JP2007522424A - 爆発閉じ込めチャンバのエアロックのパージ - Google Patents

Abstract

【課題】エアロックアクセス扉と主爆発チャンバ開口部シール機構との間に形成されたエアロックキャビティをパージするための装置及び方法を提供する。
【解決手段】本発明の一実施例によれば、エアロック装置を使用し、主爆発チャンバ開口部シール機構から毒物が放出された場合に毒物が適正に取り扱われ、誤って大気中に放出されることがないようにする。一実施例では、負圧を使用し、エアロックキャビティ内の空気を爆発後に吸引する。キャビティの掃気及び排気を容易にするため、アクセス扉のオリフィスは、周囲空気をエアロックアクセス扉を通して流すことができるように作動できる。
【選択図】図３

Description

本願は、２００２年１月８日に出願された現在継続中の米国特許出願第０９／６８３，４９５号の一部継続出願である。同特許出願に触れたことにより、この特許出願に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。本願は、更に、２００３年５月６日に出願された米国仮特許出願第６０／４６８，４３７号の優先権を主張するものである。同特許出願に触れたことにより、この特許出願に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。

本発明の実施例は、全体として、爆発物の爆発及び破壊、及び結果的に放出された有毒物、特に生物兵器及び化学兵器を閉じ込め、制御し、そして抑制するための方法及び装置に関する。更に詳細には、本発明の実施例は、爆発抑制閉じ込めキャビティの開口部の主シール方法からの漏れによる環境汚染の危険を最小にするため、爆発抑制閉じ込めキャビティのエアロックキャビティのパージに関する。

現在、爆発閉じ込め−抑制チャンバは、鋼及び金属の硬化から兵器類又は他の爆発装置の破壊までの多くの目的で使用されている。このような爆発チャンバ内で破壊されるようになった兵器類及び他の爆発装置の幾つかの一般的な種類には、軍用弾薬、迫撃砲弾、パイプ爆弾、花火、生物学的、化学的、及び他の毒物放出剤が含まれるが、これらに限定されない。

これらの種類の兵器類及び爆発装置は、一般的には、所定量の爆薬で兵器を爆発することによって破壊される。例えば、化学兵器を破壊するには、兵器全体を爆薬で包み、爆発抑制−閉じ込めチャンバ内に置き、爆薬を爆発させ、兵器を本質的に気化する。温度及び圧力の極端な瞬間的上昇により、兵器内に閉じ込められた有毒物質のほぼ全てが気化し、次いで火球の中で消費される。

爆発抑制−閉じ込めチャンバの主な目的は、このような兵器類及び爆発装置の破壊に固有の爆発力を閉じ込め、最終的に抑制することである。更に、爆発チャンバは気密な爆発環境を提供することである。兵器の破壊後に有毒物質が残ったとしても、これらの有毒物質は閉鎖環境に閉じ込められたままであり、適正に取り扱うことができ且つ処分できる。米国特許第６，３５４，１８１号、米国特許第６，１７３，６６２号、米国特許第５，８８４，５６９号、及び米国再発行特許第Ｒｅ．３６，９１２号には、閉じ込められた毒ガス及び内容物を集めるため、排気オリフィスを爆発チャンバの周囲に沿って配置したシステムが開示されている。これらの特許に触れたことにより、これらの特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。これらの排気オリフィスは、次いで、爆発チャンバの長さに沿って延びるマニホールドに連結される。これらのマニホールドは、次いで、スクラバー等の空気取り扱い−クリーニング装置に連結される。このように、チャンバ内で爆発が始まった後、兵器の気化による火球での破壊を逃れた毒物及び何らかの含まれた化学剤や生物剤を含む空気を排気オリフィスを通してマニホールドシステム内に、最終的には空気取り扱い−クリーニング装置に引き出す排気ファンが設けられている。空気が適正にクリーニングされ、有毒物質が除去された後、大気中に放出できる。
米国特許第６，３５４，１８１号 米国特許第６，１７３，６６２号 米国特許第５，８８４，５６９号 米国再発行特許第Ｒｅ．３６，９１２号 予想できるように、多くの危険で有毒な物質を爆発閉じ込め−抑制チャンバ内で破壊できる。かくして、毒物の放出が人口に対して極めて致死的であるため、このような危険な毒物を適正に閉じ込めて大気中に入り込まないようにすることが肝要である。上述のように、最初に兵器を爆発によって破壊することによりほぼ全ての有毒物質を気化し、火球中で破壊する。しかしながら、爆発抑制−閉じ込めチャンバ内の空気中に毒物が僅かに残ることは避けられない。

