JP2010223513A - 分煙システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、室内に物理的な障壁を設けることなく分煙化することのできる分煙システムを提供することを目的とする。
【解決手段】分煙化の対象となる室内の一方の壁面から全面的に一様気流を送気するとともに、該壁面に対向する他方の壁面の上下端にそれぞれスリット状の排気口を設けることによって、室内の各壁面上の主要部分において流れ方向に速度が増速する空気の流れ（縮小流路）を形成する。縮小流路を形成する気流は、剥離や逆流が起こりにくいため、喫煙席を風下に設定すれば、喫煙席側で発生した煙草の煙を禁煙席側に逆流させるような空気の流れはほとんど発生しない。したがって、本発明によれば、室内の開放感を維持したまま、煙草を吸う人と吸わない人とが共に快適に過ごせる環境を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、分煙システムに関し、より詳細には、室内に物理的な障壁を設けることなく分煙化することのできる分煙システムに関する。

従前より、受動喫煙による健康被害が問題視されており、平成１４年に施行された健康増進法には、公共施設の管理者は、受動喫煙を防止するために必要な措置を講じなければならない旨が定められた。これを受けて、喫茶店やレストランなどの飲食店には、近年、ガラスのパーティション等を使用して、室内の一部に喫煙室を別個に設けている店舗も見られる。しかしながら、このように喫煙エリアを個室化する方法では、店舗内の雰囲気が損なわれることに加え、喫煙する利用者に窮屈な思いを強いるという問題があった。

この点につき、室内を物理的な障壁によって区分けすることなく分煙する方法として、図１６に示すように、禁煙席と喫煙席とをエアカーテンで仕切る方法が考えられる。しかしながら、図１６に示す方法では、エアカーテンのジェット内に混合作用があるため、実際には煙草の煙が喫煙席側から禁煙席側へ入り込んでしまい、十分な分煙効果は期待できない。

さらに、特開２００４−６９０９０号公報（特許文献１）は、部屋の入り口壁側の天井面に調和空気の吹出し口を設ける一方、部屋の奥壁側の天井面に排気口を設けた分煙室において、エアーの排出量を調和空気の吹出し量よりも大きく設定し、常に出入り口から排気ユニット側に流れる気流を形成したうえで、部屋奥側を喫煙スペースとしたことを特徴とする分煙室を開示する。図１７は、この方式を採用する分煙室の概略図を示し、図１８は、図１７に示す分煙室の室内に発生する気流の流線について、流体解析ソフト（FLUENT 6.3）を使用して解析した結果を示す。図１８に示されるように、この方法では、気流の剥離、逆流によって室内に大きな渦が生じており、喫煙室側から禁煙席側に煙が流れ込んでしまうことが予想される。

特開２００４−６９０９０号公報

本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、室内に物理的な障壁を設けることなく分煙化することのできる分煙システムを提供することを目的とする。

本発明者は、室内に物理的な障壁を設けることなく分煙化することのできる分煙システムにつき鋭意検討する中で、縮小流路を形成する気流に剥離や逆流が起こりにくいことに着目した。その結果、室内の一方の壁面から全面的に一様気流を送気するとともに、該壁面に対向する他方の壁面の上下端にそれぞれスリット状の排気口を設けることによって室内に縮小流路を形成する構成に想到し、本発明に至ったのである。

すなわち、本発明によれば、室内に物理的な障壁を設けることなく分煙化するための分煙システムであって、第１の壁面から全面的に一様気流を室内に送気するための一様気流送気手段と、前記第１の壁面に対向する第２の壁面の上端に帯状に形成される第１の排気口と、該壁面の下端に帯状に形成される第２の排気口と、を備える分煙システムが提供される。本発明においては、前記一様気流送気手段は、前記第１の壁面を形成する多孔板と、前記多孔板の裏側に設けられる副室と、前記多孔板と前記副室の間に形成される整流手段と、前記副室に対して空気を送るための送風手段とを含んで構成することができる。また、本発明においては、前記一様気流送気手段は、前記第１の壁面を形成する多孔板と、前記多孔板の裏側に設けられる副室と、前記第１および第２の排気口に接続される排風手段とを含んで構成することができる。本発明においては、前記多孔板は、孔径は、６ｍｍ以下にすることが好ましく、３ｍｍ以下にすることがより好ましい。また、その開孔率を４０％以上とすることが好ましい。さらに、本発明においては、前記一様気流送気手段は、前記第１の壁面に全面的に配設される複数の送風ユニットの集合体として構成され、前記送風ユニットは、それぞれが整流機構を備える独自の送風手段を含んで構成することができる。

