(57)【要約】【課題】空気吹出口からの吹出空気流が低い風速で、できるだけ一様な風速分布で吹き出される送風ユニットを提供し、もって局所清浄あるいは局所空調を効果的かつ快適に行い得るようにする。【解決手段】本発明のパーソナル空調ユニットは、空気を取り入れる空気取り入れ口のカバー１と、空気を取り入れ、空気吹き出し口であるカバー２から、この空気吹き出し口の面内において風量および風速が均一の風を発生して送風するクロスフローファン３およびベーン５と、空気取り入れ口と前記送風部との間に介挿された、空気を清浄化するフィルタ４と、カバー２の内部に設けられたフィルタ６を有することを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004101057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を取り入れる空気取り入れ口と、
前記空気を取り入れ、空気吹き出し口から、この空気吹き出し口の面内において風量および風速が均一の風を発生して送風する送風部と、
前記空気取り入れ口と前記送風部との間に介挿された、前記空気を清浄化するフィルタと
を有することを特徴とするパーソナル空調ユニット。
【請求項２】
前記空気吹き出し口の面積が
（Ｖｘ／Ｖ０）＝Ｋ（Ｄ０／Ｘ）
Ｘ　：吹出口からの距離［ｍ］
Ｖｘ：距離Ｘにおける最大風速［ｍ／ｓ］
Ｖ０：吹出口風速［ｍ／ｓ］
Ｄ０：吹出口の有効直径［ｍ］
Ｋ　：吹出口定数
ノズル（円形、正方形）≒５．０
長方形ノズル（アスペクト比＜４０）≒４．３
グリル、レジスタ≒４．１
の演算式で設計されていることを特徴とする請求項１記載のパーソナル空調ユニット。
【請求項３】
前記送風部が旋回流を有さない、低速の風の送風を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のパーソナル空調ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気清浄機または空気調和器などとして用いられるパーソナル空調ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からよく知られている空気清浄機、空気調和機等は、送風機を内蔵した本体の空気吸込口と対向するように通風抵抗体である空気濾過手段あるいは熱交換器が配設され、空気濾過手段を通過した清浄空気あるいは熱交換器を通過した温調空気を空気吹出口から吹き出す送風ユニットとして作用するものである。
上述した構成の送風ユニットは、例えば居住空間全体の空気を清浄化しあるいは温度調整することを目的として使用されることとされているため、吹き出される空気が居住空間全体に拡散し易いように吹出風速が大きく設定されることとなっている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】
特開２０００−１１５８７６号公報　（第２ページ、図１）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、空気清浄機を例にとってみると、アレルギー性物質や揮発性有機物に対する感受性には個人差があり、平均的な感受性に合わせて清浄度を決定すると、敏感な人は清浄とは感じられないし、最も敏感な人に合わせて居住空間の清浄度を決定すると、効率が悪くなる。
また、室内が清浄であってもアレルゲンの発生源が人の近くにある場合には、空気清浄機の効果が低くなってしまう場合がある。例えば、蒲団がダニなどのアレルゲンの発生源になっている場合には、就寝時に蒲団からのアレルゲンが直接に就寝者に吸引されてしまい、アレルギー症状を引き起こす。
【０００４】
そこで、空気清浄機を局所的な空気清浄、例えば枕元やデスクサイドに適用しようとすると、風速の速い吹出空気流が体に直接当たることとなり、不快感や寒冷感をもたらすという不具合を招くおそれがある。このような不具合に対処するために、送風機の回転数を制御して風速を小さくしても、空気吹出口の面積自体が小さいと清浄領域が局所的になり過ぎることとなり、使いにくい。
【０００５】
上記のような不具合を解消するためには、空気吹出口の面積をできるだけ大きくして吹出風速を小さくすればよい。
