特許 6784652 換気システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6784652

(24)【登録日】2020年10月27日

(45)【発行日】2020年11月11日

(54)【発明の名称】換気システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 7/06 20060101AFI20201102BHJP

   F24F 7/007 20060101ALI20201102BHJP

   G21C 13/00 20060101ALI20201102BHJP

【ＦＩ】

   F24F7/06 D

   F24F7/06 Q

   F24F7/007 B

   G21C13/00 500

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-161119(P2017-161119)

(22)【出願日】2017年8月24日

(65)【公開番号】特開2019-39592(P2019-39592A)

(43)【公開日】2019年3月14日

【審査請求日】2019年7月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 宣久

(72)【発明者】

【氏名】上島 直幸

【審査官】 渡邉 聡

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／０９９８９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１９−５０４３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０９４３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３３２５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０３２４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０４２００９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ ７／０６

Ｆ２４Ｆ ７／００７

Ｇ２１Ｃ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

壁、天井および床により囲まれた部屋と、
液化酸素を貯留する液化酸素貯留部を前記部屋の外部に配置して前記部屋の内部に通じて設け、前記部屋の外部の圧力よりも高い酸素ガスを前記部屋の内部に供給する酸素ガス供給手段と、
液化窒素を貯留する液化窒素貯留部を前記部屋の外部に配置して前記部屋の内部に通じて設け、前記部屋の外部の圧力よりも高い窒素ガスを前記部屋の内部に供給する窒素ガス供給手段と、
前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス供給手段の少なくとも一方より前記部屋の内部に供給されるガスと、前記部屋の内部のガスとの間で熱交換して前記部屋の内部のガスに含まれる二酸化炭素を液化して除去する二酸化炭素除去手段と、
を備える換気システム。

【請求項2】

前記部屋の内部の酸素濃度を検出する酸素検出手段と、
前記酸素検出手段の検出値に基づいて前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス供給手段によるガス供給量を制御する制御手段と、
を備える請求項１に記載の換気システム。

【請求項3】

前記部屋の内部に前記部屋の外部のガスを送る送気手段と、
前記部屋の外部における有害ガスを検出する有害ガス検出手段と、
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、
前記有害ガス検出手段により有害ガスが検出された場合、前記送気手段を停止して前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス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、前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス供給手段からのガス供給量を制御する一方、前記有害ガス検出手段により有毒ガスが検出されない場合、前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス供給手段を停止し、前記送気手段を作動させる制御手段と、
をさらに備える請求項１または２に記載の換気システム。

【請求項4】

前記部屋の内部に前記部屋の外部のガスを送る送気手段と、
前記送気手段により前記部屋の内部に送られるガスに含まれた放射性ガスの通過を遮断するフィルタ部と、
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、前記送気手段を停止して前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス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、前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス供給手段からのガス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、かつ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、前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス供給手段を停止し、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、前記送気手段によるガス供給量を制御する制御手段と、
をさらに備える請求項１または２に記載の換気システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、換気システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、特許文献１および特許文献２に記載の換気システムは、原子力設備において事故が発生した場合に、放射性ガスの通過を遮断するフィルタ部を経たガスを部屋に送るようにしており、フィルタ部では除去できない放射性希ガスを検出した場合、部屋への外気の供給を停止する。さらに、この換気システムは、部屋への外気の供給を停止しているときに部屋の内部の二酸化炭素濃度が高くなった場合には、ボンベからの空気供給手段により部屋に酸素を供給する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５７１４０６６号公報

【特許文献2】特許第６１３３８２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した特許文献１および特許文献２によれば、放射性ガスの除去や放射性希ガスの遮断を行いつつ、放射性希ガスの遮断時において部屋の内部に酸素を供給して部屋の内部の安全を確保することができる。

【0005】

ここで、例えば、１００人ほどの収容を可能とする部屋の場合、放射性希ガスの発生期間（原子力設備の事故発生から２４時間から１週間程度）の酸素を確保するため、一般に用いられている４７リットルボンベが１０００本ほど必要となる。従って、このような多量のボンベを設置するための設置面積や、ボンベを保管する保管場所などの設備や、ボンベを維持管理するための費用が嵩む問題がある。

