空調システム
【課題】エネルギー効率がよく、メンテナンスコストが安価な手術室用の空調システムを提供する。
【解決手段】本発明は、手術台２０５が設置された手術室の空調を行うための空調システムであって、前記手術台２０５の天井部に設置され、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出すＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０と、前記ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出すＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０と、を有し、鉛直方向の投影を行ったとき、前記ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０が形成するＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０投影面が、前記手術台２０５が形成する手術台２０５投影面を含むことを特徴とする。
【解決手段】本発明は、手術台２０５が設置された手術室の空調を行うための空調システムであって、前記手術台２０５の天井部に設置され、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出すＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０と、前記ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出すＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０と、を有し、鉛直方向の投影を行ったとき、前記ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０が形成するＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０投影面が、前記手術台２０５が形成する手術台２０５投影面を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い清浄度が要求される手術室（バイオクリーンルーム）に好適な空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
整形外科手術などの一部の特殊な手術において利用される手術室の中には、クリーンルームの清浄度クラス１００を達成することが求められるものがある。従来はこのような清浄度を保つために採用されていた空調システムでは、手術室の天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を設けて、ＨＥＰＡフィルタで浄化された空気をこの吹き出し口全面から吹き出させるようにしていた。特許文献１（特開平１１−２１８３５３号公報）には、天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を有するクリーンルームが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２１８３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の手術室に採用されていた空調システムにおいては、上記のように天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を設け、この吹き出し口全面を利用して空気を送り出す必要があったために、空気の搬送動力が非常に大きくなり、エネルギー効率が悪い、という問題があった。また、天井面ほぼ全面に相当する面積のＨＥＰＡフィルタを用いる必要があるため、これを維持するためのメンテナンスコストが非常に高価である、という問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、上記課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、手術台が設置された手術室の空調を行うための空調システムであって、前記手術台の天井部に設置され、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口と、前記第１吹き出し口の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出す第２吹き出し口と、を有し、鉛直方向の投影を行ったとき、前記第１吹き出し口が形成する第１吹き出し口投影面が、前記手術台が形成する手術台投影面を含むことを特徴とする。
【０００５】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空調システムにおいて、前記第１吹き出し口から吹き出される空気は、鉛直下方に向けられた一方向流であることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の空調システムにおいて、前記第２吹き出し口から吹き出される空気は、前記手術台がない方向に向けられた一方向流であることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記第２吹き出し口に設けられるフィンは、鉛直下方の方向に対して所定の角度をなすように配されることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記第２吹き出し口に設けられるフィンは、前記第１吹き出し口から離れた位置に配されるものほど、鉛直下方の方向に対して大きな角度をなすように配されることを
特徴とする。
【０００９】
また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記第２吹き出し口が複数の吹き出し区画を有しており、前記第１吹き出し口から離れた吹き出し区画からから吹き出される空気の風速ほど遅くなるように設定されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項７に係る発明は、手術台が設置された手術室の空調を行うための空調システムであって、前記手術台の天井部に設置され、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口と、前記第１吹き出し口の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第２吹き出し口と、前記第２吹き出し口の周囲に設置され、前記第２の風速より遅い第３の風速で空気を吹き出す第３吹き出し口と、を有し、鉛直方向の投影を行ったとき、前記第１吹き出し口が形成する第１吹き出し口投影面が、前記手術台が形成する手術台投影面を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項８に係る発明は、請求項７に記載の空調システムにおいて、前記第１吹き出し口及び前記第２吹き出し口から吹き出される空気は、鉛直下方に向けられた一方向流であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項９に係る発明は、請求項７又は請求項８に記載の空調システムにおいて、前記第３吹き出し口から吹き出される空気は、前記手術台がない方向に向けられた一方向流であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項１０に係る発明は、請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記第３吹き出し口に設けられるフィンは、鉛直下方の方向に対して所定の角度をなすように配されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項１１に係る発明は、請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記第３吹き出し口に設けられるフィンは、前記第１吹き出し口から離れた位置に配されるものほど、鉛直下方の方向に対して大きな角度をなすように配されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１２に係る発明は、請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記第３吹き出し口が複数の吹き出し区画を有しており、前記第１吹き出し口から離れた吹き出し区画からから吹き出される空気の風速ほど遅くなるように設定されることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１３に係る発明は、請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記手術台の天面より下方に配される下部排気口と、前記手術台の天面より上方に配される上部排気口と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の空調システムは、手術台の面積を含む程度の広さであり、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口と、この第１吹き出し口の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出す第２吹き出し口と、を有しており、このような本発明の空調システムによれば、天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を設ける必要がなく、エネルギー効率が向上する。また、天井面ほぼ全面に相当する面積のＨＥＰＡフィルタが必要でなく、ＨＥＰＡフィルタ面積を縮小できるため、メンテナンスコストが安価となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る空調システムを適用した手術室の概要を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る空調システムにおける手術台・ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口の配置関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る空調システムよって吹き出される空気を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口のフィン配置を説明する図である。
【図５】ＣＦＤ解析結果を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口のフィン配置を説明する図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口の構成を説明する図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口の構成を説明する図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る空調システムにおける手術台・ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口の配置関係を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る空調システムが適用された手術室の概略を示す図である。
【図１１】実施例に係る空調システムが適用された手術室の平面図・断面図を示す図である。
【図１２】術野上部の断面風速分布を示す図である。
【図１３】清浄度の測定結果を示す図である。
【図１４】下部排気口２３０ａと上部排気口２３０ｂの寸法と排気風量を示す図である。
【図１５】上部排気口２３０ｂが設けられていない場合の比較例に係る測定結果を示す図である。
【図１６】上部排気口２３０ｂが設けられた実施例に係るに係る測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係る空調システム１００を適用した手術室の概要を示す図である。図１において、１００は空調システム、１１０は空調機、１２０はフィルタ、１３１は第１送風ファン、１３２は第２送風ファン、１３３は第３送風ファン、１３４は第４送風ファン、１４１は第１ダンパー、１４２は第２ダンパー、１４３は第３ダンパー、１５０は吸気口、１５１はフィルタ、１６０は排気口、２０５は手術台、２１０はＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口、２１１はＨＥＰＡフィルタ、２２０はＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口、２２１はＨＥＰＡフィルタ、２３０は換気口をそれぞれ示している。
【００２０】
本実施形態に係る空調システム１００は、比較的高い清浄度が要求される手術室（バイオクリーンルーム）に適用されるものであり、かつ、エネルギー効率を向上させ、メンテナンスコストを安価とするために、清浄度クラス１００を達成する空間を手術台上の術野に限定する、という発想に基づいて構成されてなるものである。本発明に係る空調システ
