TW201600172A - 智慧氣簾排氣櫃 - Google Patents

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TW201600172A
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李進宗
黃榮芳
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金永德實驗室設備有限公司
盈強不銹鋼有限公司
國立臺灣科技大學
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B15/00—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area
    • B08B15/02—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area using chambers or hoods covering the area
    • B08B15/023—Fume cabinets or cupboards, e.g. for laboratories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L1/00—Enclosures; Chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25H—WORKSHOP EQUIPMENT, e.g. FOR MARKING-OUT WORK; STORAGE MEANS FOR WORKSHOPS
    • B25H1/00—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby
    • B25H1/20—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby with provision for shielding the work area
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/16—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by purification, e.g. by filtering; by sterilisation; by ozonisation
    • F24F3/163—Clean air work stations, i.e. selected areas within a space which filtered air is passed

Abstract

本發明係提供一種智慧氣簾排氣櫃，其包含櫃體、斜向氣簾模組、智慧視窗控制模組以及處理模組。本發明之特徵在於智慧氣簾排氣櫃之斜向氣簾模組係利用斜向氣簾之流場分佈以將操作時所產生之氣體遮蔽於工作空間內，並搭配變風量控制理論以降低氣體外逸之機率，進一步達到安全防護及節能之功效。

Description

智慧氣簾排氣櫃 【0001】
本發明係提供一種智慧氣簾排氣櫃，特別尤指利用斜向氣簾之流場分佈以將操作時所產生之氣體遮蔽於工作空間內，並搭配變風量控制理論以降低氣體外逸之機率，進一步達到安全防護及節能功效之斜向氣簾智慧排氣櫃。
 【0002】
傳統的排氣櫃係在櫃體上方架設排氣裝置，將工作區域的氣體利用負壓吸引將其導引至通風管道後排出，然而抽風量的大小會直接影響到氣體的排放效率，習知的排氣裝置無法有效地將氣體即時排出，可能會影響到操作人員的健康。
【0003】
針對此問題，習知技術雖揭露利用上下相對應的出風裝置與排氣裝置以形成一氣簾式之流場，除了能加速氣體的排放效率外，更能形成遮蔽流場以避免氣體外逸而影響到操作人員。雖然上述技術能有效降低氣體外逸的機率，但尚未進一步探討到結合變風量(Variable Air Volume，VAV)控制理論並隨著視窗位置而自動調整出風速與抽風速的匹配比例，以維持最適當的氣簾流場。

