(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽圧室または陰圧室と隣室との間に配置される間仕切に，両室間で物品を連続的に搬送させるための開口部が形成された差圧装置であって，
前記連続的に搬送される物品の周囲の空気を包み込み，その内部に物品を連続的に搬送させるカバー体を，前記開口部に取り付け，
前記カバー体は，前記連続的に搬送される物品を囲む両端開放の筒形状であり，
前記カバー体の長さが，ボイルの法則による下記式（１）と，カバー体の内部に存在している空気の流量の変動を示す運動方程式である下記式（２）による計算を微小時間について繰り返し実行し，この計算シミュレーションの結果，逆流を防ぐことができる長さであることを特徴とする，差圧装置。
Ｐ＝ＰＯＶ／（Ｖ−ｖ）  ・・・（１）
Ｐ：陽圧室内または陰圧室と隣室内の各圧力
Ｐ０：陽圧室内または陰圧室内と隣室内の各初期圧力
Ｖ：陽圧室内または陰圧室内と隣室内の各容積
ｖ：陽圧室または陰圧室に新たに流入した空気量ｍ×Δｖ＝（ｐａ×Ａａ−ｐｂ×Ａｂ−Ｆ）×Δｔ  ・・・（２）
ρ：空気の密度
Ａ：カバー体内部の断面積
Ｌ：カバー体の内部の長さ
ｍ：カバー体の内部の空気の質量（＝ρ×Ａ×Ｌ）
Δｔ：微小時間
Δｖ：微小時間Δｔの間における，カバー体の内部に存在している空気の速度の変化
ｐａ×Ａａ：カバー体の一方の開口端における圧力と断面積
ｐｂ×Ａｂ：カバー体の他方の開口端における圧力と断面積
Ｆ：カバー体の内部の抵抗力（＝圧力損失×断面積）
【請求項２】
前記物品の搬送経路を屈曲させて形成し，該屈曲させた搬送経路を前記カバー体により囲んだことを特徴とする，請求項１に記載の差圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，陽圧室または陰圧室と隣室を備えた差圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医薬品製造工程や食品製造工程など菌，微生物，汚染物質等の混入を嫌う工程は，清浄な空気を加圧供給することによって無菌状態に保った陽圧室で行われるのが一般的である。その場合，例えば陽圧室と隣室との間に配置される間仕切に開口部を形成し，その開口部を通じて陽圧室から隣室に注射液などを封入した状態の物品を連続的に搬出する。開口部では，加圧された陽圧室から隣室に向って常時空気が流れ出るため，開口部を通じて隣室から陽圧室に汚染物質が侵入することを防ぐことができる。
【０００３】
また例えば抗生物質やホルモン系材料を扱う工程や農薬製造工程，放射線管理区域で行われる工程，例えばウラニウム等の分離工程などは，室外に有害物質などが漏出しないように，室内空気を排気することによって陰圧に保った陰圧室で行われるのが一般的である。この場合も，例えば陰圧室と隣室との間に配置される間仕切に開口部を形成し，その開口部を通じて陰圧室と隣室との間で物品を連続的に搬送するが，開口部では，隣室から陰圧室に向って常時空気が流れ込むため，開口部を通じて隣室に汚染物質が漏れ出ることを防止できる。
【０００４】
ところが，このような陽圧室内の陽圧や陰圧室内の陰圧は，ドアの開閉などの外乱因子によって乱される場合がある。即ち，例えば陽圧室に人が出入りする場合，ドアを開閉して物品を搬入出させる場合等，陽圧室のドアが開閉されることになるが，そうすると，ドアの開閉に伴って陽圧室内の空気がドアの出入り口から外部に抜き出され，陽圧室内の圧力が瞬間的に下がる現象を生ずることになる。
【０００５】
