(57)【要約】【課題】空気の乱流の特性を持った噴流を用いて煙などの被作用流体を能動的に移動する方法および装置【解決手段】圧縮空気をノズルから噴出して噴流を作りその噴流を作用させて煙などの被作用流体を能動的に移動させる。および、前記の方法を用いた厨房用排気装置によって省エネルギー型の排気装置。【選択図】    図１
2004219011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立ち昇るとか漂うなどの状態の煙などの被作用流体を換気口などの任意の場所や任意の方向に能動的に移動する手段に、空気の噴流６を用いる方法であり、移動する手段には噴流が持つ二つの作用力を主に用いるものであり、噴流６が持つ二つの作用力とは、噴流６が流体の乱流であることから持つ能力である混合能力による混合作用力７と運搬能力による運搬作用力８であり、噴流６は圧縮した空気をノズル５から継続して噴出させて作り、噴流の形は、丸いノズルから噴出する円柱型の他にねじれて回転したり偏平であったり脈流したり層流であるなど形は自由であり、噴流の強さは、立ち昇るなどの状態にある煙などの被作用流体の乱流の中を突き抜けて換気扇の受煙口などの任意の場所まで到達する強さとし、作用方法は、煙などの被作用流体から離れた場所にあるノズルから噴流を噴出して、立ち昇るなどの状態にある被作用流体３４６に噴流を突き抜けさせるか３４７、近くを通過させる方法３４８、または、被作用流体の中にノズル３４５を挿入して噴流を発生させて作用させる方法３４９などがあり、これらの方法を組み合わせて用いる場合もあり、噴流の数は、一つの場合と複数の場合があり、複数の場合の組み合わせ方法の主なものは、並列式と中継式があり、さらには並列式と中継式の混合式を用いる場合もあり、立ち昇ったり漂ったりしている状態の被作用流体に噴流６を作用させて混合作用力７と運搬作用力８を及ぼして、被作用流体を任意の方向や任意の場所に能動的に移動する方法。
【請求項２】
請求項１に記載した方法を実施するための装置である噴流発生器、および、本発明の噴流発生器を換気扇やレンジフードなどの排気装置と組み合わせて使用する方法であり、噴流発生器は、モーターで回る空気圧縮ファン２、１７２と圧縮空気ダクト４、１７４とノズル５、１７５を主要な構成部分として有する一つまたは複数の噴流を発生させるための噴流発生器であり、筐体やノズルなどに熱対策を施す場合もあり、厨房などに設置するための固定装置１７３や噴流の出力の切り替えなどの機能を操作するスイッチや既設の換気扇と同期する電源スイッチなどの機能を有する場合もあり、そして、換気扇やレンジフードなどの排気装置と組み合わせて作用させる方法は、噴流発生器に噴流を噴出させて厨房などで発生する煙などの被作用流体に請求項１記載の方法で噴流を作用させて、煙などの被作用流体を換気扇やレンジフードの受煙口まで能動的に運搬する機能と、換気扇やレンジフードの、噴流が運搬して来た煙などの被作用流体の含有率の高い気体を受け取って排気する機能とを連動し連携して、高い効率で煙などの被作用流体を排気する、組み合わせて作用させる方法であり、この対象となる煙などの被作用流体は厨房で発生する煙などの有害気体をはじめ、タバコの煙や作業者の手元などから局地的に発生する煙や薬品の反応ガスや臭気などの有害ガス、または、機械や電子機器局部の熱気や冷却気、さらには、埃等の微粉末を含んだ気体など、請求項１の方法で移動することができる全ての気体を対象とする。
【請求項３】
一段のファンで、回転軸１８５、１９５、２０５に近い位置に有る内羽１８１、１９１、２２１と内羽１８１、１９１、２２１が回転する外周部に取り付けた回転軸と同心円の筒状の境界輪１９３、２２３と境界輪１９３、２２３の外側に取り付けた外羽１８２、１９２、２２２を主要な構成部分として有して一体となって回転して、外羽１８２、１９２、２２２が内羽１８１、１９１、２２１の推進方向と反対の推進をする角度を持ち、境界輪を境にして、内羽１８１、１９１、２２１による空気の流れ１８６、１９６、２２６と、外羽１８２、１９２、２２２による空気の流れ１８７、１９７、２２７が反対になる軸流ファン、および、前記の軸流ファンの境界輪１９３、２２３の位置を境にして内羽用のダクトと外羽用のダクトを二重構造にしたダクトと前記の軸流ファンの組み合わせからなる、正流と逆流あるいは吸気流と排気流などの互いに反対方向の独立した二つの流れを同時に発生させる軸流ファンとダクトを組み合わせた装置、および、前記の装置とモーターを一体にした吸排気一体型のファンユニット。
【請求項４】
シロッコファン２３１、２６１の円筒の部分を延長して、円筒の延長部分の外周に外羽２３２、２６２を取り付け、外羽２３２、２６２は円筒の内側の空気の流れ２３７、２６７とは逆向きの空気の流れ２３６、２４４を作る角度に取り付けて、シロッコファン２３１、２６１と外羽２３２、２６２との間の円筒の部分を境界輪２３３、２６３としたシロッコファンと軸流ファンからなる複合ファン、および、前記の複合ファンの軸流ファンの方に吸気用などのダクトを付け、シロッコファンの方にも排気用などのダクトを付けて、１つのモーター２５１で回転する円筒の内側と円筒の外側に正流と逆流あるいは吸気流と排気流などの互いに反対方向の独立した二つの流れを同時に発生させる複合ファンとダクトを組み合わせた装置、および、前記の装置とモーターを一体にした吸排気一体型のファンユニット。
【請求項５】
ひとつの回転軸を共有する二つのシロッコファンからなる二連のシロッコファン、および、前記の二連のシロッコファンの一方のシロッコファンに吸気用などのダクトを付け、もう一方のシロッコファンに排気用などのダクトを付けて、正流と逆流あるいは吸気流と排気流などの互いに反対方向の独立した二つの流れを同時に発生させる軸流ファンとダクトを組み合わせた装置、および、前記の装置とモーターを一体にした吸排気一体型のファンユニット。
【請求項６】
請求項１に記載した方法を厨房の排気装置に適用して実施する装置であって、装置は噴流発生部および作用空間および排気部の三つの主要部分を有して成り立つ厨房用排気装置であり、三つの主要部分の一つである噴流発生部は、請求項１記載の方法で煙などの被作用流体を任意の場所に能動的に移動するために用いる噴流２６、４６、６６、８６、１０６、１２６、１４６を発生する機能を有する部分であり、室内または室外に開口した空気取り入れ口などから噴流の素となる空気を取り入れて圧縮する圧縮装置２２、４２、６２、８２、１０２、１２２、１４２、および圧縮した圧縮空気２３、４３、６３、８３、１０３、１２３、１４３を導く圧縮空気ダクト２４、４４、６４、８４、１０４、１２４、１４４、および圧縮空気２３、４３、６３、８３、１０３、１２３、１４３を噴流２６、４６、６６、８６、１０６、１２６、１４６として噴出するノズル２５、４５、６５、８５、１０５、１２５、１４５を主要な構成部分として有し、ノズルの形は標準的な丸形ノズルの他に渦巻状の噴流を噴出するものや偏平な噴流を作るノズルなどであり、ノズルと噴流の形と数に制限はなく、複数の噴流を組み合わせる場合には、圧縮空気ダクトまたはパイプを分岐して複数のノズルを配置し、圧縮装置の出力切り替えやノズル絞込みなどの噴流の噴出量の調節機能を有する場合もあり、また、ノズルを最適位置に配置するために平時は収納していて動作時に最適位置に移動する収納式のダクトとノズルを用いる方法もあり、つぎに、三つの主要部分の二つ目である作用空間は、排気対象である煙などの被作用流体を噴流を用いて能動的に受煙口に届ける作用をするための空間であり、排気ファンやレンジフードが単独で吸い寄せて排気する場合よりも煙などの被作用流体の含有比率の高い気体をファンやレンジフードの受煙口まで運んで排気させる、本発明の根幹となる部分であり、ノズル２５、４５、６５、８５、１０５、１２５、１４５から噴出した噴流が排気部の受煙口２９、４９、６９、８９、１０９、１２９、１４９に到達するまでの空間を言い、煙などの被作用流体が調理用熱源などから発生して、噴流の作用を受けて受煙口に至る空間でもあり、作用空間の作用は、調理用熱源などから立ち昇る煙などの被作用流体３３、５３、７３、９３、１１３、１３３、１５３を噴流２６、４６、６６、８６、１０６、１２６、１４６が持つ流体の乱流としての能力である混合能力による混合作用力２７、４７、６７、８７、１０７、１２７、１４７によって噴流２６、４６、６６、８６、１０６、１２６、１４６の中に取り込んで、流体の乱流としての能力である運搬能力による運搬作用力２８、４８、６８、８８、１０８、１２８、１４８によって噴流２６、４６、６６、８６、１０６、１２６、１４６が進む任意の方向である受煙口２９、４９、６９、８９、１０９、１２９、１４９まで能動的に送り届ける作用が行われ、ここで用いる噴流の強さは、立ち昇るなどの状態にある煙などの被作用流体の乱流の中を突き抜けて換気扇の受煙口などの任