JP2016185584A - アイソレータ - Google Patents

Abstract

【課題】作業室の排気のために二重壁の内部空間を利用するアイソレータにおいて、その接地面積が小さくても、それによって作業室の床面積が小さくても、大型の作業装置や複数の作業装置を作業室内に配置する。
【解決手段】アイソレータ１０は、作業室１４と、作業室１４と外部とを隔離し、作業室側壁１４ｃと外部側壁１２ｄとを備え、且つ、作業室側壁１４ｃと外部側壁１２ｄとの間の内部空間が作業室１４に連通する二重壁２０Ｃと、作業室１４内から二重壁２０Ｃの内部空間に進入する気流を発生させる気流発生部３０と、作業室１４での作業に使用され、二重壁２０Ｃを貫通するように該二重壁２０Ｃに取り付けられる作業装置５０、６０と、を有する。
【選択図】図８

Description

本発明は、外部と隔離された状態で作業を行うためのアイソレータに関する。

従来より、外部と隔離された状態で、例えば、実験、製造、分析などの作業を行うためにアイソレータが使用されている。

例えば、特許文献１に記載されたアイソレータは、外部と隔離されて作業が行われる作業室と、その作業に使用する作業装置（例えば分析装置など）とを有する。

作業装置は、作業室の床面上に設けられている。具体的には、作業装置は、その一部が作業室の外部に位置するように、アイソレータの筐体を貫通した状態で該筐体に取り付けられている。これにより、作業装置を作業室の外部に位置する他の装置に接続することができる。

また、特許文献１に記載されたアイソレータは、外気を吸い込んで作業室内に向かって下方向に該外気を供給する吸気ファンと、作業室内の空気の一部を外部に排出する排気ファンとを有する（残りの空気は作業室内に戻る）。

吸気ファンと排気ファンはアイソレータの上部に設けられている。そのため、作業室内の空気を該作業室の下部からアイソレータの上部に位置する排気ファンに導くための排気路が設けられている。排気路は、作業室を画定する内部壁とアイソレータの筐体の壁からなる二重壁の内部空間で構成されている。このような吸気ファン、排気ファン、および排気路により、作業室内の圧力を調節することができるとともに、アイソレータ内で空気を循環させることができる。

特許第４７６１４９７号公報

ところで、近年、設置面積が小さいコンパクトなアイソレータが望まれている。しかし、アイソレータの設置面積が小さくなると、作業室の床面積も小さくなる。そのため、作業室の床面上に配置される作業装置の数やサイズが限定される。特に、作業室の排気のための二重壁を備えるアイソレータにおいては、作業室の床面上に配置される作業装置の数やサイズがより限定される。

そこで、本発明は、作業室の排気のために二重壁の内部空間を利用するアイソレータにおいて、その接地面積が小さくても、それによって作業室の床面積が小さくても、大型の作業装置や複数の作業装置を作業室内に配置することを課題とする。

上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
作業室と、
作業室と外部とを隔離し、作業室側壁と外部側壁とを備え、且つ、作業室側壁と外部側壁との間の内部空間が作業室に連通する二重壁と、
作業室内から二重壁の内部空間に進入する気流を発生させる気流発生部と、
作業室での作業に使用され、二重壁を貫通するように該二重壁に取り付けられる作業装置と、を有するアイソレータが提供される。

本発明によれば、作業室の排気のために二重壁の内部空間を利用するアイソレータにおいて、その接地面積が小さくても、それによって作業室の床面積が小さくても、大型の作業装置や複数の作業装置を作業室内に配置することができる。

本発明の一実施の形態に係るアイソレータの概略的な正面図 正面側から見たアイソレータの断面図 右側面側から見たアイソレータの断面図 上面側から見たアイソレータの断面図 アイソレータ内部の気流を示す、正面側から見たアイソレータの断面図 アイソレータ内部の気流を示す、右側面側から見たアイソレータの断面図 一例の作業装置が取り付けられた状態を示す、正面側から見たアイソレータの断面図 一例の作業装置が取り付けられた状態を示す、右側面側から見たアイソレータの断面図 一例の作業装置が取り付けられた状態を示す、上面側から見たアイソレータの断面図 別例の作業装置が取り付けられた状態を示す、右側面側から見たアイソレータの断面図 別例の作業装置が取り付けられた状態を示す、上面側から見たアイソレータの断面図 一例の作業装置が取り付けられる前の状態を示す、右側面側から見たアイソレータの断面図 一例の作業装置が内側ブラケットに取り付けられる様子を示す、右側面側から見たアイソレータの断面図 外側ブラケットがアイソレータに取り付けられる様子を示す、右側面側から見たアイソレータの断面図 内側ブラケットや外側ブラケットに設けられた複数のシール部材を示す、右側面側から見たアイソレータの部分断面図 作業装置が取り付けられていない状態の簡略化されたアイソレータの断面図 作業装置が取り付けられた状態の陥落化されたアイソレータの断面図 二重壁の内部空間に配置された作業装置の一部周辺の気流の流れを示す図

本発明の一態様のアイソレータは、作業室と、作業室と外部とを隔離し、作業室側壁と外部側壁とを備え、且つ、作業室側壁と外部側壁との間の内部空間が作業室に連通する二重壁と、作業室内から二重壁の内部空間に進入する気流を発生させる気流発生部と、作業室での作業に使用され、二重壁を貫通するように該二重壁に取り付けられる作業装置と、を有する。

この態様によれば、作業室の排気のために二重壁の内部空間を利用するアイソレータにおいて、その接地面積が小さくても、それによって作業室の床面積が小さくても、大型の作業装置や複数の作業装置を作業室内に配置することができる。

