JP6634644B2 - 高清浄部屋システム - Google Patents

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Description

この発明は、高清浄部屋システム、高清浄作業室システム、高清浄気体供給システムおよび高清浄部屋システムの清浄度制御方法に関する。より詳細には、この発明は、例えば、内部で人が就寝・寛ぎ・作業・労働等の日常生活／活動あるいは作業を行う、家屋・ビルディング等の建物に含まれる部屋あるいは作業室に関するもので、当該生活／活動あるいは作業のスペースの、建物全体に対する体積比率を下げることなく、かつ法令等による排気要請または規則を遵守しつつ、内部の粉塵や菌などのダスト微粒子の数を一定以下に維持したり、外部からのこれらの混入を最小限に抑えたクリーンエア（空気）環境を実現することができ、居住、静養、実験、製造・塗装作業、養護活動、医科／歯科治療等の場として用いて好適な高清浄部屋システムおよび高清浄作業室システムあるいは粉塵や菌などのダスト微粒子の数が一定以下に維持されたクリーンエア等の清浄気体を外部に供給するのに用いて好適な高清浄気体供給システムに関する。
人が健康な生活を送るためには、生活環境における空気の大幅な清浄化が必要である。しかしながら、現状の技術でかかる目標を達成するには膨大な費用がかかる。例えば、半導体プロセシングの際などに使用されるＵＳ２０９Ｄクラス１（ＩＳＯクラス３）のクリーンルームは、スーパークリーンルームと呼ばれる高度にクリーンな空間であるが、このシステムの構築には膨大な費用がかかり、またその維持にも多額な費用がかかる。また、このような清浄環境は、医療環境、特に、インフルエンザなどの空気感染性の疾病の予防、花粉症の抑制、傷んだ呼吸器官の夜間就寝時における回復などが期待される。このような疾患を抱える患者が過ごす日常空間である住宅の部屋にクリーンな空間を導入すること、及び、そのクリーン環境のオンとオフが随意にコントロールできること、更には、そのオンとオフを短いタイムスケールで切り替えられることは、いずれも重要で、実現できれば極めて価値が高いが、現状では、残念ながら不可能である。
さらに、近年においては、花粉症の蔓延や、ＳＡＲＳ（サーズ）や新型インフルエンザの流行の可能性、乳幼児や老齢者などの環境弱者のケアなどは喫緊の課題となっている。また、マイクローブサイエンス（microbe science)、ならびにマイクローブ（microbe)とその存在環境の制御は、最近重要性の認識が高まってきている（非特許文献１〜３参照。）。空気中を漂う無機・有機の塵埃のみならず、生活空間の微生物存在（microbial)環境も含めて空気環境を制御することは益々重要となってきており、それを具現化する技術・装置の実現が喫緊の課題である。
特許４９３４０６１号明細書 特許４４５１４９２号明細書 特開２００６−２００１１１号公報
「The great indoors 」、NewScientist、13 July 2013号、p.30 「Why manners matter」、NewScientist、21 September 2013 号、p.28 C.Pinke 等、「Insights into the phylogeny and coding potential of microbial dark matter 」、Nature 499(2013)431 A.Ishibashi, H.Kaiju, Y.Yamagata and N.Kawaguchi : Electron. Lett.41,735(2005) H.Kaiju, N.Kawaguchi and A.Ishibashi : Rev. Sci. Instrum. 76, 085111(2005) 石橋晃、"クリーンシステムプラットフォーム"、環境と未来 to be published(2012) ［平成２４年９月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.toyobo.co.jp/seihin/fb/procon/prc＿09.pdf）
上述したように、見た目には全く普通の部屋でありながらクリーンルーム級の清浄度を有する生活空間は実現できていないのが現状である。建物全体に対する清浄居住環境スペース（部屋) の床面積や体積比率を下げることなく、かつまた当該清浄居住部屋から外部空間への塵埃排出を伴わず、しかしながら当該清浄居住部屋を、人々がその内部で従来慣習の下、日常生活や活動を営むことのできる環境に保ちつつ、且つ、当該部屋内部で発生する塵埃があっても、当該部屋の内部空間をＵＳ２０９Ｄクラス１００または、それ以上の清浄度に保てる、アクティブな塵埃除去をできる清浄環境システムはなかった。
すなわち、建物全体に対する部屋の床面積や体積比率を下げることなく、かつ、また、当該清浄居住部屋から外部空間への塵埃排出を伴わずに当該部屋内の塵埃除去ができる清浄環境システムは無かった。また、部屋を、人々がその内部で従来慣習の下、日常生活や活動を営むことのできる環境に保ちつつ、かつ、当該部屋内部で発生する塵埃があっても、当該部屋の内部空間をＵＳ２０９Ｄクラス１００または、それ以上の清浄度に保てる清浄環境システムはなかった。そして、この両方の機能を兼ね備える清浄環境システムは当然のことながら従来においては皆無であった。そこで、まず、部屋を形成する壁について、特に、部屋を狭くすることを防ぐべく、壁の厚みには手をつけず、壁の内部構造については、強度、防音性能、断熱性能を落とすことなく、清浄環境獲得に向けて性能向上を図る必要が出てきた。
すなわち、清浄環境は、医療環境、特に、インフルエンザなどの空気感染性の疾病の予防、花粉症の抑制、傷んだ呼吸器官の回復などが期待される。しかしながら、住宅メーカー各社が提示するスマートハウスのコンセプトは、電力を主な対象としたエネルギーマネジメントが主であり、風の通り道改良のコンセプトも、涼風制御といった主に空調の観点での提示に留まっていた。また、一般住宅の部屋に、クリーンルームを持ち込むのは、膨大な費用がかかり、入れ子構造性を持ち込むことになるため、無機質な外観並びに内装的にも、スペース的にも許容できない。一般の住宅、ビルのオフィス等に、上述のクリーンルームの構造をそのまま持ち込むと、上述したように入れ子構造導入に伴う居住スペース減少と部屋の内部と外部との間に圧力差が生じ塵埃の収集や放出等、無用の塵埃の移動が生ずるといった不便が生じていた。
つまり、家屋・住宅の一つの部屋とそれ以外の部分との間に圧力差を、必要最小限生じさせ、それに呼応して、１００％循環フィードバックを掛けるファン・フィルターユニット（ＦＦＵ）の風量の関係は最適化されていなかった。
そこで、この発明が解決しようとする課題は、例えば家屋・住宅の一つの部屋とそれ以外の部分との間に圧力差を必要最小限生じさせ、それに呼応して、１００％循環フィードバックを掛けるファン・フィルターユニットの風量の関係を最適化することができ、法令等による排気要請または規則を遵守することができる高清浄部屋システムおよび高清浄部屋システムの清浄度制御方法を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、外部との圧力差を必要最小限生じさせ、それに呼応して、１００％循環フィードバックを掛けるファン・フィルターユニットの風量の関係を最適化することができ、必要な作業を高清浄環境でかつ安全に行うことができる高清浄作業室システムを提供することである。
この発明が解決しようとするさらに他の課題は、ガスボンべ等からの供給に頼ることなく、かつまた、単純なワンパスのフィルタリングでは実現できない、ダスト微粒子が一定以下に維持された清浄空気を外部に供給することができる高清浄気体供給システムを提供することである。
上記課題およびその他の課題は、添付図面を参照した以下の記述によって明らかとなるであろう。
上記課題を解決するためには、最も広くは、少なくとも一つの部屋を有し、その部屋は内部に閉空間である居住および／または作業空間を有する高清浄部屋システムにおいて、上記部屋に、上記居住および／または作業空間の内部に風量Ｆ1 で気体が送り出されるように吹き出し口が設けられた捕集効率γのファン・フィルターユニットを設け、上記吹き出し口から上記居住および／または作業空間の内部に流出する気体の全部が、上記ファン・フィルターユニットの吸入口へ還流するように構成され、上記部屋の壁に上記居住および／または作業空間の外部へ気体を排気するための開口が設けられている場合に、上記ファン・フィルターユニットを経由した上記の気体の１００％の還流による清浄化効果を実質的に損なわない程度の最小限の風量Ｆ2 で、上記外部空間と上記居住および／または作業空間との間で、除塵フィルターを介して空気を出し入れするようにするのが有効である。その具体的な例が以下に述べる高清浄部屋システムである。
すなわち、上記課題を解決するために、この発明は、
少なくとも一つの部屋を有し、
上記部屋は内部に閉空間である居住および／または作業空間を有し、
上記部屋には、上記居住および／または作業空間の内部に風量Ｆ1 で気体が送り出されるように吹き出し口が設けられた捕集効率γのファン・フィルターユニットが設けられ、上記吹き出し口から上記居住および／または作業空間の内部に流出する気体の全部が、上記ファン・フィルターユニットの吸入口へ還流するように構成され、上記部屋の壁に上記居住および／または作業空間の外部へ気体を排気するための開口が設けられており、
上記開口から上記居住および／または作業空間の外部へ直接排気する気体の風量に関し、複数の排気要請または規則がある場合にそれらの風量をｆi （ｉ＝１，２，３，…）とした時、上記部屋を取り囲む外部空間から導入される空気の風量Ｆ2 をＦ2 ＝ｍａｘ｛ｆi ｝と設定し、上記外部空間から上記居住および／または作業空間に捕集効率γp のフィルターを経て上記風量Ｆ2 で空気が導入されるように構成され、
上記外部空間のダスト微粒子密度をＮ0 、上記部屋の内面積をＳ、上記部屋の内面の単位面積・単位時間当たりのダスト微粒子の脱離レートをσとした時、
上記居住および／または作業空間の到達清浄度が
ｎ＝Ｓσ／（γＦ1 ＋Ｆ2 ）＋Ｎ0 （１−γp ）Ｆ2 ／（γＦ1 ＋Ｆ2 ） （Ａ）
に設定されていることを特徴とする高清浄部屋システムである。
また、この発明は、
少なくとも一つの部屋を有し、
上記部屋は内部に閉空間である居住および／または作業空間を有し、
上記部屋には、上記居住および／または作業空間の内部に風量Ｆ1 で気体が送り出されるように吹き出し口が設けられた捕集効率γのファン・フィルターユニットが設けられ、上記吹き出し口から上記居住および／または作業空間の内部に流出する気体の全部が、上記ファン・フィルターユニットの吸入口へ還流するように構成され、上記部屋の壁に上記居住および／または作業空間の外部へ気体を排気するための開口が設けられており、
上記開口から上記居住および／または作業空間の外部へ直接排気する気体の風量に関し、複数の排気要請または規則がある場合にそれらの風量をｆi （ｉ＝１，２，３，…）とした時、上記部屋を取り囲む外部空間から導入される空気の風量Ｆ2 をＦ2 ＝ｍａｘ｛ｆi ｝と設定し、上記外部空間から上記居住および／または作業空間に捕集効率γp のフィルターを経て上記風量Ｆ2 で空気が導入されるように構成された高清浄部屋システムの清浄度制御方法であって、
上記外部空間のダスト微粒子密度をＮ0 、上記部屋の内面積をＳ、上記部屋の内面の単位面積・単位時間当たりのダスト微粒子の脱離レートをσとした時、
上記居住および／または作業空間の到達清浄度を
ｎ＝Ｓσ／（γＦ1 ＋Ｆ2 ）＋Ｎ0 （１−γp ）Ｆ2 ／（γＦ1 ＋Ｆ2 ）
に設定することを特徴とするものである。
この高清浄部屋システムにおいては、居住および／または作業空間の到達清浄度を十分に高く維持するために、好適には、風量Ｆ2 に対し、到達清浄度ｎの式の第２項の、上記居住および／または作業空間の清浄度の上限Ｓσ／γＦ1 に対する比が、
（Ｎ0 ／Ｓσ）［（１−γp ）Ｆ2 ／｛１＋Ｆ2 ／（γＦ1 ）｝］＜１０
を満たすようにγp 、γおよびＦ1 が設定される。Ｆ1 とＦ2 との比に関しては、実用上十分に高い清浄度が得られるように適宜選択される。すなわち、数式（Ａ）に基づき、その第２項を小さくする。ここで、数式（Ａ）第２項は、Ｆ1 とＦ2 とに関して同次式であり、Ｆ1 とＦ2 との比によって、一意に、その値が定まることに留意されたい。
この高清浄部屋システムにおいては、好適には、部屋の内面の少なくとも一部が、ダスト微粒子を通さず、気体分子は通す膜（以下、必要に応じて「ガス交換膜」と記す）をその一部に含む壁により構成される。そして、部屋内部の気体分子が、上記の外部空間と部屋内部空間との間でこの膜を介して濃度勾配により交換される。また、好適には、上記の居住および／または作業空間の体積をＶ、上記の壁の有する膜中の酸素の拡散定数をＤ、上記の膜の厚みをＬとした時、上記の部屋は、体積Ｖと膜の面積Ａとを、｛（Ｖ／Ａ）／（Ｄ／Ｌ）｝でスケーリングさせて設計が行われる。また、好適には、上記の居住および／または作業空間内部の酸素消費レートをＢ、外部と平衡状態にあり上記の居住および／または作業空間内部で酸素消費の無い時の酸素体積をＶO2、上記の居住および／または作業空間内における目標酸素濃度をη（η＞０．１８）とした時、上記の膜の面積Ａが、少なくとも、
を満たすように設定される。
この高清浄部屋システムは、必要に応じて、特に、上記のガス交換膜を一部に含むものが部屋の壁として用いられない場合には、少なくとも一つのガス交換装置を有する。このガス交換装置は、部屋の内気をガス成分的に清浄化する、ガス交換機能を有する壁構造を有する。ガス交換装置の構成は、内気と外気とがガス交換膜を挟んで接しつつも、これによって明確に隔てられることで、混流化しないことを特徴とし、例えば、ガス交換装置の内部における空気流の向きが、居住および／または作業空間の内気と、外気とが、進行方向を共有するようにして構成されていることが好ましい。特に、ガス交換装置の内部で、少なくとも一枚のダスト微粒子を通さず気体分子は通す膜を介して接することで、居住および／または作業空間の内気を構成する分子の濃度と外気を構成する分子の濃度とが、ダスト微粒子を通さず気体分子は通す膜を介した分子の濃度拡散を通じて平衡状態に近づき、その後、当該居住および／または作業空間の内気が、居住および／または作業空間へ還流するように構成されていることが好ましい。上記のように構成されたガス交換装置は、例えば、病室や養護室における異臭の緩和、有害臭の除去に好適であり、また、塗装工場などにおいて、塵埃密度を極めて小さく抑えたまま、気中の有機溶剤濃度の低下を実現することができる。このガス交換装置は、具体的には、例えば次のように構成される。すなわち、ガス交換装置は、例えば、少なくとも二つの気体吸入口と少なくとも二つの気体吐出口とを有する、閉空間を構成する箱状構造体を有し、上記少なくとも二つの気体吸入口の一つが、上記少なくとも二つの気体吐出口の一つと連通するとともに、上記少なくとも二つの気体吸入口の他の一つが、上記少なくとも二つの気体吐出口の他の一つと連通し、上記二つの連通路は、おのおの独立流路を形成しつつも、ダスト微粒子を通さず、気体分子は通す膜を以てお互いから隔てられるように構成され、上記外部空間から導入される空気が上記気体吸入口の一つから上記ガス交換装置の上記箱状構造体に導入され、この気体吸入口と連通する上記気体吐出口から上記外部空間へと送出される一方、上記居住および／または作業空間の内気が上記気体吸入口の他の一つから上記ガス交換装置の上記箱状構造体に導入され、この気体吸入口と連通する上記気体吐出口から上記居住および／または作業空間へ還流される。以上において、連通路は、平行流、直交流、クロス流などを可能とする多彩な多層構造を取り得るが、外気と内気とは、常にガス交換膜により隔てられており、両者が混じり合うことはないように設定されている。内気を通す連通路の風量が少なくとも上記Ｆ2 以上であるように設定される。あるいは、ガス交換装置は、一方の側面に外気導入口と内気回収口とを有し、もう一方の側面に排出口と還流口とを有するガス交換部を備え、上記ガス交換部は、ダスト微粒子を通さず、気体分子は通す膜を少なくとも一枚含み、上記外気導入口から上記ガス交換部に導入される外気が上記膜の一方の側の空間を通って上記排出口から排出されるとともに、上記内気回収口から上記ガス交換部に導入される内気が上記膜の他方の側の空間を通って上記還流口から排出されるように構成され、上記部屋を取り囲む外部空間から導入される空気が上記外気導入口から上記ガス交換部に導入され、上記居住および／または作業空間の内気が上記内気回収口から上記ガス交換部に導入される。この場合、好適には、これらのガス交換装置の二つの連通路のうちの居住および／または作業空間への還流に用いられる連通路の体積をＶ0 （居住および／または作業空間の体積もＶで表しているが、ここでは連通路の体積を示す。ガス交換装置が多層［Ｎ層］構造を持つときは、Ｖは、その１層［１ユニット］の体積であるので、Ｖ0 ＝ＮＶを満たす。）、上記壁の有する上記膜中の酸素の拡散定数をＤ、上記膜の厚みをＬとした時、上記部屋は、上記体積Ｖと上記膜の面積Ａとを、｛（Ｖ／Ａ）／（Ｄ／Ｌ）｝でスケーリングさせて設計が行われたものである。同様に、ガス交換装置の上記二つの連通路のうちの上記居住および／または作業空間への還流に用いられる連通路の体積をＶ、上記居住および／または作業空間内部の酸素消費レートをＢ、外部と平衡状態にあり上記居住および／または作業空間内部で酸素消費の無い時の酸素体積をＶO2、上記壁の有する上記膜中の酸素の拡散定数をＤ、上記膜の厚みをＬ、上記居住および／または作業空間内における目標酸素濃度をη（η＞０．１８）とした時、上記膜の面積Ａが、少なくとも、
を満たすように設定される。ガス交換装置がＮ層の多層構造を持つ場合は、正味のガス交換膜面積はＡ0 ＝ＮＡとなる。
この高清浄部屋システムは、必要に応じて、上記部屋に加えて少なくとも一つの他の部屋をさらに有し、
上記他の部屋を構成する壁の少なくとも一つが、外気を導入できる内部空間を有する、部屋用の壁であって、上記壁の端面に外部と上記内部空間とを連通する通気口を有し、上記内部空間を形成する主要な面の少なくとも一つがダスト微粒子を通さず、気体分子は通す膜を有するものであり、
上記他の部屋内部には、閉空間である居住空間を有し、上記居住空間は、その内部と外部との間において空気の気流としての出入りが無く、上記壁の上記内部空間に、上記壁の上記通気口を通じて上記他の部屋を取り囲む外部空間より外気を導入し、上記他の部屋には、上記居住空間の内部に気体が送り出されるように吹き出し口が設けられた第１のファン・フィルターユニットが設けられ、上記他の部屋の側壁の少なくとも一つには、上記第１のファン・フィルターユニットの吸入口に対応した少なくとも一つの開口が設けられ、上記吹き出し口から上記居住空間の内部に流出する気体の全部が、上記開口を通過し、上記吸入口と上記開口とを気密性を持って連通する気体流路を通って、上記第１のファン・フィルターユニットへ還流するよう構成され、
上記他の部屋には、上記居住空間に出入り可能に構成された出入り口が設けられる。
また、この発明は、
少なくとも一つの作業室を有し、
上記作業室は内部に閉空間である作業空間を有し、
上記作業室には、上記作業空間の内部に風量Ｆ1 で気体が送り出されるように吹き出し口が設けられた捕集効率γのファン・フィルターユニットが設けられ、上記吹き出し口から上記作業空間の内部に流出する気体の全部が、上記ファン・フィルターユニットの吸入口へ還流するように構成され、上記作業室の壁に上記作業空間の外部へ気体を排気するための開口が設けられており、
上記開口から上記作業空間の外部へ直接排気する気体の風量に関し、複数の排気要請がある場合にそれらの風量をｆi （ｉ＝１，２，３，…）とした時、上記作業室を取り囲む外部空間から導入される空気の風量Ｆ2 をＦ2 ＝ｍａｘ｛ｆi ｝と設定し、上記外部空間から上記作業空間に捕集効率γp のフィルターを経て上記風量Ｆ2 で空気が導入されるように構成され、
上記外部空間のダスト微粒子密度をＮ0 、上記作業室の内面積をＳ、上記作業室の内面の単位面積・単位時間当たりのダスト微粒子の脱離レートをσとした時、
上記作業空間の到達清浄度が
ｎ＝Ｓσ／（γＦ1 ＋Ｆ2 ）＋Ｎ0 （１−γp ）Ｆ2 ／（γＦ1 ＋Ｆ2 ）
に設定されていることを特徴とする高清浄作業室システムである。
この高清浄作業室システムの一つの例では、外気が、清浄な空気が充填されたガスボンベにより供給される。
また、この発明は、
少なくとも一つの気体清浄化室を有し、
上記気体清浄化室は内部に閉空間であるバッファー空間を有し、
上記気体清浄化室には、上記バッファー空間の内部に風量Ｆ1 で気体が送り出されるように吹き出し口が設けられた捕集効率γのファン・フィルターユニットが設けられ、上記吹き出し口から上記バッファー空間の内部に流出する気体の全部が、上記ファン・フィルターユニットの吸入口へ還流するように構成され、上記気体清浄化室の壁に上記バッファー空間の外部へ気体を排気するための開口が設けられており、
上記開口から上記バッファー空間の外部へ直接排気する気体の風量に関し、複数の排気要請がある場合にそれらの風量をｆi （ｉ＝１，２，３，…）とした時、上記気体清浄化室を取り囲む外部空間から導入される空気の風量Ｆ2 をＦ2 ＝ｍａｘ｛ｆi ｝と設定し、上記外部空間から上記バッファー空間に捕集効率γp のフィルターを経て上記風量Ｆ2 で空気が導入されるように構成され、
上記外部空間のダスト微粒子密度をＮ0 、上記気体清浄化室の内面積をＳ、上記気体清浄化室の内面の単位面積・単位時間当たりのダスト微粒子の脱離レートをσとした時、
上記バッファー空間の到達清浄度が
ｎ＝Ｓσ／（γＦ1 ＋Ｆ2 ）＋Ｎ0 （１−γp ）Ｆ2 ／（γＦ1 ＋Ｆ2 ）
に設定されていることを特徴とする高清浄気体供給システムである。
上記の高清浄作業室システムおよび高清浄気体供給システムの各発明においては、その性質に反しない限り、上記の高清浄部屋システムの発明に関連して説明したことが成立する。
上記の高清浄部屋システムにおける居住および／または作業空間、上記の高清浄作業室システムにおける作業室および上記の高清浄気体供給システムにおけるバッファー空間の到達清浄度を示す式であるｎ＝Ｓσ／（γＦ1 ＋Ｆ2 ）＋Ｎ0 （１−γp ）Ｆ2 ／（γＦ1 ＋Ｆ2 ）の導出については後述する。
上記の高清浄部屋システムにおいて、部屋の壁としては、本発明者が初めて実現した新規の新しい機能性の壁を用いることができる。この壁を用いることにより、快適・安寧に居住・活動あるいは作業することができる高清浄部屋システムあるいは建築物を実現することができる。上記と重複する部分もあるが、これらの壁および高清浄部屋システムあるいは建築物について説明する。
即ち、この壁は、
外気を導入できる内部空間を有する、部屋用の壁であって、
上記壁の端面に外部と上記内部空間とを連通する通気口を有し、
上記内部空間を形成する主要な面の少なくとも一つがダスト微粒子を通さず、気体分子は通す膜を有することを特徴とする。
また、この高清浄部屋システムは、
少なくとも一つの部屋を有し、
上記部屋を構成する壁の少なくとも一つが、外気を導入できる内部空間を有する、部屋用の壁であって、上記壁の端面に外部と上記内部空間とを連通する通気口を有し、上記内部空間を形成する主要な面の少なくとも一つがダスト微粒子を通さず、気体分子は通す膜を有するものであり、
上記部屋内部には、閉空間である居住空間を有し、上記居住空間は、その内部と外部との間において空気の気流としての出入りが無く、上記壁の上記内部空間に、上記壁の上記通気口を通じて上記部屋を取り囲む外部空間より外気を導入し、上記部屋には、上記居住空間の内部に気体が送り出されるように吹き出し口が設けられた第１のファン・フィルターユニットが設けられ、上記部屋の側壁の少なくとも一つには、上記第１のファン・フィルターユニットの吸入口に対応した少なくとも一つの開口が設けられ、上記吹き出し口から上記居住空間の内部に流出する気体の全部が、上記開口を通過し、上記吸入口と上記開口とを気密性を持って連通する気体流路を通って、上記第１のファン・フィルターユニットへ還流するよう構成され、
上記部屋には、上記居住空間に出入り可能に構成された出入り口が設けられていることを特徴とする。
また、この建築物は、
少なくとも一つの部屋を有し、
上記部屋を構成する壁の少なくとも一つが、外気を導入できる内部空間を有する、部屋用の壁であって、上記壁の端面に外部と上記内部空間とを連通する通気口を有し、上記内部空間を形成する主要な面の少なくとも一つがダスト微粒子を通さず、気体分子は通す膜を有するものであり、
上記部屋内部には、閉空間である居住空間を有し、上記居住空間は、その内部と外部との間において空気の気流としての出入りが無く、上記壁の上記内部空間に、上記壁の上記通気口を通じて上記部屋を取り囲む外部空間より外気を導入し、上記部屋には、上記居住空間の内部に気体が送り出されるように吹き出し口が設けられた第１のファン・フィルターユニットが設けられ、上記部屋の側壁の少なくとも一つには、上記第１のファン・フィルターユニットの吸入口に対応した少なくとも一つの開口が設けられ、上記吹き出し口から上記居住空間の内部に流出する気体の全部が、上記開口を通過し、上記吸入口と上記開口とを気密性を持って連通する気体流路を通って、上記第１のファン・フィルターユニットへ還流するよう構成され、
上記部屋には、上記居住空間に出入り可能に構成された出入り口が設けられていることを特徴とする。
また、この高清浄部屋システムは、
少なくとも一つの部屋を有し、
上記部屋を構成する壁の少なくとも一つが、外気を導入できる内部空間を有する、部屋用の壁であって、上記壁の端面に外部と上記内部空間とを連通する通気口を有し、上記内部空間を形成する主要な面の少なくとも一つがダスト微粒子を通さず、気体分子は通す膜を有するものであり、
上記部屋内部には、当該部屋内気を取り込む開口と、当該吸引空気を清浄化処理後、その全量を、再び、上記部屋内部に戻す吹き出し口とが、対となって設けられていることを特徴とする。
また、この高清浄部屋システムの製造方法は、
少なくとも一つの部屋を有し、
上記部屋を構成する壁の少なくとも一つが、外気を導入できる内部空間を有する、部屋用の壁であって、上記壁の端面に外部と上記内部空間とを連通する通気口を有し、上記内部空間を形成する主要な面の少なくとも一つがダスト微粒子を通さず、気体分子は通す膜を有するものであり、
上記部屋内部には、閉空間である居住空間を有し、上記居住空間は、その内部と外部との間において空気の気流としての出入りが無く、上記壁の上記内部空間に、上記壁の上記通気口を通じて上記部屋を取り囲む外部空間より外気を導入し、上記部屋には、上記居住空間の内部に気体が送り出されるように吹き出し口が設けられた第１のファン・フィルターユニットが設けられ、上記部屋の側壁の少なくとも一つには、上記第１のファン・フィルターユニットの吸入口に対応した少なくとも一つの開口が設けられ、上記吹き出し口から上記居住空間の内部に流出する気体の全部が、上記開口を通過し、上記吸入口と上記開口とを気密性を持って連通する気体流路を通って、上記第１のファン・フィルターユニットへ還流するよう構成され、
上記居住空間の体積をＶ、上記壁の有する上記膜中の酸素の拡散定数をＤ、上記膜の厚みをＬとした時、上記体積Ｖと上記膜の面積Ａとを、｛（Ｖ／Ａ）／（Ｄ／Ｌ）｝でスケーリングさせて部屋の設計を行い製造することを特徴とする。
以下の説明は、この発明の高清浄部屋システム、高清浄作業室システム、高清浄気体供給システムおよび高清浄部屋システムの清浄度制御方法についても、その性質に反しない限り、同様に成立する。
部屋とは、閉空間を構成する包囲体によって構成されるものであり、具体的には、例えば、建築物の一室などが挙げられる。建築物としては、例えば、戸建住宅、アパート、マンション、ビルディング、病院、映画館、養護施設、学校、保育園、幼稚園、体育館、工場、塗装ルーム、漆塗り部屋など、人間活動を支えるあらゆる室が挙げられる。また、部屋は、例えば、内部空間を有する移動体内部の部屋などにも適用でき、かかる移動体としては、例えば、自動車、なかんずく救急車、飛行機、旅客列車、旅客バス、ヨット船室、客船などが挙げられる。
部屋の内部と外部との間において空気の気流としての出入りが無いというのは、例えば、高清浄部屋システム稼動中に、当該部屋に関する気流がイン、アウトともに厳密にゼロであることを意味するが、このことに限定されるものではなく、例えば、高清浄部屋の１００％循環フィードバックされる空気流量よりはるかに少ない流量の清浄空気流を出し入れすることも含む。また、部屋の内部と外部との間において正味の空気の流れが無いというのは、例えば、部屋の内の外が等圧であることを含む。
出入り口とは、人間などが出入り可能な構成を有していれば基本的には限定されないが、開閉することにより居住空間と外部とを気密性高く遮断可能な構成を有することが好ましい。また、出入り口を出入りするのは、人間に限定されるものではなく、例えば、小動物などであってもよい。出入口としては、例えば、扉、戸などが挙げられ、具体的には、例えば、開き戸、引き戸、引き込み戸、グライドスライド出入り口、折戸、スライドシャッター、巻取り式のシャッターなどが挙げられる。また、出入り口は、例えば、自動であっても手動であってもよい。
壁とは、部屋を構成する閉空間を区切る壁、板などであれば基本的には限定されないが、例えば、天井壁、側壁、床壁、間仕切りなどが挙げられる。また、壁の構成は基本的には限定されないが、例えば、同一材料による単層構造および多層構造、異種材料による多層構造などが挙げられる。また、例えば、内部に筋かいを入れたり、コの字状断面、Ｈの字状断面またはＣの字状断面をもつ金属材を内部に入れたりすることで強度を強めた壁も用いられる。また、壁を構成する材料は、壁を構成した際に、ある程度の剛性を有するものが好ましく、例えば、コンクリート、金属、レンガ、木材、パルプ材、樹脂、石膏、ガラス、複合材料などが挙げられるが、これらのものに限定されるものではなく、壁は、例えば、空気封入をもって躯体を支え得るビニールシート・チューブ複合体などであってもよい。
間仕切りとは、部屋の内部を仕切るようにして設けられるものであれば基本的には限定されるものではないが、例えば、天井板や間仕切り壁などが挙げられる。
居住空間とは、外界から隔絶された空間であれば基本的には限定されないが、例えば、生物が居住可能な大きさを有する空間であることが好ましい。また、人間が居住可能な大きさを有することがより好ましい。生物は、例えば、動物、植物などが挙げられ、具体的には、人間、小型動物である犬、猫、小型植物である観葉植物などである。居住空間を、例えば、小型動物が生息するペット用の部屋とするのであれば、この小型動物が生息するに十分な容積を有すればよい。この場合においては、ペット等の小型動物を住まわせても臭いが無くかつ菌等も浮遊しない、つまり、人間の居住する部屋に内在させても全く害を及ぼさない小部屋として用いることも出来る。居住空間内の酸素濃度は、人間が居住できるよう法律で定められた値を必ず上回るのは勿論、望ましくは１８％以上を、より好ましくは、１９％以上を常に維持するように、部屋側壁の一部を成すガス交換膜の能力を設定する。また、居住空間内は、独立した部屋である主室と前室とを有して構成することができる。前室とは、主室に入る前に入る部屋である。この前室は、例えば、居住空間に出入り口に対向するように間仕切りが設けられることで形成された、出入り可能な閉空間である。また、この間仕切りには、出入り口が設けられ、主室である居住空間と前室との間を行き来することができる。また、前室は、前室の内部と外部との間において空気の気流としての出入りが無く、前室の内部に気体が送り出されるように吹き出し口が設けられた第２のファン・フィルターユニットが設けられる。また、前室の側壁下部には、第２のファン・フィルターユニットの吸入口に対応した少なくとも一つの開口が設けられ、第２のファン・フィルターユニットの吹き出し口から前室の内部に流出する気体の全部が、開口を通過し、上記第２のファン・フィルターユニットの上記吸入口と上記開口とを気密性を持って連通する第２の気体流路を通って、上記第２のファン・フィルターユニットへ還流するよう構成される。このように構成されることで、出入り口と上記間仕切りに設けられた出入り口とによって、居住空間と上記部屋の外部との間を出入り可能となる。間仕切りに設けられた出入り口は、基本的には限定されるものではなく、上記出入り口と同様に構成することができるが、引き戸であることが好ましく、また、少なくとも一部がダスト微粒子を通さず気体分子は通す膜で構成されることが好ましい。
内部空間とは、壁の内部に形成される空間であれば、基本的には限定されないが、例えば、中空構造を有する単一の壁面（パネル）、部屋の外壁と部屋内部に設けられた内壁とで挟まれることで形成される閉空間などが挙げられる。内部空間は、パネルなどの隔壁を部屋内部に追加して設置することで形成してもよいし、既存の部屋に既に設けられている壁を利用して内部空間を形成してもよい。内部空間を構成する壁としては、具体的には、例えば、中空壁が挙げられる。この中空壁は、壁の少なくとも一部に中空部を有していれば基本的には限定されないが、例えば、壁の内部の少なくとも一部に、壁の上端から下端へ、気体を移動させることができる中空部を有することが好ましく、また、例えば、壁の上端から下端へ、気体を移動させることができるダクトまたはそれと同等の機能を有する構造を担持しうる中空部を備えることが好ましい。また、例えば、壁の一方の側部から対向する側部へと通じる貫通部を有する中空壁であることが好ましい。この貫通部は、壁の側面の少なくとも一部に設けられれば基本的には限定されないが、中空壁が、例えば、直方体の形状を有する場合には、壁の対向する一対の側面の全体に貫通部が設けられることが好ましい。中空壁は、具体的には、例えば、筒型形状を有するものが挙げられ、断面が矩形であるものが好ましい。また、側壁のうち中空壁以外の壁には、筋交いの入った壁や、コの字状断面をもつ金属材を備えた柱を内包する壁を配するのが好ましい。また、中空壁は、例えば、単一の材料で構成されていてもよいし、複数の材料で構成されていてもよい。中空壁が複数の材料で構成される場合には、例えば、外壁と内壁とを一定間隔をおいて対向して設け、外壁と内壁とで形成される空間を中空部とすることが好ましい。この既に設けられている壁を利用することによって、既存の部屋を、居住空間を狭くすることなく高清浄部屋システムとすることができる。
ファン・フィルターユニットとは、送風動力を有する塵埃フィルターであって、塵埃フィルターが、ろ材を用いた塵埃フィルター自体を意味するところ、特にこの塵埃フィルターが送風動力を伴っていることを規定するものであり、具体的には、塵埃フィルターの外部に、この塵埃フィルターと一体的に、あるいは、この塵埃フィルターが置かれた気体流路の途中にこの塵埃フィルターから離れて送風ファンが設けられ、この送風ファンによる送風動力を有することを意味するものである。
以下、必要に応じて、塵埃フィルターから流出する気体を塵埃フィルターの吸入口に導くための気密性の気体流路をフィードバック気体流路と称する。このフィードバック気体流路内を流れる気体は、基本的に、ダスト微粒子を１００％は通さない膜を貫くようなマクロなマスフローを生じないため、部屋の外部から部屋の内部へのダスト微粒子の侵入が防止され、部屋の内部の清浄度は悪化することがない。
ダスト微粒子を通さず気体分子は通す膜は、この膜によって隔てる空間の間においてダスト微粒子を通さず気体分子を通すことができる壁であれば基本的には限定されないが、例えば、ダスト微粒子を通さず気体分子は通す膜の隔てる空間の圧力差が０であっても、膜の両側の空気を構成する気体成分の分圧に差があるときには、この膜を介して気体分子が交換され得るものであることが好ましい。このことから、ダスト微粒子を通さず気体分子は通す膜は、例えば、ダスト微粒子を通さず気体分子は通す隔壁とすることもできる。ここで、「ダスト微粒子は通さず」とは、ダスト微粒子を完全に（１００％）通さない場合のほか、ダスト微粒子を厳密に１００％は通さない場合も含む（以下同様）。より詳細には、ダスト微粒子の阻止率（透過率）は１００％（０％）ならずとも、粒径１０μ以上の粒子に対しては、少なくとも９０％以上（１０％以下）、望ましくは９９％（１％）以下である。ダスト微粒子を通さず気体分子は通す膜としては、具体的には、例えば、ガス交換膜や、ガス交換膜を織り込むことで得られる２次元構造を持つ面状構造体等が挙げられ、ガス交換膜としては、例えば、防塵フィルター素材、障子紙、不織布、障子紙様のガス交換機能を有する膜、或は、かかる膜を谷折山折した蛇腹状構造体であることが好ましい。ガス交換膜を構成する素材は、例えば、多くの網状構造からなるものが好ましく、さらに、多くの貫通する孔、くぼみ、閉じた空間などが並存しているものが好ましい。このガス交換膜で仕切られた両側の空間を占める気体にその構成分子の濃度に差があれば、両側の濃度が均等になるよう濃度拡散が生じる。ガス交換膜を構成する素材としては、具体的には、例えば、ポリエステルまたはアクリル系等の合成繊維や、パルプ、レーヨン等のセルロース系繊維が用いられうる。ガス交換膜は上記の作用を以って、気体がマスとして動くことが無くとも、部屋内気体の構成分子濃度を、当該膜を介して外界気体のそれとほぼ同一の値に収束させることができる。これらの通気性素材は、圧力差１９６Ｐａにおいて、通気度（浸透性）１〜１００［ｌ／（ｍ2 ・ｓ）］、典型的には３０〜７０［ｌ／（ｍ2 ・ｓ）］をもつ。その詳細は後段において説明する。また、２次元状構造体は、全体としては２次元的な広がりを備えた構造体であれば、基本的には限定されるものではなく、具体的には、例えば、微視的には表面積拡張構造を持ち全体としては平面状の構造、九十九折り等の表面積拡大構造を繰り返し入れ子状に持つ構造などが挙げられる。
高清浄部屋システムは、少なくとも一つの密閉可能な閉空間を有していれば基本的には限定されないが、例えば、小型動物が居住できる程度の容積を有することが好ましく、また、例えば、人間が居住できる程度の容積を有することがより好ましい。また、例えば、恒常的に高清浄度を保つには、少なくとも２つの密閉可能な閉空間を有することが好ましく、例えば、前室と主室の２室で構成される。前室は、例えば、外部から人間などが直接出入りする部屋である。主室は、例えば、前室に接して設けられており、前室のみから人間などの出入りが可能な部屋である。前室および主室は、いずれも部屋を以って密閉可能な閉空間として構成されている。前室および主室には、ファン・フィルターユニットとフィードバック気体流路とが設けられており、これらが独立してそれぞれの閉空間に設けられていることが好ましい。
この高清浄部屋システムにおいて、部屋内部のダスト微粒子密度をｎ（ｔ）、単位面積・単位時間当たりのダスト微粒子の脱離レートをσ、ＨＥＰＡフィルターのダスト捕集効率をγとすると、閉空間内の流れが均一ではなく場所依存性がある場合には、ダスト微粒子密度ｎ（ｔ）は場所の関数となり、同じく単位面積・単位時間当たりのダスト微粒子脱離レートσも最も一般的に場所の関数と考えられる。この時注目している閉空間Ｖの内部で、塵が発生したり、消滅したりすることはなく、閉空間Ｖ内の位置ベクトルｘ0 における時刻ｔのダスト微粒子密度ｎ（ｘ0 、ｔ）は、閉空間内側、即ち部屋内壁面からの影響が伝播することで、その変化が決まり、
なる微分方程式を満たす。
ここで、ベクトルｘ' s は、閉空間の内表面に対応する位置ベクトルである。おなじく、ファン・フィルターユニットに対する吸入口にあたる部分に対応する位置ベクトルをｘ' inlet 、吹き出し口にあたる部分に対応する位置ベクトルをｘ' outletとする。Ｇ（ｘ，ｘ' ，ｔ）は、位置ｘ' における塵の発生或いは消失が、主に気体の流れによる伝播と、拡散による伝播により、位置ｘへ影響を及ぼすことを表す伝播関数である。ｆinは、ファン・フィルターユニットの吸入口における風速を、ｆout は、ファン・フィルターユニットの吹き出し口における風速を表す。
