JP7148059B2

JP7148059B2 - 実験台

Info

Publication number: JP7148059B2
Application number: JP2018120601A
Authority: JP
Inventors: 仁山本; 克美林
Original assignee: Osaka University NUC
Current assignee: Osaka University NUC
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2022-10-05
Anticipated expiration: 2038-06-26
Also published as: JP2020000966A

Description

本発明は、実験室や研究室において実験する際に使用される実験台に関する。

従来、実験室や研究室などにおいて薬品等を用いた実験を行う際、発生する有毒ガスが室内に流出拡散することを未然に防止する必要があることから、例えばヒュームフードなどの実験設備が設置されている。

一般的なヒュームフードは、発生する有毒ガス類を外部に排出する排気機能が備えられている。ヒュームフードの作業空間の前面を外気と仕切る方法として、前面全体を開放して前面上端部から吹き出した空気を前面下端部に設けた吸い込み口から吸引させて前面にエアカーテンを形成する方法（特許文献１参照）や、前面上部に昇降可能な扉を取り付けて扉を半開状態にして開口面積を小さくする方法（特許文献２参照）がある。

また、本出願人は前面全体が開口する作業空間内で発生した有毒ガスを下降気流を利用して排出するようにした実験台を提案した（特許文献３参照）。

実開平４－６５１２７号公報実開昭６１－１４５２３６号公報特許第６３０４８２２号公報

しかし、エアーカーテン方式のヒュームフードでは、作業者がエアカーテンを遮って作業を行うことで作業空間内に乱流が発生し、有毒ガスを囲い込んで漏洩を防止する効果が不完全になる。

また、前面扉方式のヒュームフードでは、前面扉の開度を大きくするほど開口部から流入する空気の風速が低下して有毒ガスの囲い込みが不完全になる。労働安全衛生法の特定化学物質障害予防規則はヒュームフードの開口面における風速を０．５ｍ／ｓ以上とすることを規定しているが、前面扉方式のヒュームフードで上記条件を満たす開口部の高さは４００ｍｍ程度である。しかし、高さ４００ｍｍの開口部からの作業空間内作業は作業性が悪く、使い勝手が悪い。前面扉を大きく開くほど扉による囲い込み効果が低下し、かつフード外の空気の流れの影響を受けやすくなる。しかも、前面扉を大きく開くほど作業者の動きによる乱流が発生しやすくなる。開口部における風速は排気量と前面扉の開口面積との関係で決まるので、排気量を高めて風速を速くすれば囲い込み効果を向上させることができる。しかし、排気量を高めるために、高スペックの排気ファンを使用する等設備コストが上昇したり、排気騒音が大きくなるといった問題点がある。

また、特許文献３の実験台よりもさらに囲い込み効果の向上が求められている。

本発明は、上述した背景技術に鑑み、開口部における気体の漏洩防止効果が大きく、かつ作業性の良い実験台の提供を目的とする。

即ち、本発明の実験台は下記［１］［２］に記載の構成を有する。

［１］作業台と、
前記作業台上に設けられた背板部、左右側板部、天井板部、および昇降可能な前面扉により作業空間を形成し、前記前面扉が任意位置で保持されることによって前面側下方部に開口部が形成されるフードと、
前記作業空間の前面側上方で左右幅方向に沿って設けられ、前板部と後板部によって上下に開口部が形成されたスリット部と、
前記スリット部の後板部の下端からフードの背板部方向へ下向きに延びる案内部と、
前記スリット部の上開口部に作業空間外の気体を供給する給気部と、
前記作業空間の下方に排気口を有し、作業空間内の気体を強制的に排気する排気部とを備え、
前記給気部からスリット部の上開口部に供給された気体が下開口部から噴出して案内部に沿って背板部方向に案内されることにより、作業空間の前面側上方から背板部側下方に流れる下降気流を発生させることを特徴とする実験台。

［２］前記フードの開口部の高さが所定値以上になると給気部を稼働させ、下降気流を発生させることにより、フード外の気体を開口部から作業空間内に引き込むように制御されている前項１に記載の実験台。

上記［１］に記載の実験台によれば、前面扉による外部との断絶と、給気部、スリット部および案内部によって発生させた下降気流による外部の気体の引き込みの両方によって、作業空間の気体の開口部からの漏洩を防止する効果が得られる。このため、前面扉の開度が大きくなって開口部が拡大して前面扉による漏洩防止効果が低下したときに、下降気流による漏洩防止効果を加えることによって作業空間内の気体の漏洩を防ぐことができる。また、前記下降気流は前面側上方から背板側下方への斜めの流れであるから、開口部に近い位置で行われる作業者の手作業が下降気流を遮ぎることがなく、外部の空気の引き込みを阻害しない。

