溶接・切断ヒュームの混相流解析に基づく内業工場の換気システムと労働環境に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555271
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 福地 信義 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (80039677)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村山 雅己 船舶艤装品研究所, 主任研究員 ; 胡 長洪 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (20274532) ; 篠田 岳思 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (80235548) ; 李 旗 名村造船所, 船舶海洋事業部, 技術研究員
• Keywords: 金属ヒューム / 溶接 / 労働衛生 / 内業工場 / 作業環境 / 換気 / ヒューム拡散 / 擬似2次元可視化模型

Research Abstract

内業工場における溶接・切断時に発生する金属ヒュームによる工場内空気汚染は改善が要請される傾向にある。このため、以下の研究を行った。
(1)内業工場における金属ヒュームの換気流解析
ヒューム流動制御のための換気システム構築を目的として、ヒューム流動状態の把握を行った。ここでは、非等温場の運動量・温度・ガスの輸送方程式に基づき換気流とヒューム濃度の数値解析を行った。さらに、内業工場の擬似2次元模型を用いた流動可視化実験を行って比較をし、ヒューム流動状態を解明する方法としての妥当性を調べた。
(2)金属ヒュ一ムの拡散と換気に関する実験
内業工場をモデル化した擬似2次元模型を用いて、着色塩水の比重差置換による模擬的な流動可視化実験を行った。また、非等温場の運動量・温度・ガスの輸送方程式に基づき換気流とヒューム濃度の数値解析を行い、解法の妥当性を調べた。さらに、実験要因を種々変えて流動可視化実験を行い、排煙位置、換気量、屋根形状とヒューム流動状態の関係を明らかにした。
(3)内業工場における金属ヒュームの全体換気と換気効率
造船所の船殻工場をモデル化した3次元の工場模型を用いて、漏煙試験用発煙片の発煙によりヒューム流動の可視化実験を行い、工場天井の形態と換気位置が換気効率に与える影響を調べた。そして二層ゾーンモデルによりヒューム煙の拡散を解析して両者の比較を行った。さらに、作業時間を模した時間間隔をもつ発煙点を仮定して、切断作業時のヒューム拡散に関する状態解析を行い、換気口位置、換気ファンの設置数などとヒューム層厚や熱量の関係および換気効率を明らかにした。

Research Products

• [Publications] 福地信義, 他1名: "内業工業における金属ヒュームの換気制御と労働安全性に関する研究(その1)換気流解析"日本造船学会論文集. 第191号. 159-168 (2002)
• [Publications] 福地信義, 他4名: "造船内業工業における金属ヒュームの拡散と換気に関する実験的研究"西部造船会会報. 第104号. 267-279 (2002)