【第1回】局所排気装置とは？仕組み・構成・役割を基礎から解説

「局所排気装置は、有害物質を吸い込んで屋外に出す設備」ということは知っていても、なぜ発散源の近くにフードを設けるのか、ダクトや排風機がどのような役割を果たしているのか、説明するのは意外と難しいものです。

また、局所排気装置が運転していても、作業者が有害物質を吸い込んでしまう場合があります。装置を設置しただけでは、必ずしも十分なばく露防止対策になるとは限りません。

局所排気装置の基本は、有害物質が作業場へ広がる前に、発散源の近くで捕らえて取り除くことです。

この記事では、その仕組みを基礎から説明し、装置を構成する各部の役割、全体換気との違い、現場で性能を確認する際の注意点まで整理します。

局所排気装置とは？

局所排気装置は、作業によって発生する粉じん、ガス、蒸気、ミストなどを、作業場の空気中に広がる前に吸引し、屋外へ排出するための設備です。

局所排気は、一般的に「局排（きょくはい）」とも呼ばれています。

例えば、粉末状の原料を容器へ投入する作業を考えてみましょう。

原料を袋から取り出して投入するとき、粉じんが発生する場合があります。この粉じんが作業場へ広がり、作業者の呼吸する空気に混ざると、粉じんへのばく露につながります。

そこで、発散源を囲うフードなどを設け、発生した粉じんを周囲へ拡散させずに吸引する方法が局所排気です。

ここで大切なのは、単に空気を吸い込むことではありません。

有害物質を含む空気が作業者の呼吸域に入り込む前に、適切な方向へ流して捕らえることが重要です。

呼吸域とは、作業者が呼吸するときに空気を吸い込む口や鼻の周辺を指します。

局所排気装置が運転していても、有害物質を含む空気が呼吸域を通ってフードへ向かう場合には、作業者のばく露を十分に防止できない可能性があります。

局所排気装置はどのような仕組みで動くのか？

局所排気装置を理解するには、まず空気の流れを追うことが大切です。

一般的な構成例では、空気は次の順序で移動します。

発散源 → フード → 吸引ダクト → 空気清浄装置 → 排風機 → 排気ダクト → 排気口

空気が移動する仕組みを、順番に見ていきましょう。

① フードが有害物質を含む空気を吸い込む

フードは、有害物質を含む空気を取り込むための入口です。

ただし、フードそのものが動力を持って空気を吸い込むわけではありません。排風機によって生じる圧力差が空気の流れを作り、フードから空気が流入します。

発散源に対するフードの位置や形状が適切でなければ、有害物質を十分に捕らえられない場合があります。

② ダクトが吸い込んだ空気を運ぶ

フードに流入した空気は、ダクトと呼ばれる管を通って運ばれます。

ダクトの内部を空気が流れるときには、管の壁との摩擦や曲がりなどによって圧力損失が発生します。

圧力損失とは、空気が流れる際に、摩擦などによって機械的なエネルギーが失われることです。

ダクトが長すぎたり、曲がりが多かったりすると、一般に圧力損失が増加します。

③ 空気清浄装置が汚染物質を除去する

吸引した空気をそのまま屋外へ排出すると、周辺環境に影響を与えるおそれがあります。

そのため、対象となる有害物質や排出条件に応じて、空気清浄装置で汚染物質を除去します。

粉じんであれば除じん装置、ガスや蒸気であれば対象物質に適した排ガス処理装置などを検討します。

ただし、すべての局所排気装置に同じ空気清浄装置を使用するわけではありません。処理対象物質、濃度、排出条件、法令等に応じた選定が必要です。

④ 排風機が空気を流すためのエネルギーを与える

排風機は、局所排気装置の中で空気を流すためのエネルギーを与える機器です。

排風機には、遠心式、軸流式などの種類があります。

局所排気装置では、必要な排風量に加えて、ダクトや空気清浄装置などで生じる圧力損失に対応できる排風機が必要になります。

したがって、カタログに表示されている最大風量だけを見て排風機を選ぶことは適切ではありません。

⑤ 排気ダクトと排気口から屋外へ排出する

空気清浄装置などで必要な処理を行った空気は、排気ダクトを通り、排気口から屋外へ排出されます。

排気口の位置や方向についても、排気した空気が再び室内の給気口などから取り込まれないことや、周囲への影響を考慮する必要があります。

なお、上記は典型的な構成例です。排風機や空気清浄装置の配置は、装置の方式や適用法令などによって異なる場合があります。

局所排気装置を構成する機器と役割

局所排気装置の構成を理解するために、主要な機器を整理します。

構成機器	主な役割
フード	有害物質を含む空気を取り込む
吸引ダクト	フードから取り込んだ空気を搬送する
空気清浄装置	粉じん・ガス・蒸気などを必要に応じて除去する
排風機	空気を流すためのエネルギーを与える
排気ダクト	排風機から排気口へ空気を運ぶ
排気口	処理後の空気などを屋外へ排出する
ダンパー	ダクトの通気抵抗や風量を調整するために使用する
給気設備	排気によって失われる室内の空気を補う