上述したように、本発明によれば、室内に物理的な障壁を設けることなく分煙化することのできる分煙システムが提供される。

本発明の分煙システムの機構を説明するための概念図。 本発明の分煙システムの機構を説明するための概念図。 第１の実施形態での分煙システムを側面から見た概略図。 第２の実施形態での分煙システムを側面から見た概略図。 第３の実施形態での分煙システムを側面から見た概略図。 第４の実施形態での分煙システムを側面から見た概略図。 第４の実施形態である分煙システム内の気流を概念的に示した図。 第４の実施形態での分煙システムの送気面における気流の速度（Ｕ）と時間（ｔ）の関係を示した図。 実験装置の構成図。 実験装置の各計測点において計測された風速[m/s]を示す図。 室内に障害物を置かない場合のCFD解析結果と実験装置の写真を示す図。 室内に障害物を置いた場合のCFD解析結果と実験装置の写真を示す図。 送気面または排気口の一部を機能させない場合のCFD解析結果を示す図。 飛行機等の座席の配置を想定して円柱を配置した実験装置の写真を示す図。 定常流／非定常流を送気した場合の実験装置の写真を示す図。 禁煙席と喫煙席をエアカーテンで仕切る従来システムを示す図。 出入り口側から部屋の奥に流れる気流を形成する従来システムを示す図。 従来システムのCFD解析結果を示す図。

以下、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は、図面に示した実施の形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜、その説明を省略するものとする。

図１は、本発明の分煙システムの機構を説明するための概念図であり、図１（ａ）は、本発明の分煙システムが設けられた空間１００の側断面図を示している。本発明の分煙システムは、空間１００をその長手方向に２つの領域に分け、一方を禁煙席とし、他方を喫煙室として利用することを前提とする。本発明の分煙システムにおいては、まず、禁煙席側の壁面１０１の全面から、一様気流が空間１００内に向けて送気される。なお、本発明において、一様気流とは、流れ方向に対して垂直な平面全体の速度分布が空間的に均一（一様）である空気の流れをいう。

一方、壁面１０１に対向する喫煙席側の壁面１０２の鉛直方向上端部および下端部、には、図１（ｂ）に示すように、壁面１０２の幅方向に延在する帯状のスリット１０３および１０４が排気口として設けられている。なお、本発明においては、スリット１０３および１０４を壁面１０２に形成する構成に代えて、図１（ａ）に破線で囲んで示すように、スリット１０３および１０４を、それぞれ天井面１０５および床面１０６に設けることもできる。すなわち、本発明において、スリット１０３,１０４が形成される場所は、壁面１０２の鉛直方向上端部あるいは下端部に隣接していればよく、天井面１０５、床面１０６、および壁面１０２のいずれかを適宜選択して設けることができる。

図１に示した構成においては、壁面１０１から全面的に送気された空気は、空間１００を通過した後、スリット１０３,１０４から外部に排気される。上記構成を採用した結果、空間１００内に、図１（ａ）に矢印で示すような気流が形成されており、喫煙席側で発生した煙草の煙は、この気流に乗って上方のスリット１０３から外部に排気され、また、床面１０６近傍を通過してホコリなどを多く含んだ空気は、この気流に乗って下方のスリット１０４から外部に排気される。

一般に、壁面の上を流れる主流がある場合、壁面近傍に境界層という薄い層が形成される。この境界層は、流れ方向に主流の速度が減速する場合、壁面から剥離しやすく、これがきっかけとなって気流に大きな渦が生じることが多い。一方、主流の速度が流れ方向に増速する場合には、境界層は壁面から剥離しないことが知られている。例えば、断面が流れ方向に縮小する縮小流路内を流れる気流の場合、主流は、流路内の壁面上で流れ方向に増速する。そのため、縮小流路内においては、気流は、剥離や大きな渦の発生することなく流れることが知られている。

