JP5498210B2

JP5498210B2 - ヒュームフードモニタ

Info

Publication number: JP5498210B2
Application number: JP2010055805A
Authority: JP
Inventors: 直樹石井
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: JP2011190950A

Description

本発明は、研究施設、工場、病院など、作業者の安全や製造物に対して危険を伴う環境において、発生する有毒ガス等を局所排気するヒュームフードに係り、特にヒュームフードを使用する作業者に情報を通知するヒュームフードモニタに関するものである。

化学実験では、実験作業過程において、人体に有害なガスや粉塵等が発生する場合が多い。これら有害物質の室内への拡散を防止し、人体への汚染を防ぐ装置の１つにヒュームフードがある。一般に、ヒュームフードは、上下または左右に開閉可能なサッシドア付きの囲い（エンクロージャ）を備えており、実験室の作業者はこのサッシドアからエンクロージャ内にアクセスすることができる。ヒュームフードで作業中の作業者が有害なガスや粉塵等に曝されないようにするために、エンクロージャは有害物質を除去する排気装置に接続されている（非特許文献１参照）。

図５はヒュームフードの外観を示す斜視図である。ヒュームフード１は、開閉可能なサッシ１０と、排気風量を制御するための排気バルブ１１と、検知範囲に人がいるかどうかを検出する人検知センサ１２と、ヒュームフード１を使用する作業者に情報を通知するためと緊急時に強制的にフード内の空気を排気できるようにするためのヒュームフードモニタ１３と、サッシ１０の開度を検出する垂直サッシセンサ１４とを備えている。
ヒュームフードモニタ１３で表示可能な情報は、警報とサッシ開口部の面風速である。ヒュームフードモニタ１３には、ＬＥＤが設けられており、このＬＥＤの点灯／消灯により警報状態／正常状態が通知される。また、面風速は数値表示で通知される。

松村昭男，「研究施設環境管理支援システムの開発」，Savemation Review ２００４年２月号，株式会社山武，２００４年

従来より、室内の照明の点灯状態あるいは明暗（ちらつき）状態を検出し、その検出結果を利用して、ユーザーに照明の故障状態を知らせたり、照明の消し忘れを知らせたりする等の照度検出機能を搭載した装置がある。このような照度検出機能をヒュームフードモニタに搭載することで、ヒュームフード設置場所の照明状態監視が可能となり、省電力化に貢献できる装置を実現することができる。

照度検出機能がその機能を充分に果たすためには、確実に照度を検出することが求められる。確実に照度を検出するためには、装置内での照度検出素子の物埋的な配置が非常に重要となる。特に装置内にＬＥＤなどの発光素子があると、ＬＥＤ自体の発光により照度計測値が影響を受けて正確な照度を測れなくなってしまう。この問題を解決するために、（１）照度検出素子と発光素子を離す、（２）照度検出素子と発光素子との間に光をさえぎる遮蔽物を設ける、などの方法が考えられる。

（１）の方法では、装置の意匠要求に反する配置とせざるを得ない場合があり、特に装置を小型化する場合に大きな問題となる。ヒュームフードモニタの場合、ヒュームフード前面のサッシフレームに設置されることから大きさが限られており、埋想的な照度検出素子の配置は困難である。
（２）の方法では、遮蔽物を設けることで、照度検出素子自体への入光を遮ってしまう場合があり、また遮蔽物を設けられないほど照度検出素子と発光素子とを密接した配置としなければならないヒュームフードモニタの小型化には対応できない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、発光素子の影響を受けずに照度を検出することができ、省電力化に貢献できるヒュームフードモニタを提供することを目的とする。

