JPH05158549A - 煙霧フード制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ラボラトリ用煙霧フードの換気を制御する装置
で、望ましい安全性特徴を有すると共に、優れたエネル
ギー効率を維持可能な装置を提供すること。 【構成】煙霧フードを使って実験あるいはその他の作業
を行う作業員に望ましい動作安全性特徴を与える煙霧フ
ード制御装置。本装置は、煙霧フードエンクロージャと
排気ダクトの間に配置されたフィルタ濾過手段を有する
煙霧フードで用いるのに適する。本装置は、フィルタ媒
体が所定の量を越えて詰まっているかどうかを判定す
る。また本装置は、詰まりの検出に応じて可視または可
聴指示を与える。さらに本装置は、各煙霧フードの近く
に非常スイッチを有し、このスイッチが作動したとき
は、煙霧フードが非常モードで動作可能なように煙霧フ
ードを制御するだけでなく、建屋監視及び制御システム
の中央建屋コンソールに暖房、換気及び空調装置用の指
示を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

（関連出願の相互参照） １．名 称：トラックに沿った可動構造体の位置を求め
る装置 発明者：デビッド・エグバース及びスチーブ・ヤコブ 通し番号：５２４９６ ２．名 称：ラボラトリ用煙霧フードを有する室の差圧
制御システム 発明者：オスマン・アハメッド及びスチーブ・ブラッド
レー 通し番号：５２４９７ ３．名 称：複数の可動ドアによって覆うべき開口の非
覆いサイズを求める方法及び装置 発明者：オスマン・アハメッド、スチーブ・ブラッドレ
ー及びスチーブ・フリッチェ 通し番号：５２４９８ ４．名 称：ラボラトリ用煙霧フードの換気を制御する
装置 発明者：オスマン・アハメッド、スチーブ・ブラッドレ
ー、スチーブ・フリッチェ及びスチーブ・ヤコブ 通し番号：５２３７０ 本発明は一般にラボラトリ用煙霧フードの換気制御に関
し、特にラボラトリの環境内に通例配置される１つまた
はそれより多い煙霧フードからの煙霧の換気を制御する
改良方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】潜在的に危険な化学物質が使われる作業
場所を与える各種のラボラトリ環境では煙霧フードが利
用されており、これらのフードは、実験などを行うため
作業員がエンクロージャの内部へアクセス可能なよう
に、さまざまな量で開放できる可動ドアを前部に有する
エンクロージャを備えている。通例エンクロージャは有
害な煙霧を除去する排気系に接続され、フード内で作業
を行う間、作業員が有害な煙霧にさらされないようにな
っている。

【０００３】エンクロージャを通過する空気の流量を制
御する煙霧フードコントローラは近年ますます高度化し
てきており、今では所望の流れ特性を正確に維持し、煙
霧フードを効率的に排気するのに必要な煙霧フードの開
口の所望な平均面速度の関数として、エンクロージャか
ら煙霧を効率的に排気できるようになっている。平均面
速度とは一般に、煙霧フードの開放面面積の平方フート
当りにつき煙霧フード内へ流入する空気の流量として定
義され、開放面面積のサイズはエンクロージャまたは煙
霧フードの前面に設けられた１つまたはそれより多い可
動ドアの位置と、さらにほとんどの型のエンクロージャ
では、１つまたは複数のドアが閉じられたときに設けら
れるバイパス開口の量とに依存する。

【０００４】煙霧フードは、煙霧フードからの空気の流
量を増減して、開口または開放面の変化するサイズを補
償するように可変な速度で駆動可能な１つまたはそれよ
り多いブロワーを含んだ排気系によって排気される。あ
るいは、複数の煙霧フードの各ダクトに接続された排気
マニホールドに１つのブロワーを接続し、各ダクト内に
それぞれダンパーを設けて各ダクトからの流量を制御
し、所望の平均面速度を維持するように流量を変調して
もよい。また、上記した両方の方式を組み合わせてもよ
い。

【０００５】かかる煙霧フードのドアは、サッシ位置と
多くの場合呼ばれる位置へ垂直に上昇させることによっ
て開くことができ、また一部の煙霧フードは、通例２組
のトラックに沿ってスライド移動自在に装着された複数
のドアを有する。さらに、垂直方向に移動可能なフレー
ムアセンブリ内に複数のトラックが装着され、水平及び
垂直両方向に移動可能なドアもある。

【０００６】従来の煙霧フードコントローラは、各ドア
の位置を測定して、検知位置に比例した信号を使ってブ
ロワーの速度やダンパーの位置を変える検知手段を含ん
でいる。かかる制御で煙霧フードにおける制御の改善が
得られているが、従来のコントローラでは実施できない
ような煙霧フードの排気の更なる調整を必要とする状況
が生じてきている。前記相互参照の関連出願に顕著な改
良が開示されており、特にアハメッドらの「ラボラトリ
用煙霧フードの換気を制御する装置」、出願通し番号 N
o. 52370は注目に値する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一部の煙霧フードで
は、有害な煙霧及び流出物を保持するため、作業域と排
気ダクトの間で煙霧フードエンクロージャの上部に通例
配置されたフィルタ濾過手段を有するのが望ましい。こ
のようなフィルタ濾過手段用のフィルタ媒体には残留物
などがしばしば詰まり、これらが時間の経過と共に、フ
ィルタ媒体を通る空気の流れを制限する傾向がある。フ
ィルタ媒体を通って排気ダクトから流出する流れに対す
る抵抗は、煙霧フードの動作の効率低下をもたらし、潜
在的に危険な状態を引き起こすことがある。煙霧フード
が空気を効率的に排出できなくなることは、煙霧フード
の動作中におけるエネルギー要求も増大させる。

【０００８】従って本発明の主な目的は、ラボラトリ用
煙霧フードの換気を制御する改良装置で、望ましい安全
性特徴を有すると共に、優れたエネルギー効率を維持可
能な装置を提供することにある。

【０００９】本発明の別の目的は、フィルタ媒体が所定
の量を越えて詰まっているかどうかを判定し、そのよう
な状態を示す信号を与えるような改良装置を提供するこ
とにある。

【００１０】本発明のさらに別の目的は、詰まり信号の
発生に応じて可視または可聴指示を与えるような改良装
置を提供することにある。

【００１１】本発明のさらに別の目的は、各煙霧フード
の近くに非常スイッチを有し、このスイッチが作動した
ときは、煙霧フードが非常モードで動作可能なように煙
霧フードを制御するだけでなく、建屋監視及び制御シス
テムの中央建屋コンソールに指示を与え、換気及び空調
装置の作動を強化させるような改良装置を提供すること
にある。

【００１２】本発明の別の目的は、煙霧フード内におけ
る化学物質漏れなどの非常発生時に煙霧フードからの排
気流量を非常レベルまで高める際、該当室内の差圧を廊
下、隣室など標準スペース内の圧力よりわずかに低いレ
ベルに制御する煙霧フードからの排気流量を非常レベル
まで高める特徴を含め、追加の望ましい安全性特徴を有
する改良装置を提供することにある。この点は、室内の
作業員が外開きの外側ドアを開いてそこから脱出できる
ようにするため非常に望ましい。また、差圧のわずかな
差は通常、内開きドアを強制的に開いてしまうものでな
い。

【００１３】上記及びその他の目的は、添付の図面を参
照した本発明の以下の詳細な説明から明かとなろう。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明による装置は、開口と、移動されるにつれ該
開口を少なくとも部分的に覆う少なくとも１つの可動な
煙霧フードサッシドアとを有するような煙霧フードをモ
ニターし制御するための装置で、前記煙霧フードが空気
及び煙霧をそこから排出させる排気ダクトを有し、前記
煙霧フードがフィルタハウジングと煙霧及び流出物を捉
えるフィルタ手段とを有するものにおいて、前記開口の
非覆い部のサイズを求め、求められたサイズを示す位置
信号を発生する手段；前記煙霧フードを通る空気の流量
を測定し、通過空気流量を示す流量信号を発生する手
段；コントローラ手段から受信される制御信号に応じて
煙霧フードを通る空気の流量を変える変調手段；前記フ
ィルタハウジング両側の差圧を測定し、該測定された差
圧に比例する電気差圧信号を与える手段；前記位置信号
と前記実際の流量信号に応じて前記流量変調手段を制御
し、前記煙霧フードを通る空気の流量を制御するコント
ローラ手段で、前記電気差圧信号が所定値を越えると高
フィルタ詰まり信号を発生するコントローラ手段を備え
たことを特徴とする。