そして，陽圧室内の圧力が瞬間的に下がると，今まで陽圧室から開口部を通じて隣室に向って常時空気が流れ出ていたのが，陽圧室内の圧力が下がったことによって，空気が逆流し，それに伴って開口部を通じて隣室から陽圧室に汚染物質が侵入するおそれが生ずる。そうすると，陽圧室の無菌状態が破壊され，医薬品の充填などに悪影響を及ぼしてしまう。このように一旦無菌状態が破壊されてしまうと，生産を停止した上，陽圧室を薫蒸し，菌培養をして検査しなければならず，生産停止期間は２週間以上に及ぶことになってしまう。この場合，作業者が入室するような断続的なドアの開閉に対しては，前室を設けるなどして，入室と連動して室圧を制御することも考えられるが，生産工程において原材料の搬入，物品の連続搬入出など連続的に生ずるドアの開閉に対しては，前室を設けることによっては充分に対処しきれなくなってしまう。
【０００６】
また陰圧室についても全く同様の問題を生ずる。即ち，ドアの開閉に伴って外部の空気がドアの出入り口から陰圧室内に押し込まれ，陰圧室内の圧力が瞬間的に上る現象を生ずることになる。そうすると，今まで隣室から開口部を通じて陰圧室に向って常時空気が流れ込んでいたのが，陰圧室内の圧力が上ったことによって，空気が逆流し，それに伴って開口部を通じて陰圧室内から隣室に汚染物質が漏れ出るおそれが生ずる。
【０００７】
従来，隣接する複数の室間でのドアの開閉時による圧力変動を制御するものとして，本出願人は特公平５−４９８９８号公報を開示している。この先行技術では，ドアが開いている間，各室の圧力コントロールを停止することにより，室間での相互汚染の抑制をはかっている。
【０００８】
【特許文献１】特公平５−４９８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は，ドアの開閉などの外乱因子によって陽圧室内の圧力が瞬間的に下がった際に，開口部を通じて隣室から陽圧室に空気が逆流することを防ぐことにある。また本発明の目的は，ドアの開閉などの外乱因子によって陰圧室内の圧力が瞬間的に上った際に，開口部を通じて陰圧室から隣室に空気が逆流することを防ぐことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するために，本発明によれば，陽圧室または陰圧室と隣室との間に配置される間仕切に，両室間で物品を連続的に搬送させるための開口部が形成された差圧装置であって，前記連続的に搬送される物品の周囲の空気を包み込み，その内部に物品を連続的に搬送させるカバー体を，前記開口部に取り付け，  前記カバー体は，前記連続的に搬送される物品を囲む両端開放の筒形状であり，
前記カバー体の長さが，ボイルの法則による下記式（１）と，カバー体の内部に存在している空気の流量の変動を示す運動方程式である下記式（２）による計算を微小時間について繰り返し実行し，この計算シミュレーションの結果，逆流を防ぐことができる長さであることを特徴とする，差圧装置が提供される。
Ｐ＝ＰＯＶ／（Ｖ−ｖ）  ・・・（１）
Ｐ：陽圧室内または陰圧室と隣室内の各圧力
Ｐ０：陽圧室内または陰圧室内と隣室内の各初期圧力
Ｖ：陽圧室内または陰圧室内と隣室内の各容積
ｖ：陽圧室または陰圧室に新たに流入した空気量ｍ×Δｖ＝（ｐａ×Ａａ−ｐｂ×Ａｂ−Ｆ）×Δｔ  ・・・（２）
ρ：空気の密度
Ａ：カバー体内部の断面積
Ｌ：カバー体の内部の長さ
ｍ：カバー体の内部の空気の質量（＝ρ×Ａ×Ｌ）
Δｔ：微小時間
Δｖ：微小時間Δｔの間における，カバー体の内部に存在している空気の速度の変化
ｐａ×Ａａ：カバー体の一方の開口端における圧力と断面積
ｐｂ×Ａｂ：カバー体の他方の開口端における圧力と断面積
Ｆ：カバー体の内部の抵抗力（＝圧力損失×断面積）
【００１１】