しかしながら、従来例においては、軸流送風機を用いて吸い込まれた空気をそのまま吹出しているので、吹き出し口から供給される空気の流れが旋回流となり周辺空気との混合が進むと思われる。
このため、低風速では、デスク上に配置するとしても、ある程度の距離範囲において、周辺の空気と混合する割合が増加してしまうことになる。
【０００６】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、空気吹出口からの吹出空気流が低い風速で、できるだけ一様な風速分布で吹き出される送風ユニットを提供し、もって局所清浄あるいは局所空調を効果的かつ快適に行い得るようにすることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のパーソナル空調ユニットは、空気を取り入れる空気取り入れ口と、前記空気を取り入れ、空気吹き出し口から、この空気吹き出し口の面内において風量および風速が均一の風を発生して送風する送風部と、前記空気取り入れ口と前記送風部との間に介挿された、前記空気を清浄化するフィルタとを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のパーソナル空調ユニットは、前記空気吹き出し口の面積が
（Ｖｘ／Ｖ０）＝Ｋ（Ｄ０／Ｘ）
Ｘ　：吹出口からの距離［ｍ］
Ｖｘ：距離Ｘにおける最大風速［ｍ／ｓ］
Ｖ０：吹出口風速［ｍ／ｓ］
Ｄ０：吹出口の有効直径［ｍ］
Ｋ　：吹出口定数
ノズル（円形、正方形）≒５．０
長方形ノズル（アスペクト比＜４０）≒４．３
グリル、レジスタ≒４．１
の演算式で設計されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のパーソナル空調ユニットは、前記送風部が旋回流を有さない、低速の風の送風を行うことを特徴とする。
なお、ここで言う低風速とは、人体のドラフト感防止の観点から定められたガイドラインとしての０．５ｍ／ｓ以下の風速を示している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、パーソナル空調ユニットの吹出口から出る清浄空気が周辺空気との混合が少ない第１域（Ｃｏｒｅ　Ｚｏｎｅ　ｏｒ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　Ｚｏｎｅ）を利用者の吸気領域を満足させるため、デスクのワークスペースの奥、すなわち壁またはパーティションの位置にパーソナル空調ユニットを配置する。
ここで、この第１域は、ノズル吹出口からの気流が（１）式において（Ｖｘ／Ｖ０）＝１となる領域までと定義される。
パーソナル空調ユニットを、デスク上に配置して使用する場合、空気清浄機の吹出口から人間が座る場所まで最低１．０ｍをワークスペースとして確保する必要がある。
【００１１】
ここで、以下に示す（１）式によりパーソナル空調ユニットの吹出口の有効直径は２５ｃｍとなる。
有効直径が２５ｃｍ以上の大開口のパーソナル空調ユニットにより、吹出風速（送風の風速）と関係なく吹出口から１．０ｍ以内のワークスペースにおいて、人間に対して要項な呼吸空気質の確保が可能となる。
すなわち、アンビエント空調の空調方式によらずに、各個人用として汎用的に使うことが可能である。
【００１２】
（Ｖｘ／Ｖ０）　＝　Ｋ（Ｄ０／Ｘ）　　　　　　…（１）
Ｘ　：吹出口からの距離［ｍ］
Ｖｘ：距離Ｘにおける最大風速［ｍ／ｓ］
Ｖ０：吹出口風速［ｍ／ｓ］
Ｄ０：吹出口の有効直径［ｍ］
Ｋ　：吹出口定数
ノズル（円形、正方形）≒５．０
長方形ノズル（アスペクト比＜４０）≒４．３
グリル、レジスタ≒４．１
（この吹出口定数は、空気調和衛生学会便覧における吹出気流に有る値であり、同様に、アメリカ空調学会の便覧（ＡＳＨＲＡＥ　ＨＡＮＤ−ＢＯＯＫ）にも同様の記述がなされている。）
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態によるの構成を示す概念図である。
この図においては、内部の構造を説明するため、側面のカバーを透過した状態で示されている。
カバー１（吸い込み口、空気取り込み口）はパーソナル空調ユニットＴの上部に設けられており、グリル型（スリット状の穴があいている）であり、空気の取り入れ口となっている。
