総 括

作 業 環 境 改 善 や ば く 露 濃 度 低 減 の た め の 工 学 的 対 策 と し て 局 所 排 気 装 置 や プ ッ シ ュ プ ル 型 換 気 装 置 は 有 効 な 手 段 で あ る 。 と く に 側 方 吸 引 型 外 付 け 式 フ ー ド は 設 置 の 容 易 さ や 作 業 性 の 良 さ か ら 広 く 用 い ら れ て い る 。第 2章 で は 局 所 排 気 装 置 の フ ラ ン ジ 効 果 に 対 す る 新 た な 計 算 式 を 提 唱 し た 。 局 所 排 気 装 置 を 設 計 す る 際 に 、 従 来 か ら Dalla Valle が 作 っ た 計 算 式 が 用 い ら れ て き て お り 、 そ の 際 に 排 気 風 量 を 削 減 す る た め に 設 け る フ ラ ン ジ の 効 果 が 過 剰 に 評 価 さ れ て い る の で は な い か と 考 え た 。 従 来 か ら の Dalla Valle の 式 に よ る と 、 フ ラ ン ジ に よ る 効 果 は フ ー ド 開 口 面 か ら の 距 離 に は 依 存 せ ず 、 フ ラ ン ジ を 付 け る と フ ラ ン ジ が な い 場 合 と 比 較 し て 風 速 が 常 に 1.33 倍 に 上 昇 す る と な っ て い る 。 し か し 本 研 究 に お け る 実 験 の 結 果 、 フ ラ ン ジ 効 果 は 開 口 面 か ら の 距 離 に 依 存 す る こ と が 分 か り 、 と く に 開 口 面 近 傍 で は 風 速 が 上 昇 す る ど こ ろ か む し ろ 低 下 す る こ と が 実 験 結 果 よ り 示 さ れ た 。 こ れ は 開 口 面 近 傍 で の 気 流 が 縮 流 を 起 こ す こ と が 原 因 で あ る こ と を 明 ら か に し た 。 ま た 本 研 究 で は 自 由 空 間 に 設 置 し フ ラ ン ジ な し の 場 合 の 風 速 V1 と フ ラ ン ジ を 付 け た 場 合 の 風 速 V2 と の 比 V2/V1 お よ び 作 業 台 上 に 設 置 し フ ラ ン ジ な し の 場 合 の 風 速 V3と フ ラ ン ジ を 付 け た 場 合 の 風 速 V4と の 比 V4/V3に 着 目 し 、 そ れ ら が 開 口 面 か ら の 距 離𝑥に 対 し て 1次 関 数 的 に 変 化 す る こ と を 示 し た 。こ の こ と を 利 用 し 、 フ ラ ン ジ を 付 け た 場 合 の Dalla Valle の 式 を 修 正 し 、 以 下 の 式 を 求 め た 。 フ ー ド を 自 由 空 間 に 設 置 し た 場 合 が( 6-1 )式 、 作 業 台 上 に 設 置 し た 場 合 が( 6-2 )式 で あ る 。 こ こ でQは 排 気 風 量(m³⁄min)、𝑉𝑐は 制 御 風 速(m s⁄ )、𝑥は 開 口 面 か ら の 距 離(m)、

𝐿は フ ー ド の 幅(m)、𝑊は フ ー ド の 高 さ(m)で あ る 。

Q = 60 × 𝑉_𝑐× 1.12 × (6.48𝑥²+ 𝐿𝑊) ( 6-1 )

Q = 60 × 𝑉_𝑐× 1.12 × (3.24𝑥²+ 𝐿𝑊) ( 6-2 )

こ の よ う に 簡 易 な 式 で あ り な が ら 測 定 結 果 と 良 く 一 致 す る 式 の 開 発 に 成 功 し た 。 こ れ ら 開 発 し た 式 を 用 い る こ と で 、 フ ラ ン ジ を 付 け た 場 合 の 局 所 排 気 装 置 の 設 計 が 正 し く 実 施 で き る よ う に な り 、 排 気 風 量 不 足 に よ る 性 能 低 下 を 防 ぎ 、 作 業 環 境 の 悪 化 や 作 業 者 へ の 有 害 物 の ば く 露 防 止 に 大 い に 役 立 つ も の で あ る 。 ま た 、 現 場 で の 風 量 調 整 や 性 能 確 認 を 正 し く 行 え る よ う に な り 、 風 量 削 減 や 消 費 電 力 、CO2

