排気フードの必要風量計算

質問

1000×500×深さ1000のステンレスタンクに90℃のお湯をためて、湯洗いたします。作業者に邪魔にならないように1000の方向に側方式排気フードを設置したいと思います。必要風量はどのくらいでしょうか？

回答No.11

noname#230359

ノウハウ公開。

? 槽の幅＆奥行に近い値を（天板）上部開口とするのは、槽上部の流速を上げるため。
　 流体の連続の法則から、槽の幅＆奥行に近い値とその面積が2倍の開口とでは、後者の流速が1/2。
　 同じ排気必要風量でも、流速が1/2に落ちる構造にすると、湯気の立ち昇りを抑え切れない。

? ?で流速を上げる構造にしても、槽の中央部はダウンフロー流速が上がらなく、
　 湯気の立ち昇りは一番勢いがある箇所。
　 それを打破するのに効果的なのがプッシュプル方式。
　 それに加えて、少し高い位置で補助排気をすると、効率的に湯気が排気できます。
　 （貴殿の仕様と同じように95°の温水と霧吹き原理の可視化テストをした）
　 （コンピューターシミュレーションでの風の流れと湯気の立ち昇りをベクトル可視化もした）
　 （その二つは、装置のコンセプト用プレゼンテーション資料でした。）

? マノメーターを設置し、風量調整の計測値とした。
　 その風量算出は、ベルヌーイの定理で行なう。
　 V^2/2ｇ＋z＋P/ρg＝const.　で単位は[m]
　 ここで、vは流速[m/s]、pは圧力[N/m2]、gは重力加速度[m/s2]、zは高さ[m]、ρが密度[kg/m3]です。各項の単位は[m]になっています。
　 高さzは、どこを基準としても構いません。
　 そして、単位が同じなので、V^2/2ｇ＝P/ρgとして、V＝√2g×P/ρgで流速が求まる。
　 流速が求まると、断面積を掛けると流量が求まる。
　 （気体の圧縮性のため、200Aダクトなら1/2程度、100Aダクトなら1/3程度流速が落ちます）

参考URL：

http://ebw.eng-book.com/pdfs/f91b7030ba33166d33942ebe0c03f3e5.pdf http://phys.clas.kitasato-u.ac.jp/~furukawa/kougi_slid

回答No.10

noname#230359

＞1000×500×深さ1000のステンレスタンクに90℃のお湯をためて、湯洗いたします。作業者に邪魔にならないように1000の方向に側方式排気フードを設置したいと思います。

回答（4）はともかく、

回答（5）、回答（6）、回答（7）、回答（8）　って質問と関係なくね？

バスの上面のサイドフローとか、ブース上部からのダウンフローとか
半導体製造装置そのままだねえ。

回答No.9

noname#230359

回答（5）、回答（6）、回答（7）、回答（8）とかは

半導体製造装置のベント構造からのパクリでしょうか？

でもオリジナルから劣化アレンジしかしてない感じですねえ。

回答No.8

noname#230359

最終アドバイス。

　　　　　【テスト】　　　　　　　　【クローズタイプ】

　　▼　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　コ　　　　　　　　　　　　　　▼　　
　　ン　　　　　　　　　　　　　　作　
　　ベ　　　　　　　　　　　　　　業　　　　　　　　（補助吸引）
　　ッ　　　　　　　　　　　　　　者　　　　　　　　　　→├──┐
　　ス　　　　　　　　　　　　　　側　　　　　　　　　　→├─┐│
　　▲　　↑↑↑↑　　　　　　　　▲　┌─┐↓↓↓↓┌──┤　││
　　　　┏━━━━┓　　　　　　　　　│⇒┏━━━━┓→　├┐││
　　　　┃洗面器　┃　　　　　　　　　│　┃　温水　┃　　│└┘└─
　　　　┃90℃　　┃　　　　　　　　　│　┃　洗浄　┃　　│　　──→
　　　　┃温水　　┃　　　　　　　　　│　┃　BATH　┃　　│┌───
　　　　┗━━━━┛　　　　　　　　　│　┗━━━━┛　　├┘ダクト
　　　洗面器に蓋をして、開けると　　　│　　シンク部　　　│
　　　湯気が立ち、コンベックスと　　　├─────────┤ユーティ
　　　ストップウォッチにて、湯気　　　│　ドレンパン　　　│リティー
　　　が立ち上がる速度を計測　　　　　└┬───────┬┘側　
　　　　　　　　　　　　　　　　　───┴───────┴──────

湯気が立ち上がる速度計測したら、500×1000と速度にて、必要流量が算出されます。
その2倍が吸引機の必要風量流量。
そして、メインダクトに1.2倍の吸引で、補助吸引に0.5倍、その他は圧力損失＆余裕分。
メインダクトと補助吸引部にマノメータ取付て、流量調整時の流量を確認する。

