JPS6380143A - バイオクリ−ンル−ムの排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
ムから大全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］ 上記の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
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脹
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
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がら外部（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
ス等の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脹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予熱された後、燃焼室５を通
過する際、バーナ６の火炎（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で断熱膨脹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−３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、５〜０間は再生熱交換器４
における昇温行程を、０〜６間は燃焼室５での昇温行程
を示す。また、６〜０間は再生熱交換器４における冷却
行程を、０〜１間はタービン７による断熱膨脹行程を示
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
おけるプレイトンサイクルと共通するものである。しか
し、プ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、プレイト
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
も中軸結合する場合に限らず、例えばギヤ等を介して間
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
安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)

【特許請求の範囲】
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。