ここで、クリーン空間、即ち部屋内部の閉空間の体積をＶ、その閉空間の内面積をＳ、高清浄環境システムの設置環境（即ち外気）のダスト密度をＮ0 、風量をＦとし、ファン・フィルターユニットにより引き起こされるところの、閉空間Ｖ内の空気の流れが至るところ均一で場所依存性が無い場合は、数式（１）の各項は、
にそれぞれ収束し、数式（１）は
という時間のみ関数となる。このとき、この式の解は、
である。従って、十分時間が経った時（ｔ＞１０Ｖ／γＦ）には、密閉循環系では、その設置環境によらず、
なる究極の清浄度が得られることが、非特許文献４〜７などにおいて発明者により示されている。
他方、従来型クリーンルームの場合では、循環する風量Ｆ1 の部分はその都度一回濾過され、外からのフレッシュエアとして導入される風量Ｆ2 は２重に濾過されて内部に導入されるので（簡単の為、捕集効率は同一とし、ここでも、空間Ｖ内の空気の流れが至るところ均一で場所依存性が無いとして）、
が、内部のダスト数密度の時間変化を記述する式となる。
この式の解は、
である。十分時間が経ったときのダスト密度ｎは、注目しているチェンバーからの流出風量をＦ（＝Ｆ1 ＋Ｆ2 ）と記すと、γ〜１であるので、良い近似で、
と表わすことができる。
数式（５）と数式（８）との比較から分かるように、この系においては、清浄度を支配するパラメータが従来のクリーンユニットとはまったく異なる。従来のクリーンユニットの性能で重要となってくる要素は、上の数式（８）からフィルターの粒子捕集効率γであり、これが１に限りなく近い方がよい。これは、例えば、一般的なクリーンユニットにおいて中性能フィルターよりＨＥＰＡフィルター、ＨＥＰＡフィルターよりＵＬＰＡフィルターが求められることからも明らかである。
このように、在来システムではフィルターの除去能力がクリーンユニットの性能にダイレクトに効いてくるために、ＵＬＰＡフィルター、ＨＥＰＡフィルターなどの高価な高性能フィルターが使われる。このフィルターの片側は常に外気に接しているために、フィルターは目詰まりを起こす。また、フィルターが高性能であればあるほど高いダスト環境下においては目詰まりが発生しやすく、給気効率が著しく低下するので、一般的には２〜３年程度で取り替えられている。この目詰まりを回避する目的で、フィルターの前段にプレフィルターを設けることがあるが、フィルターの数が増大する。フィルターの数の増大はコスト面、メンテナンス面などにおいて負担となるばかりでなく、吸気側の圧力損失も増大することで、電力消費が増大するなどの新たな問題も生じることとなる。
一方で、この高清浄部屋システムにおいては、フィルターの粒子捕集効率はそれほど支配的ではなく、むしろ、この高清浄部屋システムの内部におけるゴミ・塵の湧き出しの方が重要になってくる。この高清浄部屋システム内の到達清浄度は、部屋の内部環境にのみ支配され、数式（５）に外気のダスト密度Ｎ0 が現れないことから判るとおり、この高清浄部屋システムの設置環境には全く影響されないという極めて好ましい特性を有する。これは従来のクリーンルームやスーパークリーンルームとは大きく異なる利点である。即ち、この高清浄部屋システムは、建設コストの高い従来型スーパークリーンルームと異なり、製造ラインでも研究室でも、はたまた一般居住空間においても、雨風をしのげる環境であれば、場所を選ばず適用が可能となる。また、数式（５）から分かるように、ダスト捕集効率γが１近くなくても清浄度の劣化がほとんどない点が大きな特長である。従って、廉価なフィルターや光触媒機能付きフィルターを使用しても良好な清浄度を達成することができ、高性能を実現することが出来る。
図１８は、中性能のフィルター（γ＝０．９５）を塵埃フィルターとして、この高清浄部屋システム内のダスト粒子数の変化を示した略線図である。
図１８に示すように、運転開始から５分で部屋内（居住空間）のダスト粒子数は急激に減少して１００を下回り、運転開始から４０分程度で部屋内（居住空間）のダスト粒子数は１０を下回る。このように、この高清浄部屋システムに使用される塵埃フィルターは、ＨＥＰＡやＵＬＰＡに代表される３ナイン、５ナインフィルターなどのダスト捕集効率γが１に限りなく近いものでなくても清浄度の劣化がほとんどないことが示された。
いま、居住空間の内部において酸素消費レートＢで人などが活動する場合を考える。今、簡単のため、居住空間および、内部空間での空気は十分早くかき回され、双方の内部で空気を構成するガス分子は十分早く均一化すると居住空間および内部空間内部では空間座標依存性を無視することができる。このとき、部屋の内部の時刻ｔにおける酸素の体積Ｖ02（ｔ）、外界と平衡状態にあり部屋内部で酸素消費の無い時の酸素体積をＶ02、アボガドロ数をＮ0 、系の置かれた圧力（〜１気圧）における１モルあたりの気体体積をC 、隔壁の面積をＡ、隔壁を通して包囲体の内部に入ってくる酸素のフラックスをｊとすると
が成り立つ。ここで、ｊは
で与えられる。ただし、φは包囲体の内部の単位体積当たりの酸素分子数、Ｄはガス交換膜中の酸素の拡散定数で、ガス交換膜に垂直な方向をｘ軸としたとき、∇はこのｘ軸方向の微分演算子である。包囲体とは、この場合、部屋または壁の内部空間を意味する。居住空間の体積をＶ、ガス交換膜の厚みをＬとすると、Ｌは、居住空間の寸法や内部空間の厚みに比べ３桁以上程度小さく、極めて薄いと見なせるので、数式（９）は、
と良い精度で近似することが出来る。Ｖ02（ｔ）／Ｖは時刻ｔにおける酸素濃度、Ｖ02／Ｖ＝η0 は外界と平衡状態にあり部屋内部で酸素消費の無い時の酸素濃度であることに注意されたい。
これから、微分方程式
が導かれる。数式（１２）の厳密解は直ぐ求まるが、ここでは十分時間がたった後の定常状態に対応する解に興味があるので、左辺＝０とおくと、時刻ｔにおける酸素濃度は
と求まる。ここで、部屋内（居住空間）の酸素濃度が、ある一定の値ηより大きいことを要請すると
これから必要な面積Ａは
であることが要請される。また、数式（１５）は、外界の酸素濃度をηo とすると
と表すこともできる。これにより、守るべき或る酸素濃度ηの関数として、Ａには満たすべきある下限が存在することがわかる。数式（１６）より、酸素消費量が小さいほど、ガス交換膜が薄いほど、また、ガス分子の拡散定数が大きいほどＡは小さくてよいとの指針が得られる。
一般に２次元の膜が与えられると、その膜の両側に、ある一定の圧力差（分圧差）を与えたときにその膜を単位時間、単位面積あたり通過する気体の量として通気度が定義され、実際に測定することがなされている。これにより、上記の定数Ｄを求めることが出来る。例えば、ガス交換膜の一例である濾布の通気度は１９６Ｐａ（〜２００Ｐａ) の圧力差に対し、３［ｌ／( ｄｍ2 ・ｍｉｎ) ］〜数十［ｌ／( ｄｍ2 ・ｍｉｎ) ］という値が知られている（例えば、非特許文献４参照。ここで、ｌは体積の単位、リットルである。）。
また、高通気度の膜として、圧力差１９６Ｐａにおいて、７０［ｌ／（ｍ2 ・ｓ）］程度の膜が報告されている（例えば、特許文献１参照）。目標酸素濃度は、日本国内においては必ず１８％程度以上であることが法制上求められ、できるだけ２０．９％に近いほうが望ましい。障子紙も、紙すきの手法等により、通気度は異なってくるが、大体上記の同じオーダーの通気度を有すると考えて（より厳密には、ＪＩＳＬ１０９６通気性Ａ法（フラジール形法）や、ＫＥＳ通気性試験機等により測定の上）、上記の解析式を用いて、居住空間に隣接する内部空間の少なくとも一部を構成するところのダスト微粒子を通さず気体分子は通す膜、例えば、ガス交換膜の面積を、当該居住空間での酸素消費量と、目標酸素濃度を数式（１６）に従って決定することができる。
また、従来のクリーンルームにおいては、クリーンルーム内部において発生した塵埃を外に押し出すのみでパッシブであったのに対し、この高清浄部屋システムは、内部にて発生した塵埃を１００％循環フィードバック系にてアクティブに除去することで短時間（例えば、Ｖ／γＦの高々数倍の時間のうち）に清浄度が回復し、安定して高清浄部屋内部である居住空間の清浄度を維持できる。このことから、日々の生活において塵埃の発生が避けられない一般居住空間などにこの高清浄部屋システムを適用することにより、居住空間内部において安定した高清浄度を得ることができ、非常に運転コストの小さい高清浄部屋システムとすることができる。
ここで、上記ファン・フィルターユニットに使用されるフィルターは、上記塵埃フィルターに対し光触媒機能フィルターを組み合せたフィルターとすること、あるいは上記塵埃フィルターに対し光触媒による機能を併せ持たせることで、フィルターに複数の機能を併せ持たせる多機能フィルターとすることが有効である。
上記多機能フィルターを実現するにあたり、フィードバック気体流路内における気体の流れに留意し、塵埃フィルターの上流側に光触媒による有機物の分解機構を配置することで、十分な光照射を受けつつ、かつ清浄空間への光触媒材料の流入を防ぐことができる。
即ち、上記のフィードバック気体流路を備え、流出する気体の全てが気体流路を通って塵埃フィルターの入口に流入するように構成されたもの（以下１００％循環フィードバック系と称する）において、更に塵埃除去機能と光触媒機能とを併せ持つ多機能フィルターを用いることにより、化学物質濃度も極限まで下げることができる。これは、塵埃及び細菌等に対し数式（１）から数式（３）への収束が成り立つと共に、数式（３）のｎを気体中の化学物質濃度、σを化学物質の発生レート、γを、光触媒による化学物質分解効率と読み替えた式もまた成り立つことから言うことができる。
一方で、通常のシステムに光触媒機能を付加した場合では、外気を外部空間からフィルターを介して取り込んだのち、これを外部空間へ放出するので、取り込まれた外気がフィルターを通る回数は一回或いは高々数回に限られ、化学物質等の光触媒効果による分解もこの限りの通過でしかなされない。
これに対し、上記の１００％循環フィードバック系により、外気が取り込まれた後に何度も光触媒機構を通過することで、光触媒効果による化学物質等の分解効率を従来例に比べ飛躍的に高めることができる。
従来型クリーンルームに備えられている空気清浄システムにおいて、特に、常に高ダスト雰囲気に直接に接している塵埃フィルターを備える空気清浄システムにおいては、単に塵埃フィルターに光触媒機能を付加した場合、高ダスト雰囲気に接している側の集塵フィルター面には激しい目詰まりが起こり、この塵埃フィルターの目詰まりが光触媒に対しての充分な光の照射を妨げたり、この目詰まりが光触媒材と本来分解されるべき物質との接触を妨げたりすることで、光触媒作用の効率が著しく低下する。
上記の１００％循環フィードバック系は塵埃フィルターを外部空間から隔離された場所に設置するので、直接外気に触れることがない。更に、１００％循環フィードバック系に塵埃フィルターを組み込むことで、１００％循環フィードバック系の特徴である実質上無限回に相当する循環によって塵埃数を数桁のオーダーで低減させ得る特性を生かし、塵埃フィルターの目詰まりの割合を従来の数千〜１万分の１以下に落とすことができる。これは、同時に、フィルターの目詰まりによる光触媒の化学物質等分解機能の低下の問題を解決することができる。
また、上記のように集塵効率γが必ずしも１に極めて近い必要のないことを利用し、集塵効率γの値を抑えることで塵埃フィルターの目詰まりを回避したり、光触媒能などの機能が高いものの捕集効率γを１に近づけることの難しかった材料であっても、上記の循環フィードバックシステムでは、十分高機能の塵埃フィルターとして用いたりできるため、高い清浄度と化学物質等の分解効率の両立を図ることができる。
この集塵効率γの条件が緩和されたことにより、光触媒による化学物質等の分解機能と塵埃除去機能を統合した低塵埃環境の実現が可能となる。光触媒としては、例えば、酸化チタン、白金、パラジウムなどが挙げられる。また、光触媒フィルターとして、例えば、上記に挙げた光触媒を担持した紙フィルター、光触媒を担持した樹脂フィルター、酸化タングステン等よりなるポーラス形状の光触媒セラミックフィルターなどが挙げられる。これは、具体的には、例えば、チタニアやタングステンオキサイド等の光触媒材料を含浸させた不織布（ポリエステル、モダアクリル等を成分とする）よりなる高密度フィルターが挙げられる。また、ポーラス形状の光触媒セラミックフィルターは、光触媒による低有害物質環境と塵埃フィルターによる超清浄環境が同時に実現できる。このように、従来のようなＨＥＰＡと光触媒フィルターのタンデム配置などを取らずとも済むので、システムのコンパクト化が図れると同時に、フィルターによる圧力損失を小さく抑えることができ、非常に効率的であるとともに、送風動力の負荷を減少させることで、省エネルギー化にも貢献できる。
単に光触媒を壁などに用いた場合に比べ、本システムは、閉空間内の気体を、塵埃除去機能と光触媒による機能を併せ持ったフィルターに能動的に通過せしめるので、気体中の汚染物質の分解効率が飛躍的に高まる。また、塵埃フィルター表面に光触媒機能を付加することにより、塵埃フィルターに捕獲された菌や塵等を二酸化炭素と水とに分解することができる。これらのことにより、塵埃フィルターの清掃及び交換が不要となり、半永久的に使用可能な塵埃フィルターとすることもできる究極のシステムとなる。特に、この高清浄部屋システムでは、無菌、無塵、無有害ガスの環境が、場所を選ばず、例えば、都会の真ん中であっても実現できるので、この部屋の中に、芳香を放つ樹木やハーブ等の植物を置くことにより、居ながらにして森林浴や自然豊かな高原の空気環境を実現することができる。更に、積極的にアロマの香りを導入する等して、リラクゼーション効果を醸し出すことも可能となる。これらのことにより、喘息の症状の緩解、治癒に資する環境を実現することができる。
この多機能フィルターとしては、上記塵埃フィルターに対し光触媒機能フィルターを追加して組み合せたものとすること、あるいは上記塵埃フィルターに対し光触媒による機能を併せ持たせることで、一つのフィルターに複数の機能を併せ持たせることが好ましい。上記塵埃フィルターに対し光触媒機能フィルターを組み合せる場合には、例えば、光触媒機能フィルターは気体流路内に上記塵埃フィルターに直列に設けられることが好ましい。また、多機能フィルターを光触媒のみで構成することもでき、例えば、ポーラス体で構成されたＴｉＯ2 を多機能フィルターとして構成してもよい。この多機能フィルターを実現するにあたっては、フィードバック気体流路内における気体の流れに留意し、多機能フィルターに備えられた光触媒に十分な光が当てつつも、清浄空間内への光触媒材料の流入を防ぐように構成されることが好ましい。具体的には、例えば、塵埃フィルターの上流側に光触媒機能フィルターを配置することで、十分な光照射を受けて有機物の分解機能を発揮しつつも清浄空間への光触媒材料の流入を防ぐことができる。
また、部屋内には、居住空間の内気を排気する、ガス交換機能を有する局所排気装置を有していてもよい。局所排気装置の構成は、基本的には限定されるものではないが、例えば、局所排気装置の内部における空気流の向きが、居住空間の内気と、外気とが、進行方向を共有するようにして構成されていることが好ましく、さらに、局所排気装置の内部で、少なくとも一枚のダスト微粒子を通さず気体分子は通す膜を介して接することで、居住空間の内気を構成する分子の濃度と外気を構成する分子の濃度とが、ダスト微粒子を通さず気体分子は通す膜を介した分子の濃度拡散を通じて平衡状態に近づき、その後、当該居住空間の内気が、居住空間へ還流するように構成されていることが好ましい。上記のように構成された局所排気装置は、例えば、病室や養護室における異臭の緩和、有害臭の除去に好適であり、また、塗装工場などにおいて、塵埃密度を極めて小さく抑えたまま、気中の有機溶剤濃度の低下を実現することができる。
また、フィードバック気体流路内に熱交換器を設けたヒートポンプ式の空気調和機を組み合わせることも可能である。また、この高清浄部屋内に、例えば、イオン放出型の空気清浄機を設けることで、ＯＨラジカルなどのイオンによるウイルスなどの消滅効果を飛躍的に高めることができる。これは、従来において、清浄度の極めて低い外気に触れる環境でこの空気清浄機を設置した場合、発生するイオンが大きな塵埃に取り込まれ、イオンによって、小さな塵埃、ウイルスなどを分解する効果が最大限に発揮できなかった。一方で、この高清浄部屋内においては、存在する塵埃の大きさが極めて小さく、またその量も極めて少なく、また、この高清浄部屋システム内には外気から新たな塵埃が供給されないので、イオンによって小さな塵埃、ウイルスなどを分解する効果が最大限に発揮できる。また、イオン放出型の空気清浄機内に設けられたフィルターの寿命などを大幅に伸ばすことも可能になる。
ここで、上述のこの発明の高清浄部屋システムにおける居住および／または作業空間、この発明の高清浄作業室システムにおける作業空間および上記の高清浄気体供給システムにおけるバッファー空間の到達清浄度を示す式ｎ＝Ｓσ／（γＦ1 ＋Ｆ2 ）＋Ｎ0 （１−γp ）Ｆ2 ／（γＦ1 ＋Ｆ2 ）の導出方法について説明する。
既に述べたことと同様であるが、循環する風量Ｆ1 の空気はファン・フィルターユニットを通る度に一回濾過されるとともに、一定量の外気が捕集効率γp の除塵フィルターを経て、あるいはガスボンベ等からの供給気体が部屋、作業室（チェンバー）等の内部に入ってくる場合は、外からのフレッシュエア等として捕集効率γp の除塵フィルターで濾過されて内部に導入される空気の風量をＦ2 とすると（ここでも、空間Ｖ内の空気の流れが至るところ均一で場所依存性が無いとして）、
が、内部のダスト数密度の時間変化を記述する式となる。ここで、数１８の右辺の（１−γp ）は数式（６）の右辺の（１−γ）2 に相当する。フィルターを如何に通過するかという解析の原則に基づいて、類似点と相違点とを明らかにしつつ考察すると、実質的には、数１８は数式（６）と等価と考えることができる。図１に、この部屋、作業室等とファン・フィルターユニット、除塵フィルター、空気の流れ等を模式的に示す。ただし、図１においては、循環する風量Ｆ1 の気体流路が内部空間の外部にあり、ファン・フィルターユニットが部屋、作業室等の天井に設置されているように図示されているが、これは一例に過ぎず、例えば、ファン・フィルターユニットが部屋の内部、例えば部屋等の床面に設置され、その内部空間を気体が還流するような場合も同様に式（１８）が成立する。除塵フィルターの設置場所も同様に図１に示す場所に限定されず、必要に応じて選ばれる。除塵フィルターは、外気を導入することによる部屋、作業室の清浄度の低下を防止するために、好適には、例えば、ＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルター等を用いる。部屋、作業室等からは風量Ｆ2 で気体が排気される。排気は、部屋、作業室等の壁に設けられた開口を通して行われる。ファン・フィルターユニットの運転中は、部屋、作業室等の内部は部屋、作業室等の外部空間に比べて陽圧になるため、この開口を通して外部空間に排気されることになる。単なる開口をそのまま通して排気を行ってもよいが、外部空間の清浄度の悪化を防止するために、好適には、この開口に除塵フィルター、例えばＨＥＰＡフィルター等を設置し、これを通して排気が行われる。この排気用の開口の除塵フィルターは、部屋内部は清浄に保たれていることから、目詰まり等は僅少に抑えられ、劣化することは殆ど無い。したがって、除塵フィルターの交換時は、吸気部用の古くなった除塵フィルターをこの殆ど劣化していない排気用の開口の除塵フィルターで置き換え、新品の除塵フィルターを排気用の開口に据えるのが効率的である。あるいは、この排気用の開口にファン・フィルターユニットを設置し、このファン・フィルターユニットのファンにより強制的に排気を行ってもよい。
十分時間が経ったときは、ｎの変化率ｄｎ／ｄｔがゼロとなるので、数１８で左辺＝０とおくことができる。ダスト密度ｎは、注目しているチェンバーからの流出風量をＦ（＝Ｆ1 ＋Ｆ2 ）と記すと、γ〜１であるので、
と表わすことができる。
γ〜１であるので、数式（５）と数１９の第１項とは、ほぼ同一とみなせる。両式の比較から分かるように、システムの到達可能な理想清浄度（数式（５）の値）からどれくらい逸脱することを許容できるかは、数１９の第２項の大きさをもって決定できる。
この発明においては、シックハウス防止のために法律で要求される風量ｆS 、また、このほか、例えば、ガスレンジを用いるために消費される酸素量を補うべく外界から導入するフレッシュエアの風量ｆg 、或いは、例えば、安全な菌処理を行うべく、作業空間であるクリーンベンチ等の作業室から部屋内にもらすことなく直接外部へ排気する風量ｆc 、などの複数の排気要請または規則がある場合に、Ｆ2 ＝ｍａｘ｛ｆs 、ｆg 、ｆc 、…｝と設定する。より一般的には、複数の排気要請または規則がある場合に、それらの風量をｆi （ｉ＝１，２，３，…）とし、外部空間から、居住および／または作業空間、作業空間、バッファー空間等に導入される空気の風量Ｆ2 をＦ2 ＝ｍａｘ｛ｆi ｝と設定する。そして、このシステムは、このＦ2 を代入した数１９を以って、比Ｒ
を与えるγp 、Ｆ2 、Ｓ、σを備えたシステムであり、このときの清浄度は
で決まるので、到達清浄度を満たすよう、上記Ｒを勘案して決めたＦを備えたシステムである。
一方で、この発明の高清浄部屋システム、高清浄作業室システムおよび高清浄気体供給システムにおいては、１−γp とＦ2 との積をＦで除した量が重要になってくる。この値が、高清浄部屋、高清浄作業室、高清浄バッファー空間内の到達清浄度の支配パラメーターとなる。
グローブボックス等の作業室（チェンバー）で作業する際に、外部の純ガスボンベから気体を導入しつつ実験を行う場合には、数２１でＲをゼロとおいた、
で清浄度が決まり、数式（５）に比べて遜色の無い高清浄度を実現することができる。
Ｆ1 に対してどの程度の大きさのＦ2 が許容されるかについて検討を行った。このために次のような実験を行った。図１に示すと同様なチェンバーを組み立てた。このチェンバーの内部空間の大きさは縦１．５ｍ、横１．５ｍ、高さ２ｍであり、体積は１．５×１．５×２＝４．５ｍ3 である。このチェンバーの天井に取り付けるファン・フィルターユニットの風量Ｆ1 は１０ｍ3 ／分とした。チェンバーの側壁に直径２ｃｍの円柱状のパイプを取り付け、このパイプを通してチェンバー内に外気を直接供給した（γp ＝０に相当）。外気の風量Ｆ2 は、パイプの断面積Ｓとこのパイプを通る空気の速さｖとの積により、Ｆ2 ＝Ｓｖと表される。Ｓ＝π×２2 ／４＝πｃｍ2 ＝π×１０-4ｍ2 である。従って、Ｆ2 ＝π×１０-4ｖである。ｖを０ｍ／ｓ＝０ｍ／分、２ｍ／ｓ＝１２０ｍ／分、１１ｍ／ｓ＝６６０ｍ／分、言い換えるとＦ2 を０ｍ3 ／分、π×１０-4×１２０＝０．０３８ｍ3 ／分、π×１０-4×６６０＝０．２０７ｍ3 ／分と変えてチェンバー内のダスト微粒子数密度を測定した。ｖ＝０ｍ／ｓの場合はチェンバー内に外気を取り込まない場合である。数式（Ａ）の第２項のＮ0 （１−γp ）Ｆ2 ／（γＦ1 ＋Ｆ2 ）の値を計算すると、上記ｖ＝２ｍ／ｓに対し、４×１０-3、ｖ＝１１ｍ／ｓに対し、２．２×１０-3となり、図２において、各ｖに対し示された、縦軸のダスト微粒子数密度に関する平衡状態値／初期値の比にほぼ一致し、数式（Ａ）の正しさが分かる。図２はダスト微粒子数密度の測定結果を示している。図２に示すように、ｖ＝１１ｍ／ｓ、すなわちＦ2 ＝０．２０７ｍ3 ／分の場合はダスト微粒子密度はかなり高く、清浄度は不十分であるが、ｖ＝２ｍ／ｓ、すなわちＦ2 ＝０．０３８ｍ3 ／分の場合はダスト微粒子密度はファン・フィルターユニットの運転開始から約５分経過後には数十［１／ｃｆ］以下と十分に低いダスト微粒子密度に減少し、その後は概ねこのダスト微粒子密度を維持しており、清浄度は実用上十分に高いと言える。すなわち、この系は、Ｆ1 ／Ｆ2 ＝１０／０．０３８＝２６０程度に外気を導入しても系を高清浄度に維持することができ、外気導入に対する清浄度の安定性が高い。図２の結果は、γp ＝０の場合のものであるが、外界から流入するダスト微粒子数が（１−γp ）Ｆ2 に比例することに留意すると、γp が一般の値の場合でも、Ｆ2 の値を、図２の結果から決定することができる。すなわち、図２の場合に比べ、１／（１−γp ）倍に増やすことができる。これは、例えば、酸素等の取り入れ効率上、有用である。
この発明によれば、家屋・住宅の一つの部屋とそれ以外の部分との間に圧力差を、必要最小限生じさせ、それに呼応して、１００％循環フィードバックを掛けるファン・フィルターユニットの風量の関係を最適化することができ、法令等による排気要請または規則を遵守することができる高清浄部屋システムを提供することができる。また、外部との圧力差を必要最小限生じさせ、それに呼応して、１００％循環フィードバックを掛けるファン・フィルターユニットの風量の関係を最適化することができ、必要な作業を高清浄環境でかつ安全に行うことができ、法令等による排気要請または規則を遵守することができる高清浄作業室システムを提供することができる。また、ガスボンべ等からの供給に頼ることなく、かつまた、単純なワンパスのフィルタリングでは実現できない、ダスト微粒子が一定以下に維持された清浄空気を外部に供給することができる高清浄気体供給システムを提供することができる。
加えて、上述の新規な壁、すなわち、外気を導入できる内部空間を有する、部屋用の壁であって、上記壁の端面に外部と上記内部空間とを連通する通気口を有し、上記内部空間を形成する主要な面の少なくとも一つがダスト微粒子を通さず、気体分子は通す膜（ガス交換膜）を有する壁を用いた高清浄部屋システムによれば、建築構造上の特段のスペース的・構造的負荷の増大をもたらすことなく、翻って、見た目・外観的には、通常の部屋と全く異ならない、日頃の生活空間そのものをそのままで、例えば、３０分以内に、実質的には１０分程度でクラス１００以上の清浄空間として実現するができる。更に、例えば、このシステムを稼動してスイッチオンして１０時間後には、ＵＳ２０９Ｄクラス１が実現できる。また、従来のクリーンルーム技術を用いることによって起きる、家屋・住宅の或る一つの部屋の圧力と家屋のそれ以外の部分との間に圧力差が生じる問題が無く、当該部屋の清浄度を向上することができる。また、内部で発生する塵埃を当該部屋に付随するファン・フィルターユニットにより積極的に集塵することで、「発生塵埃を当該部屋の外部へ撒き散らして部屋外部に居住する人々へ迷惑を掛けてしまうような事態」を解消することができる。また、これまでの住宅の居住慣習の圧力差パラメータに変更を加えることなく、日本や世界の人々が居住・作業し、また治療し、養護される部屋自体が、例えば、クラス１またはそれ以上の高い空気清浄性能を常に維持することができ、快適・安寧に居住・活動できる高清浄部屋システムを提供することができる。上述したように、従来のクリーンルームの定常状態のダスト微粒子密度は環境のダスト微粒子密度Ｎo に依存し、かつこのためできるだけダスト捕集効率γが１に近い高品質のフィルターが必要であったのに対し、この場合は、定常状態のダスト微粒子密度ｎ（ｔ）はＮo に依存せず（従って設置環境を選ばず）かつγが分母に入っているので（γが１に近いことも重要ではなく）安価な塵埃フィルターでも非常に高い清浄度を実現できる。しかも、部屋内の内部のガス成分と設置環境のガス成分との交換が効率的に行われるため、ダスト微粒子に関しては完全密閉環境を、ガス成分に対しては拡散による交換可能な環境を実現することができる。
この発明の原理を説明するための略線図である。 この発明において外部空間から居住および／または作業空間等に導入される風量Ｆ2 に対するファン・フィルターユニットによる風量Ｆ1 の比Ｆ1 ／Ｆ2 の好適な範囲の裏付けとなる実験の結果を示す略線図である。 第１の実施の形態による高清浄部屋システムを示した平面図である。 第１の実施の形態による高清浄部屋システムを示した側面図である。 第２の実施の形態による高清浄部屋システムを示した平面図である。 第２の実施の形態による高清浄部屋システムを示した側面図である。 第３の実施の形態による高清浄作業室システムを示した側面図である。 第４の実施の形態による高清浄気体供給システムを示した側面図である。 第５の実施の形態による高清浄部屋システムにおいて用いられる壁の一例を示した斜視透視図である。 第５の実施の形態による高清浄部屋システムにおいて用いられる壁の他の例を示した斜視透視図である。 第５の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの実施例を組み込む前の部屋を示した上面図である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの実施例を組み込んだ後の部屋を示した上面図である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの実施例を組み込んだ後の部屋を示した縦断面図である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの実施例を組み込んだ後の部屋を廊下から見た場合の透視図である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの実施例を組み込んだ後の部屋の居住空間である主室を示した図面代用写真である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの実施例のファン・フィルターユニットを運転した場合における主室内のダスト粒子数の短時間における変化を示した略線図である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの実施例のファン・フィルターユニットを運転した場合における主室内のダスト粒子数の長時間における変化を示した略線図である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの実施例の主室内において酸素を消費する実験を行った様子を示した図面代用写真である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの実施例の主室内において酸素を消費する実験を行った時のブタンガス燃焼量と、主室内の酸素濃度とを示した略線図である。 各種のガス交換膜の酸素透過能の測定に用いた酸素透過能測定装置を示す斜視図および背面図である。 図２１に示す酸素透過能測定装置を用いて容器内の酸素濃度を時間の関数として測定した結果を示す略線図である。 図２１に示す酸素透過能測定装置を用いて容器内の蝋燭の燃焼量を時間の関数として測定した結果を示す略線図である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの実施例の１００％循環フィードバック系の内部に光触媒フィルターをさらに設けて運転した場合の、主室内の空気に含まれるアルコールの濃度変化を示した略線図である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの実施例の１００％循環フィードバック系の内部に光触媒フィルターをさらに設けて運転した場合の、主室内の空気に含まれる芳香剤の濃度変化を示した略線図である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの実施例において、塵埃フィルターを塵埃捕集率γが０．９５の中性能フィルターとして運転し、時間に対する主室内における塵埃の数を示した略線図である。 図２６において計測され示された主室内における塵埃のうち、粒径が０．５μｍ以上の塵埃の１立方フィート当りの総数を示した略線図である。 第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの実施例において、居住空間内に市販の光触媒空気清浄装置を設置して数分間運転し、主室内における塵埃の数を各粒径ごとに示した略線図である。 図２８において示された主室内における塵埃のうち、粒径が０．５［μｍ］の塵埃の１立方フィート当りの総数を示した略線図である。 ガス交換膜として名尾和紙を用いた場合のダスト粒子数の時間変化を示した略線図である。 ガス交換膜として伊万里和紙を用いた場合のダスト粒子数の時間変化を示した略線図である。 ガス交換膜としてＴｙｖｅｋ（布様）を用いた場合のダスト粒子数の時間変化を示した略線図である。 前室において、前室に備えられたファン・フィルターユニット４４を運転した場合のダスト粒子数の短時間における変化を示した略線図である。 前室に備えられたファン・フィルターユニット４４を吐出流量の大きなものに変更して運転した場合の、前室におけるダスト粒子数の短時間における変化を示した略線図である。 前室から主室に人間が入った場合の、主室の相対清浄度の変化について示した略線図である。 第７の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第８の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第９の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第１０の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第１０の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの変形例である２ダクト壁埋め込みタイプの循環路を示した断面図である。 第１１の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第１１の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムに用いる中空壁の例を示した断面図である。 第１１の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムが適用された住居を示す斜視断面図である。 第１１の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの動作を示した断面図である。 第１２の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第１２の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの第１の隔壁を、居住空間内の第１の隔壁と対向する側壁側から見た平面図である。 第１３の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第１４の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第１５の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第１６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第１７の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第１７の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの前室の一例を、主室内部から見た斜視図である。 第１７の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの前室の他の一例を、主室内部から見た斜視図である。 第１８の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第１９の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第２０の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第２１の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した斜視透視図である。 第２１の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの変形例を示した斜視透視図である。 第２２の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを示した断面図である。 第２２の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムで使用するガス交換装置の一例を示した斜視図である。 第２２の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムで使用するガス交換装置の一例を示した斜視図である。 第２２の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムで使用するガス交換装置の一例を示した斜視図である。 第２２の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムで使用するガス交換装置の一例を示した斜視図である。 ガス交換装置の実機を示す図面代用写真である。 図６４に示すガス交換装置を高清浄部屋システムの部屋に組み込んだ一例を示す図面代用写真である。 図６５に示す高清浄部屋システムの部屋を完全密閉して内部で酸素消費実験を行った結果を示す略線図である。 第２３の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを含む病室・養護ホーム（ハイグレードタイプ）の一例を示した３面図である。 少流量ファン・フィルターユニットの一例を示した斜視図である。 第２４の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムを含む病室・養護ホーム（中グレードタイプ）の一例を示した３面図である。 第２４の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムの変形例を含む病室・養護ホーム（エントリータイプ）の一例を示した３面図である。 第２５の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムにおいて用いられる放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニットを示す上面図、正面図および右側面図である。 第２６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムにおいて用いられる放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニットを示す上面図、正面図および右側面図である。 第２７の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システムにおいて用いられる放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニットを示す上面図、正面図および右側面図である。 ガス交換膜よりなるテント状構造を示す図面代用写真である。 図７４に示すテント状構造の内部の粒径０．５μｍ以上のダスト粒子総数の時間変化を測定した結果を示す略線図である。
以下、発明を実施するための形態（以下「実施の形態」とする）について説明する。
＜第１の実施の形態＞
［高清浄部屋システム］
