風障裝置的制作方法
本發(fā)明涉及風障裝置。
背景技術(shù)：
風障裝置是噴流空氣的應用裝置。以下記載涉及風障裝置的噴流技術(shù)。
在圖1中表示引用自非專利文獻1的“從噴嘴向靜止空間中噴出的空氣自由噴流的速度分布”。在圖1（a）及圖1（b）中表示的速度分布形狀能夠分為噴嘴附近的區(qū)域和與其相比更靠下游的區(qū)域這兩個區(qū)域。噴嘴附近的區(qū)域被稱為初始區(qū)域，在中心存在噴流核（噴流コア），在其周圍存在噴流與周圍流體混合而成的含有渦流的混合區(qū)域。從噴嘴出口朝向下游，混合區(qū)域擴大，核區(qū)域縮小直至消失。將與之相比更靠下游的下游區(qū)域稱作發(fā)展區(qū)域，是混合流擴散的區(qū)域。
圖1（a）所示的噴流核表示在圖2所示的三維軸對稱導管的亂流助跑區(qū)間（亂流助走空間）出口噴嘴處形成的無渦流的平行流核，平行流核長度X1≒10D。
圖1（b）所示的噴流核表示在二維噴嘴處形成的無渦流的平行流核，平行流核長度X2≒6D。
圖1（a）、1（b）的平行流核無渦流，所以示出了牢固的氣流截斷性能。在圖1（b）的平行流核上，存在核長度X2較短的缺點。
在圖1（a）及圖1（b）所示的噴流核的周圍，作為與周圍流體之間的較大的速度梯度和流體的粘性作用的卷入的結(jié)果，存在混合區(qū)域，形成噴流外緣。在噴流外緣上產(chǎn)生由卷入引起的誘導流（誘引流），將周圍流體收回至混合區(qū)域內(nèi)。
在圖2中，根據(jù)（非專利文獻2），表示形成圖1（a）的平行流核的亂流助跑區(qū)間。在亂流助跑區(qū)間流入口處，含有渦流的混合流體以相同速度流入，在導管壁上產(chǎn)生較薄的邊界層（境界層），隨著氣流向下游前進，邊界層的厚度增加，渦流減少，同時至某一距離La（將其稱為助跑區(qū)間長度）渦流消失，形成導管截面的速度分布恒定的無渦流的平行流。平行流在不使速度分布變化的情況下在導管內(nèi)以定常速度平行移動。這樣助跑區(qū)間流入部的渦流成分在助跑區(qū)間中消失，在助跑區(qū)間結(jié)束部中形成不含渦流成分的無渦流的平行流。根據(jù)非專利文獻3，亂流助跑區(qū)間長度La≒50D。（D：在助跑區(qū)間為導管的情況下是導管寬度、在助跑區(qū)間為圓形的情況下是直徑）。
在圖3中，表示引用自（非專利文獻4）的二維狹孔（slot）吹出口。由二維狹孔吹出口形成的無渦流的平行流核幕存在核長較短、表示氣流截斷性能的區(qū)域較窄的缺點，但裝置的制造較容易，所以被廣泛使用于以往的風障裝置。
在圖4（a）中根據(jù)非專利文獻5表示經(jīng)過助跑區(qū)間、已充分發(fā)展的長方形導管截面速度等值線圖，在圖4（b）中根據(jù)非專利文獻6表示經(jīng)過助跑區(qū)間、已充分發(fā)展的亂流平行流速度分布。如圖4（a）及（b）所示，已充分發(fā)展的亂流平行流相對于X-X軸及Z-Z軸形成對稱的軸速度分布，形成無渦流的平行流，前述無渦流的平行流的各速度成分的矢量為相同方向。
在圖5（a）中表示形成于長方形助跑區(qū)間端吹出口處的平行流核。在圖5（b）中表示形成于在長方形助跑區(qū)間端吹出口上將頂板及地板延長的吹出口處的平行流核幕。由平行流核幕形成的風障裝置具有高度的功能。
專利文獻1：（日本特許第4884547號 & 中國授權(quán)公告102213253號）《裝有導向葉片的吹出彎頭》。
專利文獻2：（日本特許第2948199號 & 中國授權(quán)公告1196868號）《帶導向葉片的吸入彎頭》。
專利文獻3：（日本特開2014-35844）《離子發(fā)生裝置及具備該離子發(fā)生裝置的除電裝置》。
非專利文獻1：社河內(nèi)敏彥著《噴流工學》（「噴流工學」）、森北出版株式會社、2004，p.4。
非專利文獻2：技術(shù)資料《管路?導管的流體阻力》（「管路?ダクトの流體抵抗」）、日本機械學會、1991，p.23。
非專利文獻3：技術(shù)資料《管路?導管的流體阻力》（「管路?ダクトの流體抵抗」）、日本機械學會、1991，p.26。
非專利文獻4：技術(shù)資料《新版工廠換氣》（「新版工場換気」）、空氣調(diào)和?衛(wèi)生工學會、2009，p.44。
非專利文獻5：技術(shù)資料《管路?導管的流體阻力》（「管路?ダクトの流體抵抗」）、日本機械學會、1991，p.48 。
非專利文獻6：技術(shù)資料《管路?導管的流體阻力》（「管路?ダクトの流體抵抗」）、日本機械學會、1991，p.25。
非專利文獻7：神部勉，《流體的百科》（「ながれの事典」）、丸善株式會社、2004，p.472。
非專利文獻8：瀧澤清一《除去對象物質(zhì)和各種過濾器、（1）顆粒狀污染物》（「除去対象物質(zhì)と各種フィルタ、（1）粒子狀汚染物」）、空氣調(diào)和衛(wèi)生工學、第76巻、第10號，p.7。
非專利文獻9：日本寶翎（株）（日本バイリーン（株））《再生式過濾器、目錄》（「再生式フィルタ、カタログ」）。
非專利文獻10：山田豐，其他3人共著《機械工學概論》（「機械工學概論」）、朝倉書店、1988，p.111。
非專利文獻11：三菱換氣送風機綜合目錄（三菱換気送風機総合カタログ）、2014，p.565，566。