【００１５】

【作用】まず概略として、煙霧フードコントローラは煙
霧フードを通る空気の流れを制御し、１つまたはそれよ
り多いサッシドアによって覆われていない開口部分を含
む煙霧フードへの全開口の実効サイズが、煙霧フード内
へと移動する空気の比較的一定した平均面速度を与える
ようにするものであることが理解されるべきである。こ
れは、覆われていない開口の面積に関わりなく、覆われ
ていない部分の単位表面積当りにつき平均量の空気が、
煙霧フード内へと移動することを意味する。この結果、
空気が常に煙霧フード内へ流入すると共に排気ダクトか
ら流出するため、ラボラトリ内の作業員は有害な煙霧な
どにさらされることから保護され、また空気の流れは、
覆われていない開口の実効表面積平方フィート当り毎分
ほぼ７５−１２５立方フィートの所定速度に制御される
のが好ましい。言い換えれば、１つまたは複数のサッシ
ドアが最大開位置に移動され、実験などを行うため作業
員が煙霧フードの内部に対する最大アクセスを得る場
合、平均面速度を所定の所望レベルに維持するため、空
気の流れが増大されねばならない。

【００１６】多くの施設でラボラトリ室（ルーム）内に
存在する煙霧フードの総数は非常に大きくなるので、動
作中かなりの量の空気がラボラトリ室から除去されるこ
とが理解されるべきである。また、ＨＶＡＣ（暖房、換
気及び空調制御）系が各ラボラトリ室へ空気を供給する
ため、煙霧フードが頻繁に開かれるかどうか、あるいは
その他の変化が生じるかどうかに応じて、ラボラトリ室
へ供給する必要がある空気の量はかなり変化する。

【００１７】多くのラボラトリ内で行われる作業のほと
んどは危険の恐れがある化学物質を含んでいるので、ラ
ボラトリ内の差圧を、ラボラトリの外側の廊下または隣
室より低い圧力に維持するのがしばしば望ましい。ラボ
ラトリが室内から空気を排気するいくつかの煙霧フード
を有する場合、ラボラトリに供給される空気の量は必然
的に、煙霧フードを備えていない同等サイズの室より大
きくなり、煙霧フードが頻繁に開かれるサッシドアを有
するときは、ラボラトリ内に所望の差圧を維持するのが
余計困難になる。

【００１８】ラボラトリ室内の差圧が標準スペースと比
べて低いレベルに維持されていれば、事故やその他の原
因によって煙霧フードから漏れ出る有害な煙霧がそのラ
ボラトリ室を越えて広がらない。システムは、建屋の暖
房、換気及び空調装置の一部であるルームコントローラ
と排気コントローラを含む。ルームコントローラは、煙
霧フードを通って排気されている空気の量に比例した電
気信号を煙霧フードコントローラから受信可能なもので
ある。各煙霧フードは、所望な平均面速度の初期設定及
びサッシドアの開度に応じて大きく変化し得る空気の量
を排気可能であるため、各煙霧フードコントローラから
ルームコントローラへ空気量指示信号を通信し、室に供
給される空気の量を変調して、差圧を所望のレベルへ比
較的すばやい応答時間で維持するのを助けられることは
非常に有利である。

【００１９】概略的に言えば、煙霧フードを使って実験
あるいはその他の作業を行う作業員や煙霧フードが配置
されるオペレータに対して、望ましい動作安全性特徴を
与える改良煙霧フード制御装置を意図している。すなわ
ち、本発明の装置は好ましい一実施例において、煙霧フ
ードエンクロージャと排気ダクトの間に配置されたフィ
ルタ濾過手段を含むような煙霧フードで用いられ、また
本装置はフィルタ媒体が所定の量を越えて詰まっている
かどうかを判定し、そのような状態を示す詰まり信号を
与える。また本装置は、詰まり信号の発生に応じて可視
または可聴指示を与える。さらに本装置は、各煙霧フー
ドの近くに非常スイッチを有し、このスイッチが作動し
たときは、煙霧フードが非常モードで動作可能なように
煙霧フードを制御するだけでなく、建屋監視及び制御シ
ステムの中央建屋コンソールに暖房、換気及び空調装置
用の指示を与える。

【００２０】別の実施例において、本装置は、煙霧フー
ド内における化学物質漏れなどの非常発生時に煙霧フー
ドからの排気流量を非常レベルまで高める際、該当室内
の差圧を廊下、隣室など標準スペース内の圧力よりわず
かに低いレベルに制御する特徴を含め、追加の望ましい
安全性特徴を有する。この点は、室内の作業員が外開き
の外側ドアを開いてそこから脱出できるようにするため
非常に望ましい。また、差圧のわずかな差は通常、内開
きドアを強制的に開いてしまうものでない。この目的の
ため、本装置は各煙霧フードに隣接した非常スイッチ
と、煙霧フードを含む室の外側に配置されるのが好まし
い非常スイッチとを用いる。

【００２１】

【実施例】図面、特に図１を参照すれば、ルームコント
ローラ２２、排気コントローラ２４及び主制御コンソー
ル２６と相互接続され、本発明を実施した数個の煙霧フ
ードコントローラ２０のブロック図が示してある。煙霧
フードコントローラ２０はルームコントローラ２２、排
気コントローラ２４及び主制御コンソール２６と、マル
チ導体ケーブルなどで形成し得るライン２８で示したロ
ーカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）で相互接続されて
いる。ルームコントローラ２２、排気コントローラ２４
及び主制御コンソール２６は通例、煙霧フードを含むラ
ボラトリ室が内部に配置された建屋の主ＨＶＡＣ系の一
部である。煙霧フードコントローラ２０には、変圧器３
２などを介して適切な電圧下のライン３０を通じて電力
が与えられる。

【００２２】ルームコントローラ２２は、室に供給され
る可変の空気量を少なくとも与えられるようなものが好
ましく、Landis & Gyr Powers のシステム６００ＳＣＵ
コントローラとし得る。ルームコントローラ２２は、Ｌ
ＡＮライン２８を介して通信可能であり、ルームコント
ローラと同じハードウェアの一部であるのが好ましい、
すなわちシステム６００ＳＣＵコントローラの一部であ
るのが好ましい排気コントローラ２４と相互接続されて
いる。システム６００ＳＣＵコントローラは、広範囲の
ドキュメンテーションが存在する市販のコントローラで
ある。特に、システム６００ＳＣＵコントローラのユー
ザ参考マニュアル、パート No. 125-1753 が参照によっ
てここに含まれるものとする。

【００２３】ルームコントローラ２２は、各々の煙霧フ
ードによって排気されている空気の量を指示するアナロ
グ入力信号を与える各煙霧フードコントローラ２０から
の信号をライン８１を介して受信すると共に、煙霧フー
ドの排気と別の主排気系を通って排気されている空気量
の指示を与える排気コントローラ２４からの比較信号を
受信する。これらの信号が標準スペースと比べた室内の
圧力を指示する差圧センサ２９から供給される信号と組
み合わされることによって、ルームコントローラは室内
の差圧を標準スペースよりわずかに低い、好ましくは約
０．０５−約０．１インチの水柱の範囲で低い圧力に維
持するのに必要な空気の供給を制御可能となり、標準ス
ペースと比べて所望の低い室の圧力をもたらす。しかし
ながら室内の圧力は、特にドアが室の外側へ開く場合、
非常時にラボラトリ室内の作業員がドアを開けて脱出す
るのを妨げるほど低くはない。また内開きのドアの場
合、上記の差圧は、その差圧によって加わる過剰な力で
ドアが強制的に引かれ開いてしまうほど大きくはない。

