JP6993926B2 - 安全キャビネットとファンフィルタユニットの防振機構 - Google Patents

Description

本発明は、微生物・病原体などを取り扱うために、安全な作業環境を実現する設備である安全キャビネットと、回転部を内部に有するファンフィルタユニットの防振機構に関する。

従来、微生物・病原体などを取り扱う場合、内部清浄度を維持し、取り扱う微生物・病原体を人・環境から物理的に隔離して、安全に作業を行う安全キャビネットが用いられている。
安全キャビネットとしては特許文献１、２のような技術が知られている。

特許文献１は、開放式ダクト接続により室外に排気する安全キャビネットにおいて、室外排気ダクト系統に不具合が発生し、開放式ダクトの開口部から少量の揮発性有害物質を含む安全キャビネットの排気空気が実験室に漏れ出る可能性が生じた際に、警報を発生する安全キャビネットについて、開示している。

特許文献２は、作業者が安全キャビネットを使用して標準作業手順書や試料データを確認しながら作業を行うに際して、安全キャビネットに設けたモニター画面等の表示装置を、蛍光灯の光による乱反射や殺菌灯照射による劣化の影響を受けず、かつ気流経路の抵抗にならない位置に配置し、また除染作業からも保護し、併せて、表示に係わる部分に汚れが付着することを防止する技術を開示している。

特開２０１７－７８５２７号公報 特開２０１６－１６５２４９号公報

安全キャビネットには、モータで駆動されて回転するファンを備えたファンフィルタユニット（ＦＦＵ）といった回転部があり、振動発生源を内在している。

従来、安全キャビネット内での作業である薬液調整等では、ファンの振動は、あまり問題とされてはいなかったが、作業対象物である顕微鏡を、作業空間に設置し、シャーレ上の培養組織や細胞数をカウントするような場合には、この微細な振動で顕微鏡がゆれてしまい、顕微鏡の画像がぼやけて見えるとか、正確なカウントができない等の新たな課題が生じた。

特許文献１および特許文献２には、ＦＦＵの振動発生源からの振動を防ぐことについては、なんら開示されていない。

本発明の目的は、振動による作業性の低下を防ぐことができる安全キャビネット、およびファンフィルタユニットの防振機構を提供することにある。

本発明の好ましい一例は、作業を行う作業ステージと、作業者が作業をする作業空間と、前記作業空間の前面に配置した前面板と、前記作業空間と接続する作業開口と、前記作業開口から空気を吸い込み、前記作業空間の空気を、空気清浄手段を介して安全キャビネット外へ排気する排気手段と、防振機構とを有する安全キャビネットである。

本発明の好ましい他の例は、空気を外部装置に送風する回転部と筐体とを有したファンフィルタユニットにおける防振機構であって、前記回転部からの振動を、前記筐体から前記外部装置に、伝達することを抑制する機構を有するファンフィルタユニットの防振機構である。

本発明により、振動による作業性の低下を防ぐことができる。

実施例１における安全キャビネットの概略正面図を示す図ある。 図１のＡ－Ａ’断面を右方より見た安全キャビネットの概略側面図である。 空気の流れを矢印で示した安全キャビネットの概略側面図である。 実施例１を説明するための安全キャビネットの概略正面図である。 図４のＡ－Ａ’断面を右方より見た安全キャビネットの概略側面図を示す。 実施例１における顕微鏡の周辺の構成を説明する図である。 実施例２を説明するための作業対象物周辺の構成図である。 実施例３を説明する安全キャビネットの構成図である。 実施例３における作業ステージを浮かせる構成を説明する図である。 実施例４を説明する安全キャビネットの構成図である。 実施例５を説明するための安全キャビネット１００の概略側面図を示す。 排気側ＦＦＵを、筐体の天井部に、ワイヤーで吊り下げた実施例を説明する図である。 排気側ＦＦＵを介して、吹き出し側ＦＦＵを吊り下げるようにした実施例の説明図を示す。 実施例６を説明するための安全キャビネットの概略側面図を示す。 支持アームの下側に、下板を配置した安全キャビネットの概略側面図を示す。 天井からＦＦＵを、吊り下げた安全キャビネット１００の概略側面図を示す。

以下、実施例を、図１～図１６を用いて説明する。

図１に、安全キャビネットの概略正面図を示す。また、図２に、図１のＡ－Ａ’断面を右方より見た安全キャビネットの概略側面図を示す。

安全キャビネット１００の筐体１０１の中央域に開口が設けられ、その奥に作業空間１０４が設けられている。作業空間１０４の前面側には、開口の上部を塞ぐように前面板１０２が設けられ、その下側には作業開口１０３が設けられ、作業者は作業開口１０３から作業空間１０４に手を入れて、作業を行う。前面板１０２は、ガラス等の透明な材料で形成されており、作業者は前面板を通して作業を目視することができる。

