JP2019078422A - 空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】優れた換気性能を有する空調システムを提供する。【解決手段】対象空間に気体を供給する給気システムと、対象空間内の気体を排出する排気システムと、を有し、対象空間Ｓは、床面ｓ１と、床面ｓ１が有する辺から立ち上がる壁面ｓ２と、床面ｓ１と対向する天井面ｓ３とにより画成される空間であり、給気システムは、複数の小孔を有する半円筒型の拡散体１と、拡散体１に気体を供給する給気装置と、を有し、排気システムは、排気口２と、排気口から気体を吸引する排気装置と、を有し、拡散体１は、天井面ｓ３に設けられ、天井面ｓ３が有する辺に対応する長さを有し、排気口２は、天井面ｓ３または壁面ｓ２に設けられ、天井面ｓ３または壁面ｓ２が有する辺に対応する長さを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、対象空間内に対して給気と換気を行う空調システムに関する。

近年、クリーンルーム等の対象空間の空調設備として、ソックスダクトと呼ばれる給気システムが採用されることが増えている。ソックスダクトは、例えば布製の円筒状または半円筒状のソックス本体を有する。ソックス本体は、一端が閉塞され他端に開口を有し、この開口にファン等の給気装置が接続されている。この給気装置によりソックス本体に気体が送り込まれ、ソックス本体が対象空間に対して給気を行う。

ソックスダクトは、ソックス本体が有する多数の小孔から供給された気体を浸み出させることで、微風流を発する。従って、ソックスダクトから供給される気体は、風速・風向が均一に広がるため、例えば、作業者に直風が当たる、食品等の作業対象物の表面が乾燥する、塵や埃が舞う等の問題を解決することが期待されている。

特開２００９−０７４７０２号公報 特開２０１３−０４０６９７号公報

ここで、ソックスダクトは給気性能に着目した技術であり、対象空間の換気性能の向上に直接的に寄与する技術ではない。ソックスダクトから供給する気体は風速・風向が均一に広がるため、ソックスダクトが形成する対象空間内の気流分布は、従来の気体吹き出し口から供給される気体とは異なることとなる。しかし、ソックスダクトから供給された気体が、どのような気流をたどり排気口に至るかについては、いまだ未検討であった。

本願発明の発明者らが、給気システムとしてソックスダクトを用いた場合における、対象空間内の気流性能および換気性能について検討した結果、対象空間内に滞流が生じていることを発見した。対象空間内に滞流が生じている場合には、換気性能が低下し、塵や埃等が対象空間内に蓄積する可能性がある。従って、対象空間の清浄度の低下につながる恐れがあった。

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。その目的は、優れた換気性能を有する空調システムを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の空調システムは、以下のような特徴を有している。
（１）対象空間に気体を供給する給気システムと、対象空間内の気体を排出する排気システムと、を有し、前記対象空間は、床面と、床面が有する辺から立ち上がる壁面と、床面と対向する天井面とにより画成される空間であり、前記給気システムは、複数の小孔を有する半円筒型の拡散体と、拡散体に気体を供給する給気装置と、を有し、前記排気システムは、排気口と、排気口から気体を吸引する排気装置と、を有し、前記拡散体は、前記天井面に設けられ、前記天井面が有する辺に対応する長さを有し、前記排気口は、前記天井面または前記壁面に設けられ、前記天井面または前記壁面が有する辺に対応する長さを有する。

（２）前記拡散体が、前記天井面の一端部に沿うように設けられ、当該一端部に対応する長さを有し、前記排気口が、前記天井面の一端部に対向する他端部に沿うように設けられ、当該他端部に対応する長さを有していても良い。

（３）前記拡散体が、前記天井面の一端部に沿うように設けられ、当該一端部に対応する長さを有し、前記排気口が、前記天井面の一端部と対向する他端部と直交する前記壁面に、高さ方向に延びるように設けられ、前記壁面の高さ方向の辺に対応する長さを有していても良い。

（４）前記壁面の排気口が、前記壁面の中央部分に、高さ方向に延びるように設けられていても良い。

（５）前記壁面の排気口が、前記壁面の端部に、高さ方向に延びるように設けられていても良い。

（６）前記拡散体が、前記天井面の対向する２辺の中央部分に当該２辺と直交する方向に設けられ、当該２辺の間の距離に対応する長さを有し、前記排気口が、前記拡散体の周面を介して対向する２つの壁面のそれぞれの両端部において、高さ方向に延びるように設けられ、前記壁面の高さ方向の辺に対応する長さを有していても良い。

