(57)【要約】【課題】エアシャワ室内で空気の吹出口から離れた位置でも所定の風速を確保可能なエアシャワ装置技術の提供。【解決手段】空気を噴出させるノズルの空気流路を、流路断面積が略一定で直線状に伸びた第１の部分と、該第１の部分の下流側に連続し流路断面積が空気の流れ方向に次第に増大する第２の部分とを備える。また、ノズルの空気流路として、流路断面積が略一定で直線状に伸びた第１の部分と、該第１の部分の上流側に流路断面積が空気の流れ方向に次第に縮小する第２の部分とを備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
清浄化された空気をノズルからエアシャワ室内に噴出させるエアシャワ装置であって、
上記ノズルが、空気流路として、流路断面積が略一定で直線状に伸びた第１の部分と、該第１の部分より下流側にあって該第１の部分に連続して結合されその流路断面積が空気の流れの方向に沿い次第に増大する第２の部分とを備えて構成されることを特徴とするエアシャワ装置。
【請求項２】
清浄化された空気をノズルからエアシャワ室内に噴出させるエアシャワ装置であって、
上記ノズルが、その空気流路として、流路断面積が略一定で直線状に伸びた第１の部分と、該第１の部分より上流側にあって該第１の部分に連続して結合され流路断面積が空気の流れの方向に沿って次第に縮小する第２の部分とを備えて構成されることを特徴とするエアシャワ装置。
【請求項３】
上記第２の部分は、上記流路断面積が、流路の軸方向距離の約２乗に比例し変化する構成である請求項１または請求項２に記載のエアシャワ装置。
【請求項４】
上記第２の部分は、その流路断面における外縁部の傾斜角が、流路の軸方向に対し約１０゜以下とされた構成である請求項１または請求項２に記載のエアシャワ装置。
【請求項５】
上記第２の部分は、その流路長が、上記第１の部分の流路長の約１から１．３倍である請求項１、２または３に記載のエアシャワ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、清浄化された空気をノズルからエアシャワ室内に噴出させて該エアシャワ室内を通るものに高速で吹き付け、塵埃等を吹飛ばすエアシャワ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エアシャワ装置は、クリーンルームの出入口に設置され、作業者あるいは製品が通る際に、ノズルから、フィルタにより清浄化された空気が高速で吹出され、作業者の体や衣類または製品などに付着した塵埃を吹飛ばして除去するようにしているが、該吹出された空気が塵埃の付着した部分に十分に届かないために、該塵埃を十分に除去できない場合も多い。このための対策技術であって、本発明に関連する従来技術として特許文献に記載されたものとしては、例えば、特開平１０−５２６５４号公報（特許文献１）や、実開昭６２−７６８４８号公報（特許文献２）や、実開昭６３−１６５４３７号公報（特許文献３）に記載されたものがある。特開平１０−５２６５４号公報には、低コストで所望の周波数のパルスエアージェットを生成するために、空気吹出しノズルの吹出し側に、回転軌跡の一部においてノズルから吹出される空気流を横断し回転する気流制限板を設けた構成が記載されている。また、実開昭６２−７６８４８号公報や実開昭６３−１６５４３７号公報には、駆動源によってノズルにスイング運動をさせ、空気の吹出し風向を変更する構成が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−５２６５４号公報
【特許文献２】
実開昭６２−７６８４８号公報
【特許文献３】
実開昭６３−１６５４３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、例えば、半導体製造分野では、半導体装置の高集積化に伴いクリーンルームに対し一層高い清浄度が要求されている。また、食品工場などでも、製品内への異物混入を防ぐため、衣類に付着した塵埃を一層効率的に除去することが求められるようになっている。さらに、エアシャワ装置のランニングコスト及び作業者の作業性向上のために、エアシャワ室内での人や物品などの滞留時間の短縮化も要求されるようになっている。一方、建物内に設置するエアシャワ装置では、出入口の大きさによりエアシャワ室内の幅が１ｍ以上と広くなることもあり、かかる場合は除塵対象の作業者や物品が清浄空気の吹出口から離れることになり、清浄空気の噴流が、該作業者や該物品に届かなかったり、速度が遅くなったりして除塵効果が低下する。
