JP6907153B2

JP6907153B2 - エアシャワー装置

Info

Publication number: JP6907153B2
Application number: JP2018096024A
Authority: JP
Inventors: 朋行鈴木; 智弥大図; 健史松村; 洋一矢田; 泰生吉井
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2038-05-18
Also published as: JP2019200016A

Description

本発明は、除塵に適した吹出ノズルを取り付けたエアシャワー装置に関する。

従来、エアシャワー装置は、クリーンルーム出入口に設置され、作業者あるいは物品が通る際に、エアノズルからフィルタにより清浄化されたエアが高速で吹き出され、作業者の人体および衣服あるいは物品等に付着した塵埃を吹き飛ばして除去していた。しかしながら、吹き出されたエアが作業者の人体および衣服あるいは物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、エアシャワー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、背中等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。

この欠点を解決する先行技術として、特許文献１には、気流振動型ノズルを用いてエアの吹き出し範囲を拡大したエアシャワー装置が開示されている。

特開２００７−１８７４４１号公報

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、エアシャワーのランニングコストおよび作業者の作業性向上としてエアシャワー室内の滞在時間の短縮が要求されるようになってきた。

特許文献１には、エアの吹き出し範囲を拡大したエアシャワー装置が開示されているが、さらなる改善が求められている。

本発明は、エアの吹き出し範囲を拡大し、除塵効率を向上したエアシャワー装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための、本発明の「エアシャワー装置」の一例を挙げるならば、
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物品に吹き付け、塵埃を吹き飛ばすエアシャワー装置において、吹出装置をエアシャワー室内に複数個設置し、前記吹出装置は、流入ノズルと、中空ダクトと、吹出ノズルとから構成され、エア流入側から順に前記流入ノズルと、前記中空ダクトと、前記吹出ノズルが設けられ、前記流入ノズルより前記吹出ノズルの入口側の開口部を大きくし、前記流入ノズルと前記吹出ノズルの入口側に段差を設け、前記中空ダクトは、中央部に穴を設けた中空形状としてエア吹き出し方向に対し垂直方向に配置したものであり、前記吹出装置の吹出ノズルは、入口側の開口部が略方形状であり、吹出口に向けてテーパ形状を有し、エア吹き出し方向に拡大した構造とし、かつ、吹出口の形状が、吹出口の端部から中央部に向けて次第に拡大する形状であることを特徴とするものである。

また、本発明の「エアシャワー装置」の他の一例を挙げるならば、
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物品に吹き付け、塵埃を吹き飛ばすエアシャワー装置において、吹出装置をエアシャワー室内に複数個設置し、前記吹出装置は、流入ノズルと、中空ダクトと、吹出ノズルとから構成され、エア流入側から順に前記流入ノズルと、前記中空ダクトと、前記吹出ノズルが設けられ、前記流入ノズルより前記吹出ノズルの入口側の開口部を大きくし、前記流入ノズルと前記吹出ノズルの入口側に段差を設け、前記中空ダクトは、中央部に穴を設けた中空形状としてエア吹き出し方向に対し垂直方向に配置したものであり、前記吹出装置の吹出ノズルの形状が、吸込側の開口が略方形状であり、吸込側から吹出側へ向かう上下の壁面は、吸込側の開口から吹出側の開口へ向けて次第に拡大し、かつ、吹出側の開口が開口の端部から中央部に向けて次第に拡大する曲面で構成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、吹出ノズルの開口を端部に比べて中央部をより大きく拡げることにより、上下方向にエアの吹き出し範囲を拡大することができ、除塵効率を向上することができる。

エアシャワー装置の外観図である。先行技術の気流振動型ノズルの斜視図である。図２の気流振動型ノズルの正面図および断面図である。図２の気流振動型ノズルの気流を示す図である。実施例１の吹出ノズルの斜視図である。実施例１の吹出ノズルの正面図および断面図である。実施例１の吹出ノズルと先行技術の吹出ノズルの気流吹付範囲を比較した図である。実施例２の吹出ノズルを示す図である。実施例３の吹出ノズルを示す図である。実施例４の吹出ノズルを示す図である。実施例５の吹出ノズルを示す図である。実施例６の吹出ノズルを示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。なお、実施形態を説明するための各図において、同一の構成要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

実施例の説明に先立ち、先行技術のエアシャワー装置を説明する。

図１は、本発明の先行技術のエアシャワー装置を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面から見た断面図である。図１のエアシャワー装置１において、送風機２から昇圧されたエアが、エアを清浄にするためのフィルタ３を通り、吹出ノズル４からエアシャワー室内に吹出気流５として吹き出される。エアを吹き出す吹出ノズル４の吹出口は、矩形状またはそれに近い形状である。吹出ノズル４の吹出口は、エアシャワー室内の壁面と略面一である。さらに、吹出口の配置は、エアシャワー装置１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、他の吹出口と比べて斜め、またはある角度をもって設置されることもある。

