(57)【要約】【課題】エアコンのエネルギ消耗を低減し、作業キャビティにおける有害物質の溢れ出ることを抑制し、かつ装着コストが低くて製品品質の一致性が高いヒュームフードを提供する。【解決手段】  キャビティが作業キャビティを構成し、かつ前壁に室内環境に向かって開口した前方開口が形成されたフード本体と、建築物の空気補充通路に接続し、作業キャビティに空気を補充する空気補充システムと、建築物の排気通路に接続し、前方開口を経て作業キャビティに進入する空気と空気補充システムを経て作業キャビティに進入す空気とを作業キャビティから排出する排気システムと、を備えるヒュームフードであって、空気補充システムは、フード本体の上部と下部にそれぞれ少なくとも１つの空気補充口を備え、該空気補充口は、作業キャビティに向かって送風し、フード本体の上方には、空気補充システム用の空気補充ブロアーと空気補充バルブ、および排気システム用の排気ブロアーと排気バルブが内装した天井部モジュールが設けられ、空気補充ブロアーおよび空気補充バルブと、各空気補充口と、を接続する各空気補充通路は、互いに連通している。【選択図】図４
2017521226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部のキャビティが作業キャビティを構成し、かつ前壁に室内環境に向かって開口した前方開口が形成されたフード本体と、建築物の空気補充通路に接続し、前記作業キャビティに空気を補充する空気補充システムと、建築物の排気通路に接続し、前記前方開口を経て前記作業キャビティに進入する空気と前記空気補充システムを経て前記作業キャビティに進入する空気とを前記作業キャビティから排出する排気システムと、を備えるヒュームフードであって、
前記空気補充システムは、前記フード本体の上部と下部にそれぞれ少なくとも１つの空気補充口を備え、これらの空気補充口は、前記作業キャビティに向かって送風し、
前記フード本体の上方には、前記空気補充システム用の空気補充ブロアーと空気補充バルブ、および前記排気システム用の排気ブロアーと排気バルブが内装した天井部モジュールが設けられ、
前記空気補充ブロアーおよび前記空気補充バルブと、前記空気補充口の各々と、を接続する各空気補充通路は、互いに連通している
ことを特徴とするヒュームフード。
【請求項２】
請求項１に記載のヒュームフードにおいて、前記フード本体の左右側壁は中空二重構造であり、フード本体の上部に位置する前記空気補充通路とフード本体の下部に位置する前記空気補充通路とが、前記左右側壁の中空部分を介して連通している、ことを特徴とするヒュームフード。
【請求項３】
請求項２に記載のヒュームフードにおいて、前記排気システムは、前記フード本体の上部かつ前記フード本体の後壁に近接する位置に排気領域を有し、この排気領域は、前記フード本体の左右幅方向にわたって延在しており、かつ前記排気ブロアーと前記排気バルブに接続されている、ことを特徴とするヒュームフード。
【請求項４】
請求項３に記載のヒュームフードにおいて、
前記空気補充口は各々、前記作業キャビティの左右幅方向に延在し、
前記空気補充口として、
前記前方開口の上方に位置する第１空気補充口と、
前記前方開口の下方に位置する第２空気補充口と、
前記フード本体の上部かつ前記前壁の外側に位置する第３空気補充口と、
を有し、
前記第３空気補充口は、前記作業キャビティ内および前記フード本体の下方に向かって空気を送り込む、
ことを特徴とするのヒュームフード。
【請求項５】
請求項４に記載のヒュームフードにおいて、前記作業キャビティは、前記第１空気補充口から前記排気領域に向かって後上方に傾斜するように延出する傾斜天井壁を有する、ことを特徴とするヒュームフード。
【請求項６】
請求項３に記載のヒュームフードにおいて、
前記作業キャビティには、前記後壁に近接する位置に立設され、かつ上端部が前記排気領域に向かって延出する誘導プレートが設けられ、
前記誘導プレートの下部には、前記誘導プレートの左右幅方向にわたって分布される複数の貫通孔が設けられる、
ことを特徴とするヒュームフード。
【請求項７】
請求項３に記載のヒュームフードにおいて、前記フード本体の下方には、少なくとも１つの底部フードが設けられ、この底部フードのキャビティは、前記底部フードの排気通路を介して前記排気領域と連通し、前記底部フードの前記排気通路は、前記左右側壁の少なくとも一方の中空部分に設けられ、かつ前記後壁に近接して上下方向に延在する、ことを特徴とするヒュームフード。
【請求項８】
請求項４に記載のヒュームフードにおいて、前記空気補充口には各々、誘導プレートが設けられる、ことを特徴とするヒュームフード。
【請求項９】
請求項４に記載のヒュームフードにおいて、
前記第２空気補充口の外には、前記第２空気補充口を囲む保護グリッドが設けられ、
前記第３空気補充口の外には、前記第３空気補充口を囲む保護グリッドが設けられる、
ことを特徴とするヒュームフード。
【請求項１０】
請求項１に記載のヒュームフードにおいて、
前記空気補充ブロアーと前記排気ブロアーとは、それぞれが出力調整可能なブロアーであり、
前記空気補充バルブと前記排気バルブとは、それぞれが開度調節可能なバルブであり、