（７）前記排気口が、複数の区分に分割され、前記区分の開口量を調節する開口量調節機構が設けられていても良い。

本発明によれば、優れた換気性能を有する空調システムを提供することができる。

第１の実施形態にかかる空調システムの一例を示す構成図である。 従来の空調システムの一例を示す構成図である。 従来の空調システムにおける気流を解析した結果であり、（ａ）が気流分布、（ｂ）がＳＶＥ−３分布を示す。 第１の実施形態に係る空調システムにおける気流を解析した結果であり、（ａ）および（ｃ）がＳＶＥ−３分布、（ｂ）および（ｄ）が気流分布を示す。 比較例の空調システムにおける気流を解析した結果であり、（ａ）および（ｃ）がＳＶＥ−３分布、（ｂ）および（ｄ）が気流分布を示す。 第２の実施形態にかかる空調システムの一例を示す構成図である。 第２の実施形態に係る空調システムにおける気流を解析した結果であり、（ａ）および（ｃ）がＳＶＥ−３分布、（ｂ）および（ｄ）が気流分布を示す。 第２の実施形態の変形例にかかる空調システムの一例を示す構成図である。 第２の実施形態の変形例に係る空調システムにおける気流を解析した結果であり、（ａ）および（ｃ）がＳＶＥ−３分布、（ｂ）および（ｄ）が気流分布を示す。 第３の実施形態にかかる空調システムの一例を示す構成図である。 第３の実施形態に係る空調システムにおける気流を解析した結果であり、（ａ）および（ｃ）がＳＶＥ−３分布、（ｂ）および（ｄ）が気流分布を示す。 比較例に係る空調システムにおける気流を解析した結果であり、（ａ）および（ｃ）がＳＶＥ−３分布、（ｂ）および（ｄ）が気流分布を示す。 第４の実施形態にかかる空調システムの一例を示す構成図である。 第４の実施形態に係る空調システムにおける気流を解析した結果であり、（ａ）および（ｃ）がＳＶＥ−３分布、（ｂ）および（ｄ）が気流分布を示す。 他の実施形態にかかる空調システムの一例を示す構成図である。 他の実施形態にかかる空調システムの一例を示す構成図である。

［第１の実施形態］
［１．構成］
本発明に係る空調システムの実施形態について図面を参照しつつ説明する。空調システムは、対象空間に気体を供給する給気システムと、対象空間内の気体を排出する排気システムを有する。給気システムは、複数の小孔を有する半円筒型の拡散体と、拡散体に気体を供給するファン等の給気装置を有する。排気システムとしては、対象空間の壁面または天井面に設けられた排気口と、排気口から気体を吸引するファン等の排気装置を有する。

図１に示す通り、対象空間Ｓは直方体状の空間である。対象空間Ｓは、床面ｓ１と、床面ｓ１が有する４辺から垂直方向に立ち上がる４枚の壁面ｓ２と、床面ｓ１と対向する天井面ｓ３と、により画成される空間である。対象空間Ｓの形状は直方体に限定されず、実際のクリーンルーム等の形状とすればよい。空調システムは、天井面ｓ３に設けられた拡散体１と、天井面ｓ３に設けられた排気口２と、を有する。

（拡散体）
拡散体１は、複数の小孔を有する不織布等の布地を、一端が閉塞され他端に開口を有する半円筒型の袋体に形成したものである。拡散体１は、対象空間の天井面ｓ３にワイヤー等で吊り下げられている。拡散体１の開口には、ファン等の給気装置が接続され、拡散体１の内部に気体が供給されるように構成されている。

拡散体１としては、半円筒型のソックス本体を有するソックスダクトを用いることができる。他にも、既存の吹き出し口に対して、半円状のパンチングメタルを拡散体１として設置しても良い。なお、既存の吹き出し口に対して設置する拡散体１はパンチングメタルに限定されず、半円筒型に形成可能なものであれば、不織布等の小孔を多数有する材料を用いて形成することができる。

拡散体１は、対象空間Ｓの天井面ｓ３の一端部に沿うように設けられている。図１の例では、長方形状である天井面ｓ３において、拡散体１は天井面ｓ３を形成する短辺の一方側の近傍に設けられている。ただし、拡散体１を、天井面ｓ３を形成する長辺の一方側の近傍に設けることもできる。

また、拡散体１は、拡散体１が沿うように設けられた天井面ｓ３の一端部に対応する長さを有する。図１の例では、拡散体１は天井面ｓ３を形成する短辺と対応する長さを有する。対応する長さ、とは同程度の長さと捉えることができるが、実際の設置では拡散体１の長さと天井面ｓ３の一端部の長さを全く同一とするケースは少ない。従って、拡散体１は、天井面ｓ３の一端部よりも若干短くなるように形成されることが多い。ただし、拡散体１は、拡散体１から供給される気体が、対象空間Ｓの内部に均一に広がるのに十分な長さを有している必要がある。

