JP2015184000A - 実験設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】実験室内の実験環境の向上と省エネ化を図ることのできる実験設備を提供する。【解決手段】窒素ガスGを発生する窒素ガス発生部1と、この窒素ガス発生部1で発生した窒素ガスGを用いて実験処理を実施する実験機器2とを施設F内に備える実験設備であって、施設F内の実験室ERに実験機器2を配備するとともに、施設F内の機械室MRに窒素ガス発生部1を配備し、機械室MR内の窒素ガス発生部1からガス供給路3を介して実験室ER内の実験機器2に窒素ガスGを供給する構成にする。【選択図】図1
Description
本発明は、大学や研究施設等の各種の施設に配備される実験設備に関し、詳しくは、窒素ガスを発生する窒素ガス発生部と、この窒素ガス発生部で発生した窒素ガスを用いて各種の実験処理を実施する実験機器とを施設内に備える実験設備に関する。
この種の実験設備は、前記窒素ガス発生部と前記実験機器とを施設内に併設することで、実験処理の中断を招く窒素タンクの交換等を不要にし、必要な窒素ガスを施設内で随時発生させながら実験機器による実験処理を継続的且つ効率的に実施できるようにしている。
前記実験機器としては、例えば、不活性ガスとして窒素ガスを用いて試料の分析処理(実験処理の例)を実施する液体クロマトグラフ質量分析装置(下記特許文献1参照)等があり、前記窒素ガス発生部としては、例えば、圧縮空気を活性炭などの吸着剤に通して酸素を吸着させる形態で窒素を分離生成する圧力変動吸着式(所謂、PSA式)の窒素ガス発生器(下記特許文献2参照)を備えるもの等がある。
そして、従来では、これら実験機器と窒素ガス発生部を一つの機器セットにして、この機器セットを施設内の実験室に配備する設備構成を採用していた。
上記従来の実験設備では、施設内の実験室において実験機器と窒素ガス発生部からなる機器セットの設置スペースが嵩み、実験室内の実験スペースが狭く制限される。また、作動中の窒素ガス発生部が実験室内の騒音源になる。そのため、実験室内の実験環境を悪化させる重大な問題がある。更に、作動中の窒素ガス発生部が発熱源になって実験室の空調負荷の増加を招く問題もある。
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な設備構成を採用することにより、実験室内の実験環境の向上と省エネ化を図ることのできる実験設備を提供する点にある。
本発明の第1特徴構成は、窒素ガスを発生する窒素ガス発生部と、この窒素ガス発生部で発生した窒素ガスを用いて実験処理を実施する実験機器とを施設内に備える実験設備であって、
施設内の実験室に前記実験機器を配備するとともに、施設内の機械室に前記窒素ガス発生部を配備し、
前記機械室内の前記窒素ガス発生部からガス供給路を介して前記実験室内の前記実験機器に窒素ガスを供給する構成にしてある点にある。
施設内の実験室に前記実験機器を配備するとともに、施設内の機械室に前記窒素ガス発生部を配備し、
前記機械室内の前記窒素ガス発生部からガス供給路を介して前記実験室内の前記実験機器に窒素ガスを供給する構成にしてある点にある。
つまり、この構成によれば、機械室内の窒素ガス発生部で必要な窒素ガスを発生させ、その窒素ガスをガス供給路を介して実験室内の実験機器に供給することで、実験機器による実験処理の継続的且つ効率的な実施を可能にする。
そして、本構成によれば、実験機器を施設内の実験室に配備するのに対して窒素ガス発生部を施設内の別室に配備するから、実験室内の設置スペースを実験機器の分だけにして実験室内の実験スペースを広く確保することができるとともに、騒音源や発熱源を実験室から取り除くことができる。