前記前方開口に沿ってスライド可能であり、前記前方開口の開口面積を調節するためのスライド窓と、
前記天井部モジュール内に配置され、前記スライド窓の位置を検出するための位置センサと、
前記前方開口に近接して前記作業キャビティの内壁に配置され、前記前方開口から前記作業キャビティに進入する空気の速度を検出するための風速センサと、
前記天井部モジュールの前壁に配置され、操作員が設定した領域にいるか否かを検出するための赤外線検出器と、
前記天井部モジュール内に配置され、前記位置センサ、前記風速センサ、前記赤外線検出器、前記空気補充ブロアーと前記空気補充バルブ、および前記排気ブロアーと前記排気バルブに接続されるとともに、前記位置センサ、前記風速センサ、前記赤外線検出器の検出情報に基づいて前記空気補充ブロアーの出力と前記空気補充バルブの開度、および前記排気ブロアーの出力と前記排気バルブの開度を調節する制御ユニットと、
をさらに備える
ことを特徴とするヒュームフード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒュームフード（ドラフトチャンバとも呼ばれる局所排気装置）に関し、特に、空気補充型のヒュームフードに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒュームフードは、一般的に、廃ガス、有害ガスおよび粒状物を捕捉、収容、かつ排除するための換気作業空間として知られている。従来のヒュームフードは、ほとんど、その前方開口からヒュームフードの作業キャビティへ大量の環境空気を送り込むとともに、大出力のブロアーにより作業キャビティを排気することにより、空気中の有害物質の収容および処理を行う。従来のヒュームフードの設計コンセプトは、前方開口から送り込まれた風量が高いほど、ヒュームフードの空気中の有害物質に対する制御および排出機能がより効果的になることに基づいているため、建築物の暖房通風エアコンシステムを介して、そのヒュームフードを使用する空間、例えば実験室に、前方開口からヒュームフードに送り込まれる環境空気の代わりに大量の空気を補充しなければならない。実験室に補充された空気が実験室の環境空気の一部となるため、実験室の作業環境の快適性および安全性を確保するように、補充される空気を環境空気と同じ程度に処理しなければならない。そのため、従来のヒュームフードの使用により、通常、実験室等の所属する建築物に大きなエネルギ消耗が生じる。また、予知できない不安定な空気流モデル、例えば排気口および前方開口の近くの渦巻型空気構成が常に発生する。この場合、前方開口から送り込まれた空気の速度がどの程度であれ、作業キャビティにおける空気システムに乱流と渦巻が生じると、作業キャビティにおける空気が溢れ出るリスクをもたらし、実験員の健康や安全が脅かされる。したがって、エネルギ消耗を低下させ、かつ作業キャビティにおける有害物質の溢れ出るリスクを低減するための、新たなヒュームフードの設計構造および運行技術が必要となる。
【０００３】
現在市販されている新型省エネエコ型ヒュームフードは、いずれも空気補充型ヒュームフードである。フード本体の上方または下方に空気補充口を設けることにより、建築物の空気補充動力システムから補償気流を得てヒュームフードの作業キャビティに吹き込む。このような設計は、一定程度で空気補充による建築物のエアコンのエネルギ消耗を低減する。ただし、既存の新型ヒュームフードの単一の空気補充気流がヒュームフードの作業キャビティ内に安定的な空気流れモデルを立てられないため、空気の乱流および渦巻問題は、未だに解決されておらず、実験員の健康や安全を脅かす溢れ出るリスクは依然として存在する。なお、市販されているヒュームフードは、いずれも建築物の統一の空気補充システムおよび排気システムに頼って動力を獲得し、複数のヒュームフードが同時に並行して運転されると、その排気・空気補充量は、使用状況に応じて個別に調節することはできない。これによりもエネルギ消耗が高くなる結果になる。また、装着調整中に、ヒュームフードおよびその制御システムは、通常、ばら積みの部品を用いて現場で臨時に組み立てたもので、装着コストが高く、製品品質にバラツキがあるという問題が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、その目的は、エアコンのエネルギ消耗を低減し、作業キャビティにおける有害物質の溢れ出ることを抑制し、かつ装着コストが低くて製品品質の一様性が高い（バラツキが小さい）ヒュームフードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のヒュームフードは、内部のキャビティが作業キャビティを構成し、かつ前壁に室内環境に向かって開口した前方開口が形成されたフード本体と、建築物の空気補充通路に接続し、前記作業キャビティに空気を補充する空気補充システムと、建築物の排気通路に接続し、前記前方開口を経て前記作業キャビティに進入する空気と前記空気補充システムを経て前記作業キャビティに進入する空気とを前記作業キャビティから排出する排気システムと、を備え、前記空気補充システムは、前記フード本体の上部と下部にそれぞれ少なくとも１つの空気補充口を備え、その空気補充口は、前記作業キャビティに向かって送風し、前記フード本体の上方には、前記空気補充システム用の空気補充ブロアーと空気補充バルブ、および前記排気システム用の排気ブロアーと排気バルブが内装した天井部モジュールが設けられ、前記空気補充ブロアーおよび前記空気補充バルブと、各前記空気補充口と、を接続する各空気補充通路は、互いに連通している。