（排気口）
排気口２は、対象空間Ｓの内部の気体を排出するために用いられる開口である。排気口２は、対象空間Ｓの天井面ｓ３において、拡散体１が設けられた一端部と対向する他端部に沿うように設けられている。図１の例では、長方形状である天井面ｓ３において、排気口２は天井面ｓ３を形成する短辺の他方側の近傍に設けられている。ただし、排気口２を、天井面ｓ３を形成する長辺の他方側の近傍に設けることもできる。

また、排気口２は、排気口２が沿うように設けられた天井面ｓ３の他端部に対応する長さを有する。図１の例では、排気口２は天井面ｓ３を形成する短辺と対応する長さを有する。対応する長さ、とは同程度の長さと捉えることができるが、実際の設置では、天井面ｓ３に、その端部と全く同一の長さを有する開口を設けるケースは少ない。

従って、排気口２は、天井面ｓ３の他端部よりも若干短くなるように形成されることが多い。ただし、排気口２は、拡散体１から供給される気体が一様流となって、対象空間Ｓの内部から排出するのに十分な長さを有している必要がある。一様流とは、対象空間Ｓの内部に生じる気流は様々であり一方向でなくとも、最終的に気体が排気口２に向かうことを意味し、滞流の発生が抑制されている状態を示す。以上のような排気口２には、排気口から気体を吸引するファン等の排気装置が接続されている。

なお、排気口２から吸引された気体を、拡散体１に戻す循環路を設けても良い。循環路に、送風機と高性能フィルタを有するファンフィルタユニットを設け、高性能フィルタにより気体に含まれる汚染物質を除去する構成とすることができる。排気口２から吸引された気体の洗浄度を向上してから対象空間Ｓ内に再供給することができて良い。

［２．動作］
（給気システムの動作）
空調システムの運転時において、給気システムでは以下のような動作が行われる。すなわち、給気装置が拡散体１に対して気体を供給することにより、供給された気体が拡散体１により拡散されて対象空間Ｓの内部に供給される。上記の通り、複数の小孔を有する半円筒型の拡散体１は、対象空間Ｓの天井面ｓ３の一端部に沿うように設けられ、この一端部に対応する長さを有する。そのため、対象空間Ｓの内部に供給された気体は、拡散体１により拡散され、対象空間Ｓの内部に広がる気体の風速・風向が均一となる。

（排気システムの動作）
また、排気システムでは以下のような動作が行われる。すなわち、換気装置が排気口２を介して対象空間Ｓの内部の気体を吸引する。上記の通り、排気口２は、対象空間Ｓの天井面ｓ３の他端部に沿うように設けられ、この他端部に対応する長さを有する。そのため、拡散体１によって対象空間Ｓの内部に供給された気体は、一様流となって拡散板１から排気口２へと向かい、排気口２を介して排出される。

［３．シミュレーション］
以上のような本実施形態の空調システムを運転した場合の、気体の流れを解析した。まず、比較の為に、従来の空調システムを運転した場合の気体の流れを解析した結果を以下に示す。

（従来の空調システム）
従来の空調システムとしては、図２に示す給気システムと排気システムを有するものがある。図２の例では、対象空間Ｓは、長さ（ｘ）１０ｍ、奥行（ｙ）５ｍ、高さ（ｚ）２．５ｍの室内である。拡散体１としては、半径０．５ｍの半円筒型のソックス本体を用いた。拡散体１は、天井面ｓ３の長手方向の中央部分において、長手方向と直交する方向に配置されている。拡散体１は、天井面ｓ３を形成する短辺に対応する長さを有する。

排気口２は、拡散体１の周面を介して対向する２つの壁面ｓ２のそれぞれに、１つずつ設けられている。この２つの排気口２は、壁面ｓ２の奥行方向の中央部分に位置する正方形状の開口であり、対向するように設けられている。すなわち、排気口２は、壁面ｓ２が有する辺に対応する長さを有していない。排気口２の合計面積は、０．５ｍ^２であった。

以上のような従来の空調システムにおいて、拡散体１からの吹出風速が１．０ｍ／sの場合における気流を解析した。図３（ａ）に気流分布、図３（ｂ）にＳＶＥ−３分布を示す。ＳＶＥは、換気性能評価指標（Ｓｃａｌｅ ｏｆ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を指し、６種類の評価指標のうちの一つであるＳＶＥ−３は、換気分野で用いられる局所平均空気齢を示す値である。空気齢は、給気口から室内に導入された新鮮空気がある点に到達するまでの時間に対応する。従って、ＳＶＥ３の値が低い程、気体は排気口２よりスムーズに排出されていることを示す。