前記物品の搬送経路を屈曲させて形成し，該屈曲させた搬送経路を前記カバー体により囲んだ構成としても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば，カバー体の内部に物品の周囲を包み込みつつ陽圧室から隣室に向って移動する空気の塊が形成されるので，ドアの開閉などの外乱因子によって陽圧室内の圧力が瞬間的に下がった際に，その空気の塊の慣性力によって，開口部を通じて隣室から陽圧室に空気が逆流するのを防ぐことができる。また同様に，本発明によれば，カバー体の内部に物品の周囲を包み込みつつ隣室から陰圧室に向って移動する空気の塊が形成されるので，ドアの開閉などの外乱因子によって陰圧室内の圧力が瞬間的に上った際に，その空気の塊の慣性力によって，開口部を通じて陰圧室から隣室に空気が逆流するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下，本発明の好ましい実施の形態を図面を参照にして説明する。なお，以下の実施の形態では，差圧装置の一例として，陽圧室１０と隣室１１が隣接している差圧装置（陽圧装置）１について説明する。図１は，本発明の実施の形態にかかる差圧装置１の構成を概略的に示した説明図である。この差圧装置１は，例えば医薬品の充填などに利用される。
【００１４】
差圧装置１は，無菌状態に保たれる陽圧室１０と，この陽圧室１０に隣接して設けられた隣室１１を備えている。これら陽圧室１０と隣室１１と間は間仕切１２によって仕切られている。陽圧室１０内では，予め滅菌された例えばシリンジなどの物品ａに対して注射液などを封入が行われる。そして，このように無菌状態で作業が行われた物品ａが，例えばシートなどに包装された連続体として，隣室１１に連続的に搬出される。間仕切１２には，この物品ａが連続的に通過可能な開口部１５が形成されており，この開口部１５を通じて陽圧室１０内から隣室１１に連続的に物品ａが搬出されている。
【００１５】
図２に示すように，開口部１５には，陽圧室１０内から隣室１１に連続的に搬出される物品ａの周囲の空気を包み込むカバー体１６が取り付けられている。図示の形態では，カバー体１６は開口部１５から隣室１１に突出するように，間仕切１２に固定されている。図３に示すように，このカバー体１６は，物品ａの上下左右を囲む両端開放の四角筒形状であり，一方の開放端部（図２では，カバー体１６の左方の開放端部）を間仕切１２の隣室１１側内側面において開口部１５の周りに固定している。そして，陽圧室１０内から開口部１５を通じて，このように両端開放の四角筒形状のカバー体１６の一方の開放端部からその内部に侵入した物品ａが，カバー体１６の内部を通過した後，カバー体１６の他方の開放端部（図２では，カバー体１６の右方の開放端部）を通って，隣室１１内に連続的に搬出されている。
【００１６】
陽圧室１０には，空調機２０によって外気ＯＡを処理した空調空気が給気ダクト２１を介して給気ＳＡされている。空調機２０は，フィルタ，温調機，湿調機，ファンなどを備えており，この空調機２０によって処理された清浄な空調空気が陽圧室１０に常時供給されることにより，陽圧室１０内は常時陽圧に保たれている。陽圧室１０内の空気は，陽圧を維持するためのパリメトリックダンパ２２を介して外部に排気ＥＡされている。但し，陽圧室１０内の空気の一部は戻り空気ＲＡとして還気ダクト２３から空調機２０に戻され，再び清浄な空調空気として陽圧室１０内に給気ＳＡされるようになっている。
【００１７】
陽圧室１０の側面（図１では，陽圧室１０の前面）には，陽圧室１０に出入りするためのドア２５が設けられている。即ち，陽圧室１０には，常時開口している開口部１５と，通常は閉じれらていて断続的に開放される開口部（ドア２５が開かれた際に形成される開口部）が備えられている。この形態では，ドア２５は陽圧室１０から外側に向って開かれるようになっている。陽圧室１０の側方（図１では，陽圧室１０の紙面手前側）は，通路となっており，ドア２５を通路側に開くことにより，陽圧室１０に出入りするようになっている。そして，このドア２５を開くことにより，ドア２５の出入り口を通じて陽圧室１０に人が出入りし，また，医薬品などの原材料や半製品を搬入出させるようになっている。
