有機則の基準（６点以上の測定点でばらつき±５０％）を十分な余裕を持って満たしている。

有機則の上記（３）について、プッシュプル換気型局所排気装置１０における換気区域内の気流の状態を実際に確認するため、オイルミストのスモークで気流を可視化した。図２４は本発明の実施形態に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の可視化実験の様子を撮影した写真である。図２４（Ａ）は一様流吹き出しフード１００側にオイルミスト排気口を配した場合のものであり、図２４（Ｂ）は局所排気テーブル２００側にオイルミスト排気口を配した場合のものであり、図２４（Ｃ）は換気区域の境界部で一様流吹き出しフード１００と局所排気テーブル２００の略中間にオイルミスト排気口を配した場合のものである。

可視化実験において、一様流吹き出しフード１００の吹き出し口１３５側、局所排気テーブル２００の吸い込み口２０４側の風量は、先のプッシュプル換気型局所排気装置１０の性能評価時におけるものと同様である。また、実験時には、実験室自体の換気は停止状態とした。

まず吹き出し口１３５近傍でスモークを発生させたところ、大きく乱れることなく局所排気テーブル２００の吸い込み口２０４へスモークが移動する様子が確認できた（図２４（Ａ））。また、換気区域長手方向両端でスモークを発生させたところ、換気区域と外部の境界における気流は吸い込み口２０４方向に流れていることを視認した（図２４（Ｃ））。以上より、プッシュプル換気型局所排気装置１０の性能評価の結果とあわせ、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０が有機則を十分に満足する性能を有していることが確認できた。

以上、本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０は、一様流吹き出しフード１００から、温度調節処理を行っていない外気による一様空気流を吹き出すように構成されているので、このような本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０によれば、主として温度調節処理を行っていない外気が排気されることとなり、エネルギー効率が向上し、省エネルギー化を図ることができる。

また、本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０は、一様流吹き出しフード１００から、一次処理した外気のみによる一様空気流を吹き出すように構成されているので、このような本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０によれば、主として一次処理した外気が排気されることとなり、エネルギー効率が向上し、省エネルギー化を図ることができる。

次に、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の換気区域内における３次元超音波風速計による風速の測定結果について説明する。

換気区域内の気流特性をより詳細に把握するため、３次元超音波風速計（ＷＡ−５９０：ＫＡＩＪＯ）を用いての測定もあわせて行った。図２５は換気区域内における３次元超音波風速計による風速の測定に用いた計測点の定義を説明する図であり、図２５（Ａ）は局所排気テーブル２００の上面図であり、図２５（Ｂ）は一様流吹き出しフード１００と局所排気テーブル２００の側面図である。

測定点は図２５に示すように格子点状にとり、換気区域のみならず周囲の気流の乱れも検討した。測定時の風量などの条件は全てプッシュプル換気型局所排気装置１０の性能評価時におけるものと同様である。なお、測定の際、実験室自体の換気は停止状態とした。

結果をＹ−Ｚ断面図について図２６に、Ｘ−Ｚ断面図について図２７に示す。矢印の向きが風向を、長さが風速を表し、円の半径が３次元の乱流の強さを表す。これより、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０によれば、換気区域内ではおおむね鉛直下向きの気流が形成され、乱れも小さく、意図した一様流が形成されることを確認した。

また、換気区域外の気流は下降流を形成しておらず、風速も小さく安定しており、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０による気流は周囲の気流に大きな影響を及ぼさないことも確認できる（図２６（Ｘ＝１、７）や図２７（Ｙ＝１、２、６）参照）。また、Ｙ−Ｚ断面、Ｘ−Ｚ断面ともに、吹き出し口１３５近傍および中心部の気流ほど乱れが小さく安定していることも明らかとなった。

次に、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０において、一様流吹き出しフード１００から吹き出すプッシュ気流が高温時の場合の換気区域の気流挙動について検討を行った。

本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０においては、生外気を使用することを前提としているが、冬季にはプッシュ気流として供給する外気温が低いことで作業者の作業性に悪影響を及ぼす恐れが考えられるため、プッシュ気流を適切な温度まで昇温する必要がある。

一方で、夏季には外気が高温となり、生外気をプッシュ気流として供給した場合，その空気温度Ｔ_Sに対し、室温Ｔ_Iの方が低い状況が想定される。このような状況下では、プッシュ気流に温度差による浮力が働く。

本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０は、上部の吹き出し口１３５から下部の吸い込み口２０４へプッシュ気流を吹き降ろすため、高温時には浮力によりその流れが阻害され、換気区域内で適切な風速分布とならない可能性が考えられる。そこで、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０について、吹き出し気流の温度Ｔ_Sおよび室温Ｔ_Iが、Ｔ_S＞Ｔ_Iの条件で改めて性能評価を行った。簡単のため、評価方法はスモークによる可視化とした。

