JP2013116430A - ドラフトチャンバ - Google Patents

Abstract

【課題】作業室の前面の作業窓を開閉する中空扉の内部空間を通気路にしてエアーカーテン発生装置の空気供給源から供給された空気を中空扉の下部から噴出させ、その空気で作業窓を遮断するエアーカーテンを作り出す方式のドラフトチャンバを改善の対象にしてそのチャンバの構造の簡素化、小型化、製造の容易化等を実現することを課題としている。
【解決手段】上記方式のドラフトチャンバにおいて、空気供給源７ａから供給される空気を吹き出す偏平な空気ノズル７ｂを中空扉５の上方に設け、その空気ノズルを中空扉５の上部開口に扉の上下スライドが許容される状態に挿入した。そして、その空気ノズル７ｂ経由で中空扉５の内部空間５ｂに空気を流し、その空気を中空扉５の下部から下向きに噴射して作業窓４にエアーカーテンを生じさせるようにした。
【選択図】図６

Description

この発明は、化学薬品や化学物質を取り扱うための作業室を備えたドラフトチャンバに関する。

首記のドラフトチャンバは、化学薬品や化学物質の調合、処理、有機溶剤を用いた洗浄などの作業を行ったときに発生する有害なガスや不快な臭気などを室内に漏れ出させずに作業室から回収して浄化装置に向けて排出する目的で使用される。そのドラフトチャンバの従来技術として、例えば、下記特許文献１，２に記載されたものがある。

特許文献１に開示されたドラフトチャンバは、フード（筐体）に囲われた作業室の前面の作業窓（開口部）をエアーカーテンで遮断する。作業室の開口部を開閉する扉は、通気路を内部に有する中空扉にしており、その中空扉が空気噴出手段を兼用し、この中空扉の下端から吹き出す空気によって上記エアーカーテンを作り出すようにしている。

また、特許文献２に開示されたドラフトチャンバは、作業室を囲うフードにフィルタの配置された吸気口を設け、作業室の前面の作業窓を開閉する扉を二重ガラス扉にし、作業室内の空気を、二重ガラス扉の２枚のガラス間の隙間に通して吸引排気するようにしている。

特許第２５０５０３４号公報 特許第４３８９３１８号公報

特許文献１のドラフトチャンバは、扉の上部を外部から区画した扉収納室に挿入し、その扉収納室を、ブロワからダンパ経由で空気供給がなされる空気室に連通させて扉内部の通気路に空気を導入する空気噴出手段の給気路を構成している。上記通気路は、上端が扉収納室に開口しており、その開口に前記空気室、扉収納室経由で空気が流れ込む。

このような構造であるので、空気噴出手段が複雑化し、ドラフトチャンバの大型化や構成要素の増加、製造の手間の増加、コスト増などが避けられない。

また、チャンバの作業窓を遮断するエアーカーテンは、窓の開度が大きくなるほど作業室の空気が外部に洩れやすくなるので、窓の開度が大きくなるにつれて性能が増強されるものが好ましいが、特許文献１のドラフトチャンバは、扉の内部の通気路の長さが、扉の開き量の大小とは無関係に一定になるため、窓の開度に応じたエアーカーテンの性能調整も望めない。

次に、二重ガラス扉の２枚のガラス間の隙間を排気路にして吸引排気を行う特許文献２のドラフトチャンバは、二重ガラス扉の下端が排気路の吸引口となるので、作業室の床面から二重ガラス扉の下端までの距離が大きくなると、作業室の床面に近い領域で空気の流れが緩慢になり、空気流による作業窓の遮断が不安定になりやすい。

