JP2012211711A - ドラフトチャンバーの排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開口部の開度に関わらず処理室内の風速を一定に保つことができるドラフトチャンバーの排気装置を提供する。
【解決手段】ダンパー（２３）の回転軸（２４）に連結された軸部材（４６）と、軸部材（４６）と一体に回転する扉用回転部材（４３）と、扉用回転部材（４３）と開口部（１５）を開閉する扉体（１６）とを連結する扉用ワイヤー（４１）とを備え、扉体（１６）のスライド移動に伴い、扉用回転部材（４３）の扉用ワイヤー巻付部（４３ｂ）に巻き付いている扉用ワイヤー（４１）の長さ寸法が変化することで、扉用回転部材（４３，４４）及び軸部材（４６）が回転し、当該回転がダンパー（２３）に伝達されて羽根板（２５）が回転することで排気ダクト（２０）の開度が変化し、その際、排気ダクト（２０）の開度と開口部（１５）の開度とが互いに等しい割合で変化するように設定した。
【選択図】図２

Description

本発明は、各種研究機関などで試料を扱う実験や研究に用いられるドラフトチャンバーに関し、その処理室内の排気を行わせるための排気装置に関する。

大学や研究所などをはじめとする各種研究機関では、実験中の試料から発生する有害ガスや臭気などの拡散を防止するためのドラフトチャンバー（ヒュームフード）が用いられている。このドラフトチャンバーは、実験台の上部を覆う箱状の本体部内に設けた処理室を備えている。処理室の前面には、スライド式の開閉扉を設置した開口部が設けられており、処理室の上部には、排気ダクトが連通している。排気ダクトは、その下流側に接続されたメインダクトを介して排気ファンに繋がっている。

このようなドラフトチャンバーでは、前面の開閉扉を一部開いた状態で、そこから処理室内に腕を差し込んで実験などの作業を行う。開閉窓は、実験で取り扱う試料の危険度や作業内容に応じてその開度が調整されるようになっている。その際、排気ファンを運転しながら作業を行うことで、開口部から吸い込んだ空気を処理室及び排気ダクトを介して排気する。これにより、処理室内の試料から発生する有害ガスなどが処理室の外に拡散することを防止している。

ところで、上記のようなドラフトチャンバーでは、排気ダクト内に、排気の流量を調節するためのダンパーが設置されている。このダンパーの開度を適宜に調節することで、処理室内の風速や風量を調整するようになっている。この場合、有害ガスの処理室外への漏洩や処理室内での滞留を防止するためには、開閉扉の開度に関わりなく処理室内の風速が常に一定になるように制御することが必要である。そのための機構として、従来、ＶＡＶ（Variable Air Volume：可変風量）システムと呼ばれる機構がある。この可変風量システムを備えたドラフトチャンバーに関連する従来技術として、例えば、特許文献１，２に示すドラフトチャンバーがある。

特許文献１に示すドラフトチャンバーは、排気ダクトに設置したダンパーの開度を調整するダンパー駆動装置を備えると共に、ダンパー駆動装置に制御信号を送る制御装置（静圧調節器）を備えている。このダンパー駆動装置では、制御装置は、検出したチャンバー内の静圧が略一定となるようにダンパーの開度を調整すべくダンパー駆動装置を制御することで、前面の開口を通してチャンバー内に流入する風速を開口の大きさに関わらず一定にするようになっている。

また、特許文献２に示すドラフトチャンバーでは、排気流路の内部に設けたモータ等のアクチェータで操作される流量調節弁と、該流量調節弁の開き具合を検知するセンサーとを備えている。そして、作業中は流量調節弁を全開又はそれに近い状態に開き、非作業時には流量調節弁を閉じるように調節している。流量調節弁の回転操作はモータで行われており、上記センサーの検出に応じてモータの起動・停止制御を行うようになっている。

特許文献１、２に示すドラフトチャンバーの排気装置は、いずれもセンサーによる検出値に基づいてモータ等の駆動源の動作を制御することで排気ダクトの開度を調整するように構成したものである。しかしながら、これらの従来技術では、チャンバー内の圧力や弁開度などの状態を検出するためのセンサーと、排気ダクトに設置したダンパーを駆動するためのモータなどの駆動源と、センサーの検出値に基づいてモータなどの駆動源の動作を制御するための制御装置とが必要である。そのため、ドラフトチャンバーの部品数が多くなり、構造の複雑化や装置の大型化につながるという問題がある。また、制御装置とセンサー及びモータとを接続するための配線の取り回しや、モータや制御装置を駆動するための電源の確保などによっても、ドラフトチャンバーの構造が複雑化するという問題がある。

特開平５−５１４４２号公報 特開２００３−１０６５９０号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気的な機構や制御を用いない簡単な構成でありながら、処理室の前面に設けた開口部の開度に関わらず、排気による処理室内の風速を一定に保つことができるドラフトチャンバーの排気装置を提供することにある。