経験値では、50m^3/minをメインダクトに30m^3/min吸引で、補助吸引に12.5m^3/min位かな。

ワーク出し入れの開口と槽の0.5m×1mは、略同じで槽上部の流速が（連続の法則で）上がる条件で。

回答No.7

noname#230359

もう少しプッシュ・プルを有効にするには回答（６）に加え、以下の補助ダクトを使用すると
排気がより効率的になります。（開口調整用のスリット型補助ダクト）

　　【オープンタイプ】　　　　　　　　【クローズタイプ】

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ブース内乱流防止目的
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　上部板にもスリット

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　┌───↓─↓─↓─┐　
▼　　　　　　　　　　　　　　　　▼　│　　　　　　　　　│　
作　　　　　　　　　　　　　　　　作　│スリットから　　　│　
業　　　　　　　　　　　　　　　　業引│のフロー　　　　　│
者　　　　　　　　　　→├──┐　者き│→　　　　　　　→├──┐
側　　　　　　　　　　→├─┐│　側戸│→　（ブース内）→├─┐│
▲　┌─┐↓↓↓↓┌──┤　││　▲　├─┐↓↓↓↓┌──┤　││
　　│⇒┏━━━━┓→　├┐││　　　│⇒┏━━━━┓→　├┐││
　　│　┃　温水　┃　　│└┘└─　　│　┃　温水　┃　　│└┘└─
　　│　┃　洗浄　┃　　│　　──→　│　┃　洗浄　┃　　│　　──→
　　│　┃　BATH　┃　　│┌───　　│　┃　BATH　┃　　│┌───
　　│　┗━━━━┛　　├┘ダクト　　│　┗━━━━┛　　├┘ダクト
　　│　　シンク部　　　│　　　　　　│　　シンク部　　　│
　　├─────────┤ユーティ　　├─────────┤ユーティ
　　│　ドレンパン　　　│リティー　　│　ドレンパン　　　│リティー
　　└┬───────┬┘側　　　　　└┬───────┬┘側　
　──┴───────┴────────┴───────┴──────

参考URL：

http://www.hitachi-hightech.com/hsl/products/industry/manufacturing_equipment/wet_station/ http://www.toho-denshi.com/ h

回答No.6

noname#230359

90℃温水受入れ洗浄槽での総まとめです。（汚れや油分を除去目的）
イメージ的には下マンガ画の如くです。

　　【オープンタイプ】　　　　　　　　【クローズタイプ】

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ブース内乱流防止目的
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　上部板にもスリット

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　┌───↓─↓─↓─┐　
▼　　　　　　　　　　　　　　　　▼　│　　　　　　　　　│　
作　　　　　　　　　槽上部　　　　作　│スリットから　　　│　
業　　　　　　　　　天板　　　　　業引│のフロー　　　　　│
者　　　　　　　　　┌──　　　　者き│→　　　　　　　　│　
側　　　　　　　　　↓　　　　　　側戸│→　　（ブース内）│　　　
▲　┌─┐↓↓↓↓┌──┐　　　　▲　├─┐↓↓↓↓┌──┤　
　　│⇒┏━━━━┓→　├┐ダクト　　│⇒┏━━━━┓→　├┐ダクト
　　│　┃　温水　┃　　│└──　　　│　┃　温水　┃　　│└──
　　│　┃　洗浄　┃　　│　──→　　│　┃　洗浄　┃　　│　──→
　　│　┃　BATH　┃　　│┌──　　　│　┃　BATH　┃　　│┌──
　　│　┗━━━━┛　　├┘　　　　　│　┗━━━━┛　　├┘
　　│　　シンク部　　　│　　　　　　│　　シンク部　　　│
　　├─────────┤ユーティ　　├─────────┤ユーティ
　　│　ドレンパン　　　│リティー　　│　ドレンパン　　　│リティー
　　└┬───────┬┘側　　　　　└┬───────┬┘側　
　──┴───────┴────────┴───────┴──────

オープンタイプでもクロースタイプでも、効率良く排気できる手法の一つです。
オープンタイプは湯気が工場全体に拡散するので、工場全体の換気と連携が必要です。
クロースタイプは、ワークの出し入れが難ですが。湯気の拡散は引き戸を明けた時に限定されます。