この発明は、特許文献２の方式に比べてガスや臭気の漏れ防止の面で有利な特許文献１の方式チャンバを改善の対象にしてそのチャンバの構造の簡素化、小型化、製造の容易化等を実現することを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、作業室を囲う筐体と、作業室の前面の作業窓を開閉するスライド昇降式の透明な中空扉と、前記作業室の空気を排出する吸引排気装置と、前記作業窓を窓開放時にエアーカーテンを生じさせて遮断する空気供給源の含まれたエアーカーテン発生装置を具備し、前記エアーカーテン発生装置が、前記中空扉の内部空間を通気路にして中空扉の下部から空気を噴出させるように構成されたドラフトチャンバにおいて、
前記空気供給源から供給される空気を吹き出す偏平な空気ノズルを前記中空扉の上方に設け、定位置に固定したその空気ノズルを前記中空扉の上部開口に扉の上下スライドが許容される状態に挿入し、その空気ノズルの挿入箇所を除く位置で前記中空扉の上部開口を封鎖し、前記空気ノズルを経由して供給される空気を前記中空扉の下部の空気噴射孔から下向きに噴出して前記作業窓に前記エアーカーテンを生じさせるようにした。

このドラフトチャンバは、前記中空扉を閉めるときに、閉鎖方向に移動させた中空扉が所定位置を通過したところから扉の開き量が小さくなるにつれて前記吸引排気装置による吸引排気量が減少するようにしたものが好ましい。

また、サイズの大きなドラフトチャンバは、前記作業窓の窓枠の横フレーム（サイドフレーム）の下側側面領域と下フレームの全域に空気噴射孔を設け、前記空気供給源から供給される空気をその空気噴射孔からも噴出させると好ましい。

さらに、前記吸引排気装置の吸気口を複数設け、その複数の吸気口を、前記作業室の後壁に高さ位置を異ならせて形成するのも好ましい。

この発明のドラフトチャンバは、エアーカーテン発生装置に偏平な空気ノズルを含ませ、その空気ノズルを中空扉の上部開口にスライド自在に挿入して中空扉の内部空間に空気を導入するようにしたので、特許文献１のドラフトチャンバが採用している空気噴出手段の給気路に相当する給気路を単純な構造の空気ノズルで構成することができる。そのために、チャンバの構造の簡素化、小型化、製造の容易化、コスト低減などが図れるようになる。

また、上記空気ノズルは定位置に固定されているので、空気ノズルの下端（噴出口）から中空扉の下端までの距離（中空扉の内部通路の路長）が中空扉の開き量（上昇ストローク）が大きくなるほど減少する。これにより、作業窓の開度が大きくなるほど中空扉の下部から噴き出す空気の勢いが増してエアーカーテンによる窓の遮断性能が高まる。

このために、吸引排気装置の能力を無駄に大きくしたり、過剰な吸引をしたりする必要がなくなって、装置のランニングコスト面でも有利になる。

なお、中空扉を閉めるときに、規定位置通過後の扉のさらなる開き量減少に伴って吸引排気装置による吸引排気量を徐々に減少させるようにしたものは、過度の吸引排気が行われることが回避され、吸引排気装置の負荷増が生じ難い。

また、作業窓の窓枠の下フレームと横フレームの下側側面領域にも噴射孔を設けてそこからも空気を噴出させるようにしたものは、作業窓の周囲のほぼ全域から空気噴射がなされるため、エアーカーテンによる遮断性能が高まり、大サイズドラフトチャンバにおいても、作業室からのガスや臭気の漏れ防止の信頼性を十分に確保することが可能になる。

さらに、吸引排気装置の吸気口を複数にしてその複数の吸気口を前記作業室の後壁に高さ位置を異ならせて形成したものは、作業室の内部に空気の流れがよどむ場所ができ難く、発生したガスや臭気が作業室に残存する懸念がさらに小さくなる。

この発明のドラフトチャンバの一例を中空扉を閉じた状態にして示す正面図 図１のドラフトチャンバの中空扉を開いた状態の正面図 図１のドラフトチャンバの平面図 図１のＺ−Ｚ線に沿った断面図 図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図 図２のＹ−Ｙ線に沿った断面図 図４の丸枠部の拡大断面図 図５の鎖線枠部を拡大して示す断面図

