特許 6368173 排気装置の稼動状態出力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6368173

(24)【登録日】2018年7月13日

(45)【発行日】2018年8月1日

(54)【発明の名称】排気装置の稼動状態出力装置

(51)【国際特許分類】

   B01L 1/00 20060101AFI20180723BHJP

   F24F 7/06 20060101ALI20180723BHJP

   F24F 7/007 20060101ALI20180723BHJP

   F24F 11/70 20180101ALI20180723BHJP

   F24F 11/50 20180101ALI20180723BHJP

【ＦＩ】

   B01L1/00 E

   B01L1/00 A

   F24F7/06 C

   F24F7/007 B

   F24F11/70

   F24F11/50

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-136224(P2014-136224)

(22)【出願日】2014年7月1日

(65)【公開番号】特開2016-13512(P2016-13512A)

(43)【公開日】2016年1月28日

【審査請求日】2017年6月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000561

【氏名又は名称】株式会社オカムラ

(74)【代理人】

【識別番号】100098729

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 和男

(74)【代理人】

【識別番号】100163212

【弁理士】

【氏名又は名称】溝渕 良一

(74)【代理人】

【識別番号】100148161

【弁理士】

【氏名又は名称】秋庭 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100156535

【弁理士】

【氏名又は名称】堅田 多恵子

(74)【代理人】

【識別番号】100195833

【弁理士】

【氏名又は名称】林 道広

(74)【代理人】

【識別番号】100116757

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 英雄

(74)【代理人】

【識別番号】100123216

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 祐一

(72)【発明者】

【氏名】坂上 慎

(72)【発明者】

【氏名】堀江 正己

【審査官】 河野 隆一朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０１９５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１２０４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４２６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０００９１０２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｌ １／００ − ９９／００

Ｆ２４Ｆ １１／００ − １１／８９

Ｆ２４Ｆ ７／００ − ７／００７

Ｆ２４Ｆ ７／０４ − ７／０６

Ｂ０８Ｂ １５／０２

Ｂ２５Ｈ １／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口から作業空間に空気を吸入し、前記作業空間の空気を排気ファンにより排気する排気装置の稼動状態出力装置であって、
前記排気装置の稼動状況を示す稼動データを検出する稼動データ検出手段と、
前記稼動データ検出手段が検出した稼動データを記憶する稼動データ記憶装置と、
前記稼動データ記憶装置から、少なくとも選択された２つの時刻間における稼動データを出力可能になっている稼動状態出力手段とを備え、前記少なくとも選択された２つの時刻間における稼動データの出力結果を基準値と比較して、前記排気装置の次回のメンテナンス時期を決定することを特徴とする排気装置の稼動状態出力装置。

【請求項2】

前記少なくとも選択された２つの時刻間には、前記排気装置を新設した時刻と、前記排気装置の初回のデータサンプリング時の時刻と、が含まれることを特徴とする請求項１に記載の排気装置の稼動状態出力装置。

【請求項3】

前記メンテナンス時期を報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気装置の稼動状態出力装置。

【請求項4】

前記排気装置は、前記稼動データ検出手段と、前記稼動データ記憶装置と、前記稼動状態出力手段とを有し、前記稼動状態出力手段は稼動データを送信する送信手段であって、
前記送信手段から送信された稼動データを受信し、この稼動データを前記排気装置の稼動状態及び使用環境の少なくとも１つとして視認できる形式に変換して画面に表示する表示装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排気装置の稼動状態出力装置。

【請求項5】

前記稼動データ記憶装置は、前記稼動状態出力手段が出力した前記稼動データの内第１閾値を異常側に超えるものを時刻とともに記憶することを特徴する請求項１乃至４のいずれかに記載の排気装置の稼動状態出力装置。

【請求項6】

前記排気装置は、使用時に前記稼動データが第２閾値を異常側に超えると警報する警報手段を有し、
前記第１閾値は、前記第２閾値よりも正常側の値であることを特徴する請求項５に記載の排気装置の稼動状態出力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、研究施設等の室内空間に設けられ、実験により発生したガスや臭気を強制的に排気するための排気装置の稼動状態出力装置に関する。ここで、排気装置としては、ヒュームフード、局所排気装置、卓上フード、簡易フード、安全キャビネット、バイオハザード用キャビネット、グリーンベンチ等が該当する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ヒュームフードに関する技術が開示されている。従来のヒュームフードは、什器本体内に設けられた作業空間と使用者とを区画するために上下方向に可動する昇降扉が設けられているのが一般的である。こうした昇降扉は、什器本体内に別途設けられた錘と扉本体とを什器本体上部に設けられたプーリを介して吊りワイヤーで繋ぎ、バランスを取ることによって構成されている場合が多い。この構造においては、昇降扉と錘の荷重をワイヤーで支持する必要があるため、定期的にメンテナンスを行ってワイヤーの破損状況を監視しておき、状況に応じて吊りワイヤーの交換を行う必要があった。ただし、使用者の使い勝手を良好に維持するため、ヒュームフード前面は使用者の作業用の空間として確保しておく必要があり、錘、プーリ、吊りワイヤーはヒュームフードの側方位置や後方位置に配設される場合が多く、メンテナンス作業性は必ずしも良いものではなかった。ヒュームフードの定期メンテナンスにおいて、吊りワイヤーは、その外観の異常の有無、摩耗の有無、素線の断線の有無等を目視にて点検している。検査の結果、異常が認められれば、吊りワイヤーの交換を行い、また、吊りワイヤーに異常が認められない場合でも、使用期間が長い場合には、安全のため吊りワイヤーの交換を行っていた。

【0003】

また、ヒュームフードは、使用者の安全性を確保するため、作業空間の前面開口部における面風速が常に所定値以上で運用される必要がある。特許文献２には、汚れや経年劣化によって制御用の風速センサの出力が実際の風速から乖離しないようにするために、風速センサを定期的にメンテナンスし、その出力値を校正する技術が開示されている。一方、ヒュームフードを運用する上では、排気ファンや、排気ファンを駆動する電動機の破損、排気ダクト管の損傷・汚染、フィルタの目詰まり等の要因によって、面風速が低下することがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３５５３３５５号公報（第４ページ、図５）