【0004】
且在實際使用時，觀測視窗的位置會影響到操作者的動作流暢度，當在操作過程中常需手動調整觀測視窗的位置，無形中容易將氣體導引至外界環境中而造成汙染，並因碰觸視窗把手造成交互污染。再者，在操作完畢後往往會因為操作者的疏忽，而忘記關閉相關設備進而造成困擾，並造不必要的能源浪費。
【0005】
綜觀前所述，是故，本發明之發明人經多年苦心潛心研究、思索並設計一種智慧氣簾排氣櫃，以針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。
 【0006】
有鑑於上述習知之問題，本發明之目的係提出一種智慧氣簾排氣櫃，係藉由斜向的氣簾流場之設計可降低操作時產生氣體之外逸量，以避免操作環境受到汙染。
【0007】
有鑑於上述習知之問題，本發明之目的係提出一種智慧氣簾排氣櫃，係可藉由變風量(VAV)控制理論以調控出風裝置的出風速與排氣裝置的抽風速之間的匹配比例，可有效降低能源耗損，以達到節能之功效。
【0008】
有鑑於上述習知之問題，本發明之目的係提出一種智慧氣簾排氣櫃，係藉由智慧視窗控制模組可供操作者選擇手動或自動調整觀測視窗之位置，以即時調整工作空間之操作範圍。
【0009】
有鑑於上述習知之問題，本發明之目的係提出一種智慧氣簾排氣櫃，係可搭配環境感控模組以偵測智慧氣簾排氣櫃之使用狀態，於操作者離開後可自動將設備維持一最低限度的運作，以避免多餘能源浪費。
【0010】
有鑑於上述習知之問題，本發明之目的係提出一種智慧氣簾排氣櫃，更可搭配溫度感應測模組及氣體濃度偵測模組以偵測工作空間內的溫度及氣體濃度變化，以因應適當之處理措施，確保操作者及設備之安全。
【0011】
本發明係提供一種智慧氣簾排氣櫃，其包含櫃體、斜向氣簾模組、智慧視窗控制模組以及處理模組。櫃體可包含工作平台、觀測視窗及排氣裝置，工作平台係設置於櫃體內部，並與觀測視窗形成以供操作之一工作空間。
【0012】
斜向氣簾模組係提供斜向氣簾流場以防止氣體外逸至環境中，此斜向氣簾模組可包含出風裝置及風量控制裝置，出風裝置設置於工作平台且靠近觀測視窗之一側，出風裝置與排氣裝置相隔一距離，出風裝置係向上噴出氣流至排氣裝置形成斜向流場，並藉由風量控制裝置以控制出風裝置之出風速與排氣裝置之抽風速之匹配比例以形成氣簾流場。
【0013】
智慧視窗控制模組包含視窗驅動裝置及視窗定位偵測裝置，視窗驅動裝置係控制觀測視窗之作動，視窗定位偵測裝置係與觀測視窗位置進行線性連動偵測並回傳位置訊號。
【0014】
處理模組係配置於櫃體內並電性連接於櫃體、斜向氣簾模組與視窗控制模組，處理模組可接收位置訊號並利用一變風量(Variable Air Volume，VAV)控制理論以進行排氣裝置及出風裝置之風量調整。
【0015】
較佳地，排氣裝置更可包含導流單元以引導氣簾流場之流向。
【0016】
較佳地，出風裝置更可包含整流單元以提供穩定之氣流。
【0017】
較佳地，出風裝置可為變頻直流無刷馬達、直流無刷馬達、鼓風機或渦輪風機。
【0018】
較佳地，出風裝置之出風速與排氣裝置之抽風速之匹配比例係介於1:6~1:15。
【0019】
較佳地，智慧視窗控制模組更包含定位校正裝置以即時修正視窗控制模組之控制參數。
【0020】
較佳地，智慧視窗控制模組更包含視窗安全偵測裝置以偵測感測範圍內之物體。
【0021】
較佳地，處理模組更包含輸入單元以供操作者使用。
【0022】
較佳地，本創作之智慧氣簾排氣櫃更可包含環境感控模組以偵測智慧氣簾排氣櫃之使用狀態。
【0023】
較佳地，本創作之智慧氣簾排氣櫃更可包含溫度感應測模組，可在設定條件下，啟動滅火裝置及相關動作進行櫃內滅火，以保護人員及設備的安全。
【0024】
較佳地，本創作之智慧氣簾排氣櫃更可包含氣體濃度偵測模組以偵測工作空間之氣體濃度含量。
【0025】
本發明之主要目的係在於提供一種智慧氣簾排氣櫃，其可具有下述多個優點：
【0026】
1.安全防護：利用斜向氣簾並搭配變風量(VAV)控制理論以調整出風速與抽風速的匹配比例，以維持最適當的氣簾流場分佈進而降低氣體外逸的機率，以達到安全防護之目的。
【0027】