米国特許第６，３５４，１８１号、米国特許第６，１７３，６６２号、米国特許第５，８８４，５６９号、及び米国再発行特許第Ｒｅ．３６，９１２号に記載されているように、このような兵器を破壊するために気密爆発チャンバを使用する。チャンバの気密設計を高めるため、爆発チャンバ内に内方に開放するアクセス扉を使用することが開示されている。かくして、爆発が生じたとき、爆発自体に、爆発の外方への力により扉の周囲に密なシールを提供し、扉を更にきつくシールする効果がある。

しかしながら、このような設計の制限は、この種の内部アクセスが、信頼性及び有効性が極めて高いけれども、毒ガス及び有毒物質が爆発チャンバから誤って放出されないようにする唯一の方法であるということである。

エアロックアクセス扉と主爆発チャンバ開口部シール機構との間に形成されたエアロックキャビティから汚染物をパージするための装置及び方法を説明する。本発明の一実施例によれば、主爆発チャンバ開口部シール機構から毒物が放出された場合に毒物が誤って大気中に放出される危険を最小にするため、エアロック装置を使用する。一実施例では、負圧を使用し、エアロックキャビティ内の空気を爆発後に吸引する。キャビティの掃気及び排気を容易にするため、アクセス扉のオリフィスは、周囲空気をエアロックアクセス扉を通して流すことができるように作動できる。

本発明の実施例を添付図面に限定でなく例として示す。添付図面では、同様の参照番号が同様のエレメントに付してある。

爆発抑制チャンバ開口部シール機構から毒物が漏れる危険を最小にするバックアップ機構として作用するエアロックアッセンブリを提供するための装置及び方法を説明する。本発明の実施例は、例えば爆発抑制チャンバの主扉と環境との間に密封キャビティを提供することによって上述の制限を解消する。有利には、この方法により、毒素が環境に放出される危険を最小にする機構が提供される。

本発明の実施例は、従来の密封扉を使用してもよく、この扉は、爆発チャンバのシール座に対して気密交差部を確保するため、扉表面の周囲に亘って弾性シール部材を備えていてもよい。密封扉は、内方に閉鎖するようにヒンジ止めされていてもよい。扉を閉じたとき、爆発抑制チャンバと本明細書中に説明するエアロックアッセンブリとの間にエアロックキャビティが形成される。

本発明の一実施例によれば、エアロックアクセス扉と主爆発チャンバ開口部シール機構との間に形成されたエアロックキャビティを連続的にパージするための機構が提供される。エアロックアクセス扉及び関連したパージ機構は、米国特許第６，３５４，１８１号、米国特許第６，１７３，６６２号、米国特許第５，８８４，５６９号、及び米国再発行特許第Ｒｅ．３６，９１２号に開示された様々な爆発抑制チャンバで使用してもよい。しかしながら、本発明の実施例は、この他の様々な形体に等しく適用でき、様々な種類及び設計の爆発抑制チャンバ、又はこのようなエアロック設計を必要とするその他の装置と関連して使用できると考えられる。

本発明の実施例は、外扉を通した複数の貫通部／オリフィスを含んでいてもよい。外扉のオリフィスの一つは、爆発チャンバの空気取り扱い装置に連結された排気バルブを通して負圧チューブに連結されていてもよい。別のオリフィスが、エアロックキャビティ内の負圧を軽減するため、エアロックキャビティ内への周囲空気入口として役立つパージバルブに連結されていてもよい。負圧チューブは、エアロック扉内に配置されたオリフィスの一つにその基端が連結されており、爆発チャンバの空気取り扱い装置にその先端が連結されている。