非專利文獻12：《店鋪營業(yè)中浪費的能源使用的排除和節(jié)約能源的應有狀態(tài)研討會、研討總結(jié)》（「店舗営業(yè)における無駄なエネルギー使用の排除と省エネルギーのあり方検討會、検討のまとめ」）東京都環(huán)境局都市地球環(huán)境部計劃調(diào)整課、2012年11月（東京都環(huán)境局都市地球環(huán)境部計畫調(diào)整課、平成24年11月）。
非專利文獻13：《用于職場的吸煙對策的指南》（「職場における喫煙対策のためのガイドライン」）厚生勞動省、2003（厚生労働省、平15）。
非專利文獻14：《新感染病病房的設施規(guī)劃指南》（「新しい感染癥病室の施設計畫ガイドライン」）健康出版（へるす出版）、2001，P.157。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于，相對于在圖3中所示的現(xiàn)有的狹孔形式的含有渦流的混合流風障裝置，開發(fā)平行流風障裝置，所述平行流風障裝置使用在圖5（b）中所示的無渦流的平行流核幕的。
在圖6中表示技術(shù)方案1中記載的內(nèi)循環(huán)軸對稱上下層對流式風障裝置。由第1通風箱100a、第2通風箱100b及通路頂板8構(gòu)成，風障裝置的吹出口寬度設為D，通路尺寸設為高度2L、橫向?qū)挾萖g≦5D。在圖1（a）中所示的平行流核的長度X1≒10D，但作為平行流核的強度被安全地維持的設計長度，設定為在圖1（a）中所示的平行流核的長度的1/2即5D。第1通風箱100a和第2通風箱100b是相同的構(gòu)造件，在長方形箱體1a、1b的內(nèi)部依次容納裝有導向葉片的吹出彎頭2a、2b、整流格柵3a、3b、壓力換氣扇4a、4b、裝有導向葉片的吸入彎頭5a、5b、粗濾器6a、6b，將裝有導向葉片的吹出彎頭2a、2b的吹出口14a、14b和粗濾器6a、6b配置于箱體1a、1b的相同的側(cè)面上。粗濾器的詳細情況根據(jù)（非專利文獻8）及（非專利文獻9）。
吹出口14a、14ｂ的高度相同，都是Ｌ。風障裝置由第1通風箱100a和第2通風箱100b的倒立對置配置構(gòu)成，所以上層非軸對稱噴流核幕20a和下層非軸對稱噴流核幕20b在以中央水平面10為中心的對稱狀態(tài)下對流。在中央水平面10上形成在非專利文獻7中記載的凱文亥姆霍茲不穩(wěn)定性（Kevin-Helmholtz instability）的剪切層渦列11（參照圖12），將上層非軸對稱噴流核幕20a與下層非軸對稱噴流核幕20b結(jié)合，形成以剪切層渦列11為中心軸的內(nèi)部循環(huán)軸對稱上下層對流噴流核幕，構(gòu)成圖6的風障裝置。已證實，即使在上層吹出口14a和下層吹出口14b對流對置配置的情況下，也與以中心軸10為對稱軸的三維軸對稱長方形吹出口一樣，如圖13所示地借助實機試驗形成平行流風障。
圖2所示的亂流助跑區(qū)間入口部處流入含有渦流的混合流，在助跑區(qū)間中渦流減少，在助跑區(qū)間出口端形成沒有渦流的相同流向的平行流，所以助跑區(qū)間的功能可以考慮為渦流除去區(qū)間。
在圖4（a）所示的長方形導管助跑區(qū)間端形成的平行流橫截面速度分布可以視作合成比中心線X-X靠上層的上層的非軸對稱速度分布和比中心線X-X靠下層的下層的非軸對稱速度分布而形成的軸對稱平行流的速度分布，所以可以視作圖6所示的內(nèi)循環(huán)軸對稱上下層對流式風障裝置是將圖7所示的非軸對稱吹出口的裝有導向葉片的吹出彎頭2a、2b配置于上下的軸對稱風障裝置。此外，借助伴隨著裝有導向葉片的吹出彎頭具有的擴大流動的動壓回收效果（動圧回収効果），驅(qū)動用風扇能夠采用低壓大風量的壓力換氣扇。
裝有導向葉片的吹出彎頭2a、2b是日本特許第4884547號即中國授權(quán)公告102213253號（專利文獻1）的裝有導向葉片的吹出彎頭，如圖7所示，該裝有導向葉片的吹出彎頭將在曲板的前后連接著平板的導向葉片配設于彎頭內(nèi)，是矩形截面、擴大率f為1<f≦5、流出口寬度為W的裝有導向葉片的吹出彎頭，具有以下特征，基于下式形成m個相似局部流路，使彎頭內(nèi)壁變形成與相鄰的導向葉片的曲板同心的曲板，將n=1局部流路設置成流路寬度是流路入口寬度b1的同心彎管等寬流路，
p=h/[{f/（f-r）}m-1] （1式）
an=pr{f/（f-r）}n （2式）
bn=an/f （3式）
f=W0/h （4式）
W=W0-（a1-b1） （5式）
p:導向葉片流出端伸出長度
h:流入口長度
f:彎頭擴大率（f=W0/h），1<f≦5
m:局部流路數(shù)
aｎ:第n個局部流路出口寬度（其中，在n是0的情況下表示內(nèi)壁半徑，在n是m的情況下表示外壁半徑）
bn:第n個局部流路入口寬度
W0:基準流出口長度
W:流出口長度
r:局部流路縱橫比（=橫向尺寸相對于縱向尺寸的比=（橫向尺寸）/（縱向尺寸）
r=（B2C1）/（A1C1）=（B3C2）/（A2C2）=（B4C3）/（A3C3）=（B5C4）/（A4C4），參照圖7。
如圖7所示，在基于（1式）、（2式）、（3式）、（4式）設計的流入口寬度為h、流出口寬度為基準值W0的裝有導向葉片的吹出彎頭中，將內(nèi)壁向第1導向葉片側(cè)移動（a1-b1）來作成通路寬度b1的第1局部通路。ｒ的值是彎頭擴大率f及吹出角度90°的函數(shù)，是實測值。