【0006】

本発明は上述した課題を解決するものであり、部屋の内部の安全を確保する酸素を供給するための手段に係る設備や費用を削減する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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る換気システムは、壁、天井および床により囲まれた部屋と、液化酸素を貯留する液化酸素貯留部を前記部屋の外部に配置して前記部屋の内部に通じて設け、前記部屋の外部の圧力よりも高い酸素ガスを前記部屋の内部に供給する酸素ガス供給手段と、液化窒素を貯留する液化窒素貯留部を前記部屋の外部に配置して前記部屋の内部に通じて設け、前記部屋の外部の圧力よりも高い窒素ガスを前記部屋の内部に供給する窒素ガス供給手段と、を備える。

【0008】

また、本発明の一態様に係る換気システムでは、前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス供給手段の少なくとも一方より前記部屋の内部に供給されるガスと、前記部屋の内部のガスとの間で熱交換して前記部屋の内部のガスに含まれる二酸化炭素を液化して除去する二酸化炭素除去手段をさらに備えることが好ましい。

【0009】

また、本発明の一態様に係る換気システムでは、前記部屋の内部の酸素濃度を検出する酸素検出手段と、前記酸素検出手段の検出値に基づいて前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス供給手段によるガス供給量を制御する制御手段と、を備えることが好ましい。

【0010】

また、本発明の一態様に係る換気システムでは、前記部屋の内部に前記部屋の外部のガスを送る送気手段と、前記部屋の外部における有害ガスを検出する有害ガス検出手段と、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、前記有害ガス検出手段により有害ガスが検出された場合、前記送気手段を停止して前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス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、前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス供給手段からのガス供給量を制御する一方、前記有害ガス検出手段により有毒ガスが検出されない場合、前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス供給手段を停止し、前記送気手段を作動させる制御手段と、をさらに備えることが好ましい。

【0011】

また、本発明の一態様に係る換気システムでは、前記部屋の内部に前記部屋の外部のガスを送る送気手段と、前記送気手段により前記部屋の内部に送られるガスに含まれた放射性ガスの通過を遮断するフィルタ部と、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、前記送気手段を停止して前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス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、前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス供給手段からのガス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、かつ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、前記酸素ガス供給手段および前記窒素ガス供給手段を停止し、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、前記送気手段によるガス供給量を制御する制御手段と、をさらに備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、酸素ガス供給手段の液化酸素貯留部から液化酸素により部屋の外部の圧力よりも高い酸素ガスを部屋の内部に供給し、窒素ガス供給手段の液化窒素貯留部から液化窒素により部屋の外部の圧力よりも高い窒素ガスを部屋の内部に供給するため、部屋の内部を外部よりも高圧な状態としつつ酸素を供給することができ、有害ガスを遮断しつつ呼吸が妨げられる事態を防いで、部屋の内部の安全を確保することができる。しかも、本発明によれば、液化酸素貯留部に液化酸素を貯留し、液化窒素貯留部に液化窒素を貯留することから、保有量を気体と比較して減容することができ、ボンベやタンクを設置するための設置面積や、ボンベやタンクを保管する保管場所などの設備や、ボンベやタンクを維持管理するための費用を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る換気システムの概略図である。

【図2】図２は、本発明の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る。

【図3】図３は、本発明の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4】図４は、本発明の実施形態に係る換気システムの他の動作を示すフローチャートである。

【図5】図５は、本発明の実施形態に係る換気システムの他の例の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

［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４は、本実施形態に係る換気システムの他の動作を示すフローチャートである。

【0016】

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、酸素ガス供給手段５と、窒素ガス供給手段６と、二酸化炭素検出手段７と、酸素検出手段８と、部屋内圧力検出手段９と、二酸化炭素除去手段１０と、制御手段１１と、を含む。

【0017】

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。

【0018】

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。また、部屋２は、内部の臭いを吸着し除去する脱臭機２Ｄが設けられている。

【0019】

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。

【0020】

フィルタ部３Ａは、図２に示すように、周囲が外壁で囲ま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一繋がりのケーシング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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

なお、フィルタ部３Ａを除き、送気管３Ｂと、送風機３Ｃと、開閉調整弁３Ｄとで、部屋２の内部に部屋２の外部のガス（外気）を送る送気手段として構成することができる。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

なお、放射性ガス検出手段４Ａおよび放射性希ガス検出手段４Ｂは、有害ガスを検出する有害ガス検出手段４として設けられている。

【0034】

酸素ガス供給手段５は、部屋２の内部に酸素ガスを供給するものである。酸素ガス供給手段５は、液化酸素貯留部５Ａと、供給管５Ｂと、流量調整弁５Ｃと、流量計５Ｄとを有する。

