JPH0411769B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はエアーカーテン流を利用する装置に
関するもので、固形の壁体を用いないで一定小空
間を外界から遮断されたカプセル化するととも
に、各種の作業現場や工事現場において発生する
有害ガスや有害微粒子をこのカプセルに収集し、
それらの有害物を拡散させることなく、高能率、
低コストにおいて排出除去する手段を提供するこ
とがその目的である。

熱処理作業や溶接作業、電解作業などの作業場
では多量の有害ガスが発生し、またトンネル工事
や採炭採鉱等の現場では多量の粉塵が発生するの
で、作業員の健康管理上その他、その拡散防止対
策はきわめて重要である。従来、有害ガスの拡散
防止についてはその発生源の上方に大きいフード
を吊架し、フードの頂部から吸引することにより
その排出を行い、また、粉塵についても、その発
生源の切羽の近くに開口する排風用導管を設置し
その吸引、排出をはかつていた。しかしながら、
従来のこのような有害ガスや粉塵の排出手段によ
れば、排出除去を要する対象物に較べて莫大な量
の空気の排除が必要なため、排風に伴う消費エネ
ルギーが非常に大きい欠点があり、特に前記した
フードを用いる場合は、処理作業に必要な操作や
クレーン等の設置がフードの存在により著しく制
限されるほか、現場に自然風があるときは排出効
率が極端に低下するなどの欠点もあつた。

この発明は、従来の上記したような発生有害物
の拡散防止手段の欠点を除去し、高高能率、低コ
ストで有害物の収集排除を可能とする装置を提供
するものである。

（発明の構成） この発明にかかる有害ガス拡散防止装置は下記
する旋回気流発生装置と排風装置とを有してい
る。

以下第１図を参照すれば、ａは前記旋回気流発
生装置におけるエアーカーテン流ｂの吹出柱で、
図示のようにひと組２〜４本など数本がたがいに
平行に対設されており、吹出柱ａの間には柱間ス
ペースｈが形成されている。

第１図ａ，ｂにはひと組の吹出柱ａが４本の場
合、同図ｃには同じく３本の場合、同図ｄには２
本の場合が示されている。また、同図ｅには、図
において下端の吹出柱を共通とする左右３本づつ
ふた組の吹出柱が、同図ｆには、上下の中間右の
吹出柱を共通として上下２本づつふた組の吹出柱
が示されている。

つぎに、この発明によれば、前記したひと組の
吹出柱から吹出すエアーカーテン流ｂが、柱間ス
ペースｈの中心を中心とする円ｆに、たがいに交
差することなく外接する吹出方向をもつていて、
そのため、柱間スペースｈには旋回気流が発生す
るのである。この旋回気流の回転面の形状は円ｆ
の形状にほぼ等しくなる。

ｄは前記した排風装置のダクトの取入口で、こ
の取入口ｄは前記した柱間スペースｈの一方の端
面ｅに設けられている。なお、ｋは取入口ｄにお
いて排気流を発生させるため、前記ダクト内に設
けた排気扇である。

この発明は前記のようにしてなるので、前記し
た旋回気流発生装置および排風装置を運転するこ
とにより柱間スペースｈ内において人工竜巻ｊが
発生する。

すなわち、地上のある局所に何らかの原因で旋
回気流が存在する場合、上空に気圧の低い箇所が
あると竜巻の発生原因となることは気象学上よく
知られているが、この発明はこのような気象理論
を応用したものである。すなわち、人工竜巻ｊは
天然の竜巻と同様に、柱間スペースｈの基端面か
ら、前記排風装置により負圧が発生している取入
口ｄに向つて強力に移動するので、柱間スペース
ｈに存在する有害物を人工竜巻に巻き込み、その
強力な移送力を利用して排出するのである。

なお、第１図には吹出柱ａとしては床上に設置
した縦柱としての例のみが示されているが、後に
掲げる実施例からわかるように、これらの吹出柱
ａには床面に平行な横柱の場合もあるほか、屈曲
柱、斜柱などの場合もあることを了解されたい。
またエアーカーテン流を発生する送風扇について
は各吹出柱ａにつき１基づつ、または複数本の吹
出柱につき１基設けてもよく、もしくは第１図ａ
に示した排気扇ｋを兼用する場合もある。ただ
し、排気扇ｋをエアーカーテン流発生用送風扇と
して兼用する場合については、送風通路内にガス
や粉塵などの濾過器または吸収装置を介装する必
要があるのはいうまでもない。

