JP3205519U - 実験室環境制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】一つの中央制御システムにより統合的な監視および測定、管理、調節および制御を行う実験室環境制御システムを提供する。【解決手段】一つの温度湿度圧力管理制御モジュール１０と、一つの第一空調管理制御モジュール２０と、一つの水冷却装置管理制御モジュール４０と、一つの圧力管理制御モジュール５０と、一つの警報モジュール６０と、を備える。温度湿度圧力管理制御モジュール１０は、温度センサー、湿度センサー、および圧力センサーを有する。第一空調管理制御モジュール２０は、一つの第一空調ボックス、一つの外気吸入装置、および、給気管路および還気管路を有する。水冷却装置管理制御モジュール４０は複数の水冷却装置を有する。圧力管理制御モジュール５０はインバーター通気弁を有する。警報モジュール６０は警報器を有する。【選択図】図１

Description

本考案は、実験室の環境制御に関し、詳しくは、実験室の環境制御設備と組み合わせることで、統合且つ構築されたコンピュータ制御システムに関する。

実験室の環境は、一般の機械室またはオフィス空間とは異なる。実験室の環境は、実験の流れ、または、検体貯蔵の需要によって、特定の環境条件を有する。環境条件の制御は、個別の設備およびシステムにより実現される。また、一組の環境管理スタッフにより、実験室の環境を監視し、各種の設備の作動を協調および操作する。各設備は、単独で実行されるため、環境条件に応じて互いに調整される作動が不足する。エネルギーの浪費または遊休が招かれる。人為的な監視および操作は、高い正確性、高精度、高感度に達することが困難である。

本考案の目的は、実験室の環境制御に必要とする各種の設備を統合し、一つの中央制御システムにより統合的な監視および測定、管理、調節および制御を行う実験室環境制御システムを提供することである。

上述の目的を達成するための技術手段である実験室環境制御システムは、一つの温度湿度圧力管理制御モジュールと、一つの第一空調管理制御モジュールと、一つの水冷却装置管理制御モジュールと、一つの圧力管理制御モジュールと、一つの警報モジュールと、を備える。

温度湿度圧力管理制御モジュールは、実験室および実験室の周辺の部屋に設けられている温度センサー、湿度センサー、および圧力センサーを有する。温度湿度圧力管理制御モジュールは、一つの中央制御システムと接続する。中央制御システムは、温度センサー、湿度センサー、および圧力センサーのセンシング情報を受信し、センシング情報を中央制御システムの温度湿度圧力総合表示インターフェースに表示する。温度湿度圧力総合表示インターフェースは、ＨＭＩモードで各部屋の位置および名称を表示し、数値表示欄でセンシング情報を表示する。

第一空調管理制御モジュールは、一つの第一空調ボックス、第一空調ボックスと接続されている一つの外気吸入装置、および、各部屋と第一空調ボックスの間に接続されている給気管路および還気管路を有する。外気吸入装置により外気が第一空調ボックス内に入り、各部屋の還気が還気回路を経由して第一空調ボックス内に入る。第一空調管理制御モジュールは中央制御システムと接続する。中央制御システムは第一空調ボックスの冷水弁および熱水弁により第一空調ボックス内の外気および還気の混合後の温度および湿度を調整する。第一空調ボックス内の外気および還気の混合後の空気は給気管路を経由して各部屋に送られる。第一空調管理制御モジュールは一つの第一空調管理制御インターフェースにより中央制御システムの表示装置に表示される。第一空調管理制御インターフェースはＨＭＩモードで第一空調管理制御モジュールの情報を表示する。

水冷却装置管理制御モジュールは、複数の水冷却装置を有する。複数の水冷却装置毎は、モーター、冷水循環管路、および冷却水循環管路を経由して、第一空調ボックスの冷水弁および熱水弁と接続されている。水冷却装置の冷水および冷却水は冷水弁および熱水弁を介して水冷却装置まで循環還流する。水冷却装置管理制御モジュールは中央制御システムと接続する。水冷却装置管理制御モジュールは一つの水冷却装置管理制御インターフェースにより中央制御システムの表示装置に表示される。水冷却装置管理制御インターフェースはＨＭＩモードで水冷却装置管理制御モジュールの起動、終了、および関連情報を表示する。

