(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から空気を供給するための給気口と内部の気体を排出するための排気口とを有する被制御室と、
空気より軽い可燃性ガスの濃度または濃度および速度を含む物理量を測定可能で、前記被制御室の上部に配置された複数のガスセンサと、
前記被制御室の内部の気体を前記排気口から強制的に排気可能に設けられた排気手段と、
前記排気口からの排気量を調整するよう、各ガスセンサで測定された前記可燃性ガスの濃度およびその濃度から求めた前記可燃性ガスの速度に基づいて、または、各ガスセンサで測定された前記可燃性ガスの濃度および速度に基づいて、前記可燃性ガスの発生量を求め、あらかじめ設定された前記可燃性ガスの発生量と前記排気口からの排気量との関係に従って前記排気手段を制御可能に設けられた制御手段とを、
有することを特徴とする換気制御システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記排気口から排気するとき、前記可燃性ガスが前記被制御室の床面に沿って流れないよう前記排気手段を制御可能であることを、特徴とする請求項１記載の換気制御システム。
【請求項３】
前記被制御室は三方が側壁に囲まれ、残りの一方が外部に開放されて前記給気口を成しており、前記給気口とは反対側の天井面の端部に前記排気口を有していることを、特徴とする請求項１または２記載の換気制御システム。
【請求項４】
各ガスセンサは、前記被制御室の天井面近傍の高さ位置と、それより下方の高さ位置とに、それぞれ１または複数設置されていることを、特徴とする請求項１、２または３記載の換気制御システム。
【請求項５】
外部から空気を供給するための給気口と内部の気体を排出するための排気口とを有する被制御室の上部に配置された複数のガスセンサで、空気より軽い可燃性ガスの濃度または濃度および速度を含む物理量を測定し、測定された前記可燃性ガスの濃度およびその濃度から求めた前記可燃性ガスの速度に基づいて、または、各ガスセンサで測定された前記可燃性ガスの濃度および速度に基づいて、前記可燃性ガスの発生量を求め、あらかじめ設定された前記可燃性ガスの発生量と前記排気口からの排気量との関係に従って、排気量を調整しながら前記被制御室の内部の気体を前記排気口から強制的に排気することを、特徴とする換気制御方法。
【請求項６】
前記可燃性ガスが前記被制御室の床面に沿って流れないよう、排気量を調整しながら前記被制御室の内部の気体を前記排気口から排気することを、特徴とする請求項５記載の換気制御方法。
【請求項７】
前記被制御室は三方が側壁に囲まれ、残りの一方が外部に開放されて前記給気口を成しており、前記給気口とは反対側の天井面の端部に前記排気口を有していることを、特徴とする請求項５または６記載の換気制御方法。
【請求項８】
各ガスセンサは、前記被制御室の天井面近傍の高さ位置と、それより下方の高さ位置とに、それぞれ１または複数設置されていることを、特徴とする請求項５、６または７記載の換気制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、換気制御システムおよび換気制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可燃性ガスを取り扱う空間において、漏洩する可燃性ガスをセンサにより検出し、検出結果に基づいて給気または排気を制御して換気することが、一般的に行われている（例えば、特許文献１、２または３参照）。また、水素を搭載した車両を駐停車する駐車場などの施設において、駐車した車両の放出水素量に関するデータを利用して、施設内の換気を行うシステムも開発されている（例えば、特許文献４または５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６１２０７９３号明細書
【特許文献２】特開２００９−１４４７３号公報
【特許文献３】国際公開第２００６／１１２４８９号
【特許文献４】特開２００５−３５３３４６号公報