【０００６】
上記構成によれば、フード本体の上下部にそれぞれ少なくとも１つの空気補充口を備えるため、前方開口から送り込まれた風量を低下させてエアコンのエネルギ消耗を低減することができるだけでなく、複数の空気補充口の設置により作業キャビティ内に安定的なプッシュ・プル式空気流れモデルを立てることもできる。そのため、作業キャビティにおける空気の溢れ出るリスクを大く低減することができる。また、ヒュームフードは、自身が排気ブロアーと排気バルブ、および空気補充ブロアーと空気補充バルブを備えるため、例えば、ヒュームフードの建築物の総動力ブロアーに対する距離の遠近、操作員が設定した領域にいるか等の実際の状況に基づいて、排気量および空気補充量をフレキシブルに設定することができ、エネルギ消耗のさらなる低減に役立てる。また、上記ブロアーとバルブ等がいずれもヒュームフードが備えた天井部モジュールに集成したため、現場で組み立て、または建築物の換気システムに対して二次設計を行う必要がなく、よって、装着コストの削減を実現することができる。さらに、高度に集成したモジュール化設計であるため、製品品質の一様性を保証することができる。
【０００７】
また、前記フード本体の左右側壁は、中空二重構造であり、フード本体の上部に位置する前記空気補充通路と、フード本体の下部に位置する前記空気補充通路とが、前記左右側壁の中空部分を介して連通していることが好ましい。
【０００８】
上記構成によれば、フード本体の上下部に位置する空気補充通路を側壁の中空部分を介して互いに連通させたため、他に接続管路を設置する必要がなく、スペースを節約し、使用者が初めてヒュームフードを装着する時の工程が簡素化される。
【０００９】
また、前記排気システムは、前記フード本体の上部かつ前記フード本体の後壁に近接する位置に排気領域を有し、該排気領域は、前記フード本体の左右幅方向にわたって延在し、かつ前記排気ブロアーと前記排気バルブに接続されていることが好ましい。
【００１０】
上記構成によれば、排気領域がフード本体の上部かつフード本体の後壁に近接する位置に設置されたため、上記プッシュ・プル式空気流れモデルを形成することに有利である。また、排気領域がフード本体の左右幅方向にわたって延在するため、作業キャビティの天井部排気口の近くに空気の渦巻を形成することを回避でき、かつ後述の底部フードの排気通路を含めた排気システム全体の連通ことが可能になる。
【００１１】
また、各前記空気補充口は、それぞれ前記作業キャビティの左右幅方向に延在し、複数の前記空気補充口は、前記前方開口の上方に位置する第１空気補充口と、前記前方開口の下方に位置する第２空気補充口と、前記フード本体の上部かつ前記前壁の外側に位置する第３空気補充口と、を備え、前記第３空気補充口は、前記作業キャビティ内および前記フード本体の下方に向かって空気を送り込むことが好ましい。
【００１２】
上記構成によれば、上記プッシュ・プル式空気流れモデルを形成することに有利である。しかも、空気補充口が作業キャビティの左右幅方向に延在するため、空気を均一に吹き出して、乱流の形成を防止することができる。また、第３空気補充口が下方に向けて空気を補充するため、該下方に吹き出した風がちょうど操作員の呼吸位置にあるため、操作員が有害物質を吸入するリスクをさらに低減することができ、かつ、下方に吹き出した風は「空気バリア」を形成しており、作業キャビティ内とフード外の環境空気を緩衝する役割を果たし、気流が溢れ出るリスクを効果的に防止することができる。
【００１３】
また、前記作業キャビティは、前記第１空気補充口から前記排気領域に向かって後上方に傾斜するように延出する傾斜天井壁を有することが好ましい。
【００１４】
上記構成によれば、作業キャビティの天井部に渦巻を形成することを防止でき、フード内の気体を上記第１空気補充口から傾斜壁に沿ってゆっくりと均一に排気領域まで登らせることができる。
【００１５】
また、前記作業キャビティには、前記後壁に近接する位置に立設され、かつ上端部が前記排気領域に向かって延出する誘導プレートが設けられ、前記誘導プレートの下部には、前記誘導プレートの左右幅方向にわたって分布される複数の貫通孔が設けられることが好ましい。
【００１６】
上記構成によれば、作業キャビティ内の空気を排気領域に誘導して空気の渦巻の発生を防止することができ、かつ、誘導プレートにおける貫通孔が誘導プレートの左右幅方向にわたって分布されているため、作業キャビティの幅面全体にほぼ一様で連続的な排気を提供することができる。
【００１７】
また、前記フード本体の下方には、少なくとも１つの底部フードが設けられ、該底部フードのキャビティは、底部フードの排気通路を介して前記排気領域と連通し、該底部フードの排気通路は、前記左右側壁の少なくとも一方の中空部分に設けられ、かつ前記後壁に近接して上下方向に延在することが好ましい。
