JPH112442A - 物体検出を用いた実験室ガスフード制御装置 - Google Patents

物体検出を用いた実験室ガスフード制御装置

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JPH112442A
JPH112442A JP10104757A JP10475798A JPH112442A JP H112442 A JPH112442 A JP H112442A JP 10104757 A JP10104757 A JP 10104757A JP 10475798 A JP10475798 A JP 10475798A JP H112442 A JPH112442 A JP H112442A
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JP
Japan
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gas hood
gas
emitter
detecting
controller
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Application number
JP10104757A
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English (en)
Inventor
Steven D Jacob
スティーブン・ディー・ジェイコブ
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Landis and Staefa Inc
Original Assignee
Landis and Staefa Inc
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Publication date
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0623—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the set value given to the control element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/30—Velocity

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  • Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガスフード内の物体の存在を検出し、流量を調
整してエネルギーコストを維持する。 【解決手段】ガスフードコントローラはガスフード内の
物体の存在を検出し、ガスフード内に物体が存在しない
場合、ガスフードの流れを減少する検出装置を有し、こ
れにより、ガスフードが配置される部屋への空気の供給
設定についてのエネルギーコストを維持できる。コント
ローラはまた、ガスフード内で検出された物体の存在と
位置との関数として流れを調整する。物体がガスフード
内の奥深くにあるときはガスもれは少ないので、その流
れは物体がサッシの近くに位置したならば要求される場
合に比較して減少される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に実験室ガス
フードの換気制御に関し、特にこの実験室ガスフード内
の物体の存在および位置を決定すし、この決定した物体
の存在および位置の関数としてこのガスフードを流れる
空気を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスフードは、潜在的に危険な化学薬品
が使用される作業場所を提供するための種々の実験室環
境内で用いられ、前面に移動可能なドアをもつ囲いから
構成されるフードを有し、このドアは様々な開きを与え
て、実験等を処理する囲いの内部への接近を許容してい
る。この囲いは、どんな有毒ガスをも除去するため、一
般的に排気システムに接続され、このフード内での作業
中に人がこの有毒ガスにさらされないようにしている。
このようなガスフードのサッシドアは、垂直あるいは水
平に開かれるように設計され、ドアの位置はしばしばそ
のサッシ位置に関連している。
【０００３】この囲いを介して空気の流れを制御するガ
スフードコントローラは、最近さらに複雑になってお
り、今や、ガスフード開口の所望する平均面速度の関数
として、この囲いからガスを効率的に排出する所望の流
れ特性を精巧に維持することができる。この平均面速度
は、一般に、ガスフードの開口面領域の平方フィート当
たりの、該ガスフードへの空気の流れとして定義され、
この開口面領域の大きさは、１以上の移動可能なサッシ
ドア（しばしば、”サッシ”として呼ぶ）の位置に依存
し、ほとんどの囲いの型では、ドアあるいは全てのドア
が閉まっているときに補助管（バイパス）開口の量が付
与される。
【０００４】ガスフードは、開口の変化する大きさある
いは面を補償するため、ガスフードからの空気の流れを
増減させる種々の速度で駆動する能力を度々有するブロ
アをもつ換気システムによって換気される。一方、種々
の速度で駆動されるタイプあるいはそうでないタイプの
単一のブロアは、排気マニホールドに接続され、他方、
この排気マニホールドは、複数のガスフードの個々のダ
クトに接続され、ダンパは、個々のダクトからの流れを