【特許文献2】特開平８−２９４６３７号公報（段落００２１−段落００２２、図１−図５）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の定期検査にあっては、吊りワイヤーの異常を目視検査で行うため、異常を発見することが困難となる場合がある。また、排気ファンや、排気ファンを駆動する電動機の破損、排気ダクトの損傷・汚染、フィルタの目詰まりを目視検査で行うため、異常を発見することが困難となる場合がある。これら、異常の原因となる要素はヒュームフードの側部や後部等確認が困難な場所にあることが多く、メンテナンス作業性が悪くなってしまうという問題を有していた。また、フィルタの目詰まりは使用時間に基づいて検査しているが、使用時間のみでは使用される使用環境に必ずしも合致していない場合がある。このように、従来はヒュームフードの稼動状態、使用環境の把握が不十分であるという問題があった。その結果、経験と勘に頼った検査が多くなっていた。

【0006】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、排気装置の稼動状態、使用環境を把握できる排気装置の稼動状態出力装置を提供することを目的とする。特に排気ファンや吊りワイヤーなどの要素を検査するために確認する回数を低減する等によりメンテナンス作業の効率化を図ると共に、稼動状態の傾向からメンテナンス対象となる要素の特定、すなわちメンテナンス時期の決定（予知）を好適に行い得る排気装置の稼動状態出力装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明の排気装置の稼動状態出力装置は、
開口から作業空間に空気を吸入し、前記作業空間の空気を排気ファンにより排気する排気装置の稼動状態出力装置であって、
前記排気装置の稼動状況を示す稼動データを検出する稼動データ検出手段と、
前記稼動データ検出手段が検出した稼動データを記憶する稼動データ記憶装置と、
前記稼動データ記憶装置から、少なくとも選択された２つの時刻間における稼動データを出力可能になっている稼動状態出力手段とを備え、前記少なくとも選択された２つの時刻間における稼動データの出力結果を基準値と比較して、前記排気装置の次回のメンテナンス時期を決定することを特徴とするものである。
この特徴によれば、少なくとも２つの時刻間における排気装置の稼動状態、使用環境を把握できる。例えば、排気装置の稼動状態出力装置が排気装置の稼動状態、使用環境に合わせて排気装置の次回のメンテナンス時期を決定（予知）できる。
ここで、稼動状態は、排気装置が現実の稼動した状態であり例えば面風速が挙げられる、また、使用環境は排気装置が使用される環境でありその使用に影響を与える因子例えば設置される部屋がクリーンルームであることが挙げられる。

【0008】

前記少なくとも選択された２つの時刻間には、前記排気装置を新設した時刻と、前記排気装置の初回のデータサンプリング時の時刻と、が含まれることを特徴とするものである。
この特徴によれば、排気装置が新設された初期状態は、経年劣化や汚染等がなく排気装置の特性データとして正確なデータを有するから、排気装置の稼動状態や使用環境をより正確に把握できる。

【0009】

前記メンテナンス時期を報知する報知手段を備えていることを特徴とするものである。
この特徴によれば、使用者にメンテナンス時期を知らせることができる。

【0010】

本発明の排気装置の稼動状態出力装置は、
前記排気装置は、前記稼動データ検出手段と、前記稼動データ記憶装置と、稼動状態出力手段とを有し、前記稼動状態出力手段は稼動データを送信する送信手段であって、
前記送信手段から送信された稼動データを受信し、この稼動データを前記排気装置の稼動状態及び使用環境の少なくとも１つとして視認できる形式に変換して画面に表示する表示装置を備えたことを特徴するものである。
この特徴によれば、排気装置の稼動状態及び使用環境を容易に把握することができる。表示装置は、排気装置に設けられているものでも、排気装置の外部に設けられるものでも良い。

【0011】

前記稼動データ記憶装置は、前記稼動状態出力手段が出力した前記稼動データの内第１閾値を異常側に超えるものを時刻とともに記憶することを特徴するものである。
この特徴によれば、時刻データを併せて有するから発生した異常傾向のトレンドを把握できる。
ここで、異常側に超えるとは、異常となる基準が現在値よりも小さい側にある場合（例えば排気風速不足が該当する。）には小さい側に超えることを意味し、異常となる基準が現在値よりも大きい側にある場合（例えば寿命が該当する。）には大きい側に超えることを意味する。

【0012】

本発明の排気装置の稼動状態出力装置は、
前記排気装置は、使用時に前記稼動データが第２閾値を異常側に超えると警報する警報手段を有し、
前記第１閾値は、前記第２閾値よりも正常側の値であることを特徴するものである。
この特徴によれば、第１閾値は、警報に用いる第２閾値よりも正常側の値を用いるから、排気装置の稼動状態、使用環境を精度良く推測できる。

【0013】

本発明の一態様による排気装置の稼動状態出力装置は、上述に加えて、
前記排気装置は、一定風量排気型のものであり、
前記稼動データ検出手段は、前記排気装置の作業室内又は排気ダクト内の風速を検出する風速センサであり、
一定の排気風量を用いて求められる所定部位（開口や排気ダクト等の部位）の風速と、前記風速センサの検出データから求められる前記所定部位における風速とを比較し、前記排気装置の稼動状態、使用環境を推定することを特徴するものである。
この特徴によれば、風速センサを用いて排気装置の稼動状態、使用環境を推測できるから、他の追加のセンサが不要である。