浮力は対象空気と周囲の空気の温度差ΔＴ＝Ｔ_S−Ｔ_Iによって決まるため、今回
の測定ではΔＴに着目し、その影響を検証した。温度は、実験室温Ｔ_I、外気温Ｔ_O
、吹き出し気流温Ｔ_S（吹き出し口１３５面から２０ｍｍ）、捕捉面気流温（吸い込み口２０４面から２００ｍｍ）、吸い込み気流温（吸い込み面から２０ｍｍ）の５点を測定した。本明細書では、特に実験室温Ｔ_I、外気温Ｔ_O、吹き出し気流温Ｔ_Sの値を以下の装置の性能評価に利用した。

まず、予備的な検討として、これまでと同様、第１送風ファン１０３で室内空気をプッシュ側に送風し、各点の温度を確認した。この際、局所排気テーブル２００でも吸い込みを行った。それぞれの風量は先の条件と同様である。その結果、第１送風ファン１０３を通過した室内空気の温度は上昇し、１℃程度高い状態でプッシュ側（一様流吹き出しフード１００）から吹き出されていることを示す結果となった。したがって、これまでの結果は、全てΔＴ＝１℃の条件でのプッシュプル換気型局所排気装
置１０による気流特性であったことが明らかとなった。

次に、第１送風ファン１０３の吸い込み口を外部に開放し、室内空気導入時とほぼ同程度の約４２８ｍ³／ｈで、外気を一様流吹き出しフード１００へ送風した。吹き出し口１３５直下（図２８）および吸い込み口２０４直上（図２９）の風速の誤差率も改めて測定し、図２８、図２９に示すとおり先の検討と同程度であることを確認した。

第１送風ファン１０３の吸い込みダクトを外気に開放し、生外気を導入し始めてからの時間と、ΔＴの関係を図３０に示す。なお、実験当日は外気が２７．９℃程度、
室温が２１．９℃程度であり、約６．０℃の差がみられた。図３０から、吹き出し口１３５への外気の導入により、吹き出し温度がすぐに上昇し、室内温度との差ΔＴは
導入１０分後には３．８℃程度で定常状態となることが確認された。

以上のように一様流吹き出しフード１００に導入することで、ΔＴを時間とともに
変化させ、その間の換気区域における気流の挙動をスモークによる可視化で観察した。その様子を図３１、図３２に示す。図３１に記載した時間は、図３０中の横軸と対応している。

これよりまず、先の条件（１．０℃差）では図２４に示した可視化実験の結果と同様にスモークを吸い込めていることが改めて確認できた。１．５℃差から局所排気テーブル２００の机上面２００〜４００ｍｍあたりで風速が落ち始めるものの、スモークはすべて吸い込み口２０４へ流れる様子が観察された。

２．０℃差では換気区域短手方向（紙面前後）へスモークが漏れ始め、スモークの半分程度が吸い込み口２０４へ、もう半分が換気区域外へ漏れる様子が観察された。２．５℃差では、スモークが吸い込み口２０４へほとんど流れなくなり、多くが外へ漏れる挙動を示した。このとき、スモークの最下到達位置は局所排気テーブル２００の机上面から３００ｍｍ程度であった。３．０℃差では、最下到達位置が局所排気テーブル２００の机上面から５００ｍｍ程度、３．５℃差では６００〜７００ｍｍ程度となり、スモークがまったく吸引されない結果となった。

以上より、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０のΔＴ＞１℃での使
用は適切でないと判断し、以降の検討ではこれまでと同様、室内空気をファンで送風することとした。すなわち、ΔＴ＝１℃程度の結果である。また、以上の検討結果か
ら、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０では、一様流吹き出しフード１００から一次処理した外気を吹き出す際には、一次処理した外気の温度が、室温に対して１℃よりは高くならないように設定する。

次に、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０による有機溶剤の除去性能を評価した。以下の除去性能評価では、有機溶剤としてホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）を用いた。

本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０のＨＣＨＯ除去性能を検討するため、実際に換気区域内でＨＣＨＯガスを発生させ、作業域近傍のガス濃度を測定し、プッシュプル換気型局所排気装置１０の稼働時と非稼働時で比較した。

以下、プッシュプル換気型局所排気装置１０のＨＣＨＯ除去性能を評価するために行った実験の概要について説明する。

実験概要および測定点を図３３、図３４に示す。図３３はＨＣＨＯ除去性能を評価するために行った実験の概要と実験の際の測定点を示す図である。図３３（Ａ）は局所排気テーブル２００の上面図であり、図３３（Ｂ）は一様流吹き出しフード１００と局所排気テーブル２００の側面図である。また、図３４はＨＣＨＯ除去性能を評価するために行った実験の際の測定点を示す斜視図である。点（１）乃至点（２０）が測定点である。