本発明のヒュームフードモニタは、情報通知用の発光素子と、ヒュームフードを管理する上位装置からの情報もしくは作業者の指示に応じて前記発光素子を制御して情報通知を行う情報通知手段と、ヒュームフードモニタに照射される光の照度を検出する照度検出手段と、前記発光素子が消灯状態のときに前記照度検出手段による照度検出を実施させる制御手段と、前記照度検出手段への電源供給をオン／オフする電源スイッチとを備え、前記制御手段は、前記照度検出を実施するときのみ前記電源スイッチをオンにして、前記照度検出手段への電源供給を行うことを特徴とするものである。
また、本発明のヒュームフードモニタの１構成例は、さらに、前記検出された照度に応じて所定の処理を行う処理手段を備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、発光素子が消灯状態のときに照度検出手段による照度検出を実施することにより、発光素子の影響を受けずに照度を検出することができ、照度検出機能によって省電力化に貢献することができる。また、本発明では、照度検出素子と発光素子を遠く離して配置したり、照度検出素子と発光素子との間に遮蔽物を設けたりする必要がなくなるので、照度検出機能付きのヒュームフードモニタを小型化することができる。

また、本発明では、照度検出を実施するときのみ電源スイッチをオンにして、照度検出手段への電源供給を行うことにより、ヒュームフードモニタの平均消費電力を低減することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る環境制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係るヒュームフードモニタの構成例を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係るヒュームフードモニタの照度演算処理を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係るヒュームフードモニタの構成例を示すブロック図である。ヒュームフードの外観を示す斜視図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、ヒュームフードモニタの照度検出機能について説明する前に、ヒュームフードモニタを搭載するヒュームフードと、ヒュームフードの排気風量を制御する環境制御システムについて説明して、ヒュームフードモニタの発光素子の点灯がどのような場合に行われるかについて簡単に説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る環境制御システムの構成を示すブロック図である。環境制御システムは、複数のヒュームフード１と、各ヒュームフード１から稼働状態を表すデータを収集し、ヒュームフード１の排気バルブ１１を制御する複数の排気バルブコントローラ２と、収集されたデータに基づいて各ヒュームフード１を管理する監視装置３と、各排気バルブコントローラ２と監視装置３とを接続するネットワーク４とを有する。図１に示した各ヒュームフード１は、全て同一の排気マニフォ−ルド５に接続され、排気されるものとし、排気マニフォ−ルド５の末端には排気ファン６が設けられている。ヒュームフード１の構成は、図５に示したとおりである。

各排気バルブコントローラ２は、それぞれ対応するヒュームフード１から稼働状態を示すデータを収集する。ヒュームフード１から収集されるデータは、瞬時排気風量とサッシ開度と人検知センサ１２の検知結果（作業者の在／不在）のデータを含む。各排気バルブコントローラ２は、それぞれ対応するヒュームフード１から収集したデータに基づいて排気風量を制御する。また、各排気バルブコントローラ２は、ヒュームフード１から収集したデータを監視装置３に送信する。

監視装置３は、各排気バルブコントローラ２から受信したデータに基づいて、警報発生／復旧の判断に必要な情報および各ヒュームフード１の作業者に通知すべきヒュームフード管理情報を算出する。警報発生／復旧の判断に必要な情報としては、例えば各ヒュームフード１の瞬時排気風量の合計値がある。ヒュームフード管理情報としては、例えばヒュームフード１毎のサッシ開口部の面風速、ヒュームフード１毎の使用時間、ヒュームフード１毎の無駄時間、ヒュームフード１毎の不在率、および警報発生回数がある。

監視装置３は、ヒュームフード１毎のサッシ開口部の面風速とヒュームフード１毎の使用時間とヒュームフード１毎の無駄時間とヒュームフード１毎の不在率と警報発生回数とを含むヒュームフード管理情報を、各排気バルブコントローラ２へ送信する。また、監視装置３は、例えば各ヒュームフード１の瞬時排気風量の合計値と予め想定される最大排気風量とを比較し、瞬時排気風量の合計値が最大排気風量を超える場合、警報が発生したと判定し、各排気バルブコントローラ２へ警報通知信号を送信する。また、監視装置３は、警報通知後に、瞬時排気風量の合計値が最大排気風量以下になった場合、警報発生状態から正常状態に復旧したと判定し、各排気バルブコントローラ２へ復旧通知信号を送信する。

