WO2016189867A1

WO2016189867A1 - 送風装置

Info

Publication number: WO2016189867A1
Application number: PCT/JP2016/002537
Authority: WO
Inventors: 谷口　和宏; 大林　史明; 宏下田; 裕剛石井; 和音宮城; 祐太島村; 英弘金川; 真也古田; 尚忠下中
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2016-12-01
Also published as: JP6739006B2; JPWO2016189867A1

Abstract

集中気流モードを実行する送風装置であって、集中気流モードは、吹出口（４）から吹き出す気流の風向を、ルーバー（５）により作業空間（Ｅｓ）内の無人領域に向ける第１ステップと、第１ステップの後に、モータの回転を増速させて集中気流を吹出口（４）から吹き出させる第２ステップとを有する。また、第２ステップの後に、集中気流の風向をルーバー（５）により作業空間（Ｅｓ）内の有人領域に変更する第３ステップと、第３ステップの後に、集中気流の風向を有人領域に向けた状態を保持する第４ステップとを有する。さらに、第４ステップの後に、モータの回転を減速させて気流の風速を低下させる第５ステップを有する。

Description

送風装置

　本発明は、作業空間における環境要素を制御する送風装置に関するものである。

　一般的に、学習空間あるいは執務空間のような作業空間において作業を行う場合、作業効率は、利用者の意識集中の程度（以下、「集中度」という）の影響を受ける。そして、利用者の集中度は、様々な環境要素によって変化する。そのため、利用者の集中度に影響を与える環境要素を制御する技術が提案されている。ここでいう環境要素とは照明環境（照度・視覚刺激）、聴覚環境（音）、嗅覚環境（臭い）、空気環境（気流、温湿度、換気）などが該当する。

　例えば、特許文献１では空気環境の気流制御によって居眠りを防止する居眠り防止装置が提案されている。

　この特許文献１記載の居眠り防止装置は、パルス信号に応じて、送風部をオンオフし、気流を利用者に断続的に当てることで居眠りを防止することができるとしている。

特開２００７－１０６３３７号公報

　しかしながら、この居眠り防止装置では、風速を急激に高めようとすると、送風部を瞬時に起動させる必要があり、突然大きなファンの騒音が発生してしまう。つまり利用者は気流が当たる前に大きな聴覚刺激を受けることで驚き、これにより集中を阻害される可能性がある。

　また、吹き出し口から急に風を吹き出すことで吹き出し口近傍に急激な圧力変動が生じ、破裂音が発生してしまうことも考えられる。これによっても同様に、利用者は大きな聴覚刺激を受けることで集中を阻害される可能性がある。

　本発明に係る送風装置は、空気を吸い込む吸込口と、吸込口から吸い込んだ空気を作業空間に吹き出す吹出口と、吸込口から吹出口に向けて空気流を発生させるファンとを備える。また、ファンを駆動するモータと、吹出口から吹き出す空気の風向を変更する風向変更装置と、モータと風向変更装置の動作を制御する制御部とを備える。そして、制御部は、集中気流モードを実行する。集中気流モードは、吹出口から吹き出す気流の風向を風向変更装置により作業空間内の無人領域に向ける第１ステップと、第１ステップの後に、モータの回転を増速させて所定の閾値以上の風速を有する集中気流を吹出口から吹き出させる第２ステップとを有する。また、第２ステップの後に、集中気流の風向を風向変更装置により作業空間内の有人領域に変更する第３ステップと、第３ステップの後に、集中気流の風向を有人領域に向けた状態を保持する第４ステップとを有する。さらに、第４ステップの後に、モータの回転を減速させて気流の風速を低下させる第５ステップを有する。

　このような構成により本発明は、気流を制御することで利用者の集中度を維持または向上させることが可能になる。

図１は、作業空間に配置した本発明の第１の実施の形態における送風装置を示す概略図である。図２は、本発明の第１の実施の形態における送風装置の概略断面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態における送風装置のブロック図である。図４は、本発明の第１の実施の形態における送風装置の制御部のブロック図である。図５は、本発明の第１の実施の形態における送風装置の集中気流モードの動作ステップを示す、模式図を組み合わせたフローチャートである。図６は、本発明の第１の実施の形態における送風装置の気流を無人領域および有人領域へ送風する具体例を示す図である。図７は、本発明の第１の実施の形態における送風装置の集中気流の風速の時系列グラフである。図８は、本発明の第１の実施の形態における送風装置を用いた際の集中度を定量化するための計測例を示す図である。図９は、本発明の第１の実施の形態における送風装置を用いた際の作業時間の経過と集中度との関係を示す図である。図１０は、本発明の第１の実施の形態における送風装置の第１動作パターンの動作ステップを示す、模式図を組み合わせたフローチャートである。図１１は、本発明の第１の実施の形態における送風装置の第２動作パターンの動作ステップを示す、模式図を組み合わせたフローチャートである。図１２は、本発明の第１の実施の形態における送風装置の制御テーブルの一例を示す図である。図１３は、本発明の第２の実施の形態における送風装置のブロック図である。図１４は、本発明の第２の実施の形態における送風装置の集中モードの動作ステップを示すフローチャートである。

　以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。さらに、各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。

　（第１の実施の形態）
　本実施形態では、作業空間における利用者の集中度を維持あるいは向上させるために、送風装置を利用して作業空間における気流を制御する構成を採用している。なお図１は、作業空間に配置した送風装置を示す概略図である。

　本実施の形態では、図１に示すように、利用者Ｕｓが存在する作業空間Ｅｓが室内である場合を想定し、送風装置１を床面に設置する例を示している。ここでいう作業空間Ｅｓとは、利用者が作業を行う空間を意味する。したがって空間内部と空間外部を分離する壁や窓などの遮蔽物は必ずしも必要ではない。

　以下、図１、図２、図３、図４を用いて送風装置１の構成について説明する。なお図２は、送風装置の構成を示す概略断面図である。また図３は、送風装置の構成を示すブロック図である。

　図１に示すように、送風装置１の外郭は略立方体形状であり、床面に対して略垂直な正面、側面、背面を備えている。また床面に接する底面と、底面と対向する位置に天面とを備えている。ここで例示した送風装置１の外形寸法は、幅０．４ｍ、奥行０．３ｍ、高さ０．７ｍとなっている。

　送風装置１は、床面に安定して設置できる底面構造２を有している。底面構造２は、送風装置１の重心を取り囲む複数の脚部を有し、この脚部が作業空間Ｅｓ内の床面に接する構造とすることができる。

　正面には、送風装置１内に空気を吸い込む吸込口３が設けられている。

　天面には、吸込口３から吸い込んだ空気を作業空間Ｅｓに吹き出す吹出口４が設けられている。当然ながら吹出口４の底面からの高さは、送風装置１のサイズによって異なるが、本実施の形態では底面から上方に０．６～０．７ｍの高さに配置している。

　また、図２に示すように、吹出口４の近傍には、板状のルーバー５が設けられている。ルーバー５は、吹出口４から吹き出す気流の風向を変更する風向変更装置として機能する。

　ルーバー５は、吹出口４の背面側の一端に、底面と水平、且つ正面と平行な回転軸６を備えている。更に、送風装置１は、ルーバー５を回転軸６周りに回動させるステッピングモータ７を備えている。

　ステッピングモータ７は、ルーバー５の傾斜角度を調整してルーバー５の傾斜角度に沿った方向に風向を制御できる構成としている。ルーバー５で送風できる気流の風向角度は、正面方向且つ底面に水平な方向を０°、鉛直上方方向を９０°とすると、－２０°～９０°の範囲である。

　送風装置１の内部には、吸込口３から吹出口４に向けて空気流を発生させるファン８と、ファン８を回転駆動させるモータ９を備えている。ファン８の一例としてシロッコファンが利用できる。またモータ９の一例として直流モータが利用できる。