制御するため、個々のダクト内に設けられ、これによっ
て、この流れが所望の平均面速度を維持するように調節
する。
【０００５】このようなガスフードをもつ実験室の適切
な安全を提供するためには、実質的な空気の量を必然的
に含むガスフード内部からの最小空気流量を排気する必
要がある。もちろん、この空気はガスフードが配置され
た部屋から到来し、この空気は典型的には、人々が実験
室で仕事をしているので、比較的快適な温度である。気
候上の状態によると、実験室に供給される戻り空気は一
般的に熱せられ、あるいは冷却されなければならない外
部の空気であり、そのような温度状態の維持に関連する
コストは重大である。
【０００６】近年、重大なエネルギーコストの認識が高
くなり、このことは実験室ガスフード設備をもつビルの
所有者によって経験されており、ガスフードコントロー
ラの設計と動作、および実験室に要求されるエネルギー
に関連する動作コストを減少する実験室ルームコントロ
ーラに関し、実験室内で働く人の安全を犠牲にすること
なく、改良がなされている。
【０００７】改良の中には、検出デバイスを用いたもの
があり、これらには、実験室内の各人の在室あるいは不
在を検出し、人が実験室に居ないときには、ガスフード
を介して排気される空気の流量を低くするようにしてい
る。これは、種々の動作（モーション）検出器を用いて
実験室内の個人の存在を検出することによって達成され
る。他の技術は、部屋の電灯がオンになっているか否か
を検出し、電灯がオフであるならば人が居ないとみなし
ている。部屋に人が居ないと推定されると、ガスフード
を通る流れを遅れさせる（セットバックする）ようにト
リガが加えられ、必然的に、必要とされる供給空気の流
量を減少し、その供給空気を設定してエネルギーコスト
を減少する。セットバックの量はユーザによって変えら
れるが、与えられる面速度に対して通常流量の５０から
６０％に近づける。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した技術は、部屋
の中の人の存在を含めた状態の検出に基づいて流量を減
少する効果があるが、そのようなガスフードの動作に関
連するエネルギーコストを維持するのに用いられるガス
フード自体内の他の状態を取り扱えない。
【０００９】従って、本発明の主目的は、ガスフード内
の物体の存在を検出し、それによって流量を調整するこ
とによって、エネルギーコストを維持するために、ガス
フードの流量を選択的に制御することができる改良され
たガスフードコントローラを提供することである。
【００１０】本発明の他の重要な目的は、ガスフード内
の物体の位置を検出し、それによって流量を調整するこ
とによって、エネルギーコストを維持するために、ガス
フードの流量を選択的に制御することができる改良され
たガスフードコントローラを提供することである。
【００１１】さらに詳細な目的は、危険なガスが存在し
ないことを示す、物体がガスフードの内部で検出されな
い場合、ガスフードの流量を自動的に減少することを調
整するような改良されたコントローラを提供することで
ある。補助的な目的は、ガスフード内で物体が検出され
ない場合、流れを、実質的に流れのない最小流量に減少
するようなコントローラを提供することである。
【００１２】また、他の目的は、ガスフード内の物体の
存在を検出するのに適用され、ガスフードに近接した位
置に配置される検出手段を含んだコントローラを提供す
ることである。
【００１３】さらに他の目的は、ガスフード内の物体の
位置を検出するのに適応される検出手段を含むコントロ
ーラを提供し、その結果、上述した付帯的なコストを減
少させるために流れを最小にする一方、流量レベルが適
切な安全を提供するように調整される。
【００１４】
【課題を解決するための手段】第１の発明では、少なく
とも開口部を塞ぐのに適した１つの移動可能なサッシド
アを有するタイプのガスフードで、主として開口部を介
した平均面速度によって測定された値によってガスフー
ドからの空気とガスとを追い出すために排気ダクトと通
信するガスフードの空気流れを制御する装置において、
前記ガスフード内の作業物体を検出し、ガスフード内の
作業物体の不存在を示す信号を生成する物体検出手段
と、前記信号に対応して、前記ガスフードから追い出さ
れる空気の流量を制御する制御手段とを具備したことを
特徴とする。
【００１５】第２の発明は、第１の発明において、前記
物体検出手段は、前記ガスフードの内部を調査する少な
くとも１つの放出体回路を形成するように配置された放
出体発生手段と放出体検出手段とを有し、前記放出体検
出手段は、前記放出体回路が妨害されないとき、前記信
号を生成することを特徴とする。
【００１６】第３の発明は、第２の発明において、前記
物体検出手段は、作業物体の存在と前記開口部からの距
離を検出するのに適した複数の放出体回路を具備したこ
とを特徴とする。
【００１７】第４の発明は、第３の発明において、前記
放出体発生手段は、光発光ダイオードであることを特徴
とする。
【００１８】第５の発明は、第３の発明において、前記
放出体発生手段は、赤外線生成手段であることを特徴と
する。
【００１９】第６の発明は、第１の発明において、前記
物体検出手段は、前記ガスフードの低面上に配置された
作業物体の存在を検出するのに適した複数の放出体回路
を有し、１以上の付加放出体回路は、前記ガスフードの
低面の上の棚上に配置された作業物体の存在を検出する
ことを特徴とする。
【００２０】第７の発明は、第１の発明において、前記
物体検出手段は、前記ガスフード内に存在する作業物体