この点につき、本発明の分煙システムを検討すれば、空間１００内には、図１（ａ）に矢印で示すように、禁煙席側から喫煙席側に向かって、床面１０５および天井面１０６近傍において、主流の速度が流れ方向に増速しており、壁面１０２においても、上下の排気口に向かって主流の速度が増速している。したがって、空間１００内を流れる気流は、上述した縮小流路内を流れる気流と同様に、各壁面（天井面１０５・床面１０６・壁面１０２）上で、剥離や大きな渦を発生することなく、スリット１０３,１０４から外部に排気されることになる。本発明においては、上述したように、室内の各壁面上の主要部分において流れ方向に速度を増速する空気の流れを「縮小流路」と定義して、以下参照する。

本発明の分煙システムによれば、上述した縮小流路の特性を利用して、喫煙席側で発生する煙草の煙を排気するため、喫煙席側において空気のゆらぎが生じにくく、煙が逆流して禁煙席側に侵入するようなことが好適に回避される。また、このような縮小流路の特性は、室内に、障害物が存在する場合においても維持される。したがって、本発明によれば、室内に物理的な障壁によって区分けすることなく、その開放感を維持したまま、同一空間を確実に分煙化することができる。なお、本発明の分煙化の効果を達成するためには、喫煙席側の壁面１０２から送気する空気の風速を数cm/s以上にすれば足り、20cm/s以上にすることがより好ましい。

本発明においては、喫煙席側の壁面１０２に設けられる帯状のスリット１０３および１０４の大きさ（すなわち、各スリットの高さが壁面１０２の全高さにおいて占める割合）について特に限定するものではないが、スリット１０３の大きさは、煙の排気効率を考慮して、適宜、設計することができ、また、スリット１０４は、室内の美観や安全性を考慮して、壁面１０２近傍の床面で気流が剥離・逆流することを防止するために必要な最小限の大きさに設計することが好ましい。したがって、一般には、図１（ｂ）に示すように、スリット１０４は小さく形成し、スリット１０３は、スリット１０４よりも数倍程度大きく形成することが好ましい。

また、本発明の分煙システムにおいては、図１に示すように、一様な気流を禁煙席側の壁面１０１の全面から送気することが望ましく、また、喫煙席側の壁面１０２の上下端部に、スリット１０３および１０４を壁面１０２の幅方向全域にわたって連続して設けることが望ましい。しかしながら、本発明を実際の建物に適用する場合、種々の制限が予想される。

すなわち、実際には、壁面に窓や装飾物等が配置されているなどの理由によって、図２に示すように、必ずしも、禁煙席側の壁面１０１の全面を送気面として機能させることができず、あるいは、喫煙席側の壁面１０２の幅方向全域にわたって連続した排気口を形成できない場合が想定される。この点につき、本発明の分煙システムは、図２に示すような場合であっても、上述した分煙効果を達成することができものである。この点については、後に詳細に述べる。以上、本発明の分煙システムの機構について説明してきたが、次に、本発明の分煙システムを具体的な実施の形態をもって、以下さらに詳細に説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態である分煙システム１０を側面から見た概略図である。本実施形態の分煙システム１０においては、分煙化の対象となる空間１２の禁煙席側の壁面が多孔板１４によって形成されており、多孔板１４の裏側には外気と接続される副室１６が形成されている。さらに、分煙システム１０は、副室１６に対して空気を送るための送風手段１８を含み、多孔板１４と副室１６の間には、第１の整流手段２０と第２の整流手段２１とからなる整流手段２２が形成されている。なお、送風手段１８はファンなどによって適宜構成することができる。
一方、空間１２の、禁煙席側の壁面（多孔板１４）に対向する喫煙席側の壁面には、上端に臨むスリット状の排気口２３と、当該壁面の下端に臨むスリット状の排気口２４とが形成されており、各排気口は、排気流路２５，２６を介して外気と接続されている。