【0035】

液化酸素貯留部５Ａは、液化酸素を高圧状態（大気圧よりも高い圧力）で貯留するボンベや、液化酸素を高圧状態（大気圧よりも高い圧力）で貯留するタンクを含む。液化酸素を貯留するボンベやタンクは、車両などの移動手段（図示せず）に積載されることにより移動可能に設けられる。

【0036】

供給管５Ｂは、液化酸素貯留部５Ａと部屋２の内部とを連通するものである。

【0037】

流量調整弁５Ｃは、供給管５Ｂに設けられて当該供給管５Ｂを通過する液化酸素貯留部５Ａから送られる液体酸素の流量を調整するものである。なお、流量調整弁５Ｃ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も構成する。

【0038】

流量計５Ｄは、供給管５Ｂに設けられて当該供給管５Ｂを通過する液化酸素貯留部５Ａから送られる液体酸素の流量を計測するものである。

【0039】

窒素ガス供給手段６は、部屋２の内部に窒素ガスを供給するものである。窒素ガス供給手段６は、液化窒素貯留部６Ａと、供給管６Ｂと、流量調整弁６Ｃと、流量計６Ｄとを有する。

【0040】

液化窒素貯留部６Ａは、液化窒素を高圧状態（大気圧よりも高い圧力）で貯留するボンベや、液化窒素を高圧状態（大気圧よりも高い圧力）で貯留するタンクを含む。液化窒素を貯留するボンベやタンクは、車両などの移動手段（図示せず）に積載されることにより移動可能に設けられる。

【0041】

供給管６Ｂは、液化窒素貯留部６Ａと部屋２の内部とを連通するものである。

【0042】

流量調整弁６Ｃは、供給管６Ｂに設けられて当該供給管６Ｂを通過する液化窒素貯留部６Ａから送られる液体窒素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も構成する。

【0043】

流量計６Ｄは、供給管６Ｂに設けられて当該供給管６Ｂを通過する液化窒素貯留部６Ａから送られる液体窒素の流量を計測するものである。

【0044】

二酸化炭素検出手段７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。

【0045】

酸素検出手段８は、部屋２の内部の空気中の酸素濃度を検出するものである。

【0046】

部屋内圧力検出手段９は、部屋２の内部の圧力を検出するものである。

【0047】

二酸化炭素除去手段１０は、部屋２の内部の二酸化炭素を除去するものである。二酸化炭素除去手段１０は、部屋２の内部において、酸素ガス供給手段５の供給管５Ｂ、および窒素ガス供給手段６の供給管６Ｂに設けられている。

【0048】

酸素ガス供給手段５の供給管５Ｂに設けられた二酸化炭素除去手段１０は、部屋２の内部の空気を供給管５Ｂに送られる液体酸素と熱交換することで、部屋２の内部の二酸化炭素を液体化または固体化する。液体酸素は、沸点が−１８３℃であり、二酸化炭素は沸点が−７８．５℃であるため、二酸化炭素に圧力を掛けつつ液体酸素の冷熱と熱交換することで温度が低下して液体化し、この液体の圧力を急激に下げると固体化する。従って、二酸化炭素除去手段１０は、部屋２の内部の空気を液体酸素と熱交換することで、当該空気中の二酸化炭素を液体化または固体化して取り出して除去することができる。液体化または固体化した二酸化炭素は、例えば、エアロック２Ａから部屋２の外部に出すことができる。一方、二酸化炭素除去手段１０において熱交換された液体酸素は、温度が上昇し酸素ガスとなって部屋２の内部に排出される。すなわち、酸素ガス供給手段５において流量調整弁５Ｃを開けて部屋２の内部に酸素ガスを送ることで、同時に二酸化炭素除去手段１０により部屋２の内部の二酸化炭素が除去される。

【0049】

また、窒素ガス供給手段６の供給管６Ｂに設けられた二酸化炭素除去手段１０は、部屋２の内部の空気を供給管６Ｂに送られる液体窒素と熱交換することで、部屋２の内部の二酸化炭素を液体化または固体化する。液体窒素は、沸点が−１９６℃であり、二酸化炭素は沸点が−７８．５℃であるため、二酸化炭素に圧力を掛けつつ液体窒素の冷熱と熱交換することで温度が低下して液体化し、この液体の圧力を急激に下げると固体化する。従って、二酸化炭素除去手段１０は、部屋２の内部の空気を液体窒素と熱交換することで、当該空気中の二酸化炭素を液体化または固体化して取り出して除去することができる。一方、二酸化炭素除去手段１０において熱交換された液体窒素は、温度が上昇し窒素ガスとなって部屋２の内部に排出される。すなわち、窒素ガス供給手段６において流量調整弁６Ｃを開けて部屋２の内部に窒素ガスを送ることで、同時に二酸化炭素除去手段１０により部屋２の内部の二酸化炭素が除去される。