ム１００においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０を従来の１／３程度として、小風量でも効率よく術野の清浄度を保つことにより、手術室全体のエネルギー消費量を削減するようにしている。
【００２１】
本発明に係る空調システム１００では、風量を削減しても術野における清浄度クラス１００を達成するために（１）周囲からの汚染質が術野に侵入することを防ぐ、弱いエアーカーテンを形成可能なＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０を、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の周囲に設けること、及び、（２）術野近傍で発生した汚染質を周囲へ押しやるために、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気の風速を、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速より速くするように調整すること、の２点が重要であることを、ＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）による流体解析を行うことにより実証した。
【００２２】
以下、図１を参照して本発明に係る空調システム１００の構成例を説明する。図１において、各構成間を結ぶ、矢印が付された黒線はダクトを示しており、矢印の方向はダクト中を流通する空気の方向を示している。空調システム１００における空調機１１０は、取り入れられた空気を、内蔵している冷却器、加熱器、加湿器、フィルタ（いずれも図示略）により温湿度調整と粉塵除去などを、ダクトに送り出すものである。
【００２３】
この空調機１１０から送り出された空気は、フィルタ１２０を通過した後、手術台２０５の天井部に設置されたＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０に向かうダクト、及びＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の周囲に設けられたＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０に向かうダクトを流通するようになっている。ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０には、不図示のフィルタホルダが設けられており、このフィルタホルダにＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルタ２１１が装着されることにより、塵埃や浮游細菌などが除かれた浄化された空気を、手術台２０５に向けて吹き出すことができるようになっている。本実施形態においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０は、手術台２０５の上部に配置する。
【００２４】
なお、特許請求の範囲における「第１吹き出し口」はＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０のことを、また、「第２吹き出し口」はＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０のことをそれぞれ上位概念的に示したものである。
【００２５】
ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０に向かうダクト中には第１送風ファン１３１が、また、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０に向かうダクト中には第２送風ファン１３２が設けられており、これらの送風ファンが制御されることによって、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気が第１の風速となるように、また、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気が第１の風速より遅い第２の風速となるように調整している。また、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０には、不図示のフィルタホルダが設けられており、このフィルタホルダにＨＥＰＡフィルタ２２１が装着されることにより、塵埃や浮游細菌などが除かれた浄化された空気をエアーカーテンとして吹き出すことが可能に構成されている。
【００２６】
図２は本発明の実施形態に係る空調システムにおける手術台２０５、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の配置関係を示す図である。図２に示すように、鉛直方向の投影を行ったとき、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０が形成するＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口投影面は、手術台２０５が形成する手術台投影面を含むようにされている。本発明に係る空調システム１００においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の吹き出し面積としては、手術台の面
積を含む程度であればよく、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口を天井面ほぼ全面に相当する面積とする必要はない。したがって、本発明に係る空調システム１００によれば、エネルギー効率が向上し、メンテナンスコストが安価となるのである。
【００２７】
図３は本発明の実施形態に係る空調システムよって吹き出される空気を模式的に示す図である。本発明に係る空調システム１００においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速を、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気のそれより遅くするようにしているが、これによれば、図３に示すように、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の鉛直下方のエリアで発生した塵埃は、当該エリアを囲む弱いエアーカーテンのエリアに排出されやすい傾向があるものと推察される。これに対して、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速を、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気のそれより速く設定すると、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の鉛直下方のエリアで発生した塵埃は、エアーカーテンのエリアに排出されにくい傾向があるものと推察される。
【００２８】
再び図１に戻り、第３送風ファン１３３の吸引力によって、手術室内の空気は、換気口２３０によって引き込まれ、一部は空調機１１０に戻され再び循環され、残りは排気口１６０から排出される。手術室内の空気の吸い込み口として、床部に近い高さに設けられている換気口２３０は、床部からの気流の巻き上がりや乱流を防止する機能を有している。
【００２９】
換気口２３０によって手術室内から引き込まれた空気をどの程度の割合で空調機１１０に戻し、どの程度の割合で排気口１６０から排気するかを決めるのは第１ダンパー１４１及び第２ダンパー１４２である。これらのダンパーは不図示の制御部によって適宜制御される。一方、屋外からの空気は、フィルタ１５１が設けられた吸気口１５０から、第４送風ファン１３４の吸引力によって、空調機１１０に引き込まれる。吸気口１５０と空調機１１０とを結ぶダクトの間には第３ダンパー１４３が設けられ、屋外からの空気の取り込み量などが制御される。
【００３０】
ここで、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０内、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０内におけるフィンのレイアウトについて説明する。このようなフィンは、各吹き出し口から吹き出される空気の流れを決めるものである。図４は本発明の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０、及び、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０のフィン配置を説明する図である。なお、フィンの枚数は図示されるものに限定されるものではない。
【００３１】
図４に示すように、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０内には、パンチングメタルやメッシュなどの複数の細孔を有する制風部材２１５が設けられており、この制風部材２１５によって、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出される空気は、図３に示すように鉛直下方に向けられた均一な一方向流となる。
【００３２】
また、図４に示すように、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０に設けられるフィン２２５は、鉛直下方の方向に対して所定の角度θ0をなすように配されて
いる。これにより、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出される空気は、図３に示すように、手術台２０５がない方向に向けられた一方向流となる。
【００３３】
次に、以上のように構成される本発明に係る空調システム１００のＣＦＤ解析結果について説明する。今回、本発明に係る空調システム１００による効果を確認するために、（従来例）、（比較例）、（本発明）の３つの場合でＣＦＤ解析を行った。ＣＦＤ解析を行った対象となる各空調システムの特徴点について説明する。
【００３４】
（従来例）は手術室天井面ほぼ全面に、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口を設けたケースである。ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口は３３．５ｍ2とした。
【００３５】
（比較例）は手術台２０５が設置された位置の天井部に、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０を設け、その周囲にＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０を配置し、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気の風速が、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速より速くなるように設定したケースである。（比較例）においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の面積は８．６４ｍ2とし、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の面
積は２．５６ｍ2とした。また、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空
気の風速は０．３５ｍ／ｓとし、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速は０．７７ｍ／ｓとした。
【００３６】
（本発明）は手術台２０５が設置された位置の天井部に、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０を設け、その周囲にＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０を配置し、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気の風速が、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速より遅くなるように設定したケースである。（本発明）においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の面積は８．６４ｍ2とし、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の面
積は２．５６ｍ2とした。また、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空
気の風速は０．４５ｍ／ｓとし、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速は０．３ｍ／ｓとした。
【００３７】
以上の特徴点を除いて、以下に示すものは、（従来例）、（比較例）、（本発明）の各ＣＦＤ解析で共通な諸条件である。
手術室面積：７２ｍ2
（１）手術室内設置物による発熱条件
ＬＥＤ無影灯（大） ７０Ｗ
ＬＥＤ無影灯（小） ６０Ｗ
監視モニター（１７インチ） ４００Ｗ
電子カルテ用モニター（４２インチ） ３３０Ｗ
モニター（４２インチ） ３３０Ｗ
（２）手術室内人員による発熱条件
７人×７８Ｗ／人 ５４６Ｗ
（３）発塵量