本実施形態の分煙システム１０が作動すると、まず、図中の矢印で示す方向に送風する送風手段１８によって、空気が多孔板１４の裏に設けられた副室１６に送られる。このとき、送風手段１８から送られる空気の気流は、回転成分を多く含む速度分布が不均一な気流であるため、これを整流手段２２によって一様な気流に整流する。具体的には、まず、第１の整流手段２０によって、気流に含まれる比較的大きな回転成分を壊す。第１の整流手段２０は、例えば、大きめの孔の開いたじゃま板や目の粗いハニカムなどによって構成することができる。

次に、第１の整流手段２０を通過した気流は、さらに、より小さな開口を有する第２の整流手段２１に導入され、第１の整流手段２０で解消しきれなかった微細な気流の乱れが鎮められる。第２の整流手段２１は、メッシュフィルターなどの微細多孔質構造体等によって構成することができる。上述した、第１および第２の整流手段を通過した空気は、最後に多孔板１４に到達し、送風手段１８によって生じた正圧の作用で、多孔板１４に設けられた複数の孔から一様気流となって空間１２へ向けて送気される。すなわち、本実施形態においては、外部から導入された空気は、送風手段１８、副室１６、整流手段２２、および多孔板１４を経て一様気流となって空間１２内に送気される。なお、本実施形態における整流手段は、上述した構成に限定されるものではなく、送風手段１８から圧送される空気を好適に整流することができる手段であればいかなる構成を適用してもよい。

空間１２内へ送気された空気は、図１を参照して説明したように、空間１２内を通過する過程で縮小流路を形成し、その大部分は、喫煙席側の壁面の上端に形成された排気口２３から煙草の煙と共に排気され、床面近傍を通過したホコリを多く含む空気は、壁面の下端に形成された排気口２４から排気される。

なお、本実施形態の分煙システム１０の適用に際しては、冷暖房等の空調設備の吸排気口を空間１２に臨ませて設けないことが望ましいため、図３に示す例においては、空調設備２７を送風手段１８の上流側に設けている。さらに、本実施形態においては、空調設備２７に送気される空気と、排気口２３,２４から排気される空気とを熱交換器２８を介して流通させることによって、分煙システム１０を含む空調システム全体の熱効率を上げることが好ましい。

さらに、図３においては、破線で囲んだ多孔板１４の正面図を、紙面右下に拡大して示している。拡大図に示されるように、本実施形態における多孔板１４には、複数の孔２９が形成されている。本実施形態においては、孔２９の穴径は、６ｍｍ以下にすることが好ましく、３ｍｍ以下にすることがより好ましい。また、その開孔率（孔２９の開孔領域の面積合計／多孔板１４の表面積）は、４０％以上にすることが好ましい。

図４は、本発明の第２の実施形態である分煙システム３０を側面から見た概略図である。分煙システム３０においては、図３に示した分煙システム１０の空間１２の上流側に送風手段１８を設ける構成に代えて、空間１２の下流側に排風手段３１を設けている。すなわち、本実施形態においては、排気流路２５，２６に排風手段３１が接続されており、排風手段３１が図中の矢印で示す方向に空気を排気することによって、空間１２内に負圧を生じさせている。なお、排風手段３１は、図３に示した送風手段１８と同様にファン等によって構成することができる。

一方、分煙システム３０においては、禁煙席側の壁面は、分煙システム１０と同様に多孔板１４によって形成されているが、副室１６と多孔板１４の間に整流手段を備えていない。すなわち、分煙システム３０においては、排風手段３１によって空間１２内に負圧を生じさせ、その作用で、副室１６に存在する乱れの少ない空気が空間１２内に自然給気する構成を採用するため、図３に示した第１の整流手段２０および第２の整流手段２１を省略したものである。なお、分煙システム３０においては、多孔板１４の裏側に補助的な整流手段を設けることもできる。

