专利名称：气帘辅助排气方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气罩排气方法及其装置，尤其涉及一种用气帘辅助排气方法及其装置。
背景技术：
目前在有油烟、工厂焊锡区、有机溶剂、铅、粉尘或特定化学物质的运作场所，多依实际状况设置有局部排气装置在工作台周围以维护人体健康。现有的局部排气装置通常是在其上方装置抽气罩，但此抽气罩的捕集效率会受到污染源侧向扩散与环境侧风的影响而降低。为解决上述的问题，前人提供一种具背墙、侧墙与前拉门的排气柜，此排气柜虽可减少环境侧风的影响，但由于排气柜侧墙与前拉门的结构使得工作台大小与操作者上肢活动空间都受到限制，而且前拉门的设计于操作上并不方便。因此，改善使用接收型气罩时污染源侧向扩散与环境侧风影响的缺点，并同时保留工作台大小与操作形式的弹性实为一重要课题。
为解决此重要课题，在1988年12月6号公开的美国专利号4788905案中，揭露一种风扇装置，设置于工作台下方，使风扇向上吹送气流而在工作台周围形成向上气帘，可隔绝工作台内部污染源侧向扩散并减低环境侧风，但受限于风扇装置的尺寸大小，其不适用于大型工作台，且一般工作台下方不一定具有容置风扇装置的空间。此外，在1991年8月27日公开的美国专利号5042456案中，揭露一种气罩通风装置，此气罩通风装置于工作台和操作者间提供向上气帘，并在侧墙上提供垂直侧墙的气流以导引污染源往中间流动，此装置虽可解决污染源侧向扩散与环境侧风的问题，但垂直侧墙的气流将会干扰向上气帘与接收型气罩的功效，同时此装置具侧墙与背墙的结构限定了工作台的大小与操作者可行动的区域。另外，在2002年9月17日公开的美国专利号6450879案中揭露一种气帘产生器，此气帘产生器设置于工作台和操作者间而提供向上气帘，但此向上气帘仅隔绝污染源往操作者方向侧扩散，并未隔绝污染源往未设置气帘产生器的侧边扩散。此外，本发明的发明人在2004年6月22日公开的美国专利号6752144案中揭露一种气帘产生器，而本发明即为此案的延伸发明。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种气帘辅助排气方法及其装置，借以解决现有技术所存在的问题。
因此，为实现上述目的，本发明所揭露的一种气帘辅助排气方法是利用设置于工作台上方的接收型气罩吸引气流而排出，且配合多个设置于工作台外沿且位于接收型气罩垂直下方的范围内的气帘产生器吹出的多个气帘以辅助接收型气罩的吸引气流而排出的捕集效能，本发明的方法为先设置各气帘产生器包围工作台部分面积，令此面积小于接收型气罩的开口面积。接着激活各气帘产生器吹出具送气速度的气帘，此送气速度为送气方向与送气速率组成，其中送气速率依远离气帘产生器而呈现递减。吹送各气帘至接收型气罩开口处，其中各气帘的有效作用面积小于接收型气罩开口面积，且送气方向的垂直分量指向接收型气罩开口处。并激活接收型气罩吸引具排气速率的气流，此排气速率依远离接收型气罩呈递减，且位于接收型气罩开口处的排气速率大于送气速率，其中具排气速率的气流与各气帘界定成屏蔽空间。
此外，本发明的装置，用以设置于工作台，其结构上包括有接收型气罩与气帘产生器，此接收型气罩设置于工作台上方，而气帘产生器设置于工作台外沿，各气帘产生器吹出的气帘朝向接收型气罩开口处，使得气帘、工作台与接收型气罩共同包围成一个屏蔽空间，其中气帘用以辅助接收型气罩的捕集效能。
另外，本发明可配合具墙面的工作台而施行方法及设置装置，此时将设置各气帘产生器的方法调整为以各气帘产生器配合各墙面包围该工作台部分面积，令此面积小于该接收型气罩的开口面积即可。另外，在装置方面只需设置气帘产生器于不具墙面的工作台外沿，使其配合墙面与接收型气罩以围成一个屏蔽空间即可。