【００１８】
上記構成によれば、底部フードに揮発性試薬または有毒素材を貯蔵することにより生じる有害気体を室外に排出することができる。また、フードの排気通路が側壁の中空部分に配置されたため、スペースを節約し、使用者が初めてヒュームフードを装着する時の工程が簡素化される。
【００１９】
また、各前記空気補充口のそれぞれには、誘導プレートが設けられることが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、乱流を最小化にして、空気補充気流を所定方向に均一にゆっくりと吹き出すことが確保できる。
【００２１】
また、第２空気補充口の外には、該第２空気補充口を囲む保護グリッドが設けられ、第３空気補充口の外には、該第３空気補充口を囲む保護グリッドが設けられることが好ましい。
【００２２】
上記構成によれば、空気補充口材料の摩耗を効果的に低減できるとともに、底部空気補充空気が層流となって作業キャビティに補充することにさらに役立て、空気補充口に雑物が進入することも防止することができる。
【００２３】
また、前記空気補充ブロアーと排気ブロアーは、それぞれ出力調整可能なブロアーであり、前記空気補充バルブと排気バルブは、それぞれ開度調節可能なバルブであり、前記ヒュームフードは、前記前方開口に沿ってスライド可能であり、前記前方開口の開口面積を調節するためのスライド窓と、前記天井部モジュール内に配置され、前記スライド窓の位置を検出するための位置センサと、前記前方開口に近接して前記作業キャビティの内壁に配置され、前記前方開口から前記作業キャビティに進入する空気の速度を検出するための風速センサと、前記天井部モジュールの前壁に配置され、操作員が設定した領域にいるか否かを検出するための赤外線検出器と、前記天井部モジュール内に配置され、前記位置センサ、前記風速センサ、前記赤外線検出器、前記空気補充ブロアーと前記空気補充バルブ、および前記排気ブロアーと前記排気バルブに接続されるとともに、前記位置センサ、前記風速センサ、前記赤外線検出器の検出情報に基づいて前記空気補充ブロアーの出力と前記空気補充バルブの開度、および前記排気ブロアーの出力と前記排気バルブの開度を調節する制御ユニットと、をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
上記構成によれば、ヒュームフード自身の実際の使用状況に応じて、自動制御システムによ空気補充ブロアーと空気補充バルブ、および排気ブロアーと排気バルブの出力および開度を自動的に調整することができ、エアコンのエネルギ消耗を低減できるとともに、構成が簡単で、スペースを節約でき、かつヒュームフードの装着コストおよびメンテナンスコストを大く削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態のヒュームフードの正面図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい実施形態のヒュームフードの背面断面図である。
【図３】図３は、本発明の好ましい実施形態のヒュームフードの立体図である。
【図４】図４は、本発明の好ましい実施形態のヒュームフードの気流誘導図である。
【図５】図５は、本発明の好ましい実施形態のヒュームフードの空気補充システムの気流誘導図である。
【図６】図６は、本発明の好ましい実施形態のヒュームフードの排気システムの気流誘導図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下にて、本発明の好ましい実施形態を図に基づいて詳しく説明する。この好ましい実施形態を参照して本発明を説明するが、この発明の特徴は、この実施形態のみに限定することではない。逆に、この実施形態を参照して本発明を説明する目的は、本発明の特許請求の範囲に基づく可能な他の選択または改善をカバーするためである。本発明に対する深い理解を提供するために、以下の説明には、多数の具体的な細部を含む。本発明は、これらの細部を使用せず実施してもよい。また、本発明の要点を混乱または曖昧にすることを回避するため、具体的な細部が省略されるところがある。
【００２７】
なお、以下の説明にて用いる「上」、「下」、「左」、「右」、「天井」、「底」は、実験室の実験員によってそのヒュームフードが使用される場合の空間位置に基づいて定義されたものであり、本発明に対する規制として理解すべきではない。
【００２８】
図１ないし図４に示されるように、本発明の好ましい実施形態のヒュームフードは、キャビティが作業キャビティ１０２を構成するフード本体１００を備え、このフード本体１００は、左右側壁１０３と、天井壁１０４と、後壁１０６と、底壁１０８と、前壁に形成されて室内環境に向かって開口した前方開口１１０と、を備えている。本実施形態において、フード本体１００の下方には、実験に必要な試薬および素材を貯蔵するために使用することが可能な底部フード１０５が２つ設けられている。
【００２９】