の重さを検出する重量検出手段を有し、前記物体検出手
段は、前記重量検出手段が予め決定されたしきい値を超
えたことの検出に対応して前記信号を生成することを特
徴とする。
【００２１】第８の発明は、第１の発明において、前記
物体検出手段は、超音波発生手段と超音波検出手段とを
具備したことを特徴とする。
【００２２】第９の発明は、第６の発明において、前記
複数の放出体回路は、前記ガスフードの前面からの作業
物体の相対位置を決定し、前記ガスフードの前面からの
作業物体の相対位置を示す信号を生成し、前記制御手段
は、前記ガスフードの前面から最も近い作業物体の距離
に比例して、空気の流量を、公称平均面速度から最小平
均面速度に減少することを特徴とする。
【００２３】第１０の発明は、第１の発明において、前
記物体検出手段は、作業物体のないガスフードの内部の
第１イメージを獲得するビデオカメラと、前記獲得され
た第１イメージを格納する手段と、付加イメージを獲得
し、当該付加イメージと前記第１イメージとを比較して
存在する作業物体の位置を決定するために前記ビデオカ
メラを制御する手段とを具備したことを特徴とする。
【００２４】第１１の発明は、少なくとも開口部を塞ぐ
のに適した１つの移動可能なサッシドアを有するタイプ
のガスフードで、典型的に開口部を介した平均面速度に
ついて測定された値によってガスフードからの空気とガ
スとを追い出すために排気ダクトと通信するガスフード
の空気流れを制御する装置において、前記ガスフード内
の作業物体の存在と位置とを検出するために前記ガスフ
ードの内部をモニタし、ガスフード内の作業物体の存在
と位置とを示す信号を生成する手段と、前記信号に対応
して、少なくともガスフード内の作業物体の存在の関数
である、前記ガスフードから追い出される空気の流量を
制御する制御手段とを具備したことを特徴とする。
【００２５】第１２の発明は、第１１の発明において、
前記制御手段は、空気の流量を、ガスフードの前面に最
も近い作業対象からの該前面からの距離に比例して公称
平均面速度からより低い平均面速度に減少させることを
特徴とする。
【００２６】第１３の発明は、第１２の発明において、
前記低い平均面速度は、前記公称平均面速度の約５０％
であり、前記公称平均面速度は、開口部の平方フィート
当りで毎分約６０から約１５０立方フィートの範囲内で
あることを特徴とする。
【００２７】第１４の発明は、第１１の発明において、
前記制御手段は、前記ガスフード内に作業物体が存在し
なとき、空気の流量を最小平均面速度に設定することを
特徴とする。
【００２８】第１５の発明は、第１４の発明において、
前記最小平均面速度は、前記公称平均面速度の約２０％
であることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】ガスフードコントローラは、ガス
フードを介する空気の流れを制御し、これによって、１
以上のサッシドアによってカバーされない開口の部分を
含む、ガスフードへの全開口の効率的な大きさは、ガス
フード内に流入する空気の比較的一定の平均面速度を有
するだろうということが、一般的に理解できる。このこ
とは、カバーされない開口の領域にもかかわらず、カバ
ーされない部分の単位表面当たりの空気の平均容積がガ
スフード内に移動することを意味する。これにより、実
験室内の人が有毒なガス等にさらされることから保護さ
れる。なぜなら、空気は、常にガスフードの中に流れ、
排気ダクトから排出され、この流れは、可変の予め決定
された流出速度で適切に制御されるからである。しか
し、この予め決定された流出速度は、一般に、カバーさ
れない開口の有効表面領域の単位平方フィート及び単位
分当たり約６０から１５０立方フィートの範囲内であ
る。
【００３０】端的にいえば、この発明は、ガスフードの
空気流が、安全動作状態を維持し、また可能なときにコ
ストを節約するためその流れを減少する制御を行うガス
フードのためのコントローラを実現することである。し
かしながら、コストは安全性の費用として節約されず、
安全性は最も重要なものである。コントローラは、物体
がガスフード内にあるか否かを検出する検出手段を含
み、コントローラは、存在するならば物体の部分と同様
に、ガスフード内の物体の存在あるいは不在の関数とし
てガスフードの空気流を制御するように適用される。コ
ントローラは、それゆえ、ガスフード内に物体が存在し
ない場合、ガスフードの空気流を最小の受容される流量
に減少することができる。ガスフード内に物体が存在し
ないことは、有害なガスが存在しないことを示すものと
仮定している。コントローラは、また、ガスフード内の
物体の位置の関数としてその流れを制御するように適用
される。これに関して、ガスフードの開口部を通っても
れるガスのようなものは、ガス源が開口部に近づくにつ
れて増大するということが知られている。従って、危険
なガスを発する化学物質等を含むビーカーが、ガスフー
ドの内部後方に置かれていると、その前面からもれるガ
スのようなものは減少する。このような場合、ガスフー
ドの空気流は、安全性を妥協せずにある程度減少するこ
とができ、少ない流量に関連してコスト節減を実現でき
る。
【００３１】ここで、図面に戻り、特に図１は、ルーム
コントローラ２２に接続される複数のガスフードコント
ローラ２０を示すブロック図であり、ルームコントロー
ラ２２はまた排気フローセンサ２８、供給フローセンサ
２９および主コントロールコンソール２６に接続され
る。このガスフードコントローラ２０は、多導線ケーブ
ル等の線２４によって示されるローカルエリアネットワ
