專利名稱：智能排毒柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，特別是一種具備智能化自動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)室排毒裝置。
背景技術(shù)：
排毒柜是一種用于保護(hù)實(shí)驗(yàn)室的操作人員和環(huán)境的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可以防止實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn) 生的有害氣體對(duì)人體造成傷害或污染環(huán)境，是現(xiàn)代生物、化學(xué)等實(shí)驗(yàn)室的重要設(shè)備。但是， 傳統(tǒng)的排毒柜沒有智能控制功能，因此不能對(duì)排毒柜內(nèi)的環(huán)境參數(shù)(如溫度、風(fēng)速等)進(jìn) 行有效的控制， 一旦有害氣體外泄而不易察覺，將對(duì)人體造成傷害和污染環(huán)境，嚴(yán)重情況 下可能引發(fā)安全事故等。另外，傳統(tǒng)的排毒柜基本都是由人工手動(dòng)操作，不僅操作不方便， 而且容易因頻繁接觸柜體而產(chǎn)生交叉感染等。
例如于2005年1月12日公開的中國發(fā)明專利申請(qǐng)CN 1562507A，公開了一種新型 實(shí)驗(yàn)室排毒裝置，仍然是采用傳統(tǒng)排毒柜的結(jié)構(gòu)形式，沒有智能控制功能。于2005年8月 24日公開的中國實(shí)用新型專利CN2720532Y，公開了一種具有預(yù)約定時(shí)功能的生物安全柜， 該實(shí)用新型僅簡單的采用定時(shí)操作，實(shí)現(xiàn)生物安全柜的定時(shí)開啟等功能，仍無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 的智能化控制功能。另外，于2007年10月17日公開的中國發(fā)明專利申請(qǐng)CN 101053851A， 公開了一種生物安全柜，采用微電腦控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和控制柜體內(nèi)的氣流參數(shù)，但是該發(fā)明 申請(qǐng)所述的生物安全柜的窗體開啟或關(guān)閉動(dòng)作，仍需要人工手動(dòng)操作，因此仍然存在如上 所述的技術(shù)缺陷。作為實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，生物安全柜和排毒柜的結(jié)構(gòu)和工作原理均有不同，生 物安全柜的安全性能總體比排毒柜更高，通常生物安全柜內(nèi)設(shè)計(jì)有循環(huán)補(bǔ)充氣流，使柜體 達(dá)到完全氣密性，實(shí)現(xiàn)與外部環(huán)境完全隔離。而排毒柜則采用抽風(fēng)方式，將柜體內(nèi)產(chǎn)生的 有害氣體通過排氣管道抽出，在該過程中，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的空氣不斷補(bǔ)充進(jìn)入排毒柜內(nèi)。由于 傳統(tǒng)的排毒柜無法實(shí)現(xiàn)智能化控制，或者由于人工操作方式的疏忽，不能及時(shí)關(guān)閉排毒柜 的窗體，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的空氣不斷外流，特別在夏天，實(shí)驗(yàn)室的冷空氣不斷外流，必然會(huì) 增加實(shí)驗(yàn)室的空調(diào)系統(tǒng)和排毒柜的風(fēng)機(jī)的負(fù)荷量，增大其功耗，造成不必要的能源浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具備智能化控制的 實(shí)驗(yàn)室排毒柜，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開啟或關(guān)閉排毒柜的窗體，并可以智能控制柜體內(nèi)的環(huán)境參數(shù)等。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案 一種智能排毒柜，包f舌具有一定'操作空間的柜體結(jié)構(gòu)， 該柜體的正面設(shè)有可升降的窗體，所述柜體還包括中央控制系統(tǒng)，該中央控制系統(tǒng)與設(shè)置 在柜體上或柜體內(nèi)的傳感器件連接，用于自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制窗體的升降動(dòng)作及操作空間內(nèi)的
環(huán)境參數(shù)。