第２図は第１図ａにおいて、吹出柱ａ，ａ相互
間の距離ｗ＝1.8m、高さＨ＝2mとし、エアーカ
ーテン流の風速を1m／秒とした場合における床
上の空気流の風速を実測した特性の一例である
が、この場合、中心の風速はエアーカーテン流の
吹出風速の７倍以上に達し、完全な竜巻になつて
いる。一方、この人工竜巻ｊの頂位の断面積は、
一般に有害物の放出面積よりもはるかに小さいの
で、排風装置は大出力を要せず、したがつてエア
ーカーテン流の発生に要する動力の損失を考慮し
ても、なお、広い面積の空間から直接に吸引を行
う従来の有害物排出手段と較べ、所要エネルギー
は数十分の一の僅少量である。また所要動力の著
減に伴い、排風扇、駆動装置を含む排風装置も著
しく小型化し、その設置コストも当然非常に低
い。

のみならず、この発明によれば、有害物発生源
を遮断し、またはこれを収集するための固形壁体
やフードが不要なので、外部からの監視がきわめ
て容易であるのはもちろん、あえて作業上の障害
物といえば僅かに数本の吹出柱および排風装置の
取入口が存在するに過ぎないので、作業員が作業
の必要上有害物発生源に接近することが自由であ
り、また作業場の天井を高くしても、フードの場
合と違つて空気処理量は天井が低い場合と著しい
違いがないので、頭上の空間にクレーン、コンベ
ヤー等、作業に必要な装置を設置するのに何らの
困難がない。

以下、この発明にかかる装置の実施例を掲げ
る。

実施例 １ 第３図に掲げたのは、熱処理炉に対する有害ガ
ス拡散防止装置の一例である。図において、ｂで
示したエアーカーテン流に起因する旋回気流が形
成されることは前記した通りであるが、複雑化を
避けるため旋回気流は図示されていない。要すれ
ば、第１図を参考にされたい。以下の各実施例に
ついても同様である。熱処理炉等の有害ガス拡散
防止対策としては従来第４図に示すようなフード
２を熱処理炉の炉体１の上方に設け、排気口３か
ら強制排気することが広く行われている。そして
その場合、図示のように、炉体１の平面形が正方
形で一辺の長さを1.8m、発生ガスの補集風速を
1m／秒、炉面からフード２までの高さを2mとす
れば、図示のように一辺の長さが3m以上の大き
いフード２が必要であり、排気口からの強制排気
量として2016m³／分以上が必要である。したがつ
て高能率のシロツコフアンを用いてもその所要動
力は37kw（約50馬力）が必要である。一方、第３
図に示す実施例によれば、炉体１の寸度および補
集風速を前記と同じくし、炉面から天井までの高
さを2mとした場合、取入口ｄからの排風量すな
わち吹出柱ａ全部からの吹出風量は50m³／分、エ
アーカーテン流の吹出風速は1.8m／秒で充分で
あり、従つて所要動力は0.75kwである。すなわ
ち、消費エネルギーは、従来のようにフードを使
用する場合の僅か約50分の１の僅少量でよい。設
備コストにしても、この実施例における吹出柱は
120mmφの薄肉鋼管に穿孔で吹出口を設けただけ
のものである一方、フード強制排気による場合の
フードおよび大重量の排風扇およびその架設関係
コストを考慮すれば、この実施例による設備コス
トは従来のものとは比較にならないほど僅少であ
る。そのうえ、現場に自然風がある場合、フード
の強制排気が無力化するのに対し、この発明では
熱処理炉の周辺空間がエアーカーテン流に起因す
る旋回気流によつてカプセル化されているので、
自然風の影響はきわめて小さい。なお、この実施
例において、取入口ｄからの排風は濾過器４で濾
過された後吹出柱ａに送出されて循環するが、排
気への毒性が小さければ、排気は放出し、吹出柱
ａへの送風扇と排風扇とはたがいに独立させても
よい。