以下、添付図面の図１〜図８に基づいて、この発明のドラフトチャンバの実施の形態を説明する。

図１〜図３及び図５、図６に示すように、この発明のドラフトチャンバ１は、内部に床面のフラットな作業室３を有する方形の筐体２と、その筐体の前面に開口した作業窓４を開閉するスライド昇降式の中空扉５と、作業室３の内部の空気を排出する吸引排気装置６と、作業窓４を開放したときにエアーカーテンを生じさせてその窓の開口を空気の膜で遮断するエアーカーテン発生装置７とを具備している。

筐体２は、前面板２ａ、背面板２ｂ、側板２ｃ及び内壁２ｄ、天板２ｅ及び底板２ｆを組み合わせた箱である。この筐体２は、図５、図６に示すように、作業室３の後部と上部を覆った内壁２ｄに、吸引排気装置６の吸気口６ａを複数、それぞれの吸気口の高さ位置を異ならせて設けている。

また、内壁２ｄと背面板２ｂとの間に、排気路８（図５、図６参照）を設け、その排気路８を吸引排気装置６につないでいる。

作業室３は、内部に実験用の機器などを固定するホルダなどを設置した部屋であってもよく、床面がフラットであることは必須の要件ではない。

作業窓４は、内部に空気通路を設けた下フレームＢｆ（図８参照）と、同じく内部に空気通路を設けた横フレームＳｆ（図７参照）を組み合わせた窓枠４ａを有する。その窓枠４ａの横フレームＳｆは、中空扉５の両側縁を溝に嵌めて案内するスライドガイドを兼用したフレームになっている。

中空扉５は、２枚の透明ガラス板５ａ間に内部空間５ｂを生じさせており、その内部空間を、エアーカーテンを作る際の通気路として利用する。試作したドラフトチャンバについては、厚みが５ｍｍの透明ガラス板５ａを使用し、２枚の透明ガラス板５ａ，５ａ間に板厚方向寸法が１０ｍｍの内部空間５ｂ（図７、図８参照）を生じさせている。従って、中空扉５の全体厚みｔ（図７参照）は２０ｍｍであり、中空扉としては、その厚みが十分に低減されたものになっている。

この中空扉５は、内部空間５ｂの下側の開口を下枠５ｃで、両横の開口を側枠５ｅで各々閉じている。下枠５ｃには空気噴射孔９（図４、図７参照）を所定間隔で複数設けており、その空気噴射孔９から吹き出される空気によって中空扉５の下方（作業窓の開口）にエアーカーテンが作り出される。空気噴射孔９は、図示した横長のスリットが好ましいが、丸孔の小孔でも、間隔をつめて多数設ければ、安定したエアーカーテンを作り出せる。

吸引排気装置６は、既知のブロワであり、作業室３の内部の空気を吸引して排気ダクト１２経由で後段の浄化処理装置に向けて排出する。この吸引排気装置６は、停止しているときにも圧送流を通すことができる。

エアーカーテン発生装置７には、空気供給源７ａ（例示の装置のそれはブロワ）と、この発明を特徴づける空気ノズル７ｂが含まれている。空気供給源７ａは、筐体２の上部のチャンバ前部に偏った位置に配置されている。また、空気ノズル７ｂは、中空扉５の上方に位置を固定して設置されている。

空気ノズル７ｂは、空気供給源７ａと中空扉５との間の給気路を構成する中空扉の内部空間５ｂ挿入可能な偏平な管であって、その空気ノズル７ｂの先端（下端）は、中空扉５の上部開口に上から下に向けて挿入されている。例示の空気ノズル７ｂは、全体厚みがほぼ１０ｍｍであり、挿入状態を保った状態で扉の上下スライドが許容される。