上述柜體內(nèi)的操作空間由側(cè)壁、后壁、底部的工作臺(tái)面、頂部的通風(fēng)機(jī)構(gòu)和正面的窗 體構(gòu)成，其側(cè)壁和后壁為全封閉式結(jié)構(gòu)，正面的窗體可部分或全部地打開或關(guān)閉。
為了實(shí)現(xiàn)排毒柜正面的窗體的自動(dòng)控制，所述柜體的正面設(shè)有紅外線探測(cè)裝置，用于 感應(yīng)人體的靠近或離開，并通過中央控制系統(tǒng)控制窗體自動(dòng)開啟或關(guān)閉，即當(dāng)有人靠近排 毒柜時(shí)，窗體自動(dòng)開啟；當(dāng)人離開后，窗體自動(dòng)關(guān)閉。所述窗體為可視化玻璃視窗，該窗 體安裝在柜體兩側(cè)的滑軌中，所述滑軌中安裝有位置傳感器，用于限定和控制窗體升降的 安全高度。另外，所述窗體的下邊框還設(shè)有壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)當(dāng)窗體關(guān)閉過程中碰到 的阻礙物，并通過中央控制系統(tǒng)停止窗體的關(guān)閉動(dòng)作。
為了便于操作人員可以舒適的姿勢(shì)觀察實(shí)驗(yàn)，所述柜體正面的窗體略向后傾斜，其傾 斜角度為5° 15°。
上述柜體內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器和風(fēng)速傳感器，用于監(jiān)測(cè)操作空間內(nèi)的環(huán)境溫度和風(fēng)速， 并通過中央控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)操作空間內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，保證操作空間內(nèi)的環(huán)境參數(shù)安全、穩(wěn)定。
上述柜體的頂部還設(shè)有集風(fēng)罩，該集風(fēng)罩通過導(dǎo)流管與柜體底部的集水槽連通，用于 收集冷凝水，防止冷凝水倒流。
上述柜體的后部設(shè)有若干塊導(dǎo)流板，該導(dǎo)流板自下而上呈層疊式結(jié)構(gòu)排列，用于疏導(dǎo) 和排出操作空間內(nèi)的廢氣，有利于不同比重的廢氣快速排出。
上述柜體的側(cè)壁夾層內(nèi)設(shè)有內(nèi)嵌式水杯，因此可以增加工作臺(tái)面的有效使用面積。
本實(shí)用新型在現(xiàn)有的排毒柜基礎(chǔ)之上采用了中央控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)排毒柜的智能化 控制。特別地，該排毒柜可以自動(dòng)控制柜體內(nèi)的環(huán)境參數(shù)(如溫度、表面風(fēng)速等)，保證柜 體內(nèi)的參數(shù)穩(wěn)定、安全。而且其窗體采用紅外線感應(yīng)方式，自動(dòng)開啟或關(guān)閉，當(dāng)操作人員 靠近時(shí)，窗體自動(dòng)打開；當(dāng)操作人員離開排毒柜操作區(qū)時(shí)，窗體自動(dòng)關(guān)閉。同時(shí)，該排毒 柜的智能化控制系統(tǒng)可以根據(jù)排毒柜的工作狀態(tài)，自動(dòng)控制柜體內(nèi)的環(huán)境參數(shù)和工作狀態(tài)， 例如，當(dāng)操作人員離開柜體后，控制窗體自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí)將排毒柜內(nèi)的風(fēng)機(jī)關(guān)閉或調(diào)抵轉(zhuǎn) 速，減少在非使用狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的空氣流失，特別是在夏天，可以減少實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的冷空 氣流失，從而減輕實(shí)驗(yàn)室的空調(diào)系統(tǒng)和排毒柜的風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，降低功耗，起到節(jié)能環(huán)保的 效果。與傳統(tǒng)排毒柜相比，安全性能更高、而且節(jié)約能耗。


圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型所述排毒柜的正面結(jié)構(gòu)示意圖3為本實(shí)用新型所述排毒柜的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖4為操作人員在排毒柜前進(jìn)行操作的示意圖5為本實(shí)用新型所述排毒柜的側(cè)面剖視圖6為本實(shí)用新型所述排毒柜內(nèi)的氣流流向示意圖7為本實(shí)用新型所述中央控制系統(tǒng)的原理框圖。
具體實(shí)施方式