図３（ａ）および（ｂ）は、排気口２が設けられている奥行ｙ＝２．５ｍの断面における気流分布およびＳＶＥ−３分布を示す。図３（ａ）より、拡散体１から放射状に供給された気体は、排出口２に向かって流れていた。しかし、排出口２の上方部分の天井面ｓ３と壁面ｓ２が形成する角付近において、拡散体１から放出された気流と衝突する気流が確認された。衝突部分では淀みが生じており、図３（ｂ）からも明らかな通り、淀んでいる部分のＳＶＥ−３は２．０以上を示していた。すなわち、滞流が発生している。ＳＶＥ−３の平均値は０．６３を示しており、換気性能が低下していた。

（本実施形態の空調システム）
次に本実施形態の空調システムにおいて、気流を解析した。図４に示す解析結果は、図１に示す空調システムを用いた解析によるものである。解析に用いた空調システムが設置された対象空間Ｓは、長さ（ｘ）６ｍ、奥行き（ｙ）３ｍ、高さ（ｚ）２．５ｍの室内である。拡散体１としては、半径０．４ｍの半円筒型のソックス本体を用いた。排気口２は、長さ１２０ｍｍ、奥行３０００ｍｍの開口とした。

以上のような空調システムにおいて、拡散体１からの吹出風速が０．１ｍ／s、給気風量が１３５７．１ｍ^３/ｈ、排気口２の吸入風速が１．０ｍ／ｓの場合における気流を解析した。図４（ａ）および（ｂ）は、対象空間Ｓの短手方向の中心部分である奥行ｙ＝１．５ｍの断面における気流分布およびＳＶＥ−３分布を示す。図４（ｃ）および（ｄ）は、奥行ｙ＝０．５ｍの断面における気流分布およびＳＶＥ−３分布を示す。

図４（ｂ）および（ｄ）より、拡散体１から放射状に供給された気体は、一様流となって排出口２に向かって流れていた。拡散体１から放出された気流と衝突する気流は確認されなかった。すなわち、滞流の発生が抑制されていた。図４（ａ）および（ｃ）からも明らかな通り、対象空間Ｓの全域においてＳＶＥ−３の値も低い。ＳＶＥ−３の平均値は、奥行ｙ＝１．５ｍの断面、奥行ｙ＝０．５ｍの断面の双方が０．５５を示しており、換気性能の向上が確認された。

以上と同じ解析を、排気口２の長さを２４０ｍｍとし吸入風速を０．５ｍ／ｓとした場合と、長さ１２００ｍｍとし吸入風速を０．１ｍ／ｓとした場合にて行った。解析結果は、長さ１２０ｍｍの排気口２を用いた場合と同様であり、ＳＶＥ−３の平均値はどちらも全て０．５５であった。

（比較例）
比較例として、本実施形態の空調システムにおいて、拡散体１を半径０．２ｍの円筒形のソックスダクト本体を用いて場合について解析を行った。図５（ａ）および（ｂ）は、対象空間Ｓの短手方向の中心部分である奥行ｙ＝２．５ｍの断面における気流分布およびＳＶＥ−３分布を示す。図５（ｃ）および（ｄ）は、奥行ｙ＝０．５ｍの断面における気流分布およびＳＶＥ−３分布を示す。

図５（ｂ）および（ｄ）より、拡散体１から放射状に供給された気体は、排出口２に向かって流れていた。しかし、排気口２側の大部分の空間で、拡散体１から放出された気流と衝突する気流が確認された。衝突部分では、淀みが生じており、図５（ａ）および（ｃ）からも明らかな通りＳＶＥ−３は２．０以上を示していた。すなわち、滞流が発生している。ＳＶＥ−３の平均値は、奥行ｙ＝１．５ｍの断面では０．９１、奥行ｙ＝０．５ｍの断面では１．０５を示しており、換気性能が低下していた。

円筒型の拡散体１を用いた場合に換気性能が低下することについては、以下のような原因があると考えられる。円筒型の拡散体１を用いた場合、拡散体１の周面に沿って気体が給気される。そのため、拡散体１の上方側に向かう気体が供給されることとなる。拡散体１は天井面ｓ３に吊り下げられていることから、拡散体１の上方で乱流が生じてしまう。その結果、余剰空気が乱流や衝突が生じやすい環境を形成していると考えられる。また、図５（ｂ）および（ｄ）からも明らかなとおり、対象空間Ｓの天井面ｓ３側を流れる気体と、床面ｓ１側を流れる気体では、流速が異なっていることも、気流の衝突の原因の一つと考えられる。

［４．作用効果］
以上のような本実施形態の空調システムの作用効果は、以下のとおりである。
（１）対象空間に気体を供給する給気システムと、対象空間内の気体を排出する排気システムと、を有し、対象空間は、床面ｓ１と、床面ｓ１が有する辺から垂直方向に延びる壁面ｓ２と、床面ｓ１と対向する天井面ｓ３とにより画成される空間であり、給気システムは、複数の小孔を有する半円筒型の拡散体１と、拡散体１に気体を供給する給気装置と、を有し、排気システムは、排気口２と、排気口２から気体を吸引する排気装置と、を有し、拡散体１は、天井面ｓ３に設けられ、天井面ｓ３が有する辺に対応する長さを有し、排気口２は、天井面ｓ３または壁面ｓ２に設けられ、天井面ｓ３または壁面ｓ２が有する辺に対応する長さを有する。

