JP6952988B2 - ヒュームフード - Google Patents

Description

この発明は、実験室や研究室において化学実験等の作業を行う際に使用されるヒュームフードおよびそのフード本体に関する。

実験室や研究室等では、特許文献１，２に示すようにドラフトチャンバーとも称されるヒュームフードを用いて化学反応や加熱処理、あるいは分解や抽出等の実験を行う場合がある。

ヒュームフードは実験の際に生じる有害ガスや悪臭ガス等の汚染ガスによって、実験室内の環境が損なわれないように、作業台（作業テーブル）上の実験空間（作業空間）を外気から囲い込むものであり、一般に、内部空間を実験等のための作業空間とした吸気式のフード本体（チャンバー本体）を備え、このフード本体の前面開口に上下スライド式の昇降扉を設けたものである。そしてこの昇降扉を開いて、フード本体内に作業者が手を差し入れることを可能にしながら、フード本体上端の排気ダクトを介してフード本体内の空気を吸引排出することによって、前面開口からフード本体内に外気を流入させて、フード本体内の汚染ガスが前面開口から実験室内に放散させるのを防止するようにしている。

特開２００２−３６４８９６号 特開２０１０−１１５５８０号

上記特許文献１，２に示すような従来のヒュームフードにおいて、フード本体の主要部は金属によって構成されるとともに、そのフード本体に、吸引排出用のダクト関連部品、昇降扉、その扉を所望の昇降位置に保持するためのバランスウエイト（錘）、照明器具等の様々な機器が取り付けられるため、フード本体が高重量となってしまう。このフード本体の荷重は、フード本体の四隅に設けられた支柱によって支持する必要があるため、支柱に十分な強度が必要となり、支柱が太く大きくなってしまう。このように支柱が太くなるとその分、フード本体両側における前後の支柱間に設けられた覗き窓（ガラス板）のサイズが小さくなってしまい、作業台上の作業対象物（実験対象物）に対しての視認性が低下して、作業性の低下を来すおそれがあるという課題があった。

またフード本体が高重量であるため、それを載置する作業台も地震時等の倒壊を確実に防止するために十分な強度を確保する必要があり、作業台の高重量化を来たすとともに、コストの増大を招くおそれがあるという課題も抱えている。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、視認性および作業性を向上させることができるとともに、作業台の軽量化およびコストの削減を図ることができるヒュームフードおよびそのフード本体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を備えるものである。

［１］作業室に設置される作業台と、前記作業台の作業面上を覆うように配置されるフード本体とを備えたヒュームフードであって、
前記フード本体の上部に支持部材が設けられ、
前記支持部材が作業室の天井壁に固定されることにより、前記フード本体が作業室の天井壁に吊持されるように構成されていることを特徴とするヒュームフード。

［２］前記フード本体はその四隅に支柱を備え、
前記支持部材は前記支柱の上部に固定され、その支持部材が、作業室の天井壁に設けられた補強部材に固定されている前項１に記載のヒュームフード。

［３］前記フード本体の前面開口に、上下スライド式の昇降扉が開閉自在に設けられ、
前記フード本体における前記前面開口の上方に幕板が設けられ、
前記昇降扉と重量的にバランスを図って前記昇降扉を所望の昇降位置に保持するためのバランスウエイトが、前記幕板の内面に沿って配置されている前項１または２に記載のヒュームフード。

［４］前記フード本体内における前記作業面の上方に仕切天板が設けられ、
前記仕切天板が光拡散性を有する透過板によって構成されるとともに、その仕切天板の上方に光源が配置されて、
前記光源および前記仕切天板によって、前記仕切天板の下面を面光源とする光天井が構成されている前項１〜３のいずれか１項に記載のヒュームフード。

［５］作業室に設置される作業台の作業面上を覆うように配置されるヒュームフードのフード本体であって、
上部に支持部材が設けられ、
その支持部材が作業室の天井壁に固定されることにより、フード本体自体が作業室の天井壁に吊持されるように構成されていることを特徴とするヒュームフードのフード本体。

発明［１］のヒュームフードによれば、作業台上に配置されるフード本体が作業室の天井壁に吊持されているため、フード本体の全荷重を自身の支柱で支持する必要がなく、支柱の強度を低くすることができる。このため、支柱の太さを細くすることができ、その分、支柱間に設けられる覗き窓等のサイズを大きくでき、作業台上の作業対象物に対しての視認性および作業性を向上させることができる。さらに本発明のヒュームフードにおいては、フード本体の荷重を作業室の天井壁によって支えているため、フード本体の全荷重を作業台によって支持する必要がない。このため作業台の強度も低くすることができ、作業台の軽量化を図りつつ、コストを削減することができる。