作業空間１０４の底面には略平坦な作業ステージ１０５が設けられ、作業者は作業ステージ上で作業を行う。作業ステージ１０５の前方側であって、作業開口１０３の近くには、下方に通じる吸気口１０７が設けられている。吸気口１０７は、例えば作業開口１０３に沿って筐体１０１の左右方向に延びるスリットで形成されている。作業空間１０４の背面側には、吸気口１０７から筐体１０１の上部に通じる背面流路１０８が設けられている。

作業空間１０４の上側には吹き出し側ＦＦＵ(ファンフィルタユニット)１０９が設けられている。吹き出し側ＦＦＵ１０９は、モータで駆動されて回転する、送風手段であるファンと、微粒子を除去するフィルタ、例えば、空気清浄手段であるＨＥＰＡフィルタ１０９Aで構成されている。吹き出し側ＦＦＵ１０９により、微粒子を除去した清浄な空気を、作業空間１０４に吹き出す。筐体１０１の上部には、モータで駆動されて回転する、送風手段であるファンを備えた排気側ＦＦＵ(ファンフィルタユニット)１１０が設けられており、空気の一部をフィルタ、例えば、ＨＥＰＡフィルタ１１０Aを通して、微粒子を除去して装置の外部へ排出する。

図３に、安全キャビネット動作時の空気の流れを矢印で示す。作業ステージ１０５の前面側の吸気口１０７から吸引された空気９０は、符号９１で示すように筐体１０１の下部、背面流路１０８、筐体１０１の上部を通って、吹き出し側ＦＦＵ１０９から作業空間１０４へ送風される。作業空間１０４には、吹き出し側ＦＦＵ１０９のＨＥＰＡフィルタ１０９Aで微粒子が除去された清浄な空気が送風されることにより、作業空間１０４は清浄な状態に維持される。

このとき、符号９２で示す作業空間１０４への空気の流れのみでは、作業空間内の空気が外部へ漏出する恐れがある。そのため、排気側ＦＦＵ１１０を設け、ＨＥＰＡフィルタ１１０Aを通して空気の一部を外部へ放出する。これにより、作業空間１０４内の圧力が低下し、外部から前面板１０２の下方の作業開口１０３を通して内部へ導入されようとする空気の流れ９４を生じる。この空気の流れ９４がそのまま作業空間１０４へ流入すると、作業空間の清浄度が低下してしまう。

しかし、吹き出し側ＦＦＵ１０９から作業空間１０４へ吹き出す空気の流れ９２の風量と、排気側ＦＦＵ１１０から外部へ排出する空気の流れ９３の風量を適切に制御することにより、作業開口１０３から流入する空気９４の全てと、作業空間１０４へ送られた空気９２の大半を吸気口１０７から吸い込むことで、作業空間１０４へ吹き出す空気の流れ９２により、作業開口１０３からの空気９４の作業空間１０４への流入を阻止する大気の壁(エアバリア)が形成される。

これにより、外部からの空気が作業空間１０４を汚染することがなく、かつ、内部の清浄化前の空気が外部へ漏出することがないという均衡状態を実現することができる。また、これにより、作業者が作業開口１０３を通して作業空間１０４に手を入れて作業を行っても、清浄度の維持と汚染防止を実現することができる。

図４は、実施例１を説明するための安全キャビネット１００の概略正面図である。図５は、図４のＡ－Ａ’断面を右方より見た安全キャビネットの概略側面図を示す。
実施例１は、作業対象物である顕微鏡５０を、安全キャビネットの作業ステージ１０５から、浮かす実施例である。実施例１では、エアーを使って浮かす構成について説明する。

作業ステージ１０５上に配置された、浮上用置台４０に載った顕微鏡５０に向かって、エアー噴出口からエアーを噴出させて、エアホッケーのように顕微鏡を浮かす。
エアーは、高圧が必要のため、顕微鏡５０を使用する時に、高圧タンクから清浄空気を導入し噴出させてもよい。

図６は、実施例１における顕微鏡５０の周辺の構成を説明する図である。作業ステージ１０５の顕微鏡５０に対応した領域に、エアー噴出口（複数が望ましい）を設け、エアホッケーのように顕微鏡５０を浮かす。横方向への移動を制限するため、作業ステージ１０５から水平移動抑止部材６２を高さ方向に設ける。