フード本体１００の上方には、本発明のヒュームフードに特有の天井部モジュール４００が設けられている。天井部モジュール４００には、出力調整可能な空気補充ブロアー２１１と、空気補充ブロアー２１１の空気流れ方向の下流側に位置する開度調節可能な空気補充バルブ２１２と、出力調整可能な排気ブロアー３１１と、排気ブロアー３１１の空気流れ方向の下流側に位置する開度調節可能な排気バルブ３１２とが内装されている。空気補充ブロアー２１１、空気補充バルブ２１２、および後述の各空気補充口、空気補充通路などは、空気補充システムを構成しており、この空気補充システムは、空気補充総口Ａ４を介して建築物の空気補充通路に接続して、作業キャビティ１０２に空気を補充する。排気ブロアー３１１、排気バルブ３１２、および後述の排気領域、排気通路などは、排気システムを構成しており、この排気システムは、排気総口Ｂ４を介して建築物の排気通路に接続して、前方開口１１０を経て作業キャビティ１０２に進入する空気、および空気補充システムを経て作業キャビティ１０２に進入する空気を、作業キャビティ１０２から排出する。
【００３０】
図４は本実施形態のヒュームフードの気流誘導図である。図５は本実施形態のヒュームフードの空気補充システムの気流誘導図である。図４、５に示されるように、前方開口１１０の上方には、作業キャビティ１０２の左右幅方向に延在する半円柱面状に設計された第１空気補充口Ａ１が設けられ、第１空気補充口Ａ１の半円柱面は、作業キャビティ１０２に向かって、すなわち後方に向かっている。第１空気補充口Ａ１には、半円柱面の軸方向に延在するとともに、周方向に配列された誘導プレート２２１が複数設けられている（図５に示されるように）。フード本体の上部に、フード本体の左右幅方向にわたって第１空気補充通路２０１が設けられ、この第１空気補充通路２０１は、空気補充バルブ２１２と第１空気補充口Ａ１とを連結している。第１空気補充通路２０１の作業キャビティ１０２に近接する一面は、傾斜壁として設計される。この傾斜壁は、第１空気補充通路２０１内に流れる空気を均一に分布させ、かつその風速を低下させることができる。このように、空気補充ブロアー２１１を運転させることにより、第１空気補充口Ａ１は、半円柱面の径方向に沿って補充空気を均一に、ゆっくりとヒュームフードの作業キャビティ１０２内に送り込む。空気補充ブロアー２１１から第１空気補充口Ａ１に送り込まれた気流には、依然として一定程度の乱流があるが（約１５％以下）、誘導プレート２２１の設置により、乱流が遮断可能であり、第１空気補充口Ａ１から作業キャビティ１０２に送り込まれた気流が層流状態であることが確保できる。
【００３１】
前方開口１１０の下方には第２空気補充口Ａ２が設けられ、この第２空気補充口Ａ２は、作業キャビティ１０２の左右幅方向に延在する１／４円柱面状に設計され、その１／４円柱面が作業キャビティ１０２に向かって、すなわち後方に向かっている。第２空気補充口Ａ２には、１／４円柱面の軸方向に延在するとともに、周方向に配列された誘導プレート２２２が複数設けられている（図５に示されるように）。フード本体の下部に、フード本体の左右幅方向にわたって第２空気補充通路２０２が設けられ、この第２空気補充通路２０２は、空気補充ブロアー２１１からの空気を第２空気補充口Ａ２に搬送し、よって、補充気流を１／４円柱面の径方向に沿って作業キャビティに吹き込むことができる。なお、第２空気補充口Ａ２がヒュームフードの作業領域に位置しているため、この領域の誘導プレートは、頻繁の使用により摩耗するすリスクがある。そのため、本実施形態において、第２空気補充口Ａ２の外にこの第２空気補充口Ａ２を囲む保護グリッド（図示せず）が設けられて、誘導プレート２２２の摩耗のリスクを防止する。同時に、保護グリッドは、第２空気補充口Ａ２の空気補充気流を誘導することにもなり、かつ第２空気補充口Ａ２からの気体を層流状態になって作業キャビティに送り込むことに役立てる。また、保護グリッドは、さらに雑物が第２空気補充口Ａ２に進入することを防止する役割も果たせる。
【００３２】
フード本体１００の上部、かつ上記前壁の前側には、第３空気補充口Ａ３が設けられ、この第３空気補充口Ａ３は、作業キャビティ１０２の左右幅方向に延在する１／４円柱面状に設計され、その１／４円柱面が作業キャビティ１０２に向かって、すなわち後下方に向かっている。第３空気補充口Ａ３には、１／４円柱面の軸方向に延在するとともに、周方向に配列された誘導プレート２２３が複数設けられている（図５に示されるように）。フード本体の上部に、フード本体の左右幅方向にわたって第３空気補充通路２０３が設けられ、この第３空気補充通路２０３と第１空気補充通路２０１との間に後述のスライド窓８０４が挿着可能であり、第３空気補充通路２０３がスライド窓８０４を迂回して第１空気補充通路２０１に連通することによって、空気補充ブロアー２１１からの空気を第３空気補充口Ａ３に搬送する。第３空気補充通路２０３のフード本体から離れる一面は傾斜壁に設計され、よって、第３空気補充通路２０３に流れる空気を均一に分布させるとともに、風速も低下させる。空気補充ブロアー２１１により、補充空気が第３空気補充口Ａ３の径方向に沿って均一に、ゆっくりと吹き出されることができる。第３空気補充口Ａ３は、フード本体１００の作業キャビティ１０２に空気を補充するのみならず、フード本体１００の下方にも空気を補充し、下方に吹き出した風がちょうど実験員の呼吸位置にあるため、実験員が有害物質を吸入するリスクをさらに低減することができる。また、第３空気補充口Ａ３から下方に吹き出す風は、「空気バリア」を形成しており、作業キャビティ１０２内とフード外の環境空気を緩衝する役割を果たし、気流が溢れ出るリスクを効果的に防止する。本実施形態において、第３空気補充口Ａ３の外にも、第３空気補充口Ａ３を囲む保護グリッドが設けられ、この保護グリッドは、同様に誘導プレートの摩耗を防止し、補充気流を誘導し、かつ空気補充口に雑物が進入することを防止する役割を果たす。
