JP6133822B2

JP6133822B2 - 換気システム

Info

Publication number: JP6133822B2
Application number: JP2014166642A
Authority: JP
Inventors: 森　宣久; 宣久森; 上島　直幸; 直幸上島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2014-08-19
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2034-08-19
Also published as: JP2016042009A

Description

本発明は、放射性ガスを除去しつつ二酸化炭素濃度に係わる換気システムに関する。

従来、例えば、特許文献１では、原子力発電所で事故が発生した場合、大量の放射性物質が放出される可能性があり、このような場合、送風機により給気ルーバから外気を吸引しフィルタを通した後、空気調和機を経て送風機により制御室（以下、部屋という）に給気することが示されている。フィルタは、粒子状で浮遊する放射性物質、放射性よう素（以下、放射性ガスという）を除去しているため、部屋の内部の人員の被曝は低減される。また、特許文献１では、放射性希ガスはフィルタにかからず、部屋に送られてしまうため、事故時に部屋を隔離するとともに二酸化炭素除去装置により部屋内の二酸化炭素を除去することが示されている。

特開昭６１−２８０３３６号公報

ところで、フィルタにより放射性ガスを除去するといっても１００％ではなく、フィルタを通過した微量な放射性物質が空気と共に部屋の内部に供給されるおそれがある。従って、フィルタを通過して部屋の内部に供給される空気供給量は極力少ないことが好ましい。一方、部屋の内部に滞在する人員が発生する二酸化炭素により部屋の内部の二酸化炭素濃度が上昇することになり、この二酸化炭素濃度を人員に影響のない濃度に維持することも必要である。

本発明は上述した課題を解決するものであり、部屋の内部に対して放射性ガスが送られる事態を防ぎ、かつ部屋の内部の二酸化炭素濃度の上昇を防ぐことのできる換気システムを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、第１の発明の換気システムは、壁、天井および床により囲まれた部屋と、前記部屋の外部に設けられて放射性ガスの通過を遮断するフィルタ部と、前記フィルタ部の内部に空気を通過させる送風機と、前記フィルタ部の下流側と前記部屋とを連通する送気管と、前記送気管に設けられて当該送気管を開閉する開閉調整弁と、前記部屋の内部の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素検出手段と、前記二酸化炭素検出手段により検出する二酸化炭素濃度が予め設定した閾値以下となるように、前記送風機または前記開閉調整弁による空気供給量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

この換気システムによれば、フィルタ部を通過して部屋の内部に空気を供給することから、部屋の内部に放射性ガスが送られる事態を防ぐことができ、かつ部屋の内部の二酸化炭素濃度の上昇を防ぐことができる。特に、この換気システムによれば、部屋の内部の二酸化炭素濃度を所定の濃度に維持するように、フィルタ部を通過して部屋に供給される空気供給量を制御するため、部屋の内部の二酸化炭素濃度が低いときには、空気供給量を抑えることで、フィルタ部を通過するおそれのある放射性ガスを低減することができ、一方、部屋の内部の二酸化炭素濃度が高いときには、フィルタ部を通過するおそれのある放射性ガスを極力抑える範囲内で空気供給量を増すことで部屋の内部の二酸化炭素濃度を低減することができる。

上述の目的を達成するために、第２の発明の換気システムは、第１の発明において、前記部屋の外部における放射性ガスを検出する放射性ガス検出手段と、前記部屋の外部における放射性希ガスを検出する放射性希ガス検出手段と、前記部屋の内部に空気ボンベからの空気を供給する空気ボンベからの空気供給手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記放射性希ガス検出手段により放射性希ガスが検出された場合、前記送風機を停止して前記開閉調整弁を閉作動させ、かつ前記空気ボンベからの空気供給手段を作動させ、前記二酸化炭素検出手段により検出する二酸化炭素濃度が予め設定した閾値以下となるように、前記空気ボンベからの空気供給手段による空気ボンベからの空気供給量を制御する一方、前記放射性希ガス検出手段により放射性希ガスが検出されず、前記放射性ガス検出手段により放射性ガスが検出された場合、前記空気ボンベからの空気供給手段を停止し、前記二酸化炭素検出手段により検出する二酸化炭素濃度が予め設定した閾値以下となるように、前記送風機または前記開閉調整弁による空気供給量を制御することを特徴とする。

この換気システムによれば、放射性希ガスを検出した場合、部屋を外気から遮断して空気ボンベからの空気を供給することで、放射性ガスを含み放射性希ガスが部屋の内部へ送られる事態を防ぐことができ、部屋の内部の人の呼吸を維持することができる。特に、この換気システムによれば、部屋の内部の二酸化炭素濃度を所定の濃度に維持するように、二酸化炭素検出手段により検出する二酸化炭素濃度が予め設定した閾値以下となるように、空気ボンベからの空気供給手段による空気ボンベからの空気供給量を制御するため、部屋の内部の二酸化炭素濃度が低いときには、空気ボンベからの空気供給量を抑えることで、空気ボンベからの空気供給手段の空気ボンベの保有量を確保することができ、一方、部屋の内部の二酸化炭素濃度が高いときには、空気ボンベからの空気供給量を極力抑える範囲内で空気ボンベからの空気供給量を増すことで部屋の内部の二酸化炭素濃度を低減することができる。

また、第３の発明の換気システムは、第１または第２の発明において、前記部屋の内部の空気を一部取り込み、取り込んだ前記空気中の二酸化炭素を除去し、二酸化炭素を除去した前記空気を前記部屋の内部に送る二酸化炭素除去手段を備えることを特徴とする。