しかも、施設内での配置等で騒音対策が施され、且つ、一般に実験室等の居室に比べ温度調整を余り要しない機械室に窒素ガス発生器を配備することで、騒音対策の追加や空調負荷の増大を招くのも抑制することができる。更に、窒素ガス発生部の設置室を機械室に統一することで、窒素ガス発生部のための各機器の集約も行い易くすることができる。
したがって、実験室内の実験環境の向上と省エネ化の双方を効果的に達成することができる。
本発明の第2特徴構成は、前記窒素ガス発生部は、圧縮空気から窒素ガスを取り出す窒素ガス発生器を備えるとともに、
前記窒素ガス発生器による窒素ガス取り出し後の使用済圧縮空気を回収する圧縮空気回収手段を設けてある点にある。
前記窒素ガス発生器による窒素ガス取り出し後の使用済圧縮空気を回収する圧縮空気回収手段を設けてある点にある。
つまり、膜分離式の窒素ガス発生器等の圧縮空気から窒素ガスを取り出す窒素ガス発生器では、供給圧縮空気量の7〜8割程度が窒素取り出し後に使用済圧縮空気として排気されることになる。
これに対し、上記構成によれば、窒素ガス発生器による窒素ガス取り出し後の使用済圧縮空気を圧縮空気回収手段で回収するから、この回収圧縮空気を施設内で動力源等に有効活用することが可能となり、更なる省エネ化を図ることができる。
本発明の第3特徴構成は、前記ガス供給路は、前記実験室側で分岐して複数の前記実験機器に窒素ガスを分配する構成にしてある点にある。
つまり、この構成によれば、複数の実験機器への窒素ガスの分配を実験室側で行うから、機械室から複数の実験機器へのガス供給路のうちの機械室から実験室側までのガス供給路部分を集約することができる。
したがって、設備構成の効率化を図ることができるとともに、機械室側での窒素ガス発生部のための各機器の集約も更に行い易くすることができる。
図1は、大学等の施設Fに配備した実験設備の概略構成を示し、1は窒素ガスGを発生する窒素ガス発生部であり、2は窒素ガスGを用いて実験処理を実施する実験機器である。
この実験設備では、施設F内において、実験処理を実施する室と、この実験処理に必要な窒素ガスを発生させる室とを区画して配置してある。具体的には、施設F内の実験室ERに実験機器2を配備するとともに、施設F内の機械室MRに窒素ガス発生部1を配備し、ガス供給路3を介して機械室MR内の窒素ガス発生部1で発生させた窒素ガスGを実験室ER内の実験機器2に供給する構成にしてある。
なお、前記実験室ERは、教員や学生等の実験員が滞在して各種の実験処理を行う居室であり、他方、前記機械室MRは、施設F全般用の熱源や動力源を発生させる施設用熱源機(図示省略)や施設用空気圧縮機(図示省略)などを主として配備する非居室である。
実験室ER内に配備された実験機器2としては、供給窒素ガスGを用いて試料の分析処理を実施する市販の液体クロマトグラフ質量分析装置(所謂LC/MS)を用いている。この実験機器2としては、液体クロマトグラフ質量分析装置に限らず、窒素ガスGをキャリアガスとして用いるガスクロマトグラフ装置(所謂GC)やガスクロマトグラフ質量分析装置(所謂GC/MS)など、窒素ガスGを用いて実験処理を実施する各種の機器を用いることができる。
機械室MR内に配備された窒素ガス発生部1は、複数台の窒素ガス発生器4を備え、これら複数台の窒素ガス発生器4としては、圧縮空気CAをガス分離膜で分離して非透過分や透過速度の遅い分を窒素ガスGとして取り出す市販の膜分離式のものを用いている。
一般的に、この種の窒素ガス発生器4では、供給圧縮空気量の2〜3割が窒素ガスGとして取り出され、残りの7〜8割が窒素ガス取り出し後の使用済圧縮空気(富酸素圧縮空気)CA´として排気される。この窒素ガス発生器4は、上述した膜分離式に限らず、圧力変動吸着式(所謂、PSA式)なども用いることができる。
機械室MR内における各窒素ガス発生器4の近傍には、窒素ガス発生器4の付帯設備として、圧縮空気供給源5を設けてある。つまり、この窒素ガス発生部1は、圧縮空気供給源5から各窒素ガス発生器4に圧縮空気CAを供給することで、複数台の窒素ガス発生器4で窒素ガスGを発生させる。