【００３３】
図５に示されるように、フード本体１００の左右側壁１０３は、中空二重構造であり、フード本体の上部に位置する第１空気補充通路２０１とフード本体の下部に位置する第２空気補充通路２０２とが左右側壁１０３の中空部分２２５を介して連通し、これにより、本実施形態の全ての空気補充通路が互いに連通するようになるので、ヒュームフードの空気補充量は、空気補充ブロアー２１１の出力および空気補充バルブ２１２の開度によって統一に制御することができる。
【００３４】
図２、４に示されるように、フード本体の上部、かつ後壁１０６に近接する位置には、フード本体１００の左右幅方向にわたってガス捕集フード３１３が設けられる。このガス捕集フード３１３は、上端が排気ブロアー３１１に接続され、その内部がフード本体１００の左右幅方向にわたって延在する排気領域３３５として構成されている。このような排気領域３３５を設置することにより、作業キャビティ１０２の天井部排気口の近くに空気の渦巻が形成されることを防止でき、また後述の底部フードの排気通路を含む排気システム全体の連通が可能になる。
【００３５】
図４に示されるように、本実施形態において、作業キャビティ１０２内には、第１空気補充口Ａ１から排気領域３３５に向かって後上方に傾斜するように延出する傾斜天井壁１０９がさらに設けられ、この傾斜天井壁１０９は、作業キャビティ１０２にとって部分的な包囲を形成し、傾斜天井壁１０９は、両側がフード本体の左右側壁１０３に接続され、底端が第１空気補充口Ａ１の上縁に接続され、先端が天井壁１０４に接続されている。排気ブロアーの高い排気量の作業のため、従来のヒュームフードの作業キャビティの内天井部には常に空気の渦巻が形成され、有毒有害気体が排出できなくなが、傾斜天井壁の設計により、渦巻の拡大化を抑制することができ、フード内天井部の第１空気補充口から吹き出した層流風とを組み合わせて、フード内の気体を傾斜壁に沿って均一にゆっくりと排気領域まで登らせることができる。この傾斜天井壁１０９の角度および形状の設計は、作業キャビティ１０２内の空気中の有害物質が溢れ出ることを制御かつ防止するとともに、天井部の排気領域３３５の付近の空気が渦巻になる可能性を低減することに役立つためである。また、図１、４に示されるように、作業キャビティ１０２内には、後壁１０６に近接する位置に誘導プレート３１４も立設され、この誘導プレート３１４の上端部が排気領域に向かって延出し、誘導プレート３１４の下部に貫通孔が複数設けられ、この複数の貫通孔は、誘導プレート３１４の左右幅方向にわたって分布され、誘導プレート３１４と底壁１０８との間に誘導溝３１５がある。貫通孔を有する誘導プレート３１４を設置することにより、作業キャビティ内の空気を天井部の排気領域３３５に安定的に誘導して空気の渦巻の発生を防止することができるとともに、作業キャビティの幅面全体でほぼ一様で連続的な排気を行うことができる。
【００３６】
図４の矢印は、空気がヒュームフードのフード本体に進入、通過および排出される際の流れ態様を示している。空気補充ブロアー２１１と空気補充バルブ２１２の作用により、空気補充気流が空気補充総口Ａ４からヒュームフードの空気補充システムに進入し、各空気補充口Ａ１、Ａ２、Ａ３まで流れ、さらに均一にゆっくりと作業キャビティ１０２に進入し、それと同時に、環境空気の一部も前方開口１１０と垂直する角度で前方開口１１０から作業キャビティ１０２に進入する。これらの空気は、作業キャビティ１０２に進入した後に、矢印で示すように、ほとんどは均一に天井部の排気領域３３５、誘導プレート３１４および誘導溝３１５に導かれてそれらを通過し、フード本体の天井部の排気総口Ｂ４から矢印の方向に排出される。空気の流れ断面積の変化により空気の流度に変動が生じることは、当業者にとって明らかである。そのため、前方開口１１０からの空気が作業キャビティ１０２という大領域に進入する際に、風速がある程度低下し、続いてこれらの空気が天井部の排気領域３３５の近くまで流れると、風速が上がる。このような風速の変動は、一様で安定した空気補充および排気プッシュ・プルシステムを維持することに役立つ。このプッシュ・プル式システムは、フード内の空気を同期変位の方式で移動させることができ、これにより必要とする空気補充量とフード内の空気の乱流のリスクを大く低減することができる。また、本実施形態に用いたプッシュ・プル式システムおよび傾斜天井壁１０９の設置により、特に作業キャビティ１０２の上方と前方開口１１０に位置する空気ティッシュにとって、フード内の空気の乱流および渦巻を形成するリスクを最低限にすることができる。したがって、このプッシュ・プル式システムによる変位空気移動システムは、フード内の空気中の有害物質が前方開口から溢れ出る可能性を効果的に制御することができる。