また、カバー２（吹き出し口）は、カバー１と同様にグリル型となっており、パーソナル空調ユニットＴの前面に設けられており、清浄化された空気の吹き出し口となっている。
このパーソナル空調ユニットＴは、上述したカバー１および２以外の部分について、密閉状態となっている。
【００１４】
クロスフローファン３は、図示しないモータ等により、矢印Ｆの方向に回転させることで、カバー１から入力された空気を、フィルタ４を介してベーン５に所定の風量の空気を供給する。
フィルタ４は、ＨＥＰＡ（集塵）フィルタであり、カバー１から吸い込まれた空気を一方の面（上面）から供給され（吸い込まれ）、他方の面（下面）から、花粉やハウスダストなどを除去した清浄化された空気を供給する。
【００１５】
フィルタ６は、カバー２の面積と同様の大きさであり、カバー２の内面、すなわち、ベーン５とカバー２との間に介挿されて設けられている。
このフィルタ６は、サブミクロン級のエアロゾルを補修するＵＬＰＡ（ｕｌｔｒａ　ｌｏｗ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　ａｉｒ）フィルタ，及び活性炭など吸着物質、または触媒反応による揮発性有機ガスなどを吸着したり分解したりするフィルタとする。
フィルタ６は、断面通過風速が遅い（低風速）部位（場所）に設置されることにより、有効に汚染物質を除去する。
【００１６】
ベーン５は、各々のベーンの形状が分離した領域からほぼ一定の風量の風が供給される構造に形成されている。
すなわち、この清浄空気は、クロスフローファン３の下の流断面積が小さい部分から、流断面積が大きいパーソナル空調ユニットＴの前面部の吹出口（カバー２）まで曲げられたベーン５により誘導されて吹出される。
ここで、ベーン５の構造は、ベーン５を複数設けることにより、吹き出し口から送風される風を複数の領域において分割し、すなわち複数のベーン５により複数の吹き出し口に分離するよう構成されている。
そして、図１において正確に示されていないが、各ベーン５毎の曲げの曲率と、およびこのベーン５で仕切られた領域にクロスフローファンから供給される空気の取り入れ口の面積とが、ベーン５の各領域の吹き出し口から吹き出す風速および風量がほぼ一定となるよう構成されている。
【００１７】
上述した構成により、清浄空気は流断面積が小さい部分から流断面積が大きい吹出口まで誘導される過程で、クロスフローファン３から出る空気の旋回成分が減衰され、かつ、乱流強度も減衰され、加えて風速および風量の分布が均一な低風速の風を供給することとなり、周辺空気と混合しない清浄空気が利用者に対して吹出される。
従来例においては、軸流ファンを用いて吸い込まれた空気をそのまま吹出しているので、旋回流となり周辺空気との混合が進むと思われる。
また、パーソナル空調ユニットＴは、クロスフローファン３の回転数を制御することにより、風速調節（Ｖ０）が可能であり、この風速調節により人体の対流熱放散量の調節、即ち人体の温熱感調節を行うことができる。
【００１８】
以上、本発明の一実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
図２に示す、第２の実施形態での構成も可能である。
図２の一定の流量の一定面積単位の空気の流れを発生する整風部１３は、図３，４，５，６で説明する構造をしている。
図３は図２の内部に配置されたパネル型の風車装置（羽根車）１０の構造を模式的に示す斜視図、図４は同風車装置１０に組み込まれた動翼部５０を示す斜視図、図５は同風車装置１０の要部を示す平面図、図６は同風車装置１０の側面図である。なお、これらの図中矢印ＸＹＺは互いに直交する三方向を示しており、特に矢印ＸＹは水平方向、矢印Ｚは鉛直方向を示している。また、矢印Ｗは風の方向を示している。
【００１９】
風車装置１０は、主駆動部２０と、副従動部３０と、位相調整部４０と、複数の動翼部５０とを備えており、風Ｗが入力する手前側が室外、奥側が室内である。