【特許文献５】特開２００７−２６３４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１乃至３に記載の換気システムでは、可燃性ガスの検出や濃度計測を１箇所のみで行っているため、漏洩した可燃性ガスが放出されて拡散する場合等に、気流などの物理的要因により可燃性ガスが正確に捕獲されないことがある。また、特許文献４および５に記載の換気システムでは、車両が故障した場合には、車両の放出水素量に関する正確なデータが得られない。このように、特許文献１乃至５に記載の換気システムでは、可燃性ガスの漏洩を正確に把握できない可能性があり、可燃性ガスによる発火や爆発などを引き起こす危険性があるという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、可燃性ガスの漏洩を正確に把握して確実に換気を行うことができ、可燃性ガスによる発火や爆発などを防ぐことができる換気制御システムおよび換気制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る換気制御システムは、外部から空気を供給するための給気口と内部の気体を排出するための排気口とを有する被制御室と、空気より軽い可燃性ガスの濃度または濃度および速度を含む物理量を測定可能で、前記被制御室の上部に配置された複数のガスセンサと、前記被制御室の内部の気体を前記排気口から強制的に排気可能に設けられた排気手段と、前記排気口からの排気量を調整するよう、各ガスセンサで測定された前記可燃性ガスの濃度およびその濃度から求めた前記可燃性ガスの速度に基づいて、または、各ガスセンサで測定された前記可燃性ガスの濃度および速度に基づいて、前記可燃性ガスの発生量を求め、あらかじめ設定された前記可燃性ガスの発生量と前記排気口からの排気量との関係に従って前記排気手段を制御可能に設けられた制御手段とを、有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る換気制御方法は、外部から空気を供給するための給気口と内部の気体を排出するための排気口とを有する被制御室の上部に配置された複数のガスセンサで、空気より軽い可燃性ガスの濃度または濃度および速度を含む物理量を測定し、測定された前記可燃性ガスの濃度およびその濃度から求めた前記可燃性ガスの速度に基づいて、または、各ガスセンサで測定された前記可燃性ガスの濃度および速度に基づいて、前記可燃性ガスの発生量を求め、あらかじめ設定された前記可燃性ガスの発生量と前記排気口からの排気量との関係に従って、排気量を調整しながら前記被制御室の内部の気体を前記排気口から強制的に排気することを、特徴とする。
【０００８】
本発明に係る換気制御システムおよび換気制御方法は、水素などの可燃性ガスが取り扱われる、給気口により一部が開放された空間（被制御室）で好適に使用される。本発明に係る換気制御システムおよび換気制御方法では、複数のガスセンサにより、被制御室の上部の複数の位置で、空気より軽い可燃性ガスの濃度または濃度および速度を含む物理量を測定するため、１箇所のみで可燃性ガスを検出する場合と比べ、可燃性ガスの分布や拡散の方向、移動速度、漏洩位置、単位時間での漏洩量、漏洩量の時間変化、全漏洩量など、可燃性ガスの漏洩をより正確に把握することができる。
【０００９】
また、その物理量の測定結果に基づいて排気量を調整しながら排気口から被制御室の内部の空気を排気することにより、給気口から外部の新鮮な空気を被制御室の内部に導入し、可燃性ガスの流れを制御しながら可燃性ガスを排気することができる。これにより、被制御室の内部を確実、迅速、効率的かつ効果的に換気することができ、可燃性ガスによる発火や爆発などを防ぐことができる。また、本発明に係る換気制御システムおよび換気制御方法では、可燃性ガスの濃度および速度を利用することにより、高精度で可燃性ガスの発生量（漏洩量）を求めることができる。このため、可燃性ガスの流れを高度に制御することができ、換気効率を高めることができる。なお、可燃性ガスの発生量と可燃性ガスの排気量との関係は、あらかじめ数値流体力学計算によるシミュレーションなどにより求めておくことが好ましい。
【００１０】
本発明に係る換気制御システムおよび換気制御方法は、複数のガスセンサを用いるため、任意の可燃性ガス漏洩位置や漏洩量、漏洩形態に対応して、確実かつ迅速に換気することができる。本発明に係る換気制御システムおよび換気制御方法は、具体的には、駐車場、トンネル、水素ステーション、ガス田など、水素などの可燃性ガスが取り扱われる密閉度が高い空間で使用することができる。