各排気バルブコントローラ２は、監視装置３から送られた警報通知信号、復旧通知信号、ヒュームフード管理情報をそれぞれ対応するヒュームフード１のヒュームフードモニタ１３に送信する。

ヒュームフードモニタ１３は、排気バルブコントローラ２を介して監視装置３から警報通知信号を受信した場合、警報通知ＬＥＤを点灯させることにより、ヒュームフード１を使用する作業者に警報が発生したことを通知する。また、ヒュームフードモニタ１３は、監視装置３から復旧通知信号を受信した場合、警報通知ＬＥＤを消灯させることにより、ヒュームフード１を使用する作業者に正常状態に復旧したことを通知する。また、ヒュームフードモニタ１３は、排気バルブコントローラ２を介して監視装置３から受信したヒュームフード管理情報を表示部に表示させる。以上で、ヒュームフードモニタのＬＥＤの点灯がどのような場合に行われるかについて説明したが、ここでの説明は１例であって、例えばヒュームフード管理情報の表示にＬＥＤが使用されることも有り得る。

次に、ヒュームフードモニタの照度検出機能について説明する。図２はヒュームフードモニタ１３の構成例を示すブロック図である。ヒュームフードモニタ１３は、ＬＣＤ等の表示部１３０と、ＬＥＤ等の発光素子１３１と、ヒュームフードモニタ１３に照射される光の照度を検出するフォトダイオード等の照度検出素子１３２と、照度検出素子１３２の出力信号を増幅する信号増幅部１３３と、排気バルブコントローラ２と情報を送受信する送受信部１３４と、後述する制御演算部のプログラムや情報を記憶する記憶部１３５と、ヒュームフード１の作業者が操作する操作部１３６と、警報通知または復旧通知等を音声で行うための音声出力装置１３７と、ヒュームフードモニタ全体を制御する制御演算部１３８とを有する。照度検出素子１３２と信号増幅部１３３とは、照度検出回路を構成している。制御演算部１３８は、作業者への情報通知を行う情報通知手段、発光素子１３１の消灯タイミングと同期して照度検出を実施させる制御手段、および検出した照度に応じて所定の処理を行う処理手段を構成している。

ヒュームフードモニタ１３の制御演算部１３８は、送受信部１３４が排気バルブコントローラ２から受信した情報あるいは作業者による操作部１３６の操作に応じて、表示部１３０および発光素子１３１を制御することにより、上記のような表示制御および発光素子１３１の点灯制御を行う。

図３はヒュームフードモニタ１３の照度演算処理を示すフローチャートである。制御演算部１３８は、発光素子１３１の制御状態を確認し（図３ステップＳ１）、発光素子１３１が点灯中であれば、照度演算を行わずに、一定時間待った後（ステップＳ２）、再びステップＳ１に戻る。このときの待ち時間は、例えば制御演算部１３８から発光素子１３１へ出力される点灯制御信号の周期に応じて設定される。

制御演算部１３８は、ステップＳ１において発光素子１３１の制御状態を確認したときに発光素子１３１が消灯中であれば、照度検出素子１３２の出力信号を増幅する信号増幅部１３３からの計測信号に基づいて照度を演算し（ステップＳ３）、照度演算完了後（ステップＳ４）、ステップＳ１に戻る。このとき、制御演算部１３８は、照度演算の開始から照度演算の完了までは発光素子１３１の点灯制御を行わないものとする。