【0014】

本発明の一態様による排気装置の稼動状態出力装置は、上述に加えて、
前記排気装置は、可変風量排気型のものであり、
前記稼動データ検出手段は、前記排気装置の作業室内又は排気ダクト内の風速を検出する風速センサであり、
可変の排気風量を実現する手段（排気ファンや排気ダクト内のダンパ）の可変風量を用いて求められる所定部位（開口や排気ダクト等の部位）の風速と、前記風速センサの検出データから求められる前記所定部位における風速とを比較し、前記排気装置の稼動状態、使用環境を推定することを特徴するものである。
この特徴によれば、風速センサを用いて排気装置の稼動状態、使用環境を推測できるから、他の追加のセンサが不要である。

【0015】

本発明の一態様による排気装置の稼動状態出力装置は、上述に加えて、
複数台の排気装置の排気ダクトを１つの排気マニホールドを介して１台の排気ファンに接続するものであり、
前記稼動データ検出手段は、前記排気装置の作業室内又は排気ダクト内の風速を検出する風速センサであり、
前記表示装置に前記複数台の排気装置の稼動データを集め、メンテナンスの時期順に表示することを特徴するものである。
この特徴によれば、メンテナンス頻度が高い排気装置には大容量のフィルタを用いる等して、各排気装置のメンテナンス時期を合わせることができる。

【0016】

本発明の一態様による排気装置の稼動状態出力装置は、上述に加えて、
前記表示装置は、前記排気装置のメンテナンスが必要となる要素について、メンテナンスが必要な要素を表示、特に現在時刻から近い順に並べて表示することを特徴するものである。
この特徴によれば、要素毎にメンテナンスが必要な時期を把握できるから、稼動状況や使用環境に合わせた適時なメンテナンス時期を選択することが可能であり、特にメンテナンスが必要な要素を現在時刻から近い順に並べて表示するからその把握が容易である。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施例１におけるヒュームフードの稼動状態出力装置を示す斜視図である。

【図2】実施例１におけるタブレット端末の画面を示す図である。

【図3】実施例１における制御部の機能を示すブロック図である。

【図4】実施例１における面風速に関するもので、（ａ）は面風速の記憶状態を説明する図、（ｂ）は面風速に関連する情報の表示イメージである。

【図5】実施例１における面風速に関連する情報の他の表示イメージである。

【図6】実施例１における一日あたりの稼働時間に応じた係数を説明する図である。

【図7】実施例１における排気ファンの累積稼動時間と駆動電力に応じた係数を説明する図である。

【図8】実施例１におけるヒュームフードの正面図である。

【図9】実施例１におけるヒュームフードを一部切り欠いて示す側面図である。

【図10】実施例１における昇降扉の開閉回数の記憶状態を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0018】

本発明に係るヒュームフードの稼動状態出力装置を図１から図１０を参照して説明する。なお、排気装置としてヒュームフードを例に説明する。ヒュームフード１は、什器本体２の内部に作業空間３を有し、この作業空間３内の空気を排気するための排気装置３０に接続される排気口４が什器本体２の上部に設けられている。なお、什器本体２の作業空間３の下方に設けられる台座はその図示を省略している。排気装置３０は、排気口４に接続される活性炭フィルタを有する乾式スクラバー３１、部屋の壁３４を貫通して設けられ乾式スクラバー３１に接続される排気ダクト３２、室外に設けられ排気ダクト３２に接続される排気ファン３３により構成される。更に、排気ファン３３は、ファンのプーリと電動機のプーリとがＶベルトを介して接続されており、電動機はインバータによりＰＷＭ制御されるものである。

【0019】

什器本体２の前面側には、その上方に強化ガラス等で構成された固定ガラス板５が固定されている。また、固定ガラス板５の下方位置には、什器本体２の開口８を開閉するために昇降される昇降扉６が設けられている。更に、この昇降扉６は、固定ガラス板５と同様に強化ガラス等で構成された昇降ガラス板７を有しており、この昇降ガラス板７の下端縁には、使用者が把持する把持片６ａが取り付けられている。使用者は、この把持片６ａを掴んで昇降扉６を昇降させることで、什器本体２の開口８を開閉させることができる。図１は昇降扉６が約３分の１上昇した状態を示している。

【0020】

実験をする際には、操作ボタン２５を操作し、排気ファン３３や図示しない照明を作動させた後、所望の位置まで昇降扉６を上げ、開口８から手を挿入し、作業空間３内において揮発性の薬品などを用いて実験を行う。制御部５０は、昇降位置を検出する扉位置センサ６ｂ（稼動データ検出手段）からの昇降位置（Ｌ）信号を入力し、予め記憶部５２に記憶されている開口８の幅Ｗに乗算し、開口８の開口面積Ｓ（＝Ｌ×Ｗ）を求める（ステップ１）。この開口面積Ｓから開口８における目標値である面風速１．０ｍ／ｓを実現するための排気ファン３３の電動機をＰＷＭ制御する際の周期（パルス幅）を求め（ステップ２）、この周期により電動機を制御する（ステップ３）。なお、目標値である面風速は、予め固定値を設定しておいてもよいし、使用する薬剤等に応じた適切な値を操作ボタン２５から入力してもよい。いずれにしても、法規制例えば０．５ｍ／ｓ以上、使用する薬剤、電動機の消費電力等を考慮して設定すればよい。

【0021】

また、ヒュームフード１の制御部５０は、タブレット端末１００からの要求信号１００Ａを受け取ると、ヒュームフード１の稼動データを応答信号１Ａとして返信する。タブレット端末１００は、ヒュームフード専用の端末であってもよいし、アプリケーションをインストールして使用する汎用の端末であってもよい。

【0022】

次いで、タブレット端末１００の画面について説明する。図２（ａ）に示すホーム画面では、「製品情報」、「面風速」、「履歴」及び「メンテナンス」のアイコンが表示されており、各アイコンはタッチすることにより操作が可能となるＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）として機能する。各アイコンをタッチすることにより、図２（ｂ）〜図２（ｅ）の画面に切り替わる。