　そして、吸込口３、ファン８、モータ９、吹出口４、ルーバー５、及びステッピングモータ７が図３に示す送風部１０を構成する。

　送風装置１は、さらにモータ９の回転及びステッピングモータ７を介してルーバー５の傾斜角度、つまり動作を制御する制御部１１を備えている。

　図３に示すように、制御部１１は、記憶部１２と、処理部１３と、計時部１４と、指示部１５と、入力部２３と、取得部１８とを備えている。

　記憶部１２は、送風部１０を制御するためのプログラムや、後述する制御テーブル１９を記憶している。

　処理部１３は、記憶部１２が記憶している情報を用いて送風部１０の動作内容を制御する。また、制御において必要な情報を、同じく記憶部１２が記憶している制御テーブル１９から取得して各部の動作を決定する。

　指示部１５は、処理部１３が決定した動作に基づいて送風部１０、具体的には風向変更装置を構成するルーバー５を動作させるステッピングモータ７と、ファン８を動作させるモータ９へ信号を送る。これにより処理部１３が決定した動作を送風部１０の各部が実行する。

　計時部１４は、送風部１０を動作させるタイミングを定めるための時間を計時する。

　入力部２３は、送風装置１に備えられた動作パターン選択スイッチ２０、風速調節スイッチ２１、及び周期調節スイッチ２２からの情報を処理部１３に引き渡す。

　取得部１８は、送風装置１に備えられた空気温度検知部としての温度センサ１７からの情報を受け取って処理部１３に引き渡す。

　動作パターン選択部１６は、送風装置１が備える複数の動作パターンのうち、どの動作パターンを実行するかを選択するが、詳細は後述する。

　図４に示すように、上述した制御部１１は、一例としてプログラムに従って動作する、マイコン（Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）あるいはマイクロプロセッサなどのコンピュータを用いて実現される。すなわち、制御部１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）４０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）あるいはＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）などに代表されるメモリ４１を有する。さらに、制御部１１は各種デバイスなどと物理的に接続可能なＩ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）４２を有し、メモリ４１とＩ／Ｆ４２が内部バス４３を介して接続されて構成される。

　ＣＰＵ４０は、例えばＲＡＭを作業領域として利用し、ＲＯＭやＨＤＤ等のメモリ４１に記憶されているプログラムを実行することで図２の制御部１１に示した処理部１３、計時部１４、動作パターン選択部１６等として動作する。

　メモリ４１は、図２に示した記憶部１２に対応し、プログラムの格納場所やプログラム実行時の作業領域、さらにはプログラム実行時に参照するデータテーブルの格納場所等として機能する。

　Ｉ／Ｆ４２は、図３に示した指示部１５、取得部１８、入力部２３等に対応し、制御部１１と各デバイスとの物理的接続部となると共に、各デバイスと制御部１１との信号の授受を仲介する。ここで各デバイスとは、図２または図３に示したモータ９、ステッピングモータ７、温度センサ１７、動作パターン選択スイッチ２０、風速調節スイッチ２１、周期調節スイッチ２２等である。

　以上に示したように、送風装置１は送風部１０と制御部１１とを備えている。そして送風部１０は、作業空間に気流を形成する機能を有し、制御部１１は、作業空間Ｅｓに存在する利用者Ｕｓの意識集中の程度である集中度を維持または向上させるように送風部１０の動作を制御する。

　以下に、送風装置１の基本的な動作について図３を用いて説明する。

　制御部１１を構成する処理部１３は、温度センサ１７からの空気温度情報を、取得部１８を介して受け取る。続いて処理部１３は、記憶部１２に保存されている制御テーブル１９を参照し、取得した空気温度に対応する各部の動作を決定し、指示部１５を介してモータ９及びステッピングモータ７に動作命令として送信する。

　モータ９は、指示部１５から受信した動作命令に基づいて所定の回転数で回転することで、ファン８を回転させる。ファン８は、この回転により空気流を発生させる。空気流によって吸込口３から空気が取り入れられ、ファン８を経由して吹出口４から気流となって吹き出される。また、ステッピングモータ７は、指示部１５から受信した動作命令に基づいて、ルーバー５を所定の角度に配置させる。吹出口４から吹き出される気流は、ルーバー５によって風向（角度）が決定される。

　気流の風速を上げる場合、処理部１３は、モータ９の回転数を増速するように指示を出すことで、ファン８の回転数を増速させる。ファン８の回転数が増加すると空気流が増加し、吹出口４から吹き出す気流の風速を速めることができる。気流の風速を下げる場合は、回転数を減速させる制御を行う。

　一方、気流の風向を変更する場合、処理部１３は、ステッピングモータ７に角度を変更する指示を出すことで、ルーバー５の角度を変更する。吹出口４から吹き出される気流はルーバー５に沿って流れるため、ルーバー５の角度を変更すれば、ルーバー５の角度に合わせた方向に風向を変更できる。

　以上が送風装置１の基本的な動作である。

　続いて、図５を用いて送風装置１が利用者の集中度を維持または向上させるための動作について詳細に説明する。なお図５は、送風装置１の集中気流モードの動作ステップを示す、模式図を組み合わせたフローチャートである。

　図５に示すように、まず第１ステップとして、制御部１１は、吹出口４から吹き出す気流の風向が無人領域に向かうようにルーバー５を制御する（ステップＳ０１）。ここで定義する無人領域とは、執務を行う利用者Ｕｓに直接気流が当たらない領域を指す。本実施の形態では、一例として制御部１１がルーバー５の角度を鉛直上方向に向けることで気流を上向きに吹き出させる。

　第１ステップ（ステップＳ０１）の後に、第２ステップとして、制御部１１は、ルーバー５を無人領域に向けた状態でファン８の回転数を増速させて所定の閾値以上の風速の最大値Ｖ１を有する集中気流Ｆ１を吹出口４から吹き出す（ステップＳ０２）。

　ここで、本発明の風速の数値は、吹出口４の出口から吹き出す風速（出口風速）ではなく、基準距離まで離れた位置で計測される風速である。なお基準距離は、送風装置１から利用者Ｕｓまでの距離とすることができるが、吹出口４から発生する気流が利用者Ｕｓに直接当たるかあるいは当たらないかは問わない。即ち送風装置１からの一定の距離を指す。この定義において、前述の所定の閾値は、一例として０．５（ｍ／ｓ）以上としている。

　本実施の形態では、基準距離は２ｍとし、到達風速０．５（ｍ／ｓ）のときは、距離減衰を考慮して１．０（ｍ／ｓ）で吹き出している。

　距離減衰は、吹出口の出口風速をＶ０（ｍ／ｓ）、吹出口から気流の流れ方向へ距離ｘ（ｍ）離れた位置における到達風速をＶｘ（ｍ／ｓ）、吹出口直径をＤ０（ｍ）、定数をＫとすると、以下の数式で計算することができる。

　Ｖｘ＝Ｋ＊Ｄ０＊Ｖ０／Ｘ・・・式１
　ここで、定数Ｋは、文献より等温吹き出し時の自由噴流に関してはＫ≒５．２が知られている。

　また、吹出口直径Ｄ０＝０．２（ｍ）とする。

　式１から距離ｚ＝２．０（ｍ）の位置における到達風速Ｖｚ＝２．０（ｍ／ｓ）を得る出口風速Ｖ０はＶ０≒０．９６≒１．０（ｍ／ｓ）となる。

　また、ファンの回転数を増速させて風速を上昇させる際、２～３秒の時間でゆっくり風速を上昇させるようにし、騒音が急上昇することによる聴覚刺激を抑制している。

　第２ステップ（ステップＳ０２）の後に、第３ステップとして、制御部１１は、吹出口４から吹き出す集中気流Ｆ１の風向が有人領域に向かうようにルーバー５を制御する（ステップＳ０３）。ここで定義する有人領域とは、執務を行う利用者Ｕｓに直接気流が当たる領域を指す。本実施の形態では、一例として送風装置１の正面が利用者Ｕｓに向いている場合を想定し、ルーバー５の角度を正面側に倒して水平方向（角度０°）に向けることで気流を送風装置１の正面側に水平に吹き出す。これにより利用者Ｕｓに集中気流Ｆ１を直接当てることができる。