作業装置が、作業室内に配置されて作業を実行する作業部と、二重壁の内部空間内に少なくとも一部が配置される本体部とを備えてもよい。これにより、作業装置の作業部のみが作業室内に配置されるので、作業部と本体部の両方が作業室内に配置される場合に比べて、他の用途に使用可能な大きな作業室１４内の空きスペースを確保することができる。

作業装置が第１の作業装置と第２の作業装置を含み、第１および第２の作業装置が交換可能に選択的に二重壁に取り付けられ、第１および第２の作業装置における二重壁の内部空間内に配置される部分の幅に基づいて二重壁の作業室側壁と外部側壁との間の距離が変化してもよい。これにより、アイソレータで種々の作業を実行することができる。また、アイソレータに取り付けられる作業装置が変更されても、二重壁の内部空間を介する作業室の換気について、その効率を一定に維持することができる。

作業室側壁が第１の作業室側壁と第２の作業室側壁とを含み、第１および第２の作業室側壁が交換可能に選択的にアイソレータに取り付けられ、第１および第２の作業室側壁がアイソレータに取り付けられたときに外部側壁との間の距離が異なるように構成されてもよい。これにより、二重壁の作業室側壁と外部側壁との間の距離を変更することができる。

第１の作業装置が第１の作業室側壁に貫通状態で取り付けられ、第２の作業装置が第２の作業室側を貫通状態で取り付けられてもよい。これにより、第１の作業装置を第１の作業室側壁に対応付けすることができるとともに、第２の作業装置を第２の作業室側壁に対応付けすることができる。

第１の作業装置と第１の作業室側壁とが一体化され、第２の作業装置と第２の作業室側壁とが一体化されてもよい。これにより、作業装置の交換の時間が短縮化される。

二重壁の作業室側壁の少なくとも一部分が、対向する外部側壁の部分に対して接近するまたは離れるように構成されてもよい。これにより、二重壁の作業室側壁と外部側壁との間の距離を変更することができる。

作業装置は、アイソレータの外部に配置された外部装置と接続する部分が該アイソレータの外部に位置するように二重壁を貫通してもよい。これにより、作業室外部の他の装置と作業装置とを接続することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るアイソレータを概略的に示している。なお、図面においてＸ−Ｙ−Ｚ直交座標系が示されているが、これは発明の実施の形態の理解を容易にするためのものであって発明を限定するものではない。また、Ｘ軸方向はアイソレータの奥行方向であって、Ｙ軸方向はアイソレータの幅方向であって、Ｚ軸方向はアイソレータの高さ方向である。

また、図２は、アイソレータ１０の正面側から見た該アイソレータ１０の断面（Ｙ−Ｚ平面と平行な断面）を示している。図３は、アイソレータ１０の右側面側から見た該アイソレータ１０の断面（Ｚ−Ｘ平面と平行な断面図）を示している。そして、図４は、上面側から見たアイソレータ１０の断面（Ｘ−Ｙ平面と平行な断面）を示している。

図１に示すように、アイソレータ１０は、直方体形状の筐体１２と、筐体１２内に設けられた作業室１４とを有する。なお、本実施の形態に係るアイソレータ１０は、無菌操作などの無菌環境下での作業を行うためのアイソレータであって、作業室１４は無菌状態で維持されている。

アイソレータ１０の筐体１２の正面壁１２ａには、作業者が作業室１４内にアクセスするとともに該作業室１４内を視認するための開閉可能なガラス扉１６が設けられている。そのガラス扉１６には、ガラス扉１６を閉じた状態で作業室１４の外部の作業者が作業室１４内で手作業をするためのグローブ１８が設けられている。

図２〜４に示すように、作業室１４は、ほぼ直方体形状の空間であって、筐体１２内に設けられた、作業室左側壁１４ａ、作業室右側壁１４ｂ、作業室奥側壁１４ｃ、作業室床板１４ｄ、作業室天板１４ｅ、およびガラス扉１６によって画定されている。

図２および図４に示すように、作業室左側壁１４ａは、間隔をあけて筐体１２の左側面壁１２ｂに対向するように該筐体１２内に設けられている。この作業室左側壁１４ａと筐体１２の左側面壁１２ｂとにより、左側の二重壁２０Ａが構成されている。

図２および図４に示すように、作業室右側壁１４ｂは、間隔をあけて筐体１２の右側面壁１２ｃに対向するように該筐体１２内に設けられている。この作業室右側壁１４ｂと筐体１２の右側面壁１２ｃとにより、右側の二重壁２０Ｂが構成されている。

図３および図４に示すように、作業室奥側壁１４ｃは、間隔をあけて筐体１２の背面壁１２ｄに対向するように該筐体１２内に設けられている。この作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとにより、奥側の二重壁２０Ｃが構成されている。

すなわち、作業室１４は、筐体１２の正面側を除いて、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃによって外部から隔離されている。

なお、作業室床板１４ｄは、筐体１２の内部を上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２とに分割する隔壁１２ｅに間隔をあけて対向するように該筐体１２内に設けられている。作業室１４を画定する作業室左側壁１４ａ、作業室右側壁１４ｂ、作業室奥側壁１４ｃ、作業室床板１４ｄ、および作業室天板１４ｅは、上部空間Ｓ１内に配置されている。また、隔壁１２ｅと作業室床板１４ｄとにより、二重床２２が構成されている。

図２および図３に示すように、筐体１２の上部空間Ｓ１内であって且つ作業室１４の上方には、すなわち作業室天板１４ｅの上方には、作業室１４内に向かって下方向に空気を送る複数のファン３０が配置されている。複数のファン３０から送風された空気を作業室１４内に流入させるために、作業室天板１４ｅには複数の吸気孔３２が形成されている。