上記従来技術ではいずれも、除塵対象の作業者や物品が清浄空気の吹出し口から離れた場合においては、十分な除塵効果が得られないおそれがある。特に、特開平１０−５２６５４号公報記載の技術では、空気吹出部の気流制御板が回転する構成のため、作業者が誤って手を入れてけがをする危険性もあるし、気流制御板や前面カバーによる流動抵抗のために装置の駆動効率が低下し消費電力が増大することも考えられる。構造も複雑化する。また、実開昭６２−７６８４８号公報や実開昭６３−１６５４３７号公報に記載された技術では、エアシャワ装置室内における作業者や物品の位置または移動状態に関係なく空気の吹出方向が変化するため、除塵対象位置への空気の吹付時間が短くなり、十分な除塵効果が得られないおそれがある。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、エアシャワ装置として、簡単な構造で効率良く駆動でき、かつ、空気の吹出口から離れた場所においても十分に塵埃や異物の除去を行えるようにすることである。
本発明の目的は、かかる課題点を解決できる技術の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明では、基本的に、エアシャワ装置として、（１）清浄化された空気を噴出させるノズルの空気流路を、流路断面積が略一定で直線状に伸びた第１の部分と、該第１の部分の下流側にあって流路断面積が空気の流れ方向に次第に増大する第２の部分とを備えて成る構成とする。（２）同ノズルの空気流路を、流路断面積が略一定で直線状に伸びた第１の部分と、該第１の部分の上流側にあって流路断面積が空気の流れ方向に次第に縮小する第２の部分とを備えて成る構成とする。
上記ノズルは、流動空気の圧力損失を低下させ、噴出された空気が、所定の速度を確保した状態で、エアシャワ室内の遠く離れた位置にまで届くようにする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１〜図７は、本発明の第１の実施例の説明図である。図１は、本発明の第１の実施例としてのエアシャワ装置の全体構成例図、図２は、図１のエアシャワ装置に用いる空気吹出し用ノズルの外観図、図３は、同ノズルの断面図、図４は、同ノズルの圧力損失特性図、図５は、同ノズルの圧力損失の損失係数とエアシャワ室内における風速との関係を示す特性図、図６は、同ノズルの開口部（空気吹出し口）の開口角とエアシャワ室内における風速との関係を示す特性図、図７は、ノズル内の空気流路形成部材を変形構成とした場合のノズル構成例を示す図である。
図１において、１はエアシャワ装置、２は、装置外の空気を吸込み、流速を上げて送風する送風機、３は、送風機２からの空気を濾過し清浄化するフィルタ、４は、フィルタ３からの空気を通して噴出するノズル、５は、ノズル４からの吹出し気流、６はエアシャワ室、５０ａ、５０ｂはそれぞれ、上記送風機２、上記フィルタ３及び上記ノズル４が設置される部分である。５０ａ、５０ｂにはそれぞれ、複数個のノズル４が所定の位置に配されている。本発明の特徴は上記ノズル４内の空気流路の構造にあり、本第１の実施例では特に、該空気流路を、流路断面積が略一定で直線状に伸びた第１の流路部分と、該第１の流路部分より下流側で該第１の流路部分に連続し、その流路断面積が空気の流れの方向に沿ってリニアに増大する第２の流路部分とを備えた構成としている。
【０００７】
上記装置構成において、送風機２からは昇圧された空気がフィルタ３側に供給される。フィルタ３では該空気を通過させることで該空気を濾過して、空気中の塵埃や細菌などを除去し所定の清浄度が確保されるようにする。該清浄化された空気は、複数個のノズル４内の空気流路を通り、吹出し口から所定の風速または風量でエアシャワ室６内に噴出される。エアシャワ室６内では、ノズル４から噴出される空気が、進入した清浄化対象の人や物品に対して浴びせられ、除塵が行われる。ノズル４から噴出され、塵埃や異物の除去を行った空気は、エアシャワ室６内に設けた吸込み口（図示なし）から該エアシャワ室６の周囲の空間に吸込まれ、フィルタ等により塵埃や異物を濾過され所定の清浄度を満たすようにされた後、装置外部に放出される。本第１の実施例においても、各ノズル４は、それぞれ独立して、エアシャワ室６内への空気の噴出方向を多自由度で変えられるようになっている。
【０００８】
図２は、図１のエアシャワ装置に用いたノズル４の外観図、図３は、同ノズルの断面図である。