部屋を外気から遮断し、この期間が長引くことで、人の呼気により部屋の内部の二酸化炭素濃度が増加する。そこで、本発明の換気システムによれば、二酸化炭素除去手段を備えることで、部屋の内部の人の健康を維持することができる。特に、この換気システムによれば、部屋を外気から遮断し、空気ボンベからの空気供給手段による空気ボンベからの空気供給量が最大となった場合、二酸化炭素除去手段を作動させれば、空気ボンベからの空気供給手段による空気ボンベからの空気供給量を低減し、空気ボンベからの空気供給手段の空気ボンベの保有量を確保することができる。また、この換気システムによれば、放射性ガス除去手段の空気供給量が最大となった場合、二酸化炭素除去手段を作動させれば、放射性ガス除去手段の空気供給量を低減し、フィルタ部を通過するおそれのある放射性ガスを低減することができる。

本発明によれば、部屋の内部に対して放射性ガスが送られる事態を防ぎ、かつ部屋の内部の二酸化炭素濃度の上昇を防ぐことができる。

図１は、本発明の実施形態１に係る換気システムの概略図である。図２は、本発明の実施形態１に係る換気システムのフィルタ部を示す概略図である。図３は、本発明の実施形態１に係る換気システムの動作を示すフローチャートである。図４は、本発明の実施形態２に係る換気システムの概略図である。図５は、本発明の実施形態２に係る換気システムの二酸化炭素除去部を示す概略図である。図６は、本発明の実施形態２に係る換気システムの動作を示すフローチャートである。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態１］
図１は、本実施形態に係る換気システムの概略図であり、図２は、本実施形態に係る換気システムのフィルタ部を示す概略図であり、図３は、本実施形態に係る換気システムの動作を示すフローチャートである。

図１に示すように、本実施形態の換気システム１は、部屋２と、放射性ガス除去手段３と、放射性ガス検出手段４Ａと、放射性希ガス検出手段４Ｂと、二酸化炭素検出手段５と、空気ボンベからの空気供給手段６と、部屋内圧力検出手段７と、制御手段８と、を含む。

部屋２は、壁、天井および床により囲まれたものである。この部屋２は、例えば、原子力設備を制御・監視するために原子炉建屋内に設置される制御室、会議や居住するために原子炉建屋内に設置される居室、原子力設備の事故時などに原子力設備を制御・監視するために原子炉建屋外に設置される代替制御室、原子力設備の事故時などに会議や居住するために原子炉建屋外に設置される代替居室、原子力設備の事故時などに原子力設備に従事する人や原子力設備近くの住民が避難するための非常用居室、原子力設備近くにある病院や介護施設などがある。本実施形態において、部屋２は、内部の気圧低下と空気の損失を最小限にしつつ、内外に行き来を行うためのエアロック２Ａが設けられている。また、部屋２は、内部の温度や湿度を適宜保つための空調設備２Ｂが設けられている。空調設備２Ｂは、室内機２Ｂａと室外機２Ｂｂとを有し、室内機２Ｂａにより部屋２の内部の温度や湿度を検出して適した温度や湿度となるように制御される。また、部屋２は、部屋２の内部の圧力が部屋２の外部の圧力（大気圧）よりも高くなるように調整する圧力調整手段としての圧力調整手段２Ｃを有する。圧力調整手段２Ｃは、例えば、部屋２の内部と外部とを連通するダクト２Ｃａと、部屋２の内部の空気を部屋２の外部に排出するようにダクト２Ｃａを開閉または開度調整する圧力調整弁２Ｃｂからなる。

放射性ガス除去手段３は、ガス状の放射性よう素（よう素Ｉ_２，有機よう素ＣＨ_３Ｉ）の他、ミスト状のセシウム（Ｃｓ）やストロンチウム（Ｓｒ）などを含む放射性物質を含む放射性ガスの通過を遮断するものである。放射性ガス除去手段３は、フィルタ部３Ａと、送気管３Ｂと、送風機３Ｃと、開閉調整弁３Ｄと、を有する。

フィルタ部３Ａは、図２に示すように、周囲が外壁で囲まれた筒状に形成されて一端側および他端側に開口部がそれぞれ形成されたケーシング３Ａａを有している。そして、フィルタ部３Ａは、ケーシング３Ａａ内に、一端側から加熱部３Ａｂ、粗フィルタ３Ａｃ、上流側高性能フィルタ３Ａｄ、放射性ガスフィルタ３Ａｅ、および下流側高性能フィルタ３Ａｆが設けられている。

加熱部３Ａｂは、ケーシング３Ａａの内部に流通されるガスを加熱するためのものである。加熱部３Ａｂの配置は、放射性ガスフィルタ３Ａｅよりもガスの流通の上流側であればよい。

粗フィルタ３Ａｃは、例えば、対象粒子径が５０μｍ以上の空気濾過フィルタや、対象粒子径が２５μｍ以上の中高性能フィルタが適用される。

上流側高性能フィルタ３Ａｄおよび下流側高性能フィルタ３Ａｆは、例えば、対象粒子径が０．１５μｍで９９．９７％の除去効率のＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）が適用される。

放射性ガスフィルタ３Ａｅは、ケーシング３Ａａの内部に流通されるガス中に含まれる放射性物質を吸着する。具体的に、放射性ガスフィルタ３Ａｅは、母体を構成する基材と、この基材に添着される添着物質とを含む。基材に用いられる材料としては、特に限定されるものではなく、表面に複数の細孔を有するものであればよく、例えば、活性炭、アルミナ、ゼオライト、シリカゲル、活性白土などが挙げられる。ゼオライトとしては、天然ゼオライトまたは合成ゼオライトのどちらでもよい。また、ゼオライトとして、モルデナイト系ゼオライトなどが挙げられる。基材は、それぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。また、放射性ガスフィルタ３Ａｅは、添着物質として、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ：Tri−Ethylene−Di−Amine）または、よう化カリウム（ＫＩ）を含む。この放射性ガスフィルタ３Ａｅは、上記構成により、ガス状の放射性よう素（よう素Ｉ_２，有機よう素ＣＨ_３Ｉ）の他、ミスト状のセシウム（Ｃｓ）やストロンチウム（Ｓｒ）などを含む放射性物質を吸着することで、当該放射性物質を含む放射性ガスの通過を遮断する。

