JP2590461B2 - バイオクリ−ンル−ムの排気装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はバイオハザードのクリーンルームに付設され
る排気装置に関するものである。

［従来の技術］ バイオハザードのクリーンルームは、室内を常時大気
圧よりも若干低い負圧域に保って、その内部から微生物
が外部に漏れ出さないようにしなければならない。この
ため、クリーンルームからの排気は、室内空気をコンプ
レッサで昇圧して外部に放出させるようにするととも
に、その排気系路の途中には排気空気中に含まれる微生
物を除去するフィルタを設けたり、あるいは微生物を焼
殺する高温殺菌設備を設置するようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、これら従来の排気装置によると、クリーンル
ームから大量の空気を安全に処理して排気する上で、エ
ネルギ効率が悪いなどの問題点がある。すなわち、前記
フィルタに通して処理する場合には、フィルタをろ過さ
せるため排気空気を相当な圧力にまで昇圧することが必
要となり、これに伴ない前記コンプレッサには圧縮比の
大きなものを使用しなければならない。すると、装置的
に構造複雑なものとなり、コンプレッサの消費動力が増
大する。また、前記高温殺菌設備を付帯する場合には、
コンプレッサとは別に加熱源が必要で、しかも殺菌のみ
に利用するエネルギ消費量が大きくなってしまう。

本発明は、このような従来技術の問題点に着目してな
されたもので、構造が簡単でエネルギ効率が高い特性を
備え、特に大量の空気を排気するのに適するバイオクリ
ーンルーム用排気装置を新たに提供せんとしたものであ
る。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を実現し得るものとして、本発明が提唱する
排気装置は、次のような手段によるものである。すなわ
ち、本発明の排気装置は、クリーンルームからの排気空
気を断熱圧縮するコンプレッサと、このコンプレッサで
昇温昇圧した排気空気中で燃料を燃焼させる燃焼室と、
この燃焼室で加熱昇温した排気空気を断熱膨張させるタ
ービンとを備え、このタービンに得られるタービン動力
を前記コンプレッサに動力伝達するように構成してなる
ものである。なお、さらに好ましくは、前記コンプレッ
サと前記燃焼室との間の排気系路に再生熱交換器を介設
し、コンプレッサで断熱圧縮された排気空気を、燃焼室
を経由した高温の排気空気と熱交換させてから該燃焼室
に送り込むようにする。

［作用］ このように構成してなる排気装置であると、クリーン
ルームからの排気空気は、まずコンプレッサで断熱圧縮
されて昇温昇圧し、しかる後燃焼室での燃焼による高温
加熱を受けることで、その中に存在している微生物が完
全に焼殺される。そして、この燃焼室を経由して殺菌処
理された高温の排気空気は、最終的にタービンで断熱膨
張してから外部に放出される。そのさい、高温の排気空
気がする膨張仕事により、タービンにはその熱エネルギ
がタービン動力に変換されて与えられ、さらにこのター
ビン動力が昇圧用のコンプレッサに動力伝達されてその
駆動力として利用できるから有効なエネルギ回収が実現
される。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明す
る。

図において、１はラジアルコンプレッサ３で昇圧排気
して室圧を常時負圧に設定するようにしたクリーンルー
ムで、その天井部に空気取入口1aを有する一方、室壁の
の一側にバッフル1cを介して室内空気を排気する排気口
1bを設けている。そして、この排気口1bにはダクトで構
成した排気系路２を接続し、クリーンルームから排出さ
れる微生物を含んだ排気空気を安全に処理してから外部
（大気中）に放出するようにしている。

しかして、クリーンルームからの排気空気を導通する
排気系路２には、その上流側から順に前記ラジアルコン
プレッサ３、再生熱交換器４、燃焼室５およびラジアル
タービン７を配設している。コンプレッサ３は、クリー
ンルーム１からの排気空気を断熱圧縮して昇温昇圧す
る。また再生熱交換器４は、コンプレッサ３で昇温昇圧
された排気空気を、次の燃焼室５を経由して高温に加熱
された排気空気と熱交換させ、燃焼室５に送り込まれる
排気空気を更に昇温する。そして燃焼室５は、この再生
熱交換器４を通って予熱された排気空気が流通される内
部に、図外の供給源から燃料ガス等を適宜燃料を供給す
るようにしたバーナ６を装備しており、その内部でバー
ナ６を燃焼させ、ここでクリーンルーム１からの排気空
気を高温に加熱する。さらにラジアルタービン７は、こ
の燃焼室５で高温に加熱された排気空気を前記再生熱交
換器４に通してから導入して、高温の排気空気を断熱膨
張させてから排気系路２の末端より大気中に放出する。
そして、このラジアルタービン７と前記ラジアルコンプ
レッサ３とはコモンシャフト８で同軸上に連結されてお
り、タービン７に得られるタービン動力をコンプレッサ
動力として伝達するようにしている。