圖8表示由圖7的裝有導向葉片的吹出彎頭形成的噴流流線圖。由圖6的風障裝置的風扇4a產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)混合氣流借助圖15的整流格柵3a除去旋轉(zhuǎn)成分，流入吹出彎頭，借助吹出彎頭內(nèi)的各導向葉片受到90°的方向改變，并且由于離心力導向葉片橫向的風速均勻化，各局部流路的形狀相似，通路流動阻力相同，所以圖8所示的各導向葉片出口端14處的風速除了內(nèi)壁及外壁部以外借助各導向葉片變得速度相同。吹出空氣流形成非對稱的軸速度分布，但各速度成分的矢量方向大致相同。此外，圖8所示的各局部流路是相似擴大流路，所以在導向葉片的背面產(chǎn)生圖示的相似固定渦，形成穩(wěn)定的擴大流動。圖9表示圖8所示的噴流流線圖的噴流幕照片。能夠從該噴流照片相對于彎頭擴大率f來求出表示垂直噴流的局部流路縱橫比r的值。在照片中表示的裝有導向葉片的吹出彎頭單獨的噴流幕的吹出部截面不是軸對稱的，所以不形成平行流核幕，而形成混合流核幕。如前所述，吹出空氣流形成非對稱的軸速度分布，但各速度成分的矢量方向大致相同。
裝有導向葉片的吸入彎頭5a、5b是日本特許第2948199號即中國授權(quán)公告1196868號（專利文獻2）的裝有導向葉片的吸入彎頭，如圖10（a）所示，具有以下特征，借助由曲板與連接于該曲板的平板構(gòu)成的1張以上的導向葉片，基于下式，被劃分成彼此形狀相似的多個局部流路。
p=h/[{f/（f-r）}m-1] （6式）
an=pr{f/（f-r）}n （7式）
bn=an/f （8式）
這里，
p:流入口伸出長度
W:吸入口長度
h:流出口長度
f:彎頭縮小率（f=W/h，1<f≦5）
m:局部流路數(shù)（m≧2）
an:第n個局部流路入口寬度（其中，a0表示彎頭內(nèi)壁的曲率半徑，am表示彎頭外壁的曲率半徑）
bn:第n個局部流路出口寬度
r:局部流路縱橫比（=橫向尺寸相對于縱向尺寸的比=（橫向尺寸）/（縱向尺寸）
r:局部流路縱橫比（=橫向尺寸相對于縱向尺寸的比=（橫向尺寸）/（縱向尺寸）
r=（B2C1）/（A1C1）=（B3C2）/（A2C2）=（B4C3）/（A3C3）=（B5C4）/（A4C4），參照圖10
由（6式），（7式），（8式）得到的吸入彎頭是與由裝有導向葉片的吹出彎頭的計算式（1式）、（2式）、（3式）得到的裝有導向葉片的彎頭相同形狀的彎頭。
圖10（b）表示縮小率f=5.0、吸入口長度1,000mm的吸入彎頭吸入速度分布。本吸入彎頭具有優(yōu)異的均勻的吸入特性，在平行流風障裝置的壓力換氣扇4a及4b的吸入部上設置吸入彎頭5a及5b，實現(xiàn)吸入粗濾器6a及6b整體的均勻吸入，對粗濾器能夠使用壓力損失較小的粗濾器，由于壓力換氣扇初始出口壓力P1值的降低，變得能夠長期連續(xù)運轉(zhuǎn)。
圖11表示在圖6所示的平行流風障裝置的吸入過濾器6a、6b的背面上分別設置的吸入彎頭5。吸入彎頭支承吸入口過濾器面積的約1/2，同時進行誘導，余下的吸入口過濾器的誘導氣流作為風扇4的側(cè)部吸入氣流進行誘導，能夠進行吸入口過濾器整體的均勻吸入。
圖12表示形成在中央水平面10上的（非專利文獻7）中記載的凱文亥姆霍茲不穩(wěn)定性（Kevin-Helmholtz instability）的剪切層渦列11。在圖6所示的平行流風障裝置中，將上層非軸對稱噴流核幕20a與下層非軸對稱噴流核幕20b結(jié)合，形成以剪切層渦列11為中心軸的內(nèi)循環(huán)上下層對流式的合成軸對稱平行流風障。上層非軸對稱噴流核幕20a和下層非軸對稱噴流核幕20b以相同平均速度在上下層對稱的狀態(tài)下對流，所以構(gòu)成圖12（b）的渦列11的各渦流的大小為相同尺寸。
圖13表示在技術(shù)方案1中表示的圖6的風障裝置200的流速分布的測定值。用于測定的風障裝置200的要點為，通路高度2L＝2,100mm、吹出口寬度D＝400mm、通路橫向?qū)挾萖g＝5D=2,000mm。上層非軸對稱噴流核幕20a和下層非軸對稱噴流核幕20b在上層和下層形成對流的核幕，所以為了容易地判定流動狀態(tài)，將上層核幕的速度分布和下層核幕的速度分布的測定值朝向相同方向用●點來表示。流速的測定在將通路橫向?qū)挾萖g＝2,000mm四等分的（1）、（2）、（3）這3條垂直線上進行。在通路的水平中央部存在固定渦流的剪切層渦列11，所以沒有速度表示。從圖13可知，流動形狀是凹皿型，（1）、（2）、（3）的平均流速值都表示為3.1m/s這一相同數(shù)值，流動狀態(tài)表示為針對每條流線以特定速度保持水平流動且恒定的速度分布平行移動的平行流狀態(tài)。根據(jù)該測定結(jié)果示出了，即使在上層非軸對稱噴流核幕20a和下層非軸對稱噴流核幕20b對流的情況下，也形成軸對稱平行流風障。
進而在本試驗中，在圖1所示的混合區(qū)域的噴流外緣上產(chǎn)生的誘導流在混合區(qū)域的噴流外緣整面上均勻地產(chǎn)生，誘導速度在噴流速度為3.1m/s的情況下是均勻的，為0.2m/s。誘導流在風障通路面（高度2,100mm×橫向?qū)挾?,000mm）的兩側(cè)整面上產(chǎn)生，進行浮塵的一同收回。根據(jù)以上的試驗結(jié)果，證實圖6的內(nèi)循環(huán)軸對稱上下層對流式風障裝置的氣流幕為圖5（b）的平行流核幕，所以圖6的裝置200是平行流風障裝置。
