JP2015150465A

JP2015150465A - ドラフトチャンバー

Info

Publication number: JP2015150465A
Application number: JP2014023386A
Authority: JP
Inventors: 正仁中田; Masahito Nakada; 陽雄中村; Haruo Nakamura; 大輔福永; Daisuke Fukunaga; 富洋上田; Tomihiro Ueda
Original assignee: Yamato Scientific Co Ltd
Current assignee: Yamato Scientific Co Ltd
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2015-08-24

Abstract

【課題】発生する外乱に応じて排気風量を変動させて、使用する作業者や設置されている部屋内に居る作業者に対して、常に安全な状態を保ち、省エネルギー化とガスの漏洩濃度の低減の両立が図れるドラフトチャンバーを提供する。【解決手段】ドラフトチャンバー１は、作業空間に空気を送り込む空気送り込み排気手段としてのファンモータ３１と、ドラフトチャンバー１に対する外乱を検知する外乱検知手段２００と、外乱検知手段２００からの外乱の検知に基づいて、空気送り込み排気手段を制御して作業空間から外部に排気する排気風量を増加させる制御部１００を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、作業空間を用いて実験や作業を行う際に、空気を開口部から通過させるドラフトチャンバーに関する。

ドラフトチャンバーは、その庫内の作業空間において作業者により器具類を用いて実験や作業を行うのに用いられる。この種のドラフトチャンバーが特許文献１に開示されている。

ドラフトチャンバーとしては、近年省エネルギーの観点から、従来の風量より少ない排気風量で稼働できるものが求められている。このようなドラフトチャンバーとしては、一般的に「低風量ドラフトチャンバー」あるいは「低風量フュームフード」と呼称されている。このドラフトチャンバーは、従来の風量と比較して、５０％から６０％の風量で、ドラフトチャンバー庫内の有害ガス等を封じ込めておくことが可能である。

ただし、このドラフトチャンバーは、排気風量が常に一定（ＣＡＶ：定風量制御）である定風量ドラフトチャンバーであるために、作業面開口高さの増減に関わらず、排気風量は一定である。このため、更なる省エネルギー化の観点から、この定風量ドラフトチャンバーに対して、ＶＡＶ（可変風量制御）方式を組み合わせる市場要求及び事例が増えてきている。

ここで、ＣＡＶ制御方式を組み込んだ標準風量ドラフトチャンバーと、ＣＡＶ制御方式を組み込んだ低風量ドラフトチャンバーと、ＶＡＶ制御方式を組み込んだ低風量ドラフトチャンバーのそれぞれ排気風量について、一般的な例を基にして説明する。

（１）標準風量ドラフトチャンバー（ＣＡＶ制御方式）
間口サイズが外形１８００ｍｍの標準風量のドラフトチャンバーにおいて、作業開口高さを最大とした場合の排気風量は、約２０ｍ³／ｍｉｎである。また、排気制御方式がＣＡＶ制御（定風量制御）であるために、作業面開口高さの増減に関わらず、この排気風量は一定である。

（２）低風量ドラフトチャンバー（ＣＡＶ制御方式）
標準風量ドラフトチャンバーを低風量化した低風量ドラフトチャンバーの場合の排気風量は、２０ｍ³／ｍｉｎの６０％ということで、１２ｍ³／ｍｉｎ程度の風量となる。但し、この低風量ドラフトチャンバーにおいてＣＡＶ制御の場合は、作業面開口高さの増減に関わらず、排気風量は常に一定であり、１２ｍ³／ｍｉｎ程度の風量となる。

（３）低風量ドラフトチャンバー（ＶＡＶ制御方式）
低風量ドラフトチャンバーにＶＡＶ制御（可変風量制御）を組み込んだ場合は、概ね以下の様な風量となる。

作業面開口高さ最大時：約１２ｍ³／ｍｉｎ（例：作業面開口高さ５００ｍｍ）
作業面開口高さ最小時：約５ｍ³／ｍｉｎ（例：作業面開口高さ７５ｍｍ）
ＶＡＶ制御方式が、作業面開口高さの増減により排気風量を増減させるという特性から、上記の様な風量の変動となる。

特開２００５−２８８２４１号公報

ところが、上述したようにドラフトチャンバー、特にＶＡＶ制御方式を搭載した低風量ドラフトチャンバーは、作業面開口高さが最小の場合には、排気風量も非常に少ないことになる。このため、ＶＡＶ制御方式を搭載した低風量ドラフトチャンバーの庫内では、ガス等の発生がある状態において、作業面開口高さを低くした場合は、それに連動して排気風量も減少することになり、排気風量の減少に伴い庫内のガス濃度が高くなる。

そこで、このＶＡＶ制御方式を搭載した低風量ドラフトチャンバーの周囲において、外乱発生を想定した際の１つの状態例を挙げる。作業面開口高さが比較的に低い状態においては、庫内のガス濃度が高くなり、そのガス濃度が高い状態で外乱等の影響により、庫内の雰囲気が漏洩するおそれがある。

この場合には、作業面開口を完全に閉じてしまえば庫内の雰囲気の漏洩を抑えられると考えられるが、ドラフトチャンバーを使用する作業者に、作業面開口の完全密閉作業を強いることに繋がり、作業性に難を感じるのと同時に安全面を人間系に委ねることになる。その結果、ドラフトチャンバーの様な局所排気装置にとって一番重要な安全性が阻害されてしまうおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、発生する外乱に応じて排気風量を変動させて、使用する作業者や設置されている部屋内に居る作業者に対して、常に安全な状態を保ち、省エネルギー化とガスの漏洩濃度の低減の両立が図れるドラフトチャンバーを提供することにある。