なお、図には明示しないが、フィルタ部３Ａは、ケーシング３Ａａの内部であって、放射性ガスフィルタ３Ａｅよりもガスの流通の上流側にガス処理フィルタを設けてもよい。ガス処理フィルタは、ケーシング３Ａａの内部に流通されるガス中に含まれる有機溶剤ガス成分や酸性ガス成分を捕集する。具体的に、ガス処理フィルタは、母体を構成する基材と、この基材に添着される添着物質とを含む。基材に用いられる材料としては、特に限定されるものではなく、表面に複数の細孔を有するものであればよく、例えば、活性炭、アルミナ、ゼオライト、シリカゲル、モレキュラーシーブなどが挙げられる。ゼオライトとしては、天然ゼオライトまたは合成ゼオライトのどちらでもよい。また、ゼオライトとして、モルデナイト系ゼオライトなどが挙げられる。基材は、それぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。また、ガス処理フィルタは、添着物質として、酸性成分、アルカリ成分、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ：Tri−Ethylene−Di−Amine）、よう化カリウム（ＫＩ）の少なくとも１つを含む。このガス処理フィルタは、上記構成により、ガス状の放射性よう素（よう素Ｉ_２，有機よう素ＣＨ_３Ｉ）の他、ミスト状のセシウム（Ｃｓ）やストロンチウム（Ｓｒ）などを含む放射性物質を吸着することで、当該放射性物質を含む放射性ガスの通過を遮断することが可能である。

送気管３Ｂは、フィルタ部３Ａの下流側と部屋２の内部とを連通するものである。

送風機３Ｃは、送気管３Ｂに設けられてフィルタ部３Ａのケーシング３Ａａの内部に空気を通過させるものである。送風機３Ｃによりフィルタ部３Ａのケーシング３Ａａの内部を通過する空気は、送気管３Ｂを介して部屋２の内部に送られる。

開閉調整弁３Ｄは、送気管３Ｂに設けられて当該送気管３Ｂを開閉または開度調整するものである。

なお、図１において、送風機３Ｃは、送気管３Ｂにおいて開閉調整弁３Ｄの下流側に設けられているが開閉調整弁３Ｄの上流側に設けられていてもよい。さらに、図１において、送風機３Ｃは、送気管３Ｂに設けられているが、フィルタ部３Ａにおけるケーシング３Ａａ内の他端側（最も下流側）に設けられていてもよい。

放射性ガス検出手段４Ａは、部屋２の外部であって、例えば、フィルタ部３Ａにおけるケーシング３Ａａの一端側の外部に設けられ、放射性ガスを検出するものである。放射性ガス検出手段４Ａは、ガスクロマトグラフやガンマ線検出器がある。放射性ガス検出手段４Ａは、例えば、原子力設備の事故時において放射性ガスが発生した場合に、この放射性ガスを検出し、その後に原子炉内の燃料が溶融して放射性希ガスが発生した場合に、放射線の検出値が放射性ガスを検出した検出値を超えることで放射性希ガスを検出することができ、その後に放射線の検出値が下回ることで放射性希ガスの放射線が減衰して放射性希ガスが減少したことを検出することができる。

放射性希ガス検出手段４Ｂは、部屋２の外部であって、例えば、フィルタ部３Ａにおけるケーシング３Ａａの一端側の外部に設けられ、キセノン（Ｘｅ）やアルゴン（Ａｒ）などの放射性希ガスを検出するものである。放射性希ガス検出手段４Ｂは、例えば、原子力設備の事故時において放射性ガスが発生した後、原子炉内の燃料が溶融して放射性希ガスが発生した場合に、放射性希ガスを検出する。

二酸化炭素検出手段５は、部屋２の内部の空気中の二酸化炭素濃度を検出するものである。

空気ボンベからの空気供給手段６は、部屋２の内部に空気ボンベからの空気を供給するものである。空気ボンベからの空気供給手段６は、空気ボンベからの空気貯留部６Ａと、送気管６Ｂと、流量調整弁６Ｃと、を有する。

空気ボンベからの空気貯留部６Ａは、圧縮した空気ボンベからの空気を貯留するボンベや、酸素を発生する酸素発生器を含む。

送気管６Ｂは、空気ボンベからの空気貯留部６Ａと部屋２の内部とを連通するものである。

流量調整弁６Ｃは、送気管６Ｂに設けられて当該送気管６Ｂを通過する空気ボンベからの空気の流量を調整するものである。なお、流量調整弁６Ｃは、部屋２の内部の圧力が部屋２の外部の圧力（大気圧）よりも高くなるように調整する圧力調整手段を構成する。

部屋内圧力検出手段７は、部屋２の内部の圧力を検出するものである。

制御手段８は、換気システム１を統括制御する。制御手段８は、放射性ガス検出手段４Ａの検出結果に基づいて、放射性ガス除去手段３の送風機３Ｃおよび開閉調整弁３Ｄを制御する。また、制御手段８は、放射性希ガス検出手段４Ｂの検出結果に基づいて、放射性ガス除去手段３の送風機３Ｃおよび開閉調整弁３Ｄや、空気ボンベからの空気供給手段６の流量調整弁６Ｃを制御する。また、制御手段８は、二酸化炭素検出手段５の検出結果に基づいて、放射性ガス除去手段３の送風機３Ｃおよび開閉調整弁３Ｄや、空気ボンベからの空気供給手段６の流量調整弁６Ｃを制御する。また、制御手段８は、部屋内圧力検出手段７の検出結果に基づいて、圧力調整手段（圧力調整手段２Ｃや流量調整弁６Ｃ）を制御する。