2.降低汙染：在操作過程中無須手動調整觀測視窗的位置，可利用智慧視窗控制模組以自動驅動觀測視窗的相對位置，以避免因操作者往復穿越氣簾，而造成內部氣體外逸至環境中或外部氣體流入至工作空間內部造成不必要的汙染，或是頻繁接觸視窗把手而造成交互汙染。
【0028】
3.降低耗能：由於變風量(VAV)控制理論是根據實際需求而調整風機的運轉速度或風門開啟的大小，以達到適當的抽氣量，避免造成不必要空調的浪費。再者，可搭配利用環境感控模組以判斷操作者是否離開操作範圍，進而關閉視窗於最低限度並搭配變風量(Variable Air Volume，VAV) 控制，將能源耗損降至最低，進而達到節能之目的。
【0029】
為了讓上述目的、技術特徵以及實際實施後之增益性更為明顯易懂，於下文中將係以較佳之實施範例輔佐對應相關之圖式來進行更詳細之說明。
 【0048】
S‧‧‧智慧氣簾排氣櫃
10‧‧‧櫃體
11‧‧‧工作平台
12‧‧‧觀測視窗
13‧‧‧排氣裝置
131‧‧‧導流單元
20‧‧‧斜向氣簾模組
21‧‧‧出風裝置
211‧‧‧出風通道
212‧‧‧整流單元
22‧‧‧風量控制裝置
30‧‧‧智慧視窗控制模組
31‧‧‧視窗驅動裝置
32‧‧‧視窗定位偵測裝置
33‧‧‧定位校正裝置
34‧‧‧視窗安全偵測裝置
325‧‧‧位置訊號
40‧‧‧處理模組
41‧‧‧輸入單元
50‧‧‧環境感控模組
55‧‧‧偵測訊號
60‧‧‧溫度感應測模組
70‧‧‧氣體濃度偵測模組
80‧‧‧氣簾流場
90‧‧‧操作者
【0030】
本發明之上述及其他特徵及優勢將藉由參照附圖詳細說明其例示性實施例而變得更顯而易知，其中：
第1圖係為本發明之智慧氣簾排氣櫃之方塊圖。
第2圖係為本發明之智慧氣簾排氣櫃之示意圖。
第3圖係為本發明之智慧氣簾排氣櫃之第一實施例示意圖。
第4圖係為本發明之智慧氣簾排氣櫃之第二實施例示意圖。
 【0031】
為利 貴審查員瞭解本發明之特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍。
【0032】
本發明之優點、特徵以及達到之技術方法將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地描述而更容易理解，且本發明或可以不同形式來實現，故不應被理解僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇，且本發明將僅為所附加的申請專利範圍所定義。
【0033】
請同時參閱第1圖到第3圖，第1圖係為本發明之智慧氣簾排氣櫃之方塊圖，第2圖係為本發明之智慧氣簾排氣櫃之示意圖，第3圖係為本發明之智慧氣簾排氣櫃之第一實施例示意圖。由圖中可知悉，智慧氣簾排氣櫃S包含櫃體10、斜向氣簾模組20、智慧視窗控制模組30及處理模組40。櫃體10可包含工作平台11、觀測視窗12及排氣裝置13。工作平台11之底部可包含收納櫃以儲存實驗物品，工作平台11係設置於櫃體10內部，並與觀測視窗12形成可供操作之一工作空間。觀測視窗12為可供直接觀測操作步驟的可透視裝置，觀測視窗12係包含框架及觀測窗，其中觀測窗之材質可依實際需求選擇透明材質製作。排氣裝置13則設置在櫃體10的上方，藉由抽風機的運轉形成負壓狀態，將氣體往抽風通路處吸引。
【0034】
斜向氣簾模組20係提供一氣簾流場80以防止氣體外逸至環境中，斜向氣簾模組20可包含出風裝置21及風量控制裝置22，出風裝置21設置於工作平台11且靠近觀測視窗12之一側，出風裝置21與排氣裝置13相隔一距離，出風裝置21的出風氣流係沿出風通道211向上噴出，並藉由排氣裝置13的負壓吸引，使氣流形成一斜向的流場分佈。並可藉由風量控制裝置22以控制出風裝置21之出風速與排氣裝置13之抽風速之匹配比例以形成穩定之氣簾流場80，以提供完整的氣體遮蔽效果，避免氣體外逸之困擾。
【0035】