実施例 ２ 第５図に掲げたのは、炉体が長方形、楕円形等
長型である場合の熱処理炉等に対する有害ガス拡
散防止装置の一例である。すなわち、前記した２
個の柱間スペースh₁，h₂を連設させ、連設により
形成される柱間スペースの床面のほぼ中央部に長
型の炉体１を設置する。この場合、各柱間スペー
スh₁，h₂ごとに、前記柱間スペースの頂面を連ね
る面に排気口ｄそれぞれを設けるとともに、カプ
セルh₁，h₂の連設面にそうエアーカーテン流b₁，
b₂の吹出方向線を同一方向にそろえる必要があ
る。隣接するエアーカーテン流間の流体摩擦によ
る弱体化を避け、それぞれの柱間スペースh₁，h₂
においてそれぞれ強力な人工竜巻ｊの発生を確保
するためである。図示の例では排風はそれぞれ図
示外の排風扇で行い、エアーカーテン流の送風は
送風扇５，６によつているが、実施例１と同様な
濾過器を柱間スペースh₁，h₂ごとに設け、排風・
送風を循環式としてもよい。また、連設する柱間
スペースｈの数に制限はない。

実施例 ３ 第６図に示したのは、前記した有害物発生源の
直上方に障害物ｏがあるため、この障害物ｏを避
けた位置に排風装置の取入口ｄを設ける必要があ
る場合の有害ガス拡散防止装置の一例である。す
なわち、この実施例によれば、吹出柱ａは４本
で、それぞれ同様な態様に屈曲した形状を有して
いる。鎖線Ｓは吹出柱ａ，ａにおける点Ｐ，Ｑに
おける曲率半径にそう柱間スペースｈの断面をあ
らわしているが、この実施例においては、この断
面において対立する吹出柱ａ，ａ相互間の距離が
ほぼ一定でなければならない。この条件が満足さ
れることにより、柱間スペースｈを人工竜巻ｊの
通路と考えた場合の通路の断面が各所でほぼ均等
になり、エアーカーテン流に乱流が発生せず、排
風装置の取入口ｄからの強気排気が行われた場
合、障害物ｏを迂回する強力な人工竜巻ｊが確保
されるのである。

実施例 ４ 第７図に示したのは、実施例３の場合と同様
に、障害物の存在その他何らかの理由により、有
害物発生源の直上方に排風装置の取入口を設ける
ことができない場合に対処できる装置である。す
なわち、エアーカーテンの吹出柱a₁，a₂，a₃，a₄
をそれぞれ正方形の床の四隅に設け、特定の吹出
柱a₁において吹出方向線が交差する一対のエアー
カーテン流b₁，b₂の風速を前記特定の吹出柱a₁の
対隅の吹出柱a₃で吹出方向線が交差する他の一対
のエアーカーテン流b₃，b₄の風速よりも大きく設
定する。そして、それとともに、排風装置の取入
口ｄを前記した特定の吹出柱a₁の側に片寄せ、か
つ有害物発生源である炉体１を吹出柱a₁の対隅の
吹出柱a₃の側に片寄せして設けてある。このよう
に配設することにより、前記した旋回気流の収束
力は吹出柱a₁付近で強く、吹出柱a₃付近で弱いた
め、柱間スペースｈにおいて形成される人工竜巻
ｊは図示のように対角線上の吹出柱a₁，a₃を連ね
る面に形成されるのである。