排 出 量 の 削 減 に 貢 献 す る こ と が 分 か っ た 。

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第 3 章 で は 側 方 吸 引 型 外 付 け 式 フ ー ド に 対 し て 、漏 洩 濃 度 お よ び ば く 露 濃 度 を 測 定 す る こ と に よ っ て 必 要 排 気 風 量 を 求 め た 。 従 来 は 制 御 風 速 と い う 画 一 的 な 規 定 に よ っ て 排 気 風 量 は 決 ま っ て い た が 、 そ れ よ り も 少 な い 排 気 風 量 で も 十 分 に 漏 洩 、 ば く 露 抑 制 効 果 が 得 ら れ る こ と を 実 験 的 に 示 し た 。

例 え ば 、開 口 面 サ イ ズ が 幅 500mm×高 さ 300mm の 外 付 け 式 フ ー ド を 作 業 台 上 に 設 置 し 、捕 捉 点 が 開 口 面 か ら 450mmの と き 、第 3章 で 導 い た 結 果 で あ る( 6-3 ) 式 よ り 、 必 要 排 気 風 量 は 10.1m³/min と な る 。

Q = 88.2𝑥²− 6.4 ( 6-3 )

一 方 、従 来 通 り 制 御 風 速 を 満 た す よ う に Dalla Valle の 式 で あ る( 6-4 )式 か ら 計 算 す る と 69.8m³/min と な り 非 常 に 大 き な 差 に な る 。

Q = 60 × 𝑉𝑐× (5𝑥²+ 𝐿𝑊) ( 6-4 )

smoke 2 の よ う な 緩 や か に 発 生 す る 場 合 は 、 開 口 面 サ イ ズ 幅 ：500mm×高 さ 300mmと 幅 500mm×高 さ 500mmに 対 し て 、 第 3 章 で 導 い た 結 果 で あ る( 6-5 ) 式 よ り 必 要 排 気 風 量 は 5.6m³/minと な り 、制 御 風 速 を 満 た す よ う 設 計 し た 場 合 の 8%程 度 の 風 量 で 済 む 。

Q = 22.1𝑥²+ 1.17 ( 6-5 )

こ の よ う に 漏 洩 濃 度 お よ び ば く 露 濃 度 を 測 定 す る こ と に よ っ て 、 制 御 風 速 を 満 た さ な く て も 十 分 に 換 気 で き る 風 量 を 求 め た 結 果 、 制 御 風 速 は か な り 過 剰 で あ る と 結 論 付 け た 。

第 4 章 で は 第 3章 の 結 果 を も と に 、屋 内 排 気 型 の 側 方 吸 引 型 外 付 け 式 フ ー ド を 開 発 し た 。 そ し て 一 様 な 横 風 に よ る 影 響 に つ い て 調 べ 、 漏 洩 濃 度 お よ び ば く 露 濃 度 の 測 定 結 果 か ら 、 一 様 な 横 風 の 外 乱 気 流 の 風 速 が 0.3m/s 以 下 で あ れ ば 排 気 風 量 5m³/min で 漏 洩 お よ び ば く 露 を 十 分 抑 制 で き る こ と を 明 ら か に し た 。

次 に 歩 行 に よ っ て 発 生 す る 外 乱 気 流 に つ い て 調 べ た 。 歩 行 の 方 向 の 違 い に よ っ て 捕 捉 点 に お け る 外 乱 気 流 の 影 響 が 異 な る こ と を 示 し 、マ ネ キ ン 方 向 へ の 歩 行 は 、 捕 捉 点 で の 外 乱 気 流 の 影 響 が 大 き い こ と 示 し た 。 ま た 、 作 業 者 背 後 の 歩 行 は 、 発

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生 し た 外 乱 気 流 が マ ネ キ ン の 影 響 で 、 外 付 け 式 フ ー ド の 吸 い 込 み 気 流 と 逆 向 き の 気 流 と な る こ と も 示 し た 。

さ ら に 歩 行 に よ っ て 発 生 す る 外 乱 気 流 が 漏 洩 濃 度 、 ば く 露 濃 度 に ど の よ う に 影 響 を 与 え る か を 調 べ た 。 そ の 結 果 、 マ ネ キ ン 方 向 へ の 歩 行 は マ ネ キ ン 周 囲 へ の 漏 洩 濃 度 を 高 め る が 、排 気 風 量 6m³/minで あ れ ば 漏 洩 は ほ と ん ど な く な る こ と が 明 ら か に な っ た 。walking 4 の よ う な マ ネ キ ン 側 へ の 回 転 を と も な う 歩 行 の と き に ば く 露 濃 度 が 高 く な っ た が 、こ の 場 合 も 排 気 風 量 6m³/minで 十 分 な ば く 露 防 止 効 果 が あ る こ と が 明 ら か に な っ た 。 し か し walking 5の よ う な マ ネ キ ン 背 後 の 歩 行 に 対 し て は 、 外 付 け 式 フ ー ド の 吸 い 込 み 気 流 と 逆 向 き の 気 流 が 発 生 す る た め 、 十 分 な 漏 洩 防 止 効 果 が 得 ら れ な か っ た 。