なお、作業室１４内への浮遊微粒子の侵入を抑制するために、複数のファン３０と作業室天板１４ｅとの間にはフィルタ３４が配置されている。フィルタ３４は、例えば、ＨＥＰＡ(High Efficiency Particulate Air)フィルタである。

作業室１４の作業室床板１４ｄには、作業室１４内の空気を排気するための複数の排気孔３６が形成されている。図４に示すように、複数の排気孔３６は、作業室床板１４ｄの外縁に沿って形成されている。

また、図２に示すように、作業室左側壁１４ａ、作業室右側壁１４ｂ、作業室奥側壁１４ｃそれぞれの下部にも複数の排気孔３８が形成されている。

図５および図６に示すように、作業室１４の上方に配置された複数のファン３０から送風された空気は、作業室天板１４ｅの複数の吸気孔３２を通過し、作業室１４内に流入する。その結果、作業室１４内に一様に下降流Ｆｄが発生する。

作業室１４内の空気は、作業室床板１４ｄの複数の排気孔３６と、作業室左側壁１４ａ、作業室右側壁１４ｂ、および作業室奥側壁１４ｃそれぞれの複数の排気孔３８とを介して作業室１４から流出する。そして、作業室１４内の空気は、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃと二重床２２それぞれの内部空間内に進入する。これにより、作業室１４が換気される。

二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃと二重床２２それぞれの内部空間に進入した空気は、作業室１４の上方に配置された複数のファン３０によって誘引されて該ファン３０に向かう。これにより、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃそれぞれの内部空間に、上昇流Ｆｕが発生する。最終的には、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃそれぞれの内部空間内の空気は、複数のファン３０に取り込まれ、再び作業室１４内に供給される。このようにして、複数のファン３０により、アイソレータ１０の上部空間Ｓ１内に作業室１４を通過する循環流（一点鎖線）が形成される。すなわち、複数のファン３０が、作業室１４内から二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃの内部空間に進入する気流を発生させる気流発生部として機能する。また、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃと二重床２２が、作業室１４内から空気を排出するための排気路として機能する。なお、作業室１４内への異物侵入を抑制するために、複数のファン３０は、作業室１４内の圧力を所定の陽圧で維持する回転数で回転する。

なお、図５に示すように、アイソレータ１０の外部の空気（リフレッシュエアー）または作業室１４内を除染する過酸化水素ガスなどの除染ガス（その気流をＦｉｎで示す）をアイソレータ１０内に取り込むために、アイソレータ１０の筐体１２の上面１２ｆに取り込み口１２ｇが形成されている。また、アイソレータ１０の内部の空気または作業室１４内を除染した後の除染ガス（その気流をＦｏｕｔで示す）を外部に排出するために、排出口１２ｈがアイソレータ１０の上面１２ｆに形成されている。さらに、アイソレータ１０の内部の空気を排出口１２ｈを介して吸引して該アイソレータ１０の外部に吹き出すファン４０が、アイソレータ１０の上面１２ｆ上に配置されている。

なお、取り込み口１２ｇには、外部からアイソレータ１０内部への塵などの浮遊微粒子の侵入を抑制するためのフィルタ４２が設けられている。また、排出口１２ｈにもフィルタ４４が設けられている。

このように、複数のファン３０がアイソレータ１０の上部に配置されることにより、具体的には作業室１４の上方に配置されることにより、作業室１４の下方にスペース、すなわち下部空間Ｓ２が形成される。下部空間Ｓ２は、例えば作業室１４内で使用される器具などの収納場所して利用可能である。また、詳細は後述するが、下部空間Ｓ２は、作業装置の一部を配置するための空間として使用される。

図３および図４に示すように、作業者は、グローブ１８を介して作業室１４内で、例えば検査などの作業を行う。その作業室内での作業に使用される作業装置が、図７〜図１１に示すように、アイソレータ１０に設けられている。

アイソレータ１０には、図７〜図１１に示すように、遠心分離機（第１の作業装置）５０やロボット（第２の作業装置）６０などの作業装置が交換可能に選択的に取り付けられる。すなわち、アイソレータ１０が、異なる複数の作業装置を交換可能に且つ選択的に取り付け可能に構成されている。

具体的には、図８〜図１１に示すように、遠心分離機５０やロボット６０などの作業装置は、二重壁を貫通するように該二重壁に取り付けられる。本実施の形態の場合、作業装置は、作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとから構成される二重壁２０Ｃを貫通するように該二重壁２０Ｃに取り付けられている。

遠心分離機５０やロボット６０などの作業装置は、作業室１４内に配置されて作業を実行する作業部と、作業部を支持する本体部とを備え、その本体部の少なくとも一部が二重壁２０Ｃの内部空間内に配置されている。

例えば、遠心分離機５０は、図７〜図９に示すように、作業室１４内に配置されて作業を実行する作業部として、試料が収納された遠沈管Ｗ（遠心分離に使用する蓋付きの試験管）を保持した状態で回転する回転テーブル５０ａを備える。例えば、作業者がグローブ１８を介して遠心分離機５０の回転テーブル５０ａに遠沈管Ｗをセットする。

遠心分離機５０の本体部５０ｂは、作業部５０ａを回転可能に支持するとともに、作業部５０ａを回転させるモータなどの駆動源（図示せず）などを収納する。また、本体部５０ｂは、二重壁２０Ｃ、すなわち作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとによって支持されている。さらに、本体部５０ｂは、その一部分が二重壁２０Ｃの内部空間内に存在し（作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとの間に存在し）、残りの部分がアイソレータ１０の外部に存在する。

遠心分離機５０の本体部５０ｂにおけるアイソレータ１０の外部に位置する部分は、遠心分離機５０を作業者が操作するための制御ボックス（外部装置）５２に対してケーブル５４を介して接続されている。なお、その制御ボックス５２は、アイソレータ１０の下部空間Ｓ２内、すなわち作業室１４の下方に配置されている。そのため、アイソレータ１０の設置面積を拡大することなく、遠心分離機５０の制御ボックス５２を配置することができる。