主駆動部２０は、８本の主駆動軸２１ａ〜２１ｈと、これら主駆動軸２１ａ〜２１ｄ，２１ｅ〜２１ｈにそれぞれ取り付けられた一対の主駆動輪２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３ｄと、主駆動輪２２ａ〜２２ｄに掛け渡された主索２５と、主駆動輪２３ａ〜２３ｄに掛け渡された主索２６とを備えている。主索２５，２６には所定の間隔で主索接合部２７が設けられ、後述する動翼５１の翼軸５２の両端部が回転自在に支持されている。なお、主駆動軸２１ａ，２１ｂ相互間、２１ｃ，２１ｄ相互間には主駆動軸としての出力軸２８，２９が設けられており、これら出力軸２８，２９には、それぞれ主索２５，２６が掛け渡された出力輪２８ａ，２８ｂ及び２９ａ，２９ｂが設けられている。
【００２０】
副従動部３０は、８本の副従動軸３１ａ〜３１ｈと、これら副従動軸３１ａ〜３１ｄ，３１ｅ〜３１ｈにそれぞれ取り付けられた副従動輪３２ａ〜３２ｄ，３３ａ〜３３ｄと、副従動輪３２ａ〜３２ｄに掛け渡された副索３５と、副従動輪３３ａ〜３３ｄに掛け渡された副索３５，３６とを備えている。副索３６には所定の間隔でリング部３７が設けられている。
【００２１】
位相調整部４０は、出力軸２８に取り付けられた主位相調整輪４１と、副従動軸３１ｅに取り付けられた副位相調整輪４２と、図１中矢印α方向に往復動自在に設けられた第１調整輪４３及び第２調整輪４４と、これら各輪に掛け渡されたタイミングベルト４５とを備えている。
【００２２】
動翼部５０は、パネル状の動翼５１と、この動翼５１の回転軸となる翼軸５２と、この翼軸５２に取り付けられた副索接合ステイ５３とを備えている。動翼５１の上面を５１ａ、下面を５１ｂとする。副索接合ステイ５３には、長孔５４が設けられ、後述するリング部３７がスライド自在に接合されている。すなわち、動翼５１の傾き（ピッチ角θ）は翼軸５２が主索２５，２６に取り付けられ、副索接合ステイ５３が副索３５，３６に取り付けられている関係上、主索２５，２６と副索３５，３６との位置関係に応じて定まる。
【００２３】
なお、これらの図においては、構造を説明するために動翼５１の数を省略して描いているが、実際には例えば動翼の奥行幅と同じ程度の間隔で設置されている。
このように構成された風車装置１０は、次のようにして作動する。予め位相調整部４０により動翼５１の角度を調節する。すなわち、第１調整輪４３と第２調整輪４４の位置を移動させることにより、タイミングベルト４５を移動させ、主位相調整輪４１と副位相調整輪４２との位相を変化させる。これに伴って、主索２５，２６と副索３５，３６との進行方向における相対位置が変化し、上述したように動翼５１のピッチ角θが変化する。
【００２４】
ピッチ角θを例えば３０°に設定する。出力軸２８を図示しないモータなどにより駆動することにより、主駆動輪２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄ及び出力輪２８ａ，２８ｂ、２９ａ，２９ｂが回転することで、主索２５，２６が図１中矢印β方向へ移動する。主駆動輪２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄ及び出力輪２８ａ，２８ｂ、２９ａ，２９ｂの回転力は位相調整部４０を介して副従動輪３２ａ〜３２ｄ，３３ａ〜３３ｄに伝達され、副索３５，３６も図３中矢印β方向に移動する。すなわち、主索２５，２６と同期して副索３５，３６も移動することになり、動翼５１はピッチ角θを保った状態で風車装置１０の下端から上端に移動する。これにより、手前側に位置する動翼５１の下面５１ｂに当たり図５中矢印β方向への力が作用し、空気を移動させて風Ｗを発生する。
すなわち、動翼５１のβ方向へ移動により空気が移動して風Ｗが発生する。
【００２５】
上端に到達した動翼５１は主駆動輪２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ及び出力輪２８ａ，２８ｂ、副従動輪３２ａ，３２ｂ、３３ａ，３３ｂの上方を通過して、風車装置１０の奥側に移動する。そして、ピッチ角θを保った状態で風車装置１０の上端から下端に移動する。
なお、主駆動輪２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄ及び出力輪２８ａ，２８ｂ、２９ａ，２９ｂが回転し、主索２５，２６が図１中矢印γ方向へ移動する。これにより、動翼５１の上面５１ａも移動することにより、図３中矢印γ方向への力が作用し、空気を移動させて風Ｗを発生する。
【００２６】