實施上，出風裝置21更可於出風通道211上設置整流單元212，可利用整流單元212以提供穩定的氣流，避免因紊流而擾亂整體的氣簾流場80之穩定性。而排氣裝置13亦可再增設導流單元131，利用導流單元131的形狀結構以引導氣流的流向，可進一步地增加排氣效率。其中出風裝置21係可依需求選擇適當之變頻直流無刷馬達、直流無刷馬達、鼓風機或渦輪風機，本實施例僅以變頻直流無刷馬達為例說明，利用此變頻直流無刷馬達除了可滿足變風量(VAV)之變頻運轉需求外，且變頻直流無刷馬達於運轉時不會有火花產生，可避免發生爆炸或氣爆等危險。
【0036】
智慧視窗控制模組30包含視窗驅動裝置31及視窗定位偵測裝置32，視窗驅動裝置31係控制觀測視窗12之作動，視窗定位偵測裝置32係與觀測視窗12位置進行線性連動偵測並回傳位置訊號325。
【0037】
續言之，智慧視窗控制模組30更可包含定位校正裝置33，當操作者90調整觀測視窗12的位置時，視窗定位偵測裝置32將會整理回傳相關位置之位置訊號325，定位校正裝置33係可根據位置訊號325以判斷觀測視窗12的相對位置，並即時修正智慧視窗控制模組30之相關控制參數，讓智慧視窗控制模組30能有效且即時地經由視窗驅動裝置31以控制觀測視窗12之位置。
【0038】
再者，智慧視窗控制模組30更可包含視窗安全偵測裝置34以偵測感測範圍內之物體。舉例說明，當操作者90欲調整觀測視窗12位置時，可直接將手部放置於視窗安全偵測裝置34的感測範圍內以驅使視窗驅動裝置31調整觀測視窗12之位置，則可以避免因操作者90往復穿越氣簾流場80，而造成內部氣體外逸至環境中或外部氣體流入至工作空間內部造成不必要的汙染，或是頻繁接觸視窗把手而造成交互汙染。
【0039】
進一步說明，操作者90在欲調整觀測視窗12位置下降方向或因無人操作而觀測視窗12進行自動下降以節省能源時，視窗安全偵測裝置34將會於感測範圍內進行異物偵測，若有其他異物位於觀測視窗12下方且影響到作動範圍時，則會停止觀測視窗12之作動，以避免物品損壞或發生其它危險，而達到安全性防護之目的。
【0040】
處理模組40係配置於櫃體10內並電性連接於櫃體10、斜向氣簾模組20及智慧視窗控制模組30，處理模組40更可包含輸入單元41以供操作者90輸入相關的控制參數，例如，輸入觀測視窗12的上下極限位置、觀測視窗12與操作者90手部的相對距離等等的控制參數。
【0041】
當觀測視窗12隨著操作者90之操作流程而調整其開啟範圍時，處理模組40則接收根據觀測視窗12相關位置所回傳之位置訊號325，即可利用變風量(Variable Air Volume，VAV)控制理論，以適應性調整出風裝置21之出風速與排氣裝置13之抽風速的匹配比例，其中匹配比例範圍係介於1 : 6 ~ 1 : 15。以維持最適當的氣簾流場80分佈進而降低氣體外逸的機率，以達到安全防護之目的。
【0042】
實施上，智慧氣簾排氣櫃S更可包含溫度感應測模組60，當工作空間內的溫度變化超過預定值時，則可啟動滅火裝置及相關動作進行櫃內滅火，以保護人員及設備的安全。
【0043】
再者，智慧氣簾排氣櫃S更可包含氣體濃度偵測模組70以偵測工作空間內的氣體濃度，當氣體濃度超過預設的容許值時，則發送警示訊號並增加排氣裝置13的排氣效率，以降低工作空間內的氣體濃度。
【0044】
請參閱第4圖，其係為本發明之智慧氣簾排氣櫃之第二實施例示意圖。由圖中可知悉，智慧氣簾排氣櫃S更可包含環境感控模組50以偵測智慧氣簾排氣櫃S之使用狀態。當操作者90於工作或實驗過後離開，而因疏忽或忘記未將相關設備關閉，此時智慧氣簾排氣櫃S增設的環境感控模組50將會發送偵測訊號55，以偵測範圍內是否有操作者90之仍需繼續進行操作。
【0045】
在若干時間內若無偵測到操作者90時，環境感控模組50則發送訊號將照明裝置、排氣裝置13、出風裝置21…等相關設備自動調整至待機狀態，僅維持最低運作所需之能源。舉例說明：當處於待機狀態時，智慧視窗控制模組30會將觀測視窗12降至下極限位置，並搭配VAV系統以調節出風裝置21及排氣裝置13之運作，以降低能源之消耗。
【0046】
進一步說明，智慧氣簾排氣櫃S可在經過若干時間後，依據所設定之操作流程以執行關機模式或待機模式，以有效提升節能之功效。
【0047】
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
 