図５（ａ）は、本発明の第３の実施形態である分煙システム４０を側面から見た概略図である。分煙システム４０においては、図３に示した分煙システム１０の整流手段と送風手段とを別体で設ける構成に代えて、整流手段と送風手段とが一体化したユニット４２の集合体を禁煙席側の壁面に設けている。図５（ｂ）は、ユニット４２の集合体の正面図を一部拡大して示す。図５（ｂ）に示されるように、本実施形態においては、複数のユニット４２が禁煙席側の壁面に全面的に配設されている。

図５（ｃ）は、ユニット４２を側面から見た概略図である。図５（ｃ）に示されるように、ユニット４２は、矩形の筐体４３内に微小なファンなどによって構成される送風手段４４と、第１の整流手段４５と、第２の整流手段４６とを含んで構成されている。図５（ｃ）に示す第１の整流手段４５および第２の整流手段４６は、それぞれ、図３に示した第１の整流手段２０および第２の整流手段２１と同様に、送風手段４４が送風する空気流を整流する機構として機能する。すなわち、ユニット４２は、それぞれが整流機構を備えた独自の小型の送風手段として構成されており、これらの集合体が禁煙席側の壁面を形成し、当該壁面の裏側の副室１６内の空気を一様気流として空間１２内に送気している。

以上、本発明を第１〜３の実施形態をもって説明してきたが、上述した実施形態における一様気流送気手段によって生成される気流は、送気面全体の速度分布が空間的に均一（一様）であって、且つ、その断面における速度が経時的に変化しない性質を有するものであった。しかしながら、本発明における一様気流は、上述した性質のものに限定されるものではなく、送気面全体の速度分布が空間的に均一（一様）であって、且つ、その断面における速度が経時的に変化する性質の気流をも含む概念である。以下、この点につき、図６を参照して説明する。

図６は、本発明の第４の実施形態である分煙システム２００を側面から見た概略図である。図６に示す分煙システム２００は、図３に示した分煙システム１０の一様気流送気手段に対し、送風手段１８の上流側にバルブ４８を追加して一様気流送気手段を構成している。バルブ４８は、図示しない制御手段によって、所定の時間間隔をもって間欠的に開閉を繰り返すように駆動制御される。その結果、図７に概念的に示すように、送気面全体で速度分布が空間的に均一（一様）でありながらその速度が経時的に増減を繰り返すように変化する一様気流が送気されることになる。空間１２内の気流は、任意の断面の流量（ある断面を単位時間に通過する流体の体積）が空間的に変化せず、且つ、その流量が経時的に増減を繰り返すように変化する気流となる。

図８は、分煙システム２００の空間１２内の送気面における速度（Ｕ）と時間（ｔ）の関係を示した図である。本実施形態においては、空間１２内に存在する障害物の状況に応じて、一様気流送気手段を制御して、（ａ）常にプラスの流速を維持しつつ速度を増減する方法、（ｂ）間欠的にプラスの流速で送気する方法、（ｃ）プラスの流速のみならず、マイナスの流速をも含んだ速度変動をもって送気する方法、等を適宜選択することができる。図８（ａ）、（ｂ）に示す態様は、バルブ４８の開閉制御によって実現することができ、また、図８（ｃ）に示す態様は、送気手段であるファンの回転を、その回転方向（逆回転）も含めて制御することによって実現することができる。

上述したように、送気面全体の速度分布が空間的に均一（一様）であって、且つ、その断面における速度が経時的に変化する気流を空間１２内に送気すれば、室内に存在する障害物の後ろに大きな剥離渦が発達する前に空気の流速が減少するため、逆流の規模を小さくすることができる。したがって、本実施形態の分煙システム２００によれば、乗用車、電車、航空旅客機の室内のように、障害物が多く存在するような環境であっても、当該室内を好適に分煙化することができる。なお、第４の実施形態について、図３に示した分煙システム１０にバルブ４８を追加した例をもって説明してきたが、本発明は、これに限定されるものではなく、上述したように気流の速度を可変制御することができる手段であれば、どのような手段を適用することも可能であり、図４および図５に示した実施形態にそれらを追加することによって第４の実施形態を構成することも当然に可能である。