上述したように、出力軸２８を駆動（回転）させることで、主駆動輪２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄ及び出力輪２８ａ，２８ｂ、２９ａ，２９ｂが回転することになり、出力軸２８の回転数に応じた風量の風Ｗを発生することが可能である。
なお、ピッチ角θを０°とすると動翼５１にはほとんど空気が当たらず、風が発生しない。一方、ピッチ角θを９０°とすると動翼５１には主索２５，２６を駆動する方向への力が作用せず、動翼５１が矩形のパネル状の形態となり流れの方向に交差する方向に沿って密となるため、風の流路が閉ざされることになる。
【００２７】
上述したように、ピッチ角θを調節することで、出力する風の流量、流速を調整することが可能である。
図２に戻り、パーソナル口調ユニットＴにおいて、上述した整風部１３を風Ｗがカバー１２方向に送風されるように配置する。
ここで、カバー１１（吸い込み口）および１２（吹き出し口）は、第１の実施形態におけるカバー１および２と同様にグリル型である。
整風部１３が駆動する事により、カバー１１から流入した空気が、フィルタ１４（フィルタ４と同様）及びフィルタ１６を通過することで清浄化され、カバー１２から外部に供給される。
【００２８】
フィルタ１６は、カバー１２の面積と同様の大きさであり、カバー２の内面に設けられ、すなわち、整風部１３とカバー１２との間に介挿されて設けられている。
このフィルタ１６は、第１の実施形態のフィルタ６と同様に、サブミクロン級のエアロゾルを補修するＵＬＰＡフィルタ，及び活性炭など吸着物質、または触媒反応による揮発性有機ガスなどを吸着したり分解したりするフィルタとする。フィルタ１６は、断面通過風速が遅い（低風速）部位（場所）に設置されることにより、有効に汚染物質を除去する。
【００２９】
清浄空気は、整風部１３がカバー１２の面内に所定の間隔で分布した動翼５１の移動により風Ｗを発生させるため、カバー１２の面内において、第１の実施形態と同様に風量および風速がほぼ均一の分布状態で供給されるため、軸流ファン（軸流送風機）を使用した場合の旋回流がなく、カバー１２の面内均一な風量の風を供給し、かつ、乱流強度も少ないことから周辺空気と混合しない状態で吹出される。
また、パーソナル空調ユニットＴは、出力軸２８の回転数を制御することにより、風速調節（Ｖ０）が可能であり、この風速調節により人体の対流熱放散量の調節、即ち人体の温熱感調節を行うことができる
【００３０】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。すなわち、上述した実施の形態では、主駆動輪及び副従動輪として小型のものを片側に４つずつ配置したが、大型のものを片側に２つずつ配置する等、主駆動輪・副従動輪の形状・数量は特に限定されない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【００３１】
第１の実施形態および第２の実施形態とにおいて、双方共に、（１）式において、（Ｖｘ／Ｖ０）＝１を満足させる領域で使用することが必要である。
すなわち、使用する領域において、（Ｖｘ／Ｖ０）＝１となるように、各パラメータ（Ｘ，Ｋ，Ｄ０）を調節して、パーソナル空調ユニットを設計する必要がある。
上述した（１）式において、（Ｖｘ／Ｖ０）＝１を満足する状態で、吹き出す風の乱流強度（空気の乱れの強さ）が少なく、周辺空気と混合しにくい。
このとき、パーソナル空調ユニットから吹き出す風を低風速として使用すれば、さらに効果的に、周辺空気との混合を低減することができる。
ここで、低風速とは、ドラフト風速以下のことを示している。
ドラフト風速は、室内の環境設計において、風速が０．５ｍ／ｓを超えると、この風があたる人間が不快感を感じ、人間が実際に活動する空間の気流速度として０．５ｍ／ｓ以下と推奨されているため、この０．５ｍ／ｓの風速を言う。
したがって、低風速とは、０．５ｍ／ｓ以下の風速を示している。
【００３２】
これにより、吸い込み口（カバー１，１１）から吸い込んだ空気をフィルタにより清浄化して、大開口の吹き出し口（カバー２，１２）から送風される清浄化された空気を、周辺の清浄化されていない空気とあまり混合させずに、（１）式における位置まで供給（送風）させることができる。