実施例 ５ これまで述べた実施例は、吹出柱がすべて縦柱
からなるものであるが、第８図に掲げたこの実施
例の吹出柱a₁，a₂，a₃，a₄はすべて水平な横柱
で、８は有害物発生源である長型のメツキ槽であ
る。メツキ槽８の両側縁にはそれぞれ吹出柱a₁，
a₂が設けられている。そして、これらの吹出柱
a₁，a₂の上方には他の一対の横柱の吹出柱a₃，a₄
が設けてあり、これら４本の横柱の吹出柱a₁，
a₂，a₃，a₄から吹出したエアーカーテン流b₁，
b₂，b₃，b₄に起因する横軸の旋回気流９が形成さ
れている。なお、図示の実施例において、吹出柱
a₁，a₄への送風は図示のように１基の送風扇７が
これを分担し、吹出柱a₂，a₃への送風は同様にし
て、図示されていない他の送風扇がこれを分担し
ている。前記した柱間スペースｈにおいて排風装
置の取入口ｄから強制排気されると、旋回気流は
中心に収束し、第８図ａについては左方から右方
の取入口ｄへ向かう横軸型の人工竜巻ｊが発生
し、かくしてメツキ槽８からの発生ガスは人工竜
巻ｊに巻き込まれて排出される。

実施例 ６ 第９図に掲げたのは、炭鉱の採炭現場やトンネ
ル工事現場などにおいて発生する粉塵拡散防止装
置の一例である。この実施例によれば、３本の吹
出柱a₁，a₂，a₃は軟質プラスチツクを含浸させた
繊維シート等可撓管からなり、それぞれ吹出口の
ノズル１０が設けてある。これら可撓性の吹出柱
相互の関係位置およびノズル１０の向きを図示の
ように一定に保ため、吹出柱a₁，a₂，a₃をほぼ一
定距離ごとに環状枠１１に固定する。１２は固定
具で、吹出柱a₁，a₂，a₃および環状枠１１に着脱
可能とするのがよいが、図の複雑化を避けるため
着脱機構の図示を省略してある。３個の送風扇７
はそれぞれ端板１３に固定され、それぞれ吹出柱
a₁，a₂，a₃に接続されている。各吹出柱の末端が
閉塞されていることはいうまでもない。１４は排
風装置のダクトで内部には排気扇ｋが固定され、
ダクト１４の筒端はバツクフイルター等適当な濾
過器１５に接続されている。このように、この実
施例の吹出柱a₁，a₂，a₃は可撓管であるし、それ
ら吹出柱の関係位置固定には環状枠１１が使用さ
れるので、装置は個々の部材に分解して作業現場
に持ち込み、この現場で組立ができる便益があ
る。この装置の末端部（矢印１７で示す）を切羽
等、粉塵発生源に向けて運転を開始すれば、ノズ
ル１０から噴出するエアーカーテン流により形成
される旋回気流９の収束により図示しない人工竜
巻が発生し、粉塵発生源からの粉塵はこの人工竜
巻に伴われて排出され、濾過器１５によつて補集
される。また、送風扇７全部の送風量よりも、排
風量を大きく設定することにより、この装置の周
面全体からも吸引されるので、周囲の空気の清浄
化をはかることもできる。