上記課題を達成するため、請求項１に記載のドラフトチャンバーは、開口部を通じて空気を作業空間に送り込んで前記作業空間内から外部に排気するドラフトチャンバーであって、前記作業空間に前記空気を送り込んで排気させる空気送り込み排気手段と、前記ドラフトチャンバーに対する外乱を検知する外乱検知手段と、前記外乱検知手段による前記外乱の検知に基づいて、前記空気送り込み排気手段を制御して前記作業空間から外部に排気する排気風量を増加させる制御部とを備え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では、ドラフトチャンバーに対して発生する外乱に応じて、内部ガスの漏洩が発生する前に予め排気風量を増加させて、外乱による内部ガスの漏洩を未然に防止できる。このため、使用する作業者や設置されている部屋内に居る作業者に対して、常に安全な状態を保つことができる。外乱が生じた時に、排気風量を増加させ、外乱が生じていない時には、排気風量を増加させないので、ドラフトチャンバーの省エネルギー化とガスの漏洩濃度の低減の両立が図れる。

また、請求項２に記載のドラフトチャンバーでは、前記開口部から作業空間に送り込まれる空気が低風量であることを特徴とする。

請求項２に記載のドラフトチャンバーでは、開口部から作業空間に送り込まれる空気が低風量であることから排気量を減らすことができる。

また、請求項３に記載の前記外乱検知手段としては、前記ドラフトチャンバーが設置されている部屋内の人の熱を感知する熱感知手段と、前記部屋内の風速を感知する検知手段と、前記部屋内において物体の有無の感知をする光学式検知手段と、前記部屋内において動作する物体や形状を識別する撮像手段を、組み合わせて設定されることを特徴とする。

請求項３に記載のドラフトチャンバーでは、外乱検知手段は、必要に応じて、これらの手段を任意に組み合わせてドラフトチャンバーに設定することができる。

請求項４に記載のドラフトチャンバーでは、前記開口部は、開閉シャッタにより開閉可能になっており、前記開閉シャッタにより前記開口部が閉状態とされたときであっても、前記開口部下端と作業面との間に隙間が形成されている。

請求項４に記載のドラフトチャンバーでは、開閉シャッタにより開口部が閉鎖された状態でも、隙間が形成されているので、ドラフトチャンバーの庫内（内部）が負圧になり過ぎてしまったり、隙間から内部に流れ込む気流で風切り音がする不都合が生じるのを防ぐことができる。

本発明によれば、発生する外乱に応じて排気風量を変動させて、使用する作業者や設置されている部屋内に居る作業者に対して、常に安全な状態を保ち、省エネルギー化とガスの漏洩濃度の低減の両立が図れるドラフトチャンバーを提供できる。

本発明の低風量ドラフトチャンバーの実施形態を示す正面図である。図１に示す低風量ドラフトチャンバーのＡ−Ａ線における内部構造例を示す断面図である。図２に示す低風量ドラフトチャンバーのＡ−Ａ線における内部構造例において、さらに低風量の空気供給を示す矢印Ｌの気流、矢印ＬＬで示す均質化された空気の気流、矢印Ｍの気流、矢印Ｎの排気の気流を付加して示す断面図である。図３に示す領域Ｒを拡大して示す断面図である。低風量ドラフトチャンバーの制御系の例を示すブロック図である。低風量ドラフトチャンバーに対する外乱気流を示す正面図である。低風量ドラフトチャンバーに対する外乱気流を示す斜視図である。外乱検知手段が、低風量ドラフトチャンバーに対して取り付けられる位置の範囲例を示す正面図である。上述した試験規格により低風量ドラフトチャンバー内のドラフト庫内から漏れるガスの濃度を試験する例を示す平面図である。本発明の範囲外である比較例１において、開閉シャッタが前面開口部を閉じている時（サッシ閉時ともいう）のドラフト庫内のガス漏洩濃度の試験データを示す図である。本発明の範囲外である比較例２において、開閉シャッタが前面開口部を閉じている時（サッシ閉時ともいう）のドラフト庫内のガス漏洩濃度の試験データを示す図である。本発明の実施例において、開閉シャッタが前面開口部を閉じている時（サッシ閉時ともいう）のドラフト庫内のガス漏洩濃度の試験データを示す図である。

以下、図面を用いて、本発明を実施するための形態(以下、実施形態と称する)を説明する。本発明が適用されるドラフトチャンバーあるいはフュームフードのうち、好適な一例としての低風量ドラフトチャンバーについて説明する。

図１は、低風量ドラフトチャンバーの実施形態を示す正面図である。図２は、図１に示す低風量ドラフトチャンバー１のＡ−Ａ線における内部構造例を示す縦方向の断面図である。

図１と図２に示す低風量ドラフトチャンバー１は、ＶＡＶ制御方式を搭載した低風量ドラフトチャンバーである。

この低風量ドラフトチャンバー１は、研究者や実験者等の作業者が例えば微生物等の試料の無菌操作作業や化学実験作業等、器具類を用いて実験や作業を行うために用いられる。低風量ドラフトチャンバー１は、実験や作業における被処理物を内部の作業空間において処理する際に、作業者が被処理物の影響を受けないように、内部の作業空間の雰囲気を外部から隔離する構造を有している。

低風量ドラフトチャンバー１は、作業者を有害物質から保護することを目的とした局所排気装置であり、危険物質や有害物質の封じ込め機能と、排気機能を有した囲われた作業空間を持っている。