これらは、それぞれ独立して働いているわけではありません。

例えば、性能の高い排風機を設置しても、ダクトに閉塞が生じていれば必要な排風量を確保できない場合があります。

また、十分な排風量があっても、フードの位置が不適切であれば、有害物質が作業者の呼吸域へ流れてしまう可能性があります。

局所排気装置は、機器を一つずつ評価するだけでなく、発散源から排気口までを一つの系統として考える必要がある設備なのです。

局所排気と全体換気は何が違うのか？

局所排気と全体換気は、どちらも換気技術ですが、有害物質への対処方法が異なります。

局所排気は、有害物質が発散源の周囲へ広がる前に捕らえる方法です。

一方、全体換気は、作業場内へ外気などを供給し、有害物質を含む空気を排出することによって、作業場内の濃度を低くする方法です。一般に希釈換気とも呼ばれます。

比較項目	局所排気	全体換気
基本原理	発散源付近で捕捉する	空気の入れ替え・混合により希釈する
対策する場所	主に発散源の周辺	主に作業場全体
主な目的	有害物質の拡散防止	作業場内の濃度低減
注意点	フードの位置、外乱気流、必要排風量	発散量、空気の混合状態、局所的な高濃度部分

例えば、工場内に一つだけ有害物質の発散源がある場合、作業場全体の空気を大量に入れ替えるよりも、発散源の近くで捕らえる方が、効果的にばく露を低減できる場合があります。

ただし、すべての作業に局所排気が適しているわけではありません。発散源の規模や分布、物質の有害性、作業方法などを確認し、適切な換気方法を選ぶ必要があります。

局所排気装置にはどのようなフードがあるのか？

フードには、発散源を囲うものや、発散源の近くに設置するものなどがあります。

囲い式フード

囲い式フードは、有害物質の発散源を囲いの内部に設ける形式です。

発散源を囲うことで、周囲の空気の流れによる影響を小さくし、有害物質が外へ漏れ出すことを抑えやすい特徴があります。

作業上の必要から一面などを開放するブース型のフードも、囲い式フードの一種として扱われます。

外付け式フード

外付け式フードは、発散源の外側に設置する形式です。

既存設備の近くへ取り付けやすい場合がありますが、発散源とフードの距離や横風などの影響を受けやすい点に注意が必要です。

同じ風量でも、フードを設置する位置によって捕捉性能が変わる可能性があります。

フードの種類は形だけで選ぶのではなく、発散状況、作業者の位置、作業性などを踏まえて検討する必要があります。

局所排気装置が運転していても、十分な性能を発揮しないことがある

局所排気装置の目的は、空気を吸い込むことそのものではありません。

作業者が有害物質にばく露する程度を減らすことが重要です。

そのため、設置されている設備が運転しているだけで、十分な対策が行われていると判断することはできません。

注意点① 作業者の呼吸域を汚染空気が通過していないか

例えば、作業者の頭上に吸引フードがある場合を考えます。

発散源が作業者の手元にあり、有害物質を含む空気が顔の前を通って頭上のフードに吸い込まれるのであれば、作業者はその途中でばく露する可能性があります。

この場合、フードが空気を吸い込んでいることと、作業者のばく露を十分に防止できていることは別の問題です。

フードの形式と位置、作業者の立ち位置、発散源からの気流を一体として確認することが重要です。

注意点② フードの開口面風速だけで判断していないか

フードの開口面で風速を測定すると、装置が空気を吸い込んでいることを確認できます。

しかし、その測定値だけでは、フードから離れた発散源で有害物質が適切に捕捉されているかは分かりません。

特に外付け式フードでは、発散源や実際の作業位置との関係を確認する必要があります。

制御風速などの法令上の性能確認と、実作業中の捕捉状況の確認は、目的を区別して行うことが大切です。

注意点③ 給気が不足していないか

局所排気装置が屋外へ空気を排出し続けるためには、排出した空気に見合う空気が作業場へ供給される必要があります。

建物の気密性が高く、十分な給気が確保されていない場合には、室内が負圧になり、予定した排風量が得られない場合があります。

一方、給気口を設ければよいというわけでもありません。

給気の流れがフードの捕捉気流を乱すと、かえって有害物質が漏れ出す可能性があります。

局所排気装置の設計では、排気だけでなく給気も考える必要があります。

実務例：粉体の小分け作業では何を確認する？

ここでは、架空の工場で粉体原料を小分けする作業を考えてみます。

作業者は、原料を入れた袋から計量容器へ粉体を移しています。

この工程では、投入時に粉じんが発生する可能性があるため、局所排気装置の設置を検討しています。

設計担当者は、まず作業の実態を確認する必要があります。

• 対象となる粉体には、どのような危険性・有害性があるか
• 粉じんはどの操作で、どの位置から発生するか
• 袋を持ち上げるとき、作業者はどこに立つか
• 発散源を囲うことが可能か
• フードの内部や前面で作業しやすいか
• 袋や容器が空気の流れを妨げないか
• 排気した空気を適切に処理できるか
• 作業場には必要な給気を確保できるか

