CN106170680A - 计量系统 - Google Patents
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Abstract
提供能够稳定且安全且容易地计量危险且微小的粉体的计量系统。计量系统(10)具备能够设置计量装置(5)的作业空间(3)、将除了开放部(134)和空气入口(132)和空气出口(133)以外封闭而划定出作业空间(3)的封存装置(13)、温湿度控制装置(11)、过滤器单元(12)、以及将它们连接的第1连接单元(14)、第2连接单元(15)、第3连接单元(16)。由此，经温湿度控制后的空气在计量系统(10)中循环，层流在作业空间(3)中流动，在作业空间(3)中浮游的粉体被可靠地封存在计量系统(10)内。
Description
技术领域
本发明涉及配置天平等计量装置的计量系统，特别涉及用于计量危险且微小的粉体的计量系统。
背景技术
近年来，在吸气时对人体带来恶劣影响的粉尘的存在成为社会问题。作为这种粉体，例如列举出如微小粒子状物质(PM2.5)那样的浮游粒子状物质、作为会引起肺癌的物质而公知的石棉、硅石、碳纳米管、抗癌剂等多种。并且有下述现状，因为在对这些危险的粉体进行研究及分析的现场，在高浓度下长时间对这些物质进行处理，所以对于曝露于这些危险物质，其研究者、作业者被置于风险更高的环境下。
特别地，PM2.5的质量浓度测定为，在设置于大气中的规定的捕集装置中安装过滤器，计量并求出被该过滤器捕集到的粒子状物质的重量。此时，需要防止过滤器的吸湿引起的粒子状物质的吸附从而进行稳定的计量，所以其计量环境以摄氏温度21.5±1.5℃、湿度35±5％、天平的精度为±1μg的规格被严格限制。因此，为了使温湿度在规格内，必须控制供设置天平的空间。
图9是测定PM2.5等危险的粉体时以往所使用的实现恒温恒湿的天平室的示意图。附图标记1是温湿度控制装置主体，附图标记2是温湿度控制装置室内机，附图标记3是作业空间，附图标记4是覆盖天平室的绝热腔，附图标记5是天平。箭头表示空气的流动。即，使天平室绝热，产生由温湿度控制装置1、2进行温湿度管理的送风，而使作业空间3成为均匀的环境，在此基础上进行计量。
然而，该环境构建除了设备投资大以外，还存在由于用于搅拌人能够进入的程度的宽阔的室内的空气的较强的送风而天平5的计量值不稳定化的问题。问题还在于，危险的粉体由于送风而卷起，并向作业空间3扩散，从而作业者曝露其中。
另一方面，作为防止危险的粉体的曝露的系统，已知有在密闭空间中封存危险物质并通过手套进行作业的手套式操作箱(例如专利文献1)、对作业空间进行强制排气、强制地吸引危险物质而防止外部流出的通风室(例如专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－090174号公报(图1等)
专利文献2：日本特开2005－074268号公报(图1等)
发明内容
发明要解决的课题
然而，作为现实问题，手套式操作箱由于构建密闭空间而存在作业自由度低的问题，限于对危险的病毒等进行操作的情况使用。
通风室具备对作业空间的危险物质进行吸引并排气的机构，但仅规定了较强的排气能力，将成为粉体的粒子状危险物质封存的功能并未得到保障。此外，作为装置构造上的设备，需要连成线的排气管，初始投资很多，难以新设置在任意的场所。并且，由于通风室强制地进行排气，所以室内的气流激烈，在设置了天平的情况下，计量值的确定变得困难的状况较多。这会在设置了高精度的天平的情况下成为更加无法忽略的问题。
如上所述，没有困难地(包含装置的设置自由度、费用)进行实现均匀的计量环境并使高精度的天平的计量值稳定这一齐聚相反的条件并且也不会引起人的曝露的计量，在现状中存在较难的问题。
