(57)【要約】【課題】酸素濃度及び二酸化炭素濃度を継続的に制御して、人間が呼吸でき、且つ可燃物が燃焼できない室内環境を形成し維持することが可能な空気調整装置を提供する。【解決手段】人間が出入りする室内２の空気成分を調整する空気調整装置１であって、少なくとも二酸化炭素及び不活性ガスを含む第１ガスと、少なくとも酸素を含む第２ガスと、第１及び第２ガスを前記室内に供給するための管路２０と、第１及び第２ガスの流れを制御するための第１及び第２制御弁３１、３２と、室内２の酸素濃度を検出するための第１センサ４１と、室内２の二酸化炭素濃度を検出するための第２センサ４２と、第１及び第２センサ４１、４２の検出結果に基づいて、第１及び第２制御弁３１、３２を制御することにより、室内２の酸素濃度を１２〜１４％の範囲内に維持し、且つ前記室内の二酸化炭素濃度を３〜４％の範囲内に維持する制御手段５１と、を含む構成となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間が出入りする室内の空気成分を調整する空気調整装置であって、
少なくとも二酸化炭素及び不活性ガスを含む第１ガスと、
少なくとも酸素を含む第２ガスと、
前記第１及び第２ガスを前記室内に供給するための管路と、
前記第１及び第２ガスの流れを制御するための少なくとも一つの制御弁と、
前記室内の酸素濃度を検出するための第１センサと、
前記室内の二酸化炭素濃度を検出するための第２センサと、
前記第１及び第２センサの検出結果に基づいて、前記制御弁を制御することにより、前記室内の酸素濃度を１２〜１４％の範囲内に維持し、且つ前記室内の二酸化炭素濃度を３〜４％の範囲内に維持する制御手段と、を含む、
ことを特徴とする空気調整装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記制御弁を制御して、前記室内に第１ガスの供給を開始した後、少なくとも、
ａ）前記第１センサの検出結果に基づいて、酸素濃度が１２％以下か否かを判断し、酸素濃度が１２％以下であると判別した場合は、前記制御弁を制御して、前記室内への前記第１ガスの供給を停止し、前記室内に前記第２ガスを供給すること、
ｂ）前記第２センサの検出結果に基づいて、二酸化炭素濃度が３．５〜３．９％の範囲内の値以上か否かを判断し、二酸化炭素濃度が３．５〜３．９％の範囲内の値以上であると判別した場合は、前記制御弁を制御して、前記室内への前記第１ガスの供給を停止し、前記室内に前記第２ガスを供給すること、
ｃ）前記第１センサの検出結果に基づいて、酸素濃度が１３．１〜１３．９％の範囲内の値以上か否かを判断し、酸素濃度が１３．１〜１３．９％の範囲内の値以上であると判別した場合は、前記制御弁を制御して、前記室内への前記第２ガスの供給を停止し、前記室内に前記第１ガスを供給すること、
ｄ）前記第２センサの検出結果に基づいて、二酸化炭素濃度が３％以下か否かを判断し、二酸化炭素濃度が３％以下であると判別した場合は、前記制御弁を制御して、前記室内への前記第２ガスの供給を停止し、前記室内に前記第１ガスを供給すること、
を含む制御を実行する、請求項１に記載の空気調整装置。
【請求項３】
前記第１ガスが、窒素５２％、アルゴン４０％及び二酸化炭素８％が混合されたイナージェン（登録商標）ガスである請求項１又は２に記載の空気調整装置。
【請求項４】
前記第２ガスが、空気である請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調整装置。
【請求項５】
前記室内が、前記第１ガスの供給によって正圧に保たれる請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調整装置。
【請求項６】
前記室内にエアサーキュレータを備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調整装置。
【請求項７】
人間が出入りする室内の空気成分を調整する空気調整装置であって、
少なくとも二酸化炭素及び不活性ガスを含む第１ガスを前記室内に供給するための管路と、
前記第１ガスの流れを制御するための少なくとも一つの制御弁と、
前記室内の酸素濃度を検出するための第１センサと、
前記室内の二酸化炭素濃度を検出するための第２センサと、
前記室内と室外の気圧差を検出するための第３センサと、
前記第１及び第２センサの検出結果に基づいて、前記制御弁を制御することにより、前記室内の酸素濃度を１２〜１４％の範囲内に維持し、且つ前記室内の二酸化炭素濃度を３〜４％の範囲内に維持するとともに、前記第３センサの検出結果に基づいて、前記室内の気圧を前記室外の気圧と同じ又は１〜２０００Ｐａ高い正圧に維持する制御手段と、を含む、
ことを特徴とする空気調整装置。
【請求項８】
前記室内に設置された火災感知器と、
火災の報知手段と、
前記制御手段とは異なる第２制御手段と、をさらに備え、