【００２４】センサ２９は、ラボラトリ室と標準スペー
スとの間の壁の適切な穴または開口内に位置されるのが
好ましく、片側の圧力を他側の圧力に対して測定する。
あるいは、２つのスペース間の差圧に直接比例する値で
ある、開口を通過する空気の速度を測定する速度センサ
を設けてもよい。もちろん、標準スペースと比べて低い
室内の差圧とは、室内へ流入する空気が検出可能である
ことを意味する。

【００２５】図２を参照すれば、煙霧フードコントロー
ラ２０がその入力及び出力コネクタポートの各機能を明
示して図示してあり、煙霧フードコントローラ２０はオ
ペレータパネル３４に接続されている。尚、各煙霧フー
ドが煙霧フードコントローラ２０を有し、オペレータパ
ネルは煙霧フードコントローラ２０毎に設けられている
ことが理解されるべきである。つまり、オペレータパネ
ル３４は各々の煙霧フード毎に設けられ、６本の導線を
有するマルチ導体ケーブルからなるのが好ましいライン
３６によって煙霧フードコントローラ２０と相互接続さ
れている。オペレータパネル３４は、例えば６線のＲＪ
１１１型電話ジャックなどのコネクタ３８を有し、初期
設定時に煙霧フードの構成や動作に関する情報を入力し
たり、あるいは必要なら一部の動作パラメータを変更す
るため、ラップトップパーソナルコンピュータなどをコ
ネクタ３８に接続可能である。またオペレータパネル３
４は、煙霧フード内で作業している作業員によって観測
しやすい好都合な位置で煙霧フードに取り付けられるの
が好ましい。

【００２６】煙霧フードコントローラのオペレータパネ
ル３４は液晶ディスプレイ４０を含み、これが選択的に
付勢されて、平均面速度を与える３桁４２を含め、煙霧
フードの各種態様の目視指示を与える。ディスプレイ４
０は、低い面速度、高い面速度、非常状態、及びコント
ローラ不良の指示などその他の状態も示す。

【００２７】オペレータパネル３４はアラーム４４、及
び事故の発生時にオペレータが押して煙霧フードをパー
ジ可能な非常パージスイッチ４６も有し得る。これに関
連して煙霧フードコントローラは、パージスイッチ４６
が操作されたとき、好ましくは排気ダンパーを開くかあ
るいはブロワーを制御して、可能な最大量の空気を排気
するようにプログラムされている。あるいは、空気の量
を所望なら最大値の７５％など、別の値に予め設定して
もよい。

【００２８】オペレータパネルは、動作の昼／夜モード
などを含め、各種のカストマニーズ用に使える２つの補
助スイッチ４８も有する。夜時間モードの動作では、昼
時間モードと異なる、好ましくはより低い平均面速度と
なるようにすることが考えられる。夜遅くには室内で作
業する者がいず、そのような低い平均面速度はエネルギ
ーを節約すると想定されるからである。アラームを消す
ため、アラームサイレンススイッチ５０も設けるのが好
ましい。

【００２９】煙霧フードは、１つまたは多数のサッシド
アを有するもの、サッシドアが垂直、水平あるいは両方
向に移動可能なものを含め、多くの異なるスタイル、サ
イズ及び形状とし得る。また各種の煙霧フードは異なる
バイパス流量、すなわち全てのサッシドアを設計上可能
な限り完全に閉じたときにも存在する開口を流れる異な
る流量を有する。他の設計上の因子として、動作中煙霧
をフード内に閉じ込める何等かの種類のフィルタ濾過手
段が煙霧フード内に存在するかどうかも含まれる。煙霧
フードの効率的且つ有効な制御を与えるのにそうした多
くの設計因子を考慮に入れなければならないが、本発明
の装置は上記したほぼ全ての設計変数を考慮して構成で
き、煙霧フードの換気の有効できわめて迅速な制御が得
られる。

【００３０】図３を参照すると、全体を６０で示した煙
霧フードが示してあり、煙霧フード６０は、煙霧フード
へのアクセスを与えるように移動可能であると共に、図
示のようにほぼ閉じた位置へ移動可能な垂直作動のサッ
シドア６２を有する。煙霧フードは一般に、ドアサッシ
６２などのドアサッシが完全に閉じているときでも、煙
霧フードに通じて空気が通過可能なある程度の量の開口
が存在するように設計されている。この開口は一般にバ
イパス領域と称され、煙霧フード内への空気の流れを制
御する際その効果を考慮可能なように決めることができ
る。一部の煙霧フードはドアサッシの上方に配置された
バイパス開口を有する一方、他の一部では下方に配置さ
れている。また一部の煙霧フードにおいては、サッシド
アの最初の移動量が、例えば図３に示したドア底部の開
口を増大させるが、上昇につれてドアはバイパス開口を
遮断していき、煙霧フードの総開口の実効サイズがサッ
シドア６２の移動路に沿った最初のほぼ１／４の移動量
の間、比較的一定に保たれるようになっている。

【００３１】他の種類の煙霧フードとして、図４及び図
５に示したように水平方向に移動可能ないくつかのサッ
シドア６６を含み、上下複数対の隣接するトラック６８
に沿って各ドアを移動可能としてもよい。ドアが図４及
び図５に示すように位置する場合、煙霧フードの開口は
完全に閉じられ、作業員はドアを水平方向に移動して煙
霧フード内へアクセスできるようになる。煙霧フード６
０と６４は共に、前述したＨＶＡＣ装置用のものでもよ
い排気系へと通例延びた排気ダクト７０を有する。

【００３２】煙霧フード６４は７２で概略的に示したフ
ィルタ濾過構造を含み、このフィルタ濾過構造は有害な
煙霧及びその他の汚染物が煙霧フードから排気系内へ流
出するのを防ぐものである。フィルタ濾過構造７２は、
煙霧や流出物を捉えて排出されないようにするフィルタ
媒体を具備し、フィルタ媒体は時間の経過につれ、媒体
への残留物堆積の結果詰まってしまうことがある。残留
物が堆積すると、媒体を通る空気流に対する抵抗が大き
くなり、空気が煙霧フードから廃棄されなくなると潜在
的に危険となる。また、空気流に対する抵抗増大のた
め、煙霧フードから空気を除去するのにより多くのエネ
ルギーが必要になる。

【００３３】本発明の重要な特徴によれば、５５で概略
的に示した差圧センサが設けられ、フィルタ濾過構造の
他側と比べた片側の差圧を測定する。このセンサは、フ
ィルタ媒体のつまり程度に比例したアナログ入力電圧を
煙霧フードコントローラ２０に与える。信号が所定のレ
ベルに達すると、煙霧フードコントローラ２０がこれを
検出し、オペレータパネル３４に警戒指示を与え、煙霧
フードを使っている作業員にそのような状態であること
を警告する。あるいは、所定の信号レベルをコントロー
ラで検出し、それを使ってアラーム４４を鳴らすように
してもよい。

【００３４】図６を参照すると、ドア６６と同様な水平
方向に移動可能なドア７６を有する組合せ煙霧フード７
４が示してあり、この煙霧フード７４は適切なトラック
に沿ってドア７６を支持したフレーム構造体７８を有
し、またフレーム構造体７８は煙霧フードの開口内で垂
直方向に移動可能である。