以上の構成により、拡散体１が面状に供給した気体を、排気口２が面状に排出することとなる。よって、拡散体１から供給された気体を、一様流となって排気口２に向かって流れさせることができ、滞流の発生を抑制することができる。

（２）拡散体１が、天井面ｓ３の一端部に沿うように設けられ、当該一端部に対応する長さを有し、排気口２が、天井面ｓ３の一端部に対向する他端部に沿うように設けられ、当該他端部に対応する長さを有する。

以上の構成により、対象空間Ｓの一端部から他端部へと向かって流れる一様流を形成することが可能となり、効率的に対象空間Ｓの内部から気体を排出することができる。この場合、対象空間Ｓの中央部分において、拡散体１から供給された気体の風速が穏やかになる。そのため、作業者や作業対象物に直風が当たることが防止できる。従って、作業者に不快感を感じさせたり、作業対象物が乾燥して品質が変化することを防止することが可能となる。

また、拡散体１が設けられた一端部側の洗浄度が最も高くなり、排気口２が設けられた他端部側に向かって洗浄度のグラデーションが形成される。例えば対象空間Ｓを、クリーンルームの付帯施設である更衣室とした場合、拡散体１側の壁面ｓ２にクリーンルームへの入り口を設け、排気口２側の壁面ｓ２に廊下等から更衣室に入室するための入り口を設ける。そうすると、作業員が廊下側から入室し、クリーンルームに入室するまでに徐々に作業員に付着した汚染物質が除去されることになり、クリーンルームに入室する際に最も洗浄された状態とさせることができる。従って、クリーンルームへの扉の開閉により、更衣室の汚染物質がクリーンルーム側に漏れ出ることを防止することができる。

また、排気口２を天井面ｓ３に設置することで、壁面ｓ２に排気システムを設ける必要がなくなる。そのため、対象空間Ｓの扉の設置場所や、対象空間Ｓの内部の設備配置が排気システムにより制限を受けることがなくなる。従って、対象空間Ｓの設計の自由度を向上させることができる。

［第２の実施形態］
［１．構成］
第２の実施形態の空調システムの構成は、基本的には第１の実施形態と同じである。ただし、本実施形態では、図６に示す通り、排気口２が、天井面ｓ３において拡散体１が設けられた一端部と対向する他端部と直交する壁面ｓ２に設けられている。排気口２は、壁面２ｓの中央部分において天井面ｓ３と直交する方向、すなわち高さ方向に延びるように設けられている。排気口２は、壁面ｓ２の高さ方向の辺に対応する長さを有する。

［２．シミュレーション］
次に本実施形態の空調システムにおいて、気流を解析した。図７に示す解析結果は、図６に示す空調システムを用いた解析によるものである。解析に用いた空調システムが設置された対象空間Ｓは、長さ（ｘ）６ｍ、奥行き（ｙ）３ｍ、高さ（ｚ）２．５ｍの室内である。拡散体１としては、半径０．４ｍの半円筒型のソックス本体を用いた。排気口２は、高さ２５００ｍｍ、奥行１４４ｍｍの開口とした。

以上のような空調システムにおいて、拡散体１からの吹出風速が０．１ｍ／s、給気風量が１３５７．１ｍ^３/ｈ、排気口２の吸入風速が１．０ｍ／ｓの場合における気流を解析した。図７（ａ）および（ｂ）は、対象空間Ｓの短手方向の中心部分である奥行ｙ＝１．５ｍの断面における気流分布およびＳＶＥ−３分布を示す。図７（ｃ）および（ｄ）は、奥行ｙ＝０．５ｍの断面における気流分布およびＳＶＥ−３分布を示す。

図７（ｂ）より、対象空間Ｓの短手方向の中心部分のうち、排気口２側の天井面ｓ３と壁面ｓ２が形成する角部分において、拡散体１から放出された気流と衝突する気流が確認された。ただし、これらの衝突気流は排気口２の近傍で生じていた。そのため、比較的スムーズに排気口より排出されると考えられる。この点は、図７（ａ）においてＳＶＥ−３が２．０以上を示す部分が従来例より少ないことからも明らかである。奥行ｙ＝１．５ｍの断面におけるＳＶＥ３の平均値は、０．６５であった。

また、図７（ｄ）では、拡散体１から放射状に供給された気体は、一様流となって排出口２に向かって流れていた。拡散体１から放出された気流と衝突する気流はほとんど確認されなかった。すなわち、滞流の発生が抑制されていた。図７（ｃ）からも明らかな通り、対象空間Ｓの全域においてＳＶＥ−３の値も低い。奥行ｙ＝０．５ｍの断面におけるＳＶＥ３の平均値は、０．５７であった。