なお、これら複数台の窒素ガス発生器4の運転制御については、例えば、制御器(図示省略)や人為操作によって窒素ガスGの需要に応じて稼働台数を増減させる台数制御等を適宜に行うことができる。
前記圧縮空気供給源5は、複数台の空気圧縮機6、第一エアタンク7、エア供給路8A、8B、及び、複数の遮断弁8aを備えている。
そして、この圧縮空気供給源5は、複数台の空気圧縮機6で発生させた圧縮空気CAを合流させてエア供給路8Aを通じて第一エアタンク7に貯留しておき、この第一エアタンク7の貯留圧縮空気CAをエア供給路8Bを通じて並列の各窒素ガス発生器4に分配する構成にしてある。
要するに、この実験設備は、実験機器2を施設F内の実験室ERに配備するのに対して窒素ガス発生部1を施設F内における実験室ERとは別室に配備することで、実験室ER内の設置スペースを実験機器2の分だけにして実験室ER内の実験スペースを広く確保し、併せて、騒音源や発熱源を実験室ERから取り除く。
更に、施設F内の前記別室として、施設F内での配置等で騒音対策が施され、且つ、一般的に実験室ER等の居室に比べ温度調整を余り要しない機械室MRに窒素ガス発生部1を配備することで、施設Fにおいて騒音対策の追加や空調負荷の増大を招くことも抑制する。
しかも、窒素ガス発生部1の設置室を共通の機械室MRに統一することで、窒素ガス発生部1のための各機器(例えば、窒素ガス発生器4や空気圧縮機6やエアタンク7)の集約も行い易くする。
本例では、窒素ガス発生器4を実験機器2の台数よりも少ない台数に集約するとともに、空気圧縮機6を窒素ガス発生器4よりも少ない台数に集約することで、設備構成の効率化を図っている。
9は、窒素ガスGの取り出し後に窒素ガス発生器4から排気される使用済圧縮空気CA´を回収する圧縮空気回収手段である。この圧縮空気回収手段9は、使用済圧縮空気CA´を貯留する第二エアタンク10と、窒素ガス発生器4から排気される使用済圧縮空気CA´を第二エアタンク10に送るエア回収路11とを備える。
そして、本例では、第二エアタンク10に貯留された使用済圧縮空気CA´をエア供給路12を通じて施設F全般の動力源となる駆動用圧縮空気CAが流れる主エア供給路CPに合流させる構成にしてある。
つまり、この実験設備は、窒素ガスGの取り出し後の使用済圧縮空気CA´を圧縮空気回収手段9で回収し、この回収使用済圧縮空気CA´を施設F全般の動力源として再利用することで、施設F全体としての省エネ化を図るようにしてある。
前記ガス供給路3は、窒素ガスGを機械室MRから実験室ERの手前(実験室ER側の一例)まで導く主管路3Aと、この主管路3Aの上流部に対し機械室MR内の複数台の窒素ガス発生器4の各々を並列接続する複数の取出路3Bと、主管路3Aの下流部に対し実験室ER内の複数台の実験機器2の各々を並列接続する複数の分岐路3Cとを備えている。
すなわち、このガス供給路3は、機械室MRから実験室ER側までのガス供給路部分を主管路3Aとして集約することで、設備構成の効率化を図るとともに、機械室MR内での窒素ガス発生部1のための各機器の集約も容易に実施できるようにする。
なお、複数の取出路3Bは、機械室MR内の複数台の窒素ガス発生器4の発生窒素ガスGを合流させる合流路を構成し、複数の分岐路3Cは、実験室側に供給された窒素ガスを複数台の実験機器の各々に分配する分流路を構成する。
〔別実施形態〕
(1)窒素ガス発生部1は、前述の実施形態で示した圧縮空気CAを原料として窒素ガスGを発生させるものに限らず、液体窒素などの圧縮空気CA以外の原料から窒素ガスGを発生させるもの等であってもよい。
(1)窒素ガス発生部1は、前述の実施形態で示した圧縮空気CAを原料として窒素ガスGを発生させるものに限らず、液体窒素などの圧縮空気CA以外の原料から窒素ガスGを発生させるもの等であってもよい。