　第３ステップ（ステップＳ０３）の後に、第４ステップとして、制御部１１は、集中気流Ｆ１を有人領域に送風し続ける状態を保持する（ステップＳ０４）。本実施の形態では、このとき、制御部１１は集中気流Ｆ１を利用者Ｕｓに当て続ける時間を３０秒間とし、計時部１４によって時間を計時する。

　第４ステップ（ステップＳ０４）の後に、第５ステップとして、制御部１１はモータ９の回転を減速し、風速を低下させる（ステップＳ０５）。風速を低下させる基準としては、直前の風速、つまり風速の最大値Ｖ１であり、この風速の最大値Ｖ１よりも風速を減速させることを意味する。

　以上の第１ステップ～第５ステップを集中気流モードと呼ぶ。

　次に、有人領域及び無人領域の定義について図６を用いてさらに詳細に説明する。なお図６は、送風装置１の無人領域と有人領域へ気流を送風する具体例を示す図である。

　有人領域に集中気流Ｆ１（図５参照）を当てる際の一例として、送風装置１と利用者Ｕｓとの距離は２ｍ、送風装置１の正面が利用者Ｕｓに向くようにして設置し、そして、利用者Ｕｓは椅子に着座して執務した場合を想定する。この場合、利用者Ｕｓの足元は床面から０ｍ、頭部は床面から約１．２ｍと仮定できる。送風装置１の吹出口４の高さが床面から０．６～０．７ｍ位置にあるので利用者Ｕｓの足元に集中気流Ｆ１を送風する場合はルーバー５の角度を－１０°～－２０°に設定する。利用者Ｕｓの頭部に集中気流Ｆ１を送風する場合はルーバー５の角度を１０～２０°に設定すればよい。そして、ルーバー５の角度を２０°を超えて鉛直上方に設定し、気流が利用者Ｕｓに直接当たらなくなる３０°～９０°の領域は無人領域となる。当然ながら、９０°以上の範囲も無人領域とすることができる。

　このように、送風装置１は、底面構造２を備え、且つ、吹出口４の高さを床面から０．５～２ｍの高さに備え、ルーバー５によって少なくとも正面水平方向から鉛直上方方向まで風向制御可能とし、送風装置１の正面が利用者Ｕｓに向くように設置する。このような構成により、送風装置１は、利用者Ｕｓの位置を検知する人感センサを用いなくても有人領域、無人領域を判断して集中気流Ｆ１を送風することができる。これにより、人感センサや送風装置１の左右側に向かって風向制御する機構が不要となり、送風装置１を小型化できるという利点がある。

　また、送風装置１と利用者Ｕｓの距離によって気流の風速の減衰の大きさが変わるため、吹出口４から吹き出す気流の風速を調整できる風速調整スイッチを備えてもよい。風速調節スイッチ２１の具体的な構成については後述する。

　なお、送風装置１に人体との距離を計測できる距離計測センサを備え、利用者Ｕｓと送風装置１との距離によって吹出口４から吹き出す気流の風速を調整しても良い。

　その特徴は、第１ステップで利用者Ｕｓにあらかじめ気流が当たらない無人領域に向かって送風するように制御した後、利用者Ｕｓに当てない状態で風速を高めて集中気流Ｆ１を作り出す。そしてその集中気流Ｆ１をルーバー５によって有人領域、すなわち利用者Ｕｓに直接当てることで、利用者Ｕｓは突然強い風が吹いてきたように感じさせることである。

　本実施の形態において、利用者Ｕｓに当てられる気流の風速を時系列で計測したグラフを図７に示す。またグラフ下方には、図５における各ステップＳ０１～ステップＳ０５の制御タイミングを、風速と同期させて示している。

　図７に示すように、利用者Ｕｓに当てられる気流の風速が、集中気流Ｆ１発生後（集中気流Ｆ１の風速に達した後）、有人領域に向けることで急激に立ち上がるようになっている。このように、風速が上昇する勾配を大きくすることによって、利用者Ｕｓは風による空気環境の変化を感じる。また、集中気流Ｆ１終了時は、集中気流Ｆ１の状態のまま無人領域にルーバー５の角度（方向）を変更するのではなく、先にモータ９の回転を減速して風速を低下させる。これにより利用者Ｕｓに当たる風を緩やかにすることで自然な印象を与えるようにしている。

　風の感じ方は作業空間Ｅｓの空気温度、集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１の大きさ、利用者Ｕｓに風を当てる時間、風が利用者Ｕｓの体のどの部位に当たるか、また、利用者Ｕｓの着衣量などによって異なる。しかし、集中気流Ｆ１による風圧感や涼感、空気が循環している印象などを受けることによって集中して作業を続けることができる。すなわち集中度を向上させることができるという効果がある。

　また、冬季など作業空間Ｅｓ内の空気温度が低く、利用者Ｕｓに気流を当てることで寒いという印象を与える恐れがある環境であっても、本実施の形態の集中気流モードの動作ステップを用いれば、集中気流Ｆ１を当てる時間を短くしても利用者Ｕｓに対して寒さ等の不快感を与えることがないという利点もある。

　＜集中度＞
　ところで、本実施形態では「集中度」という用語を用いているが、「集中度」という用語は、明確に定義されていることが少ない。集中度を定量化して扱う場合は、例えば、以下に説明する集中時間比率を指標に用いることが可能である。集中時間比率は、人が知的作業を行った場合に、作業時間に対して集中の状態であった時間の比率を意味する。

　集中時間比率の概念は、人が知的作業を実施している期間において、認知資源を作業の対象に割り当てている状態と、認知資源を作業の対象に割り当てていない状態とを含むモデルに基づいている。このモデルにおいて、認知資源を対象に割り当てて作業が進行している状態を「作業状態」とし、認知資源を対象に割り当てず長期間にわたって休息をとっている状態を「長期休息」と呼ぶ。また、認知資源を対象に割り当てているが無意識に作業の処理が短時間停止している状態を「短期休息」と呼ぶ。「短期休息」の状態は、「作業状態」である期間に、一定の確率で生理的に発生することが知られている。

　「作業状態」と「短期休息」とは、認知資源を対象に割り当てている状態であるから、集中の状態とみなされ、「長期休息」は、認知資源を対象に割り当てていない状態であるから、非集中の状態とみなされる。したがって、「作業状態」と「短期休息」と「長期休息」との３つの状態、あるいは「作業状態」および「短期休息」と「長期休息」との２つの状態を分離すると、集中度を定量化できることがわかる。

　ここでは、集中度をリアルタイムで計測する技術ではなく、所定期間のうちで集中の状態であった期間を求める技術について説明する。この場合、例えば、集中度を計測する被験者に対して、難易度のばらつきが少ない多数の問題を提示し、被験者が問題の回答に要した時間（回答時間）を全問について計測する。

　次に、図８に示すように、回答時間の区分ごとに度数を求めてヒストグラムを生成する。上述したモデルを採用した場合、このヒストグラムは、集中の状態と非集中の状態とを重ね合わせた結果を表していると推定される。

　適切な問題を与えた場合、このヒストグラムは２つ以上のピークを持つ形状になるという実験結果が得られている。すなわち、ヒストグラムには２個以上の山形領域が生じることになる。回答時間が最短であるピークを含む山形領域は、「作業状態」と「短期休息」とを混合した状態を表し、他のピークを含む山形領域は、「作業状態」と「短期休息」と「長期休息」とを混合した状態を表していると解釈される。これは、集中している状態であっても、問題の難易度のばらつきによっては、回答時間が長くなる可能性があるからである。