一般に、ドラフトチャンバーとは、化学実験等を行う作業者を有害な雰囲気から保護をする局所排気装置のことを指し、使用される薬品や用途により幾つかの法規制が適用される。法規制は、一般的には実験作業を行う開口部分の排気風速を確保する事により満たされるものであり、定められた排気風速を維持する事により有害な雰囲気が局所排気装置（ドラフトチャンバー）から作業者の側に漏洩しない様になる。

特に、低風量ドラフトチャンバーの定義は、次の通りである。近年は、エネルギーコスト低減を目的として、少ないランニングコストで局所排気装置（ドラフトチャンバー）の運転ができることが望まれている。その様な市場のニーズにより、排気風量を少なくして、一般的なドラフトチャンバーよりも低い前面風速で有害な雰囲気の漏洩防止が可能となる製品開発を行っている。そのためには、低い前面風速においても局所排気装置（ドラフトチャンバー）内から有害な雰囲気が漏洩しない様に、効率よい排気経路の形成やスムーズな気流の制御技術が必要となる。低風量ドラフトチャンバーとして分類される製品は、一般的なドラフトチャンバーに比較して４０〜６０％減の排気風量で製品として成立している。

そこで、図１と図２の低風量ドラフトチャンバー１は、空気の通常の風量ドラフトを作業空間内に送るいわゆる標準風量ドラフトチャンバーに比較して、空気の低風量ドラフトを内部の作業空間内に送ることができる。これにより、低風量ドラフトチャンバー１は、従来の通常ドラフトに比べて少ない風量ドラフトで運転して安全性を確保できる。この安全性とは、ドラフト庫内の危険雰囲気が、ドラフト庫内から外部に漏れてこないことである。

このように、低風量ドラフトチャンバー１内の作業空間２０内に低風量ドラフトで空気を送ることで、通常の標準風量ドラフトを作業空間２０内に送る場合に比べて、低風量ドラフトチャンバー１の作動時の省エネルギー化（エコ化）や、低騒音化を図ることができる。すなわち、低風量ドラフトチャンバー１は、風量ドラフト運転エネルギーの低減を図っており、空気の低い風量ドラフトにより空気の低排気量となることから、低ランニングコストが得られる。

低い空気の風速下では、外乱等により低風量ドラフトチャンバー１内の作業空間内の雰囲気が、低風量ドラフトチャンバー１の外部に漏れ易くなる。このような状況では、低風量ドラフトチャンバー１内の作業空間、特に作業面上に滞留している雰囲気（例えば有害ガス）が低風量ドラフトチャンバー１の外部に漏れる量は、低風量ドラフトチャンバー１内の作業空間内に押し込まれるプッシュエアーの質により左右される。このプッシュエアーの質とは、空気を作業空間内に均一に分散して均質流として送ることができる程度をいう。

低風量ドラフトチャンバー１内のドラフト庫内の作業空間内に押し込まれるプッシュエアーを低風量化する場合には、ドラフト庫内１９には、作業空間２０内に押し込まれるプッシュエアーと作業空間２０内から押し出されるプルエアーを形成する必要がある。このため、低風量ドラフトチャンバー１では、プッシュエアーをドラフト庫内１９の作業空間２０内に送り込む機構が必要になる。そこで、プッシュエアーの質、すなわち均質流のプッシュエアーの送り込みが、低風量ドラフトチャンバーの性能確保に大きく影響する。

次に、図１と図２を参照して、低風量ドラフトチャンバー１の構造例を説明する。

図１と図２に示す低風量ドラフトチャンバー１は、ＶＡＶ制御（可変風量制御）を搭載している。このＶＡＶ制御（ＶａｒｉａｂｌｅＡｉｒＶｏｌｕｍｅ：可変風量制御）とは、低風量ドラフトチャンバー１のドラフト庫内１９内に空気を取り込んでその後排気する際に、この空気の流量を制御することにより、負荷制御を行うものであり、送風量の減少時でも、低風量ドラフトチャンバー１のドラフト庫内１９の気流分布が悪くならないようにするために、必要な外気量を確保して空気の給気量と排気量のバランスを維持するようになっている。

図１と図２に示すように、低風量ドラフトチャンバー１は、箱状の囲い部分である本体部２を有し、この本体部２の前面部３には、前面開口部（開口部の一例）４が設けられている。この前面開口部４には、開閉シャッタ５が設けられている。この開閉シャッタ５は前面開口部４内が見えるように透明板である。この開閉シャッタ５は、図１では図示しない駆動部のモータを駆動することで、電動によりＺ方向（上下方向）に移動可能にすることで、開閉シャッタ５は、前面開口部４を開閉可能である。

ただし、開閉シャッタ５は、前面開口部４を完全に閉めてしまうのではなく、開閉シャッタ５を閉めた状態であっても、若干隙間を保つ構造を採用している。この隙間の大きさとしては、低風量ドラフトチャンバー１の型式により異なるが、例えば５０ｍｍ〜１００ｍｍ程度である。もし、開閉シャッタ５により前面開口部４を完全に閉めてしまうと、低風量ドラフトチャンバー１の庫内（内部）が負圧になり過ぎてしまったり、隙間から内部に流れ込む気流で風切り音がする不都合が生じる。従って、隙間を保つ構造は、これらの不都合を防止するためにものである。

そのために、開閉シャッタ５により前面開口部４を閉めたとしても、若干の隙間が形成されるが、低風量ドラフトチャンバー１に対して気流の乱れ等の外乱の影響が出ると、低風量ドラフトチャンバー１のドラフト庫内１９から若干の隙間を通じて前面開口部４側からガスが漏れることになるので、このガス漏れを防止する対策を採用する必要がある。