上記［２］に記載の実験台によれば、開口部の高さが所定値以上になり開口部の風速が低下すると給気部が稼働し、発生させた下降気流による上記の漏洩防止効果が得られる。

本発明の実験台の一実施形態の斜視図である。図１の実験台の断面図である。図１の実験台の給気部および吹出部の拡大断面図である。図１の実験台の作業台の一部、フードの一部および排気部の一部を示す断面図である。図１の実験台の給気ファンを稼働させない使用状態を示す断面図である。図１の実験台の給気ファンを稼働させた使用状態を示す断面図である。

図１～６を参照して、本発明の実験台の実施形態について説明する。以下の説明において、実験台１における方向を、作業者が対面する側を前、その反対側を後、作業者から見て右側および左側を右および左と称する。

実験台１は、作業台１０、フード２０、給気部５０、排気部６０および吹出部３０を備えている。

前記作業台１０はベース１１と天板１２の間に空間１３を有する二重構造であり、脚部１４に支持されている。前記天板１２は多数の円形孔１２ａが穿設されたパンチングメタルからなる。

前記フード２０は背板部２１、左側板部２２、右側板部２３、天井板部２４および前面扉２５によって構成され、作業台１０上に設置されている。前記作業台１０の上面の後部および左右の側部に背板部２１、左側板部２２、右側板部２３が設置され、これらの上端に天井板部２４が取り付けられている。また、左右の側板部２２、２３の間に前面扉２５が取り付けられている。

前記前面扉２５は前後２枚の扉板２５ａ、２５ｂが連動して下方に引き下ろされて前面を閉塞する引き下ろし式扉である。前記前面扉２５は昇降自在かつ任意の位置で保持可能であり、保持位置に応じて前面側下方部に開口部２６を形成する。前記前面扉２５は全開時の下端が後述する案内部４０の下端よりも下方に位置する。前記作業台１０およびフード２０によって囲まれた空間が実験台１の作業空間Ａである。また、フード２０の前面上部に前面カバー２７が取り付けられて、前面カバー２７が前面扉２５の一部を覆っている。

前記背板部２１は作業空間Ａに臨む内面板２１ａとフード２０の外面を形成する外面板２１ｂとの間に空間２１ｃを有する二重構造である。前記左側板部２２は、作業空間Ａに臨む内面板２２ａとフード２０の外面を形成する外面板２２ｂとの間に空間２２ｃを有する二重構造である。同様に、右側板部２３は内面板２３ａと外面板２３ｂとの間に空間２３ｃを有する二重構造である。前記空間２１ｃ、２２ｃ、２３ｃは作業台の１０の空間１３と連通している。

前記吹出部３０はスリット部３１および案内部４０によって構成され、作業空間Ａの前面側上方で左右幅方向に沿って設けられている。

前記スリット部３１は左右方向に長い前板部３２と後板部３３が所定間隔をもって平行に配置されてなり、上下に開口部３４、３５を有している。前記スリット部３１の高さ方向の上半部が垂直に配置され下半部がフード２０の背板部２１側に屈曲または湾曲している。前記スリット部３１の開口寸法は、例えば１．０ｍｍ～３．０ｍｍに設定される。

前記案内部４０はスリット部３１の後板部３３の下端から延長されて後板部３３と一体に形成されている。前記案内部４０はスリット部の下半部よりもさらに背板部２１側に屈曲している。

前記スリット部３１はフード２０の天井板部２４よりも高い位置に設置されているが、下半部が屈曲し、さらに後板部３３から案内部４０が延設されていることによって、下開口部３５から噴出する気体を確実に作業空間Ａ内に送り込むことができる。

前記給気部５０は、フード２０の天井板部２１の上方に設置され、フード外の空気を取り込んで作業空間Ａに気体を送り出す給気ファン５１、取り込んだ気体を一時的に貯留する給気ボックス５２、および気体をスリット部３１に送り込む給気路５３により構成されている。前記給気路５３の端部は前記スリット部３１の上開口部３４に連通している。

前記給気部５０からスリット部３１の上開口部３４に供給された気体は下開口部３５から噴出して案内部４０に沿って背板部２１方向に案内されることにより、作業空間Ａの前面側上方から背板部側下方に流れる下降気流Ｇ４が発生する（図６参照）。