以上、本発明を第１〜４の実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態における多孔板１４に代えて、適当な支持体に対して目の粗い布材を固定したもの用いることもできる。また、送風手段と排風手段を併用し、給気量と排気量を適切に調節することによって、室内に負圧または正圧を生じさせて一様気流を形成することもできる。その他、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

以下、本発明の分煙システムについて、実施例を用いてより具体的に説明を行なうが、本発明は、後述する実施例に限定されるものではない。

本発明の分煙システムについて、下記の手順で評価実験を行った。レストランや喫茶店のモデルとして、幅5m、奥行き8m、高さ3mの空間を想定し、本発明の分煙システムの1/10の模型をアクリル板を用いて作製した。図９（ａ）は、作製した実験装置５０の側断面図をそのサイズ（単位：mm）とともに示す。実験装置５０においては、分煙室として、幅500mm、奥行き800mm、高さ300mmの空間５２を設け、ファン５３で加圧した空気を、整流装置によって整流したのち、一様な速度分布として、空間５２の上流端の壁面全体から空間５２内に送り込んだ。本実施例においては、上記整流装置として、ファン５３から下流側に向かって順番に、孔径10mmの多孔板、水槽用フィルタ（純正マット／株式会社ニッソー製）、孔径5mmの多孔板の順に配置した。なお、実験を通して空間５２内の平均流速が約0.26m/sに維持されるように、スライダックによりファン５３の風量を調節した。空間５２内の空気を大気圧雰囲気の外部に排出するために、空間５２の下流端の壁面の上端と下端に、それぞれ、空間５２の全高さの10％（30mm）の幅のスリット、および、3.3％（10mm）の幅のスリットを設けた。

上述した手順で作製した実験装置５０において、一様気流が形成されているかどうか検証した。具体的には、図９（ｂ）に示すように、実験装置５０の空間５２の天井部分の符号Ａ〜Ｏで示す位置に１５個のセンサを配置し、各センサの配置位置における高さ方向の下から20mm、90mm、150mm、210mm、280mmの各位置を計測ポイントとして、平均流速を測定した。

図１０は、各計測点において計測された風速[m/s]を示す図である。図１０（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、計測点A,D,G,J,M（紙面手前側）、点B,E,H,K,N（中央列）、点C,F,I,L,O（紙面奥側）について、計測点の位置および高さ、ならびに、そこで計測された風速[m/s]の関係を示すグラフを示す。図１０（ａ）〜（ｃ）に示されるように、紙面手前側、中央列、および紙面奥側のいずれにおいても、上流側から下流側端の一つ手前の計測点（J,K,L）までは、全ての高さの計測点において、ほぼ同じ平均流速で空気が流れていることが示された。

一方、同じく、図１０（ａ）〜（ｃ）に示されるように、下流側端の計測点（M,N,O）については、高さ方向の最高部の計測点（280mm）において急激に流速が上がっており、最低部の計測点（20mm）においても、若干流速が上がっていることが示された。一方、その間の計測点（90mm、150mm、210mm）については、若干流速が下がっていることが示された。以上の結果から、実験装置５０の送気面から一様気流が送気されていること、および、排気口近傍では、所定の速度勾配をもって空気が排気されることが示された。

続いて、上述した装置条件において、空間５２の上流側半分を喫煙席として仮定し、煙草に見立てた線香を立てて、その煙が流れる態様を目視で確認した。なお、この目視実験は、空間５２内に障害物を置かない場合と、空間５２内に人や机・椅子に見立てたモデルを配置した場合について行った。

なお、上述した実験に併せて、室内に障害物を置かない場合と置いた場合について、流体解析ソフト（FLUENT 6.3）を使用してCFDを行った。CFDによる計算は、実際の寸法（幅5m、奥行き8m、高さ3m）の部屋と、1/10モデルの実験装置の空間５２の両方について行ない、流入する一様気流の流速を0.26ｍ/ｓとして計算を行った。その結果、実際の寸法の部屋に関するCFDの解析結果と、1/10モデルの実験装置に関するCFDの解析結果には、流線に有意な差異は認められなかった。

