ダクト
ダクト内風速：遅すぎれば粉じんがたまり、速すぎれば動力コストが増える
集じんシステムのダクトは、単なる空気の通り道ではありません。粉じんを集じん装置まで確実に搬送し続ける役割を担っています。風速が遅すぎると途中で粉じんがたまり、速すぎると電力コストとダクトの摩耗が増えます。
最小搬送速度（Minimum Transport Velocity）
粒子を堆積させずに搬送し続けられる、最も低い風速のことです。粒子が重いほど、また湿っているほど、高い風速が必要になります。工学的な参考値は次のとおりです。
| 汚染物質の種類 | ダクト内風速（m/s） |
|---|---|
| 蒸気、ガス、煙 | 最小値なし。経済的な範囲は通常5〜10 |
| 金属ヒューム、金属の煙 | 10.2〜12.7 |
| 軽く細かい粉じん | 12.7〜15.2 |
| 乾いた粉じん・粉体 | 15.2〜17.8 |
| 一般的な工業粉じん（研削粉、岩石粉、搬送作業など） | 17.8〜20.3 |
| 重い粉じん | 20.3〜22.9 |
| 重い、または湿った粉じん（湿ったセメント粉、金属片を含む鉛粉など） | 22.9以上 |
これらは「目標値」ではなく「最小値」です。ダクトのすべての区間で保つ必要があり、枝ダクトが合流した後の主ダクトも例外ではありません。
ダクトのサイズの決め方
まず、ダクトの目標断面積を求めます。
At = Q ÷ Vt
- At ＝ 目標断面積（m²）
- Q ＝ その区間を流れる実風量（m³/s）
- Vt ＝ 最小搬送速度（m/s）
次に、断面積がAtよりわずかに小さい規格サイズのダクトを選びます。そうすれば、実際の風速が最小値を下回りません。
例：細かい粉じんを3,600m³/h（1m³/s）で吸引し、最小風速を15m/sとする場合
- At = 1 ÷ 15 = 0.0667m²。丸ダクトの直径にすると約291mmです。
- 280mmのダクト（断面積0.0616m²）を選ぶと、実風速 = 1 ÷ 0.0616 = 16.2m/s となり、基準を満たします。
- 余裕を見て300mm（断面積0.0707m²）にすると、風速は14.1m/sに下がり、最小値を下回って粉じんがたまるおそれがあります。
このように、集じんシステムでは「将来に備えて太めのダクトにする」という考え方が通用しにくいのです。
速すぎても良くない理由
直管、エルボ、合流部での圧力損失は「速度圧」の倍数として計算され、速度圧は風速の2乗に比例します。風速を上げると、ファンが生み出すべき圧力はそれ以上の勢いで増え、電力コスト、騒音、そして研磨性の粉じんによるダクトの摩耗が増えます。適切な設計風速は、最小値をわずかに上回る程度です。
ダクトの形状と材料の選び方
- 丸ダクトを第一の選択肢とする：排気、大気汚染防止、集じんのほとんどの用途に適しています。
- 角ダクト：スペースが不足する場合に限って使い、できるだけ正方形に近づけます。
- 亜鉛めっき鋼板のダクト：204°Cを超える温度では推奨されません。
- 腐食性の物質（酸のミストなど）：物質とダクト材料の相性を事前に確認します。プラスチックは種類によって耐薬品性と耐熱性が異なります。
ダクト内風速が不足しているサイン
- 水平ダクトをたたくと鈍い音がする、または粉じんの重みでダクトがたわみ始めている
- ファンは正常に動いているのに、フードの風量が毎月少しずつ低下している
- ダクト内の清掃のために、本来より頻繁に設備を停止しなければならない