前記第２制御手段は、前記火災感知器からの信号を受信した場合に、前記報知手段によって火災の発生を報知するとともに、前記制御手段の制御に優先して前記第１制御弁を開き、所定時間の間、前記第１ガスを前記室内に連続的に放出させる請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間が出入りする室内の空気成分を調整する空気調整装置に関し、特に、酸素濃度及び二酸化炭素濃度を継続的に制御して、人間が呼吸でき、且つ可燃物が燃焼できない室内環境を維持する空気調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、建築又はプラント用の消火設備として、例えば、スプリンクラー設備、泡消火設備、二酸化炭素消火設備、不活性ガス消火設備などを提供している。従来の消火設備は、いずれも火災が発生した後に自動又は手動で起動し、火災現場に消火用水、消火泡又は消火ガスが放出される構成となっていた（特許文献１〜５、７を参照）。
【０００３】
このうち、特許文献１には、米国のランバートセン博士によって発明された、二酸化炭素と不活性ガスとからなる消火ガスが開示されている。この消火ガスのうち、窒素５２％、アルゴン４０％及び二酸化炭素８％を混合させたものは、イナージェン（登録商標）ガスと呼ばれている。以下、イナージェン（登録商標）ガスを「ＩＧ−５４１」という。ＩＧ−５４１は、大気に含まれる成分で構成されており、空気中の酸素濃度を１２〜１４％に下げるとともに、二酸化炭素濃度を３〜４％に上げる。単に酸素濃度を低下させる窒息消火は、人体への危険性が懸念される。これに対し、ＩＧ−５４１は、３〜４％の二酸化炭素によって脳の呼吸中枢が刺激され、呼吸量と血量とが増え、脳への酸素供給量が確保される。これにより、消火ガスが放出された後の火災現場において、正常な退避行動をとることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−５８２７２号公報
【特許文献２】特開平８−１７３５６５号公報
【特許文献３】特開平９−２７６４２８号公報
【特許文献４】特開平１１−２６７２４０号公報
【特許文献５】特開２００２−７５２号公報
【特許文献６】特表２００３−５３０９２２号公報
【特許文献７】特表２０１０−５３４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＩＧ−５４１は、大気に含まれる成分で構成された不活性ガスであるから、器物を汚損させることなく消火することができる。このため、本出願人は、従来から博物館、美術館、重要文化財などの特殊な防護対象区画に、ＩＧ−５４１を用いた消火設備を適用することを強く推奨してきた。
【０００６】
しかし、消火設備は、火災が発生してから起動するものであり、ＩＧ−５４１による迅速な消火が行われたとしても、火災による被害を全くの無にすることまではできない。例えば、博物館や美術館の展示品や重要文化財それ自体が、出火元となる場合があり、部分的な焼失や煙による被害を無くすことはできない。また、火災現場から避難する人々が誤って破損してしまう二次的被害も生じ得る。
【０００７】
そもそも「消火」という行為自体が、既に生じた火災に対して行うものであり、「消火」によっては、火災が発生した直後の被害までも無くすことはできない。つまり、どんなに優れた消火ガスがあったとしても、この消火ガスが放出される前の防護対象区画内は、可燃物が燃焼できる空気成分となっており、いつでも火災が生じ得る環境なのである。
【０００８】
ここで、特許文献３の図１には、前もって室内の酸素濃度を１５〜２０％まで低下させておき、火災発生時にガス系消火剤を放出する火災の予防と消火方法が開示されている。また、特許文献６の図４には、低酸素発生装置によって、室内の酸素濃度を１２〜１５％に維持した、高度な防火を要する有人公共設備が開示されている。
【０００９】
しかし、特許文献３の方法では、室内の酸素濃度１５〜２０％が比較的に高く、人体の健康に支障がない反面、火災の発生を未然に防止する効果が極めて低い。一方、特許文献６の設備では、室内の酸素濃度１２〜１５％が比較的に低く、火災の発生を未然に防止する効果が高い反面、人体の健康に支障が生じるおそれがある。ここで、特許文献６には、二酸化炭素の呼吸促進効果について記載されているが、これを適用するための具体的な手段、制御処理については記載されていない。
【００１０】
さらに、特許文献３の方法は、酸素富化装置によって室内の酸素を室外に排出させ、酸素濃度を１５〜２０％に維持している。一方、特許文献６の設備は、低酸素発生装置によって低酸素気体を生成し、この低酸素気体を室内に供給して、酸素濃度を１２〜１５％に維持している。このように、特許文献３、６の方法及び設備は、いずれも室内の酸素濃度を低下させる装置のみによって酸素濃度を制御しており、酸素濃度が低くなり過ぎた場合の具体的な手段、制御処理については記載されていない。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、酸素濃度及び二酸化炭素濃度を継続的に制御して、人間が呼吸でき、且つ可燃物が燃焼できない室内環境を形成し維持することが可能な空気調整装置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】