【0023】

図２（ｂ）は製品情報を示す画面であり、ヒュームフード１のコード、製造ロットＮｏ、当該タブレット端末１００にインストールされたソフトウェアのヴァージョン等の情報が表示される。図２（ｃ）は、面風速を数値による現在値とグラフによるトレンドを示すものである。ヒュームフード１に面風速表示の機能が無くても面風速を把握することができ、モニターとして使用できる。また、グラフと共に現在値を数字により示すから、直感的に現在の面風速とそのトレンドを把握することができる。

【0024】

図２（ｄ−１）、（ｄ−２）は、履歴を示す画面であり、図２（ｄ−１）に示す画面は、ヒュームフード１の累積稼動時間（例えば排気ファン３３の累積稼動時間）、昇降扉６を吊架するワイヤーの累積移動距離を示しており、図２（ｄ−２）に示す画面は、開口８における面風速として、２つの選択された時刻間（詳細は後述する。）における面風速の平均、標準偏差σ、警告値、注意値の回数を表示している。履歴を示すことにより、稼動状況、使用環境を把握できる。

【0025】

図２（ｅ）は、メンテナンスの時期を示す画面であり、現在から何ヶ月後にメンテナンスが必要であるかという予知を要素毎に示すものである。この予知は、稼動データを基準値と比較することにより、交換が必要となるヒュームフード１の要素を事前に特定することが可能となる。また、この画面では、メンテナンスが必要な要素を現在時刻から近い順に並べるから、その把握が容易である。

【0026】

また、定期メンテナンスが６ヶ月であり、それよりも短い時期にメンテナンスが必要な要素、この場合フィルタを他の要素と識別可能な表示例えばハイライト、異なる色とすることが好ましい。このようにすることで、図２（ｅ）に示した３ヵ月後のフィルタ交換を使用者に強く促すことが可能となる。また、使用者では対処が困難な排気ダクト３２を含む清掃が８ヶ月後であることが分かる。このことから、フィルタ交換を使用者が行うとして、次回の定期メンテナンスを通常の６ヶ月に代えて８ヶ月とすることも可能であり、稼働状況や使用環境に合わせて適時なメンテナンスが可能となる。なお、法規により定められた期間例えば１２ヶ月を超えない範囲で選定することは当然である。このことから、１２ヶ月よりも長いメンテナンス時期を示すものについては、１２ヶ月以上という表示をしている。なお、これに代えて実際に演算により得られた「３０ヶ月後」等の表示としてもよい。

【0027】

図３を参照し、制御部５０は、ＣＰＵを有する演算処理部５１、フラッシュメモリを有し各種データを記憶する記憶部５２、センサ等から信号（データ）を入力する入力部５３、外部のタブレット端末１００と無線通信を行う送受信部５４（稼動状態出力手段）から構成されている。入力部５３は、入力ポート５３ａから、扉位置センサ６ｂの扉昇降位置信号の他、排気ダクト３２内に設けた風速センサ３２ｂの風速信号、排気ファン３３の電動機の駆動信号（ＰＷＭ信号）等を入力する。扉位置センサ６ｂ、風速センサ３２ｂ、及びこの駆動信号を出力する手段は、稼動データ検出手段である。

【0028】

次いで、演算処理部５１により記憶部５２にデータを記憶させる手順の例を説明する。図５を参照し、時刻ｔ１はヒュームフード１を新設し稼動を開始した時刻２０１３年１２月２０日１２時００分、時刻ｔ２は時刻ｔ１から６ヶ月後の初回のデータサンプリング時の時刻２０１４年６月２０日１２時００分である。ここで、データサンプリングとは、選択された２つの時刻間における稼動データのサンプリングを意味する。例えば定期メンテナンスの際にデータサンプリングを行うから、以下、データサンプリング時として定期メンテナンス時の時刻を例に説明する。時刻ｔ３、ｔ４、ｔ５は、それぞれ時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４から６ヶ月後の時刻である。ここで、定期メンテナンスの間隔である隣接する２つの時刻は選択された２つの時刻である。また、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、選択された２つの時刻間（以下単に区間ともいう。）である。

【0029】

図４、図５は、現在時刻が定期メンテナンス時の時刻ｔ２であり、稼動状態として、開口８における面風速に関するものであり、テーブル８Ｔ１、８Ｔ２、８Ｔ３、８Ｔ４は、それぞれ選択された２つの時刻間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３におけるデータを記憶する。現在時刻は時刻ｔ２であるから、テーブル８Ｔ１のみにデータが記憶されている。面風速の第２閾値８ｒｅｆ２は、０．５ｍ／ｓであり、これ未満であると（異常側の値であると）、インジケータ１３の一部を赤色点滅させて警報を行う値Ａである。第１閾値８ｒｅｆ１は、第２閾値８ｒｅｆ１よりも大きい（正常側の値）０．５ｍ／ｓ以上０．６ｍ／ｓ未満であり、注意すべき値Ｂである。これら警報を行う値Ａ、注意すべき値Ｂは、障害を発生する可能性が高い要素に関連する値として時刻と共にテーブル８Ｔ１の形式で記憶させる。なお、時刻と共に面風速を例えば１分毎に記憶するようにしても良いが、障害を発生する可能性が高い要素に関連する値のみを記憶すると記憶部５２を占有する領域が少なく好ましい。

【0030】

また、タブレット端末１００に履歴を表示するには、図４（ａ）のテーブル形式に加えて、図４（ｂ）に示す区間毎の稼動データや、図５に示す時系列グラフの形式が履歴やトレンドの把握が容易であるという観点からは好ましい。このような表示形式に変換するための演算は、演算処理部５１で行いその結果を記憶部５２に記憶させるものであっても良いし、演算の元となる稼動データを記憶部５２に記憶させておき、この稼動データをタブレット端末１００に応答信号として送信し（１Ａ）、タブレット端末１００の演算部により、表示形式に変換する演算をするようにしてもよい。図５は、区間Ｔ１における面風速の内、第１閾値８ｒｅｆ１、第２閾値８ｒｅｆ２と共に、警報を行う値Ａ、注意すべき値Ｂをプロットした形式の表示であるので、いずれ時点において面風速が不足乃至不足気味であったかの把握が容易である。

