ドラフトチャンバーとは？種類・原理・選び方・おすすめメーカーをご紹介

2023.8.31

ドラフトチャンバーは、有機溶剤や特定化学物質などの有害物質への暴露から作業者を守るための局所排気装置です。

この記事では、その原理や仕組み、タイプの違いや選定ポイントについて詳しく解説しています。目的や使用環境に応じた、最適なドラフトチャンバーの選定にお役立てください。

目次

ドラフトチャンバーとは

科学実験では、有機溶剤や特定化学物質などの人体に有害な物質が使用されることがあります。ドラフトチャンバーは、そのような有害物質の多量揮発や飛散から研究者を守るために用いる機器です。作業エリア内は陰圧になっており、作業者側に有害物質を含むエリア内の空気が流出しない仕組みになっています。ヒュームフードとも呼ばれます。

局所排気装置の種類

局所排気装置には「囲い式」「外付け式」「レシーバー式」などの種類がありますが、ドラフトチャンバーは作業スペースを囲う「囲い式」に該当します。その名の通り、作業環境を囲っているため、スペースは制限されますが、小さな排気風量で作業者側に有害物質が流出することを防ぎ、高い安全性を保つことができるのが特徴です。
また、アイソトープや毒ガス等を扱う場合は、より密閉された空間での非接触作業が必要となるため、同じく「囲い式」のグローブボックスが使用されます。

関連法について

ドラフトチャンバーは、労働者の健康と安全を守る観点から、次の法律や規則で設置と管理が定められています。

労働安全衛生法 第二十二条

事業者にガスや粉塵、排気による健康障害を防止する措置を義務付けている法律です。
出典：労働安全衛生法 | e-Gov法令検索

特定化学物質障害予防規則 第二章

第一類および第二類物質を取り扱う場所への局所排気装置の設置を義務付けています。
出典：特定化学物質障害予防規則 | e-Gov法令検索

有機溶剤中毒予防規則 第二章「設備」

第一種および第二種有機溶剤を取り扱う場所へ局所排気装置の設置を義務付けています。 
出典：有機溶剤中毒予防規則 | e-Gov法令検索

なお、局所排気装置の設置、移設等は、労働基準監督署への届出が必要です。

法定定期検査について

ドラフトチャンバーの使用には、労働安全衛生法第四十五条により、事業者に対して年1回の定期自主検査の実施と検査結果の保存が義務付けられています。研究環境の保全や研究者の健康を維持するため、点検漏れのないよう導入時にしっかりと検査フローを組みましょう。
また、この検査で不良個所が発見された場合は、速やかに改善と修復を行わなければなりません。加えて、事業者は法定資料の作成時にその旨を記載し、これを保管する義務があります。

ドラフトチャンバーの原理と仕組み

この章では、ドラフトチャンバーの使用目的や使用上の注意点に沿って、ドラフトチャンバーの原理や仕組みについてご説明します。

陰圧による有害物質漏出の抑制

ドラフトチャンバーの主な使用目的は「有害物質からの作業者の保護」です。

前面には可動式のサッシがあり、内蔵された排気ファンが空気を吸引し外部に排出することで、サッシ開口面から外部に向かう気流が発生します。これにより作業エリア内は陰圧に保たれ、作業者側には空気が流出せず、安全が保たれる仕組みになっています。

なお、サッシ前面の風速は、有機溶剤中毒予防規則（※1）と特定化学物質障害予防規則（※2）によって定められています。


※1 有機則…　0.4m/s
※2 特化則…　ガス状：0.5m/s、粒子状：1.0m/s

排気に含まれる有害物質の除去

「外気汚染の防止」もドラフトチャンバーの使用目的のひとつです。

ドラフトチャンバーからの排気には有害物質が含まれます。このため、安全な状態で外部へ排出するために、以下のような方法が取られます。

これらの内、もっとも有害物質の除去効果が期待できる方法が、3 の「スクラバー」です。1、2 で対応できない高濃度の有害物質を使用する場合には、スクラバーを使用します。

スクラバーには湿式・乾式・燃焼式などの種類がありますが、本来は「湿式排ガス処理装置」のことを指します。
「湿式」は、ドラフトチャンバーからの排気に含まれる有害物質を吸着、水洗浄、薬液中和処理して大気中に放出する装置で、主に酸性またはアルカリ性の無機系ガスや、有機系の親水性ガスの除去に用いられます。一方、「乾式」は活性炭ユニット、フィルター形状の活性炭層で構成され、主に疎水性の有機系ガスの除去に用いられます。
なお、スクラバーにもドラフトチャンバーと同様に、法律で自主検査が義務付けられています。

排気対策は、取り扱う物質の種類や濃度などによって、労働基準監督署の定める最適な方法を選ばなければなりません。

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性能を損なわないための注意点

先に述べたように、ドラフトチャンバーは気流を制御することで、作業者の安全を守る装置です。したがって、作業エリア内の陰圧を維持するための排気風量や開口面の風速が保たれていることが重要ですが、周辺の気流の乱れがそれらに干渉してしまうことがあります。