【００１８】
以上のように構成された差圧装置１にあっては，間仕切１２に設けられた開口部１５及びカバー体１６の内部を通じて陽圧室１０から隣室１１に充填済の医薬品などの物品ａが連続的に搬出される。陽圧室１０内が常時陽圧に保たれていることにより，開口部１５及びカバー体１６の内部では，陽圧室１０内から隣室１１に向って（即ち，物品ａの搬出方向と同方向に）常時空気が流れ出た状態となっている。これにより，開口部１５及びカバー体１６の内部を通じて隣室１１から陽圧室１０内に汚染物質が侵入することが防がれ，陽圧室１０内の無菌状態が保たれる。こうして，陽圧室１０内では，注射液などをシリンジなどに充填して物品ａを製作する作業を無菌の状態で実施していく。
【００１９】
一方，例えば陽圧室１０に人が出入りする場合や，医薬品などの物品を陽圧室１０内に搬入出させる場合は，陽圧室１０の側面（図１では，陽圧室１０の前面）に設けられたドア２５が，陽圧室１０から外側（通路側）に向って開かれることになる。そうすると，ドア２５が開かれた際に陽圧室１０内の空気がドア２５の出入り口から外部（通路側）に抜き出され，陽圧室１０内の圧力が瞬間的に下がることになる。
【００２０】
そして，陽圧室１０内の圧力が瞬間的に下がると，今まで開口部１５及びカバー体１６の内部を通じて陽圧室１０から隣室１１に向って常時流れていた空気の流れに影響を生じ，もしも陽圧室１０内の圧力が隣室１１内の圧力よりも低くなった場合は，隣室１１から陽圧室１０内に空気が流れ込むといったいわゆる逆流のおそれを生ずる。そして，この空気の逆流が発生し，開口部１５及びカバー体１６の内部を通じて隣室１１から陽圧室１０内に空気が流れ込んだ場合は，それに伴って，隣室１１から陽圧室１０内に汚染物質が侵入し，無菌状態が破壊される心配が生ずる。即ち，常時開放している開口部１５を通じて隣室１１から陽圧室１０内に空気が逆流するおそれを生ずる。
【００２１】
ここで，開口部１５の厚みを無視すれば，カバー体１６の内部に存在している空気の運動量の変化は，ドア２５が開かれた際に生じる陽圧室１０内と隣室１１内の圧力差×カバー体１６の内部断面積に比例する。一方，カバー体１６の内部に存在している空気の運動量は，速度×質量（即ち，速度×空気密度×カバー体１６の内部断面積×カバー体１６の長さ）であるから，陽圧室１０内の圧力が隣室１１内の圧力よりも低くなった場合にカバー体１６の内部に存在している空気に対して加わる加速度（隣室１１から陽圧室１０内に向う方向）は，陽圧室１０内と隣室１１内の圧力差（陽圧室１０内の圧力＜隣室１１内の圧力）に比例し，カバー体１６の長さに反比例することになる。従って，カバー体１６の長さを十分に大きくしておけば，陽圧室１０内の圧力が瞬間的に隣室１１内の圧力よりも低くなったとしても，カバー体１６の内部に存在している空気が減速するだけで，停止もしくは逆転に至らないうちに，再び陽圧室１０内の圧力が隣室１１内の圧力よりも高い状態に戻り，カバー体１６の内部に存在している空気の逆流を防ぐことができる。
【００２２】
本発明者らは，かような前提のもとで，図１〜３で説明した形態の差圧装置１についてシミュレーションを行った。以下にその結果を説明する。先ず，陽圧室１０内と隣室１１内の各圧力については，ボイルの法則により次の式（１）で計算した。
【００２３】
Ｐ＝ＰＯＶ／（Ｖ−ｖ）  ・・・（１）
Ｐ：陽圧室１０内と隣室１１内の各圧力
Ｐ０：陽圧室１０内と隣室１１内の各初期圧力（ドア２５が開かれる前の各圧力）
Ｖ：陽圧室１０内と隣室１１内の各容積
ｖ：陽圧室１０に新たに流入した空気量
【００２４】
また，カバー体１６の内部に存在している空気の流量の変動は，次の運動方程式（２）により計算した。
【００２５】
ｍ×Δｖ＝（ｐａ×Ａａ−ｐｂ×Ａｂ−Ｆ）×Δｔ  ・・・（２）