S‧‧‧智慧氣簾排氣櫃
10‧‧‧櫃體
11‧‧‧工作平台
12‧‧‧觀測視窗
13‧‧‧排氣裝置
20‧‧‧斜向氣簾模組
21‧‧‧出風裝置
22‧‧‧風量控制裝置
30‧‧‧智慧視窗控制模組
31‧‧‧視窗驅動裝置
32‧‧‧視窗定位偵測裝置
325‧‧‧位置訊號
40‧‧‧處理模組

Claims (11)

  1. 【第1項】
    一種智慧氣簾排氣櫃，其包含：
    一櫃體，係包含一工作平台、一觀測視窗及一排氣裝置，該工作平台係設置於該櫃體內部，並與該觀測視窗形成以供操作之一工作空間；
    一斜向氣簾模組，係提供一氣簾流場以防止氣體外逸至環境中，該斜向氣簾模組係包含一出風裝置及一風量控制裝置，該出風裝置設置於該工作平台且靠近該觀測視窗之一側，該出風裝置與該排氣裝置相隔一距離，該出風裝置係向上噴出氣流至該排氣裝置形成斜向流場，並藉由該風量控制裝置以控制該出風裝置之出風量與該排氣裝置之抽風量之匹配比例以形成該氣簾流場；
    一智慧視窗控制模組，包含一視窗驅動裝置及一視窗定位偵測裝置，該視窗驅動裝置係控制該觀測視窗之作動，該視窗定位偵測裝置偵測該觀測視窗之相對位置並回傳一位置訊號；以及
    一處理模組，係配置於該櫃體內並電性連接於該櫃體、該斜向氣簾模組及該智慧視窗控制模組，該處理模組係接收該位置訊號並利用一變風量(Variable Air Volume，VAV)控制理論以進行該排氣裝置及該出風裝置之風量調整。
  2. 【第2項】
    如申請專利範圍第1項所述之智慧氣簾排氣櫃，其中該排氣裝置更包含一導流單元以引導該氣簾流場之流向。
  3. 【第3項】
    如申請專利範圍第1項所述之智慧氣簾排氣櫃，其中該出風裝置更包含一整流單元以提供穩定之氣流。
  4. 【第4項】
    如申請專利範圍第1項所述之智慧氣簾排氣櫃，其中該出風裝置係包含變頻直流無刷馬達、直流無刷馬達、鼓風機或渦輪風機。
  5. 【第5項】
    如申請專利範圍第1項所述之智慧氣簾排氣櫃，其中該出風裝置之出風速與該排氣裝置之抽風速之匹配比例係介於1 : 6~1 : 15。
  6. 【第6項】
    如申請專利範圍第1項所述之智慧氣簾排氣櫃，其中該智慧視窗控制模組更包含一定位校正裝置以即時修正該智慧視窗控制模組之控制參數。
  7. 【第7項】
    如申請專利範圍第1項所述之智慧氣簾排氣櫃，其中該智慧視窗控制模組更包含一視窗安全偵測裝置以偵測感測範圍內之物體。
  8. 【第8項】
    如申請專利範圍第1項所述之智慧氣簾排氣櫃，其中該處理模組更包含一輸入單元以供操作者使用。
  9. 【第9項】
    如申請專利範圍第1項所述之智慧氣簾排氣櫃，更包含一環境感控模組以偵測該智慧氣簾排氣櫃之使用狀態。
  10. 【第10項】
    如申請專利範圍第1項所述之智慧氣簾排氣櫃，更包含一溫度感應測模組以偵測該工作空間之溫度變化。
  11. 【第11項】
    如申請專利範圍第1項所述之智慧氣簾排氣櫃，更包含一氣體濃度偵測模組以偵測該工作空間之氣體濃度含量。
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