ークを介してルームコントローラ２２、排気コントロー
ラ２４及び主コントロールコンソール２６に接続され
る。ルームコントローラ２２、排気コントローラ２４及
び主コントロールコンソール２６は、典型的には、ガス
フードを含む実験室が配置された主ＨＶＡＣシステムの
ビルの一部である。このガスフードコントローラ２０
は、変圧器３２等を介した適切な電圧で線３０を介して
電力が供給される。
【００３２】ルームコントローラ２２は、好ましくは、
少なくとも部屋に可変の空気容量を提供することができ
るタイプのもので、ＳＣＵコントローラ（Landis & Sta
efa,Inc.System 600 ）である。ルームコントローラ２
２はＬＡＮの線２４を介して通信することができる。ル
ームコントローラ２２は、商業的には広い参考資料のあ
る有用なコントローラである。システム６００ＳＣＵコ
ントローラのユーザリファレンスマニュアルであるPart
No.125-1753には特にここでいう参照資料が組み入れら
れている。
【００３３】ルームコントローラ２２は、各ガスフード
コントローラ２０によって排気された空気の容積を示す
アナログ入力信号を与える各ガスフードコントローラ２
０からの線２３を介した信号と、主排気システムを介
し、ガスフード排気とは別に排気された空気の容積を示
す排気フローセンサ２８からの同等の信号とを受信す
る。
【００３４】図２を参照すると、図２には、符合する入
出力接続ポートをもち、オペレータパネル３４に接続さ
れるガスフードコントローラ２０が示されている。各ガ
スフードはガスフードコントローラ２０を有し、オペレ
ータパネルは各ガスフードコントローラ２０に設置され
ていることがわかる。オペレータパネル３４は、ガスフ
ードのそれぞれに設置され、好ましくは８つの導線をも
つ多導線ケーブルからなる線３６によってガスフードコ
ントローラ２０に接続されている。オペレータパネル３
４は、例えば６線のＲＪ１１型の電話ジャックのような
コネクタ３８を有し、このコネクタ３８で、ラップトッ
プパーソナルコンピュータ等は、初期インストールの
間、ガスフードの構成あるいは動作に関する情報を入力
する目的で接続され、あるいは必要な場合に、ある動作
パラメータを変更する。オペレータパネル３４は、ガス
フードで作業する人によって容易に監視するに適切な都
合のよい場所でガスフードに設置される。
【００３５】ガスフードコントローラのオペレータパネ
ル３４は、好ましくは液晶ディスプレイ４０を有し、選
択的に動作させると、平均面速度を示す３ディジット４
２を有する、ガスフードの動作の種々の様子を可視表示
する。ディスプレイ４０は、他の状態、例えば低面速
度、高面速度、緊急状態、及びコントローラ停止の指示
等を示す。オペレータパネル３４は、可聴警報４４及び
緊急除去スイッチ４６を有し、オペレータが事故によっ
てガスフードを除去するために押下することができる。
オペレータパネル３４は、２つの外部スイッチ４８を有
し、この外部スイッチ４８は、動作の昼／夜モードを含
む、種々の顧客要求に用いることができる。夜間モード
は、異なった、好ましくは平均面速度が減少される動作
をすると考えられ、これは、おそらく誰もその場所で作
業せず、低い平均面速度はエネルギーを維持するからで
ある。警報停止スイッチ５０は、また好ましくは可視警
報を消すために与えられる。
【００３６】ガスフードは、多くの異なったスタイル、
大きさ、及び構成を受け入れ、単一のドアや複数のドア
を有することを含み、サッシドアは垂直に、水平にある
いは垂直及び水平両方向に移動可能である。
【００３７】図３を参照すると、図３は、一般に６０で
示すガスフードを示し、ガスフード６０は、ガスフード
にアクセスするために移動し、実質的に閉じる位置に移
動する、垂直動作サッシドア６２を有する。ガスフード
は、ドアサッシ６２のようなドアサッシが完全に閉めら
れても、ガスフード内に、開口６３のような空気を通過
させる開口部を有するように一般に設計される。この開
口６３は、一般にバイパス領域と呼ばれ、ガスフード内
への空気の流れを制御できる効果が得られるように決定
される。ガスフードのいくつかのタイプは、バイパス開
口を有し、この開口は、他のものがドアサッシの下にあ
るにもかかわらず、ドアサッシの上に設置される。ある
ガスフードでは、サッシドアの動作の初期量は、図３で
示すドアの底で、例えばドアが上げられているが、開口
が増大し、ガスフードの全開口の大きさが、移動コース
を介して、相対的におそらく最初、サッシドア６２の動
作の１／４の量の一定に維持されるように単にバイパス
開口が閉められ、バイパスを覆う格子６５の効果は無視
される。
【００３８】ガスフードの他のタイプは、図４及び図５
に示すようにいくつかの水平移動可能なサッシドア６６
を有し、上下一対の隣接する軌道６８で移動可能なドア
を有している。ドアが図４及び図５で示すような位置に
あるとき、ガスフード開口は、完全に閉められ、オペレ
ータはガスフードにアクセスする水平方向にドアを移動
する。ガスフード６０及び６４の双方は、一般に、上述
したＨＶＡＣ装置の排気システムに通ずる排気ダクト７
０を有している。
【００３９】特に図示されていないが、他の組合せも可
能であり、住宅用の開き窓とほとんど同じように、ガス
フード開口の広さに沿って互いに隣接して配置される垂
直移動可能なサッシドアの複数の組合せを含む。
【００４０】ガスフードコントローラ２０の重要な態様
に従うと、上述したように種々の大きさと構造のガスフ
ードが動作するのに適し、さらに、いくつかのガスフー