３人（４００，０００個／ｍｉｎ・人）
図５は以上のような条件でＣＦＤ解析を行った結果を示す図であり、図５（Ａ）は（従来例）の条件に基づく結果であり、図５（Ｂ）は（比較例）の条件に基づく結果であり、図５（Ｃ）は（本発明）の条件に基づく結果である。
【００３８】
図５（Ａ）の（従来例）の結果を参照すると、床面の一部に塵埃の密度が高いエリアが存在するのみであり、手術室内全体にわたって良好な清浄度が保たれていることがわかる。ただ、比較的大面積のＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口からの送風を維持するために、エネルギー効率が悪く、メンテナンスコストもかかることとなる。
【００３９】
図５（Ｂ）の（比較例）の結果を参照すると、無影灯の下部から手術台にわたる重要な領域において、清浄度が損なわれていることがわかる。（比較例）のようにＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気の風速を、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速より遅くするように設定すると、術野において良好な清浄度が保てないことがわかる。
【００４０】
図５（Ｃ）の（本発明）の結果を参照すると、床面の一部に塵埃の密度が高いエリアが存在し、さらに手術台と離れたところで比較的塵埃の密度が高いエリアが存在するが、無影灯の下部から手術台にわたる重要なエリアにおける清浄度は高いことがわかる。（本発明）のようにＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気の風速を、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速より速くするように設定すると、術野において良好な清浄度が保てることがわかる。
【００４１】
以上のように、本発明の空調システム１００は、手術台２０５の面積を含む程度の広さで、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出すＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０と、このＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出すＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０と、を有しており、このような本発明の空調システム１００によれば、天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を設ける必要がなく、エネルギー効率が向上する。また、天井面ほぼ全面に相当する面積のＨＥＰＡフィルタが必要でないため、メンテナンスコストが安価となる。
【００４２】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。他の実施形態は、先の実施形態とＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０内におけるフィンの配置が相違するのみであるので、以下、このような相違点について説明する。図６は本発明の他の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０、及び、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０のフィン配置を説明する図である。
【００４３】
図６に示すように、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０内には、パンチングメタルやメッシュなどの複数の細孔を有する制風部材２１５が設けられており、この制風部材２１５によって、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出される空気は、図３に示すように鉛直下方に向けられた均一な一方向流となる。このＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の吹き出し口については先の実施形態と同様のものである。
【００４４】
これに対して、また、図６に示すように、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０に設けられるフィン２２５は、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から離れた位置に配されるものほど、鉛直下方の方向に対して大きな角度をなすように配されている。より具体的にはフィン２２５が鉛直線となす角度を図示のように定義すると、θ1
＜θ2＜θ3＜θ4・・・となるようにフィン２２５の配置が決められている。このような
フィン２２５の配置によっても、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出される空気は、図３に示すように、手術台２０５がない方向に向けられた一方向流となり、さらに、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の鉛直下方のエリアで発生した塵埃は、当該エリアを囲む弱いエアーカーテンのエリアに排出されやすい傾向となり、先の実施形態と同様の効果を享受することができる。なお、フィンの枚数は図示されるものに限定されるものではない。
【００４５】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。他の実施形態は、先の実施形態とＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の構成が異なるので、以下、この点について説明する。図７は本発明の他の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０、及びＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の構成を説明する図である。
【００４６】
本実施形態においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０は、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０に近い内周側の第１の区画と、その外周の第２の区画とに分かれており、第１の区画から吹き出される空気の風速をＶ2、第１の区画から吹
き出される空気の風速をＶ3としている。なお、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０
の構成は、これまでの実施形態と同様であり、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出される空気の風速はＶ1であり、Ｖ1＞Ｖ2、Ｖ1＞Ｖ3の関係が維持されている。
【００４７】
本実施形態では、さらにＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０に形成された区画における風速の関係として、Ｖ2＞Ｖ3の関係が成立するように風速が設定されている。すなわち、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０が複数の吹き出し区画を有しており、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から離れた吹き出し区画からから吹き出される空気の風速ほど遅くなるように設定される。なお、図７に示す実施形態では、区画数は２であるが、これより多く設定しても良い。また、本実施形態においても、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０は、手術台２０５がない方向に向けられた一方向流を形成するように不図示のフィンが配置されている。
【００４８】
図７に示すような風速の設定によっても、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の鉛直下方のエリアで発生した塵埃は、当該エリアを囲む弱いエアーカーテンのエリアに排出されやすい傾向となり、先の実施形態と同様の効果を享受することができる。
【００４９】
以上、本発明の空調システム１００は、手術台２０５の面積を含む程度の広さであり、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口（ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０）と、この第１吹き出し口（ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０）の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出す第２吹き出し口（ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０）と、を有しており、このような本発明の空調システム１００によれば、天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を設ける必要がなく、エネルギー効率が向上する。また、天井面ほぼ全面に相当する面積のＨＥＰＡフィルタが必要でないため、メンテナンスコストが安価となる。
【００５０】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。以下において説明する実施形態は、特許請求の範囲の請求項７乃至請求項１２に対応するものである。
【００５１】
本実施形態は、これまで説明した実施形態とＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の構成が異なるので、以下、この点について説明する。図８は本発明の他の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０、及びＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の構成を説明する図である。
【００５２】
本実施形態においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０は内周側の第１の区画と、その外周の第２の区画とに分かれており、第１の区画から吹き出される空気の風速をＶ1、第２の区画から吹き出される空気の風速をＶ2としている。なお、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の構成は、これまでの実施形態と同様である。本実施形態においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出される空気の風速をＶ3としている。
【００５３】
また、特許請求の範囲の請求項７乃至請求項１２においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の第１の区画に対応する吹き出し口を「第1吹き出し口」、ＨＥＰＡフィ
ルタ内蔵吹き出し口２１０の第２の区画に対応する吹き出し口を「第２吹き出し口」、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０を「第３吹き出し口」として表現している。
【００５４】
本実施形態では、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の第１の区画から吹き出される空気の風速Ｖ1と、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の第２の区画から吹き出さ
れる空気の風速Ｖ2と、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き
出される空気の風速Ｖ3との間にＶ1＞Ｖ2＞Ｖ3の関係が成立するように風速が設定されている。
【００５５】
本実施形態においては上記のような風速の関係の他に、
図９は本発明の他の実施形態に係る空調システムにおける手術台２０５、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の配置関係を示す図である。図９に示すように、鉛直方向の投影を行ったとき、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の第１区画が形成するＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口投影面は、手術台２０５が形成する手術台投影面を含むようにされている。本発明に係る空調システム１００においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の第１区画の吹き出し面積としては、手術台の面積を含む程度であればよく、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口を天井面ほぼ全面に相当する面積とする必要はない。したがって、本発明に係る空調システム１００によれば、エネルギー効率が向上し、メンテナンスコストが安価となるのである。
【００５６】