以下表示使用頻率較多的平行流風障裝置設計例。
圖14表示圖6所示的平行流風障裝置200的通風箱100a內(nèi)部的機械裝置和各部的靜壓及流速記號。粗濾器6a的詳細說明根據(jù)（非專利文獻8）及（非專利文獻9）。
圖15表示圖14所示的機械裝置內(nèi)的整流格柵3a及縮流導管12。
整流格柵3a除去氣流的旋轉(zhuǎn)成分，縮流導管12在將吹出彎頭2a的吹出口寬度D的值縮小至壓力換氣扇口徑F以下的情況下使用。
表1及表2表示平行流風障裝置的設計值。根據(jù)吹出口動壓回收值ΔP1（16式），能夠進行壓力換氣扇自由空氣風量運轉(zhuǎn)。
V2=Qa/LD （9式）
V2=2.0～3.5m/s （10式）（對人安全風速值）
f=W/h=L/F，（1<f≦5） （11式）
V1=fV2 （12式）
X1=KD（1<K≦5） （13式）
V3=Qa/LE （14式）
ΔP0=H0（V3/V0）2 （15式） （非專利文獻9）
ΔP1=（ρV12/2）（1/f2-1） （16式） （非專利文獻10）
P1=ΔP0+△P1 （17式）
這里，
F：換氣扇口徑
D：吹出彎頭寬度（D=F）（參照圖6）
2L：通路高度（參照圖6）
L：吹出彎頭出口高度（W=L）（參照圖6）
L：粗濾器高度（參照圖6）
W：吹出彎頭出口長度（參照圖7）
h：吹出口彎頭入口長度（h=D）
f：吹出彎頭擴大率（f=W/h， 1<f≦5）
P1：壓力換氣扇初始出口壓力（壓力表示計示壓力）
ΔP1：動壓回收值Pa
Qa：壓力換氣扇自由空氣風量m3/s （P1=標準大氣壓時的風量）
ρ：空氣密度=1.204（kg/m3）
A：吹出彎頭入口面積=D2（m2）
V1：吹出彎頭入口初始風速=Qa/A（m/s）
V2：吹出彎頭出口初始風速（m/s）=V1/f
E：粗濾器寬度（m）
V3：粗濾器初始吸入風速m/s
V0：粗濾器標準風速m/s（非專利文獻9）
H0：粗濾器標準壓力損失Pa（非專利文獻9）
ΔP0：粗濾器初始壓力損失Pa（非專利文獻9）
X1:亂流自由噴流初始區(qū)域長（平行流核長X1≦10D）（參照圖1）
Xg：風障裝置通路橫向?qū)挾萖g≦5D（參照圖6）
K：平行流風障長度倍率
注：根據(jù)圖1（a）的三維導管形吹出口的吹出實驗，平行流核幕長度X1≦10D，但將平行流風障裝置的必要通路橫向?qū)挾萖g的設計值設為平行流核幕長度的1/2，即Xg≦5D，所以氣流幕強度被保持。
在表1及表2中，使用換氣扇口徑為400mm及500mm，表示以下共3例的平行流風障裝置的設計例，例1：對人通路（高度2,100mm）；例2：車輛用通路（高度2,500mm）；例3：（高度2,800mm）。
注：省略換氣扇口徑400mm以下及500mm以上的設計例。
【表1】
表1的內(nèi)容
No.1：風障通路高度2L（設計指定值）
No.2：壓力換氣扇口徑F（非專利文獻11）
No.3：壓力換氣扇自由空氣風量Qa（非專利文獻11）
No.4：吹出彎頭寬度D
No.5：吹出自由風速V2 ?。?式）
No.6：通路橫向?qū)挾萖g （設計指定值）
No.7：吹出彎頭擴大率f
【表2】
表2的內(nèi)容
No.8：粗濾器寬度E
No.9：粗濾器面積LE
No.9：粗濾器高度L
No.10：粗濾器初始吸入風速V3 （14式）
No.11：粗濾器初始壓力損失△P0 （15式）
No.12：動壓回收值△P1 （16式）
No.13：壓力換氣扇初始出口壓力P1 （17式）
本發(fā)明的平行流風障裝置根據(jù)（16式）所示的動壓回收效果，在粗濾器初始狀態(tài)下，換氣扇出口壓力P1值為負壓狀態(tài)，開始運轉(zhuǎn)。對表1、表2的設計例No，1的情況進行說明，在初始狀態(tài)下，P1≒（-14.1Pa）的負壓的狀態(tài)，開始運轉(zhuǎn)。
P1值在安裝有外殼的氣壓計上被表示。隨著運轉(zhuǎn)，由于浮塵污染，粗濾器壓力損失增加，P1值從負壓上升至計示壓力為零。在該負壓的期間自由風量恒定，風速V2≒3.2m/s被保持。若由于污染的進行P1值進入正壓的區(qū)域，則風量隨即減少，在V2≒2m/s時更換粗濾器。圖26所示的注射成型工廠的運轉(zhuǎn)成績中，工廠內(nèi)浮塵的塑料微粉較多，所以平均連續(xù)運轉(zhuǎn)時間在24時間內(nèi)更換粗濾器。在圖27所示的涂裝工廠使用例中，粗濾器的污染為涂裝液體狀的漂浮微滴較多，所以在粗濾器上干燥的情況的固體浮塵較少，所以粗濾器交換間隔較長。
“換氣次數(shù)和換氣效果”
下述表示平行流風障裝置的應用建筑物面積。
作為由室內(nèi)循環(huán)流產(chǎn)生的換氣性能的計算例，表示在表1及表2的例1中所示的相對于通路開口高度2,100mm、通路開口橫向?qū)挾?,000mm的平行流風障裝置的計算。
（1），室內(nèi)誘導風量Q1（=Q2）
Q1=風障通路面積×V4=2.1m×2m×0.2m/s=0.84m3/s=3,024m3/h
V4：室內(nèi)誘導氣流23的誘導速度，V4≒0.2m/s（實測值）。
（2），標準換氣室容積W
換氣次數(shù)n=Q1/W，
W=Q1/n 換氣次數(shù)n=8 （通常的辦公室的情況）
室內(nèi)容積W=Q1/n=3,024/8≒370m3。