【００１２】
（１）上記目的を達成するため、第１の本発明に係る空気調整装置は、人間が出入りする室内の空気成分を調整する空気調整装置であって、少なくとも二酸化炭素及び不活性ガスを含む第１ガスと、少なくとも酸素を含む第２ガスと、前記第１及び第２ガスを前記室内に供給するための管路と、前記第１及び第２ガスの流れを制御するための少なくとも一つの制御弁と、前記室内の酸素濃度を検出するための第１センサと、前記室内の二酸化炭素濃度を検出するための第２センサと、前記第１及び第２センサの検出結果に基づいて、前記制御弁を制御することにより、前記室内の酸素濃度を１２〜１４％の範囲内に維持し、且つ前記室内の二酸化炭素濃度を３〜４％の範囲内に維持する制御手段と、を含む構成としてある。
【００１３】
上記（１）の構成によれば、防護対象区画である室内の酸素濃度を１２〜１４％の範囲内に維持し、且つ二酸化炭素濃度を３〜４％の範囲内に維持することができる。これにより、人間が呼吸でき、且つ可燃物が燃焼できない室内環境を形成し維持することができ、火災発生の未然防止が可能となる。つまり、火災による被害が全くの無となる。
【００１４】
（２）上記（１）の空気調整装置において、前記制御手段は、前記制御弁を制御して、前記室内に第１ガスの供給を開始した後、少なくとも、ａ）前記第１センサの検出結果に基づいて、酸素濃度が１２％以下か否かを判断し、酸素濃度が１２％以下であると判別した場合は、前記制御弁を制御して、前記室内への前記第１ガスの供給を停止し、前記室内に前記第２ガスを供給すること、ｂ）前記第２センサの検出結果に基づいて、二酸化炭素濃度が３．５〜３．９％の範囲内の値以上か否かを判断し、二酸化炭素濃度が３．５〜３．９％の範囲内の値以上であると判別した場合は、前記制御弁を制御して、前記室内への前記第１ガスの供給を停止し、前記室内に前記第２ガスを供給すること、ｃ）前記第１センサの検出結果に基づいて、酸素濃度が１３．１〜１３．９％の範囲内の値以上か否かを判断し、酸素濃度が１３．１〜１３．９％の範囲内の値以上であると判別した場合は、前記制御弁を制御して、前記室内への前記第２ガスの供給を停止し、前記室内に前記第１ガスを供給すること、ｄ）前記第２センサの検出結果に基づいて、二酸化炭素濃度が３％以下か否かを判断し、二酸化炭素濃度が３％以下であると判別した場合は、前記制御弁を制御して、前記室内への前記第２ガスの供給を停止し、前記室内に前記第１ガスを供給すること、を含む制御を実行する構成にするとよい。
【００１５】
上記（２）の構成によれば、室内の酸素濃度を１２〜１４％の範囲内に精度よく維持することができ、且つ室内の二酸化炭素濃度を３〜４％の範囲内に精度よく維持することができる。この結果、室内において、二酸化炭素の呼吸促進効果を発揮させつつ、可燃物の燃焼を効果的に抑えることが可能となる。
【００１６】
（３）好ましくは、上記（１）又は（２）の空気調整装置において、前記第１ガスが、窒素５２％、アルゴン４０％及び二酸化炭素８％が混合されたＩＧ−５４１である構成にするとよい。
【００１７】
上記（３）の構成によれば、市販されているＩＧ−５４１をそのまま利用して、室内の酸素濃度を１２〜１４％の範囲内にすると同時に、二酸化炭素濃度を３〜４％の範囲内にすることができる。したがって、ＩＧ−５４１を利用した場合は、人間が呼吸でき、且つ可燃物が燃焼できない室内環境を形成し維持することが、比較的容易に実現される。
【００１８】
（４）好ましくは、上記（１）〜（３）のいずれかの空気調整装置において、前記第２ガスが、空気である構成にするとよい。
【００１９】
上記（４）の構成によれば、室内に第２ガスを供給するための構成を極めて簡単にすることができ、空気調整装置の安全性を大幅に向上させることが可能となる。すなわち、第２ガスとして、室内に純酸素を供給することも考えられるが、純酸素は、人体に有害であり、火災や爆発の原因となることもある。このため、安全性確保の必要性により、装置の構成が複雑となる。そこで、第２ガスとして、酸素を含む空気を用いれば、装置の安全性は極めて高くなり、構成も簡単になる。
【００２０】
（５）好ましくは、上記（１）〜（４）のいずれかの空気調整装置において、前記室内が、前記第１ガスの供給によって正圧に保たれる構成にするとよい。
【００２１】
上記（５）の構成によれば、室外の空気が室内に入りにくくなり、酸素濃度及び二酸化炭素濃度の正確な制御が容易になる。
【００２２】
（６）好ましくは、上記（１）〜（５）のいずれかの空気調整装置において、前記室内にエアサーキュレータを備えた構成にするとよい。
【００２３】
上記（６）の構成によれば、室内の空気成分を均一にすることができ、酸素濃度及び二酸化炭素濃度をより正確に検出し制御することが可能となる。
【００２４】