前記給気ファン５１はフード２０の前面扉２５の昇降と連動して開口部Ａの高さＨが所定値以上で強制的に稼働するように制御されている。例えば、前面扉２５の位置を検出するセンサーを取付け、検出した位置が設定値を超えると給気ファン５１のスイッチが入るようにする。

前記排気部６０は、作業空間Ａの下方部に設けられて作業空間Ａ内の気体が流入する排気口、および気体を実験台１の外部に送り出す排気路を有している。前記実験台１においては、作業台１０の天板１２の多数の円形孔１２ａが排気部６０の排気口となる。前記フード２０の背板部２１および左右の側板部２２，２３の上端に、これらの空間２１ｃ、２２ｃ、２３ｃに連通する扁平な排気管６１が設けられている。前記排気管６１は、フード２０の天井板部２４に平行な横管部６１ａと、この横管部６１ａの三辺から下方に屈曲する縦管部６１ｂとからなり、縦管部６１ｂの下端が背板部２１、左右の側板部２２，２３に連結されて空間２１ｃ、２２ｃ、２３ｃに連通している。また、前記横管部６１ａの上面の中央に排気ホース（図示省略）を接続する円形の開口部６２が設けられている。前記実験台１において、作業台１０の空間１３、フード２０の空間２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ、前記排気管６１および排気ホースが連通して排気部６０の排気路となる。前記排気路上に排気ファン（図示省略）を設置することによって、作業空間Ａ内の気体を排気口および排気路を通じて強制的にフード２０外に排出する。

本発明は前記排気口を作業台１０の天板１２の全面に設けることには限定されず、天板１２の一部や背板部２１および／または左右の側板部２２，２３の下方部に設けることができ、複数箇所に排気口を設けることもできる。また、天板１２に設ける場合も円形孔に限定されず、他形状の孔やスリットであっても良い。

次に、前記実験台１の使用方法を図５および図６を参照しつつ説明する。

前記実験台１は前面の開口部２６の高さＨが４００ｍｍ以上になると、給気ファン３１が稼働するように制御されている。前記実験台１は、排気部５０を設定された排気量で稼働させたときに、開口部２６の高さＨが４００ｍｍで開口部２６おける風速が０．５ｍ／ｓとなる。

図５は、前面の開口部２６の高さＨが４００ｍｍ未満で、給気ファン３１を稼働させずに排気部６０による強制排気を行った状態を示している。作業空間Ａ内において、下方部の気体Ｇ１、例えば実験等により発生した空気よりも比重が大きく、下方部に滞留し易い気体は、作業台１０の天板１２の円形孔１２ａに引き込まれ、空間１３、２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ、排気管６１により構成される排気路を通って外部に排気される。前記天板１２の円形孔１２ａに引き込まれずに上昇した気体Ｇ２は天井板部２４を伝って前方に流れ、前面扉２５に阻まれて作業空間Ａ内を下降する。また、排気部６０による強制排気により、フード外の空気Ｇ３が開口部２６から作業空間内Ａに引き込まれ、開口部２６の近傍に作業空間Ａ内に流入する空気の流れを形成し、作業空間Ａ内の気体の天板１２の円形孔１２ａへの流入を促す。作業空間Ａの前面の上方部は前面扉２５に覆われて外部と断絶しているので、上方部では作業空間Ａから外部への漏洩も外部からの空気の流入もない。フード外の空気Ｇ３は下方部の開口部２６から高い風速で流入するため、開口部２６からの漏洩を防止できる。また、開口部２６が高さＨに限られているため、外部の空気Ｇ３はほぼ水平に流入する。このため、前面を広く開放して広角で流入させるよりも空調などの外気に起因する乱流が発生しにくい。しかも、開口部２６の高さが４００ｍｍでは作業者の作業範囲が狭い範囲に限定されるので、作業者による乱流が発生しにくい。従って、前記開口部２６からの漏洩が起きにくい。

また、前記開口部２６の高さＨを制限することによって前面における風速を高めることができ、労働安全衛生法の特定化学物質障害予防規則で規定された０．５ｍ／ｓ以上の風速を実現できる。

図６は、前面の開口部２６の高さＨが４００ｍｍ以上であり、排気部６０による強制排気とともに給気ファン３１が稼働して作業空間内Ａに吹出部３０のスリット部３１から気体を噴出させた状態を示している。図示例ではＨ＝９００ｍｍで作業者の身長よりも高く前面扉２５を開いた状態を示している。