上記のようなＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０に第１区画と第２区画とを設けるようにした実施形態に対し、これまで説明してきた各実施形態を適宜組み合わせるようにしてもよい。
【００５７】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図１０は本発明の他の実施形態に係る空調システムが適用された手術室の概略を示す図である。図１０に示す手術室は、図９に示した実施形態の空調システムが適用された例である。さらに、本実施形態においては、手術台２０５の天面より下方に複数の下部排気口２３０ａが配されると共に、手術台２０５の天面より上方に複数の上部排気口２３０ｂが配されることを特徴としている。上部排気口２３０ｂの総開口面積は、下部排気口２３０ａの総開口面積の１／４程度が好ましい。このような手術台２０５の天面より上方に上部排気口２３０ｂが設けられることで、手術室における手術台２０５設置箇所以外の上方空間に停滞しがちな塵埃を効果的に排気することができる。なお、本実施形態においては、上部排気口２３０ｂを手術室の側壁に設けるようにしたが、本発明では、上部排気口２３０ｂは手術台２０５の天面より上方であれば、どこに設置してもよく、例えばこれを天井面に設けるようにしてもよい。
【００５８】
（実施例）
図１０に示す実施形態に係る空調システムが適用された手術室のモックアップを実際に作製し、測定を行った。なお、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０については、図４に示す構造のものを採用した。
【００５９】
図１１に実施例に係る空調システムが適用された手術室の平面図・断面図を示す図である。また、本実施例で設定した緒元を表１に示す。
【００６０】
【表１】
室内寸法はＷ５．９ｍ×Ｄ７．３ｍ×Ｈ３ｍであり、容積は１２９ｍ3である。天井部
にＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口（２１０）、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口（２２０）が、また、壁面下部に下部排気口２３０ａが設けられている。吹出口はユニットであり、「術野上部（中央部）」（手術台２０５の上部）と「術野外側（周辺部）」とで別系統になっており、別々の風量（吹出風速）を設定することができるようになっている。「術野上部」吹出口は術野の清浄化を目的としており、吹出口には整流及び外観上のためパンチングパネルが設置されている。一方、「術野外側」吹出口は、エアーカーテンを形成することによって外部から内部清浄エリアへの気流の侵入、すなわち、微粒子の侵入を防止することを目的としており、その効果を高めるためのルーバーが設置されている。
【００６１】
（測定方法）
●内部発塵負荷時の清浄度
手術台２０５近傍で発塵が生じた場合の清浄度を評価した。発塵負荷としては、術者３人分を想定した。発塵量は、一人当たり４０万個／ｍｉｎ（０．５μｍ以上）とした。術者３人分の発塵負荷は、外気を室内へ導入して与えた。発塵点は、術者の立つ位置を想定し、高さは１．５ｍとした。発塵点では、穴が空けられたアルミ缶から外気が放出される。術野における清浄度の判定は、所定の鉛直面における術野上部の測定点、すなわち、床からの高さ１．０ｍ〜２．０ｍ、手術台中心から長手方向０．５ｍ幅の範囲内の計９点の測定値を対象にして行なった。なお、各測定点の粒子濃度は、測定値を正規化したものとした。
●立ち上がり清浄度
手術室の清浄度回復性能を、「回復性能特性値」と「１／１００回復時間」の双方で評価した。「回復性能特性値」は、所定清浄度の１０倍程度の濃度から、所定清浄度に至る濃度変化を測定し、所定清浄度における濃度変化の傾き（粒子濃度変化率）を利用して評価するものである。一方、「１／１００回復時間」は、所定の清浄度からの１００倍以上の濃度を初期レベルとして、１００倍の値から所定清浄度まで下がるのに要する時間である。
本実験では、室内粒子濃度が約１０万個／ｃｆ（０．５μｍ以上）の初期状態から空調システムの運転を開始し、濃度減衰の経時変化を測定した。術野（床から高さ１ｍ）と室内排出口（室内の平均粒子濃度に相当）の２点を測定した。試験前に室内粒子濃度を高めることは、室内へ外気を導入し、室内に設置した扇風機２台で室内空気を攪拌することによって行なった。
【００６２】
（測定結果）
●内部発塵負荷時の清浄度
図１２に、術野上部の断面風速分布を示す。２つの無影灯間を抜ける風速は０．７ｍ／ｓになっており、高速化されているのが確認できる。術野（手術台上部近傍）の風速は０．２〜０．５２ｍ／ｓになっており、清浄気流が到達している。
図１３に清浄度の測定結果を示す。個数濃度は０〜７２個／ｃｆとなっており、クラス１００が達成されている。
【００６３】
なお、図１３においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の第１の区画から吹き出される空気の風速Ｖ1＝０．７ｍ／ｓであり、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１
０の第２の区画から吹き出される空気の風速Ｖ2＝０．４ｍ／ｓであり、ＨＥＰＡフィル
タ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出される空気の風速Ｖ3と＝０．３ｍ／
ｓである。
●立ち上がり清浄度
図１４に下部排気口２３０ａと上部排気口２３０ｂの寸法と排気風量を示す。初期のモックアップ手術室では、下部排気口２３０ａにおおよそ２４５ｍｍ×２２５ｍｍの開口を複数個設けるようしていた。しかしながら、下部排気口２３０ａのみでは、壁近傍上部に汚染空気（粒子濃度の高い空気）が滞留することがわかった。そこで、壁近傍上部に滞留する汚染空気を効率良く室外へ排出するため、上部排気口２３０ｂに開口を設けた実施例に係る空調システムが適用された手術室を作製した。なお、本例では開口を壁上部四隅に開けたが、設ける開口は壁上部のうち必ずしも四隅とする必要はなく、開口を天井部に開けるようにしてもよい。
【００６４】
図１５は上部排気口２３０ｂが設けられていない場合の比較例に係る測定結果を示す図である。図１５は空調システムをオンとした後における特定の下部排気口２３０ａでの０．５μｍ以上の粒子濃度を示している。「回復性能特性値」を比較すると、粒子濃度変化率が大きい順に、「術野」＞「理論値」＞「排気口」となっており、術野の回復性能は
理論値よりも高く、排気口の回復性能は理論値よりも低い。術野の回復性能が高い理由としては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から術野へ到達した清浄気流が、術野に元々あった汚染空気を下流へ押出したためと考えられる。一方、排気口２３０ａの回復性能が低い理由としては、完全混合を仮定した理論値よりも低いことから、高濃度域と低濃度域が偏在し、高濃度域から低濃度域への微粒子の侵入が定常的に起こっていたと推測される。例えば、排気口２３０ａにおける粒子濃度は、減衰速度（傾き）が理論値より遅く、１時間以上経っても１０個／ｃｆであり、ゼロにならない。室内壁際上部に滞留していると推測される高濃度空気（気流可視化から推測される）が影響していると考えられる。「１／１００回復時間」（１００００個／ｃｆから１００個／ｃｆになるまでに要する時間）を比較すると、「術野」では約２分、「理論値」では約３分、「排気口」では約６分である。
【００６５】
図１６は上部排気口２３０ｂが設けられた実施例に係るに係る測定結果を示す図である。図１６は空調システムをオンとした後における特定の下部排気口２３０ａでの０．５μｍ以上の粒子濃度を示している。「回復性能特性値」を比較すると、粒子濃度変化率が大きい順に、「術野」＞「理論値」＝「排気口」となっており、排気口粒子濃度の減衰速度（傾き）がほぼ理論値と等しくなっている。「１／１００回復時間」（１００００個／ｃｆから１００個／ｃｆになるまでに要する時間）を比較すると、「術野」では約１．５分、「理論値」と「排気口」では約３分となっており、図１５に比べて短くなっている。経過時間１０分以降では、術野ではほとんどカウントされず、排気口２３０ａでは粒子の個数・頻度ともに少ない。上部排気口２３０ｂを設けたことによって、周辺部の高濃度空気の排出が促進され、室全体の清浄度が改善されたと考えられる。
【００６６】
以上、本発明の空調システムは、手術台の面積を含む程度の広さであり、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口と、この第１吹き出し口の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出す第２吹き出し口と、を有しており、このような本発明の空調システムによれば、天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を設ける必要がなく、エネルギー効率が向上する。また、天井面ほぼ全面に相当する面積のＨＥＰＡフィルタが必要でなく、ＨＥＰＡフィルタ面積を縮小できるため、メンテナンスコストが安価となる。
【符号の説明】
【００６７】
１００・・・空調システム、１１０・・・空調機、１２０・・・フィルタ、１３１・・・第１送風ファン、１３２・・・第２送風ファン、１３３・・・第３送風ファン、１３４・・・第４送風ファン、１４１・・・第１ダンパー、１４２・・・第２ダンパー、１４３・・・第３ダンパー、１５０・・・吸気口、１５１・・・フィルタ、１６０・・・排気口、２０５・・・手術台、２１０・・・ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口、２１１・・・ＨＥＰＡフィルタ、２１５・・・制風部材、２２５・・・フィン、２２０・・・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口、２２１・・・ＨＥＰＡフィルタ、２３０・・・換気口、２３０ａ・・・下部排気口、２３０ｂ・・・上部排気口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い清浄度が要求される手術室（バイオクリーンルーム）に好適な空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
整形外科手術などの一部の特殊な手術において利用される手術室の中には、クリーンルームの清浄度クラス１００を達成することが求められるものがある。従来はこのような清浄度を保つために採用されていた空調システムでは、手術室の天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を設けて、ＨＥＰＡフィルタで浄化された空気をこの吹き出し口全面から吹き出させるようにしていた。特許文献１（特開平１１−２１８３５３号公報）には、天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を有するクリーンルームが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２１８３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の手術室に採用されていた空調システムにおいては、上記のように天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を設け、この吹き出し口全面を利用して空気を送り出す必要があったために、空気の搬送動力が非常に大きくなり、エネルギー効率が悪い、という問題があった。また、天井面ほぼ全面に相当する面積のＨＥＰＡフィルタを用いる必要があるため、これを維持するためのメンテナンスコストが非常に高価である、という問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、上記課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、手術台が設置された手術室の空調を行うための空調システムであって、前記手術台の天井部に設置され、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口と、前記第１吹き出し口の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出す第２吹き出し口と、を有し、鉛直方向の投影を行ったとき、前記第１吹き出し口が形成する第１吹き出し口投影面が、前記手術台が形成する手術台投影面を含むことを特徴とする。
【０００５】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空調システムにおいて、前記第１吹き出し口から吹き出される空気は、鉛直下方に向けられた一方向流であることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の空調システムにおいて、前記第２吹き出し口から吹き出される空気は、前記手術台がない方向に向けられた一方向流であることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記第２吹き出し口に設けられるフィンは、鉛直下方の方向に対して所定の角度をなすように配されることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記第２吹き出し口に設けられるフィンは、前記第１吹き出し口から離れた位置に配されるものほど、鉛直下方の方向に対して大きな角度をなすように配されることを