本发明是为了解决前述的现有技术的问题而做出的，提供能够稳定且安全且容易地计量危险且微小的粉体的计量系统。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明的计量系统，其特征在于，具备：能够设置计量装置的作业空间；封存装置，将除了设置在上述作业空间的前面的开放部以及设定于上述作业空间的空气入口及空气出口以外的其他的部分封闭而划定出作业空间；温湿度控制装置，控制吸入的空气的温度和湿度，并能够将该空气向作业空间送风；过滤器单元，收集粉体；第1连接单元，将上述温湿度控制装置与上述封存装置的空气入口以密闭状态连接；第2连接单元，将上述封存装置的空气出口与上述过滤器单元以密闭状态连接；以及第3连接单元，将上述过滤器单元与上述温湿度控制装置以密闭状态连接。
根据该构成，从温湿度控制装置送出的经温湿度控制后的空气经由第1连接单元被导向封存装置。在封存装置中，空气从设定于封存装置的空气入口向作业空间流入，并从设定于封存装置的空气出口排出。此时，在作业空间中，产生所设计的空气的流动，在计量系统内的唯一的开放空间即封存装置的开放部产生从外部观察时相对为负的压力。其结果是，流入到作业空间中的空气，与从设置于封存装置的前面的开放部流入到作业空间的外部气体一起，经由第2连接单元被引导到过滤器单元。并且，在过滤器单元内通过过滤器的空气经由第3连接单元返回到温湿度控制装置。
即，经温湿度控制后的空气在温湿度控制装置、封存装置、过滤器单元循环，且仅通过该限定的空间，并对封存装置内的温湿度进行控制，因此能够减少空气的流量。由此，作业空间的风量减弱，所设置的天平的计量值稳定。
此外，伴随着计量作业在作业空间浮游的危险的粉体滞留在封存装置和第2连接单元及过滤器单元，所以该粉体被可靠地封存在计量系统内，能够防止作业者的曝露。
此外，本计量系统的密闭空间是由温湿度控制装置、封存装置、过滤器单元完成的，所以装置小型就可解决，并且不需要对该设备进行进一步扩展施工。此外，因为是将温湿度控制装置、封存装置、过滤器单元设为不同的单元并将它们连接的构成，所以系统的新设置、移动及追加设置也较容易。
优选的是，上述计量系统的特征在于，上述封存装置的上述空气入口设置于封存装置的顶面，上述空气出口设置于上述封存装置的左右某一个侧面。
根据该构成，在作业空间中产生从上方向下方的下降流，提高了重要的计量装置周边的流量控制性及空气的搅拌性。
优选的是，上述计量系统的特征在于，在上述作业空间的上方位置设置有具备通气孔、并控制空气的流动的上方水平挡板。
根据该构成，流入到作业空间的空气在上方水平挡板的顶面传播并从通气口流动，因此作业空间的空气的流路相对于天平成为层流，能够使计量值稳定。
优选的是，上述计量系统的特征在于，上述通气孔形成在除了上述封存装置的上述空气入口的下方区域以外的位置。
根据该构成，从空气入口吹出的风速比较强的等级的空气可靠地接触到上方水平挡板，被减弱后流动，因此能够使计量值更稳定。
发明的效果
根据本发明，可提供能够稳定且安全且容易地计量危险且微小的粉体的计量系统。
具体实施方式
接下来，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。
图1是本发明的计量系统的右方立体图。
计量系统10具有温湿度控制装置11、过滤器单元12、具有作业空间3的封存装置13、第1管14、第2管15及第3管16。封存装置13设置在不是本计量系统10的构成要素的作业台之上。在作业空间3中设置有计量值的读取精度(最小显示)为1μg(0.001mg)的天平5，该天平5不是本计量系统10的构成要素，适于计量PM2.5等危险的粉体。
温湿度控制装置11是为了对作业空间3实现所设定的温度和湿度而使用的。温湿度控制装置11具有吸入口112和排出口113。在该框体内，具有冷却器、加热器及加湿器，在排出口113的内端口，配置有将经温湿度控制后的空气向排出口113的外端口方向送风的、能够控制流量的送风扇18。并且，通过设置于作业空间3的温湿度传感器检测作业空间3的温湿度环境，通过例如PID控制，将从吸入口112取入的空气的温湿度调整为所设定的温湿度。
过滤器单元12是为了将危险的粉体从自作业空间3排出的空气中去除而使用的。过滤器单元12具有吸入通气口122和排出通气口123，在该框体内，内置有一个或多个能够收集粉体的过滤器。
