CN105268713A - 一种智能气帘排气柜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能气帘排气柜，包括：柜体，包括柜本体、工作平台、观测窗口及排气装置，斜向气帘模块，出风装置，所述出风装置设置于所述工作平台且靠近所述观测窗口的一侧；风量控制装置；智能窗口控制部件，以及一数据处理及控制模块，配置于柜体本体内并电性连接于风量控制装置、窗口驱动装置及窗口定位侦测装置，数据处理及控制模块接收窗口定位侦测装置发出的窗口位置信号，以控制所述风量控制装置调整排气装置和所述出风装置的风量及控制所述窗口驱动装置动作。由于在柜本体上设置有斜向气帘模块，提供一斜向气帘流场以防止操作时气体外逸至环境中，以避免操作环境受到污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能气帘排气柜，特别指利用斜向气帘之流场分布以将操作时所产生的气体遮蔽于工作空间内，并搭配变风量控制理论以降低气体外逸的机率，进一步达到安全防护及节能功效的斜向气帘智能排气柜。
背景技术
传统的排气柜系在柜体上方架设排气装置，将工作区域的气体利用负压吸引将其导引至通风管道后排出，然而抽风量的大小会直接影响到气体的排放效率，已知的排气装置无法有效地将气体实时排出，可能会影响到操作人员的健康。
针对此问题，已知技术虽揭露利用上下相对应的出风装置与排气装置以形成一气帘式的流场，除了能加速气体的排放效率外，更能形成遮蔽流场以避免气体外逸而影响到操作人员。虽然上述技术能有效降低气体外逸的机率，但尚未进一步探讨到结合变风量(VariableAirVolume，VAV)控制理论并随着窗口位置而自动调整出风速与抽风速的匹配比例，以维持最适当的气帘流场。
且在实际使用时，观测窗口的位置会影响到操作者的动作流畅度，当在操作过程中常需手动调整观测窗口的位置，无形中容易将气体导引至外界环境中而造成污染，并因碰触窗口把手造成交互污染。再者，在操作完毕后往往会因为操作者的疏忽，而忘记关闭相关设备进而造成困扰，并造不必要的能源浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种智能气帘排气柜，克服现有技术缺陷，进而增进产业上之实施利用。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种智能气帘排气柜，包括：
一柜体，包括一柜本体、一工作平台、一观测窗口及一排气装置，所述工作平台设置于所述柜本体内部，并与所述观测窗口形成供操作的一工作空间；所述排气装置设置在所述柜本体顶端且远离所述观测窗口的一侧；
一用于提供一斜向气帘流场以防止气体外逸至外部环境中的斜向气帘模块，所述斜向气帘模块包括一用于向上喷出气流至所述排气装置形成斜向气帘流场的出风装置，所述出风装置设置于所述工作平台上且靠近所述观测窗口的一侧；一用于控制所述出风装置的出风量与所述排气装置的抽风量匹配比例以形成稳定气帘流场的风量控制装置，所述风量控制装置安装所述柜本体内部；
一智能窗口控制部件，其包括一用于控制所述观测窗口上下动作的窗口驱动装置及一用于侦测所述观测窗口的相对位置并获得窗口位置信号的窗口定位侦测装置，以及
一数据处理及控制模块，配置于所述柜体本体内并电性连接于风量控制装置、窗口驱动装置及窗口定位侦测装置，所述数据处理及控制模块接收窗口定位侦测装置传送的窗口位置信号，以控制所述风量控制装置调整排气装置和出风装置的风量及控制窗口驱动装置动作。
所述风量控制装置可藉由变风量(VariableAirVolume，VAV)控制理论以调整所述排气装置的出风速度和所述出风装置的抽风速之间的匹配比例，可有效降低能源耗损，以达到节能之功效。
本发明的有益效果是：由于在柜本体上设置有斜向气帘模块，提供一斜向气帘流场以防止操作时气体外逸至环境中，以避免操作环境受到污染；
且借由藉由变风量(VAV)控制理论以调控出风装置的出风速与排气装置的抽风速之间的匹配比例，可有效降低能源耗损，以达到节能之功效；