図１と図２に示すように、本体部２は、前面部３と、左右の壁面６，７と、背面部８と、天井面９と、底面１０を有している。図１に示すように、本体部２では、例えば空気から微粒子を除去する例えばＨＥＰＡフィルタ（高性能フィルタ）等を有する浄化装置Ｇと排気ダクトＤを通じて、空気を清浄化して排気し続けるようになっている。低風量の空気は、前面開口部４を通じて本体部２の内部から浄化装置Ｇと排気ダクトＤを通じて外部に排気される。

図１と図２に示すように、本体部２の内部には、上述したドラフト庫内１９が形成されている。このドラフト庫内１９は、作業空間２０を有している。この作業空間２０は、作業面２１を有している。作業空間２０では、例えば天井面９の内面には照明器具が取り付けられている。

図１に示すように、ドラフト庫内１９の作業空間２０は、本体部２の左右幅方向（Ｘ方向）と上下方向（Ｚ方向）に沿って形成され、しかも図２に示すように、本体部２の前後幅方向（Ｙ方向）に沿って形成されている閉鎖空間である。図２に示すように、作業空間２０の作業面２１は、作業空間２０の下面部であり、作業者が作業用の椅子に座った状態で手指を入れて作業できる高さに設けられている。

図１と図２に示すように、本体部２の前面部３には、作業面２１の下部の位置において、ドラフトのエプロン部分（空気ロホイル部分）２２が設けられている。このエプロン部２２は、ファン３０により作られたプッシュエアーを、本体部２の外部に漏れないようにして作業面２１側に送り込むための閉鎖型の通路である。このエプロン部分２２の下部には、空間部ＳＰが設けられている。この空間部ＳＰには、作業用の椅子に座った作業者の膝を入れるようになっている。

図３は、図２に示す低風量ドラフトチャンバー１のＡ−Ａ線における内部構造例の一例において、さらに低風量の空気供給を示す矢印Ｌの気流、矢印ＬＬで示す均質化された空気の気流、矢印Ｍの気流、矢印Ｎの排気の気流を付加して示す断面図である。

図３に示す矢印Ｌの気流と矢印ＬＬで示す均質化された空気の気流は、ドラフト庫内１９の作業空間２０の作業面２１上に、空気の層流を作るために人為的に発生させているプッシュエアーの気流である。矢印Ｍは、外部の空気をドラフト庫内１９内に取り込むプッシュエアーの気流を示している。さらに、矢印Ｎは、ドラフト庫内１９から排気するプルエアーの気流を示している。このように、ドラフト庫内１９においては、矢印Ｌの気流、矢印ＬＬで示す均質化された空気の気流、矢印Ｍの気流は、プッシュエアーであり、矢印Ｎの排気の気流は、プルエアーである。矢印Ｍの気流は、前面開口部４からドラフト庫内１９内に入り、その後、背面部８の内側の空気の排気経路部４４，４５，４６を通じて、図１に示す浄化装置Ｇと排気ダクトＤを通じて、外部に排気される。

図３を参照して、低風量ドラフトチャンバー１のドラフト庫内１９付近の構造例を説明する。

図３に示すように、本体部２のドラフト庫内１９には、前面部３と背面部８と左右の側面部７，８の間に、作業空間２０が形成されている。作業空間２０の下面部が作業面２１である。作業者は、この作業面２１の上で、必要な作業を行うことができる。

図３に示すように、作業面２１の下部には、ファン３０が設けられている。このファン３０は、制御部の指令によりファンモータＦＭにより回転され、ファン３０とファンモータＦＭは、作業面２１上に空気の層流を作るために気流を発生させて送り込み、そしてドラフト庫内１９から排気させる空気送り込み排気手段である。

図１に示すように、作業面２１の前側部分には、Ｘ方向に沿ってドラフト庫内１９のエプロン部分（空気ロホイル部分）２２が設けられている。このエプロン部分２２は、図３に示すように、ファン３０により作られた矢印Ｌの気流から矢印ＬＬで示す均質化された空気の気流を、本体部２の外部に漏れないようにして、作業面２１側に送り込むための閉鎖型の通路である。

図４は、図３に示す領域Ｒを拡大して示す断面図である。

図４に示すように、エプロン部分２２の上側には、前面部３の下部の位置において、空気の分岐部５５が形成されている。空気の分岐部５５がエプロン部分２２に設けられていると、ファン３０から送られてくる矢印Ｌの気流を、整流部材４０により整流して矢印ＬＬで示す均質化された空気の気流（層流気流）とした後の一部を分岐することができる。これにより、矢印ＬＬで示す均質化された空気の気流（層流気流）は、作業面２１上に層流を形成する矢印ＬＬで示す均質化された空気の気流と、ドラフト庫内１９の中央付近へのプッシュエアーの気流と、に分岐することができる。

図４に示す空気の分岐部５５は、発生させたプッシュエアーを分岐させて、作業面２１上に層流を形成する気流を減量させてしまうことにはなるが、分岐させてドラフト庫内１９の中央付近へ斜め上方にプッシュエアーを押し込むことにより、ドラフト庫内１９内の雰囲気が外部に漏れることを抑える効果がある。すなわち、この斜め上方へのプッシュエアーの供給が、低風量ドラフトチャンバー１における雰囲気の外部への漏れの抑制の性能確保に役割を果たしている。

