JP2019110881A - バイオハザード対策用キャビネット - Google Patents

Abstract

【課題】キャビネットから発生する騒音を低減する。【解決手段】バイオハザード対策用キャビネットは、内部にワークエリアが配置されたバイオハザード対策用キャビネットであって、前記ワークエリアの真上に配置された上部空間内に設置され、吸い込み口を上面に有する送風機と、前記上部空間内且つ前記送風機の上方に設置された遮蔽板と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、清浄環境に保持されたワークエリアを形成するバイオハザード対策用キャビネット（以下、単に「キャビネット」と記載）に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されるようなキャビネットが実用化されている。このようなキャビネットは、送風機を有している。この送風機によって、空気並びにワークエリア内で発生したガス及び汚染物質等（以下、これらをまとめて「ガス」と記載）がワークエリアから吸引される。吸引されたガスの一部は、フィルタを通過して清浄ガスとなった後に、再びワークエリアに供給される。吸引されたガスの他の一部は、フィルタを通過して清浄ガスとなった後に、キャビネット外に排出される。

このような送風機の作動及びガスの流動に伴い、キャビネットからは騒音が発生する。当然ながらこの騒音は小さいほど良い。例えば、ＪＩＳＫ３８００：２００９は、所定の位置での騒音値を６７ｄＢ以下とすることを規定している。

特許第４０９６８８６号公報

本発明はこのような状況に鑑みなされたものであり、キャビネットから発生する騒音を低減することを課題とする。

本発明に係るバイオハザード対策用キャビネットは、内部にワークエリアが配置されたバイオハザード対策用キャビネットであって、前記ワークエリアの鉛直方向上方に配置された上部空間内に設置され、且つ、鉛直方向上方を向く吸い込み口を取り囲む枠部を有する送風機と、前記上部空間内且つ前記送風機の上方に設置された遮蔽板と、を備える。

本発明によれば、キャビネットから発生する騒音を低減することができる。

キャビネットの正面図。 図１中のＩＩ−ＩＩ断面模式図。 プレナムユニットの斜視図。 プレナムユニットの正面図。 図１中のＶ−Ｖ断面模式図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本明細書では、キャビネットを使用する作業者が対面する側を正面側とし、その反対側を背面側とする。また、正面側にいる作業者から見て右側を右側とし、その反対側を左側とする。

図１は、本発明の一実施形態に係るキャビネット１の正面図である。キャビネット１は、キャビネット本体１０と、キャビネット本体１０を支持する台脚２０とを備える。

キャビネット本体１０の内部には、各種実験の操作等が行われるワークエリアＡが配置されている。ワークエリアＡは、背面側、右側及び左側の三方を筐体１１で囲まれており、正面側をシャッタ１２で囲まれている。なお、シャッタ１２は開閉可能である。

筐体１１の上部正面側には、ワークエリアＡ内で作業を行う作業者の手元等を照らすための照明１３が設置されている。

照明１３の上側には、キャビネット１を操作するため各種ボタン等が配置されているコントロールパネル１４が設置されている。

図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ断面模式図である。筐体１１は、ワークエリアＡの下側及び背面側が、二重壁で構成されている。

ワークエリアＡの下側の二重壁は、ガスが流れる下側ダクトＤ１を構成している。下側ダクトＤ１は、略水平に配置され、正面側から背面側に向けてガスを流すように延在している。筐体１１の下側且つ正面側であってワークエリアＡに面する部分には、正面側ガス吸引口Ｈ１が設けられている。正面側ガス吸引口Ｈ１は、ワークエリアＡの中、及び、シャッタ１２の開口を介してワークエリアＡの外から、下側ダクトＤ１にガスを吸引するための口である。なお、後に説明する排気部を介してキャビネット１から排出されるガスの量に相当する量の空気が、ワークエリアＡの外から下側ダクトＤ１内に吸引される。

ワークエリアＡの背面側の二重壁（後に説明する第１平板部材１１１と第５平板部材１１５）は、ガスが流れる背面側ダクトＤ２を構成している。背面側ダクトＤ２は、略鉛直に配置され、下から上に向けてガスを流すように延在している。筐体１１の下側且つ背面側であってワークエリアＡに面する部分（第５平板部材１１５の下部）には、ワークエリアＡから背面側ダクトＤ２にガスを吸引するための背面側ガス吸引口Ｈ２が設けられている。