【0031】

図４（ｂ）には、区間Ｔ１における種別として、警報を行う値Ａ、注意すべき値Ｂの回数、区間における平均面風速、区間における面風速の標準偏差σが示されている。種別については、上述したようにして得ることが可能である。また、平均面風速は、風速センサ３２ｂからの風速信号と開口面積Ｓの関係から得られた面風速の平均をとったものである。この面風速は、目標面風速となるようにフィードバック制御されるものであるから、異常がなければ略目標面風速に等しい。また、風速センサ３２ｂからの風速信号と開口面積Ｓの関係から得られた面風速の標準偏差σを得ることで、面風速のばらつきを把握することができる。

【0032】

また、種別として、警報を行う値Ａ、注意すべき値Ｂの回数を示すから、面風速の目標値が適切であったか否か、経年劣化によるセンサ６ｂ、３２ｂや排気ダクト３２の汚れ、排気ファン３３の性能低下等のメンテナンスの予知判断に利用することができる。例えば、これらの回数、平均値、標準偏差σを予め実験的に保持している基準値と比較することにより、メンテナンス時期を予知できる。ここで、メンテナンス時期の予知には、インジケータ１３に警報を行う値Ａに加えて、この値よりも大きい値（すなわち正常値側の値）である注意すべき値Ｂも利用しているから、予知の精度に優れる。

【0033】

次いで、予知の一手法をフィルタの交換時期を例に説明する。フィルタの標準的な交換時期に関する交換基準データが記憶部５２に記憶されている。この交換基準データは、ヒュームフード１が設置される部屋の種別すなわち一般の部屋であるのかクリーンルームであるのかに関する係数Ｋ１、目標面風速に関する係数Ｋ２、面風速（風速センサ３３と開口８の面積の関係から得た値）の標準偏差に関する係数Ｋ３、一日あたりの稼働時間（目標面風速となるように排気ファン３３を制御している時間）に関する係数Ｋ４、エラーの割合（エラーとは上述した値Ａ、値Ｂ）に関する係数Ｋ５、単位時間当たりの排気ファン３３の駆動電力に関する係数Ｋ６を予め実験的に得たものである。これらの係数を基準となる１２月に乗じ、交換時期（月）＝Ｋ１×Ｋ２×Ｋ３×Ｋ４×Ｋ５×Ｋ６×１２月（計算式１）により、何ヵ月後に交換が必要となるかを予知することができる。

【0034】

なお、係数Ｋ１については、ヒュームフード１を設置したときに、部屋に応じた値に予め設定しておくとよい。その他の係数Ｋ２〜Ｋ６は、ヒュームフード１を稼動することによりその稼動状態や使用環境に応じて得られる係数である。

【0035】

ここで、係数Ｋ１は、部屋内の粉塵によりフィルタの寿命が左右されるから、例えば一般的な部屋の場合には１．０、クリーンルームの場合にはクラスに応じて２．５〜４．０である。係数Ｋ２は、目標面風速が高いほどフィルタの寿命が短くなるから、目標面風速が１．５ｍ／ｓのときに０．８、１．０ｍ／ｓのときに１．０、０．８ｍ／ｓのときに１．２ｍ／ｓである。係数Ｋ３は、面風速の標準偏差が大きいほど面風速がばらついておりフィルタの寿命が短くなることが予測されるから、σ＝０．３以下のときに１．０、σ＝０．３を超えるときに０．９である。

【0036】

係数Ｋ４は、一日あたりの稼働時間が長いほど、フィルタの寿命が短くなり、同じ時間稼動する際には連続運転の方が継続した実験や薬品の一時的保管等フィルタに対する影響が小さいことが多いから、図６に示すように、一日あたりの稼動時間が２時間のとき１．５、同様に６時間のとき１．０、１２時間のとき０．５、２４時間のとき０．２である。係数Ｋ５は、エラーが発生する要因は、ヒュームフード１自体の経年劣化や故障以外に、不慣れな使用者による不適切な作業や、空調設備など部屋の環境変化によることも多いから、エラーの割合が高いほど係数を小さくする、例えば、値Ａには値Ｂの２倍の重み付けをしその合計が、３回以下のときは１．０、４回〜１０回のときは０．９、１０回以上のときは０．７とする。

【0037】

係数Ｋ６は、単位時間当たりの排気ファン３３の駆動電力に関するもので、ある稼動時間が経過したときに、基準の値からの偏差に基づき修正を行うものである。図７は、開口８の開口割合が１／３、１／４、１／６毎に累積稼動時間に対する駆動電力の基準となる値が示されている。開口割合が１／３の状態でｔ７時間稼動し、このときの排気ファン３３の駆動電力（単位時間の駆動電力＝駆動電力量／稼動時間）を排気ファン３３のインバータのＰＷＭ制御の指令値から求める。求めた駆動電力Ｗ１が基準の値Ｗ０よりも大きければ、部屋内に塵が多い、ろ過を多く必要とする薬品が用いている等が原因であると推測され、偏差に応じて１．０よりも小さい値とする。求めた駆動電力が基準の値Ｗ０と同じときは１．０、基準の値Ｗ０よりも小さいときは偏差に応じて１．０よりも大きい値とする。なお、図６、図７に示すデータはいずれも実験等により予めその基準データとして作成しておく。