上記の課題を解決するための本発明は、作業面（３）の上部を覆う箱状の本体部（１０）内に画成した処理室（５）と、処理室（５）の前面に設けた開口部（１５）と、スライド移動することで開口部（１５）を開閉する扉体（１６）と、処理室（５）に連通する排気ダクト（２０）と、排気ダクト（２０）内で回転軸（２４）周りに回転可能に設置した羽根板（２５）で該排気ダクト（２０）の開度を調整可能なダンパー（２３）と、を備えたドラフトチャンバー（１）の排気装置において、扉体（１６）とダンパー（２３）との間には、ダンパー（２３）の開閉動作を扉体（１６）の開閉動作に連動させる連動機構（４０）が設けられており、連動機構（４０）は、ダンパー（２３）の回転軸（２４）に連結された軸部材（４６）と、軸部材（４６）と一体に回転する扉用回転部材（４３）と、扉用回転部材（４３）と扉体（１６）とを連結する扉用ワイヤー（４１）と、扉用回転部材（４３）に設けた扉用ワイヤー（４１）を巻き付けるための扉用ワイヤー巻付部（４３ｂ）と、を備え、扉体（１６）のスライド移動に伴い、扉用回転部材（４３）の扉用ワイヤー巻付部（４３ｂ）に巻き付いている扉用ワイヤー（４１）の長さ寸法が変化することで、扉用回転部材（４３，４４）及び軸部材（４６）が回転し、当該回転がダンパー（２３）の回転軸（２４）に伝達されて羽根板（２５）が回転することで排気ダクト（２０）の開度が変化するようになっており、羽根板（２５）の回転角度に応じた排気ダクト（２０）の開度と、扉体（１６）のスライド移動量に応じた開口部（１５）の開度とが互いに等しい割合で変化するように設定したことを特徴とする。

本発明にかかるドラフトチャンバーの排気装置によれば、排気ダクトの開閉を処理室の前面に設けた開口部の開閉に連動させるための連動機構を機械的な構造のみで実現しているので、従来のドラフトチャンバーの排気装置では必要であった圧力などを検出するためのセンサー、モータなどの駆動源、制御装置がいずれも不要となる。したがって、ドラフトチャンバー及びその排気装置の部品数を少なく抑えることができ、かつ、構造の簡素化、装置の小形化を図ることができる。また、上記の連動機構を機械的な連結構造のみで実現していることで、電気的なトラブルや故障などによる処理室の排気の不具合が発生するおそれがない。したがって、ドラフトチャンバーの信頼性、耐久性を向上させることができると共に、メンテナンスの手間を軽減することができる。

また、本発明にかかる上記の排気装置では、羽根板の回転角度に応じた排気ダクトの開度と、扉体のスライド移動量に応じた開口部の開度とが等しい割合で変化するように設定されているので、排気ファンなどによる排気流量を一定量に維持するように設定しておけば、扉体の開閉による開口部の開度の変化に関わらず、処理室内の風速を一定に保つことができる。したがって、有害ガスなどが開口部から処理室外へ漏洩することや、処理室内に滞留することを効果的に防止できる。また、処理室内の風速を一定に保つことで、処理室内の気流の変化を抑制できるので、処理室内で行う実験などに対する気流の影響を効果的に軽減できる。

また、本発明にかかる上記のドラフトチャンバーの排気装置では、扉体（１６）の質量に釣り合う質量を有する錘部材（４９）と、軸部材（４６）と一体に回転する錘用回転部材（４４）と、錘用回転部材（４４）と錘部材（４９）とを連結する錘用ワイヤー（４２）と、錘用回転部材（４４）に設けた錘用ワイヤー（４２）を巻き付けるための錘用ワイヤー巻付部（４４ｂ）と、をさらに備え、扉用回転部材（４３）及び扉用ワイヤー巻付部（４３ｂ）と、錘用回転部材（４４）及び錘用ワイヤー巻付部（４４ｂ）とは、軸部材（４６）を中心としてその両側で互いに点対称に配置されているとよい。

この構成によれば、扉体から扉用回転部材を介して軸部材にかかる回転方向の荷重と、錘部材から錘用回転部材を介して軸部材にかかる回転方向の荷重とを釣り合わせることができるので、開口部の開閉動作において、扉体のスライド移動の全行程で扉体を移動させる力を一定にすることができる。したがって、扉体の開閉動作をスムーズに行うことができ、扉体による開口部の開度を所望の開度にすることが簡単に行えるようになる。

また、本発明にかかる上記のドラフトチャンバーの排気装置では、扉体（１６）が開口部（１５）を完全に閉じる閉位置と開口部（１５）を完全に開く開位置との間の各位置での扉用ワイヤー巻付部（４３ｂ）への扉用ワイヤー（４１）の巻付量が、排気ダクト（２０）の開度を開口部（１５）の開度に比例させる巻付量となるように、扉用ワイヤー巻付部（４３ｂ）の形状及び寸法が設定されているとよい。