过滤器优选使用HEPA过滤器(High Efficiency Particulate Air Filter：高效空气过滤器)、或根据所处理的粉体的危险有害性而使用ULPA过滤器(Ultra LowPenetration Air Filter：超低穿透率空气过滤器。)。HEPA过滤器是按照JIS Z8122被规定为“在额定风量下对0.3μm的粒子具有99.97％以上的捕集效率，并且具有初始压力损失为245Pa以下的性能的空气过滤器”的过滤器。ULPA过滤器是由与上述相同的规定而被规定为“以额定风量对粒径为0.15μm的粒子具有99.9995％以上的粒子捕集率，并且具有初始压力损失为245Pa以下的性能的空气过滤器”的过滤器。过滤器单元12是被称为滤袋方式的、能够进行不与被污染的过滤器直接接触的安全的更换的构造。
此外，在作业空间3的容积由最初的设计产生变更的情况下等，优选的是，过滤器单元12具备追加设置在空气流路中的上述过滤器的下游位置的、能够与温湿度控制装置11的送风扇18进行独立控制的吸气扇(第2送风扇)。通过在过滤器单元12上设置第2送风扇，用第2送风扇的送风力吸引空气，并强制地使空气通过过滤器，从而能够将过滤器捕集的粉体的流量作为空气的流入·流出量来进行最佳地控制。此外，通过控制第2送风扇，能够调整作业空间3的流量，能够设为不会引起粉体向作业空间3外飞散的最佳的流量。
第1管(第1连接单元)14是为了将温湿度控制装置11的排出口113与封存装置13的空气入口132(后述)以密闭状态连接而使用的。
第2管(第2连接单元)15是为了将封存装置13的空气出口133(后述)与过滤器单元12的吸入通气口122以密闭状态连接而使用的。
第3管(第3连接单元)16是为了将过滤器单元12的排出通气口123与温湿度控制装置11的吸入口112以密闭状态连接而使用的。
第1管14、第2管15及第3管16由能够伸缩及弯曲变形的波纹类型的筒体构成。
接下来，对封存装置13进行说明。图2是封存装置的主视图，图3是封存装置的俯视图，图4是封存装置的左侧视图，图5是封存装置的纵剖视图(沿着图2所示的V－V线的剖视图)。图的虚线部是由于本装置是透明的而透视可见的部件或部件厚度。
封存装置13是为了能够在作业空间3中设置天平5(以虚线表示)、粘度计等计量装置并进行用于防止计量对象物向作业空间3外流出的封存而使用的。
封存装置13通过前面13f、背面13b、左侧面13l、右侧面13r、顶面13u、底面13d划定出作业空间3。除了设置于前面13f的开放部134、设置于顶面13u的空气入口132、设置于左侧面13l的空气出口133以外的其他的部分通过粘接而被封闭。在作业空间3中，用于把握该空间的温湿度的温湿度传感器被设置在任意的部位。
封存装置13优选为以下说明的通过透明的树脂形成除了底面13d以外的全部的构成零部件。在本实施例中，全部的构成零部件由丙烯酸树脂形成，能够一眼确认污染状态。
封存装置13的背面13b及底面13d是由前述的树脂构成的单板(日语：一枚板)。
封存装置13的顶面13u在由前述的树脂构成的单板上在装置后方侧中央部一体形成有圆锥台筒状的空气入口132。顶面13u的前边部13uf向斜下方弯曲。
封存装置13的前面13f构成为，由前述的树脂构成的单板被分割成上方部13fu和下方部13fd而配置，上方部13fu与下方部13fd之间成为开放部134。封存装置13在成为作业者进行操作一侧的作业空间3的前面13f具有开放部134，因此能够容易地进行计量作业。根据作业性确保和防止空气向外部流出的观点，开放部134优选的是，形成为占据前面13f的整个面积的大致三分之一的面积区域。
上方部13fu作为通过铰链能够开闭的开口门而固定于顶面前边部13uf。上方部13fu以从装置上下方向向装置前方倾斜大致30°的方式固定于顶面13u。上方部13fu的开放部侧端部13fuE朝向装置内侧光滑地弯曲，并被进行了R处理。
下方部13fd也以从装置上下方向向装置前方倾斜大致30°的方式固定于底面13d。下方部13fd的开放部侧端部13fdE也朝向装置内侧光滑地弯曲，并被进行了R处理。