　ここで、問題の難易度が一定である理想的な状態を想定すると、ヒストグラムに現れる山形領域は、回答時間ｔの関数として、対数正規分布の確率密度関数ｆ（ｔ）で近似できると推定される。ただし、現実的には問題の難易度のばらつきを完全に排除することはできない。そこで、２つの山形領域のうち回答時間が最短である山形領域について、ピークよりも回答時間の短い部位とピーク付近の部位のみが対数正規分布の確率密度関数ｆ（ｘ）に合致すると解釈する。そして、この部位を近似するように確率密度関数ｆ（ｘ）のパラメータ（期待値と分散）を決定する。

　確率密度関数ｆ（ｘ）のパラメータが決定されると、回答時間の期待値を求めることが可能になる。求めた期待値に全問題数を乗じた結果は、被験者が問題に着手してから終了するまでの総時間（総回答時間）のうち、集中の状態であった時間と解釈することが可能である。また、総回答時間から、集中の状態であった時間を減算した時間を、非集中の状態であった時間と解釈することができる。そこで、総回答時間に対する集中の状態であった時間の時間比を集中時間比率とし、この集中時間比率が大きいほど集中度が高いと判断する。

　上述した集中時間比率は、集中度の指標の一例であり、集中度は後述する他の指標を用いて定量化することが可能である。とくに、集中時間比率を求めるには、被験者に多数の問題を与えて回答させるという作業が必要であり、作業中に集中度の指標を得ることが困難である。そのため、集中度に応じて送風部１０を制御するには、集中時間比率と等価な集中度の指標を他の技術で計測することが必要である。

　ところで、被験者に比較的長い時間（例えば、３時間）にわたって問題を与え続けた場合、作業環境に変化を与えなければ、比較的短い期間（例えば、１～１０分）ごとの集中度は、図９に示す特性Ｃ１のように変動するという知見が得られている。

　つまり、知的作業が比較的長い時間にわたって継続する場合、特性Ｃ１に示すように集中度は、２０～４０分の期間ごとに増減を繰り返すように変動する。要するに、継続して知的作業を行うと、集中度は、時間の経過に伴って、高い状態から低下し、その後、回復して上昇し、再び低下するというように、増減を繰り返す特性を有している。集中度が変動する期間には、個人差があり、また様々な要因によって変化する。上述のような時間の経過に伴う集中度の変動に着目すると、知的作業の作業効率を高めるには、集中度の低下を抑制すればよいと言える。

　集中気流モードは、この集中度の変動に合わせて集中気流Ｆ１を利用者Ｕｓに繰り返し当てることによって、集中度が高い状態を維持するように制御することが可能である。

　具体的な一例は、集中気流モードの第５ステップ（ステップＳ０５）の後、計時部１４によって時間を計時し、１０分後に再度、第１ステップを開始する。この一連の制御ステップをループ処理することによって、送風装置１は利用者Ｕｓに約１０分毎に集中気流Ｆ１を当てることができ、利用者Ｕｓの集中度を向上させることができる。

　また、さらに集中度を向上させるために、集中気流モードとは別の気流モードを組み合わせることも可能である。

　本実施の形態では、集中気流モードと組み合わせる気流モードは、微気流モード、又は環境気流モードである。

　集中気流モードと微気流モードの組み合わせ、及び、集中気流モードと環境気流モードの組み合わせについて、それぞれ以下に詳細を説明する。

　＜微気流モード＞
　まず、微気流モードは、図１０に示すように集中気流モードの第５ステップ（ステップＳ０５）の後、第６ａステップとして集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１の２分の１以下の風速である微気流Ｆ２を有人領域、すなわち利用者Ｕｓに向けて送風するモードである（ステップＳ０６ａ）。微気流Ｆ２の風速の最大値Ｖ２は、集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１に対して、Ｖ２＜＝０．５×Ｖ１となる。

　集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１が０．５ｍ／ｓの場合、微気流Ｆ２の風速の最大値Ｖ２は０．２５ｍ／ｓ以下としている。

　微気流モードは、集中気流Ｆ１を発生していない時に送風する気流制御モードであり、集中気流モードの第５ステップ（ステップＳ０５）によって利用者Ｕｓに直接当たる気流の風速を低下させるが、この際の風速を微気流Ｆ２とする。つまり、第６ａステップによって微弱な風速の気流を利用者Ｕｓに送風するものである（ステップＳ０６ａ）。

　一般的に、人体近傍の空気環境は、人体の発熱によって頭部の周囲に上昇気流が生じ、下半身に比べると、上半身から頭部の周辺においては、温度境界層が厚くなる傾向がある。つまり、上半身から頭部の周辺では、上昇気流によって集中気流Ｆ１の効果が弱められる可能性がある。とくに集中気流Ｆ１は利用者Ｕｓに対して間欠的に当てるだけであるから、上昇気流によって刺激が弱められる可能性がある。

　そこで、集中気流Ｆ１を利用者Ｕｓに当てていない期間において、上半身から頭部の近辺に微気流Ｆ２を当てることで、温度境界層を薄くし、人体からの放熱を促進させる作用がある。

　その結果、集中気流Ｆ１による刺激の効果が高められ、集中度向上作用が強まり、集中度を向上させることができる。また、更に微気流Ｆ２を利用者Ｕｓの頭部に向けて送風することで放熱を促進し、いわゆる頭寒足熱環境が得られ、快適な執務環境を提供することができ、集中度を向上させることができる。

　なお、微気流Ｆ２は、風速にゆらぎを与えても良く、風速が０［ｍ／ｓ］になる期間も含まれているが継続的に生成される。微気流Ｆ２の風速の最大値Ｖ２は一定でもよいが、ゆらぎを与えることにより、微気流Ｆ２によって利用者Ｕｓに冷えが生じる可能性が低減される。ゆらぎとしては、例えば１／ｆゆらぎが採用される。風速にゆらぎを与えるには、送風部１０に設けたファン８の回転数を制御するほか、ルーバー５によって気流の向きを変化させるようにしてもよい。

　本実施の形態のように集中気流Ｆ１と微気流Ｆ２とを用いる技術を採用した環境と、集中気流Ｆ１および微気流Ｆ２を用いない環境とについて、現役大学生を被験者として集中度を計測する実験を行った結果、本実施の形態の技術によって集中度が１５．９％有意に向上するという結果が得られた。また、図９に特性Ｃ２で示すように、集中度の低下を抑制することが確認できた。

　このことより、集中気流Ｆ１と微気流Ｆ２とを組み合わせて用いると、集中度の低下が抑制される結果、作業効率の向上が期待できる。

　＜環境気流モード＞
　次に環境気流モードについて説明する。

　環境気流モードは、図１１に示すように、微気流モードと同じく、集中気流Ｆ１を発生していない時に送風する気流制御モードであり、集中気流モードの第５ステップ（ステップＳ０５）によって利用者Ｕｓに直接当たる気流の風速を低下させる。その後、第６ｂステップとして、制御部１１は、吹出口４から吹き出す気流の風向が無人領域に向かうようにルーバー５を制御する（ステップＳ０６ｂ）。無人領域に風向を制御する一例として、ルーバー５角度を４５°に制御し、利用者Ｕｓの頭上を気流が流れるようにする。

　第６ｂステップ（ステップＳ０６ｂ）の後、第７ｂステップとして、制御部１１は、集中気流Ｆ１よりも風速が低い環境気流Ｆ３を吹き出すようにモータ９の回転を制御する（ステップＳ０７ｂ）。環境気流Ｆ３の風速の最大値Ｖ３は、集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１に対して、Ｖ３＜Ｖ１の関係となる。環境気流Ｆ３の風速の一例として、集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１が０．５ｍ／ｓである場合、環境気流Ｆ３の風速の最大値Ｖ３は０．３ｍ／ｓとしている。