如圖l、 2所示，本實(shí)用新型所述智能排毒柜包括具有一定操作空間的柜體IO，其操作 空間由兩側(cè)的側(cè)壁ll、后壁12、底部的工作臺(tái)面13、頂部的通風(fēng)機(jī)構(gòu)14和正面的窗體15 構(gòu)成，其中側(cè)壁11和后壁12為全封閉式結(jié)構(gòu)，窗體15可活動(dòng)升降，部分或全部地打開或 關(guān)閉；所述柜體10還包括中央控制系統(tǒng)20，該中央控制系統(tǒng)與設(shè)置在柜體上或柜體內(nèi)的傳 感器件(圖中未顯示)連接，用于自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制窗體15的升降動(dòng)作及操作空間內(nèi)的環(huán)境 參數(shù)(包括溫度、表面風(fēng)速等)，保證相關(guān)參數(shù)的安全和穩(wěn)定。
柜體正面的窗體15為可視化玻璃視窗，安裝在柜體兩側(cè)的滑軌中，其上方設(shè)有紅外線 探測(cè)裝置16，用于感應(yīng)人體的靠近或離開。當(dāng)有操作人員靠近排毒柜時(shí)，中央控制系統(tǒng)20 將控制窗體15自動(dòng)開啟，并通過位置傳感器(圖中未顯示)探測(cè)窗體的開啟高度，當(dāng)窗體 15升至預(yù)定的安全高度時(shí)，中央控制系統(tǒng)20將自動(dòng)停止窗體的開啟動(dòng)作；當(dāng)操作人員離開 排毒柜的操作區(qū)15秒后，中央控制系統(tǒng)20將控制窗體15自動(dòng)關(guān)閉，在窗體的下邊框設(shè)有 壓力傳感器(圖中未顯示)，當(dāng)窗體15在關(guān)閉過程中碰到阻礙物時(shí)，中央控制系統(tǒng)20將自 動(dòng)停止窗體的關(guān)閉動(dòng)作，起到自動(dòng)停止保護(hù)功能。該窗體15亦可采用人工手動(dòng)方式操作， 在中央控制系統(tǒng)20的操作面板上設(shè)有上、下控制鍵，當(dāng)操作人員手動(dòng)按上、下控制鍵時(shí)(紅 外線探測(cè)裝置暫停工作)，窗體即可按照操作指令開啟或關(guān)閉。
如圖3、 4所示，為了方便操作人員的觀察和操作，該排毒柜正面的窗體15設(shè)計(jì)為傾 斜結(jié)構(gòu)(略向后傾斜)，其窗體平面與垂直平面的傾斜角度為5° 15°，在本實(shí)施例中的最 佳傾斜角度為5。(即與水平面呈85。)，窗體15的升降過程均沿著該斜面移動(dòng)。
如圖5、 6所示，在本實(shí)用新型的排毒柜頂部設(shè)有集風(fēng)罩31，該集風(fēng)罩31通過導(dǎo)流管 32與柜體底部的集水槽33連通，使冷凝水通過導(dǎo)流管32回流至集水槽內(nèi)，防止發(fā)生倒流。
柜體10的后部設(shè)有若干塊導(dǎo)流板34，其中最底部的導(dǎo)流板距離后壁最近，中部導(dǎo)流板距離 后壁適中，最上方的導(dǎo)流板距離后壁最遠(yuǎn)，自下而上形成斜向上的層疊式排列結(jié)構(gòu)，有利 于不同比重的廢氣從不同導(dǎo)流板之間快速排出，減少廢氣由于流向不定而造成的回流或旋 渦，解決了死角問題，使風(fēng)量更加均勻、穩(wěn)定。為了提高導(dǎo)流板的防腐蝕性能，本實(shí)用新 型采用FRB高分子材料作為內(nèi)襯板，具有不變形、不生銹、不脫色、耐高溫、阻燃等優(yōu)點(diǎn)。 另外，在柜體10的側(cè)壁夾層內(nèi)安裝有內(nèi)嵌式水杯17 (如圖1中所示)，使底部工作臺(tái)面13 的有效使用空間增加20%，而且實(shí)用美觀。
如圖7所示，本實(shí)用新型所述排毒柜的中央控制系統(tǒng)20包括主控制器21和輔助控制 器22，其中主控制器21采用集成度比較高，速度較快的單片機(jī)控制器，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)彩色LCD、 播放語音/MP3、管理時(shí)間以及負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯處理工作；輔助控制器22由于所處的電 磁環(huán)境比較惡劣，所以采用抗千擾性較好的單片機(jī)控制器，負(fù)責(zé)采集各種傳感器(包括人 體紅外傳感器、風(fēng)道風(fēng)速傳感器、窗體位置傳感器和溫度傳感器等)的數(shù)據(jù)，并發(fā)送到主 控制器21進(jìn)行運(yùn)算處理，并按照主控制器21發(fā)回來的命令控制各種控制電路(包括窗體 電機(jī)控制電路、抽風(fēng)機(jī)控制電路和照明控制電路等)執(zhí)行相關(guān)操作。