そして、吹き出し口からでる清浄化された空気の吹き出し風速を、低風速とすることにより、この清浄化された空気は、さらに周辺の空気と混合しづらくなり、利用者の呼吸領域をカバーし、周辺空気に対してエアカーテンの役割をするため、呼吸空気質を向上させることができる。
また、空気の吸い込み口であるカバー１および１１を、パーソナル空調ユニットの上部に設けることで、ユニットを壁やデスクのパーティションに密着して設置できるため、ワークスペースの無駄な空間の占有を避ける効果がある。
【００３３】
次に、本発明の効果を示すために行ったシミュレーションについての説明を行う。
空調のパーソナル化によるオフィスワーカー個別の温熱快適性調節や呼吸空気質の確保の試みが検討されている。
その結果、様々なパーソナル空調ユニットが提案されているが、これらの研究の多くは人体周辺の熱上昇流や呼吸が呼吸空気質に与える影響を再現することなく、人体の吸気領域における空気齢などの換気効率指標に着目して人体の呼吸空気質を評価している。
その際、パーソナル空調の吹出性状は主に人体の温冷感に着目して決められていることが多い。
本解析では、清浄化された大量の清浄空気を人体の呼吸領域に直接送ることで、人体の呼吸空気質向上に有効となるパーソナル空調ユニットを検討することを目的とする。
【００３４】
パーソナル空調ユニットＴの吹出風量は様々な観点から決められるが、人体の呼吸量（６．０リットル／ｍｉｎ）１５）を−つの目安とすることは合理的と思われる。
本解析においては、呼吸量の約２００倍の流量をパーソナル空調の風量とし、人体が呼吸（ここでは定常吸入）を行っている状態で等温気流のパーソナル空調において風量を一定とし風速の違いが人体の呼吸空気質に及ぼす影響をＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａ　Ｆｌｕｉｄ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ）により詳細に検討する。
【００３５】
・解析概要
１）　解析対象空間
オフィス内を想定し、図７に示すようにパーティションで仕切られた机（デスク）に人体モデルが着席している場合を解析する。
アンビエント空調として、壁掛け型のルームエアコンディショナを設ける。
タスク域のパーソナル空調ユニットＴは、このユニットの前面から人体の正面に清浄化された空気を吹出し、ユニットの上面から空気を吸込む（取り込む）方式とする。（本解析においては、周辺のＯＡ機器の発熱は考慮しない。）
【００３６】
２）　解析ケース
本解析は図８に示すテーブル１の各ケースにおいて行う。
Ｃａｓｅｌはアンビエント空調のみが使用されている場合、Ｃａｓｅ２及びＣａｓｅ３はＣａｓｅｌと同様なアンビエント空調にタスク空調として等温のパーソナル空調ユニットＴを併用した場合を想定する。
パーソナル空調の吹出風速はそれぞれ０．５ｍ／ｓ（Ｃａｓｅ２）と６．０ｍ／ｓ（Ｃａｓｅ３）であり、吹出口面から人体までの距離は前者が吹出口の有効直径の約３倍、後者が約１０倍となる。
【００３７】
３）　ＣＦＤモデル及び境界条件の概要
流れ場解析は標準ｋ−εモデルに基づく。ｋ−ε方程式移流項には一次風上スキームを用い、定常解を算出する。
境界条件を図９のテーブル２に示す。パーソナル空調の吹出　温度はパーソナルユニットの吸込口温度と等しくし、等温吹出し気流となるよう設定する。人体の呼吸は別報１１）と同じく定常吸気を仮定する。
ここで、Ｃａｓｅ２の吹き出し口の面積は０．２ｍ×０．２４ｍであり、Ｃａｓｅ３の吹き出し口の面積は０．０５ｍ×０．０８ｍである。風量はＣａｓｅ２，３とも同様に、０．０２４立法ｍ／秒である。
【００３８】
人体モデルの吸気は鼻から行い、定常吸気量は１４．４（リットル／分）になるよう境界条件として与えている。
全ての固体表面に関して、人体表面も含め風速に対して一般化対数則（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ　ｌｏｇ　ｌａｗ）を適用している。
周囲の温度の境界条件として、部屋の壁面と家具面は断熱とする。人体モデル表面の発熱は、対流熱伝達量の総量（３３．８Ｗ／人）を２２．８Ｗ／ｍ２として与える。
【００３９】
４）　呼吸空気質の評価指標