図３および図４は第１の実施の形態による高清浄部屋システム２００を示す平面図および側面図を示す。図３および図４に示すように、この高清浄部屋システム２００は、空気吸込口２１３、２１７の部分を除いて、気密性の高い部屋２０１を有する。部屋２０１は高清浄部屋システム２００において最も外側の構造であり、閉空間を形成している。部屋２０１の形状は必要に応じて決められるが、例えば、長方形の平面形状を有する直方体形状、長方形の平面形状の一角の長方形の領域を切除した凹六角形（あるいはＬ字型）の平面形状を有するもの、Ｕ字型の平面形状を有するもの、これらの内壁の一部または全部を曲面にしたもの等である。この閉空間を構成する部分空間として居住等空間２０２と天井裏２０３とを有する。天井裏２０３は、２重天井によって形成される内部空間である。この２重天井は、部屋２０１の頂面２０４と、この頂面２０４の下方にこの頂面２０４から一定距離を置いて互いに対向するようにして設けられた天井壁２０５とによって構成されている。言い換えると、居住等空間２０２と天井裏２０３とは、天井壁２０５によって隔てられている。居住等空間２０２は、一人または複数人がその中で居住したり、作業、集会等をしたりする空間であり、そのために必要な広さを有する。この部屋２０１の側壁２０６と外壁２０７との間に廊下空間２０８が設けられ、この廊下空間２０８の下部に廊下２０９が設けられている。天井壁２０５は、側壁２０６と外壁２０７とにより形成された廊下空間２０８まで延在している。廊下空間２０８には、図示省略した窓やドアの開放等により外気を取り込むことができるようになっている。また、部屋２０１の入口（図示せず）に前室を設けることが可能であり、部屋２０１の清浄度をそこへの出入りの有無にかかわらず一定に保つ上で有効である。
居住等空間２０２の天井壁２０５には、ファン・フィルターユニット２１０および二つの空気吸込口２１１、２１２が設置されている。ファン・フィルターユニット２１０の捕集効率γは、例えば、ＨＥＰＡフィルターを用いる場合には９９．９７％であるが、γが９９．９７％より低いフィルターを用いてもよい。なぜならば、数式（Ａ）において、外気導入ゼロの１００％循環フィードバック系では最高清浄度（数式（５）：ｎ＝Ｓσ／γＦ）に達するが、これは、１／γの依存性があるので、従来型クリーンルームと大きく異なり、γが１に近いことは、余り重要ではないからである。これから、次に述べる排気要請等に従って、必要最小限のＦ2 を導入する際、これらの空気吸込口２１１、２１２にＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルター等を介在させて、流入塵埃量を上記の１００％循環フィードバック系で到達する最高清浄度に悪影響を及ぼさない値に抑えることが本発明の基本思想である。すなわち、上記ＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルターは、従来システムと異なり、部屋２０１の高清浄度を直接得るために用いられるのではなく、必ずしもＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルターではなく、これ以外の中性能のフィルターを用いても、１００％循環フィードバック性により得られるｎ＝Ｓσ／γＦの最高清浄度を、外気導入により損なわないために用いるものである。これにより、この高清浄部屋システム、より一般的には本発明の高清浄部屋システムは、外気を導入しているにもかかわらず、１００％循環フィードバック系と同じように、ｎ＝Ｓσ／γＦの最高清浄度を得ることができる。勿論、要求清浄度が、ｎ＝Ｓσ／γＦの最高清浄度より低くても構わない場合は、数式（Ａ）の（１−γp ）Ｆ2 が小さくあるべきとの要請が弱まり、外気量Ｆ2 を導入する際に、介在させるフィルターの性能に関し、ＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルターほど高いものを必要としない。空気吸込口２１１、２１２はダクトＤ1 、Ｄ2 を介してそれぞれファン・フィルターユニット２１０の吸入口（空気取入口）に接続されている。そして、居住等空間２０２内の空気が空気吸込口２１１、２１２から吸い込まれ、ダクトＤ1 、Ｄ2 を介してファン・フィルターユニット２１０の吸入口に入り、ファン・フィルターユニット２１０によって清浄化された空気が空気吹出口から居住等空間２０２内に吹き出されるようになっている。空気吸込口２１１、２１２は、部屋２０１のダクトや２重側壁構造を用いて、部屋２０１の下部、特に、床近くに設けることも可能であり、これは部屋２０１内の空気を大きく回すことができるので、高清浄度を得る上で有効である。また、空気吸込口２１１、２１２が天井にある場合でも、これらの空気吸込口２１１、２１２に向かって、床に設置した、例えば、サーキュレーター（図示せず）により気流を吹きかけることで、部屋２０１内の空気を大きく回すことができるので、高清浄度を得る上で有効である。こうしてファン・フィルターユニット２１０から居住等空間２０２内に吹き出される空気の流量はＦ1 である。
一方、廊下空間２０８の天井壁２０５には空気吸込口２１３が設置されている。空気吸込口２１３は、ダクトＤ3 を介して、居住等空間２０２の天井裏２０３に設置された給気ファン２１４と接続されている。この給気ファン２１４により、廊下空間２０８内の空気が空気吸込口２１３から吸い込まれるようになっている。ただし、廊下空間２０８内の空気を空気吸込口２１３から吸い込むのではなく、外壁２０７に設けた空気吸込口から外気を吸込むようにしてもよい。こうして空気吸込口２１３から吸い込まれた空気は、給気ファン２１４を通って捕集効率γp の除塵フィルター２１５に送られ、この除塵フィルター２１５で清浄化された空気が、居住等空間２０２の天井壁２０５に設けられた空気吹出口２１６から居住等空間２０２内に吹き出されるようになっている。こうして空気吹出口２１６からから居住等空間２０２内に吹き出される空気の流量はＦ2 である。Ｆ2 は、例えば、シックハウス防止のために法律で要求される風量ｆS （ｆ1 ）、また、このほか、例えば、ガスレンジを用いるために消費される酸素量を補うべく外界から導入するフレッシュエアの風量ｆg （ｆ2 ）、或いは、例えば、安全な菌処理を行うべく、作業空間であるクリーンベンチ等の作業室から部屋内にもらすことなく直接外部へ排気する風量ｆc （ｆ3 ）、などの複数の排気要請または規則がある場合には、Ｆ2 ＝ｍａｘ｛ｆs 、ｆg 、ｆc 、…｝と設定する。ここで、排気要請に関しては、現行の建築基準法により、居室に換気設備の設置が義務付けられ、換気回数が定められている。ただし、建築基準法では、居室とは、「居住、執務、作業、集会、娯楽などの目的で継続的に使用される部屋」をいい、住宅の居室だけでなく、ホテルの部屋、店舗の売り場、学校の教室等も含まれるとされている。居室に使用される建築材料の種類、使用面積と換気回数との間には、以下のような関係がある。建築基準法の政令では、居室に使用される建築材料はホルムアルデヒドの発散量に応じて区分けされ、第１、第２、第３ホルムアルデヒド発散建築材料（以下、単に第１種建材、第２種建材、第３種建材と称する）と称されている。居室には第１種建材の使用は禁止され、第２種建材および第３種建材は使用可能であるものの使用面積に下記のような制限がある。ただし、第２種建材と第３種建材とは組み合わせて使用可能である。居室の床面積（ｍ2 ）をＡ、第２種建材の使用面積（ｍ2 ）をＳ２、第３種建材の使用面積（ｍ2 ）をＳ３とすると、
Ｎ２×Ｓ２＋Ｎ３×Ｓ３≦Ａ
を満たす必要がある。ここで、Ｎ２、Ｎ３は係数であり、表１に示す値を有する。
表１
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居室の種類 換気回数（回／時） Ｎ２ Ｎ３
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住宅等の居室 ０．７以上 １．２ ０．２０
０．５以上０．７未満 ２．８ ０．５０
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住宅等の居室 ０．７以上 ０．８８ ０．１５
以外の居室 ０．５以上０．７未満 １．４ ０．２５
０．３以上０．５未満 ３．０ ０．５０
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
第３種建材よりホルムアルデヒドの発散量が少ない建材を用いる場合には、使用面積の制限はなく、換気回数が表２の値を満たせばよい。
表２
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居室の種類 換気回数（回／時）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
住宅等の居室 ０．５以上
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住宅等の居室 ０．３以上
以外の居室
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居住等空間２０２の天井壁２０５にはさらに、空気吸込口２１７が設置されている。この空気吸込口２１７には、ダクトＤ4 を介して捕集効率γext の排気ファン・フィルターユニット２１８が接続されている。そして、この排気ファン・フィルターユニット２１８により、居住等空間２０２内の空気が空気吸込口２１７から吸い込まれ、排気ファン２１８を通って排気口２１９から高清浄部屋システム２００の外部に排気されるようになっている。
居住等空間２０２の天井壁２０５にはさらにまた、エアコンディショナー（空調機）２２０が設置されており、居住等空間２０２の空調（冷暖房等）が可能になっている。
高清浄部屋システム２００においては、必要に応じて、部屋２０１への出入りのための前室を設けることができる。
この高清浄部屋システム２００においては、居住等空間２０２の到達清浄度は、上述のように、数式（１９）で表される。
この第１の実施の形態による高清浄部屋システム２００によれば、給気ファン２１４と排気ファン・フィルターユニット２１８とで、望ましくは、ほぼ相殺する形で、外界に対する部屋２０１内の相対圧力を必要最小限のプラス量だけ生じさせ、それに呼応して、１００％循環フィードバックを掛けるファン・フィルターユニット２１０の風量の関係を最適化することができ、法令等による排気要請または規則を遵守することができる。そして、この高清浄部屋システム２００の部屋２０１内の高清浄の空気環境下で人が安全かつ快適に居住したり、各種の作業等を行ったりすることができる。排気ファン・フィルターユニット２１８のファンは停止して、フィルター機能のみでシステムを運転することも可能である。
＜第２の実施の形態＞
［高清浄部屋システム］
図５および図６は第２の実施の形態による高清浄部屋システム３００を示す平面図および側面図を示す。図５および図６に示すように、この高清浄部屋システム３００は部屋３０１を有する。部屋３０１は高清浄部屋システム３００において最も外側の構造であり、閉空間を形成している。部屋３０１の形状は必要に応じて決められるが、例えば、長方形の平面形状を有する直方体形状、長方形の平面形状の一角の長方形の領域を切除した凹六角形（あるいはＬ字型）の平面形状を有するもの、Ｕ字型の平面形状を有するもの、これらの内壁の一部または全部を曲面にしたもの等である。この閉空間を構成する部分空間として居住等空間３０２と天井裏３０３とを有する。天井裏３０３は、２重天井によって形成される内部空間である。この２重天井は、部屋３０１の頂面３０４と、この頂面３０４の下方にこの頂面３０４から一定距離を置いて互いに対向するようにして設けられた天井壁３０５とによって構成されている。言い換えると、居住等空間３０２と天井裏３０３とは、天井壁３０５によって隔てられている。居住等空間３０２の一つの側壁は、ガス交換膜３０６およびその下の空気吸込板３０７を含む壁により形成されている。ガス交換膜３０６は、ダスト微粒子を通さず、気体分子は通す膜からなる。そして、部屋３０１の内部の気体分子が、部屋３０１の外部空間と部屋３０１の内部空間との間でこの膜を介して濃度勾配により交換される。通常、この膜の両側の空間の圧力は等しい。空気吸込板３０７は、例えば、垂直方向に延びるスリット状の開口が水平方向に互いに平行に多数設けられた板からなるが、これに限定されるものではない。居住等空間３０２は、部屋３０１の側壁３０８、ガス交換膜３０６を含む側壁、床面および天井壁３０５によって囲まれた空間である。居住等空間３０２は、一人または複数人がその中で居住したり、作業、集会等をしたりする空間であり、そのために必要な広さを有する。この部屋３０１の側壁３０８と外壁３０９との間に廊下空間３１０が設けられ、この廊下空間３１０の下部に廊下３１１が設けられている。天井壁３０５は、側壁３０８と外壁３０９とにより形成された廊下空間３１０まで延在している。廊下空間３１０には、図示省略した窓やドアの開放等により外気を取り込むことができるようになっている。
ガス交換膜３０６およびその下の空気吸込板３０７を含む側壁とこの側壁と対向する外壁３０９との間には床面と平行に隔壁３１２が設けられている。ガス交換膜３０６、このガス交換膜３０６と対向する外壁３０９、隔壁３１２および天井壁３０５によって囲まれた空間によりガス交換室３１３が構成される。ガス交換室３１３では、ガス交換膜３０６を介して、ガス交換室３１３内に導入される酸素に富む外気と居住等空間３０２内の空気との間で酸素と二酸化炭素等の交換が行われ、それによって居住等空間３０２内の酸素濃度、二酸化炭素濃度が実用上十分な、正常な値に維持される。また、空気吸込板３０７、外壁３０９、隔壁３１２および床面３１１によって囲まれた空間により空気取込室３１４が構成される。空気取込室３１４には居住等空間３０２から空気が供給される。
居住等空間３０２の天井壁３０５には、ファン・フィルターユニット３１５が設置されている。ファン・フィルターユニット３１５の捕集効率γは、例えば、ＨＥＰＡフィルターを用いる場合には９９．９７％であるが、γが９９．９７％より低いフィルターを用いてもよい。その理由は段落００７９に述べた通りである。隔壁３１２には二つの空気吸込口３１６、３１７が設けられている。これらの空気吸込口３１６、３１７は、空気吸込板３０７に直接結合してよく、この時、隔壁３１２は床に一体化させることができる。これらの空気吸込口３１６、３１７はダクトＤ11、Ｄ12を介してそれぞれファン・フィルターユニット３１５の吸入口（空気取入口）に接続されている。そして、居住等空間３０２内の空気は空気吸込板３０７を介して空気取込室３１３に取り込まれ、空気吸込口３１６、３１７からダクトＤ11、Ｄ12を通ってファン・フィルターユニット３１５の吸入口に入り、ファン・フィルターユニット３１５によって清浄化された空気が空気吹出口から居住等空間３０２内に吹き出されるようになっている。こうしてファン・フィルターユニット３１５から居住等空間３０２内に吹き出される空気の流量はＦ1 である。ただし、隔壁３１２に二つの空気吸込口３１６、３１７を設けず、一つの空気吸込口だけを設け、この空気吸込口を一つのダクトを介してファン・フィルターユニット３１５の吸入口（空気取入口）に接続してもよい。
一方、廊下空間３１０の天井壁３０５には空気吸込口３１８が設置されている。空気吸込口３１８は、ダクトＤ13を介して、居住等空間３０２の天井裏３０３に設置された給気ファン３１９と接続されている。この給気ファン３１９により、廊下空間３１０内の空気が空気吸込口３１８から吸い込まれるようになっている。こうして空気吸込口３１８から吸い込まれた空気は、吸気ファン３１９を通って捕集効率γp の除塵フィルター３２０に送られ、この除塵フィルター３２０で清浄化された空気が、居住等空間３０２の天井壁３０５に設けられた空気吹出口３２１から居住等空間３０２内に吹き出されるようになっている。こうして空気吹出口３１６から居住等空間３０２内に吹き出される空気の流量はＦ2 である。ただし、廊下空間３１０内の空気を空気吸込口３１８から吸い込むのではなく、外壁３０９に設けた空気吸込口から、廊下以外の建物内の空間のフレッシュエアや、外気そのものを吸込むようにしてもよい。
居住等空間３０２の天井壁３０５にはさらに、空気吸込口３２２が設置されている。空気吸込口３２２には、ダクトＤ14を介して捕集効率γext の排気ファン・フィルターユニット３２３が接続されている。そして、この排気ファン・フィルターユニット３２３により、居住等空間３０２内の空気が空気吸込口３２２から吸い込まれ、排気ファン・フィルターユニット３２３を通って、外壁３０９に設けられた排気口３２４から高清浄部屋システム３００の外部に排気されるようになっている。ただし、空気吸込口３２２を設けず、空気吸込板３０７からだけ、居住等空間３０２内の空気を吸込むようにしてもよい。また、ガス交換室３１３の天井壁３０５には空気吸込口３２５が設けられている。空気吸込口３２５にはダクトＤ15を介して排気ファン３２６が接続されている。そして、この排気ファン３２６により、ガス交換室３１３内の空気が空気吸込口３２５から吸い込まれ、排気ファン３２６を通って、外壁３０９に設けられた排気口３２７から高清浄部屋システム３００の外部に排気されるようになっている。また、廊下空間３１０の天井壁３０５には空気取入口３２８が設けられている。空気取入口３２８には、ダクトＤ16を介して給気ファン３２９が接続されている。そして、この給気ファン３２９により、廊下空間３１０内の空気が廊下空間３１０内の天井壁３０５に設置された空気吸込口３３０から吸い込まれ、給気ファン３２９を通って空気取入口３２８からガス交換室３１３内に導入されるようになっている。空気取入口３２５、３２８の一方を隔壁３１２の近くにもってくることは、ガス交換室３１３内の空気の循環を向上させ、以て、部屋３０１内の酸素濃度、二酸化炭素濃度をガス交換膜３０６を介して正常値に保つ上で有効である。
居住等空間３０２の天井壁３０５にはさらにまた、エアコンディショナー（空調機）３３１が設置されており、居住等空間３０２の空調（冷暖房）が可能になっている。このエアコンディショナー３３１は、外気と内気とのやりとりをしないもの（例えば、インバーター式のもの）であり、エアコンディショナー３３１の吸気口（図示せず）は、部屋３０１の空気を取り込むように配置され、この取り込まれた空気は、エアコンディショナー３３１の内部を経て、温度調節され、部屋３０１へ還流する。
この高清浄部屋システム３００においては、居住等空間３０２の到達清浄度は、上述のように、数式（１９）で表される。
この第２の実施の形態による高清浄部屋システム３００によれば、第１の実施の形態による高清浄部屋システム２００と同様に、外界に対する部屋３０１内の相対圧力を必要最小限のプラス量だけ生じさせ、それに呼応して、１００％循環フィードバックを掛けるファン・フィルターユニット３１５の風量の関係を最適化することができ、法令等による排気要請または規則を遵守することができる。そして、この高清浄部屋システム３００の部屋３０１内の高清浄の空気環境下で人が安全かつ快適に居住したり、各種の作業等を行ったりすることができる。また、ガス交換膜３０６、このガス交換膜３０６と対向する外壁３０９、隔壁３１２および天井壁３０５によって囲まれた空間によりガス交換室３１３が構成されていることにより、居住等空間３０２で異臭が発生しても迅速に緩和することができ、あるいは有害臭を迅速に除去することができ、さらには、例えば塗装工場のような有機溶剤を取り扱う工場等では、塵埃密度を極めて小さく抑えたまま、気中の有機溶剤濃度の低減を図ることができる。
＜第３の実施の形態＞
［高清浄作業室システム］
図７は、第３の実施の形態による高清浄作業室システムの断面図を示す。図６に示すように、この高清浄作業室システムにおいては、作業室４０１の底面にファン・フィルターユニット４０２が設置されている。作業室４０１の形状は特に限定されないが、例えば直方体状である。作業室４０１は例えばグローブボックス等であり、その内部で何らかの作業（実験を含む）を行うためのものである。例えば作業室４０１がグローブボックスである場合には、作業室４０１の前面の壁に二つの円形の開口部４０３、４０４が設けられ、これらの開口部４０３、４０４に一対の手作業用グローブ（図示せず）が装着される。そして、これらの手作業用グローブにオペレーターが両手を入れて、作業室４０１の内部で必要な作業を行うことができるようになっている。ファン・フィルターユニット４０２は、下部の空気吸込口４０２ａから空気を吸込み、清浄化された空気を上部の排気口４０２ｂから排出することができるようになっている。ファン・フィルターユニット４０２の空気吸込口４０２ａから空気が吸込まれ、清浄化された空気が排気口４０２ｂから排出されることにより、矢印で示すような空気の循環が生じる。この循環する空気の風量がＦ1 である。また、作業室４０１の側壁にはこの側壁を貫通してガス導管４０５が取り付けられている。このガス導管４０５の一端は作業室４０１の外部に設置されたガスボンべ４０６のガス取り出し口に接続されている。ガスボンべ４０６内には不純物が予め除去された純ガスが充填されている。作業室４０１内にあるガス導管４０５の一端には捕集効率γp のフィルター４０７が取り付けられている。ガスボンべ４０６からガス導管４０５およびフィルター４０７を介して作業室４０１内に導入される空気の風量がＦ2 である。作業室４０１の別の側壁にはこの側壁を貫通してガス排出管４０８が取り付けられている。このガス排出管４０８の途中には、捕集効率γext の除塵フィルター４０９が取り付けられている。
この第３の実施の形態による高清浄作業室システムによれば、作業室４０１内に風量Ｆ2 で空気を導入することにより作業室４０１の外部と作業室４０１の内部との圧力差を必要最小限生じさせ、それに呼応して、１００％循環フィードバックを掛けるファン・フィルターユニットの風量Ｆ1 の関係を最適化することができ、それによって必要な作業を高清浄環境でかつ安全に行うことができる。
＜第４の実施の形態＞
［高清浄気体供給システム］
図８は、第４の実施の形態による高清浄気体供給システムの断面図を示す。図７に示すように、この高清浄気体供給システムにおいては、密閉容器からなる清浄気体生成バッファー５０１の底面にファン・フィルターユニット５０２が設置されている。清浄気体生成バッファー５０１の形状は特に限定されないが、例えば直方体状である。ファン・フィルターユニット５０２は、下部の空気吸込口５０２ａから空気を吸込み、清浄化された空気を上部の排気口５０２ｂから排出することができるようになっている。ファン・フィルターユニット５０２の空気吸込口５０２ａから空気が吸込まれ、清浄化された空気が排気口５０２ｂから排出されることにより、矢印で示すような空気の循環が生じる。この循環する空気の風量がＦ1 である。また、清浄気体生成バッファー５０１の側壁にはこの側壁を貫通してガス導管５０３が取り付けられている。このガス導管５０３の途中には捕集効率γp の除塵フィルター５０４が取り付けられている。ガス導管５０３および除塵フィルター５０４を介して清浄気体生成バッファー５０１内に導入される空気の風量がＦ2 である。清浄気体生成バッファー５０１の別の側壁にはこの側壁を貫通してガス排出管５０５が取り付けられている。図８においては、図示は省略するが、ガス排出管５０５に捕集効率γext の除塵フィルターを設けて、逆流への耐性を付与することも有効である。
この第４の実施の形態による高清浄気体供給システムによれば、ガスボンべ等からの供給に頼ることなく、かつまた、単純なワンパスのフィルタリングでは実現できない、ダスト微粒子が一定以下に維持された清浄空気を外部に供給することができる。そして、例えば、外部から、清浄気体生成バッファー５０１に、例えば患者の呼気・吸気に相当する低風量Ｆ2 の空気を導入し、清浄気体生成バッファー５０１内の風量Ｆ1 、Ｆ2 に比べて高風量とすることで、単なるマスクを顔に付けてこのマスクを通して空気を取り込む場合に比べて、はるかに清浄な空気を患者に提供することができる。例えば、ガス排出管５０５から排出される清浄空気を患者の口に供給することができる。これによって、酸素ボンベ等の利用を回避することができ、家庭内の養護方法として、廉価にして高性能な高清浄気体供給システムを実現することができる。この高清浄気体供給システムは、ベッドサイド等に設置して好適な清浄空気供給機として利用することができる。
＜第５の実施の形態＞
第５の実施の形態においては、第１または第２の実施の形態による高清浄部屋システムが、少なくとも一つの部屋を有する別の高清浄部屋システムと一体になって全体として一つの高清浄部屋システムが構成されている場合について説明する。この別の高清浄部屋システムは、第１または第２の実施の形態による高清浄部屋システムの部屋２０１または部屋３０１に入室する際の前室として用いることにより、部屋２０１または部屋３０１を高清浄度に維持したまま、部屋２０１または部屋３０１に出入りすることができる。
まず、上記の別の高清浄部屋システムの部屋に用いられる壁について説明する。
図９Ａおよび図９Ｂは、この壁（間仕切り壁）を示す。図９Ａに示すように、この壁９は、内壁９ａと外壁９ｂとが一定距離を置いて互いに対向して設けられ、この２枚の壁が対向することによって壁の周縁部に形成された開口面４面を全て塞ぐようにして側壁９ｃ〜９ｆが設けられている。さらに、壁９ａ〜９ｆが隙間無く接合されることによって直方体が形成され、この内部に内部空間（中空部）９ｇが形成されている。また、内壁９ａは閉空間である部屋１の居住空間に接して設けられている。この壁９を、例えば、高強度材で構成することによって、全体としては頑健な構造体でありながら外気を導入できる内部空間（中空部）９ｇを内包する。壁９を構成する側壁９ｄの両端部には、通気口１１が設けられている。この場合、側壁９ｄの上端部に設けられた通気口１１は外気の導入口（インレット）、下端部に設けられた通気口１１は排気口（アウトレット）である。また、内壁９ａの少なくとも一部はガス交換膜２６によって構成されている。また、内部空間９ｇには、内壁９ａと外壁９ｂとに挟まれるようにして、側壁９ｃと一定間隔を置いて互いに対向するようにしてＣ型断面鋼１５ａが設けられ、側壁９ｄと一定間隔を置いて互いに対向するようにしてＨ型断面鋼１５ｂが設けられている。また、Ｃ型断面鋼１５ａおよびＨ型断面鋼１５ｂは側壁９ｃおよび側壁９ｄに平行に設けられている。Ｃ型断面鋼１５ａおよびＨ型断面鋼１５ｂは、例えば、ガス交換膜２６の端部と接するようにして設けられることが好ましく、このようにして設けられることで部屋１を支える十分な強度を確保することができる。また、Ｃ型断面鋼１５ａと側壁９ｃとの間には、側壁９ｃの上端部とＣ型断面鋼１５ａの下端部とを結ぶようにして筋交い１６が設けられている。また、Ｈ型断面鋼１５ｂと側壁９ｂとの間にも、側壁９ｂの上端部とＨ型断面鋼１５ｂの下端部とを結ぶようにして筋交い１６が設けられている。これにより、部屋１を支えるのに十分な強度を確保することができる。また、Ｃ型断面鋼１５ａおよびＨ型断面鋼１５ｂの柱材を構成する部材のうち、ガス交換膜２６と直交する方向の部材の面には、孔１５ｃが設けられ、この孔１５ｃを通して、自由に気体が流れるよう構成されている。壁９はこのように構成されることで、通気口１１を介して、壁９の内部空間である内部空間９ｇと側壁９ｄに隣接する廊下３３などの家屋オープンスペースとの間で空気のやり取りをする。この空気のやり取りは、好適には、例えば、機械換気により、側壁９ｄの上端部に設けられた通気口１１から強制的に外気（フレッシュエア）を導入し、側壁９ｄの下端部に設けられた通気口１１よりこれを排気する。部屋１の居住空間に接する内壁９ａにはガス交換膜２６が設けられており、これにより、部屋１内部の空気と、内部空間９ｇの中の気体とを、気流の流れとしてのやり取りがないようにして隔てている。部屋１の居住空間と内部空間９ｇとの間で、直接の気流マスフローのやり取りはないものの、空気を構成するガス分子（酸素、窒素、二酸化炭素など）及び、人の生活や活動と共に出るアンモニア等の微量化学物質は、上記ガス交換膜２６の両側に濃度差が生じた場合には、濃度拡散が生じ、このガス交換膜２６を介して当該分子を交換することで、この壁９の接する部屋１内部の空気を人が居住したり活動したりするのに適した環境に維持できる。また、ガス交換膜２６を、ガス交換膜を織り込むことで得られる２次元状構造体に置き換えて構成することもできる。部屋１の構造を支える壁９の外壁９ｂを構成する部材は、例えば、厚みと強度の十分な板材である高強度材を用いることが好ましく、これに、断熱、防音機能を追加した材料を用いることがより好ましい。このように構成することで、壁９全体として、断熱、断音性能の高い構造体としての機能を担保する。一方、図９Ｂに示す壁９は、２つの通気口１１が、上部側壁である側壁９ｅに設けられている。それ以外は、図９Ａに示す壁９と同様な構成となっている。このように壁９を構成することにより、内部空間９ｇと壁９ｅと接する天井裏等の家屋オープンスペースとの間で空気のやり取りをすることができる。
ここで、内壁９ａに設けられるガス交換膜２６の面積について考える。ガス交換膜２６（あるいは２次元状構造体）の面積をＡとすると、閉空間である部屋１の居住空間の体積をＶ、部屋１の居住空間内部の酸素消費レートをＢ、外界と平衡状態にあり部屋１の居住空間内部で酸素消費の無い時の酸素体積をＶO2、ガス交換膜２６（あるいは２次元状構造体）の酸素の拡散定数をＤ、上記居住空間内における目標酸素濃度をη（η＞０．１８）とした時、ガス交換膜２６（あるいは２次元状構造体）の面積Ａが、少なくとも
を満たすように、ガス交換膜２６が設定されている。ガス交換膜２６を、例えば、２次元状構造体に置き換える場合において、２次元状構造体が、例えば、九十九折りのような折りたたまれた構造（複数の曲面および／または平面を有する構造）を有する場合には、その構造を引き伸ばし、展開した際の２次元的面積を面積Ａとする。これにより、この壁９と接する部屋１の酸素濃度は、目標値であるη以上に保つことができる。
以上のように、壁９を、外壁９ｂと内壁９ａとを一定距離を置いて互いに対向するようにして設け、その開口面を塞ぐようにして側壁９ｃ〜９ｆを設け、内壁９ａの少なくとも一部をガス交換膜２６で構成したので、これらの壁を高強度材などで構成することによって、全体としては頑健な構造体でありながら外気を導入できる内部空間（中空部）９ｇを内包する構造とすることができる。また、この壁９の内壁９ａを閉空間である居住空間を形成する部屋１に接するようにして設けることで、この壁９を壁全体として、十分な強度、断熱および断音性能の高い構造体としての機能を担保しつつも、部屋１の居住空間と壁９の内部空間９ｇとの間で、直接の気流マスフローのやり取りをすることなく、気体分子のやり取りをすることができる。つまり、空気を構成する気体分子（酸素、窒素、二酸化炭素など）及び、人の生活や活動と共に出るアンモニア等の微量化学物質が、ガス交換膜２６が仕切る空間の両側において濃度差が生じた場合に、濃度拡散が生じ、ガス交換膜２６を介して当該分子を交換することで、この壁９が接する部屋１の内部の空気を人が居住したり活動したりするのに適した環境に維持することができる。
図１０は第１または第２の実施の形態による高清浄部屋システムと一体的に構成される高清浄部屋システム１０を示す。図１０に示すように、この高清浄部屋システム１０は、異なる２つの独立な部屋が隣り合って構成されている。また、図１０はこれらの部屋の内部構成を透視して示している。隣り合う部屋のうち、図面右側には部屋１ａ、左側には部屋Ｒ1 が設けられている。この図において、一点鎖線で表される部屋Ｒ1 は仮想的な部屋であって、部屋１ａと独立した構成を有していればその構成は限定されない。また、図１０中、破線部は、部屋１ａ内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１ａの内部の構成は実線で示している。
部屋１ａは直方体形状を有し、高清浄部屋システム１０において最も外側の構造であり、閉空間を形成している。この閉空間を構成する部分空間として居住空間６と天井裏５とを有する。天井裏５は、２重天井によって形成される内部空間である。この２重天井は、部屋１ａの頂面と、この頂面から一定距離を置いて互いに対向するようにして設けられた天井壁２ａとによって構成されている。即ち、居住空間６と天井裏５とは、天井壁２ａによって隔てられている。居住空間６を構成する側壁のうち、図中向って右側の壁９が、第１の実施の形態で示した壁９と同様な構成を有しており、壁９の内部空間９ｇと同様な構成を有する内部空間７を内包している。具体的には、一定間隔をおいて互いに平行に設けられた外壁９ｂと内壁９ａとによって構成された二重壁により内部空間７を内包する壁９が構成されている。図９Ａにおいて示した壁９を構成する側壁９ｃ〜９ｆは部屋１ａを構成する側壁２ｅ、側壁２ｃ、天井壁２ａおよび床壁２ｇによって構成される。この内部空間７には気体流路２４が設けられ、内壁９ａの少なくとも一部には開口２３が設けられている。この開口２３は、天井壁２ａの天井裏５側の面上に設置された、ファン・フィルターユニット２１の吸入口に対応している。開口２３は、例えば、複数有していてもよい。内部空間７の厚み、即ちここでは内壁９ａと外壁９ｂとの距離は、具体的には、例えば、５ｃｍ以上４０ｃｍ以下であることが好ましく、１０ｃｍ以上２０ｃｍ以下であることがより好ましい。居住空間６と内部空間７とを隔てる、壁９の内壁９ａには、ガス交換膜２６が張られている。このガス交換膜２６はダスト微粒子は通さず気体分子は通すようにして構成されており、居住空間６と内部空間７との隔壁である内壁９ａの一部を構成している。ガス交換膜２６は、居住空間６が、例えば、和風あるいは和室様であれば、障子紙を利用することが好適である。ダスト微粒子は通さず気体分子は通す能力を持つ壁構造は、例えば、内壁９ａに居住空間６と内部空間７とを連通させる開口部を設け、然る後、ガス交換膜２６を、この開口部を完全に塞ぐように貼り付けることで得られる。また、ガス交換膜２６はガス交換膜を織り込むことで得られる２次元状構造体とすることもできる。また、壁９の内壁９ａによって隔てられた居住空間６内と内部空間７内とにおいて流れる空気の方向が一致するように構成することが好ましく、また、流れの速さも一致するように構成することが好ましい。この構成としては、例えば、居住空間６内に送風機を設けることが好ましい。このように構成することで、ガス交換膜２６によるガス交換をスムーズに行うことができる。また、居住空間６内には、部屋１ａの左奥隅を構成する側壁２ｂおよび２ｅと、これらの側壁に互いに対向して設けられた側壁１９ａおよび１９ｂと、天井壁２ａとによって囲まれた閉空間であるユーティリティースペース１９を有する。このユーティリティースペース１９は、例えば、トイレやお風呂、洗面台などに利用される。
ファン・フィルターユニット２１が設けられる部分の天井壁２ａには、ファン・フィルターユニット２１の吹き出し口に対応する開口が設けられ、この開口とファン・フィルターユニット２１の吹き出し口とが気密性を持って接続されることによって吹き出し口２２が形成されている。この吹き出し口２２とファン・フィルターユニット２１の吹き出し口とは、気密性よく一体化されている。ファン・フィルターユニット２１の吹き出し口から気流が出射されることで居住空間６へ清浄気体が供給される。また、ファン・フィルターユニット２１は壁９の内部空間７の内部にも設置することができる、
壁９内に形成された内部空間７においては、ガス交換膜２６の面から、壁９の厚みの半分程、例えば、５ｃｍ以上１０ｃｍ以下の長さで後退させて、開口２３とファン・フィルターユニット２１への気体流入口とを気密性を持って連通する気体流路２４が設けられている。これにより、ガス交換膜２６の両側に十分な気体の存在が可能な体積を確保することができる。気体流路２４は、例えば、５ｃｍ以上１５ｃｍ以下の厚みで、幅約９０ｃｍのダクト構造とする。開口２３は、居住空間６内部の空気を気体流路２４内部へ導入する吸入口である。開口２３から入った気体は気体流路２４を通ってその全量が、ファン・フィルターユニット２１の吸入口へ還流する。こうして、１００％循環フィードバック系が完成する。一つの壁９の内部空間７をして、ガス交換能力と１００％循環フィードバック系を構成する気体流路の格納の２つの機能を備えさせることで、内部のスペースを有効利用できる。ファン・フィルターユニット２１は、一般に、居住空間６に付属する１００％還流路のどの場所にあっても良く、上述の天井配置のみならず、例えば、壁９内部に床置きの形で格納することもできる。このようにして、図１０に示す状況から明らかなように、従来の住宅の部屋に比べ何ら狭小化することなく、極めて清浄な部屋システムを構成することができる。
天井裏５と内部空間７とは、内部空間７を構成する天井壁２ａに開口が設けられることで連通して構成されている。天井裏５に接する側壁２ｅには通気口１１ａが設けられている。部屋１ａの居住空間６に接する側壁２ｅには、人間が居住空間６と外部空間とを出入り可能な出入り口８を有しており、例えば、廊下（図示せず）と居住空間６との間を自由に行き来することが出来る。また、内部空間７に接する側壁２ｃには通気口１１ｂが設けられている。この通気口１１ａおよび１１ｂが外気導入のインレットとアウトレットの役目を果たす。これは、例えば、通気口１１ａから流入するフレッシュエアは、天井裏５を経由して、部屋１ａの壁９の内部空間７へ導入される。ガス交換膜２６を介して、居住空間６などで発生した二酸化炭素は、内部空間７側へ、また、酸素は、壁９の内部空間７から、酸素が消費される居住空間６側へと濃度拡散され、以って、ガス交換がなされる。ガス交換後の空気は、通気口１１ｂから排出される。また部屋で発生したガスや化学物質分子も同様にして、壁９の内部空間７を経由して外部へ排出される。通気口１１ａと通気口１１ｂとのインレットとアウトレットの役目は、建物全体の送風機構により逆転させることも出来る。即ち、通気口１１ｂを経由して外部からフレッシュエアを導入し、通気口１１ａを経由して上外部へ汚れたエアを放出することもできる。また、通気口１１ａが複数設けられている場合にあってはインレットとアウトレットとの組み合わせは適宜選択することができ、通気口１１ｂも同様に適宜選択することができる。また、天井壁２ａに開口を設けないことで天井裏５と内部空間７とは連通しないように構成することもでき、その場合には通気口１１ａと通気口１１ｂとを完全に独立した通気口とすることができる。
天井裏５と内部空間７との連通の有無に関わらず、壁９中の内部空間７と居住空間６との間で、ガス交換膜２６を介して気体分子のやり取りがされる。すなわち、酸素や二酸化炭素、あるいは生活臭の元となる化学物質分子が、ガス交換膜２６が隔てる内外の濃度差に応じて濃度勾配による拡散が行われ、居住空間６の内部の空気を生活・活動に好適なものに保つことができる。ガス交換膜２６の面積は、平坦な障子紙様の２次元膜（障子紙）を利用する場合、例えば、１３５ｃｍ×１３５ｃｍとすると良い。ファン・フィルターユニット２１の吹き出し口２２から空気が下向きに吹き出されることで居住空間６に空気が供給される。居住空間６内における空気中の塵埃を下方へと押しやると共に、内部空間７を形成する壁９の内壁９ａの下部に設けられた開口２３から、開口２３とファン・フィルターユニット２１の吸入口とを気密性を持って連通する気体流路２４に流入し、この気体流路２４を通って、ファン・フィルターユニット２１へ全量が還流する。このようにして、ファン・フィルターユニット２１から居住空間６内部へ流出する気体の全部が、ファン・フィルターユニット２１へ還流するよう構成されることで１００％循環流路が完成する。また、上述したように、部屋１ａの側壁の少なくとも一つを第１の実施の形態において示した壁９で構成することによって、この壁９に内包された内部空間７に、ガス交換と１００％循環フィードバック系を構成する気体流路の格納との両方の機能を備えさせることできる。これにより、部屋１ａ内部のスペースを有効利用でき、従来の住宅の部屋にくらべ、何ら部屋を狭くすること無く、外見上も部屋側面にはめ込み式の障子様デザインを持った部屋として極めて自然に超高清浄環境を実現できる。この側壁に設けた障子様のガス交換膜２６の裏に照明器具を設置することで、壁自体が光る間接照明の役を果たすことも可能で、この場合、壁９は一人３役の高機能壁として機能する。