意の場所まで到達する強さとし、一般的な厨房における噴流の規模の目安としては噴流の到達距離が約６０センチメートルから約２００センチメートルで噴流先端の太さは受煙口の開口径より大きくならない約１０センチメートルから約９０センチメートルであり、複数の噴流を組み合わせる場合にはこの限りで無く、複数のノズルによる複数の噴流を請求項１記載の方法に基づいて並列式に用いる場合と、中継式に用いて被作用流体を運搬する場合もあり、さらには並列式と中継式を組み合わせて用いる場合もあり、そして、三つの主要部分の三つ目である排気部は、受煙口２９、４９、６９、８９、１０９、１２９、１４９とモーター３１、５１、７１、９１、１１１、１３１、１５１と排気ファン３０、５０、７０、９０、１１０、１３０、１５０と排気口３６、５６、７６、９６、１１６、１３６、１５６を主要な構成部分として有し、設置場所によって排気ダクトが加わる場合があり、噴流２６、４６、６６、８６、１０６、１２６、１４６が受煙口まで運搬して来た被作用流体３３、５３、７３、９３、１１３、１３３、１５３を噴流２６、４６、６６、８６、１０６、１２６、１４６と一緒に受煙口２９、４９、６９、８９、１０９、１２９、１４９で受け取って排気ファン３０、５０、７０、９０、１１０、１３０、１５０と排気ダクト３２、５２、７２、９２、１１２、１３２、１５２によって排気口３６、５６、７６、９６、１１６、１３６、１５６から、室外などの排気する場所に排気する排気機能を有する部分であり、なお、噴流が運搬してきた煙などの有害気体を室内に溢れさせたり拡散させたりしないために排気部の毎分排気量は、噴流と噴流が混合して運搬して来た煙などの被作用流体と室内気の総量を常に上回る必要があり、あらかじめ排気量を多めに設定しておく方法と、室内気圧と室外気圧を比較検出して室内気圧が低い状態を維持するように排気量または噴出量あるいは排気量と噴出量の双方を調整する機能を有する場合もあり、以上三つの要素からなる本発明の厨房用排気装置で噴流の素になる空気を室外から取り入れる方式の場合の室外気取り入れ方法は、外の空気を取り入れるために厨房の建築構造物に室外への開口部を設ける方法や、既存の換気扇取り付け口だけでも設置できることを特徴とした、一つの開口部で空気取入れと排気の両方をそれぞれ独立のモーターとファンで行う方法や、請求項３．４．５．記載の吸排気一体型のファンユニット６０、８０、１００、１２０、１４０を使用する方法などであり、さらに、噴流発生部および作用空間および排気部の三つの主要部分を有する本発明の厨房用排気装置の仕組みは設置対象を厨房に限定せず、さらに、本発明の対象となる被作用流体は厨房の煙などの有害気体に限定せず、作業者の手元などの局地的に発生する煙や薬品の反応ガスや臭気などの有害ガス、または、タバコの煙、または、機械や電子機器局部の熱気や冷却気、さらには、埃等の微粉末を含んだ気体など、拡散させずに取り除きたいまたは移動したい気体を対象とし、さらに、トイレなどの小さな気密室の場合は排気部の発する陰圧を利用して室外気を取り入れて噴流にすることで噴流発生部の圧縮機能を省略することが出来など、本装置の仕組みは気密室の換気にも適し、広範囲の排気に使用できるものである。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、煙などの有害気体を排気したり移動したりする方法および排気装に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、煙などを移動排除する一般的な手段にはファンを用いて吸い取る方法が用いられるが、ファンから離れたところにある煙などを排気するためには、まずファンのところまで吸い寄せなければならず、そのためにファン前方に大きな陰圧を発生させる必要がある。しかし発生する陰圧は排気目的である煙以外の周りの空気も大量に吸い寄せて排気してしまうため、本来排気する目的である煙の含有率が低い気体を排気することになり極めて効率が悪い仕組みであり、目的の煙に能動的に作用して排気する方式のものは無い。目的の煙に能動的に作用させる噴流を発生する装置の類似した装置として家庭用のドライヤーやブロアーが有り、本発明の噴流発生器と構造や機能が似ている。しかしドライヤーやブロアーが発生する噴流の目的は髪を乾燥させるなど噴流で吹き飛ばすことに主な目的がある。厨房の排煙装置に用いる噴流を発生させる目的を持ったブロアー様の噴流発生器は無く、噴流発生器と換気扇やレンジフードと組み合わせる一般的な方法も無い。これまで、一軸上の一段のファンが内羽と外羽に分かれて正流と逆流を同時に発生するファンは無かったし一軸上の一段のファンから正流と逆流を取り出すファンとダクトの組み合わせ装置も無かったし、厨房の排気ファンに用いるファンユニットも無かった。しかし内羽と外羽を歯車で連結して乱れた流れを作るファンがあるが構造と目的が異なるものである（特許文献１参照）。また、これまでにシロッコファンの円筒を延長して、延長した円筒の外周に軸流ファンを付けた複合型のファンは無かったし、シロッコファンの正流に対して軸流ファンの逆流を同時に発生するファンも無かった、さらに、そこから発生する正流と逆流を同時に取り出すファンとダクトの組み合わせ装置も無かったし厨房の排気ファンに用いる吸排気一体型のファンユニットも無かった。また、二連のシロッコファンの一方はダクトと一体になって正流を発生させ、もう一方のシロッコファンとダクトからは逆流を発生させる、正流と逆流を同時に取り出す二連のシロッコファンとダクトの組み合わせ装置は無いし、前記の装置を厨房用排気装置の吸排気両用として用いるファンユニットも無かった。また、従来の厨房の排煙装置の換気扇もレンジフードも煙などの有害気体を吸い取る方式であり、排気の対象である煙などの有害気体を吸い取る際に周りの空気も一緒に大量に吸い取って排出する。また、煙などが室内に拡散しないように調理用熱源の近くにエアカーテンを設けたり、レンジフードの受煙口近くの天板に水平にジェット流を形成して煙の回収を促進する方法などが有るが（特許文献２参照）、立ち昇る煙などの有害気体に直接噴流の力を及ぼして誘導して排気ファンやレンジフードの受煙口まで能動的に送り届ける方法を用いた厨房の排気装置は無い。また、気密度の高い部屋においては排気ファンの効率低下を補うために空気を室外から補う方法などは広報に多数有るが（特許文献３参照）、噴流の素にすることを第一の目的にして室外から取り入れるものは無い。さらに、厨房の排煙装置以外にも被作用流体を取り除きたい場合には吹き飛ばすか吸い取る手段が用いられており、噴流で誘導して移動するものは無い。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２０３３９２号広報（第２頁、第２図）
【特許文献２】
特願平４−２７０９９０号広報（第１図）
【特許文献３】
特開２００２−２８６２６９号広報（第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べた、煙などの被作用流体をファンの陰圧を用いて吸い取る従来の方法の問題点は、被作用流体をファンに取り込んで排気するためにはまず目的の被作用流体をファンや受煙口の直前まで引き寄せなければならない仕組みにある。引き寄せるために本来排気すべきでないか排気する必要の無い周りの空気を大量に吸い寄せて排気してしまうという不益な仕事によるエネルギーの損失をしている。本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、目的の煙などの被作用流体に直接能動的に噴流を作用させて、煙などの被作用流体の含有率の高い気体をファンまたは受煙口まで送り届ける方法である。
【０００５】
本発明の噴流発生器は、その噴流を作用させて煙などの有害気体を目的の場所まで能動的に移動させるためのものであり、目的の場所である排気扇やレンジフードの受煙口まで運搬することによって、排気扇やレンジフードは煙などの有害気体である被作用流体の含有率の高い気体を排気することができる。このことによって、これまで室内の空気を一緒に大量に吸い寄せて排出する無駄がなくなるために、厨房などの換気扇やレンジフードの仕事量を著しく軽減して本発明の噴流発生器と排気ファンやレンジフードと連携して省エネルギー型の排気作業をすることを目的とするものである。
【０００６】
本発明の煙などの被作用流体の移動方法を厨房などの排気装置に用いる場合には、圧縮空気を作るファンと排気するファンの二つのファンが必要である。厨房などのスペースは限られているので二つのファンを一体化して小型化することができたら便利である。本発明のファンは一軸一段という単純な構造でありながら吸気と排気の異なった二つの流れを発生させることにあり、発生した異なった二つの流れを取り出すためにダクトと組み合わせて吸排気一体型のファンユニットとしたものである。
【０００７】