ρ：空気の密度
Ａ：カバー体１６の内部カバー体１６内部の断面積
Ｌ：カバー体１６の内部の長さ
ｍ：カバー体１６の内部の空気の質量（＝ρ×Ａ×Ｌ）
Δｔ：微小時間
Δｖ：微小時間Δｔの間における，カバー体１６の内部に存在している空気の速度の変化
ｐａ×Ａａ：カバー体１６の一方（図２では左方）の開口端における圧力と断面積
ｐｂ×Ａｂ：カバー体１６の他方（図２では右方）の開口端における圧力と断面積
Ｆ：カバー体１６の内部の抵抗力（＝圧力損失×断面積）
【００２６】
これら式（１），（２）による計算を微小時間について繰り返し実行した。即ち，ドア２５の移動→陽圧室１０内の空気膨張による圧力低下（１）→カバー体１６内部の空気の速度変化による空気流入（２）の順で微小時間について繰り返し計算した。なお，ドア２５の開く速度は８ｍ／ｓとした。
【００２７】
この計算シミュレーションの結果，カバー体１６を省略した場合（Ｌ＝１０ｃｍ）は，図４に示すように，陽圧室１０内の圧力はピーク時には−２５Ｐａまで降下し，図５に示すように，これに追随してカバー体１６の内部の空気は逆流（マイナス）を生じた。一方，カバー体１６の長さを２ｍ（Ｌ＝２ｍ）とした場合は，図６に示すように，陽圧室１０内の圧力は同様にピーク時には−２５Ｐａまで降下しているが，図７に示すように，カバー体１６の内部の空気は逆流せず，流速の最低値は２．３ｍ／ｓにとどまり，本発明の効果を示している。
【００２８】
このシミュレーション計算を，カバー体１６の長さ０．１〜２ｍの場合について実施し，カバー体１６の長さとカバー体１６内部の空気の速度の関係を調べた。その結果を図８に示す。図８より，カバー体１６の長さが０．６ｍ以上であれば逆流を防ぐことができることが分った。
【００２９】
次に，陽圧室１０の容積が大きいほどドア２５の開閉による圧力変動が小さいため，カバー体１６の長さは短くて済む傾向にある。そこで，陽圧室１０の容積が２２０ｍ３と３３０ｍ３の場合について，逆流を防止できるカバー体１６の長さをそれぞれ調べたところ図９のようになった。図９から，陽圧室１０の容積による逆流を防止できるカバー体１６の長さへの影響は小さいことが分かった。
【００３０】
このように本発明によれば，開口部１５にカバー体１６を取り付けたことにより，ドア２５の開閉などの外乱因子によって陽圧室１０内の圧力が瞬間的に下がった際に，隣室１１から陽圧室１０に空気が逆流するのを防ぐことができる。このため，陽圧室１０内では，注射液などをシリンジなどに充填して物品ａを製作する作業を無菌の状態で実施することができる。
【００３１】
以上，本発明の好ましい実施の形態を説明したが，本発明は例示した形態に限定されない。例えば，開口部１５に取り付けられるカバー体１６の形状は，図１〜３に例示した筒形状でなくても良い。図１０は，本発明の別の実施の形態にかかるカバー体１６の構成を説明するための断面図であり，図１１は，図１０におけるＹ−Ｙ断面矢視図である。
【００３２】
これら図１０，１１に示すカバー体１６は，上側板３０は平板状に形成されているが，下側板３１には，その一部が下方に突出する突出部３２が形成されている。また，上側板３０の下面には，下側板３１に形成された突出部３２の途中まで侵入する邪魔板３３が取り付けられている。そして，この図１０，１１に示すカバー体１６の内部では，陽圧室１０内で製作された物品ａが，開口部１５を通ってカバー体１６の内部に搬入され，カバー体１６の内部に適宜配置されたローラ３５でそれぞれ屈曲されながら，下側板３１を迂回するように形成される屈曲した搬送経路を通って，隣室１１内に連続的に搬出されるようになっている。なお，陽圧室１０内で製作された物品ａが，粉体，液体などを封入したシート体，長尺物，軟質体などであれば，このようにカバー体１６内においてローラ３５で屈曲させながら搬送することが可能である。