また、塵埃除去のみならず、臭い等も分解したい場合には、光触媒６１を気体流路２４の中に設けるとよい。光触媒６１は、光触媒単体の他に、例えば、光触媒と塵埃フィルターとを組み合わせたものであってもよい。光触媒６１は、例えば、気体流路２４の内部に設けられ、この実施の形態においては、例えば、ファン・フィルターユニット２１の塵埃フィルターの上流にファン・フィルターと直列に設けられるが、この設置形態に限定されるものではない。この光触媒６１は、この高清浄部屋システムの下では、殆ど無塵状態の中で作動するので、目詰まりの問題から開放され、本来の光触媒機能のみに特化したオペレーションが可能で、光触媒機能が極めて長く維持されることになる。光触媒装置は、一般に利用されている、プラズマクラスター（登録商標）やナノイー（登録商標）等の機能性装置と同じく、本発明の１００％循環システムと極めて相性のよいシステムといえる。
この第５の実施の形態によれば、第１または第２の実施の形態と同様な利点に加えて、次のような利点を得ることができる。すなわち、高清浄部屋システム１０において、部屋１ａの側壁の少なくとも一つを壁９で構成したので、壁９を用いることにより得られる既に述べた利点を有するとともに、一つの内部空間を、ガス交換と１００％循環フィードバック系を構成する気体流路の格納との両方の機能を備えさせることで、部屋１ａ内部のスペースを有効利用でき、従来の住宅の部屋に比べ何ら狭小化することなく、高清浄化システムの基幹部分を埋め込むことができる。また、１００％還流路を一つしか設ける必要が無いので、簡便に高清浄部屋システムをローコストで組むことができるという利点を有する。部屋１ａの出入りの頻度が少なく、相対的に居住空間６の内部に滞在する時間が長い場合に、好適なシステムとすることができる。
＜第６の実施の形態＞
図１１は第６の実施の形態による高清浄部屋システムの一部を構成する高清浄部屋システム１０を示す。図１１に示すように、この高清浄部屋システム１０は、隣り合う部屋のうち、図面左側には部屋１ｂ、右側には部屋Ｒ2 が設けられている。この図において、一点鎖線で表される部屋Ｒ2 は仮想的な部屋であって、部屋１ｂと独立した構成を有していればその構成は限定されない。また、図中、破線部は、部屋１ｂ内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１ｂの内部の構成は実線で示している。
高清浄部屋システムについては、第５の実施の形態において示した高清浄部屋システムよりも更なる高性能を求めるニーズが高まることも起こりうる。例えば、病院における免疫不全治療、養護老人ホームにおける、より完全な感染症予防、一般家庭における自宅療養の際などに適用される場合である。このときは、例えば、病室、養護室となる居住空間６と戸外や廊下との間で出入りするその瞬間にも、この空間の清浄度を劣化させない工夫が必要である。そのためには、第５の実施の形態の部屋１ａの構成を利用しつつ、更に追加の構成を導入する。
即ち、部屋１ｂは、第５の実施の形態において示した部屋１ａを構成する側壁である壁９と対向する側壁を、壁９と同様に構成された内部空間１２を内包する壁１３としたものである。即ち、部屋１ｂを構成する側壁のうち、出入り口８を有さない側の、互いに対向する側壁のいずれもが内部空間を内包する壁９および壁１３で構成され、壁９に内包される内部空間７と壁１３に内包される内部空間１２とは互いに独立している。また、壁１３および内部空間１２の構成は、壁９および内部空間７と同様な構成とすることができる。部屋１ｂは図中向かって左手の壁が、本発明の第１の実施の形態において示した壁９と同様な構成を有する壁１３で構成されており、この壁１３は、外壁１３ｂと内壁１３ａとによって構成されている。壁１３は第２の内部空間である内部空間１２を有しており、この内部空間１２はガス交換膜２６を介して居住空間６に隣接する空間となっている。内部空間１２の厚みは、具体的には、例えば、５ｃｍ以上４０ｃｍ以下であることが好ましく、１０ｃｍ以上２０ｃｍ以下であることがより好ましい。これは、後述するように、内部空間１２内には気体流路２４を内部に格納しなくて良いので、内部空間１２の厚みを１５ｃｍ以下という薄い構造とすることもできる。
内部空間７内部に設けられる気体流路２４は内壁９ａ上に設けられていてもよい。これは、内壁９ａの一部をガス交換膜２６で構成していないからである。また、壁９および壁１３は、壁そのものを気体流路とすることもできる。ただし、壁そのものを還流路とする場合には、壁９に設けられている通気口１１ｂは閉じておく。また、気体流路２４の厚みは、上述したものと同様に５ｃｍ以上１０ｃｍ以下であることが好ましいが、内部空間７の厚さまで、気体流路２４の厚みを厚くして断面流量を向上させ流れのコンダクタンスを上げることも出来る。壁１３の内壁１３ａの一部はその一部がガス交換膜２６で構成されている。
また、天井裏５と、二重壁によって構成される内部空間７と内部空間１２とは、天井裏５を介して互いに連通していてもよいし、していなくともよい。また、内部空間７および内部空間１２は、いずれか一方が天井裏５と連通していてもよい。内部空間７および１２への外気の導入は第２の実施の形態と同様に行うことができ、通気口１１ａおよび１１ｂのインレットおよびアウトレットの組み合わせは用途によって適宜選択することができる。例えば、部屋１ｂでは、天井裏５に接する側壁２ｅに設けられた２つの通気口１１ａをインとアウトのペアにしているが、上述したように、例えば、通気口１１ａを共にインとして、アウトは側壁下部の通気口１１ｂに担わせるということも可能である。
居住空間６の部分空間である前室４０は、出入り口８に対向するように間仕切りが設けられることで形成される。具体的には、出入り口８を有する部屋１ｂの側壁２ｅと、壁１３の内壁１３ａと、ユーティリティースペース１９の隔壁１９ｂと、天井壁２ａとで囲まれる空間の開口面を塞ぐようにして引き戸４７が設けられることで構成される。この引き戸４７が間仕切りとして機能する。また、引き戸４７は、当該開口面を塞ぐようにして設けられた間仕切り壁の一部に設けられる構成を有していてもよい。また、居住空間６の前室４０以外の空間は主室２０を構成している。即ち、引き戸４７は、前室４０と主室２０とを仕切る間仕切りの機能を有する。引き戸４７を開く時は、ユーティリティースペース１９を構成する側壁１９ａに沿って開くよう設定し、引き戸４７の開閉に伴って、無用のデッドスペースの発生がないように配置する。引き戸４７が開いたときは、前室４０と主室２０とは連通するが、引き戸４７を閉じることで前室４０と主室２０とは完全に隔絶される。また、この引き戸４７の主面の少なくとも一部は、ガス交換膜２６で構成されることが好ましい。ガス交換膜２６としては、例えば、障子紙あるいは障子紙様の濾布や不織布フィルター材を選ぶことで、日本古来の書院造りの趣をかもし出しながら、引き戸４７にガス交換能を付与することができる。ガス交換膜２６を引き戸４７に設ける場合には、具体的には、例えば、引き戸４７に裏表両面が連通した開口を設け、この開口全体を完全に塞ぐ形態でガス交換膜２６を張る。このように構成することで、前室４０の内部と外部との間において気流としての出入りが無くても前室４０の内部と外部とにおいてガス交換を行うことができる。
前室４０を形成する図中左手の壁は壁１３によって構成されている。前室４０と壁１３の内部空間１２とを隔てる内壁１３ａには、ガス交換膜２６が張られており、このガス交換膜２６が内壁１３ａの一部を構成している。また、この内部空間１２には、ガス交換膜２６と平行に、この膜から、内壁１３ａと外壁１３ｂとの距離の半分程度の距離、即ち５ｃｍ以上２０ｃｍ以下の距離を後退して、気体流路４３が格納されている。気体流路４３は、内壁１３ａの最下部に設けられた開口４６と、天井裏５の内部の天井壁２ａ上に設けられたファン・フィルターユニット４４の気体流入口とを気密性を持って連通している。ファン・フィルターユニット４４は、前室４０内部に気体が送り出されるように吹き出し口４５に接続されている。吹き出し口４５は、吹き出し口２２と同様に構成される。気体流路４３は、気体流路２４と同様にして構成することができるが、例えば、矩形断面のダクトの使用の他、蛇腹パイプを複数並列して連結することが挙げられる。気体流路４３は気密性を持って開口４６に接続される。前室４０内部の空気は、開口４６を通じて気体流路４３内部へ導入され、その全量が吹き出し口４５から前室４０の内部に再び戻る。
また、より簡便なタイプとして、この前室４０内部の内壁１３ａに設けられたガス交換膜２６を省き、引き戸４７を構成するガス交換膜２６（障子紙）の機能により代替させることが可能である。気体流路４３は、内部空間１２の内部に、内部空間１２と隔絶して構成されてさえいればよく、例えば、単純に、上記の蛇腹パイプで連結するということでも実現できる。また、この実施の形態では、ガス交換能をできるだけ付与するべく、主室２０を構成する天井壁２ａの少なくとも一部やユーティリティースペース１９を構成する天井壁２ａの少なくとも一部などもガス交換膜２６で構成されるが、ガス交換膜２６の設置の有無や、設置する面積などは、部屋内部の酸素等使用量に応じて適宜設計、選択することができる。
次に、この高清浄部屋システム１０の動作について説明する。廊下などの外部空間から、出入り口８を経て入る人は、一旦前室４０において、例えば、数十秒〜数分待った後、引き戸４７を開けて主室２０へ入る。こうすることで、居住するスペースの清浄度を一切劣化させること無く、入ることができる。一方で、人間などが退出するときも、主室２０から前室４０に入った後、引き戸４７を閉じ、然る後、出入り口８から外部へ出ることで、主室２０の清浄度を一切劣化させること無く、廊下・戸外へ出ることができる。その他のことは、第１および第２の実施の形態と同様である。
＜高清浄部屋システム１０の実施例＞
この実施の形態による高清浄部屋システムは、新築の建築物、例えば、家屋、ビル等は勿論のこと、既存の建築物の改築等にも対応できる。この実施例においては、一般的な家屋の部屋に高清浄部屋システムの機構を組み込み、高清浄部屋システム１０とした。
図１２は高清浄部屋システムの機構を組み込む前の部屋を示した上面図である。図１２に示すように、部屋１は３６００ｍｍ四方で、高さ約２３００ｍｍの直方体形状を有する。また、この部屋１の廊下（図示せず）に面した側壁のうち一方の角部に接する部分には出入り口８が設けられている。また、もう一方の角部には、部屋１内に幅１８００ｍｍ奥行き９００ｍｍ高さ２３００ｍｍの直方体の収納部１９ｃが形成されている。この空間を、上記に示した、この第６の実施の形態のユーティリティースペース１９に相当する一角とみなせば、本実施例は、新築の住宅などに高清浄環境システムを適用するモードであるこの第３の実施の形態と同等の性能を、既に極普通に一般に存在する住宅などの部屋を改築して高清浄環境システムを適用するモードで実施することができる。つまり、部屋１は、出入り口８を有する部屋１の一角に収納部１９ｃというユーティリティースペース１９を有するとみなすことができ、例えば、第５の実施の形態において示した部屋１ａと同等な空間とみなすことができる。そして、この部屋を改築することによって、高清浄部屋システム１０の構成を付与し、この第６の実施の形態で説明した高清浄部屋システムと同等の性能を、既に、ごく普通に一般に存在する住宅などの部屋に対して適用することができる。ここで、部屋１の内部の構成について説明する。部屋１の出入り口８が設けられた側面と対向する側面には、幅１６９０ｍｍ、高さ１１７０ｍｍの窓部５４が設けられている。部屋１内の収納部１９ｃ以外の空間である居住空間６は、大きさの異なる二つの直方体空間が連結されることで構成されている。この二つの直方体空間のうち、一方は、収納部１９ｃの側壁１９ｂと、側壁２ｂのうち側壁１９ｂに互いに対向する部分と、側壁２ｃのうち側壁１９ｂと側壁２ｂとに挟まれる部分とによって囲まれる直方体空間であって、出入り口８から居住空間６に入って直ぐのスペースである。この直方体空間の具体的な寸法は、奥行き×幅×高さ＝９００ｍｍ×１８００ｍｍ×２３００ｍｍである。また、この直方体空間は、以下に述べる改築の後、前室４０と内部空間５７とを構成する。また、他方は、側壁２ｅと収納部１９ｃの側壁１９ａと、側壁２ｄのうち側壁２ｅと側壁１９ａとに挟まれる部分と、この側壁２ｄの部分と対向する側壁２ｂの部分とによって囲まれる直方体空間であって、部屋１の窓側のスペースである。この直方体空間の具体的な寸法は、奥行き×幅×高さ＝２７００ｍｍ×３６００ｍｍ×２３００ｍｍである。この直方体空間は、以下に述べる改築の後、主室２０と内部空間１２とを構成する。
図１３は、高清浄部屋システムの機構を組み込んだ後の部屋１を示した上面図である。また、図１４は、側壁２ｂ側から見た断面図( 透視図) である。図１５は、側壁２ｃ側から見た断面図( 透視図) である。
図１３〜図１５に示すように、部屋１の内部には居住空間６が形成されている。改装後は、上記の２つの直方体空間が間仕切り４１と引き戸４７とによって間仕切りされることで、居住空間６は主室２０および内部空間７とを有する空間と、前室４０および内部空間５７を有する空間とに分割される。また、ファン・フィルターユニット２１の収納部５０は、部屋１の天井壁２７と平行にパネルを設け、天井壁２７と当該パネルとで形成される空間を気密性を持って囲むことでファン・フィルターユニット２１と気体流路２４とが収納されたファン・フィルターユニット収納部５０が形成される。また、側壁（在来壁）２ｄから約１５ｃｍ離間して、平行に壁９ａを設置することで、側壁（在来壁）２ｄと内壁９ａとが一体となった中空壁である壁９となる。この壁９は第１の実施の形態で示した壁の構成を有していることが好ましい。側壁２ｄの厚みが約１０ｃｍで、内壁９ａの厚みが約０．６ｃｍであるので、内部空間を有する二重壁である壁９の全体の厚みは、約２６ｃｍとなる。また、上記構成により、この新たな壁９が有する中空スペースであるところの内部空間７の厚みは１５ｃｍとなる。また、側壁２ｂと、出入り口８を有する側壁（在来壁）２ｃと、側壁（在来壁）２ｂに対向する部屋１の側壁（在来壁）１９ｂと、間仕切り４１と、引き戸４７とで囲まれて成る空間は、隔壁５６で間仕切りされることで、前室４０と内部空間５７とに分割される。隔壁５６は、側壁２ｃのドア８側の端部と間仕切り４１との間を塞ぐようにして側壁（在来壁）１９ｂと対向して設けられる。前室４０は、人が外部空間から部屋１に入る場合に最初に入る空間である。一方、内部空間５７は、前室４０における１００％循環フィードバック流路を格納する空間となる。
引き戸４７は、間仕切り４１の面上をスライドするようにして設けられ、引き戸４７が閉鎖される場合においては、主室２０と前室４０とを形成するそれぞれの空間とは完全に隔絶される。また、引き戸４７の開放時には、引き戸４７は、スライドすることで主室２０の間仕切り４１の主面上の位置に移動する。また、引き戸４７は、閉鎖時において前室４０が気密性を保つようにして構成されている。また、間仕切り４１および引き戸４７は、側壁１９ａと同一平面上に設けられることで、主室２０にできるだけ凹凸の無いように設定することが、デッドスペースを減少させ、居住性能も高まるので、望ましい。出入り口８と引き戸４７との両方が閉鎖されると前室４０は、塵埃微粒子の出入りの無い密閉された状態となる。外部から部屋１へは出入り口８を開けることによって入ることができる。天井裏５内の天井壁２ａには、ファン・フィルターユニット４４が設けられている。前室４０においては、壁５６の最下部にファン・フィルターユニット４４の吸入口に対応した開口４６が設けられ、ファン・フィルターユニット４４の吹き出し口４５から前室４０の内部に流出する気体の全部が、開口４６を通過し、ファン・フィルターユニット４４の吸入口と開口４６とを気密性を持って連通する気体流路４３を通って、ファン・フィルターユニット４４へ還流することで、１００％循環フィードバック系が構成されている。
内壁９ａは、上述の通り、部屋１の側壁２ｄに一定間隔をおいて平行に設けられており、壁９は、主室２０にガス交換膜２６を介して接する空間７を内包している。壁９は、その端面に気流のインレットとアウトレットとを有しており、内部空間７と外部空間である廊下とは、パイプ５５ａおよび５５ｂによって接続されている。このように、外部空間と内部空間７との間で気体が交換可能となることで、内部空間７が外気導入空間として機能する。パイプ５５ａは吸入口１１ｃを有するインレットパイプであり、パイプ５５ｂは排出口１１ｄを有するアウトレットパイプとなる。その外径は１０ｃｍである。また、吸入口１１ｃおよび／または排出口１１ｄには、例えば、機械換気装置を設けることが望ましい。この機械換気装置は、具体的には、例えば、主室２０内の空気が２時間で１回転以上する程度の風量生成能力を有するものが好ましい。２時間で１回転とは、２時間で主室２０内の空気が全て換気されるということである。内壁９ａの少なくとも一部はガス交換膜２６である障子紙で構成されている。これにより、主室２０は、一般の壁材あるいはガス交換膜２６を一部に含む側壁で囲まれた閉空間となり、内部空間７と外部空間との間において気流としての空気の出入りが無いが、主室２０と、外部に連通した内部空間７との間で気体分子の交換をすることができる。これにより、主室２０と、外部に連通した内部空間７との間において、空気を構成するガス成分に濃度差がある場合に、ガス交換膜２６を介して、内部空間７と主室２０との間において気体を構成するガス分子や、部屋内部での生活や作業に付随して発生する、部屋の空気中に含まれる種々の分子の濃度拡散が生じ、主室２０の空気の構成ガス成分は、その濃度が外部のそれと平衡に達する様に移動する。即ち、主室２０内の酸素濃度が下がれば、内部空間７よりガス交換膜２６を介して、酸素が供給され、主室２０内の二酸化炭素濃度が上がれば、内部空間７よりガス交換膜２６を介して二酸化炭素が排出される。また、主室２０内にて、種々の臭いや化学物質が発生した場合は、その元となる分子は、上記の機構に従って、外界に排出される。
また、主室２０には、ファン・フィルターユニット２１と気密性を有する気体流路２４とで構成された１００％循環フィードバック系が接続されている。主室２０と内部空間７とを隔てる内壁９ａには、１００％循環フィードバック系を構成する吸入口である開口２３が設けられている。開口２３から吸引された気体は、開口２３とファン・フィルターユニット２１との間を気密性を持って連通する気体流路２４を通って、ファン・フィルターユニット２１の吸入口に入り、その内部で濾過された後、吹き出し口２２を経て、主室２０に押し出（排出）され、この空気が部屋内部の塵埃を取り込みながら、再び、開口２３へ戻ることにより１００％循環フィードバック系が形成される。気体流路２４は、本実施例では、直径約１０ｃｍの蛇腹パイプである。また、これらの図１３〜図１５において示したこの実施例は、コンセプトを示すに留め、厳密に寸法や距離をスケールして描いていないが、気体流路２４は、ガス交換膜２６からは約５ｃｍ後退し、壁２ｄにほぼ接する形となっている。また、主室２０と内部空間７とを隔てる内壁９ａの少なくとも一部をガス交換膜２６の一つの例である障子紙で構成することで、内壁９ａによって内部空間７と主室２０との間で気体の交換が可能となる。
また、出入り口８によって外部空間と前室４０との間で出入りがあった際には、出入り口８と引き戸４７とを両方とも閉めた状態で、前室４０内の清浄化を行う。具体的には、前室４０を閉空間とした後に、上述のファン・フィルターユニット４４を用いた１００％循環フィードバック系を運転することにより行う。また、後述する図２６、図２７に示すように、ファン・フィルターユニット４４の運転から４０数十秒〜数分の後には、前室４０の清浄度が格段に高まるので、この後、引き戸４７をあけて、前室４０から主室２０に入ることができる。また、引き戸４７は、少なくとも一部を障子紙等ガス交換能を持つ膜で構成することにより、主室２０と前室４０との間で気流としての空気の出入りが無くとも上述の気体ガス成分のやり取りをすることができる。
図１６は、この実施例による高清浄部屋システム１０の完成した姿を示した、デジタルスチルカメラによって撮影された写真である。図１６に示すように、奥の壁である壁９がこの実施例において示した壁９であり、この壁９を側壁の一つとして組み込んだ部屋１の主室２０内部の写真となっている。窓部５４を有する部屋１には、天井部に収納部５０に格納されたファン・フィルターユニット２１と気体流路２４とが設けられ、吹き出し口２２より清浄エアが下方へ射出される。壁９は主室２０と内部空間７とを隔てる内壁９ａを有し、壁９ａにはファン・フィルターユニット収納部５０が延びて接している。内壁９ａの一部は、１３５ｃｍ×１３５ｃｍの面積を持つ、ガス交換膜２６となっており、ガス交換膜２６である障子紙で構成されている。また、壁９ａの下端部には、吸入口である開口２３が設けられている。この開口２３には、気体流路２４内に大きなごみが侵入しないように網が設けられている。
障子紙面積の決定（order estimation）は、以下の考察に基づく。ガス交換膜２６として用いる障子紙は、市販の民生用、汎用品（株式会社アサヒペン製の無地障子紙）であり、通気度等の物性値は提示されていない。そこで、使用する障子紙の通気度を、非特許文献７に示された濾布の通気度の典型的な値の中でも、控えめに見積もった値［〜１ｌ／（ｄｍ2 ・ｍｉｎ）］：２００Ｐａ）を有しているものとして用いる障子紙の形状、大きさなどを設計をし、その面積を決定した。これは、後で述べる様に、実際に主室２０の中に人が入って実験を行うので、通気度を控えめに見積もり、面積Ａを大きめに設定することは、安全性の面からも好ましいからである。また、上記に示した、数式（１２）の第２項が、単位時間当たり、ガス交換膜を介して拡散して来る酸素分子の占める体積Ｆ（単位は、例えば［ｍ3 ／ｍｉｎ］）を示しているので、これを濃度差の関数としての式から、圧力（分圧）差の関数としてのものとして勘案し、上記、通気度が単位時間、単位面積当たり、当該圧力差において拡散して来るガス分子の占める体積であることを踏まえると、上記において示した数式（１２）に現れる、ガス交換膜のＤ／Ｌを、通気度から算出することができる。安全性の面からターゲット酸素濃度η＝２０．８％と設定すると、ガス交換膜２６の面積Ａの満たすべき条件は、
となる。また、数式（１７）の中途導出式に示すように、Ｄ／Ｌは同式における分母の前係数に相当し、上記通気度の値を基に、約５［ｍ／ｍｉｎ］と算定される。
また、ガス交換膜２６を、写真に示すように、木枠で格子状に構成された障子窓とすることにより、主室２０内部を極めて高い清浄度とすることができるにもかかわらず、主室２０に和風の雰囲気を醸し出すことができる。また、内壁９ａの最下部に設けられた開口２３へは、ファン・フィルターユニット２１の気体流入口とを気密性を持って連通する気体流路２４が接続され、同流路が内部空間７内を走っている。このように、高清浄部屋システム１０は、従来の部屋空間と比較しても何ら違和感なく、和風の外観を伴いながら、同時に極めて高い清浄度を達成することができる。
上記に示したような、主室２０と前室４０とを連結する構成としては、上記のような例に限らず、例えば、日本伝統の和室や和風旅館の部屋が挙げられる。日本伝統の和風旅館の部屋は、入り口を入ると障子等で奥の部屋（主室２０）と仕切られた、所謂、踏み込み（靴・下駄脱ぎスペース）がある。このスペースに上記の前室４０の構成を導入することができる。靴を脱ぐことは、まさに、奥の主室２０に塵埃を持ち込まない、日本古来の知恵であるが、これに本発明の清浄技術を加えることで、名実共に、日本和室は、世界最高級の清浄度を、伝統の姿を全く失うことなく、世界に冠たる姿を持って指し示すと共に、実用に供することができる。また、日本伝統の住居などであれば、外部を外気導入空間である内部空間７への外気導入源とし、三和土スペースを前室４０とし、奥の室を主室２０とすることができる。また、近代日本の部屋（マンションなどの部屋）などであれば、外部を外気導入空間である内部空間７への外気導入源とし、玄関スペース（靴・下駄脱ぎ）を前室４０とし、奥の室を主室２０とすることができる。また、欧米式の一戸建ての住居などであれば、廊下や外部を外気導入空間である内部空間７への外気導入源とし、日本式に玄関スペース（靴・下駄脱ぎ）を新たに設け、前室４０とし、残りの部屋スペースを主室２０とすることで、花粉症等の対策を打つことができる。
次に、この実施例による高清浄部屋システム１０の動作について説明する。まず、主室２０内に備えられているファン・フィルターユニット２１を単独で運転した場合の主室２０内の空気清浄度の変化について説明する。
図１７は、主室２０内に備えられた１００％循環フィードバック系を構成するファン・フィルターユニット２１を運転した場合についてのダスト粒子数の時間変化を、短い時間スケールにおいて示した略線図、図１８は、同時間変化を長い時間スケールにおいて示した略線図である。
図１７および図１８に示すように、ファン・フィルターユニット２１の運転開始時は、粒径が０．５μｍ以上の塵埃の総和が１０万個／立方フィートを超え（ＵＳ２０９Ｄクラス１０万）、０．３μｍの以上の塵埃の総和は、立方フィート当り１００万を超える、極めて塵埃粒子数の多い、決して清浄とはいえない環境である。ファン・フィルターユニット２１の運転開始後は、主室２０内の塵埃の粒子数が、運転開始からおよそ５分で１０００個程度まで減少し、１０分を超えたあたりで、１立方フィートあたり１００個以下、即ち、ＵＳ２０９Ｄクラス１００以上の良好な清浄度となる。さらに、特に図１８に示すように、運転開始から１０時間程度経つと、粒径０．５μｍ以上の塵埃の総和は勿論、０．３μｍの以上の塵埃の総和までもが、０カウントを呈することが示された。ここで、図１８において示した略線図の縦軸は、対数プロットを行っているため、測定値ゼロは（縦軸、下方無限遠に飛ぶことから）プロットすることができない。よって便宜上、ここでは、測定で得られたゼロカウントは、便宜上、０．０１のところにプロットした。また、粒径とは一次粒子の平均粒径のことをいう（以下同様である。）。この結果は、ＵＳ２０９Ｄクラス１級の、高品位半導体工場などで用いられているスーパークリーンルームの清浄度に匹敵し、本実施例において示したような極普通の一般家庭風の外観を持つ部屋で達成できる清浄度としては、世界初であり、日常生活環境上の視覚的な親和性と超高清浄環境の両立ということで、極めて意義深いことと考えられる。
次に、主室２０内に人間が滞在することなどによって酸素が消費される場合について説明する。図１９は、主室２０内において酸素を消費する実験を行った様子を示した図面代用写真である。図１９に示すように、主室２０内においてカセットコンロによってブタンガスを燃焼させ、さらに、主室２０内に人間を２人滞在させることにより、室内の酸素を消費しつつ、主室２０内の酸素濃度を計測した。
図２０Ａは、この実験の開始から８０分までのブタン（Ｃ4 Ｈ10）ガス燃焼量と、主室２０内の酸素濃度とを示した略線図である。図２０Ｂは、図２０Ａのグラフにおける酸素濃度の変化を２０％付近において拡大して示した略線図である。
化学式（１）より、ブタンが１モル５８ｇ、酸素は同３２ｇであることを考えると、ブタンガスが毎分２ｇ燃焼される際には、酸素の消費量は、約５［ｌ／ｍｉｎ．］であることが分かる。これは、人間の約２０人分の酸素消費量に相当する。本実施例において用いられる部屋１の広さである約６畳の居住スペースに対しては、入りきれないくらいの人数であり、酸素供給能力を見るには十分な消費量である。この計測に使用したガスコンロは部屋のほぼ真ん中ながら、ファン・フィルターユニットの直下からは外した位置に載置した。また、この計測に使用した酸素濃度計は、ガス交換膜と対向する壁の位置、したがって、ガス交換膜から最も遠い位置に置いた。
また、図２０ＡおよびＢに示すように、主室２０内の酸素濃度は、２０分から６０分に至るまでに０．３％ほど減少し、一時的に、２０．６％となるが、その後増加に転じる。これは、上記において示した数式（１６）においてターゲット酸素濃度とした数値２０．８％と良い一致を示す。酸素濃度が一時的に、２０．６％まで下がるのは、想定内のアンダーシュートであり、以下のように説明できる。ガスコンロの位置と酸素濃度計の位置の兼ね合いにより、数式（９）〜（１５）による解析では、簡単の為、濃度の場所依存性はないとしている。即ち、酸素濃度に空間分布があるのは構成上当然であるが、天井に設置したファン・フィルターユニットの送風動力の効果により、「部屋の中の空気は十分早くかき回されていて、酸素濃度に場所ムラがない」という近似で解いている。そのため、このアンダーシュートは想定内であり、その後、増加に転じた到達点は、２０．８％になると考えられ、計算と実験結果の一致はかなり良いと考えられる。このように主室２０内の酸素濃度は、居住スペースと、外界と連通している壁９の内部空間７の間に濃度差ができると、これを消す方向に酸素分子の濃度拡散が生じる。これにより、酸素濃度としては、主室２０内部で多量の酸素消費があるにもかかわらず、ほぼ、上記に置いて示した数式（１５）に基づいた、２０．９％に近い値を実現できることが示された。１３５ｃｍ×１３５ｃｍの正方形形状のガス交換膜２６の素材である障子紙を有する壁９に接する主室２０内には人間２２人が長時間滞在しても酸素が欠乏することがない。これは、主室２０と壁９の内部空間７とを隔てるガス交換膜２６である障子紙が、内部空間７に導入された外気と主室２０の気体の間の各種分子濃度成分をガス交換膜２６の両側で平衡化する膜として十分機能していることを示している。
また、上述の、主室２０内酸素濃度が減少し始めて約４０分経つと下げ止まるという実験結果より、Ｄ／Ｌを算出することもできる。即ち、この系の酸素濃度の変化を記述する微分方程式である数式（１２）は、数式（３）の微分方程式と同一の形をしており、厳密解は、数式（４）と同様の形を取る（特に時間依存性としては、両者等しく、ｔに対し指数関数的変化を示す。より詳細に見ると、数式（４）のγＦ／Ｖを、数式（１２）のＡＤ／ＶＬで置き換えれば良く、系の時間的振る舞いを把握できる）。指数関数的振る舞いが落ち着くのは、段落００４３にも述べたとおり、指数関数の肩における時間ｔの係数の逆数のほぼ１０倍程度経った時間である。このことから、図２０Ｂの結果に基づいて、｛１／（ＡＤ／ＶＬ）｝×１０〜４０ｍｉｎとすることができる。Ａ＝１．３５ｍ×１．３５ｍ＝１．８ｍ2 、また、図１３より約６畳の広さで、天井高さが約２．５ｍであることから、主室２０の容積Ｖ＝２４ｍ3 であるので、Ｄ／Ｌ〜（２４ｍ3 ／１．８ｍ2 ）・１０・（１／４０ｍｉｎ）〜３．３ｍ／ｍｉｎとなり、段落０１２５で求めた Ｄ／Ｌ〜５ｍ／ｍｉｎと良い一致を示す。即ち、ダスト粒子は通さず分子の濃度拡散は可能な膜とこれに接する内部空間を有する壁９とこの壁が接する部屋に１００％循環フィードバックシステムを採用したシステムでは、内部で酸素消費実験（ガス燃焼実験）を行うことで、当該膜の重要なパラメータであるＤ／Ｌを求めることができる。一旦、この値を求めた後は、この高清浄部屋システムでは、数式（１２）が良い近似で成り立ち、この系を特徴付けるパラメータはＶＬ／ＡＤであることに基づき、このＶＬ／ＡＤを｛（Ｖ／Ａ）／（Ｄ／Ｌ）｝と書き換えることで、ガス交換膜２６の性質だけで決まるＤ／Ｌというパラメータをもとに、スケーリングに則って、このガス交換膜の接する部屋の設計（ＶとＡの設定、他）を、極めて見通し良く行う方法を新しく提示していることが分かる。つまり、ガス交換に関する、部屋の奥行き、或いは“実効アスペクト比”、Ｖ／Ａと、ガス交換の“機能空間”における抽象的アスペクト比Ｄ／Ｌとの比率をとっている（次元解析を行うと、（Ｖ／Ａ）／（Ｄ／Ｌ）は、ｍ3 ／ｍ2 の次元を持つ分子を、ｍ2 ／( ｍ/s) の次元を持つ分母で除している）。空間次元を取り出すと、３Ｄ（次元）と２Ｄの比を、機能空間での２Ｄ／１Ｄで除すことで空間次元が相殺し、残る分母の（１／時間）の次元が、最終的に、全体で時間の次元を持つ量を与えており、これが即ち、系のガス交換の時定数となっている。このように（Ｖ／Ａ）／（Ｄ／Ｌ）でスケールすることから、図１３の実施例をさらに高機能化する手段として、塵埃対策的には、ファン・フィルターユニットから射出される空気流を、天井面一面で均一化する（例えば、ファン・フィルターユニットの下には目の細かいメッシュを、これから離れた所には、“目の粗い”メッシュをおく）ことが有効なことが分かっているが、更に、（Ｖ／Ａ）／（Ｄ／Ｌ）の比に基づく、ガス交換能的に追加の改良点として、ファン・フィルターユニットを壁９よりは、壁９に対抗する壁の方に近づけると共に、上記の“目の粗さ”に関しても、壁９から遠い方では、より粗く、壁に近いほうは、むしろやや小さくすることが良いことが分かる。このように、スケーリングに則って、部屋の設計を高清浄度及びガス交換能的に極めて見通し良く的確に行う上で、従来に無い新しい方法を与えている。
上述したように、上記の数式（１５）を用いることにより、主室２０の酸素消費量が異なるときでも、ガス交換膜２６の面積を計算することができる。同様の膜微細構造を有するガス交換膜で拡散定数が同一の場合には、厚みが異なるガス交換膜を使用する場合でも、数式（１５）により、やはり適正な面積を計算できる。また、通気度等の性能不明のガス交換膜であっても、ガス交換膜の面積と厚みを押さえた上で、ここに述べた実験を一度行うことで、その性能を把握し、内部で行う作業に応じてガス交換膜の面積を種々の様態に応じて計算し、以降は、自由に主室２０を設計することができる。また、数式（１２）は、部屋内の気流の回転がよく、空間依存性を考えなくてよい場合の式である。よって、このような機構を備えていない部屋、或いは、機構を備えていてもその機構を止めている場合には、位置依存性を考慮した考察が必要である。しかしながら、このような場合でも、一旦、実験による計測により、面積Ａと或る一つの酸素消費レートにおける、部屋内酸素濃度の実験値を得ることができれば、その後は、異なる酸素消費状況下にあっても、上記に示した数式（１５）の、Ｌ依存性、Ｂ依存性、Ｄ依存性に従って、必要なガス交換膜２６の面積Ａを求めることができることは重要である。また、こうして算出した面積Ａは、図５の壁２ｄがガス交換膜２６から無限に離れている、即ち、２重壁９の空洞幅が非常に大きい場合、言い換えると、実質的にガス交換膜２６が、外界（例えば戸外や廊下の空間）に直接接している場合にも、主室２０への適切な酸素供給能を与える値であることに注意されたい。即ち、２重壁９の厚みが実質的に無限大の場合として、主室２０と外界との界面にガス交換膜２６が単独で存在する場合も本発明の実施例に含まれる。
使用するガス交換膜２６に対して上記のＤ／Ｌの値を次のようにして計算することができる。そのために、ガス交換膜２６の種類を変えて酸素透過能を測定した。この酸素透過能の測定のために、図２１ＡおよびＢに示す酸素透過能測定装置を作製した。図２１ＡおよびＢに示すように、透明なアクリル板を用いて直方体形状の容器１０１を作製した。容器１０１の大きさは幅約２０ｃｍ、奥行約１５ｃｍ、高さ約３０ｃｍである。この容器１０１の正面の壁１０１ａの中央に長方形の開口１０１ｂを形成し、この開口１０１ｂを覆うように、酸素透過能の測定を行うガス交換膜２６を外側から貼り付ける。ガス交換膜２６の外周部と壁１０１ａとの間が封止されるようにテープなどで目張りをする。容器１０１の底面に０．１ｇ単位で測定可能な市販のデジタル台はかり１０２を置き、その上にプラスチック製のかご１０３を載せた。かご１０３の底面に蝋燭（ろうそく）１０４を立てた。蝋燭１０４に火を付け、時間の関数として、容器１０１内の酸素濃度および蝋燭１０４の燃焼量（燃焼済み重量を意味し、酸素消費量に対応する）を測定した。ガス交換膜２６としては、各種の障子紙（アサヒペン５６４１（株式会社アサヒペン製）、名尾和紙（厚手）、名尾和紙（毛柄）、名尾和紙（茶色）、名尾和紙（青色）、直兵衛（商品名））およびデュポン株式会社製の布様のＴｙｖｅｋ（登録商標）を用いた。図２２は容器１０１内の酸素濃度の時間変化、図２３は蝋燭１０４の燃焼量の時間変化を示す。図２２において｛で示した部分に含まれるガス交換膜に対しては、酸素濃度の低下が速く、最終的に蝋燭１０４が消えた。即ち、参照として用いた（ガス交換能がほぼゼロと見做せる）ビニール膜（◆印）は、最も早く３分弱で、蝋燭１０４が消え、蝋紙仕立ての名尾和紙（青色）（＋印）、名尾和紙（厚手）（△印）は、各々約３分半、４分半程で蝋燭１０４が消えた。図２２において破線で囲った部分に含まれるガス交換膜（アサヒペン５６４１；■印、布様Ｔｙｖｅｋ；＊印、名尾和紙（毛柄）；○印、名尾和紙（茶色）；×印、直兵衛；□印）は、炎自体は小さくなるものの、蝋燭１０４は基本的に最後まで消えなかった。図２３において破線の矢印で示したガス交換膜は、酸素濃度の低下が速く、最終的に蝋燭１０４が消えたものであり、蝋燭１０４の燃焼量が少ない。他方、図２３において破線で囲った部分に含まれるガス交換膜（アサヒペン５６４１；■印、布様Ｔｙｖｅｋ；＊印、名尾和紙（毛柄）；○印、直兵衛；□印、名尾和紙（茶色）；×印）は、炎自体は小さくなるものの、蝋燭１０４は最後まで消えなかったものである。図２３より、アサヒペン５６４１（■印）は、燃焼量が多いのにもかかわらず、図２２に示すように酸素濃度は他の障子紙に対して相対的に高いことから、高い酸素透過能を有することが分かる。布様Ｔｙｖｅｋも良好な特性を有する。蝋燭の主成分のパラフィンに対し、段落０１３３の化学式と同様の化学式を立て、図２２から燃焼レートＢを、また、図２３からＶO2／Ｖ−η（ここでは異なる二つの時刻における酸素濃度値の差）を計算することで、上記のＤ／Ｌを算定することができる。ガス交換膜２６の材質によって、０．１ｍ／分〜５ｍ／分程度の値を持つことが、この実際の測定で確かめられる。この結果は、段落０１２５における、上記実験と独立な分析結果と整合的である。
このように、障子戸や障子窓を有する和風の空間を構成し、従来の和風建築と何ら違和感の無い部屋を維持し、かつ、多量の酸素消費を伴う作業や活動を行った際でも、部屋内の空気環境を人間の生存に好適なもの維持しつつ、同時に、部屋内の空気清浄度はＵＳ２０９Ｄクラス１００を優に超え、同クラス１にも迫る極めて良好な清浄空間を得ることができる。このように、ガス交換膜２６を日本古来の障子紙とすることで、伝統的な「書院造り」の端正な佇まいを、現代的な高清浄環境特性を備えさせつつ、再登場させることができ、例えば、レストランや居酒屋などに好適である。また、これらの空間において受動喫煙の弊害を低減することができると期待される。世界の住宅や、レストラン、病院、養護施設へと展開されることで、地球人類の未来の安寧に大いに資すると期待してやまない。
図２４は、本実施例の、高清浄部屋システム１０において、更に、気体流路２４の内部において、ファン・フィルターユニット２１の上流側に、直列に光触媒フィルター（セントラル空調用光触媒脱臭ユニットＭＫＵ４０：日本トーカンパッケージ株式会社製）を配置し、主室２０内においてアルコールを一定量揮発させてから、送風量１１［ｍ3 ／ｍｉｎ．］にて、ファン・フィルターユニット２１を運転した場合の、主室２０内の空気に含まれるアルコールの濃度変化を示した略線図である。図２４に示すように、ファン・フィルターユニット２１の運転開始から１分後には、主室２０内の空気に含まれ、人間の感じるアルコールの異臭は運転開始前の半分となり、３分後には、ほぼゼロとなる。
図２５は、上記と同様な構成にて、主室２０内において芳香剤を一定量揮発させて運転した場合の、主室２０内の空気に含まれる芳香剤の異臭の度合いを示した略腺図である。図２５に示すように、ファン・フィルターユニット２１の運転開始から１分後には、主室２０内の空気に含まれる芳香剤（プロピレングリコールなど）に関し、人間の感じる臭気は、運転開始前の５分の１となり、２分後には、ほぼゼロとなる。このように、主室２０内における臭いの原因となる物質の濃度をかなり短時間に、低減することができる。