図７（ａ）〜（ｄ）の解析結果より、本実施形態の空調システムでは、排気口２の近傍で気流の衝突が生じているものの、排気口２から離れるに従い換気効率は向上していることが分かった。すなわち、排気口２の近傍以外では、スムーズに気体が換気されていることが伺えた。奥行ｙ＝０．５ｍの断面におけるＳＶＥ３の平均値が０．５７であることからも、対象空間Ｓ全体としては、従来例より優れた換気効率を有していることが分かった。

［３．作用効果］
以上のような本実施形態の空調システムの作用効果は、上記実施形態と同様であり、具体的には以下の作用効果がある。本実施形態の空調システムは、拡散体１が、天井面ｓ３の一端部に沿うように設けられ、当該一端部に対応する長さを有し、排気口２が、天井面ｓ３の一端部と対向する他端部と直交する壁面ｓ２の中央部分に、高さ方向に延びるように設けられ、壁面ｓ２の高さ方向の辺に対応する長さを有する。

以上の構成により、拡散体１から供給された気体を、一様流に近い気流とすることが可能となる。そのため、拡散体１から供給された気体は、排気口２側に流れる。滞流が生じたとしても、大部分が排気口２の近傍部分に発生するため、排気口２を介してスムーズに排出される。そのため、滞流の発生を抑制することができる。

［第２の実施形態の変形例］
［１．構成］
第２の実施形態の変形例の空調システムの構成は、基本的には第２の実施形態と同じである。ただし、本実施形態では、図８に示す通り、排気口２が、複数の区分２ａ〜２ｄに分割され、複数の区分のそれぞれに開口量を調節する機構が設けられている。開口量調節機構としては、パンチングメタルやシャッターを用いることができる。パンチングメタルは、パンチングの直径を変化させることで排気口２の開口量を調節することができる。

図８の例では、排気口２は、同一の高さを有する４つの区分２ａ〜２ｄに分割されている。例えば排気口２の高さが２５００ｍｍであった場合、一つの区分の高さは６２５ｍｍである。ただし、区分の数は２以上であれば良く、各区分の高さは必ずしも同一である必要はない。４つの区分２ａ〜２ｄは、図７（ａ）のＳＶＥ−３分布より求めた各区分のＳＶＥ−３の値に準じて開口量を変化させた。

具体的には、ＳＶＥ−３の値が０．８１であった、天井面ｓ３側に最も近い区分２ａの開口量を１００％とした。すなわち、区分２ａには開口量調節機構が設けられていない。区分２ａのＳＶＥ−３の値と開口量を基準とし、図８に示す計算を行い、各区分２ｂ〜２ｄの開口量を決定した。各区分２ａ〜２ｄの開口量が求めた値通りとなるように、開口量調節機構を設けた。以上のように、ＳＶＥ−３の値が高い区分ほど開口量を大きくし、より多くの気体を排気できるように構成した。

［２．シミュレーション］
次に第２の実施形態の変形例の空調システムにおいて、気流を解析した。図９に示す解析結果は、図８に示す空調システムを用いた解析によるものである。解析に用いた空調システムおよび風速風量等の条件は、排気口２を上記構成とした以外は、第２の実施形態と同じである。

図９（ａ）〜（ｄ）の解析結果より、本実施形態の空調システムでは、排気口２の近傍で気流の衝突が生じているものの、第２の実施形態と比較して、換気効率は向上していることが分かった。すなわち、図７（ｂ）および（ｄ）と、図９（ｂ）および（ｄ）の気流分布の比較より、変形例では気体の衝突が生じている空間が狭くなっていることが分かる。同様に、図７（ａ）および（ｃ）と、図９（ａ）および（ｃ）のＳＶＥ−３分布の比較より、変形例では換気効率が向上し、ＳＶＥ−３が２．０以上となる部分が減少していることが分かる。ＳＶＥ−３の平均値は、第２の実施形態において、奥行ｙ＝１．５ｍの断面が０．６５であったものが０．６２に減少した。また、奥行ｙ＝０．５ｍの断面が０．５７であったものが、０．５６に減少した。以上からも明らかな通り、第２の実施形態と比較して、変形例では換気効率が向上した。

［３．作用効果］
以上のような本実施形態の空調システムの作用効果は、上記実施形態と同様であり、具体的には以下の作用効果がある。すなわち、変形例では、排気口２が、複数の区分に分割され、区分の開口量を調節する開口量調節機構が設けられている。