ロボット６０は、図１０〜図１１に示すように、作業室１４内に配置されて作業を実行する作業部として、多関節アーム状のマニピュレータ部６０ａを備える。このマニピュレータ部６０ａの先端には、物体を把持するためのハンド部６０ｂが取り付けられている。

ロボット６０の本体部６０ｃは、マニピュレータ部６０ａを支持するとともに、マニピュレータ部６０ａの関節を駆動するモータを制御する制御基板（図示せず）やハンド部６０ｂを空圧制御するための電磁弁（図示せず）などを収容する。また、本体部６０ｃは、二重壁２０Ｃの作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとによって支持されている。さらに、本体部６０ｃは、その一部分が二重壁２０Ｃの内部空間内に存在し（作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとの間に存在し）、残りの部分がアイソレータ１０の外部に存在する。

ロボット６０の本体部６０ｃにおけるアイソレータ１０の外部に位置する部分は、ロボット７０を作業者が操作するためのまたは自動制御するための制御ボックス（外部装置）６２に対してケーブル６４を介して接続されている。なお、その制御ボックス６２は、アイソレータ１０の下部空間Ｓ２内、すなわち作業室１４の下方に配置されている。そのため、アイソレータ１０の設置面積を拡大することなく、ロボット６０の制御ボックス６２を配置することができる。

図１２Ａは、作業装置、具体的には遠心分離機５０が取り付けられる前の状態のアイソレータ１０を示している。

図１２Ａに示すように、作業室１４の作業室奥側壁１４ｃには、貫通穴１４ｆが形成されている。また、その貫通穴１４ｆに対向するように、筐体１２の背面壁１２ｄにも貫通穴１２ｊが形成されている。本実施の形態の場合、遠心分離機５０の回転テーブル５０ａやロボット６０のマニピュレータ部６０ａなどの作業装置の作業部は、筐体１２の背面側から、筐体１２の貫通穴１２ｊおよび作業室奥側壁１４ｃの貫通穴１４ｆを通過して作業室１４内に配置される。

遠心分離機５０やロボット６０などの作業装置の大きさはそれぞれ異なる。そのため、作業装置それぞれについて、作業装置と作業室奥側壁１４ｃの貫通穴１４ｆとの間の隙間の大きさおよび作業装置と筐体１２の背面壁１２ｄの貫通穴１２ｊとの間の隙間の大きさが異なる。

したがって、これらの隙間を塞ぐために、且つ、作業装置を二重壁２０Ｃ（作業室奥側壁１４ｃと背面壁１２ｄ）によって支持するために、作業装置それぞれについて、内側ブラケットおよび外側ブラケットが用意されている。すなわち、アイソレータ１０は、複数の作業装置を有するとともに、その作業装置それぞれに対応する内側ブラケットと外側ブラケットとを有する。

例えば、図７〜図９に示すように、アイソレータ１０は、遠心分離機５０に対して内側ブラケット（第１の作業室側壁）５６および外側ブラケット５８を有する。

遠心分離機５０用の内側ブラケット５６は、図１２Ｂに示すように、作業室１４の作業室奥側壁１４ｃの貫通穴１４ｆに挿入可能な形状である。内側ブラケット５６は、貫通穴１４ｆに挿入されることによって該貫通穴１４ｆを塞ぎ、作業室奥側壁１４ｃの一部として機能する。なお、内側ブラケット５６は、例えばボルト（図示せず）によって作業室奥側壁１４ｃに固定される。

内側ブラケット５６はまた、図１２Ｂに示すように、遠心分離機５０の作業部５０ａが通過可能な貫通穴５６ａを備える。この貫通穴５６ａにより、遠心分離機５０の回転テーブル５０ａを、筐体１２の背面壁１２ｄ側から作業室１４内に配置することができる。

図１２Ｃに示すように、内側ブラケット５６の貫通穴５６ａを覆って塞ぐために、また内側ブラケット５６に遠心分離機５０を取り付けるために、遠心分離機５０の本体部５０ｂは、フランジ部５０ｃを備える。遠心分離機５０のフランジ部５０ｃは、例えば、ボルト（図示せず）によって内側ブラケット５６に固定され、遠心分離機５０と内側ブラケット５６の貫通穴５６ａとの間の隙間を覆って塞ぐ。

このような内側ブラケット５６により、遠心分離機５０は、作業室奥側壁１４ｃを実質的に貫通するとともに、その作業室奥側壁１４ｃによって支持される。

一方、遠心分離機５０用の外側ブラケット５８は、図１２Ｃに示すように、遠心分離機５０の本体部５０ｂに外挿可能なスリーブ状であって、また、筐体１２の背面壁１２ｄに固定されるフランジ部５８ａを備える。

図１２Ｃに示すように、作業室奥側壁１４ｃに固定された内側ブラケット５６に遠心分離機５０（そのフランジ部５０ｃ）が固定された後、その遠心分離機５０の本体部５０ｂに外側ブラケット５８が外挿される。そして、外側ブラケット５８のフランジ部５８ａは、貫通穴１２ｊと遠心分離機５０の本体部５０ｂとの間の隙間を覆って塞ぎ、筐体１２の背面壁１２ｄの一部として機能する。また、外側ブラケット５８のフランジ部５８ａは、例えばボルト（図示せず）によって筐体１２の背面壁１２ｄに固定される。