当工作台内部产生污染源，此气帘可举升污染源至接收型气罩而排出，借此辅助接收型气罩的捕集效率，同时被气帘导引至屏蔽空间内部的污染源可减低环境侧风对其的影响。在分界高度下，向内向下的涡流可将污染源拦截并拘束，再将其推向工作台桌面，令污染源中粒径较大的微粒粘附于桌面，而其余微粒则顺着向内向下涡流进入气帘而举升到接收型气罩开口处。利用本发明可将工作台内部产生的污染源导引至接收型气罩而排出并有效防止污染源侧向扩散。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明的方法流程图；图2为本发明的装置架构图；图3为本发明的气帘产生器剖面图；图4A及图4B为本发明的第一实施例图；图5A及图5B图为本发明的第一实施例的空气流场剖面图；及图6为本发明的功效测试的实验数据图。
其中，附图标记10屏蔽空间 11接收型气罩12工作台13气帘产生器14通风管15气帘16向上出风口17墙面18上升气流 19分界高度20垂直静滞区21向内向下涡流22入风口具体实施方式
图1为本发明的气帘辅助排气方法的步骤流程图，如图所示，先设置各气帘产生器包围工作台部分面积(步骤S100)，令此面积小于接收型气罩的开口面积。接着激活各气帘产生器吹出具送气速度的气帘(步骤S101)，此送气速度为气帘产生器的吹力决定，且由送气方向与送气速率组成，其中送气速率依远离气帘产生器而呈现递减。吹送各气帘至接收型气罩开口处(步骤S102)，其中各气帘的有效作用面积小于开口面积，且送气方向的垂直分量指向接收型气罩开口处。并激活接收型气罩吸引具排气速率的气流(步骤S103)，此排气速率由接收型气罩的吸引力决定，且依远离接收型气罩呈递减，且位于接收型气罩开口处的气罩排气速率大于气帘送气速率，其中具排气速率的气流与各气帘界定成屏蔽空间。此外，在屏蔽空间的吹出气帘的推升力与接收型气罩的吸引力呈平衡状态的位置会形成分界高度，此平衡状态指的是吹出气帘的推升力减弱至无法举升气流与接收型气罩的吸引力减弱至无法吸引气流。因此位于分界高度下的气帘所提供的剪应力将形成向内向下的涡流。此平衡状态形成的分界高度具有垂直静滞效果，也也即气流在分界高度没有上升或下降的趋势。
另外，本发明可配合具墙面的工作台而施行方法，此时将设置各气帘产生器的方法调整为以各气帘产生器配合各墙面包围该工作台部分面积，令此面积小于该接收型气罩的开口面积即可。此时位于分界高度下的气帘所提供的剪应力与墙壁阻挡的作用配合而形成向内向下的涡流。
如图2所示，为本发明的装置架构图，如图中所示本装置用以设置于开放式的工作台12，此装置包括有接收型气罩11，用以设置于该工作台12上方，及多个气帘产生器13，用以设置于工作台12外沿，各气帘产生器13吹出的气帘15朝向接收型气罩11开口处，气帘15可形成气墙(图中仅标示一个气帘产生器13的气帘15所形成的气墙以供代表)，使得各气帘产生器13吹出的气帘、工作台12与接收型气罩11共同包围住一个屏蔽空间10，以此装置辅助接收型气罩11的捕集效率。此外，本发明的装置可配合具墙面(图中未显示)的工作台12而设置，此时气帘产生器13用以设置于不具墙面的工作台12外沿，令气帘产生器13吹出的气帘、墙面、工作台12与接收型气罩11共同包围成一个屏蔽空间，如此也可辅助接收型气罩11的捕集效率。此接收型气罩11可为厨房作业环境的抽油烟机或实验室与厂房中的抽气罩。而此气帘产生器13可互相连结以形成多件式结构，如图中所示在矩形的开放式工作台12，可放置四件气帘产生器13以互相连结，若工作台12具一个墙面则配合放置三件气帘产生器13，而工作台12具两个墙面则配合放置两件气帘产生器13，当工作台12具三个墙面则配合放置一件气帘产生器13。