以上の構成により、ＳＶＥ−３の値が高い区分ほど開口量を大きく設定すること可能となるため、換気効率の低い区分からより多くの気体を排気できる。従って、対象空間Ｓにおいて気体の衝突が生じた場合であっても排気口２からの排出を促すことができる。従って、滞流の発生をより確実に抑制することができる。

［第３の実施形態］
［１．構成］
第３の実施形態の空調システムの構成は、基本的には第１の実施形態と同じである。ただし、本実施形態では、図１０に示す通り、拡散体１は、天井面ｓ３の対向する２辺の中央部分に当該２辺と直交する方向に設けられ、当該２辺の間の距離に対応する長さを有する。ここでは、拡散体１が、天井面ｓ３の長手方向の中央部分において、長手方向と直交する方向に配置されている。拡散体１は、天井面ｓ３を形成する短辺に対応する長さを有する。

また、排気口２は、拡散体１の周面を介して対向する２つの壁面ｓ２のそれぞれの両端部において、天井面ｓ３と直交する方向、すなわち高さ方向に延びるように設けられている。すなわち、排気口２は、合計４つ設けられている。排気口２は、壁面ｓ２の高さ方向の辺に対応する長さを有する。

［２．シミュレーション］
次に本実施形態の空調システムにおいて、気流を解析した。図１１に示す解析結果は、図１０に示す空調システムを用いた解析によるものである。解析に用いた空調システムおよび風速風量等の条件は、排気口２を上記構成とした以外は、第２の実施形態と同じである。排気口２は、それぞれ高さ２５００ｍｍ、奥行３６ｍｍの開口とした。

図１１（ｂ）および（ｄ）より、対象空間Ｓの床面ｓ１と壁面ｓ２が形成する角部の近傍および天井面ｓ３と壁面ｓ２が形成する角部の近傍において、気体の衝突が発生していた。しかし、気体の衝突が生じている空間は、従来例と比較して少ない。同様に、図１１（ａ）および（ｃ）のＳＶＥ−３分布より、ＳＶＥ−３が２．０以上となる部分が減少し、換気効率が向上していることが分かる。奥行ｙ＝０．５ｍの断面におけるＳＶＥ３の平均値は０．５４であり、奥行ｙ＝１．５ｍの断面におけるＳＶＥ３の平均値は０．６９であった。本実施形態では、対象空間Ｓの四隅に高さ方向に延びる排気口２が設けられていることから、滞流が生じた場合であっても、従来例と比較してスムーズに気体が排出できると考えられる。

（比較例）
比較例として、本実施形態の空調システムにおいて、排気口２を壁面ｓ２の高さ方向の辺よりも短く形成した場合について解析を行った。すなわち、排気口２は、それぞれ高さ９００ｍｍ、奥行１０ｍｍの開口とし、壁面ｓ２の下方側にのみ排気口２を形成する構成とした。

図１２（ｂ）および（ｄ）より、対象空間Ｓの床面ｓ１と壁面ｓ２が形成する角部の近傍および天井面ｓ３と壁面ｓ２が形成する角部の近傍において、発生する気体の衝突が第３の実施形態と比較して増加していた。特に、排気口２が壁面ｓ２の上方側には形成されていないことから、天井面ｓ３と壁面ｓ２が形成する角部の近傍における気体の衝突が著しく増加した。図１２（ａ）および（ｃ）より、天井面ｓ３と壁面ｓ２が形成する角部の近傍におけるＳＶＥ−３の値は２．０以上となっており、換気効率が低下している。以上の通り、排気口２は、壁面ｓ２の高さ方向の辺に対応する長さとすることで、換気効率が向上することが明確となった。

［３．作用効果］
以上のような本実施形態の空調システムの作用効果は、上記実施形態と同様であり、具体的には以下の作用効果がある。本実施形態の空調システムは、拡散体１が、天井面ｓ３の対向する２辺の中央部分に当該２辺と直交する方向に設けられ、当該２辺の間の距離に対応する長さを有し、排気口２が、拡散体１の周面を介して対向する２つの壁面ｓ２のそれぞれの両端部において、高さ方向に延びるように設けられ、壁面ｓ２の高さ方向の辺に対応する長さを有する。

以上の構成により、拡散体１から供給された気体を、一様流に近い気流とすることが可能となる。そのため、拡散体１から供給された気体は、排気口２側に流れる。滞流が生じたとしても、対象空間Ｓの四隅に高さ方向に延びる排気口２が設けられていることから、滞流が生じた場合であっても、従来例と比較してスムーズに気体が排出できる。そのため、滞流の発生を抑制することができる。また、拡散体１を対象空間Ｓの中央部分に配置することで、拡散体１から供給される気体を効率よく用いることができる。