発明［２］のヒュームフードによれば、フード本体を作業室の天井壁に、より一層確実に吊持することができる。

発明［３］のヒュームフードによれば、昇降扉を所望の昇降位置に保持するためのバランスウエイトをフード本体内における幕板の内面側に沿うように配置しているため、例えばバランスウエイトを支柱内部や支柱内側に設ける場合と比較して、支柱によってバランスウエイトを隠蔽する必要がなく、支柱の太さをより一層小さくすることができる。従って覗き窓等のサイズをより一層大きくすることができ、視認性および作業性をより一層向上させることができる。

発明［４］のヒュームフードによれば、作業面の上方に設けられた仕切天板の下面全域を一様に輝かせる光天井を採用しているため、作業面全域を一様な明るさで照射することができる。このため作業台上の作業対象物が細部にわたって観察し易くなり、この点からも作業性を向上させることができる。

発明［５］のヒュームフードのフード本体によれば、上記発明［１］と同様に、視認性の向上、作業性の向上、作業台の軽量化およびコストの削減を図ることができる。

図１はこの発明の実施形態であるヒュームフードを示す正面図である。 図２は実施形態のヒュームフードを示す正面断面図である。 図３は実施形態のヒュームフードを示す側面断面図である。 図４は実施形態のヒュームフードに適用されたフード本体を概略的に示す斜視図である。 図５は実施形態のヒュームフードにおける昇降扉周辺の構造を説明するための斜視図である。

図１はこの発明の実施形態であるヒュームフード１を示す正面図、図２はそのヒュームフード１の正面断面図、図３はそのヒュームフード１の側面断面図、図４はそのヒュームフード１に適用されたフード本体３を概略的に示す斜視図である。

これらの図に示すように本実施形態のヒュームフード１は、実験室や研究室等の屋内の作業室に設置される。このヒュームフード１は、実質的に前後対称の構造となっており、以下の説明においては、前方側という場合、後方側も含めた意味で用いるものとする。

図１〜図４に示すように本実施形態のヒュームフード１は、実験台等の基台としての作業台２と、作業台２の上側に配置されるフード本体３とを基本的な構成要素として備えている。

作業台２はその上端面（天面）が、作業面２１として構成されており、作業者はこの作業面２１上において実験、研究等の作業を行うようにしている。

フード本体３は、下端が開放された略ボックス型の形状を有しており、前後左右の４つのコーナー部には垂直方向に沿って支柱３１がそれぞれ立設されている。

フード本体３における左右に隣合う支柱３１，３１の上端部間には、桟部材３０が取り付けられている。後に詳述するが、本実施形態においてはこの桟部材３０は支持部材を構成するものであり、フード本体３がこの桟部材（支持部材）３０を介して作業室の天井壁９１に吊持できるようになっている。

フード本体３の両側面部において、前後の支柱３１，３１間を閉塞するようにして、覗き窓３２としての透明なガラス板が固定されている。またフード本体３の上部前面において、左右の支柱３１，３１間を閉塞するようにして、幕板３３が固定されている。さらにフード本体３の前面において、幕板３３の下側には、固定窓３４としての透明なガラス板が固定されている。またフード本体３の前面において、固定窓３４の下側は前方に開放されており、その開放部が前面開口３５として構成されている。そして作業者は、前面開口３５を介して作業台２の作業面２１上に手を差し込んで、その作業面２１上で実験等の作業を行えるように構成されている。

幕板３３の左右方向中間位置には、上下方向に沿って中間レール部材３６が設けられている。この中間レール部材３６は、その下端部が前面開口３５の上側部に突出するように配置されている。この中間レール部材３６の両側には、昇降扉３７としてのガラス板の側縁部を上下方向に沿ってスライド自在に支持するための扉支持レールが設けられている。

また左右両側の支柱３１，３１の内側には、昇降扉３７の側縁部を上下方向に沿ってスライド自在に支持するための扉支持レールが設けられている。そして前面開口３５には２枚の昇降扉３７，３７が取り付けられる。すなわち昇降扉３７の一側縁部（外測縁部）が支柱３１の扉支持レールに上下方向に沿ってスライド自在に支持されるとともに、昇降扉３７の他側縁部（内側縁部）が中間レール部材３６の扉支持レールに上下方向に沿ってスライド自在に支持される。これにより、各昇降扉３７が上下方向にスライド自在に支持され、例えば昇降扉３７を上方にスライドさせることにより、前面開口３５が開放されるとともに、昇降扉３７を下方にスライドさせることにより、前面開口３５が閉塞されるように構成されている。