【００３５】他の種類の煙霧フードとして、図４及び図
５に示したように水平方向に移動可能ないくつかのサッ
シドア６６を含み、上下複数対の隣接するトラック６８
に沿って各ドアを移動可能としてもよい。各ドアが図４
及び図５に示すように位置するとき、煙霧フードの開口
は完全に閉じられており、作業員はドアを水平方向に移
動して煙霧フードへアクセス可能となる。煙霧フード６
０と６４は共に、前述したＨＶＡＣ装置用のものでもよ
い排気系へと通例延びた排気ダクト７０を有する。煙霧
フード６４は７２で概略的に示したフィルタ濾過構造も
含み、このフィルタ濾過構造は有害な煙霧及びその他の
汚染物が煙霧フードから排気系内へ流出するのを防ぐも
のである。図６を参照すると、ドア６６と同様な水平方
向に移動可能なドア７６を有する組合せ煙霧フード７４
が示してあり、この煙霧フード７４は適切なトラックに
沿ってドア７６を支持したフレーム構造体７８を有し、
またフレーム構造体７８は煙霧フードの開口内で垂直方
向に移動可能である。図６には破線７３で示した省略部
分があり、これは、フレーム構造体７８を充分に上昇さ
せて作業員による煙霧フードの内部への適切なアクセス
を可能とするように、煙霧フードの高さを図示の場合よ
りも大きくできることを示すことを意図したものであ
る。一般に、垂直領域７５として示したバイパス領域が
存在し、約２インチ幅とし得る頂部リップ部７７も通例
存在する。この寸法は、開放面面積の計算に対するその
影響を考慮可能なように決められるのが好ましい。同様
にフレームの下方サッシ部７９の寸法も、同じ理由から
決められる。

【００３６】特に図示してないが、住居用の開き窓とほ
ぼ同じく、隣接したトラックに沿って垂直方向に移動可
能な２つまたはそれより多いサッシドアなど、煙霧フー
ド開口の幅に沿って相互に隣接して位置した複数組の垂
直方向に移動可能なサッシドアを含め上記以外の組合せ
も可能である。

【００３７】煙霧フードコントローラ２０は、前述した
ような各種のサイズ及び構成の煙霧フードを作動させる
と共に、いくつかの煙霧フードが配置されることもあ
り、また建屋ＨＶＡＣ系の一部とし得る共通の排気マニ
ホールドに合流する排気ダクトを備えることもあるラボ
ラトリ室内に装着される。煙霧フードは１つの独立した
ものでも、また独自の別個な排気ダクトを有するもので
もよい。１つの煙霧フードが設置される場合、このよう
な設備は、可変速モータで駆動され且つ排気ダクトに付
設されたブロワーを有し、煙霧フードを通る空気の流れ
を調整するようにモータ及びブロワーの速度が可変制御
可能であるのが一般的である。

【００３８】あるいは、１つの領域内に複数の煙霧フー
ドが存在する最も一般的な場合、各煙霧フードの排気ダ
クトは１つ以上のより大きい排気マニホールドに合流さ
れ、マニホールド系内に１つの大型ブロワーが設けられ
ることもある。かかる装備では、各煙霧フードの制御が
それぞれの煙霧フード内に配置された別々のダンパーに
よって行われるので、各煙霧フードに付設されたダンパ
ーを適切に位置させることによって流れの変化を制御可
能である。

【００３９】煙霧フードコントローラは、市販されてい
るさまざまな種類及びスタイルの煙霧フードのうち実質
上どれでも制御できるもので、このため、コントローラ
で使われる各種センサと接続可能な多数の入出力ポート
（ライン、コネクタまたは接続で、これらは本発明を説
明する目的上全て等価と見なされる）。図２に示したご
とく煙霧フードコントローラは、前述したような排気ダ
ンパーに備えられたデジタル信号／アナログ圧力変換素
子とインタフェースするデジタル出力つまりＤＯポート
を有するほか、可変速ファンドライブがアナログ方式で
設けられている場合には、そのドライブを制御するため
のアナログ電圧出力ポートも有する。水平及び垂直両方
向に移動可能なサッシの位置を検知するのに使われる５
つのサッシ位置センサポート、及び排気空気流量センサ
４９と接続されるアナログ入力ポートも設けられてい
る。

【００４０】別の非常スイッチ５１用のデジタル入力ポ
ートが設けられ、アラームホーン信号及び補助信号を出
力する各デジタル出力ポートも設けられている。さら
に、ルームコントローラ２２へ流量信号を与えるアナロ
グ出力ポートも設けられている。このポートは、各煙霧
フードコントローラ２０から延びた個々のライン８１に
よってルームコントローラ２２に接続されている。

【００４１】上記の説明から、サッシ位置を変えながら
平均面速度を維持しようとすると、開口のサイズが大幅
に変化するため、平均面速度を維持するのに空気量の大
幅な変化を必要とすることが理解されるべきである。空
気量可変のブロワーをサッシ位置の関数として制御する
ことは知られているが、本発明の煙霧フードコントロー
ラは、制御系の能力をその系内の変動に対する反応がす
ばやくなされるように比較的一定の平均面速度を維持す
る点で大幅に改善する追加の制御方式を組み入れること
によって、周知の方法を改良している。このような改良
は、前述した相互参照の関連出願でも図示、説明及び特
許請求されている。

【００４２】サッシドアの位置を求めるため、サッシ位
置センサが移動可能な各サッシドアに隣接して設けら
れ、この点は図７、図８及び図９に概略的に示してあ
る。図８を参照すると、ドアサッシ位置インジケータは
比較的薄いポリエステルベース層８２からなるのが好ま
しい比較的簡単な機械設計の細長いスイッチング機構８
０で構成され、ベース層８２の上に単位長さ当り既知の
一定抵抗を有する電気抵抗インク８４がストリップ状に
印刷されている。別のポリエステルベース層８６が設け
られ、同じくその上に導電性インク８８がストリップ状
に印刷されている。２つのベース層８２と８６は、スト
リップの両側に位置した接着剤９０の２つのビードによ
って相互に接着接合されている。両ベース層はほぼ千分
の５インチの厚さが好ましく、両ビードはほぼ千分の２
インチの厚さで、これらのビードが導電層８８と抵抗層
８４の間に空間領域を与えている。スイッチング機構８
０は、接着剤の層９２によって煙霧フードに付着される
のが好ましい。

【００４３】ポリエステル素材は一方の層が他方の層に
向かって移動し接触可能なほど充分フレキシブルであ
り、前記ストリップが隣合わせて配置された対応するサ
ッシドアに支持され、且つ好ましくはバネ付勢されたア
クチュエータ９４に応じて両層間で接点が形成されるの
で、サッシドアが移動すると、アクチュエータ９４がス
イッチング機構８０に沿って移動し抵抗層と導電層との
間に接点を生じ、これが後述する電気回路によって検知
され、スイッチング機構８０の長さに沿ったアクチュエ
ータ９４の位置を示す電圧出力を与える。すなわち、ア
クチュエータ９４がサッシドアに支持されることによっ
て、サッシドアの位置を示す電圧を与える。

【００４４】アクチュエータ９４は、サッシドアの移動
につれ充分な圧力がスイッチング機構８０に加わり、２
つのベース層を当接させて、抵抗層と導電層が相互に電
気接触を生じ、この電気接触に応じて電圧レベルが与え
られるように、スイッチング機構８０に向かってバネ付
勢されるのが好ましい。スイッチング機構８０を充分な
長さとし、図３に示すようにサッシドアの移動の全範囲
をカバーすることによって、サッシ位置を正確に求める
ことができる。

【００４５】尚、図３及び図５に示したスイッチング機
構８０は概略を示すだけであって、実際上スイッチング
機構８０はサッシフレーム自体内に配置されるのが好ま
しく、図示のように外からは見えない。スイッチング機
構８０の幅及び厚さの寸法は小さいので、サッシドアの
動作との干渉は事実上問題とならない。アクチュエータ
９４は、サッシドアに穿孔した小さい穴の中に配置した
り、あるいはサッシドアの一端の外側へ取り付けたり
し、スイッチング機構８０を作動する位置にくるように
すればよい。図３及び図６に示した垂直方向に移動可能
なサッシドアでは、サッシフレームの片側または他側に
スイッチング機構８０を設けるのが好ましい一方、水平
方向に移動可能なドアを有する煙霧フードでは、可動ド
アの重量がスイッチング機構８０へ作用しないようにも
しくはそれを損傷しないように、トラック６８の頂部に
スイッチング機構８０を配置するのが好ましい。またア
クチュエータ９４は、前述の相互参照出願のうちアハメ
ッドらによる名称「複数の可動ドアによって覆うべき開
口の非覆いサイズを求める方法及び装置」、通し No.52
498 に記載の理由から、各ドアの一端に配置されるのが
好ましい。