図５は、低風量ドラフトチャンバー１の制御系の例を示すブロック図である。

図５に示すように、低風量ドラフトチャンバー１の制御部１００は、指令信号ＳＳによりファンモータ３１を可変制御することで、ファン３０の回転数を可変することができる。

低風量ドラフトチャンバー１は、低風量ドラフトチャンバー１に対する外乱を検知する外乱検知手段２００を有している。外乱検知手段２００は、例えば赤外線センサ５０と、熱線式風速計６０と、光学式センサ７０と、小型カメラ８０を、任意に組み合わせることで構成されている。制御部１００は、赤外線センサ５０と、熱線式風速計６０と、光学式センサ７０と、小型カメラ８０に接続されている。

赤外線センサ５０は、人感知用に人の熱を感知する熱感知手段の例である。この赤外線センサ５０は、例えば部屋の背景温度とこの部屋に入ってきた人の表面温度との差を、遠赤外線エネルギーの変化として焦電検出器に集光して、電気的なエネルギーに変換され、増幅し処理して信号出力に変えて、図５に示す制御部１００に供給する。

熱線式風速計６０は、低風量ドラフトチャンバー１が設置されている部屋の室内の差圧・風速を検知する差圧風速検知手段である。この熱線式風速計６０では、例えば加熱された細い金属線に風が当たる時に、金属線は熱を奪われて冷却される。この奪われた熱は、風の流速に関係するので、金属線の熱損失から気流の風速を求めることができる。金属線の熱損失は、金属線の熱抵抗の変化によって計測する。熱線式風速計６０は、例えばホイーストンブリッジ回路を用いて、この電気抵抗の変化を差動増幅器で増幅してＡＤ変換器でデジタル信号にして制御部１００に供給する。

光学式センサ７０は、低風量ドラフトチャンバー１が設置されている部屋の室内において物体の有無の検知をする光学式検知手段である。光学式センサ７０は、例えば投光素子と受光素子を有する反射型のホトカプラ等を用いることができ、投光素子からの光は、物体により反射して受光素子で受光すると、受光素子は制御部１００に物体を検知したことを示す受光信号を供給する。

そして、小型カメラ８０は、低風量ドラフトチャンバー１が設置されている部屋の室内において、動作する物体や形状を識別して制御部１００に画像信号を送る、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）カメラのような撮像手段である。

これらの外乱検知手段２００を構成する赤外線センサ５０と、熱線式風速計６０と、光学式センサ７０と、小型カメラ８０は、１種類だけでなく、より好ましくは複数種類を複合的に使用することで、外乱において様々な状況を検知して制御部１００に通知することができる。このため、使用する外乱検知手段２００を構成する赤外線センサ５０と、熱線式風速計６０と、光学式センサ７０と、小型カメラ８０を複合的に使用して、制御部１００は、低風量ドラフトチャンバー１における気流の乱れや動体検知（人検知）のような低風量ドラフトチャンバー１に対する外乱の発生を、制御部１００に通知するようになっている。

これにより、外乱検知手段２００が低風量ドラフトチャンバー１における気流の外乱を、検知したときには、低風量ドラフトチャンバー１のドラフト庫内１９から外部に漏洩が起こる前に、制御部１００は、指令信号ＳＳによりファンモータ３１を可変制御することで、ファン３０の回転数を可変することで、予め低風量ドラフトチャンバー１からの排気風量を増加させることで、外乱により内部ガスが部屋内に漏洩するのを未然に防止することができる。

図６と図７は、低風量ドラフトチャンバー１に対する外乱気流の発生例を示している。

図６と図７に示すように、低風量ドラフトチャンバー１に対する外乱気流としては、例えば低風量ドラフトチャンバー１が設置されている部屋の室内天井の空気調和機（エアコン）の発生する気流Ｗ１、室内に供給される気流（室圧を一定に保つための給気）Ｗ２、部屋の室内へ出入りをするための扉の開閉による外気の流入Ｗ３、人が低風量ドラフトチャンバー１の近辺を動くことによる周囲の空気の乱れや気流の乱れＷ４、等が考えられる。

これらの外乱気流が、低風量ドラフトチャンバー１の周辺に発生した場合に、低風量ドラフトチャンバー１の作業開口部４の付近の気流が乱れて、低風量ドラフトチャンバー１の気流速が安定せず、結果として前面開口部４のわずかな隙間から内部ガスが漏れたり、低風量ドラフトチャンバー１のドラフト庫内１９の雰囲気の内部ガスが安定的に排気できないおそれがある。

そこで、本発明の実施形態の低風量ドラフトチャンバー１では、外乱検知手段２００が上述した低風量ドラフトチャンバー１に対する外乱を検知した場合には、低風量ドラフトチャンバー１は、ＶＡＶ制御（可変風量制御）を行うことにより、一時的に低風量ドラフトチャンバー１の図１に示す前面開口部４の作業開口面の風速を上げて、すなわち排気風量を増加させて、安全な作業開口部４の作業開口面における風速を確保するようになっている。これにより、低風量ドラフトチャンバー１の気流速が安定して、結果として前面開口部４のわずかな隙間から内部ガスが漏れ出ることが無く、低風量ドラフトチャンバー１のドラフト庫内１９の雰囲気の内部ガスが安定的に排気できることになる。

また、外乱が無い状態もしくは外乱が少ない状態においては、低風量ドラフトチャンバー１は、安定的に排気ができていると判断できることから、ＶＡＶ制御（可変風量制御）により、一時的に低風量ドラフトチャンバー１の前面開口部４の作業開口面の風速を下げる、すなわち排気風量を少なくすることが可能になり、安全を保ちながら、ファン３０のファンモータ３１への動力供給を軽減することができ、低風量ドラフトチャンバー１の省エネルギー化に貢献できる。

