JPH07260222A

JPH07260222A - 実験室・ヒュームフード総合空調・換気システム

Info

Publication number: JPH07260222A
Application number: JP7983394A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Furuya; 泰英降矢; Masao Oka; 昌男岡; Seiji Sekiguchi; 精治関口; Kazuyoshi Ota; 和好太田; Susumu Hayashi; 進林; Yoshiaki Kobayashi; 好明小林; Tadashi Uejima; 紀上島
Original assignee: Kajima Corp; Oriental Giken Inc
Current assignee: Kajima Corp; Oriental Giken Inc
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】作業開口窓の開口面積に関わらず、安定した
開口部面風速を得るとともに、室内の給排気をバランス
させ、且つ室内空気の多量な排気を防止する。【構成】空気調和した外気のみを供給する空調機４９
を実験室１に接続する。作業開口窓５を介して室内空気
を排気する排気ダクト２３をチャンバー９の排気口１３
に接続する。外気を供給する給気ダクト２７を室内給気
口２５に接続する。作業開口窓５の風速を一定に保つと
ともに、合計給気量と、排気ファン３９からの排気量と
が常に等量となるように給排気量を比例制御する風量調
整装置１５を排気口１３、排気ダクト２３の間及び室内
給気口２５、給気ダクト２７との間に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、実験により発生する有
害ガス等を局所排気するヒュームフードと、このヒュー
ムフードが設置される実験室の空調・換気とを制御する
実験室・ヒュームフード総合空調・換気システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】化学実験では、実験作業過程において、
人体に有害なガス、或いは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
汚染を防ぐものの一つにヒュームフードがある。ヒュー
ムフードは、作業開口窓を有するチャンバーを実験室に
設置し、このチャンバーに排気装置を接続し、実験作業
過程において発生したチャンバー内の有害ガス等を、排
気装置を介して外部へ排気することで、室内への有害ガ
ス等の拡散を防止する。ヒュームフードの排気システム
は、全排気式と、給排気式とに大別することができる。
前者の全排気式は、チャンバー内からの排気に対する給
気を、作業開口窓を介して供給される室内空気により全
て賄う。一方、後者の給排気式は、更に、エアカーテン
型とプッシュプル型に分けられるが、いずれも、専用の
給気ファンにより導入した外気と室内空気の一部とを給
気とし、排気装置により排気する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ヒュームフードは、作
業開口窓のガラス扉を開閉して使用される。従って、排
気量も開口部の面積に比例して変化させないと、開口部
における面風速が安定して確保できない。しかしなが
ら、従来のヒュームフードでは、排気量が一定であるた
め、開口面積が変化すると、面風速が安定せず、面風速
が著しく低下した場合には、有害ガス等が室内側に漏れ
る虞れがあり、十分な安全性を確保できなかった。ま
た、作業開口窓の開口面積が変化すると、チャンバー内
へ流れ込む室内空気量が増減し、この必要換気量の変化
に追従できず、室内のエアーバランスが崩れることがあ
った。更に、全排気式固有の問題としては、空調された
多量の室内空気を排気するため、エネルギー損失が大き
くなる欠点があった。一方、給排気式固有の問題として
は、ヒュームフードを使用する作業員に未空調外気が直
接当たるため、不快感を生じさせるとともに、給気ファ
ンにより導入された外気が作業員に当たり、乱流が生
じ、チャンバー内部の有害ガス等が室内に漏れる虞れが
あった。本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、開
口面の変化に関わらず、安定した面風速が得られるとと
もに、給排気をバランスさせることができ、しかも、多
量の室内空気の排気が防止できる実験室・ヒュームフー
ド総合空調・換気システムを提供し、もって、安全性の
確保、給排気バランスの向上、省エネルギーを図ること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る実験室・ヒュームフード総合空調・換気
システムは、実験室を気密可能に構成し、内部に作業空
間となるチャンバーが形成されるとともに開閉自在な作
業開口窓が該チャンバーに設けられたヒュームフードを
実験室内に設置し、空気調和した外気のみを実験室に供
給する空調機を空調サプライダクトを介して実験室に接
続し、作業開口窓を介して実験室内の空気を排気する排
気ファンを排気ダクトを介してチャンバーの排気口に接
続し、外気を供給する給気ファンを給気ダクトを介して
実験室の室内給気口に接続し、作業開口窓の開閉量によ
って変化する開口面積に関わらず作業開口窓からチャン
バー内へ流れ込む室内空気の風速を一定に保つととも
に、空調機及び室内給気口からの合計給気量と排気ファ
ンからの排気量とが常に等量となるように給排気量を比
例制御する風量調整装置を排気口と排気ダクトの間及び
室内給気口と給気ダクトとの間に共通して介装したこと
を特徴とするものである。また、風量調整装置は、排気
口と排気ダクトを排気管で接続し、給気ダクトと室内給
気口を給気管で接続し、排気管と給気管をバイパス管で
連結し、バイパス管との分岐部と排気口との間の排気管
に比例制御可能な排気ダンパを設け、バイパス管との分
岐部と室内給気口との間の給気管に排気ダンパと同一開
度で比例制御される給気ダンパを設け、排気ダンパと逆
比例して開度が制御されるバイパスダンパをバイパス管
に設けたものであることが好ましい。更に、風量調整装
置は、風速センサーを作業開口窓に取り付け、風速セン
サーの検出値が一定となるように排気ダンパを比例制御
するものが好ましい。