これによれば、簡単な構成で、扉体の開閉途中の各位置で排気ダクトの開度が開口部の開度に比例するようになる。したがって、羽根板の回転角度に応じた排気ダクトの開度と、扉体のスライド移動量に応じた開口部の開度とが等しい割合で変化するようにできる。
なお、上記で括弧内に記した参照符号は、後述する実施形態における対応する構成要素に付した符号を参考のために例示したものである。

本発明にかかるドラフトチャンバーの排気装置によれば、電気的な機構や制御を用いない簡単な構成でありながら、処理室の前面に設けた開口部の開度に関わらず処理室内の排気による風速を一定に保つことができる。

本発明の一実施形態にかかる排気装置を備えたドラフトチャンバーの全体構成例を示す図で、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図（一部断面図）、（ｃ）は、平面図である。 前扉及び開閉用ダンパーと移動機構及び開閉連動機構の構成及び動作を説明するための図である。 開閉連動機構のカム機構部の詳細構成を示す正面図である。 カム機構部の詳細構成を示す図で、図３のＹ矢視図である。 開閉連動機構の動作を説明するための図で、開口部及び排気流路の全閉状態を示す図である。 開閉連動機構の動作を説明するための図で、開口部及び排気流路の開度が１／３の状態を示す図である。 開閉連動機構の動作を説明するための図で、開口部及び排気流路の開度が２／３の状態を示す図である。 開閉連動機構の動作を説明するための図で、開口部及び排気流路の全開状態を示す図である。 前扉用カム部材の外周面の形状を決定する手順の概念を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる排気装置を備えたドラフトチャンバー１の全体構成例を示す図で、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図、（ｃ）は、平面図である。なお、ドラフトチャンバー１の内部構造を説明するために、（ｂ）の側面図では、一部を断面図としている。図１に示すように、本実施形態のドラフトチャンバー１は、実験室などの床に設置される実験台（台座部）２と、実験台２の上部に設置した本体部１０と、本体部１０の上部に取り付けた排気ダクト２０とを備えて構成されている。本体部１０は、一対の側板１１，１１と前板１２及び背板１３と天板１４とで周囲及び上部を囲まれた箱型に形成されている。本体部１０内には、下端部に実験台２上の作業面３が配置されており、作業面３の上方には、処理室５が画成されている。処理室５の前面には、略矩形状の開口部１５が形成されており、開口部１５には、前扉（扉体）１６が設置されている。前扉１６は、上下にスライド移動可能に設置された上板１７と下板１８とで構成されている。上板１７と下板１８は、いずれもガラス製の板状部材であり、後述する移動機構３０によって互いに連動してスライド移動することで、開口部１５を任意の開度で開くことができるようになっている。移動機構３０の詳細な構成及び動作については、後述する。

処理室５の天井部６には、処理室５内を照らすための照明装置７が設置されている。また、処理室５の奥側の面に沿う位置には、バッフル板８が設置されている。バッフル板８は、処理室５内の気流を整える作用を有している。

処理室５の上部には、排気ダクト２０が接続されている。排気ダクト２０は、断面が矩形状の筒型であり、その下端に設けた吸気口２０ａが処理室５の天井部６に開口しており、上端に設けた排気口２０ｂが、図示しないメインダクトを介して、処理室５からの排気を行うための吸引ファンや真空ポンプに接続されている。なお、本実施形態では、ドラフトチャンバー１の排気ダクト２０に対応する吸引ファン又は真空ポンプは、一台のドラフトチャンバー１に対して個別に設置されているものとする。

排気ダクト２０内には、処理室５の天井部６に開口する吸気口２０ａに近い側（上流側）から順に、バッフルダンパー２１、排気量調整用のボリュームダンパー２２、開閉用ダンパー２３が設置されている。バッフルダンパー２１は、吸気口２０ａの直上部に設置されており、図示しないハンドルなどで手動による開閉操作を行うことで、排気量を調整するものである。このバッフルダンパー２１で排気量の調整を行うことで、処理室５の排気量や排気バランスを、処理室５内で行う実験の内容や扱う薬品の種類に応じて調整することができる。また、ボリュームダンパー２２は、排気ダクト２０からの排気流量を微調整するためのもので、図示しないハンドルなどで手動による開閉操作を行うようになっている。

開閉用ダンパー２３は、排気ダクト２０における本体部１０の天板１４よりも上部に突出した箇所に設置されている。この開閉用ダンパー２３は、排気ダクト２０の内部に設置した回転軸２４と、該回転軸２４に固定されてその周囲で回転する羽根板２５とを備えている。回転軸２４は、排気流路２６の断面の中央に設置されており、排気ダクト２０内の排気流路２６の長手方向と直交する方向に延びている。羽根板２５は、回転軸２４に固定されており、その外形が排気流路２６の断面と略同一形状になっている。この羽根板２５は、排気流路２６を完全に閉鎖する閉位置と排気流路２６を完全に開く開位置との間で、回転軸２４の周りで９０度の範囲を回転（回動）するようになっている。羽根板２５の回転角度位置を変化させることで、排気流路２６の開度を所望の開度に調整することが可能である。