このような外側ブラケット５８により、遠心分離機５０は、筐体１２の背面壁１２ｄを実質的に貫通するとともに、その背面壁１２ｄによって支持される。

したがって、遠心分離機５０は、二重壁２０Ｃを貫通して該二重壁２０Ｃに支持される。

なお、図１３に示すように、作業室１４の貫通穴１４ｆに挿入された内側ブラケット５６とその貫通穴１４ｆの内周面との間から空気が漏れないように、これらの間にはシール部材９０が設けられている。例えば、シール部材９０は、内側ブラケット５６に形成された溝に収容されている。

同様に、遠心分離機５０の本体部５０ｂのフランジ部５０ｃと内側ブラケット５６との間、外側ブラケット５８と遠心分離機５０の本体部５０ｂとの間、および外側ブラケット５８と筐体１２の背面壁１２ｄとの間それぞれにも、シール部材９２、９４、および９６が設けられている。

同様に、ロボット６０用にも、図１０〜図１１に示すように、アイソレータ１０は、内側ブラケット６６（第２の作業室側壁）および外側ブラケット６８を有する。

ロボット６０用の内側ブラケット６６も、遠心分離機５０用の内側ブラケット５６と同様に、作業室１４の作業室奥側壁１４ｃの貫通穴１４ｆに挿入可能な形状である。内側ブラケット６６は、貫通穴１４ｆに挿入されることによって該貫通穴１４ｆを塞ぎ、作業室奥側壁１４ｃの一部として機能する。なお、内側ブラケット６６は、例えばボルト（図示せず）によって作業室奥側壁１４ｃに固定される。

ロボット６０用の内側ブラケット６６はまた、図１０〜図１１に示すように、マニピュレータ部６０ａが通過可能な貫通穴６６ａを備える。この貫通穴６６ａにより、ロボット６０のマニピュレータ部６０ａを、筐体１２の背面壁１２ｄ側から作業室１４内に配置することができる。

図１０〜図１１Ｃに示すように、内側ブラケット６６の貫通穴６６ａを覆って塞ぐために、また内側ブラケット６６にロボット６０を取り付けるために、遠心分離機６０の本体部６０ｃは、フランジ部６０ｄを備える。そのフランジ部６０ｄは、例えば、ボルト（図示せず）によって内側ブラケット６６に固定され、ロボット６０と内側ブラケット６６の貫通穴６６ａとの間の隙間を覆って塞ぐ。

このような内側ブラケット６６により、ロボット６０は、作業室奥側壁１４ｃを実質的に貫通するとともに、その作業室奥側壁１４ｃによって支持される。

一方、ロボット６０用の外側ブラケット６８は、ロボット６０の本体部６０ｃに外挿可能なスリーブ状であって、また、筐体１２の背面壁１２ｄに固定されるブラケット部６８ａを備える。

作業室奥側壁１４ｃに固定された内側ブラケット６６にロボット６０（そのフランジ部６０ｄ）が固定された後、そのロボット６０の本体部６０ｃに外側ブラケット６８が外挿される。そして、外側ブラケット６８のフランジ部６８ａは、貫通穴１２ｊとロボット６０の本体部６０ｃとの間の隙間を覆って塞ぎ、筐体１２の背面壁１２ｄの一部として機能する。また、外側ブラケット６８のフランジ部６８ａは、例えばボルト（図示せず）によって筐体１２の背面壁１２ｄに固定される。

このような外側ブラケット６８により、ロボット６０は、筐体１２の背面壁１２ｄを実質的に貫通するとともに、その背面壁１２ｄによって支持される。

したがって、ロボット６０も、遠心分離機５０と同様に、二重壁２０Ｃを貫通して該二重壁２０Ｃに支持される。

なお、遠心分離機５０の場合と同様に、作業室１４の貫通穴１４ｆに挿入されたロボット６０用の内側ブラケット６６とその貫通穴１４ｆの内周面との間、ロボット６０の本体部６０ｃのフランジ部６０ｄと内側ブラケット６６との間、外側ブラケット６８とロボッ路６０の本体部６０ｃとの間、および外側ブラケット６８と筐体１２の背面壁１２ｄとの間それぞれにも、シール部材が設けられている。

また、遠心分離機５０やロボット６０などの作業装置を設けることなくアイソレータ１０が使用される場合、図３に示すように、作業室奥側壁１４ｃの貫通穴１４ｆに挿入されて該貫通穴１４ｆを塞ぐキャップ部材７０と、筐体１２の背面壁１２ｄの貫通穴１２ｊを覆うカバー部材７２とが用いられる。なお、キャップ部材７０は、作業室１４側に開口を備えるボックス状であるため、棚としての機能も有する。

このように、遠心分離機５０やロボット６０などの作業装置は、作業室１４の作業室床板１４ｄ上に設けられるのではなく、作業室１４と外部とを隔離するとともに作業室１４の空気を排気するための排気路として機能する二重壁２０Ｃを貫通するように該二重壁２０Ｃに取り付けられる。したがって、アイソレータ１０がその設置面積が小さくコンパクトであって、そのために作業室１４の床面積が小さくても、大型の作業装置をアイソレータに取り付けることができる。

また、作業装置において本体部ではなく、作業室１４内で実質的に作業する作業部、例えば、図８に示す遠心分離機５０の回転テーブル５０ａや図１０に示すロボット６０のマニピュレータ部６０ａが作業室１４内に配置される。そのため、作業部に加えて本体部も作業室１４内に配置する場合に比べて、他の用途に使用可能な大きな作業室１４の空きスペースを確保することができる。例えば、作業者のグローブ１８を介する作業に必要な作業スペースを広く確保することができる。また例えば、検査等に必要が種々の器具の設置スペースを広く確保することができる。

アイソレータ１０の二重壁２０Ｃに交換可能に選択的に取り付けられる遠心分離機５０やロボット６０などの作業装置は、それぞれ大きさが異なる。すなわち、二重壁２０Ｃを貫通するように該二重壁２０Ｃに取り付けられたとき、二重壁２０Ｃの内部空間（すなわち作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとの間の空間）に配置される作業装置の部分の大きさも異なる。