　このとき、環境気流Ｆ３の風速の最大値Ｖ３は利用者Ｕｓの頭上での風速であるため、実際に利用者Ｕｓが体感する風速ではない。

　環境気流Ｆ３の目的は、作業空間Ｅｓ内の空気を攪拌し、利用者Ｕｓの周囲の空気の淀みを少なくすること、及び、作業空間Ｅｓ内の空気温度ムラを解消することである。

　これにより、快適な作業環境を形成でき、集中度向上効果がある。

　環境気流Ｆ３を形成する期間は微気流Ｆ２（図１０のステップＳ０６ａ参照）と同様である。しかし、微気流Ｆ２は利用者Ｕｓに当たるように風向が制御されているが、環境気流Ｆ３は利用者Ｕｓに当たらないように風向が制御される。すなわち、微気流Ｆ２が利用者Ｕｓに当たるのに対して、環境気流Ｆ３は利用者Ｕｓに当たらない点が相違している。

　環境気流Ｆ３は、作業空間Ｅｓの空気温度が比較的低い場合に送風することが望ましい。

　その理由は２つある。１つの理由は、利用者Ｕｓに直接気流を当てると、利用者Ｕｓの体感温度が低下して寒さや冷えを感じやすくなり、集中度が低下する可能性があるためである。このとき、環境気流Ｆ３を形成することで、寒さや冷えを感じさせずに空気の淀みを解消し、空気が循環している快適な作業環境を提供できる。

　もう１つの理由は、冷たい空気は床面付近に滞留し暖かい空気は天井付近に滞留するため温度ムラができ、空気環境の快適さが損なわれやすいためである。このとき、環境気流Ｆ３を形成することで、温度ムラを解消し、足元が冷えすぎない頭寒足熱に近い快適な作業環境を提供できる。また、環境気流Ｆ３は、温度ムラを解消するため、上方の天井面に向かって気流を送風することが望ましく、室内空気のサーキュレーション効果を高めることができる。

　以上、集中気流モードと、微気流モード又は環境気流モードとを組み合わせることで利用者Ｕｓの集中度を更に高める効果があり、集中気流モードと微気流モードの組み合わせを第１動作パターン、集中気流モードと環境気流モードの組み合わせを第２動作パターンと定義する。

　ここで図３に示したように、制御部１１は送風部１０を第１動作パターンで動作させるか、第２動作パターンで動作させるかを温度センサ１７からの温度情報に基づいて選択する動作パターン選択部１６を備えている。例えば、動作パターン選択部１６は、温度センサ１７からの入力信号が２４℃以上の場合には、第１動作パターンを選択して処理部１３に通知する。また入力信号が２４℃より低い場合には、第２動作パターンを選択して処理部１３に通知する。これにより、処理部１３は動作パターンを決定することができる。

　この第１動作パターン及び第２動作パターンは、それぞれ制御部１１によって動作ステップがループするように繰り返し制御される。これによって、第１動作パターン、第２動作パターンのどちらのパターンで動作していても集中気流Ｆ１が繰り返し発生し、利用者Ｕｓが長時間執務していても集中気流Ｆ１が繰り返し当たることで、利用者Ｕｓの集中度を高めることができる。また、利用者Ｕｓの集中度の変動に合わせるように計時部１４によって繰り返し動作を行う周期Ｔｓを設定することも可能である。

　具体的な周期Ｔｓの範囲としては、５分以上４０分以下の範囲から選択できることが望ましい。５分以上としている理由は、概ね５分以下の周期で集中気流Ｆ１を利用者Ｕｓに当てると、利用者Ｕｓが頻繁に気流に当たる印象を受けてしまうからである。その結果、気流が集中を阻害する要因となり、集中度の向上効果が得られにくくなることが実験で確認できている。また、４０分以下としている理由は、知的作業を長時間行う際に生じる集中度の変動（２０～４０分）に合わせられるようにしているためである。

　また、集中気流モードにおける集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１は０．５［ｍ／ｓ］以上かつ２［ｍ／ｓ］以下の範囲から選択されることが望ましい。更に、第４ステップで集中気流Ｆ１を有人領域に送風し続ける時間（保持時間Ｔｆ）は、３秒以上６０秒以下の範囲から選択されることが望ましい。

　集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１の下限を０．５ｍ／ｓとしている理由は、利用者Ｕｓが認知でき、且つ、刺激として感じられる程度の風速が最低限求められるためである。一般的に人が感じることができる風速の下限が０．２ｍ／ｓ程度であるが、０．２ｍ／ｓの風は皮膚が露出している部位であれば感知できるものの、衣服の上からでは感知できない。そこで、衣服の上からでもある程度風を認知できる風速として０．５ｍ／ｓ以上としている。

　また、上限を２ｍ／ｓとした理由は、２ｍ／ｓ以上の風速の気流を送風すると、利用者Ｕｓへの刺激が強すぎることとなり、集中を阻害する恐れがあるためである。更に、執務が紙を用いる作業である場合、気流の風向によって紙が飛散してしまう可能性もある。

　したがって、集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１は０．５～２ｍ／ｓの範囲としている。

　次に、集中気流Ｆ１の保持時間Ｔｆについて、下限を３秒としている理由は、利用者Ｕｓが集中気流Ｆ１に当たっていることを気付かせるために必要な最低時間だからである。本実施の形態の集中気流モードの動作ステップを用いれば、利用者Ｕｓにあらかじめ風速を高めた集中気流Ｆ１をルーバー５で一気に当てることができる。しかし１～２秒間では十分な刺激とはなりにくいため、最低限３秒以上必要である。また、上限を６０秒としている理由は、長時間気流を当てると利用者Ｕｓが刺激に慣れてしまう恐れがあるためである。

　したがって、集中気流Ｆ１に関する条件を上記の範囲において選択することによって、適正な刺激を利用者Ｕｓに与えることが可能となり、利用者Ｕｓの集中度を向上させる効果がある。

　更に、集中気流Ｆ１の発生する周期Ｔｓ、風速の最大値Ｖ１、保持時間Ｔｆに加えて、微気流Ｆ２の風速の最大値Ｖ２、環境気流Ｆ３の風速の最大値Ｖ３は、空気温度によって設定値を変更することで、利用者Ｕｓの温熱感に合わせた快適な気流を選択できるようにすることが望ましい。

　そのため、本実施の形態では、図２に示したように、送風装置１の吸込口３の近傍に空気温度を検知する空気温度検知装置としての温度センサ１７（一例としてサーミスタ）を備えている。

　また、記憶部１２は、図１２に示す制御テーブル１９を備えている。制御テーブル１９は、空気温度と、集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１、集中気流Ｆ１の保持時間Ｔｆ、微気流Ｆ２の風速の最大値Ｖ２、環境気流Ｆ３の風速の最大値Ｖ３、制御ステップの組み合わせを示す動作パターン（第１パターン、第２パターン）、動作パターンを繰り返す周期Ｔｓとを、それぞれ対応させている。

　制御テーブル１９の一例として、空気温度が２４℃以上であるときに第１動作パターンが選択され、空気温度が２４℃より低いときに第２動作パターンが選択されるように定められている。上述したように、第１動作パターンは、集中気流Ｆ１と微気流Ｆ２とを組み合わせて用いる動作パターンであり、第２動作パターンは、集中気流Ｆ１と環境気流Ｆ３とを組み合わせて用いる動作パターンである。

　すなわち、微気流Ｆ２による体感温度の低下により利用者Ｕｓが寒いと感じる場合には、微気流Ｆ２ではなく環境気流Ｆ３を生成し、逆に環境気流Ｆ３では利用者Ｕｓが暑いと感じる場合には、微気流Ｆ２を生成することにより体感温度を下げることになる。更に、図１２に示すように、温度範囲を２℃毎に区切ってそれぞれ風速を定めている。空気温度が２４℃を超えて上昇すると集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１及び微気流Ｆ２の風速の最大値Ｖ２を上昇させる傾向にしている。一方、空気温度が２４℃を下回って２℃低下すると集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１及び環境気流Ｆ３の風速の最大値Ｖ３を低下させる傾向にしている。