図２は、吹出装置１００の概略斜視図である。また、図３（ａ）は図２の吹出装置１００の正面図、図３（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。図２、図３の吹出装置１００は、外形寸法は、概略Ｈ２５０mm＊Ｗ２５０mm＊Ｄ５０mmであり、その構成は、図２に示すように、大きく分けて流入ノズルと、中空ダクトと、吹出ノズルの３部から構成される。まず、流入ノズルのノズル流入口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、角部を円弧部としており、その後に直線部を設け、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２４をもった中空形状になっており、流入ノズルとの連結とは反対方向に吹出ノズル４が構成される。さらに、吹出ノズル４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、吹出ノズル４の吸込側の高さは、流入ノズルの流路高さに対し、流入ノズル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、吹出ノズル４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。このように構成された吹出装置１００は、ノズル流入口９から吸込まれたエアが中空ダクト１１と交わり、吹出口６から吹出される。また流入ノズルと吹出ノズルの入口側に段差部１０を設けるが、流入ノズルの開口部より吹出ノズルの入口側の開口部を大きくしている。

このように構成した吹出装置１００の動作を説明する。吹出装置１００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４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８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４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。

図４に、気流振動型ノズルの気流の時間変化を示す。図４に示すように、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、すなわち振動して下流に行き、振幅が大きくなっている。この気流の振動周波数は、中空ダクト１１の周長、流入ノズル、吹出ノズルの開口比等で決まる。

実施例１は、このような気流振動型ノズルにおいて、吹出ノズルを改良し、気流の吹き出し範囲をさらに広範囲としたものである。

図５に、実施例１の吹出ノズル４の斜視図を示す。また、図６（ａ）に吹出側から見た正面図を、図６（ｂ）に吹出口６の中央部におけるＡ−Ａ断面図を、また、図６（ｃ）に吹出口６の端部におけるＢ−Ｂ断面図を示す。

図に示すように、本実施例の吹出ノズル４は、吹出口６の端部に比べて中央部において吹出口が上下に拡大する形状であり、吹出ノズル４の開口が、吹出口６の端部から中央部に向かって次第に拡大する湾曲した形状となっている。なお、吸込側の開口部は略方形状となっている。そして、吹出ノズル４の上下の吸込側から吹出側へ向かう壁面は、Ｂ−Ｂ断面で示される端部からＡ−Ａ断面で示される中央部に向けて次第に拡大する曲面で構成されている。図において、符号６１は吸込側の開口部を、符号６２は吹出側の開口部を示す。

実施例１の吹出ノズル４の動作を説明する。
気流振動型ノズル（フラッターノズル）は、エア流入側の流入ノズルから出た流れに対し、流入ノズルとエア吹出側の吹出ノズルとの間にある中空ダクトで形成される流れが、垂直に作用することにより、流入側から吹出側に流れる流れを、上下に振動させている。
その後の流れの特徴として、コアンダ効果により、吹出ノズルの壁面に流れが吸い寄せられる。なお、吹出ノズルの両壁面のどちらに吸い寄せられるかは、状態により一意にならないが、効果への影響は無い。
この時、中空ダクトの流れにより流入ノズルと吹出ノズルの間に作用する流れにおいては、流入ノズルからの流れの中央部に作用する力が一番大きくなる。
これにより、吸込側と吹出側の間の中空部において、両端よりも中央部の垂直の流速が早くなり、中央部が先に壁面に吸い寄せられる。これは、中空部分の中央部に流れが集中している、および、中空部分の両端が壁面となっているために速度境界が形成され、両端部分の流速が遅くなっていることが影響していると考えられる。

この流れにより、気流振動型ノズルの効果として、吹出側片側の壁面から引き剥がされる流れが形成されるが、上記の通り、流れにおいては中央部の流速が早い、即ち、壁面から引き剥がす力が大きくなっている。
この時、先行技術の気流振動型ノズルでは、吹出側ノズルが平らである為、中央部が先に壁面に吸い寄せられ、両端が先端に近い部分で吸い寄せられる。この場合、中央部が先に壁面に接触しているので、上下に触れる角度を制限されている。
これに対して、本実施例の吹出ノズルでは、端部に比べて中央部を上下に広げることにより、中央部が先に壁面に吸い寄せられづらくしている。これにより、中央部のノズル角度を広くすることができ、気流振動型ノズルからの流れが外向きになり、結果として、気流振動型ノズルから出る気流の流れを、従来よりも振れ幅を大きくすることが可能となる。