図５は昇降扉３７を所望の昇降位置に保持するための保持機構を説明するための斜視図である。図３および図５等に示すようにフード本体３の幕板３３の内面側上部には、左右方向に沿って水平に配置されるように回転軸５１が回転自在に取り付けられるとともに、その回転軸５１の両端部に昇降扉３７の両端部に対応して定滑車（固定プーリー）５２，５２が回転自在に取り付けられている。また昇降扉３７の上端面両側にワイヤー５４，５４の一端がそれぞれ固定されるとともに、そのワイヤー５４，５４が上記定滑車５２，５２および動滑車（可動プーリー）５３，５３に架設されて、そのワイヤー５４，５４の他端がフード本体３の桟部材３０等の強度部材に固定されている。さらに動滑車５３，５３にはその間を架け渡すようにして長尺な棒状のバランスウエイト５が取り付けられている。

本実施形態においては、昇降扉３７が、滑車５２，５３を介してバランスウエイト５に対し重量的にバランスが図られるように調整されている。このため昇降扉３７を上下にスライド操作して昇降扉３７から手を離したとしても、昇降扉３７をそのスライド位置（開放位置）に保持できるように構成されている。従って必要に応じて昇降扉３７を全開状態、半開き状態、あるいは少量開いた状態に維持することができるようになっている。

なお本実施形態においては、バランスウエイト５は棒状に形成されており、この棒状のバランスウエイト５がフード本体３内における幕板３３の裏面側（内面側）に左右方向に沿って水平に配置されている。

フード本体３にはフード本体３の内部を上下に仕切るようにして仕切天板４１が設けられている。本実施形態のヒュームフード１においては、フード本体３の内部における仕切天板４１よりも下方の空間、つまりとフード本体３の内部における作業面２１および仕切天板４１間の空間が作業空間２２として構成されている。換言すると、仕切天板４１は、作業空間２２の上端面に沿って配置されている。

また本実施形態において仕切天板４１は、乳白樹脂等によって構成された光拡散性の透過板（半透明板）によって構成されている。さらにフード本体３の内部における仕切天板４１の上方には、ＬＥＤや蛍光灯等の光源４２が配置されている。そして光源４２から下向きに照射された光が、仕切天板４１を通過する際に拡散、散乱することによって、その拡散光が仕切天板４１の下面全域から一様な明るさで下方に照射されて、作業面２１を照射するように構成されている。つまり本実施形態においては、仕切天板４１および光源４２によって、仕切天板４１の下面全域が一様に輝くような面光源とする光天井（光幕天井）が構成されている。

またフード本体３の内部における仕切天板４１の上方には、左右方向に沿って水平に排気ダクト６が配置されている。排気ダクト６の下側に設けられる排気用ダンパー６１はその下端が仕切天板４１を貫通して作業空間２２内に開口している。さらにこの排気用ダンパー６１はその上端側が排気ダクト６に連通接続されている。そして本実施形態においては、図示しない吸引排気機構によって排気ダクト６内が吸引排気されることによって、フード本体３の作業空間２２の空気がダンパー６１および排気ダクト６を介して排出されて、作業空間２２が負圧に設定される一方、その負圧によって、前面開口３５から外部の空気がフード本体３内に吸引されて、作業空間２２内の汚染ガス等が外部に漏洩しないようになっている。

以上の構成のフード本体３が、作業台２の上方を覆うように配置された状態で、作業室の天井壁９１に吊持されて、ヒュームフード１が組み立てられる。

すなわち作業室の天井壁９１の裏面側におけるフード本体３の固定領域には、補強部材９２が固定されている。この補強部材９２は、例えば作業室の構成する建造物の構造材に連結されており、高荷重に耐え得るように構成されている。そしてフード本体３の桟部材３０が天井壁９１を介して天井壁９１の補強部材９２に対向した状態で、桟部材３０、天井壁９１および補強部材９２を貫通するボルトおよびナット等の固着具９５によって、桟部材３０が補強部材９２に連結固定される。これによりフード本体３のほぼ全荷重が天井壁９１の補強部材９２に支えられるようにフード本体３が天井壁９１の補強部材９２に吊持される。この状態では既述したように、フード本体３によって作業台２の上方（作業空間２２）が覆われるように配置されている。

以上のように構成された本実施形態のヒュームフード１においては、作業台２上に配置されるフード本体３が天井壁９１に吊持されているため、従来のヒュームフードのようにフード本体の全荷重を自身の支柱だけで支持する必要がなく、支柱３１の強度を低くすることができる。このため、支柱３１の太さ（幅）を細くすることができ、その分、両側の前後の支柱３１，３１間に設けられる覗き窓３２のサイズを大きくでき、場合によっては、前面開口３５の面積も大きくすることができる。従って作業台２上の作業対象物（実験対象物）に対しての視認性を向上させることができるとともに、作業性も向上させることができる。

さらに本実施形態においては、フード本体３の荷重を天井壁９１によって支えているため、フード本体３の全荷重を作業台２によって支持する必要がない。このため作業台２の強度も低くすることができ、作業台２の構造の簡素化および軽量化を図ることができると同時に、コストを削減することができる。