制御演算部１３８は、ステップＳ３，Ｓ４で計測した照度を用いて、ユーザーに照明の故障状態を知らせたり、照明の消し忘れを知らせたりする。例えば、制御演算部１３８は、計測した照度が所定の照度閾値より低い場合、あるいは計測した照度が一定時間所定の照度変動量の基準を越えた場合、照明の故障と判断し、音声出力装置１３７から音声を出力させることにより、作業者に照明が故障していることを知らせる。また、制御演算部１３８は、ヒュームフード１の人検知センサ１２の検知結果からヒュームフード１の前に作業者がいないことが明らかで、かつ計測した照度が所定の照度閾値以上の場合、照明の消し忘れと判断し、音声出力装置１３７から音声を出力させることにより、照明の消灯を促す。

以上のように、本実施の形態では、照度検出素子の計測タイミングを、発光素子の消灯タイミングと同期させることにより、発光素子の影響を受けずに照度を検出することができ、照度検出機能によって省電力化に貢献することができる。また、本実施の形態では、照度検出素子と発光素子を遠く離して配置したり、照度検出素子と発光素子との間に遮蔽物を設けたりする必要がなくなるので、照度検出機能付きのヒュームフードモニタを小型化することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係るヒュームフードモニタ１３の構成例を示すブロック図である。本実施の形態は、第１の実施の形態でのヒュームフードモニタ１３に対して、ＦＥＴ等からなる電源スイッチ１３９を追加したものである。

本実施の形態においても、ヒュームフードモニタ１３の照度演算処理は第１の実施の形態と同様であるので、図３を参照して説明する。
制御演算部１３８は、図３のステップＳ１において発光素子１３１の制御状態を確認したときに発光素子１３１が消灯中であれば、電源スイッチ１３９をオンにして照度検出回路に電源を供給し、電源オンによって動作した照度検出回路からの計測信号に基づいて照度を演算する（ステップＳ３）。そして、制御演算部１３８は、照度演算完了後（ステップＳ４）、電源スイッチ１３９をオフにして照度検出回路への電源供給を停止させて、ステップＳ１に戻る。

以上のように、本実施の形態では、発光素子の消灯時に照度を計測し、発光素子の点灯時には照度検出回路への電源供給を停止するようにしたので、照度を的確に計測できると共に、回路の平均消費電力の低減を図ることが可能である。

なお、第１、第２の実施の形態においてヒュームフードモニタ１３は、ＣＰＵ、メモリおよびインタフェースを備えたコンピュータとこれらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムに従って第１、第２の実施の形態で説明した処理を実行する。
また、第１、第２の実施の形態では、ＬＥＤのみを発光素子としているが、例えばＬＣＤ等の表示部がバックライトによって発光する場合には、この表示部も本発明でいう発光素子の範疇に含まれることは言うまでもない。

本発明は、ヒュームフードを使用する作業者に情報を通知するヒュームフードモニタに適用することができる。

１…ヒュームフード、２…排気バルブコントローラ、３…監視装置、４…ネットワーク、５…排気マニフォ−ルド、６…排気ファン、１０…サッシ、１１…排気バルブ、１２…人検知センサ、１３…ヒュームフードモニタ、１４…垂直サッシセンサ、１３０…表示部、１３１…発光素子、１３２…照度検出素子、１３３…信号増幅部、１３４…送受信部、１３５…記憶部、１３６…操作部、１３７…音声出力装置、１３８…制御演算部、１３９…電源スイッチ。

Claims

情報通知用の発光素子と、
ヒュームフードを管理する上位装置からの情報もしくは作業者の指示に応じて前記発光素子を制御して情報通知を行う情報通知手段と、
ヒュームフードモニタに照射される光の照度を検出する照度検出手段と、
前記発光素子が消灯状態のときに前記照度検出手段による照度検出を実施させる制御手段と、
前記照度検出手段への電源供給をオン／オフする電源スイッチとを備え、
前記制御手段は、前記照度検出を実施するときのみ前記電源スイッチをオンにして、前記照度検出手段への電源供給を行うことを特徴とするヒュームフードモニタ。
請求項１記載のヒュームフードモニタにおいて、
さらに、前記検出された照度に応じて所定の処理を行う処理手段を備えることを特徴とするヒュームフードモニタ。