本実施形態の換気システム１の動作について説明する。原子力設備に事故が発生した場合、図３に示すように、制御手段８は、放射性ガス除去手段３を停止して空気ボンベからの空気供給手段６を運転し部屋２の内部を正圧とする（ステップＳ１）。すなわち、制御手段８は、放射性ガス除去手段３の送風機３Ｃを停止して開閉調整弁３Ｄを閉作動させ、空気ボンベからの空気供給手段６の流量調整弁６Ｃを開状態としつつ部屋内圧力検出手段７により検出する圧力が部屋２の外部の圧力よりも高くなるように（例えば１０ｍｍＡｑ以上）圧力調整手段（圧力調整手段２Ｃまたは空気ボンベからの空気供給手段６の流量調整弁６Ｃ）を作動させる。これにより、部屋２は、放射性ガスや放射性希ガスが遮断された状態で、内部に空気が供給される。この結果、原子力設備に事故が発生した直後に、部屋２の内部の人が放射性ガスや放射性希ガスにより被曝する事態を防ぎ、かつ部屋２の内部の人の呼吸が妨げられる事態を防ぐことができる。

ステップＳ１の後、放射性ガス検出手段４Ａにより放射性ガスが検出され（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、かつ放射性希ガス検出手段４Ｂにより放射性希ガスが検出された場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、制御手段８は、放射性ガス除去手段３を停止して空気ボンベからの空気供給手段６を運転し部屋２の内部を正圧とする（ステップＳ４）。すなわち、制御手段８は、ステップＳ１の動作を続ける。

なお、ステップＳ３において、放射性希ガスが検出されない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、制御手段８は、空気ボンベからの空気供給手段６を停止して放射性ガス除去手段３を運転し部屋２の内部を正圧とする（ステップＳ５）。すなわち、制御手段８は、空気ボンベからの空気供給手段６の流量調整弁６Ｃを閉状態とし放射性ガス除去手段３の送風機３Ｃを運転して開閉調整弁３Ｄを開作動させつつ部屋内圧力検出手段７により検出する圧力が部屋２の外部の圧力よりも高くなるように（例えば１０ｍｍＡｑ以上）圧力調整手段（圧力調整手段２Ｃ）を作動させる。この結果、部屋２の内部の人が放射性ガスにより被曝する事態を防ぐことができる。

ステップＳ４の後、二酸化炭素濃度が閾値を超えた場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、制御手段８は、空気ボンベからの空気供給手段６の空気ボンベからの空気供給量を制御する（ステップＳ７）。すなわち、ステップＳ６において、制御手段８は、二酸化炭素検出手段５による二酸化炭素濃度の検出結果を取得し、この二酸化炭素濃度が閾値を超えた場合（例えば、通常３００ｐｐｍ〜３９０ｐｐｍ程度のところ、人の健康を阻害する５０００ｐｐｍ以上となった場合）、ステップＳ７において、空気ボンベからの空気供給手段６による空気ボンベからの空気供給量が増加するように、空気ボンベからの空気供給手段６の流量調整弁６Ｃを開作動させ、部屋２の内部の二酸化炭素濃度を閾値（例えば５０００ｐｐｍ）以下となるようにする。この結果、部屋２の内部の人の健康を維持することができる。なお、ステップＳ７において、空気ボンベからの空気供給手段６の空気ボンベからの空気供給量を制御した後は、ステップＳ６に戻り、二酸化炭素濃度を監視する。また、ステップＳ６において、二酸化炭素濃度が閾値を超えていなければ（ステップＳ６：Ｎｏ）、制御手段８は、ステップＳ４の動作を維持しつつステップＳ２に戻り、放射性ガス検出手段４Ａにより放射性ガスを監視すると共に、放射性希ガス検出手段４Ｂにより放射性希ガスを監視する。

一方、ステップＳ５の後、二酸化炭素濃度が閾値を超えた場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、制御手段８は、放射性ガス除去手段３の空気供給量を制御する（ステップＳ９）。すなわち、ステップＳ８において、制御手段８は、二酸化炭素検出手段５による二酸化炭素濃度の検出結果を取得し、この二酸化炭素濃度が閾値を超えた場合（例えば、通常３００ｐｐｍ〜３９０ｐｐｍ程度のところ、人の健康を阻害する５０００ｐｐｍ以上となった場合）、ステップＳ９において、放射性ガス除去手段３による空気供給量が増加するように、放射性ガス除去手段３の送風機３Ｃの回転数を速く作動または開閉調整弁３Ｄを開作動させ、部屋２の内部の二酸化炭素濃度を閾値（例えば５０００ｐｐｍ）以下となるようにする。この結果、部屋２の内部の人の健康を維持することができる。なお、ステップＳ９において、放射性ガス除去手段３の空気供給量を制御した後は、ステップＳ８に戻り、二酸化炭素濃度を監視する。また、ステップＳ８において、二酸化炭素濃度が閾値を超えていなければ（ステップＳ８：Ｎｏ）、制御手段８は、ステップＳ５の動作を維持しつつステップＳ２に戻り、放射性ガス検出手段４Ａにより放射性ガスを監視すると共に、放射性希ガス検出手段４Ｂにより放射性希ガスを監視する。

なお、ステップＳ２において、放射性ガス検出手段４Ａにより放射性ガスが検出されない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、制御手段８は、部屋２を外気に開放する（ステップＳ１０）。すなわち、制御手段８は、ステップＳ２において、放射性ガスが検出されず安全が確認された場合、ステップＳ１０において、放射性ガス除去手段３および空気ボンベからの空気供給手段６および圧力調整手段２Ｃを停止する。また、ステップＳ１０の後は、再びステップＳ２に戻り、放射性ガス検出手段４Ａにより放射性ガスを監視すると共に、放射性希ガス検出手段４Ｂにより放射性希ガスを監視する。

