労働衛生コンサルタントの筆記試験を受験される方を応援するために、過去問を一問ずつ解いていきたいと思います。＜＜尚、回答例は小生の見解ですので、誤解誤答・ご不明な点についてはコメントにてご意見を頂きたいと思います。＞＞
労働衛生工学 第４４回（平成２８年）
問３、問４は、局所排気装置設計に関わる計算問題です。
ここ数年、類似した問題が出ていますが、フードが囲い式だったり、スリット式だったり、ちょっとずつひねってあります。
問３図に示すようなプッシュプル型換気装置において、作業者が内部に入った後に引き戸を閉じて有機溶剤作業を行う場合について、以下の設問に答えよ。
但し、空気密度は1.20Kg/m3とし、計算は有効数字３桁で行い、回答は３桁目を四捨五入して有効数字２桁で答えよ。
【小問１）
１）プッシュプル型換気装置の補足面について説明せよ、また、図のプッシュプル型換気装置が具備すべき補足面における性能要件を三つ、数字を挙げて答えよ。
小生の回答案
有機溶剤作業の制御風速は、囲い式フードなどでは、0.4m/sですが、プッシュプル方式では、半分の0.2m/sになりますね。また、風速の振れ幅が0.5~1.5倍なので、それを書けば良いのだと思います。
・補足面：作業する人の呼吸位置での、給気口と排気口を結ぶ線に直交した平面
・補足面を16分割してそれぞれの区画の風量を測定し、下記の要件を満たしていること。
a)補足面における制御風速が、０．２m/sec以上必要
b)制御風速の時間・空間変動について、最大値が1.5倍以内
c)制御風速の時間・空間変動について、最小値が0.5倍以上
【小問２）】
２）補足面における平均風速を、必要とする最低平均風速の１．５倍としたとき、必要排風量を求めよ。（m3/min) また、その計算過程も示せ。
小生の回答案
補足面の面積が２ｍ×２．４ｍ、
必要風速0.2m/sの1.5倍
りゅうりょうの単位は、１分間あたりなので、60倍
＝0.200×1.50倍×2.00ｍ×2.40ｍ×60.0秒＝ 86.4m3/min
３桁目四捨五入なので、86m3/min
【小問３）】
３）床面に図のように６つのスリットを置き、吸引する構造とした。吸引スリットの開口断面は１ｍ×０．０４ｍで、各吸引スリットの通過速度はすべて同じとする。吸引スリット部の速度圧と、圧力損失を求めよ。尚、吸引スリットの圧力損失係数は、1.78とする。 また、その計算過程も示せ。
小問２）で求めた風量を、スリット６個から出した時の風速を求めます。結構な風速になりそうですね。
次に、風速から速度圧を求めて、スリットの圧損係数を掛けます。
小生の回答案
スリットの面積＝0.04×６＝0.24m2
風速V=86.4÷60÷0.24＝6.00m/s
速度圧＝0.5×1.2×風速V×風速V＝21.6Pa
圧損＝圧損係数×速度圧＝17.8×21.6＝38.4Pa
答え：速度圧 22Pa、圧力損失 38Pa
【小問４）】
４）角型ダクトを用いる計算の場合は、円形ダクトの相当直径を求めて計算する必要がある。相当直径Ｄｅは次式で計算される。相当直径を用いる理由を簡潔に述べよ
これは、配管設計を一度でもやった事があれば、常識ですよね！
とはいえ、現場の制約でダクトの形状はなかなか丸形になりません。壁を貫通するときに、防火ダンパーを挟む必要があると、角形になってしまします。出来るだけ、正方形に近いダクトを作ってもらうようにお願いすることが多いですね。
小生の回答案
角型ダクトでは、隅の部分が圧力損失が大きく、風量に寄与できない。各ダクトの縦横の積の断面積より、小さい値を用いる必要がある。そのため、相当直径を用いる。
【小問５）】
５）図１の角型ダクト（a=0.6ｍ、b=0.2ｍ）の相当直径Deを上の式を用いて求めよ。
また、２）で求めた必要排風量を用いて、角型ダクト１ｍ当たりの圧力損失（Pa/m)を求めよ。なお、このダクトの摩擦係数は0.02とする。 また、その計算過程も示せ。
尚、８乗根は、電卓の√キーを３回押すと求められる。
Deは計算するだけなので、サービス問題(笑)
風速をDeから求めた断面積を用いて求め直す必要があります。
また、圧損係数＝摩擦係数×配管長/配管直径という関係を記憶していないと回答できません。局排設計の経験の無い方には、突然の難問になりますね（o_o；）
小生の回答案
計算するとDe=0.365 答え：相当直径0.37ｍ
換算断面積は、0.365×0.365×3.14÷4＝0.10
風速は、86.4÷60÷0.10＝14.4m/s
速度圧は、1.2÷2×1.44×1.44＝124Pa
圧損係数＝摩擦係数×配管長/配管直径＝0.02*1/0.365＝0.055/m
圧力損失＝0.055×124＝6.82Pa 答え：6.8Pa
この問題は落ち着いて問題を読んで回答すれば、途中までは、なんとなく正解できるけど、局所排気装置の設計のポイントとなる計算式がちりばめられていて、勉強になる問題だと思いました。