气帘产生器13的结构如图3所示，此图为气帘产生器13的剖面图，其包括有向上出风口16、入风口22与鼠笼轮式风扇14。当鼠笼轮式风扇14转动时，带动外部气流由入风口22进入气帘产生器13，然后通过向上出风口16而形成气帘15。其中向上出风口16吹出气帘15的角度为5~10度。另外，前述气帘产生器13也可使用鼓风机的方式替代，意即鼠笼轮式风扇14可以由连通鼓风机的通风管代替，利用鼓风机吹送气流经由通风管而进入气帘产生器13，再由向上出风口16送出气流而形成气帘15。
关于此气帘辅助排气方法及其装置可更进一步以第一实施例说明。如图4A与图4B所示，为第一实施例的装置，如图中所示接收型气罩11设置于工作台12上方，且工作台12具有墙面17，将气帘产生器13设置于不具墙面17的工作台12外沿(如图4A所示)。图4B为此装置的俯视图，如图中所示，气帘产生器13配合墙面17包围工作台的面积与接收型气罩11开口面积的比例为0.8(此比例为气帘产生器13与接收型气罩11的距离约为操作者半身长度时，此装置可提供最佳效果的比例值)。激活气帘产生器13后吹出气帘15朝向接收型气罩11开口处，气帘15的送气速度会随着远离气帘产生器13而递减。当气帘15吹送至接收型气罩11开口处，其有效作用面积将小于接收型气罩11开口面积。如图4A所示，各气帘15彼此之间自气帘产生器13往接收型气罩11呈现收敛的位向，使得气帘15的送气速度的方向的垂直分量(图中未显示)都指向该接收型气罩11开口处，且此方向的水平分量(图中未显示)都指向屏蔽空间10内部。激活接收型气罩11，将吸引气流进入接收型气罩11而排出，被吸引的气流具有排气速率，此排气速率由接收型气罩11的吸引力决定，当距离接收型气罩11开口处越远则此吸引力越小，使得被吸引的气流具有的排气速率也越小。控制在接收型气罩11开口处此排气速率大于吹送至接收型气罩11开口处的气帘15的送气速度，使得气帘15的吹送作用与接收型气罩11的抽吸作用不相冲突。
接下来说明第一实施例形成的空气流场。如图5A所示，图中显示当工作台12的相对两侧都设置有气帘产生器13时形成的空气流场的剖面图。其中气帘15的吹送作用与接收型气罩11的抽吸作用造成上升气流18，此上升气流18在屏蔽空间10内部产生污染源(图中未显示)时可导引污染源进入接收型气罩11而排出。在分界高度19会形成垂直静滞区20，在垂直静滞区20内气流因上升力不足而呈现既不上升也不下降的状态，因此在垂直静滞区20内的较大微粒会受重力作用而沉降，即会进入向内向下涡流21。向内向下涡流21先将污染源拦截并拘束而后推向工作台12表面，使污染源中的较大微粒因重力而沉降而粘附于工作台12表面，其余污染源再由向内向下涡流21推向气帘15而进入上升气流18，因此举升至接收型气罩11而排出。因此，屏蔽空间10所形成的空气流场将有效导引工作台12内部的污染源由接收型气罩11排出，或经由重力作用使较大微粒粘附于工作台12表面，如此一来可有效防止污染源外泄，并提高接收型气罩11的捕集效率。
接着，如图5B所示，图中显示当工作台12的相对两侧为气帘产生器13与墙面17时形成的空气流场的剖面图。如图中所示，气帘15的吹送作用与接收型气罩11的抽吸作用造成上升气流18，此上升气流18在屏蔽空间10内部产生污染源(图中未显示)时可导引污染源进入接收型气罩11而排出。在分界高度19较靠近墙面17处会形成垂直静滞区20，在垂直静滞区20内气流因上升力不足而呈现既不上升也不下降的状态，在此区内的污染源容易产生微粒粘合的效应，当微粒大到足以受重力作用而沉降，即会进入向内向下涡流21。向内向下涡流21会先将污染源拦截并拘束而后推向较靠近墙面17的工作台12表面，使污染源中的粘合微粒因重力而沉降并粘附于工作台12表面，其余污染源再由向内向下涡流21推向气帘15而进入上升气流18，再举升至接收型气罩11而排出。因此，墙面17与气帘15间的空气流畅将有效导引工作台12内部的污染源由接收型气罩11排出，或经由重力作用使较大微粒粘附于工作台12表面，如此一来可有效防止污染源外泄，并提高接收型气罩11的捕集效率。