(2)前述の実施形態では、窒素ガス発生部1として、専用の圧縮空気供給源5から圧縮空気CAの供給を受けて窒素ガスGを発生させるものを例に示したが、例えば、図2に示すように、大量の圧縮空気CAを使用する施設Fなど、施設Fの種別によっては、専用の圧縮空気供給源5を省き、施設Fの全般用の施設用圧縮空気供給源13から圧縮空気CAの供給を受けて窒素ガスGを発生させるようにしてもよい。
なお、図2中、14は施設用空気圧縮機、15は施設用エアタンク、16はエア供給路である。また、同図において前述の実施形態で説明した構成と同一の構成箇所には同一の番号を付記している。
(3)前述の実施形態では、圧縮空気回収手段9として、エア回収路11を通じて使用済圧縮空気CA´を回収専用の第二エアタンク10に貯留し、この第二エアタンクから使用済圧縮空気CA´主エア供給路CPに供給するものを例に示したが、例えば、エア回収路11を通じて主エア供給路CPに直接に供給するものであってもよく、或いは、この第二エアタンク10から圧縮空気使用機器に直接に供給するものであってもよい。
また、例えば、図2に示すように、エア回収路11を通じて施設Fの全般用の圧縮空気CAを貯留する施設用エアタンク15に貯留するものであってもよい。
(4)前述の実施形態では、圧縮空気回収手段9で回収した使用済圧縮空気CA´を施設Fの動力源として再利用する場合を例に示したが、例えば、搬送過程等で減圧した上で富酸素空気として居室に供給するなどにより換気補助空気として再利用するようにしてもよい。
(5)前述の実施形態では、窒素ガス発生器4を、実験機器2の台数よりも少ない複数台に集約する場合を例に示したが、実験機器2の台数と同数にしてもよく、或いは、一台に集約(統合)してもよい。
(6)前述の実施形態では、空気圧縮機6を、窒素ガス発生器4の台数よりも少ない複数台に集約する場合を例に示したが、窒素ガス発生器4の台数と同数にしてもよく、或いは、一台に集約(統合)してもよい。
本発明は、種々の実験を実施する各種の実験設備に好適に適用することができる。
1 窒素ガス発生部
2 実験機器
3 ガス供給路
4 窒素ガス発生器
9 圧縮空気回収手段
F 施設
ER 実験室
MR 機械室
G 窒素ガス
CA 圧縮空気
CA´ 使用済圧縮空気
2 実験機器
3 ガス供給路
4 窒素ガス発生器
9 圧縮空気回収手段
F 施設
ER 実験室
MR 機械室
G 窒素ガス
CA 圧縮空気
CA´ 使用済圧縮空気
Claims (3)
- 窒素ガスを発生する窒素ガス発生部と、この窒素ガス発生部で発生した窒素ガスを用いて実験処理を実施する実験機器とを備える実験設備であって、
施設内の実験室に前記実験機器を配備するとともに、施設内の機械室に前記窒素ガス発生部を配備し、
前記機械室内の前記窒素ガス発生部からガス供給路を介して前記実験室内の前記実験機器に窒素ガスを供給する構成にしてある実験設備。 - 前記窒素ガス発生部は、圧縮空気から窒素ガスを取り出す窒素ガス発生器を備えるとともに、
前記窒素ガス発生器による窒素ガス取り出し後の使用済圧縮空気を回収する圧縮空気回収手段を設けてある請求項1記載の実験設備。 - 前記ガス供給路は、前記実験室側で分岐して複数の前記実験機器に窒素ガスを分配する構成にしてある請求項1又は2記載の実験設備。
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JP2014057519A JP2015184000A (ja) | 2014-03-20 | 2014-03-20 | 実験設備 |
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-
2014
- 2014-03-20 JP JP2014057519A patent/JP2015184000A/ja active Pending
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