そして、本実施形態のドラフトチャンバー１が備える排気装置は、開閉用ダンパー２３と前扉１６との間に設けた開閉連動機構４０を備えている。この開閉連動機構４０によって、開閉用ダンパー２３の開閉動作が前扉１６の開閉動作に連動するようになっており、かつ、開閉用ダンパー２３による排気ダクト２０の開度が前扉１６の開閉による開口部１５の開度と等しい割合で変化するように設定されている。これにより、前扉１６の開度に関わらず、処理室５内の排気による風速を一定に保つことができる。開閉連動機構４０の構成及び動作については、下記で詳細に説明する。

図２は、前扉１６及び開閉用ダンパー２３と移動機構３０及び開閉連動機構４０の構成及び動作を説明するための概略図である。同図及び図１に示すように、前扉１６は、互いに同一形状の上板１７と下板１８とが開口部１５の両側に設けたレール（図示せず）に対して上下方向にスライド移動可能に係合している。そして、上板１７と下板１８は、互いが上下及び前後に段違いで設置されており、それぞれが開口部１５の上半分と下半分を塞ぐようになっている。上板１７及び下板１８は、それぞれの幅方向の両側に取り付けたワイヤー３１，３２で吊り下げられている。下板１８の両側に取り付けられた二本のワイヤー３２ａ，３２ｂは、本体部１０の所定位置に固定された複数の定滑車３３と、所定の質量を有するウエイト（錘部材）３４に取り付けた動滑車３５とを経由して、その先の端部が本体部１０の所定位置に設けた固定部３６に固定されている。一方、上板１７の両側に取り付けられた二本のワイヤー３１ａ，３１ｂは、本体部１０の所定位置に固定された複数の定滑車３３を介して、それらの先端がウエイト３４に固定されている。

この構成により、下板１８を上方へ持ち上げると、それに連動してウエイト３４が下降することで、上板１７が上方に引き上げられる。ここで、上板１７と下板１８が同一質量の場合、ウエイト３４の質量は、上板１７の質量に対して１．５倍の質量に設定することができる。これによれば、下板１８を持ち上げていく際、上板１７及びウエイト３４のストローク量（移動量）が下板１８のストローク量の０．５倍（半分）となる。したがって、下板１８の下端が開口部１５の上端と一致する位置まで上昇したときに、上板１７の下端も開口部１５の上端と一致する位置まで上昇して、開口部１５が全開状態となる。その一方で、下板１８を引き下げてゆくと、その場合も上板１７及びウエイト３４のストローク量が下板１８のストローク量の０．５倍となるので、最終的に、下板１８が開口部１５の下半分を塞いだ状態になったとき、上板１７が開口部１５の上半分を塞いだ状態となる。これにより、上板１７と下板１８とで開口部１５が完全に塞がれた状態となる。また、開閉の途中で下板１８の移動を停止させると、上板１７及び下板１８とウエイト３４とのバランスによって、上板１７及び下板１８はその位置で停止する。上記のような移動機構３０を備えたことで、下板１８を上下に移動させるだけで、開口部１５を完全に開かれた開位置と完全に閉じられた開状態との間で、任意の開度で開閉することができる。

また、前扉１６と開閉用ダンパー２３との間に設けた開閉連動機構４０は、開閉用ダンパー２３の回転軸２４に連結されたカム機構部４５を備えている。カム機構部４５には、前扉用ワイヤー４１の一端とウエイト用ワイヤー４２の一端とが取り付けられている。前扉用ワイヤー４１は、その他端が前扉１６の上板１７に取り付けられており、ウエイト用ワイヤー４２は、その他端が所定の質量を有するカウンターウエイト（錘部材）４９に取り付けられている。この開閉連動機構４０によって、開閉用ダンパー２３の開閉動作が前扉１６の開閉動作に連動するようになっており、かつ、開閉用ダンパー２３による排気流路２６の開度が前扉１６による開口部１５の開度と等しい割合で変化するように設定されている。

図３は、カム機構部４５の詳細構成を示す正面図である。また、図４は、図３のＹ矢視を示す図である。開閉連動機構４０が備えるカム機構部４５は、前扉用ワイヤー（扉用ワイヤー）４１が連結された前扉用カム部材（扉用回転部材）４３と、ウエイト用ワイヤー（錘用ワイヤー）４２が連結されたウエイト用カム部材（錘用回転部材）４４とを備えている。前扉用カム部材４３とウエイト用カム部材４４は、互いに同一形状でいずれも概略半円弧状の外形を有している。これら前扉用カム部材４３とウエイト用カム部材４４は、互いがカム軸４６の軸心に対して点対称となるようにカム軸４６の両側に取り付けられており、カム軸４６と一体に回転するようになっている。