（７）上記目的を達成するため、第２の本発明に係る空気調整装置は、人間が出入りする室内の空気成分を調整する空気調整装置であって、少なくとも二酸化炭素及び不活性ガスを含む第１ガスを前記室内に供給するための管路と、前記第１ガスの流れを制御するための少なくとも一つの制御弁と、前記室内の酸素濃度を検出するための第１センサと、前記室内の二酸化炭素濃度を検出するための第２センサと、前記室内と室外の気圧差を検出するための第３センサと、前記第１及び第２センサの検出結果に基づいて、前記制御弁を制御することにより、前記室内の酸素濃度を１２〜１４％の範囲内に維持し、且つ前記室内の二酸化炭素濃度を３〜４％の範囲内に維持するとともに、前記第３センサの検出結果に基づいて、前記室内の気圧を前記室外の気圧と同じ又は１〜２０００Ｐａ高い正圧に維持する制御手段と、を含む、構成としてある。
【００２５】
上記（７）の構成によれば、防護対象区画である室内への外気の流入が低減され、室内の酸素濃度を１２〜１４％の範囲内に維持し、且つ二酸化炭素濃度を３〜４％の範囲内に維持することができる。これにより、人間が呼吸でき、且つ可燃物が燃焼できない室内環境を形成し維持することができ、火災発生の未然防止が可能となる。つまり、火災による被害が全くの無となる。また、上記（１）の構成と比較して、第２ガスを室内に供給するための設備の簡素化を図ることが可能となる。
【００２６】
（８）好ましくは、上記（１）〜（７）のいずれかの空気調整装置において、前記室内に設置された火災感知器と、火災の報知手段と、前記制御手段とは異なる第２制御手段と、をさらに備え、前記第２制御手段は、前記火災感知器からの信号を受信した場合に、前記報知手段によって火災の発生を報知するとともに、前記制御手段の制御に優先して前記第１制御弁を開き、所定時間の間、前記第１ガスを前記室内に連続的に放出させる構成にするとよい。
【００２７】
上記（８）の構成によれば、制御手段による火災発生の未然防止と、第２制御手段による火災発生後の迅速な消火との二重の防火対策が講じられることになる。例えば、制御手段による酸素濃度及び二酸化炭素濃度の制御が、意図的に又は故障によって実行されていない場合に、万が一火災が発生したとしても、第２制御手段が、火災の発生を報知するとともに、第１ガスを放出させて迅速に消火する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、酸素濃度及び二酸化炭素濃度を継続的に制御して、人間が呼吸でき、且つ可燃物が燃焼できない室内環境を形成し維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る空気調整装置を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、第１ガス（ＩＧ−５４１）の成分比を示す説明図である。図２（ｂ）は、第１ガスが放出された後における防護対象区画（室内）の空気の成分比を示す説明図である。図２（ｃ）は、一般的な大気の成分比を示す説明図である。
【図３】図３は、第１制御手段による空気調整制御を示すフローチャートである。
【図４】図４は、第２制御手段による消火制御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】
【００３０】
次に、本発明の実施形態に係る空気調整装置について、図面を参照しつつ説明する。
【００３１】
＜装置構成＞
図１は、本実施形態に係る空気調整装置１の構成を示す。空気調整装置１は、防護対象区画である室内２の空気成分を調整する。空気調整装置１は、例えば、屋内駐車場、中央監視室、発電機室、機械室、通信機器室、コンピュータ室、データ処理室、物品展示室、博物館、美術館、重要文化財、資料保管室、資料展示室、書庫、金庫、危険物倉庫、塗装ブース、塗料庫、電力変電施設、火力・原子力発電所などに設置される。
【００３２】
空気調整装置１は、第１ガスユニット１１、第２ガスユニット１２、管路２０、複数の噴射ヘッド２１、第１制御弁３１、第２制御弁３２、第１センサ４１、第２センサ４２、第１制御手段５１、第２制御手段５２、エアサーキュレータ６０、火災感知器７１、報知手段としてのスピーカ７２及び避圧口７３を含む。
【００３３】
第１ガスユニット１１は、第１ガスが充填された複数のガスボンベを備える。第１ガスは、少なくとも二酸化炭素及び不活性ガスを含む。第１ガスは、人体に無害な不活性ガスに小量の二酸化炭素を混合することで生成することができる。本実施形態では、第１ガスとして、市販されているＩＧ−５４１をそのままの成分で適用する。このような第１ガスは、室内２の酸素濃度を低下させ、且つ二酸化炭素濃度を上昇させるために用いられる。
【００３４】
第２ガスユニット１２は、第２ガスが充填された複数のガスボンベを備える。第２ガスは、少なくとも酸素を含む。第２ガスは、純酸素であってもよいし、人体に無害な他の成分と酸素との混合ガスであってもよい。本実施形態では、第２ガスとして、空気を適用する。純酸素は、人体に有害であり、火災や爆発の原因となる危険物でもある。このため、純酸素の取扱いは、極めて困難である。これに対し、空気は、人体に無害であり、危険性は全くない。第２ガスを空気とすることで、空気調整装置１の安全性は極めて高くなり、装置の構成も簡単になる。このような第２ガスは、室内２の酸素濃度を上昇させ、且つ二酸化炭素濃度を低下させるために用いられる。つまり、第２ガスは、酸素濃度及び二酸化炭素濃度を所定の範囲内に維持するための調整に用いられる。