下側ダクトＤ１と背面側ダクトＤ２は、互いに連結され、側面視略Ｌ字形のダクトを構成している。

ワークエリアＡの鉛直方向上方、すなわち真上には、多数の貫通孔が設けられた整流板１５が設置されている。整流板１５は、ワークエリアＡの天井板ともなっている。

筐体１１の内部であって、整流板１５の鉛直方向上方、すなわち真上、つまり、ワークエリアＡの真上には、プレナムユニット３０が設置されている。

プレナムユニット３０は、筐体１１を構成する背面側の第１平板部材１１１と、正面側の第３平板部材１１３とで、前後方向に挟まれている。また、プレナムユニット３０の右側及び左側には、それぞれ第２平板部材１１２及び第４平板部材１１４が取り付けられている（図３及び図５参照）。第１平板部材１１１、第２平板部材１１２、第３平板部材１１３及び第４平板部材１１４は、平面視時計回りに順に並んでいる。なお、第５平板部材１１５の上端位置は、第１平板部材１１１の上端位置よりも低くなっている。

よって、これらの第１平板部材１１１、第２平板部材１１２、第３平板部材１１３及び第４平板部材１１４によって前後左右が取り囲まれた空間が、ワークエリアＡの真上に存在する。以降、この空間を上部空間Ｓと記載する。

なお、上述のとおり、本実施形態において、第１平板部材１１１及び第３平板部材１１３は、筐体１１を構成する部材であり、第２平板部材１１２及び第４平板部材１１４は、後に説明するプレナムユニット３０を構成する部材である。但し、上部空間Ｓの右側及び左側に配置される各平板部材は、プレナムユニット３０を構成する部材であってもよいし、上部空間Ｓの背面側及び正面側に配置される各平板部材は、プレナムユニット３０を構成する部材であってもよい。

プレナムユニット３０は、送風機３１、ベルマウス３２、箱体３３、給気用フィルタ３４及び排気用フィルタ３５等を有している。

送風機３１は、鉛直な回転軸と、回転軸の周囲に設けられた複数枚の羽根を有する。送風機３１は、吸い込み口を上面に有する。送風機３１の上側には、吸い込み口を覆うように、整流部材であるベルマウス３２が取り付けられている。ベルマウス３２の形状については後に説明する。

なお、送風機３１が吸い込み口からガスを適切に吸い込むことができる限り、ベルマウス３２自体の形状は、図示されるものには限られないし、ベルマウス３２とは異なる整流部材が取り付けられても良い。また、送風機３１に、ベルマウス３２またはその他の整流部材が一体的に形成されていても良い。

送風機３１の吐出口は、送風機３１の側方に設けられているとともに箱体３３によって取り囲まれている。

箱体３３の底部には、例えばＨＥＰＡフィルタからなる給気用フィルタ３４が配置されている。給気用フィルタ３４の下面は、整流板１５に対向している。

また、後に説明する排気ダクト３７及び排気用箱体３８を介して、例えばＨＥＰＡフィルタからなる排気用フィルタ３５が箱体３３と連結されている。

図３及び図４は、それぞれプレナムユニット３０の斜視図及び正面図である。図５は、図１中のＶ−Ｖ断面模式図である。

プレナムユニット３０は、枠体３６を有している。先に説明した送風機３１、箱体３３、給気用フィルタ３４、排気用フィルタ３５、第２平板部材１１２及び第４平板部材１１４は、ブラケット等を介して、枠体３６に取り付けられている。先に説明したとおり、上部空間Ｓの背面側及び正面側に配置される各平板部材は、プレナムユニット３０を構成する部材であってもよい。その場合、これらの平板部材は、枠体３６に取り付けられる。

ベルマウス３２はその上端部に、半径Ｒである円形のベルマウス開口Ｈ３を有する。ベルマウス３２が送風機３１の吸い込み口を覆っているため、ベルマウス開口Ｈ３は、送風機３１の吸い込み口として実質的に機能する。すなわち、ベルマウス開口Ｈ３は送風機３１の吸い込み口であると見なすことができる。ベルマウス３２は、ベルマウス開口Ｈ３を取り囲む円形の枠部３２１を有する。