したがって、作業室１４内の空気を排出する排気路として機能する二重壁２０Ｃの流路抵抗が、アイソレータ１０に取り付けられる作業装置によって異なる。その結果、作業室１４の換気効率が作業装置によって異なる。具体的には、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃの内部空間を通過する気流Ｆｕの流速が、作業装置によって異なる。

なお、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃの内部空間を通過する気流Ｆｕの流速は、例えば、以下のようにして概略的に算出することができる。

まず、作業室１４内に供給される流量Ｑ（単位時間あたりの流量）は、数式１によって算出することができる。

数式１において、Ｃは作業室１４の容積である。また、ｎは、作業室１４の１時間あたりの換気の回数である。

なお、作業室１４の換気の回数については、アイソレータ１０の用途によって異なる。
具体的には、作業室１４内での微粒子および汚染物質の増加の程度や作業室１４内の温度上昇の程度によって異なる。換気回数は、例えば１０回、多くても３０回程度である。

作業室１４内を流れる速度Ｖ１は、数式２によって算式することができる。

数式２において、Ａ１は、作業室１４の断面積である。すなわち、作業室１４内の気流Ｆｄに直交する流路断面積である。

上述したように、作業室１４内の空気は二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃそれぞれの内部空間に入って再び該作業室１４内に戻るため、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃの内部空間にも、流量Ｑの空気が流れるとみなすことができる。したがって、連続の式（数式３）が成立する。

数式３において、Ｖ２は、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃの内部空間を通過する気流Ｆｕの流速である。また、Ａ２は、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃの内部空間の断面積の合計である。

作業室１４内は、異物の侵入を維持するために所定の陽圧Ｐ１で維持される。そのために必要な二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃの内部空間の圧力Ｐ２と流速Ｖ２は、数式４、すなわちベルヌーイの式によって決定される。

数式４において、ρは空気の密度である。

作業室１４内の気流Ｆｄの流速Ｖ１は、ファン３０の回転数によって決まる。また、作業室１４の容積Ｃおよび流路断面積Ａ１と二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃの合計の流路断面積Ａ２は、アイソレータ１０のデザインによって決まる。したがって、数式３を数式４に代入すれば（数式４のＶ２を（Ａ１/Ａ２）×Ｖ１に置き換えれば）、作業室１４を陽圧Ｐ１で維持するために必要な二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃの内部空間の圧力Ｐ２を算出することができる。

その求めたＰ２を数式４に代入すれば、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃ内の気流Ｆｕの流速Ｖ２を算出することができる。

どのような作業装置がアイソレータに取り付けられても、作業室１４の換気効率を一定に維持するために、すなわち二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃ内の気流Ｆｕの流速Ｖ２を一定に維持するために、本実施の形態に係るアイソレータ１０は、二重壁２０Ｃの作業室側壁である作業室奥側壁１４Ｃと外部側壁である筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離を、アイソレータ１０に取り付けられる作業装置に基づいて変更可能に構成されている。以下、このことについて説明する。理解を容易にするために、作業装置が取り付けられていない場合と、作業装置が取り付けられた場合とを例示する。

図１４は、作業装置が取り付けられていない状態であって、簡略化されたアイソレータ１０の断面を示している。一方、図１５は、作業装置が取り付けられていない状態であって、簡略化されたアイソレータ１０の断面を示している。

図１４および図１５に示すように、作業装置Ｘが取り付けられていない場合（図１４）と、作業装置Ｘが取り付けられている場合（図１５）とで、作業室奥側壁１４ｃの位置が異なる。すなわち、作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離が異なる。作業装置Ｘが取り付けられていない場合の距離Ｄに比べて、作業装置Ｘが取り付けられた場合の距離Ｄ’が長い。

このように筐体１２の背面壁１２ｄに対する作業室奥側壁１４ｃの位置を変更することにより、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃにおける流路断面積Ａ２を一定に維持することができる（流路抵抗を維持することができる）。

具体的に説明すると、作業装置Ｘが存在する場合、二重壁２０Ｃ内に配置される作業装置Ｘの部分（クロスハッチングで示す部分）により、作業装置Ｘが存在しない場合に比べて、二重壁２０Ａ、二重２０Ｂ、および２０Ｃにおける流路断面積Ａ２が減少する。この流路断面積Ａ２の減少を相殺するように、筐体１２の背面壁１２ｄに対する作業室奥側壁１４ｃの位置が変更される。すなわち、筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離が拡大するように、作業室奥側壁１４ｃが背面壁１２ｄから離される。これにより、作業装置Ｘの有無にかかわらず、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの流路断面積Ａ２を一定に維持することができる。その結果、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃ内の気流Ｆｕの流速Ｖ２を一定に維持することができ、作業室１４の換気効率を一定に維持することができる。

作業装置がアイソレータ１０に取り付けられているときにおける作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離は、その作業装置の大きさ、すなわち二重壁２０Ｃの内部空間に配置される作業装置の部分の幅方向（Ｙ軸方向）の大きさ（幅）に基づいて決定される。

例えば、図９に示すように、遠心分離機５０がアイソレータ１０に取り付けられているとき、作業室奥側壁１４ｃ（厳密には、その一部である内側ブラケット５６）と筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離はＤ１である。すなわち、遠心分離機５０用の内側ブラケット５６は、アイソレータ１０の作業室奥側壁１４ｃに取り付けられたときに筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離が距離Ｄ１になるように構成されている。この距離Ｄ１は、遠心分離機５０における二重壁２０Ｃの内部空間に配置される部分の幅に対応する距離であって、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの流路断面積Ａ２をほぼ所定の一定値にする距離である。