図２４および図２５に示した結果は、光触媒が、内外で空気の出入りが無い状況で、S
σを化学物質の発生量、ｎを化学物質濃度、γを光触媒のフィルター一回通過あたりの分解効率と読み替えた、上記に示した数式（３）、及び、その解が示す指数関数的濃度減少の効果（数式（４）を参照）と、もう一つは、ガス交換膜２６を通じての外界との平衡状態へ達しようとする効果の相乗効果の現れであり、本発明の極めて効率的な作用の証左となっている。
このように、内部に光触媒フィルターを設けた１００％循環フィードバック系を用いると、この閉空間内で発生し、内部に滞在する化学物質などの濃度を極めて素早く低下させることが可能となる。これは、上述の通り、この閉空間内の化学物質が１００％循環フィードバック系によって繰り返し光触媒と接触することで指数関数的に減少するという、光触媒と１００％循環フィードバック系との相乗効果と、ガス交換膜２６のガス交換機能に由来する。すなわち、密閉循環フィードバック系の構成を有しない従来型のクリーンユニットに光触媒を組み込んでも、開放系では、光触媒効果は小さい一方、本実施例の高清浄部屋システム１０においては、密閉循環による塵埃減少によって、光触媒の機能が本来の化学物質等分解の役割に特化することができる。これらのことにより、本実施例の高清浄部屋システム１０では、塵埃フィルターと光触媒との両方において長寿命性と高機能性との両立を実現することができる。
これらのことから、例えば、臭いの発生しやすい、介護ホーム、養護ホーム、病院室内などの閉空間において、この高清浄部屋システム１０を適用することによって、室内で臭いの発生があっても瞬時に分解できることから、居住環境を飛躍的に向上させることができる。また、例えば、外部からの化学物質の侵入や内部での化学物質の発生などがあっても、空間を密閉した後に１００％循環フィードバック系を運転することによって閉空間内部の化学物質濃度を数分でほぼ０にすることができる。特に、この実施例では、部屋１内、特に、主室２０内を無菌かつ無塵にして有害ガス／異臭フリーの環境が実現できるので、この主室２０の中に、例えば、小ぶりの樹木、観葉植物やハーブ等の、人間にとって好ましい効能を有する植物を置くことにより、例えば、都会の真ん中であっても、場所を選ばず居ながらにして、最高クラスの“森林浴”が体験できる。更に、積極的にラベンダーやその他、ユーザーそれぞれのニーズに合致したアロマの香りを導入することで、これからの現代人の最大の贅沢である、環境、中でも空気の品質を最大限に引上げることで、リラクゼーション等、人々の体に纏わるポジティブな効果を最大限に引上げることが可能となる。また、例えば、この密閉空間の内壁の一部をガス交換膜２６で構成することなどにより、特定の化学物質に対してアレルギー症状を引き起こす化学物質過敏症の患者や、喘息の患者であっても、この空間内であれば、喘息やアレルギー症状を重症化することなく長時間滞在することができる。また、例えば、無塵・無菌環境にて呼吸器を、例えば就寝時の一日約８時間、“無負荷運転”することで、消化器官に対する短期間の断食が効果を奏するとされているのと同様の効果が期待できる。また、例えば、居住・治療空間内を、例えば、クラス１〜１０程度の高清浄空間とすることで、無塵かつ無化学物質環境という“バックグラウンドノイズの少ない" 環境で、呼吸器、特に肺を経由した薬の投与を行えば、上述の“Ｓ／Ｎ比”を飛躍的に向上させた状況での、治療ができると期待される。つまり、在来環境の１０億を超える塵埃の影響なく投薬等の医療プロセスを実行できる。老齢人口の増加する日本や、今後同様のことが予測される世界各国において、この高清浄部屋システム１０の病院応用や在宅医療応用は極めて大きな可能性を秘めている。
ファン・フィルターユニット２１の内部に備えられた塵埃フィルターに対して、光触媒フィルターを流れ方向に直列に備えた１００％循環フィードバック系を密閉された閉空間に接続して運転すると、この閉空間内の化学物質の分解効果が飛躍的に向上する。その一方で、塵埃フィルターと光触媒フィルターとを流れ方向に直列に備えるので流れに対する圧力損失が大きくなり、閉空間内に供給できる風量が低下する。この問題に対処するには、ファン・フィルターユニット２１のファンを最大静圧の大きいハイパワーなものとすることや、塵埃を除去するフィルターの圧力損失を小さくすることが挙げられる。前者は、コストが増大するとともに消費電力も増大し省エネルギーの観点からできれば避けたい形態である。また後者では、フィルターの塵埃捕集率を下げることによってフィルターによる圧力損失を小さくするため、フィルターの塵埃捕集率に大きく依存する従来型空気清浄システムでは塵埃の捕集性能が下がる。即ち、従来型クリーン系ではこの後者は採用できないが、上記において示した数式（４）に従うこの高清浄部屋システム１０では、これを採用することができ、しかも高性能を発揮させることが出来る。
図２６は、主室２０において、ファン・フィルターユニット２１の内部に備えられた塵埃フィルターを塵埃捕集率γが０．９５の中性能フィルターとして数分間運転し、主室２０内における塵埃の数を各粒径ごとに示した略線図である。図２７は、この実験において計測された主室２０内における塵埃のうち、粒径が０．５［μｍ］以上の塵埃の１立方フィート当りの総数を示した略線図で、そのままＵＳ ＦＥＤ−ＳＴＤ−２０９Ｄ規格で評価した際の、主室２０の清浄度に対応する。
図２６に示すように、ファン・フィルターユニット２１の運転開始から４分後における主室２０内の塵埃の数は、粒径が０．３［μｍ］の塵埃は１０００個を下回る程度に留まるものの、粒径が０．５［μｍ］の塵埃は１００個を大きく下回り、粒径が０．５［μｍ］以上の塵埃は１０個以下となる。粒径が０．５［μｍ］以上の塵埃の１立方フィート当りの総数に着目すると、図２７に示すように、運転開始から１０分で、主室２０内における粒径が０．５［μｍ］以上の塵埃の１立方フィート当りの総数は１００個以下となり始め、運転開始から４０分を過ぎるとこの塵埃の１立方フィート当りの総数は１０個前後となり、その後この値が維持されることで、ＵＳ２０９Ｄクラス１０級の清浄度の良好な空間が得られる。
このように、塵埃捕集率γが０．９５であっても、ＵＳ２０９Ｄクラス１０級の清浄度という高品位な清浄環境を得ることができる。このことから、この高清浄部屋システム１０では、フィルターの塵埃捕集率に対する「１に近くあるべし」との要求レベルを格段に下げることができるので、これにより生じるマージンを光触媒機能等の付加価値付与に充てることができる。これによって、塵埃フィルターの目詰まりが起きにくくなり寿命が飛躍的に延びる。また、この場合、主室２０に、複数の１００％循環フィードバック系を接続してもよい。この複数の１００％循環フィードバック系のうち、例えば、一方は、塵埃捕集率は低いが光触媒を有し化学物質分解に特化したフィルターを備えたファン・フィルターユニット２１を有する１００％循環フィードバック系、もう一方は、塵埃の捕集に特化したフィルターを備えたファン・フィルターユニット２１を有する１００％循環フィードバック系とすることで、両者の利点を最大限に生かすことができる。ここでは、メインの１００％循環フィードバック系が、上述のように、吸入口とファン・フィルターユニット２１への気体流入口とを気密性を持って連通する気体流路２４を伴い、吹き出し口２２と、隔壁下部に設けられた吸入口である開口２３との間に距離があり、よって、室内の空気を" ショートサーキット" させずに、全体に亘って動かすことの出来るしっかりしたものであれば、この“主”の１００％循環フィードバック系に付随する“従”の循環フィードバック系は、１００％循環フィードバック系といっても、メインのループのような厳密な気体流路を必ずしも必要とせず、単に、射出量と吸引量が一致している空気清浄器を、メインの循環システムにより風の動く室内の部位に置くことも推奨され、例えば、当該装置を準オープンスペースにて動作させた場合には到底実現できないような高清浄度が達成される。
図２８は、本実施例において、主室２０内に設けられる１００％循環フィードバック系を構成するファン・フィルターユニット２１を、市販の光触媒や金属ラジカルを利用した空気清浄装置（富士フィルム社製 ＫＰＤ１０００）として数十分間運転し、主室２０内における塵埃の数を各粒径ごとに示した略線図である。図２９は、この実験において計測された主室２０内における塵埃のうち、粒径が０．５［μｍ］以上の塵埃の１立方フィート当りの総数を示した略線図である。ＫＰＤ１０００は風量を０．５５［ｍ3 ／ｍｉｎ．］として運転した。
図２８に示すように、粒子数の減少率は数式（１）において示したγに依存する。これは、数式（４）からも明らかである。図中、粒径が大きい１０［μｍ］のものに対しては、粒子数減少は速く、これに対しては、γ〜１というのは良い近似で成立している。しかし粒径が、５［μｍ］、１［μｍ］、０．７［μｍ］、０．５［μｍ］、０．５［μｍ］に向かって小さくなるにつれ、粒子数の減少レートが小さくなっていることが分かる。つまり、このＫＰＤ１０００は、粒径により、捕集率γが異なっていることが分かる。図２８で示されたデータより得られた粒子数の減少レートと、数式（４）の指数関数部の時間ｔに掛かる係数とを比較することにより、ＶとＦは分かっているので、γを算定することができる。この算定により、例えば、粒径５［μｍ］に対しては、γ＝０．７５、粒径１［μｍ］と粒径０．７［μｍ］とに対しては、γ＝０．３７、粒径０．５［μｍ］に対しては、γ＝０．３３、粒径０．３［μｍ］に対しては、γ＝０．２９と求まる。このように、１［μｍ］より小さい粒径の粒子に対するγは、粒径が１０［μｍ］の粒子に対するγの数分の一程度であることが分かる。ＫＰＤ１０００はダチョウ卵フィルターを装備し、ウイルス除去、臭い除去に主眼を置いたフィルターであり、捕集効率γは、特に、粒径の小さい方で、１をかなり下回るが、この程度のγしか持たないフィルターであっても、ＵＳ２０９Ｄクラス２００の比較的良好な清浄度を達成しうることを示している。本実施例の、低価格ながら相応に低性能なフィルターや光触媒システムを、１００％循環フィードバックシステムに組み込むことで、高性能なフィルターに匹敵する性能を出させ得るというユニークな特徴が遺憾なく発揮されている。また、１００％循環フィードバック系を用いることで、図３０〜図３２に示すように、名尾和紙（毛柄）、伊万里和紙、布様のＴｙｖｅｋ（登録商標）を、ファン・フィルターユニットのフィルターとして用いた場合の、粒径別の捕集効率も得ることができている。これは、マイクロビアル（microbial)環境制御に大きく役立ち、新しい医療・療養・養護環境を与えることができる。
また、ここに述べたγの算定法は、上述した障子紙面積の決定において、必要な面積をオーダーエスティメーション（order estimation）した障子紙に対しても適用することが出来る。即ち、そこで用いた障子紙を折り込んでフィルターを作製し、これを組み込んだファン・フィルターユニットを一定容積の閉空間内で１００％循環フィードバック動作させて、各粒径の粒子数がどう変化するかを測定することで、障子紙フィルターを用いた場合においても、図２８で示されたものとほぼ同様な性能を示すことがわかった。例えば、株式会社大直の障子紙“直兵衛”を障子紙フィルターとした場合では、粒径０．３［μｍ］、０．５［μｍ］、０．７［μｍ］、１. ０［μｍ］、５. ０［μｍ］及び １０［μｍ］に対し、γは、各々、０．１２、０．１４、０．１８、０．２８、０．５６及び〜１であった。また、株式会社アサヒペンの障子紙“無地Ｎｏ．５６４１”を障子紙フィルターとした場合では、粒径０．３［μｍ］、０．５［μｍ］、０．７［μｍ］、１. ０［μｍ］、５. ０［μｍ］及び１０に対し、γは、各々、０．１８、０．２１、０．２４、０．４２、０．７１及び〜１であった。このように、従来、低〜中級フィルターでは、集塵効率に関して、粒子数がディケイ(decay) するところまで見ることができず、重量法や比色法しか用いられていなかった（従って精度の良い測定が出来なかった）のに対し、１００％循環フィードバックシステムと結合して測定するこの方法は、粒径弁別しつつ、しかも一気に同時測定できるという特長から、測定法としても新しい手法を提供しているということが出来る。一方、上述した（Ｖ／Ａ）／（Ｄ／Ｌ）で部屋をスケールすることも、また、別の側面で垣間見えた新しい手法であり、優れた特長である。今後、この二つ特長が合わさって、相乗効果をもたらすことを考えるとこの実施例において示したシステムが、清浄環境の技術開発・解析において果たす役割、意義は極めて大きいといえる。
上記のＵＳ２０９Ｄクラス２００級の清浄度は、０．５μｍ粒子の捕集効率γが１に遠く及ばないフィルターを以って出した値としては、驚異的であるといってよい。例えば、通常のクリーンルームの使い方でこの空気清浄装置（ＫＰＤ１０００：富士フィルム社製）を使っても、塵埃量は、雰囲気塵埃数密度Ｎ0 の高々半分程度（数十万個／立方フィート）にしか落ちないのに対し、図２９に示したグラフから明らかなように、上述した本実施例のシステム構成で用いれば、Ｎ0 より３桁程度小さい値にまで減少させることができる。これこそが、上記において示した数式（５）の直接の帰結であるといえる。また、図２８に示すように、同時に計測される酢酸とＮＨ3 の濃度も運転開始から１０分後には両者ともに濃度が１ｐｐｍ以下となる。このように、空気清浄装置と１００％循環フィードバック系とを同時に運転させることで、空気清浄装置の性能を飛躍的に向上させることができる。
このように、密閉循環系の空気清浄システムである高清浄部屋システム１０においては、塵埃の捕集効率がフィルターの塵埃捕集率には大きく依存しない。そのため、フィルターの塵埃捕集率を下げても開放系の空気清浄システムのときに見られたような塵埃捕集効率の著しい低下が見られない。高清浄部屋システム１０では、塵埃補集率が１に近くなくても良いことでできたマージンを殺菌性、減菌性へ振り向けることができる。また、１００％循環フィードバック系が接続された密閉空間に、装置に送風口と吸気口とが集積されているようなファン・フィルターユニット、例えば、市販の空気清浄機などを設置するだけでも高清浄環境を得ることができ、さらに、このファン・フィルターユニットに装備されているフィルターの寿命も延ばすことができる。また、１００％循環フィードバック系が備えられた主室２０の内部に、ＫＰＤ１０００などの市販の光触媒や金属ラジカルを利用した空気清浄装置を独立に設置することも極めて有効である。このような、塵埃抑制よりもウイルス抑制や臭い取りに特化した空気清浄装置を、低塵埃環境に設置することにより、塵埃によるフィルターの詰まりによる性能劣化がほぼゼロに抑えられ、本来のウイルス不活化や脱臭等の役割に特化することができる。さらに、フィルターの目詰まりが殆ど起こらないので長期信頼性を得ることができる。このように、１００％循環フィードバック系を具備した本実施例の系に加えて、市販の清浄機・空調機を併用するシステムは、清浄化の能力を、和でなく積でエンハンスでき、当該併用システムの新品時の性能を半永久的に維持することができる。
次に、前室４０内に備えられているファン・フィルターユニット４４（ピュアスペース１、吐出風量＝［１ｍ3 ／ｍｉｎ］：アズワン社製）を単独で運転した場合の前室４０内の空気清浄度について説明する。
図３３は、前室４０内に接続された１００％循環フィードバック系を構成するファン・フィルターユニット４４を運転した場合についてのダスト粒子数の短時間における変化を示した略線図である。図３３に示すように、ファン・フィルターユニット４４を運転後の、前室４０内の粒径０．５［μｍ］以上の塵埃の１立方フィート当りの総数は、運転開始前には数十万個であったものが、運転開始からおよそ５分で３分の１の、１立方フィート当り４万個程度まで減少し、１０分を超えたあたりで１立方フィート当り１０００個程度に減少する。その後、この清浄度が長時間に亘って保たれる。このように、前室４０は、ファン・フィルターユニット４４の運転開始からおよそ５分で前室４０内部の塵埃の量を効果的に減少させることができる。
図３４は、前室４０に備えられているファン・フィルターユニット４４を、大容量のファン・フィルターユニットであるアズワン社製のピュアスペース１０（最大吐出流量＝１１［１ｍ3 ／ｍｉｎ］）に変更し、吐出風量＝１１［ｍ3 ／ｍｉｎ］として運転し、得られた結果を示した略線図である。図３４に示すように、前室４０内の塵埃粒子数のうち、粒径が０．５［μｍ］以上の塵埃粒子の総数は、運転開始前においては、１立方フィート当り百万個程度であったものが、ピュアスペース１０の運転開始から２分半で、ほぼ０になる。また、粒径が０．３［μｍ］以上の塵埃粒子の総数は、運転開始前においては１立方フィート当り一千万個程度であったものが、ピュアスペース１０の運転開始から２分程度で１０個以下となる。このように、前室４０の容積に応じて使用するファン・フィルターユニット４４を適宜設定することで、前室４０内を極めて短時間に超高清浄環境とすることができる。以上のことから、本実施例の高清浄部屋システム１０の前室４０は、前室としての性能が極めて高いものが得られることが実証できた。これは、例えば、和風旅館の“踏み込み”（靴脱ぎスペース）に腰掛けて、革靴の靴紐をゆっくりと解いている間のごく短時間（約１〜２分の間）に、当該靴脱ぎスペース（前室）の清浄度は、ＵＳ２０９Ｄクラス０．１程度に向上することができることを示している。
次に、高清浄部屋システム１０の主室２０に前室４０を経由して人間が入る場合について説明する。主室２０に人間が入る前においては、出入り口８および引き戸４７は完全に閉じられており、外部と前室４０と主室２０とは完全に隔絶されている。また、主室２０は、１００％循環フィードバック系によって、あらかじめ内部がクリーンに保たれている。
ここで、出入り口８から人間が前室４０に入り、出入り口８を閉め、前室４０の１００％循環フィードバック系を始動すると、上述したように前室４０の塵埃が素早くフィルターに捕集され、前室４０の清浄度が急速に向上する。この時、人の呼吸によって前室４０の酸素は消費されるが、引き戸４７にはガス交換膜２６として障子紙が張られていることで、上述のガス交換機能で酸素が供給されるので、前室４０での滞在には何ら問題は生じない。
このように、出入り口８、引き戸４７を閉めた状態で、前室４０にて、約２分間待機し、その後、引き戸４７を開けて、主室２０へ入ることで、主室２０の清浄度を下げることなく、外部から主室２０に人などが出入りすることができる。
図３５は、引き戸４７を経由して前室４０から主室２０へ人が入った時の主室２０の相対清浄度の変化について示した略線図である。図３５に示すように、出入り口８、前室４０、引き戸４７を経て、外部空間から主室２０へ入った前後での主室２０の清浄度に変化はないことが実証された。これは、前室４０と主室２０との間に設けられた出入り口が引き戸４７で構成されているため、開け閉めの際の体積変化がなく、従って、圧力変化や空気送り効果（ピストン効果）も無く、人間の出入りの際に、主室２０に対して、気流としての空気の出入りが無い。従って、塵埃の多い外気の流入もないので、主室２０の清浄度が常に良好に保たれることを示している。このように、高清浄部屋システム１０を前室４０と主室２０とで構成し、前室４０と主室２０とを隔てる出入り口を引き戸４７としたことで、主室２０内の清浄度を保ったまま、主室２０と外部との間を行き来することができる。また、出入り口８も、最小限の改装に留めるべく扉のまま維持することもできるが、上記の圧力生成や空気送り効果（ピストン効果）を避ける意味と、病院や特別養護ホーム等では、廊下を通過する人や車椅子との衝突を避けたりする上でも、また、新築等でつくる場合にも、出入り口８も引き戸にすることがより好適である。その他のことは、第１〜第５の実施の形態のいずれかと同様である。
この第６の実施の形態によれば、第５の実施の形態と同様な利点を有するとともに、居住空間６を前室４０と主室２０とに引き戸４７によって分割し、前室４０側に外部から人間などが出入りする出入り口８を設けたので、外部空間から、出入り口８を経て入った人間などは、一旦、前室４０において、数十秒〜２分待った後、引き戸４７をあけて、主室２０へ入ることで、主室２０内の清浄度を一切劣化させること無く、外部空間から主室２０へたどり着くことができる。また、この引き戸４７には、障子紙等のガス交換膜２６を張ることで、日本古来の障子の趣をかもし出しながら、ガス交換能を付与することができる。このように、部屋１を構成する壁９の一部を成すガス交換膜２６を障子様濾布、或いは障子紙で構成し、出入り口、並びに、主室と前室（踏み込み）の間仕切りを引き戸とすることで、居住空間６を和風に構成することが可能となり、日本の千年数百年以上に亘る歴史に培われた様式を現代技術と理論解析式である数式（１）〜（１７）を通じて洗練されたものとし、単に、単に長期優良住宅のコンセプトやエネルギーマネジメントにとどまることなく、更に清浄な空気環境という、古代の日本には普通にあった最上の空気環境を普通に日常で味わえるものとして現代に蘇らせることができる。また、障子、襖、引き戸などの日本古来のライフスタイルが、本発明を通じて、おしつけではなく、恒常的な清浄空間を実現するための自然かつ必然的な準備・手続きとして再認識されることで、障子紙ガス交換膜と内部空間も持つ壁と１００％循環フィードバック系を伴うところの引戸様式の和室を、最先端２１世紀型優良生活空間として世界に発信することができる。さらに、一般居住空間内でどうしても発生するダストを塵埃フィルターなどによって能動的に除去できるので、部屋内で発生するダストを単に外部に押し出していた従来のクリーンルームなどと比べて、部屋内を飛躍的に高清浄にできるとともに、内部でダストの発生があっても高い清浄度を維持できる。
＜第７の実施の形態＞
図３６は第７の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。図中、破線部は、部屋１ａおよび１ｂ内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１ａおよび１ｂの内部の構成は実線で示している。
図３６に示すように、この高清浄部屋システム１０は、互いに異なる２つの独立な部屋が隣り合って構成されている。隣り合う部屋のうち、図面右側には第２の実施の形態における部屋１ａ、左側には第３の実施の形態における部屋１ｂが設けられている。部屋１ａと部屋１ｂとは壁９を隔てて線対称の位置にそれぞれの部屋のユーティリティ−スペース１９が配置されている。ユーティリティースペース１９がこのように配置されることによって病院や養護ホームに限らず、ホテルやマンション等でも一般的に用いることができる。そのため、既存の建築物に対して、この高清浄部屋システム１０を容易に適用することができる。また、入退室が２段式になっているところならいずれも極めてよく作用し、既存の建築物としては、例えば、公衆浴場、プール、陶板浴、岩盤浴、岩盤浴、ネイルサロン、マッサージ等の身体ケア産業、養護ホーム、特老ホーム、病院、幼稚園、学校などに適用が可能なものである。
このように、多数の部屋を有する集合住宅、介護ホーム、病院などに対し必要に応じて、上記システムの構成を組み込むことで簡易に低塵埃空間を得られるだけでなく、化学物質、臭いなども瞬時に分解できる超高清浄空間を得ることができる。また、例えば、部屋１の壁９の内部空間７を連結することで共通の空間としてもよい。この形態は、後述する第２１の実施の形態において詳しく説明する。また、部屋１を複数連結し、複数の居住空間または主室の空気の連通がある部位に１つ或は少数のファン・フィルターユニット２１を配置した集中システムにより、複数の部屋の一括清浄化を行うこともできる。即ち、各部屋１に備えられた複数の気体流路２４を気密性を持って連結し、１つ或は少数のファン・フィルターユニット２１で複数の部屋１に清浄空気を供給する。この連結は、例えば、ダクトなどによって行われ、例えば、各部屋１の壁９の内部空間７を順に連結し、ファン・フィルターユニット２１を連結した後に、各部屋１の居住空間６または主室２０に空気が送風されるように、部屋１にそれぞれ設けられた送風機を連結するようにして構成される。この形態は、後述する第２１の実施の形態において詳しく説明する。その他のことは、第１〜第３のいずれかの実施の形態と同様である。
この第７の実施の形態によれば、第５の実施の形態と同様な利点を有するとともに、既存の建築物に対して容易に適用可能な高清浄部屋システム１０を得ることができる。
＜第８の実施の形態＞
図３７は第８の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。図３７に示すように、この高清浄部屋システム１０は、互いに異なる２つの独立な部屋が隣り合って構成されている。隣り合う部屋のうち、図面左側には部屋１ｃ、右側には部屋Ｒ3 が設けられている。この図において、一点鎖線で表される部屋Ｒ3 は仮想的な部屋であって、部屋１ｃと独立した構成を有していればその構成は限定されない。また、図中、破線部は、部屋１ｃ内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１ｃの内部の構成は実線で示している。
部屋１ｃは第２の実施の形態において示した部屋１ａの図面向かって右側の壁９が、ガス交換のみに特化する壁として与えられている。具体的には、この壁９の内壁９ａの一部に、第１の内部空間である内部空間７と居住空間６とが連通するような開口が設けられ、この開口を完全に塞ぐようにしてガス交換膜２６が設けられ、一つの内部空間がガス交換のみに特化させて構成される。また、居住空間６内部に、壁９に対向して設けられた側壁である壁１３によって形成される第２の内部空間である内部空間１２は、天井裏５および外部から完全に隔絶されている。壁１３の内壁１３ａに開口２３を設け、内部空間１２とファン・フィルターユニット４４の吸入口とを気体流路２４によって気密性を持って接続することで、内部空間１２全体が、気体流路２４の一部として構成され、１つの内部空間が１００％循環フィードバックのみに特化されて構成される。また、例えば、開口２３の横幅は壁９の一方の側部から他方の側部までの範囲であればどのような幅であってもよいが、開口の横幅を広くすることによって居住空間６内の空気全体を一様に吸引することができる。このような構成とすることによって、構成の単純化ができ、また、壁全体を循環路とすることで、側壁下部から一様に気流を吸引して、フィードバックすることができ、居住空間６内全体を一様でムラのない清浄化が可能となる。このように、一つの内部空間を、ガス交換と１００％循環フィードバックとの両方の機能を備えさせず、個別化することで、循環路の断面流量を大幅に増加させ、流れのコンダクタンスを大きくしたり、ガス交換効率を向上させたりすることができる。その他のことは、第１〜第７のいずれかの実施の形態と同様である。
この第８の実施の形態によれば、第５〜第７の実施の形態と同様な利点を有するとともに、一つの内部空間を、ガス交換と１００％循環フィードバックとの両方の機能を備えさせず、個別化することで、循環路の断面流量を大幅に増加させ、流れのコンダクタンスを大きくしたり、ガス交換効率を向上させたりすることができる。
＜第９の実施の形態＞
図３８は第９の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。図３８に示すように、この高清浄部屋システム１０は、互いに異なる２つの独立な部屋が隣り合って構成されている。隣り合う部屋のうち、図面左側には部屋１ｄ、右側には部屋Ｒ4 が設けられている。この図において、仮想線である一点鎖線で表される部屋Ｒ4 は仮想的な部屋であって、部屋１ｄと独立した構成を有していればその構成は限定されない。また、図中、破線部は、部屋１ｄ内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１ｄの内部の構成は実線で示している。
部屋１ｄは第６の実施の形態において示した部屋１ｂの図面向かって右側の側壁である壁９と壁９によって形成される第１の内部空間である内部空間７とが、第８の実施の形態において示した部屋１ｃ内に設けられる壁１３と、壁１３によって形成される第２の内部空間である内部空間１２と同様な構成を有する。これによって、内部空間７全体が、気体流路２４の一部として構成され、１つの内部空間が１００％循環フィードバックのみに特化されて構成される。このような構成とすることで、構成の単純化ができ、壁全体を循環路とすることができる。また、側壁下部から一様に気流を吸引して、フィードバックすることができ、居住空間６内全体で一様でムラのない清浄化が可能となる。その他のことは、第１〜第８のいずれかの実施の形態と同様である。
この第９の実施の形態によれば、第５〜第８の実施の形態と同様な利点を有することができる。
＜第１０の実施の形態＞
図３９は第１０の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。図中、破線部は、部屋１ｃおよび１ｄ内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１ｃおよび１ｄ内部の構成は実線で示している。
図３９に示すように、この高清浄部屋システム１０は、互いに異なる２つの独立な部屋が隣り合って構成されている。隣り合う部屋のうち、図面右側には第５の実施の形態において示した部屋１ｃ、左側には第６の実施の形態において示した部屋１ｄとが、両室を隔てる壁に対して線対称に気体流路２４が配置されるようにして設けられている。
図４０は、この実施の形態の変形例である２ダクト壁埋め込みタイプの循環路を示した断面図である。図４０に示すように、部屋１ｃの内部空間１２と部屋１ｄの内部空間７とを共通の空間として内部空間７とし、この内部空間７に、部屋１ｃおよび部屋１ｄにそれぞれ設けられる２本の気体流路２４を収納したものである。この場合においては、壁９は間仕切り壁としての機能を有し、壁９は２枚の内壁９ａが互いに対向するようにして設けられることで構成されている。中心円が黒の二重円の記号は、気流が紙面上向きに流れていることを示す。内部空間７には、上述したように、気体流路２４を、例えば入れ子のようにして収納して１００％循環フードバック系が構成される。また、気体流路２４が設けられた部分の壁材６３の一部をガス交換膜２６で構成し、ガス交換膜２６を隔てる空間である部屋１ｃの居住空間６と部屋１ｄの居住空間６との間においてガス交換可能に構成される。内部空間７に気体を流すと、部屋１ｃおよび部屋１ｄの両部屋の居住空間６を、両部屋を一切狭くすることなく一気に高清浄部屋とすることができる。すなわち、この構造は、この部屋の狭小化を極限まで抑えることが出来る究極の構造である。在来の部屋の構造に対し、付加的に体積を消費する部分を皆無にすることができ、建物全体に対する清浄居住環境スペース( 部屋) の床面積や体積比率を下げることなく、かつ当該清浄居住部屋から外部空間への塵埃排出を伴わず、当該部屋１の居住空間６を極めて高い清浄度に保つことができる。また、この実施の形態は、居住空間６を主室２０、前室４０などに置き換えて構成することもできる。
また、例えば、隣接する部屋１の壁９の内部空間７の外気導入空間を連結することで共通の空間としてもよい。また、複数の部屋１を連結して、複数の居住空間６との空気の連通がある部位、即ち、居住空間６に接する一面と、もう一つの上記条件を満たす面である開口２３とを結ぶ、気体流路２４の両端或は途中部に１つ或は少数のファン・フィルターユニット２１を配置した集中システムにより、複数の部屋１の一括清浄化を行うこともできる。この形態は、前室４０と主室２０とで構成されるような、部屋１の入退室が２段式になっているところならいずれも極めてよく作用し、公衆浴場、プール、岩盤浴、ネイルサロン、マッサージ等の身体ケア産業、養護ホーム、特老ホーム、病院、幼稚園、学校などに適用が可能なものである。その他のことは第４〜６のいずれかの実施の形態と同様である。
この第１０の実施の形態によれば、第７〜９の実施の形態と同様な利点を有するとともに、隣接する部屋１に背中合わせで設けられた気体流路２４を、２ダクト壁埋め込みタイプの循環路とすることで、在来の部屋の構造に対し、付加的に体積を消費する部分を皆無とすることができ、建物全体に対する清浄居住環境スペース( 部屋) の床面積や体積比率を下げることなく、かつまた当該清浄居住部屋から外部空間への塵埃排出を伴わず、当該部屋の内部空間を極めて高い清浄度に保つことができる。
＜第１１の実施の形態＞
図４１は第１１の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す斜視図である。なお、図中の斜線部は高清浄部屋システム１０の構成を明確にするために示したものであり、断面を示すものではない。図中、破線部は、部屋１内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１の内部の構成は実線で示している。
図４１に示すように、この高清浄部屋システム１０は、密閉された直方体状の部屋１に対して１００％循環フィードバック系を組み込むことで構成されている。この中空壁３は、上述した実施の形態における、内壁９ａと外壁９ｂとを有する壁９のうち、一体に形成されており、壁３によって形成される内部空間７は完全に中空となっているものである。部屋１は、壁２によって密閉して包囲されることで構成され、具体的には、天井壁２ａと、床壁２ｇと、複数の側壁２ｂ〜ｅとによって密閉して包囲されることで構成されている。部屋１を構成する側壁２のうちの少なくとも１枚の側壁は中空壁３によって構成されている。また、中空壁３は、矩形の中空断面を有する筒形状を有している。中空壁３および側壁２ｂは、天井壁２ａと床壁２ｇとに挟まれるようにして設けられる。即ち、側壁２ｂと互いに対向する側面２ｄは天井壁２ａの主面上と床壁２ｇの主面上とにそれぞれ接して設けられている。また、中空壁３は、底面および頂面が筒の開口部となるように設けられ、この２つの開口が天井壁２ａの主面と床壁２ｇの主面とにそれぞれ塞がれることで閉空間を形成する。部屋１は、このように複数の壁によって囲まれることで密閉された閉空間である居住空間６を形成している。また、上述した中空壁３と天井壁２ａと床壁２ｇとで形成される空間が内部空間７を構成している。また、部屋１には、外部から人間が出入り可能な出入り口８が設けられている。また、部屋１の頂面は頂壁２ｈで構成され、部屋１の天井壁２ａと頂壁２ｈとで挟まれる空間が天井裏５を形成している。
天井裏５内の天井壁２ａ上には、図中において斜線で示したファン・フィルターユニット２１が設けられる。天井壁２ａにはファン・フィルターユニット２１の吹き出し口に対応する開口が設けられており、この開口とファン・フィルターユニット２１の吹き出し口とが気密性を持って接続されることで、居住空間６内に空気を排出する吹き出し口２２が形成される。また、ファン・フィルターユニット２１が天井壁２ａの居住空間６側に設置されることで、ファン・フィルターユニット２１の吹き出し口を吹き出し口２２とすることもできる。また、中空壁３の居住空間６側の面には居住空間６内の空気を回収する開口２３が設けられる。開口２３は、好ましくは中空壁３の面の最下部に設けられる。また、中空壁３の頂部には、天井裏５内に設けられた気体流路２４の入口が気密性を持って接続され、気体流路２４の出口がファン・フィルターユニット２１の吸入口と気密性を持って接続される。さらに、中空壁３の開口を塞いでいる天井壁２ａに開口２５を設けることによって、内部空間７と気体流路２４とが気密性を持って挿通し、開口２３とファン・フィルターユニット２１の吸入口とが気密性を持って接続される。このように、内部空間７を気体流路２４の一部として構成し、居住空間６に対して開口２３と吹き出し口２２とを設けることによって居住空間６に対して１００％循環フィードバック系が形成される。また、ファン・フィルターユニット２１とそれに接続されている気体流路２４とは、居住空間６側の天井壁２ａに設けられていてもよく、この場合にあっては中空壁３の居住空間６側の面に開口が設けられ、その開口に気体流路２４が気密性を持って接続されることによって、内部空間７と気体流路２４とが挿通する。また、居住空間６内にファン・フィルターユニット２１が設けられる場合には、例えば、密閉されて構成されたファン・フィルターユニット収納部内に設けられる。
居住空間６は人間などが滞在などする閉空間であって、部屋１を構成する側壁に設けられた出入り口８は、居住空間６に外部から人間などが出入り可能なように設けられている。出入り口８が閉められているとき、居住空間６は外部から完全に密閉されている。また、居住空間６に入るための出入り口８の気密性は高められており、居住空間６は、出入り口８を通じて直接外気が流出および流入する以外には、外気の流出および流入（居住空間６内外における気体導通）が無いエアタイトな構造を有している。また、出入り口８を引き戸４７とすることが好ましく、これにより、出入り口８の開閉による外部と居住空間６との圧力変動を最小限にすることができる。このように、居住空間６は、出入り口８が閉じられている場合においては外部空間から完全に密閉されているので、居住空間６に酸素の供給をする機構が必要となる。そこで、中空壁３の外部空間に接する面の少なくとも一部は、図中において斜線で示したガス交換膜２６で構成される。これにより、内部空間７と廊下３３を構成する空間との間で、気体分子の交換が行われ、例えば、居住空間６と外部空間との間で酸素、二酸化炭素などのやり取りが行われる。
気体流路２４と内部空間７とが気密性を持って接続され、中空壁３の居住空間６側の面に開口２３が設けられることで、吹き出し口２２から排出された気体の全てが開口２３、内部空間７、気体流路２４を経てファン・ フィルターユニット２１を通過し、再び空気が居住空間６に排出するようにして構成される。これは、上述したように、１００％循環フィードバックを形成している。このように、居住空間６に対して１００％循環フィードバック系を形成し、１００％循環フィードバック系を構成するファン・ フィルターユニット２１を運転すると、居住空間６内の空気清浄度は上述したように飛躍的に向上する。このように、部屋１は、気体流路２４を、中空壁３などによって形成された内部空間７をその一部に構成することで、部屋１と比較して狭くなることなく、高清浄部屋システム１０として構成することができる。
また、気体流路の流路内には、例えば、必要に応じて光触媒が設けられる。この気体流路の流路内は、内部空間７の内部と気体流路２４の流路内とを含む。光触媒フィルターが設けられる場所は基本的には限定されないが、採光可能な場所であることが好ましく、例えば、気体流路２４を構成する壁面を透明材料で構成される透明体で構成することが好ましい。また、例えば、気体流路２４と対向する部屋１の壁面を透明体で構成することが好ましい。透明体の材料としては、ガラスなどの透明無機材料、アクリルなどの透明樹脂材料などが挙げられる。また、部屋１に設けられる透明体としては、例えば、出窓などが挙げられる。また、例えば、レンズ、プリズム、光ファイバなどの導波光路を用いて光触媒フィルターに光を供給する構成を有していてもよい。また光触媒フィルターとして、例えば、可視光を利用できるタングステン酸化物系の素材を用いることも好適である。
気体流路２４の形状は、内部空間７から導入された気体が全て吹き出し口２２から排出されるような外部から完全に密閉した構成を有していれば基本的には限定されないが、例えば、流れの損失の少ない形状であることが好ましい。気体流路２４の形状は、具体的には、例えば、矩形形状、正方形形状、円形状、楕円形形状などの断面形状を有する筒形状であることが好ましく、また、例えば、これらの形状を有する気体流路２４を組み合わせて構成してもよい。また、筒形状は、例えば、筒が直線的に伸びた形状が好ましい。また、気体流路２４は複数の気体流路を並列に構成したものを用いてもよい。また、気体流路２４は、例えば、中空壁３の断面と同様な形状を有していることが好ましい。