作業空間Ａ内において、下方部の気体Ｇ１は作業台１０の天板１２の円形孔１２ａに引き込まれ、空間１３、２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ、扁平管６１により構成される排気路を通って外部に排気される。前記スリット部３１の下開口部３５から噴出した気体Ｇ４はコアンダ効果によって案内部４０に引き寄せられ案内部４０に沿って後方（背板部２１方向）に案内されることにより、作業空間Ａ内に前方上方から後方下方に斜めに流れる下降気流を形成する。この下降気流Ｇ４は作業空間Ａ内の気体を引き込んで後方下方に導いて天板１２の円形孔１２ａへの流入を促すとともに、開口部２６から外部の空気Ｇ５を引き込んで開口部２６の近傍に作業空間Ａ内に流入する空気の流れを形成し、開口部２６からの漏洩を防止する。前記下降気流Ｇ４は作業者の背後からも空気Ｇ５を強く引き込むので、漏洩防止効果が大きい。さらに、図５に示すように、作業空間Ａ内の手作業は開口部２６に近い位置で行われるが、作業者の手許は後方下方に流れる下降気流Ｇ４よりも前方（開口部２６側）にあるから、作業者の作業が下降気流Ｇ４を遮らず、下降気流Ｇ４による外部の空気Ｇ５の引き込みを阻害しない。

前記下降気流Ｇ４を発生させずに開口部２６を拡大すると、図４の作業空間Ａ内に流入する空気Ｇ３の風速が低下するが、下降気流Ｇ４によって外部の空気Ｇ５を引き込むことによって開口部２６から流入する空気Ｇ５の風速を高めることができる。

以上説明したとおり、前面扉２５による外部との断絶と下降気流Ｇ４による外部の空気の引き込みを組み合わせることにより、開口部２６の開度が拡大して前面扉２５による漏洩防止効果が低下した場合は、下降気流Ｇ４によって外部の空気を引き込むことによって開口部２６からの漏洩を防ぎ、かつ排気口からの排気を促すことができる。前面扉２５と下降気流Ｇ４を併用すれば、排気部６０の排気ファンは開口部２６の高さＨが４００ｍｍのときに開口部の風速が特定化学物質障害予防規則の基準値を満たすように稼働すればよいので、排気ファンによる騒音を低減できる。また、前面扉２５を大きく開くことで作業空間Ａ内での作業がし易くなり、使い勝手の良い実験台となし得る。

なお、上記例では開口部２６の高さＨが４００ｍｍ以上で下降気流Ｇ４を発生させているが、下降気流Ｇ４の発生を開始する開口部２６の高さＨは任意に設定できる。前記開口部２６における風速は、開口部２６の高さＨの他に開口部２６の面積、排気部の風速等によって決まるので、これらを勘案して所期する風速が得られるように設定する。また、上記例では前面扉２５の昇降と給気ファン５１の稼働を連動させているが、手動操作で給気ファン５１を稼働させることもできる。また、開口部２６における風速が特定化学物質障害予防規則による基準値よりも高い場合に下降気流Ｇ４を発生させることは自由である。

本発明は、実験室や研究室において有毒ガスを発生する実験をする際に実験台として使用される。

１…実験台
１０…作業台
１２…天板
１２ａ…孔（排気口）
１３…空間（排気路）
２０…フード
２１…背板部
２１ｃ…空間（排気路）
２２…左側板部
２２ｃ…空間（排気路）
２３…右側板部
２３ｃ…空間（排気路）
２４…天井板部
２５…前面扉
２６…開口部
３０…吹出部
３１…スリット部
３２…前板部
３３…後板部
４０…案内部
５０…給気部
６０…排気部
Ａ…作業空間
Ｇ４…下降気流

Claims

作業台と、
前記作業台上に設けられた背板部、左右側板部、天井板部、および昇降可能な前面扉により作業空間を形成し、前記前面扉が任意位置で保持されることによって前面側下方部に開口部が形成されるフードと、
前記作業空間の前面側上方で左右幅方向に沿って設けられ、前板部と後板部によって上下に開口部が形成されたスリット部と、
前記スリット部の後板部の下端からフードの背板部方向へ下向きに延びる案内部と、
前記スリット部の上開口部に作業空間外の気体を供給する給気部と、
前記作業空間の下方に排気口を有し、作業空間内の気体を強制的に排気する排気部とを備え、
前記給気部からスリット部の上開口部に供給された気体が下開口部から噴出して案内部に沿って背板部方向に案内されることにより、作業空間の前面側上方から背板部側下方に流れる下降気流を発生させる実験台であり、
前記フードの開口部の高さが所定値以上になると給気部を稼働させ、下降気流を発生させることにより、フード外の気体を開口部から作業空間内に引き込むように制御されていることを特徴とする実験台。