一実施例によれば、爆発物の爆発後、空気取り扱い装置が始動し、負圧チューブが、チャンバから主扉シール手段を通してエアロック内に移動した何らかの毒素を含むエアロック内の空気及び空気粒子を排気する。一実施例によれば、パージバルブは爆発物の爆発中に開放したままであり、扉間のキャビティを掃気し且つ排気する一定の周囲空気パージ特徴を提供する。例えば、バルブ抑制チャンバの空気処理システムは、爆発物の爆発前に始動してもよく、パージバルブを形成する手動式ボールバルブを爆発物の爆発前に開放してもよい。このようにして、爆発抑制チャンバの空気処理システムは周囲空気をパージバルブを通してエアロックキャビティチャンバに効果的に引込み、チャンバからキャビティに主扉を介して放出された毒ガス及び汚染物を排気バルブを通して排出する。

一実施例によれば、パージバルブは、直径が２．５４ｃｍ（１インチ）の手動式ボールバルブである。しかしながら、変形例では、外扉のこの他の手動式又は自動制御式貫通部を使用してもよいし、所望の換気速度に応じて直径が異なっていてもよい。作動では、内扉を閉鎖したとき、外扉を閉鎖し、パージバルブを閉鎖し、プロセスファンによって扉間に負圧を発生する。負圧は、パージバルブを開放することによって解放され、これによって扉間のキャビティを周囲空気で掃気し且つ排気する。これにより、適正な換気を行うことに加え、外扉の開放が容易になる。一実施例によれば、扉間の換気速度は、０．２８３ｍ³ ／分乃至１．１３３ｍ³ ／分（毎分１０乃至４０立方フィート）である。このエアロックキャビティ換気機構は、外扉の開放を容易にし且つその他の方法では内扉と外扉との間から抜けない毒ガスを掃気するため、改良である。このような毒ガスは、その他の方法では、周囲環境と混合し、外扉の開放時に労働者たちに露呈される。

図１、図２、及び図３を参照すると、エアロック扉１は、好ましくは、爆発抑制チャンバ２の外側面に取り付け手段６で枢着されている。取り付け手段６は、爆発抑制チャンバ２に向かって内方に閉じるように形成されたヒンジ装置等の枢着マウントであってもよい。変形例では、ねじ山を備えたボルト手段、取り付けクラスプ、等の他の種類の取り付け手段２を使用してもよい。エアロック扉１は、焼入れ鋼、ガラスファイバ、プラスチック、複合樹脂、等の無腐蝕性材料で形成されていてもよい。

本発明の一実施例によれば、エアロック扉１は、閉鎖位置即ちシール位置にあるとき、爆発抑制チャンバ２の外壁の一体の構成要素であってもよい扉シール座９に着座する。別の態様では、エアロック扉１は、爆発抑制チャンバ２の外面と面一であってもよい。一実施例では、エアロック扉１と扉シール座９との間の交差部に沿ってシール膜１０が配置される。シール膜１０は、エアロック扉１の内周に取り付けられていてもよい。別の態様では、シール膜１０は、爆発チャンバアクセス位置の周囲に取り付けられていてもよい。更に別の態様では、シール膜１０は、エアロック扉１の閉鎖前に手作業で配置してもよい。シール膜１０は、兵器で代表的な毒物及び化学物質に対して無反応性の可撓性で弾性の材料で形成されていてもよい。

更に、一実施例では、エアロック扉１は、エアロック扉１の開放を補助するための少なくとも一つのハンドル７を含んでいてもよい。別の態様では、エアロック扉１は、開閉を容易にするために機械式で又は液圧で作動できる。

一実施例によれば、エアロック扉１がひとたび閉鎖位置にあり且つ係止手段８で係止された後、エアロック扉１と扉シール座９との間に気密シールが形成され且つ維持されるように、係止手段８を使用してもよい。この係止手段は、手作業で締め付けられる、ハンドル延長部を持つねじ山を備えたボルトであってもよい。このように、エアロック扉１が閉鎖位置にあるとき、エアロック扉１の内面と主扉１３の外面との間にキャビティ１１が形成される。キャビティ１１は、空気及び爆発抑制チャンバ２の内部から主扉１３のシール１４を通って漏出した空気汚染物を捕捉し、かくしてチャンバの内部から毒物が環境に漏れる危険を減少する。