【０００５】

【作用】作業開口窓の開閉状況に合わせ、開口部面風速
が一定となるように、排気口からの排気量が風量調整装
置によって比例制御されるとともに、空調機及び室内給
気口からの合計給気量がこの排気量と等量となるように
風量調整装置によって給排気量が比例制御される。ま
た、一時的に作業開口窓が大きく開放され、大量の排気
量が必要になると、同時に、室内給気口への給気ファン
からの外気が増量され、室内空気の代わりに、当該外気
が排気されることになり、空気調和された室内空気の排
気が減少し、空調機の熱エネルギー熱損失が低減され
る。

【０００６】

【実施例】以下、本発明に係る実験室・ヒュームフード
総合空調・換気システムの好適な実施例を図面を参照し
て詳細に説明する。図１は本発明実験室・ヒュームフー
ド総合空調・換気システムの構成概略図、図２は風量調
整装置の構成概略図である。気密状態が確保される実験
室１には複数台のヒュームフード３が設置され、ヒュー
ムフード３は作業開口窓５に上下開閉可能なガラス扉７
が設けられている。また、ヒュームフード３は、内部に
作業空間となるチャンバー９が形成され、作業を行う
際、ガラス扉７が開かれることにより、作業開口１１が
確保されるようになっている。チャンバー９には排気口
１３が設けられ、排気口１３は風量調整装置１５へと接
続されている。

【０００７】図２に示すように、風量調整装置１５には
排気管１７及び給気管１９が設けられ、排気管１７と給
気管１９はバイパス管２１により連結されている。そし
て、排気管１７は一端が排気口１３、他端が排気ダクト
２３に接続されるとともに、給気管１９は一端が室内給
気口２５、他端が給気ダクト２７に接続されている。な
お、室内給気口２５は、ヒュームフード３の近傍に設け
られ、ドラフトの発生等により、室内環境を乱さない位
置に設けられている。バイパス管２１との分岐部ａと排
気口１３との間の排気管１７には排気ダンパ２９が設け
られ、排気ダンパ２９は作業開口窓５に取り付けられた
風速センサー３１により比例制御される。排気ダンパ２
９は、作業開口窓５における風速の検出値（前面吸込風
速）が０．５ｍ／ｓｅｃ以上であれば、閉方向に動作
し、前面吸込風速が０．５ｍ／ｓｅｃ以下であれば、開
方向に動作する。