気体流路２４の設置位置は基本的には限定されないが、例えば、内部空間７と接続される位置が中空壁３の開口の中央の領域であることが好ましい。気体流路２４は、具体的には、例えば、天井裏５側の天井壁２ａ上に、天井壁２ａの面の一辺に平行に延在するようにして設けられ、内部空間７と気密性を持って接続されることで９０度曲がり部を有する気体流路２４が構成される。このように構成することで、気体流路２４は、内部空間７からは完全に隔絶される。また、気体流路２４は、例えば、開口２３の位置に対して吹き出し口２２が互いに平行な位置となるように設けられることが好ましい。
ガス交換膜２６が設けられる位置は、基本的には限定されるものではなく、部屋１を構成する壁の少なくとも一部を構成することができるが、ガス交換膜２６が設けられる位置は、例えば、雨、風などの影響を受けない場所であることが好ましい。また、ガス交換膜２６が中空壁３の外部空間と接する面の少なくとも一部を構成する場合には、ガス交換膜２６を介して流れる気体の流れの方向と流速とが一致するような機構を設けることが好ましい。具体的には、ガス交換膜２６に関して内部空間７と対向する領域に、内部空間７に流れる気体に対して流れ方向と流速とが等しくなるように気体を流すことが挙げられる。また、部屋１の内壁面の一部を構成するガス交換膜２６を、例えば、障子様に構成することによって、居住空間６を和室として構成することができる。また、このとき、例えば、出入り口８を引き戸として障子戸で構成してもよい。
廊下などの外部空間から内部空間７を経て居住空間６へ酸素が供給される際には、ガス交換膜２６は内部空間７内へダストを通さない。また、内部空間７と気体流路２４とは密閉されて形成されており、さらに内部空間７と気体流路２４とが気密性を持って接続されているので、気体流路２４内に天井裏５内などに導入された外気が侵入することはない。これらのことにより、居住空間６内に酸素が供給されても、居住空間６内にダストは供給されず、清浄度は保たれる。
開口２３および吹き出し口２２の形状は基本的には限定されるものではないが、具体的には、例えば、矩形形状、正方形形状、円形状、楕円形状を有することが好ましい。また、開口２３が設けられる位置は、中空壁３の一部に設けられるのであれば基本的には限定されないが、底壁２ｇになるべく近い位置に設けられることが好ましい。また、吹き出し口２２が設けられる位置は基本的には限定されないが、なるべく高い位置に設けられることが好ましく、また、天井壁２ａの中心部に近い位置に設けられることが好ましい。また、開口２３と吹き出し口２２とは、例えば、上述したように互いに平行な位置に設けられることが好ましい。
また、気体流路２４の開口２３と吹き出し口２２との距離は十分な距離を有していることが好ましい。開口２３と吹き出し口２２との距離は、例えば、開口２３と吹き出し口２２との間隔分布のうち最も距離が長いものｘが、ｘが定義される方向の居住空間６の距離Ｘに対して、その比ｘ／Ｘが０．３よりも大きく、好ましくはｘ／Ｘが０．３５以上、最も好ましくはｘ／Ｘが０．４以上であって、１．０以下の範囲にある方向が少なくともひとつあるように構成されていることが好ましい。
内部空間７の容積は基本的には限定されないが、内部空間７の容積は、できるだけ小さい方がよい。中空壁３が矩形の中空断面を有する壁で構成される場合には、断面の中空部の短辺の長さ( 厚み) は、典型的には８〜２０ｃｍ程度で、５ｃｍ以上４０ｃｍ以下であることが好ましい。中空部に隣り合う部分には、筋交いやＣの字状の断面をもつ鋼材を用い、壁としての強度を持たせることが望ましい。また、内部空間７の厚みとしては、部屋１の構造を支える最小限の厚みとすることが好ましいが、これに限定されるものではない。
ガス交換膜２６は、高清浄部屋システム１０を構成する壁の少なくとも一部を構成するように設けられれば、基本的にはどのような位置に設けられてもよいが、例えば、高清浄部屋システム１０を構成する壁のうち風雨に晒されるような外壁以外の壁に設けられることが好ましく、また、例えば、通気口１１の近傍に設けられることが好ましい。また、通気口１１から導入される外気の流れが気体流路２４によって妨げられない位置に設けられることが好ましい。
また、ガス交換膜２６の形状は基本的には限定されないが、例えば、正方形、長方形などであることが好ましい。また、ガス交換膜２６の大きさは基本的には限定されないが、例えば、一枚の大きさが１３５ｃｍ×１３５ｃｍであることが好ましい。また、居住空間６に滞在する人間１人に対する居住空間６に接する部分のガス交換膜２６の面積の合計が５００ｃｍ2 ／人以上であることが好ましく、７００ｃｍ2 ／人以上であることがより好ましく、９００ｃｍ2 ／人以上であることが最も好ましい。
また、ガス交換膜２６は、このガス交換膜２６によって隔てる両空間において、ダスト微粒子の交換はせず気体分子の交換をする機能を有していれば基本的には限定されないが、例えば、このガス交換膜２６によって隔てる空間の間に３％の酸素濃度差が生じた際に０．２５Ｌ／ｍｉｎ以上の酸素分子拡散能を有していることが好ましい。ガス交換膜２６としては、具体的には、例えば、布、不織布、障子紙、和紙などであることが好ましい。ガス交換膜２６を障子紙で構成する場合にあっては、木組みの格子と組み合わせ障子様の窓である障子窓とすることができる。このように構成することで、廊下３３を和風に構成することができる。また、例えば、部屋１を構成する壁の一部に障子窓を設けることもでき、部屋１の内装を和風に構成することができる。
また、出入り口８は、外部空間と居住空間６との間で人間が出入り可能で、さらに両空間を遮断する機能を有していれば、基本的には限定されるものではなく、出入り口として上記に挙げたものを適宜選択することができるが、開閉時における両空間の圧力差が小さい引き戸であることが好ましい。また、引き戸は、例えば、ガス交換膜２６である障子紙と組み合わせることで、障子戸とすることができる。
図４２Ａ〜Ｃは、高清浄部屋システム１０に用いる、内部空間を内包した壁である中空壁の例を示した断面図である。図４２Ａに示すように、この中空壁３は一体に成形されており、矩形の断面を有する筒形状を有している。図４２Ｂに示すように、この中空壁３は、一定間隔を置いて互いに対向して設けられた内壁３ａと外壁３ｂとの間に２本の間柱３ｃを設けることによって、中空部を有する壁となる。２本の間柱３ｃは、例えば、中空壁３の互いに対向する側面をそれぞれ構成するようにして設けられる。図４２Ｃに示すように、この中空壁３は、一定間隔を置いて互いに対向して設けられた内壁３ａと外壁３ｂの対向する両側部に柱３ｄが設けられていることで、両側部の開口が塞がれる。このように、中空壁３は、単一の材料で形成されるだけでなく、複数の材料を組み合わせて構成することもできる。また、部屋１の側壁２に一定間隔をおいて新たな隔壁を設けることによって中空壁を構成するようにしてもよく、この場合、両側部に天井壁、床壁などの壁が設けられることで両側部の開口が塞がれる。このように、例えば、新築の住宅とする場合には、部屋を構成する間仕切りなどを中空壁で構成することで内部空間７を構成し高清浄部屋システム１０を構成することができる。部屋を仕切る間仕切りであれば、それほどの強度を要することがないので、内部に補強材などを有さない中空壁３であってもよい。また、例えば、既存の住宅をリフォームする場合にあっては、既存の壁を交換または既存の壁にパネルを追加するなどして中空壁を構成し、これによって内部空間７を構成し高清浄部屋システム１０を構成することができる。
図４３は第１１の実施の形態による高清浄部屋システム１０が適用された住居を示す断面斜視図である。図４３に示すように、この住居３０は、高清浄部屋システム１０と既存の部屋である部屋３１と床下空間３４とを有し、高清浄部屋システム１０と部屋３１との間に廊下３３を有している。
部屋１は、図４１において示したものと同様に壁２を有して包囲された閉空間を構成する。部屋１は、側壁２ｂと、側壁２ｃ（図示せず）、間仕切り壁２ｉと、中空壁３と、天井壁２ａと、床壁２ｇとで囲まれることによって構成される。間仕切り壁２ｉは住居３０の内部に部屋１を形成するために設けられる壁であり、出入り口８を有して構成されている。間仕切り壁２ｉは固体壁で構成されている。また、中空壁３も間仕切り壁として設けられており、間仕切り壁２ｉと中空壁３とは廊下３３に面して設けられている。
部屋３１は、壁３２で囲まれることによって構成され、具体的には、天井壁３２ａと、床壁３２ｃと、２枚の側壁３２ｂと、２枚の間仕切り壁３２ｄとによって包囲されることで構成されている。間仕切り壁３２ｄは間仕切り壁２ｉと同様に固体壁で構成されている。２枚の間仕切り壁３２ｄのうち一方の間仕切り壁３２ｄには出入り口３５が設けられている。部屋３１はその構成に中空壁３を有さないことを除けば、基本的には部屋１と同様な構成を有する。
廊下３３は、人間が往来することができる空間である。廊下３３は、部屋１を構成する中空壁３と部屋３１を構成する間仕切り壁３２ｄと天井壁３２ａと床壁３２ｃとで囲まれた空間を有する。また、廊下３３は、間仕切り壁２ｉと天井壁３２ａと床壁３２ｃとを有して囲まれた空間を有し、さらに、出入り口３５を有する間仕切り壁３２ｄと天井壁３２ａと床壁３２ｃとを有して囲まれた空間を有する。このように廊下３３が形成されることによって、人間などが、出入り口３５を通じて廊下とそれぞれの部屋との間を出入りすることができる。また、廊下３３を形成する中空壁３の面にはガス交換膜２６が設けられている。
床下空間３４は、部屋１、部屋３１および廊下３３の下方に床壁を介して形成される空間である。床下空間３４は、例えば、住居３０の外壁などによって囲まれることによって形成される。この外壁には、例えば、外気の導入を行う外気導入口などが設けられている。また、天井裏５は、部屋１、部屋３１および廊下３３の上方に天井壁を介して形成される空間である。天井裏５は、例えば、頂壁である屋根４と天井壁２ａとで挟まれ、住居の外壁などで囲まれることによって形成される。この外壁にも、例えば、同様に外気導入口などが設けられている。部屋１と、床下空間３４および天井裏５とは隔絶されて構成されており、床下空間３４および天井裏５と部屋１との間で直接空気のやり取りをすることはない。一方で、例えば、部屋３１および廊下３３には、天井裏５、床下空間３４などから適宜外気が導入される。
高清浄部屋システム１０は、図４０において示したものと同様に１００％循環フィードバック系を部屋１に適用することによって構成されている。高清浄部屋システム１０を構成する部屋１の天井壁２ａにファン・フィルターユニット２１が設けられている。この天井壁２ａにはファン・フィルターユニット２１の吹き出し口に対応する開口が設けられており、この開口とファン・フィルターユニット２１の吹き出し口とが気密性を持って接続されることで、居住空間６内に空気を排出する吹き出し口２２が形成される。また、中空壁３の居住空間６側の面には居住空間６内の空気を回収する開口２３が設けられる。開口２３は、好ましくは中空壁３の居住空間６側の面の最下部に設けられる。また、中空壁３の最上部の側壁には、天井裏５内に設けられた気体流路２４の入口が気密性を持って接続され、気体流路２４の出口がファン・フィルターユニット２１の吸入口と気密性を持って接続される。さらに、中空壁３の最上部に側壁が開口することによって、中空壁３の中空部と気体流路２４とが気密性を持って挿通し、開口２３とファン・フィルターユニット２１の吸入口とが気密性を持って接続される。このように、中空壁３が気体流路２４の一部として構成されることによって居住空間６に対して１００％循環フィードバック系が形成される。また、中空壁３の廊下３３に面する面の少なくとも一部は、ガス交換膜２６で構成されており、中空壁３の中空部と廊下３３を構成する空間との間で、気体分子の交換が行われる。これによって居住空間６と外部空間である廊下３３との間で酸素、二酸化炭素などのやり取りが行われる。図４３のガス交換膜２６は外界（この場合は廊下空間）と直に接しており、上記段落０１３６で述べた、ガス交換膜２６が外界に直接接する場合の一つの例と理解できる構成であることに注意されたい。即ち、本発明は、中空壁の空間を挟む面の一つが無限遠に存在する場合（つまりガス交換膜が、所定の面積を有しつつ、外界に直に接する場合）も含む。
図４４は第１１の実施の形態による高清浄部屋システム１０の動作を示した断面図である。図４４に示すように、高清浄部屋システム１０は、開口２３から居住空間６内の空気が吸入され、内部空間７を経て気体流路２４内に達し、ファン・フィルターユニット２１によって濾過された空気は、吹き出し口２２から居住空間６内に排出される。居住空間６内に排出された空気は再び開口２３から吸入され、このような回流が繰り返されることによって、居住空間６内の清浄度が上述したように飛躍的に向上する。中空壁３の外気に接する面の少なくとも一部はガス交換膜２６で構成されている。このガス交換膜２６によって、外部空間と内部空間７との間で気体の交換が行われる。具体的には、内部空間７内に酸素が供給され、内部空間７内の二酸化炭素が外部へ放出される。また、気体の交換が行われる際には外部空間からダストが侵入しない。内部空間７内に供給された酸素は、内部空間７内を流れる空気によって居住空間６に供給される。また居住空間６から吸入され内部空間７内を通る二酸化炭素はガス交換膜２６によって外部空間に放出される。その他のことは第５〜１０のいずれかの実施の形態と同様である。
この第１１の実施の形態によれば、第５〜１０の実施の形態と同様な利点を有するとともに、部屋を密閉して構成し、密閉された部屋１によって形成される居住空間６に１００％循環フィードバック系を設けたので、居住空間６内を高清浄環境に維持することができる。また、部屋１を構成する壁の少なくとも一部をガス交換膜２６で構成したので、居住空間６内部の酸素濃度を一定に維持することができる。また、天井裏５内の天井壁２ａ上にファン・フィルターユニット２１とそれに接続される気体流路２４を設け、さらに、部屋１を構成する壁の少なくとも１枚を中空壁３とし、この中空壁３の中空部を気体流路２４の一部として１００％循環フィードバック系を構成したので、このように部屋１の一部の構成を利用することで１００％循環フィードバック系を極めてコンパクトに構成することができ、部屋１を狭くすることなく、また居住者が違和感を覚えることなく居住空間６を高清浄環境に維持することができる。
＜第１２の実施の形態＞
図４５は第１２の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示したものである。なお、図中の斜線部は高清浄部屋システム１０の構成を明確にするために示したものであり、断面を示すものではない。図中、破線部は、部屋１内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１の内部の構成は実線で示している。また、以下においては、図中における壁面などの厚さは図の明瞭化のため省略するものとする。図４５に示すように、この高清浄部屋システム１０は、内部空間７を外気導入空間とし、内部空間７の内部に独立して密閉して構成された気体流路２４を設けたものである。
内部空間７は、居住空間６内部に第１の隔壁である隔壁１７が側壁２ｂに一定間隔をおいて設けられることによって形成されている。このように、以下の実施の形態においては、図面の明瞭化のために、内部空間７を中空壁ではなく居住空間６内に隔壁であるパネルを設置することによって形成するが、これに限定されるものではなく、例えば、同様な構成を有する中空壁で内部空間７を構成することができる。
隔壁１７は、部屋１を構成する側壁のうち、出入り口８を有さない側壁の一枚に一定距離をおいて平行に設けられることで二重壁を構成し、これによって挟まれる空間が内部空間７を構成する。
また、居住空間６には、居住空間６とは隔絶して構成されている内部空間７からフレッシュエアのみを導入することができる。これは、内部空間７内に外気を導入可能に構成し、隔壁１７の少なくとも一部をガス交換膜２６で構成することで実現される。内部空間７内への外気の導入は、内部空間７を形成する側壁２ｂに少なくとも１つの通気口１１が設けられることによって外気が内部空間７内に導入される。このとき側壁２ｂの外面は外部空間と接している。また、内部空間７を中空壁で構成する場合にあっては、中空壁の側壁のうち外部空間と接する部分に少なくとも１つの通気口１１が設けられる。
また、内部空間７内には、密閉されて構成された気体流路２４が内部空間７と隔絶して設けられている。気体流路２４は、内部空間７内に入れ子のようにして形成されており、部屋１の頂壁２ｈ上に設けられる気体流路２４に気密性を持って接続され、この気体流路２４は気密性を持ってファン・フィルターユニット２１に接続される。ファン・フィルターユニット２１とそれに接続される気体流路２４を、居住空間６内の頂壁２ｈの面上に設ける場合には、例えば、隔壁１７に開口を設けて接続する。このように構成されることで、気体流路２４は外気導入空間である内部空間７と隔絶し気体流路２４内に外気が直接流れ込むことがない。
図４６は、隔壁１７を、居住空間６内から見た平面図である。図４６に示すように、部屋１には、図中断面斜線部で示された側壁２ｃに設けられた出入り口８である引き戸４７と頂壁２ｈに設けられた吹き出し口２２を有する気体流路２４とを有する。気体流路２４の内部にはファン・フィルターユニット２１が内蔵されている。隔壁１７は、少なくとも一部がガス交換膜２６で構成されている。また、隔壁１７の上部に設けられた開口には気体流路２４が接続され、下部には開口である開口２３を有する。ガス交換膜２６は、障子紙２６ａと木組格子２６ｂとで障子様に構成されている。また、引き戸４７は和風の障子戸に構成されており、居住空間６を和風に構成することができる。
また、気体流路２４は、内部空間７の内部と居住空間６とに亘って設けられる。また、ファン・ フィルターユニット２１は気体流路２４内に設けられる。
気体流路２４の設置位置は気体流路２４の一部が内部空間７内に設けられていれば基本的には限定されないが、例えば、気体流路２４の天井裏５内または居住空間６内に設けられる部分は、部屋１の頂壁２ｈに設けられることが好ましい。気体流路２４が、例えば、居住空間６内の頂壁２ｈに設けられる場合にあっては、図４５に示すような、隔壁１７に設けられた気体流路２４が気密性を持って挿通もしくは接続可能な開口２５を通じて居住空間６内から内部空間７内に至る。気体流路２４は、具体的には、例えば、部屋１の頂壁２ｈに閉じた気体流路２４が頂壁２ｈの一辺に平行に延在するようにして設けられ、開口２５に達した気体流路２４は開口２５に気密性を持って接続され、内部空間７側の開口２５には、部屋１の底面から垂直上方に延在して設けられ閉じた気体流路２４が気密性を持って接続されることで、９０度曲がり部を有する気体流路２４が構成される。このとき、部屋１側の気体流路２４の端部には、垂直下方に気体が排出可能なように設けられた吹き出し口２２に接続され、内部空間７側の気体流路２４は、隔壁１７の最下部に設けられた開口２３と気密性を持って接続することで１００％循環フィードバック系を構成する。このように構成することで、気体流路２４は、内部空間７からは完全に隔絶される。また、気体流路２４は、例えば、開口２３の位置に対して吹き出し口２２が互いに平行な位置となるように設けられることが好ましく、例えば、気体流路２４の形状が矩形形状の断面形状を有する筒形状の場合には、気体流路２４は、２つの直方体を組み合わせたＬ字形状の曲がり管路によって構成される。
内部空間７を構成する部屋１の壁面には、内部空間７内に外気を導入および排出をする通気口１１が設けられる。また、隔壁１７の少なくとも一部は、ガス交換膜２６によって構成されている。このようにして構成されることで、内部空間７内に導入された外気は、ガス交換膜２６を通じて居住空間６内に酸素を供給する。また、居住空間６内で発生した二酸化炭素などの不要なガスは、ガス交換膜２６を通じて内部空間７内に排出される。また、例えば、居住空間６の内壁面を構成するガス交換膜２６を、障子様に構成することによって居住空間６を和室として構成することができる。また、このとき、例えば、出入り口８を引き戸としてもよい。
内部空間７から居住空間６へ酸素が供給される際には、ガス交換膜２６は居住空間６内へダスト微粒子を通さない。また、内部空間７内に設けられている気体流路２４は気密性を保っているので、気体流路２４内に内部空間７内に導入された外気が侵入することはない。これらのことにより、内部空間７内に外気が導入されることで居住空間６内に酸素が供給されても、居住空間６内の清浄度は保たれる。
また、例えば、内部空間７を、気密性を持って仕切ることにより気体流路２４を構成することもできる。具体的には、例えば、内部空間７を２枚の隔壁で気密性を持って仕切ることで、開口２５と開口２３とを有する閉空間を形成する。
開口２３および吹き出し口２２の形状は基本的には限定されるものではないが、具体的には、例えば、矩形形状、正方形形状、円形状、楕円形状を有することが好ましい。また、部屋１において開口２３が設けられる位置は、隔壁１７の一部に設けられるのであれば基本的には限定されないが、部屋１の底面になるべく近い位置に設けられることが好ましい。また、部屋１において吹き出し口２２が設けられる位置は基本的には限定されないが、なるべく高い位置が好ましく、また、部屋１の中心部に近い位置に設けられることが好ましい。また、開口２３と吹き出し口２２とは、例えば、上述したように互いに平行な位置に設けられることが好ましい。
また、気体流路２４の開口２３と吹き出し口２２との距離は十分な距離を有していることが好ましい。開口２３と吹き出し口２２との距離は、例えば、開口２３と吹き出し口２２との間隔分布のうち最も距離が長いものｘが、ｘが定義される方向の居住空間６の距離Ｘに対して、その比ｘ／Ｘが０．３よりも大きく、好ましくはｘ／Ｘが０．３５以上、最も好ましくはｘ／Ｘが０．４以上であって、１．０以下の範囲にある方向が少なくともひとつあるように構成されていることが好ましい。
内部空間７の容積は基本的には限定されるものではなく、適宜設計選択することができる。内部空間７の厚みとしては、典型的には、例えば、１０ｃｍ以上４０ｃｍ以下であることが好ましく、また、例えば、８ｃｍ以上２０ｃｍ以下であることがより好ましい。内部空間７の幅としては、用いるファン・フィルターユニット２１の横幅程度からこの数倍程度とし、この中空部に隣り合う部分には、筋交いやＣの字状の断面をもつ鋼材を用い、壁としての強度を持たせることが望ましい。また、内部空間７の厚みとしては、建築構造上、部屋１の構造を支える最小限の厚みとすることが好ましいが、これに限定されるものではない。
通気口１１が設けられる位置は、内部空間７を構成する部屋１の外壁の中であれば基本的には限定されないが、例えば、内部空間７内に風雨が侵入しないように、内部空間７を構成する部屋１の側壁に設けられる。また、通気口１１の形状は基本的には限定されないが、例えば、長方形形状であることが好ましい。また、通気口１１の大きさは基本的には限定されないが、４００ｃｍ2 以上であることが好ましい。また、通気口１１には必要に応じて気体を加速させる装置が設けられる。気体を加速させる装置としては、具体的には、例えば、ファンなどが挙げられる。また、通気口１１には、外部からの雨、塵、虫などが内部空間７内に侵入しないように、例えば、柵、網、フィルターなどが設けられる。
外気導入空間である内部空間７と居住空間６とは、ガス交換膜２６によって気体分子の交換が行われる。例えば、内部空間７を構成する側壁２ｂに複数の通気口１１が設けられる場合にあっては、複数の通気口１１のうち、例えば、一方を外気導入口、もう一方を排出口とすると、外気導入口より内部空間７内に取り込まれた酸素を含む外気は、気体分子のみがガス交換膜２６を透過して居住空間６に酸素を供給する。また、居住空間６からガス交換膜２６を透過して内部空間７に放出された二酸化炭素は、排出口から外部に排出される。
この場合、内部空間７内に１時間当たりに取り込まれる空気の体積流量Ｆ0 は、例えば、居住空間６の容積をＶとすると、Ｆ0 ＞Ｖ／２ｈ［ｍ3 ／ｈ］であることが好ましいが、このことに限定されるものではない。また、居住空間６内に発生した二酸化炭素などの人間にとって不要なガスは、気体分子のみがガス交換膜２６を透過して居住空間６から内部空間７へ排出され、排出口から外部に放出される。また、例えば、気体流路２４を構成する壁面の一部をガス交換膜２６で構成することもできる。このように、ガス交換膜２６を介して、酸素、二酸化炭素などの気体がやり取りされることで、居住空間６内で酸素の消費があっても居住空間６内の酸素濃度を一定に保つことができ、また、居住空間６内で二酸化炭素などの、人間の生活に不要なガスが発生しても内部空間７を通じて外部に放出することができる。その他のことは第５〜１１のいずれかの実施の形態と同様である。
この第１２の実施の形態によれば、第５〜１１の実施の形態と同様な利点を得ることができるとともに、内部空間７を外気導入空間とし、内部空間７の内部に独立して密閉して構成された気体流路２４を設けたので、居住空間６内への外気導入を、１００％循環フィードバック系を介さずに行うことができる。また、内部空間７を構成する側壁に複数の通気口を設けることができ、この場合にあっては、複数の通気口１１のうち、例えば、一方を外気導入口、もう一方を排出口とすると、外気導入口より内部空間７内に取り込まれた酸素を含む外気は、気体分子のみがガス交換膜２６を透過して居住空間６に酸素を供給することができる。また、居住空間６からガス交換膜２６を透過して内部空間７に放出された二酸化炭素は、排出口から外部に排出することができる。
＜第１３の実施の形態＞
図４７は第１３の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。なお、図中の斜線部は高清浄部屋システム１０の構成を明確にするために示したものであり、断面を示すものではない。図中、破線部は、部屋１内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１の内部の構成は実線で示している。
図４７に示すように、この高清浄部屋システム１０は、天井裏５を内部空間７とし、天井裏５内部にファン・フィルターユニット２１と気体流路２４の一部を設けたものである。
内部空間である天井裏５は外気が導入される外気導入空間として構成される。天井裏５は、頂壁２ｈと天井壁２ａと少なくとも１枚の側壁４ａとで囲まれることで形成される空間である。側壁４ａには、少なくとも１つの通気口１１が設けられることで、天井裏５に外気が導入される。天井壁２ａには、少なくとも１枚のガス交換膜２６が設けられており、天井裏５と居住空間６とは、ガス交換膜２６を介して気体分子のやり取りを行う。
気体流路２４は、天井裏５内の天井壁２ａ上に設けられ、同様に天井裏５内の天井壁２ａに設けられたファン・フィルターユニット２１と接続される。ファン・フィルターユニット２１は吹き出し口２２と気密性を持って接続される。気体流路２４のうち、天井壁２ａから下の部分は、基本的には限定されないが、例えば、内部空間７が気体流路２４の一部を形成することによって第８の実施の形態に示したものと同様に構成される。また、例えば、居住空間６内の側壁２ｂ上に独立して気体流路２４を構成することもできる。その他のことは、第１〜９のいずれかの実施の形態と同様である。
この第１３の実施の形態によれば、第５〜１２の実施の形態と同様な利点を有するとともに、天井裏５をファン・フィルターユニット２１および気体流路２４の一部の収納空間とし、さらに外気導入空間としたので、高清浄部屋システム１０をコンパクトに構成することができる。
＜第１４の実施の形態＞
図４８は第１４の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。なお、図中の斜線部は高清浄部屋システム１０の構成を明確にするために示したものであり、断面を示すものではない。図中、破線部は、部屋１内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１の内部の構成は実線で示している。
図４８に示すように、この高清浄部屋システム１０は、第１２の実施の形態の高清浄部屋システム１０において、部屋１を構成する側壁のうち、気体流路２４を構成する側壁２ｂと対向する側壁２ｄに、外気導入機構および／または内気排出機構として第２の内部空間である内部空間１２を設けたものである。この場合、内部空間７は第１の内部空間となる。
外気導入機構および／または内気排出機構である内部空間１２は、気体流路２４が設けられた側壁と対向する側壁に設けられる。また、例えば、内部空間７が、気体流路２４の一部を構成する場合にあっては、側壁２ｄに内部空間１２が形成され、この内部空間１２が外気導入空間として構成することができる。この内部空間１２は居住空間６とは隔絶して構成されている。内部空間１２は、内部空間として上述したものと同様にして構成できるが、例えば、居住空間６内において、側壁２ｄに一定間隔を置いて第２の隔壁である隔壁１８を設ける方法が挙げられる。また、側壁２ｄを中空壁として内部空間１２を構成してもよい。内部空間１２を構成する側壁２ｄには少なくとも一つの通気口１１が設けられることにより、内部空間１２に外部空間から外気が導入され、また、内部空間１２から外部空間に内部気体が排出される。また、通気口１１は、内部空間１２に接する側壁２ｃに設けられてもよい。また、隔壁１８の少なくとも一部がガス交換膜２６で構成されることにより、居住空間６内に、上述したものと同様にして酸素などが供給され、内部空間１２へは居住空間６より二酸化炭素などが排出される。
天井裏５と内部空間１２とは、例えば、連通させることで共通の外気導入・内気排出機構とすることもできる。一方で、天井裏５と内部空間１２とを２つの独立した外気導入・内気排出機構として構成する場合にあっては、一方を外気導入機構、もう一方を内気排出機構とすることができる。この場合、例えば、天井裏５を形成する側壁２ｃ〜２ｅの少なくとも１枚に設けられる通気口１１ａを外気導入口、内部空間１２を形成する側壁２ｃ〜２ｅの少なくとも１枚に設けられる通気口１１ｂを内気排出口とすることができる。
通気口１１ａと、通気口１１ｂとには、例えば、ファンなどが設けられることによって気体が加速され、強制的に外気導入・内気排出空間内に外気の導入および外気導入・内気排出空間内からの気体の排出が行われる。通気口１１ａと通気口１１ｂとにおける、外気導入口と排出口との組み合わせは、用途に応じて適宜設計選択される。通気口１１ａを例えば、外気導入口として用いる場合には、通気口１１ａに設けられるファンは、外部から内部空間１２内に向かって気体が加速するように設けられ、排出口として用いられる通気口１１ｂには、例えば、内部空間１２内から外部に向かって気体が加速するようにして設けられる。その他のことは、第５〜１３のいずれかの実施の形態と同様である。
この第１４の実施の形態によれば、第５〜第１３の実施の形態と同様な利点を有するとともに、気体流路２４が設けられた側壁に対向する側壁に外気導入機構を設けたので、居住空間６の内部への酸素の供給、外部への不要なガス排出などを素早くできる。これによって、通常の居住空間と何ら変わらない形態のまま、居住空間６の素早い換気、居住空間６への潤沢な酸素の供給などができる高清浄部屋システム１０を得ることができる。
＜第１５の実施の形態＞
図４９は第１５の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。なお、図中の斜線部は高清浄部屋システム１０の構成を明確にするために示したものであり、断面を示すものではない。図中、破線部は、部屋１内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１の内部の構成は実線で示している。
図４９に示すように、この高清浄部屋システム１０は、第１２の実施の形態の高清浄部屋システム１０の天井裏５の部分の構成を、第１０の実施の形態の高清浄部屋システム１０の天井裏５の部分の構成に置き換えたものである。具体的には、天井裏５と側壁２ｂに形成された内部空間７とをそれぞれ独立した外気導入・内気排出空間とし、天井裏５内から内部空間７内にかけて、天井裏５および内部空間７とは隔絶し、密閉されて構成された気体流路２４を設けたものである。
外気導入機構および／または内気排出機構である天井裏５と内部空間７とは、例えば、連通させることで共通の外気導入機構および／または内気排出機構とすることもできる。一方で、天井裏５と内部空間７とを２つの独立した外気導入機構または内気排出機構として構成する場合にあっては、一方を外気導入機構、もう一方を内気排出機構とすることができる。この場合、例えば、天井裏５を形成する側壁２ｃに設けられる通気口１１ａを外気導入口とし、内部空間１２を形成する側壁２ｄに設けられる通気口１１ｂは内気排出口とすることができる。その他のことは、第５〜第１４のいずれかの実施の形態と同様である。
この第１５の実施の形態によれば、第５〜第１４のいずれかの実施の形態と同様な利点を得ることができるとともに、第１２の実施の形態の高清浄部屋システム１０の天井裏５の部分の構成を、第１０の実施の形態の高清浄部屋システム１０の天井裏５の部分の構成に置き換えて構成したので、居住空間６と外気導入空間との間に設けられるガス交換膜２６の面積の総計を大幅に増加させることができる。これにより、居住空間６と外気導入空間との間において、外気導入空間から居住空間６への酸素の供給、居住空間６内で発生などした不要なガスの外気導入空間への排出などの効率が飛躍的に向上し、通常の居住空間６と何ら変わらない形態のまま、居住空間６における素早い換気、居住空間６への潤沢な酸素の供給などができ、居住空間６に多くの人間が長期に亘って滞在可能な高清浄部屋システム１０とすることができ、さらに、気体流路２４が設けられる空間と外気導入空間とを共通の空間で構成したので、上記の作用を発揮しつつも、省スペース化を図ることができ部屋のうちの居住空間６が占める割合を大きくすることができる。
＜第１６の実施の形態＞
図５０は第１６の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。なお、図中の斜線部は高清浄部屋システム１０の構成を明確にするために示したものであり、断面を示すものではない。図中、破線部は、部屋１内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１の内部の構成は実線で示している。
図５０に示すように、この高清浄部屋システム１０は、第１５の実施の形態による高清浄部屋システム１０の構成に、第１４の実施の形態による高清浄部屋システム１０の第２の内部空間１２内の構成を組み合わせたものである。
外気導入・内気排出機構である天井裏５と内部空間７と内部空間１２とは、例えば、天井裏５といずれか少なくとも１つの内部空間とを連通させることで共通の外気導入・内気排出機構とすることもできる。一方で、天井裏５と内部空間７と内部空間１２とを３つの独立した外気導入機構および／または内気排出機構として構成する場合にあっては、これらの空間のうち少なくとも１つの空間を外気導入機構、少なくとも１つの空間を内気排出機構とすることができる。この場合、例えば、天井裏５を形成する側壁２ｃに設けられる通気口１１ａを外気導入口、内部空間７および内部空間１２を形成するそれぞれの側壁に設けられる通気口１１ｂは内気排出口として機能する。その他のことは、第５〜１４のいずれかの実施の形態と同様である。
この第１６の実施の形態によれば、第５〜１５の実施の形態と同様な利点を得ることができるとともに、通常の居住空間と何ら変わらない形態のまま、居住空間６の素早い換気、居住空間６への潤沢な酸素の供給などをさらに高めることができる高清浄部屋システム１０を得ることができる。
＜第１７の実施の形態＞
図５１は第１７の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。なお、図中の斜線部は高清浄部屋システム１０の構成を明確にするために示したものであり、断面を示すものではない。図中、破線部は、部屋１内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１の内部の構成は実線で示している。
図５１に示すように、この高清浄部屋システム１０は、第１１の実施の形態による高清浄部屋システム１０において、居住空間６の内部に１００％循環フィードバック系を備えた前室４０を設けたものである。
前室４０は、人間が一定時間待機することのできる閉空間であって、居住空間６を隔壁４１ａおよび４１ｂで仕切ることで形成される。隔壁４１ａおよび４１ｂは、具体的には、例えば、上述した間仕切り壁などが用いられる。前室４０は、具体的には、部屋１の側壁２ｂ、２ｃ、２枚の隔壁４１ａ、４１ｂ、底面２ｇおよび天井壁２ａで囲まれることによって形成されている。このように、居住空間６内には、人などが出入り可能な閉空間である前室４０を有し、前室４０は、居住空間６の内部に新たな閉空間を形成するように隔壁４１ａおよび４１ｂが設けられている。前室４０を構成する部屋１の側壁２ｃには第１の出入り口である出入り口８を有する。また、出入り口８に対向して設けられた隔壁４１ａには、第２の出入り口である引き戸４７を有する。引き戸４７は、例えば、隔壁４１ａおよび４１ｂのいずれか一方に設置してもよいし、両方に設置してもよい。このように仕切られた居住空間６のうち前室４０以外の部分は主室２０を構成しており、引き戸４７は前室４０と主室２０との間で出入りが可能なように構成されている。出入り口８と引き戸４７とによって、主室２０と部屋１の外部との間を前室４０を介して出入り可能となっている。
また、前室４０は、居住空間６と同様に前室４０の内部と外部との間において空気の気流としての出入りが無い。前室４０の内部と外部との間とは、前室４０の内部と外部空間との間のみならず、前室４０の内部と主室２０の内部との間も含む。また、前室４０の内部に気体が排出されるように、第２のファン・フィルターユニットであるファン・フィルターユニット４４が設けられている。また、一定間隔を置いて互いに対向して設けられた隔壁１７と側壁２ｂとで構成された内部空間７内には、第２の気体流路である気体流路４３が設けられている。このように、内部空間７内には内部空間７とは隔絶して、２本の独立した気体流路２４および気体流路４３が形成されている。前室４０を形成する隔壁１７には、ファン・フィルターユニット４４の吸入口に対応した開口４６が設けられ、ファン・フィルターユニット４４の吹き出し口から前室４０の内部に流出する気体の全部が、開口４６を通過し、開口４６と吹き出し口４５とを気密性を持って気体流路４３が連通することによってファン・フィルターユニット４４へ還流するよう構成されている。
第２のファン・フィルターユニットであるファン・フィルターユニット４４は、例えば、ファン・フィルターユニット２１と同様な構成を有する。ファン・フィルターユニット４４は、例えば、ファン・フィルターユニット２１よりも吐出流量の小さい前室４０の容積に応じた吐出流量のものが選ばれる。天井壁２ａには、ファン・フィルターユニット４４の吹き出し口に対応する開口が設けられており、この開口とファン・フィルターユニット４４の吹き出し口とが気密性を持って接続されることで、吹き出し口４５が構成されている。また、開口４６は、ファン・フィルターユニット４４の吸入口と気密性を持って接続されて構成されており、例えば、内部空間７を構成する隔壁１７または中空壁の領域のうち底面２ｇに接する領域に形成される。開口４６と吹き出し口４５とが密閉して接続されることで、前室４０に対して１００％循環フィードバック系が設けられる。１００％循環フィードバック系を構成するファン・ フィルターユニット４４を運転すると、前室４０内の空気清浄度は上述したように飛躍的に向上する。また、内部空間７は、さらに仕切られることで、気体流路４３および／または気体流路２４の一部を形成することもできる。具体的には、内部空間７を分割するように２枚の仕切り壁を、一定間隔を置いて互いに対向するようにして設けることで筒状の包囲部が形成される。この筒状の包囲部が、例えば、気体流路４３の一部を構成する場合には、前室４０に隣接する内部空間７内に形成される。また、内部空間７の上部開口全体を塞ぐようにして天井壁２ａが設けられることで、この気体流路４３の一部を構成する筒状の包囲部は内部空間７の他の領域から隔絶される。この筒状の包囲部を塞ぐ天井壁２ａの領域に開口が設けられた天井裏５内に設けられる気体流路４３と気密性を持って接続され、さらにファン・フィルターユニット４４と気密性を持って接続される。また、内部空間７に外気が導入されるように通気口１１ａおよび１１ｂが設けられる。