図２、図３において、９は空気流路の入口部、１０は空気流路、１０ａは、空気流路１０のうち、流路断面積が略一定で直線状に伸びた第１の流路部分、１０ｂは、該第１の流路部分１０ａより下流側で該第１の流路部分１０ａに連続しその流路断面積が空気流の方向に沿ってリニアに緩やかに増大する第２の流路部分、１１は空気流路１０の出口部、１２は支持部、１３は、空気流路１０を構成する空気流路形成部材、１３ａは、空気流路形成部材１３上において流路断面積が略一定で直線状に伸びた上記第１の流路部分１０ａを形成する第１の部分、１３ｂは、空気流路形成部材１３上において流路断面積が空気流の方向に沿ってリニアに増大する第２の流路部分１０ｂを形成する第２の部分、１５は、空気流路形成部材１３の外側に設ける構造部の球面部、２５は取付け用フランジ部、３０は取付け用孔、θｅは上記第２の部分１３ｂの開口角である。上記空気流路形成部材１３と、その外側に設けられ上記球面部１５を有する構造部とは一体状に構成されている。本第１の実施例では、空気流路形成部材１３の第２の部分１３ｂにおける開口角θｅは約１０゜以下としてあり、かつ、該第２の部分１３ｂの断面形状は略直線的なテーパ状となっている。球面部１５は、支持部１２で支持され、かつ該支持部１２に対し、多自由度での回転変位が可能な構成となっている。第１の流路部分１０ａの長さと第２の流路部分１０ｂの長さの比は、１：１〜１．３とされている。また、空気流路形成部材１３の第１の部分１３ａの空気流路の入口部９では、端部とその近傍を、空気が緩やかに流入されるように、断面がＲ形状を有する滑らかな曲面としている。上記構成により、送風機２（図１）から送風され、フィルタ３を通過することで濾過されて清浄化された空気は、複数の上記ノズル４に供給される。各ノズルにおいて空気は、空気流路の入口部９から空気流路１０に進入し、空気流路１０の第１の流路部分１０ａを通り、さらに第２の流路部分１０ｂを通った後、出口部１１からエアシャワ室６内に噴出される。各ノズルからの空気のエアシャワ室６内への噴出方向は、各ノズルの球面部１５の、支持部１２に対する多自由度の回転変位により各ノズルで独立して適宜調整される。
【０００９】
図４は、ノズルの圧力損失特性の実測結果例を示す図である。特性図で横軸は風速または風量、縦軸は圧力損失である。
図４において、Ａは、空気流路の断面が球形状となっている従来のノズルの場合（球形）、Ｂは、空気流路の流路断面積が略一定で、断面が直線状に伸びたノズルの場合（ストレート形）、Ｃは、上記本発明の第１の実施例におけるノズル４の場合、すなわち、空気流路が、流路断面積が略一定で直線状に伸びた第１の部分と、該第１の部分の下流側に連続し、流路断面積が空気の流れの方向に沿ってリニアに増大しかつ断面形状が略直線的なテーパ状とされた第２の部分とを備えて形成されるノズルの場合（拡大形）である。また、Ｄは、送風機２の特性を示す。この結果、ノズルの圧力損失は、上記本発明の第１の実施例におけるノズル４の場合（拡大形）（特性Ｃ）が最も低く、次に、空気流路の流路断面積が略一定で断面が直線状に伸びたノズルの場合（ストレート形）（特性Ｂ）が低く、従来のノズルの場合（球形）（特性Ａ）が最も高い。これは、上記本発明の第１の実施例の拡大形ノズルにおける空気流路１０では、第１の流路部分１０ａと第２の流路部分１０ｂとにおいて空気流の剥離が抑えられ、滑らかな流れが形成されるためと考えられる。ストレート形ノズルについても同様である。圧力損失から求められる損失係数も、該圧力損失値に対応した値となり、例えば風速２５ｍ／ｓの場合の圧力損失の実測結果値から求められる損失係数としては、本発明の第１の実施例におけるノズル４（拡大形ノズル）（特性Ｃ）の場合は約０．６５、流路断面積が略一定で断面が直線状に伸びたノズル（ストレート形ノズル）（特性Ｂ）の場合は約０．９６、従来のノズル（球形ノズル）（特性Ａ）の場合は約１．２２となる。
【００１０】
図５は、ノズルの損失係数とエアシャワ室における風速との関係を示す図である。損失係数は、上記圧力損失の実測結果から求めた値であり、風速は、ノズルの空気出口部（吹出し部）から約０．４ｍ離れた位置における実測値である。この、約０．４ｍ離れた位置は、ノズルが両側から対向するエアシャワ室の幅寸法を約０．８ｍとした場合の中間位置であって、該中間位置に塵埃や異物を除去される対象体がくる場合を想定している。この結果、該位置における風速も損失係数値に対応して該損失係数値が低い場合は高く、該損失係数値が高い場合は低くなり、上記本発明の第１の実施例におけるノズル４（拡大形ノズル）（特性Ｃ）の場合が該風速が最も高く、次に、上記流路断面積が略一定で断面が直線状に伸びたノズル（ストレート形ノズル）（特性Ｂ）の場合が高い。従来のノズル（球形ノズル）（特性Ａ）の場合は最も低い。これは、上記本発明の第１の実施例の拡大形ノズルにおける空気流路１０では、第１の流路部分１０ａと第２の流路部分１０ｂとにおいて空気流の剥離が抑えられて滑らかな流れが形成される上、さらに、該第２の流路部分１０ｂの出口部１１から吹出される空気のエアシャワ室における流速分布の均一性が比較的高くなるためであると考えられる。ストレート形ノズルの場合も、従来のノズル（球形ノズル）（特性Ａ）の場合に比べてこの傾向にある。