由于采用了智能窗口控制部件，可供操作者选择手动或自动调整观测窗口之位置，以实时调整工作空间之操作范围。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
较佳地，所述排气装置还包括一用于引导气帘流场流向的导流单元，所述导流单元安装在排气装置进风口处。
较佳地，所述出风装置还包括一用于提供稳定气流的整流单元，所述整流单元安装在所述出风装置的出风口处。
较佳地，所述出风装置包含变频直流无刷马达、直流无刷马达、鼓风机或涡轮风机。
较佳地，所述出风装置的出风速度与所述排气装置的抽风速度的匹配比例介于1:6～1:15之间。可以使得斜向气帘流畅气流稳定。
较佳地，所述智能窗口控制部件包含一用于实时修正所述智能窗口控制部件的控制参数的定位校正装置，所述定位校正装置接收所述窗口定位侦测装置发出的窗口位置信号后进行修正，再输送给数据处理及控制模块，经数据处理及控制模块控制所述窗口驱动装置动作以调整观测窗口的位置。
较佳地，所述智能窗口控制部件包含一用于侦测感测范围内物体的窗口安全侦测装置，所述窗口安全侦测装置接收到侦测范围内的物体信号后输送至数据处理及控制模块，数据处理及控制模块控制所述窗口驱动装置动作以调整观测窗口的位置。
较佳地，所述数据处理及控制模块包括一用来供操作者输入控制参数的输入单元。
较佳地，还包括一用于侦测所述智能气帘排气柜使用状态的环境感应模块，可在设定条件下，启动灭火装置及相关动作进行柜内灭火，以保护人员及设备的安全。该环境感应模块侦测智能气帘排气柜的使用状态，于操作者离开后可自动将设备维持一最低限度的运作，以避免多余能源浪费。
较佳地，包括用于侦测所述工作空间温度变化的温度感应测模块；用于侦测所述工作空间气体浓度含量的气体浓度侦测模块。以侦测工作空间内的温度及气体浓度变化，以及时执行处理措施，确保操作者及设备之安全。
本发明可以选择手动或自动调整观测窗口的位置，以实时调整工作空间之操作范围。
本发明之主要目的在于提供一种智能气帘排气柜，其可具有下述多个优点：
1.安全防护：利用斜向气帘并搭配变风量(VAV)控制理论以调整出风速与抽风速的匹配比例，以维持最适当的气帘流场分布进而降低气体外逸的机率，以达到安全防护的目的。
2.降低污染：在操作过程中无须手动调整观测窗口的位置，可利用智能窗口控制部件以自动驱动观测窗口的相对位置，以避免因操作者往复穿越气帘，而造成内部气体外逸至外部环境中或外部气体流入至工作空间内部造成不必要的污染，或是频繁接触窗口把手而造成交互污染。
3.降低耗能：由于变风量(VAV)控制理论是根据实际需求而调整风机的运转速度或风门开启的大小，以达到适当的抽气量，避免造成不必要空调的浪费。再者，可搭配利用环境感应模块以判断操作者是否离开操作范围，进而关闭窗口于最低限度并搭配变风量(VariableAirVolume，VAV)控制，将能源耗损降至最低，进而达到节能之目的。
附图说明
图1为本发明智能气帘排气柜框图；
图2为本发明智能气帘排气柜结构示意图；
图3为本发明智能气帘排气柜的第一实施例结构示意图；
图4为本发明智能气帘排气柜的第二实施例结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图3所示，本发明智能气帘排气柜S包含柜体10、斜向气帘模块20、智能窗口控制部件30及数据处理及控制模块40。柜体10可包含柜本体、工作平台11、观测窗口12及排气装置13。工作平台11的底部可包含收纳柜，以储存实验物品，工作平台11设置于柜体10内部，并与观测窗口12形成可供操作之一工作空间。观测窗口12为可供直接观测操作步骤的可透视装置，观测窗口12包含框架及观测窗，其中观测窗之材质可依实际需求选择透明材质制作。排气装置13则设置在柜体10的上方，由抽风机的运转形成负压状态，将气体往抽风通路处吸引。
斜向气帘模块20提供一气帘流场80以防止气体外逸至外部环境中，斜向气帘模块20可包含出风装置21及风量控制装置22，出风装置21设置于工作平台11且靠近观测窗口12的一侧，出风装置21与排气装置13相隔一距离，出风装置21的出风气流沿出风通道211向上喷出，并由排气装置13的负压吸引，使气流形成一斜向的流场分布，并可由风量控制装置22以控制出风装置21的出风速与排气装置13之抽风速之匹配比例以形成稳定之气帘流场80，以提供完整的气体遮蔽效果，避免气体外逸之困扰。