【００３５】
ここで、図１中の符号２０を付した実線は、第１及び第２ガスが流れる管路を示す。第１及び第２ガスユニット１１、１２は、管路２０の二つに分岐する一端側にそれぞれ接続される。また、管路２０の二つに分岐する一端側には、第１及び第２制御弁３１、３２がそれぞれ接続される。第１制御弁３１は、第１ガスユニット１１からの第１ガスの流れを制御する。第２制御弁３２は、第２ガスユニット１２からの第２ガスの流れを制御する。第１及び第２ガスは、第１及び第２制御弁３１、３２の開閉状態によって、選択的に管路２０を流れ、室内２に供給される。
【００３６】
管路２０の他端側は、室内２の天井付近に配設される。管路２０の他端側には、複数の噴射ヘッド２１が設けられる。管路２０を流れる第１又は第２ガスは、各噴射ヘッド２１を介して室内２に効果的に放出される。これにより、室内２の酸素濃度及び二酸化炭素濃度が調整される。室内２には、第１及び第２センサ４１、４２が設けられる。第１センサ４１は、室内２の酸素濃度を検出する。第２センサ４２は、室内２の二酸化炭素濃度を検出する。
【００３７】
第１制御手段５１は、第１及び第２制御弁３１、３２、第１及び第２センサ４１、４２に電気的に接続される。ここで、図１中の点線は、信号を送受信するための電線を示す。第１制御手段５１は、第１及び第２センサ４１、４２の検出結果に基づいて、第１及び第２制御弁３１、３２を開閉させる。本実施形態の第１制御手段５１は、室内２の酸素濃度が１２〜１４％の範囲内に維持され、且つ二酸化炭素濃度が３〜４％の範囲内に維持されるように、第１及び第２制御弁３１、３２の開閉を制御する。これにより、人間が呼吸でき、且つ可燃物が燃焼できない室内環境を形成し維持することができ、火災発生の未然防止が可能となる。第１制御手段５１の制御処理については、後に詳述する。
【００３８】
ここで、本実施形態では、第１制御手段５１の制御処理における酸素濃度の下限を１２％、酸素濃度の上限を１３．９％、二酸化炭素濃度の下限を３％、及び二酸化炭素濃度の上限を３．９％に設定している。これらの閾値に基づいて、第１制御手段５１が第１及び第２制御弁３１、３２の開閉を制御することで、室内２の酸素濃度が１２〜１４％の範囲内に精度よく維持され、且つ二酸化炭素濃度が３〜４％の範囲内に精度よく維持される。
【００３９】
酸素濃度の下限を１２％に設定した理由は、室内２の酸素濃度が１２％よりも低くなるほど、人体に与える悪影響が大きくなるからである。また、酸素濃度の上限は、１３．１〜１３．９％の範囲内の値とすることができる。本実施形態において、酸素濃度の上限を１３．９％に設定した理由は、制御処理が行われる頻度を低くして、制御処理を安定させるためである。これと逆に、酸素濃度の上限を１３．１％に設定した場合は、制御処理が行われる頻度が高くなり、室内２の酸素濃度がより確実に１４％を超えないように制御される。したがって、酸素濃度の上限を１３．５％に設定した場合は、制御処理の安定性と精度との両立を図ることができる。そして、室内２の酸素濃度が１５％以上になると、室内２における可燃物の燃焼が可能となってしまう。
【００４０】
一方、二酸化炭素濃度の下限を３％に設定した理由は、制御処理を開始してから濃度が回復するまでのタイムラグを考慮して、室内２の二酸化炭素濃度が２．５％よりも低くならないようにするためである。室内２の二酸化炭素濃度が２．５％よりも低くなるほど、二酸化炭素の呼吸促進効果が少なくなるか、発揮されなくなるからである。また、二酸化炭素濃度の上限は、３．５〜３．９％の範囲内の値とすることができる。本実施形態において、二酸化炭素濃度の上限を３．９％とした理由は、制御処理が行われる頻度を低くして、制御処理を安定させるためである。これと逆に、二酸化炭素濃度の上限を３．５％とした場合は、制御処理が行われる頻度が高くなり、室内２の二酸化炭素濃度がより確実に４％を超えないように制御される。したがって、二酸化炭素濃度の上限を３．７％に設定した場合は、制御処理の安定性と精度との両立を図ることができる。そして、室内２の二酸化炭素濃度が４％を超えると、身体が二酸化炭素の上昇に適応してしまい、呼吸促進効果が発揮されなくなる。
【００４１】
室内２には、エアサーキュレータ６０が設けられる。エアサーキュレータ６０は、室内２において風を発生させ、室内２の空気を循環させる。これにより、室内２の空気成分を均一にすることができ、酸素濃度及び二酸化炭素濃度をより正確に検出し制御することが可能となる。
【００４２】
第２制御手段５２は、第１及び第２制御弁３１、３２、火災感知器７１、報知手段であるスピーカ７２に電気的に接続される。第２制御手段５２は、火災感知器７１からの信号を受信した場合に、スピーカ７２によって火災の発生を報知するとともに、第１制御手段５１の制御に優先して第１制御弁３１を開き、所定時間の間、第１ガスを室内２に連続的に放出させる。すなわち、上述した第１制御手段５１は、室内２の空気成分を調整する制御を常時実行するのに対し、第２制御手段５２は、火災が発生した場合の非常時にのみ、消火及び報知に関する制御を実行する。第２制御手段５２の制御処理については、後に詳述する。