気流を乱す要素としては「空調機の吹き出しや吸引」「扉や窓の開閉による吹き込み」「他の設置機械からの排気」「人の通行による気流」などが挙げられます。
これらが開口面に干渉すると性能が損なわれる恐れがあるため、ドラフトチャンバーはできるだけこのような要素のない場所に設置する必要があります。

設置済の装置や、そのような場所のない場合も、できるだけこれらの要素を排除するよう努めましょう。たとえば以下のような対策が挙げられます。

クリーンベンチや安全キャビネットとの違い

ドラフトチャンバーと似た実験設備に、クリーンベンチと安全キャビネットがあります。いずれも四方を囲まれた箱型装置で気流を制御する点は似ていますが、目的や仕組みは異なります。

ここからは、ドラフトチャンバーとクリーンベンチ、安全キャビネットの違いを解説します。

クリーンベンチとは

安全キャビネットとは

安全キャビネットには「作業者の保護」に加えて、「病原体や遺伝子改変生物等の流出を防止する（バイオハザード防止）」という目的があります。病原体や遺伝子改変生物等などから作業者や環境を守るため、作業エリア内は陰圧に維持されており、汚染された空気はHEPAフィルターを通して清浄化されてから排出されます。

クラスⅠ～クラスⅢの分類があり、クラスⅠではエリア内の陰圧と庫外排気口のHEPAフィルターにより上述の2点は確保されますが、エリア内の清浄性は確保されません。
このため、「無菌操作」を行う場合はエリア内排気口にHEPAフィルターの設置されたクラスⅡ以上が必要となります。
サンプルと作業者間により厳重な隔絶環境が必要な場合は、クラスⅢが必要となります。

安全キャビネットについてはこちらの記事で詳しく紹介しています。
安全キャビネットとは？種類や機能と選定のポイントをご紹介

ドラフトチャンバー、クリーンベンチ、安全キャビネットの比較

ドラフトチャンバー、クリーンベンチ、安全キャビネットの特徴をまとめました。以下4点からどの対策が必要かによって、最適な機器を選ぶ必要があります。

※ ここでの「有害物質」とは、有機溶剤や特定化学物質などの物質を指します。病原体や遺伝子組み換え生物等は含みません。

	有害物質（※）からの作業者の保護	無菌操作	排気への対応	バイオハザード防止
ドラフトチャンバー	〇	×	大気放出による無限希釈、 活性炭フィルターによる無害化、 スクラバーによる無害化 等	×
クリーンベンチ	×	〇	そのまま室内へ	×
安全キャビネット	△ *クラスや取り扱い量による	〇 *クラスⅡ以上	HEPAフィルターによる無害化	〇

ここまでのまとめは以下の通りです。

池田理化では実施される実験内容や、研究室の設置場所などに応じて、最適な機器をご提案させていただきます。どの機器がご自身の使用環境に最適かお悩みの際は、お気軽にご相談ください。

機器の選び方について相談してみる

ドラフトチャンバーの種類

多様な使用目的や環境に対応するため、ドラフトチャンバーにはさまざまな種類があります。この章では「排気風量」や「機器の形状」といった視点から、それぞれの特徴について詳しくご紹介いたします。

排気風量の制御方式による分類

ドラフトチャンバーは気流を制御することで作業者の安全を守る装置です。したがって、使用目的や環境に合った排気風量の制御方式の機器を選ぶ必要があります。
ここでは排気風量の制御を「一定風量タイプ」「可変風量タイプ」「低風量タイプ」の3種類（※4）に分類してご説明します。


※4…　別物として記載しておりますが、一定風量モードと可変風量モードを搭載し、切り替えができる機種もあります。

一定風量タイプ（CAV方式）

可変風量タイプ（VAV方式）

低風量タイプ

低風量タイプは、省エネルギー対策需要に応えるために、近年普及が進んできているドラフトチャンバーです。従来型に比べて、排気風量を最大半分以下程度に抑えられるため、今後主流となっていくことが期待されています。一方で、排気風量が少ないため、安定した換気が必要な大量の熱を使う実験には適しません。

なお、見た目は従来型と変わりませんが、有機則・特化則上の扱いが「局所排気装置」ではなく「プッシュプル型換気装置（※5）」という異なる機器となるため、注意が必要です。


※5 プッシュプル型換気装置…　有害物資の発散源を挟んで、吹出し用と吸込み用の2つのフードを向き合って設置する方式の換気装置のこと

機器の形状による分類

ドラフトチャンバーには使用目的や設置場所の確保状況に合わせて、さまざまな形状があります。ここでは「床置きタイプ」「卓上タイプ」「ウォークインタイプ」という3つのタイプに分けて、ご紹介します。