【００４６】図９を参照すると、位置指示電圧を発生す
る好ましい電気回路が示してあり、この電気回路は１つ
のトラック内における２つのサッシドアの位置を示す２
つ別々の電圧を与えるのに適する。図５に示した断面図
について見れば、各々が２つのサッシドアを支持した２
つの水平トラックが存在し、各トラック毎に図９に示し
た回路と同じものがスイッチング機構８０を含めて設け
られ、図示した４つのサッシドアの各々について別個の
電圧を与える。

【００４７】スイッチング機構８０は接着剤の層９２で
煙霧フードに取り付けられるのが好ましく、アクチュエ
ータ９４がスイッチング機構８０の長さに沿った各位置
でそれに当接する。図７を参照すれば、図５に示した２
つのトラックで使われるような、一対のスイッチング機
構８０の概略図が示してある。スイッチング機構８０は
各トラックに設けられ、図中４つの矢印がアクチュエー
タ９４によって形成される接触点を表しており、この結
果それぞれのスイッチング機構の各端に信号が与えら
れ、この信号の大きさが各端とそれに最も近い矢印との
間の距離に比例した電圧を表している。こうして１つの
スイッチング機構８０が、各トラックに配置された２つ
のドアについての位置指示信号を与える。上記の電圧発
生を実施するのに使われる回路が図９に示してあり、各
トラック毎に１つの回路が備えられる。抵抗要素（層）
は８４で、また導電要素（層）８８は各一端がアースに
接続して示してあり、他端の２つの矢印が、２つの別々
のドアに付設されたそれぞれのアクチュエータ９４によ
って形成される抵抗要素と導電要素間の接触点を表して
いる。図示の回路は演算増幅器１００を含み、該演算増
幅器１００がＰＮＰトランジスタ１０２のベースに接続
された出力を有し、ＰＮＰトランジスタ１０２のエミッ
タが抵抗１０４を介して正の電圧源へ及び直接演算増幅
器１００の負入力へ接続され、演算増幅器１００の正入
力も好ましくは約５ボルトの正の電圧源に接続されてい
る。トランジスタ１０２のコレクタは抵抗要素８４の一
端に接続され、出力ライン１０６を有し、ドアの位置を
示す電圧がそこに発生する。

【００４８】上記回路は抵抗要素８４へ向かう一定の電
流を与えるように作動し、この電流が、抵抗に沿った最
も近い接触点が変化するにつれて変るコレクタとアース
間の抵抗値に比例した電圧を出力ライン１０６上に生じ
る。演算増幅器１００は負入力を駆動して正入力の電圧
レベルと等しくするように動作し、この結果演算増幅器
の出力に、抵抗要素８４の実効長さに正比例して変化す
る電流が与えられる。回路の下方部分は前述したのと同
じ方法で動作し、抵抗要素８４の接続端とトラック内の
他方のサッシドアに付設されたアクチュエータ９４によ
る接触点との間の距離に比例した電圧を出力ライン１０
８上に同様に生じる。

【００４９】煙霧フードコントローラの回路の合成電気
概略図を参照すると、図１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０
ｄ及び１０ｅの各図面を図１０に示したように隣合わせ
て並べれば、煙霧フードコントローラ２０全体の電気概
略図となる。図１０ａから図１０ｅの回路の動作は、い
ちいち詳述しない。回路はマイクロプロセッサによって
駆動され、煙霧フードコントローラの制御機能を実施す
る重要なアルゴリズムについては後で説明する。図１０
ｃを参照すれば、同図の回路は水晶発振器１２２から８
ＭＨｚのクロック入力が印加されるモトローラＭＣ６８
ＨＣ１１マイクロプロセッサ１２０を含む。マイクロプ
ロセッサ１２０は３状態バッファ１２６（図１０ｄ）に
接続されたデータバス１２４を有し、バッファ１２６は
同じくデータバス１２４へ接続された電気的にプログラ
ム可能なリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ）１２８に接
続されている。ＥＰＲＯＭ１２８は３状態バッファ１２
６に接続されたアドレスラインＡ０−Ａ７を有し、さら
にマイクロプロセッサ１２０に接続されたアドレスライ
ンＡ８−Ａ１４も有する。

【００５０】また本回路は、３から８−ビットのマルチ
プレクサ１３０、データラッチ１３２（図１０ｄ参
照）、及び煙霧フードによって排気されている空気量を
示すアナログ出力を与えるデジタル−アナログ変換器１
３４を含み、その情報が図２を参照して前述したルーム
コントローラ２２に与えられる。図１０ｂを参照すれ
ば、手持ち式の端末を介して情報を送信及び受信するＲ
Ｓ２３２ドライバ１３６が設けられている。図９に示し
た回路も、図１０ａ及び図１０ｂに包括概略図として示
してある。その他の各部品はよく知られているので、特
に説明する必要はないであろう。

【００５１】前述したように本装置は、煙霧フードを通
って引かれている空気量を測定するため排気ダクト７０
内に配置されるのが好ましい空気流量センサ４９を用い
る。空気流量は、マルチ点ピトー管などの両側間での差
圧を測定することによって計算し得る。また空気流量
は、エアバルブやフローメータで測定したり、あるいは
オリフィス板などの両側間での差圧を測定して求めても
よい。好ましい実施例においては排気ダクトを通る流れ
を測定する差圧センサを用い、本発明の装置では煙霧フ
ードを通る流れを所定の平均面速度に維持するか、もし
くは煙霧フードが閉じられていたり、非常に小さいバイ
パス領域を有する場合に最小速度に維持する制御方式を
用いる。

【００５２】煙霧フードコントローラは、水平方向に移
動可能なサッシドア、垂直方向に移動可能なサッシド
ア、または両者の組合せを含め、ほとんどあらゆる種類
の周知煙霧フードに対して適用構成可能である。図２及
び図１０から明らかなように、煙霧フードコントローラ
は排気ダンパーあるいは可変速のファンドライブを制御
するものであり、いずれの種類の制御とも両立する信号
を出力する。また煙霧フードコントローラは、煙霧フー
ドの物理特性及び動作特性を決める情報、及びその他の
初期設定情報も受信する。この種の情報は、オペレータ
パネル３４に接続可能なラップトップコンピュータであ
るのが好ましい手持ち式の端末によって、煙霧フードコ
ントローラへ入力できる。コントローラに与えられるべ
き情報は下記のものを含み、情報の次元も一緒に示す： 動作情報： １．時刻； ２．平均面速度（ＳＶＥＬ）の昼夜値設定、分当りフィ
ートまたは秒当りメートル； ３．最小流量（ＭＩＮＦＬＯ）の昼夜値設定、分当り立
方フィート； ４．高速度限（ＨＶＥＬ）の昼夜値設定、Ｆ／ｍまたは
Ｍ／ｓｅｃ； ５．低速度限（ＬＶＥＬ）の昼夜値設定、Ｆ／ｍまたは
Ｍ／ｓｅｃ； ６．中高速度限（ＭＶＥＬ）の昼夜値設定、Ｆ／ｍまた
はＭ／ｓｅｃ； ７．中低速度限（ＩＶＥＬ）の昼夜値設定、Ｆ／ｍまた
はＭ／ｓｅｃ； ８．比例ゲイン係数（ＫＰ）の設定、誤差当りのアナロ
グ出力、パーセント； ９．積分ゲイン係数（ＫＩ）の設定、誤差当りのアナロ
グ出力と分時間の積、パーセント； １０．微分ゲイン係数（ＫＤ）の設定、誤差当りのアナ
ログ出力と分時間の積、パーセント； １１．制御機器としてダンパーの代わりに可変速ドライ
ブを用いた場合のフィードフォワードゲイン係数（Ｋ
Ｆ）の設定、ＣＦＭ当りアナログ出力。