なお、この装置の排気系路２における排気空気の流れ
を矢印をもって図に示す。

次いで、かかる構成からなる排気装置の作動について
説明する。クリーンルーム１の排気口1bから導出される
排気空気は、まずコンプレッサ３で断熱圧縮されて昇温
昇圧する。そして、再生熱交換器４を通って入熱されて
更に高い温度にまで余熱された後、燃焼室５を通過する
際、バーナ６の火災（燃焼）に曝される。このとき、排
気空気は非常な高温度に加熱されるため、その中に存在
している微生物はここで完全に焼き殺されてしまう。こ
うして、燃焼室５で高温殺菌処理した排気空気は、再生
熱交換器４で殺菌前の排気空気の予熱に利用した後、タ
ービン７で断熱膨張させてエンタルピを放出し冷却させ
てから外部に放出される。このとき、排気空気のもつ熱
量はその膨張仕事として与えられるタービン動力に変換
されて回収され、更にこのタービン動力がコモンシャフ
ト８を介してコンプレッサ３に伝達されてコンプレッサ
３の動力に利用される。したがって、この排気装置によ
ると、比較的簡単な構成により、クリーンルーム１から
大量の空気を安全に殺菌処理しながら排気することがで
きるエネルギ効率の高いシステムが実現される。

因みに、この熱サイクルのＴ−Ｓ線図を示せば第２図
の通りである。ここにおいて、ａ〜ｂ間はコンプレッサ
３による断熱圧縮行程を示し、ｂ〜ｃ間は再生熱交換器
４における昇温行程を、ｃ〜ｄ間は燃焼室５での昇温行
程を示す。また、ｄ〜ｅ間は再生熱交換器４における冷
却行程を、ｅ〜ｆ間はタービン７による断熱膨張行程を
示している。そして又、図中のはコンプレッサ３によ
る昇圧時の圧力を、は大気圧を、はクリーンルーム
１の内圧を示す。

なお、上記の熱サイクルは基本的にはガスタービン等
におけるブレイトンサイクルと共通するものである。し
かし、ブレイトンサイクルとの大きな違いは、その再生
熱交換器４をタービン７の上流側に配設していることで
ある。すなわち、再生熱交換器を利用する場合、ブレイ
トンサイクルではそのようにすると回収動力が低減され
るため、タービンの下流側に配設するのが通例である
が、本発明によるとクリーンルームからの空気に含まれ
る菌を確実に焼殺することが第一義の目的となるから、
かかるシステム構成によるのが合目的的となり、また多
少温度を下げてからタービンを回すようにした方がター
ビン材料の選択にも好都合となる。

本発明は、好適には実施例のような構成を具備してな
るものであるが、基本的には再生熱交換器の使用を必須
とするものではなく、装置の小型簡易化を望む場合は省
略してもよい。また、コンプレッサはラジアルコンプレ
ッサを用いる場合に限らず、アキシャル翼のものを使用
してもよいし、タービンとコンプレッサとの動力伝達機
構も単軸結合する場合に限らず、例えばギャ等を介して
間接的に連結する機構によってもよい。

なお、排気系路から大気中に放出される排気空気はタ
ービンでエンタルピを放出してエネルギの無駄は少ない
ものとされるが、さらに必要に応じてはタービンで膨張
した排気空気中の残熱を菌の培養等の熱源に再利用する
こともできる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によると比較的簡単な構造によ
り、バイオクリーンルームからの微生物を含む排気空気
を完全に処理しながら大量に排気するのに最適となるエ
ネルギ効率の高い排気装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す排気装置のシステム概
略図であり、第２図は同実施例装置による熱サイクルの
Ｔ−Ｓ線図である。 １……クリーンルーム 1b……排気口 ２……排気系路 ３……ラジアルコンプレッサ ４……再生熱交換器 ５……燃焼室 ６……バーナ ７……ラジアルタービン ８……コモンシャフト

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クリーンルームからの排気空気を断熱圧縮
   するコンプレッサと、このコンプレッサで昇温昇圧した
   排気空気中で燃料を燃焼させる燃焼室と、この燃焼室で
   加熱昇温した排気空気を断熱膨脹させるタービンとを備
   え、このタービンに得られるタービン動力を前記コンプ
   レッサに動力伝達するように構成してなることを特徴と
   するバイオクリーンルームの排気装置。