本発明の複合ファンはシロッコファンを基にしてシロッコファンの円筒部分を延長した外周に軸流型の外羽を着けて複合ファンとしたものであり吸気と排気などの異なった二つの流れを得ることを目的としたものであり、発生した異なった二つの流れを取り出すためにダクトと組み合わせて吸排気一体型のファンユニットとしたものである。
【０００８】
本発明のファンユニットはシロッコファンを二連にしてそれぞれにダクトを設けて１つのファンユニットとし、厨房の換気口に設置するかレンジフードとして厨房の上部に設置する、吸気兼圧縮と排気の異なった二つの流れを得る吸排気一体型のファンユニットを目的とするものである。
【０００９】
従来の厨房に設置してある換気扇やレンジフードの問題点は、目的の煙などの有害気体と一緒に、本来排気する必要のない、むしろ排気すべきでない周りの室内気を大量に吸い寄せて吸い出してしまうことに有る。煙などの有害気体を確実に排出しようとすればするほど益々大きなモーターとファンが必要になり、運転時の騒音も大きくなり、気密度の高い部屋では排気効率が著しく低下するなど不益な仕事をしてエネルギーの損失をすることになる。さらに、冷房や暖房で空調をしている場合には、空調済みの室内気を大量に流失してしまい、その間の運転中の空調のエネルギーを損失しているし室内が不快になる。
【００１０】
本発明は、このような従来の排気ファンやレンジフードの構成が有していた問題を解決しようとするものであり、被作用流体を任意の方向や任意の場所に能動的に連続的に移動する手段に噴流を用いる本発明の方法を採ることにより、調理用熱源から立ち昇る煙などの有害気体である被作用流体を拡散させることなくファンの直前または受煙口まで届けることができるので、排気ファンやレンジフードの仕事は噴流が届けてくれた被作用流体を噴流ごと受け取って外に押し出すだけとなり、室内の空気の大量流出を抑えて、小型のモーターの小型の排気ファンで排気できるようにした、静かな省エネルギー型の排気装置を実現することを目的とするものである。
【００１１】
さらに、本発明の厨房用排気装置は、噴流に用いる圧縮空気を室外から取り入れることで気密度の高い部屋では排気効率が低下するなどの従来の排気装置の欠点を改善し、空調済みの室内気の流失を更に少なくすることができる。装置の施工についても室内に噴流発生部のノズルの配置とダクト配置を行うだけで基本の設置ができて、既存の調理用熱源にはなんの加工も必要なくそのまま使用して本発明の排気装置を取り付けられることを目的とするものである。さらに、厨房以外の場所の煙などの有害気体の排気にも本発明の方法と装置を用いると効果が得られる。
【００１２】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そして、本発明は上記目標を達成するために、流体の乱流の現象である噴流の混合作用力と運搬作用力の二つの作用力を、煙などの有害気体を運搬する手段として用いるものである。始めに、本発明で用いる噴流の二つの能力による二つの作用力について説明して、混合作用力と運搬作用力の言葉を定義する。本発明で用いる噴流の二つの能力による二つの作用力は、線香などの立ち昇る煙にストローで息を吹き付ける実験により目で確かめることができる。ストローから息を吹き出すとストローの先から小さな噴流が噴出する。立ち昇る線香の煙に前記の噴流を吹き付けると、噴流が煙を誘い込むように混ざり合う現象が起きる、と同時に、噴流が煙を噴流の先端まで運ぶ現象を観察することができる。この二つの現象が噴流が流体の乱流であることから有する混合能力による混合作用力と、同じく噴流が流体の乱流であることから有する運搬能力による運搬作用力である。この混合作用力と運搬作用力が本発明で用いる二つの作用力である。吹く力やストローの太さや先端の形を変える事によって噴流の強さや形を変えることができ、吹き付ける距離や角度などを加減することで線香の煙を拡散させること無く任意の方向や任意の場所に移動することができる。前記の実験を基礎にして、噴流の規模を大きくすれば厨房で立ち昇る煙や作業者の手元などから発する有害気体などの移動対象となる気体である被作用流体にも同じ原理を適用することができ、被作用流体を拡散させることなく誘導して任意の方向や任意の場所に能動的に移動する方法として用いることができる。本発明は、噴流で煙などの被作用流体を吹き飛ばしたり拡散させたりする方法ではなく、被作用流体を噴流のなかに取り込むことによって、仕切りや衝立てを使わない自由空間の中で、煙などの被作用流体を制御して誘導して任意の方向や場所に能動的に移動する方法である。なお、本明細書で使用する被作用流体の言葉の定義は、本発明の方法によって空気の噴流で移動することができる気体状の流体全てを指し示すものであり、煙などの有害気体や蒸気、タバコの煙、機械や電子機器局部の熱気や冷却気、作業者の手元などの局地的に発生する煙や薬品の反応ガスや臭気などの有害ガス、さらに、粉塵などの微細な固形物や液体の飛沫などを含んでいても流体の特性を持つ気体であればこれらのすべてを対象として含むものである。
【００１４】
噴流は圧縮した空気をノズルから噴出させて作り、ノズルの形と噴流の形は、丸いノズルから噴出する標準的な円柱型の他にねじれて回転したり偏平であったり脈流したり、小さな吹き出し口を集合させたものや隙間状のノズルからできる層流など、混合作用力と運搬作用力を作用させる目的で使用する乱流である噴流のすべてを含み形は自由であり、噴流の形を特定するものではない。噴流の強さは、立ち昇るなどの状態にある被作用流体の乱流を突き抜けるなどの動作中に被作用流体を混合作用力によって噴流の中に取り込み、運搬作用力によって運搬して換気扇の受煙口などの任意の場所に到達させることが出来る強さを有するものとするが、複数の噴流を中継式に組み合わせる場合や層流を作る噴流のように補助的な役割の噴流の場合は、必ずしも最終目的の場所に被作用流体を到達させる力を必要としない場合もある。噴流の作用方法は、立ち昇るなどの状態にある被作用流体に外から噴流を当てて被作用流体の中を突き抜けさせるか、または、近くを噴流に通過させて混合作用を行わせるか、立ち昇るなどの状態にある被作用流体の中にノズルを挿入して噴流を被作用流体の中で発生させて噴流発生と同時に被作用流体を混合させる方法などがある。噴流の数は、一つのノズルによる一つの噴流による場合と、複数のノズルによる複数の噴流を組み合わせて用いる場合があり、主な組み合わせ方法は、複数の噴流がそれぞれに作用する並列式と、複数の噴流で煙などの被作用流体を中継する中継式があり、さらには並列式と中継式を組み合わせる場合もあり、その他に層流のように補助的な役割の噴流もある。以上のように、被作用流体に噴流を作用させて混合作用力と運搬作用力を及ぼして、立ち昇るとか漂うなどの状態にある被作用流体を任意の方向や任意の場所に能動的に移動する方法である。
【００１５】
本発明の噴流発生器はモーターで回る空気圧縮ファンと圧縮空気ダクトとノズルを主要な構成部分として有し、分岐ダクトによる複数のノズルを有して複数の噴流を発する場合もある噴流発生器であり、本装置が発生させる標準的な噴流の規模は噴流の到達距離がノズル先から３０センチメートル以上２メートル以下の範囲であって、円錐状になる噴流先端部の広がりは直径が５センチメートル以上８０センチメートル以下である。ただし噴流の寸法を数値化するのは難しいので、前記の寸法の到達距離は噴流が煙などの有害気体を混合して運搬する距離を３０センチメートル以上２メートル以下として、前記の直径の寸法は５センチメートル以上８０センチメートル以下の直径の排気ファンや受煙口が受け入れることができる噴流先端の広がりという定義に置き換えて用いるものとする。ただし前記の定義は発生する噴流が一つの場合であり、分岐ダクトによる複数のノズルから発する複数の噴流の場合はこの限りではない。本発明の噴流発生器本体には厨房などの壁面などに設置するための固定装置や噴流の出力の強弱切り替えスイッチなどの機能を操作するスイッチや既設の換気扇と同期する電源スイッチなどの機能を有する場合もある噴流発生器である。次に、本発明の噴流発生器と換気扇やレンジフードとを組み合わせて作用させる方法であるが、組み合わせる目的は、煙などの被作用流体を厨房の換気扇やレンジフードの受煙口まで能動的に届ける機能と、届いた煙などの被作用流体を換気扇やレンジフードが排気する機能とを連携させることにある。組み合わせて作用させる方法は、噴流発生器の噴流を請求項１記載の方法で煙などの被作用流体に作用させて換気扇やレンジフードの受煙口などに届くように設置する。換気扇やレンジフードは厨房などに既設の場合と噴流発生器に合わせて設置する場合がある。噴流発生器は移動対象の煙などの被作用流体を換気扇やレンジフードの受煙口まで拡散することなく能動的に運搬し、換気扇やレンジフードは運搬されてきた煙などの被作用流体を受けて排気することで、噴流発生器と換気扇やレンジフードが連動し連携して省エネルギー型の排気の仕事をするものである。従来の換気扇やレンジフードに比べて省エネルギーとなるのは、室内の空気を大量に吸い寄せて排出しなくても良いために換気扇やレンジフードを小出力で運転すれば良いことによる。さらに、室内の空気の排出量が少なくなるので室内を空調している場合には空調した室内気の漏失が減ることによる間接的な省エネルギー効果が得られる。本発明の噴流発生器を取り付けることによって既設の換気扇又はレンジフードの運転スイッチは弱などの小出力にしても十分な排気効果が得られるが、排気装置として省エネルギーを徹底するためには小出力型の換気扇や小出力型のレンジフードと組み合わせて用いることにより、低騒音で、かつ、さらに高い省エネルギー効果を得ることができる。