（3），室內(nèi)面積A=370/3≒120m2。（室內(nèi)頂棚高度3m的情況）
平行流風障裝置每個單面具有相當于120m2的室內(nèi)凈化性能。
（4），在不將平行流風障裝置設置于出入口而設置于室內(nèi)的情況下，平均1臺具有相當于240m2的室內(nèi)凈化性能。
將在技術(shù)方案2中記載的帶有離子電極棒的平行流風障裝置在圖16中表示。
將用離子平行流風障裝置300測定的除電時間相對于除電距離線圖在圖18的除電性能曲線（2）中表示，前述離子平行流風障裝置300將離子電極棒27a及27b設置于用于圖13的流速分布測定的風障裝置200的吹出口14a及14b的中央部。
將圖17所示的以往的離子送風型除電裝置的除電時間相對于除電距離線圖（1）在圖18中表示。除電性能曲線（1）作為以往的使用口徑120mm左右的小口徑風扇的離子氣流裝置的代表例，引用自（專利文獻3）。
在圖18中，若將以往的離子送風型除電裝置的除電性能曲線（1）和離子平行流風障裝置的除電性能曲線（2）進行比較，則除電時間1.0秒的除電距離在性能曲線（1）中是10cm，在性能曲線（2）中是50cm，除電時間2秒的除電距離在性能曲線（1）中是40cm，在性能曲線（2）中是80cm。表示的結(jié)果是，在離子送風型除電裝置中，使用含有渦流的混合氣流，所以由正負離子間的接觸引起的離子損耗較多，所以除電距離變短，在離子平行流風障裝置中，由于是不含有渦流的平行氣流，所以離子損耗較少，因此除電距離變長。在風障裝置中，將除電時間2.0秒的除電距離設為有效距離，能夠設定成通路橫向?qū)挾萖g≒80cm。
圖19表示通路橫向?qū)挾萖g≒80cm的離子平行流風障裝置。
若將通過離子平行流風障裝置的風障氣流幕（幕厚度400mm）的時間根據(jù)人員歩行速度設想為平均2秒，則通路橫向?qū)挾萖g≒800mm為有效尺寸。
在圖20中，若將離子平行流風障裝置設為復式，則能夠擴大成通路橫向?qū)挾萖g≒1600mmm，所以能夠進行小型車輛的除塵通過。
圖21表示設置供氣換氣扇32及排氣換氣扇33的第1種換氣法。表示在將平行流風障裝置200或300設置于換氣室29的開放出入口的情況下的氣流分布。本例表示機械供氣量Q3≒機械排氣量Q4、室內(nèi)壓Pr≒0的情況，沿噴流外緣25、26產(chǎn)生誘導氣流23、24，借助裝置上層氣流20a引起內(nèi)部誘導風量Q1及外部誘導風量Q2。內(nèi)部循環(huán)量Qa一直繼續(xù)恒定的運轉(zhuǎn)，所以在室內(nèi)，室內(nèi)誘導量Q1=室內(nèi)回旋量Q5。
下層回旋流39在圖6所示的下層平行流核幕20b處產(chǎn)生，上層回旋流40在上層平行流核幕20a處產(chǎn)生。室內(nèi)浮塵及附著灰塵與下層回旋流39及上層回旋流40一同流入至混合區(qū)域流21內(nèi)，借助粗濾器6b被部分地過濾收集。該收集作業(yè)連續(xù)地進行，室內(nèi)被清潔化。能夠廣泛地應用于辦公單位，將工廠及辦公場所（辦公室、零售商店、餐館、醫(yī)院、酒店、學校、服務施設等）統(tǒng)稱為辦公單位。
圖22表示保持供氣量Q7＞自然排氣量Q8、室內(nèi)壓Pr＞0的正壓的第2種換氣室30。
第2種換氣法是防止外部有害浮塵的侵入的換氣法，室內(nèi)回旋量Q9=室內(nèi)誘導量Q1-（機械供氣量Q7-排氣量Q8）。
下層回旋流39在圖6所示的下層平行流核幕20b處產(chǎn)生，上層回旋流40在上層平行流核幕20a處產(chǎn)生。
室內(nèi)浮塵被一同輸送至回旋的氣流，借助粗濾器6a、6b被過濾收集。附著灰塵借助離子平行流風障裝置被從人體或器材剝離，借助粗濾器6a、6b，顆粒徑d為d≧5μｍ的路上浮塵、花粉、Pm10、禽流感病毒污染羽毛、放射性顆粒等被收集，所以能夠應用于清潔室、手術(shù)室、病房、密閉型雞舍、高放射線量休息處、核發(fā)電站緊急應對處等。
圖23表示機械排氣量Q11＞自然供氣量Q12、室內(nèi)壓Pr＜0（負壓）的第3種換氣室31。
第3種換氣法以防止室內(nèi)污染物質(zhì)的流出為目的，（室內(nèi)回旋量Q13）=（內(nèi)部誘導風量Q1）＋（Q11-Q12）。
下層回旋流39在圖6所示的下層平行流核幕20b處產(chǎn)生，上層回旋流40在上層平行流核幕20a處產(chǎn)生。
室內(nèi)浮塵被一同輸送至回旋的氣流，借助粗濾器6a、6b被過濾收集。附著灰塵借助離子平行流風障裝置被從人體和器材剝離，借助粗濾器6a、6b被過濾收集?？蓱糜谑覂?nèi)產(chǎn)生污染氣流和污染浮塵較多的吸煙室、廚房、廁所、涂裝室、注射成形工廠、石棉作業(yè)室等。
發(fā)明的效果
為了進行建筑物內(nèi)的溫度、濕度、氣流速度、潔凈度等的環(huán)境調(diào)整，借助機械換氣進行“室內(nèi)空氣的換氣”和“浮塵的排除”，進而借助空調(diào)進行溫度調(diào)節(jié)。
但是在工廠、設施、店鋪等中，由于工作人員、搬運車輛、來客等的出入，多數(shù)出入口在開放狀態(tài)下被使用。在這樣的開放出入口中，夏季的空調(diào)冷氣和冬期的空調(diào)暖氣流出，據(jù)說產(chǎn)生空調(diào)動力的約50%的損失。