【００１１】
各ガスセンサは、可燃性ガスの濃度を測定可能な水素センサ等の濃度センサや、可燃性ガスの移動速度を測定可能な速度センサなどの各種センサを内蔵したセンサから成っていてもよく、濃度センサや速度センサなどの各種センサを個別に設けて構成されていてもよい。また、各ガスセンサは、濃度センサのみから成っていてもよい。この場合、各ガスセンサにより測定された濃度の分布から、可燃性ガスの移動速度等の物理量を求めることができる。各ガスセンサは、可燃性ガスに対して所定の測定精度を維持するために、所定の密度で配置されていることが好ましい。各ガスセンサは、自発的にまたは外部からの制御により移動可能であってもよい。この場合、可燃性ガスの漏洩位置や漏洩量等に応じて各ガスセンサを移動させることにより、測定精度を向上させることができる。
【００１２】
本発明に係る換気制御システムおよび換気制御方法では、各ガスセンサが濃度および速度以外の他の物理量も測定可能であってもよく、その物理量を含めて排気量を調整可能であってもよい。また、被制御室の内部の気体の排気口からの排気量は、各ガスセンサによる測定結果に基づいて可燃性ガスの分布等をリアルタイムで把握し、給気口および排気口の位置などを勘案して、最適な値に調整されてもよい。
【００１３】
本発明に係る換気制御システムで、前記制御手段は、前記排気口から排気するとき、前記可燃性ガスが前記被制御室の床面に沿って流れないよう前記排気手段を制御可能であることが好ましい。本発明に係る換気制御方法は、前記可燃性ガスが前記被制御室の床面に沿って流れないよう、排気量を調整しながら前記被制御室の内部の気体を前記排気口から排気することが好ましい。この場合、可燃性ガスが被制御室の床面に沿って流れ、床面に存在する塵埃や床面との摩擦による静電気などにより、発火したり爆発したりするのを防ぐことができ、安全性が高い。
【００１５】
本発明に係る換気制御システムで、前記被制御室は三方が側壁に囲まれ、残りの一方が外部に開放されて前記給気口を成しており、前記給気口とは反対側の天井面の端部に前記排気口を有していることが好ましい。本発明に係る換気制御方法で、前記被制御室は三方が側壁に囲まれ、残りの一方が外部に開放されて前記給気口を成しており、前記給気口とは反対側の天井面の端部に前記排気口を有していることが好ましい。この場合、排気口からの排気量を制御することにより、可燃性ガスが床面に沿って移動したり、天井面付近に滞留したりするのを防ぐことができ、安全性が高い。また、排気口が一箇所でよいため、被制御室の製造コストの低減を図ることができ、費用対効果に優れている。
【００１６】
本発明に係る換気制御システムで、各ガスセンサは、前記被制御室の天井面近傍の高さ位置と、それより下方の高さ位置とに、それぞれ１または複数設置されていてもよい。本発明に係る換気制御方法で、各ガスセンサは、前記被制御室の天井面近傍の高さ位置と、それより下方の高さ位置とに、それぞれ１または複数設置されていてもよい。この場合、特に上下方向での可燃性ガスの分布や移動速度を高精度に把握することができ、換気効率を高めることができる。また、天井面付近に滞留する可燃性ガスを把握することができ、これらの可燃性ガスを含めて、より効率的に換気を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、可燃性ガスの漏洩を正確に把握して確実に換気を行うことができ、可燃性ガスによる発火や爆発などを防ぐことができる換気制御システムおよび換気制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態の換気制御システムを示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の換気制御システムおよび換気制御方法のシミュレーション用モデルを示す斜視図である。
【図３】図２に示す換気制御システムおよび換気制御方法のシミュレーション用モデルの設定条件を示すテーブルである。
【図４】図２に示す換気制御システムおよび換気制御方法のシミュレーション用モデルによる、排気口の位置、排気口からの排気量、水素の漏洩位置および漏洩量、を変えた場合のシミュレーション結果を示す縦断面図である。