【００４３】
避圧口７３は、室内２の圧力が所定の値を超えた場合に開いた状態となり、室内２の過剰な圧力を避圧させる。すなわち、本実施形態では、主に、第１ガスが供給されることによって、室内２が０Ｐａ（大気圧）又は１〜２０００Ｐａの範囲内の正圧に保たれる。避圧口７３は、室内２の圧力が２０００Ｐａを超えた場合に開いた状態となる。これにより、室内２の過剰な圧力が避圧され、窓ガラスや壁の破損が防止される。
【００４４】
ここで、室内２と室外の気圧差を検出するための図示しない第３センサを設ける構成としてもよい。この第３センサは、第１制御手段５１に接続される。第１制御手段５１は、第３センサの検出結果に基づいて、室内２の気圧を室外の気圧と同じ又は１〜２０００Ｐａ高い正圧に維持する。例えば、第１制御手段５１は、室内２と室外の気圧差が０Ｐａを下回る場合に、第１及び／又は第２制御弁３１、３２を開き、室内２に第１ガス及び／又は第２ガスを供給する。ここで、第１制御手段５１が制御処理を行う気圧差は、５〜２０Ｐａの範囲内の値とすることが好ましい。この気圧差の下限値を１０Ｐａに設定すると、室内２の気圧が負圧にならず、正圧に維持される制御が可能となる。また、この気圧差の下限値を５Ｐａに設定すると、制御処理が行われる頻度が低くなり、制御処理を安定させることができる。そして、この気圧差の上限値を２０Ｐａに設定すると、ガスの供給量を多くしなくても、室内２の気圧制御が可能となる。
【００４５】
＜室内の空気成分＞
次に、本実施形態の空気調整装置１によって調整される室内２の空気成分について、図２（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する。
【００４６】
図２（ａ）は、第１ガスユニット１１から供給される第１ガス（ＩＧ−５４１）の成分比を示す。本実施形態の第１ガスは、窒素５２％、アルゴン４０％及び二酸化炭素８％からなる。このような第１ガスが室内２に供給されると、室内２の空気の成分比は、図２（ｂ）に示すとおり、窒素７０％、アルゴン１４％、酸素１２％及び二酸化炭素４％となる。なお、図２（ｃ）は、第１ガスが室内２に供給される前の空気（一般的な大気）の成分比を示す。
【００４７】
図２（ｂ）に示すように、室内２の空気中の酸素濃度が１２〜１３％に低下すると、室内２において、可燃物が燃焼できなくなる。また、室内２の空気中の二酸化炭素濃度が３〜４％に上昇すると、室内２において、二酸化炭素の肺換気促進作用及び脳血管拡張作用が発揮される。これにより、脳の呼吸中枢が刺激され、呼吸量と血量とが増え、脳への十分な酸素供給量が確保される。この結果、室内２において、人間が呼吸でき、正常な行動をとることが可能となる。
【００４８】
＜空気調整制御＞
次に、第１制御手段５１による空気調整制御について、図３を参照しつつ説明する。図３のステップＳ１〜Ｓ９の処理が実行されることにより、室内２の酸素濃度は１２〜１４％の範囲内に維持され、且つ二酸化炭素濃度は３〜４％の範囲内に維持される。なお、本実施形態の空気調整装置１は、オペレーターの手動操作によって第１ガス又は第２ガスの供給、供給停止を行うことも可能である。
【００４９】
本実施形態の空気調整装置１が起動されると、第１制御手段５１は、第１制御弁３１を開いて室内２に第１ガスの供給を開始する（ステップＳ１）。第１ガスの供給が開始されると、比較的短時間で、室内２の空気は、図２（ｂ）に示す成分比に近い状態になる。
【００５０】
次いで、ステップＳ２に進み、第１制御手段５１は、第１センサ４１の検出結果に基づいて、室内２の酸素濃度が１２％以下か否かを判断する。酸素濃度が１２％以下であると判別した場合（ＹＥＳ）、第１制御手段５１は、第１制御弁３１を閉じて室内２への第１ガスの供給を停止する（ステップＳ３）。そして、第１制御手段５１は、第２制御弁３２を開いて室内２に第２ガスを供給する（ステップＳ４）。その後、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。
【００５１】
一方、ステップＳ２において、酸素濃度が１２％以下でないと判別した場合（ＮＯ）、第１制御手段５１は、ステップＳ５に進み、第２センサ４２の検出結果に基づいて、二酸化炭素濃度が３．５％以上か否かを判断する。二酸化炭素濃度が３．５％以上であると判別した場合（ＹＥＳ）、第１制御手段５１は、第１制御弁３１を閉じて室内２への第１ガスの供給を停止する（ステップＳ３）。そして、第１制御手段５１は、第２制御弁３２を開いて室内２に第２ガスを供給する（ステップＳ４）。その後、ステップＳ２に戻り、第１制御手段５１は、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。
【００５２】