ところで、ステップＳ１は、なくてもよいが、原子力設備に事故が発生した場合に、部屋２の内部の人が放射性ガスや放射性希ガスにより被曝する事態を防ぐ効果を顕著に得るため、放射性ガス検出手段４Ａにより放射性ガスを検出する以前に、放射性ガス除去手段３を停止して空気ボンベからの空気供給手段６を運転し部屋２の内部を正圧とすることが好ましい。

このように、本実施形態の換気システム１は、壁、天井および床により囲まれた部屋２と、部屋２の外部に設けられて放射性ガスの通過を遮断するフィルタ部３Ａと、フィルタ部３Ａの内部に空気を通過させる送風機３Ｃと、フィルタ部３Ａの下流側と部屋２とを連通する送気管３Ｂと、送気管３Ｂに設けられて当該送気管３Ｂを開閉する開閉調整弁３Ｄと、部屋２の内部の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素検出手段５と、二酸化炭素検出手段５により検出する二酸化炭素濃度が予め設定した閾値以下となるように、送風機３Ｃまたは開閉調整弁３Ｄによる空気供給量を制御する制御手段８と、を備える。

原子力設備では、当該原子力設備を制御・監視するための制御室や、制御室に従事する人の居住空間が必要である。そして、万が一の事故発生時において、制御室（制御室が何らかの損傷を受けた場合は原子力設備の制御・監視を行う代替制御室）や居室（居室が何らかの損傷を受けた場合は代替居室、または住民の避難のための非常用居室、あるいは原子力設備近くにあって緊急に避難することが困難な病院や介護施設）などのような部屋２の内部の人の被曝を防止し、呼吸を維持する必要がある。

この換気システム１によれば、フィルタ部３Ａを通過して部屋２の内部に空気を供給することから、部屋２の内部に放射性ガスが送られる事態を防ぐことができ、かつ部屋２の内部の二酸化炭素濃度の上昇を防ぐことができる。特に、この換気システム１によれば、部屋２の内部の二酸化炭素濃度を所定の濃度に維持するように、フィルタ部３Ａを通過して部屋２に供給される空気供給量を制御するため、部屋２の内部の二酸化炭素濃度が低いときには、空気供給量を抑えることで、フィルタ部３Ａを通過するおそれのある放射性ガスを低減することができ、一方、部屋２の内部の二酸化炭素濃度が高いときには、フィルタ部３Ａを通過するおそれのある放射性ガスを極力抑える範囲内で空気供給量を増すことで部屋２の内部の二酸化炭素濃度を低減することができる。

ここで、部屋２における二酸化炭素の物質収支は、下記式（１）により求められる。

Ｆ×Ｃ＝Ｆ×Ｃ_０＋Ｍ・・・（１）

式（１）において、Ｆは部屋２への空気供給量［ｍ^３／ｍｉｎ］、Ｃは部屋２の内部の二酸化炭素濃度、Ｃ_０は供給空気中の二酸化炭素濃度、Ｍは部屋２の内部に滞在する人員の呼吸に伴う二酸化炭素発生量［ｍ^３／ｍｉｎ］である。

すなわち、部屋２への供給空気中の二酸化炭素量（Ｆ×Ｃ_０）に、部屋２の内部に滞在する人員の呼吸に伴う二酸化炭素発生量Ｍを加えたものが、部屋２の内部の二酸化炭素量（Ｆ×Ｃ）となる。従って、部屋２の内部の二酸化炭素濃度を所定の濃度以下としたい場合、二酸化炭素検出手段５により検出した二酸化炭素濃度に基づき、部屋２への空気供給量を制御する。

例えば、部屋２の内部の二酸化炭素濃度Ｃを５０００ｐｐｍ（０．００５ｍ^３／ｍｉｎ）に維持する場合、部屋２の内部に滞在する人員を１００人として、１人あたりの二酸化炭素発生量が０．０４６ｍ^３／ｈ／人＝０．０００７７ｍ^３／ｍｉｎ／人のとき、部屋２の内部に滞在する人員の呼吸に伴う二酸化炭素発生量Ｍが０．０７７ｍ^３／ｍｉｎとなる。また、供給空気中（大気中）の二酸化炭素濃度Ｃ_０を０．０３％＝３００ｐｐｍ（０．０００３ｍ^３／ｍｉｎ）とする。そうすると、部屋２への空気供給量Ｆは、Ｆ＝Ｍ／（Ｃ−Ｃ_０）＝０．０７７／（０．００５−０．０００３）＝１６．４ｍ^３／ｍｉｎとなる。そして、制御手段８は、この空気供給量Ｆとなるように、送風機３Ｃの回転数または開閉調整弁３Ｄの開度を制御する。

また、本実施形態の換気システム１では、部屋２の外部における放射性ガスを検出する放射性ガス検出手段４Ａと、部屋２の外部における放射性希ガスを検出する放射性希ガス検出手段４Ｂと、部屋２の内部に空気ボンベからの空気を供給する空気ボンベからの空気供給手段６と、をさらに備え、制御手段８は、放射性希ガス検出手段４Ｂにより放射性希ガスが検出された場合、送風機３Ｃを停止して開閉調整弁３Ｄを閉作動させ、かつ空気ボンベからの空気供給手段６を作動させ、二酸化炭素検出手段５により検出する二酸化炭素濃度が予め設定した閾値以下となるように、空気ボンベからの空気供給手段６による空気ボンベからの空気供給量を制御する一方、放射性希ガス検出手段４Ｂにより放射性希ガスが検出されず、放射性ガス検出手段４Ａにより放射性希ガスを除き放射性ガスが検出された場合、空気ボンベからの空気供給手段６を停止し、二酸化炭素検出手段５により検出する二酸化炭素濃度が予め設定した閾値以下となるように、送風機３Ｃまたは開閉調整弁３Ｄによる空気供給量を制御する。