進而從開放出入口流入路上浮塵、花粉、黃砂、PM10、火山灰、感染病蚊（登革熱、瘧疾系）、放射性浮塵等，流出廚房?廁所的臭氣、吸煙室的香煙煙氣、工廠內(nèi)部產(chǎn)生的浮塵、干燥室的涂裝液滴、石棉浮塵、感染病飛沫等，產(chǎn)生環(huán)境問題。
在產(chǎn)業(yè)分類中，將工廠（生產(chǎn)設備、冷藏倉庫等）及辦公場所（辦公室、零售商店、餐館、醫(yī)院、酒店、學校、服務施設等）概括稱作辦公單位。根據(jù)（非專利文獻12），在東京都內(nèi)約69萬辦公單位內(nèi)，存在以零售商店和餐館為代表的約20萬家店鋪的70%（約14萬家）的開放出入口。若包含工廠相關(guān)，則推定存在20萬處以上的開放出入口。僅東京都就存在20萬處以上的開放出入口，所以可設想世界整體的開放出入口的數(shù)目是個龐大的數(shù)值。對于開放出入口處的空調(diào)動力的損失對策及環(huán)境污染對策有效的風障裝置的開發(fā)是極為重要的課題。
以下表示技術(shù)方案1及技術(shù)方案2的風障裝置的主要的開放出入口應用對象。能夠進一步作為獨立的集塵裝置及除電裝置來使用。
1.工廠開放出入口設置用
1-1：制造工廠。1-2：組裝工廠。1-3：縫制工廠。1-4：冷藏冷凍倉庫。1-5：清潔室。1-6：涂裝室。1-7：石棉處理室。1-8：食品工廠。1-9：植物工廠。1-10：封閉型雞舍。
2.辦公場所開放出入口用
2-1：吸煙室（非專利文獻13）。2-2：餐館。2-3：店鋪。2-4：辦公室。2-5：酒店。2-6：學校。2-7：醫(yī)院（病房、集中治療室。手術(shù)室）。2-8：高放射線量休息處。2-9：核發(fā)電站緊急應對處。2-10：服務施設（機場大廳、展示會場、美術(shù)館等）。
3.獨立使用例
3-1：空氣清凈器。
能夠?qū)⒈景l(fā)明的風障裝置設置于室內(nèi)，作為空氣清凈器來使用。
3-2：除電裝置。
能夠?qū)⒈景l(fā)明的離子平行流風障裝置作為獨立的除電裝置來使用。
列舉由本發(fā)明的風障裝置的設置產(chǎn)生的效果。
1.防止冷氣和暖氣流出和流入。
在將本發(fā)明的風障裝置設置于各種空調(diào)室和冷藏倉庫的開放出入口的情況下，防止冷氣和暖氣的流入和流出，減少空調(diào)動力損失，實現(xiàn)節(jié)約能源。
2.防止雨天時的濕氣流入。
在將本發(fā)明的風障裝置設置于工廠開放出入口的情況下，防止雨天時的潮濕空氣的流入，防止食品的發(fā)霉、金屬制品和精密模具等的生銹。
3.室內(nèi)溫度的均勻化。
在將本發(fā)明的風障裝置設置于工廠開放出入口的情況下，借助在工廠內(nèi)產(chǎn)生的回旋流，工廠內(nèi)空氣溫度均勻化，生產(chǎn)性提高。
4.對應于指南的吸煙室的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)厚生勞動省示出的吸煙室指南（非專利文獻13），在吸煙室中，示出了以下3個條件：1.防止出入口處的室內(nèi)香煙煙氣和氣味的泄露；2.確保向出入口靠近的風速0.2m/s；3.吸煙室內(nèi)的浮塵濃度為0.15mg/m3以下。
在開放出入口設置了本發(fā)明的風障裝置的帶有排煙裝置的吸煙室相當于圖23所示的帶有風障裝置的第3種換氣室。在該吸煙室中，開放出入口處的室內(nèi)煙氣的漏煙被風障防止。向出入口靠近的風速0.2m/s由圖23所示的誘導風速24確保。室內(nèi)浮塵濃度如圖26所示的注射成形工廠的運轉(zhuǎn)結(jié)果所示，粒徑5μｍ以上的濃度在300個/ft3以下，被保持在限度值以下。吸煙室的香煙煙氣中的焦油成分擴散，附著于室內(nèi)壁，一直放出較強的焦油氣味。本發(fā)明的風障裝置借助圖23所示的室內(nèi)回旋流39、40，將香煙煙氣誘導至混合區(qū)域流21內(nèi)，借助粗濾器6a、6b過濾，焦油成分附著收集于粗濾器，然后，由換氣扇排出。因此，裝配有本發(fā)明的風障的吸煙室的焦油的墻壁附著較少，焦油氣味也較低。
5.外部浮塵及附著灰塵的收集。
平行流風障裝置及離子平行流風障裝置根據(jù)（非專利文獻9）收集粒徑d為d≧5μｍ的浮塵及附著灰塵。收集路上浮塵、灰塵、細菌、霉、一般昆蟲、毛發(fā)、花粉、黃砂、PM10、感染病蚊、放射性浮塵、禽流感污染的浮塵?附著羽毛等。顆粒徑d為5μｍ以下的微細顆粒在外部空氣中擴散至大氣中，在建筑物內(nèi)借助附有高效空氣過濾器（HEPA filter）的空氣清凈器來收集。
6.室內(nèi)產(chǎn)生的浮塵及附著灰塵的收集。
室內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)部浮塵是漂浮石棉粉塵、工廠內(nèi)產(chǎn)生的粉塵、產(chǎn)業(yè)用塑料粉塵、漂浮油滴、涂料噴霧等，但能夠借助粗濾器收集。
7.感染病對策
若在病房內(nèi)設置平行流風障裝置，則能夠收集中東呼吸綜合征（MERS）、重癥急性呼吸綜合征（SARS）冠狀病毒等感染病飛沫（非專利文獻14）。此外，若在野外單獨設置平行流風障裝置，則能夠作為捕捉感染病媒介蚊（登革熱、瘧疾等）的裝置來使用。
8.室內(nèi)空氣澄清化
若室內(nèi)空氣中的顆粒徑5μm以上的浮塵較多，則室內(nèi)空氣由于米氏散射（Mie scattering）看起來模糊，反之，若顆粒徑5μm以上的浮塵減少，則由于瑞利散射澄清化至藍天一樣。