図８は、外乱検知手段２００を構成する赤外線センサ５０と、熱線式風速計６０と、光学式センサ７０と、小型カメラ８０を、低風量ドラフトチャンバー１に対して取り付けるための好ましい位置の範囲例を示している。

図８に示すように、赤外線センサ５０は、１カ所の配置領域ＡＲ１内の位置に配置され、熱線式風速計６０は、５カ所の配置領域ＡＲ２内の位置に配置される。光学式センサ７０は、２カ所の配置領域ＡＲ３内の位置に配置され、そして小型カメラ８０は、１カ所の配置領域ＡＲ４内の位置に配置される。

１カ所の配置領域ＡＲ１は、低風量ドラフトチャンバー１の本体部２の上部領域であり、作業開口部４の上にある。５カ所の配置領域ＡＲ２は、低風量ドラフトチャンバー１の本体部２の中間部領域と、左右の壁面６，７に沿った左右領域と、そしてエプロン部分２２の左右領域であり、作業開口部４の上部と左右位置にある。２カ所の配置領域ＡＲ３は、左右の壁面６，７に沿った左右領域であり、作業開口部４の左右位置にある。そして、１カ所の配置領域ＡＲ４は、低風量ドラフトチャンバー１の本体部２の上部領域であり、作業開口部４の上部にある。左右の壁面６，７に沿った配置領域ＡＲ２、ＡＲ３は、低風量ドラフトチャンバー１の操作部９８，９９が設けられている部分に相当する。

１カ所の配置領域ＡＲ１と１カ所の配置領域ＡＲ４は、少なくとも一部が重なっている。２カ所の左右の配置領域ＡＲ２と２カ所の配置領域ＡＲ３は、少なくとも一部が重なっている。

図８に示すように、低風量ドラフトチャンバー１の本体部２の上部位置にある１カ所の配置領域ＡＲ１において赤外線センサ５０を配置することで、赤外線センサ５０は、低風量ドラフトチャンバー１の本体部２の上部位置から人からの赤外線を受けることができる。このため、配置領域ＡＲ１において赤外線センサ５０を配置することで、下部位置に配置するのに比べて、人の熱による感知を確実に行えるようにしている。

また、低風量ドラフトチャンバー１の本体部２の上部位置にある１カ所の配置領域ＡＲ４に小型カメラ８０を配置することで、小型カメラ８０は、低風量ドラフトチャンバー１の本体部２の上部位置から人や物体に識別や形状の識別を画像認識で行うことができるので、下部位置に配置するのに比べて、人の画像認識を確実に行えるようにしている。

さらに、低風量ドラフトチャンバー１の本体部２の中間位置にある配置領域ＡＲ２の少なくとも一箇所に熱線式風速計６０を配置することで、低風量ドラフトチャンバー１の前面開口部４の付近における気流の乱れを検出することができる。低風量ドラフトチャンバー１の本体部２の中間位置にある配置領域ＡＲ３の少なくとも一箇所に光学式センサ７０を配置することで、動体検知（人検知）をするようになっている。

次に、上述した低風量ドラフトチャンバー１の動作例を、説明する。

図５に示す制御部１００が、図１と図３に示す例えば３つのファン３０のファンモータＦＭを駆動する。これにより３つのファン３０が発生する矢印Ｌで示す空気の気流は、図４に示すように、空気案内部材３１の後端部３２から中間部３４において空気の空気溜まり３９で一度溜められる。後端部３２と中間部３４から前端部３３に至るに従って、流路が先細りの断面形状になっているので、溜められた矢印Ｌで示す空気の気流は、前端部３３の整流部材４０に向けて流速を上げて送ることができ、流速を上げた矢印Ｌで示す空気の気流を整流部材４０に通過させることができる。

これにより、整流部材４０は、ファン３０から送られる流速を上げた矢印Ｌで示す空気を、均一（均質）な気流にして、矢印ＬＬで示す均質化した空気の気流を本体部２の左右幅方向（Ｘ方向）に関して供給することができる。その後、矢印ＬＬで示す均質化された空気の気流は、本体部２の前面部３のドラフトのエプロン部分２２内を通って、上側の空気の分岐部５５に達する。

図４に示すように、この空気の分岐部５５は、整流部材４０により整流して矢印ＬＬで示す均質化された空気の気流（層流気流）の一部を分岐して、作業面２１上に矢印ＬＬで示す層流を形成する気流と、ドラフト庫内１９の中央付近へのプッシュエアーの気流とに分岐する。このように、図４において、整流部材４０により整流された空気の気流（層流気流）が、矢印ＬＬで示すように、作業面２１上に層流を形成するプッシュエアーとして送ることができる。これにより、作業者が実験や作業を行うための作業空間内に、空気を低風量ドラフトで通過させて、低風量ドラフトチャンバー１内の雰囲気が外部に漏れないようにすることができる。

図４に示すように、本体部２の前面開口部４からは、矢印Ｍの気流で示すように、外部の空気をドラフト庫内１９内に、気流を取り込む。この際に、前面開口部４において低風量で空気を取り入れる。そして、作業面２１に沿って通過した矢印ＬＬで示す均質化された空気の気流と、ドラフト庫内１９を通過した矢印Ｍで示す空気の気流は、図５と図３に示すように矢印Ｎの排気の気流をプルエアーとして、空気の排気経路部４４，４５，４６を通じて、本体部２の外部へ排気することができる。