　以上の構成により、送風装置１は、作業空間Ｅｓの空気温度を温度センサ１７で検知し、その検知信号（温度情報）を、入力部２３を介して処理部１３で受信する。次に処理部１３が制御テーブル１９を参照して動作パターンと集中気流Ｆ１の周期Ｔｓ、風速の最大値Ｖ１、保持時間Ｔｆに加えて、微気流Ｆ２の風速の最大値Ｖ２、環境気流Ｆ３の風速の最大値Ｖ３を決定し、指示部１５を介して送風部１０のモータ９及びステッピングモータ７に制御信号を送り、気流を制御することができる。

　これにより、作業空間Ｅｓの空気温度に応じて第１動作パターンと第２動作パターンとを決定し、気流の風速などを調節することができるから、利用者Ｕｓの温熱感に合わせた快適な気流環境を提供でき、集中度を維持または向上させる効果がある。

　なお、上記のように送風装置１が空気温度を検知して動作パターンや気流の周期Ｔｓや風速の最大値（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）を自動で制御するだけでなく、利用者Ｕｓが好みに合わせて手動で設定できるようにすると、更に使い勝手が良くなる。

　図３に示したように、送風装置１には外部から操作して動作パターンを選択できる動作パターン選択スイッチ２０を備えている。

　また、集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１、微気流Ｆ２の風速の最大値Ｖ２、環境気流Ｆ３の風速の最大値Ｖ３の大きさを調整できる風速調節スイッチ２１を備えている。

　また、動作パターンの周期Ｔｓを調節できる周期調節スイッチ２２を備えている。

　上記の構成によって、利用者Ｕｓが動作パターン選択スイッチ２０を操作して動作パターンを選択した場合は、入力部２３を介して処理部１３に選択した動作パターンの情報が伝えられる。処理部１３は、動作パターン選択部１６を介して動作パターンを決定し、指示部１５を介して送風部１０のモータ９及びステッピングモータ７に信号を送る。

　また、同じく利用者Ｕｓが風速調節スイッチ２１を操作した場合も、選択された風速の情報が入力部２３を介して処理部１３に伝えられる。処理部１３では、選択された風速を発揮するための回転数を示す命令が決定され、指示部１５を介して送風部１０のモータ９へ信号が送信される。

　更に、周期調節スイッチ２２を操作した場合も、利用者Ｕｓが操作により選択した周期の情報が入力部２３を介して処理部に伝えられる。処理部１３は、選択された周期に応じたタイミングで、送風部１０のモータ９及びステッピングモータ７へ信号を送信する。

　これにより、利用者Ｕｓが好みに合わせて動作パターンを選択し、気流の風速（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）を変更し、あるいは集中気流Ｆ１の周期Ｔｓを自由に調節でき、利用者Ｕｓの好みに応じた快適な気流環境を形成できる。これにより、利用者Ｕｓに応じて適切に集中度を向上させることができる。

　これら外部からの操作によって選択、決定された動作パターン、風速（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）、周期Ｔｓは、制御テーブル１９に関係なく、優先的に制御されるようにすると使い勝手が良い。

　以上、本実施の形態において、送風装置１は、集中気流モードと微気流モードを組み合わせた第１動作パターンと、集中気流モードと環境気流モードを組み合わせた第２動作パターンの２つの制御を行うと説明したが、必ずしもこの２つの動作パターンのみに限らず、集中気流モードのみを繰り返すようにしても良く、集中度向上効果が得られる。

　また、独立した送風部１０を２つ以上備えた送風装置１であれば、集中気流Ｆ１と微気流Ｆ２を同時に送風したり、集中気流Ｆ１と環境気流Ｆ３を同時に送風したりするようにしてもその作用効果は変わらない。

　更に、制御テーブル１９によって定めた集中気流Ｆ１を発生させる周期Ｔｓは必ずしも一定間隔である必要はなく、本実施の形態で示した５分以上４０分以下の範囲であれば、不定間隔でも良い。一般的に、集中度は時間経過に伴って増減することが知られており、例えば、執務開始時は比較的集中度が高い状態が持続しやすいため、１回目の集中気流Ｆ１の周期Ｔｓを２０分とし、２回目は１５分、３回目以降は１０分間隔と変化していく制御であっても良い。つまり、周期Ｔｓを、集中気流Ｆ１の発生の繰り返し回数に応じて短くするようにしても良い。

　また、周期Ｔｓと同じように制御テーブル１９で定めた集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１や保持時間Ｔｆも一定値である必要はなく、本実施の形態で示した風速の最大値が０．５～２ｍ／ｓ、保持時間が３～６０秒の範囲であれば、変化させるようにしても良い。例えば、執務開始後、集中気流Ｆ１を発生させる回数が増えるに応じて風速の最大値Ｖ１を０．５ｍ／ｓ、０．６ｍ／ｓ、０．７ｍ／ｓと所定の風速０．１ｍ／ｓづつ高くするようにしても良いし、保持時間Ｔｆを３秒、４秒、５秒と、所定の時間１秒づつ伸ばしていくようにしても良い。

　また、送風装置１が利用者Ｕｓの集中度をリアルタイムに計測できる集中度計測装置（図示せず）を備えてもよい。この場合は、集中度の低下度合いを判断して集中気流Ｆ１の風速の最大値Ｖ１を高めたり、保持時間Ｔｆを長くしたりするようなフィードバック制御を働かせるようにしても良い。

　集中度計測装置は、利用者に非侵襲（ｎｏｎ－ｉｎｖａｓｉｖｅ）で集中度を監視し、かつ集中度の変化を比較的短い時間間隔（例えば、１～１０分）で検出する必要がある。集中度計測装置は、非侵襲であるだけではなく非接触であることが望ましいが、ヘッドバンドやリストバンドのように利用者に接触する構成を含んでいてもよい。また、集中度計測装置としては、例えば、利用者を撮像するカメラが用いられる。図３に示す取得部１８は、カメラで撮像した利用者の画像を用いて、体動、姿勢、瞳孔径、まばたきの頻度などの情報を取得し、処理部１３は、これらの情報を単独または組み合わせて用いることにより、集中度の評価値を求める。ここに、処理部１３は、これらの情報と上述した集中時間比率との関係を対応付けて記憶部１２に記憶された参照テーブルに登録するように構成される。処理部１３は、集中度を評価する際には、取得部１８から得た情報を参照テーブルと照合して集中時間比率に変換することにより集中度を定量化する。

　なお、上述のように、カメラで撮像した画像から得られる情報を集中時間比率に変換する技術は、集中度を定量化する技術の一例であって、集中度計測装置は、集中度の目安となる情報であれば他の情報を監視する構成であってもよい。例えば、集中度計測装置は、利用者の特定部位における皮膚温度の変化をサーモグラフで検出する構成、脳波あるいは脳波以外の生体電流を検出する構成であってもよい。

　また、制御テーブル１９は空気温度によってのみ決められるものではなく、例えば、利用者Ｕｓの体感温度や着衣量をサーもパイル等で計測し、温熱指標（ＰＭＶ等）を用いて利用者Ｕｓの温熱感に合わせて制御テーブル１９の数値を変更するようにしても良い。

　更に、利用者Ｕｓが直接、送風装置１を操作して集中気流Ｆ１を発生させることができるボタンを備えている場合は、利用者Ｕｓの好きなタイミングでボタンを押すことで集中気流Ｆ１を発生させるようにしても良い。