【００５３】上記の情報が動作のモードを制御し、また
動作の昼または夜モード時における流量限を制御するの
に使われる。コントローラ２０は、該当の情報がユーザ
によって与えられない場合に、前記３−７項の各ステッ
プを計算するためのプログラムされた命令を含む。この
ため、平均面速度の昼夜値が設定されると、コントロー
ラ２０は平均面速度の１２０％である高速度限、８０％
である低速度限、及び９０％である中速度限をそれぞれ
計算する。尚、これらのパーセント値は所望に応じ調整
し得ることが理解されるべきである。入力すべきその他
の情報には、煙霧フードの物理的構造に関連した以下の
情報が含まれる。以下の情報のうち一部は、垂直または
水平方向にだけ移動可能なサッシドアの場合不必要なこ
ともあるが、両方の組合せでは全ての情報が必要とな
る： １２．垂直方向の区分数を入力； １３．各区分の高さを入力、インチ； １４．各区分の幅を入力、インチ； １５．区分毎のトラック数を入力； １６．トラック当りの水平サッシの数を入力； １７．最大サッシ高さを入力、インチ； １８．サッシ幅を入力、インチ； １９．サッシ左縁からのサッシセンサの位置を入力、イ
ンチ； ２０．区分当りのバイパス面積を入力、平方インチ； ２１．区分当りの最小面面積を入力、平方インチ； ２２．水平サッシ上方の頂部リップ高さを入力、イン
チ； ２３．水平サッシ下方の底部リップ高さを入力、イン
チ。

【００５４】煙霧フードコントローラ２０は、一連の命
令を実施することによって煙霧フードを通る空気の流れ
を制御するようにプログラムされており、その概略が図
１１のフローチャートに含まれている。始動後、情報を
ディスプレイに出力し、時刻を求めてから、コントロー
ラ２０は全てのドアの初期サッシ位置を読み取り（ブロ
ック１５０）、次いでこの情報が開放面面積を演算する
のに使われる（ブロック１５２）。前になされていなけ
れば、ここでオペレータは平均面速度の設定点を設定で
き（ブロック１５４）、この情報が後で開放面面積と共
に、前に測定及び計算された煙霧フードの開放面積を前
提として、所定の平均面速度を与えるのに必要な排気流
量設定点（ＳＦＬＯＷ）を演算するのに使われる（ブロ
ック１５６）。次いで、演算された煙霧フードの排気流
量設定点が予め設定されたまたは必要な最小流量と比較
され（ブロック１５８）、演算設定点が最小流量よりも
小さいと、コントローラは設定点流量を予め設定された
最小流量に設定する（ブロック１６０）。演算設定点が
最小流量より大きければ、そのまま保持され（ブロック
１６２）、両方の制御ループに与えられる。

【００５５】煙霧フードコントローラに可変速のファン
ドライブが存在する場合、すなわちいくつかの煙霧フー
ドが共通の排気ダクトに接続されていずダンパーによっ
て制御されない場合、コントローラはフィードフォワー
ド制御ループを実行し（ブロック１６４）、オープンル
ープ型の制御動作を表し加算ジャンクション１６６に送
られる制御信号を与える。この制御動作では、ブロワー
の速度の予測値が煙霧フードの計算された開口と平均面
速度設定点とに基づいて発生される。こうして発生され
たブロワーの速度の予測値によって、ブロワーモータが
平均面速度を維持するように迅速に速度を変化させる。
尚、フィードフォワード態様の制御はサッシ位置が変化
されたとき及びそれが変化された後でだけ呼び出され、
煙霧フードを通る空気量を制御するのに可変速のブロワ
ーが使われる場合には、平均面速度を一定に維持するの
に別の制御ループが支配的な制御動作を行うことが理解
されるべきである。

【００５６】サッシ位置が変化して、フィードフォワー
ドループが新たな空気量を確立した後、制御ループは比
例−積分−微分制御ループに切り換わり、このループは
設定流量信号がブロック１６８に与えられることによっ
て実施され、ブロック１６８ではコントローラが、設定
流量信号と排気ダクト内の排気空気流量センサによって
測定された流量信号との差の絶対値を求めることで誤差
を演算する。演算された誤差は比例−積分−微分制御ル
ープ（ＰＩＤ）と称される制御ループに与えられて誤差
信号を求め（ブロック１７０）、この誤差信号が前のサ
ンプルからの前回誤差信号と比較され、誤差が不感帯
（デッドバンド）より小さいかどうかを判定する（ブロ
ック１７２）。小さければ、前回誤差信号がブロック１
７４に示すように維持されるが、小さくないと、新たな
誤差信号が出力ノード１７６に与えられ、さらに加算ジ
ャンクション１６６に与えられる。加算後の誤差も前回
の出力信号と比較され、それが不感帯内にあるかどうか
を判定し（ブロック１８０）、不感帯内にあれば前回つ
まり前の出力が保持される（ブロック１８２）。不感帯
外であれば、新たな出力信号がダンパー制御器またはブ
ロワーに与えられる（ブロック１８４）。

【００５７】ブロック１８２に示したように前回出力が
出力となる場合、コントローラは測定流量（ＭＦＬＯ
Ｗ）を読み取り（ブロック１８６）、その後サッシ位置
が読み取られ（ブロック１８８）、正味の開放面面積が
再演算され（ブロック１９０）、新たな演算面積から旧
演算面積を引いたものが不感帯より小さいかどうかが判
定され（ブロック１９２）、小さければ旧面積が維持さ
れ（ブロック１９４）、再び誤差が演算される（ブロッ
ク１６８）。新面積から旧面積を引いたものが不感帯以
内にないと、コントローラはブロック１５６に示したよ
うに新たな排気流量設定点を演算する。

【００５８】煙霧フードコントローラの重要な利点の１
つは、反復する方法できわめて迅速に制御方式を実行す
るのに適していることである。排気空気流量センサが流
量信号情報を与え、これが１００ミリ秒毎に約１サンプ
ルの速さでマイクロプロセッサに入力され、図１１に関
連して説明した制御動作が約１００ミリ秒毎に完了され
る。サッシドアの位置信号は、２００ミリ秒毎にマイク
ロプロセッサによってサンプリングされる。このように
迅速な制御動作の反復サンプリング及び実行の結果、コ
ントローラのきわめて迅速な動作が得られる。こうして
サッシドアの移動が空気流量の調整をもたらし、サッシ
ドアの位置変え停止後わずか約３−４秒の時間内で平均
面速度が達成されることが判明している。これは、既存
の煙霧フードコントローラと比べて大幅な改良を意味す
る。

【００５９】フィードフォワード制御ループが用いられ
る場合に、このループを実行するのに使われる一連の命
令が図１２のフローチャートに示してあり、コントロー
ラは排気流量設定点（ＳＦＬＯＷ）を用いてファンドラ
イブへの制御出力を演算する（ブロック２００）。この
制御出力は信号ＡＯとして示してあり、設定流量と勾配
値の積にインタセプト点を加えたものとして演算され
る。インタセプト点とはファンドライブへの固定出力電
圧の値で、式中の勾配が排気流量とファンドライブへの
出力電圧とを相関させている。次いでコントローラはダ
クト速度（ＤＶ）を読み取り（ブロック２０２）、前回
のダクト速度サンプルを取り出して（ブロック２０４）
それをダクト速度値と設定し、最大及び最小遅延時間の
タイミング機能をスタートさせ（ブロック２０６）、コ
ントローラはこれを使ってダクト速度が安定状態に達し
たかどうかを確かめる。すなわちコントローラは、最大
遅延時間が経過したかどうかを判定し（ブロック２０
８）、経過していれば、出力２１０に出力信号を与え
る。最大遅延時間が経過していないと、前回のダクト速
度サンプルと今回のダクト速度サンプルとの差の絶対値
が不感帯値以下であるかどうかをコントローラが判定す
る（ブロック２１２）。不感帯値以下でないと、コント
ローラは前回のダクト値を今回のダクト値サンプルと等
しく設定し（ブロック２１４）、その後最小遅延のタイ
ミング機能を再スタートさせる（ブロック２１６）。こ
の処理が終わると、コントローラは再び最大遅延が経過
したかどうかを判定する（ブロック２０８）。前回のダ
クト速度サンプルと今回のダクト速度サンプルとの差の
絶対値が不感帯値より小さいと、最小遅延時間が経過し
たかどうかをコントローラは判定し、ブロック２１８に
示したように経過していれば、出力が２１０に与えられ
る。経過していなければ、最大遅延時間が経過したかど
うかを再び判定する。