在圖26中表示將平行流風障裝置設置于注射成形工廠開放出入口的情況的浮塵濃度的測定值。借助平行流風障裝置的粗濾器，5μｍ以上的浮塵濃度減少，工廠內(nèi)空氣清澈化至藍天一樣，室內(nèi)降塵量也急劇減少。
室內(nèi)空氣像藍天一樣，看起來清澈，意味著室內(nèi)浮塵和降塵量減少，在食品工廠、生鮮食品銷售店、展示會場、組裝工廠等中有效。若在美術(shù)館等中，將平行流風障裝置設置于開放出入口，則可收集來館者帶入的浮塵，減少館內(nèi)浮塵，館內(nèi)空氣像藍天一樣，變得清澈，展示品的欣賞環(huán)境被保持。在會場較寬敞的情況下，能夠?qū)L障裝置單獨設置于室內(nèi)，收集館內(nèi)浮塵。
9.獨立除電裝置
能夠?qū)㈦x子平行流風障裝置作為獨立的除電裝置，利用于汽車用保險杠等大型帯電物的除電。
附圖說明
圖1是亂流自由噴流圖。
圖2是助跑區(qū)間的說明圖。
圖3是狹孔形吹出口的圖。
圖4是導管內(nèi)平行氣流速度分布圖。（a）表示經(jīng)過助跑區(qū)間、已充分發(fā)展的長方形導管截面速度等值線圖、（b）表示經(jīng)過助跑區(qū)間、已充分發(fā)展的亂流平行流速度分布。
圖5是三維軸對稱長方形導管助跑區(qū)間端的平行氣流核和平行氣流核幕的圖。
圖6是平行流風障裝置的構(gòu)造圖。（a）是主視圖，（b）是（a）的A-A方向向視圖，（c）是（a）的B-B方向向視圖。
圖7是吹出彎頭2a的詳細圖。
圖8是吹出彎頭導管內(nèi)速度分布圖。
圖9是吹出彎頭空氣噴流照片。
圖10是吸入彎頭的圖。（a）是詳細圖，（b）是速度分布圖。
圖11是吸入彎頭5a的詳細圖。
圖12是剪切層渦列11的圖。（a）表示上層平行流核幕20a、下層平行流核幕20b和剪切層渦列11的關(guān)系，（b）表示剪切層渦列11。
圖13是平行流風障裝置速度分布圖。
圖14是通風箱100a的構(gòu)造圖。
圖15是吹出彎頭入口部詳細圖。（a）是側(cè)視圖，（b）是整流格柵3a的主視圖，（c）是縮流導管12的俯視圖。
圖16是離子平行流風障裝置300的構(gòu)造圖。（a）是主視圖，（b）是（a）的A-A方向向視圖。
圖17是表示以往的送風型除電裝置的例子的圖。
圖18是以往的除電裝置和離子平行流風障裝置的除電時間的比較圖。
圖19是通路間隔80cm的離子平行流風障裝置300的構(gòu)造圖。
圖20是通路間隔160cm的復式離子平行流風障裝置300的構(gòu)造圖。
圖21是設置于第1種換氣室（室內(nèi)壓≒0）的本發(fā)明的風障裝置的特性圖。
圖22是設置于第2種換氣室（室內(nèi)壓＞0）的本發(fā)明的風障裝置的特性圖。
圖23是設置于第3種換氣室（室內(nèi)壓＜0）的本發(fā)明的風障裝置的特性圖。
圖24是表示冷凍倉庫的本發(fā)明的風障裝置的節(jié)約能源效果的圖。
圖25是表示清潔棚的本發(fā)明的風障裝置的清潔化效果的圖。
圖26是表示注射成型工廠的本發(fā)明的風障裝置的清潔化效果的圖。
圖27是表示將本發(fā)明的風障裝置應用于汽車用涂裝工序的實施例的圖。
圖28是表示將離子平行流風障裝置使用于汽車用保險杠的連續(xù)除電的實施例的圖。
具體實施方式
以下說明表示本發(fā)明風障裝置的試驗結(jié)果的具體例。
圖24表示在將平行流風障裝置200設置于蔬菜冷凍倉庫的情況下的節(jié)約能源試驗結(jié)果。冷凍倉庫的作業(yè)是每天重復下述作業(yè)：在上午8點開門來搬出冷凍蔬菜，搬入未冷凍蔬菜，在下午13點關(guān)門。設定成冷凍溫度為-40℃，在開門時為-20℃。在出入口門打開時，將不使用風障裝置的情況的消耗電量的過程用曲線（1）來表示，將使用風障時的情況的消耗電量過程用曲線（2）來表示。在（1）的過程中，在與8點的開門的同時冷氣流出且外部空氣流入的狀態(tài)下作業(yè)。消耗電量從2小時后的10點起急劇增大，在12點以后穩(wěn)定。在第二天的相同作業(yè)中使風障工作的（2）的情況下，8點開門時的冷氣流出被風障截斷，即使包括由通過的作業(yè)者導致的風障斷裂的影響，也沒有（1）所示的10點起的消耗電量的異常增加，表示由于常溫蔬菜的冷凍消耗電量的增加引起的穩(wěn)定的增加曲線。13點關(guān)門后，進行收納蔬菜的冷凍，消耗電量也漸漸向8點開門時的最低消耗電量值下降。將本試驗的門開口中的（1）、（2）的消耗電量進行比較，求出風障節(jié)約能源效果。
1.關(guān)于（1）及（2）的過程，根據(jù)圖24的消耗電量曲線面積求出從開門時間8點至13點的5個小時的消耗電量W。
2.（1）的全部消耗電量 ΣW1=289Kwh
3.（2）的全部消耗電量 ΣW2=210Kwh
4.開門時間中的節(jié)約能源量 △W=ΣW1-ΣW2 =210Kwh-289Kwh ==-79Kwh
5.開門時間中的節(jié)約能源率 △W /ΣW1=-79Kwh/289Kwh=-0.27=-27%
6.13點門關(guān)閉時的電量減少率（2）/（1）-1=（58kwh/79kwh）-1=0.73-1=-27%。
本試驗的平行流風障裝置的全部消耗電量節(jié)約能源率和門關(guān)閉時的電量減少率都是-27%。在作業(yè)者的通過較多的本試驗中，平行流風障裝置取得電量減少率-27%的好成績。