図１１（ａ）は、室内に障害物を置かない場合のCFDの解析結果を示す。図１１（ａ）に示す解析結果においては、室内の上流端の壁面一面から下流端の排気口に至るまで、まっすぐに伸びる流線が示された。一方、図１１（ｂ）は、空間５２内に障害物を置かない場合の実験装置５０を側面から観察した写真を示す。図１１（ｂ）に示されるように、空間５２の上流から下流端の排気口に至るまで、乱れのないきれいな流線を描いて煙が流れる様子が確認され、CFDの解析結果とほぼ一致することが示された。

図１２（ａ）は、室内に障害物（机・椅子）を置いた場合のCFDの解析結果を示す。図１２（ａ）に示す解析結果においては、空間の上流端の壁面一面から下流端の排気口に至るまで、まっすぐに伸びる流線が示された。一方、図１２（ｂ）は、空間５２内に人や机・椅子に見立てたモデルを置いた場合の実験装置５０を側面から観察した写真を示す。図１２（ｂ）に示されるように、椅子や机の脚などを迂回する小さな流れが若干観察されたものの、禁煙側領域に達するような大きな規模の流れの剥離や逆流は一切認められず、この場合についても、CFDの解析結果とほぼ一致することが示された。

なお、既に、図２を参照して説明したように、本発明の分煙システムにおいては、禁煙席側および喫煙席側の壁面を、部分的に送気面または排気口として機能させることができれば、本発明の分煙効果を達成することができる。この点について、検証すべく、禁煙席側の壁面の一部に送気面として機能しない矩形の領域を設けた場合と、喫煙席側の壁面上端に設けられる排気口の一部を塞いだ場合とについて、上述したのと同様の条件でCFD解析を行なった。

図１３（ａ）は、禁煙席側の壁面の中央部分に送気面として機能しない矩形領域を１９％（面積比）設けた場合のCFD解析結果を示す。図１３（ａ）に示されるように、送気面として機能しない矩形領域の近傍において流線が多少乱れているものの、禁煙席側に達するような大きな規模の流れの剥離や逆流は生じないという結果が出た。

一方、図１３（ｂ）は、喫煙席側の壁面上端に設けられる排気口の中央部分を４０％（面積比）塞いだ場合のCFD解析結果を示す。図１２（ｂ）に示されるように、排気口を全く塞がない場合に比較して、その流線の乱れの程度に実質的に差異は認められなかった。以上の解析結果から、本発明の分煙システムにおいては、必ずしも、禁煙席側の壁面の全面を送気面として機能させる必要はなく、喫煙席側の壁面の排気口を幅方向に連続して形成する必要がないことが示された。

次に、上述した実験装置５０内に、飛行機や列車の座席の配置を想定し、直径80mm、高さ150mmの円柱５６を8本用意し、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、2列に4本ずつ配置した。なお、円柱５６の間隔は縦横とも中心間距離約150mmとした。さらに、煙草に見立てた線香５８を、座席に見立てた円柱５６の間に２本配置し、通路に見立てた円柱５６の脇に1本配置した。

上述した空間条件に対して、ファン５３の回転数を間欠的に変化させることによって、送気面全体の速度分布が空間的に均一（一様）であって、且つ、その断面における速度が経時的に増減する気流（以下、非定常流として参照する）を送気した。これに併せて、同様の空間条件に対して、ファン５３の回転数を一定とし、送気面全体の速度分布が空間的に均一（一様）であって、且つ、その断面における速度が経時的に変化しない気流（以下、定常流として参照する）を送気する実験を行ない、本件発明における非定常流の効果を検証した。

図１５（ａ）は、定常流を送気した場合の実験装置５０を側面から観察した写真を示す。図１５（ａ）に破線で囲んで示すように、定常流を送気した場合には、円柱５６の間に置かれた線香５８の煙は、上流側の円柱５６の後流（逆流域）に渦を巻いて停留し、その後も下流側に流れ去ることはなかった。