关于本发明的功效以配合第一实施例的实验说明。此实验先放置六氯化硫(Sulfur Hexafluoride)的释放器于该屏蔽空间10内部，且依实验需要调整释放器与工作台12的距离，并利用气体检测器检测接收型气罩11排出的气体样本所含六氯化硫的浓度。此实验的对照组为不激活气帘产生器13时检测已激活的接收型气罩11排出的气体样本所含六氯化硫的浓度，而此实验的实验组为同时激活气帘产生器13与接收型气罩11时，检测接收型气罩11排出的气体样本所含六氯化硫的浓度。对照组与实验组在实验过程中逐渐增加六氯化硫的释放器与工作台12间的垂直距离，在不同的垂直距离条件下，分别纪录气体检测器检测六氯化硫的浓度的数值。此实验的其它参数如下接收型气罩排气导管风速为5.0公尺/秒，接收型气罩排气导管直径为200公厘，接收型气罩抽气风量为9.42立方公尺/分钟，六氯化硫释放流率为59.5毫升/分钟。如图6所示，为本实验的结果。图中横轴为接收型气罩开口处与六氯化硫的释放器的垂直距离(单位为公分，负值表示释放器伸入气罩开口内)，纵轴为气体检测器检测六氯化硫的浓度的数值经计算后求得接收型气罩的捕集效率。a为实验组的实验数据，b为对照组的实验数据。由此得知具有气帘辅助的捕集效率为81％~100％(表示六氯化硫的释放器置于工作台桌面的捕集效率为81％，而六氯化硫的释放器置于接收型气罩开口处的捕集效率为100％)，而不具气帘辅助的捕集效率为23％~96％，两者效果的差异倍数为1.0~3.5。换言之，当污染源靠近工作台桌面时，具有气帘辅助的接收型气罩可提升捕集效率达三倍以上。
综合上述所言，本发明在具排气速率的气流与各气帘界定成的屏蔽空间或需配合墙面而界定的屏蔽空间，在可产生如图5A或图5B所示空气流场的情形下均可有效导引工作台内部污染源至接收型气罩排出，并防止污染源侧向扩散而外泄，此均为本发明欲保护的范围。其中污染源若包含较大微粒以致无法由接收型气罩排出时，可被导引至工作台桌面而粘附，当操作者工作完毕，先将接收型气罩关闭，再关闭气帘产生器，即可清理粘附于工作台表面的污染源。此外，本发明的气帘产生器可辅助接收型气罩的捕集效率，因此在接收型气罩抽力不足的操作环境下可不需额外增加提升抽力的设备，因而提供节约能源的效果。而原先设置有接收型气罩的环境也可加装气帘产生器以运用本发明的方法辅助排气的效能。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种气帘辅助排气方法，利用一设置于一工作台上方的接收型气罩吸引气流而排出，且配合多个设置于该工作台外沿且位于该接收型气罩垂直下方的范围内的气帘产生器吹出的多个气帘以辅助该接收型气罩的吸引气流而排出的捕集效率，其特征在于，包括以下的步骤设置各该气帘产生器包围该工作台的一面积，令该面积小于该接收型气罩的一开口面积；激活各该气帘产生器吹出具一送气速度的该气帘，该送气速度为一送气方向与一送气速率组成，该送气速率依远离该气帘产生器呈递减；吹送各该气帘至该接收型气罩开口处，其中各该气帘的有效作用面积小于该开口面积，且该送气方向的一垂直分量指向该接收型气罩开口处；及激活该接收型气罩吸引具一排气速率的气流，该排气速率依远离该接收型气罩呈递减，且位于该接收型气罩开口处的该排气速率大于该送气速率，具该排气速率的气流与各该气帘界定一屏蔽空间。
2.根据权利要求1所述的气帘辅助排气方法，其特征在于，激活各该气帘产生器还包括自该气帘产生器吹出具有一角度的该气帘，该角度为5~10度，用以决定该送气方向。