この低風量ドラフトチャンバー１では、外乱検知手段２００が上述した低風量ドラフトチャンバー１に対する外乱を検知した場合には、低風量ドラフトチャンバー１は、ＶＡＶ制御（可変風量制御）を行う。これにより、一時的に低風量ドラフトチャンバー１の図１に示す前面開口部４の作業開口面の風速を上げて、すなわち排気風量を増加させて、安全な作業開口部４の作業開口面における風速を確保する。従って、低風量ドラフトチャンバー１の気流速が安定して、結果として前面開口部４のわずかな隙間から内部ガスが漏れ出ることが無く、低風量ドラフトチャンバー１のドラフト庫内１９の雰囲気の内部ガスが安定的に排気できる。

また、低風量ドラフトチャンバー１に対する外乱が無い状態もしくは外乱が少ない状態においては、低風量ドラフトチャンバー１は、安定的に排気ができていると判断できる。このことから、ＶＡＶ制御（可変風量制御）により、一時的に低風量ドラフトチャンバー１の前面開口部４の作業開口面の風速を下げる、すなわち排気風量を少なくすることが可能になり、安全を保ちながら、ファン３０のファンモータ３１への動力供給を軽減することができ、低風量ドラフトチャンバー１の省エネルギー化に貢献できる。

ところで、低風量ドラフトチャンバー１内のドラフト庫内１９から漏れるガスの濃度を試験する試験条件は、ヨーロッパの安全規格に基づいて実施される。

このヨーロッパの安全規格とは、「試験規格：ＥＮ１４１７５−３：２００３：ドラフトチャンバー型試験方法」である。この試験規格では、ドラフトチャンバーの庫内から漏れるガスの濃度を測定するための濃度測定センサが、試験条件として定められた位置に配置され、濃度測定方法が決められている。濃度測定センサを含む測定機器は、例えばサーモエレクトロン社製：ＭＩＲＡＮＳａｐｐｈＩＲｅである。

図９は、上述した試験規格により低風量ドラフトチャンバー１内のドラフト庫内１９から漏れるガスの濃度を試験する際に、乱流を発生させるロバストネスと、低風量ドラフトチャンバー１を示している平面図である。

図９に例示するように、例えば低風量ドラフトチャンバー１の前には、平板３００がセットされ、この平板３００は、規定時間でＲ１方向に左から右に一定速度で直線移動して一旦停止され、その後規定時間でＲ２方向に右から左に一定速度で直線移動される。つまり、平板３００は往復移動される。ドラフトチャンバーの庫内で測定用のトレーサガスを発生させて、この平板３００が往復移動されることで、ドラフトチャンバーの前に気流の乱れが発生し、この気流の乱れに伴ってドラフトチャンバーの中から測定用のガスが漏れてくる。そこで、濃度測定センサが、そのガスの漏れ量（濃度）を測定する。これにより、外乱による排気風量の動的特性を評価するようになっている。

図１０から図１２は、図１に示す開閉シャッタ５が前面開口部４を閉じている時（サッシ閉時ともいう）のドラフト庫内のガス漏洩濃度の試験データを示している。図１０から図１２では、縦軸が測定濃度（漏れ量）を示し、横軸は測定時間（秒）を示す。漏れ量の平均値によりドラフトチャンバーの性能が評価される。

図１０は、本発明の範囲外である比較例１を示しており、ＣＡＶ（定風量制御方式）型の低風量ドラフトチャンバー：排気風量約１２ｍ³／ｍｉｎに設定されている場合のドラフト庫内のガス漏洩濃度の試験データである。

図１１は、本発明の範囲外である比較例２を示しており、ＶＡＶ（可変風量制御方式）型の低風量ドラフトチャンバー：排気風量約５ｍ³／ｍｉｎに設定されている場合のドラフト庫内のガス漏洩濃度の試験データである。

図１２は、本発明の実施例を示しており、図５に示すような外乱検知機能を有するＶＡＶ（可変風量制御方式）型の低風量ドラフトチャンバー：排気風量約１２ｍ³／ｍｉｎ（最大）に設定されている場合に、図１に示す低風量ドラフトチャンバー１のドラフト庫内１９のガス漏洩濃度の試験データである。

図１０から図１２において、６０秒の経過時間を経過した後にガス濃度の測定を開始しているのは、例えばガス濃度を測定する環境、すなわち気流等の環境が落ち着くまで待ってから測定を開始するためである。

また、上述したように、図９に例示するように、漏れるガスの濃度を試験の条件に基づいて、例えば低風量ドラフトチャンバー１の前には、平板３００が往復移動されることで気流の外乱を発生させているので、そのために図１０から図１２では、それぞれ漏れ濃度が脈動している。この漏れ濃度を測定するガスにおいても、同様に試験で定められたガスを使用している。

図１２に示す本発明の実施例と、図１０の比較例１と図１１の比較例２と、を比較すると明らかなように、ドラフト庫内のガス漏洩濃度の値の大きさとその値の脈動量は、図１２に示す本発明の実施例では大幅に減少していることが判る。図１２において、ガス漏洩濃度が脈動した後に、グラフ上の数値が上がり、そしてある時間が経過した後に数値が落ちるのは、発生した気流の外乱の終息に伴い、ドラフトチャンバーが正常に排気できることになり、その効果で漏れているガスの濃度が低下していくからである。また、図９に示す平板３００の往復移動する回数は、脈動の数だけ動作していることになる。

図１２に示す低風量ドラフトチャンバー１における外乱の制御では、平板３００の往復動作に連動して排気風量を一時的に増やす。そのために、気流の外乱の収束に伴い、排気風量は下げる制御を行っている。