　また、制御テーブル１９自体を書き換えられるようにしても良く、例えば制御部１１が外部と通信できる通信デバイス（一例として無線ＬＡＮ通信デバイス）を備え、外部の情報端末（スマートフォンやパーソナルコンピュータなど）からの制御テーブル１９情報を転送するようにしても良い。

　また、本実施の形態では風向変更装置の一例としてルーバー５を用いた例を示したが、風向変更装置の他の一例として、首振り機能を備えた扇風機であっても良い。無人領域に気流を送風する際は、首振り角度を上向き又は側方に振り向けることで利用者Ｕｓに気流を当てないようにし、有人領域に気流を送風する際は、首振り角度を正面に戻すように制御しても良い。

　また、本実施の形態において、送風装置１は底面構造２を備えた床置き形の機器である例を示したが、利用者Ｕｓと送風装置１の位置関係があらかじめ設定されているのであれば、送風装置１は壁掛け形や天吊形などの形態であっても構わない。また、利用者Ｕｓと送風装置１の位置関係が不明であっても、送風装置１が人感センサ等を備えることで有人領域、無人領域が特定でき、且つ気流の風向を制御できる機構を備えていれば、本発明の気流制御方法を用いることができ、同様の効果を得ることができる。

　また、人感センサを用いるなどしてルーバー５で制御した気流が利用者Ｕｓの体のどの部位に当たっているかが分かる場合、集中気流モードは利用者Ｕｓの上半身、特に頭部や顔部に当てることが望ましい。頭部や顔部は、人体周りの対流温度境界層が厚くなる部位であること、及び、比較的肌が露出しているケースが多いため、気流感を感じやすいこと、及び、気流が当たった際に涼感が感じられやすかったり、頭がすっきりしやすかったりする印象が得られやすいという利点があるためである。

　また更に、気流が利用者Ｕｓの目に当たっている場合は、目が乾くことで瞬き回数が増える等、集中度が低下する恐れがあるため、風速を弱めたり、気流曝露時間を短くしたりするなどの変更を加えるように制御することが望ましい。

　また、集中気流モード及び微気流モード、環境気流モードの動作ステップの説明において、第１ステップから順に番号を付したが、本発明では、動作ステップの順番がポイントであり、動作ステップの順序が逆転しなければ、別の動作ステップが間に挿入されていても良い。

　また、本実施の形態の送風装置１を用いる際には、利用者Ｕｓが執務を開始する時点で、制御部１１が送風部１０の制御を開始する必要がある。制御部１１が送風部１０の制御を開始する時点は、利用者Ｕｓが送風装置１を直接操作してもよいが、利用者Ｕｓを監視するカメラあるいは利用者Ｕｓを監視するセンサを用いて、利用者Ｕｓが所定位置で着座したことを検出してもよい。

　また、本実施の形態では、利用者Ｕｓと送風装置１との基準距離を２ｍとしたが、作業空間Ｅｓが子供部屋等の個室もあれば、学習塾やオフィス等の大空間で使用することも考えられるため、基準距離は１．５～５．０ｍくらいを想定しておくのが望ましい。

　その場合、式１から、到達風速Ｖｚ＝０．５（ｍ／ｓ）の気流を発生させるためには吹出風速Ｖ0を約０．７～２．４（ｍ／ｓ）とすれば良い。

　（第２の実施の形態）
　本発明の第２の実施の形態における送風装置５０の構成を図１３に示して説明する。なお図１３は、本実施の形態における送風装置５０の構成を示すブロック図である。

　図１３に示すように、送風装置５０は、吸込口３からファン８へ空気を搬送する風路としての主経路３０と、主経路３０内に、主経路３０を通過する空気の状態を変化させる空気状態変化部３１を備えている。空気状態変化部３１の一例として、本実施の形態では空気中の粉塵を除去するフィルター（一例としてプリーツ加工されたＨＥＰＡフィルター）を用いている。

　また、送風装置５０の側面には、吸込口３と独立して空気を取り入れることができる臨時吸込口３２を設けている。

　また、ファン８と空気状態変化部３１の間の主経路３０から分岐して臨時吸込口３２まで連通するバイパス経路３３を備えている。

　更に、臨時吸込口３２近傍に、臨時吸込口３２の開放、閉塞を切り替えるダンパー３４を備えている。ダンパー３４は、開放、閉塞を電気的に動作できるようにダンパー駆動モータ３５を備え、制御部１１によって開閉制御可能に構成している。

　このような構成により、制御部１１が指示部１５を通じてダンパー３４を閉塞するように制御した場合、ファン８に取り込まれる空気は、吸込口３から主経路３０を通り、空気状態変化部３１を通過して搬送され、吹出口４から送風される。

　一方、制御部１１が指示部１５を通じてダンパー３４を開放するように制御した場合、臨時吸込口３２からバイパス経路３３を通ってファン８に繋がる風路が連通する。このとき、吸込口３から主経路３０を通ってファン８に繋がる風路は常時連通しているが、主経路３０内には空気状態変化部３１があり、空気状態変化部３１を空気が通過する際に空気抵抗を伴うため、ファン８に吸い込まれる空気の大半はバイパス経路３３からの空気である。すなわち、バイパス経路３３は主経路３０に比べて圧力損失が低くなっている。

　このように、ファン８に空気を搬送する経路としてバイパス経路３３を設け、バイパス経路３３の開閉を制御することによって、空気状態変化部３１を通過した空気を送風したり、空気状態変化部３１を通過しない空気を送風したりすることが可能になる。

　次に、本実施の形態におけるダンパー３４の動作ステップについて説明する。

　図１４に示すように、集中気流モードの動作ステップにおいて、第２ステップ（ステップＳ０２）の前に、制御部１１は、ダンパー駆動モータ３５を動作させてダンパー３４を開放するバイパス開放ステップを行う（ステップＳ１１）。その後、第５ステップ（ステップＳ０５）の後に、制御部１１は、ダンパー駆動モータ３５を動作させてダンパー３４を閉塞するバイパス閉塞ステップ（ステップＳ１２）を行う。

　上記の動作ステップにより、第２ステップ（ステップＳ０２）でファン８の回転を増速し、風量を増加させて集中気流Ｆ１を発生させる前にバイパス経路３３を連通する（ステップＳ１１）ことで、ファン８に取り入れられる風量が増加しても圧力損失の低いバイパス経路３３から空気を取り入れることができる。その結果、集中気流Ｆ１発生時、閾値以上の風速の最大値Ｖ１になるまでのファン８の回転数を下げることができるため、騒音を低減することができる。これにより、騒音によって利用者Ｕｓの集中を阻害することがなくなり、集中度を維持することができるという効果がある。

　また、ファン８を回転させるモータ９の消費電力を低減できるため、省エネに寄与するという効果もある。

　集中気流Ｆ１を発生させた後、第５ステップ（ステップＳ０５）でファン８の回転を減速するため、ファン８に取り込まれる風量が低下している。風量低下後にバイパス経路３３を閉塞する（ステップＳ１２）ことで、ファン８に連通する風路が主経路３０のみとなって圧力損失が上昇しても、もともと風量が少ないため、風量変化量は小さい。その結果、風量変化に伴って生じる通風音や風切音の変化が少なくなり、騒音の大きさに変化を与えることが無い。これにより、利用者Ｕｓに騒音変化による聴覚刺激を与えることで集中を阻害することが無く、集中度を維持することができる。

　本実施の形態では空気状態変化部３１の一例として、空気中の塵や粉塵を除去するフィルターとしたが、それ以外にも水を気化させて加湿する加湿フィルター、空気中の水分を吸着する除湿フィルター、空気温度をヒートポンプで加温、又は冷却する熱交換器等であっても良い。

　なお、上述した実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施の形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんのことである。