特徴とする。
【０００９】
また、請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記第２吹き出し口が複数の吹き出し区画を有しており、前記第１吹き出し口から離れた吹き出し区画からから吹き出される空気の風速ほど遅くなるように設定されることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項７に係る発明は、手術台が設置された手術室の空調を行うための空調システムであって、前記手術台の天井部に設置され、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口と、前記第１吹き出し口の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第２吹き出し口と、前記第２吹き出し口の周囲に設置され、前記第２の風速より遅い第３の風速で空気を吹き出す第３吹き出し口と、を有し、鉛直方向の投影を行ったとき、前記第１吹き出し口が形成する第１吹き出し口投影面が、前記手術台が形成する手術台投影面を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項８に係る発明は、請求項７に記載の空調システムにおいて、前記第１吹き出し口及び前記第２吹き出し口から吹き出される空気は、鉛直下方に向けられた一方向流であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項９に係る発明は、請求項７又は請求項８に記載の空調システムにおいて、前記第３吹き出し口から吹き出される空気は、前記手術台がない方向に向けられた一方向流であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項１０に係る発明は、請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記第３吹き出し口に設けられるフィンは、鉛直下方の方向に対して所定の角度をなすように配されることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項１１に係る発明は、請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記第３吹き出し口に設けられるフィンは、前記第１吹き出し口から離れた位置に配されるものほど、鉛直下方の方向に対して大きな角度をなすように配されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１２に係る発明は、請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記第３吹き出し口が複数の吹き出し区画を有しており、前記第１吹き出し口から離れた吹き出し区画からから吹き出される空気の風速ほど遅くなるように設定されることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１３に係る発明は、請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の空調システムにおいて、前記手術台の天面より下方に配される下部排気口と、前記手術台の天面より上方に配される上部排気口と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の空調システムは、手術台の面積を含む程度の広さであり、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口と、この第１吹き出し口の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出す第２吹き出し口と、を有しており、このような本発明の空調システムによれば、天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を設ける必要がなく、エネルギー効率が向上する。また、天井面ほぼ全面に相当する面積のＨＥＰＡフィルタが必要でなく、ＨＥＰＡフィルタ面積を縮小できるため、メンテナンスコストが安価となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る空調システムを適用した手術室の概要を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る空調システムにおける手術台・ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口の配置関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る空調システムよって吹き出される空気を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口のフィン配置を説明する図である。
【図５】ＣＦＤ解析結果を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口のフィン配置を説明する図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口の構成を説明する図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口の構成を説明する図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る空調システムにおける手術台・ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口の配置関係を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る空調システムが適用された手術室の概略を示す図である。
【図１１】実施例に係る空調システムが適用された手術室の平面図・断面図を示す図である。
【図１２】術野上部の断面風速分布を示す図である。
【図１３】清浄度の測定結果を示す図である。
【図１４】下部排気口２３０ａと上部排気口２３０ｂの寸法と排気風量を示す図である。
【図１５】上部排気口２３０ｂが設けられていない場合の比較例に係る測定結果を示す図である。
【図１６】上部排気口２３０ｂが設けられた実施例に係るに係る測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係る空調システム１００を適用した手術室の概要を示す図である。図１において、１００は空調システム、１１０は空調機、１２０はフィルタ、１３１は第１送風ファン、１３２は第２送風ファン、１３３は第３送風ファン、１３４は第４送風ファン、１４１は第１ダンパー、１４２は第２ダンパー、１４３は第３ダンパー、１５０は吸気口、１５１はフィルタ、１６０は排気口、２０５は手術台、２１０はＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口、２１１はＨＥＰＡフィルタ、２２０はＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口、２２１はＨＥＰＡフィルタ、２３０は換気口をそれぞれ示している。
【００２０】
本実施形態に係る空調システム１００は、比較的高い清浄度が要求される手術室（バイオクリーンルーム）に適用されるものであり、かつ、エネルギー効率を向上させ、メンテナンスコストを安価とするために、清浄度クラス１００を達成する空間を手術台上の術野に限定する、という発想に基づいて構成されてなるものである。本発明に係る空調システ
ム１００においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０を従来の１／３程度として、小風量でも効率よく術野の清浄度を保つことにより、手術室全体のエネルギー消費量を削減するようにしている。
【００２１】
本発明に係る空調システム１００では、風量を削減しても術野における清浄度クラス１００を達成するために（１）周囲からの汚染質が術野に侵入することを防ぐ、弱いエアーカーテンを形成可能なＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０を、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の周囲に設けること、及び、（２）術野近傍で発生した汚染質を周囲へ押しやるために、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気の風速を、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速より速くするように調整すること、の２点が重要であることを、ＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）による流体解析を行うことにより実証した。
【００２２】
以下、図１を参照して本発明に係る空調システム１００の構成例を説明する。図１において、各構成間を結ぶ、矢印が付された黒線はダクトを示しており、矢印の方向はダクト中を流通する空気の方向を示している。空調システム１００における空調機１１０は、取り入れられた空気を、内蔵している冷却器、加熱器、加湿器、フィルタ（いずれも図示略）により温湿度調整と粉塵除去などを、ダクトに送り出すものである。
【００２３】
この空調機１１０から送り出された空気は、フィルタ１２０を通過した後、手術台２０５の天井部に設置されたＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０に向かうダクト、及びＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の周囲に設けられたＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０に向かうダクトを流通するようになっている。ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０には、不図示のフィルタホルダが設けられており、このフィルタホルダにＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルタ２１１が装着されることにより、塵埃や浮游細菌などが除かれた浄化された空気を、手術台２０５に向けて吹き出すことができるようになっている。本実施形態においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０は、手術台２０５の上部に配置する。
【００２４】
なお、特許請求の範囲における「第１吹き出し口」はＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０のことを、また、「第２吹き出し口」はＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０のことをそれぞれ上位概念的に示したものである。
【００２５】
ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０に向かうダクト中には第１送風ファン１３１が、また、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０に向かうダクト中には第２送風ファン１３２が設けられており、これらの送風ファンが制御されることによって、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気が第１の風速となるように、また、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気が第１の風速より遅い第２の風速となるように調整している。また、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０には、不図示のフィルタホルダが設けられており、このフィルタホルダにＨＥＰＡフィルタ２２１が装着されることにより、塵埃や浮游細菌などが除かれた浄化された空気をエアーカーテンとして吹き出すことが可能に構成されている。
【００２６】
図２は本発明の実施形態に係る空調システムにおける手術台２０５、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の配置関係を示す図である。図２に示すように、鉛直方向の投影を行ったとき、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０が形成するＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口投影面は、手術台２０５が形成する手術台投影面を含むようにされている。本発明に係る空調システム１００においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の吹き出し面積としては、手術台の面
積を含む程度であればよく、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口を天井面ほぼ全面に相当する面積とする必要はない。したがって、本発明に係る空調システム１００によれば、エネルギー効率が向上し、メンテナンスコストが安価となるのである。