中空扉５の内部空間５ｂの上部開口は、空気ノズル７ｂの挿入箇所を除いた箇所が上枠５ｄ（図８参照）によって封鎖されている。

なお、空気ノズル７ｂの周囲には、中空扉５が閉じられたときに作業室３を外部に連通させる隙間ｇ１（図５参照）が形成されるようにしている。また、作業窓４の窓枠の下フレームＢｆの下部にも作業室３を外部に連通させる隙間ｇ２（これも図５参照）が形成されるようにしている。

このほか、空気供給源７ａの送気口に三方分岐管７ｃを接続し、その三方分岐管の出口のひとつを空気ノズル７ｂに接続し、他の２つの出口を図１、図２に示したホース１０で窓枠４ａの左右の横フレームＳｆに個別に接続している。

横フレームＳｆの下側側面領域には、空気噴射孔１１（図６、図７参照）を設けており、ホース１０経由で横フレームＳｆの内部に送り込まれた空気が空気噴射孔１１から噴射される。また、作業窓の下フレームＢｆにも長手方向の全域に空気噴射孔１１（図９参照）を設けており、下フレームＢｆの内部空間を横フレームＳｆの内部空間に連通させてホース１０経由で供給した空気が下フレームＢｆの内部にも導入されて下フレームＢｆの空気噴射孔１１からも噴射されるようになっている。

これにより、図６に示すように、中空扉５が大きく開かれたときに作業窓４の周囲のほぼ全域から空気噴射がなされてエアーカーテンによる遮断性能が高まる。下フレームＢｆに設けた空気噴射孔１１ａは、下フレームＢｆの上面に開口する孔でもよいが、異物の侵入防止を考えると、下フレームＢｆの内側面に開口する図示の如き後ろ向き開口の孔が好ましい。後ろ向き開口の孔から吹き出す空気は、作業室３の前部から後部に向けて流れる空気流を増強させる。そのために、中空扉５の下部に形成されるエアーカーテンが弱くなる場合にも（下フレームＢｆの位置でエアーカーテンは停止する）、ガス、臭気の漏れ出し防止が安定してなされる。

横フレームＳｆと下フレームＢｆからも空気を噴出させる構成は、ドラフトチャンバが大サイズ化する場合に有効であるが、チャンバのサイズによってはその構成が省かれていても作業室内の空気の外部への漏れ防止が不足なく実施されることがある。

従って、横フレームＳｆと下フレームＢｆに設けた空気噴射孔は必須ではない。横フレームＳｆと下フレームＢｆに空気噴射孔の無いドラフトチャンバでは、ホース１０や空気供給源７ａの送気口に接続する三方分岐管などが不要であり、空気供給源７ａも能力の小さなもので済む。

例示のドラフトチャンバは、中空扉５を閉めるときに、その扉が所定位置を通過したところから扉の開き量が小さくなるにつれて吸引排気装置６による吸引排気量が段階的に減少するようにしている。

その吸引排気量は、扉の開度変化に応じて徐々に減少させてもよい。使用中における吸引排気の停止は作業室の空気が滞留する可能性があって好ましくないので、基本的にチャンバの使用中は吸引排気装置を運転状態とする。この吸引排気量の減少は、作業室３が減圧状態になることを回避する上で有効な機能であり、吸引排気装置６の負担軽減が図れる。

以上の如く構成したドラフトチャンバ１は、使用中は吸引排気装置６を常時運転している。その使用中に中空扉５が図５のように閉じられているときや扉の開き量が小さいときには全開運転をせず低速にて運転される。その状況では主に空気供給源７ａから供給される空気によって排気のための空気が作業室３内に作り出される。作業室３が過度に減圧されることがない。従って、吸引排気装置６の負担増が抑えられ。電力の浪費が少なくてランニングコストの低減につながる。

