フード
捕集フード：発生源から手のひら1枚分離すだけで、必要風量は約4倍に
フードは排気システムの最初の関門です。フードで汚染物質を捕集できなければ、ファンがどれだけ強力でも、スクラバーがどれだけ優れていても意味がありません。汚染物質はすでに作業者が吸う空気へ漏れ出しているためです。
よく使われる3種類のフード
- 囲い式フード（Enclosing Hood）：ヒュームフードや塗装ブースのように、発生源をほぼ完全に囲います。必要風量がもっとも少なく、制御性ももっとも高い方式です。
- 外付け式フード（Capturing Hood）：発生源の横に設置し、自ら気流をつくって汚染物質を引き込みます。溶接台の横のフードや、めっき槽の縁に沿ったスロットフードなどです。
- レシーバー式フード（Receiving / Canopy Hood）：熱で自然に上昇する煙を受け止めます。高温槽の上のキャノピーフードなどです。煙の温度が十分に高い場合には有効ですが、作業者が槽の上にかがみ込むと、頭部が煙の流れの中に入ってしまいます。
覚えておきたいのは、囲うほど必要風量も動力も少なくて済むという点です。
捕集風速（Capture Velocity）とは
捕集風速とは、周囲の乱れた気流に打ち勝って汚染物質をフードへ引き込むために、汚染物質が発生する地点で必要となる風速のことです。フード開口面の風速ではありません。適切な値は、汚染物質がどれくらいの勢いで放出されるか、周囲の空気がどれくらい動いているかによって変わるため、現場で評価する必要があります。
周囲に何もない自由空間に置いた外付け式フードの場合、必要風量は次の式で求めます。
Q = Vx × (10X² + Af)
- Q ＝ 排気風量（m³/s）
- Vx ＝ 発生地点で必要な捕集風速（m/s）
- X ＝ フード開口面から発生地点までの距離（m）
- Af ＝ フード開口面積（m²）
距離こそ、もっとも大きな要因
式のXは2乗されるため、距離がわずかに増えるだけで必要風量は急激に増えます。開口面積0.05m²のフードで、捕集風速を同じにした場合を見てみましょう。
| フード開口面からの距離（cm） | 必要風量（30cmを基準） |
|---|---|
| 15 | 0.29倍 |
| 30 | 1倍 |
| 60 | 3.84倍 |
つまり、フードを30cmから60cmに離すと、ファン、ダクト、スクラバーをすべて約4倍の大きさにしなければなりません。大きなファンを購入する前に、フードをもっと発生源に近づけられないか検討しましょう。
費用をかけずに風量を節約する2つの工夫
- フード開口部の周りにフランジを付ける：フランジが、汚染物質のない背後からの吸い込みを防ぎます。式は Q = 0.75 × Vx × (10X² + Af) となり、約25%の節約になります。
- フードを作業台や作業面に密着させる：台の面が片側の壁の役割を果たします。式は Q = Vx × (5X² + Af) となります。
両方を同時に行うと Q = 0.75 × Vx × (5X² + Af) です。上の例の距離30cmでは、必要風量はフランジのない自由空間のフードの約40%まで下がります。
フードがまだ十分に吸引できているかを確認する方法
どのフードにも入口で圧力損失が生じるため、フード直後のダクトで測る静圧（フード静圧：Hood Static Pressure）が、フードの状態を示す指標になります。同じフードであれば、風量はこの値の平方根に比例します。
実際には、システムの稼働初期にこの値を記録して基準値とし、定期的に測り直します。値が下がり続けていれば、フードの風量も低下しています。原因としては、ダクトの詰まり、ダクトの漏れ、ファンベルトのゆるみ、フィルターの目詰まりなどが考えられます。
現場でよくある誤り
- 作業の邪魔になるのを避けようとして、フードを発生源から遠くに取り付ける
- 扇風機の風がフードの前を横切り、煙を横へ押し出してしまう
- フードは大きいほど良いと考える（開口面積が大きくなれば必要風量も増える）
- 汚染物質の動きと逆向きに吸引する（例：上昇する高温の煙に対して、床面にフードを設置する）