圧力管理制御モジュールは、各部屋の給気管路に設けられているインバーター通気弁を有する。複数のインバーター通気弁は中央制御システムと接続する。中央制御システムは各部屋の気体量および圧力に基づいてインバーター通気弁を制御する。圧力管理制御モジュールは一つの圧力管理制御インターフェースにより中央制御システムの表示装置に表示される。圧力管理制御インターフェースはＨＭＩモードで各部屋のインバーター通気弁の開度および関連情報を表示する。

警報モジュールは、各部屋に設けられている警報器を有する。警報モジュールは、中央制御システムと接続し、温度、湿度、圧力のセンシング情報を中央制御システムの一つの警報インターフェースに表示する。警報インターフェースはＨＭＩモードで各部屋の位置、各部屋の名称、センシング情報、および、警報表示欄を表示する。

本考案の効果：

実験室環境制御システムは、実験室の環境を監視および測定し、実験室の環境を制御し、実験室の環境を制御する装置を統括的に管理し、装置のエネルギーの回収および再利用を促進し、エネルギーの遊休を減少し、エネルギーの消耗を減少することができる。

本考案のシステムを示すブロック図である。 本考案の温度湿度圧力管理制御モジュールを示すブロック図である。 本考案の温度湿度圧力総合表示インターフェースを示す模式図である。 本考案の第一空調管理制御モジュールおよび第一空調管理制御インターフェースを示す模式図である。 本考案の第二空調管理制御モジュールおよび第二空調管理制御インターフェースを示す模式図である。 本考案の水冷却装置管理制御モジュールおよび水冷却装置管理制御インターフェースを示す模式図である。 本考案の圧力管理制御モジュールおよび圧力管理制御インターフェースを示す模式図である。 本考案の警報モジュールおよび警報インターフェースを示す模式図である。 本考案の検体保存管理制御モジュールおよび検体保存管理制御インターフェースを示す模式図である。 本考案の中央制御システムおよびクラウドバックアップシステムを示す模式図である。

図１に示すように、本考案の実験室環境制御システム１は、一つの温度湿度圧力管理制御モジュール１０と、一つの第一空調管理制御モジュール２０と、一つの第二空調管理制御モジュール３０と、一つの水冷却装置管理制御モジュール４０と、一つの圧力管理制御モジュール５０と、一つの警報モジュール６０と、一つの検体保存管理制御モジュール７０と、一つのクラウドバックアップシステム８０を備える。

図２、３に示すように、温度湿度圧力管理制御モジュール１０は、実験室３およびその周辺の部屋（例えば、貯蔵室４、検査室５、着替室６、緩衝室７）に設けられている温度センサー１１、湿度センサー１２、および圧力センサー１３を有する。温度センサー、湿度センサー、および圧力センサーは、一つの中央制御システム２に接続されている。中央制御システム２は、センサーのセンシング情報を受信し、センシング情報を中央制御システムの温度湿度圧力総合表示インターフェース１４に表示する。温度湿度圧力総合表示インターフェース１４はＨＭＩモード１４１で各部屋の位置および名称を表示し、数値表示欄１４２でセンシング情報を表示する。

図４に示すように、第一空調管理制御モジュール２０は、それぞれ貯蔵室に設けられている空調システム設備を有する。空調システム設備は、外気吸入装置２１、除湿装置２２、第一空調ボックス２３、気体進入管路２１１、給気管路２３１、還気管路２３２、外気温湿度センサー２１２、還気温湿度センサー２３３、排気管路２４１、排気ファン２４を有する。気体進入管路２１１は、外気吸入装置２１、除湿装置２２、および第一空調ボックス２３に接続されている。除湿装置２２は外気吸入装置２１と第一空調ボックス２３の間に位置する。外気温湿度センサー２１２は除湿装置２２と第一空調ボックス２３の間の気体進入管路２１１に設けられている。給気管路２３１は、第一空調ボックス２３、貯蔵室４、および緩衝室７に接続されている。