【0038】

例えば、２０１４年６月２０日の初回の定期メンテナンス時（図２（ｄ−１）の時刻ｔ２）における予知について説明する。係数Ｋ１は１．０である。ヒュームフード１は一般の部屋に設置されているからである。係数Ｋ２は１．０である。６ヶ月間の稼動時における平均面風速１．０ｍ／ｓ（図２（ｄ−２））は目標面風速１．０ｍ／ｓに等しいからである。係数Ｋ３は０．９である。面風速の標準偏差０．６（図２（ｄ−２））は基準となる０．３よりも大きいからである。係数Ｋ４は０．９である。６ヶ月間の累積稼働時間は１２３４時間（図２（ｄ−１））であるから一日あたりの稼働時間は６．９時間であり、基準となる６時間よりも長いからである。係数Ｋ５は０．９５である。エラーの割合である重み付けをした合計回数は９回であり、基準となる３回よりも多いからである。係数Ｋ６は０．９５である。１日あたり６時間稼動したときの６ヶ月間の排気ファン３３の駆動電力量の基準となる値は４５０ｋＷ・ｈであるのに対し、実際の６ヶ月間の排気ファン３３の駆動電力量は６３０ｋＷ・ｈであった。そして単位時間あたりの電力０．５１ｋＷ（＝６３０ｋＷ・ｈ／１２３４ｈ）は、基準となる電力０．４１ｋＷ（＝４５０ｋＷ／（６ｈ*１８３日））よりも大きいからである。

【0039】

以上の係数Ｋ１〜Ｋ６を計算式１にあてはめると、交換時期（月）＝１．０×１．０×０．９×０．９×０．９５×０．９５×１２月となり８．８月となる。そして、現時刻ｔ２までに６ヶ月経過しているから、今後もヒュームフード１を期間Ｔ１と同様に使用したと仮定して、２．８ヶ月後にフィルタを交換すれば良いと判断できる。３ヵ月後の交換を示す「３月」をタブレット端末１００に表示する（図２（ｅ））。なお、表示する月数をより安全サイドにたって「２月」としても良い。

【0040】

なお、以上では、説明を単純化するために、期間Ｔ１に渡って、開口８の開口割合が一定、目標面風速が一定の場合について説明したが、期間内において、開口8の開口割合や目標面風速が変わることもあるが、その場合には、それぞれの稼動条件で稼動した時間に応じて、係数Ｋ２〜Ｋ６を得るためのパラメータに重みをつけて求めればよい。また、排気ダクト３２の清掃が必要な時期や排気ファン３３のメンテナンス時期についても同様にして推測（予知）することができる。排気ファン３３のメンテナンスとしては電動機側プーリとファン側プーリ間のＶベルトの張りや磨耗、ファンや電動機の発熱、振動、異音、潤滑オイルの注入量の確認などである。

【0041】

次に、昇降扉６の吊架線材であるワイヤーの交換時期の予知について説明する。交換時期の予知の説明に先立って、ヒュームフード１における開閉扉６の吊架に関する構造について簡単に説明する。

【0042】

図８及び図９は昇降扉６が全閉した状態を示している。昇降扉６は、その左右下端がワイヤー等で構成された吊架線材９，９に接続された状態で吊架されている。図１に示すように、昇降扉６を吊架する左右一対の吊架線材９，９は、複数の滑車１０を介して什器本体２の一方の側部（本実施例では左側部）に設けられた重量のある金属板等で構成される錘１１に接続されている。この錘１１の重量と昇降扉６の重量とを同一にしてバランスを取ることで、使用者が昇降扉６を軽い力で昇降できるようになっている。

【0043】

什器本体２の前面側の上部位置は、開閉可能な化粧パネル１２で覆われている。また、この化粧パネル１２を開放することで、什器本体２の上部位置にある吊架線材９、滑車１０及び制御基部５０を実装した制御基板等のメンテナンスを行うことができる。更に、化粧パネル１２には、ヒュームフード１の作動状態を点灯、点滅、セグメントによる文字表示により示す複数のインジケータ１３が設けられており、このインジケータ１３の点灯を制御する点灯基板（図示略）が化粧パネル１２の裏面側に設けられている。また、什器本体２の前面側の右側のパネルには、ヒュームフード１の電源スイッチ、照明の電源スイッチ等の操作ボタン２５が設けられている。

【0044】

図９に示すように、固定ガラス板５及び昇降扉６は、什器本体２の開口の左右側辺に設けられる左右一対のレール部材１４に保持されている。また、昇降扉６は、レール部材１４内に配置される落下防止装置を介して吊架線材９に吊架されている。この落下防止装置は、昇降扉６の左右下端のそれぞれに設けられ、吊架線材９が切断されたり、吊架線材９が錘１１から外れたりした場合などの非常時に作動して、昇降扉６の落下を防止するために設けられている。

【0045】

また、昇降扉６を上昇させて所定の開口量（約３分の１）まで開放した状態で、使用者が作業空間３内に手を差し入れて実験を行うようにしている。なお、作業空間３内で行う実験は、排気装置を作動させながら行うようになっており、昇降扉６下方の開口から作業空間３内に空気が給気されるとともに、作業空間３内の空気が排気口４を通じて排気されるようになっている。このように作業空間３内を流れる空気は、常に一方向に流れるようになっており、作業空間３内で発生したガス等が使用者に向かって逆流しないようになっている。

【0046】

また、昇降扉６が一定の開口量以上に開かれると、昇降扉６下方の開口から流れ込む給気量が排気量を上回り、作業空間３内の空気が使用者側に向かって逆流してしまう虞がある。これを防止するめに、昇降扉６が一定の開口量以上に開かないように規制するストッパ部材１６が設けられている。なお、ストッパ部材１６は、什器本体２の開口の左右側辺のうち左方側にのみ設けられている（図２参照）。また、作業空間３内の清掃やメンテナンスを行う際には、ストッパ部材１６を操作すると昇降扉６の規制状態を解除できるようになっており、昇降扉６を全開させることができる。

【0047】

前述のとおり、昇降扉６を所定の開口量（約３分の１）まで開放した状態で、使用者が作業空間３内に手を差し入れて実験を行うため、昇降扉６を吊架する吊架線材９の健全性は、作業者の安全にかかわる。そこで、本発明のヒュームフードは、前面扉の昇降に基づく吊架線材９の交換時期を判定する交換時期を判定できるようにした。以下、演算処理部５１が行う交換時期の判定について説明する。