【００２７】
図３は本発明の実施形態に係る空調システムよって吹き出される空気を模式的に示す図である。本発明に係る空調システム１００においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速を、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気のそれより遅くするようにしているが、これによれば、図３に示すように、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の鉛直下方のエリアで発生した塵埃は、当該エリアを囲む弱いエアーカーテンのエリアに排出されやすい傾向があるものと推察される。これに対して、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速を、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気のそれより速く設定すると、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の鉛直下方のエリアで発生した塵埃は、エアーカーテンのエリアに排出されにくい傾向があるものと推察される。
【００２８】
再び図１に戻り、第３送風ファン１３３の吸引力によって、手術室内の空気は、換気口２３０によって引き込まれ、一部は空調機１１０に戻され再び循環され、残りは排気口１６０から排出される。手術室内の空気の吸い込み口として、床部に近い高さに設けられている換気口２３０は、床部からの気流の巻き上がりや乱流を防止する機能を有している。
【００２９】
換気口２３０によって手術室内から引き込まれた空気をどの程度の割合で空調機１１０に戻し、どの程度の割合で排気口１６０から排気するかを決めるのは第１ダンパー１４１及び第２ダンパー１４２である。これらのダンパーは不図示の制御部によって適宜制御される。一方、屋外からの空気は、フィルタ１５１が設けられた吸気口１５０から、第４送風ファン１３４の吸引力によって、空調機１１０に引き込まれる。吸気口１５０と空調機１１０とを結ぶダクトの間には第３ダンパー１４３が設けられ、屋外からの空気の取り込み量などが制御される。
【００３０】
ここで、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０内、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０内におけるフィンのレイアウトについて説明する。このようなフィンは、各吹き出し口から吹き出される空気の流れを決めるものである。図４は本発明の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０、及び、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０のフィン配置を説明する図である。なお、フィンの枚数は図示されるものに限定されるものではない。
【００３１】
図４に示すように、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０内には、パンチングメタルやメッシュなどの複数の細孔を有する制風部材２１５が設けられており、この制風部材２１５によって、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出される空気は、図３に示すように鉛直下方に向けられた均一な一方向流となる。
【００３２】
また、図４に示すように、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０に設けられるフィン２２５は、鉛直下方の方向に対して所定の角度θ0をなすように配されて
いる。これにより、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出される空気は、図３に示すように、手術台２０５がない方向に向けられた一方向流となる。
【００３３】
次に、以上のように構成される本発明に係る空調システム１００のＣＦＤ解析結果について説明する。今回、本発明に係る空調システム１００による効果を確認するために、（従来例）、（比較例）、（本発明）の３つの場合でＣＦＤ解析を行った。ＣＦＤ解析を行った対象となる各空調システムの特徴点について説明する。
【００３４】
（従来例）は手術室天井面ほぼ全面に、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口を設けたケースである。ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口は３３．５ｍ2とした。
【００３５】
（比較例）は手術台２０５が設置された位置の天井部に、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０を設け、その周囲にＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０を配置し、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気の風速が、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速より速くなるように設定したケースである。（比較例）においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の面積は８．６４ｍ2とし、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の面
積は２．５６ｍ2とした。また、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空
気の風速は０．３５ｍ／ｓとし、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速は０．７７ｍ／ｓとした。
【００３６】
（本発明）は手術台２０５が設置された位置の天井部に、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０を設け、その周囲にＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０を配置し、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気の風速が、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速より遅くなるように設定したケースである。（本発明）においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の面積は８．６４ｍ2とし、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の面
積は２．５６ｍ2とした。また、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空
気の風速は０．４５ｍ／ｓとし、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速は０．３ｍ／ｓとした。
【００３７】
以上の特徴点を除いて、以下に示すものは、（従来例）、（比較例）、（本発明）の各ＣＦＤ解析で共通な諸条件である。
手術室面積：７２ｍ2
（１）手術室内設置物による発熱条件
ＬＥＤ無影灯（大） ７０Ｗ
ＬＥＤ無影灯（小） ６０Ｗ
監視モニター（１７インチ） ４００Ｗ
電子カルテ用モニター（４２インチ） ３３０Ｗ
モニター（４２インチ） ３３０Ｗ
（２）手術室内人員による発熱条件
７人×７８Ｗ／人 ５４６Ｗ
（３）発塵量
３人（４００，０００個／ｍｉｎ・人）
図５は以上のような条件でＣＦＤ解析を行った結果を示す図であり、図５（Ａ）は（従来例）の条件に基づく結果であり、図５（Ｂ）は（比較例）の条件に基づく結果であり、図５（Ｃ）は（本発明）の条件に基づく結果である。
【００３８】
図５（Ａ）の（従来例）の結果を参照すると、床面の一部に塵埃の密度が高いエリアが存在するのみであり、手術室内全体にわたって良好な清浄度が保たれていることがわかる。ただ、比較的大面積のＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口からの送風を維持するために、エネルギー効率が悪く、メンテナンスコストもかかることとなる。
【００３９】
図５（Ｂ）の（比較例）の結果を参照すると、無影灯の下部から手術台にわたる重要な領域において、清浄度が損なわれていることがわかる。（比較例）のようにＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気の風速を、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速より遅くするように設定すると、術野において良好な清浄度が保てないことがわかる。
【００４０】
図５（Ｃ）の（本発明）の結果を参照すると、床面の一部に塵埃の密度が高いエリアが存在し、さらに手術台と離れたところで比較的塵埃の密度が高いエリアが存在するが、無影灯の下部から手術台にわたる重要なエリアにおける清浄度は高いことがわかる。（本発明）のようにＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出す空気の風速を、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出す空気の風速より速くするように設定すると、術野において良好な清浄度が保てることがわかる。
【００４１】
以上のように、本発明の空調システム１００は、手術台２０５の面積を含む程度の広さで、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出すＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０と、このＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出すＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０と、を有しており、このような本発明の空調システム１００によれば、天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を設ける必要がなく、エネルギー効率が向上する。また、天井面ほぼ全面に相当する面積のＨＥＰＡフィルタが必要でないため、メンテナンスコストが安価となる。
【００４２】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。他の実施形態は、先の実施形態とＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０内におけるフィンの配置が相違するのみであるので、以下、このような相違点について説明する。図６は本発明の他の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０、及び、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０のフィン配置を説明する図である。
【００４３】
図６に示すように、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０内には、パンチングメタルやメッシュなどの複数の細孔を有する制風部材２１５が設けられており、この制風部材２１５によって、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出される空気は、図３に示すように鉛直下方に向けられた均一な一方向流となる。このＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の吹き出し口については先の実施形態と同様のものである。
【００４４】
これに対して、また、図６に示すように、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０に設けられるフィン２２５は、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から離れた位置に配されるものほど、鉛直下方の方向に対して大きな角度をなすように配されている。より具体的にはフィン２２５が鉛直線となす角度を図示のように定義すると、θ1
＜θ2＜θ3＜θ4・・・となるようにフィン２２５の配置が決められている。このような
フィン２２５の配置によっても、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出される空気は、図３に示すように、手術台２０５がない方向に向けられた一方向流となり、さらに、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の鉛直下方のエリアで発生した塵埃は、当該エリアを囲む弱いエアーカーテンのエリアに排出されやすい傾向となり、先の実施形態と同様の効果を享受することができる。なお、フィンの枚数は図示されるものに限定されるものではない。