還気管路２３２は、貯蔵室４および緩衝室７の還気柱４００、７０１と第一空調ボックス２３に接続されている。還気温湿度センサー２３３は、第一空調ボックス２３に近接する給気管路２３１に設けられている。排気ファン２４は排気管路２４１を経由して貯蔵室４および緩衝室７に接続されている。外気吸入装置２１は外気を気体進入管路２１１内に吸入する。外気は、気体進入管路内で除湿装置２２により除湿され、外気温湿度センサー２１２により温度および湿度が検出され、第一空調ボックス２３に進入する。貯蔵室４および緩衝室７内の空気は、還気管路２３２を経由して第一空調ボックス２３に送られ、還気温湿度センサー２３３により温度および湿度が検出される。

第一空調ボックス２３は、進入気体と還気を混合し、貯蔵室および緩衝室が必要とする温度および湿度の条件に基づいて、混合後の空気を調節し、混合後の空気が一定の条件に達してから給気管路２３１を経由して混合後の空気を貯蔵室４および緩衝室７に送る。第一空調ボックス２３、外気温湿度センサー２１２、および還気温湿度センサー２３３は中央制御システム２に接続されている。中央制御システム２は、外気温湿度センサー２１２および還気温湿度センサー２３３の情報を受信し、第一空調ボックス２３の冷水弁２３４、熱水弁２３５、およびインバーターファン２３６を制御し、混合後の空気が中央制御システム２により設定された一定の条件を満たすよう調整を行う。

排気ファン２４は、中央制御システム２に接続されており、中央制御システムによりオン／オフし、適切なタイミングで貯蔵室４および緩衝室７内の余分な空気を排出する。第一空調管理制御モジュール２０は一つの第一空調管理制御インターフェース２７により中央制御システム２の表示装置に表示される。第一空調管理制御インターフェース２７はＨＭＩモード２７１で第一空調管理制御モジュール２０の位置、名称、管路を表示し、表示欄２７２で、進入気体の温度及び湿度のセンシング情報、還気の温度及び湿度のセンシング情報、貯蔵室の温度と湿度と圧力の情報、排気ファンのオン／オフ情報、第一空調ボックスの設定パラメータ情報（冷水弁、熱水弁、およびインバーターファンの制御情報）を表示する。

図５に示すように、第二空調管理制御モジュール３０は、実験室３、検査室５、緩衝室７、および着替室６の空調システム設備を有する。この空調システム設備は、第二空調ボックス３１、給気管路３１１、還気管路３１２、還気温湿度センサー３１３、二つの排気管路３２１、３２２、および二つの排気ファン３２３、３２４を有する。給気管路３１１は、第二空調ボックス３１と実験室３、検査室５、緩衝室７、着替室６を連結する。還気管路３１２は、実験室３の還気柱３０１、検査室５の還気柱５０１、緩衝室７の還気柱７０１、および着替室６の還気柱６０１と第二空調ボックス３１を連結する。還気温湿度センサー３１３は、第二空調ボックス３１に近接する還気管路３１２に設けられている。排気管路３２２は検査室５と排気ファン３２４を連結する。

排気管路３２１は実験室３と排気ファン３２３を連結する。実験室３、検査室５、緩衝室７、および着替室６の空気は、還気管路３１２を経由して第二空調ボックス３１に入り、還気温湿度センサー３１３により温度および湿度が検出される。第二空調ボックス３１は、還気を混合し、実験室、検査室、緩衝室、および着替室が必要とする温度および湿度の条件に基づいて、混合後の空気を調節し、混合後の空気が一定の条件に達してから、給気管路３１１を経由して混合後の空気を実験室３、検査室５、緩衝室７、および着替室６に送る。第二空調管理制御モジュール３０は中央制御システム２に接続されている。中央制御システム２は、還気温湿度センサー３１３の情報を受信し、第二空調ボックス３１の冷水弁３１４、熱水弁３１５、およびインバーターファン３１６を制御し、混合後の空気が中央制御システムにより設定された一定の条件を満たすよう調整を行う。