【図５】図２に示す換気制御システムおよび換気制御方法のシミュレーション用モデルによる、排気口からの排気量、水素の漏洩位置および漏洩量を変えた場合のシミュレーション結果の、（ａ）適用可能（acceptable）および適用不可能（unacceptable）の場合の代表例を示す縦断面図、（ｂ）排気口からの排気量（Ｑｅｘ）と水素の漏洩量（Ｑｉｎ）との関係を示すグラフである。
【図６】図２に示す換気制御システムおよび換気制御方法のシミュレーション用モデルによる、排気口からの排気量を制御した場合のシミュレーション結果を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図６は、本発明の実施の形態の換気制御システムおよび換気制御方法を示している。
図１に示すように、本発明の実施の形態の換気制御システム１０は、被制御室１１と複数のガスセンサ１２と排気手段１３と制御手段１４とを有している。
【００２０】
図１に示すように、被制御室１１は、幅および高さよりも奥行きが長い直方体状の空間を成し、天井、床、１対の側壁および奥の側壁で囲まれている。被制御室１１は、三方が側壁に囲まれ、残りの一方が外部に開放されて、外部から空気を供給するための給気口２１を成している。被制御室１１は、給気口２１とは反対側の天井面１１ａの端部に、内部の気体を排出するための排気口２２を有している。
【００２１】
複数のガスセンサ１２は、空気より軽い可燃性ガスの濃度および速度を測定可能なセンサから成っている。各ガスセンサ１２は、例えば、水素の濃度や速度を測定するための水素センサから成っている。図１に示すように、各ガスセンサ１２は、被制御室１１の上部の、床面から所定の高さの面Ω、および、被制御室１１の天井面１１ａの直下に、それぞれ複数設けられている。面Ωに設けられた複数のガスセンサ１２は、被制御室１１の奥行き方向および幅方向にそれぞれ所定の間隔で配置されている。面Ωに設けられた複数のガスセンサ１２は、天井から吊り下げられたり、側壁に固定されて面Ωに沿って設けられた格子に取り付けられたりして設けられている。天井面１１ａの直下に設けられた複数のガスセンサ１２は、天井に固定され、被制御室１１の幅方向の中心位置に、被制御室１１の奥行き方向に沿って所定の間隔で１列に設けられている。
【００２２】
図１に示すように、排気手段１３は、回転数を制御可能なファンから成っている。排気手段１３は、排気口２２の上方に設けられ、回転することにより、被制御室１１の内部の気体を排気口２２から強制的に排気可能に構成されている。
【００２３】
図１に示すように、制御手段１４は、各ガスセンサ１２および排気手段１３に接続されている。制御手段１４は、各ガスセンサ１２で測定された可燃性ガスの濃度および速度に基づいて、可燃性ガスの発生量（漏洩量）を求め、あらかじめ設定された可燃性ガスの発生量と排気口２２からの排気量との関係に従って排気手段１３のファンの回転数を制御可能になっている。このとき、可燃性ガスの発生量と可燃性ガスの排気量との関係を、可燃性ガスが被制御室１１の床面１１ｂに沿って流れたり天井面１１ａに滞留したりしないよう、あらかじめ数値流体力学計算によるシミュレーションなどにより求めておく。こうして、制御手段１４は、排気口２２からの排気量を調整可能になっている。
【００２４】
なお、各ガスセンサ１２が、可燃性ガスの濃度を測定可能な濃度センサのみから成っており、制御手段１４が、測定された可燃性ガスの濃度の分布から可燃性ガスの移動速度を求め、測定された濃度および求めた速度に基づいて、排気手段１３を制御可能になっていてもよい。
【００２５】
本発明の実施の形態の換気制御システム１０は、本発明の実施の形態の換気制御方法により好適に稼働される。本発明の実施の形態の換気制御システム１０は、駐車場、トンネル、水素ステーション、ガス田など、水素などの可燃性ガスが取り扱われる密閉度が高い空間（被制御室１１）で使用される。すなわち、まず、被制御室１１の内部で水素などの可燃性ガスが漏洩したとき、複数のガスセンサ１２が可燃性ガスを検知し、可燃性ガスの濃度および速度を測定する。
【００２６】