【００３３】
この図１０，１１に示す形態によれば，屈曲させた搬送経路を囲むようにカバー体１６を構成したことにより，カバー体１６内における物品ａの搬送経路を長くすることができ，それだけ圧力変動に対する抗力を大きくできる。また，間仕切１２からの突出長さも短くでき，カバー体１６全体をコンパクトにできるといった利点がある。
【００３４】
図示の形態では，陽圧室１０内から隣室１１に連続的に物品ａが搬出される場合を説明したが，逆に隣室１１内から陽圧室１０に連続的に物品ａが搬入される場合にも本発明は同様に適用される。また，陽圧室１０と隣室１１の間における物品ａの搬入出は連続的でなくても良い。また，陽圧室１０内で行われる充填作業は，注射液に限られず，粉体の充填，薬剤以外の食品などの充填等，無菌の状態が要求される作業に本発明は適用される。更に，以上の実施の形態では，差圧装置の一例として，陽圧室１０と隣室１１が隣接している差圧装置（陽圧装置）１について説明したが，本発明は，陰圧室と隣室が隣接している差圧装置（陰圧装置）についても全く同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の差圧装置は，例えば医薬品の充填などに利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態にかかる差圧装置の構成を概略的に示した説明図である。
【図２】開口部とカバー体を説明する断面図である。
【図３】図２におけるＸ−Ｘ断面矢視図である。
【図４】カバー体を省略した場合の，陽圧室内の圧力の経時的変化の計算シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図５】カバー体を省略した場合の，カバー体内の空気陽圧室内の圧力の経時的変化の計算シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図６】カバー体の長さを２ｍとした場合の，陽圧室内の圧力の経時的変化の計算シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図７】カバー体の長さを２ｍとした場合の，カバー体内の空気陽圧室内の圧力の経時的変化の計算シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図８】カバー体の長さとカバー体内部の空気の速度の関係を調べた計算シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図９】陽圧室の容積が２２０ｍ３と３３０ｍ３の場合について，カバー体の長さとカバー体内部の空気の速度の関係をそれぞれ調べた計算シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の別の実施の形態にかかるカバー体の構成を説明するための断面図である。
【図１１】図１０におけるＹ−Ｙ断面矢視図である。
【符号の説明】
【００３７】
ａ    物品
１    差圧装置
１０  陽圧室
１１  隣室
１２  間仕切
１５  開口部
１６  カバー体
２０  空調機
２１  給気ダクト
２２  パリメトリックダンパ
２３  還気ダクト
２５  ドア
３０  上側板
３１  下側板
３２  突出部
３３  邪魔板
３５  ローラ
【図１】
0004651963.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004651963.tif 000008
【図８】
0004651963.tif 000009
【図９】
0004651963.tif 000010
【図１０】
0004651963.tif 000011
【図１１】
0004651963.tif 000012