二つの排気ファン３２３、３２４は、中央制御システム２に接続されており、中央制御システム２によりオン／オフし、適切なタイミングで実験室３、検査室５、緩衝室７、および着替室６内の余分な空気を排出する。特に、検査室５に接続されている排気管路３２２は生物安全キャビネットに使用されている専用管である。第二空調管理制御モジュール３０は、第二空調管理制御インターフェース３７により、中央制御システム２表示装置に表示される。第二空調管理制御インターフェース３７は、ＨＭＩモード３７１で、第二空調管理制御モジュール３０の位置、名称、管路を表示し、表示欄３７２で、還気の温度および湿度のセンシング情報、貯蔵室および緩衝室の温度と湿度と圧力の情報、排気弁および排気ファンのオン／オフ情報、および、第二空調ボックスの設定パラメータ情報（冷水弁、熱水弁、およびインバーターファンの制御情報）を表示する。

図６に示すように、水冷却装置管理制御モジュール４０は、複数の水冷却装置４１、複数のモーター４２、冷水循環管路４３、冷却水循環管路４４、加熱器４５、分岐管路４６、分岐弁４７を有する。複数の水冷却装置４１は、モーター４２、冷水循環管路４３、および冷却水循環管路４４を経由して、第一空調ボックス２３（または、第二空調ボックス３１）の冷水弁２３４および熱水弁２３５と接続されている。加熱器４５は冷却水循環管路４４に設置されている。分岐管路４６は冷却水循環管路４４に設置されている。水冷却装置４１の冷水および冷却水は冷水弁２３４および熱水弁２３５により循環する。第一空調ボックス２３（または、第二空調ボックス３１）は冷水弁２３４および熱水弁２３５によりボックス内の空気の温度を調節し、環境の空気調節のバランスを取る。

水冷却装置管理制御モジュール４０は中央制御システム２に接続されている。中央制御システム２は、貯蔵室４、実験室３、検査室５、緩衝室７、および着替室６が必要とする温度および湿度の条件に基づいて、水冷却装置４１、モーター４２、加熱器４５、分岐弁４７のオン／オフを制御する。分岐弁４７をオンにすることで、所定温度に達していない冷却水が分岐管路４６を流れ加熱器４５により加熱される。水冷却装置管理制御モジュール４０は一つの水冷却装置管理制御インターフェース４０１により中央制御システム２の表示装置に表示される。水冷却装置管理制御インターフェース４０１は、ＨＭＩモード４０２で、水冷却装置、モーター、加熱器、および分岐弁のオン／オフ情報を表示し、表示欄４０３で、冷水および冷却水の出水および還水の温度、水冷却装置の設定温度、加熱器の設定温度、および、分岐弁の設定温度等の情報を表示する。

図７に示すように、圧力管理制御モジュール５０は、貯蔵室４、実験室３、検査室５、緩衝室７、および着替室６の給気管路に設けられているインバーター通気弁５１を有する。複数のインバーター通気弁５１は中央制御システムに接続されている。中央制御システム２は、貯蔵室４、実験室３、検査室５、緩衝室７、および着替室６の気体量および圧力に基づいてインバーター通気弁５１を制御し、各部屋の圧力値を安定させる。圧力管理制御モジュール５０は一つの圧力管理制御インターフェース５２により中央制御システム２の表示装置に表示される。圧力管理制御インターフェース５２は、ＨＭＩモード５２１で、貯蔵室４、実験室３、検査室５、緩衝室７、および着替室６のインバーター通気弁５１と第一空調ボックス２３（または、第二空調ボックス３１）の連結を表示し、表示欄５２２で、各部屋の圧力センシング情報、各インバーター通気弁の設定された開度および回転開度を表示する。