ドが配置され、ビルのＨＶＡＣシステムの一部である共
通の排気マニホールドの中に合流する排気ダクトを有す
る実験室内に組み込まれるのに適している。ガスフード
は、単一のはめ込み装置であり、それ自身の独立した排
気ダクトを有している。単一のガスフードが取り付けら
れた場合、一般にこのような装置は、排気ダクトに組み
合わされるブロアを駆動する可変速度モータを有し、モ
ータ及びブロアの速度は、可変に制御され、ガスフード
を通る空気の流れを調整する。一方、単一領域内の複数
のガスフードのほとんどでは、各ガスフードの排気ダク
トは１以上の大きな排気マニホールドに接続され、単一
の大きなブロアはマニホールドシステム内に組み込まれ
る。このような装置のタイプでは、各ガスフードの制御
は、各ガスフードの排気ダクト内に配置された独立した
ダンパの手段によって達成され、流れの変化は、各ガス
フードに組み合わされるダンパの適切な配置によって制
御される。
【００４１】ガスフードコントローラ２０は、実際、商
業的に有用な、様々な種類及びタイプのガスフードを制
御するように適応され、このため、このコントローラに
用いられる各種のセンサに接続されるいくつかの入出力
ポート（線、コネクタあるいは接続、及びそれらに等価
な全てのもの）を有する。図２において、ガスフードコ
ントローラ２０は、上述した排気ダンパがもつディジタ
ル信号／アナログ圧力変換器に接続されるディジタル出
力すなわちＤ０ポートを有し、さらに、上述した方法で
設置された場合、可変速度ファン駆動の制御のためのア
ナログ電圧出力ポートを有する。水平及び垂直方向に移
動可能なサッシの双方の位置を検出するために使用され
る５つのサッシ位置センサポートを有し、さらに、排気
空気フローセンサ４９に接続するためのアナログ入力ポ
ートを有する。緊急スイッチのためのディジタル入力ポ
ート、及び外部信号と同様な警報ホーン信号の出力のた
めのディジタル出力ポートが提供される。アナログ電圧
出力ポートは、さらに流量信号をルームコントローラ２
２に与えるために設けられる。排気空気フローセンサが
設けられないものでは、面速度を示す壁速度センサが用
いられ、このような信号のための入力ポートが設けられ
るが、このセンサの使用は一般に、精度が低く、好まし
いものではないとされる。このような種々の入出力ポー
トをもつことによって、ガスフードの実際のどのような
タイプも、効果的かつ効率的に制御される。
【００４２】サッシドアの位置を決定するため、サッシ
位置センサが各移動可能なサッシドアに隣接して設けら
れ、一般に図７，図８，及び図９に示される。図８にお
いて、ドアサッシ位置センサは、単位長さ当たり一定の
抵抗をもつ電子的抵抗インク８４のストリップがプリン
トされた、好ましくは比較的薄いポリエステル基盤層８
２をもつ比較的簡単な機械的デザインである、伸長する
スイッチ機構８０を有する。他のポリエステル基盤層８
６も設けられ、その上には、電子的にプリントされた導
電インク８８のストリップを有する。この２つの基盤層
８２，８６は、ストリップの対向側に位置する粘着物９
０の２つの定規ぶちによって互いに粘着的に結合され
る。この基盤層は、好ましくは約５／１０００インチの
厚さで、定規ぶちは、約２／１０００インチで、定規ぶ
ちは、導電層８８と抵抗層８４との間に空間領域が設け
られる。スイッチ機構８０は、好ましくは粘着物９２の
層によってガスフードに付けられる。
【００４３】ポリエステルは、接触ができるように、一
方の層が他方の層に動くのに十分な柔軟性をもち、この
接触は、好ましくはバネによってバイアスされ、適切な
サッシドアによって運ばれるアクチュエータ９４に反応
して形成され、サッシドアが動いた時、アクチュエータ
９４がスイッチ機構８０に沿って動き、電子回路によっ
て検出される抵抗層と導電層との間の接触を与えるよう
に、ストリップは隣接配置される。この電子回路は、ス
イッチ手段の長さに沿ってアクチュエータ９４の位置を
示す電圧出力を与える。換言すれば、アクチュエータ９
４はドアによって運ばれ、サッシドアの位置を示す電子
的電圧を与える。
【００４４】アクチュエータ９４は、ドアが動いた時
に、２つの基盤層が一緒になり、抵抗層及び導電層が互
いに電子的接触を形成するよう、十分な圧力がスイッチ
手段に与えられるべく、スイッチ機構８０の方向にスプ
リングでバイアスされていることが好ましく、これによ
って電圧レベルが提供される。スイッチ手段８０が、図
３で示すように、サッシドアの移動の拡大を十分とする
長さを有すると、サッシ位置の精密な決定を行うことが
できる。
【００４５】図３及び図５は、スイッチ機構が好ましく
はサッシフレーム自体の中に配置され、従って見ること
ができないことを示している。スイッチ機構の幅及び厚
さのディメンジョンは、非常に小さく、サッシドアの動
作に全く影響を与えない。アクチュエータ９４は、サッ
シドア内に開けられた小さな穴の中に配置され、あるい
はスイッチ８０がその位置で動作するように一端部で外
部に設けられる。図３及び図６に示すように垂直に移動
可能なサッシドアにおいて、スイッチ機構８０は、好ま
しくはサッシフレームの一方あるいは他方の側部に設け
られ、一方、ガスフードが水平に移動可能なドアを有す
る場合、スイッチ機構８０は、移動可能なドアの重みに
よってスイッチ機構８０が動作しないように、あるいは
ダメージを与えないように軌道６８の上部に配置され
る。
【００４６】図９では、位置を示す電圧を生成する好ま
しい電子回路が示され、この回路は、単一の軌道で２つ
のサッシドアの位置を示す独立した２つの電圧を与える