【００１６】
上記目標を達成するために、本発明の一段のファンに於いて、回転軸に近い位置に有るファンを内羽と呼び、内羽が回転する外周部に回転軸と同心円の筒状の輪を取り付けてこれを境界輪と呼び、境界輪の外側に取り付けたファンを外羽と呼ぶ、内羽と境界輪と外羽の三つを主要な構成部分として有する一体となって回転する複合型のファンであり、外羽の取り付け角を内羽の推進角と反対の推進角になるように取り付けることで、回転時の内羽による内側の空気の流れと外羽による外側の空気の流れが、内羽と外羽の間に位置する境界輪を境にして互いに反対に流れる軸流ファンである。一つのファンが発生する前記の２方向の空気の流れを互いに独立した空気の流れとして取り出すために、境界輪の位置を境にして内羽用のダクトと外羽用のダクトの二重構造のダクトと組み合わせてユニットにした、１つのモーターの１軸上の１段のファンから、正流と逆流あるいは吸気流と排気流などの互いに隔離した二つの流れを同時に発生させるファンとダクトを組み合わせた装置。なお、図ではファンを１段にして説明してあるが内羽と外羽が同一平面上にない場合や内羽や外羽が多段になる場合も含み、内羽と外羽の羽の枚数もそれぞれに自由である。
【００１７】
上記目標を達成するために、シロッコファンの円筒部分を延長して、延長した円筒部分の先の外周部に軸流ファンの外羽を付けてシロッコファンと軸流ファンが一体となって回転する複合ファンであり、円筒の外側に付く外羽はシロッコファンによって発生する円筒の内側の空気の流れとは逆向きの空気の流れを作る角度に取り付ける。延長した円筒部分は外羽の取り付け部分のほかに境界輪の部分があり境界輪はシロッコファンによる空気の流れと外羽による空気の流れを互いに隔離する役割を担う。境界輪は一部がつば状にせり出す場合もあり、境界輪の位置を境にしてシロッコファン用のダクトと外羽用のダクトをそれぞれに有し、前記のシロッコファンと外羽が正反対の推進作用をする軸流ファンとの組み合わせからなる、１軸上の複合ファンから正流と逆流あるいは吸気流と排気流などの互いに反対方向の独立した二つの流れを同時に発生させるファンとダクトを組み合わせた装置。なお、図ではファンを１段にして説明してあるが外羽は多段になる場合も含む。なお、延長する円筒の直径はシロッコファンの直径に等しくない場合もある。
【００１８】
上記目標を達成するために、二つのシロッコファンを回転軸部分で串刺し状にして回転軸を共有する二つのシロッコファンからなる二連のシロッコファンとして、ひとつのモーターで二つのシロッコファンを回転することが出来るようにし、さらに、二連のシロッコファンの一方のシロッコファンに吸気用のダクトを付けてもう一方のシロッコファンに排気用のダクトを付けて一体化した、異なった二つの流れを同時に発生させる、二連のシロッコファンとダクトを組み合わせて一体化した装置であり。空気取り入れ口から入った室外気はダクトを通って吸気用兼圧縮用のシロッコファンで圧縮されて圧縮空気になり圧縮空気ダクトによって室内に吸気される。排気される煙などの有害気体は受煙口から入り排気用のシロッコファンによって排気ダクトから排気される。なお、二連のシロッコファンの配置は背中合わせ型とダクトを間に入れた同じ向きに配置する方法がある。この装置の特長はモーターの回転数を変えた時の吸気力と琲気力の間の変動が無いことである。上記の装置をユニットにして厨房に既存する換気口に取り付けると１つの取り付け口で吸気と排気の両方を行うことができる。
【００１９】
そして本発明の厨房用排気装置は、上記目的を達成するために噴流が有する混合作用力と運搬作用力を用いて煙などの被作用流体を能動的に移動する方法によって、噴流を用いて煙などの被作用流体を排気ファンやレンジフードの受煙口に能動的かつ集中的に移動して排気する方法を厨房の排気装置で実施するものであって、図２５に示すように噴流発生部および作用空間および排気部の三つの主要部分を有して厨房用排気装置全体が成り立つものであり、以下に本発明の厨房用排気装置を詳しく説明する。なお、明細書の中で表現している圧縮空気を通すダクトは圧縮空気を通すパイプも含むものとする。
【００２０】
三つの主要部分のひとつである噴流発生部は、本発明の作用の主体である噴流を発生させる機能を有した部分であり、空気を取り込んで圧縮する圧縮装置、圧縮空気をノズルまで運ぶ圧縮空気ダクト、圧縮空気を噴流にするノズルを主要な構成部分として有する。
【００２１】
噴流の素となる空気は室内気を用いる方法と室外気を用いる方法がある。室内気を用いる場合は空気取り入れ口からノズルまでの噴流発生部のすべてを室内に配置する。室外気を用いる場合には、室外気を室外から室内に取り入れるための通過部を建物構造物に設ける必要がある。しかし、建築構造物に穴を開ける手段は本装置の普及の面からもできるだけ避けたい事柄である。そこで、既存の換気口を排気だけでなく室外気の通過部にも使用して排気と給気を同時におこなわせる方法を用いれば建物に追加の穴あけ加工をしないで室外気を取り入れることができる。それには、以下にあげる四つの方法が代表的である。一つ目は四角い換気口と丸い排気ファンが作る三角形の隙間に圧縮空気のダクトを通す方法。二つ目は排気ファンと吸気圧縮ファンの二つのファンを取り付ける方法。三つ目は吸気用ダクトと排気用ダクトの二つのダクトを通す方法でありこの方法は特にレンジフードの場合に有効である。四つ目が吸気と排気の両方をひとつのモーターで行う本発明の吸排気一体のファンユニットを使用する方法であり、これらの方法を用いれば建物構造物に対して穴あけ加工をする必要が無いので一般家庭への普及を促進させることができる。
【００２２】
噴流の素となる空気を圧縮する圧縮装置は圧縮ファンや圧縮ポンプが一般的である。噴流の総噴出量は煙などの被作用流体の発生規模と発生状況に合わせて設定する必要があり、排気部の排気量にも深く関わりがあるので噴出量の設定機能や調整機能を有する場合もある。圧縮ファンにシロッコファンを用いた場合には高い静圧が得られる利点があり、または、本発明の吸排気一体のファンユニットを用いれば圧縮空気の噴出量と排気量との調整が容易であるなどの利点がある。ただし圧縮空気のダクトを長く引き回したり、速い速度の噴流を使用する場合には圧縮ポンプを使用する場合もある。
【００２３】
圧縮した空気をノズルまではこぶためにダクトを用いる。ダクトは厨房の壁面や調理用熱源を置く台などに配置するが、本装置を厨房ユニットと一体化する場合などにはダクトなどの一部または全部を壁の中に配置する場合もある。ダクトの強度は低圧の圧縮空気に耐える強度であればよく、気密が維持できれば形状は自由である。ただし使用する環境に合わせて耐熱性、不燃性、などの対策が必要な場合もある。なお、露出部分の美観は保つ必要があり、加工性の良いことも必要事項である。ノズルを複数配置する場合などにはダクトを分岐する。
【００２４】
ノズルの形は丸型に限らず偏平なものや、ノズル先端を絞り込むなどの調節ができるものや、渦巻き状の噴流を噴出するノズルやスリット状の噴出口から幅広の噴流を噴出させる噴出口などノズルの形を制限しない。なお、ノズルの形は先端を差し替えるなどの方法で行うことができる。さらに、隙間や小穴から圧縮空気を噴出させて作る層流も補助的であるが噴流として扱う。
【００２５】
ノズル先端の位置は、立ち上る煙などの被作用流体に近い位置かまたは立ち昇っている中に設置すると効率が良い。このことは、後の作用空間の項で詳しく述べるが噴流はノズルから噴出した瞬間に混合作用と運搬作用を行うからである。しかし、ノズルの位置は調理作業の邪魔にならない位置でなければならず、さらに、噴出した噴流が調理器具に遮られない位置でなければならない。そのために、
【００２６】
平時は収納していて動作時に最適位置に移動する収納式のダクトとノズルを用いる方法もあり、動作位置に移動すると本排気装置の始動スイッチが入るようにすると便利で良い。
【００２７】
ノズルの数については、噴流が一つだけで機能する排気装置の他に、厨房の規模が大きくなったり、受煙口までの距離が長かったり、調理用熱源が分散しているなどで、複数の噴流を用いた方が被作用流体を混合して運搬する効率が良い場合には、ダクトを分岐して複数箇所にノズルを配置する。