【００３７】
図６は本実施形態のヒュームフードの排気システムの気流誘導図である。ヒュームフードの２つの底部フード１０５において作業試薬または素材を収容することにより生じた有毒有害気体を排出するために、図２、６に示されるように、本実施形態のヒュームフードの２つの底部フード１０５の後部に、それぞれ底部フードの排気通路Ｂ１、Ｂ２が設けられている。底部フードの排気通路Ｂ１、Ｂ２は、それぞれ対応する左右側壁１０３の中空部分に設けられ、かつ後壁１０６に近寄って上下方向に延在しており、対応する底部フード１０５のキャビティをフード本体天井部のガス捕集フード３１３内の排気領域３３５の対応する一方側と連通させる。これにより、排気ブロアー３１１により、底部フード１０５内の気体は、底部フードの排気通路Ｂ１、Ｂ２に吸い込まれ、かつ排気領域３３５で作業キャビティ１０２内の排気領域３３５に引き寄せた気流と混合されて、それとともに排気総口Ｂ４から建築物の排気通路に排出される。これにわかるように、空気補充システムに似ているように、本実施形態のヒュームフードの各排気通路も互いに連通しており、したがって、総排気量は、排気ブロアー３１１の出力および排気バルブ３１２の開度によって制御することができる。
【００３８】
さらに、本実施形態のヒュームフードは、制御システムと協力して変風量ヒュームフードとして使用でき、その前方開口の空気の進入量は、スライド窓の位置の変更に従って幅広く柔軟に変更することができる。具体的に、図３、４に示されるように、本実施形態において、ヒュームフードは、前方開口１１０に沿ってスライド可能であり、前方開口１１０の開口面積を調節するためのスライド窓８０４と、天井部モジュール４００に配置され、スライド窓８０４の位置を検出するための位置センサ８０２と、前方開口１１０に近接するように左右側壁１０３の一方の内面に配置され、前方開口１１０から作業キャビティ１０２に進入した空気の速度（以下、「面風速」という）を検出するための風速センサ８０１と、天井部モジュール４００の前壁に配置され、実験員が設定した領域にいるか否かを検出するための赤外線検出器８０３と、天井部モジュール４００に配置され、位置センサ８０２、風速センサ８０１、赤外線検出器８０３、空気補充ブロアー２１１と空気補充バルブ２１２、および排気ブロアー３１１と排気バルブ３１２に接続されるとともに、位置センサ８０２、風速センサ８０１および赤外線検出器８０３の検出情報に基づいて空気補充ブロアー２１１と空気補充バルブ２１２、および排気ブロアー３１１と排気バルブ３１２のそれぞれの出力および開度を調節する制御ユニット（図示せず）と、をさらに備える。
【００３９】
赤外線検出器８０３は、実験員が設定した作業領域にいるか否かを検出でき、赤外線検出器８０３が作業領域に人がないと検出され、かつヒュームフードのスライド窓８０４が閉状態にされていない場合、制御ユニットは、スライド窓８０４の駆動装置（図示せず）に発信し、スライド窓を閉じて、室内環境から作業キャビティに進入する空気を減少し、実験室のエネルギ消耗を低下させる。また、スライド窓８０４を閉じた後に、ヒュームフードの空気進入量は、各空気補充口Ａ１〜Ａ３のみから提供され、同時にヒュームフードの排気量が低下したため、それに伴ってヒュームフードのシステムのエネルギ消耗も低下する。
【００４０】
一方、スライド窓８０４の開度に変化がある場合、制御ユニットは、位置センサ８０２から発信したスライド窓の開度値を受信し、以下の公式により、面風速を予定値に維持するために必要なヒュームフードの排気量を算出する：
Ｑ＝Ｖ＊Ｓ＊３６００  ．．．（１）
Ｑは、ヒュームフードの作業キャビティ１０２の排気量であって単位がｍ３／ｈであり、Ｖは、面風速の初期値であって単位がｍ／ｓであり、Ｓは、スライド窓８０４の通風断面積、すなわち前方開口１１０の面積であって単位がｍ２である。ここで、
Ｓ＝Ｌ＊Ｈ  ．．．（２）
であり、Ｌは、スライド窓８０４の幅（スライド窓８０４が上下移動である場合）または高さ（スライド窓８０４が左右移動である場合）であって固定値であり、Ｈは、位置センサ８０２により検出されたスライド窓８０４の開度値である。
【００４１】
次に、制御ユニットは、算出されたヒュームフードの作業キャビティ１０２の排気量に基づき、かつ初期値の面風速での底部フード１０５の底部フード排気通路Ｂ１、Ｂ２の排気量の数値と合わせて、排気ブロアー３１１の出力および排気バルブ３１２の開度を調節することにより、ヒュームフード全体の排気量を変更する。各検出値および算出値に基づいて、空気補充ブロアー２１１の出力および空気補充バルブ２１２の開度を調節することにより、空気補充システムの空気補充量を変更することもできる。
【００４２】