实施上，出风装置21更可于出风通道211上设置整流单元212，可利用整流单元212以提供稳定的气流，避免因紊流而扰乱整体的气帘流场80之稳定性。而排气装置13亦可再增设导流单元131，利用导流单元131的形状结构以引导气流的流向，可进一步地增加排气效率。其中出风装置21可依需求选择适当的变频直流无刷马达、直流无刷马达、鼓风机或涡轮风机，本实施例仅以变频直流无刷马达为例说明，利用此变频直流无刷马达除了可满足变风量(VAV)之变频运转需求外，且变频直流无刷马达于运转时不会有火花产生，可避免发生爆炸或气爆等危险。
智能窗口控制部件30包含窗口驱动装置31及窗口定位侦测装置32，窗口驱动装置31以控制观测窗口12的作动，窗口定位侦测装置32与观测窗口12位置进行线性连动侦测并获得窗口的位置信号325，且将获得的位置信号325输送给数据处理及控制模块40，控制窗口驱动装置31动作调整观测窗口12的位置。
智能窗口控制部件30更可包含定位校正装置33，
当操作者90调整观测窗口12的位置时，窗口定位侦测装置32将会获得窗口位置信号325，并将窗口的位置信号325输送给定位校正装置33，定位校正装置33可根据位置信号325以判断观测窗口12的相对位置，并实时修正相关控制参数输送给数据处理及控制模块40，以便能够有效且实时地经数据处理及控制模块40控制窗口驱动装置31以调整观测窗口12的位置。
智能窗口控制部件30更可包含窗口安全侦测装置34，以侦测感测范围内的物体。举例说明，当操作者90欲调整观测窗口12位置时，可直接将手部放置于窗口安全侦测装置34的感测范围内，窗口安全侦测装置34获得探测到人手的信号后输送给数据处理及控制模块40，数据处理及控制模块40驱使窗口驱动装置31调整观测窗口12的位置，则可以避免因操作者90往复穿越气帘流场80，而造成内部气体外逸至环境中或外部气体流入至工作空间内部造成不必要的污染，或是频繁接触窗口把手而造成交互污染。
进一步说明，操作者90在欲调整观测窗口12位置下降方向或因无人操作而观测窗口12进行自动下降以节省能源时，窗口安全侦测装置34将会于感测范围内进行异物侦测，若有其他异物位于观测窗口12下方且影响到作动范围时，则数据处理及控制模块40控制窗口驱动装置31停止动作进而使观测窗口12停止作动，以避免物品损坏或发生其它危险，而达到安全性防护之目的。
数据处理及控制模块40系配置于柜体10内并电性连接于窗口驱动装置31、风量控制装置22、窗口安全侦测装置34、窗口定位侦测装置32、定位校正装置33，数据处理及控制模块40更可包含输入单元41以供操作者90输入相关的控制参数，例如，输入观测窗口12的上下极限位置、观测窗口12与操作者90手部的相对距离等等的控制参数。
当观测窗口12随着操作者90的操作流程而调整其开启范围时，数据处理及控制模块40则接收窗口定位侦测装置32检测到的根据观测窗口12相关窗口位置信号325，即可利用变风量(VariableAirVolume，VAV)控制理论，控制风量控制装置22以适应性调整出风装置21之出风速与排气装置13之抽风速的匹配比例，其中匹配比例范围系介于1:6～1:15。以维持最适当的气帘流场80分布进而降低气体外逸的机率，以达到安全防护之目的。
实施上，智能气帘排气柜S更可包含温度感应模块60，当工作空间内的温度变化超过预定值时，将感测到的信息输送给数据处理及控制模块40，通过控制灭火装置的启动进行柜内灭火，以保护人员及设备的安全。
再者，智能气帘排气柜S更可包含气体浓度侦测模块70以侦测工作空间内的气体浓度，当气体浓度超过预设的容许值时，则将感测到的警示信号输送给数据处理及控制模块40，通过数据处理及控制模块40控制扬声器扬声并增加排气装置13的排气效率，以降低工作空间内的气体浓度。