【0050】

制御手段１１は、換気システム１を統括制御する。制御手段１１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１１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、酸素ガス供給手段５の流量調整弁５Ｃおよび窒素ガス供給手段６の流量調整弁６Ｃを制御する。また、制御手段１１は、二酸化炭素検出手段７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、酸素ガス供給手段５の流量調整弁５Ｃおよび窒素ガス供給手段６の流量調整弁６Ｃを制御する。また、制御手段１１は、酸素検出手段８の検出結果に基づいて、酸素ガス供給手段５の流量調整弁５Ｃおよび窒素ガス供給手段６の流量調整弁６Ｃを制御する。また、制御手段１１は、部屋内圧力検出手段９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５Ｃや流量調整弁５Ｃ）を制御する。

【0051】

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１１は、放射性ガス除去手段３を停止して酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段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１１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、酸素ガス供給手段５の流量調整弁５Ｃを開状態とし、かつ窒素ガス供給手段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９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）、圧力調整手段を作動させる（圧力調整手段２Ｃの圧力調整弁２Ｃｂを閉作動、または酸素ガス供給手段５の流量調整弁５Ｃおよび窒素ガス供給手段６の流量調整弁６Ｃを開作動）。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、内部に酸素ガスおよび窒素ガスが供給される。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。

【0052】

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１１は、放射性ガス除去手段３を停止して酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段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１１は、ステップＳ１の動作を続ける。

【0053】

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１１は、酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段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１１は、酸素ガス供給手段５の流量調整弁５Ｃを閉状態とし、かつ窒素ガス供給手段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９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）圧力調整手段を作動させる（圧力調整手段２Ｃの圧力調整弁２Ｃｂを閉作動）。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。

【0054】

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１１は、酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６の供給量を制御する（ステップＳ７）。すなわち、ステップＳ６において、制御手段１１は、二酸化炭素検出手段７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、酸素供給量が増加するように、酸素ガス供給手段５の流量調整弁５Ｃおよび窒素ガス供給手段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、酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６の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１１は、ステップＳ４（ステップＳ１）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。

【0055】

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１１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１１は、二酸化炭素検出手段７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１１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。

【0056】

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１１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１１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、酸素ガス供給手段５、窒素ガス供給手段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。

【0057】

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を停止して酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６を運転し部屋２の内部を正圧とすることが好ましい。

【0058】

また、酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６を運転する際、制御手段１１は、酸素検出手段８により検出される酸素濃度に基づいて酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６を制御する。具体的に、図４に示すように、酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６を運転した後（ステップＳ１１）、酸素濃度が閾値を下回った場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、制御手段１１は、酸素ガス供給量を多く制御する（ステップＳ１３）。すなわち、ステップＳ１２において、制御手段１１は、酸素検出手段８による酸素濃度の検出結果を取得し、この酸素濃度が閾値を下回った場合（例えば、１８．５％未満となった場合）、ステップＳ１３において、酸素供給量が増加するように、酸素ガス供給手段５の流量調整弁５Ｃの開度を大きくし、部屋２の内部の酸素濃度を閾値（例えば１８．５％）以上となるようにする。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。一方、ステップＳ１１の後、酸素濃度が閾値を上回った場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、制御手段１１は、酸素ガス供給量を少なく制御する（ステップＳ１４）。すなわち、ステップＳ１２において、制御手段１１は、酸素検出手段８による酸素濃度の検出結果を取得し、この酸素濃度が閾値を上回った場合（例えば、２１％を超えた場合）、ステップＳ１４において、酸素供給量が減少するように、酸素ガス供給手段５の流量調整弁５Ｃの開度を小さくし、部屋２の内部の酸素濃度を適した値（例えば１８．５％〜２１％）となるようにする。この動作は、酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６を作動させている場合に常に行う。この動作により、酸素ガス（液化酸素）の消費を抑えることができる。

【0059】

上述したように、本実施形態の換気システム１によれば、酸素ガス供給手段５の液化酸素貯留部５Ａから液化酸素により部屋２の外部の圧力よりも高い酸素ガスを部屋２の内部に供給し、窒素ガス供給手段６の液化窒素貯留部６Ａから液化窒素により部屋２の外部の圧力よりも高い窒素ガスを部屋２の内部に供給するため、部屋２の内部を外部よりも高圧な状態として酸素を供給することができ、有害ガスを遮断しつつ呼吸が妨げられる事態を防いで、部屋２の内部の安全を確保することができる。