【００４５】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。他の実施形態は、先の実施形態とＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の構成が異なるので、以下、この点について説明する。図７は本発明の他の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０、及びＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の構成を説明する図である。
【００４６】
本実施形態においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０は、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０に近い内周側の第１の区画と、その外周の第２の区画とに分かれており、第１の区画から吹き出される空気の風速をＶ2、第１の区画から吹
き出される空気の風速をＶ3としている。なお、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０
の構成は、これまでの実施形態と同様であり、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から吹き出される空気の風速はＶ1であり、Ｖ1＞Ｖ2、Ｖ1＞Ｖ3の関係が維持されている。
【００４７】
本実施形態では、さらにＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０に形成された区画における風速の関係として、Ｖ2＞Ｖ3の関係が成立するように風速が設定されている。すなわち、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０が複数の吹き出し区画を有しており、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から離れた吹き出し区画からから吹き出される空気の風速ほど遅くなるように設定される。なお、図７に示す実施形態では、区画数は２であるが、これより多く設定しても良い。また、本実施形態においても、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０は、手術台２０５がない方向に向けられた一方向流を形成するように不図示のフィンが配置されている。
【００４８】
図７に示すような風速の設定によっても、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の鉛直下方のエリアで発生した塵埃は、当該エリアを囲む弱いエアーカーテンのエリアに排出されやすい傾向となり、先の実施形態と同様の効果を享受することができる。
【００４９】
以上、本発明の空調システム１００は、手術台２０５の面積を含む程度の広さであり、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口（ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０）と、この第１吹き出し口（ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０）の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出す第２吹き出し口（ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０）と、を有しており、このような本発明の空調システム１００によれば、天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を設ける必要がなく、エネルギー効率が向上する。また、天井面ほぼ全面に相当する面積のＨＥＰＡフィルタが必要でないため、メンテナンスコストが安価となる。
【００５０】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。以下において説明する実施形態は、特許請求の範囲の請求項７乃至請求項１２に対応するものである。
【００５１】
本実施形態は、これまで説明した実施形態とＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の構成が異なるので、以下、この点について説明する。図８は本発明の他の実施形態に係る空調システムにおけるＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０、及びＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の構成を説明する図である。
【００５２】
本実施形態においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０は内周側の第１の区画と、その外周の第２の区画とに分かれており、第１の区画から吹き出される空気の風速をＶ1、第２の区画から吹き出される空気の風速をＶ2としている。なお、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の構成は、これまでの実施形態と同様である。本実施形態においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出される空気の風速をＶ3としている。
【００５３】
また、特許請求の範囲の請求項７乃至請求項１２においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の第１の区画に対応する吹き出し口を「第1吹き出し口」、ＨＥＰＡフィ
ルタ内蔵吹き出し口２１０の第２の区画に対応する吹き出し口を「第２吹き出し口」、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０を「第３吹き出し口」として表現している。
【００５４】
本実施形態では、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の第１の区画から吹き出される空気の風速Ｖ1と、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の第２の区画から吹き出さ
れる空気の風速Ｖ2と、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き
出される空気の風速Ｖ3との間にＶ1＞Ｖ2＞Ｖ3の関係が成立するように風速が設定されている。
【００５５】
本実施形態においては上記のような風速の関係の他に、
図９は本発明の他の実施形態に係る空調システムにおける手術台２０５、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０の配置関係を示す図である。図９に示すように、鉛直方向の投影を行ったとき、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の第１区画が形成するＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口投影面は、手術台２０５が形成する手術台投影面を含むようにされている。本発明に係る空調システム１００においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の第１区画の吹き出し面積としては、手術台の面積を含む程度であればよく、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口を天井面ほぼ全面に相当する面積とする必要はない。したがって、本発明に係る空調システム１００によれば、エネルギー効率が向上し、メンテナンスコストが安価となるのである。
【００５６】
上記のようなＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０に第１区画と第２区画とを設けるようにした実施形態に対し、これまで説明してきた各実施形態を適宜組み合わせるようにしてもよい。
【００５７】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図１０は本発明の他の実施形態に係る空調システムが適用された手術室の概略を示す図である。図１０に示す手術室は、図９に示した実施形態の空調システムが適用された例である。さらに、本実施形態においては、手術台２０５の天面より下方に複数の下部排気口２３０ａが配されると共に、手術台２０５の天面より上方に複数の上部排気口２３０ｂが配されることを特徴としている。上部排気口２３０ｂの総開口面積は、下部排気口２３０ａの総開口面積の１／４程度が好ましい。このような手術台２０５の天面より上方に上部排気口２３０ｂが設けられることで、手術室における手術台２０５設置箇所以外の上方空間に停滞しがちな塵埃を効果的に排気することができる。なお、本実施形態においては、上部排気口２３０ｂを手術室の側壁に設けるようにしたが、本発明では、上部排気口２３０ｂは手術台２０５の天面より上方であれば、どこに設置してもよく、例えばこれを天井面に設けるようにしてもよい。
【００５８】
（実施例）
図１０に示す実施形態に係る空調システムが適用された手術室のモックアップを実際に作製し、測定を行った。なお、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０については、図４に示す構造のものを採用した。
【００５９】
図１１に実施例に係る空調システムが適用された手術室の平面図・断面図を示す図である。また、本実施例で設定した緒元を表１に示す。
【００６０】
【表１】
室内寸法はＷ５．９ｍ×Ｄ７．３ｍ×Ｈ３ｍであり、容積は１２９ｍ3である。天井部
にＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口（２１０）、ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口（２２０）が、また、壁面下部に下部排気口２３０ａが設けられている。吹出口はユニットであり、「術野上部（中央部）」（手術台２０５の上部）と「術野外側（周辺部）」とで別系統になっており、別々の風量（吹出風速）を設定することができるようになっている。「術野上部」吹出口は術野の清浄化を目的としており、吹出口には整流及び外観上のためパンチングパネルが設置されている。一方、「術野外側」吹出口は、エアーカーテンを形成することによって外部から内部清浄エリアへの気流の侵入、すなわち、微粒子の侵入を防止することを目的としており、その効果を高めるためのルーバーが設置されている。
【００６１】
（測定方法）
●内部発塵負荷時の清浄度
手術台２０５近傍で発塵が生じた場合の清浄度を評価した。発塵負荷としては、術者３人分を想定した。発塵量は、一人当たり４０万個／ｍｉｎ（０．５μｍ以上）とした。術者３人分の発塵負荷は、外気を室内へ導入して与えた。発塵点は、術者の立つ位置を想定し、高さは１．５ｍとした。発塵点では、穴が空けられたアルミ缶から外気が放出される。術野における清浄度の判定は、所定の鉛直面における術野上部の測定点、すなわち、床からの高さ１．０ｍ〜２．０ｍ、手術台中心から長手方向０．５ｍ幅の範囲内の計９点の測定値を対象にして行なった。なお、各測定点の粒子濃度は、測定値を正規化したものとした。
●立ち上がり清浄度
手術室の清浄度回復性能を、「回復性能特性値」と「１／１００回復時間」の双方で評価した。「回復性能特性値」は、所定清浄度の１０倍程度の濃度から、所定清浄度に至る濃度変化を測定し、所定清浄度における濃度変化の傾き（粒子濃度変化率）を利用して評価するものである。一方、「１／１００回復時間」は、所定の清浄度からの１００倍以上の濃度を初期レベルとして、１００倍の値から所定清浄度まで下がるのに要する時間である。
本実験では、室内粒子濃度が約１０万個／ｃｆ（０．５μｍ以上）の初期状態から空調システムの運転を開始し、濃度減衰の経時変化を測定した。術野（床から高さ１ｍ）と室内排出口（室内の平均粒子濃度に相当）の２点を測定した。試験前に室内粒子濃度を高めることは、室内へ外気を導入し、室内に設置した扇風機２台で室内空気を攪拌することによって行なった。
【００６２】
（測定結果）
●内部発塵負荷時の清浄度
図１２に、術野上部の断面風速分布を示す。２つの無影灯間を抜ける風速は０．７ｍ／ｓになっており、高速化されているのが確認できる。術野（手術台上部近傍）の風速は０．２〜０．５２ｍ／ｓになっており、清浄気流が到達している。
図１３に清浄度の測定結果を示す。個数濃度は０〜７２個／ｃｆとなっており、クラス１００が達成されている。
【００６３】
なお、図１３においては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０の第１の区画から吹き出される空気の風速Ｖ1＝０．７ｍ／ｓであり、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１
０の第２の区画から吹き出される空気の風速Ｖ2＝０．４ｍ／ｓであり、ＨＥＰＡフィル
タ内蔵エアーカーテン吹き出し口２２０から吹き出される空気の風速Ｖ3と＝０．３ｍ／
ｓである。
●立ち上がり清浄度