本発明の一実施例によれば、エアロック扉１は複数の貫通部／オリフィス１２及び１６を含む。一方のオリフィス１２は、可撓性ホースであってもよい出口ホース３に連結されていてもよい。出口ホース３の基端が、キャビティ１１を出る空気用の排気バルブとして作用する自動式又は手動式のボールバルブ等のホース連結手段５を介して連結される。例示の例では、オリフィス１２は、エアロック扉１のほぼ中央に配置されており、変形例では、出口ホース３が連結されたオリフィス１２は、エアロック扉１内の他の位置に配置されていてもよい。出口ホース３の先端は、排気ファン、真空ポンプ、又は他の同様の装置等の空気圧調節装置に連結されていてもよい。このように、空気圧調節装置は、その作動時に、汚染されている可能性があるキャビティ１１内の空気をキャビティ出口オリフィス１２を通して排出するため、負圧即ち真空を提供する。別の実施例では、出口ホース３の先端は、２００３年５月６日に出願された米国予備特許出願第６０／４６８，４３７号に記載されているような空気処理システムに連結されていてもよい。

図示の実施例では、第２オリフィス１６がパージバルブ１７に連結される。パージバルブ１７は、キャビティ１１を通して掃気（押す、又は引く）されるべき周囲空気用の入口として役立つ。一実施例によれば、パージバルブ１７は爆発物の爆発中に閉鎖されており、次いで、爆発後に空気圧調節装置が発生したキャビティ１１内の負圧を解放するために自動又は手動で操作できる。別の態様では、爆発物の爆発中に空気圧調節装置が作動し、排気バルブ５及びパージバルブ１７の両方が開放したままであり、これによって、扉間のキャビティ１１を掃気し且つ排気する一定の周囲空気パージ特徴を提供する。いずれにせよ、空気取り扱い装置は、爆発抑制チャンバ２の内部からキャビティ１１内に主扉１３のシール手段を通って移動した誤って放出された何らかの毒素を含むキャビティ１１内の空気を出口ホース３を通して排気する。

エアロック扉１内に配置された少なくとも一つの一方向フィルタ膜又は一方向チェックバルブを使用する本発明の変形例を図４及び図５に示す。図４では、一方向フィルタ膜又は一方向チェックバルブ１８は、空気をキャビティ１１に流入させることができるがキャビティ１１内の空気が出ないようにできるように形成されていてもよい。このように、キャビティ１１に負圧即ち真空を加えたとき、フィルタ膜又はチェックバルブにより、新鮮な空気をキャビティ１１に連続的に流入させることができ、かくして、高い空気流を提供し、キャビティ１１内の空気を入れ換える。

図５に示す本発明の更に別の変形例では、多数のフィルタ膜１８及び１９を使用し、使用されるフィルタ膜捕捉サイズは、閉じ込める必要がある予想される毒素の種類で決まる。例えば、ウィルスを含む生物兵器を爆発抑制チャンバ２内で破壊する場合、最大１μｍのサイズ粒子を濾し分けるのに適したフィルタ膜捕捉サイズを使用できる。図示の実施例では、フィルタ膜１９がオリフィス１２内に配置された状態で示してあるが、変形例では、フィルタ膜１９は、出口ホース３内の、又は出口ホース３の先端のホース連結手段５内に配置されていてもよい。

図６に示す本発明の更に別の変形例によれば、キャビティ１１内の有毒な空気をきれいにするため、空気圧調節装置は、空気コンプレッサー装置２１であってもよく、かくしてホース連結手段１７に連結された可撓性ホースであってもよい入口ホース２０を介してキャビティ１１を正に加圧する。一つ又はそれ以上のフィルタ膜を含む実施例では、空気コンプレッサー装置２１を使用し、一つ又はそれ以上のフィルタ膜を通してキャビティ１１内の空気を圧送できる。更に別の態様では、ホース３及び２０以外の様々な空気送出ホース及び手段を使用してもよい。

以上、本発明をその特定の実施例を参照して説明した。しかしながら、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変形及び変更を行うことができるということは明らかである。従って、本明細書及び添付図面は、制限を意味するのでなく、例示であると考えられるべきである。

以上から、本発明の特定の実施例を例示の目的で説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができるということは理解されよう。従って、本発明は、特許請求の範囲によってのみ制限される。