前扉用ワイヤー４１は、その一端が前扉用カム部材４３の固定部４３ａに固定されており、そこからカム軸４６の側部を通って前扉用カム部材４３の湾曲面状の外周面（扉用ワイヤー巻付部）４３ｂに巻き付くように配置されている。そして、その先が定滑車４７を介して前扉１６の上板１７に固定されている。一方、ウエイト用ワイヤー４２は、その一端がウエイト用カム部材４４の固定部４４ａに固定されており、そこからカム軸４６の側部を通ってウエイト用カム部材４４の湾曲面状の外周面（錘用ワイヤー巻付部）４４ｂに巻き付くように配置されている。そして、その先が定滑車４８を介してカウンターウエイト４９に固定されている。

既述のように、前扉用カム部材４３とウエイト用カム部材４４は、カム軸４６の両側で互いに対称に設置されている。そのため、カム軸４６と前扉用カム部材４３及びウエイト用カム部材４４が一方に回転すると、ウエイト用カム部材４４の外周面４４ｂに巻き付いていたウエイト用ワイヤー４２が次第に外れてゆくことで、ウエイト用ワイヤー４２が解かれてカウンターウエイト４９が下降する一方、前扉用カム部材４３の外周面４３ｂに前扉用ワイヤー４１が巻き付いてゆくことで、前扉用ワイヤー４１が巻き取られて前扉１６の上板１７が上昇するようになっている。

また、カム軸４６と前扉用カム部材４３及びウエイト用カム部材４４が他方に回転すると、ウエイト用カム部材４４の外周面４４ｂにウエイト用ワイヤー４２が巻き付いていくことで、ウエイト用ワイヤー４２が巻き取られてカウンターウエイト４９が上昇する一方、前扉用カム部材４３の外周面４３ｂに巻き付いていた前扉用ワイヤー４１が次第に外れてゆくことで、前扉用ワイヤー４１が解かれて前扉１６の上板１７が下降するようになっている。このように、前扉１６の上板１７とカウンターウエイト４９とは、一方が上昇又は下降すると他方がその逆の動作をするようになっている。

図４に示すように、カム機構部４５のカム軸４６は、減速機５１に連結されている。そして、減速機５1から出ている連結軸５２は、複数のユニバーサルジョイント５３でその軸方向の向きが変換されて、その先端が開閉用ダンパー２３の回転軸２４に連結されている。減速機５１は、支持部材５４で本体部１０の天板１４の上面に固定されている。減速機５１は、入力回転を所定の減速比で減速して出力する機構であり、ここでは、カム軸４６側の回転を減速して連結軸５２側に出力するようになっている。これにより、前扉用カム部材４３及びウエイト用カム部材４４が固定されたカム軸４６の回転が所定の減速比で減速されて開閉用ダンパー２３の回転軸２４に入力される。なお、本実施形態の減速機５１は、カム軸４６の回転を３：１の回転数比で減速して開閉用ダンパー２３の回転軸２４に伝達するように設定されている。

次に、上記構成の開閉連動機構４０の動作及び前扉１６の開閉動作に伴う開閉用ダンパー２３の開閉動作について、詳細に説明する。図５乃至図８は、開閉連動機構４０及び前扉１６と開閉用ダンパー２３の動作を説明するための図で、各図中の（Ｉ）は、図１のＩ部分を示す部分拡大図、（II）は、図１のII部分を示す部分拡大図、（III）は、カム機構部４５を示す図である。そして、図５は、開口部１５及び排気流路２６の全閉状態（開口部１５の開度Ｈ＝０，排気流路２６の開度Ｌ＝０）を示す図であり、図６は、開口部１５の開度Ｈと排気流路２６の開度Ｌが１／３（Ｈ＝１／３Ｈ_０，Ｌ＝１／３Ｌ_０）の状態を示す図であり、図７は、開口部１５の開度Ｈと排気流路２６の開度Ｌが２／３の状態（Ｈ＝２／３Ｈ_０，Ｌ＝２／３Ｌ_０）を示す図であり、図８は、開口部１５及び排気流路２６の全開状態（Ｈ＝Ｈ_０，Ｌ＝Ｌ_０）を示す図である。

まず、図５に示すように、前扉１６及び開閉用ダンパー２３が全閉状態のとき、カム機構部４５は、正面側から見て、前扉用カム部材４３がカム軸４６の上側にあり、ウエイト用カム部材４４がカム軸４６の下側にある。そして、ウエイト用ワイヤー４２がウエイト用カム部材４４の外周面４４ｂの略全体に巻き付いており、前扉用ワイヤー４１が前扉用カム部材４３の外周面４３ｂからほぼ完全に外れた状態になっている。したがって、カウンターウエイト４９は、最上端に上昇した位置にあり、前扉１６の上板１７は、最下端に下降した位置にある。以下の説明では、この位置を初期位置という。