また、この筒状の包囲部が、例えば、気体流路２４の一部を構成する場合には、主室２０に隣接する内部空間７内に形成される。この筒状の包囲部は主室２０に対して設けられた１００％循環フィードバック系を構成する気体流路２４の一部として形成される。即ち、この筒状の包囲部は天井裏５内に設けられた気体流路２４の一部と気密性を持って接続され、気体流路２４は同様に気密性を持ってファン・ フィルターユニット２１と接続される。ファン・ フィルターユニット２１は上記と同様に吹き出し口２２と気密性を持って接続されることで主室２０に対して１００％循環フィードバック系が形成される。
また、前室４０に対して設けられた１００％循環フィードバック系を構成する気体流路４３は、例えば、第８の実施の形態による高清浄部屋システム１０の気体流路２４と同様に構成することができる。この場合、居住空間６を前室４０と読み替え、気体流路２４が隙間なく挿通もしくは接続可能な開口７１を、気体流路４３が隙間なく挿通もしくは接続可能な開口２５と読み替えることができる。
また、前室４０の天井壁２ｃの少なくとも一部をガス交換膜２６で構成することにより、前室４０と天井裏５との間で気体のやり取りが行われ、天井裏５には、通気口１１ｃから外気が導入されるので、前室４０には天井裏５から酸素などが供給され、前室４０から天井裏５には二酸化炭素などが排出される。また、隔壁４１の少なくとも一部をガス交換膜２６で構成して、居住空間６と前室４０とで気体のやり取りができるようにしてもよい。
引き戸４７は、人が出入りする方向に垂直な方向に設けられたレール４８上をスライドすることで開閉する。引き戸４７は、前室４０から主室２０に人が出入り可能な形態を有し、人が出入りする方向に垂直な方向にスライドする形態を有していれば基本的には限定されないが、開閉の際に前室４０と主室２０とに対して圧力の変動をなるべく起こさない構成を有するものが好ましい。引き戸４７は、具体的には、例えば、手動の引き戸、自動のスライド出入り口、半自動のスライド出入り口、巻き取り式のシャッターなどが挙げられる。このような構成を有する出入り口を引き戸４７とすることで、開閉の際における前室４０と主室２０との間の空気流の発生を最小限とすることができる。また、引き戸４７によって前室４０と主室２０とを出入りする際においては、開閉扉としたときに生じる衝突事故を防ぐことができ、狭い空間を有効に利用することができる。また、車椅子などで前室４０と主室２０とを出入りする際においても、その出入りをスムーズに行うことができる。また、引き戸４７の少なくとも一部をガス交換膜２６で構成してもよく、この引き戸４７としては、具体的には、例えば、障子戸などが挙げられる。
図５２は、前室４０の一例を、前室４０のみを引き戸４７である障子戸から見た斜視図である。図５２に示すように、この前室４０は、一方の角部を構成する側壁２ｂ、天井壁２ａ、底面２ｇによって構成され、もう一方の角部を構成する側面が隔壁４１によって構成されており、これらの壁が気密性を持って接合されることで閉空間が形成されている。
前室４０は、天井裏５を外気導入空間とし、前室４０の内部に設けられた開口４６には、ファン・フィルターユニット４４に接続された気体流路４３が気密性を持って接続されており、ファン・フィルターユニット４４の吹き出し口と、天井壁２ａに設けられた吹き出し口４５とが気密性を持って接続されることによって前室４０に対して１００％循環フィードバック系が構成されている。気体流路４３のうち、気体流路４３の折れ曲がり部よりも上流の部分が天井裏５内に設けられ、下流の部分は内部空間７内に設けられる。天井裏５を構成する側壁には通気口１１ａが設けられ、天井裏５内に外気が導入される。また、天井壁２ａは、その一部がガス交換膜２６で構成されることで、天井裏５と前室４０との間で、ダスト微粒子を交換することなく酸素などの気体粒子を交換することができる。また、内部空間７を構成する側壁２ｃには通気口１１ｂが設けられ、前室４０を形成する隔壁１７の一部がガス交換膜２６で構成されることによって、内部空間７と前室４０との間で、ダスト微粒子を交換することなく酸素などの気体粒子を交換することができる。
また、側壁２ｃに設けられた出入り口８に対向して設けられた隔壁４１には、引き戸４７である障子戸４７ａが設けられる。障子戸４７ａは、レール４８上をスライドすることによって開閉する。障子戸４７ａは、格子状の木組とガス交換膜２６とで構成された障子様の引き戸である。障子戸４７ａに用いられるガス交換膜２６は、好適には障子紙であるが、これに限定されるものではない。
図５３は、前室４０の他の一例を、前室４０のみを前室４０の障子戸４７ａから見た斜視図である。図５３に示すように、この前室４０は、図５１において示した前室４０と基本的には同様な構成を有するが、２重天井壁を有さず、気体流路４３が前室４０内の頂壁２ｈ上に設けられている。また、側壁２ｂに設けられた出入り口８に対向して設けられた隔壁４１には障子戸４７ａを収納する戸袋４９が設けられている。戸袋４９には、障子戸４７ａが収納されることで高まる戸袋４９内の圧力を、例えば、吸入口である開口４６などにパイパスするなどして逃がす機構を設けることが好ましい。これによって、障子戸４７ａの開閉による前室４０および前室４０が接続される空間における空気の流れを最小限とすることができる。
次に、この高清浄部屋システム１０の動作について説明する。外部から、主室２０に人間が入る場合、まず出入り口８を通じて前室４０に入る。前室４０に人間が入るとファン・フィルターユニット４４が一定時間動作して、例えば、人間から湧き出る塵埃、前室４０内に外部から入った塵埃などを１００％循環フィードバック系によって除去する。次に、例えば、前室４０内の塵埃の粒子数が一定値以下になったら、引き戸４７を開放して主室２０に人間が出入り可能となるようにする。主室２０においても１００％循環フィードバック系が装備されているので、主室２０内を常に高い空気清浄度に保つことができる。このように、この高清浄部屋システム１０は、外部から人が主室２０に出入りする際に、前室４０を経由して主室２０に出入りするように構成したので、外部と主室２０との人の出入りによって主室２０の清浄度が著しく低下することがなくなる。その他のことは、第５〜１６のいずれか実施の形態と同様である。
この第１７の実施の形態によれば、第５〜１６のいずれかの実施の形態と同様な利点を得ることができるとともに、居住空間６内に新たに１００％循環フィードバック系が設けられた前室４０を設け、外部から人が主室２０に人間などが出入りする際には、前室４０を経由しなければ主室２０に出入りできないように構成したので、外部と主室２０との人の出入りの際に、主室２０にダストを含む外気が直接流れ込むことよる主室２０の清浄度の著しい低下が起こらない。また、前室４０と主室２０との出入りを可能にする出入り口を引き戸４７としたので、主室２０と前室４０とを出入りする場合において圧力の変動を最小限とすることができ、これによって、引き戸４７の開閉の際において、ダストを含む外気が主室２０内に流れ込むような空気流の発生を最小限とすることができる。また、無機質的なクリーンルーム内にいるという感覚を全く生じさせない中、見た目全く通常の純和風の外観を有する部屋そのものが、実は、病院無菌室（ＵＳ２０９Ｄクラス１００）以上の清浄度をもつといった空間・住環境にて生活することができるようになる。
＜第１８の実施の形態＞
図５４は第１８の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。なお、図中の斜線部は高清浄部屋システム１０の構成を明確にするために示したものであり、断面を示すものではない。図中、破線部は、部屋１内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１の内部の構成は実線で示している。
図５４に示すように、この高清浄部屋システム１０は、第１２の実施の形態による高清浄部屋システム１０において、気体流路２４を側壁２ｄ側に設け、気体流路２４の折れ曲り部よりも下の部分を主室２０内に設けたものである。このように、開口２３および気体流路２４が、内部空間７が形成された側壁２ｂとは反対側の側壁２ｄに設けられることにより、内部空間７を形成する壁面に設けられるガス交換膜２６の面積を大幅に増加させることができる。これにより、内部空間７と居住空間６との気体の交換量が大幅に増加し、居住空間６に多数の人間が長時間滞在することになっても安全性を担保できる。この高清浄部屋システム１０のその他のことは、第１７の実施の形態の高清浄部屋システム１０と同様である。
この第１８の実施の形態によれば、第１７の実施の形態と同様な利点を得ることができるとともに、内壁１７におけるガス交換膜２６の割合を大幅に増加させることができるので、内部空間７を外気導入空間としたときに、内部空間７と居住空間６との間で交換できる気体の量を大幅に増加することができる。これにより、居住空間６に多数の人間が長時間滞在することになっても安全性を担保できる。
＜第１９の実施の形態＞
図５５は第１９の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。なお、図中の斜線部は高清浄部屋システム１０の構成を明確にするために示したものであり、断面を示すものではない。図中、破線部は、部屋１内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１の内部の構成は実線で示している。
図５５に示すように、この高清浄部屋システム１０は、第１３の実施の形態による高清浄部屋システム１０において、外気導入空間である内部空間７、天井裏５および内部空間１２のうち少なくとも１箇所を連通させて外気導入空間を構成し、気体流路２４を、この外気導入空間の内部に外気導入空間とは隔絶するようにして密閉して構成することで開口２３と吹き出し口２２とを密閉して接続したものである。また、外気導入空間を形成している部屋１の側壁２ｃの天井裏５を構成する部分には通気口１１ａ、天井裏５を構成する部分には通気口１１ｂが形成され、外気導入空間である内部空間７を構成する天井壁２ａおよび隔壁１７の少なくとも一部をガス交換膜２６で構成したものである。
気体流路２４は、例えば、第１５の実施の形態による高清浄部屋システム１０における気体流路２４と同様に構成することができる。この高清浄部屋システム１０のその他のことは、第５〜１７のいずれかの実施の形態の高清浄部屋システム１０と同様に構成することができる。
この第１９の実施の形態によれば、第１７の実施の形態と同様な利点を得ることができるとともに、内部空間７と内部空間１２とを外気導入空間とし、それぞれの外気導入空間と居住空間６とを隔てる壁の少なくとも一部をガス交換膜２６で構成したので、外気導入空間と居住空間６とで交換できる気体の量を大幅に増加することができる。これにより、居住空間６に多数の人間が長時間滞在することになっても安全性を担保できる。
＜第２０の実施の形態＞
図５６は第２０の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。なお、図中の斜線部は高清浄部屋システム１０の構成を明確にするために示したものであり、断面を示すものではない。図中、破線部は、部屋１内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１の内部の構成は実線で示している。
図５６に示すように、この高清浄部屋システム１０は、第１８の実施の形態による高清浄部屋システム１０において、内部空間７と天井裏５と内部空間１２とを連通させないようにして構成し、それぞれの空間に独立して通気口１１ａおよび通気口１１ｂを設けたものである。
内部空間７と天井裏５と内部空間１２とは、互いに独立した閉空間を構成しているので、それぞれの空間において、居住空間６と独立して期待のやり取りをすることができる。これにより、通気口１１ａを、例えば、外気導入口、通気口１１ｂを、例えば、排出口として独立して構成することができ、居住空間６への外気の導入および排出を独立した複数の外気導入空間を通じて行うことができるので、居住空間６に外気の導入のみをする経路および居住空間６から外部へ不要なガスを排出のみをする経路を構成することができる。その他のことは、第１３の実施の形態の高清浄部屋システム１０と同様である。
この第２０の実施の形態によれば、第１７の実施の形態と同様な利点を得ることができるとともに、内部空間７と天井裏５と内部空間１２とは、互いに独立した閉空間を構成しているので、居住空間６との気体のやり取りを、それぞれ独立してすることができる。これにより、外気導入口と排出口とを独立して構成することができ、居住空間６への外気の導入および排出を独立した複数の外気導入空間を通じて行うことができる。これにより、居住空間６に外気の導入のみをする経路および居住空間６から外部へ不要なガスを排出のみをする経路を構成することができる。
＜第２１の実施の形態＞
図５７は第２１の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。なお、図中の斜線部は高清浄部屋システム１０の構成を明確にするために示したものであり、断面を示すものではない。図中、破線部は、部屋１内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１の内部の構成は実線で示している。
図５７に示すように、この高清浄部屋システム１０は、第５〜２０のいずれかの実施の形態による高清浄部屋システム１０の外壁の外部に接するようにして１００％循環フィードバック系を有する前室４０を設けたものである。
前室４０は１００％循環フィードバック系を有する密閉空間であれば基本的にはどのように構成されていても良いが、具体的には、例えば、第１４の実施の形態による高清浄部屋システム１０において構成された前室４０と同様に構成することができる。
前室４０を第５〜１６のいずれかの実施の形態による高清浄部屋システム１０の外部に設置する場合には、前室４０は、高清浄部屋システム１０の部屋１を構成する側面のうち、出入り口８を有する面に設けられる。前室４０を構成する側面のうち部屋１と対向する面は、前室４０と主室２０との間で人間が出入りできるように構成されることが好ましく、例えば、前室４０に出入り口８に対応した開口を設けてもよいし、前室４０の出入り口８に対向する全面を開放にしてもよい。また、例えば、出入り口８を引き戸とすることが好ましい。前室４０と主室２０との接続は、前室４０と主室２０とが密閉されて接続されていれば基本的には限定されないが、前室４０が部屋１の出入り口８を有する側面を覆うようにして密閉して設けられることが好ましい。また、第１６〜１９のいずれかの実施の形態による高清浄部屋システム１０の外部に前室４０を設置する場合には、部屋１の内部に前室を有するので、前室４０は第２の前室として外部に設置される。
また、部屋１と主室２０との間には、例えば、それぞれが形成する閉空間の内部に形成された外気導入空間を繋ぐ連結路である貫通口７７を設けることが好ましい。この貫通口７７を設けることにより、前室４０の設置によって、部屋１に設けられた通気口１１が塞がれてしまっても、部屋１内部に形成された外気導入空間に外気を導入することができる。また、例えば、主室２０と前室４０とを隔てる部屋１の少なくとも一部をガス交換膜２６で構成したり、出入り口８の主要な面の少なくとも一部をガス交換膜２６で構成したり、障子戸４７で構成したりすることにより主室２０と前室４０との間で気体を交換可能にすることもできる。
図５８は第２１の実施の形態の変形例である高清浄部屋システム１０を示す。図中の斜線部は高清浄部屋システム１０の構成を明確にするために示したものであり、断面を示すものではない。図中、破線部は、部屋１内部に設けられた、隔壁、天井壁などの壁を示し、その他の部屋１の内部の構成は実線で示している。
図５８に示すように、この高清浄部屋システム１０は、第２１の実施の形態による高清浄部屋システム１０の前室４０を、部屋１の外部に設けられた廊下３３に設置したものである。
前室４０は基本的には第１７の実施の形態による高清浄部屋システム１０における前室４０と同様な構成を有するが、気体流路４３は、例えば、部屋１の側面のうち廊下３３が延びる方向と平行に設けられる。隔壁１７ａが前室４０の内部に設けられることによって、内部空間７ａが内部空間７と同様に形成される。また、例えば、部屋１の側面のうち廊下３３が延びる方向とする２枚の側面に引き戸４７ｃが設置されることで、前室４０は通り抜け可能となる。その他のことは、第５〜１９の実施のいずれかの形態による高清浄部屋システム１０と同様である。
この第２１の実施の形態によれば、第５〜２０の実施の形態と同様な利点を得ることができるとともに、内部に前室４０を設置できないような狭い部屋であっても、外部に前室４０を設置することによって、高清浄環境を常に維持できる部屋とすることができる。また、例えば、屋内部屋であれば、部屋に通じる廊下を隔壁などによって仕切ることによって前室４０にすることができる。
＜第２２の実施の形態＞
図５９は第２２の実施の形態による高清浄部屋システム１０を示す。図５９に示すように、この高清浄部屋システム１０は、第５〜２１のいずれかの実施の形態による高清浄部屋システム１０において、内部空間７もしくは天井裏５に送風ファンを２系統備えるガス交換装置８０を設けたものである。内部空間７と天井裏５とは空気が連通する構成を有している。ガス交換装置８０は、ガス交換部７０の一方の側面に外気導入口７１と内気回収口７２とを有し、もう一方の側面に排出口７３と還流口７４とを有する。外気導入口７１は、内部空間７に通気口１１ａから導入された外気をガス交換部７０内に導入する。また、内気回収口７２は吸入管７５に接続され、吸入管７５は天井壁２ａを気密性を持って挿通されることで居住空間６内に達し、吸入管７５の先端部に設けられた開口から、居住空間６内において人７６などによって発せられた臭いのきつい空気や汚染された空気を回収する。ガス交換装置８０に接続された吸入管７５と還流口７４とは、居住空間６内においてそれぞれの開口が対になって設けられている。排出口７３は、ガス交換装置８０によって塵埃・菌等の粒子は交換することなく、ガス成分のみ外気と平衡状態に近づけられた、臭い分子等の濃度の小さい清浄化された空気を内部空間７に還流する。また、還流口７４にはノズル７７が接続され、ノズル７７は天井壁２ａに、ノズル７７の出口に対応する開口に気密性を持って接続され、ガス交換装置８０によって清浄化された空気が居住空間６内に戻される。また、居住空間６内にはスタンドアローンの空気清浄装置７８あるいは光触媒脱臭装置が設置される。この場合、空気清浄装置７８の目詰まりが皆無となるので、スタンドアローンの空気清浄器の装置寿命を伸ばし、そのフィルター能力を本来の能力の１０００倍以上に引上げることができる。即ち、ダスト捕集効率γ＝０．５では、ゴミ密度ｎ＝（１−０．５) ×Ｎ0 よりｎ＝３×１０5 程度となる。一方で、図１７に示すように、スタンドアローンの空気清浄装置はクラス３００が達成されている。よって、その比は、３×１０5 ／３００〜１０００となる。また、ガス交換装置８０に代えて、例えば、空気濾過器或いは空気清浄機を同様な構成で設置して用いてもよい。
図６０〜図６３は、ガス交換装置８０の例を示した斜視図である。図６０〜図６３に示すように、ガス交換装置８０の内部にガス交換膜２６を複数枚備えることによって、酸素が減少した空気や二酸化炭素が増加した空気、或いは、臭気や化学物質を含む汚れた部屋１内部の空気が、外気との間のガス交換・分子の相互濃度拡散により、濃度を外気と同じ濃度に極めて近い値に戻されて、部屋１内に還流する。この際、正味の空気流の交換はないので、塵埃の外気からの紛れ込みは無く、空気は分子成分的にのみ清浄化される。即ち、導入口７１から導入された外気と内気回収口７２から導入される部屋１内部の気体が、多重に配されたガス交換膜２６を介してガス成分の交換を行うことで、内気のガス成分は、外気のそれにほぼ等しくなって、再び、室内に還流する。
ガス交換装置８０を個別に説明する。図６０に示すように、ガス交換装置８０Ａは、外気、内気の導入、送出を平行に行うことで、気流のハンドリングが容易なタイプであり、ガス交換膜２６をジグザグ状に、一筆書きの要領でボックス内に配置するので、作製上、ガス交換膜２６は一枚膜で構成できるメリットがある。また、図６１に示すように、ガス交換装置８０Ｂは、ガス交換装置８０Ａと同じく外気、内気の導入、送出を平行に行う構造を有し、さらに、ガス交換膜２６を平行に多数枚並べるタイプで、各スロット毎に、外気と内気を別々に導入する。このように構成されることで、ガス交換膜２６の面間隔が一定で気流に淀み層が少なくできるメリットがある。また、図６２に示すように、ガス交換装置８０Ｃもガス交換膜２６を平行に多数枚並べるタイプであるが、外気導入と内気の導入方向を直交させることで、導入口７１をひとまとめにでき、構造を簡単にすることができる。また、図６３に示すように、ガス交換装置８０Ｄは、ガス交換装置８０Ｂおよび８０Ｃの構造の利点を組み合わせたもので、外気、内気の導入、送出を平行に行いつつ、且つ、外気、部屋１内の空気について、各々、その導入口をひとまとめにできるメリットがある。ガス交換装置８０Ｄのガス交換部７０の寸法は、具体的には、例えば、高さ４５ｃｍ］、幅が９０［ｃｍ］で長さが１８０［ｃｍ］程度であり、ガス交換膜２６は、例えば、３［ｍｍ］以上６０［ｍｍ］以下程度の間隔ｄで張る。これにより、１２［ｍ2 ］以上２４０［ｍ2 ］以下の極めて広い実効面積においてガス交換が可能となる。但し、ｄは、上記に限定されるものでなく、１〜２［ｍｍ］もガス交換時間短縮上、大変有効である。従って、ガス交換装置８０Ｄは、前述の図１１において示したガス交換膜２６のガス交換能力の数十倍乃至数百倍の性能を有する。ガス交換装置８０Ｄは、上述の通り、外気用と部屋還流空気（内気）用に２系統の送風ファンを装備し、これらが空気を能動的に送り出すので、ガス交換面を挟んでの２つの気流の速さを加味すると、更に、この１０倍程度のガス交換能力向上も可能である。
上記、多層構造（層数Ｎ）を持つガス交換装置８０内のガス交換膜２６の総面積は、最低限、数式（１５）を満たせば、人が内部で活動するに十分な酸素濃度が担保され、この面積が大きければ大きいほど、これに加えて、脱臭や有害ガス排出機能も高まっていく。即ち、（Ｖ／Ａ）／（Ｄ／Ｌ）｝によるスケーリングは、また、ガス交換装置８０のガス交換部７０が有する“ガス交換膜／内気／ガス交換膜／外気”という繰り返し構造の“単位胞”（１ユニット）についても当てはめることができる。例えば、図８或いは図１１に示した高清浄部屋システム１０の場合、Ｖ（〜２４［ｍ3 ］）／Ａ（〜１．８［ｍ2 ］）〜１３［ｍ］程度であるのに対し、図６０〜６３に示したガス交換装置８０では、ガス交換膜２６の面間隔ｄが典型的には数［ｍｍ］オーダーであるので、Ｖ（＝Ａ×ｄ）／Ａ＝ｄ〜３［ｍｍ］となる。両者の比１３［ｍ］／３［ｍｍ］〜４０００［ｍｍ］より、ガス交換装置８０のガス交換の時定数は、例えば図１２Ｂで観測された“４０分”のオーダーの量から、その４０００分の１の短さ、即ち、約１秒弱のオーダーの時間であると分かる。例えば、体積３０［ｍ3 ］の居住空間に対しては、ガス交換装置８０へ流入する外気、内気の風量は、定常時か緊急時かに応じて、０．２５［ｍ3 ／ｍｉｎ］〜数十［ｍ3 ／ｍｉｎ］程度の値をとる（この値は、部屋の体積に対してスケールする）ので、上記のガス交換装置８０の典型的サイズ（０．４５×０．９×１．８［ｍ3 ］〜０．８［ｍ3 ］）からすると、装置内を気流が通過する時間は、数秒〜約１分程度の時間となる。これは、上記のガス交換装置８０のガス交換時定数の数倍以上であるので、外気と内気は、ガス交換装置８０の内部を流れる間には十分にガス交換を行い、出口の部分では、両者はほぼ平衡状態に達しうることがわかる。このように、外気と、部屋１内の空気とのガス交換を、各ガス交換面の中央部で面を挟んで流れる２つの気流の間で、効率的に分子の相互濃度拡散を行わせることができる。ガス交換装置８０に流れ込む内気の風量に対し、同じく流れ込む外気の風量を等しいかそれ以上とすることが望ましい。好適には、ガス交換装置８０内を流れる内気の風量に対し、数倍乃至１０倍以上とするが、この際には、同時に、ガス交換膜を挟んで流れる、内気と外気の２つの気流の速度ベクトルにおいて、平行成分が大きい配置をとることで、ベルヌーイの定理に従って、ガス交換膜を介する圧力差をほぼゼロにすることが望ましい。この２つの気流の速度ベクトルは完全に平行であることがベストであるが、各ガス交換面の中央部で面を挟んで対角線状にクロスさせることもこれに次いで大変有効である。このため、外気の流れる部分の断面積を、内気のそれより、上記の風量の比と相殺する様に大きくすることが肝要である。即ち、ガス交換装置８０における、外気流量／内気流量の比を、外気流路におけるガス交換膜間隔／内気流路におけるガス交換膜間隔の比に一致させることが好ましい。正味のガス交換膜面積（ガス交換膜総面積）Ａ0 はＡ0 ＝ＮＡで与えられ、図６に示す高清浄部屋システム３００におけるガス交換膜３０６や図１１に示す高清浄部屋システム１０におけるガス交換膜２６の面積Ａに対応する量は、多層構造を有するガス交換装置においては、ガス交換膜の総面積であるＡ0 である。また、上記ガス交換膜２６の両側の空気流が平行、或いは準平行である場合には、この流れの方向に直交する面で切ったガス交換膜２６の断面を、ジグザグ（山折り谷折り）形状として実効面積を増やし、ガス交換能を高めることも有効である。
図６４Ａは図６２に示したガス交換装置の実機（試作機）を示し、図６４Ｂは図６４Ａに示すガス交換装置の上面図である。図６４Ａにはガス交換装置の気流の配置が示されている。ガス交換装置の長さは約９０ｃｍ、幅は約６０ｃｍで、多層膜構造の総厚みは約２０ｃｍである。図６５は、高清浄部屋システム１０の部屋に図６４Ａに示すガス交換装置を組み込んだ例であり、図５９に示す高清浄部屋システム１０を実機で実現したものに相当する。図６５の向かって左の直方体形状の部屋の、６側面の内の５面をビニール、残る１面をＴｙｖｅｋとして、この空間を完全密閉にした上で、内部でガスコンロを炊くことで酸素を消費し、この状況で、上記のガス交換装置の動作の有り無しでの上記閉空間の酸素濃度を測定した結果を図６６に示す。ガス交換装置を動作させないと、図６６に示すように、１９％を切って、酸素濃度は減少し続ける。しかし、ガス交換装置を動作させると、内部の酸素濃度の低下が下げ止まり、２０％弱で一定となる。ガス交換装置が優れたガス交換能を持つことを証明している。段落０１３５で詳述した方法で得られるＤ／Ｌを基に、段落０１３５に記載した処方及び式１７に従って、ガス交換膜の大きさと総枚数、流す流量を設定することで、ターゲット酸素濃度を実現することができる。このガス交換装置は、上記の解析から解る通り、本発明における部屋のＶ／Ａが小さい場合の極限と考えることができることから、本発明のガス交換膜を備えた中空壁の極限形ととらえることができ、従って、このガス交換装置を以て、本発明のガス交換膜を備えた中空壁を代替することも用途に応じてできる。
また、例えば、この実施の形態において示した高清浄部屋システム１０に設けられるガス交換装置８０を、ガス交換装置８０Ｄとすると、ガス交換装置８０Ｄのガス交換部７０の内部に設けられたガス交換膜２６は、天井壁２ａに対して垂直に並ぶことになる。即ち、ガス交換膜２６の面の法線ベクトルは、重力方向と直交する。従って、外気が含む多様な塵埃は、ガス交換膜２６の面上に降下するのではなく、ガス交換部７０を構成する壁面上、例えば、図５０向って手前の面上に留まるのみである。従って、ガス交換装置８０Ｄのガス交換膜２６のガス交換能力は、目詰まりの問題から格段に開放される。
高清浄部屋システム１０を上述のようにして構成することで、局所排気系を備えた高清浄部屋システム１０を実現することが出来る。例えば、養護ホームのオムツ交換時等の局所排気が望ましいときにこの高清浄部屋システム１０を用いることで、内部の清浄度を犠牲にせず、且つ、局所的な異臭の発生にも対応できるようになる。また、この高清浄部屋システム１０は、溶剤などを使う塗装工程を清浄環境を維持しながら、安全に行うことができる。その他のことは、第５〜２１のいずれかの実施の形態の高清浄部屋システム１０と同様である。
この第２２の実施の形態によれば、第５〜２１の実施の形態と同様な利点を有するとともに、局所排気系を備えた高清浄部屋システム１０を実現することが出来る。例えば、養護ホームのオムツ交換時等の局所排気が望ましいときにこの高清浄部屋システム１０を用いることで、内部の清浄度を犠牲にせず、且つ、局所的な異臭の発生にも対応できるようになる。また、この高清浄部屋システム１０は、溶剤などを使う塗装工程を清浄環境を維持しながら、安全に行うことができる。
＜第２３の実施の形態＞
図６７は第２３の実施の形態である高清浄部屋システム１０を示す。この高清浄部屋システム１０は、第７の実施の形態で示した高清浄部屋システム１０と同様に複数の部屋１を連結した形態を有している。図６７に示すように、高清浄部屋システム１０は、主室２０と前室４０とを有する部屋１が廊下３３に沿って４つ連結されているが、連結数は４に限られることなく、適宜選択することができる。部屋１の左側の側壁が、内部空間を内包する構造を有する壁９となっている。また、それぞれの部屋１は、前室４０を備えており、主室２０の清浄度を破ることなく、主室２０と外部の間を行き来できる。
部屋１は、前室４０と主室２０とを有する。前室４０は廊下３３に面する側壁に出入り口８を有し、ユニットバスなどのユーティリティースペース１９に接し、出入り口８と互いに対向するようにして設けられた障子戸４７ａによって部屋１の内部が仕切られることによって形成される。各部屋１の図中向かって左側の側壁は、第５の実施の形態において示した壁９の構造を有している。また、図６７に示す構造から分かるように、ここに用いられる壁９は、重力に沿う方向で内部空間７へのフレッシュエアの出し入れを行う図９Ｂのタイプであり、壁９の頂面には外気導入口１１ｅと内気排出口１１ｆとが設けられており、壁９の頂面は天井壁２ａと同一平面上にあるように設けられている。前室４０の構成は、第６および第１７〜２１のいずれかの実施の形態において示した前室４０の構成を適宜選択することが可能である。部屋１の内部の構成のうち、前室４０以外の部分は主室２０を構成するため、部屋１内に前室４０を備えることで、主室２０の清浄度を破ることなく、主室２０と外部との間を行き来できる。主室２０の構成は、図５９において示した第２２の実施の形態による部屋１（居住空間６）と同様な構成を有しており、例えば、気体流路２４の内部にはさらに光触媒６１が設けられている。この光触媒の設置の有無は、主室２０の用途に応じて、適宜選択することができる。部屋１の主室２０側の構成は、具体的には、主室２０上の天井裏５に、主室２０に空気が吹き出し可能なようにファン・フィルターユニット２１が設けられており、主室２０と内部空間７とを隔てる壁９ａの一部がガス交換膜２６で構成されており、内部空間７内の空気と主室２０内の空気とがやり取り可能となっている。
主室２０における天井裏５側の天井壁２ａ上には、外気導入ダクト８３ａと排気ダクト８３ｂとが設けられている。外気導入ダクト８３ａは、４つの連なる部屋１を横断するようにして設けられ、外気導入ダクト８３ａの一方の端部である外気吸気口８５にはシロッコファンなどの送風機構８２を有する。排気ダクト８３ｂも、外気導入ダクト８３ａと同様に設けられ、排気ダクト８３ｂの外気吸気口８５側の端部である排気口８６にはシロッコファンなどの送風機構８２を有する。また、外気導入ダクト８３ａと、排気ダクト８３ｂとは一定間隔を置いて互いに平行に設けられている。外気導入ダクト８３ａは、各々の部屋１の外気導入口１１ｅを気密性を持って順に連結するようにして設けられ、各々の部屋１の外気導入口１１ｅには内部空間７内に外気を導入する管８３ｃが接続される。また、排気ダクト８３ｄは、各々の部屋１の内気排出口１１ｆを気密性を持って順に連結するようにして設けられ、各々の部屋１の内気排出口１１ｆには内部空間７内から気体を排出する管８３ｄが接続されている。このように構成されることで、外気吸気口８５から吸入された外気は、外気導入ダクト８３ａを通り外気導入口１１ｅを介して各部屋１の壁９の内部空間７に順に導入され、各部屋１の壁９の内部空間７から内気排出口１１ｆを経て排出される内気は、順に排出され、排気ダクト８３ｂを通って排気口８６から排出される。また、管８３ｃは外気導入口となる先端開口部が、部屋１の床近傍となるように構成され、管８３ｄは内気排出口となる先端開口部が天井壁２ａの近傍となるように構成される。この構成は、例えば、夏など外気吸気口８５から導入される空気が暖かい場合に、空気の循環効率が高まるが、これに限られるものではなく、例えば、管８３ｃと管８３ｄの長さを逆転させることで、冬など外気吸気口８５から導入される空気が冷たい場合に、空気の循環効率の高まる構造とすることができる。特に後者は、ガス交換膜２６を挟む２つの気流の速度ベクトルにおいて平行成分が大きくなることからも推奨される配置である。内部空間７内の外気導入部および排出部は、内部空間７内の領域のうち気体流路２４が形成されていない領域から少なくとも一部が選ばれる。
主室２０内の内壁９ａ側の角部２箇所には、２つのファン・フィルターユニット７８が載置されている。ファン・フィルターユニット７８は、風量がファン・フィルターユニット２１の風量の少なくとも数分の一、望ましくは一桁以上小さく、除塵能力と送風能力を有する機器であれば基本的には限定されるものではないが、例えば、主室２０の容積をＶとすると、Ｖ／２ｈ［ｍ3 ／ｈ］以上であることが好ましく、病院や特別養護老人ホームの個室等、あるいは、４〜１０人位が定員の病室等に対しては、空気供給量が１５［ｍ3 ／ｈ］以上６６［ｍ3 ／ｈ］以下の小流量ファン・フィルターユニットであることが好ましい。小流量ファン・フィルターユニットとしては、例えば、ブルーエア社製のブルーエアミニ（商品名）が好適である。図６８は、この小流量ファン・フィルターユニットの概観を示した斜視図である。この小流量ファン・フィルターユニットは、本体部７８ａに、フィルター部７８ｂが組み合わされて構成され、フィルター部７８ｂの背面部から吸入された空気は本体部７８ａの前面から吹き出されるようにして、本体部７８ａの内部に送風機構が設けられる。この小流量ファン・フィルターユニットは、その外寸は幅が１６０［ｍｍ］、奥行き９５［ｍｍ］、高さ１９０［ｍｍ］、重量が０．７ｋｇ（フィルター含む）、運転音が４４［ｄＢ］、清浄空気供給量が２９［ｍ3 ／ｈ］、定格消費電力は５［Ｗ］である。また、この小流量ファン・フィルターユニットは、主室２０の内部で設置位置を変更することが可能である。また、内部空間７と主室２０との境界にファン・フィルターユニット７８を２つ設置し、一方のファン・フィルターユニット７８が外気の導入をするように、もう一方のファン・フィルターユニット７８を内気の排気をするように設置することで主室と外部との換気機構とすることもできる。この場合、２つのファン・フィルターユニット７８は一方が外気を吸気し、もう片方は内気を排気するため、この場合においても、内気排気用のファン・フィルターユニット７８の寿命・効率を、開放系で用いる場合に比べ数百倍以上に高めることができることは維持される。また、この２つのファン・フィルターユニット７８は、主室２０と廊下や戸外等との間に設置してもよい。このことにより、例えば、時を経た場合のこれら小流量ファン・フィルターユニットの交換の“ロータリー交換”が可能となる。即ち、老朽化した外気吸気口８５側の送風機構８２をそれまで内気排気に用いていたファン・フィルターユニット７８で置き換え、新品のファン・フィルターユニット７８を内気排気用に設置することが勧められる。その他のことは、第５〜２２のいずれかの実施の形態と同様である。図６７に示す高清浄部屋システム１０の各部屋に設置された２つのファン・フィルターユニット７８の一つは、図６に示す給気ファン３１９と除塵フィルター３２０とのペアに、もう一つが図６に示す排気ファン・フィルターユニット３２３に相当する。
この第２３の実施の形態によれば、第５〜２２のいずれかの実施の形態と同様な利点を有するとともに、部屋１を複数連結し、各部屋１の外気導入部をダクトによって連結し、各部屋１の排出部を別のダクトによって連結し、それぞれのダクトに送風機構を設けたので、複数連結された部屋１への外気導入および内気排出を一括で行うことができる。また、多数の部屋１を有する集合住宅、介護ホーム、病院、或いは塗装工場などに対し必要に応じて、高清浄部屋システム１０の構成を適宜選択し、さらに、ガス交換装置８０を組み込むなどすることで、簡易に低塵埃空間を得られるだけでなく、化学物質、臭い、有機溶剤分子なども短時間に排出・分解できる超高清浄空間を得ることができる。高清浄部屋システム１０をこのように構成することで、中で療養する人の健康回復を早めたり、或いは、中で塗装作業等に従事する人々の胆管ガン罹患リスク等を低減したりすることができる。
＜第２４の実施の形態＞
図６９は第２４の実施の形態である高清浄部屋システム１０を示す。この高清浄環境システム１０は、第２３の実施の形態において示した高清浄部屋システム１０の、連結された複数の部屋１の居住空間を連通させ、この連通した部位に１つ或は少数のファン・フィルターユニット２１を配置した集中システムである。
図５１に示すように、高清浄環境システム１０は、主室２０と前室４０とを有する部屋１が４つ連結されており、図６７において示した高清浄環境システム１０と基本的に同様な構成を有する。天井裏５側の天井壁２ａ上には、吸気側ダクト８７ａと送風側ダクト８７ｂと吸気側ダクト８７ａと送風側ダクト８７ｂとを連結する連結ダクト８７ｃをさらに有する。吸気側ダクト８７ａと送風側ダクト８７ｂとは一定距離を置いて互いに対向して設けられ、外気導入ダクト８３ａと排気ダクト８３ｂとで挟まれる領域に設けられる。この場合、吸気側ダクト８７ａおよび送風側ダクト８７ｂは、外気導入ダクト８３ａおよび排気ダクト８３ｂと離れて設けられることが好ましいがこれに限定されるものではない。