圖25表示在屬于第2種換氣室的清潔棚（clean booth）出入口開門時設置圖19所示的離子化平行流風障裝置的情況的凈化試驗結(jié)果。向棚供給的清潔空氣的清潔度是等級10，棚周圍空氣清潔度是等級100,000的標準外部空氣等級。清潔棚的通常使用狀態(tài)下的棚內(nèi)清潔度是等級10,000，5μm濃度（5μm以上的顆粒數(shù)）為80個/ft3。相對于此，在棚出入口開門時設置離子化平行流風障裝置的情況下，減少為等級4,000水平的5μm濃度（11個/ft3）。根據(jù)本試驗結(jié)果可知，若在作業(yè)室出入口設置平行流風障裝置，向室內(nèi)供給清潔度較高的空氣，則能夠容易地構(gòu)成5μm濃度是4,000等級的作業(yè)室。
圖26表示在圖23所示的屬于第3種換氣室的注射成形工廠（占地面積300m2）出入口設置圖19的離子化平行流風障裝置300的情況的工廠內(nèi)的潔凈度測定結(jié)果。
注射成形工廠發(fā)熱作業(yè)較多，需要較大的風冷動力，但由于工廠出入口開門時離子化平行流風障裝置的設置，得到由出入口的冷氣漏出截斷帶來的空調(diào)動力節(jié)約能源效果，同時工廠內(nèi)溫度均勻化，所以多數(shù)注射成型機的溫度調(diào)節(jié)精度上升，生產(chǎn)性上升。此外，通過截斷雨天時潮濕空氣的流入來減少精密模具生銹，減輕模具維持費。
注射成形工廠在熔融樹脂的冷卻固化時產(chǎn)生大量塑料粉塵，但作為在工廠出入口處設置圖19所示的通路寬度800mm的離子平行流風障裝置的結(jié)果，借助由離子平行流風障裝置進行的循環(huán)流換氣產(chǎn)生的除塵效果和工作人員與器材的附著灰塵剝離收集，工廠內(nèi)空氣的5μm濃度下降至相當于等級50,000。工廠作業(yè)中5～10μm徑的粉塵一直在漂浮，但作業(yè)停止后沉降，堆積在裝置和器材表面上。但是在離子化平行流風障裝置設置后，工廠內(nèi)的各種設備表面的粉塵堆積減少，結(jié)果成品樹脂的品質(zhì)上升。借助工廠內(nèi)浮塵的減少，如同在“發(fā)明效果”一欄中記載的一樣，觀察到由瑞利散射產(chǎn)生的工廠內(nèi)空氣的像藍天一樣。
總結(jié)本試驗的離子化平行流風障裝置的效果，（1）由空調(diào)動力降低產(chǎn)生的節(jié)約能源、（2）由室內(nèi)浮塵減少帶來的成品品質(zhì)的提高、（3）由工廠內(nèi)溫度的均勻化帶來的生產(chǎn)性提高、（4）由通過阻止雨天時高濕度空氣流入產(chǎn)生的精密模具防銹減少來節(jié)約模具費用。
圖27表示將本發(fā)明的風障裝置設置于汽車用涂裝工序的各涂裝室的實施例。涂裝室為了使在涂裝時產(chǎn)生的剩余涂裝液滴一同除去，使低速的下降氣流從頂棚供氣面41朝地板吸入面42流動，但是下降氣流是含有渦流的不均勻的混合氣流，所以剩余液滴再次附著，在涂裝面上產(chǎn)生涂裝麻點。涂裝麻點除去工序的減少是涂裝工序的最大的問題。作為該問題的對策，圖27表示在每個被涂裝車W1之間設置有本發(fā)明的風障裝置的實施例。風障裝置如圖23所示在室內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)流39、40，將剩余液滴切實地一同除去，借助粗濾器6a、6b來收集。進而，可以將被涂裝車W1列的間隔縮短至最少限度，實現(xiàn)涂裝工序長度的縮小。
圖28表示借助本發(fā)明的離子平行流風障裝置將高分子材料制汽車用保險杠W2連續(xù)除電的實施例。使移動臺車46上的工件W2通過離子平行流風障裝置300來除電。得到良好的除電結(jié)果。
附圖標記說明
1a、1b長方形箱體；2a、2b裝有導向葉片的吹出彎頭；3a、3b整流格柵；4a、4b壓力換氣扇；5a、5b裝有導向葉片的吸入彎頭；6a、6b粗濾器；7a、7b裝有導向葉片的吸入彎頭吸入口；8通路頂板；9通路地板面；10通路中央水平面；11剪切層渦列；12縮流導管；14a、14b吹出口；20a上層非對稱噴流核幕、上層平行流核幕；20b下層非對稱噴流核幕、下層平行流核幕；21、22混合區(qū)域；23、24誘導氣流；25、26噴流外緣；27a、27b離子電極棒；29第1種換氣室；30第2種換氣室；31第3種換氣室；32第1種供氣換氣扇；33第1種排氣換氣扇；34第2種供氣換氣扇；35第2種排氣口；36第3種排氣換氣扇；37第3種供氣口；38風障通過者；39下層回旋流；40上層回旋流；41頂棚供氣面；42地板吸入面；43供氣室；44間隔板；45涂裝裝置；46移動臺車；Pr室內(nèi)壓；Qa風障裝置內(nèi)循環(huán)量；Q1氣流幕室內(nèi)誘導量；Q2氣流幕室外誘導量；Q3第1種機械供氣量；Q4第1種機械排氣量；Q5第1種室內(nèi)循環(huán)量；Q6第1種室外循環(huán)量；Q7第2種機械供氣量；Q8第2種排氣量；Q9第2種室內(nèi)循環(huán)量；Q10第2種室外循環(huán)量；Q11第3種機械排氣量；Q12第3種供氣量；Q13第3種室內(nèi)循環(huán)量；Q14第3種室外循環(huán)量；100a第1通風箱；100b第2通風箱；200平行流風障裝置；300離子平行流風障裝置。
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