人体の呼吸空気質の評価は、以下に示す換気効率指標ＳＶＥｓ（Ｓｃａｌｅ　ｆｏｒ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ）とＣＲＰ　（Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｒａｔｉｏ　ｏｆ　Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　Ｓｏｕｒｃｅ）とを用いて行う。
（１）吸気領域（ＳＶＥ５）：吸気している鼻孔を吸込口と見なして、人体が吸気する領域（範囲）を評価する。数値はその部分の空気のうち鼻孔により吸込まれる割合を示す。
（２）空気齢（ＳＶＥ３）：室内に導入された新鮮空気がある位置（点）に至るまでの時間を名目換気時間（換気回数の逆数）に対して評価する。
（３）空気余命（ＳＶＥ６）：空気がある位置（点）を通過して室内から排出されるまでの時間を名目換気時間に対して評価する。
（４）汚染寄与率ＣＲＰＩ：ある汚染源の汚染発生量の内、どれだけの割合（％）が人体に吸引されるかを示す。
【００４０】
・解析結果
１）　スカラー風速分布
図１０に示すように、全Ｃａｓｅ（１〜３）においてアンビエント空調による風速分布はほぼ一致している。
ここで、Ｃａｓｅ１の場合、アンビエント空調の吹出口から出た気流はパーティションで遮られ、人体周辺はほぼ静穏環境となり、人体の頭上に熱上昇流が形成されている。
また、Ｃａｓｅ２はパーソナルユニットから０．５ｍ／ｓの低風速で清浄空気が吹出され、人体の顔周辺まで約０．１４ｍ／ｓの気流場が形成されている。このとき、人体の熱上昇流は頭後部に生じる。
【００４１】
そして、Ｃａｓｅ３の場合、６．０ｍ／ｓの高風速で吹出された清浄空気により、人体周辺に大きな風速が生じ、周辺空気と吹出気流の混合が促進されていることがわかる。
また、Ｃａｓｅ２はＣａｓｅ３に比べて、吹出開口（吹出口の有効直径）が大きく、吹出気流のＣｏｒｅ　Ｚｏｎｅ　とＴｒａｎｓｉｔｉｏｎ　Ｚｏｎｅがより人体モデルの胸部分近くに達しているため、パーソナル空調による清浄空気の人体の吸気領域まで輸送が良好となっていることが判る。
【００４２】
２）　温度分布（図１１）
人体の発熱で加熱された空気は、浮力により室内の天井部に輸送され、アンビエント空調の吸込口から除去されている。
また、人体の熱上昇流はＣａｓｅ１の場合に人体から直上方向に、Ｃａｓｅ２とＣａｓｅ３の場合にパーソナル空調の吹出風速の影響により風下側となる頭の後方向に熱上昇流が形成されている。
【００４３】
さらに、Ｃａｓｅ３は他ケース（Ｃａｓｅ１，２）に比べて、パーソナル空調ユニットＴからの高風速吹出の影響により、人体周辺上昇流の昇温部分が薄くなっている。そして、全Ｃａｓｅにおいて、室内の上下温度差及び温度分布が約１．０℃以下で均一な環境となっている。
また、アンビエント空調の吸込口からのリターン温度は各ケースで熱負荷が等しく熱除去がアンビエント空調吸込口のみで生じるため、ほぼ等しく約２６．３℃となっている。
【００４４】
３）　吸気領域（ＳＶＥ５）
図１２に示すように、吸気領域（ＳＶＥ５）が０．１以上の領域を示す。
アンビエント空調のみのＣａｓｅ１において、吸気領域は鼻孔から机上の近い所まで広く分布している。
高風速吹出の影響を受けているＣａｓｅ３の場合、吸気領域（ＳＶＥ５）は、Ｃａｓｅ１に比べてかなり狭い鼻と口周辺のみに分布している。
【００４５】
４）　空気齢（ＳＶＥ３）
図１３に示すように、空気齢は換気回数の逆数（名目換気時間）で無次元化して示す。
吸気領域における空気齢は、Ｃａｓｅ１で約０．７５、Ｃａｓｅ２が０．４３、Ｃａｓｅ３が０．８６である。
これを時間で表すと、それぞれ０．１９，０．０６，０．１２ｈ（時）となる。
すなわち、アンビエント空調のみ行っている場合に比ベて、パーソナル空調ユニットＴ使用時において、人体は相対に若い空気齢の空気を吸引することとなる。
同風量のパーソナル空調ユニットＴにおいて、低風速吹出のＣａｓｅ２は周辺空気との混合が少なく、高風速吹出のＣａｓｅ３に比べて吸気領域での清浄空気の到達時間が約１／２と半分になっている。
【００４６】
５）　空気余命（ＳＶＥ６）
図１４に示すように、空気余命も空気齢と共に換気回数の逆数（名目換気時間）で無次元化して表す。
鼻周辺の空気余命分布は吸気領域の計算結果とほぼ対応している。