　１，５０　送風装置
　２　底面構造
　３　吸込口
　４　吹出口
　５　ルーバー
　６　回転軸
　７　ステッピングモータ
　８　ファン
　９　モータ
　１０　送風部
　１１　制御部
　１２　記憶部
　１３　処理部
　１４　計時部
　１５　指示部
　１６　動作パターン選択部
　１７　温度センサ
　１８　取得部
　１９　制御テーブル
　２０　動作パターン選択スイッチ
　２１　風速調節スイッチ
　２２　周期調節スイッチ
　２３　入力部
　３０　主経路
　３１　空気状態変化部
　３２　臨時吸込口
　３３　バイパス経路
　３４　ダンパー
　３５　ダンパー駆動モータ
　Ｅｓ　作業空間
　Ｆ１　集中気流
　Ｆ２　微気流
　Ｆ３　環境気流
　Ｖ１　風速の最大値（集中気流Ｆ１）
　Ｖ２　微気流Ｆ２の風速の最大値
　Ｖ３　環境気流Ｆ３の風速の最大値
　Ｔｓ　周期
　Ｔｆ　保持時間
　Ｕｓ　利用者

Claims

空気を吸い込む吸込口と、
前記吸込口から吸い込んだ空気を作業空間に吹き出す吹出口と、
前記吸込口から前記吹出口に向けて空気流を発生させるファンと、
前記ファンを駆動するモータと、
前記吹出口から吹き出す空気の風向を変更する風向変更装置と、
前記モータと前記風向変更装置の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
　前記吹出口から吹き出す気流の風向を前記風向変更装置により前記作業空間内の無人領域に向ける第１ステップと、
　前記第１ステップの後に、前記モータの回転を増速させて所定の閾値以上の風速を有する集中気流を前記吹出口から吹き出させる第２ステップと、
　前記第２ステップの後に、前記集中気流の風向を前記風向変更装置により前記作業空間内の有人領域に変更する第３ステップと、
　前記第３ステップの後に、前記集中気流の風向を有人領域に向けた状態を保持する第４ステップと、
　前記第４ステップの後に、前記モータの回転を減速させて気流の風速を低下させる第５ステップと、
を有する集中気流モードを実行する送風装置。
前記集中気流の風速に対して２分の１以下の風速である微気流を前記吹出口から有人領域に向けて送風する第６ａステップを有する微気流モードを備え、
前記制御部は、
　前記集中気流モードの後に、前記微気流モードを実行する第１動作パターンを備えた請求項１記載の送風装置。
前記第１動作パターンを繰り返し実行する請求項２記載の送風装置。
時間を計測する計時部を備え、
前記制御部は、前記計時部に基づいて、あらかじめ設定した周期で前記第１動作パターンを繰り返し実行する請求項３記載の送風装置。
前記周期は、５分以上４０分以下の範囲とし、前記集中気流の風速の最大値は、０．５［ｍ／ｓ］以上２［ｍ／ｓ］以下の範囲とし、
前記第４ステップにおける保持時間は、３秒以上６０秒以下の範囲とした請求項４に記載の送風装置。
前記風向変更装置により前記吹出口から吹き出す気流を無人領域に変更する第６ｂステップと、
前記第６ｂステップの後に、前記集中気流よりも低い風速である環境気流を前記吹出口から吹き出させる第７ｂステップと、
を有する環境気流モードを備え、
前記制御部は、
　前記集中気流モードの後に、前記環境気流モードを実行する第２動作パターンを備えた請求項１記載の送風装置。
前記第２動作パターンを繰り返し実行する請求項６記載の送風装置。
時間を計測する計時部を備え、
前記制御部は、前記計時部に基づいて、あらかじめ設定した周期で前記第２動作パターンを繰り返し実行する請求項７記載の送風装置。
前記周期は、５分以上４０分以下の範囲とし、前記集中気流の風速の最大値は、０．５［ｍ／ｓ］以上２［ｍ／ｓ］以下の範囲とし、
前記第４ステップにおける保持時間は、３秒以上６０秒以下の範囲とした請求項８に記載の送風装置。
前記集中気流の風速に対して２分の１以下の風速である微気流を前記吹出口から有人領域に向けて送風する第６ａステップを有する微気流モードと、
前記風向変更装置により前記吹出口から吹き出す気流を無人領域に変更する第６ｂステップと、前記第６ｂステップの後に、前記集中気流よりも低い風速である環境気流を前記吹出口から吹き出させる第７ｂステップとを有する環境気流モードとを備え、
前記制御部は、
　前記集中気流モードを実行した後に、前記微気流モードを実行する第１動作パターン、または前記集中気流モードを実行した後に前記環境気流モードを実行する第２動作パターンを入力信号に基づいて選択する動作パターン選択部を備えた請求項１記載の送風装置。
前記作業空間内の空気温度を検知する空気温度検知部を備え、
前記動作パターン選択部は、
　前記空気温度検知部からの温度情報を前記入力信号とし、前記入力信号に基づいて前記第１動作パターンまたは前記第２動作パターンを選択する請求項１０記載の送風装置。
前記制御部は、
　空気温度と、前記集中気流の風速、前記微気流の風速、前記環境気流の風速をそれぞれ対応づけた制御テーブルを備え、
　前記空気温度検知部が検知した温度情報と、前記制御テーブルとに基づいて前記集中気流の風速と、前記微気流の風速と、前記環境気流の風速とを決定する請求項１１記載の送風装置。
動作パターンを選択するための入力を受け付ける動作パターン選択スイッチを備え、
前記動作パターン選択部は、
　前記動作パターン選択スイッチからの前記入力信号に基づいて前記第１動作パターンまたは前記第２動作パターンを選択する請求項１０記載の送風装置。
前記制御部は、
　空気温度と、前記集中気流の風速、前記微気流の風速、前記環境気流の風速をそれぞれ対応づけた制御テーブルを備え、
　前記空気温度検知部が検知した温度情報と、前記制御テーブルとに基づいて前記集中気流の風速と、前記微気流の風速と、前記環境気流の風速とを決定する請求項１３記載の送風装置。
前記集中気流の風速、前記微気流の風速、前記環境気流の風速のうち少なくとも１つの風速の入力を受け付ける風速調節スイッチを備え、
前記制御部は、
　前記風速調節スイッチにて受け付けた入力に基づいて、入力に対応する気流の風速を決定する請求項１０、１１および１３のいずれか１項に記載の送風装置。
前記制御部は、
　空気温度と、前記集中気流モードにおける前記第４ステップの保持時間、前記周期をそれぞれ対応づけた制御テーブルを備え、
　前記空気温度検知部が検知した温度情報と、前記制御テーブルとに基づいて前記保持時間と、前記周期を決定する請求項１１又は１２のいずれか１項に記載の送風装置。
前記周期の入力を受け付ける周期調節スイッチを備え、
前記制御部は、
　前記周期調節スイッチからの入力信号に基づいて前記周期を決定する請求項１０、１１および１３のいずれか１項に記載の送風装置。
設置時に床に接する底面構造を備え、
前記吹出口は、
　前記底面構造から上方に０．５ｍ以上２ｍ以下の高さに配置し、
前記有人領域への送風は、
　前記風向変更装置による前記送風装置の正面方向、且つ、水平方向への送風であり、
前記無人領域への送風は、
　前記風向変更装置による前記有人領域以外の方向への送風である請求項１から１４のいずれか１項に記載の送風装置。
前記吸込口から前記吹出口まで空気を搬送する主経路と、
前記主経路内の空気の状態を変化させる空気状態変化部と、
前記空気状態変化部をバイパスさせて前記吹出口に空気を搬送するバイパス経路と、
前記バイパス経路を開閉できる開閉部と、
を備え、
前記制御部は、
　さらに
　前記第２ステップの前に前記開閉部を開放させるバイパス開放ステップと、
　前記第５ステップの後に前記開閉部を閉塞させるバイパス閉塞ステップとを有する前記集中気流モードを実行する請求項１から１４のいずれか１項に記載の送風装置。