図７に、先行技術の吹出ノズルと本実施例の吹出ノズルの気流吹付範囲を示す。図７（ａ）は本実施例を、図７（ｂ）は先行技術を示す。
先行技術の吹出ノズルは、吹出口から吹出される気流が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７（ｂ）に示すように、衣服に当たる範囲は、縦長となる。
一方で、本実施例の吹出ノズルは、ノズル開口部を端部に比べて中央部をより大きく拡大させることにより、吹き出し角度が大きくなり、図７(ａ)に示すように先行技術の吹出ノズルよりも広範囲に気流を吹き付けることが可能となる。

実施例１では、図５，６に示される吹出ノズルを図２に示す気流振動型ノズルに用いた例を説明したが、図５，６に示される吹出ノズルは気流振動型以外のエアシャワー装置に用いることもできる。

本実施例によれば、吹出ノズルの開口を端部に比べて中央部を上下により大きく拡げることにより、従来よりも、上下方向にエアの吹き出し範囲を拡大することができ、除塵効率を向上することができる。

図８に、本発明の実施例２の吹出ノズルを示す。この吹出ノズルは、実施例１のエアシャワー装置の吹出ノズルに用いられるものである。

図８（ａ）に吹出側から見た正面図を、図８（ｂ）に開口部６の中央部のＡ−Ａ断面図を示す。図８（ｂ）に示すように、吹出ノズル４の流入面（吸込側）から流出面（吹出側）にかけて、壁面が２次曲線状に拡大している。そして、図８（ａ）に示すように、吹出ノズル４の上下の吸込側から吹出側へ向かう壁面は、開口部の端部からＡ−Ａ断面で示される中央部に向けて次第に拡大する曲面で構成されている。

本実施例においても、ノズルの開口を端部に比べて中央部がより大きく拡げられているので、上下方向にエアの吹き出し範囲を拡大することができ、除塵効率を向上することができる。

図９に、本発明の実施例３の吹出ノズルを示す。この吹出ノズルは、実施例１のエアシャワー装置の吹出ノズルに用いられるものである。

図９（ａ）に吹出側から見た正面図を、図９（ｂ）に開口部６の中央部のＡ−Ａ断面図を示す。図９（ａ）の拡大図に示すように、吹出ノズル４の上下の吸込側から吹出側へ向かう壁面が、開口部６の端部からＡ−Ａ断面で示される中央部に向けて階段状に拡大する面で構成されている。そして、開口部６の吹出側の形状が、階段状になっている。

図１０に、本発明の実施例４の吹出ノズルを示す。この吹出ノズルは、実施例１のエアシャワー装置の吹出ノズルに用いられるものである。

図１０（ａ）に吹出側から見た正面図を、図１０（ｂ）に開口部６の中央部のＡ−Ａ断面図を示す。図１０（ａ）の拡大図に示すように、吹出ノズル４の上下の吸込側から吹出側へ向かう壁面が、開口部６の端部からＡ−Ａ断面で示される中央部に向けてのこぎりの歯状にギザギザとなって拡大する面で構成されている。そして、開口部６の吹出側の形状が、ギザギザになっている。

変形例としては、ギザギザのアールを大きくして、細かい弧の連続、すなわち波形としてもよい。

図１１に、本発明の実施例５の吹出ノズルを示す。この吹出ノズルは、実施例１のエアシャワー装置の吹出ノズルに用いられるものである。

図１１（ａ）に吹出側から見た正面図を、図１１（ｂ）に開口部６の中央部のＡ−Ａ断面図を示す。図１１（ａ）に示すように、吹出ノズル４の流入側（吸込側）も、湾曲した開口となっている。そして、吹出ノズル４の上下の吸込側から吹出側へ向かう壁面は、吸込側の湾曲した開口から吹出側の湾曲した開口へ次第に拡大し、かつ、端部からＡ−Ａ断面で示される中央部に向けて次第により大きく拡大する曲面で構成されている。

図１２に、本発明の実施例６の吹出ノズルを示す。この吹出ノズルは、実施例１のエアシャワー装置の吹出ノズルに用いられるものである。

図１２（ａ）に吹出側から見た正面図を、図１２（ｂ）に開口部６の中央部のＡ−Ａ断面図を示す。図１２（ａ）に示すように、吹出側から見た開口部の形状が、頂点を持つ三角形状としたものである。