ここでは数値計算を始める前に、何を、どこで、どのように捕らえるのかを明確にします。

例えば、囲い式フードを採用しても、投入作業のために開口部を大きくする必要があれば、その条件で必要な排風量を検討しなければなりません。

また、作業者の腕や袋が開口部をふさぐ場合には、空気の流れが変わる可能性があります。

設置前に考えた条件と実際の作業方法が異なれば、計算どおりの性能が得られないこともあります。

このため、図面や計算書だけでなく、実際の作業動作を確認することが重要です。

※この事例は説明のために設定した想定例であり、特定の実工場で測定した結果ではありません。

局所排気装置を設置する前に確認しておきたいこと

局所排気装置は有効な対策方法の一つですが、最初から設置を決定するのではなく、さらに根本的な対策ができないかを検討します。

例えば、使用する有害物質をより危険性・有害性の低い物質に変更できないか、作業工程を密閉化できないか、粉じんの発生そのものを抑えられないか、といった点です。

厚生労働省の化学物質リスクアセスメントに関する説明でも、代替や工学的対策、管理的対策、保護具といったリスク低減措置の検討順位が示されています。

ただし、法令によって特定の設備や措置が義務付けられている場合には、その要求事項を優先して確認しなければなりません。

局所排気装置を採用する場合には、次の点を確認することをおすすめします。

確認対象	現場で確認すること
発散源	何が、どこから、どの程度発生するか
作業方法	作業者がどこに立ち、どのように操作するか
フード	作業位置に適した形状・位置か
ダクト	経路、寸法、曲がり、閉塞のおそれ
排風機	必要風量と系統の圧力損失に対応できるか
給気	必要な空気を確保でき、捕捉気流を乱さないか
排気処理	取り扱う物質に適した処理方法か
性能確認	適用法令や設計条件に沿った確認ができるか

実際の設計・設置では、対象物質、作業条件、設備構成に応じて必要事項を追加する必要があります。

局所排気装置に関するよくある質問

Q1. 換気扇を設置すれば局所排気装置になりますか？

換気扇を設置しただけでは、局所排気装置として必要な機能や法令上の要求を満たすとは限りません。

発散源付近で適切に有害物質を捕捉する性能があるか、適用される法令に適合しているかを確認する必要があります。

Q2. 排風機の風量が大きければ捕捉性能もよくなりますか？

必ずしもそうとは限りません。

排風量は重要ですが、フードの形状、発散源までの距離、周囲の気流などによって捕捉性能は変わります。また、排風量を増やすことで、作業性や給気、エネルギー使用量への影響が生じる場合もあります。

Q3. 空気清浄装置は必ず必要ですか？

必要性や仕様は、対象物質、排気条件、適用法令によって異なります。

粉じんを処理する装置と、ガス・蒸気を処理する装置では仕組みも異なるため、対象物質に合わせて検討します。

Q4. 局所排気装置が正常に運転していれば安全ですか？

運転しているだけでは、十分なばく露防止効果があるとは判断できません。

設備の性能に加え、実作業での有害物質の捕捉状況、作業者の位置、法令上の適合などを確認する必要があります。

Q5. 局所排気装置の設計には専門知識が必要ですか？

必要です。

必要排風量、ダクト径、圧力損失、排風機の性能などを適切に検討するためには、換気工学に関する知識が求められます。

さらに、対象物質に関係する法令や設備の安全性を確認する必要があります。

まとめ｜局所排気装置は機器全体で性能を考える

局所排気装置は、有害物質が作業場へ拡散する前に、発散源の近くで捕らえて排出するための設備です。

その性能は、フード、ダクト、空気清浄装置、排風機などが適切に組み合わされ、設計で想定した条件で運転されることで発揮されます。

特に重要なのは、装置が空気を吸い込んでいることと、作業者のばく露を十分に減らせていることは同じではないという点です。

局所排気装置を適切に使用するには、設備構成だけでなく、発散源、作業者の位置、気流、実際の作業方法を一体として考える必要があります。

今後、局所排気装置の設計や性能確認を学ぶ際には、まずこの基本的な考え方を押さえておくことが重要です。

主な参考資料

• 『やさしい作業環境改善技術』第1章「やさしい作業環境改善技術」、第3章「局所排気とは」
• 厚生労働省・職場のあんぜんサイト「局所排気装置」
• 厚生労働省「化学物質対策に関するQ&A（リスクアセスメント関係）」
• 厚生労働省「有機溶剤中毒予防規則」関係資料

※法令上の設置義務、構造・性能要件、届出等の適用関係は、対象物質、作業内容、設備条件等によって異なります。個別の設備については、最新の関係法令等を確認してください。