CN109323352A - 换气空调装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无换气所伴随的能量损耗、能量效率高、节省空间且低成本的换气空调装置。为了解决以上课题，本案发明的特征在于，具有具备二氧化碳等污染物质的吸附或吸收功能的蜂窝式转子，将蜂窝式转子配置于至少具备处理区域和解吸再生区域的转子旋转装置内，使处理空气通向处理区域而去除二氧化碳等污染物质来进行供气，并且向再生解吸区域导入饱和蒸气而解吸二氧化碳等污染物质并向室外排出。

Description

换气空调装置

技术领域

本发明提供一种去除二氧化碳等污染物质的换气空调装置，该去除二氧化碳等污染物质的换气空调装置使用能够吸附去除例如在室内产生的二氧化碳或VOC、臭气等污染物质或从外部空气侵入的SOx、NOx、VOC等污染物质的转子，去除这些污染物质，由此能够通过少量的换气来提高室内空气的质量。

背景技术

办公楼或商务楼及居住空间中所使用的如图1那样的换气空调装置，主要以排出人的呼气中所含的二氧化碳或从建筑材料、OA设备等产生的VOC等污染物质为目的而使用。若在制冷供暖期间进行换气，则制冷供暖负荷增加，因此在换气管路中使用全热交换器，对回流空气和排气进行热交换而回收余热。

作为这种全热交换机，主要使用转子型的全热交换机和静止型的全热交换机，当排气:外部空气风量比为1:1时，转子型的全热交换机中全热交换效率为70％左右，小型静止型的全热交换机中全热交换效率为50％左右。即，即使通过全热交换而回收舍弃的能量，也有30～50％的能量被浪费舍弃。并且，存在需要供气系统和排气系统各自的大型管道，而浪费占用高楼的昂贵的有价空间的缺点，或若导入外部空气的场所远，则管道配管变长、施工费也增加、送风动力也增加等问题，对设置场所也存在制约。

另外，最近的住宅具有各室独立的空调设备，在每个各室设置换气扇，经由从各换气扇通向天花板背面的管道进行换气。这种管道有时为长管路，在这种情况下空气阻力大。因此，换气所需的能量也变大，这也成为由换气产生的浪费能量，从而整体的能量效率下降。

专利文献1：日本特开2005-98571号公报

专利文献2：日本特开2007-37670号公报

专利文献3：日本特开2003-19435号公报

专利文献4：日本特开2006-61758号公报

专利文献5：日本特公平5-68290号公报

专利文献6：日本专利5627870号公报

专利文献7：日本专利5877922号公报

针对上述问题，如专利文献1所示，开发出了在室内的二氧化碳浓度成为一定以上的值时运行的换气扇。然而，这也依然未能无法充分减少换气所伴随的制冷供暖能量的损失。

因此，如专利文献2所示，开发出了具有吸附或分解空气中的有害气体的过滤器的除臭装置。然而，这种装置无法去除二氧化碳，并且不得不进行过滤器的更换，因此存在另外花费更换过滤器的费用的问题。

专利文献3中公开有如下装置：使用载持有氧化钾等能够吸着/解吸二氧化碳的吸收剂的吸附转子，从室内空气吸着二氧化碳，在再生区域中利用暖风解吸二氧化碳并向室外进行排气。

专利文献4中公开有如下装置：使用转子上载持有具有选择性地吸着/解吸二氧化碳的官能团的离子交换树脂或络合物的吸着转子，从室内空气吸着二氧化碳，在再生区域中利用暖风解吸二氧化碳并向室外进行排气。

但是，这些文献中所公开的二氧化碳吸着装置在原理上全部吸附去除二氧化碳，并且还吸附去除水蒸气。夏期湿度大，因此若能够除湿则会很方便，但若在间期或冬期除湿，则室内空气会过度干燥，不得不加湿。因此，存在除了夏期以外没有利用优点的问题。

另外，以二氧化碳吸附材料及转子的耐热性或节能为目的，利用能量密度低的摄氏40～80℃左右(以下，温度全部设为“摄氏”)的低温余热，因此为了实现所要求的性能，需要进行与处理空气量相同量的再生空气的导入和排气，需要比较大型的转子，而存在设置空间大、成本也高的缺点。并且，存在需要再生空气导入用和排气用各自的大型管道，而浪费占用高楼的昂贵的有价空间的缺点，或若不是外部空气吸入和排气容易的场所，则管道配管变长、施工费也增加、送风动力也增加等问题，设置场所存在制约。