封存装置13的左侧面13l在由前述的树脂构成的单板上、在装置前后方向上的大致中央部且在装置上下方向上的前面13f的上方部13fu(开口门)的下方位置，形成有用于安装空气出口133的矩形的开口部135。在开口部135的角部分别形成有螺孔。空气出口133在形成为比该开口部135大一圈的树脂制的吸入口板136上，一体形成为筒状。在吸入口板136上，也在与上述角部的螺孔一致的位置形成有螺孔，开口部135从装置外侧被吸入口板136覆盖，从装置外侧被拧紧从而被封闭。
此外，在左侧面13l上，在装置后方侧的下方形成有电缆用开口部137。电缆用开口部137是用于将计量装置所需的电气通信电缆引出到封存装置13外的开口部。在装置内侧，覆盖电缆用开口部137的电缆盖138能够被转动地拧紧。电缆用开口部137在装置内侧被电缆盖138封闭。
此外，在左侧面13l的开放部侧端部13lE，安装有沿着开放部134在装置上下方向上延伸的前方挡板20L。
前方挡板20L是为了控制空气的流动而设置的、具有在宽度方向上光滑的弯折部的树脂板。前方挡板20L以一个面与左侧面13l的内侧接触并从左侧面13l的外侧被拧紧、且另一个面从开放部侧端部13lE向装置左方向伸出的方式固定于开放部侧端部13lE。通过前方挡板20L，左侧面13l的开放部侧端部13lE被进行了R处理。
封存装置13的右侧面13r是与左侧面13l同样的构造，具有开口部135、电缆用开口部137及电缆盖138。即，形成有空气出口133的吸入口板136设置在左侧面13l和右侧面13这两个面上。在本实施例中，不使用的右侧面13r的开口部135被封闭板封闭而不是被吸入口板136封闭。在右侧面13r的开放部侧端部13rE，也安装有从右侧面13r的内侧向装置右方向伸出的、相同用途且相同形状的前方挡板20R，通过前方挡板20R，右侧面13r的开放部侧端部13rE被进行了R处理。
在封存装置13的作业空间3，固定有上方水平挡板30。图6是上方挡板的立体图。
上方水平挡板30是为了控制空气的流动而设置的、由尺寸与装置顶面13u大致一致的、前述的树脂构成的单板。上方水平挡板30的左右的端部从挡板延伸面被垂直且向上方向压弯，从而成为安装部31。在安装部31等间隔地在多处形成有螺孔。在左侧面13l及右侧面13r，在与上方部13fu的固定位置高度大致同等的高度位置，在与安装部31的螺孔一致的位置形成有螺孔，上方水平挡板30从装置外侧被拧紧，在作业空间3的上方位置被水平固定。
上方水平挡板30在装置前方区域30f形成有多个通气孔32。通气孔32分别形成为端部被R处理为没有角的圆状的细长矩形状，在装置前方区域30f，在装置左右方向上二列、在前后方向上二列共4列等间隔地形成。
接下来，对由以上的构成组成的计量系统10的动作进行说明。图7是封存装置的正面观察的空气的流动的示意图，图8是封存装置的右侧面观察的空气的流动的示意图。图中的箭头表示空气的流动。
在使温湿度控制装置11启动后，通过温湿度控制装置11内部的送风扇18及根据需要而动作的过滤器单元12内部的第2送风扇，被控制为所设定的温湿度的空气，从排出口113经由第1管14被导向封存装置13，并从空气入口132流入到作业空间3。此时，作业空间3通过事前控制送风扇18(根据需要为第2送风扇)，而产生所设计的空气的流动，在计量系统10内的唯一的开放空间即封存装置13的开放部134，产生从计量系统外部观察时相对为负的压力。因此，通过作业空间3并被污染的空气，与从开放部134流入到作业空间3的外部气体一起，从空气出口133排出，并经由第2管15，从吸入通气口122被导向过滤器单元12。通过过滤器单元12内的过滤器由此被收集·除去了粉体的空气从排出通气口123被送出，并经由第3管16从吸入口112返回到温湿度控制装置11。返回的空气被控制为所设定的温湿度，并再次返流到作业空间3。
此时，开放部134的周围的面被进行了完全没有角的R处理，从而从开放部134流入的空气不会成为湍流，而是作为层流被取入到作业空间3。
此外，从空气入口132进入到作业空间3的空气成为风速比较强的空气，但与空气入口132的下方区域即上方水平挡板30的装置后方域30b可靠地接触，因此风速减弱。并且，在上方水平挡板30的顶面传播，并从装置前方区域30f的通气孔32朝向下方成为微风的下降流，并在作业空间3流动。