一方、ステップＳ５において、二酸化炭素濃度が３．９％以上でないと判別した場合（ＮＯ）、第１制御手段５１は、ステップＳ６に進み、第１センサ４１の検出結果に基づいて、酸素濃度が１３．９％以上か否かを判断する。酸素濃度が１３．９％以上であると判別した場合（ＹＥＳ）、第１制御手段５１は、第２制御弁３２を閉じて室内２への第２ガスの供給を停止する（ステップＳ７）。そして、第１制御弁３１を開いて室内２に第１ガスを供給する（ステップＳ８）。その後、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。
【００５３】
一方、ステップＳ６において、酸素濃度が１３．９％以上でないと判別した場合（ＮＯ）、第１制御手段５１は、ステップＳ９に進み、第２センサ４２の検出結果に基づいて、二酸化炭素濃度が３％以下か否かを判断する。二酸化炭素濃度が３％以下であると判別した場合（ＹＥＳ）、第１制御手段５１は、第２制御弁３２を閉じて室内２への第２ガスの供給を停止する（ステップＳ７）。そして、第１制御弁３１を開いて室内２に第１ガスを供給する（ステップＳ８）。その後、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。
【００５４】
一方、ステップＳ９において、二酸化炭素濃度が３％以下でないと判別した場合（ＮＯ）、第１制御手段５１は、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。以上のように、図３のステップＳ１〜Ｓ９の処理が繰り返し実行されることにより、室内２の酸素濃度は１２〜１３．１％の範囲内に維持され、且つ二酸化炭素濃度は３〜３．５％の範囲内に維持される。
【００５５】
＜消火制御＞
次に、第２制御手段５２による消火制御について、図４を参照しつつ説明する。室内２において、万が一火災が発生した場合は、第２制御手段５２が、図４のステップＳ１１〜Ｓ１７の処理を実行する。これにより、火災発生の報知及び消火が迅速に行われる。以下に説明する消火制御は、上述した第１制御手段５１による空気調整制御に優先して実行される。なお、本実施形態の空気調整装置１は、オペレーターの手動操作によって火災の報知及び消火を行うことも可能である。
【００５６】
本実施形態の空気調整装置１が起動されると、第２制御手段５２は、火災感知器７１から信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ１１）。火災感知器７１から信号を受信していないと判別した場合（ＮＯ）、第２制御手段５２は、ステップＳ１１の判断を繰り返す。
【００５７】
一方、ステップＳ１１において、火災感知器７１から信号を受信したと判別した場合（ＹＥＳ）、第２制御手段５２は、ステップＳ１２に進み、スピーカ７２によって火災の発生を報知する。その後、第２制御手段５２は、ステップＳ１３に進み、第１制御弁３１が開いているか否かを判断する。
【００５８】
ステップＳ１３において、第１制御弁３１が開いていると判別した場合（ＹＥＳ）、第２制御手段５２は、ステップＳ１６に進み、所定時間が経過するまでの間（ＮＯ）、第１制御弁３１を開いたままの状態に維持する。これにより、ステップＳ１６の所定時間が経過するまでの間、室内２へ第１ガスが供給される。
【００５９】
一方、ステップＳ１３において、第１制御弁３１が開いていないと判別した場合（ＮＯ）、第２制御手段５２は、第２制御弁３２を閉じて室内２への第２ガスの供給を停止する（ステップＳ１４）。そして、第１制御弁３１を開いて室内２に第１ガスを供給する（ステップＳ１５）。その後、第２制御手段５２は、ステップＳ１６に進み、所定時間が経過するまでの間（ＮＯ）、第１制御弁３１を開いたままの状態に維持する。これにより、ステップＳ１６の所定時間が経過するまでの間、室内２へ第１ガスが供給される。
【００６０】
ステップＳ１６において、所定時間が経過したと判別した場合（ＹＥＳ）、第２制御手段５２は、ステップＳ１７に進み、第１制御弁３１を閉じて室内２への第１ガスの供給を停止する。これにより、第２制御手段５２の消火制御は終了する。
【００６１】
ステップＳ１６の所定時間に亘る連続的な第１ガスの供給により、室内２の酸素濃度が１２〜１４％に低下し、室内２で発生した火災が迅速に窒息消火される。また、第１ガスの供給により、室内２の二酸化炭素濃度が３〜４％に上昇し、室内２の人間に対する呼吸促進効果が発揮される。なお、ステップＳ１６の所定時間として、例えば、６０秒以内の時間を設定することができる。
【００６２】
＜作用効果＞
図１に示す本実施形態の空気調整装置１では、第１制御手段５１が、図３に示す空気調整制御を実行する。この空気調整制御によれば、防護対象区画である室内２の酸素濃度が１２〜１４％の範囲内に精度よく維持され、且つ二酸化炭素濃度が３〜４％の範囲内に精度よく維持される。これにより、人間が呼吸でき、且つ可燃物が燃焼できない室内環境を形成し維持することができ、火災発生の未然防止が可能となる。つまり、火災による被害が全くの無となる。
【００６３】