浮上用エアー６０は、浮上用エアー配管６１から清浄空気を導入する。水平移動抑止部材６２の間隔を、浮上用置台４０の幅より大きくすることで、浮上用置台４０の側面と水平移動抑止部材６２の間に、浮上用エアー６０を流すことができ、浮上用エアー６０に、左右方向の振動抑止効果を付与することができる。浮上用エアー６０は、高圧が必要のため、顕微鏡５０を使用する時のみに、高圧タンクから清浄空気を導入し噴出させてもよい。

図７は、実施例２を説明するための作業対象物である顕微鏡周辺の構成図である。実施例２は、作業対象物である顕微鏡５０を、安全キャビネットの作業ステージ１０５から浮かすようにした別の実施例である。実施例２では、磁石を使って浮かす構成について説明する。

図７（ａ）は、顕微鏡５０側の浮上用置台４０の底面に、永久磁石（Ａ）７１、作業ステージの上面にも永久磁石（Ｂ）７２を配置し、相互に、永久磁石は同極として、反発力が生じるように配置する。

図７（ｂ）は、顕微鏡５０側の浮上用置台４０の底面に永久磁石（Ａ）７１、作業ステージ１０５の側に電磁石７３を配置した構成例を示す。電磁石７３のＯＮ／ＯＦＦは、安全キャビネット１００に設けたボタンで操作する。

互いに対向する電磁石７３と永久磁石（Ａ）７１とは、極性が同極となるように、電磁石７３のコイルに、電流を流す。
動作停止時は、電流は徐々に減衰させる。急激に浮上力を消失し、顕微鏡５０に衝撃が加わるのを回避するためである。

また、浮上用置台４０と作業ステージ１０５の間に、浮上時は離間し、降下時は接触する柔軟性のある衝撃吸収部材を設けてもよい。顕微鏡５０に衝撃が加わるのを回避するためである。

図７（ｃ）は、水平移動抑止部材６２を設け、浮上用置台４０と水平移動抑止部材６２の双方に、永久磁石（Ｃ）７４を、互いに同極性となるよう対向するように配置すると、左右の振動の抑制も実現する。

この場合、左右の磁石は、浮上用置台４０や顕微鏡５０の重量を支える必要はないので、浮上用の永久磁石（Ａ）７１や、永久磁石（Ｂ）７２より、サイズあるいは磁力の弱いものを用いることができる。図７（ｂ）のように、電磁石７３を用いる場合も同様である。

図８は、実施例３を説明する安全キャビネットの構成図である。図８（ａ）は、実施例３を説明するための安全キャビネット１００の概略正面図である。図８（ｂ）は、図８（a）の作業ステージ１０５を上から見た平面図を示す。実施例３では、作業ステージ１０５を分離し、顕微鏡５０を積載した領域は、作業ステージ８０上で、他の領域の作業ステージ１０５とは分離した領域とする。そのような構成とすることで、他の領域からの振動を、顕微鏡５０を積載した分離した作業ステージ８０に伝達することを抑制する。

周囲の作業ステージ１０５とは、接続部材８１としてゴム等の変形可能な素材を配置する。分離した作業ステージ８０は、エアーや磁気で浮かすことで、さらに、防振性を高めることができる。

図９は、実施例３における作業ステージ１０５を浮かせる構成を説明する図である。図９（ａ）は、実施例３における作業ステージ１０５を浮かす際に、エアーを用いた場合を説明する図である。浮上用エアーが処理室に流入しないように密閉されている際は、浮上用エアーとしてリターンエアー８２を用いてもよい。この場合は、当該領域で上側に向かって浮上用としての空気の強い流れができるように、先細りとなる導入配管をリターン経路内に設置し、その先細りとなる導入配管から、リターンエアー８２を顕微鏡５０のある作業ステージ１０５に上向きに下から吹き付ければよい。

図９（ｂ）は、実施例３における作業ステージ１０５を浮かす際に、磁気を用いた場合を説明する図である。この例では、作業ステージ１０５の下面に永久磁石（Ａ）７１を配置し、作業ステージ１０５に対向した面に、永久磁石（Ｂ）７２を配置して、磁石の反発力を利用して、作業ステージ１０５を浮かすことができる。

図１０は、実施例４を説明する安全キャビネットの構成図である。図１０（ａ）は、実施例４を説明するための安全キャビネット１００の概略正面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ－Ａ’断面を右方より見た安全キャビネット１００の概略側面図を示す。図１０では、ワイヤー３０で、作業対象物である顕微鏡５０の浮上用置台４０を吊り下げる構成例を示す。実施例４では、振動伝達経路が極細となるため、顕微鏡５０に伝達される振動量を激減させることができる。