以上，通过本实施例的计量系统10，在作业空间3中，经温湿度控制后的空气的流路相对于天平5成为层流，所以天平5的计量值较稳定。
计量系统10通过仅在前述的流路设计和温湿度控制装置11、封存装置13及过滤器单元12的限定的空间进行空气循环的构成，将作业空间3的空气流量抑制为6[m3/min]。
此外，计量系统10通过使流路设计为下降流，从而提高重要的天平5周边的流量控制性及空气的搅拌性。即，也考虑在封存装置13的顶面13u设置空气出口133从而将作业空间3设为上升流的构成，但设为上升流时，从开放部134进入的风速比较强的等级的空气较多地接触重要的天平5周边，因此流量控制较难，而且在作业空间3中与上升流相比下降流的空气的搅拌性更好，所以根据稳定计量的观点，优选设为下降流。
并且，由于伴随着计量作业在作业空间3浮游的危险的粉体滞留在封存装置13和第2管15及过滤器单元12内，所以被封存在计量系统10内。此时，空气不会返流到计量系统10的外部，而在计量系统10内循环，并从开放部134积极地使外部气体流入，由此成为可靠的封存。
另外，在本计量系统10中，最终的污染区域滞留在第2管15和过滤器单元12，所以如果在使系统的动作停止的基础上将第2管15和过滤器单元12一体地更换，则也能够降低更换时的作业者的曝露。
此外，由计量系统10构成的密闭空间由温湿度控制装置11、封存装置13、过滤器单元12完成，计量系统10与天平室相比可形成地非常小型，并且也不需要如通风室那样在装置的设置时新设置排气管等的扩展施工。
此外，计量系统10不仅小型而且是温湿度控制装置11、封存装置13、过滤器单元12分别构成为不同单元并将上述部件通过管14、15、16连接的构成，因此能够灵活地配置温湿度控制装置11、封存装置13、过滤器单元12，系统的新设置、移动及追加也较容易，设置自由度也较高。
附图说明
图1是本发明的计量系统的右方立体图。
图2是封存装置的主视图。
图3是封存装置的俯视图。
图4是封存装置的左侧视图。
图5是封存装置的纵剖视图(沿着图2所示的V－V线的剖视图)。
图6是上方挡板的立体图。
图7是封存装置的正面观察的空气的流动的示意图。
图8是封存装置的右侧面观察的空气的流动的示意图。
图9是说明以往的天平室的图。
附图标记说明
5 天平
10 计量系统
11 温湿度控制装置
112 吸入口
113 排出口
12 过滤器单元
122 吸入通气口
123 排出通气口
13 封存装置
13f 前面
13l 左侧面
13r 右侧面
13u 顶面
132 空气入口
133 空气出口
134 开放部
14 第1管(第1连接单元)
15 第2管(第2连接单元)
16 第3管(第3连接单元)
18 送风扇
20L、20R 前方挡板
30 上方水平挡板
32 通气孔
Claims (4)
1.一种计量系统，其特征在于，具备：
能够设置计量装置的作业空间；
封存装置，将除了设置在所述作业空间的前面的开放部以及设定于所述作业空间的空气入口及空气出口以外的其他的部分封闭而划定出作业空间；
温湿度控制装置，控制吸入的空气的温度和湿度，并能够将该空气向作业空间送风；
过滤器单元，收集粉体；
第1连接单元，将所述温湿度控制装置与所述封存装置的空气入口以密闭状态连接；第2连接单元，将所述封存装置的空气出口与所述过滤器单元以密闭状态连接；以及第3连接单元，将所述过滤器单元与所述温湿度控制装置以密闭状态连接。
2.如权利要求1所述的计量系统，其特征在于，
所述封存装置的所述空气入口设置于封存装置的顶面，所述空气出口设置于所述封存装置的左右某一个侧面。
3.如权利要求2所述的计量系统，其特征在于，
在所述作业空间的上方位置设置有具备通气孔、并控制空气的流动的上方水平挡板。
4.如权利要求3所述的计量系统，其特征在于，
所述通气孔形成在除了所述封存装置的所述空气入口的下方区域以外的位置。
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