また、例えば、図１１に示すように、ロボット６０がアイソレータ１０に取り付けられているとき、作業室奥側壁１４ｃ（厳密には、その一部である内側ブラケット６６）と筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離はＤ２である。すなわち、ロボット６０用の内側ブラケット６６は、アイソレータ１０の作業室奥側壁１４ｃに取り付けられたときに筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離が距離Ｄ１になるように構成されている。この距離Ｄ２は、ロボット６０における二重壁２０Ｃの内部空間に配置される部分の幅に対応する距離であって、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの流路断面積Ａ２をほぼ所定の一定値にする距離である。

なお、図４に示すように、作業装置が取り付けられていない場合、作業室奥側壁１４ｃ（厳密には、その一部であるキャップ部材７０）と筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離はＤ０である。この距離Ｄ０は、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの流路断面積Ａ２をほぼ所定の一定値にする距離である。

また、図４、図９、および図１１に示すように、作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離において、作業装置が存在しないときの距離Ｄ０が、作業装置が存在するときの距離Ｄ１、Ｄ２に比べて短い。また、二重壁２０Ｃの内部空間に配置される部分のサイズについてロボット６０の方が遠心分離機５０に比べて大きいため、ロボット６０の場合の距離Ｄ２は遠心分離機５０の場合の距離Ｄ１に比べて長い。

このように、アイソレータ１０に取り付けられる作業装置に対応する作業室奥側壁１４ｃ（すなわち内側ブラケット）が該アイソレータ１０に設けられる。それにより、アイソレータ１０に取り付けられる作業装置によって作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離を変更することができる。また、作業装置の有無によっても、作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離を変更することができる。それにより、作業装置の有無にかかわらず、また作業装置の種類にかかわらず、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの流路断面積Ａ２をほぼ所定の一定値に維持することができる。その結果、作業装置の有無にかかわらず、また作業装置の種類にかかわらず、二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃの内部空間内の気流Ｆｕの流速を一定に維持することができ、作業室１４の換気効率を一定に維持することができる。

なお、上述のように作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離を変えずに、二重壁２０Ａ，２０Ｂ、および２０Ｃの内部空間を流れる気流Ｆｕの流速を一定に維持する方法として、ファン３０の回転数を変更することが考えられる。すなわち、作業装置の有無に応じて、またアイソレータ１０に取り付けられる作業装置の種類に応じて、ファン３０の回転数を変更することが考えられる。

しかし、この場合、作業装置が交換される度に、ファン３０の回転数を変更する必要がある。そのため、作業装置毎に適切なファン３０の回転数を、例えばアイソレータ１０の記憶部に記憶しておく必要がある。

これに対して、本実施の形態のように、作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離を変えて二重壁２０Ａ，２０Ｂ、および２０Ｃの内部空間を流れる気流Ｆｕの流速を一定に維持する場合、作業装置が交換される度に、ファン３０の回転数を変更する必要がない。

また、遠心分離機５０やロボット６０などの作業装置の一部によって二重壁２０Ｃの内部空間における気流Ｆｕの流れは、作業装置が存在しない場合に比べて乱れる。例えば、二重壁２０Ｃの内部空間に配置された作業装置の一部に対して気流Ｆｕの流れ方向の下流側にカルマン渦が発生する。その結果、二重壁２０Ｃの内部空間の流路抵抗が、作業装置が存在しない場合に比べて増加する。

したがって、二重壁２０Ｃの内部空間に配置されている作業装置の一部は、その周辺において気流Ｆｕがスムーズに流れるような、すなわち渦や乱流がほとんど発生せずに層流状態で気流Ｆｕが流れるような形状にするのが好ましい。

図１６は、アイソレータ１０の正面側から見た（Ｘ軸方向に見た）二重壁２０Ｃ（すなわち作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄ）と、二重壁２０Ｃの内部空間に配置された遠心分離機５０の本体部５０ｂの一部とを示している。

例えば、遠心分離機５０の本体部５０ｂの断面形状、すなわち作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄの対向方向（Ｘ軸方向）に直交する断面形状は、４つの角が丸められた長方形である。すなわち、遠心分離機５０の本体部５０ｂの複数の角部５０ｄ、５０ｅは、Ｒ加工（曲面加工）されている。また、二重壁２０Ｃの内部空間における気流Ｆｕの流れ方向の上流側に位置する角部５０ｄの曲率半径は、下流側に位置する角部５０ｅの曲率半径に比べて大きくされている。

これにより、遠心分離機５０の本体部５０ｂが直方体形状である（その断面形状が鋭利な４つの角を備える長方形である）場合に比べて、本体部５０ｂの周辺に乱流（渦）が発生しにくい。したがって、二重壁２０Ｃの内部空間を気流Ｆｕはスムーズに流れることができ、二重壁２０Ｃの内部空間の流路抵抗を低く抑えることができる。その結果、作業室１４の換気効率を向上させることができる。

以上のような本実施の形態によれば、作業室１４の排気のために二重壁２０Ａ、２０Ｂ、および２０Ｃの内部空間を利用するアイソレータ１０において、その接地面積が小さくても、それによって作業室１４の床面積が小さくても、大型の作業装置や複数の作業装置を作業室１４内に配置することができる。

すなわち、アイソレータ１０の設置面積が小さく、それによって作業室１４の床面積が小さくても、その床面積に比べて広い壁面積を備える二重壁を利用することにより、大型の作業装置や複数の作業装置を作業装置１４内に配置することができる。

以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。

例えば、上述の実施の形態の場合、遠心分離機５０やロボット６０などの作業装置は、アイソレータ１０の奥側の二重壁２０Ｃを貫通するように該二重壁２０Ｃに取り付けられている。これに代わって、作業装置は、左側の二重壁２０Ａまたは右側の二重壁２０Ｂに貫通状態で取り付けられてもよい。