放射性ガス（ガス状の放射性よう素やミスト状のセシウムやストロンチウムなどの放射性物質を空気中に含むガス）は、フィルタ部３Ａにより除去できるが、炉心溶融などの初期に発生する放射性希ガス（キセノン、クリプトンなどを空気中に含むガス）はフィルタ部３Ａでは十分に除去しきれない。そこで、本実施形態の換気システム１によれば、放射性希ガスを検出した場合、部屋２を外気から遮断して空気ボンベからの空気を供給することで、放射性ガスを含み放射性希ガスが部屋２の内部へ送られる事態を防ぐことができ、部屋２の内部の人の呼吸を維持することができる。特に、この換気システム１によれば、部屋２の内部の二酸化炭素濃度を所定の濃度以下に維持するように、二酸化炭素検出手段５により検出する二酸化炭素濃度が予め設定した閾値以下となるように、空気ボンベからの空気供給手段６による空気ボンベからの空気供給量を制御するため、部屋２の内部の二酸化炭素濃度が低いときには、空気ボンベからの空気供給量を抑えることで、空気ボンベからの空気供給手段６の空気ボンベからの空気の保有量を確保することができ、一方、部屋２の内部の二酸化炭素濃度が高いときには、空気ボンベからの空気供給量を極力抑える範囲内で空気ボンベからの空気供給量を増すことで部屋２の内部の二酸化炭素濃度を低減することができる。

また、本実施形態の換気システム１によれば、放射性希ガスの発生時期は炉心溶融などの初期に限定されるため、放射性希ガスを除き放射性ガスを検出した場合は、フィルタ部３Ａにより放射性ガスを除去することで、放射性ガスが部屋２の内部へ送られる事態を防ぐことができ、部屋２の内部の人の呼吸を維持することができる。特に、この換気システム１によれば、部屋２の内部の二酸化炭素濃度を所定の濃度に維持するように、フィルタ部３Ａを通過して部屋２に供給される空気供給量を制御するため、部屋２の内部の二酸化炭素濃度が低いときには、空気供給量を抑えることで、フィルタ部３Ａを通過するおそれのある放射性ガスを低減することができ、一方、部屋２の内部の二酸化炭素濃度が高いときには、フィルタ部３Ａを通過するおそれのある放射性ガスを極力抑える範囲内で空気供給量を増すことで部屋２の内部の二酸化炭素濃度を低減することができる。

［実施形態２］
図４は、本実施形態に係る換気システムの概略図であり、図５は、本実施形態に係る換気システムの二酸化炭素除去部を示す概略図であり、図６は、本実施形態に係る換気システムの動作を示すフローチャートである。

本実施形態の換気システム１は、上述した実施形態１に対して二酸化炭素除去手段９を備える点が異なり、その他の構成は同様である。従って、以下に説明する実施形態２において、上述した実施形態１と同等の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

二酸化炭素除去手段９は、部屋２の内部の空気を一部取り込み、取り込んだ空気中の二酸化炭素を除去し、二酸化炭素を除去した空気を部屋２の内部に送るものである。図４に示すように、二酸化炭素除去手段９は、二酸化炭素除去部９Ａと、吸気管９Ｂと、排気管９Ｃと、送風機９Ｄと、開閉弁９Ｅと、を有する。

二酸化炭素除去部９Ａは、例えば、図５に示すように、周囲が外壁で囲まれた筒状に形成されて一端側および他端側に開口部がそれぞれ形成されたケーシング９Ａａを有している。そして、二酸化炭素除去部９Ａは、ケーシング９Ａａ内に、二酸化炭素除去フィルタ９Ａｂが設けられている。二酸化炭素除去フィルタ９Ａｂは、例えば、ゼオライトや活性炭、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）あるいは水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）などの固体アルカリ剤や、アミン類などのように二酸化炭素を吸着しやすい成分を粒状に固形化した二酸化炭素吸着剤からなる。従って、ケーシング９Ａａを空気が通過することで、当該空気中の二酸化炭素が吸着され濃度を低下させることができる。なお、図には明示しないが、二酸化炭素除去部９Ａは、アミン、アルカリ性水溶液、メタノールやポリエチレングリコールなどの吸収液に高圧下で二酸化炭素を吸収させてもよい。この場合、加熱や減圧することにより吸収液中の二酸化炭素を除去して吸収液を再生することで、吸収液を連続的に用いることができる。また、図には明示しないが、二酸化炭素除去部９Ａは、二酸化炭素を選択的に透過可能な分離膜を用いる膜分離法を用いたものであってもよく、連続的に二酸化炭素の除去が可能となる。

吸気管９Ｂは、二酸化炭素除去部９Ａの上流側と部屋２とを連通させるものである。

排気管９Ｃは、二酸化炭素除去部９Ａの下流側と部屋２とを連通させるものである。

送風機９Ｄは、吸気管９Ｂ（または排気管９Ｃ）に設けられて、部屋２の内部の空気の一部を吸気管９Ｂを介して二酸化炭素除去部９Ａにおけるケーシング９Ａａに供給し、ケーシング９Ａａを通過した空気を排気管９Ｃを介して部屋２の内部に送るものである。

開閉弁９Ｅは、排気管９Ｃ（または吸気管９Ｂ）に設けられて、当該排気管９Ｃ（または吸気管９Ｂ）を開閉するものである。

また、制御手段８は、二酸化炭素検出手段５の検出結果に基づいて、二酸化炭素除去手段９の送風機９Ｄおよび開閉弁９Ｅを制御する。

なお、二酸化炭素除去部９Ａは、図４では部屋２の内部に配置されて構成として示されているが、図には明示しないが部屋２の外部に配置されていてもよい。この場合、吸気管９Ｂおよび排気管９Ｃは、部屋２の外部に引き出されて二酸化炭素除去部９Ａに接続される。送風機９Ｄおよび開閉弁９Ｅは、部屋２の内部または外部に配置される。