本実施形態の空気調整装置１は、室内２の酸素濃度及び二酸化炭素濃度を制御するための第１ガスとして、窒素５２％、アルゴン４０％及び二酸化炭素８％が混合されたＩＧ−５４１を用いた構成となっている。この構成によれば、市販されているＩＧ−５４１をそのまま利用して、室内２の酸素濃度を１２〜１４％の範囲内にすると同時に、二酸化炭素濃度を３〜４％の範囲内にすることができる。したがって、ＩＧ−５４１を利用した場合は、人間が呼吸でき、且つ可燃物が燃焼できない室内環境を形成し維持することが、比較的容易に実現される。
【００６４】
本実施形態の空気調整装置１は、室内２の酸素濃度及び二酸化炭素濃度を調整するための第２ガスとして、空気を用いた構成となっている。この構成によれば、室内２に第２ガスを供給するための構成を極めて簡単にすることができ、空気調整装置１の安全性を大幅に向上させることが可能となる。既に述べたとおり、第２ガスとして、室内２に純酸素を供給することも考えられるが、純酸素は、人体に有害であり、火災や爆発の原因となることもある。このため、安全性確保の必要性により、装置の構成が複雑となる。そこで、第２ガスとして、酸素を含む空気を用いれば、装置の安全性は極めて高くなり、装置の構成も簡単になる。
【００６５】
本実施形態の空気調整装置１は、室内２が第１ガスの供給によって正圧に保たれる構成になっている。この構成によれば、室外の空気が室内２に入りにくくなり、酸素濃度及び二酸化炭素濃度の正確な制御が容易になる。
【００６６】
本実施形態の空気調整装置１は、室内２にエアサーキュレータ６０を備えた構成となっている。この構成によれば、室内２の空気成分を均一にすることができ、酸素濃度及び二酸化炭素濃度をより正確に検出し制御することが可能となる。
【００６７】
本実施形態の空気調整装置１は、第１制御手段５１による図３の空気調整制御に加え、第２制御手段５２による図４の消火制御を実行することが可能な構成となっている。この構成によれば、第１制御手段５１による火災発生の未然防止と、第２制御手段５２による火災発生後の迅速な消火との二重の防火対策が講じられることになる。例えば、第１制御手段５１による酸素濃度及び二酸化炭素濃度の制御が、意図的に又は故障によって実行されていない場合に、万が一火災が発生したとしても、第２制御手段５２が、火災の発生を報知するとともに、第１ガスを放出させて迅速に消火する。
【００６８】
＜その他の変更＞
なお、本発明の空気調整装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図１に示す第１及び第２制御弁３１、３２は、管路２０ではなく、ガスボンベに直接設けられた構成であってもよい。また、第１及び第２制御弁３１、３２は、第１ガスと第２ガスとを切り換える単一の制御弁（例えば、三方弁）としてもよい。すなわち、本発明における第１及び第２制御弁は、二つの制御弁に限定されるものではなく、単一の制御弁であってもよい。
【００６９】
第１及び第２ガスを供給するための手段は、図１に示す第１及び第２ガスユニット１１、１２の構成に限定されるものではない。例えば、ガスボンベの代わりにガス分離装置を用いてもよい。また、第２ガスが空気である場合は、室内２に空気を供給することが可能なあらゆる手段（例えば、送風機又は吸引ファン等）を適用することができる。例えば、空気を供給するための送風機は、専用の一の管路２０を介して室内２接続される。一の管路２０の吐出側の開口部には、ダンパーが設けられる。このダンパーは、一の管路２０の吐出側の開口部における内周面に密閉接触する。これにより、一の管路２０を通じて、正圧の室内２から室外への気体の漏洩が防止される。このような構成によれば、第２ガスを室内に供給するための設備の簡素化を図ることが可能となり、本発明の空気調整装置を安価に実施することができる。
【００７０】
第１制御手段５１と第２制御手段５２とは、単一の演算処理装置によって実現されてもよい。但し、第２制御手段５２、火災感知器７１及びスピーカ７２は、日本の消防法におけるガス系消火設備を構成するため、ガス系消火設備に関係する法令の定めに適合する構成とする必要がある。なお、本発明の空気調整装置は、室内の酸素濃度及び二酸化酸素濃度を所定の数値範囲内に維持するための構成を必須とし、上述したガス系消火設備としての構成は省略又は変更してもよい。例えば、本実施形態の空気調整装置１は、ＩＧ−５４１を用いたガス系消火設備を含むが、これを他のガス系消火設備、又はガス系以外の消火設備に変更してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１  空気調整装置
２  防護対象区画（室内）
１１  第１ガスユニット
１２  第２ガスユニット
２０  管路
２１  噴射ヘッド
３１  第１制御弁
３２  第２制御弁
４１  第１センサ
４２  第２センサ
５１  第１制御手段
５２  第２制御手段
６０  エアサーキュレータ
７１  火災感知器
７２  スピーカ（報知手段）
７３  避圧口
【図１】
2018057576.tif 000003
【図２】
2018057576.tif 000004
【図３】
2018057576.tif 000005
【図４】
2018057576.tif 000006