本発明の一実施例による閉鎖状態のエアロックアクセス扉の外側平面の正面図である。 図１のＡ−Ａ先端に沿った詳細断面図である。 図１のエアロックアクセス扉の内側平面の正面図である。 本発明の変形例によるエアロックキャビティの詳細断面図である。 本発明の別の変形例によるエアロックキャビティの詳細断面図である。 空気コンプレッサーを含む本発明の更に別の変形例によるエアロックキャビティの詳細断面図である。

符号の説明

１ エアロック扉
２ 爆発抑制チャンバ
３ 出口ホース
５ ホース連結手段
８ 係止手段
９ 扉シール座
１０ シール膜
１１ キャビティ
１３ 主扉
１４ シール
１２／１６ 貫通部／オリフィス
１７ パージバルブ

Claims (11)

1. 爆発閉じ込めチャンバにおいて、
   環境への漏れを生じ易い少なくとも一つの開口部及び外側面を持ち、前記開口部が閉鎖手段で閉鎖された爆発抑制チャンバの開口部を気密封止するためのエアロック装置を含み、この装置は、
   前記爆発抑制チャンバに取り付け手段で取り付けられた少なくとも一つの扉、及び
   前記扉が閉鎖位置にあるとき、前記扉と前記開口部の前記閉鎖手段との間にエアロックを提供する手段を含む、爆発閉じ込めチャンバ。
2. 環境への漏れを生じ易い爆発閉じ込めチャンバの開口部をシールするエアロック装置において、
   前記爆発閉じ込めチャンバに開口部と近接して取り付けられた内扉及び外扉を含む、閉鎖位置にあるときにその間にキャビティを形成する一対の扉、
   汚染されている可能性がある空気をキャビティの外に搬送する排気経路、
   周囲空気をキャビティに導入するパージ経路、及び
   前記キャビティを通して周囲空気流を導入するため、前記排気経路又は前記パージ経路の一方に連結された空気圧調節装置を含む、エアロック装置。
3. 請求項２に記載のエアロック装置において、前記排気経路と作動的に関連した空気処理システムを更に含む、エアロック装置。
4. 請求項２に記載のエアロック装置において、前記空気圧装置は、前記排気経路に連結された排気ファンを含む、エアロック装置。
5. 請求項２に記載のエアロック装置において、前記空気圧調節装置は、パージ経路に連結された空気コンプレッサーを含む、エアロック装置。
6. キャビティから汚染物をパージするための方法において、
   爆発閉じ込めチャンバのエアロック扉と爆発閉じ込めチャンバの主扉との間にキャビティを形成する工程、
   周囲空気が通過して前記キャビティ内に導入される入口オリフィスを前記エアロック導入に設ける工程、
   潜在的汚染物を通して前記キャビティから排出する排気オリフィスを設ける工程、及び
   前記入口オリフィスを通して前記キャビティに周囲空気流を導入し、前記キャビティ内に閉じ込められた汚染されている可能性がある空気を排出することによって換気を行う工程を含む、方法。
7. 請求項５に記載の方法において、前記周囲空気流を導入する工程は、前記排気オリフィスを通して負圧即ち真空を加えることによって行われる、方法。
8. 請求項５に記載の方法において、前記周囲空気流を導入する工程は、前記入口オリフィスを通して前記キャビティに負圧を送出することによって行われる、方法。
9. 請求項５に記載の方法において、前記キャビティ内に閉じ込められた汚染されている可能性がある空気を一つ又はそれ以上のフィルタ膜を通して圧送する工程を更に含む、方法。
10. 請求項５に記載の方法において、前記キャビティから排出された汚染されている可能性がある空気を空気処理システムで処理する工程を更に含む、方法。
11. 爆発閉じ込めチャンバで使用できるエアロック装置において、
    閉鎖位置にあるときにキャビティを間に形成する内扉及び外扉を含む一対の扉、
    潜在的汚染物を通し、前記キャビティから排出する、前記外扉内に配置された排気オリフィス、及び
    周囲空気を通し、前記キャビティ内に導入する、前記外扉内に配置された入口オリフィスを含む、エアロック装置。

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