上記の初期位置から、前扉１６の下板１８を持ち上げて開口部１５を開いていくと、前扉１６の上板１７の上昇に伴い前扉用ワイヤー４１が緩む。そうすると、カウンターウエイト４９の重さで、ウエイト用カム部材４４に正面から見て反時計周り方向の回転力が作用する。これにより、ウエイト用カム部材４４及び前扉用カム部材４３とカム軸４６が一体に同方向に回転する。そうすると、前扉用ワイヤー４１が前扉用カム部材４３の外周面４３ｂに巻き取られる一方、ウエイト用ワイヤー４２がウエイト用カム部材４４の外周面４４ｂから外れていく。こうして、開口部１５の開度Ｈと排気ダクト２０内の排気流路２６の開度Ｌとが等しい割合で変化していく。したがって、図６に示すように、開口部１５の開度Ｈが全開状態Ｈ_０の１／３になったときに、排気ダクト２０内の排気流路２６の開度Ｌが全開状態Ｌ_０の１／３になる。また、図７に示すように、開口部１５の開度Ｈが全開状態Ｈ_０の２／３になったときに、排気ダクト２０内の排気流路２６の開度Ｌが全開状態Ｌ_０の２／３になる。

さらに前扉１６を開いてゆくと、最終的に、図８に示すように、カム軸４６が初期位置から２７０度回転した状態で、ウエイト用カム部材４４がカム軸４６の左側に位置し、前扉用カム部材４３がカム軸４６の右側に位置する。このとき、前扉用ワイヤー４１が前扉用カム部材４３の外周面４３ｂの全体に巻き付いており、ウエイト用ワイヤー４２がウエイト用カム部材４４の外周面４４ｂからほぼ完全に外れた状態になっている。そしてこの状態で、前扉１６の上板１７が最上端に上昇した位置にあり、開閉用ダンパー２３の羽根板２５が初期位置に対して９０度回転した角度になっている。したがって、前扉１６及び開閉用ダンパー２３がいずれも全開状態になる。

このように、本実施形態のドラフトチャンバー１が備える排気装置では、前扉１６の下板１８をスライド移動させて開口部１５を開いていくと、開閉用ダンパー２３の羽根板２５が連動して排気ダクト２０内の排気流路２６を開いていくようになっている。一方、前扉１６をスライド降下させて開口部１５を閉じていくと、開閉用ダンパー２３の羽根板２５が連動して排気ダクト２０内の排気流路２６を閉じていくようになっている。そして、開口部１５が全閉のときに排気流路２６が全閉となり、開口部１５が全開のときに排気流路２６が全開となる。さらに、開口部１５が全閉と全開との間にあるときは、排気流路２６の開度は、開口部１５の開度と同じ割合で変化するようになっている。

ここで、前扉用カム部材４３の外周面４３ｂ及びウエイト用カム部材４４の外周面４４ｂの形状及び寸法の設定について説明する。図９は、前扉用カム部材４３の外周面４３ｂの形状を決定する手順の概念を説明するための図である。本実施形態の排気装置では、前扉１６の各位置での外周面４３ｂへの前扉用ワイヤー４１の巻付量が、排気ダクト２０の開度が開口部１５の開度に比例する巻付量となるように、外周面４３ｂの形状及び寸法が設定されている。

具体的には、開閉用ダンパー２３による排気ダクト２０の開度Ｌは、閉位置（初期位置）からの回転軸２４及び羽根板２５の回転角（＝θ）の三角関数値となる。そこで、図９（ａ）に示すように、排気流路２６の断面（幅Ｌ_０）を等間隔（等開度）の複数の領域Ａに分割（図では２０領域に分割）し、各領域に対応する羽根板２５の回転角に沿った線分Ｓ１，Ｓ２・・・を引く。そして、同図（ｂ）に示すように、回転角＝０の起点を中心として、一定の径寸法の円Ｒを描き、当該円Ｒと線分Ｓ１との交点Ｘ１を求める。続けて、交点Ｘ１を中心として、同じく一定の径寸法の円Ｒを描き、当該円Ｒと線分Ｓ２との交点Ｘ１を求める。これを繰り返してゆき、交点Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・をプロットする。そして、当該交点Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を順に結ぶことで、前扉用カム部材４３の外周面４３ｂの形状の基になる線Ｐが得られる。また、外周面４３ｂの全長（前扉用ワイヤー４１が巻き付く長さ寸法）は、上板１７の全ストローク量に等しい１／２Ｈ_０に設定する。なお、排気流路２６の断面の分割数を多くして、線分Ｓ１，Ｓ２・・・の数を増やしてゆくほど、線Ｐは滑らかな曲線に近付くが、領域Ａを適当な分割数として、交点Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３・・・間を滑らかな曲線で結ぶようにしても、ほぼ同様の曲線が得られる。なお、円Ｒの半径は、上板１７及び前扉用ワイヤー４１の総ストローク量と領域Ａに分割数とから求まる値である。また、線分Ｓ１，Ｓ２の角度は、実際には、減速機５１の減速比を考慮したカム軸４６の回転角度となる。