90℃温水洗浄槽にて、危険なヒュームや臭いが拡散する場合は、クロースタイプを推称です。

回答No.5

noname#230359

再出です。
カテゴリー；表面処理 > メッキ　　なので、装置又は工場全体での換気も考慮が必要です。

具体的には、　↓【作業者正面から見たマンガ】　　　　↓【側面から見たマンガ】

　　　　　　　工場全体の換気

┌─────────────────────┐　　┌────────┐
│┌───────────────────┐│　　│　メッキ処理　　│
││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　　│　ブース　　│
││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　　│　　　　　　　　│
││　　　　　　　　　　　　　　　　　　　││　　│　　　　　　　　│
│└───────────────────┘│　　├─┐　　　　┌─┤
│　┏━━┓　┏━━┓　┏━━┓　┏━━┓　│　　│⇒┏━━━┓→　├┐
│　┃　　┃　┃　　┃　┃　　┃　┃　　┃　│　　│　┃　　　┃　　│└─
│　┃　　┃　┃　　┃　┃　　┃　┃　　┃　│　　│　┃　　　┃　　│┌─
│　┗━━┛　┗━━┛　┗━━┛　┗━━┛　│　　│　┗━━━┛　　├┘
│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│　　├────────┤
└┬─────────┬─────────┬┘　　└┬──────┬┘
─┴─────────┴─────────┴────┴──────┴────

マンガで示したように、ブースがある様に思います。

そして、太字が槽で、90℃温水洗浄槽や常温水洗槽、酸洗い槽とかが連なっていれば、
水洗槽エリアを与圧管理、臭いやケミカルヒュームが出る薬液槽は陰圧管理し、横の水洗槽
からのプッシュ（吹き出し）効果もねらいます。（排気ダクトは薬液槽の後ろに設けることで）

だた、90℃温水洗浄槽が、単なる受入れ洗浄で、汚れや油分を除去するだけの単独槽でも、
ブースを作り、
? レベルボルトの上にドレンパンドレン
? その上にシンク（ワーク出し入れ時の液体受け＆ドレン）
　 と90℃温水洗浄槽の給水＆排水配管とバルブ設置スペース
? 太字が槽
? 側面図の右Ｔ字横向きが排気ダクトで、ブースやシンクで囲うことにより、上部開口部
　 からのダウンフローが効果的に作用する（流体の連続の法則から）
　 そして、槽上部開口は、1000（奥行）×500（幅）でできるだけ合し最小とし更に流速を高める
　 （槽上部開口の淵に雫受けを設け、雫をできるだけ槽にかえすか、シンクに流すかする）

等々で、トータルでの構想が必要だと思います。

90℃温水洗浄槽が単独槽の場合、【作業者正面から見たマンガ】槽上部のワーク出し入れ開口は、
引き戸扉＋スリット付きにすると、単なる開口だけからもれる湯気を最小に抑えられる工夫も
できます。（作業性と見あいとなりますがね）

90℃温水洗浄槽が単なる受入れ洗浄で、汚れや油分を除去するだけの単独槽の場合でのまとめ。

初出の
◆ 90℃のお湯を洗面器で用意し、湯気がどれ位の速度で立ち上がるかを蓋をして外すを
　 繰り返すと計測できます。
　 その速度に、奥行：1000×幅：500を掛けると、目安となる吸い込み流量が算出可能。
にて、流量を算出し余裕率と配管損失を掛け合わせる。

そして、再出の内容補足で、（配管損失や効率を無視すると）

　　　　　　　槽(BATH)の奥行と幅に略合わせた槽上部天板開口サイズとすると
　　　　　　　流体の連続の法則で、湯気が立ち上がる速度のダウンフローが
　　　　　　　得られる

　　　　　├─┐↓↓↓↓┌──┤　槽上部の天板高さとその開口位置
　　　　　│　┏━━━━┓　　├┐
　　　　　│　┃　温水　┃　　│└──　◆にて算出の流量で吸う（引く）
　　　　　│　┃　洗浄　┃　　│　　──→
　　　　　│　┃　BATH　┃　　│┌──　（排気ダクト）
　　　　　│　┗━━━━┛　　├┘
　　　　　│　　シンク部　　　│
　　　　　├─────────┤
　　　　　│　ドレンパン　　　│
ﾚﾍﾞﾙﾎﾞﾙﾄ　└┬───────┬┘　(ﾄﾞﾚﾝﾊﾟﾝﾄﾞﾚﾝ)
　　────┴───────┴───フロア

が、基本的コンセプトの一つです。

ただ、理想は理想で、槽で発生する湯気は中央が速く周囲が遅い。
また、ダウンフローは中央部が槽の水面に当たり逃げ（排気）抵抗が高くなり遅く周囲が速い。
矛盾した効率の悪い状態になります。
ですから、プッシュプル方式を使用したり、完全に押さえられないのでブースで隔離をするのです。