ＨＣＨＯのガスを発生させるため、１０％ホルマリン溶液３００ｍｌをガラスシャーレに入れて局所排気テーブル２００の吸い込み口２０４中央に設置した。実験時の室温が１６〜１８℃と低かったことから、実際の使用環境を再現するためにはガスの発生を促す必要があった。そこで，ホルマリン溶液の入ったシャーレをホットプレート上に設置し２５℃まで昇温しながら実験を行った。実験中、シャーレ内のホルマリン溶液の温度は２５℃で一定であった。

測定点は実際の作業を想定し、図３３、図３４中の作業域近傍の計２０点とした。点（１）〜（１０）は吸い込み口２０４の長手方向の中心線上、点（１１）〜（１９）は吸い込み口２０４の左端上に位置する。また換気区域外へのＨＣＨＯの拡散状況についても検討すべく、作業者の後方の点（１０）、換気装置周囲の測定点（２０）を設け、設定した。

測定は、各点で空気中のＨＣＨＯをＤＮＰＨ（２，４−ジニトロフェニルヒドラジン）により１．０Ｌ／ｍｉｎの流量で３０分間捕集し、その後アセトニトリル溶液に溶出させ、高速液体クロマトグラフ（ＬＣ Ｓｙｓｔｅｍ：日本分光）で分析し濃度を算出した。

比較のため、装置稼働時と非稼働時で測定した。給排気の風量については先の条件と同様である。このとき、実験室自体の換気は停止状態とした。また、測定時の室内温度は稼働時で１７．６℃、非稼働時で１６．９℃程度であった。
図３５に、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の稼働時および非稼働時に各点で測定されたＨＣＨＯ濃度、および本換気装置を稼働させたことによるＨＣＨＯ除去率を示す。本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０非稼働時は、最大で点（８）が４．３０ｐｐｍ、平均値が０．８４３ｐｐｍと、高濃度のＨＣＨＯが測定された。呼吸域近傍の点（７）においても０．２３９ｐｐｍが測定され、特化則（特定化学物質障害予防規則）に設けられた管理濃度である０．１ｐｐｍを上回った。一方、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０稼働時では、最大で点（２）が０．０３３２ｐｐｍ、平均値が０．０１６６ｐｐｍと、稼働時に比べ２オーダーほど濃度が低い結果となり、管理濃度０．１ｐｐｍを大きく下回った。
作業域周囲の測定点（１０）、（２０）においても、非稼働時には点（１０）で０．２２５ｐｐｍ、点（２０）で０．１６２ｐｐｍが測定され、換気区域外にもＨＣＨＯの発散が確認された。一方で稼働時には、点（１０）で０．０２１４ｐｐｍ、点（２０）で０．０１５１ｐｐｍとなり、１オーダー以上濃度が低いことを確認した。
また各測定点におけるＨＣＨＯ除去率の平均は９８％以上となり、高い除去性能が確認できた。なお、室温１９．３℃の条件で実験室のホルムアルデヒド濃度のブランクを測定した結果、０．００９ｐｐｍとなり、本装置を稼働しなければホルムアルデヒドは確かに換気区域外に漏れ、そして本装置を稼働させることでそれが適切に除去できていることをそれぞれ確認した。

以上より、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０を稼働させることで、換気区域内で発生したＨＣＨＯを周囲に漏らすことなく、適切に吸引・排気できることを確認し、その有効性が示された。

次に、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の省エネ性能の評価について説明する。

本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０の省エネ性能を検証するため、囲い式フード（比較例１）、従来プッシュプル（比較例２）、本プッシュプル（本発明）の使用を想定し、室圧を±０に保つために必要な供給外気の空調に要する加熱量・冷却量を比較検討した。室内空調に必要な循環空気量・換気に必要な外気量・ファン動力等は計算対象外とした。図３６に比較検討した３方式のフロー図を示す。

排気装置を設置した室内は、年間冷房とし２３℃設定とした。外気は循環空調機により年間を通して１８℃に制御することとした。また、本発明に係るプッシュプル換気型局所排気装置１０はプッシュ側供給空気として生外気の使用を特長とするが、外気が１５℃を下回る際には、作業性を考慮して外調機により１５℃まで加熱して吹き出すこととした。また、先の検討から室温と吹き出し温度の差ΔＴが１℃よりも大き
くなると期待する性能を発揮しないことから、より安全側で考え、外気温が室温２３℃を超える場合には２３℃まで冷却して吹き出す想定とした。