【０００８】バイパス管２１との分岐部ｂと室内給気口
２５との間の給気管１９には給気ダンパ３３が設けら
れ、給気ダンパ３３は排気ダンパ２９と同じ開度で比例
制御される。バイパス管２１にはバイパスダンパ３５が
設けられ、バイパスダンパ３５は排気ダンパ２９と逆比
例して開度が制御される。図１に示すように、排気ダク
ト２３の先端にはチャッキダンパ３７を介して排気ファ
ン３９が設けられ、排気ファン３９はＯＮ・ＯＦＦ運転
制御される。また、排気ダクト２３にはモーターダンパ
４１を介して夜間排気ファン４３が接続され、夜間排気
ファン４３は夜間における実験室及びヒュームフード３
内の排気を行う。給気ダクト２７の先端には外気を給気
ダクト２７に供給する給気ファン４５が設けられ、給気
ファン４５はＯＮ・ＯＦＦ運転制御される。

【０００９】実験室１には空調サプライダクト４７を介
して空調機４９が接続され、空調機４９は空気調和した
外気を実験室１に供給し、レタンダクトによる室内空気
の回収は行わない。空調機４９は、ヒュームフード３が
定常利用状態（作業開口窓５が１／４開口した状態）時
の給気を賄う風量を有している。上述の給気ファン４５
は、空調機４９の３倍の供給容量を有している。そし
て、上述の排気ファン３９は、これらの合計給気量が排
気できる排気容量を有している。この給排気量の関係を
等式で表せば、空調機給気量（１／４）＋給気ファン給気量（３／４）
＝排気ファン排気量となる。なお、ヒュームフード３は、前面吸込風速が
０．５ｍ／ｓｅｃ以下の場合、警報信号を送出できるよ
うになっている。また、図１中、５１はファンコイルユ
ニット（ＦＣＵ）で、実験室１内の空調補助に用いられ
る。ヒュームフード３、風量調整装置１５、排気ファン
３９、給気ファン４５、空調機４９を主な要素として、
実験室・ヒュームフード総合空調・換気システム５３が
構成されている。

【００１０】このように構成される実験室・ヒュームフ
ード総合空調・換気システム（ヒュームフード総合換気
システム）５３の作用を説明する。ヒュームフード総合
換気システム５３の作用は、ヒュームフード３の使用状
態、即ち、（Ａ）「使用していない状態」、（Ｂ）「作
業員が作業開口窓５を開き作業を行っている状態」、
（Ｃ）「作業開口窓５を閉め実験を行っている状態」に
より分けられる。（Ａ）「使用していない状態」では、空調機４９が駆動
され、モーターダンパ４１が開かれ、夜間排気ファン４
３が駆動され、チャッキダンパ３７が閉められる。そし
て、ヒュームフード３内及び実験室１内の微量漏れ薬品
を除去するように換気が行われる。

【００１１】（Ｂ）「作業員が作業開口窓５を開き作業
を行っている状態」では、ガラス扉７が全開、又は全開
に近い状態となり、実験装置がセットされたり、実験の
観察、計測が行われたりする。この場合、開口面積が大
きく、必要排気量が多い。この状態では、空調機４９が
駆動され、排気ファン３９、給気ファン４３が駆動さ
れ、夜間排気ファン４３が停止される。そして、風速セ
ンサー３１の検出値により、作業開口窓５の前面吸込風
速が常に０．５ｍ／ｓｅｃ以上となるように、風量調整
装置１５が比例制御される。この際同時に、空調機４９
からの給気と、給気ファン４５からの給気の合計が、ヒ
ュームフード３の排気量と等しくなるように風量調整装
置１５により制御が行われる。このように、作業開口窓
５の開口面積が広く、排気を多く必要とする利用状況の
ときは、外気が導入され、空調エネルギーの損失が防止
される。また、給気ファン４５と排気ファン３９は１０
０％運転とし、容量制御は行われない。従って、作業開
口窓５の開口面積が少ない時には、風量に余剰が生じる
が、この場合、風量調整装置１５の給気管１９から排気
管１７に余剰空気がバイパス管２１を介してバイパスさ
れる。

【００１２】（Ｃ）「作業開口窓５を閉め実験を行って
いる状態」では、作業員はヒュームフード３から離れ、
化学反応等の実験が行われる。この場合、作業開口窓５
の開口面積は小さく、排気量は少なくなる。ヒュームフ
ード総合換気システム５３では、この状態が最も多い。
この状態では、作業開口窓５が１／４開かれ、空調機４
９、排気ファン３９、給気ファン４５が駆動され、夜間
排気ファン４３が停止される。そして、排気量が少ない
ので、空調機４９よりの給気のみが排気され、室内に外
気が入らず、室内の空気調和環境が安定した状態に保持
されることになる。また、給気ファン４５からの給気
は、風量調整装置１５により、排気ダクト２３へバイパ
スされることになるのである。