制御手段１４が、測定された可燃性ガスの濃度および速度に基づいて、可燃性ガスの発生量を求め、あらかじめ設定された可燃性ガスの発生量と排気口２２からの排気量との関係に従って、回転数を制御しながら排気手段１３のファンを回転させる。また、制御手段１４は、各ガスセンサ１２により測定される測定結果を常時受信して、リアルタイムで排気手段１３を制御する。このとき、給気口２１とは反対側の天井面１１ａの端部に排気口２２を設けているため、制御手段１４が、可燃性ガスが被制御室１１の床面１１ｂに沿って流れたり天井面１１ａに滞留したりしないよう、排気手段１３を制御することができる。また、床面１１ｂに存在する塵埃や床面１１ｂとの摩擦による静電気などにより、可燃性ガスが発火したり爆発したりするのを防ぐことができ、安全性が高い。こうして、制御手段１４により排気口２２からの排気量を調整しながら、被制御室１１の内部の気体を排気口２２から排気し、被制御室１１の内部を換気することができる。
【００２７】
本発明の実施の形態の換気制御システム１０および換気制御方法では、複数のガスセンサ１２により、被制御室１１の上部の複数の位置で、空気より軽い可燃性ガスの濃度および速度を測定するため、１箇所のみで可燃性ガスを検出する場合と比べ、可燃性ガスの分布や拡散の方向、移動速度、漏洩位置、単位時間での漏洩量、漏洩量の時間変化、全漏洩量など、可燃性ガスの漏洩をより正確に把握することができる。また、可燃性ガスの濃度および速度を利用するため、高精度で可燃性ガスの発生量を求めることができる。
【００２８】
このように、複数のガスセンサ１２の測定結果に基づいて排気量を調整しながら排気口２２から被制御室１１の内部の空気を排気するため、給気口２１から外部の新鮮な空気を被制御室１１の内部に導入し、可燃性ガスの流れを高度に制御しながら可燃性ガスを排気することができる。これにより、被制御室１１の内部を確実、迅速、効率的かつ効果的に換気することができ、可燃性ガスによる発火や爆発などを防ぐことができる。このように、本発明の実施の形態の換気制御システム１０および換気制御方法は、複数のガスセンサ１２を用いるため、任意の可燃性ガス漏洩位置や漏洩量、漏洩形態に対応して、確実かつ迅速に換気することができる。
【００２９】
本発明の実施の形態の換気制御システム１０および換気制御方法では、複数のガスセンサ１２が、床面１１ｂから所定の高さの面および被制御室１１の天井面１１ａ直下に設けられているため、上下方向での可燃性ガスの分布や移動速度を高精度に把握することができ、換気効率を高めることができる。また、天井面１１ａ付近に滞留した可燃性ガスを把握することができ、より効率的に換気を行うことができる。排気口２２が一箇所でよいため、被制御室１１の製造コストの低減を図ることができ、費用対効果に優れている。
【実施例１】
【００３０】
本発明の実施の形態の換気制御システム１０および換気制御方法について、数値流体力学計算によるシミュレーションを行った。シミュレーションでは、被制御室１１として、図２に示す、奥行き２．９ｍ、高さ１．２２ｍ、幅０．７４ｍの直方体状の空間を想定した。被制御室１１は、一方の端面が開放されて、給気口２１となっている。
【００３１】
また、図３に示すように、排気口２２（Roof Vent）として、被制御室１１の天井面１１ａの、給気口２１とは反対側の最奥端部と中央部の２箇所を想定した。可燃性ガスは水素とし、水素の漏洩位置（Leak Position；hydrogen inlet）として、床面１１ｂの給気口側端部、中央部、最奥端部の３箇所を想定した。図２に示すＸＹＺ座標に基づいて、排気口２２および漏洩位置の具体的な位置を、図３に座標値で表す。
【００３２】
また、ガスセンサ１２は、水素センサおよび速度センサから成り、図２に示すように、天井面１１ａから２ｃｍ下の高さに５つ設置され（Ｓ１〜Ｓ５）、床面１１ｂから０．８ｍの高さの面Ω（sensing plane Ω）に所定の間隔で複数設置されている状態を想定した。ガスセンサ１２の具体的な位置を、図３に座標値で表す。
【００３３】
また、シミュレーションでは、連続方程式、重力場での圧縮性Navier-Stokes方程式、エネルギー方程式、水素の輸送方程式、完全気体の状態方程式を用い、気体の拡散はFick’s Lawに従った。シミュレーションには、米国商務省標準技術研究所（National Institute of Standards and Technology；NIST）によるＣＦＤ解析プログラム（Fire Dynamics Simulator；FDS）を使用した。