（発明の効果） すなわち、この発明によれば、数本の吹出柱か
ら放出されて形成される複数のエアーカーテン流
に起因して発生する筒状の旋回気流により、外気
から遮断された小空間が提供されるとともに、こ
の小空間の一端からの強制排風により、前記旋回
気流が収束されて人工竜巻となり、吹出柱の間の
比較的広い床面やスペースにおいて発生するガス
や微粒子などの有害物を断面の小さい人工竜巻が
全部移送して排出するので、これらの有害物の排
生除去を目的とする従来の手段と較べ、装置の所
要処理風量は極度に小さい。従つて、処理風量が
僅少であるのに伴い所要エネルギーも僅少であ
り、設備コストも著しく小さい。このように、こ
の発明によれば、従来の手段と較べて設備費も運
転コストも比較にならないほど小さいので、熱処
理工場や化学工場、または採炭、採鉱、トンネル
等の土木工事等、各種の作業における作業員の衛
生管理や安全性管理につき、その確実性並びに経
済性の向上に対する寄与はきわめて顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理の説明図でａは装置の
一例の立面図、ｂは同じく横断面図、ｃ，ｄはそ
れぞれ他の例のｂと同様な横断面図、ｅはｃの例
の応用例の同様な横断面図、ｆはｄの例の応用例
の同様な横断面図である。第２図はこの発明装置
の一例により発生した人工竜巻の床上における内
部の風速の実測特性線図である。第３図はこの発
明の実施例１を示し、ａは立面図、ｂは横断面図
である。第４図は従来の有害ガス等拡散防止装置
の要部を示す立面図である。第５図はこの発明の
実施例２を示し、ａは立面図、ｂは横断面図であ
る。第６図は同じく実施例３を示す立面図であ
る。第７図は同じく実施例４を示し、ａは立面
図、ｂは横断面図である。第８図は同じく実施例
５を示し、ａは立面図、ｂはＸ−Ｘ縦断面図であ
る。第９図は同じく実施例６を示し、ａは斜視
図、ｂは要部を示す縦断面図である。 a₁，a₂，a₃，a₄は吹出柱、ｂ，b₁，b₂，b₃，b₄
はエアーカーテン流、ｃは吹出口、ｄは取入口、
ｅは一方の端面、ｆは円、ｇはエアーカーテン流
の吹出方向線と円ｆとの切点、ｈ，h₁，h₂は柱間
スペース、ｉは基端面、ｊは人工竜巻、ｋは排風
扇、１は炉体、２はフード、３は排気口、４は濾
過器、５，６，７は送風扇、８はメツキ槽、９は
旋回気流、１０はノズル、１１は環状枠、１２は
固定具、１３は端板、１４はグクト、１５は濾過
器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ たがいに平行に対設したひと組数本の吹出柱
   を有し、それらの吹出柱からそれぞれ吹出すエア
   ーカーテン流が前記吹出柱の柱間スペースの中心
   を中心とする円に、たがいに交差することなく外
   接する吹出方向を有する旋回気流発生装置と、前
   記柱間スペースの一方の端面にダクトの取入口を
   設けた排風装置とを有してなり、前記した両装置
   の運転によつて発生する人工竜巻により、前記柱
   間スペースに存在する有害ガス等を移送除去する
   ようにした有害ガス等拡散防止装置。 ２ 前記吹出柱は床面に設けた３本以上の縦柱か
   らなり、前記吹出柱間の床面の中央部にほぼ円形
   またはほぼ正方形の有害ガス発生源を設けてなる
   特許請求の範囲第１項記載の有害ガス等拡散防止
   装置。 ３ 前記柱間スペースを複数個連設するととも
   に、前記連設により拡張形成された新たな柱間ス
   ペースの床面のほぼ中央部に長型の有害ガス発生
   源をその長手方向にそうように設け、かつ前記連
   設の連設面にそう２つのエアーカーテン流の吹出
   方向を同一にしてなる特許請求の範囲第１項記載
   の有害ガス等拡散防止装置。 ４ 前記した各吹出柱がたがいに同一の態様で屈
   曲した形状を有するとともに、吹出柱の各点にお
   ける吹出柱の曲率半径にそう柱間スペースの断面
   において対立する吹出柱相互の距離をほぼ一定に
   してなる特許請求の範囲第１項記載の有害ガス等
   拡散防止装置。 ５ 前記した吹出柱は正方形の床の四隅に設けた
   ４本の縦柱からなり、特定の吹出柱において吹出
   方向線が交差する１対のエアーカーテン流の風速
   を、前記特定の吹出柱の対隅の吹出柱において吹
   出方向線が交差する他の一対のエアーカーテン流
   の風速よりも大きく設定し、前記排風装置の取入
   口を前記特定の吹出柱の側に片寄せて設けるとと
   もに、有害ガス発生源を前記特定の吹出柱の対隅
   の吹出柱の側に片寄せて設けてなる特許請求の範
   囲第１項記載の有害ガス等拡散防止装置。 ６ 前記吹出柱は有害ガス発生源の水平面内の両
   側縁にそつてそれぞれ設けた一対の横柱およびそ
   れらの横柱のそれぞれ上方に設けた他の一対の横
   柱からなり、前記排風装置の取入口を前記柱間ス
   ペースの前端面に設けてなる特許請求の範囲第１
   項記載の有害ガス等拡散防止装置。 ７ 前記吹出柱は、それぞれ相互の関係位置およ
   び吹出口の向きを一定に保つた可撓管からなり、
   かつ前記排風装置の取入口の先方に濾過器を接続
   してなる特許請求の範囲第１項記載の有害ガス等
   拡散防止装置。