【００１３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る実験室・ヒュームフード総合空調・換気システムによ
れば、作業開口窓の開口部面風速が、常に一定以上に保
てるので、作業員に対する化学的安全性を高めることが
できる。また、通常のヒュームフード利用状態では、室
内の空調空気を排気に利用して室内環境を乱すことがな
い。そして、風量調整装置によって、空調機及び室内給
気口からの合計給気量が、排気量と等量となるように比
例制御されるので、実験室内の給排気バランスを常に安
定させることができる。更に、排気風量が増大した際に
は、室内空調空気に増量排気分の外気が導入されるの
で、空調機の熱エネルギー熱損失が低減され、省エネル
ギーを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実験室・ヒュームフード総合空調
・換気システムの構成概略図である。

【図２】風量調整装置の構成概略図である。

【符号の説明】

１実験室３ヒュームフード５作業開口窓９チャンバー１３排気口１５風量調整装置１７排気管１９給気管２１バイパス管２３排気ダクト２５室内給気口２７給気ダクト２９排気ダンパ３１風速センサー３３給気ダンパ３５バイパスダンパ３９排気ファン４５給気ファン４７空調サプライダクト４９空調機５３実験室・ヒュームフード総合空調・換気システムａ、ｂ分岐部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者関口精治東京都江東区東陽六丁目３番２号鹿島建設株式会社関東支店内 (72)発明者太田和好東京都港区元赤坂一丁目２番７号鹿島建設株式会社内 (72)発明者林進東京都千代田区神田錦町３丁目９番地オリエンタル技研工業株式会社内 (72)発明者小林好明東京都千代田区神田錦町３丁目９番地オリエンタル技研工業株式会社内 (72)発明者上島紀東京都千代田区神田錦町３丁目９番地オリエンタル技研工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実験室を気密可能に構成し、内部に作業
空間となるチャンバーが形成されるとともに開閉自在な
作業開口窓が該チャンバーに設けられたヒュームフード
を該実験室内に設置し、空気調和した外気のみを該実験
室に供給する空調機を空調サプライダクトを介して該実
験室に接続し、前記作業開口窓を介して実験室内の空気
を排気する排気ファンを排気ダクトを介して前記チャン
バーの排気口に接続し、外気を供給する給気ファンを給
気ダクトを介して該実験室の室内給気口に接続し、前記
作業開口窓の開閉量によって変化する開口面積に関わら
ず該作業開口窓から前記チャンバー内へ流れ込む室内空
気の風速を一定に保つとともに、前記空調機及び前記室
内給気口からの合計給気量と前記排気ファンからの排気
量とが常に等量となるように給排気量を比例制御する風
量調整装置を前記排気口と排気ダクトの間及び前記室内
給気口と給気ダクトとの間に共通して介装したことを特
徴とする実験室・ヒュームフード総合空調・換気システ
ム。
【請求項２】前記風量調整装置は、前記排気口と前記
排気ダクトを排気管で接続し、前記給気ダクトと前記室
内給気口を給気管で接続し、該排気管と該給気管をバイ
パス管で連結し、バイパス管との分岐部と排気口との間
の前記排気管に比例制御可能な排気ダンパを設け、バイ
パス管との分岐部と室内給気口との間の前記給気管に該
排気ダンパと同一開度で比例制御される給気ダンパを設
け、前記排気ダンパと逆比例して開度が制御されるバイ
パスダンパを前記バイパス管に設けたものであることを
特徴とする請求項１記載の実験室・ヒュームフード総合
空調・換気システム。
【請求項３】風速センサーを前記作業開口窓に取り付
け、該風速センサーの検出値が一定となるように前記排
気ダンパを比例制御することを特徴とする請求項３記載
の実験室・ヒュームフード総合空調・換気システム。