请参阅第4图，本发明智能气帘排气柜的第二实施例示意图。由图中可知，智能气帘排气柜S更可包含环境感应模块50以侦测智能气帘排气柜S之使用状态。当操作者90于工作或实验过后离开，而因疏忽或忘记未将相关设备关闭，此时智能气帘排气柜S增设的环境感应模块50将会输送侦测信号55，以侦测范围内是否有操作者90仍需继续进行操作，以便获得无操作信号并输送给数据处理及控制模块40，通过数据处理及控制模块40控制风量控制装置22调整风量及控制窗口驱动装置31是否执行动作。
在若干时间内若无侦测到操作者90时，环境感应模块50则输送信号将照明装置、排气装置13、出风装置21…等相关设备自动调整至待机状态，仅维持最低运作所需之能源。举例说明：当处于待机状态时，智能窗口控制部件30会将观测窗口12降至下极限位置，并搭配VAV系统以调节出风装置21及排气装置13之运作，以降低能源之消耗。
进一步说明，智能气帘排气柜S可在经过若干时间后，依据所设定之操作流程以执行关机模式或待机模式，以有效提升节能之功效。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能气帘排气柜，其特征在于，包括：
一柜体，包括一柜本体、一工作平台、一观测窗口及一排气装置，所述工作平台设置于所述柜本体内部，并与所述观测窗口形成供操作的一工作空间；所述排气装置设置在所述柜本体顶端且远离所述观测窗口的一侧；
一用于提供一斜向气帘流场以防止气体外逸至外部环境中的斜向气帘模块，所述斜向气帘模块包括一用于向上喷出气流至所述排气装置形成斜向气帘流场的出风装置，所述出风装置设置于所述工作平台上且靠近所述观测窗口的一侧；一用于控制所述出风装置的出风量与所述排气装置的抽风量匹配比例以形成稳定气帘流场的风量控制装置，所述风量控制装置安装所述柜本体内部；
一智能窗口控制部件，其包括一用于控制所述观测窗口上下动作的窗口驱动装置及一用于侦测所述观测窗口的相对位置并获得窗口位置信号的窗口定位侦测装置，以及,
一数据处理及控制模块，配置于所述柜体本体内并电性连接于风量控制装置、窗口驱动装置及窗口定位侦测装置，所述数据处理及控制模块接收所述窗口位置信号并利用变风量控制理论以进行所述排气装置及所述出风装置的风量调整。
2.根据权利要求1所述一种智能气帘排气柜，其特征在于，所述排气装置还包括一用于引导气帘流场流向的导流单元，所述导流单元安装在排气装置进风口处。
3.根据权利要求1所述一种智能气帘排气柜，其特征在于，所述出风装置还包括一用于提供稳定气流的整流单元，所述整流单元安装在所述出风装置的出风口处。
4.根据权利要求1所述一种智能气帘排气柜，其特征在于，所述出风装置包含变频直流无刷马达、直流无刷马达、鼓风机或涡轮风机。
5.根据权利要求1所述一种智能气帘排气柜，其特征在于，所述出风装置的出风速度与所述排气装置的抽风速度的匹配比例介于1:6～1:15之间。
6.根据权利要求1所述一种智能气帘排气柜，其特征在于，所述智能窗口控制部件还包含一用于实时修正所述智能窗口控制部件的控制参数的定位校正装置，所述定位校正装置接收所述窗口定位侦测装置发出的窗口位置信号后进行修正，再输送给数据处理及控制模块，经数据处理及控制模块控制所述窗口驱动装置动作以调整观测窗口的位置。
7.根据权利要求1所述一种智能气帘排气柜，其特征在于，所述智能窗口控制部件还包含一用于侦测感测范围内物体的窗口安全侦测装置，所述窗口安全侦测装置接收到侦测范围内的异物信号后输送至数据处理及控制模块，数据处理及控制模块控制所述窗口驱动装置动作以调整观测窗口的位置。
8.根据权利要求1所述一种智能气帘排气柜，其特征在于，所述数据处理及控制模块还包括一用来供操作者输入控制参数的输入单元。
9.根据权利要求1所述一种智能气帘排气柜，其特征在于，还包括一用于侦测所述智能气帘排气柜使用状态的环境感应模块。
10.根据权利要求1所述一种智能气帘排气柜，其特征在于，还包括用于侦测所述工作空间温度变化的温度感应测模块；用于侦测所述工作空间气体浓度含量的气体浓度侦测模块。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160127 |