本実施形態の換気システム１の動作について説明する。原子力設備に事故が発生した場合、図６に示すように、制御手段８は、放射性ガス除去手段３を停止して空気ボンベからの空気供給手段６を運転し部屋２の内部を正圧とする（ステップＳ２１）。すなわち、制御手段８は、放射性ガス除去手段３の送風機３Ｃを停止して開閉調整弁３Ｄを閉作動させ、空気ボンベからの空気供給手段６の流量調整弁６Ｃを開状態としつつ部屋内圧力検出手段７により検出する圧力が部屋２の外部の圧力よりも高くなるように（例えば１０ｍｍＡｑ以上）圧力調整手段（圧力調整手段２Ｃまたは空気ボンベからの空気供給手段６の流量調整弁６Ｃ）を作動させる。これにより、部屋２は、放射性ガスや放射性希ガスが遮断された状態で、内部に空気ボンベからの空気が供給される。この結果、原子力設備に事故が発生した直後に、部屋２の内部の人が放射性ガスや放射性希ガスにより被曝する事態を防ぎ、かつ部屋２の内部の人の呼吸が妨げられる事態を防ぐことができる。

ステップＳ２１の後、放射性ガス検出手段４Ａにより放射性ガスが検出され（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、かつ放射性希ガス検出手段４Ｂにより放射性希ガスが検出された場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、制御手段８は、放射性ガス除去手段３を停止して空気ボンベからの空気供給手段６を運転し部屋２の内部を正圧とする（ステップＳ２４）。すなわち、制御手段８は、ステップＳ２１の動作を続ける。

なお、ステップＳ２３において、放射性希ガスが検出されない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、制御手段８は、空気ボンベからの空気供給手段６を停止して放射性ガス除去手段３を運転し部屋２の内部を正圧とする（ステップＳ２５）。すなわち、制御手段８は、空気ボンベからの空気供給手段６の流量調整弁６Ｃを閉状態とし放射性ガス除去手段３の送風機３Ｃを運転して開閉調整弁３Ｄを開作動させつつ部屋内圧力検出手段７により検出する圧力が部屋２の外部の圧力よりも高くなるように（例えば１０ｍｍＡｑ以上）圧力調整手段（圧力調整手段２Ｃ）を作動させる。この結果、部屋２の内部の人が放射性ガスにより被曝する事態を防ぐことができる。

ステップＳ２４の後、二酸化炭素濃度が閾値を超えた場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、制御手段８は、空気ボンベからの空気供給手段６の空気ボンベからの空気供給量を制御する（ステップＳ２７）。すなわち、ステップＳ２６において、制御手段８は、二酸化炭素検出手段５による二酸化炭素濃度の検出結果を取得し、この二酸化炭素濃度が閾値を超えた場合（例えば、通常３００ｐｐｍ〜３９０ｐｐｍ程度のところ、人の健康を阻害する５０００ｐｐｍ以上となった場合）、ステップＳ２７において、空気ボンベからの空気供給手段６による空気ボンベからの空気供給量が増加するように、空気ボンベからの空気供給手段６の流量調整弁６Ｃを開作動させ、部屋２の内部の二酸化炭素濃度を閾値（例えば５０００ｐｐｍ）以下となるようにする。この結果、部屋２の内部の人の健康を維持することができる。なお、ステップＳ２６において、二酸化炭素濃度が閾値を超えていなければ（ステップＳ２６：Ｎｏ）、制御手段８は、ステップＳ２４の動作を維持しつつステップＳ２２に戻り、放射性ガス検出手段４Ａにより放射性ガスを監視すると共に、放射性希ガス検出手段４Ｂにより放射性希ガスを監視する。

ステップＳ２７の後、空気ボンベからの空気供給手段６による空気ボンベからの空気供給量が最大となった場合（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、すなわち、空気ボンベからの空気供給手段６の流量調整弁６Ｃが全開になった場合に、制御手段８は、部屋２の内部の二酸化炭素を除去する（ステップＳ２９）。すなわち、ステップＳ２９において、制御手段８は、二酸化炭素除去手段９の送風機９Ｄを運転して開閉弁９Ｅを開作動させ、二酸化炭素除去部９Ａに部屋２の内部の空気の一部を通過させた後に部屋２の内部に戻し、部屋２の内部の二酸化炭素濃度を閾値（例えば５０００ｐｐｍ）以下となるようにする。この結果、部屋２の内部の人の健康を維持することができる。なお、ステップＳ２９において、二酸化炭素除去手段９を作動させた後は、ステップＳ２６に戻り、二酸化炭素濃度を監視する。また、ステップＳ２８において、空気ボンベからの空気供給手段６による空気ボンベからの空気供給量が最大とならなければ（ステップＳ２８：Ｎｏ）、制御手段８は、ステップＳ２６に戻り、二酸化炭素濃度を監視する。

一方、ステップＳ２５の後、二酸化炭素濃度が閾値を超えた場合（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、制御手段８は、放射性ガス除去手段３の空気供給量を制御する（ステップＳ３１）。すなわち、すなわち、ステップＳ３０において、制御手段８は、二酸化炭素検出手段５による二酸化炭素濃度の検出結果を取得し、この二酸化炭素濃度が閾値を超えた場合（例えば、通常３００ｐｐｍ〜３９０ｐｐｍ程度のところ、人の健康を阻害する５０００ｐｐｍ以上となった場合）、ステップＳ３１において、放射性ガス除去手段３による空気供給量が増加するように、放射性ガス除去手段３の送風機３Ｃの回転数を速く作動または開閉調整弁３Ｄを開作動させ、部屋２の内部の二酸化炭素濃度を閾値（例えば５０００ｐｐｍ）以下となるようにする。この結果、部屋２の内部の人の健康を維持することができる。なお、ステップＳ３０において、二酸化炭素濃度が閾値を超えていなければ（ステップＳ３０：Ｎｏ）、制御手段８は、ステップＳ２５の動作を維持しつつステップＳ２２に戻り、放射性ガス検出手段４Ａにより放射性ガスを監視すると共に、放射性希ガス検出手段４Ｂにより放射性希ガスを監視する。