箱体３３と排気用フィルタ３５は、排気ダクト３７及び排気用箱体３８を介して内部が連通している。排気ダクト３７、排気用箱体３８及び排気用フィルタ３５は、排気部を構成している。ちなみに、排気用箱体３８は、排気ダクト３７を通過したガス（エアロゾル等を含む）を、排気用フィルタ３５の下面全域から排気用フィルタ３５内に進入させるために、当該ガスを水平方向に分散させるための部材である。なお、排気部を構成する部材には、これらの部材以外に、これらの部材を連結する連結部材等も当然含まれる。

ベルマウス３２（すなわち送風機３１）の上方部分において、枠体３６には天板３９が取り付けられている。天板３９は、上部空間Ｓの天井の少なくとも一部を構成する。

枠体３６には、ヒューズ等の電気機器が収納される電気機器収納箱４０が取り付けられている。電気機器収納箱４０は略直方体の外形を有している。

上部空間Ｓ内には、遮蔽板５０が設置されている。具体的には、遮蔽板５０は、電気機器収納箱４０の下方に取り付けられている。なお、遮蔽板５０は、枠体３６に直接取り付けられても良い。

遮蔽板５０は、平面視で、ベルマウス開口Ｈ３（すなわち、送風機３１の吸い込み口）の一部と重なる位置に設置されている。なお、ここでいう「一部」に「全部」は含まれない。また、遮蔽板５０は、水平に設置されている。

遮蔽板５０は、平面視で、大きな長方形の一部が小さな長方形で切り欠かれた形状（略Ｃ字状形状）を有する平板である。すなわち、遮蔽板５０には、長方形状の切り欠き部が設けられている。この小さな長方形で切り欠かれて形成された切り欠き部には、電気機器収納箱４０が収まっている。また、遮蔽板５０の下面と電気機器収納箱４０の下面は略面一となっている。

遮蔽板５０は、背面側の第１辺５１、正面側の第２辺５２、右側の第３辺５３及び左側の第４辺５４を有する。第１辺５１は第１平板部材１１１に対向している。第２辺５２は第３平板部材１１３に対向している。第３辺５３は第２平板部材１１２に対向している。第４辺５４は、排気部、具体的には排気用フィルタ３５を介して、第４平板部材１１４に対向している。なお、遮蔽板５０は、第４辺５４が排気ダクト３７を介して第４平板部材１１４に対向するように、電気機器収納箱４０または枠体３６に取り付けられても良い。遮蔽板５０をこのように配置することによって、ワークエリアＡの真上に、プレナムユニット３０を構成する各機器及び遮蔽板５０をコンパクトに配置することができ、且つ、後に説明するように、騒音低減効果を得ることができる。

以上のように構成されているキャビネット１は、次のように作動する。コントロールパネル１４に設けられた送風機３１の運転スイッチが押されると、送風機３１は運転を開始する。

すると、ワークエリアＡ内のガスは、図２中に矢印で示されるように、正面側ガス吸引口Ｈ１または背面側ガス吸引口Ｈ２を通じて、下側ダクトＤ１または背面側ダクトＤ２内に吸引される。これらのガスは、図２中に矢印で示されるように、これらのダクト内を流れ、上部空間Ｓに到達する。

上部空間Ｓに到達したガスは、ベルマウス開口Ｈ３を介して送風機３１に吸い込まれる。送風機３１によって吸い込まれたガスは、図２中に矢印で示されるように、送風機３１の吐出口から箱体３３の中に吐出される。

箱体３３の中に吐出されたガスの一部は、図２中に矢印で示されるように、給気用フィルタ３４を通過して清浄ガスとなった後に、整流板１５を介して、ワークエリアＡ内に供給される。

箱体３３の中に吐出されたガスの他の一部は、排気ダクト３７及び排気用フィルタ３５を通過して清浄ガスとなった後に、図２中に矢印で示されるように、外部に放出される。

上記のように送風機３１が作動し、ガスが流動すると、キャビネット１から騒音が発生する。しかしながら、本実施形態に係るキャビネット１においては、上部空間Ｓ内に遮蔽板５０が設置されている。この場合、意外なことに、遮蔽板５０が設置されていない場合と比較して、騒音は低減する。