また、工場全体の環境悪化防止のためのブースでの隔離は、

　　　　　　┌─────────┐　
　　　　　　│┌───────┐│　　開口に引き戸等を取付　　
　　　　　　││　ブース開口　││　　引き戸には、
　　　　　　││　槽から部品　││　　開口調整用スリット付き
　　　　　　││　の出し入れ　││　　
　　　　　　│└───────┘│　　ブースから湯気は出ない　　
　　　　　　│　　┏━━━┓　　│　　スリット（細い割れ目）から　　
　　　　　　│　　┃ 温水 ┃　　│　　ブース内に吸い込まれ、排気　
　　　　　　│　　┃ 洗浄 ┃　　│　　ダクトから排気される流れと　　
　　　　　　│　　┃ BATH ┃　　│　　なる流体の連続の法則となる　　
　　　　　　│　　┗━━━┛　　│　　　　
　　　　　　│　　（シンク）　　│　　因って、スリットには台風と同等
　　　　　　│　　　　　　　　　│　　風速となり、湯気がスリットでない
　　　　　　│　（ドレンパン）　│　　
　　　　　　└┬───────┬┘　　
　　　　───┴───────┴────

以上が、仕様まとめです。

回答No.4

noname#230359

イメージは掴めません。

> 1000×500×深さ1000のステンレスタンクに90℃のお湯をためて、湯洗いたします。
> 作業者に邪魔にならないように1000の方向に側方式排気フードを設置したい
は、　　　　
　　　　　　　　　　＿＿　　　　　　　　　　　　　　　　　│↑│　プル
　　　　　　　　　　　 ＼　　　　　　　　　　　　　　 　／　　＼　
　　　　　　　　　　　　 ￣￣→ プル 　　　　　　　　 ／　　　　＼
　　　　　　　　　　　　 ＿＿→ 　　　　　　　　　　　　　　
　プッシュ ⇒　　　　　 ／　　　　　プッシュ ⇒
　　　　　　┃　　　　┃　　　　　　　　　　　┃　　　　┃　　　　　　
　　　　　　┃　　　　┃　　　　　　　　　　　┃　　　　┃　
　　　　　　┃　　　　┃　　　　　　　　　　　┃　　　　┃　
　　　　　　┗━━━━┛　　　　　　　　　　　┗━━━━┛
のどちらのタイプなのか？

いずれにしろ、作業者側の邪魔にならない場所と方法で、プッシュ（吹き出し）を設ける。
プッシュプル流れを採用した方が、工場換気は効率がよくなります。
（工場換気；林 太郎 編、社団法人 空気調和・衛生工学会　を購入されてもよしです。）

さて、90℃のお湯を洗面器で用意し、湯気がどれ位の速度で立ち上がるかを蓋をして外すを
繰り返すと計測できます。
その速度に、奥行？：1000×幅？：500を掛けると、目安となる吸い込み流量が算出できます。

後は、側方式排気フードへ如何に効率良くフローを作るかです。
そのために、プッシュ（吹き出し）プル（吸い込み）方式を採用したり、フードの形状を工夫
したり、タンク上面からどの高さでフードをレイアウトするかと、湯気を何％排気できればよい
のか（工場全体の湿気管理とドライシステム）も関係します。

回答No.3

noname#230359

先ずご予算！
http://jp.misumi-ec.com/vona2/mech/M2000000000/M2021000000/M2021010000/
https://www.monotaro.com/p/1977/7844/
https://www.monotaro.com/g/00124798/
https://www.monotaro.com/g/00025292/

最安価な部材を適当に組み合わせて積算
それから、配管損失等を加味してそれらで可能な最大風量を算出

その結果↓を満足してるならそれで十分でしょう
＞ガス状の場合 制御風速 0.5m/s、 粒子状の場合 制御風速 1.0m/sを出しえる

元々、最安価な部材で積算したんだからそれ以下の価格には下がらないし
まぁそれで必要流量が明らかに足りなかったならそれから考え直す
配管サイズアップなりブロア容量なり

http://www.mitsubishielectric.co.jp/ldg/ja/products/air/lineup/industrialfan/knowledge/ventilation_01.html
https://www.mitsubishielectric.co.jp/ldg/wink/searchCalcSoft.do?isid=SEKKEISIEN_SOFT&idid=KANKISEKKEI

回答No.2

noname#230359

(1)さん回答のように風量で考えず、まずはキャプチャ位置の風速で考えて下さい。
その風速を得るためにはどのようなフードで、フード端での風速がどの程度必要かを求めて下さい。
キャプチャする位置とフード端が離れているとキャプチャ位置の風速は落ちますので、それを加味したフード端風速から初めて風量が求められます。
例えば1000方向の片側にフードがあればシンク逆側のキャプチャ位置の風速は低下します。
1000方向の両サイドにフードがあればmax500mm離れたキャプチャ位置での風速で良いことになります。
メッキカテゴリーですので判る方の多い業種かと思います。