【0060】

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。

【0061】

しかも、本実施形態の換気システム１によれば、液化酸素貯留部５Ａに液化酸素を貯留し、液化窒素貯留部６Ａに液化窒素を貯留することから、保有量を気体と比較して減容することができ、ボンベやタンクを設置するための設置面積や、ボンベやタンクを保管する保管場所などの設備や、ボンベやタンクを維持管理するための費用を削減することができる。例えば、１００人収容する部屋２において酸素ガスを１週間供給する場合、酸素ガスを貯留するボンベを１０００本程度保有する必要があるが、液化酸素および液化窒素を貯留するボンベの場合５０本以下に削減することができる。

【0062】

また、本実施形態の換気システム１によれば、酸素ガス供給手段５の液化酸素や、窒素ガス供給手段６の液化窒素は、二酸化炭素の沸点よりも低温であるため、二酸化炭素除去手段１０において、酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６の少なくとも一方より部屋２の内部に供給されるガスと、部屋２の内部のガスとの間で熱交換することで、部屋２の内部のガスに含まれる二酸化炭素を液化して除去する。この結果、部屋２の内部の二酸化炭素濃度を低く抑えることができ、部屋２の内部の安全を確保することができ、かつ部屋２の内部に供給する液化酸素や液化窒素の冷熱を利用する手段であるため、専用に二酸化炭素除去する手段と比較して簡略化することができる。

【0063】

また、本実施形態の換気システム１によれば、酸素検出手段８により部屋２の内部の酸素濃度を検出し、制御手段１１により酸素検出手段８の検出値に基づいて酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６によるガス供給量を制御する。このため、部屋２の内部の酸素濃度を適した値に調整することができる。

【0064】

また、本実施形態の換気システム１によれば、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７と、を備え、制御手段１１において、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、放射性ガス除去手段３から部屋２の内部へのガスの供給を停止して酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６を作動させ、二酸化炭素検出手段７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、酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６からのガス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、かつ放射性ガス検出手段４Ａにより放射性ガスが検出された場合、酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６を停止し、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、放射性ガス除去手段３から部屋２の内部へのガス供給量を制御する。

【0065】

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酸素ガスおよび窒素ガスを供給することで、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、二酸化炭素検出手段７による二酸化炭素濃度の検出値に基づいて酸素ガスおよび窒素ガスの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、酸素ガスおよび窒素ガスの供給量を抑えることで、液化酸素および液化窒素の貯留量を節約して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、酸素ガスおよび窒素ガスの供給量を極力抑える範囲内で酸素ガスおよび窒素ガスの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。

【0066】

ところで、上述した実施形態では、放射性ガス除去手段３を用いて放射性ガスを除去した空気を部屋２の内部に送る構成であるが、放射性ガス除去手段３を用いなくてもよい。この場合、図には明示しないが、上述した放射性ガス除去手段３に代えて、部屋２の内部に部屋２の外部のガス（外気）を送る送気手段として、放射性ガス除去手段３のフィルタ部３Ａを除き、送気管３Ｂと、送風機３Ｃと、開閉調整弁３Ｄと、を有する構成とする。また、上述した換気システム１は、部屋２の内部への放射性ガスの通過を遮断するものであるが、放射性ガスに限らず、その他に人体に影響をおよぼす様々な有害ガスの部屋２の内部への通過を遮断することとしてもよい。その場合は、上述した放射性ガス検出手段４Ａおよび放射性希ガス検出手段４Ｂは、有害ガスを検出する有害ガス検出手段４として設けられる。また、有害ガスが遮断される部屋２は、上述した原子力設備に付帯されるものでなくてもよく、有害ガスを発生させるおそれのある様々な設備に付帯することができる。

【0067】

以下に、部屋２の内部に部屋２の外部のガス（外気）を送る送気手段を有し、放射性ガスを含む有害ガスの部屋２の内部への通過を遮断する換気システム１の動作について説明する。図５は、本実施形態に係る換気システムの他の例の動作を示すフローチャートである。