【００１１】
図６は、本発明の第１の実施例におけるノズル４の空気流路１０の出口部１１（空気吹出し口）の開口角θｅとエアシャワ室内における風速との関係を示す特性図である。風速は、上記図の場合と同様、ノズル４の空気流路１０の出口部１１から約０．４ｍ離れた位置における実測値である。この結果、開口角θｅが約２〜４゜の範囲の場合に上記位置での風速が比較的高いが、約１０゜以下の範囲であれば実用上は差支えない風速を確保できる。これは、かかる範囲の開口角θｅにおいては、噴出された空気の、エアシャワ室内における周囲空気との衝突が抑えられ、拡散率が低くなるためと考えられる。
【００１２】
図７は、上記第１の実施例においてノズル内の空気流路形成部材を変形構成とした場合の例を示す図である。本構成例では、空気流路形成部材をノズル本体から分離した別個のものとして構成し、これをノズル本体側に組込むことでノズルを形成する。本構成例の空気流路形成部材内に形成される空気流路の構成は、上記図２〜図６で説明した場合と同じである。
図７において、４’はノズル、１３’は空気流路形成部材、１３’ａは、空気流路形成部材１３’上において流路断面積が略一定で直線状に伸びた上記第１の流路部分を形成する第１の部分、１３’ｂは、空気流路形成部材１３’上において流路断面積が空気流の方向に沿ってリニアに増大する第２の流路部分を形成する第２の部分、１３’ｃはフランジ部、２０は、空気流路形成部材１３’をはめ込むノズル本体側の空間部である。他の部分の構成は、上記図２〜図３に示したノズル４の場合と同じである。該空気流路形成部材１３’をノズル本体側に組込むとき、上記第２の部分１３’ｂと上記第１の部分１３’ａとを上記空間部２０内に挿入し、上記フランジ部１３’ｃがノズル本体側に突き当たってノズル本体側に対し所定位置に位置決めされるようにする。
【００１３】
上記図７のノズル構成の場合も含め、本発明の第１の実施例によれば、エアシャワ装置のエアシャワ室６において、ノズルから離れた位置においても、ノズルから噴出される空気による風速を所定値以上に確保可能となる。このため、該離れた位置に清浄化対象の人や物が存在する場合でも、これに対し十分に塵埃や異物の除去を行うことが可能となる。エアシャワ室６内のノズルからの空気噴出の騒音も低減化される。エアシャワ装置の省電力化も可能となる。また、圧力損失が低減化されるため、例えば、送風機２のファンの大型化や回転数の増大化により、エアシャワ室６内の所定位置や所定領域での風速や風量の増大化を図ることが容易に可能となり、この点からも塵埃や異物の除去効果を高められる。さらに、ノズル構造も簡易で製作し易く、低コストでコンパクトな構成となるため、エアシャワ装置全体のコンパクト化や低コスト化などを図ることも可能となる。
【００１４】
図８は、本発明の第２の実施例のエアシャワ装置に用いるノズルの空気流路の断面構成を示す図である。本第２の実施例のエアシャワ装置は、上記第１の実施例のエアシャワ装置とは、ノズルの空気流路の構成が異なる以外は同じであるとする。以下の説明における構成要素の符号には適宜、上記第１の実施例における場合と同じ符号を用いる。本第２の実施例のエアシャワ装置では、ノズルの空気流路として、流路断面積が略一定で直線状に伸びた第１の流路部分の上流側に、流路断面積が空気の流れの方向に沿ってリニアに縮小する第２の流路部分を設ける。
図８において、１０’はノズル内における空気流路、１０’ａは、空気流路１０’内において空気流の下流側に設ける第１の流路部分、１０’ｃは、空気流路１０’内において空気流の上流側に設ける第２の流路部分、θｉは上記第２の流路部分１０’ｃの開口角である。送風機２（図１）から出力され、フィルタ３を通過することで濾過されて清浄化された空気は、複数のノズルに供給される。各ノズルにおいて空気は、空気流路の入口部から空気流路１０’に進入し、第２の流路部分１０’ｃを通り、さらに第１の流路部分１０’ａを通った後、出口部からエアシャワ室６内に噴出される。各ノズルからの空気のエアシャワ室６内への噴出方向は、上記第１の実施例の場合と同様、各ノズルの球面部１５の、支持部１２に対する回転変位により各ノズルで独立して適宜調整される。本第２の実施例では、上記第２の流路部分１０’ｃの開口角θｉは約１０゜以下とされ、また、該第２の流路部分１０’ｃの断面の外形は、略直線的なテーパ状とされ、フィルタ３側の空気が進入する端部とその近傍は空気が緩やかに流入されるように、滑らかな曲面を形成するＲ形状とされている。また、第１の流路部分１０’ａの長さと第２の流路部分１０’ｃの長さの比は、１：１〜１．３とされている。上記空気流路１０’は、上記第１の実施例の場合と同様、ノズル内において空気流路形成部材によって形成される。