複数のヒュームフードが並行して建築物の換気システムに接続される場合、各ヒュームフードは、自身の使用状況に応じて必要な空気補充・排気量もそれぞれ異なる。並行の気流システムにおいて、システムの総動力ブロアーに近づくほど、補充または排出可能な気流量が大きくなり、システムの総動力ブロアーから離れるほど、圧力低下とロスのため、補充または排出可能な気流量が小さくなる。そのため、バルブ制御がないと、各ヒュームフードは、総動力ブロアーのみにより、使用状況に応じて個性的な調節が実現できない。上記の目標を実現するために、現在市販されている新型エコ変風量ヒュームフードの多くには、高価なベンチュリ弁が取り付けられる。本実施形態において、上述のように、ヒュームフード自体が天井部モジュール４００を有し、この天井部モジュール４００に実際の状況に応じて出力および開度を調節可能な排気ブロアー３１１と排気バルブ３２１、および空気補充ブロアー２１１と空気補充バルブ２１２が取り付けられ、かつ自動制御システムによりブロアーとバルブの出力および開度を調節するため、ベンチュリ弁と同様な機能を発揮でき、また、構成が簡単で、スペースを節約でき、かつヒュームフードの装着コストおよびメンテナンスコストを大きく削減することができる。
【００４３】
以上は、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、各種の変形を行って実施しても良い。
【００４４】
例えば、上述の実施形態においては、フード本体の上部に空気補充口が２つ設けられ、フード本体の下部に空気補充口が１つ設けられ、フード本体の上部かつフード本体の後壁に近接する位置に排気領域が区画されたが、空気補充口と排気領域の配置位置および数はこれに限らず、作業キャビティ内にプッシュ・プル式空気流れモデルが形成されることができれば良い。
【００４５】
また、上述の実施形態において、空気補充ブロアーと排気ブロアーはそれぞれ出力調整可能なブロアーであり、空気補充バルブと排気バルブはそれぞれ開度調節可能なバルブであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ブロアーとバルブの少なくとも一方を調節可能に設定すれば良い。また、風量調節の必要がない場合、ヒュームフードのシステムの総動力ブロアーとの距離の遠近に基づいて、ブロアーの固定出力およびバルブの固定開度を設定すれば良い。
【００４６】
また、上述の実施形態において、空気補充バルブと排気バルブはそれぞれ空気補充ブロアーと排気ブロアーの空気流れ方向の下流側に配置されたが、本発明はこれに限定されるものではなく、空気補充バルブと排気バルブはそれぞれ空気補充ブロアーと排気ブロアーの空気流れ方向の上流側に配置されても良い。
【００４７】
また、上述の実施形態において、スライド窓を設けることによりヒュームフードの前方開口あたりの空気の進入量を調節するが、本発明はこれに限定されるものではなく、空気の進入量を調節する必要がない場合、スライド窓を設置しないでコストの低減を図っても良い。
【００４８】
また、上述の実施形態において、フード本体の下方に実験に必要な試薬または素材を貯蔵するための２つの底部フードが設けられるが、本発明はこれに限定されるものではなく、底部フードの数は必要に応じて適当に設定でき、もしくは底部フードを設置しなくても良い。なお、底部フードの排気通路の数および位置は、底部フードの数および位置に対応して適当に設定すれば良い。
【００４９】
また、上述の実施形態において、面風速を測定するための風速センサは、側壁の内面に配置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、風速センサは、底壁または天井壁などの作業キャビティの内壁に配置されてもよく、面風速を検出できるとともに、実験の操作に邪魔しなければ良い。
【００５０】
また、上述の実施形態において、ヒュームフードは実験室用のヒュームフードであるが、それ以外に、本発明のヒュームフードは、空気中の有害物質を制御および排出することが必要とするいずれの作業、例えば半導体業界に必要なウェットエッチング洗浄システムなどに適用することもできる。
【符号の説明】
【００５１】
１００  フード本体
１０２  作業キャビティ
１０３  左右側壁
１０４  天井壁
１０５  底部フード
１０６  後壁
１０８  底壁
１０９  傾斜天井壁
１１０  前方開口
２０１  第１空気補充通路
２０２  第２空気補充通路
２０３  第３空気補充通路
２１１  空気補充ブロアー
２１２  空気補充バルブ
３１１  排気ブロアー
３１２  排気バルブ
３１３  ガス捕集フード
３１４  誘導プレート
３１５  誘導溝
３３５  排気領域
４００  天井部モジュール
８０１  風速センサ
８０２  位置センサ
８０３  赤外線検出器
８０４  スライド窓
Ａ１  第１空気補充口
Ａ２  第２空気補充口
Ａ３  第３空気補充口
Ａ４  空気補充総口
Ｂ１、Ｂ２  底部フードの排気通路
Ｂ４  排気総口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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