のに適用される。図５に示す断面図では、２つの水平軌
道があり、各軌道は２つのドアサッシを運び、スイッチ
機構８０は各軌道に図９で示すような回路を与え、これ
によって、４つのドアのそれぞれに対して独自の電圧を
生成する。
【００４７】スイッチ手段は、好ましくは粘着物９２の
層でガスフードに付けられ、アクチュエータ９４は、長
さに沿った位置でスイッチ手段を圧迫するのに適してい
る。図７において、一対のスイッチ手段は、図５に示す
２つの軌道に関して生じるようなものが示されている。
スイッチ機構８０は、各軌道、及びアクチュエータ９４
によって生成される点接触を示す４つの矢印が与えら
れ、アクチュエータ９４は、各スイッチ手段の各終端に
与えられた信号を生成し、信号の大きさは、終端と最も
近い矢印との間の距離に比例した電圧を示す。このよう
にして、信号スイッチ機構８０は、各軌道内に配置され
た２つのドアに対する、位置を示す信号を与える。電圧
生成を達成するために用いられる回路は、図９に示さ
れ、各軌道に対するこれらの回路の１つを含む。８４で
示される抵抗要素と導電要素８８は、図示される２つの
矢印で接地されることが示され、２つの独立したドアに
組み付けられた各アクチュエータ９４によって生じる抵
抗要素と導電要素との間の点接触を示している。この回
路は、ＰＮＰトランジスタ１０２のベースに接続される
出力をもつオペアンプ１００を有し、このトランジスタ
のエミッタは、抵抗１０４を介して正の電圧源に接続さ
れ、オペアンプの負入力に接続され、オペアンプの正入
力は好ましくは約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、出力線１０６を有し、この出力線上
で、ドアの位置を示す電圧が与えられる。
【００４８】この回路は、抵抗要素８４に定電流を供給
するように動作し、この電流は、コレクタと接地との間
の抵抗値に比例する線１０６上の電圧をもたらし、電流
は抵抗変化に沿って最も近い接触点として変化する。オ
ペアンプは、負入力を正入力の電圧レベルと等しくなる
ように駆動する動作を行い、この結果、オペアンプの出
力に加えられた電流は抵抗ストリップ８４の有効な長さ
に直接比例して変化する。この回路の下部は、上述した
ものと同じように動作し、同様に出力線１０８上に電圧
を生成し、この電圧は、抵抗要素８４の接続された終端
と、軌道内の他のサッシドアに組み付けられたアクチュ
エータ９４によって形成される接触点との間の距離に比
例する。
【００４９】図１１，図１２，図１３，図１４，及び図
１５の複合電子回路図において、分離された図１１，図
１２，図１３，図１４，及び図１５は、図１０に示すよ
うに互いに隣接した配置構成をもち、図１０は、ガスフ
ードコントローラ２０の全電子回路図を示している。図
１１から図１５の回路動作は詳述しない。この回路は、
マイクロプロセッサによって駆動され、コントローラの
制御機構を実行する重要なアルゴリズムは以下記述す
る。図１３において、この回路は、モトローラＭＣ ６
８ＨＣ１１のマイクロプロセッサ１２０を有し、このマ
イクロプロセッサ１２０は、クリスタル１２２によって
８ＭＨｚのクロックで動作する。このマイクロプロセッ
サ１２０は、３状態バッファ１２６（図１４）に接続さ
れるデータバス１２４を有し、この３状態バッファ１２
６は、データバス１２４にも接続される電子的プログラ
マブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）１２８に順
番に接続される。ＥＰＲＯＭ１２８は、３状態バッファ
１２６に接続されるアドレス線Ａ０〜Ａ７を有し、さら
にマイクロプロセッサ１２０に接続されるアドレス線Ａ
８〜Ａ１４を有する。
【００５０】この回路は、３−８ビットマルチプレクサ
１３０、データラッチ１３２（図１４）、ディジタル／
アナログ変換器１３４を有し、このディジタル／アナロ
グ変換器は、ガスフードから排気される空気の量を示す
アナログ出力を与え、この情報は、図２に関連する記述
で示したようにルームコントローラ２２に与えられる。
図１２において、ＲＳ２３２Ｃドライバ１３６は、ハン
ドヘルドの端末を介した情報の送受信を提供する。図９
に示すこの回路はまた、全回路図、及び図１１及び図１
２内に示されている。他の部位は周知であり、それゆえ
あえて記述する必要はない。
【００５１】本発明の重要な観点からすれば、図６に示
すように、ガスフードの内部は検出手段を有し、好まし
い実施の形態ではこの検出手段は、少なくともガスフー
ド６０の内部の一方の端に配置された光生成ストリップ
１４０を含み、光生成ストリップ１４０は複数の光発生
デバイス１４２を有し、各光発生デバイス１４２は、ガ
スフード６０の床に沿った離散的光路に光を発生するの
に適し、これらの光は、ガスフードの対向する他端に配
置された光検出ストリップ１４４によって検出される。
検出ストリップ１４４は、好ましくはフォトトランジス
タのような複数の光検出デバイス１４６を有し、フォト
トランジスタは特定の光路に沿って検出器と光生成スト
リップとの間の物体の存在を検出するのに適する。この
点に関し、光生成ストリップは、好ましくは光発光ダイ
オードのような複数の光生成デバイスで構成され、光発
光ダイオードは検出ストリップ１４４内の特定の検出器
１４６の方向に光が向けられる。このようにして、複数
の光生成デバイス１４２のそれぞれは、光路に沿った物
体の存在あるいは不在を検出するのに適する光回路を定
義する光検出デバイス１４６の１つに関連づけられる。