【００２８】
噴流の強さや噴出量は厨房の大きさや煙などの被作用流体の発生規模に合わせて設定する。設定は圧縮装置の出力を調整する方法、ノズルを絞込んで噴出口の抵抗を加減して噴出量を調整する方法、ダクトの一部に絞りを入れて圧縮空気の通過量を調整する方法、その他に、圧縮空気ダクトに排気側に開閉式の開口部を設けて圧縮空気の噴出量を減ずる圧縮空気逃がし装置などがあり、噴流と煙などの被作用流体が室内に溢れることを防止するために噴流の毎秒噴出量が排気部の毎秒排気量よりも常に少ない状態を維持する必要がある。
【００２９】
三つの要素の二つ目である作用空間は、排気対象である煙などの被作用流体を噴流を用いて能動的に受煙口に届ける作用をするための空間であり、本発明の噴流が作用をする場である。さらに、排気ファンやレンジフードが単独で吸い寄せて排気する場合よりも煙などの被作用流体の含有比率の高い気体を排気ファンやレンジフードの受煙口まで運ぶと言う本発明の厨房用排気装置の特徴の根幹となる部分である。以下に作用空間の作用について説明する。噴流発生部のノズルから噴出した噴流が排気部の受煙口に到達するまでの空間は、煙などの被作用流体が調理用熱源などから発生して、噴流の作用を受けて受煙口に至る空間でもある。
【００３０】
一般的な厨房に於ける、本発明の移動対象であり被作用流体と表現している煙などの有害気体が発生してから拡散するまでの状況の例を図２１に示す。煙などの有害気体は、調理用熱源の発熱による上昇流となって発生の瞬間から上昇しかつ膨張を始める。発生したばかりは温度が高くかつ密度も高く体積が小さい。上昇しながら周囲の空気を大量に混合、薄まりながら膨張して、温度を下げて、拡散に至る。このことは立ち昇る煙などの有害気体の上昇流そのものが流体の乱流の特性を持っているからであり、本発明の要である作用空間の作用を乱流の視点から見ると、煙などの被作用流体である上昇流は遅い動きの乱流であり噴流は速い動きの乱流である。つまり遅い動きの乱流を早い動きの乱流に統合して制御する方法が本発明の厨房用排気装置の作用空間の作用の要点である。
【００３１】
煙などの被作用流体に作用する噴流は噴出してすぐに混合作用と運搬作用を始めるためノズルの先端の位置は、立ち昇る煙などの被作用流体に近い位置に設置すればなお効率が良い。さらに、煙などの有害気体が発生する初期段階である発生源に近いほど作用効率が良い。この状態のときには速い速度で混合作用をする速い噴流が有効である。これは煙などの有害気体の方も乱流の特性から、発生してすぐ周りの空気を取り込んで膨張を始めるためである。つまり、混合作用と運搬作用の効率を高めるためにはノズルの位置は煙などの有害気体の発生源に近いほど作用効率を高めることができる。しかし調理作業に邪魔になるのでノズルや噴流が発生源に近づく距離にはおのずと限度がある。
【００３２】
煙などの有害気体は上昇流の上部では大きく膨らんでいる。このとき混合作用と運搬作用を効率良く行うには広い混合作用域を持った太い噴流を作用させると効率が良い。
【００３３】
使用する噴流の強さは、調理用熱源の上昇気流で立ち昇る煙などの有害気体である被作用流体の中を突き抜けながら被作用流体を混合して運搬して排気部の受煙口に達する強さが必要である。噴流の混合作用と運搬作用の効率を上げるために、本装置が発生させる標準的な噴流の到達距離はノズル先から約６０センチメートルから約２００センチメートルの範囲であって、噴流先端の太さは受煙口の開口径より大きくならない約１０センチメートルから約９０センチメートルである。しかし、流体である噴流の寸法を空間の中で規定することには無理がある上に寸法の精度は本発明の目的に必ずしも一致するものではないので、上記の数値はノズル先から約６０センチメートルから約２００センチメートル以下の距離にある直径が約９０センチメートルの寸法の受煙口を持った排気装置で受け取れる規模の噴流と同等の数値とする。ただし前記の寸法は、噴流が一つの場合であり、速度が早くて細い噴流を用いた場合や噴流を複数組み合わせる場合や受煙口の形状が丸くない場合など噴流の作用条件が変わった場合の個々の噴流の強さはこの限りではない。
【００３４】
ただし前記以上に速い速度を持った強い噴流を用いて排気ファン又は受煙口の中まで、噴流とともに煙などの有害気体を押し込む方法も有効であるため、その場合の噴流の強さは前記の数値に制限されるものではない。
【００３５】
噴流の強さは主に圧縮空気の圧力の高さとノズルの太さとで調節する。重要な作用である混合作用と運搬作用の効果は噴流の強さである速さと太さが大きな要素になる、高い圧力の圧縮空気で早い噴流を使用する場合は騒音が発生する場合があるので消音機能を施したノズルを使用するなどの対策を要する場合もある。細く早い噴流は作用エネルギーが大きい割には噴出する空気量が少ない利点が有るが、噴流の噴出音が発生しやすく、圧縮空気の圧力を高くする圧縮装置が必要であるなどの問題が有る。噴流が早過ぎると混合が十分に行われないうちに集煙口に到達してしまう。
【００３６】
太く遅い噴流は噴出音が静かな利点が有るが、太すぎると噴出する空気量が多くなって圧縮ファンやダクトが大きくなりさらに排気ファンも大きくなる。噴流が遅過ぎると混合作用が十分であっても運搬作用が十分に作用せず集煙口まで届かず拡散してしまう。また噴流を脈流にすることで混合作用と運搬作用の効率を高めることもできる。
噴流の規模は速さや太さで一長一短があるので設置対象の厨房の大きさや調理熱源の数や配置、煙などの有害気体の発生量、受煙口までの距離などに合わせて調整する。
【００３７】
噴流は１つだけ使用する場合と噴流を複数組み合わせる場合があり、規模と組み合わせ方法によって使い分ける。本装置を設置する厨房の規模や調理用熱源の数や配置によっては１つの大きな噴流を用いるより複数の噴流を用いる方が効率が良い場合もある、複数の噴流を組み合わせて用いることにより作用空間を広げて煙などの有害気体の拡散を効率よく防止することができる。複数配置の方法はそれぞれのノズルが受煙口に向けて噴流を噴出する並列型と小さな噴流で定点運んでそこから大きな噴流で受煙口に運ぶリレー型と並列型とリレー型の混合型などがありノズルの全てが受煙口を向く必要は無い。
【００３８】
さらに拡散防止のため作用域の最外部から内側に向けて小噴流やスリット状のノズルからの噴流を噴出させたり多数の小穴の噴出し口やスリットなどでできる壁面の表面に沿った補助的な流れも本発明の噴流に含み、被作用流体を任意の方向に運ぶ役割を担う速さと方向を持った噴流の混合作用と運搬作用のすべてを本発明の噴流の対象に含める。
【００３９】
なお、煙が噴流に混合される直前には煙が噴流に向って誘引誘導される現象が起きる。この誘引誘導現象も混合作用の前段階であり煙の拡散を防止する役割を持つために本発明には重要であり、本発明の噴流の対象に含める。
【００４０】
三つの要素のひとつである排気部は、排気ファンやレンジフードなどの排気装置を主要な構成部分として有し、既存の排気ファンやレンジフードに似た構造であるが、大量の室内気を吸い寄せて排気する機能よりも、受け取って排気する機能に本発明の厨房用排気装置の排気部の特徴があり、噴流が運んできた煙などの被作用流体を受煙口で受け取って室外などの排気する場所に排出する機能を有する。
【００４１】
受煙口は噴流を受け止めるラッパ状などの集煙形状を持って、噴流が来る方向に向かって開口する。排気ファンが発生する吸引力によって、噴流及び噴流が運搬してきた煙などの有害気体を前記の作用空間から回収し排気ダクトまたは排気ファンに導く機能と排気ファンが噴流と煙などの有害気体以外の室内気などの余計な空気を遮断して吸い込むことを防ぐ機能も持つ。ただし、早く細い噴流を用いる場合や噴流の先端が小さい場合で煙などの有害気体が噴流とともに飛び込んでくる勢いがある場合には逆ラッパ状などの集煙形状は必ずしも必要では無い。
【００４２】
排気装置のファンには軸流ファンまたはシロッコファンを用いるが排気ダクトが長くなる場合や排気口が室外の風圧の影響を受け易い場所に開口する場合には一定の静圧を保ちやすいシロッコファンを用いると良い。排気ファンの仕事量は受煙口に集まった噴流及び噴流が運搬してきた煙などの被作用流体を排気するもので、従来の換気扇またはレンジフードの様に室内気を大量に吸引して排気する能力は必要が無い、さらに、圧縮空気に外気を取り入れる方式の場合には気密度の高い部屋の排気効率が良くなるので排気ファンの小型小出力化が可能になる。なお、給排気をひとつのモーターで行う吸排気一体のファンユニットを用いる場合もある。なお、噴流が運搬してきた煙などの有害気体を室内に溢れさせたり拡散させたりしないために排気部の排気量は、噴流と噴流が混合して運搬して来た煙などの被作用流体と室内気の総量を常に上回る必要があるり、あらかじめ排気量を多めに設定しておく方法と、室内気圧と室外気圧を比較検出して室内気圧が低いように排気量または噴出量あるいは排気量と噴出量の双方を調整する機能を有する場合もある。噴流発生部の毎秒噴出量と被作用流体の発生量を加えた量よりも排気部の毎秒排気量が多い量に設定し、三者の関係を式にすると、排気部の毎秒排気量大なり噴流の毎秒噴出量プラス噴流が混合して受煙口まで運搬する煙などの被作用流体と室内気となる。このことは煙などの被作用流体を混合した噴流が受煙口で溢れないよう全てを排気ファンに排気させる必要があるためである。