なお、図５の状態では、作業室３内に生じる空気流によって、隙間ｇ１、ｇ２を通しての外部からの空気の吸い込みもなされる。

また、中空扉５が図６のように開いているときには、エアーカーテン発生装置７の作動と併せて吸引排気装置６による吸引排気が行われ、同図に示すような空気流が作業室３内に作り出される。吸引排気装置６による吸引排気は、中空扉５の開き量が小さくなるほど低速吸引となるように開き量に応じて調整される。このようにして、作業室３内に生じた有害なガスや不快な臭気が吸引排気装置６を通して浄化装置に向けて排出され、作業室３からドラフトチャンバ１を設置した室内に漏れ出すことが確実に防止される。

このほか、この発明のドラフトチャンバは、中空扉５が閉じられている図５と、中空扉６が開いている図６からわかるように、中空扉５の下端から、空気ノズル７ｂの先端までの距離Ｌが、中空扉５の開き量が大きくなるほど減少し、中空扉５の開き量が小さくなるほど増大する。これにより、作業窓４の開度の増減に応じて中空扉５の下部から噴き出す空気の勢いも増減し、中空扉５を開閉するだけで作業窓４の開度に合わせたエアーカーテンの性能調整がなされる。

１ ドラフトチャンバ
２ 筐体
２ａ 前面板
２ｂ 背面板
２ｃ 側板
２ｄ 内壁
２ｅ 天板
２ｆ 底板
３ 作業室
３ａ 内壁
４ 作業窓
４ａ 窓枠
Ｂｆ 下フレーム
Ｓｆ 横フレーム
５ 中空扉
５ａ 透明ガラス板
５ｂ 内部空間
５ｃ 下枠
５ｄ 上枠
５ｅ 側枠
６ 吸引排気装置
６ａ 吸気口
７ エアーカーテン発生装置
７ａ 空気供給源
７ｂ 空気ノズル
７ｃ 三方分岐管
８ 排気路
９ 空気噴射孔
１０ ホース
１１ 空気噴射孔
１１ａ 空気噴射孔
１２ 排気ダクト

Claims (4)

1. 作業室（３）を囲う筐体（２）と、作業室の前面の作業窓（４）を開閉するスライド昇降式の透明な中空扉（５）と、前記作業室（３）の内部の空気を排出する吸引排気装置（６）と、前記作業窓（４）を窓開放時にエアーカーテンを生じさせて遮断する空気供給源（７ａ）の含まれたエアーカーテン発生装置（７）を具備し、前記エアーカーテン発生装置（７）が、前記中空扉（５）の内部空間（５ｂ）を通気路にして中空扉の下部から空気を噴き出すように構成されたドラフトチャンバにおいて、
   前記空気供給源（７ａ）から供給される空気を吹き出す偏平な空気ノズル（７ｂ）を前記中空扉（５）の上方に設け、定位置に固定したその空気ノズル（７ｂ）を前記中空扉（５）の上部開口に扉の上下スライドが許容される状態に挿入し、その空気ノズル（７ｂ）を挿入した箇所を除く位置で前記中空扉（５）の上部開口を封鎖し、前記空気ノズル（７ｂ）を経由して供給される空気を前記中空扉（５）の下部の空気噴射孔（９）から下向きに噴射して前記作業窓（４）に前記エアーカーテンを生じさせるようにしたことを特徴とするドラフトチャンバ。
2. 前記中空扉（５）を閉めるときに、その中空扉が所定位置を通過したところから扉の開き量が小さくなるにつれて前記吸引排気装置（６）による吸引排気量が減少するように構成した請求項１に記載のドラフトチャンバ。
3. 前記作業窓（４）の窓枠の横フレーム（Ｓｆ）の下側側面領域と下フレーム（Ｂｆ）の全域に空気噴射孔（１１）を設け、前記空気供給源（７ａ）から供給される空気をその空気噴射孔（１１）からも噴出させるようにした請求項１又は２に記載のドラフトチャンバ。
   
4. 前記吸引排気装置（６）の吸気口（６ａ）を複数設け、その複数の吸気口（６ａ）を、前記作業室（３）の後部と上部を覆う筐体の内壁（２ｄ）に高さ位置を異ならせて形成した請求項１〜３のいずれかに記載のドラフトチャンバ。

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