上記空気流路１０’を備えたノズルの圧力損失を実測し、損失係数値を求めた結果、約０．９２が得られた。この値は、上記第１の実施例における拡大形ノズルの場合（図４の特性Ｃ）よりも高いが、上記図４に示すストレート形ノズルの場合（図４の特性Ｂ）よりは低い。
【００１５】
上記図８の空気流路をノズルに用いた第２の実施例によっても、エアシャワ装置のエアシャワ室において、ノズルから離れた位置においても、ノズルから噴出される空気による風速を所定値以上にすることが可能となる。このため、該離れた位置で十分に塵埃や異物の除去を行うことができる。エアシャワ室内のノズルからの空気噴出の騒音の低減化や、エアシャワ装置の省電力化も可能となる。また、圧力損失が低減化により、少なくともその分、送風機のファンの大型化や回転数の増大化を図ることができ、それによって、エアシャワ室６内の所定位置や所定領域での風速や風量の増大化が可能となり、塵埃や異物の除去効果を高められる。さらに、ノズル構造も簡易で製作し易く、低コストでコンパクトな構成となるため、エアシャワ装置全体のコンパクト化や低コスト化を図ることも可能となる。
【００１６】
なお、上記第１、第２の実施例では、空気流路の第２の流路部分を、流路断面積が空気の流れの方向に沿ってリニアに増大または縮小する構成としたが、本発明はこれに限定されず、滑らかな空気流動が確保されるように流路断面積が空気の流れ方向に沿って滑らかに増大または縮小する構成であればよい。また、該第２の流路部分１０ｂまたは１０’ｃの断面の外形も、略直線的なテーパ状に限定されず、滑らかな空気流動が確保されれば、例えば滑らかな曲線状であってもよい。また、ノズルは、支持部１２に対し球面部１５が回転変位することで空気流路の方向を変え、エアシャワ室６内への空気の噴出方向を変えられる構成としたが、該噴出方向は他の手段で変えるようにしてもよい。さらに、この他、ノズル内で空気流路の方向が固定された構成とし、エアシャワ室６内への空気の噴出方向が固定される構成のものであってもよい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、エアシャワ装置のエアシャワ室において、ノズルから離れた位置においても所定の風速を確保でき、清浄化対象体に付着した塵埃や異物の除去効率の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例としてのエアシャワ装置の全体構成例を示す図である。
【図２】図１のエアシャワ装置に用いる空気吹出し用ノズルの外観図である。
【図３】図２のノズルの断面図である。
【図４】図２のノズルの圧力損失特性を示す図である。
【図５】図２のノズルの圧力損失の損失係数とエアシャワ室内における風速との関係を示す図である。
【図６】図２のノズルの開口角とエアシャワ室内における風速との関係を示す図である。
【図７】他の空気流路形成部材を用いたノズル構成例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例のエアシャワ装置に用いるノズルの空気流路の断面構成を示す図である。
【符号の説明】
１…エアシャワ装置、  ２…送風機、  ３…フィルタ、  ４、４’…ノズル、５…吹出し気流、  ６…エアシャワ室、  ９…空気流路の入口部、  １０、１０’…空気流路、  １０ａ、１０’ａ…第１の流路部分、  １０ｂ、１０’ｃ…第２の流路部分、  １１…空気流路の出口部、  １２…支持部、  １３、１３’…空気流路形成部材、  １３ａ、１３’ａ…空気流路形成部材の第１の流路部分、１３ｂ、１３’ｂ…空気流路形成部材の第２の部分、  １５…球面部、  ２５…取付け用フランジ部、  ３０…取付け用孔、  θｉ、θｅ…開口角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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