三角形状については、対象・非対称は問わないが、中央部に頂点が来るように構成するのが好ましい。そして、吹出ノズル４の上下の吸込側から吹出側へ向かう壁面は、吸込側の方形状の開口から吹出側の三角形状の開口へ次第に拡大し、かつ、開口部の端部からＡ−Ａ断面で示される中央部に向けて次第により大きく拡大する面で構成されている。

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
１２，１３壁面
２４穴
６１吸込側の開口部
６２吹出側の開口部
１００吹出装置

Claims

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物品に吹き付け、塵埃を吹き飛ばすエアシャワー装置において、
吹出装置をエアシャワー室内に複数個設置し、
前記吹出装置は、流入ノズルと、中空ダクトと、吹出ノズルとから構成され、
エア流入側から順に前記流入ノズルと、前記中空ダクトと、前記吹出ノズルが設けられ、前記流入ノズルより前記吹出ノズルの入口側の開口部を大きくし、前記流入ノズルと前記吹出ノズルの入口側に段差を設け、
前記中空ダクトは、中央部に穴を設けた中空形状としてエア吹き出し方向に対し垂直方向に配置したものであり、
前記吹出装置の吹出ノズルは、入口側の開口部が略方形状であり、吹出口に向けてテーパ形状を有し、エア吹き出し方向に拡大した構造とし、かつ、吹出口の形状が、吹出口の端部から中央部に向けて次第に拡大する形状であることを特徴とするエアシャワー装置。
請求項１に記載のエアシャワー装置において、
前記吹出装置の吹出口とエアシャワー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ー装置。
請求項１に記載のエアシャワー装置において、
前記吹出装置の外形寸法を概略Ｈ２５０ｍｍ＊Ｗ２５０ｍｍとしたことを特徴とするエアシャワー装置。
請求項１に記載のエアシャワー装置において、
前記吹出装置の奥行寸法を概略５０ｍｍとしたことを特徴とするエアシャワー装置。
請求項１に記載のエアシャワー装置において、
前記吹出装置は、奥行方向に左右２列または３列配置したことを特徴とするエアシャワー装置。
請求項１に記載のエアシャワー装置において、
前記吹出装置は、奥行方向の各列が３個または４個配置されていることを特徴とするエアシャワー装置。
請求項１に記載のエアシャワー装置において、
前記吹出ノズルの形状が、吸込側の開口が略方形状の開口であり、吸込側から吹出側へ向かう上下の壁面は、吸込側の前記略方形状の開口から吹出側の湾曲した開口へ向けて次第に拡大し、かつ、吹出側の開口が端部から中央部に向けて次第に拡大する曲面で構成されていることを特徴とするエアシャワー装置。
請求項１に記載のエアシャワー装置において、
前記吹出ノズルの吹出口の形状が、吹出口の端部より中央部に向けて湾曲して拡がる形状としたことを特徴とするエアシャワー装置。
請求項１に記載のエアシャワー装置において、
前記吹出ノズルの形状が、吹出ノズルの吸込側から吹出側に向かうに従い、２次曲線的に傾きが増大する形状であることを特徴とするエアシャワー装置。
請求項１に記載のエアシャワー装置において、
前記吹出ノズルの吹出口の形状が、吹出口の端部より中央部に向けて階段状に拡がる形状としたことを特徴とするエアシャワー装置。
請求項１に記載のエアシャワー装置において、
前記吹出ノズルの壁面の形状が、ノコギリ歯状或いは波形状であることを特徴とするエアシャワー装置。
請求項１に記載のエアシャワー装置において、
前記吹出ノズルの形状において、吹出口の形状が頂点を有する三角形状であることを特徴とするエアシャワー装置。
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物品に吹き付け、塵埃を吹き飛ばすエアシャワー装置において、
吹出装置をエアシャワー室内に複数個設置し、
前記吹出装置は、流入ノズルと、中空ダクトと、吹出ノズルとから構成され、
エア流入側から順に前記流入ノズルと、前記中空ダクトと、前記吹出ノズルが設けられ、前記流入ノズルより前記吹出ノズルの入口側の開口部を大きくし、前記流入ノズルと前記吹出ノズルの入口側に段差を設け、
前記中空ダクトは、中央部に穴を設けた中空形状としてエア吹き出し方向に対し垂直方向に配置したものであり、
前記吹出装置の吹出ノズルの形状が、吸込側の開口が略方形状であり、吸込側から吹出側へ向かう上下の壁面は、吸込側の開口から吹出側の開口へ向けて次第に拡大し、かつ、吹出側の開口が開口の端部から中央部に向けて次第に拡大する曲面で構成されていることを特徴とするエアシャワー装置。