光検出デバイス１４６は、好ましくは、ガスフード内に
物体が存在しない場合、１以上の光回路が切断され、物
体が配置された、ガスフードの前面からの距離が決定さ
れるようになっている。そのような物体の位置の決定
は、ガスフードの空気流を制御するコントローラによっ
てなされる。
【００５２】本発明を保護すべく、垂直方向の光生成ス
トリップ１４８と垂直方向の光検出ストリップ１５０と
が提供され、それぞれは、ガスフード６０の背面から約
２から４インチの範囲内で配置されている。これらのス
トリップは、実質的にストリップ１４０と１４４と同様
に動作するが、ガスフード内に一般に存在する棚上にあ
る物体を検出するように配置される。光回路は、各棚の
位置より僅かに上に配置され、棚上にある丈の短い物体
の存在あるいは不在をも検出するのに適するようにして
いる。
【００５３】もちろん、好ましい実施の形態は上述した
光発生ストリップと光検出ストリップとで実現するが、
ストリップの使用は必要でないことが理解でき、光発生
デバイスと光検出デバイスとが個々にガスフードの壁に
取り付けられるようにしてもよい。また、本発明は、上
述したものに加えて他のタイプの回路を含み、赤外線発
生回路、レーザ回路、超音波回路やその他のタイプの回
路を含む。さらに、床上あるいは棚上の物体の検出は、
必要であれば、図６の１５２で示すようなロードセルあ
るいは重量測定デバイスによって行うことができる。
【００５４】本発明はまた、ＣＣＤカメラのようなビデ
オスキャンニング手段を含み、このＣＣＤカメラは、ガ
スフードの内側または外側に取り付けられるが、いずれ
の場合にも、ガスフードの内部を撮像し、ガスフード内
部のイメージを取得し、解析する。空のガスフードのイ
メージは格納され、物体が存在するならば、それらの位
置のみではなく、ガスフード内のどのような物体の存在
をも決定する比較目的のために用いられる。そして、処
理手段は、空のガスフードの格納されたイメージと実質
的に獲得されたイメージとを比較し、物体がガスフード
内に存在するか否かを決定する。
【００５５】一方、ガスフードの空気流れの制御は、種
々の方法によって制御され、ひとつの好ましい方法は、
全ての物体がガスフードの背面の約２インチ以内である
場合、公称平均面速度の約５０％まで流れを減少させ、
この物体がガスフードの前面から約６インチ以内にある
場合は、公称平均面速度に維持される。前面６インチか
ら背面までの面速度の制御は、その距離に比例して制御
される。ガスフードの前面から６インチ以上近接した位
置で、光回路が妨害され、あるいは切断された場合、ア
ラーム状態となるのが好ましい。アラームは音声、可視
のいずれあるいは双方でもよい。
【００５６】本発明はさらに、検出デバイスがガスフー
ド内の物体の不存在を検出した場合、コントローラは、
空気流れを公称平均面速度のわずか１０％から２０％の
最小状態に減少する。思いあまって流れが零に減少する
と、ある値の空気交換がなされ、１０％から２０％の値
に達成される。
【００５７】上述した記載から、改良されたコントロー
ラは、ガスフードの必要な空気流れに関して効果的な安
全を提供し、一方、特定の検出状態のもとで流れを保持
するという、ガスフードの空気流れのユニークな制御を
提供することが示され、記述されていると認められる。
この減少した流れは、ガスフードが配置された部屋に供
給されなければならない置換空気の設定に関して経済的
となる。
【００５８】本発明の種々の実施例は示されたが、種々
の変更、代用、及び等価なものも用いることができるこ
とが理解され、本発明は、請求の範囲及びこれに等価な
ものによって限定されるものではない。
【００５９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明で
は、ガスフード内の物体の存在および位置を検出し、そ
れによって流量を調整し、安全性を保持するとともに、
エネルギーコストを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】暖房、換気及び空気調節モニタを行うルームコ
ントローラと建物の制御システムとを含む本発明の装置
の概要ブロック図。
【図２】正面図が示されるオペレータパネルに接続され
たガスフードコントローラのブロック図。
【図３】垂直移動可能なサッシドアをもつガスフードの
正面図及び前面上部に配置されるバイパス開口を示す
図。
【図４】水平移動可能なサッシドアをもつガスフードの
正面図。
【図５】図４の５−５線断面図。
【図６】本発明で示す物体検出手段をもつガスフードの
前面を示す図。
【図７】複数のドアサッシ位置を示すスイッチ手段の電
子的概要図。
【図８】ドアサッシ位置スイッチ手段の断面図。
【図９】ガスフードのサッシドア位置を決定する電子回
路概要図。
【図１０】図１１，図１２，図１３，図１４，及び図１
５の相互位置を示すブロック図。
【図１１】本発明で記述されるガスフードコントローラ
の電子回路概要図を構成する図。
【図１２】本発明で記述されるガスフードコントローラ
の電子回路概要図を構成する図。
【図１３】本発明で記述されるガスフードコントローラ
の電子回路概要図を構成する図。
【図１４】本発明で記述されるガスフードコントローラ
の電子回路概要図を構成する図。
【図１５】本発明で記述されるガスフードコントローラ
の電子回路概要図を構成する図。
【符号の説明】