図８に示すように、警報モジュール６０は、貯蔵室４、実験室３、検査室５、緩衝室７、および着替室６に設けられている警報器６１を有する。警報モジュール６０は中央制御システム２接続されており、温度、湿度、圧力のセンシング情報を中央制御システム２の一つの警報インターフェース６２に表示する。警報インターフェース６２は、ＨＭＩモード６２１で、各部屋の位置、各部屋の名称、センシング情報、および、警報表示欄６２２を表示する。警報モジュール６０は、温度、湿度、圧力のセンシング情報を一つの所定値と比較し、所定値の数値範囲より、高い、低い、又は、一致する情報を警報表示欄６２２に表示する。本考案では、警報表示欄は、カラーランプで表示する。正常の場合は緑、異常の場合は赤で表示する。異常が発生する場合、関連の警報器は警報音を出す。警報モジュールは、情報発信ユニットをさらに有し、異常が発生するとき、携帯メールまたは電子メールを発信し通知を行う。

図９に示すように、検体保存管理制御モジュール７０は、冷蔵庫、培養箱、液体窒素貯蔵筒７１のそれぞれに設けられている温度、湿度、圧力センサー（図示されていない）を有する。検体保存管理制御モジュールは中央制御システム２に接続されており、冷蔵庫、培養箱、液体窒素貯蔵筒７１の温度、湿度、圧力のセンシング情報を中央制御システムの検体保存警報インターフェース７２に表示する。検体保存警報インターフェース７２は、ＨＭＩモード７２１で、冷蔵庫、培養箱、液体窒素貯蔵筒の位置および名称、センシング情報、および、警報表示欄７２２を表示する。検体保存管理制御モジュール７０は、冷蔵庫、培養箱、液体窒素貯蔵筒の温度、湿度、圧力のセンシング情報を一つの所定値と比較し、所定値の数値範囲より、高い、低い、又は、一致する情報を警報表示欄に表示する。本考案では、警報表示欄は、カラーランプで表示する。正常の場合は緑、異常の場合は赤で表示する。

図１０は、クラウドバックアップシステム８０を示す。中央制御システム２はクラウドバックアップシステム８０に接続されている。中央制御システム２はすべてのデータをクラウドバックアップシステムにバックアップする。

１ 実験室環境制御システム
２ 中央制御システム
３ 実験室
４ 貯蔵室
５ 検査室
６ 着替室
７ 緩衝室
１０ 温度湿度圧力管理制御モジュール
１１ 温度センサー
１２ 湿度センサー
１３ 圧力センサー
１４ 温度湿度圧力総合表示インターフェース
１４１ ＨＭＩモード
１４２ 数字表示欄
２０ 第一空調管理制御モジュール
２１ 外気吸入装置
２１１ 気体進入管路
２１２ 外気温湿度センサー
２２ 除湿装置
２３ 第一空調ボックス
２３１ 給気管路
２３２ 還気管路
２３３ 還気温湿度センサー
２３４ 冷水弁
２３５ 熱水弁
２３６ インバーターファン
２４１ 排気管路
２４ 排気ファン
２７ 第一空調管理制御インターフェース
２７１ ＨＭＩモード
２７２ 表示欄
３０ 第二空調管理制御モジュール
３１ 第二空調ボックス
３０１還気柱
３１１ 給気管路
３１２ 還気管路
３１３ 還気温湿度センサー
３１４ 冷水弁
３１５ 熱水弁
３１６ インバーターファン
３２１ 排気管路
３２２ 排気管路
３２３ 排気ファン
３２４ 排気ファン
３７ 第二空調管理制御インターフェース
３７１ ＨＭＩモード
３７２ 表示欄
４０ 水冷却装置管理制御モジュール
４１ 水冷却装置
４２ モーター
４３ 冷水循環管路
４４ 冷却水循環管路
４５ 加熱器
４６ 分岐管路
４７ 分岐弁
４００還気柱
４０１ 水冷却装置管理制御インターフェース
４０２ ＨＭＩモード
４０３ 表示欄
５０ 圧力管理制御モジュール
５１ インバーター通気弁
５２ 圧力管理制御インターフェース
５０１還気柱
５２１ ＨＭＩモード
５２２ 表示欄
６０ 警報モジュール
６１ 警報器
６２ 警報インターフェース
６０１還気柱
６２１ ＨＭＩモード
６２２ 警報表示欄
７０ 検体保存管理制御モジュール
７１ 液体窒素貯蔵筒
７２ 検体保存警報インターフェース
７０１還気柱
７２１ ＨＭＩモード
７２２ 警報表示欄
８０ クラウドバックアップシステム