以上のようにして形状及び寸法が決定された外周面４３ｂに前扉用ワイヤー４１が巻き付くことで、排気ダクト２０の開度が開口部１５の開度に比例するようになる。なお、ウエイト用カム部材４４の外周面４４ｂは、前扉用カム部材４３の外周面４３ｂと同寸法で対称な形状に設定されている。

以上説明したように、本実施形態のドラフトチャンバー１の排気装置は、作業面３の上部を覆う箱状の本体部１０内に画成した処理室５と、処理室５の前面に設けた開口部１５と、スライド移動することで開口部１５を開閉する前扉（扉体）１６と、処理室５に開口する排気ダクト２０と、排気ダクト２０内で回転軸２４周りに回転可能に設置した羽根板２５で該排気ダクト２０の開度を調整可能な開閉用ダンパー２３とを備えている。そして、前扉１６と開閉用ダンパー２３との間には、開閉用ダンパー２３の開閉動作を前扉１６の開閉動作に連動させる開閉連動機構４０が設けられている。この開閉連動機構４０は、開閉用ダンパー２３の回転軸２４に連結されたカム軸（軸部材）４６と、カム軸４６と一体に回転する前扉用カム部材（扉用回転部材）４３及びウエイト用カム部材（錘用回転部材）４４と、前扉１６の質量に釣り合う質量を有するカウンターウエイト（錘部材）４９と、前扉用カム部材４３と前扉１６とを連結する前扉用ワイヤー（扉用ワイヤー）４１と、ウエイト用カム部材４４とカウンターウエイト４９とを連結するウエイト用ワイヤー（錘用ワイヤー）４２とを備え、前扉１６のスライド移動に伴い、前扉用カム部材４３の外周面（ワイヤー巻取部）４３ｂに巻き取られている前扉用ワイヤー４１の長さ寸法、及びウエイト用カム部材４４の外周面（ワイヤー巻取部）４４ｂに巻き取られているウエイト用ワイヤー４２の長さ寸法が変化することで、前扉用カム部材４３及びウエイト用カム部材４４とカム軸４６とが回転し、当該回転が開閉用ダンパー２３の回転軸２４に伝達されて羽根板２５が回転するようになっている。そして、羽根板２５の回転角度に応じた排気ダクト２０の開度が、前扉１６のスライド移動量に応じた開口部１５の開度と等しい割合で変化するように設定されている。

本発明にかかるドラフトチャンバー１の排気装置によれば、排気ダクト２０の開閉を開口部１５の開閉に連動させるための開閉連動機構４０を機械的な構造のみで実現している。これにより、従来のドラフトチャンバーの排気装置のように、圧力などを検出するためのセンサーや、モータなどの駆動源や、制御装置など電気的な機構が不要となる。したがって、ドラフトチャンバー１の部品点数を少なく抑えることができ、構造の簡素化、装置の小形化を図ることができる。また、上記の開閉連動機構４０を機械的な構造のみで実現しているので、電気的なトラブルや故障などによる排気の不具合が発生するおそれがない。したがって、ドラフトチャンバー１の信頼性、耐久性を向上させることができ、メンテナンスの手間を軽減することができる。

また、このドラフトチャンバー１の排気装置では、羽根板２５の回転角度に応じた排気ダクト２０の開度が、前扉１６のスライド移動量に応じた開口部１５の開度と等しい割合で変化するので、排気ファンによる排気流量を一定量に設定しておけば、前扉１６の開閉による開口部１５の開度に関わらず、処理室５内の風速を一定に保つことができる。したがって、有害ガスなどの処理室５外への漏洩や処理室５内での滞留を効果的に防止できる。また、処理室５内の風速を一定に保つことで、処理室５内の気流の変化を抑制できるので、処理室５内で行う実験などに対する気流の影響を軽減できる。