【００４３】
本発明の厨房用排気装置の排気ダクトには従来のレンジフードなどの排気ダクトよりも通過する空気量が少ないので小型化が出来る反面煙などの有害気体の密度が濃く温度や湿度が高い気体が通過する。そのために必要な部分には熱対策や油煙などの汚れ対策を施し、内面にテフロン（登録商標）塗装などを施したり分解組み立てを簡単に出来るなどのクリーニングしやすい構造にする配慮が必要である。
【００４４】
噴流発生部および作用空間および排気部の三つの要素を主な要素として成り立つ本装置の設置対象は一般家庭の厨房に限らず、大量の火力を使うために客室の空調済みの空気を大量に排出してしまう中華料理店などの食堂には特に効果的である。対象となる被作用流体も厨房の煙などの有害気体に限らず、タバコの煙や機械や電子機器が発する局部の熱気や冷却気、さらには、埃等の微粉末を含んだ流体の性質を持つ気体など、拡散させずに取り除きたいまたは移動したい気体を対象とすることができる。その他の対象の例としては煙や薬品の反応ガスや臭気などの有害ガスが作業者の手元などから局地的に発生する作業施設や工場など、さらに、本装置は気密室の換気にも適し、トイレなどの小さな密室の場合には排気部の発する陰圧を利用して室外気を取り入れて噴流にすることで噴流発生部の圧縮機能を省略することが出来る。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態として実施例を図に基づいて説明する。始めに、本発明で用いる噴流の二つの能力による二つの作用力の動作原理を図２０を用いて説明する。本発明で用いる噴流の二つの能力による二つの作用は、線香３２４などの立ち昇る煙３２３にストロー３２５で息を吹き付けることで目で確かめることができる。ストローから息を吹き出すと小さな噴流３２６ができる。立ち昇る煙３２３に前記の噴流３２６を吹き付けると噴流３２６に煙３２３が吸い込まれるように混ざり合う現象が起きて同時に噴流３２６が煙３２３を噴流の先端３２９まで運ぶ二つの現象を観察することができる。この二つの現象は、噴流３２６が流体の乱流であることから有する混合能力による混合作用３２７と、同じく噴流３２６が流体の乱流であることから有する運搬能力による運搬作用３２８であり、この混合作用３２７と運搬作用３２８が本発明で用いる二つの作用力である。噴流３２６の強さや形や吹き付ける距離や角度などを加減することで線香３２４の煙３２３を拡散させること無く任意の方向に移動することができる。このことからストローを大きなノズルにして大きな噴流を用いれば大量の煙などの被作用流体でも任意の場所に移動することができる。
【００４６】
図１は、厨房で立ち昇る煙を、移動対象の被作用流体の例として、任意の移動先を換気扇の受煙口を例として、本発明の方法で移動する実施例である。空気を圧縮する装置で圧縮した空気をノズル５から噴出して噴流６を作る。立ち昇る煙などの被作用流体１３の中を噴流６が貫通して煙などの被作用流体を移動する任意の場所である排気ファン１０の受煙口９などに向かうようにノズル５の方向を調節して設置する。立ち昇る煙などの被作用流体１３を貫通する噴流６の作用は、噴流６が流体の乱流であることから有する混合能力により周りの煙などの有害気体１３を多量に取り込んで膨らむ混合作用力７が働く。同時に、噴流６は乱流が持つ運搬能力によって取り込んだ煙などの有害気体１３を噴流６の先端である任意の場所、つまり排気ファン１０の受煙口９まで運搬する運搬作用力８が働く。以上の作用は噴流が継続して噴出していれば連続して起こる作用なので排気ファン１０の受煙口９には煙などの被作用流体が次々と運ばれてくる。
なお、煙などの被作用流体に噴流を作用させる場合のノズルの位置や噴流の位置については
図２３にその基本形を示す。立ち昇る煙３４６などの被作用流体に噴流を突き抜けさせるか３４７、近くを通過させる方法３４８、または、被作用流体の中にノズル３４５を挿入して噴流を発生３４９させて作用させる方法などがあり、これらの方法を組み合わせて用いる場合もあり、
同じく、煙などの被作用流体に複数の噴流を作用させる場合の方法については図２４にその基本的な方法を示す。噴流は一つの場合と複数の場合があり、複数の場合の組み合わせ方法の主なものは、並列式と中継式があり、さらには並列式と中継式の混合式を用いる場合がある。
【００４７】以上のように、本発明は、噴流で煙などの被作用流体を吹き飛ばしたり拡散させたりすること無く、被作用流体を噴流のなかに取り込むことによって、仕切りや衝立てを使わない自由空間の中で、煙などの被作用流体を制御して誘導して任意の方向や場所に能動的にかつ連続して移動する方法である。
【００４８】
図１１には噴流発生器の実施例を、
図１には噴流発生器と排気ファンを組み合わせて作用させる方法の実施例を説明する。空気を圧縮して噴流として噴出する噴流発生器１８、１７０はブロアーの基本機能を有したものであり、モーターで回る圧縮ファン２、１７２とダクト４、１７４とノズル５、１７５などを主要な構成部分として有し、この噴流発生器は一般に使用されているブロアーと基本構造が同じものである。一般家庭の厨房を例にした場合の噴流６の強さは、調理用熱源１４付近から立ち昇る煙などの有害気体１３の上昇流１７を突き抜けて１メートル程先まで届く強さであれば良くその時の噴流６の先端の太さは３０センチメートルから５０センチメートルで排気ファン１０に到達する程度が望ましい。噴流６が立ち昇る煙などの有害気体１３の中を貫通して排気ファン１０に向かうように噴流発生器１８、１７０のノズル５、１７５を設置する。動作時に噴流６は乱流が持つ混合能力により周りの煙などの有害気体１３を多量に取り込んで膨らむ混合作用７をする。同時に、噴流６は乱流が持つ運搬能力によって取り込んだ煙などの有害気体１３を噴流６の先端である排気ファン１０の受煙口９まで運搬する運搬作用８をする。排気ファン１０は多量の煙などの有害気体１３を混合した噴流６を受けて排気１６する。電源スイッチは換気扇と連動させることも出来る。強弱切り替えスイッチも設ける場合がある。設置場所が壁などになるので固定用のスタンドと方向調節用の関節を有する。なお、ダクトを分岐させてノズルを複数設置する場合もある。既存の換気扇と組合わせて使用する場合の実施例を模式化したものである。排気扇は運ばれてきた煙などの有害気体と乱流の混合気体を排出すればよいので、旧来よりも少ない出力で排気ができる。
【００４９】
図１２に示される実施例では、本発明の正逆両方推進ファンの動作原理をプロペラに例えて説明するものである。回転軸１８５に近い羽を内羽１８１とし、回転軸１８５から遠い位置、すなわち先端に近い部分を外羽１８２として、外羽１８２と内羽１８１の角度切り替え推進方向と反対の推進をする角度を持つ正逆両方推進ファンである。
【００５０】
図１３は図１２の正逆両方推進ファンの原理を用い、回転軸１９５と四枚羽の内羽１９１と内羽の先端部に固定した回転軸と同心円の境界輪１９３と境界輪の外周に取り付けた外羽１９２を１つの回転体にしものであり、向かって反時計回りの矢印１９４の方向に回転すると内羽１９１が作る空気の流れは後方１９６へ向き、外羽が作る空気の流れは手前１９７に流れ、相反する２方向の流れは境界輪１９３によって分けられる。境界輪１９３は相反する空気の流れを隔離する役割と外羽１９２を支える役割を担い、さらにダクトの一部の役割を担う場合もある。また、外羽１９２も内羽１９１もお互いの位置および枚数は自由である。なお、この形式の正逆両方推進ファンはモーターの回転数が大きくなると内羽１９１よりも外羽１９２の仕事能力の方がより増えるという特性がある。
【００５１】
図１４は図１３の正逆両方推進ファンスとダクトを組み合わせた給排気ユニットの実施例である。排気ファン２１０の役割を持つ内羽２２１と内羽先端の境界輪２２３と境界輪の外周の圧縮ファン２０２の役割を持つ外羽２２２はモーター２１１によって回転軸２０５と一体になって回転する。室外気は室外に開口した空気取り入れ口２０１から入り圧縮ファン２０２である外羽２２２に圧縮され圧縮空気２０３となって圧縮空気ダクトを通る。室内にある煙などの有害気体は受煙口２０９まで運ばれてくるので排気ファン２１０である内羽２２１によって排気ダクトに導かれて室外に排気される。なお、境界輪２２３とダクトの隙間はダクトの気密度にかかわるので精度の高い施工が望まれる。図１４には示していないがファン前後のダクトとファンモーターを共有のフレームに取り付けるなど、簡単な取り付け作業で精度を出せる機構を設ける。