【0048】

吊架線材の移動に伴うプーリ４１の回転を検出するプーリ回転検出手段４０を有し、プーリ回転検出手段４０の出力からプーリ４１の回転停止の回数の積算値またはプーリ４１の回転角の積算値を演算し、前記積算値と、プーリの回転停止の回数の許容値Ｎｗまたはプーリの回転角度の許容値Ｌｗとを比較して、吊架線材９の交換時期を判定するものである。

【0049】

プーリ回転検出手段４０により求められたプーリの回転停止の積算値Ｎｓまたはプーリの回転角度の積算値Ｌｓが、吊架線材の交換時期に達しているか否かを判定するために、プーリの回転停止の回数の許容値Ｎｗ、プーリの回転角度の許容値Ｌｗを求める必要がある。以下、プーリの回転停止の回数の許容値Ｎｗと、プーリの回転角度の許容値Ｌｗを求める方法について説明する。

【0050】

吊架線材９の寿命は、理論的に決めることが困難なため、実験的に決めている。吊架線材に荷重を加えた状態で、プーリ上に吊架線材を繰り返し移動させることにより、吊架線材が破断に至るまでのプーリの回転停止の回数の積算値とプーリの回転角度の積算値を個別に求めている。昇降扉の大きさによって、吊架線材に加わる荷重が異なるため、荷重の大きさも変えて、データを採取し、さらに安全率を加味して、プーリの回転停止の回数の許容値Ｎｗまたはプーリの回転角度の許容値Ｌｗをデータベース化している。

【0051】

演算処理部５１は、プーリの回転停止の積算値Ｎｓまたはプーリの回転角度の積算値Ｌｓと、実験的に求めたプーリ４１の回転停止の回数の許容値Ｎｗまたはプーリ４１の回転角度の積算値の許容値Ｌｗを比較し、前記積算値Ｎｓ、Ｌｓが、許容値Ｎｗ、Ｌｗに達すると吊架線材９の交換時期に達したと判定する。

【0052】

演算処理部５１は、吊架線材９の交換時期に達したと判定すると、交換時期に達したことをインジケータ１３に表示し、使用者に交換時期を知らせる。また、吊架線材９の交換時期と達したと判定すると、警報を発する報知手段を備えている。警報は、警報音のほか、警告灯、表示による報知を使用することができる。

【0053】

さらに、演算処理部５１は、プーリ４１の回転停止の積算値Ｎｓまたはプーリ４１の回転角度の積算値Ｌｓと、プーリ４１の回転停止の回数の積算値の許容値Ｎｗまたはプーリ４１の回転角度の積算値の許容値Ｌｗと比較し、吊架線材９の交換が必要となるまでの昇降扉の昇降回数を表示させる手段も備えている。作業者は、吊架線材９の交換が必要となる時期を事前に予測できるので、メンテナンスが必要となる時期を考慮して、吊架線材等の準備をすることが可能となる。

【0054】

このように、演算処理部５１が、プーリ４１の回転停止の回数の積算値またはプーリ４１の回転角の積算値に基づいて、吊架線材の交換時期を判定するので、使用者は、適正な交換時期を把握でき、使用者の安全を確保できる。また、従来のように吊架線材の使用頻度が少ない状態で交換することがなくなり、ランニングコストを低減できる。

【0055】

以上では、演算処理部５１が交換時期を判定するものについて説明したが、タブレット端末１００から要求されたとき（１００Ａ）に、送受信部５４がプーリ４１の回転停止の回数の積算値、回転角度の積算値を送信し（１Ａ）、交換時期の判定をタブレット端末１００で行いその結果をタブレット端末１００の画面に表示するものであってもよい。

【0056】

また、上述に加えて、演算処理部５１は、扉位置センサ６ｂの扉昇降位置信号から、１時間毎の昇降扉６の開閉回数、昇降距離及び累積開閉回数、累積昇降距離を求め、時刻と共に記憶部５２に記憶させる。例えば、図１０に示すように、開閉回数及び累積開閉回数を時刻と共に記憶させる。図１０において、テーブル６Ｔ２は、２０１４年６月２０日１２時００分から２０１４年１２月２０日１２時００分までの６ヶ月間のデータを１時間毎に記憶するものを示している。１時間毎に開閉回数と、累積開閉回数を記憶させているから、このデータをもとに時間を横軸とし縦軸を回数としてグラフ化すれば、ヒュームフード１の稼動状態を簡単に把握することができる。なお、図１０中６Ｔ１、６Ｔ２、６Ｔ３、６Ｔ４はそれぞれ区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４におけるデータである。現在時刻が時刻ｔ３であるから、テーブル６Ｔ１、６Ｔ２にデータが記憶されている。また、記憶部５２の記憶領域の占有量を減らすという観点からは、区間Ｔ１における開閉回数の合計値と開閉回数の累積の合計値のみを記憶させるものであってもよい。

【0057】

以上述べたように、本発明のヒュームフード１の稼動状態出力装置は、稼動データ記憶装置から、選択された２つの時刻間Ｔ１、Ｔ２・・・のいずれかにおける稼動データを出力可能になっている稼動状態出力手段とを備えたから、２つの時刻間におけるヒュームフードの稼動状態、使用環境を把握できる。例えば、その把握により、ヒュームフードの次回のメンテナンス時期を決定できる。

【0058】

また、２つの選択された時刻の一方の時刻がヒュームフード１を新設した時刻ｔ１、その他方の時刻が初回のメンテナンス時（データサンプリング時）ｔ２であるから、ヒュームフードの稼動状態、使用環境を、さらに初期状態との対比で把握できる。ここで、ヒュームフード１を新設したときは、汚れ等がなく、かつ部品の経年劣化もなく、ヒュームフード１の性能を正確に把握できるときであるから、新設したときのデータを利用することにより、メンテナンスの予知を他の時刻とした場合に比較して正確に行うことができる。また、ヒュームフード１を新設してから初回のメンテナンス時までの稼動状態を示すデータを出力可能とすることで、このデータを用いて、当該ヒュームフード１の稼動状態や使用環境を把握することができるから、メンテナンス作業者は、初回のメンテナンス時に、使用者に対し適切な助言ができる。また、新設以外の時刻としては、ヒュームフード１のメンテナンス時の時刻、特に清掃を伴うメンテナンス時の時刻が好ましい。これはメンテナンスによりセンサ等から得られる稼動データが離散するからである。