上部空間Ｓ内に遮蔽板５０を設置することによって騒音が低減する理由を解明すべく、以下に説明する実験１を行った。

（実験１）
実験１では、遮蔽板５０に相当する部材として、以下のような試験板を用いた。実験１に用いた試験板は、遮蔽板５０と似た形状を有しており、第３辺５３に相当する辺と第４辺５４に相当する辺との距離が４５５ｍｍの平板である。第１辺５１、第２辺５２、及び第３辺５３に相当する各辺と、第１平板部材１１１、第３平板部材１１３及び第２平板部材１１２との間に隙間が形成されるように、遮蔽板５０は水平に設置されている。実験１に用いたキャビネット１において、上部空間Ｓの上端（天板３９下面）と、ベルマウス３２の枠部３２１（ベルマウス開口Ｈ３の上端）との距離は、２２８．２ｍｍである。また、送風機３１とベルマウス開口Ｈ３の共通の中心軸Ｏと、第２平板部材１１２との距離は、３７８．８ｍｍである。

実験１では、試験板を設置しない場合（対照）、及び、種々の高さに試験板を設置した場合の、騒音及び総風量を測定した。測定条件及び測定結果を表１に示す。なお、騒音値の測定は、ＪＩＳＫ３８００：２００９に規定されている方法に従っておこなった。

表１に示されるように、試験板と枠部３２１（ベルマウス開口Ｈ３の上端）との距離が、上部空間Ｓの上端と枠部３２１との距離（２２８．２ｍｍ）の５７．０％（１３０ｍｍ）未満であると、騒音低減効果が得られた。また、試験板と枠部３２１との距離が、上部空間Ｓの上端と枠部３２１との距離の３０．７％（７０ｍｍ）以上４４．４％（１０１．４ｍｍ）以下であると、騒音低減効果が更に得られた。特に、試験板と枠部３２１（ベルマウス開口Ｈ３の上端）との距離が、上部空間Ｓの上端と枠部３２１との距離（２２８．２ｍｍ）の４４．４％（１０１．４ｍｍ）である場合、試験板がない場合に比べて１．１（＝６６．８−６５．７）ｄＢ低減した。騒音１．１ｄＢの減少は、音圧に換算すると１１．９％の減少である。これは、体感的には相当大きな減少であり、決して小さな値ではない。

また、試験板と枠部３２１（ベルマウス開口Ｈ３の上端）との距離が、上部空間Ｓの上端と枠部３２１との距離（２２８．２ｍｍ）の４４．４％（１０１．４ｍｍ）である場合、総風量が増大した。これは、試験板遮蔽板を適切に設置することによって、より低消費電力で送風機３１ひいてはキャビネット１を運転させることが可能であることを意味している。

一方、試験板と枠部３２１（ベルマウス開口Ｈ３の上端）との距離が、上部空間Ｓの上端と枠部３２１との距離（２２８．２ｍｍ）の５７．０％（１３０ｍｍ）である場合、騒音値は減少しなかった。

実験１の結果から、次のような理由によって、騒音値が低減するのではないかと推測される。

試験板すなわち遮蔽板５０が、送風機３１の吸い込み側における圧力損失（抵抗）を低減させることにより、送風機３１の効率が良くなり（総風量が増加し）、送風機３１そのものから発生する騒音が低減するのではないかと推測される。

また、上部空間Ｓ内には、ガスの流れの抵抗となる様々な部材が配置されている。そのため、上部空間Ｓの内部は、ガスがスムーズに流れにくい環境となっている。このような上部空間Ｓ内に、試験板すなわち遮蔽板５０を設置すると、図４及び図５中に矢印で示されるように、少なくとも一部のガスの流路長が短くなるとともにガス流れが整えられるのではないかと推測される。その結果、上部空間Ｓ内をガスが流動する際に発生する乱流に起因する騒音、ガスが上部空間Ｓ内に設置された部材に衝突する際に発生する騒音、又はこの部材の振動に起因する騒音等が低減するのではないかと推測される。