【0068】

例えば、設備に事故が発生した場合、図５に示すように、制御手段１１は、送気手段を停止して酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段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１１は、送気手段の送風機３Ｃを停止して開閉調整弁３Ｄを閉作動させ、酸素ガス供給手段５の流量調整弁５Ｃを開状態とし、かつ窒素ガス供給手段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９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）、圧力調整手段を作動させる（圧力調整手段２Ｃの圧力調整弁２Ｃｂを閉作動、または酸素ガス供給手段５の流量調整弁５Ｃおよび窒素ガス供給手段６の流量調整弁６Ｃを開作動）。これにより、部屋２は、有害ガスが遮断された状態で、内部に酸素ガスおよび窒素ガスが供給される。この結果、設備に事故が発生した直後に、部屋２の内部の人が有害ガスの影響を受ける事態を防ぎ、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。

【0069】

ステップＳ２１の後、有害ガス検出手段４により有害ガスが検出された場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、制御手段１１は、送気手段を停止して酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６を運転し部屋２の内部を正圧とする（ステップＳ２３）。すなわち、制御手段１１は、ステップＳ２１の動作を続ける。

【0070】

ステップＳ２３の後、二酸化炭素濃度が閾値を超えた場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、制御手段１１は、酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６の供給量を制御する（ステップＳ２５）。すなわち、ステップＳ２４において、制御手段１１は、二酸化炭素検出手段７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を超える場合）、ステップＳ２５において、酸素供給量が増加するように、酸素ガス供給手段５の流量調整弁５Ｃおよび窒素ガス供給手段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Ｓ２５において、酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６の供給量を制御した後は、ステップＳ２４に戻り、二酸化炭素濃度を監視する。また、ステップＳ２４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Ｓ２４：Ｎｏ）、制御手段１１は、ステップＳ２３（ステップＳ２１）の動作を維持しつつステップＳ２２に戻り、有害ガス検出手段４により有害ガスを監視する。

【0071】

なお、ステップＳ２２において、有害ガス検出手段４により有害ガスが検出されない場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、制御手段１１は、酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６を停止し、送気手段（送風機３Ｃ）を運転し部屋２の内部を正圧とする（ステップＳ２６）。ステップＳ２６においては、送気手段（送風機３Ｃ）を運転しなくてもよい。

【0072】

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の内部の人が有害ガスにより影響を受ける事態を防ぐ効果を顕著に得るため、有害ガス検出手段４により有害ガスを検出する以前に、送気手段を停止して酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６を運転し部屋２の内部を正圧とすることが好ましい。

【0073】

また、酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６を運転する際、制御手段１１は、酸素検出手段８により検出される酸素濃度に基づいて酸素ガス供給手段５および窒素ガス供給手段６を制御する。具体的に、図４に示す。この結果、酸素ガス（液化酸素）の消費を抑えることができる。

【0074】

この実施形態の換気システム１では、酸素ガス供給手段５の液化酸素貯留部５Ａから液化酸素により部屋２の外部の圧力よりも高い酸素ガスを部屋２の内部に供給し、窒素ガス供給手段６の液化窒素貯留部６Ａから液化窒素により部屋２の外部の圧力よりも高い窒素ガスを部屋２の内部に供給するため、ボンベやタンクの設置面積や、ボンベやタンクを保管する保管場所などの設備に余裕があり貯留容量を多く確保することができるため、有害ガスを除去するフィルタ部（例えば、フィルタ部３Ａ）などの構成を省くことも可能である。

【0075】

その場合に、本実施形態の換気システム１によれば、有害ガスを検出した場合、部屋２を外気から遮断して酸素ガスおよび窒素ガスを供給することで、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、二酸化炭素検出手段７による二酸化炭素濃度の検出値に基づいて酸素ガスおよび窒素ガスの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、酸素ガスおよび窒素ガスの供給量を抑えることで、液化酸素および液化窒素の貯留量を節約して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、酸素ガスおよび窒素ガスの供給量を極力抑える範囲内で酸素ガスおよび窒素ガスの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。

【符号の説明】

【0076】

１ 換気システム
２ 部屋
２Ｃ 圧力調整手段
３ 放射性ガス除去手段
３Ａ フィルタ部
３Ｂ 送気管（送気手段）
３Ｃ 送風機（送気手段）
３Ｄ 開閉調整弁（送気手段）
４ 有害ガス検出手段
４Ａ 放射性ガス検出手段
４Ｂ 放射性希ガス検出手段
５ 酸素ガス供給手段
５Ａ 液化酸素貯留部
６ 窒素ガス供給手段
６Ａ 液化窒素貯留部
７ 二酸化炭素検出手段
８ 酸素検出手段
９ 部屋内圧力検出手段
１０ 二酸化炭素除去手段
１１ 制御手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】