外 乱 気 流 の 影 響 を 少 な く す る に は 排 気 風 量 を 大 き く す れ ば 良 い 。 し か し そ の 他 に 歩 行 の 方 向 で も 外 乱 気 流 の 影 響 を 少 な く す る こ と が で き る こ と を 示 し た 。 な る べ く フ ー ド か ら 離 れ た 位 置 を 歩 行 す る 、 作 業 者 方 向 で は な く フ ー ド 方 向 へ 歩 行 す る 、 作 業 者 背 後 の 歩 行 は な る べ く 避 け る な ど の 作 業 管 理 を 実 施 す れ ば 漏 洩 濃 度 、 ば く 露 濃 度 の 上 昇 が 防 止 で き 、 良 好 な 作 業 環 境 が 維 持 で き る と 考 え ら れ る 。 以 上 よ り 粉 じ ん 障 害 防 止 規 則 を 改 正 し 、 多 様 な 発 散 防 止 抑 制 措 置 の 導 入 が 可 能 で あ る と 結 論 付 け た 。

第 5章 で は 特 定 化 学 物 質 障 害 予 防 規 則 が 改 正 さ れ イ ン ジ ウ ム が 特 定 化 学 物 質 の 第 2類 に 追 加 さ れ た た め 、局 所 排 気 装 置 や プ ッ シ ュ プ ル 型 換 気 装 置 の 設 置 が 義 務 付 け ら れ た 。そ の た め ITOタ ー ゲ ッ ト の 研 磨 作 業 を 行 う 作 業 場 に 還 流 式 プ ッ シ ュ プ ル 型 換 気 装 置 を 導 入 し た 。 還 流 式 プ ッ シ ュ プ ル 型 換 気 装 置 導 入 後 の 作 業 環 境 濃 度 を 測 定 し た と こ ろ 、 作 業 現 場 1 で は 幾 何 平 均 値 0.04μg/m³、 第 1 評 価 値 0.11、

作 業 現 場 2で は 幾 何 平 均 値 0.15μg/m³、第 1評 価 値 0.58 と な り 良 好 な 作 業 環 境 を 維 持 で き た 。 ま た 、 作 業 現 場 1 の 作 業 者 の ば く 露 濃 度 は 0.12μg/m³、 作 業 現 場 2 の 作 業 者 2 名 の ば く 露 濃 度 は そ れ ぞ れ 0.97μg/m³、0.84μg/m³ と な り 目 標 値 の 10μg/m³を 十 分 に 下 回 る 結 果 と な っ た 。 ま た 、 還 流 式 プ ッ シ ュ プ ル 型 換 気 装 置 と 従 来 の 屋 外 排 気 式 プ ッ シ ュ プ ル 型 換 気 装 置 の 空 調 負 荷 を 試 算 し 、CO2排 出 量 お よ び エ ネ ル ギ ー コ ス ト を 比 較 し た と こ ろ 、還 流 式 は 屋 外 排 気 式 の 15%～40%で 済 む こ と を 示 し た 。

こ の よ う に 従 来 か ら の 屋 外 排 気 式 に 比 べ 、還 流 式 は エ ネ ル ギ ー コ ス ト や CO2排 出 量 に 対 し て 大 き な メ リ ッ ト が あ る 。 ま た 、 フ ィ ル タ ー 通 過 後 の 粉 じ ん 濃 度 を 適 切 に 管 理 す れ ば 、 良 好 な 作 業 環 境 を 維 持 で き る 。 以 上 よ り 本 研 究 で は 多 様 な 発 散

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防 止 抑 制 措 置 を 幅 広 く 導 入 で き る よ う に す る べ き と 結 論 付 け た 。