ただし、試験板すなわち遮蔽板５０が送風機３１の吸い込み口からある程度以上遠くなると、試験板すなわち遮蔽板５０がない場合と同様のガスの流れとなり、騒音低減効果がなくなってしまうのではないかと推測される。

また、試験板すなわち遮蔽板５０が送風機３１の吸い込み口にある程度以上近くなると、逆に、試験板すなわち遮蔽板５０がガスの流れの抵抗となって吸い込み側の圧力損失が増加する可能性がある。その結果、送風機３１の効率が悪くなり、送風機３１そのものから発生する騒音が増加するのではないかと推測される。その結果、ガス流れを整えることで減少する騒音値と、送風機３１の効率悪化で増加する騒音値が相殺され、騒音は低減されるものの、その効果が若干小さくなるのではないかと推測される。

（実験２）
続いて、遮蔽板５０と送風機３１の吸い込み口との平面視での重なり具合が変化した場合に、騒音が変化するか否かを調べるため、以下に説明する実験２を行った。

実験２では、実験１と同じキャビネット１を用いた。実験２では、遮蔽板５０に相当する部材として、第３辺５３に相当する辺と第４辺５４に相当する辺の距離が互いに異なる４種類の試験板を用いた。すなわち、第２平板部材１１２との間にわずかな隙間が形成されるように設置した場合、送風機３１とベルマウス開口Ｈ３の共通の中心軸Ｏとの距離が互いに異なる４種類の試験板を用いた。各試験板は、上部空間Ｓ内に水平に設置された。いずれの場合も、試験板とベルマウス３２の枠部３２１との距離は、１０１．４ｍｍであった。

これらのキャビネット１及び試験板を用いて、騒音を測定した。測定条件及び測定結果を表２に示す。なお、表２中の辺間距離（ｍｍ）とは、遮蔽板５０の第３辺５３および第４辺５４に相当する試験板の２つの辺の間の距離である。また、表２中の重複率（％）とは、平面視における、送風機３１の吸い込み口（すなわち、ベルマウス開口Ｈ３）の面積に対する、送風機３１の吸い込み口と試験板とが重なる部分の面積の比率である。また、騒音値の測定は、ＪＩＳＫ３８００：２００９に規定されている方法に従っておこなった。

表２から明らかなように、試験板を設置しない場合（対照）と比較して、いずれの試験板を設置した場合も、騒音値が低減した。実験２から、重複率が少なくとも２％になれば、重複率の増加量に関わらず略一定量、騒音値が低減すると合理的に推認できる。さらに、重複率が０％であっても、すなわち試験板が存在しさえすれば、重複率が２〜２１％の場合と同等の騒音値低減効果が得られることが合理的に推認できる。また、送風機３１の吸い込み側における圧力損失（抵抗）を低減させることができる限り、重複率が１００％であっても、重複率が２〜２１％の場合と同等の騒音値低減効果が得られることが合理的に推認できる。

なお、遮蔽板５０の形状及び設置態様は、これまでに説明したものには限られない。例えば、遮蔽板５０は、ガス流れを整えることができる限り、水平とはならないように設置されても良いし、その形状は平板ではなく曲面を有する板であってもよい。例えば、背面側ダクトＤ２の上方から、ベルマウス開口Ｈ３の上方に向けて上に凸の弧を描くような曲面を有する板であってもよい。また、平面視、大きな長方形の一部が小さな長方形で切り欠かれた形状ではなく、平面視、単なる長方形又は正方形であってもよい。また、単数または複数の凹凸を表面に有していてもよい。

また、遮蔽板５０の一部に鉛直に起立する平板部が設けられていても良い。例えば、第４辺５４から連続して鉛直方向上方に延在する鉛直な平板部を有していても良い。この場合、鉛直な平板部は、上部空間Ｓの上端まで達しても良いし、達しなくても良い。遮蔽板５０がこのような平板部を有する場合、遮蔽板５０の上側にガスが回り込むことをより確実に防止することができる。よって、遮蔽板５０の上部に設置される機器又は部材の形状が比較的複雑である場合、より確実にガスの流れに起因する騒音が低減することが期待できる。