各Ｃａｓｅにおいて、吸気領域周辺の空気余命は、Ｃａｓｅ１が０．５、Ｃａｓｅ２が０．６４、Ｃａｓｅ３が０．７９である。
これを時間で表すとそれぞれ０．１３，０．０９，０．１１ｈ（時）となる。
吸気領域周辺において空気の滞在時間（空気齢＋空気余命）はＣａｓｅ２が一番短くなっている。
すなわち、周辺空気との混合が少ない低風速吹出のパーソナル空調（Ｃａａｅ２）は人体にとって清浄空気を吸引しやすく、呼出空気も速やかに排出される。
【００４７】
６）　汚染寄与率ＣＲＰ１
図１５および図１６に示すように、８箇所の位置から汚染質発生対して汚染寄与率ＣＲＰ１を検討し、その結果を図１６のテーブル３に示す。
パーソナル空調ユニットＴが採用されているＣａｓｅ２とＣａｓｅ３とが、アンビエント空調のみのＣａｓｅ１の場合に比べてかなりＣＲＰ１の値が低い。
【００４８】
そして、机とパーティションとからの汚染質発生に対しては、Ｃａｓｅ２とＣａｓｅ３はほぼ同じＣＲＰ１を示している。
しかし、室内の周壁面からの汚染質の発生に対し、パーソナル空調と周辺空気との混合の少ないＣａｓｅ２はＣａｓｅ３に比べて約半分程度のＣＲＰ１となっている。
しなわち、低風速気流のパーソナル空調は壁等からＶＯＣ発生に対しても人体の吸気領域に大量の清浄空気供給により、人体の呼吸空気質の向上、確保が容易であると思われる。
【００４９】
以上の解析の結果として、
ａ）高風速吹出の場合（Ｃａｓｅ３）が吹出空気は周辺空気との混合が進む。
ｂ）低風速吹出のパーソナル空調（Ｃａｓｅ２）は周辺空気との混合が少なく、他ケースに比べて空気齢と空気余命が小さく良好な換気性状を示す。
また、室内の汚染発生に対し家具や周壁面から発生する汚染質の吸入空気に対する寄与が少ない。
したがって、本発明のパーソナル空調ユニットは、Ｃａｓｅ２とＣａｓｅ３との比較により、吹き出し口の面内において風量および風速がほぼ均一であり、低風速で風を供給することにより、清浄空気の供給対象まで、周辺の空気と混合せずに清浄化された空気を送風することが可能であることがわかる。
【００５０】
【発明の効果】
本願発明によれば、吹き出し口から送風される風が、この吹き出し口の面内において風量および風速がほぼ均一な分布となるよう設計され、かつ空気吹き出し口からの吹出空気流が低い風速で供給されるため、周辺の空気との混合を大幅に低減することができ、局所清浄あるいは局所空調を効果的かつ快適に行い得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるパーソナル空調ユニットの構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態によるパーソナル空調ユニットの構成例を示すブロック図である。
【図３】図２における整風部１３の構成を説明する概念図である。
【図４】図２における整風部１３の構成を説明する概念図である。
【図５】図２における整風部１３の構成を説明する概念図である。
【図６】図２における整風部１３の構成を説明する概念図である。
【図７】シミュレーションにより解析する解析対象空間を示す概念図である。
【図８】シミュレーションにより解析する場合を示すＣａｓｅが示されたテーブル１である。
【図９】シミュレーションにより解析する場合の各Ｃａｓｅにおける境界条件が示されたテーブル２である。
【図１０】シミュレーション結果のスカラー風速分布を示す面内分布図である。
【図１１】シミュレーション結果の温度分布を示す面内分布図である。
【図１２】シミュレーション結果の吸気領域の状態を示す面内分布図である。
【図１３】シミュレーション結果の空気齢の状態を示す面内分布図である。
【図１４】シミュレーション結果の空気余命の状態を示す面内分布図である。
【図１５】汚染物質の発生位置を示す概念図である。
【図１６】汚染物質の発生位置毎の汚染寄与率を示すテーブル３である。
【符号の説明】
１，２，１１，１２　カバー
３　クロスフローファン
４，６，１４，１６　フィルタ
５　ベーン
１３　整風部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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