以 上 の よ う に 本 論 文 で は 作 業 環 境 の 改 善 や ば く 露 防 止 対 策 に 用 い る 局 所 排 気 装 置 等 の 性 質 に つ い て 述 べ た 。 外 付 け 式 フ ー ド の フ ラ ン ジ 効 果 に つ い て は 設 計 の 際 に 用 い る 従 来 の 計 算 式 よ り も 実 測 と 良 く 一 致 す る 簡 易 な 計 算 式 の 定 式 化 に 成 功 し た 。 こ の こ と に よ っ て 従 来 よ り も 正 確 な 排 気 風 量 の 設 計 が で き る よ う に な っ た 。 ま た 、 現 場 で の 風 量 調 整 や 性 能 確 認 を 正 し く 行 え る よ う に な り 、 風 量 削 減 や 消 費 電 力 、CO2排 出 量 の 削 減 に 貢 献 す る こ と が 分 か っ た 。 ま た 、 従 来 は 制 御 風 速 に よ っ て 局 所 排 気 装 置 の 排 気 風 量 が 規 定 さ れ て い た が 、 漏 え い 濃 度 や ば く 露 濃 度 測 定 か ら 従 来 よ り も 少 な い 排 気 風 量 で 作 業 環 境 を 良 好 に 維 持 で き る こ と を 示 し た 。 さ ら に 、 実 際 の 使 用 を 想 定 し た 外 乱 気 流 の 存 在 下 で も 十 分 に 漏 え い や ば く 露 を 抑 制 で き る こ と を 示 し た 。 最 後 に イ ン ジ ウ ム 取 扱 い 作 業 場 に 還 流 式 プ ッ シ ュ プ ル 型 換 気 装 置 を 設 計 、導 入 し 、作 業 環 境 濃 度 と ば く 露 濃 度 の 低 減 効 果 を 確 認 し た 。ま た 、 空 調 負 荷 の 計 算 か ら 消 費 電 力 や CO2 排 出 量 の 点 で 大 き な メ リ ッ ト が あ る こ と を 示 し た 。 こ の よ う に 本 研 究 の 結 果 、 作 業 環 境 測 定 や ば く 露 濃 度 測 定 を 基 本 に 、 作 業 現 場 の 状 況 に 応 じ 、 制 御 風 速 以 下 の 局 所 排 気 装 置 等 の 運 用 が で き る こ と が 分 か り 、 屋 内 排 気 式 な ど の あ ら た な 換 気 装 置 の 発 展 に 寄 与 す る 。

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参 考 文 献

1. DallaValle J. M., Principles of exhaust hood design mimeographed, Public Health Service, 1939

2. Alden J. L., Design of industrial exhaust system for dut and fume removal, Industrial Press, 1939

3. Dalla Valle J. M., Exhaust Hoods, Industrial Press, 1945

4. Goodfellow Howard D., Industrial ventilation design guidebook, Academic press, 2001

5. 石 川 知 福, 塵 埃 衛 生 の理 論 と実 際, 金 原 書 店, 1938 6. 日 本 労 働 衛 生 工 学 会, 労 働 衛 生 工 学, 1962

7. A division of the American Chemical Society, http://www.cas.org/, 2015.

8. 厚 生 労 働 省, 第 12次 労 働 災 害 防 止 計 画, 2013

9. 沼 野 雄 志, やさしい局 排 設 計 教 室, 中 央 労 働 災 害 防 止 協 会, 2011

10. 中 央 労 働 災 害 防 止 協 会, 局 所 排 気 ・プッシュプル型 換 気 装 置 及 び空 気 清 浄 装 置 の標 準 設 計 と保 守 管 理, 2012

11. ACGIH, INDUSTRIAL VENTILATION A Manual of Recommended Practice for Disign 28th Edition, Signature Publications, 2013

12. Garrison R. P., Centerline velocity gradients for plain and flanged local exhaust inlets, American Industrial Hygiene Association Journal, 42, (10), 739-746, 1981

13. FLETCHER B., Centerline Velocity Characteristics of Local Exhaust Ventilation Hoods, American Industrial Hygiene Association Journal, 43, (8), 626-627, 1982

14. Huang Rong Fung， Liu Gene Shin， Chen Yu-Kang， Yeh Wen-Yu，

Chen Chun-Wann， Chen Chih-Chieh, Effects of flange size on dividing streamlines of exterior hoods in cross drafts, Journal of occupational and environmental hygiene, 1, (5), 283-288, 2004

15. 沼 野 雄 志, やさしい局 排 設 計 教 室, 中 央 労 働 災 害 防 止 協 会, 2011,157-160 16. ACGIH, INDUSTRIAL VENTILATION A Manual of Recommended

Practice for Disign 28th Edition, Signature Publications, 2013, 6-26