図１５（ｂ）は、非定常流を送気した場合の実験装置５０を側面から観察した写真を示す。非定常流を送気した場合には、円柱５６の間に置かれた線香５８の煙は、上流側の円柱５６の後流において一時的に停留はするものの、図１５（ｂ）の破線矢印が示すように、速やかに、下流側に流れ去ることがわかった。上述した実験結果から、非定常流を用いる本発明の分煙システムは、例えば乗務員が移動することにより、煙が喫煙席側から禁煙席側に持ち込まれるなどの外乱に対しても強いシステムであることが示された。

以上、説明したように、本発明によれば、同一空間を確実に分煙化することのできる分煙システムが提供される。本発明によれば、喫茶店やレストランなどに代表される公共施設の室内の分煙化に加え、乗用車、電車、航空旅客機などの室内の分煙化を実現することもできる。本発明の分煙システムの普及によって、煙草を吸う人と吸わない人とが共に快適に過ごせる環境が整備されることが期待される。

１０…分煙システム、１２…空間、１４…多孔板、１６…副室、１８…送風手段、２０…第１の整流手段、２１…第２の整流手段、２２…整流手段、２３…排気口、２４…排気口、２５…排気流路、２６…排気流路、２７…空調設備、２８…熱交換器、２９…孔、３０…分煙システム、３１…排風手段、４０…分煙システム、４２…ユニット、４３…筐体、４４…送風手段、４５…第１の整流手段、４６…第２の整流手段、４８…バルブ、５０…実験装置、５２…空間、５３…ファン、５６…円柱、５８…線香、１００…空間、１０１…壁面、１０２…壁面、１０３…スリット、１０４…スリット、１０５…天井面、１０６…床面、２００…分煙システム

Claims (9)

1. 同一室内を分煙化するための分煙システムであって、
   第１の壁面から全面的に一様気流を室内に送気するための一様気流送気手段と、
   前記第１の壁面に対向する第２の壁面の上端に帯状に形成される第１の排気口と、該壁面の下端に帯状に形成される第２の排気口と、
   を備える、分煙システム
2. 前記一様気流送気手段は、
   前記第１の壁面を形成する多孔板と、
   前記多孔板の裏側に設けられる副室と、
   前記多孔板と前記副室の間に形成される整流手段と、
   前記副室に対して空気を送るための送風手段とを含む、
   請求項１に記載の分煙システム。
3. 前記一様気流送気手段は、
   前記第１の壁面を形成する多孔板と、
   前記多孔板の裏側に設けられる副室と
   前記第１および第２の排気口に接続される排風手段とを含む、
   請求項１に記載の分煙システム。
4. 前記多孔板は、孔径６ｍｍ以下の孔を備え、開孔率が４０％以上である、
   請求項２または３に記載の分煙システム。
5. 前記一様気流送気手段は、
   前記第１の壁面に全面的に配設される複数の送風ユニットの集合体として構成され、前記送風ユニットは、それぞれが整流機構を備える独自の送風手段を含む、
   請求項１に記載の分煙システム。
6. 同一室内を分煙化するための分煙システムであって、
   第１の壁面から全面的に一様気流を室内に送気するための一様気流送気手段と、
   前記第１の壁面に対向する第２の壁面の上端に帯状に形成される第１の排気口と、該壁面の下端に帯状に形成される第２の排気口と、
   を備え、
   前記一様気流送気手段は、送気面における速度が経時的に増減を繰り返すように前記一様気流を室内に送気する、
   分煙システム
7. 同一室内を分煙化するための分煙システムであって、
   第１の壁面から全面的に一様気流を室内に送気するための一様気流送気手段と、
   前記第１の壁面に対向する第２の壁面の上端に帯状に形成される第１の排気口と、該壁面の下端に帯状に形成される第２の排気口とを備え、
   前記第１の壁面から前記第２の壁面に向う方向に縮小流路を形成することを特徴とする、
   分煙システム
8. 同一室内を分煙化する方法であって、
   室内の一方の壁面から全面的に一様気流を室内に送気し、該送気された気流が縮小流路を形成するように排気することを特徴とする、
   方法。
9. 前記縮小流路は、室内の各壁面上の主要部分において流れ方向に速度を増速する空気の流れである、請求項８に記載の方法。