3.根据权利要求2所述的气帘辅助排气方法，其特征在于，该送气方向还具有一水平分量，该水平分量指向该屏蔽空间内部。
4.根据权利要求1所述的气帘辅助排气方法，其特征在于，还包括在该屏蔽空间的吹出该气帘的推升力与该接收型气罩的吸引力呈平衡状态的位置形成一分界高度，以使位于该分界高度下的该气帘提供一剪应力而形成一向内向下的涡流。
5.一种气帘辅助排气方法，利用一设置于一工作台上方的接收型气罩吸引气流而排出，该工作台具有至少一个垂直该接收型气罩的墙面，且配合至少一个设置于不具该墙面的该工作台外沿且位于该接收型气罩垂直下方的范围内的气帘产生器吹出的多个气帘以辅助该接收型气罩的吸引气流而排出的捕集效率，其特征在于，包括有以下的步骤设置各该气帘产生器配合各该墙面包围该工作台的一面积，令该面积小于该接收型气罩的一开口面积；激活各该气帘产生器吹出具一送气速度的该气帘，该送气速度为一送气方向与一送气速率组成，该送气速率依远离该气帘产生器呈递减；吹送各该气帘至该接收型气罩开口处，各该气帘的有效作用面积小于该开口面积，且该送气方向的一垂直分量指向该接收型气罩开口处；及激活该接收型气罩吸引具一排气速率的气流，该排气速率依远离该接收型气罩呈递减，且位于该接收型气罩开口处的该排气速率大于该送气速率，具该排气速率的气流与各该气帘界定一屏蔽空间。
6.根据权利要求5所述的气帘辅助排气方法，其特征在于，激活各该气帘产生器还包括自该气帘产生器吹出具有一角度的该气帘，该角度为5~10度，用以决定该送气方向。
7.根据权利要求6所述的气帘辅助排气方法，其特征在于，该送气方向还具有一水平分量，该水平分量指向该屏蔽空间内部。
8.根据权利要求5所述的气帘辅助排气方法，其特征在于，还包括在该屏蔽空间的吹出该气帘的推升力与该接收型气罩的吸引力呈平衡状态的位置形成一分界高度，以使位于该分界高度下的该气帘提供一剪应力而形成一向内向下的涡流。
9.一种气帘辅助排气装置，用以设置于一开放式的工作台，其特征在于，此装置包括有一接收型气罩，用以设置于该工作台上方且吸引具一排气速率的气流；及多个气帘产生器，用以设置于该工作台外沿，各该气帘产生器吹出具一送气速度的一气帘，该送气速度为一送气方向与一送气速率组成，该送气方向的垂直分量朝向该接收型气罩开口处，且位于该接收型气罩开口处的该排气速率大于该送气速率，各该气帘、该工作台与该接收型气罩共同包围一屏蔽空间，各该气帘用以辅助该接收型气罩的捕集效率。
10.一种气帘辅助排气装置，用以设置于一工作台，该工作台具有至少一垂直于该工作台的墙面，其特征在于，此装置包括有一接收型气罩，用以设置于一工作台上方且吸引具一排气速率的气流；及至少一个气帘产生器，用以设置于不具该墙面的该工作台外沿，各该气帘产生器吹出具一送气速度的一气帘，该送气速度为一送气方向与一送气速率组成，该送气方向的垂直分量朝向该接收型气罩开口处，且位于该接收型气罩开口处的该排气速率大于该送气速率，各该气帘、各该墙面、该工作台与该接收型气罩共同包围一屏蔽空间，各该气帘用以辅助该接收型气罩的捕集效率。
全文摘要
本发明公开了一种气帘辅助排气方法及其装置，在工作台设置气帘产生器以包围其部分面积，且工作台上方设置有接收型气罩，此接收型气罩外沿的垂直下方可完全涵盖前述的面积，接着激活气帘产生器吹出气帘至接收型气罩开口处，并激活接收型气罩吸引气流。接收型气罩吸引的气流与气帘界定出屏蔽空间，使气帘可将屏蔽空间内部产生的污染源导引至接收型气罩而排出，达成辅助排气的功效，并局限污染源于屏蔽空间内以防止污染源侧向扩散。
文档编号F24C15/20GK101093087SQ20061008298
公开日2007年12月26日 申请日期2006年6月23日 优先权日2005年11月21日
发明者李水源, 裴培鑫, 王顺志, 张振平, 石东生 申请人:安薪实业有限公司