また、本実施形態の排気装置では、前扉用カム部材４３と、ウエイト用カム部材４４とは、カム軸４６を中心としてその両側で互いに点対称に配置されている。この構成により、前扉１６（上板１７）から前扉用カム部材４３を介してカム軸４６にかかる回転方向の荷重と、カウンターウエイト４９からウエイト用カム部材４４を介してカム軸４６にかかる回転方向の荷重とが釣り合うので、開口部１５の開閉動作において、前扉１６のスライド移動の全行程で前扉１６を移動させる力が一定になる。したがって、前扉１６の開閉動作をスムーズに行うことができ、前扉１６による開口部１５の開度を所望の開度にすることが簡単に行えるようになる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、開閉連動機構４０のカム機構部２５をドラフトチャンバー１の天板１４の上面における排気ダクト２０の側部に設置した場合を示したが、開閉連動機構４０のカム機構部４５は、これ以外の位置に設置することも可能である。例えば、詳細な図示及び説明は省略するが、ドラフトチャンバー１の本体部１０内に設置するようにしてもよい。また、上記実施形態では、カム軸４６の軸方向と開閉ダンパー２３の回転軸２４の軸方向とが互いに直交する方向になっており、これらを複数のユニバーサルジョイント５３及び連結軸５２を介して連結した構成を採用しているが、これ以外にも、カム機構部２５の配置構成を変更する場合は、カム軸４６の軸方向と開閉ダンパー２３の回転軸２４の軸方向とが互いに平行になるように設定することも可能である。その場合は、ユニバーサルジョイント５３及び連結軸５２による連結構造は省略することができる。

また、上記実施形態では、前扉１６が上板１７と下板１８の２枚で構成されていて、開口部１５を開閉する際に上板１６と下板１７が連動する構成を示したが、これ以外にも、前扉１６は、一枚板で構成してもよい。なお、その場合は、前扉用カム部材４３の外周面４３ｂの全長（前扉用ワイヤー４１が巻き付く長さ寸法）は、当該一枚板の全ストローク量（すなわち、開口部１５の縦寸法）と同一寸法に設定する。

１ ドラフトチャンバー
３ 作業面
５ 処理室
６ 天井部
１０ 本体部
１５ 開口部
１６ 前扉（扉体）
１７ 上板
１８ 下板
２０ 排気ダクト
２３ 開閉用ダンパー（ダンパー）
２４ 回転軸
２５ 羽根板
２６ 排気流路
３０ 移動機構
４０ 開閉連動機構
４１ 前扉用ワイヤー（扉用ワイヤー）
４２ ウエイト用ワイヤー（錘用ワイヤー）
４３ 前扉用カム部材（扉用回転部材）
４３ｂ 外周面（扉用ワイヤー巻付部）
４４ ウエイト用カム部材（錘用回転部材）
４４ｂ 外周面（錘用ワイヤー巻付部）
４５ カム機構部
４６ カム軸（軸部材）
４９ カウンターウエイト（錘部材）
５１ 減速機
５２ 連結軸
５３ ユニバーサルジョイント
５４ 支持部材

Claims (3)

1. 作業面の上部を覆う箱状の本体部内に画成した処理室と、前記処理室の前面に設けた開口部と、スライド移動することで前記開口部を開閉する扉体と、前記処理室に連通する排気ダクトと、前記排気ダクト内で回転軸周りに回転可能に設置した羽根板で該排気ダクトの開度を調整可能なダンパーと、を備えたドラフトチャンバーの排気装置において、
   前記扉体と前記ダンパーとの間には、前記ダンパーの開閉動作を前記扉体の開閉動作に連動させる連動機構が設けられており、
   前記連動機構は、前記ダンパーの前記回転軸に連結された軸部材と、前記軸部材と一体に回転する扉用回転部材と、前記扉用回転部材と前記扉体とを連結する扉用ワイヤーと、前記扉用回転部材に設けた前記扉用ワイヤーを巻き付けるための扉用ワイヤー巻付部と、を備え、
   前記扉体のスライド移動に伴い、前記扉用回転部材の前記扉用ワイヤー巻付部に巻き付いている前記扉用ワイヤーの長さ寸法が変化することで、前記扉用回転部材及び前記軸部材が回転し、当該回転が前記ダンパーの前記回転軸に伝達されて前記羽根板が回転することで前記排気ダクトの開度が変化するようになっており、
   前記羽根板の回転角度に応じた前記排気ダクトの開度と、前記扉体のスライド移動量に応じた前記開口部の開度とが互いに等しい割合で変化するように設定した
   ことを特徴とするドラフトチャンバーの排気装置。
2. 前記扉体の質量に釣り合う質量を有する錘部材と、前記軸部材と一体に回転する錘用回転部材と、前記錘用回転部材と前記錘部材とを連結する錘用ワイヤーと、前記錘用回転部材に設けた前記錘用ワイヤーを巻き付けるための錘用ワイヤー巻付部と、をさらに備え、
   前記扉用回転部材及び前記扉用ワイヤー巻付部と、前記錘用回転部材及び前記錘用ワイヤー巻付部とは、前記軸部材を中心としてその両側で互いに点対称に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のドラフトチャンバーの排気装置。
3. 前記扉体が前記開口部を完全に閉じる閉位置と前記開口部を完全に開く開位置との間の各位置での前記扉用ワイヤー巻付部への前記扉用ワイヤーの巻付量が、前記排気ダクトの開度を前記開口部の開度に比例させる巻付量となるように、前記扉用ワイヤー巻付部の形状及び寸法が設定されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のドラフトチャンバーの排気装置。

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