【００５２】
図１５は本発明のシロッコファン２３１とシロッコファン２３１の円筒の延長上の外周に取り付けた外羽２３２の位置関係と動作原理を説明する図である。シロッコファン２３１の円筒の手前は塞がっているのでシロッコファン２３１による空気の流れは矢印２３７の方向であり、このとき一体で回転している外羽２３２による空気の流れは矢印２３６の方向であり、二種類のファンを組み合わせた１つの回転体から異なった二つの空気の流れを得ることができる。なお、境界輪２３３は相反する空気の流れを隔離する役割とダクトの一部の役割を担う場合もある。また、外羽２３２は図では一段であるが多段でも良い。
【００５３】
図１６は図１５の二種類のファンとダクトを組み合わせて本発明の排気装置の吸排気一体型のファンユニット用いた実施例である。排気ファン２５０の役割を持つシロッコファン２６１と圧縮ファン２４２の役割を持つ外羽２６２はモーター２５１によって回転軸２６５を中心に一体になって回転する。室外気は室外に開口した空気取り入れ口２４１から入り圧縮ファン２４２である外羽２６２に圧縮され圧縮空気２４３となって圧縮空気ダクト２４４に送られる。室内にある煙などの被作用流体は受煙口２４９まで運ばれてくるので排気ファン２５０であるシロッコファン２６１によって排気ダクト２５２に導かれて室外に排気される。なお、境界輪２６３とダクトの隙間はダクトの気密度にかかわるので精度の高い施工が望まれる。図には示していないがファン前後のダクトとファンモーターを共有のフレームに取り付けるなど、簡単な取り付け作業で精度を出せる機構を設ける。
【００５４】
図１７．１８．１９に示されるファンとダクトを組み合わせた装置の実施例の模式図では、室外気は空気取り入れ口２７１、２９１、３１１から入り吸気ダクトを通って二連のシロッコファンの圧縮ファン２７２、２９２、３１２の方に導かれて圧縮され圧縮空気２７３、２９３、３１３になり、圧縮空気ダクト２７４、２９４、３１４で送り出される。煙などの有害気体は受煙口２７９、２９９、３１９に集まり排気ファン２８０、３００、３２０で取り込まれて排気ダクト２８２、３０２、３２２に送られ排気口から排気される。シロッコファンの２連の形は図１７の様にシロッコファンが同じ方向を向く場合と図１８のように背中合わせになる場合がある。図１９は二つのシロッコファンとダクトとモーターを組み合わせて吸排気一体型のファンユニットとしたものであり、換気扇取り付け口に取り付けるタイプである。
【００５５】
本発明の基本形が図２で表したものであり、噴流に使用する空気を室外から取り入れる排気装置の実施例である。本発明の厨房用排気装置は図２５に示すとおり噴流発生部および作用空間および排気部の三つの主要部分を有して成り立つ厨房用排気装置であり、噴流発生部と作用空間と排気部は、空気圧縮機２０を室外において圧縮空気２３を建物構造物開口部に開けた穴に圧縮空気ダクト２４を通して室内に引き込んで排気ファン３０の対面する場所まで圧縮空気ダクト２４を配して、噴流２６が、煙などの被作用流体３３が立ち昇る場所を通過して受煙口２９に至る位置と方向にノズル２５を配置する。また、ノズル２５を最適位置に配置するために平時は収納していて動作時に最適位置に移動する収納式のダクトとノズルを用いる方法もあり、図９では動作状態を示しスイッチが入ることで噴流が噴出する。図１０は収納状態である。なお、図９と図１０の説明にあたっては動作状態を説明することが目的であるため同一符号を用いて説明する。作用空間は、左から噴流２６が噴出して立ち昇る煙などの被作用流体３３を混合作用力２７により混合し運搬作用力２８により運搬して受煙口２９に至る。排気部は受煙口２９に運ばれてきた煙などの被作用流体３３を排気ファン３０により受け取って室外に排出する。この装置の利点は圧縮ファン２２に従来のブロアーの機能を使用できることや、圧縮ファンスイッチを排気ファンスイッチと連動にするなどで排気ファン３０も既設のものが使用可能であることであるが、吸気量と排気量のお互いのバランスを執る必要があること、既設の排気ファン３０を流用する場合は小出力でも排気出力が大きすぎる場合がある。ただし、この装置は建物構造物に簡単に空気取り入れの穴を開けられる環境である場合に有効であり。この実施例では図面の他に、排気装置にシロッコファンを用いる場合やレンジフード式の排気装置にも適用でき、ダクトを分岐して複数の噴流を用いる方式にする場合も含む。
【００５６】
図３は室外気を取り込む圧縮空気ダクト４４を換気扇の開口部の角部を通す方式の厨房用排気装置の実施例であり、図２のような室外気を取り入れるための穴あけ加工をせずに、室外気を取り入れる方法を示している。室外気取り入れ方法は、図２２に示すように既設の換気口を用いるもので四つの方法がある。一つ目は四角い換気口と丸い排気ファンが作る三角形の隙間に圧縮空気のダクトを通す方法。二つ目は排気ファンと吸気圧縮ファンの二つのファンを取り付ける方法。三つ目は吸気用ダクトと排気用ダクトの二つのダクトを通す方法でありこの方法は特にレンジフードの場合に有効である。四つ目が吸気と排気の両方をひとつのモーターで行う本発明の吸排気一体のファンユニットを使用する方法である。図３は一つ目の四角い換気口と丸い排気ファン５０が作る三角形の隙間に圧縮空気ダクト４４を通す方法をもちいており、室外に設置した噴流発生部の空気取り入れ口４１から空気を取り入れて圧縮ファン４２で圧縮した圧縮空気４３を圧縮空気ダクト４４を換気口開口部５５に通して室内に導きノズル４５から噴出させる。作用空間は図２と同じである。排気部は排気ファン５０が小型小出力型になるが排気部の機能は図２と同じである。圧縮ファン４２と排気ファン５０のスイッチは連動方が良い。この実施例では図面の他に、排気装置にシロッコファンを用いる場合やレンジフード式の排気装置にも適用でき、ダクトを分岐して複数の噴流を用いる方式にする場合も含む。
【００５７】
図４は図２のような室外気を取り入れるための穴あけ加工をせずに、室外気を取り込む方式の厨房用排気装置の実施例を示している。室外気取り入れ方法は、既設の換気口を用いるもので請求項３記載の吸排気一体型のファンユニットを換気口に設置した実施例である。室外に開口した正逆両方推進ファンの外側のダクトが空気取り入れ口６１となり、外羽の圧縮ファン６２で圧縮して圧縮空気ダクト６４で導きノズル６５から噴出する。ノズル６５から噴出した噴流６６は作用域を通過して受煙口６９に達して正逆両方推進ファンの内羽の排気ファン７６によって煙と一緒に排気される。吸排気一体型のファンユニットの設置の利点は厨房にすでに開口している換気口に吸排気の装置を設置できることで建物に穴あけ加工などの必要が無いことである。一つのモーターで吸排気を行い作用空間の作用は図２と同じであり排気ファンの働きも図２と同じである。この実施例では図面の他に、ダクトを分岐して複数の噴流を用いる方式にする場合も含む。
【００５８】
図５は、一般家庭の厨房にすでに開いている換気扇用の開口部だけで吸排気を行う厨房用排気装置の実施例であり、図４に用いた請求項３記載のファンユニットをレンジフード式に調理用熱源の上部に配置し、ノズルを二つ設けた例を示している。吸気と排気の両方をダクトで行う方式である。この実施例では図面の他に、ノズルが単数または３つ以上の場合も含む。
【００５９】
図６は、一般家庭の厨房にすでに開いている換気扇用の開口部だけで吸排気を行う厨房用排気装置の実施例であり、請求項４記載の吸排気一体型のファンユニットを換気扇用の開口部に設置した場合の実施例である。ファンユニットは乱流発生部と排気部を１つのモーターで駆動するようにシロッコファンと軸流ファンとダクトを組合わせて一体にしたユニットであり、室外に開口した軸流ファン用の外側ダクトが空気取り入れ口１０１となり、外羽の圧縮ファン１０２で圧縮して圧縮空気ダクト１０４で導きノズル１０５から噴出する。作用空間の作用は図２  と同じである。この実施例では図面の他に、ファンユニットをレンジフード式の排気装置にも適用でき、ダクトを分岐して複数の噴流を用いる方式にする場合も含む。
【００６０】
図７は、一般家庭の厨房にすでに開いている換気扇用の開口部だけで吸排気を行う厨房用排気装置の実施例であり、請求項５記載の吸排気一体型のファンユニットをレンジフードの位置に設置した場合の実施例である。ファンユニットは２連のシロッコファンを１つのモーターで駆動してダクトを組合わせて一体にしたユニットであり、換気扇用の開口部を通って室外に開口した吸気用ダクトが空気取り入れ口１２１となり、圧縮ファン１２２で圧縮して圧縮空気ダクト１２４で導き分岐して二つのノズル１２５から噴出する。作用空間の作用は図２と同じである。この実施例では図面の他に、ノズルが単数の場合や３本以上の場合も含む。