所述中央控制系統(tǒng)可 實(shí)現(xiàn)以下功能當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，柜體內(nèi)的溫度超過85'C時(shí)，中央控制系統(tǒng)將通過語音 提示操作人員柜體內(nèi)溫度過高，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)(警示燈閃、蜂鳴器響)，當(dāng)溫度低 于85'C時(shí)，中央控制系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，解除報(bào)警信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果表面風(fēng)速低 于0.5m/s時(shí)，中央控制系統(tǒng)也會(huì)向操作人員發(fā)出報(bào)警信號(hào)，直至達(dá)到安全條件。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn) 行過程中，在風(fēng)機(jī)開關(guān)打開后，如果發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)負(fù)壓消失，液晶顯示屏將變?yōu)榧t色，同時(shí)發(fā) 出語言提示信號(hào)"系統(tǒng)故障，系統(tǒng)即將關(guān)閉……"，隨后系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，直到系統(tǒng)故障排 除。對(duì)于一些特殊實(shí)驗(yàn)，中央控制系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)操作過程。例如，如果在操作過程中， 當(dāng)發(fā)現(xiàn)窗體的開啟高度超過安全高度時(shí)，系統(tǒng)將播放語言信息，提示操作人員視窗超過安 全高度，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并在液晶顯示屏上顯示提示信息，直到視窗高度低于安 全高度后，所有警報(bào)隨即解除。該中央控制系統(tǒng)還具備定時(shí)功能，例如，當(dāng)系統(tǒng)連續(xù)工作 兩個(gè)小時(shí)后，系統(tǒng)發(fā)出語言提示，告知操作人員已經(jīng)連續(xù)工作兩小時(shí)，提醒該休息了；如 果數(shù)分鐘后，紅外線探測(cè)裝置感應(yīng)到操作人員仍未離開，系統(tǒng)將發(fā)出語言提示信號(hào)，并通 過音頻播放器播放音樂。另外，該中央控制系統(tǒng)還可以設(shè)定午餐時(shí)間、晚餐時(shí)間等，當(dāng)?shù)?達(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)提醒操作人員。該中央控制系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)、系統(tǒng)定時(shí)、音樂播 放、語言提示等功能，均可通過操作面板設(shè)定，并且具備故障自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能，在此不再逐 一列舉。
本實(shí)用新型所述排毒柜可以采用分體式上下座結(jié)構(gòu)，使其便于移動(dòng)和定位，在排毒柜 的下方可以配置各種安全儲(chǔ)存柜，便于儲(chǔ)物，所述儲(chǔ)存柜采用防腐、防爆設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的 排毒柜相比，本實(shí)用新型不僅具備智能化控制功能，而且安全性能高，節(jié)約能耗，與傳統(tǒng) 的標(biāo)準(zhǔn)排毒柜相比，其能耗比可達(dá)到l: 1.764，具體數(shù)據(jù)如下表所示
功能參數(shù)本實(shí)用新型傳統(tǒng)排毒柜
窗體控制方式智能控制，自動(dòng)開啟或關(guān)閉手動(dòng)控制
內(nèi)腔負(fù)壓值(Pa)相對(duì)穩(wěn)定，變化較小隨窗體的開啟度變化較大
操作面風(fēng)速(m/s)0. 5±0. 1隨窗體的開啟度變化
風(fēng)機(jī)功耗 (kw/h)微電腦智能控制-窗體完全開啟時(shí)功耗最大(N*kw/h) 安全高度時(shí)功耗中(N/2*kw/h) 關(guān)閉時(shí)功耗最小(N/5*kw/h) 平均累計(jì)功耗(N+N/2+N/5) /3*kw/h =0. 567*N*kw/h風(fēng)機(jī)始終最大功耗 平均累計(jì)功耗N*kw/h
年運(yùn)行費(fèi)用 (8h*N*kw/h*365)8h*0.567*N*kw/h*365 =1655.64*N*kw/h8h*N*kw/h*365 =2920*N*kw/h