２０ ガスフードコントローラ ２２ ルームコントローラ ２３，２４，３０ 線 ２６ 主コントロールコンソール ２８ 排気フローセンサ ２９ 供給フローセンサ ３２ 変圧器 ４２ ディジット ４４ 可聴ホーン ４６ 緊急除去スイッチ ４８ 外部スイッチ ５０ 警報停止スイッチ ６０ ガスフード ８０ スイッチ機構 ８２ 基盤層 ８４ 抵抗インク ８８ 導電インク ９０ 粘着物 ９４ アクチュエータ １４０，１４８ 光生成ストリップ １４２ 光発生デバイス １４４，１５０ 光検出ストリップ １４６ 光検出デバイス １５４ ＣＣＤカメラ １５２ ロードセル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年６月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】ここで、図面に戻り、特に図１は、複数の
ガスフードコントローラ２０を示すブロック図である。
ガスフードコントローラ２２は、ルームコントローラ２
２及び主コントロールコンソール２６に接続される。こ
のルームコントローラ２２はまた、排気フローセンサ２
８及び供給フローセンサ２９に接続される。ガスフード
コントローラ２０は、多導線ケーブル等の線２４によっ
て示されるローカルエリアネットワークを介してルーム
コントローラ２２及び主コントロールコンソール２６に
接続される。ルームコントローラ２２及び主コントロー
ルコンソール２６は、典型的には、ガスフードを含む実
験室が配置された主ＨＶＡＣシステムのビルの一部であ
る。このガスフードコントローラ２０は、変圧器３２等
を介した適切な電圧で線３０を介して電力が供給され
る。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも開口部を塞ぐのに適した１つ
    の移動可能なサッシドアを有するタイプのガスフード
    で、主として開口部を介した平均面速度によって測定さ
    れた値によってガスフードからの空気とガスとを追い出
    すために排気ダクトと通信するガスフードの空気流れを
    制御する装置において、 前記ガスフード内の作業物体を検出し、ガスフード内の
    作業物体の不存在を示す信号を生成する物体検出手段
    と、 前記信号に対応して、前記ガスフードから追い出される
    空気の流量を制御する制御手段とを具備したことを特徴
    とする装置。
  2. 【請求項２】 前記物体検出手段は、前記ガスフードの
    内部を調査する少なくとも１つの放出体回路を形成する
    ように配置された放出体発生手段と放出体検出手段とを
    有し、 前記放出体検出手段は、前記放出体回路が妨害されない
    とき、前記信号を生成することを特徴とする請求項１に
    記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記物体検出手段は、作業物体の存在と
    前記開口部からの距離を検出するのに適した複数の放出
    体回路を具備したことを特徴とする請求項２に記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 前記放出体発生手段は、光発光ダイオー
    ドであることを特徴とする請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記放出体発生手段は、赤外線生成手段
    であることを特徴とする請求項３に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記物体検出手段は、前記ガスフードの
    低面上に配置された作業物体の存在を検出するのに適し
    た複数の放出体回路を有し、 １以上の付加放出体回路は、前記ガスフードの低面の上
    の棚上に配置された作業物体の存在を検出することを特
    徴とする請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記物体検出手段は、前記ガスフード内
    に存在する作業物体の重さを検出する重量検出手段を有
    し、 前記物体検出手段は、前記重量検出手段が予め決定され
    たしきい値を超えたことの検出に対応して前記信号を生
    成することを特徴とする請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記物体検出手段は、超音波発生手段と
    超音波検出手段とを具備したことを特徴とする請求項１
    に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記複数の放出体回路は、前記ガスフー
    ドの前面からの作業物体の相対位置を決定し、前記ガス
    フードの前面からの作業物体の相対位置を示す信号を生
    成し、 前記制御手段は、前記ガスフードの前面から最も近い作
    業物体の距離に比例して、空気の流量を、公称平均面速
    度から最小平均面速度に減少することを特徴とする請求
    項６に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記物体検出手段は、 作業物体のないガスフードの内部の第１イメージを獲得
    するビデオカメラと、 前記獲得された第１イメージを格納する手段と、 付加イメージを獲得し、当該付加イメージと前記第１イ
    メージとを比較して存在する作業物体の位置を決定する
    ために前記ビデオカメラを制御する手段とを具備したこ
    とを特徴とする請求項１に記載の装置。
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