【００６１】
図８は、一般家庭の厨房にすでに開いている換気扇用の開口部だけで吸排気を行う厨房用排気装置の実施例であり、請求項５記載の吸排気一体型のファンユニットを換気扇用の開口部に設置した場合の実施例である。ファンユニットは２連のシロッコファンを１つのモーター１５１で駆動してダクトを組合わせて一体にしたユニットであり、室外に開口した吸気用ダクトが空気取り入れ口１４１となり、圧縮ファンで圧縮して圧縮空気ダクト１４４で導き分岐して二つのノズル１４５から噴出する。作用空間の作用は図２と同じである。この実施例では図面の他に、ダクトを分岐して複数の噴流を用いる方式にする場合も含む。
【００６２】
【発明の効果】
この方法の特徴は、移動対象とする煙などの気体である被作用流体そのものに直接作用して誘導して任意の方向や任意の場所に能動的かつ連続して移動することが出来ることであり、優れた点は被作用流体が高温であったり腐食性であったりあるいは炎の状態でもその状態に関わらず作用することができる点にある。また、優れた点のもう一つは衝立などが無い自由空間で用いることができるので視界を遮らないとか周りが汚れないなどの特徴を持つ。そして、この方法を用いて排気ファンの受煙口まで被作用流体を運搬すれば排気ファンは目的の被作用流体を集中的に受け取って排気することができ省エネルギーにつながる。
【００６３】
噴流を発生させる噴流発生器は従来の技術で安価に作る事ができるので、請求項１記載の噴流の作用方法を低コストで実施し実現することができる。噴流発生器の噴流を用いて厨房で発生する煙などの有害気体を、厨房に既設の換気扇やレンジフードの受煙口まで運搬すれば、換気扇やレンジフードは小さな仕事量で煙などの有害気体を室外に排気することができる。新たに換気扇やレンジフードを設置する場合には、噴流発生器と組み合わせることで小出力型の換気扇やレンジフードで排気することができるので省エネルギー型の排気装置とすることができる。
【００６４】
正流と逆流の二つの流れを一つのモーターと一つのファンで発生させることができる。単純な構造であるためにローコストで生産が可能である。ダクトと組み合わせて小型なユニットにすることで省スペース省エネルギー型の吸排気機能を一体にしたファンユニットができる。
【００６５】
吸気と排気の二つの働きをする二つのファンと二組のダクトを１つのファンユニットにすることにより、換気専用の開口部があればファンユニットを取り付けることが出来るために、建物構造物に吸気用の穴を開ける必要が無く、どの厨房にも装備することができるようになる。構造的に小型で静圧の高い吸排気一体型のファンユニットができる。
【００６６】
広く使用されているシロッコファンを２連にしたものであり、既知の技術で十分な性能を発揮でき、ローコストで生産できる吸排気一体型のファンユニットである。これら３種類の吸排気一体型のファンユニットは、厨房に既存の換気扇用の開口部を使用する吸排気型の厨房用排気装置の設置普及を促進するものである。
【００６７】
本発明の厨房用排気装置を設置することによって、厨房で発生する煙などの有害気体を効率良く排気することができる。これまでの、空調済みの室内気を排気してしまうことによる不快感や、気密度の高い部屋での騒音や排気効率の低下などが解決して総合的な省エネルギー効果がある。さらに本装置の基本形は厨房以外にも広く活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】煙などの被作用流体を噴流で移動するモデル
【図２】厨房用排気装置、室外気用穴あけ型
【図３】厨房用排気装置、換気扇用開口部から室外気を取り入れるタイプ
【図４】厨房用排気装置、正逆両方の推進角を持つ複合ファンを用いた吸排気一体型のファンユニットを換気口に取り付けた例
【図５】厨房用排気装置、正逆両方の推進角を持つ複合ファンを用いた吸排気一体型のファンユニットをレンジフードの位置に取り付けた例
【図６】厨房用排気装置、シロッコファンと軸流ファンからなる複合ファンを用いた吸排気一体型のファンユニットを換気口に取り付けた例
【図７】厨房用排気装置、同じ方向を向いた２連シロッコファンを用いた吸排気一体型のファンユニットをレンジフードの位置に取り付けた例
【図８】厨房用排気装置、背中合わせの２連シロッコファンを用いた吸排気一体型のファンユニットを換気口に取り付けた例
【図９】収納型ノズルの動作時の状態
【図１０】収納型ノズルの収納時の状態
【図１１】噴流発生器
【図１２】正逆両方の推進角を持つ複合ファンの説明図
【図１３】正逆両方の推進角を持つ複合ファン
【図１４】正逆両方の推進角を持つ複合ファンを用いた吸排気一体型のファンユニット
【図１５】シロッコファンと軸流ファンからなる複合ファンの説明図
【図１６】シロッコファンと軸流ファンからなる複合ファンを用いた吸排気一体型のファンユニット
【図１７】同じ方向を向いた２連シロッコファンを用いた吸排気一体型のファンユニット
【図１８】背中合わせの２連シロッコファンを用いた吸排気一体型のファンユニット
【図１９】背中合わせの２連シロッコファンを用いた吸排気一体型のファンユニットを換気扇用開口部に取り付けるタイプ
【図２０】流体の乱流の混合作用と運搬作用の実験観察
【図２１】厨房で発生する煙などの有害気体の動き
【図２２】換気扇用開口部を使用して吸排気の両方を行う場合の代表的なパターン
【図２３】立ち昇る煙などの被作用流体に噴流を作用させる方法
【図２４】複数の噴流を作用させる場合の組み合わせ方法
【図２５】厨房用排気装置の構成
【符号の説明】
１．、２１、４１、６１、８１、１０１、１２１、１４１、１７１、２０１、２４１、２７１、２９１、３１１  空気取り入れ口
２、２２、４２、６２、８２、１０２、１２２、１４２、１７２、２０２、２４２、２７２、２９２、３１２  圧縮ファン
３、２３、４３、６３、８３、１０３、１２３、１４３、１６３、２０３、２４３、２７３、２９３、３１３  圧縮空気
４、２４、４４、６４、８４、１０４、１２４、１４４ね１６４、１７４、２０４、２４４、２７４、２９４、３１４  圧縮空気ダクト
５、２５、４５、６５、８５、１０５、１２５、１４５、１６５、１７５、３４５、３５１  ノズル
６、２６、４６、６６、８６、１０６、１２６、１４６、１６６、１７６、３２６、３５２  噴流
７、２７、４７、６７、８７、１０７、１２７、１４７  混合作用力
８、２８、４８、６８、８８、１０８、１２８、１４８、３２８  運搬作用力
９、２９、４９、６９、８９、１０９、１２９、１４９、２０９、２４９、２７９、２９９、３１９  受煙口
１０、３０、５０、７０、９０、１１０、１３０、１５０、２１０、２５０、２８０、３００、３２０、３３６  排気ファン
１１、３１、５１、７１、９１、１１１、１３１、１５１、２１１、２５１、２８１、３０１、３２１モーター
５２、７２、９２、１１２、１３２、１５２、２１２、２５２、２８２、３０２、３２２  排気ダクト
１３、３３、５３、７３、９３、１１３、１３３、１５３  煙などの被作用流体
１４、３４、５４、７４、９４、１１４、１３４、１５４  調理用熱源
１５、３５、５５、７５、９５、１１５、１３５、１５５、２１５、２５５  建物構造物開口部
１６、３６、５６、７６、９６、１１６、１３６、１５６、２１６、２５６、２７６、２９６、３１６排気
１８１、１９１、２２１  内羽
１８２、１９２、２２２、２３２、２６２  外羽
１９３、２２３、２３３、２６３  境界輪
１８４、１９４、２３４  回転方向
１８５、１９５、２２５、２３５、２６５、２８５、３０５  回転軸
１８６、１９６、２２６、２３６、２６６  内羽による空気の流れ
１８７、１９７、２２７、２３７、２６７  外羽による空気の流れ
２３１、２６１  シロッコファン
２８９、３０９  二連シロッコファン
６０、８０、１００、１２０、１４０、１７０、２００、２４０、２７０、２９０、３１０  ファンユニット
１７３  スタンド
１７７  方向調節継ぎ手
１７８  電源コード
１７９  強弱調節スイッチ
１６０  ダクト固定具
１６１  ダクト先端固定具
１６２  建物構造物
１６６、１６９  ノズル先着脱部
１６７  スイッチ
１６８  ノズル角度調整具
３３５  換気扇用開口部
３３７、３４０、３４３  吸気ダクト
３３８  吸気ファン
３３９  小型排気ファン
３４１、３４４  排気ダクト
３４２  吸排気一体型のファンユニット
３４６  立ち昇る煙
３４７  突き抜ける噴流
３４８  近くを通過する噴流
３４９  立ち昇る煙の中で発生する噴流
３５０  受煙口など
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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