【００６０】比例−積分−微分つまりＰＩＤ制御ループ
について見ると、コントローラは図１３のフローチャー
トに示した各命令を実施することによってＰＩＤループ
を実行する。コントローラはブロック１６８（図１１参
照）で演算された誤差を、３つの別々の経路で用いる。
上方の経路において、コントローラは予め選択された比
例ゲイン係数を用い（ブロック２２０）、この比例ゲイ
ン係数が誤差と共に使われて比例（Ｐ）ゲインを計算し
（ブロック２２２）、計算された比例ゲインが加算ジャ
ンクション２２４に出力される。

【００６１】またコントローラは誤差信号を使って積分
項を計算し（ブロック２２６）、この積分項はループ時
間と誤差の積に前回の積分和（ＩＳＵＭ）を加えたもの
に等しく、得られた計算値が限界と比較されて積分項に
限界を与える。次いでこの積分項が前に定義された積分
ゲイン定数と一緒に使われ（ブロック２３０）、コント
ローラはそれらから積分（Ｉ）ゲインを計算する（ブロ
ック２３２）。得られる積分ゲインは、積分ゲインの定
数に積分和の項を乗じたものである。その後、出力が加
算ジャンクション２２４に与えられる。

【００６２】さらに入力誤差は、微分ゲイン係数を計算
するのにもコントローラによって使われる。このためコ
ントローラは、前に定義された微分ゲイン係数をブロッ
ク２３４で入力し、これを誤差と共に用いて微分（Ｄ）
ゲインを計算する（ブロック２３６）。この微分ゲイン
は、ＰＩＤループを実行するのに必要な時間の逆数に微
分ゲイン係数を乗じ、これに今回のサンプル誤差から前
回のサンプル誤差を引いた差を乗じたもので、その結果
が加算ジャンクション２２４に与えられる。

【００６３】図１３に示したようにコントローラ２０に
よって行われる制御動作は３つ別々のゲイン係数を与
え、これらが煙霧フードを通る空気量の安定状態の修正
を非常にすばやく作用する方法を与える。かかるＰＩＤ
制御ループに基づく出力信号の形成は、誤差の大きさだ
けでなく、制御の微分ゲイン部分の結果も考慮にしてい
るため、誤差の変化速度も考慮に入っており、ゲインの
値の変化が変化速度に比例している。つまり、微分ゲイ
ンは実際の状態がどれくらい速く変化しているのかを把
握可能とし、実際の状態と所望の状態との誤差を最小と
するための「予測因子」として働く。積分ゲインはある
期間にわたって積分された誤差の関数である修正信号を
生成するので、実際の状態を所望の状態へ近づけるのに
必要な修正を連続ベースで与える。比例、積分及び微分
の各ゲインの適当な組合せで、ループの処理速度が速ま
り、オーバシュートすることなく所望の状態へ到達可能
となる。

【００６４】ＰＩＤ制御動作の重要な利点は、煙霧フー
ドが配置されるラボラトリ内で生じる可能性のある変動
を、他のコントローラでは得られない方法で補償する点
にある。共通の排気マニホールドに接続された多数の煙
霧フードを有するラボラトリ室においては、共通の排気
マニホールドに接続された別の煙霧フードでサッシドア
を動かすことにより、煙霧フード排気ダクトの圧力変化
が一般的に発生する。こうした圧力変化が、サッシドア
を動かさなかった煙霧フードの平均面速度に影響を及ぼ
す。しかしＰＩＤ制御動作では、排気ダクトセンサによ
って圧力の変化を求めれば、空気流量を調整できる。も
っと低い程度ではあるが、特にラボラトリ室内の差圧が
例えば室外の廊下などの標準スペースより低い圧力に維
持されている場合、ラボラトリ自体のドアの開閉によっ
て、ラボラトリ内に圧力変化が生じることもある。

【００６５】フィードフォワード制御ループを較正する
必要もあり、この目的のため、図１４のフローチャート
に示した各命令が実施される。初期較正を行う際には、
例えばコネクタ３８を介してオペレータパネルに接続可
能な手持ち式端末を介して行うのが好ましい。次いでコ
ントローラは、フィードフォワード較正がオンかどうか
を判定し（ブロック２４２）、オンであれば、ファンド
ライブのアナログ出力を最大値の２０％の値に設定し、
これを値ＡＯ１とする（ブロック２４４）。その後コン
トローラは、前回のサンプルダクト速度（ＬＳＤＶ）を
今回のダクト速度（ＣＤＶ）として設定し（ブロック２
４６）、最大及び最小両タイマーをスタートさせる（ブ
ロック２４８）。コントローラは次のようにして、安定
状態のダクト速度を確かめる。まず、最大タイマーが満
了したかどうかをチェックし、満了していなければコン
トローラは、前回のサンプルダクト速度から今回のダク
ト速度を引いた差の絶対値が不感帯以下であるかどうか
を判定し（ブロック２０）、以下であれば、最小タイマ
ーが満了しているかどうかをコントローラが判定する
（ブロック２７２）。満了していなければ、コントロー
ラは今回のダクト速度を読み取る（ブロック２７４）。
前回のサンプルダクト速度から今回のダクト速度を引い
た差の絶対値が不感帯より大きければ、前回のサンプル
ダクト速度が今回のダクト速度として設定されて（ブロ
ック２７６）、最小タイマーが再スタートされ（ブロッ
ク２７８）、今回のダクト速度が再び読み取られる（ブ
ロック２７４）。最大タイマーまたは最小タイマーのど
ちらかが満了していた場合、コントローラはファンドラ
イブへの前回のアナログ出力値をチェックし（ブロック
２５２）、前回のアナログ出力値が最大出力値の７０％
であったかどうかを問い合わせる（ブロック２５４）。
７０％でないと、ファンドライブへのアナログ出力値を
最大値ＡＯ２の７０％に設定し（ブロック２５６）、Ａ
Ｏ１に対応した安定状態のダクト速度を設定する。次い
でコントローラは、アナログ出力がＡＯ２の場合におけ
る安定状態のダクト速度を確かめる手順を繰り返す（ブ
ロック２５８）。最大値の７０％であれば、ダクト速度
をＡＯ２の安定状態速度と対応したものにする（ブロッ
ク２５８）。最後にコントローラは、勾配及びインタセ
プト両値を計算する（ブロック２６２）。

【００６６】較正処理の結果、アナログ出力値の２０％
と７０％におけるダクト流量が求められ、サッシドアの
位置が変えられたときに必要なファン速度をフィードフ
ォワード制御動作で正確に予測できるように、測定流量
から勾配及びインタセプト両値を求めることができる。

【００６７】

【発明の効果】以上の詳しい説明から理解されるよう
に、煙霧フード及びそれらが含まれた室を制御する改良
システム及び装置が図示され説明された。多くの望まし
い安全性の特徴が、煙霧フードを含んだ室内にいる人た
ちに対して高められた安全性を保証している。本装置は
フィルタ媒体の過剰な詰まりを検出し、その状態の可聴
及び／又は目視指示を与える。また本システムは、室内
の煙霧フードによって排気されている空気の量及びその
室用のＨＶＡＣ装備によって排気されている空気の量を
考慮に入れて室内への空気供給を制御すると共に、非常
時には、室内に作業員を閉じ込めてしまったり、あるい
は外側ドアを室内側に開いて室内の望ましい低い差圧を
急速に消失させてしまうことなく、非常時の緊急煙霧フ
ード排気モードでの動作が行われるように室の差圧を制
御する。