また、遮蔽板５０の一部に鉛直に垂下する平板部が設けられても良い。この場合、第１平板部材１１１に直行する方向に平板部を設けることで、この平板部を整流部材として機能させ、より確実にガスの流れに起因する騒音を低減させることが期待できる。特に、平板部を互いに平行に複数枚設けることで、さらに確実にガスの流れに起因する騒音が低減することが期待できる。

また、遮蔽板５０の設置位置は、ベルマウス３２の枠部３２１から離れすぎない限り、遮蔽板５０の下面が電気機器収納箱４０の下面と略面一とはならない位置でも良い。例えば、遮蔽板５０の下面が、電気機器収納箱４０の下面よりも上方に位置するように遮蔽板５０を設置しても良い。また、遮蔽板５０の下面が、電気機器収納箱４０の下面よりも下方に位置するように遮蔽板５０を設置しても良いことは勿論である。

本発明は、バイオハザード対策用キャビネットとして好適に利用される。

１ キャビネット
１０ キャビネット本体
１１ 筐体
１１１ 第１平板部材
１１２ 第２平板部材
１１３ 第３平板部材
１１４ 第４平板部材
１１５ 第５平板部材
１２ シャッタ
１３ 照明
１４ コントロールパネル
１５ 整流板
２０ 台脚
３０ プレナムユニット
３１ 送風機
３２ ベルマウス
３２１ 枠部
３３ 箱体
３４ 給気用フィルタ
３５ 排気用フィルタ
３６ 枠体
３７ 排気ダクト
３８ 排気用箱体
３９ 天板
４０ 電気機器収納箱
５０ 遮蔽板
５１ 第１辺
５２ 第２辺
５３ 第３辺
５４ 第４辺
Ａ ワークエリア
Ｄ１ 下側ダクト
Ｄ２ 背面側ダクト
Ｈ１ 正面側ガス吸引口
Ｈ２ 背面側ガス吸引口
Ｈ３ ベルマウス開口
Ｓ 上部空間
Ｒ ベルマウス開口半径
Ｏ 送風機及びベルマウス開口の中心軸

Claims (8)

1. 内部にワークエリアが配置されたバイオハザード対策用キャビネットであって、
   前記ワークエリアの鉛直方向上方に配置された上部空間内に設置され、且つ、鉛直方向上方を向く吸い込み口を取り囲む枠部を有する送風機と、
   前記上部空間内且つ前記送風機の上方に設置された遮蔽板と、
   を備える、バイオハザード対策用キャビネット。
2. 前記遮蔽板は水平な平板部を有する、
   請求項１に記載のバイオハザード対策用キャビネット。
3. 前記遮蔽板は、平面視で互いに平行な第１辺及び第２辺と、平面視で互いに平行且つ平面視で前記第１辺と垂直な第３辺及び第４辺と、を有する、
   請求項１または２に記載のバイオハザード対策用キャビネット。
4. 平面視で時計回りに順に並んで前記上部空間の前後左右を取り囲む第１平板部材、第２平板部材、第３平板部材及び第４平板部材と、
   前記上部空間内に設置され、前記送風機から吐出されたガスの一部を導く排気部と、をさらに備え、
   前記第１辺は、前記第１平板部材に対向し、
   前記第２辺は、前記第３平板部材に対向し、
   前記第３辺は、前記第２平板部材に対向し、
   前記第４辺は、前記排気部を介して前記第４平板部材に対向する、
   請求項３に記載のバイオハザード対策用キャビネット。
5. 前記排気部は、排気用フィルタ、排気用箱体及び排気用ダクトの少なくとも１つを有し、
   前記第４辺は、前記排気用フィルタ、前記排気用箱体または前記排気用ダクトを介して前記第４平板部材に対向する、
   請求項４に記載のバイオハザード対策用キャビネット。
6. 前記遮蔽板は、平面視で前記吸い込み口の一部と重なる、
   請求項１から５のいずれかに記載のバイオハザード対策用キャビネット。
7. 平面視で前記吸い込み口の一部と前記遮蔽板とが重なる領域の面積は、平面視における前記吸い込み口の面積の２％以上である、
   請求項６に記載のバイオハザード対策用キャビネット。
8. 前記遮蔽板と前記枠部との距離は、前記上部空間の上端と前記枠部との距離の５７．０％未満である、
   請求項１から７のいずれかに記載のバイオハザード対策用キャビネット。

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