【0059】

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

【0060】

例えば、排気ファンとして、算出された目標面風速となるように、電動機をインバータにより制御する可変風量排気型のものについて説明したが、排気風量が固定された一定のもの、複数の一定の風量に切り換え可能なものであってもよい。この場合には、排気ファンの排気量と開口８の開口割合から求められる面風速と、風速センサ３２ｂと開口８の開口割合から求められる面風速とを比較することにより、メンテナンス時期を決める係数を求めるようにすればよい。

【0061】

また、可変風量排気型として、排気ダクト内に排気流量を調整可能なダンパを設け、算出された目標排気風量となるようにダンパ開度を調節するものであってもよい。この場合には、ダンパ開度と開口８の開口割合から求められる面風速と、風速センサ３２ｂと開口８の開口割合から求められる面風速とを比較することにより、メンテナンス時期を決める係数を求めるようにすればよい。

【0062】

また、１台のヒュームフードが１台の排気ファンに接続されるものについて説明したが、複数台のヒュームフードの排気ダクトを１つの排気マニホールドを介して１台の排気ファンに接続されるものであってもよい。この場合には、排気ダクト内に排気流量を調整可能なダンパを設けることが一般的であるから、ヒュームフード毎に、上述と同様にしてメンテナンス時期を決める係数を求めるようにすればよい。また、この形式の場合、タブレット端末に複数台のヒュームフードの稼動データを集め、メンテナンスの時期順に表示するとよい。このようにすると、メンテナンス頻度が高いヒュームフードには大容量のフィルタを用いる等して、各ヒュームフードのメンテナンス時期を合わせることができる。

【0063】

ヒュームフードとして、乾式のものについて説明したが、湿式スクラバーを有する湿式のものであってもよい。湿式の場合には、吸着剤や循環タンクにおける洗浄の時期をヒュームフードの稼動状態、使用環境を用いて予知することが好ましい。

【0064】

また、定期メンテナンスの間隔である隣接する２つの時刻を、選択された２つの時刻として説明したが、必ずしも隣接する２つの時刻である必要はなく、定期メンテナンスの開始時刻に合わせる必要もない。但し、定期メンテナンス終了時を選択された２つの時刻の一方の時刻に合わせると、定期メンテナンス時に清掃や調整が施されることが多いから、定期メンテナンス終了時を選択された２つの時刻の一方の時刻とすることが好ましい。また、選択された時刻として２つの時刻を例に説明したが、２つ以上であれば３つでも４つでもよい。数が増えるにつれて、記憶容量や演算の負荷が増えるが、予知の精度が向上する。３つ以上の時刻間を選択する場合には、直近の選択された２つの時刻間における稼動データは、現在の使用環境、稼動条件をより的確に反映したものであるから、直近の選択された２つの時刻間における稼動データを他の選択された２つの時刻間における稼動データよりも大きな重みをつけることが好ましい。

【0065】

また、定期メンテナンスの間隔Ｔ１、Ｔ２、・・・を６ヶ月としたが６ヶ月である必要はなく、また間隔Ｔ１、Ｔ２、・・・をそれぞれ異なる期間としてもよい。

【0066】

また、制御部５０が送受信部５４により、外部のタブレット端末１００と無線通信するものについて説明したが、接続コネクタを有し、外部のタブレット端末１００と有線により通信するものであってもよい。

【0067】

また、制御部５０の記憶部５２に稼動データを記憶させるものについて説明したが、入力部５３がセンサ等から入力した入力信号を外部の図示しないパソコン等の外部装置に定期的又は要求されたときに送信し、その外部装置の記憶部に稼動データを記憶させ、その記憶したデータをタブレット端末１００等に出力するものであってもよい。要するに、ヒュームフード１の選択された２つの時刻間における稼動データを出力することができるものであればよい。

【0068】

また、各区間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４・・・の稼動データをテーブル８Ｔ１、８Ｔ２、８Ｔ３、８Ｔ４・・・、６Ｔ１、６Ｔ２、６Ｔ３、６Ｔ４・・・の形式で記憶するものについて説明したが、記憶部５２の記憶領域を占有するという観点からは、直前の１つ乃至２の区間の稼動データのみを記憶するものであってもよい。

【0069】

また、送受信部５３から送信された稼動データを用いて、ヒュームフード１のメンテナンス時期、稼動状態、使用環境等を得るものについて説明したが、これら以外例えば使用者への音声ガイダンス（昇降扉を開けたまま電源がＯＦＦされたときに昇降扉の閉鎖を促すガイダンス等）に用いることを妨げるものではない。

【0070】

また、実施例では、排気装置としてヒュームフードを例に説明したが、本発明はヒュームフード、局所排気装置、卓上フード、簡易フード、安全キャビネット、バイオハザード用キャビネット、またはグリーンベンチ等、要するに開口から作業空間に取り込まれた空気を強制的に排気する装置に適用できる。

【符号の説明】

【0071】

１ ヒュームフード（排気装置）
３ 作業空間
６ 昇降扉
６ｂ 扉位置センサ（稼動データ検出手段）
８ 開口
１３ インジケータ（表示装置）
３２ｂ 風速センサ（稼動データ検出手段）
３３ 排気ファン
５０ 制御部
５１ 演算制御部
５２ 記憶部（稼動データ記憶部）
５４ 送受信部（稼動状態出力手段）
１００ タブレット端末（表示装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】