また、各方式の給排気口の形状は同じとし、各方式における規則に則した風速設定とした。まず、本プッシュプル（本発明）における排気・供給風量については、先の実験条件と同じとし、一様流吹き出しフード１００での吹き出し４３２ｍ³／ｈ（面風速０．３０ｍ／ｓｅｃ）で外気を供給、局所排気テーブル２００から４９０ｍ³／ｈ（面風速０．３４ｍ／ｓｅｃ）を排気とした。したがって、差し引き５８ｍ³／ｈの外気を１８℃に空調して室内へ供給することとした。囲い式フード（比較例１）では、排気フードの面風速を有機則の制御風速である０．４ｍ／ｓｅｃとしたため、給排気量は５７６ｍ³／ｈである。従来プッシュプル（比較例２）では、本発明と同性能として給排気風量を４９０ｍ³／ｈとした。

比較対象とした排気装置１台を東京で１年間稼働した場合を想定し、稼働時間を１日１０時間、１年２４０日使用、したがって年間２４００時間と設定した。また、東京の年間気象データを用いて、１時間ごとに外気１ｍ³を所定の温度に空調するのに必要な熱量を算出し、年間の熱量原単位を作成した。この原単位に風量を乗ずると熱量が算出できる。

図３７および図３８に、設定条件、算出した加熱・冷却熱量および本発明による熱量削減効果を示す。この結果から、本プッシュプル（本発明）は、囲い式フード（比較例１）に比べ冷却で６１％、加熱で４３％、従来プッシュプル（比較例２）に比べ冷却で５５％、加熱で３３％、熱量削減効果が見込めることを確認した。

以上、本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０は、一様流吹き出しフードから、温度調節処理を行っていない外気による一様流空気を吹き出すように構成されているので、このような本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０によれば、主として温度調節処理を行っていない外気が排気されることとなり、エネルギー効率が向上し、省エネルギー化を図ることができる。

また、本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０は、一様流吹き出しフードから、一次処理した外気のみによる一様空気流を吹き出すように構成されているので、このような本発明のプッシュプル換気型局所排気装置１０によれば、主として一次処理した外気が排気されることとなり、エネルギー効率が向上し、省エネルギー化を図ることができる。

１０・・・プッシュプル換気型局所排気装置
１００・・・一様流吹き出しフード
１０３・・・第１送風ファン
１０５・・・第１ダクト
１１０・・・筐体
１２０・・・空気拡散部
１２３・・・抵抗板
１２５・・・多孔板
１３０・・・整流部
１３１・・・第１ハニカム板
１３２・・・第２ハニカム板
１３５・・・吹き出し口
２００・・・局所排気テーブル
２０２・・・作業面
２０４・・・吸い込み口
２０６・・・脚部
２０８・・・キャスター
２１０・・・多孔板
２１５・・・チャンバー
２３５・・・第２ダクト（吸い込みダクト）
２３７・・・第２送風ファン

Claims (7)

1. 一様空気流を吹き出すプッシュ側である一様流吹き出しフードと、前記一様流吹き出しフードに対応するプル側である局所排気テーブルと、からなるプッシュプル換気型局所排気装置において、
   前記一様流吹き出しフードから、温度調節処理を行っていない外気による一様空気流を吹き出すことを特徴とするプッシュプル換気型局所排気装置。
2. 一様空気流を吹き出すプッシュ側である一様流吹き出しフードと、前記一様流吹き出しフードに対応するプル側である局所排気テーブルと、からなるプッシュプル換気型局所排気装置において、
   前記一様流吹き出しフードから、一次処理した外気のみによる一様空気流を吹き出すことを特徴とするプッシュプル換気型局所排気装置。
3. 一次処理した外気を吹き出す際には、一次処理した外気の温度が、室温に対して１℃より高くならないように設定することを特徴とする請求項２に記載のプッシュプル換気型局所排気装置。
4. 前記一様流吹き出しフードは筐体からなり、前記筐体内が、空気を拡散する空気拡散部と、前記空気拡散部で拡散された空気を整流する整流部とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプッシュプル換気型局所排気装置。
5. 前記整流部が、
   前記空気拡散部で拡散された空気を整流する第１ハニカム板と、前記第１ハニカム板で整流された気流を受け、一様空気流を吹き出す第２ハニカム板と、からなることを特徴とする請求項４に記載のプッシュプル換気型局所排気装置。
6. 前記第１ハニカム板の１辺と、前記第２ハニカム板の１辺と、が重なるように配されることを特徴とする請求項５に記載のプッシュプル換気型局所排気装置。
7. 前記第１ハニカム板と前記第２ハニカム板の重なっていない方の各々の辺が含まれる面と、前記第１ハニカム板とが直交することを特徴とする請求項６に記載のプッシュプル換気型局所排気装置。