| 研究課題/領域番号 |
19H02304
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
近本 智行 立命館大学, 理工学部, 教授 (60388113)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ヒューマンファクター / 人体生理モデル / 空調システム / 快適性 / 生産性 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は人体の快適感・温冷感と生理との時間的・局所的ズレや、発汗の影響、CO2濃度分布の影響を分析した。更に、既存人体モデルへの組み込み、実際に感じる快適感の予測モデル構築に着手した。建物への実装につなげるため空調負荷の空間分布を予測した上で、パルス気流制御技術の開発とその制御方法の検討を行った。
①人体周辺環境の非定常・局所分布を考慮した人体生理と快適性、生産性の検証と、多分割人体体温調節モデルへの組み込み、CO2モデルの追加
『非定常性を考慮した検証』非定常な生理的要素が中立温度へ与える影響を分析することで、多分割人体体温調節モデルへの組み込みを検討した。また人体生理に影響のない範囲での温熱・湿度環境に対する許容制御幅を導き出すことで、夏期28℃一定制御ではない、無理のない環境緩和制御を導入することを検討した。『CO2濃度を考慮した検証、CO2モデルの追加』CO2濃度変化と生理反応、生産性との関係を検討した。特にCO2濃度の上昇に対する無意識の呼吸・心拍数の変化の観測を行った。
②個人差に対応したパルス気流制御を基にした空調システムの検討
『人体周辺の温湿度・CO2予測モデルを開発』室内の温湿度・空気質の分布を積極的に活用し、完全拡散型空調の無駄をなくし、人体を効率よく冷却・加熱、またCO2除去を行うため人体周辺の温湿度・CO2を予測するモデルを検討した。モデルは空間を複数のゾーンに分割し、吹出し噴流の挙動を予測する一次噴流モデルに、ゾーン間の温湿度・空気質の輸送を予測する対流拡散モデルとした。『パルス気流制御を組み込んだ空調システムの検討』LESによる非定常CFDを実施することで、目標に対して精度よく渦輪状の気流を到達させる能力と、必要な熱・新鮮外気の搬送能力を検証した。更に、現在作成済みのパルス制御ユニットのモックアップ改良を目指した吹出し口を制作し、予備検討を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度、人体の快適感・温冷感と生理との時間的・局所的ズレや、発汗の影響、CO2濃度分布の影響を分析し、既存人体モデルへの組み込み、実際に感じる快適感の予測モデル構築に着手した。
①人体周辺環境の非定常・局所分布を考慮した人体生理と快適性、生産性の検証と、多分割人体体温調節モデルへの組み込み、CO2モデルの追加
『非定常性を考慮した検証』に関しては、温度の非定常性に関しては一定の結果が得られ、さらに湿度の非定常性の検討を始めたが、その実験室の制御性、心理量・生理量への影響評価に関しては更に検討を要する。『局所性を考慮した検証』に関しては多分割人体モデルへの組み込みを目指して標準化を検討している。『CO2濃度を考慮した検証、CO2モデルの追加』に関しては呼吸数を固定した状態で血中CO2分圧（PCO2）、心拍数変化などを観測し、人体周辺のCO2濃度変化と生理量、心理量、作業量との相関の分析を進めている。
②個人差に対応したパルス気流制御を基にした空調システムの検討
『人体周辺の温湿度・CO2予測モデルを開発』に関しては、空間を複数のゾーンに分割し、吹出し噴流の挙動を予測する一次噴流モデルに、ゾーン間の温湿度・空気質の輸送を予測する対流拡散モデルの開発を進め、その精度検証を実施した。『個人差に対応したパルス気流制御を基にした空調システムの検討』では、パルス気流制御を組み込んだ空調システムの検討を実施した。パルス制御ユニットのモックアップ改良では、予備実験用モデル作成、検証の実施を中心に行い、次年度、パルス気流送出ユニット改修、温熱環境実験室改修につなげる。一方LESによる非定常CFDを実施することで、目標に対して精度よく渦輪状の気流を到達させる能力と、必要な熱・新鮮外気の搬送能力の検証を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、人体の快適感・温冷感と生理との時間的・局所的ズレや、発汗の影響、CO2濃度分布の影響を分析する。更に、既存人体モデルへの組み込み、実際に感じる快適感の予測モデル構築を図る。建物への実装につなげるため空調負荷の空間分布を予測した上で、パルス気流制御技術の開発とその制御方法の検討を行う。
①人体周辺環境の非定常・局所分布を考慮した人体生理と快適性、生産性の検証と、多分割人体体温調節モデルへの組み込み、CO2モデルの追加
『非定常性を考慮した検証』非定常な生理的要素が中立温度へ与える影響を分析することで、実際に感じる快適温度を導出し、多分割人体体温調節モデルへの組み込みを図る。『局所性を考慮した検証』冷却・加熱面を持つ実験装置により、刺激の大きい温熱刺激を与えた場合の、人体各部位に与える受熱量・温度と、被験者実験による快適感・温冷感申告を計測し、多分割人体体温調節モデルに組み込むデータを整備する。『CO2濃度を考慮した検証、CO2モデルの追加』CO2濃度変化と、血中のCO2分圧をはじめとした生理反応、生産性との関係を検討する。
②個人差に対応したパルス気流制御を基にした空調システムの検討
『人体周辺の温湿度・CO2予測モデルを開発』室内の温湿度・空気質の分布を積極的に活用し、完全拡散型空調の無駄をなくし、人体を効率よく冷却・加熱、またCO2除去を行うため人体周辺の温湿度・CO2を予測するモデルを検討する。『パルス気流制御を組み込んだ空調システムの検討』LESによる非定常CFDを実施することで、目標に対して精度よく渦輪状の気流を到達させる能力と、必要な熱・新鮮外気の搬送能力を検証する。更に、現在作成済みのパルス制御ユニットのモックアップを改良し、実験空調機器を作成し、実験室における被験者実験を実施することで、実際に気流があたった時の気流感を向上させるよう検討する。
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