Claims (8)

1. 一つの温度湿度圧力管理制御モジュールと、一つの第一空調管理制御モジュールと、一つの水冷却装置管理制御モジュールと、一つの圧力管理制御モジュールと、一つの警報モジュールと、を備え、
   前記温度湿度圧力管理制御モジュールは、実験室および前記実験室の周辺の部屋に設けられている温度センサー、湿度センサー、および圧力センサーを有し、前記温度湿度圧力管理制御モジュールは一つの中央制御システムと接続し、前記中央制御システムが前記温度センサー、湿度センサー、および圧力センサーのセンシング情報を受信し、
   前記第一空調管理制御モジュールは、一つの第一空調ボックス、前記第一空調ボックスと接続されている一つの外気吸入装置、および、前記各部屋と前記第一空調ボックスの間に接続されている給気管路および還気管路を有し、前記第一空調管理制御モジュールは前記中央制御システムと接続し、
   前記水冷却装置管理制御モジュールは、複数の水冷却装置を有し、複数の前記水冷却装置毎は、モーター、冷水循環管路、および冷却水循環管路を経由して、前記第一空調ボックスの冷水弁および熱水弁と接続されており、
   前記圧力管理制御モジュールは、前記各部屋の前記給気管路に設けられているインバーター通気弁を有し、複数の前記インバーター通気弁は前記中央制御システムと接続し、
   前記警報モジュールは、前記各部屋に設けられている警報器を有し、前記警報モジュールは前記中央制御システムと接続することを特徴とする実験室環境制御システム。
2. 一つの検体保存管理制御モジュールをさらに備え、
   前記検体保存管理制御モジュールは、冷蔵庫、培養箱、液体窒素貯蔵筒のそれぞれに設けられている温度、湿度、圧力センサーを有し、前記検体保存管理制御モジュールは前記中央制御システムと接続することを特徴とする請求項１に記載の実験室環境制御システム。
3. 前記第一空調管理制御モジュールは、前記中央制御システムと接続する一つの外気温湿度センサーおよび一つの還気温湿度センサーをさらに有し、前記外気温湿度センサーは外気の温度および湿度を検出し、前記還気温湿度センサーは還気の温度および湿度を検出することを特徴とする請求項１に記載の実験室環境制御システム。
4. 前記第一空調管理制御モジュールは、前記各部屋に設置されており前記中央制御システムによりオン／オフが制御される一つの排気ファンをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の実験室環境制御システム。
5. 一つの第二空調管理制御モジュールをさらに備え、
   前記第二空調管理制御モジュールは、一つの第二空調ボックス、および、前記各部屋と前記第二空調ボックスの間に連結されている給気管路および還気管路を有することを特徴とする請求項１に記載の実験室環境制御システム。
6. 前記第二空調管理制御モジュールは、前記中央制御システムと接続する還気温湿度センサーをさらに有し、前記第二空調管理制御モジュールの前記還気温湿度センサーは前記第二空調ボックスの還気の温度および湿度を検出することを特徴とする請求項５に記載の実験室環境制御システム。
7. 前記警報モジュールは、一つの情報発信ユニットをさらに有し、異常が発生するとき、携帯メールまたは電子メールを発信し通知を行うことを特徴とする請求項１に記載の実験室環境制御システム。
8. 一つのクラウドバックアップシステムをさらに備え、
   前記中央制御システムは前記クラウドバックアップシステムと接続しており、前記中央制御システムはすべてのデータを前記クラウドバックアップシステムにバックアップすることを特徴とする請求項１に記載の実験室環境制御システム

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