【００３４】
排気口２２の位置を天井面１１ａの最奥端部と中央部とに変えた場合の、水素濃度の時間変化のシミュレーションを行い、その結果を図４に示す。図４（１）は、排気口２２が中央部（Roof type :2）で、水素の漏洩位置が床面１１ｂの中央部（Leak position type: 2）のとき、図４（２）は、排気口２２が最奥端部（Roof type :1）で、水素の漏洩位置が最奥端部（Leak position type: 1）のとき、図４（３）は、排気口２２が最奥端部（Roof type :1）で、水素の漏洩位置が中央部（Leak position type: 2）のとき、図４（４）は、排気口２２が最奥端部（Roof type :1）で、水素の漏洩位置が給気口側端部（Leak position type: 3）のときの、漏洩開始から５０秒後の結果を示す。なお、排気口２２からの排気量（Ｑｅｘ）および水素の漏洩量（Ｑｉｎ）は一定とし、それぞれの値を図４中に記載している。
【００３５】
図４（１）に示すように、排気口２２が中央部にあるとき、給気口２１から外部の空気（Fresh air）が流入するため、水素は被制御室１１の奥の方に流され、完全には排出されないことが確認された。また、排気口２２からの排気量が増えるに従って、奥に流れる水素の拡がりが拡大する傾向が認められた。
【００３６】
図４（２）〜（４）に示すように、排気口２２が最奥端部にあるとき、排気口２２からの排気量が増えるに従い、また、排気口２２と水素の漏洩位置とが離れるに従って、水素の上昇時の傾きが大きくなり、床面１１ｂを這う現象（ground creeping）が認められた。この場合、床面１１ｂの塵埃などによる静電気で、水素が爆発する危険性が高くなる。
【００３７】
次に、排気口２２の位置を天井面１１ａの最奥端部（Roof type :1）に固定し、水素の漏洩位置を床面１１ｂの最奥端部（Leak position type: 1）、中央部（Leak position type: 2）、給気口側端部（Leak position type: 3）の３箇所、水素の漏洩量（Ｑｉｎ）を１．１８×１０−４、２．３６×１０−４、４．７２×１０−４、７．０８×１０−４、９．４４×１０−４ｍ３／ｓの５段階、排気口２２からの排気量（Ｑｅｘ）を２．３２×１０−２、４．６５×１０−２、６．９７×１０−２、９．２９×１０−２、１．１６×１０−１、１．３９×１０−１、１．６３×１０−１、１．８６×１０−１、２．０９×１０−１ｍ３／ｓの９段階に変えた場合について水素濃度の時間変化のシミュレーションを行い、その結果を図５に示す。なお、排気口２２からの排気量および水素の漏洩量は、それぞれの場合で一定としている。
【００３８】
図５（ａ）（２）に示すような、水素が排気口２２から完全に排出されたものを適用可能（acceptable）とし、図５（ａ）（１）に示すような、給気口２１に向かって水素の拡散（dispersion）が起こったものを適用不可能（unacceptable）とし、排気口２２からの排気量（Ｑｅｘ）を縦軸、水素の漏洩量（Ｑｉｎ）を横軸としたグラフ上にプロットし、図５（ｂ）に示す。なお、図５（ｂ）には、図４で使用した排気口２２からの排気量（Ｑｅｘ）および床面１１ｂを這う現象（ground creeping）の発生する範囲も示す。
【００３９】
図５（ｂ）に示すように、適用可能（acceptable；図５（ｂ）中の○印）と適用不可能（unacceptable；図５（ｂ）中の×印）との境界は、水素の漏洩位置（Leak position）によって変わることが確認された。図５（ｂ）から、全ての結果を総合して、水素の漏洩位置によらず、適用不可能（unacceptable）を含まないように境界を定めると、式（１）が得られる。
【数１】
0005494169.tif 000002
【００４０】