床置きタイプ

卓上タイプ

ウォークインタイプ

ドラフトチャンバーを選ぶ4つのポイント

ここまで、ドラフトチャンバーの概要、原理や種類についてご紹介してきました。

多様化する需要に合わせ、さまざまな種類があるドラフトチャンバー。ここからは、それらの中から最適なドラフトチャンバーを選ぶためのポイントを4つご紹介します。

1．どんな実験をするか

安全にドラフトチャンバーを使用するためには、実験内容にあった材質や排気風量の制御方式を選ぶことが重要です。

たとえば本体の材質は、有機溶剤を使用するならステンレス製、金属を腐食させる酸塩基系を使用するなら塩化ビニル製、耐薬品・耐火性が必要ならスチール製というように、使用する薬剤によって最適な材質があります。ダクト工事が必要な場合は、ダクトの素材も同様に考えなくてはなりません。
さらに、作業台はステンレスや塩化ビニルのほかに、耐薬品・不燃・耐摩耗・非電導性に優れたセラミックなどがあり、用途に合わせて選ぶことができます。
加熱実験のように安定した換気が必要な場合は、「排気風量の制御方式による分類」でご紹介した「一定風量タイプ」を選ぶ必要があります。また、「一定風量モード」と「可変風量モード」を切り替えられる機種もあります。

このように、どのような実験で用いたいのかによって最適な機種は変わります。導入が大変な機器ですので、できる限り長期的に実験内容を洗い出しておきましょう。

2．必要な作業スペースと設置環境の兼ね合い

「機器の形状による分類」でお伝えした通り、コンパクトな作業スペースなら卓上タイプ、十分な作業スペースを確保したいなら床置きタイプ、大型機器を収容したいならウォークインタイプというように、必要な作業スペースによって最適な形状があります。

一方で、適切な設置環境が確保できない場合、「性能を損なわないための注意点」でお伝えしたように、周辺の気流の影響を受け、十分な性能が発揮できない状況になってしまうこともあります。そのような場合は「排気風量の制御方式による分類」でご紹介した可変風量タイプや低風量タイプのように、周辺の気流の影響を受けにくい機器を選んだ方が良いかもしれません。

ダクト工事が可能な設備環境でない場合は、ダクトレスタイプの中から実験内容に最適な機種を選択する必要があります。なお、ダクトレスタイプは「局所排気装置」ではなく「発散防止抑制装置」に該当します。適用される規制が異なり、届け出の有無等が使用条件によって変わります。また、用途が限られるため、使用目的に十分なスペックを有しているかどうか、あらかじめ確認し、作業者の安全確保に努めましょう。

既存の排気ファンや排気ダクトがある場合、新たに導入する機種と適合するか、風量や風速などの確認が必要です。

このように、設置環境における制約によってさまざまな検討事項があるため、必要な作業スペースのみで一概に形状を決めることはできません。

3．付加機能は必要か

ある程度の機種が定まったら、照明や内部電源、ガス栓や水栓といった付加機能の必要有無についても検討しましょう。メーカーや製品によって、付属品やオプション品は異なるので注意が必要です。使用機器の電源や必要なケーブル類が配置できるかどうかのチェックも欠かせません。

4．搬入経路を確保できるか

機器のサイズによっては、エレベーターや研究室の扉から運び入れることができず、室内からの搬入経路が確保できないことがあります。そのような場合は、クレーンのような特殊車両による搬入となるため、費用が高額となります。


ドラフトチャンバーの主な使用目的は「有害物質からの作業者の保護」です。適切な機種を選ぶことで、作業者の方が安心して実験できる研究環境を構築することができます。しかし、ラインナップが豊富なため、1からメーカーや機種を選定していくのがなかなか難しい機器です。
適切な機種がわからずお悩みの際は、お気軽にご相談ください。実験内容や設置環境など細かくお伺いして、最適なドラフトチャンバーをご提案させていただきます。

ドラフトチャンバーの選び方を相談してみる

おすすめのドラフトチャンバーメーカー

池田理化の豊富な取り扱い製品から、おすすめのメーカーと機種をご紹介します。
（メーカー名の五十音順で紹介しています）

アズワン

おすすめ機種と一押しポイント

オリエンタル技研工業

おすすめ機種と一押しポイント

おすすめ機種と一押しポイント

ダルトン

おすすめ機種と一押しポイント

池田理化ではご紹介した機種以外にも、幅広い製品を取り扱っております。
ドラフトチャンバーをお探しの方は、オンラインカタログから他の機器もご覧ください。

ドラフトチャンバーを探す

ダクトレスヒュームフードを探す

まとめ

ドラフトチャンバーは研究者の安全を多様な機能でサポートしてくれる重要な設備です。
ドラフトチャンバーの選び方は実験の種類や研究室の広さ、周囲の環境によっても変化します。今回の記事を、適切なドラフトチャンバーの選択にお役立てください。

ドラフトチャンバーの導入について、不明な点や疑問点がある場合、お気軽にご相談くださいませ。