従来用いられているドラフトチャンバーでは、開口部から定風量で空気を取り込むので空気の吸込みが弱い。このため、例えばドラフトチャンバーが置かれている部屋内を人が歩いたり、空気調和機のオンオフ操作があったり、部屋のドアの開け閉めがある等の外乱が生じると、部屋内の空気の流れが乱れてドラフトチャンバーの前面開口部から定風量で取り込んでいる空気が前面開口部から出て、ドラフトチャンバーの庫内の薬品等が吸い出されてしまう漏洩してしまう現象が生じるおそれがある。

これに対して、本発明の実施形態の低風量ドラフトチャンバー１では、低風量ドラフトチャンバーに対する外乱を検知する外乱検知手段２００を備え、この外乱検知手段２００による外乱の検知に基づいて、作業空間に送り込む空気を可変風量制御して排気風量を増加させる構成としている。このため、低風量ドラフトチャンバー１を実際に使用している状況おいては、外乱検知手段２００が低風量ドラフトチャンバー１における様々な気流の外乱を検知して、その状況に応じて、図５に示す制御部１００は、ファンモータ３１に対して、指令信号ＳＳによりファンモータ３１を制御することで、ファン３０の回転数を上げて排気風量を増加させる。

これにより、低風量ドラフトチャンバー１の空気の排気経路部４４，４５，４６を通じて本体部２の外部へ排気する排気風量を増加（変動）させることで、低風量ドラフトチャンバー１の庫内から漏洩が起こる前に、予め排気風量を増加させて、外乱による低風量ドラフトチャンバー１の庫内から外部へガスが漏洩するのを未然に防止することができる。

本発明の実施形態の低風量ドラフトチャンバー１は、作業空間で作業を行うために、開口部を通じて低風量の空気を作業空間に送り込んで作業空間内から外部に排気する低風量ドラフトチャンバーである。この低風量ドラフトチャンバー１は、作業空間であるドラフト庫内１９の作業空間２０に空気を送り込んで排気させる空気送り込み排気手段としてのファン３０とファンモータ３１と、低風量ドラフトチャンバー１に対する外乱を検知する外乱検知手段２００と、外乱検知手段２００による外乱の検知に基づいて、空気送り込み排気手段を制御して作業空間から外部に排気する排気風量を増加させる制御部１００と、を備える。

これにより、低風量ドラフトチャンバー１に対して発生する外乱に応じて、内部ガスの漏洩が発生する前に予め排気風量を増加させて、外乱による内部ガスの漏洩を未然に防止できる。このため、使用する作業者や設置されている部屋内に居る作業者に対して、常に安全な状態を保つことができる。外乱が生じた時に、排気風量を増加させ、外乱が生じていない時には、排気風量を増加させないので、低風量ドラフトチャンバーの省エネルギー化とガスの漏洩濃度の低減の両立が図れる。

外乱検知手段２００としては、低風量ドラフトチャンバーが設置されている部屋内の人の熱を感知する熱感知手段と、部屋内の風速を感知する検知手段と、部屋内において物体の有無の感知をする光学式検知手段と、部屋内において動作する物体や形状を識別する撮像手段を、組み合わせて設定される。これにより、外乱検知手段は、必要に応じて、これらの手段を任意に組み合わせて低風量ドラフトチャンバー１に設定することができる。

開口部４は、開閉シャッタ５により開閉可能になっており、開閉シャッタ５により開口部４が閉鎖された状態でも、隙間が形成されている。これにより、開閉シャッタにより開口部が閉鎖された状態でも、隙間が形成されているので、低風量ドラフトチャンバーの庫内（内部）が負圧になり過ぎてしまったり、隙間から内部に流れ込む気流で風切り音がする不都合が生じるのを防ぐことができる。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、各実施形態は一例であり、特許請求の範囲に記載される発明の範囲は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更できるものである。

１低風量ドラフトチャンバー
２本体部
３前面部
４前面開口部（開口部の例）
５開閉シャッタ
１９ドラフト庫内
２０作業空間
２１作業面
３０ファン（空気送り込み排気手段）
３１ファンモータ（空気送り込み排気手段）
５０赤外線センサ（熱感知手段）
６０熱線式風速計（風速を感知する検知手段）
７０光学式センサ（光学式検知手段）
８０小型カメラ（撮像手段）
１００制御部
２００外乱検知手段

Claims

開口部を通じて空気を作業空間に送り込んで前記作業空間内から外部に排気するドラフトチャンバーであって、
前記作業空間に前記空気を送り込んで排気させる空気送り込み排気手段と、
前記ドラフトチャンバーに対する外乱を検知する外乱検知手段と、
前記外乱検知手段による前記外乱の検知に基づいて、前記空気送り込み排気手段を制御して前記作業空間から外部に排気する排気風量を増加させる制御部と、
を備えることを特徴とするドラフトチャンバー。
前記開口部から作業空間に送り込まれる空気が低風量であ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。
前記外乱検知手段としては、前記ドラフトチャンバーが設置されている部屋内の人の熱を感知する熱感知手段と、前記部屋内の風速を感知する検知手段と、前記部屋内において物体の有無の感知をする光学式検知手段と、前記部屋内において動作する物体や形状を識別する撮像手段を、組み合わせて設定されることを特徴とする請求項１または２に記載のドラフトチャンバー。
前記開口部は、開閉シャッタにより開閉可能になっており、前記開閉シャッタにより前記開口部が閉状態とされたときであっても、前記開口部下端と作業面との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のドラフトチャンバー。