図１４に下部排気口２３０ａと上部排気口２３０ｂの寸法と排気風量を示す。初期のモックアップ手術室では、下部排気口２３０ａにおおよそ２４５ｍｍ×２２５ｍｍの開口を複数個設けるようしていた。しかしながら、下部排気口２３０ａのみでは、壁近傍上部に汚染空気（粒子濃度の高い空気）が滞留することがわかった。そこで、壁近傍上部に滞留する汚染空気を効率良く室外へ排出するため、上部排気口２３０ｂに開口を設けた実施例に係る空調システムが適用された手術室を作製した。なお、本例では開口を壁上部四隅に開けたが、設ける開口は壁上部のうち必ずしも四隅とする必要はなく、開口を天井部に開けるようにしてもよい。
【００６４】
図１５は上部排気口２３０ｂが設けられていない場合の比較例に係る測定結果を示す図である。図１５は空調システムをオンとした後における特定の下部排気口２３０ａでの０．５μｍ以上の粒子濃度を示している。「回復性能特性値」を比較すると、粒子濃度変化率が大きい順に、「術野」＞「理論値」＞「排気口」となっており、術野の回復性能は
理論値よりも高く、排気口の回復性能は理論値よりも低い。術野の回復性能が高い理由としては、ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口２１０から術野へ到達した清浄気流が、術野に元々あった汚染空気を下流へ押出したためと考えられる。一方、排気口２３０ａの回復性能が低い理由としては、完全混合を仮定した理論値よりも低いことから、高濃度域と低濃度域が偏在し、高濃度域から低濃度域への微粒子の侵入が定常的に起こっていたと推測される。例えば、排気口２３０ａにおける粒子濃度は、減衰速度（傾き）が理論値より遅く、１時間以上経っても１０個／ｃｆであり、ゼロにならない。室内壁際上部に滞留していると推測される高濃度空気（気流可視化から推測される）が影響していると考えられる。「１／１００回復時間」（１００００個／ｃｆから１００個／ｃｆになるまでに要する時間）を比較すると、「術野」では約２分、「理論値」では約３分、「排気口」では約６分である。
【００６５】
図１６は上部排気口２３０ｂが設けられた実施例に係るに係る測定結果を示す図である。図１６は空調システムをオンとした後における特定の下部排気口２３０ａでの０．５μｍ以上の粒子濃度を示している。「回復性能特性値」を比較すると、粒子濃度変化率が大きい順に、「術野」＞「理論値」＝「排気口」となっており、排気口粒子濃度の減衰速度（傾き）がほぼ理論値と等しくなっている。「１／１００回復時間」（１００００個／ｃｆから１００個／ｃｆになるまでに要する時間）を比較すると、「術野」では約１．５分、「理論値」と「排気口」では約３分となっており、図１５に比べて短くなっている。経過時間１０分以降では、術野ではほとんどカウントされず、排気口２３０ａでは粒子の個数・頻度ともに少ない。上部排気口２３０ｂを設けたことによって、周辺部の高濃度空気の排出が促進され、室全体の清浄度が改善されたと考えられる。
【００６６】
以上、本発明の空調システムは、手術台の面積を含む程度の広さであり、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口と、この第１吹き出し口の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出す第２吹き出し口と、を有しており、このような本発明の空調システムによれば、天井面ほぼ全面にＨＥＰＡフィルタを取り付けた吹き出し口を設ける必要がなく、エネルギー効率が向上する。また、天井面ほぼ全面に相当する面積のＨＥＰＡフィルタが必要でなく、ＨＥＰＡフィルタ面積を縮小できるため、メンテナンスコストが安価となる。
【符号の説明】
【００６７】
１００・・・空調システム、１１０・・・空調機、１２０・・・フィルタ、１３１・・・第１送風ファン、１３２・・・第２送風ファン、１３３・・・第３送風ファン、１３４・・・第４送風ファン、１４１・・・第１ダンパー、１４２・・・第２ダンパー、１４３・・・第３ダンパー、１５０・・・吸気口、１５１・・・フィルタ、１６０・・・排気口、２０５・・・手術台、２１０・・・ＨＥＰＡフィルタ内蔵吹き出し口、２１１・・・ＨＥＰＡフィルタ、２１５・・・制風部材、２２５・・・フィン、２２０・・・ＨＥＰＡフィルタ内蔵エアーカーテン吹き出し口、２２１・・・ＨＥＰＡフィルタ、２３０・・・換気口、２３０ａ・・・下部排気口、２３０ｂ・・・上部排気口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術台が設置された手術室の空調を行うための空調システムであって、
前記手術台の天井部に設置され、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口と、
前記第１吹き出し口の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出す第２吹き出し口と、を有し、
鉛直方向の投影を行ったとき、前記第１吹き出し口が形成する第１吹き出し口投影面が、前記手術台が形成する手術台投影面を含むことを特徴とする空調システム。
【請求項２】
前記第１吹き出し口から吹き出される空気は、鉛直下方に向けられた一方向流であることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記第２吹き出し口から吹き出される空気は、前記手術台がない方向に向けられた一方向流であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空調システム。
【請求項４】
前記第２吹き出し口に設けられるフィンは、鉛直下方の方向に対して所定の角度をなすように配されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空調システム。
【請求項５】
前記第２吹き出し口に設けられるフィンは、前記第１吹き出し口から離れた位置に配されるものほど、鉛直下方の方向に対して大きな角度をなすように配されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空調システム。
【請求項６】
前記第２吹き出し口が複数の吹き出し区画を有しており、前記第１吹き出し口から離れた吹き出し区画からから吹き出される空気の風速ほど遅くなるように設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の空調システム。
【請求項７】
手術台が設置された手術室の空調を行うための空調システムであって、
前記手術台の天井部に設置され、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口と、
前記第１吹き出し口の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第２吹き出し口と、
前記第２吹き出し口の周囲に設置され、前記第２の風速より遅い第３の風速で空気を吹き出す第３吹き出し口と、を有し、
鉛直方向の投影を行ったとき、前記第１吹き出し口が形成する第１吹き出し口投影面が、前記手術台が形成する手術台投影面を含むことを特徴とする空調システム。
【請求項８】
前記第１吹き出し口及び前記第２吹き出し口から吹き出される空気は、鉛直下方に向けられた一方向流であることを特徴とする請求項７に記載の空調システム。
【請求項９】
前記第３吹き出し口から吹き出される空気は、前記手術台がない方向に向けられた一方向流であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の空調システム。
【請求項１０】
前記第３吹き出し口に設けられるフィンは、鉛直下方の方向に対して所定の角度をなすように配されることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の空調システム。
【請求項１１】
前記第３吹き出し口に設けられるフィンは、前記第１吹き出し口から離れた位置に配されるものほど、鉛直下方の方向に対して大きな角度をなすように配されることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の空調システム。
【請求項１２】
前記第３吹き出し口が複数の吹き出し区画を有しており、前記第１吹き出し口から離れた吹き出し区画からから吹き出される空気の風速ほど遅くなるように設定されることを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載の空調システム。
【請求項１３】
前記手術台の天面より下方に配される下部排気口と、前記手術台の天面より上方に配される上部排気口と、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の空調システム。
【請求項１】
手術台が設置された手術室の空調を行うための空調システムであって、
前記手術台の天井部に設置され、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口と、
前記第１吹き出し口の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速で空気を吹き出す第２吹き出し口と、を有し、
鉛直方向の投影を行ったとき、前記第１吹き出し口が形成する第１吹き出し口投影面が、前記手術台が形成する手術台投影面を含むことを特徴とする空調システム。
【請求項２】
前記第１吹き出し口から吹き出される空気は、鉛直下方に向けられた一方向流であることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記第２吹き出し口から吹き出される空気は、前記手術台がない方向に向けられた一方向流であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空調システム。
【請求項４】
前記第２吹き出し口に設けられるフィンは、鉛直下方の方向に対して所定の角度をなすように配されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空調システム。
【請求項５】
前記第２吹き出し口に設けられるフィンは、前記第１吹き出し口から離れた位置に配されるものほど、鉛直下方の方向に対して大きな角度をなすように配されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空調システム。
【請求項６】
前記第２吹き出し口が複数の吹き出し区画を有しており、前記第１吹き出し口から離れた吹き出し区画からから吹き出される空気の風速ほど遅くなるように設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の空調システム。
【請求項７】
手術台が設置された手術室の空調を行うための空調システムであって、
前記手術台の天井部に設置され、第１の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第１吹き出し口と、
前記第１吹き出し口の周囲に設置され、前記第１の風速より遅い第２の風速でＨＥＰＡフィルタによって浄化された空気を吹き出す第２吹き出し口と、
前記第２吹き出し口の周囲に設置され、前記第２の風速より遅い第３の風速で空気を吹き出す第３吹き出し口と、を有し、
鉛直方向の投影を行ったとき、前記第１吹き出し口が形成する第１吹き出し口投影面が、前記手術台が形成する手術台投影面を含むことを特徴とする空調システム。
【請求項８】
前記第１吹き出し口及び前記第２吹き出し口から吹き出される空気は、鉛直下方に向けられた一方向流であることを特徴とする請求項７に記載の空調システム。
【請求項９】
前記第３吹き出し口から吹き出される空気は、前記手術台がない方向に向けられた一方向流であることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の空調システム。
【請求項１０】
前記第３吹き出し口に設けられるフィンは、鉛直下方の方向に対して所定の角度をなすように配されることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の空調システム。
【請求項１１】
前記第３吹き出し口に設けられるフィンは、前記第１吹き出し口から離れた位置に配されるものほど、鉛直下方の方向に対して大きな角度をなすように配されることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の空調システム。
【請求項１２】
前記第３吹き出し口が複数の吹き出し区画を有しており、前記第１吹き出し口から離れた吹き出し区画からから吹き出される空気の風速ほど遅くなるように設定されることを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載の空調システム。
【請求項１３】
前記手術台の天面より下方に配される下部排気口と、前記手術台の天面より上方に配される上部排気口と、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の空調システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２２６７７０（Ｐ２０１１−２２６７７０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７０６６０（Ｐ２０１１−７０６６０）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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