ステップＳ３１の後、放射性ガス除去手段３の空気供給量が最大となった場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、すなわち、放射性ガス除去手段３の送風機３Ｃの回転数が最大または開閉調整弁３Ｄが全開になった場合に、制御手段８は、部屋２の内部の二酸化炭素を除去する（ステップＳ３３）。すなわち、ステップＳ３３において、制御手段８は、二酸化炭素除去手段９の送風機９Ｄを運転して開閉弁９Ｅを開作動させ、二酸化炭素除去部９Ａに部屋２の内部の空気の一部を通過させた後に部屋２の内部に戻し、部屋２の内部の二酸化炭素濃度を閾値（例えば５０００ｐｐｍ）以下となるようにする。この結果、部屋２の内部の人の健康を維持することができる。なお、ステップＳ３３において、二酸化炭素除去手段９を作動させた後は、ステップＳ３０に戻り、二酸化炭素濃度を監視する。また、ステップＳ３２において、放射性ガス除去手段３の空気供給量が最大とならなければ（ステップＳ３２：Ｎｏ）、制御手段８は、ステップＳ３０に戻り、二酸化炭素濃度を監視する。

なお、ステップＳ２２において、放射性ガス検出手段４Ａにより放射性ガスが検出されない場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、制御手段８は、部屋２を外気に開放する（ステップＳ３４）。すなわち、制御手段８は、ステップＳ２２において、放射性ガスが検出されず安全が確認された場合、ステップＳ３４において、放射性ガス除去手段３および空気ボンベからの空気供給手段６および圧力調整手段２Ｃを停止する。また、ステップＳ３４の後は、再びステップＳ２２に戻り、放射性ガス検出手段４Ａにより放射性ガスを監視すると共に、放射性希ガス検出手段４Ｂにより放射性希ガスを監視する。

ところで、ステップＳ２１は、なくてもよいが、原子力設備に事故が発生した場合に、部屋２の内部の人が放射性ガスや放射性希ガスにより被曝する事態を防ぐ効果を顕著に得るため、放射性ガス検出手段４Ａにより放射性ガスを検出する以前に、放射性ガス除去手段３を停止して空気ボンベからの空気供給手段６を運転し部屋２の内部を正圧とすることが好ましい。

このように、本実施形態の換気システム１は、部屋２の内部の空気を一部取り込み、取り込んだ空気中の二酸化炭素を除去し、二酸化炭素を除去した空気を部屋２の内部に送る二酸化炭素除去手段９を備える。

部屋２を外気から遮断し、この期間が長引くことで、人の呼気により部屋２の内部の二酸化炭素濃度が増加する。そこで、本実施形態の換気システム１によれば、二酸化炭素除去手段９を備えることで、部屋２の内部の人の健康を維持することができる。

特に、この換気システム１によれば、部屋２を外気から遮断し、空気ボンベからの空気供給手段６による空気ボンベからの空気供給量が最大となった場合、二酸化炭素除去手段９を作動させるため、空気ボンベからの空気供給手段６による酸素ガス供給量を低減し、空気ボンベからの空気供給手段６の空気ボンベからの空気の保有量を確保することができる。また、この換気システム１によれば、放射性ガス除去手段３の空気供給量が最大となった場合、二酸化炭素除去手段９を作動させるため、放射性ガス除去手段３の空気供給量を低減し、フィルタ部３Ａを通過するおそれのある放射性ガスを低減することができる。

１換気システム
２部屋
３放射性ガス除去手段
３Ａフィルタ部
３Ｂ送気管
３Ｃ送風機
３Ｄ開閉調整弁
４Ａ放射性ガス検出手段
４Ｂ放射性希ガス検出手段
５二酸化炭素検出手段
６空気ボンベからの空気供給手段
７部屋内圧力検出手段
８制御手段
９二酸化炭素除去手段

Claims

壁、天井および床により囲まれた部屋と、
前記部屋の外部に設けられて放射性ガスの通過を遮断するフィルタ部と、
前記フィルタ部の内部に空気を通過させる送風機と、
前記フィルタ部の下流側と前記部屋とを連通する送気管と、
前記送気管に設けられて当該送気管を開閉する開閉調整弁と、
前記部屋の内部の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素検出手段と、
前記部屋の外部における放射性ガスを検出する放射性ガス検出手段と、
前記部屋の外部における放射性希ガスを検出する放射性希ガス検出手段と、
前記部屋の内部に空気ボンベからの空気を供給する空気ボンベからの空気供給手段と、
前記放射性希ガス検出手段により放射性希ガスが検出された場合、前記送風機を停止して前記開閉調整弁を閉作動させ、かつ前記空気ボンベからの空気供給手段を作動させ、前記二酸化炭素検出手段により検出する二酸化炭素濃度が予め設定した閾値以下となるように、前記空気ボンベからの空気供給手段による空気ボンベからの空気供給量を制御する一方、前記放射性希ガス検出手段により放射性希ガスが検出されず、前記放射性ガス検出手段により放射性ガスが検出された場合、前記空気ボンベからの空気供給手段を停止し、前記二酸化炭素検出手段により検出する二酸化炭素濃度が予め設定した閾値以下となるように、前記送風機または前記開閉調整弁による空気供給量を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする換気システム。
前記部屋の内部の空気を一部取り込み、取り込んだ前記空気中の二酸化炭素を除去し、二酸化炭素を除去した前記空気を前記部屋の内部に送る二酸化炭素除去手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の換気システム。