図４および図５に示すように、排気口２２が中央部にあるときには水素が完全に排出されないため、水素を完全に排出するためには、給気口２１とは反対側の天井面１１ａの最奥端部に排気口２２を設置するのがよいことが確認された。また、排気口２２からの排気量が多い場合には、水素が床面１１ｂを這う現象（ground creeping）が発生し、排気口２２からの排気量が少ない場合には、給気口２１に向かって水素の拡散が起こるため、水素の漏洩量に応じて排気量を調節する必要があることが確認された。
【００４１】
次に、水素を完全に排出するために、各ガスセンサ１２で測定された水素の濃度および速度に基づいて、排気口２２からの排気量を調整する方法を提案する。まず、水素の漏洩量（Ｑleak(t)）を、式（２）により求める。ここで、ｖ（ｘｉ，ｚｋ）は面Ω内の座標（ｘｉ，ｚｋ）の位置のガスセンサ１２で測定された高さ方向の水素の速度、Ｙ（ｘｉ，ｚｋ）は面Ω内の座標（ｘｉ，ｚｋ）の位置のガスセンサ１２で測定された水素濃度、ΔＳｉ，ｋは面Ω内の座標（ｘｉ，ｚｋ）の位置のガスセンサ１２で代表される範囲の水平面での面積である。
【００４２】
【数２】
0005494169.tif 000003
なお、水素の漏洩量（Ｑleak(t)）を、式（２）の単純加算法ではなく、ガウス求積法により求めてもよい。
【００４３】
排気口２２からの排気量を以下のようにして調整する。
ａ）天井面１１ａ付近に設けられた５つのガスセンサ１２（Ｓ１〜Ｓ５）のうち、全てのガスセンサ１２の濃度が設定値ε２（＝０．１ｖｏｌ．％）より小さく、かつ、式（２）により求められた水素の漏洩量（Ｑleak(t)）が設定値ε１（＝１．０×１０−４ｍ３／ｓ）より小さい場合には、排気量は０とする。
ｂ）天井面１１ａ付近に滞留した水素を排出するために、天井面１１ａ付近に設けられた５つのガスセンサ１２（Ｓ１〜Ｓ５）のうち、少なくとも一つのガスセンサ１２の濃度が設定値ε２より大きく、かつ、式（２）により求められた水素の漏洩量（Ｑleak(t)）が設定値ε１より小さい場合には、排気量は一定値０．１３９４ｍ３／ｓとする。
ｃ）式（２）により求められた水素の漏洩量（Ｑleak(t)）が設定値ε１より大きい場合には、Ｑｉｎ＝Ｑleak(t) として、式（１）に従って排気量を求める。
【００４４】
ａ）〜ｃ）のようにして排気口２２からの排気量を制御した場合のシミュレーション結果の例を、図６に示す。なお、このシミュレーションには、上述のＣＦＤ解析プログラム（FDS）に、ａ）〜ｃ）のようにして排気口２２からの排気量を制御する機能を導入したプログラムを使用した。図６には、排気口２２の位置を天井面１１ａの最奥端部（Roof type :1）に固定し、水素の漏洩位置を床面１１ｂの最奥端部（Leak position type: 1）、中央部（Leak position type: 2）、給気口側端部（Leak position type: 3）の３箇所、水素の漏洩量（Ｑｉｎ）を１．１８×１０−４、４．７２×１０−４、９．４４×１０−４ｍ３／ｓの３段階に変えた場合について、水素濃度の時間変化をシミュレーションし、漏洩開始から５０秒後の結果を示している。なお、水素の漏洩量は、それぞれの場合で一定としている。
【００４５】
図６に示すように、全ての場合で、水素が滞留することなく、排気口２２から効果的に排気されていることが確認された。排気口２２の位置、漏洩位置および漏洩量の条件が同じ図４（３）と図６（２）（ｂ）、図４（４）と図６（３）（ｂ）とを比較すると、図６（２）（ｂ）および図６（３）（ｂ）では、水素が床面１１ｂを這う現象（ground creeping）が見られず、安全性が高いことが確認された。なお、水素の漏洩量が時間とともに変化する場合についてもシミュレーションを行った結果、水素を滞留させることなく、排気口２２から排気できることが確認された。
【符号の説明】
【００４６】
１０  換気制御システム
１１  被制御室
１１ａ  天井面
１１ｂ  床面
１２  ガスセンサ
１３  排気手段
１４  制御手段
２１  給気口
２２  排気口
【図１】
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【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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