また、上述の実施の形態の場合、二重壁に貫通状態で取り付けられる作業装置は１つであるが、これに限らない。例えば、１つの二重壁に対して複数の作業装置が貫通状態で取り付けられてもよいし、複数の二重壁それぞれに対して作業装置が貫通状態で取り付けられてもよい。

さらに、上述の実施の形態の場合、例えば図８や図１０に示すように、遠心分離機５０やロボット６０などの作業装置と、作業室奥側壁１４ｃの一部として機能する内側ブラケット５６や６６とは、分離可能な別体である。これに代わって、作業装置と内側ブラケットを一体化してもよい。例えば、遠心分離機５０の本体部５０ｂと内側ブラケット５６とを一体化してもよい。また例えば、ロボット６０の本体部６０ｃと内側ブラケット６６とを一体化してもよい。これにより、内側ブラケットと作業装置とを同時にアイソレータ１０に取り付けることができ、作業装置の交換時間が短縮化される。

また、上述の実施の形態の場合、二重壁２０Ｃにおいて作業室側の壁である作業室奥側壁１４ｃの位置が外部側の壁である筐体１２の背面壁１２ｄに対して変更されることにより、作業室奥側壁１４ｃと背面壁１２ｄとの間の距離が変更される。これに代わって、二重壁において外部側の壁の位置が作業室側の壁に対して変更されることにより、これらの間の距離が変更されてもよい。あるいは、二重壁において外部側の壁と作業室側の壁の両方の位置が変更されることにより、これらの間の距離が変更されてもよい。

さらに、上述の実施の形態の場合、遠心分離機５０やロボット６０などの作業装置が取り付けられる作業室奥側壁１４ｃ、すなわちその一部として機能する内側ブラケット５６や６６が交換されることにより、作業室奥側壁１４ｃと筐体１２の背面壁１２ｄとの間の距離が変更される。これに代わって、二重壁の作業室側壁の少なくとも一部分が、対向する外部側の壁に対して接近するまたは離れるようにアイソレータ１０は構成されてもよい。例えば、作業装置が取り付けられていない左側の二重壁２０Ａにおいて、作業室左側壁１４ａが、筐体１２の左側面壁１２ｂに対して接近するまたは離間するようにアイソレータ１０が構成される。すなわち、作業室左側壁１４ａが、可動壁として構成される。

最後に、上述の実施の形態の場合、遠心分離機５０やロボット６０などの作業装置は、作業室奥側壁１４ｃの一部として機能する内側ブラケット５６や６６および筐体１２の背面壁１２ｄの一部として機能する外側ブラケット５８や６８を貫通する。これにより、作業装置は、二重壁２０Ｃを実質的に貫通し、また二重壁２０Ｃに実質的に支持される。しかし、本発明の実施の形態は、作業装置が二重壁を貫通する方法について限定しない。すなわち、本発明の実施の形態に係るアイソレータは、広義には、作業室と、作業室と外部とを隔離し、作業室側壁と外部側壁とを備え、且つ、作業室側壁と外部側壁との間の内部空間が作業室に連通する二重壁と、作業室内から二重壁の内部空間に進入する気流を発生させる気流発生部と、作業室での作業に使用され、二重壁を貫通するように該二重壁に取り付けられる作業装置と、を有するアイソレータである。

本発明は、作業室の排気のための二重壁を備えるアイソレータに適用可能である。

１０ アイソレータ
１２ｄ 外部側壁（背面壁）
１４ 作業室
１４ｃ 作業室側壁（作業室奥側壁）
２０Ｃ 二重壁
３０ 気流発生部（ファン）
５０ 作業装置（遠心分離機）
６０ 作業装置（ロボット）

Claims (8)

1. 作業室と、
   作業室と外部とを隔離し、作業室側壁と外部側壁とを備え、且つ、作業室側壁と外部側壁との間の内部空間が作業室に連通する二重壁と、
   作業室内から二重壁の内部空間に進入する気流を発生させる気流発生部と、
   作業室での作業に使用され、二重壁を貫通するように該二重壁に取り付けられる作業装置と、を有するアイソレータ。
2. 作業装置が、作業室内に配置されて作業を実行する作業部と、二重壁の内部空間内に少なくとも一部が配置される本体部とを備える、請求項１に記載のアイソレータ。
3. 作業装置が、第１の作業装置と第２の作業装置を含み、
   第１および第２の作業装置が、交換可能に選択的に二重壁に取り付けられ、
   第１および第２の作業装置における二重壁の内部空間内に配置される部分の幅に基づいて、二重壁の作業室側壁と外部側壁との間の距離が変化する、請求項１または２に記載のアイソレータ。
4. 作業室側壁が、第１の作業室側壁と第２の作業室側壁とを含み、
   第１および第２の作業室側壁が、交換可能に選択的にアイソレータに取り付けられ、
   第１および第２の作業室側壁が、アイソレータに取り付けられたときに外部側壁との間の距離が異なるように構成されている、請求項３に記載のアイソレータ。
5. 第１の作業装置が第１の作業室側壁に貫通状態で取り付けられ、
   第２の作業装置が第２の作業室側を貫通状態で取り付けられる、請求項４に記載のアイソレータ。
6. 第１の作業装置と第１の作業室側壁とが一体化され、
   第２の作業装置と第２の作業室側壁とが一体化されている、請求項４に記載のアイソレータ。
7. 二重壁の作業室側壁の少なくとも一部分が、対向する外部側壁の部分に対して接近するまたは離れるように構成されている、請求項３に記載のアイソレータ。
8. 作業装置は、アイソレータの外部に配置された外部装置と接続する部分が該アイソレータの外部に位置するように二重壁を貫通する、請求項１から７のいずれか一項に記載のアイソレータ。

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