能耗比11. 76權(quán)利要求1. 一種智能排毒柜，包括具有一定操作空間的柜體結(jié)構(gòu)，該柜體的正面設(shè)有可升降的窗體，其特征在于，所述柜體還包括中央控制系統(tǒng)，該中央控制系統(tǒng)與設(shè)置在柜體上或柜體內(nèi)的傳感器件連接，用于自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制窗體的升降動(dòng)作及操作空間內(nèi)的環(huán)境參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能排毒柜，其特征在于，所述柜體內(nèi)的操作空間由側(cè)壁、后壁、 底部的工作臺(tái)面、頂部的通風(fēng)機(jī)構(gòu)和正面的窗體構(gòu)成，其側(cè)壁和后壁為全封閉式結(jié)構(gòu)， 正面的窗體可部分或全部地打開或關(guān)閉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能排毒柜，其特征在于，所述柜體的正面設(shè)有紅外線探測(cè)裝置， 用于感應(yīng)人體的靠近或離開，并通過中央控制系統(tǒng)控制窗體自動(dòng)開啟或關(guān)閉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的智能排毒柜，其特征在于，所述窗體為可視化玻璃視窗，該 窗體安裝在柜體兩側(cè)的滑軌中，所述滑軌中安裝有位置傳感器，用于限定和控制窗體升 降的安全高度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的智能排毒柜，其特征在于，所述窗體的下邊框設(shè)有壓力傳感 器，用于監(jiān)測(cè)當(dāng)窗體關(guān)閉過程中碰到的阻礙物，并通過中央控制系統(tǒng)停止窗體的關(guān)閉動(dòng) 作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能排毒柜，其特征在于，所述柜體正面的窗體略向后傾斜， 其傾斜角度為5° 15°。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能排毒柜，其特征在于，所述柜體內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器和 風(fēng)速傳感器，用于監(jiān)測(cè)操作空間內(nèi)的環(huán)境溫度和風(fēng)速，并通過中央控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)操作空 間內(nèi)的環(huán)境參數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能排毒柜，其特征在于，所述柜體的頂部設(shè)有集風(fēng)罩，該集風(fēng) 罩通過導(dǎo)流管與柜體底部的集水槽連通，用于收集冷凝水。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能排毒柜，其特征在于，所述柜體的后部設(shè)有若干塊導(dǎo)流板， 該導(dǎo)流板自下而上呈層疊式結(jié)構(gòu)排列，用于疏導(dǎo)和排出操作空間內(nèi)的廢氣。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能排毒柜，其特征在于，所述柜體的側(cè)壁夾層內(nèi)設(shè)有內(nèi)嵌式水 杯。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能排毒柜，包括具有一定操作空間的柜體結(jié)構(gòu)，該柜體的正面設(shè)有可升降的窗體，所述柜體還包括中央控制系統(tǒng)，該中央控制系統(tǒng)與設(shè)置在柜體上或柜體內(nèi)的傳感器件連接，用于自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制窗體的升降動(dòng)作及操作空間內(nèi)的環(huán)境參數(shù)。本實(shí)用新型在現(xiàn)有的排毒柜基礎(chǔ)之上采用了中央控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)排毒柜的智能化控制。特別地，該排毒柜可以自動(dòng)控制柜體內(nèi)的環(huán)境參數(shù)(如溫度、表面風(fēng)速等)，保證柜體內(nèi)的參數(shù)穩(wěn)定、安全；其窗體采用紅外線感應(yīng)方式，自動(dòng)開啟或關(guān)閉，當(dāng)操作人員離開排毒柜操作區(qū)時(shí)，窗體自動(dòng)關(guān)閉，起到節(jié)能的效果。另外，該排毒柜與傳統(tǒng)排毒柜相比，安全性能更高、而且節(jié)約能耗。
文檔編號(hào)B08B15/04GK201200986SQ200820048958
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月10日
發(fā)明者黃家聲 申請(qǐng)人:廣州雷蒙特科學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司