【００６８】本発明の各種実施例を図示し説明したが、
各種の代替、代用及び等価物を使用可能であり、本発明
は特許請求の範囲の記載及びそれと等価の内容によって
のみ制限されるものであることが理解されるべきであ
る。

【００６９】本発明の各種の特徴は、特許請求の範囲の
各項に記載されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の装置の概略ブロック図で、建屋
の暖房、換気及び空調のモニター及び制御系のルームコ
ントローラと併せて示してある。

【図２】煙霧フードコントローラの概略図で、正面図を
示したオペレータパネルと接続して示してある。

【図３】垂直方向に作動可能なサッシドアを有する代表
的な煙霧フードの正面概略図。

【図４】水平方向に作動可能なサッシドアを有する代表
的な煙霧フードの正面概略図。

【図５】図４の５−５線にほぼ沿った断面図。

【図６】水平及び垂直両方向に作動可能なサッシドアを
有する代表的な組合せサッシ煙霧フードの正面概略図。

【図７】スイッチング手段を示す複数のドアサッシ位置
の電気概略図。

【図８】ドアサッシ位置スイッチング手段の断面図。

【図９】煙霧フードのサッシドアの位置を求める電気回
路の概略図。

【図１０】図１１、１２、１３、１４及び１５の相対的
な位置関係を示すブロック図で、合わせて本発明を実施
した煙霧フードコントローラ用電気回路の概略図を構成
する。

【図１１】図１２、１３、１４及び１５に相互につなが
れて、本発明を実施した煙霧フードコントローラ用電気
回路の概略図を構成する。

【図１２】図１１、１３、１４及び１５に相互につなが
れて、本発明を実施した煙霧フードコントローラ用電気
回路の概略図を構成する。

【図１３】図１１、１２、１４及び１５に相互につなが
れて、本発明を実施した煙霧フードコントローラ用電気
回路の概略図を構成する。

【図１４】図１１、１２、１３及び１５に相互につなが
れて、本発明を実施した煙霧フードコントローラ用電気
回路の概略図を構成する。

【図１５】図１１、１２、１３及び１４に相互につなが
れて、本発明を実施した煙霧フードコントローラ用電気
回路の概略図を構成する。

【図１６】本発明の煙霧フードコントローラの全体的動
作のフローチャート。

【図１７】本発明の煙霧フードコントローラの動作の一
部のフローチャートで、本発明の好ましい一実施例に含
まれるフィードフォワード制御方式の動作を特に示す。

【図１８】本発明の煙霧フードコントローラの動作の一
部のフローチャートで、本発明を実施した比例ゲイン、
積分ゲイン及び微分ゲイン制御方式の動作を特に示す。

【図１９】本発明の煙霧フードコントローラの動作の一
部のフローチャートで、フィードフォワード制御方式の
較正の動作を特に示す。

【符号の説明】

２０ 煙霧フードコントローラ ２２ ルームコントローラ（ルーム制御手段） ２４ 排気コントローラ ４４ 警報発生手段（アラーム） ４６、５１ 第１、２非常スイッチ手段 ４９ 煙霧フード空気流量測定手段（排気空気流量セン
サ） ５５ フィルタハウジング両側の差圧測定手段（差圧セ
ンサ） ６０、６４、７４ 煙霧フード ６２、６６、７６ サッシドア ７０ 排気ダクト ７７ フィルタハウジング（構造） ８０、９４ 開口非覆い部サイズ測定手段 （８０；スイッチング機構、９４；アクチュエータ）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開口と、移動されるにつれ該開口を少なく
   とも部分的に覆う少なくとも１つの可動な煙霧フードサ
   ッシドアとを有するような煙霧フードをモニターし制御
   するための装置で、前記煙霧フードが空気及び煙霧をそ
   こから排出させる排気ダクトを有し、前記煙霧フードが
   フィルタハウジングと煙霧及び流出物を捉えるフィルタ
   手段とを有するものにおいて、 前記開口の非覆い部のサイズを求め、求められたサイズ
   を示す位置信号を発生する手段；前記煙霧フードを通る
   空気の流量を測定し、通過空気流量を示す流量信号を発
   生する手段；コントローラ手段から受信される制御信号
   に応じて煙霧フードを通る空気の流量を変える変調手
   段；前記フィルタハウジング両側の差圧を測定し、該測
   定された差圧に比例する電気差圧信号を与える手段；前
   記位置信号と前記実際の流量信号に応じて前記流量変調
   手段を制御し、前記煙霧フードを通る空気の流量を制御
   するコントローラ手段で、前記電気差圧信号が所定値を
   越えると高フィルタ詰まり信号を発生するコントローラ
   手段；を備えた煙霧フ−ド制御装置。
2. 【請求項２】前記高フィルタ詰まり信号の発生に応じて
   警告指示を発生する手段をさらに備えた請求項１記載の
   装置。
3. 【請求項３】前記警告指示発生手段が可視指示を与える
   手段を備えた請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】前記警告指示発生手段が可聴指示を与える
   手段を備えた請求項２記載の装置。
5. 【請求項５】前記高フィルタ詰まり信号を受信すると、
   前記コントローラ手段が前記煙霧フードを通る空気の流
   量を増大させて前記フィルタの詰まりを補償する請求項
   １記載の装置。
6. 【請求項６】室の内側または外側へ開けられる１つ以上
   の出口ドアを有するようなラボラトリなどの室内の差圧
   を制御するシステムで、前記室が中央モニターステーシ
   ョンを含む建屋暖房及び空調装置を有する建屋内に配置
   されており、前記室がその中に配置された複数の煙霧フ
   ードを有し、該煙霧フードが、移動されるにつれ開口を
   少なくとも部分的に覆う少なくとも１つの可動な煙霧フ
   ードサッシドアを有し、各煙霧フードが空気及び煙霧を
   室から排出させる排気装置と連通された排気ダクトを有
   するものにおいて、 前記各煙霧フード及びそれに付属の排気ダクトに付設さ
   れた流量変調手段を制御し、前記排気ダクトを通る所定
   の最小流量を維持するか、あるいは前記開口の非覆い部
   を通る所望の面速度を維持するのに必要な流量を増大さ
   せる煙霧フードコントローラ手段；前記各煙霧フードに
   付設され、煙霧フードを通る空気流量を制御する流量変
   調手段；前記各煙霧フードに隣接して配置され、化学物
   質の漏れなどの発生時に作業員によって操作される第１
   の非常スイッチ手段で、前記煙霧フードコントローラ手
   段に信号を与え前記流量変調手段を制御して所定の非常
   流量を達成すると共に、前記中央モニターステーション
   に信号を与えて非常状態を指示する第１の非常スイッチ
   手段；を備えた煙霧フ−ド制御システム。
7. 【請求項７】室の外側に配置された第２の非常スイッチ
   手段；前記建屋の暖房及び空調装置から室へ供給される
   空気の量を少なくとも制御するルーム制御手段；を備
   え、 前記第２の非常スイッチ手段が、作業員による該第２非
   常スイッチ手段の操作に応じて、前記ルーム制御手段と
   少なくとも一部の煙霧フードの煙霧フードコントローラ
   手段とに非常信号を与え、煙霧フードコントローラ手段
   が前記流量変調手段を制御してそこを通る流量を所定の
   最大値に増大させ、前記ルーム制御手段が室への空気供
   給を制御して室内への空気の流量を変調することによ
   り、室内の差圧が室外の標準圧力より約０．０５−０．
   １インチの水柱の範囲内で低く保たれ、どんな外開きの
   ドアでも室内の作業員によって開けることができ、しか
   も前記差圧がどんな内開きのドアでも通常強制的に開い
   てしまわないようにする；請求項６記載のシステム。
8. 【請求項８】前記所定の非常時流量が最大流量である請
   求項６記載のシステム。
9. 【請求項９】前記煙霧フードコントローラ手段が、前記
   所定の非常時流量を所定の時間の間高い流量で与え、そ
   の後該流量を減少させる請求項６記載のシステム。