［第４の実施形態］
［１．構成］
第４の実施形態の空調システムの構成は、基本的には第１の実施形態と同じである。ただし、本実施形態では、図１３に示す通り、排気口２は、天井面ｓ３に設けられた排気口２に加え、天井面ｓ３において拡散体１が設けられた一端部と対向する他端部と直交する壁面ｓ２に設けられている。排気口２は、壁面２ｓの中央部分において天井面ｓ３と直交する方向、すなわち高さ方向に延びるように設けられている。排気口２は、壁面ｓ２の高さ方向の辺に対応する長さを有する。すなわち、本実施形態は、第１の実施形態と第２の実施形態の排気口２を組み合わせたものである。

［２．シミュレーション］
次に本実施形態の空調システムにおいて、気流を解析した。図１４に示す解析結果は、図１３に示す空調システムを用いた解析によるものである。解析に用いた空調システムおよび風速風量等の条件は、排気口２を上記構成とした以外は、第１の実施形態と同じである。天井面ｓ３の排気口２は、長さ１２０ｍｍ、奥行３０００ｍの開口とした。また、壁面ｓ２の排気口２は、高さ２５００ｍｍ、奥行１４４ｍｍの開口とした。

図１４（ｂ）および（ｄ）より、拡散体１から放射状に供給された気体は、一様流となって排出口２に向かって流れていた。拡散体１から放出された気流と衝突する気流は確認されなかった。すなわち、滞流の発生が抑制されていた。同様に、図１４（ａ）および（ｃ）からも明らかな通り、対象空間Ｓの全域においてＳＶＥ−３の値も低い。ＳＶＥ−３の平均値は、奥行ｙ＝１．５ｍの断面が０．５８、奥行ｙ＝０．５ｍの断面が０．５６を示しており、換気性能の向上が確認された。

［３．作用効果］
以上のような本実施形態の空調システムでは、第１の実施形態と第２の実施形態の両方の作用効果を得ることができる。すなわち、対象空間Ｓの一端部から他端部へと向かって流れる一様流を形成することが可能となり、効率的に対象空間Ｓの内部から気体を排出することができる。

［その他の実施の形態］
上記第４の実施形態では、第１の実施形態と第２の実施形態の組み合わせ例として、壁面２ｓの中央部分に排気口２を設けることとした。しかし、図１５および１６に示す通り、壁面ｓ２の一端部又は両端部に、高さ方向に延びる排気口２を配置しても良い。このような排気口２としても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、実施形態の組み合わせは、第１の実施形態と第２の実施形態の組み合わせに限定されるものではない。すなわち、第１〜第３の実施形態を適宜組み合わせることが可能である。

Ｓ 対象空間
ｓ１ 床面
ｓ２ 壁面
ｓ３ 天井面
１ 拡散体
２ 排気口
２ａ〜２ｄ 区分

Claims (7)

1. 対象空間に気体を供給する給気システムと、対象空間内の気体を排出する排気システムと、を有し、
   前記対象空間は、床面と、床面が有する辺から立ち上がる壁面と、床面と対向する天井面とにより画成される空間であり、
   前記給気システムは、複数の小孔を有する半円筒型の拡散体と、拡散体に気体を供給する給気装置と、を有し、
   前記排気システムは、排気口と、排気口から気体を吸引する排気装置と、を有し、
   前記拡散体は、前記天井面に設けられ、前記天井面が有する辺に対応する長さを有し、
   前記排気口は、前記天井面または前記壁面に設けられ、前記天井面または前記壁面が有する辺に対応する長さを有する空調システム。
2. 前記拡散体が、前記天井面の一端部に沿うように設けられ、当該一端部に対応する長さを有し、
   前記排気口が、前記天井面の一端部に対向する他端部に沿うように設けられ、当該他端部に対応する長さを有する請求項１記載の空調システム。
3. 前記拡散体が、前記天井面の一端部に沿うように設けられ、当該一端部に対応する長さを有し、
   前記排気口が、前記天井面の一端部と対向する他端部と直交する前記壁面に、高さ方向に延びるように設けられ、前記壁面の高さ方向の辺に対応する長さを有する請求項１又は２記載の空調システム。
4. 前記壁面の排気口が、前記壁面の中央部分に、高さ方向に延びるように設けられている請求項３記載の空調システム。
5. 前記壁面の排気口が、前記壁面の端部に、高さ方向に延びるように設けられている請求項３記載の空調システム。
6. 前記拡散体が、前記天井面の対向する２辺の中央部分に当該２辺と直交する方向に設けられ、当該２辺の間の距離に対応する長さを有し、
   前記排気口が、前記拡散体の周面を介して対向する２つの壁面のそれぞれの両端部において、高さ方向に延びるように設けられ、前記壁面の高さ方向の辺に対応する長さを有する請求項１記載の空調システム。
7. 前記排気口が、複数の区分に分割され、
   前記区分の開口量を調節する開口量調節機構が設けられている請求項１〜６いずれか１項に記載の空調システム。