図１１は、実施例５を説明するための安全キャビネット１００の概略側面図を示す。実施例５では、振動発生源である吹き出し側ＦＦＵ１０９を、筐体１０１の天井部に、ワイヤー３０で吊り下げた実施例である。吹き出し側ＦＦＵ１０９から安全キャビネット１００内に伝わる振動を低減することができる。

図１２は、排気側ＦＦＵ１１０を筐体１０１の天井部に、ワイヤー３０で吊り下げた実施例を説明する図である。排気側ＦＦＵ１１０から安全キャビネット１００内に伝わる振動を低減することができる。

また、吹き出し側ＦＦＵ１０９と排気側ＦＦＵ１１０の両方を、ワイヤー３０などで、吊り下げてもよい。それぞれ別個のワイヤー３０で吊り下げる以外に、図１３に示すように、排気側ＦＦＵ１１０を介して吹き出し側ＦＦＵ１０９を吊り下げるようにしてもよい。

実施例５では、作業対象物を浮かせる場合と比べて、簡易な機構で、作業ステージ１０５に伝わる振動を防ぐことができる。

図１４は、実施例６を説明するための安全キャビネット１００の概略側面図を示す。
図１４は、安全キャビネット１００の外部にある支持アーム２００に、振動発生源であるＦＦＵを、ワイヤー３０で吊り下げた実施例である。図１４では、筐体１０１と離間した支持アーム２００を設け、支持アーム２００から、ワイヤー３０などを介して吊り下げている。

図１５は、支持アーム２００の下側に、下板２０１を配置した安全キャビネット１００の概略側面図を示す。支持アーム２００の下側に、下板２０１を設け、下板２０１を床板状に、安全キャビネット１００の下に配置することで、支持アーム２００を固定する。安全キャビネット１００自体の重量で、支持アーム２００の位置が強固に定まることになり、また移設も容易で、簡便で十分な固定を実現できる。

図１６は、安全キャビネット１００の上部に設けられた、安全キャビネット１００を収容する設備の天井３００からＦＦＵを、ワイヤー３０などを介して吊り下げた安全キャビネット１００の概略側面図を示す。図１６で示した実施例によれば、振動伝達経路は、振動発生源を含む安全キャビネット１００とは明確に分離されるため、ほぼ無振動化を実現できる。

上記の実施例では、安全キャビネットを対象とした防振機構について説明したが、ＦＦＵから、空気を送る対象装置としては、半導体製造装置などがある。振動発信源であるＦＦＵからの振動を抑制するために、次のように、ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）の回転部からの振動を、外部装置に伝達するのを抑制する防振機構を構成する。

例えば、ＦＦＵを収容する筐体内で回転部を浮上させる機構を設ける。この場合、エアーの入手が難しいため、磁気による浮上が好適である。

次に、ＦＦＵの筐体内で回転部をワイヤーで吊り下げる。ＦＦＵの筐体自体や、その中の回転部を、外部からワイヤーで吊り下げる構成としてもよい。吊り下げ元としては、上記したように、支持アームへの設置や、天井からの吊り下げ等が適用できる。

３０ ワイヤー、４０ 浮上用置台、５０ 顕微鏡、１００ 安全キャビネット、１０１ 筐体、１０２ 前面板、１０３ 作業開口、１０４ 作業空間、１０５ 作業ステージ、１０７ 吸気口、１０８ 背面流路、１０９ 吹き出し側ＦＦＵ、１０９Ａ 吹き出し側ＨＥＰＡフィルタ、１１０ 排気側ＦＦＵ、１１０Ａ 排気側ＨＥＰＡフィルタ

Claims (2)

1. 作業を行う作業ステージと、
   作業者が作業をする作業空間と、
   前記作業空間の前面に配置した前面板と、
   前記作業空間と接続する作業開口と、
   前記作業開口から空気を吸い込み、前記作業空間の空気を、空気清浄手段を介して安全キャビネット外へ排気する排気手段と、
   防振機構とを有し、
   前記防振機構は、前記作業空間に配置する作業対象物を支持する台と前記作業ステージとに配置した磁石であり、
   磁力により前記作業対象物を、前記作業ステージから浮かせる機構であることを特徴とする安全キャビネット。
2. 作業を行う作業ステージと、
   作業者が作業をする作業空間と、
   前記作業空間の前面に配置した前面板と、
   前記作業空間と接続する作業開口と、
   前記作業開口から空気を吸い込み、前記作業空間の空気を、空気清浄手段を介して安全キャビネット外へ排気する排気手段とを有し、
   前記作業ステージは、分離されており、作業対象物が積載された前記作業ステージと、他の前記作業ステージとの間には、接続部材が配置され、前記作業ステージの間を接続したことを特徴とする安全キャビネット。

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