また本実施形態のヒュームフード１においては、昇降扉３７を所望の昇降位置に保持するためのバランスウエイト５がフード本体３における前面上部の幕板３３の内面側（裏面側）に沿うように配置しているため、より一層支柱３１の太さを細くすることができる。すなわち従来のヒュームフードにおいては多くの場合、半中空構造の支柱の内部にバランスウエイトを配置したり、支柱の内側にバランスウエイトを配置することによって、バランスウエイトを隠蔽するようにしている。このように従来のヒュームフードにおいては、支柱によってバランスウエイトを隠蔽するように構成されているため、支柱の太さが益々大きくなってしまい、両側面の覗き窓のサイズが一段と小さくなってしまうおそれがある。

これに対し本実施形態のヒュームフード１は、バランスウエイト５を仕切天板４１の上方における幕板３３の内面に沿うように配置しているため、バランスウエイト５を支柱３１の内部やその周辺に配置する必要がなく、支柱３１の太さをより一層細くすることができる。従って覗き窓３２のサイズや前面開口３５の大きさもより一層大きくすることができ、視認性および作業性をより一層向上させることができる。

また本実施形態のヒュームフードにおいては、作業面２１の上方に設けられた仕切天板４１の下面全域を一様に輝かせるような光天井を採用しているため、この光天井によって作業面２１の全域を一様な明るさで照明することができる。このため作業台２上の作業対象物が細部にわたって観察し易くなり、この点からも作業性を一段と向上させることができる。

なお、上記実施形態においては、フード本体３の桟部材３０を天井壁９１の補強部材９２にボルトおよびナット等の固着具９５によって固定するようにしているが、本発明においては、フード本体３の桟部材３０等の支持部材を天井壁９１に固定する手段は特に限定されるものではなく、どのような固定手段を用いるようにしても良い。例えばフード本体３の支持部材を、天井壁９１の補強部材９２に溶接によって固定するようにしても良い。

また上記実施形態においては、天井壁９１に補強部材９２を取り付けて、その補強部材９２にフード本体３を固定するようにしているが、それだけに限られず、例えば天井壁に構造材等の所定の強度を有する強度部材が予め存在するような場合には、その天井壁の強度部材にフード本体３を直接固定するようにしても良い。

また上記実施形態においては、フード本体３のほぼ全荷重を天井壁９１で支えるようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、フード本体の少なくとも一部の荷重を天井壁で支えるように構成すれば良い。もっとも、本発明においては、視認性および作業性の向上効果等、本発明による効果を十分に得るためには、フード本体のほぼ全荷重を天井壁で支えるように構成するのが好ましい。

また上記実施形態においては、本発明を前後対称形状のヒュームフードに適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明は、前後非対称形状のヒュームフードにも適用することができる。例えば本発明は、前側および後側のうち一方側は昇降扉付きの開口を有し、他方側は固定ガラス板等によって閉塞されたヒュームフードにも適用することができる。

この発明のヒュームフードは、実験室や研究室等の作業室において化学実験等の作業を行う際に好適に用いることができる。

１：ヒュームフード
２：作業台
２１：作業面
３：フード本体
３０：桟部材（支持部材）
３１：支柱
３３：幕板
３５：前面開口
３７：昇降扉
４１：仕切天板
４２：光源
５：バランスウエイト
９１：天井壁
９２：補強部材

Claims (1)

1. 作業室に設置される作業台と、前記作業台の作業面上を覆うように配置されるフード本体とを備えたヒュームフードであって、
   前記フード本体の上部に支持部材が設けられ、
   前記支持部材が作業室の天井壁に固定されることにより、前記フード本体が作業室の天井壁に吊持されるように構成され、
   前記フード本体はその四隅に支柱を備え、
   前記支持部材は前記支柱の上部に固定され、
   前記フード本体の前面開口に、上下スライド式の昇降扉が開閉自在に設けられ、
   前記フード本体における前記前面開口の上方に幕板が設けられ、
   前記昇降扉と重量的にバランスを図って前記昇降扉を所望の昇降位置に保持するための棒状のバランスウエイトが、前記幕板の内面に沿って水平に配置され、
   前記幕板の内側面の両端部に定滑車が回転自在にそれぞれ取り付けられるとともに、前記バランスウエイトの両端部に動滑車がそれぞれ取り付けられ、
   前記昇降扉の上部両側にワイヤーの一端がそれぞれ固定されるとともに、そのワイヤーが、前記定滑車および前記動滑車にそれぞれ架け渡されて、そのワイヤーの他端が前記支持部材に固定されることにより、前記昇降扉の昇降に伴って前記バランスウエイトが昇降するように構成されていることを特徴とするヒュームフード。
   

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