各部屋１の壁９の内部空間７内には、天井壁２ａに設けられた開口である、吹き出し口２２が設けられており、吸気側ダクト８７ａは、各部屋１の吹き出し口２２を順に接続するようにして設けられる。また、吹き出し口２２の上流部には部屋１に風が送り出されるようにして各部屋１ごとに送風部８８が設ける形態を有してもよく、その場合には、吸気側ダクト８７ａは、各部屋１の送風部８８を気密性を持って順に接続される。また、各部屋１を構成する壁９の頂壁には、外気導入口１１ｅおよび内気排出口１１ｆに加えて、開口２５が設けられている。開口２５は、外気導入口１１ｅと内気排出口１１ｆとの間に設けられ、開口２５と、内壁９ａに設けられた開口２３とは、気体流路２４によって気密性を持って接続されている。吸気側ダクト８７ａは、各部屋１の開口２５を順に接続するようにして設けられている。吸気側ダクト８７ａの下流側の端部と送風側ダクト８７ｂの上流側の端部とは、部屋１の外部に設けられた連結ダクト８７ｃで連結されており、連結ダクト８７ｃの内部には光触媒６１とファン・フィルターユニット２１とが設けられている。ファン・フィルターユニット２１は、例えば、集中空気濾過器、集中空気清浄機などで構成されるが、例えば、上記に示した、ガス交換装置８０を用いることが好ましい。光触媒６１は、例えば、光触媒材料を用いたフィルター、このフィルターを用いた空気清浄装置などが好適である。また、ファン・フィルターユニット２１は、例えば、大容量ファン・フィルターユニットであることが好ましく、例えば、主室２０の容積が４５ｍ3 の場合、各部屋当たり空気供給量が４［ｍ3 ／ｍｉｎ］以上２２［ｍ3 ／ｍｉｎ］以下であることが好ましい。また、吸気側ダクト８７ａには、各部屋１の端に設けられた壁９に格納された気体流路２４を通じて順に空気が送り出され、全ての部屋１からダクト８７ａ内に空気が送り出され合流した後に、連結ダクト８７ｃに内部に入って９０度方向を転換する。連結ダクト８７ｃに内部に入った後はファン・フィルターユニット２１と光触媒６１とを順次通過し、送風側ダクト８７ｂの内部に入ってさらに９０度方向転換をして、各部屋１に設けられた吹き出し口２２から、各主室２０に気体が送り出される。このとき、吸気側ダクト８７ａの上流端部に接続される気体流路２４と送風側ダクト８７ｂの下流端部に接続される吹き出し口２２とが、同じ主室２０内部に設けられているので、各部屋１において、当該部屋内気を取り込む気体流路２４下端の開口２３と、当該吸引空気を清浄化処理後、その吸引気体全量を、ファン・フィルターユニット２１と光触媒６１で処理後、再び、上記部屋内部に戻す吹き出し口２２とが、対となって設けられており、全体として密閉されて構成されている。このように構成されることで、各部屋１のそれぞれに設けられた吸入口である気体流路２４下端の開口２３と、吹き出し口２２とが、部屋１の外部に設置されたファン・フィルターユニット２１と連通する。このことから、上述した１００％循環フィードバック系を、１つのファン・フィルターユニット２１で４つの部屋１に同時に設けることができ、１つのファン・フィルターユニット２１で複数の部屋１に清浄空気を供給することができる。図６９に示す高清浄部屋システム１０の各部屋に設置された２つのファン・フィルターユニット７８の一つは、図６に示す給気ファン３１９と除塵フィルター３２０とのペアに、もう一つが図６に示す排気ファン・フィルターユニット３２３に相当する。
図７０は第２４の実施の形態である高清浄部屋システム１０の変形例を示す。この高清浄部屋システム１０は、図６９において示した高清浄部屋システム１０のうち前室４０の構成を省略したものである。その他の構成は、図６９において示した高清浄部屋システム１０と同様に構成することができる。この形態は、部屋１の出入りの頻度が少なく、相対的に居住空間内部に滞在する時間が長い場合に、好適なシステムである。その他のことは、第５〜２３のいずれかの実施の形態と同様である。
この第２４の実施の形態によれば、第５〜２３のいずれかの実施の形態と同様な利点を有するとともに、１００％循環フィードバック系を１つのファン・フィルターユニット２１で複数の部屋１に同時に設けることができ、１つのファン・フィルターユニット２１で複数の部屋１に清浄空気を供給することができ、このような集中システムにより、複数の部屋１の一括清浄化を行うことができる。
＜第２５の実施の形態＞
第２５の実施の形態においては、高清浄部屋システム１０のファン・フィルターユニット２１として図７１Ａ、ＢおよびＣに示す放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニット１５０を用いる。
図７１Ａ、ＢおよびＣに示すように、この放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニット１５０は直方体形状の箱状の筐体１５１を有する。筐体１５１は放射線遮蔽材料からなる。筐体１５１の内部に送風ファン１５２および塵埃フィルター１５３が設けられている。塵埃フィルター１５３としては、例えば、ＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルターなどのほか、ダスト微粒子の捕集効率がこれらのＨＥＰＡフィルター、ＵＬＰＡフィルターより低い、例えば捕集効率が９９％以下、あるいはさらに９５％以下のフィルターを用いてもよい。筐体１５１の上壁１５４にはスリット状の長方形の開口１５５が互いに平行に複数設けられている。筐体１５１の上壁１５４と送風ファン１５２との間の空間には、各開口１５５に面して、各開口１５５より大きい長方形のスリット状の放射線遮蔽部材１５６が設けられている。この放射線遮蔽部材１５６は、上壁１５４に垂直な方向から各開口１５５を見たときに筐体１５１の内部が見えないように設けられる。同様に、筐体１５１の下壁１５７には長方形のスリット状の開口１５８が互いに平行に複数設けられ、筐体１５１の下壁１５７と塵埃フィルター１５３との間の空間には、各開口１５８に面して、各開口１５８より大きい長方形のスリット状の放射線遮蔽部材１５９が設けられている。この放射線遮蔽部材１５９は、下壁１５７に垂直な方向から各開口１５８を見たときに筐体１５１の内部が見えないように設けられる。この場合、放射線遮蔽部材１５６、１５９は、塵埃フィルター１５３のどの位置に捕集される放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から放射される放射線も、筐体１５１の各開口１５５、１５８から直接外部に出ないように形成される。また、筐体１５１の壁および放射線遮蔽部材１５６、１５９の厚さは、塵埃フィルター１５３のどの位置に捕集される放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から任意の方向に向かう直線について、その直線が筐体１５１の壁および／または放射線遮蔽部材１５６、１５９を横断する距離の合計が、放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から放射される放射線群の最大飛程または吸収長のうちの最も大きいもの以上になるように設定されている。筐体１５１の内部で塵埃フィルター１５３の近傍には、好適には、ＣｓＩ（Ｔｌ）シンチレーター、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーター、Ｂｉ4 Ｇｅ3 Ｏ12シンチレーター、Ｓｉ／ＣｄＴｅコンプトンカメラ等の放射線モニターが設置される。この放射線モニターにより、塵埃フィルター１５３への放射性物質の蓄積量をモニターすることができる。また、この放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニット１５の筐体１５１、塵埃フィルター１５３の外枠、あるいはこれらの表面コート材には、不安定放射性同位元素を持たない元素による素材を用いることが望ましい。筐体１５１を構成する素材はむき出しでなく、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのコーティングや塗装等による表面保護が施されていることが望ましい。また、図７１には図示していないが、放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニット１５の筐体１５１の外部近傍にも上記と同様な放射線モニターを設置して、放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニット１５が正常に動作していることを常時モニターしておくことが望ましい。
この放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニット１５０の筐体１５１の構造は、放射線は散乱がない限り直進し、気流は流路に沿って方向が制御できることに基づいて発明されている。遮蔽は考慮すべき放射線の飛程に関する考察により、β線よりも（エネルギー数百ｋｅＶ〜２ＭｅＶ程度の）γ線を抑えることが必要であることが分かる。このエネルギー領域のγ線は、コンプトン散乱によりエネルギーを失う。この散乱断面積は知られており、たとえ散乱により進行方向が変わっても、十分に高い確率で（ほぼ１００％）筐体１５１の壁または放射線遮蔽部材１５６、１５９を横切るように設計することができる。すなわち、この筐体１５１においては、上壁１５４の各開口１５５から入った空気は、図７０Ｂ中の矢印で示すように放射線遮蔽部材１５６により流路が水平方向および垂直方向に繰り返して曲げられた後に送風ファン１５２を通って塵埃フィルター１５３に入る。そして、この塵埃フィルター１５３から出た空気は、放射線遮蔽部材１５９により流路が水平方向および垂直方向に繰り返して曲げられ、下壁１５７の各開口１５８から外部に出るようになっている。放射線遮蔽部材１５６と上壁１５４とのオーバーラップ長さは、放射線遮蔽部材１５６の間隔に対する比を、好適には１以上、例えば３程度に設定する。同様に、放射線遮蔽部材１５９と下壁１５７とのオーバーラップ長さは、放射線遮蔽部材１５９の間隔に対する比を、好適には１以上、例えば３程度に設定する。ここで、上壁１５４の開口１５５、放射線遮蔽部材１５６、下壁１５７の開口１５８および放射線遮蔽部材１５９の面積および位置は、上壁１５４の開口１５５から入る空気が円滑に流れて送風ファン１５２に入り、塵埃フィルター１５３から出た空気が円滑に流れて下壁１５７の開口１５８から出るように選択される。また、この塵埃フィルター１５３のフィルター材（ろ材）に捕集された放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から放射される放射線は、どの方向に放射される放射線であっても、筐体１５１の放射線遮蔽材料からなる壁および／または放射線遮蔽部材１５６、１５９に当たって確実に遮蔽され、筐体１５１の外部には放射されない。
筐体１５１および放射線遮蔽部材１５６、１５９を構成する放射線遮蔽材料の具体例について説明する。例えば、原子炉の事故に伴い外部に放出される放射性同位元素は、その崩壊の過程（β崩壊、γ崩壊）は、エネルギーを含め同定されている。
例えば、ヨウ素１３１（ 131Ｉ）では、約９０％がβ崩壊して６０６ｋｅＶのβ線を放射した後、γ崩壊して３６４ｋｅＶのγ線を放射し、約１０％がβ崩壊して３３４ｋｅＶのβ線を放射した後、γ崩壊して６３７ｋｅＶのγ線を放射する。一方、セシウム１３７（ 137Ｃｓ）では、約９５％がβ崩壊して５１２ｋｅＶのβ線を放射した後、γ崩壊して６６２ｋｅＶのγ線を放射し、約５％がβ崩壊して１．１７ＭｅＶのβ線を放射する。
以下においては、特にヨウ素１３１およびセシウム１３７について述べるが、種々の放射性同位元素から放射されるβ線のエネルギーと吸収係数との関係などの知見により、崩壊過程のエネルギーを勘案することにより、他の放射性同位元素にも適用することができる。
上述のように、ヨウ素１３１およびセシウム１３７のβ崩壊に対しては、６０６ｋｅＶのβ線を遮蔽すれば、ヨウ素１３１では１００％、セシウム１３７でも９５％β線を遮蔽することができる。さらに、１．１７ＭｅＶのβ線を遮蔽すれば、セシウム１３７についても１００％β線を遮蔽することができる。
β線のエネルギーと最大飛程Ｒとの関係より、約６４０ｋｅＶのβ線の最大飛程は、約２５０ｍｇ／ｃｍ2 と分かる。放射線遮蔽材料として、例えば鉛（Ｐｂ）を用いるとすると、その密度は１１．３ｇ／ｃｍ3 であるので、厚さが０．３ｍｍ程度あれば、６４０ｋｅＶのβ線を十分遮蔽することができることが分かる。１．２ＭｅＶのβ線を遮蔽するには、最大飛程が約５００ｍｇ／ｃｍ2 であることより、厚さが０．６ｍｍあればよい。ストロンチウム９０（90Ｓｒ）は中性子過剰であるためβ崩壊によりイットリウム９０（90Ｙ）を生成し、これは半減期が６４時間と不安定でさらにβ崩壊して安定なジルコニウム９０（90Ｚｒ）となる。90Ｓｒは半減期が２８．７９年であり、90Ｙのβ崩壊エネルギーは２２７９．７８３±１．６１９ｋｅＶと、90Ｓｒのβ崩壊エネルギー５４５．９０８±１．４０６ｋｅＶよりもかなり高いが、１．３ｇ／ｃｍ2 程度の飛程であるので、厚さ１．５ｍｍの鉛を用いて遮蔽することができる。このように、一般に荷電粒子である電子（β線）は、荷電中性である光子（γ線）に比べて電磁相互作用が大きくなり、その分飛程が小さくなるので、より薄い遮蔽物質（金属板、コンクリートスラブ等）で抑えることができる。
他方、ヨウ素１３１およびセシウム１３７のγ崩壊に対しては、６６２ｋｅＶのγ線を遮蔽すれば、ヨウ素１３１では１００％、セシウム１３７でも１００％γ線を遮蔽することができる。
γ線のエネルギー、すなわち光子エネルギーと種々の物質のγ線の吸収長との関係より、６６２ｋｅＶのγ線の吸収長は約９ｇ／ｃｍ2 である。放射性物質としてセシウム１３７およびセシウム１３４を考慮に入れても、筐体１５１の壁および放射線遮蔽部材１５６、１５９の吸収長が１０ｇ／ｃｍ2 以上であれば、これらのセシウム１３７およびセシウム１３４からのγ線を遮蔽することができる。放射線遮蔽材料として例えば鉛（Ｐｂ）を用いるとすると、その密度は１１．３ｇ／ｃｍ3 であるので、（９／１１．３）ｃｍ≒８ｍｍ程度あれば、ヨウ素１３１、セシウム１３７およびセシウム１３４からのγ線を十分遮蔽することができることが分かる。
β崩壊の後にγ崩壊が起こるというシリアル性を加味して、０．６ｍｍ＋８ｍｍ〜９ｍｍの厚さの鉛板を用いると良い。特に、光子エネルギー対吸収長プロットにおいて、６００ｋｅＶから１ＭｅＶにかけての光子エネルギーに対し、吸収長は、水素を除く元素で、狭い領域に収束してくるので、鉛以外の他の物質でも、その密度が小さければ、それに反比例して厚さを大きくすることで、鉛板に代えて用いることができる。例えば、部屋の側壁に用いるにはコンクリートでも良く、コンクリートの密度が２．３ｇ／ｃｍ3 であることから、その厚さを９ｍｍ×（１１．３／２．３）〜５ｃｍとすれば良い。
１９８６年に起きたチェルノブイリ原子力発電所の事故後の残存放射線の経時変化より、事故後、１００日以降は、ヨウ素１３１は残存せず、３年目以降はセシウム１３７およびセシウム１３４から放射されるβ線およびγ線の影響を考えれば良い。
セシウム１３４からの寄与は、事故後６００〜８００日を越えると相対的に減ってくるが、この寄与も抑えることが望ましい。セシウム１３４からは、セシウム１３７からのγ線より高いエネルギー（７９６ｋｅＶ、８０２ｋｅＶ、１．３６５ＭｅＶ）のγ線が出てくる。これらのγ線を抑えるには、２０ｇ／ｃｍ2 の吸収長を持つ遮蔽板を用いれば良い。鉛では、１８ｍｍ程度の厚さになる。特に、光子エネルギー対吸収長プロットにおいて、６００ｋｅＶから１ＭｅＶにかけての光子エネルギーに対し、吸収長は、水素を除く元素で、１５〜３０ｇ／ｃｍ2 でほぼ一致するので、２ＭｅＶ以下のエネルギーのγ線を抑える上で、この吸収長は（水素を除いて）物質を選ばぬ普遍的な値となる。
次に、放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニット１５０の動作について説明する。ここでは、最初、高清浄部屋システム１０の周囲の環境の空気中に放射性物質および／または放射性物質含有微粒子が含まれ、この高清浄部屋システム１０の部屋１ａの内部の空気も同じく放射性物質および／または放射性物質含有微粒子が含まれていて通常の室内環境のような低清浄度であるとする。
ファン・フィルターユニット１５０を作動させると、図７０Ｂ中矢印で示すように、部屋１ａの内部の空気は、ファン・フィルターユニット１５０の入口に入る。こうしてファン・フィルターユニット１５０の内部に入った空気は送風ファン１５２により塵埃フィルター１５３に送られ、塵埃フィルター１５３を通過することで放射性物質および／または放射性物質含有微粒子が除去される。こうして放射性物質および／または放射性物質含有微粒子が除去された空気は、ファン・フィルターユニット１５０の出口から出た後、下方に流れる。こうして、下方に流れた空気は再び、ファン・フィルターユニット１５０の入口に入り、上記のことが繰り返される。これを繰り返すことにより部屋１ａの内部の空気から放射性物質および／または放射性物質含有微粒子が除去されて清浄化が行われる。また、この際、既に述べたように、この清浄化の過程で塵埃フィルター１５３のフィルター材に捕集された放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から放射される放射線が筐体１５１の外部に放射されるのを防止することができる。
以上のように、この第２５の実施の形態によれば、ファンフィルターユニット１５０は、壁が放射線遮蔽材料から構成された筐体１５１および放射線遮蔽材料から構成された放射線遮蔽部材１５６、１５９により覆われているため、塵埃フィルター１５３に捕集された放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から放射される放射線が部屋１ａの内部に放射されるのを確実に防止することができる。また、既に述べたように、塵埃フィルター１５３のダスト捕集効率γは、例えばＨＥＰＡフィルターのように９９．９９％以上とする必要はなく、例えば９５％程度でも十分に高い清浄度を得ることができる。例えば、塵埃フィルター１５３としてγ＝９５％の中性能フィルター（障子紙ガス交換膜を用いたもの）を用いることができる。このように塵埃フィルター１５３としてγ＝９５％の中性能フィルターを使っても、クラス１００を切る良好な清浄度が得られる。このため、塵埃フィルター１５３のフィルター材（ろ材）として例えば樹脂のような非ガラス繊維質材、またフレームとしても木材等の廃棄処理が容易なものを用いることができる。これによって、フィルター材としてガラス繊維を用いるＨＥＰＡフィルターでは、廃棄する際には埋め立て等の対処が必要であり、大量に廃棄物が発生するときはその対処が事実上不可能であったのに対し、フィルター材として樹脂のような非ガラス繊維質材、フレームとして木材等を用いた塵埃フィルター１５３は使用後の廃棄処理が、フィルター、フレーム一括焼却等が容易であり、廃棄物処理という静脈産業的見地の効率向上に絶大な効果がある。また、ダスト捕集効率γが例えば９５％程度と小さい塵埃フィルター１５３を用いることにより、ＨＥＰＡフィルターに比べて目詰まりが起きにくく、長期間使用することができるという利点を得ることができる。
〈第２６の実施の形態〉
第２６の実施の形態においては、高清浄部屋システム１０のファン・フィルターユニット２１として図７２Ａ、ＢおよびＣに示す放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニット１５０を用いる点が、第２５の実施の形態と異なる。ここで、図７２Ａは上面図、図７２Ｂは正面図、図７２Ｃは右側面図である。
図７２Ａ、ＢおよびＣに示すように、この放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニット１５は直方体形状の箱状の筐体１５１を有する。筐体１５１は放射線遮蔽材料からなる。筐体１５１の内部に送風ファン１５２および塵埃フィルター１５３が収容されている。筐体１５１の上壁１５４にはスリット状の長方形の開口１５５が互いに平行に複数設けられている。筐体１５１の上壁１５４と送風ファン１５２との間の空間には、各開口１５５に面して、各開口１５５より大きい細長い長方形状の平面形状を有する水平部１５６ａとこれに垂直な垂直部１５６ｂとからなる逆Ｔ字型の断面形状を有する放射線遮蔽部材１５６が設けられている。放射線遮蔽部材１５６の垂直部１５６ｂは筐体１５１の上壁１５４の開口１５５を貫通して設けられており、各開口１５５に入る気体の流路を垂直部１５６ｂの両側に分割している。同様に、筐体１５１の下壁１５７には長方形のスリット状の開口１５８が互いに平行に複数設けられ、筐体１５１の下壁１５７と塵埃フィルター１５３との間の空間には、各開口１５８に面して、各開口１５８より大きい細長い長方形状の平面形状を有する水平部１５９ａとこれに垂直な垂直部１５９ｂとからなる逆Ｔ字型の断面形状を有する放射線遮蔽部材１５９が設けられている。放射線遮蔽部材１５９の垂直部１５９ｂは筐体１５１の下壁１５７の開口１５８を貫通して設けられており、各開口１５８に入る気体の流路を垂直部１５９ｂの両側に分割している。この場合、放射線遮蔽部材１５６、１５９は、塵埃フィルター１５３のどの位置に捕集される放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から放射される放射線も、筐体１５１の各開口１５５、１５８から直接外部に出ないように形成される。また、筐体１５１の壁および放射線遮蔽部材１５６、１５９の厚さは、最も単純には、透過力の最大の放射線の飛程あるいは吸収長とすることで、塵埃フィルター１５３のどの位置に捕集される放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から任意の方向に向かう直線について、その直線が筐体１５１の壁および／または放射線遮蔽部材１５６、１５９を横断する距離の合計が、放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から放射される放射線群の最大飛程または吸収長のうちの最も大きいもの以上とすることができる。例えば、事故後３０００日後の残存放射性物質であるセシウム１３７に対しては、６６１ｋｅＶのγ線を抑えるべく、鉛の場合で厚さ約９ｍｍの板を用いれば良い。ここでも、放射線遮蔽部材１５６の水平部１５６ａと上壁１５４とのオーバーラップ長さは、流路幅（水平部１５６ａの間隔）に対する比を、好適には１以上、例えば３程度に設定することが望ましい。例えば、流路幅が５ｍｍ（１ｃｍ）程度とすると、オーバーラップ長さは５ｍｍ〜１５ｍｍ（１ｃｍ〜３ｃｍ）程度とする。この構造で開口１５５を形成すると、図７１Ｂでは３列の場合を示しているが、例えば、６５ｃｍ角の塵埃フィルター１５３を用いる場合で、流路幅が５ｍｍの時、最大で６５０ｍｍ／（５ｍｍ＋５ｍｍ＋５ｍｍ＋５ｍｍ＋５ｍｍ＋５ｍｍ）〜２０列程度の開口１５５を設けることができる。流路幅が１ｃｍの時、最大で６５ｃｍ／（１ｃｍ＋１ｃｍ＋１ｃｍ＋１ｃｍ＋１ｃｍ＋１ｃｍ）〜１０列程度の開口１５５を設けることができる。事故後３０００日以前では、セシウム１３４からのγ線も抑える能力を持つべきであり、１．３６５ＭｅＶのγ線を抑えるべく、２０ｇ／ｃｍ2 の吸収長を持つ遮蔽板を用いれば良い。鉛では、１８ｍｍ程度の厚さになる。１〜２ＭｅＶのγ線を抑える吸収長は、炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）等の物質を問わず２０ｇ／ｃｍ2 に収束しているので、密度が異なる分、物質毎に厚さは異なるものの、必要な厚さは、この吸収長を物質の密度で割った値として普遍的に得ることができる。また、上壁１５４の開口１５５、放射線遮蔽部材１５６、下壁１５７の開口１５８および放射線遮蔽部材１５９の面積および位置は、上壁１５４の開口１５５から入る空気が円滑に流れて送風ファン１５２に入り、塵埃フィルター１５３から出た空気が円滑に流れて下壁１５７の開口１５８から出るように選択される。また、この塵埃フィルター１５３のフィルター材（ろ材）に捕集された放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から放射される放射線は、どの方向に放射される放射線であっても、筐体１５１の放射線遮蔽材料からなる壁および／または放射線遮蔽部材１５６、１５９に当たって確実に遮蔽され、筐体１５１の外部には放射されない。
この第２６の実施の形態によれば、第２５の実施の形態と同様な利点を得ることができることに加えて、図７１Ａ、ＢおよびＣに示すファン・フィルターユニット１５を用いていることにより次のような利点を得ることができる。すなわち、上壁１５４の開口１５５に面して設けられた放射線遮蔽部材１５６はこの開口１５５から突出した垂直部１５６ｂを有し、同様に、下壁１５７の開口１５８に面して設けられた放射線遮蔽部材１５９はこの開口１５８から突出した垂直部１５８ｂを有するため、塵埃フィルター１５３のフィルター材に捕集された放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から開口１５５、１５８に向かって放射される放射線を放射線遮蔽部材１５６、１５９の水平部１５６ａ、１５９ａまたは垂直部１５６ｂ、１５９ｂにより確実に遮蔽することができる。
〈第２７の実施の形態〉
第２７の実施の形態においては、高清浄部屋システム１０のファン・フィルターユニット２１として図７３Ａ、ＢおよびＣに示す放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニット１５０を用いる点が、第２５の実施の形態と異なる。ここで、図７３Ａは上面図、図７３Ｂは正面図、図７３Ｃは右側面図である。
図７３Ａ、ＢおよびＣに示すように、この放射性物質および放射線対応ファン・フィルターユニット１３は直方体形状の箱状の筐体１５１を有する。筐体１５１は放射線遮蔽材料からなる。筐体１５１の内部に塵埃フィルター１５３が収容されているが、送風ファン１５２は筐体１５１の内部ではなく、筐体１５１の上壁１５４に設けられている。筐体１５１の上壁１５４にはスリット状の長方形の開口１５５が互いに平行に複数設けられている。筐体１５１の上壁１５４と塵埃フィルター１５３との間の空間においては、上壁１５４の各開口１５５の一方の側の部分の内側に、この上壁１５４に対して角度θ1 傾斜した方向に各開口１５５の中心に向かって延びて長方形状の放射線遮蔽部材１５６ｃが設けられているとともに、各開口１５５の他方の側の部分の内側にはこの上壁１５４に対して角度θ2 傾斜した方向に各開口１５５の中心に向かって延びて長方形状の放射線遮蔽部材１５６ｄが設けられている。ここで、θ1 、θ2 は、減容時の上下方向の圧力に対して容易に屈曲することを旨としているので、例えば３０°以上６０°以下であるが、これに限定されるものではない。また、放射線遮蔽部材１５６ｄは、放射線遮蔽部材１５６ｃと接触せず、かつ放射線遮蔽部材１５６ｃの先端とこの放射線遮蔽部材１５６ｄとの間にこの放射線遮蔽部材１５６ｄに沿った空気の流路が形成されるように、放射線遮蔽部材１５６ｃより幅が広く形成されている。また、筐体１５１の下壁１５７には長方形のスリット状の開口１５８が互いに平行に複数設けられ、筐体１５１の下壁１５７と塵埃フィルター１５３との間の空間には、各開口１５８に面して、水平な放射線遮蔽部材１５９が設けられている。この場合、放射線遮蔽部材１５６ｃ、１５６ｄ、１５９は、塵埃フィルター１５３のどの位置に捕集される放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から放射される放射線も、筐体１５１の各開口１５５、１５８から直接外部に出ないように形成される。また、筐体１５１の壁および放射線遮蔽部材１５６ｃ、１５６ｄ、１５９の厚さは、塵埃フィルター１５３のどの位置に捕集される放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から任意の方向に向かう直線について、その直線が筐体１５１の壁および／または放射線遮蔽部材１５６ｃ、１５６ｄ、１５９を横断する距離の合計が、放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から放射される放射線群の最大飛程または吸収長のうちの最も大きいもの以上になるように設定される。また、上壁１５４の開口１５５、放射線遮蔽部材１５６、下壁１５７の開口１５８および放射線遮蔽部材１５９の面積および位置は、上壁１５４の開口１５５から入る空気が円滑に流れて送風ファン１５２に入り、塵埃フィルター１５３から出た空気が円滑に流れて下壁１５７の開口１５８から出るように選択される。また、この塵埃フィルター１５３のフィルター材（ろ材）に捕集された放射性物質および／または放射性物質含有微粒子から放射される放射線は、どの方向に放射される放射線であっても、筐体１５１の放射線遮蔽材料からなる壁および／または放射線遮蔽部材１５６、１５９に当たって確実に遮蔽され、筐体１５１の外部には放射されない。
この第２７の実施の形態によれば、第２５の実施の形態と同様な利点を得ることができることに加えて、この高清浄部屋システム１０を所定期間使用した後には、ファン・フィルターユニット１５０から、塵埃フィルター１５３を含む筐体１５１を取り外し、この筐体１５１を減容システムで減容すれば良いので、送風ファン１５２と塵埃フィルター１５３とを含むファンフィルターユニット１５全体を含む筐体１５１を減容する場合に比べ、また直角部を含むＨ形構造材やＴ形構造材に比べて、減容時の抵抗を下げることができるとともに、減容対象物の容積を減少させることができる。
以上、この発明の実施の形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、この実施の形態で示した壁９は、必ずしも部屋１の側壁に限られることなく、天井壁や床壁の一部であってもよい。また、この壁９は、ガス交換装置の多重層構造の一部を構成してもよい。
また、こうして算出したガス交換膜２６の面積Ａが、主室２０への適切な酸素供給能を与える値である場合には、ガス交換膜２６は、外界（例えば戸外、廊下の空間、或いは、図７４ＡおよびＢに示すようなガス交換膜よりなるテント状構造である［その側面・天井面の一角または全てを占めるガス交換膜の面積が上で述べた必要面積の条件を満たす］場合には、このテントが置かれる部屋そのもの）に直接接していても良い。このとき、十分な酸素透過能を有して良好な酸素濃度を維持しつつ、図７５に示すように約７時間の睡眠時に平均でクラス１０００を切る（特に、寝返りのない熟睡時では、約クラス１００という）良好な清浄環境で快眠を得ることができる。図７５に見られるスパイクは、寝返り等を打った時に舞う塵に起因するものであるが、このスパイク列の周波数スペクトルから、睡眠者の健康状態等も推測することができる。特別養護老人ホーム等に用いた場合には、この高清浄部屋システム１０のユーザーの安否確認のみならず、通常の睡眠時の特徴からのズレなども（画像情報等に基づく分析ではない分、プライバシーへの適切な配慮を満たしつつ）遠隔地から高精度に複数療養者をもモニターすることができる。
また、部屋１は、部屋１の内部と外部との間においては、予めＨＥＰＡフィルター等を備えたファン・フィルターユニットで塵埃を除去した空気を、部屋１内の空気が２時間で一回転する程度の低風量で導入し、同じ機種のもう一台のファン・フィルターユニットにより、部屋１より同量を外部へ放出することも良い。
また、上記において示したガス交換装置８０の外気導入口７１を、例えば図５０〜５２に示した高清浄部屋システム１０の外気吸気口８５に繋ぐとともに、ガス交換装置８０の排出口７３を同排気口８６に繋ぐことで、ガス交換機構とすることができる。この場合、ガス交換装置８０に流れ込む内気の流量を少なくとも２時間で居住空間６の空気が一回転する以上の風量とすることが好ましい。また、当該高清浄部屋システム１０を構成する部屋１の内部には、当該部屋の内気を取り込む開口と、この取り込まれた吸引空気を清浄化処理後、その全量を、再び、上記部屋内部に戻す吹き出し口とが、対となって設けられている循環フィードバック機構を有する。このように、高清浄部屋システム１０が、ガス交換機構と循環フィードバック機構との２要件を持つことを特徴とする居住空間（高清浄部屋）を少なくとも１つ有することも有効である。これは、部屋１において、壁９の外界と連通した内部空間７が、ガス交換膜２６を介して居住空間６と接するという、“外気／膜／内気”の３層構造を“切り出し”て、吸入管７５、気体流路８３等を通じて、天井裏等の別の場所に“貼り付け”たものと理解できる。この３層構造は、できるだけ、面積と体積の比（膜の総面積／装置体積）を大きくとったものとすることが望ましい。また、この“貼り付け先”或いは、当該機能部位の“移動先”は、内気還流路（例えば、気体流路２４）が居住空間６と連通し、また、外気の吸排気口（例えば、外気吸気口８５、排気口８６）が外界と連通さえしていれば、居住空間６に対するその相対位置は問わない。つまり、ガス交換能が存在さえしていれば、“外気／膜／内気”の３層構造の存在位置自体は、居住空間６の外縁部に居住空間６に接して存在する必要は必ずしも無く、上記ガス交換能さえ担保できれば、気流配管（例えば、吸入管７５、気体流路８３等）を通じて、その場所を任意の所に“移動”し、設定することができる。上記、ガス交換装置８０内のガス交換膜２６の総面積は、最低限、数式（１５）を満たさしめることで人が内部で活動するに十分な酸素濃度を担保し、さらに、この面積ができるだけ大きくとることで、以上に加えて、脱臭や有害ガス排出機能も高めることができる。また、上記の、居住空間６の内気を取り込む開口と、この取り込まれた吸引空気を清浄化処理後、その全量を、再び、居住空間６の内部に戻す吹き出し口としては、例えば、図５〜７、あるいは、図５０〜５２において示した高清浄部屋システム１０における吸気口２３や吹き出し口２２の構造を持たせたりすることが有効である他、最も単純には、居住空間６内に連通して、上記ガス交換装置８０を設置した上で、居住空間６内に、吸引した空気の全量を濾過後、再び気流出射口より噴出す壁据付掛けの空気調和機やスタンドアローンの空気清浄装置あるいは光触媒脱臭装置を設置して、これらを稼動させるということでも良い。
また、例えば、常時の機械換気設備の構造として、居住空間に換気上有効な高清浄フィルター着き給気機（機械）及び同排気機（機械）を有するよう設定することで、第１種換気設備を備えさせることが挙げられる。また、上述において示した各高清浄部屋システム１０においても、図５０〜５２において示したような、系に風量的に殆ど影響を与えない吐出風量のＨＥＰＡフィルターつきの少風量ファン・フィルターユニットを吸入側（イン）と排出側（アウト）とに２個ペアで主室と廊下との間や主室と外部との間などに機械換気用として設けても良い。
また、日常生活を想定して居住空間と記載した上記の部屋１の内部空間は、単なる居住にかぎらず、塵埃のない漆塗りスペース、あるいは、塵埃による歩留まり低下の心配の無い、漆塗りを含む、高品位の塗装作業スペースなどの、高度作業スペースとして用いることが出来ることは言うまでもない。特に、塗装作業を行う場合は、特に有害な有機溶剤等を用い際に、上に述べた塵埃は通さずガス成分のみを交換するガス交換装置による、局所排気システムを用いることが、作業者の安全と健康維持上、望ましい。
また、ファン・フィルターユニット２１の吹き出し口から流出する気体の全量が、内壁９ａの一部に設けられた開口２３を通過し、当該開口２３とファン・フィルターユニット２１への気体流入口とを気密性を持って連通する気体流路２４を通って、ファン・フィルターユニット２１へ還流させるのは、部屋の広さが減少することをいとわなければ、内壁９ａに沿って設置した蛇腹等の後付ダクトを以って行っても良い。また、主室２０に隣接する外部空間を外気導入空間とすることもできる。これは、主室２０の側壁２をガス交換膜２６とすることで、これを介して戸外の空間（外部空間）へ直接接続することができる。この場合、外気導入空間は半無限のオープンスペースということになる。
また、主室２０に、ＨＥＰＡフィルターを備えたファン・フィルターユニットをインレットとアウトレット用に計２個、２時間で主室内の空気が一回転するような風量を以って設置するのも良い。
部屋１は、ガス交換膜２６を一部に含む隔壁とすることで、外界に対し完全な閉空間を作り、しかも部屋１の内外で圧力差が無いことで、電源喪失時のクリーン性・無菌性維持に関し、フェールセーフ機構をビルトインすることができる。
ファン・フィルターユニット２１は、主室２０または居住空間６と内部空間７との界面に用いることが望ましいが、到達清浄度を多少犠牲にすることを許せば、この配置を必ずしもとる必要はなく、当該内部空間７と主室２０または居住空間６との間に設けられた隔壁の一部をガス交換膜とする構造を備え、内部空間７内にフレッシュエアを取り込むことさえ満たせば、メインのファン・フィルターユニット２１としては、在来の壁据付掛けの空気調和機をそのまま用いることも可能である。
また、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、構成、形状、材料などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、材料などを用いても良い。例えば、第２の実施の形態による高清浄部屋システム３００のエアコンディショナー３３１の吸気部に圧力損失の小さい除塵フィルター（例えば、中性能フィルター）を設けることは、高清浄化に有効である。また、第１の実施の形態による高清浄部屋システム２００において述べたサーキュレーターは、例えば市販の家庭用空気清浄機を始めとするファン・フィルターユニットを以て置き換えることも、このファン・フィルターユニット自体が清浄化作用を有するので、特に有効である。このファン・フィルターユニットの吐出口からの気流が天井に設置したファン・フィルターユニット２１０の吸気口に向けられることは言うまでもない。
また、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、構成を用いて、丁度真空技術・真空チェンバーが、内部一端真空にして然る後、内部のガス環境を自在に設定したり、また、真空環境ならではの薄膜成長や材料・デバイス作製に生かせるように、本発明を以て、所定の空間において、空気中を漂う（airborne）マイクローブを一旦ゼロとする（マイクロビアル（microbial)環境における“真空”等価状態を実現する）ことで、人間の活動環境、居住環境のマイクロビアル環境を所期のものへと制御することができる。この状況で、積極的に優位なマイクローブを導入したり、気相の医薬品、アロマ等の導入をすることで、新しい医療環境、手法、養護環境を実現するのみならず、新しい医療、療養技術・サービスを創成、開発することができる（例えば、段落０３１４記載の安否確認法・健康状態分析法を参照のこと）。特に、経肺の薬投与に際し、良好な“Ｓ／Ｎ比”、即ち、吸引する空気の中に塵埃や細菌類といった“ノイズ”がない（薬以外の成分がほぼゼロの）高品質の空気を以て行うことができる。必要に応じて、これらと異なる数値、構造、構成、用法を用いても良い。
１ａ、２０１、３０１…部屋、２…壁、３…中空壁、４…屋根、５…天井裏、６…居住空間、７…内部空間、８…出入り口、９…二重壁、１０、２００、３００…高清浄部屋システム、１１…通気口、１９…ユーティリティースペース、２１、２１０、３１５、４０２、５０２…ファン・フィルターユニット、２２…吹き出し口、２３…開口、２４…気体流路、２６、３０６…ガス交換膜、２０２、３０２…居住等空間、２１５、３２０、４０９、５０４…除塵フィルター、３１３…ガス交換室

Claims (2)

  1. 少なくとも一つの部屋を有し、
    上記部屋は内部に閉空間である居住および／または作業空間を有し、
    上記部屋には、上記居住および／または作業空間の内部に風量Ｆ1 で気体が送り出されるように吹き出し口が設けられた、捕集効率γの中性能フィルターを用いたファン・フィルターユニットが設けられ、上記吹き出し口から上記居住および／または作業空間の内部に流出する気体の全部が、上記ファン・フィルターユニットの吸入口へ還流するように構成され、上記部屋の壁に上記居住および／または作業空間の外部へ気体を排気するための開口が設けられており、
    上記部屋を取り囲む外部空間から捕集効率γp の除塵フィルターを経て風量Ｆ2 で、上記居住および／または作業空間に直接、空気が導入され、
    上記風量Ｆ2 が、Ｆ 1 ／Ｆ 2 が（１０／０．０３８）×（１−γ p ）以上となるように設定されることを特徴とする高清浄部屋システム。
  2. 上記除塵フィルターは中性能フィルター、ＨＥＰＡフィルターまたはＵＬＰＡフィルターであることを特徴とする請求項１記載の高清浄部屋システム。
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