令和３年度「第49回」労働衛生コンサルタント試験（労働衛生工学）回答速報１０

今日問４の最後の２題小問（５）と小問（６）を考えてみました。
例年通り、問３と問４は、局所排気装置の設計に関する問題ですが、問４は、フード設計における流体力学の知識と活用事例について問う問題になっています。
　　
問４

局所排気装置に関する以下の設問に答えよ。計算問題は計算過程を示し。計算は有効数字３桁で行い、解答用紙の解答欄（空欄）には有効数字３桁目を四捨五入して有効数字２桁で解答を記入せよ。なお、ダクトの断面は円形とし、空気密度は1.20Kg/m3とする。

　

小問（５）の問題文と図

図５は、排風機前後の圧力分布のグラフの上に排風機の絵を重ねたものである。グラフの圧力分布は、大気圧との比較で示している。圧力ａ～ｄについて、静圧、速度圧、全圧のいずれになるかを答えよ。

　

小問（５）の回答案

　

速度圧は、流速が変わらなければ一定なので、abcdの選択肢から、速度圧は無くなります。

　

ファン前では、全圧より静圧の方が絶対値は大きくなりますから

　　ａ：全圧

　　ｂ：静圧

ファン後では、この関係は逆転するので

　　ｃ：全圧

　　ｄ：静圧

　

問４の小問（６）

問題文と図

局所排気装置の設計計算を行った結果、排風量がＱ、排風機に掛かる静圧がＰｓとなった。

図６には、使用する排風機の静圧曲線（実線）とダクト径の静圧曲線（点線）を示したが、次の問に答えよ。

　なお、ア～ウの動作点については、図６の該当する番号①～⑦で答えよ。

ア：排風機を回転数Ｘで運転させた場合の動作点

イ：排風機を回転数Ｘで運転させた場合の動作点

ウ：排風機を回転数Ｘで運転させた場合、排風量の設計値Ｑが変化しないようにするため、ダンパーで静圧の値を増加させるように調整を行ったときの動作点

エ：気密性の高い屋内作業場に局所排気装置のフードを設置し、その排気口が屋外にある場合と排気口が同じ屋内作業場にある場合について、運転したときの排気量は、どのようになるのかその理由と共に簡潔に説明せよ。

　

回答案

実際の動作点は、排風機の静圧曲線と、ダクト径の静圧曲線との交点ですので

　（ファンの作る静圧差とダクトの静圧の釣り合った点）　　

　

ア：排風機を回転数Ｘで運転させた場合の動作点　

　　③：回転数Ｘの静圧曲線とダクト径の静圧曲線との交点

イ：排風機を回転数Ｙで運転させた場合の動作点　

　　⑥：回転数Ｙの静圧曲線とダクト径の静圧曲線との交点

は、容易に理解できると思います。

　

ウ：実際の局所排気装置では、Ｑは必ずしも、③④の交点に一致しません。

　　ファンの回転数が不連続にしか変化させられない場合（ギア比などで決まる）のです。

　　その場合は、通常、風量が上がった状態（安全サイド）で運転しますが、

　　風量を上げすぎると、弊害もあるので、設問のように、

　　ダクト径の静圧を上げて、回転数Ｘで運転するケースもあります。

　

　　回転数Ｘで運転しているので、③の位置から、排風量がＱに一致するまで下がった点

　　②が動作点になります。

　　ダンパーで絞ったときのダクト径の静圧曲線を、赤で追記しておきます。

　

エ：屋外の全圧はゼロですので、機密性の高い部屋にフードを置いて屋外に排気すると、排気口を同じ室内においた場合より静圧差が大きくなります。

　　排風機の特性曲線から、静圧が大きくなると、風量は下がります。

　

　　必要排風量が達成できなくなることは、機密性の高いクリーンルーム内に設置する場合などで良く起こります。この場合、外から取り入れる新鮮風をメークアップエアーと呼ぶこともあります。

　

以上で、問４も終わりです。　

　

　

　

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作業環境の管理上、発生源対策として重視されている局所排気装置の設計・保守・届出などについて、筆者の多年の経験をもとに、そのノウハウも交え、だれにでも理解できるよう解説。最新の法令・知見等に基づき記述を改訂したほか、「圧力損失の計算」の項などを加え、必要な修正を施した。

タグ：労働衛生コンサルタント 過去問 局所排気装置 ファン静圧 静圧曲線