专利文献5中公开有在太空站等封闭空间中所使用的二氧化碳去除装置的例子。其以批次(batch)式运行：使处理空气流过填充有吸附材料(胺类离子交换树脂、活性碳等)的吸附层而去除处理空气中的二氧化碳来进行供气；吸附了二氧化碳的吸附材料填充层中，切换阀而导入水蒸气来解吸二氧化碳；若解吸结束，则再次切换阀而导入处理空气来吸附二氧化碳，供给去除了二氧化碳的空气。这种方式在如太空站那样的小空间用途中成立，但难以大型化，且最初成本、运转成本也高，是通常的空调用途中难以适应的装置。

专利文献6中，为了还能够适应于通常的空调，使用载持有能够吸附二氧化碳的离子交换树脂等吸着材料的粉末的蜂窝式转子，如图2那样，在处理空气侧将通过热泵的蒸发器而冷却除湿的空气通向蜂窝式转子而吸着去除二氧化碳等污染物质来进行供气。另一方面，在再生区域中使通过冷凝器而升温的空气通过，由此将吸附于转子的二氧化碳等污染物质解吸而向外部空气中排出。公开有如下方案：通过使用蜂窝式转子能够实现大风量处理，且通过还组合热泵而还利用余热来确保节能性。

专利文献7中公开有设置湿度调整机构以使再生入口焓(enthapy)高于处理入口焓来提高二氧化碳的分离效率的例子。但是，专利文献6、专利文献7均使用利用再生效果低的低温余热的空气，因此如果要用再生风量弥补再生能量的不足，则需要与处理空气大致相同量的再生解吸空气，如表1那样，转子直径大型化而难以实现装置的小型化，因需要2台大风量送风机，送风运转成本也高。另外，还需要大面积的解吸再生用供气/排气管道，从而存在占用大量高楼的有价空间的缺点。

[表1]

相对于处理流量的转子直径比较

(流量单位N m³/h)

作为具有二氧化碳吸附性或吸着性的材料的沸石、活性碳、胺类化合物、胺类离子交换树脂、碳酸钾等碳酸盐均具有吸湿性，并且，再生解吸用空气通常通过加热而相对湿度下降，因此在再生区域中，转子的水分被解吸，在处理区域中通过空气被除湿。若为夏季，则还存在除湿的优点，但供气因除湿的吸附热而升温，因此还存在若不用设置于转子处理出口的汽化冷却器或后冷却器(aftercooler)进行再冷却，则无法向室内供气的缺点。

并且，具有如图6那样，因除湿的吸附热所引起的升温而二氧化碳的吸着性能受阻的倾向，且还存在在解吸再生区域中，水蒸气的解吸热中消耗再生能量而二氧化碳的分离性能变差的性能上的缺点。

另外，在冬期反而成为欲加湿的条件，该除湿功能成为缺点，并且，也没有剩余的余热，因此无法在冬期进行运用。即，存在只能在夏期应用的根本性的缺点。

发明内容

本案发明为了解决如上的课题，具有在潮湿状态下具备二氧化碳或VOC气体等污染物质的吸附或吸收功能的蜂窝式转子，能够去除净化空气中的二氧化碳或污染物质，因此能够以最小限度的换气量抑制能量的损失，并且确保室内空气质量。并且，以小容量的饱和蒸气进行解吸再生，因此如表1那样，能够实现转子及装置的大幅小型化。

并且，能够使以往的换气空调装置中所需的供气/排气量变得非常少，因此提供一种能够减少空调装置或管道的设置空间，还可削减有价的管道占用空间或还可抑制设置成本的，节省空间、低成本的节能的换气空调装置。

本发明的换气空调装置如上述那样构成，因此在室内产生的二氧化碳或臭气或VOC，从外部空气侵入的VOC、SOx、NOx等污染物质也同时吸附(吸着)于蜂窝式转子，在解吸区域中被饱和水蒸气解吸而向外部空气中排放。在此，若削减换气量，则室内空气中的氧逐渐减少，但空气中的氧浓度为21％左右，1～2％左右的减少对人的呼吸完全没有影响，并且通过从门的出入或氧的浓度差而从间隙的扩散等来供给氧，因此实质上不成问题。相反，通过呼吸而消耗1～2％的氧，若不去除其结果而产生的1～2％的二氧化碳，则会对人体带来有害的影响。

二氧化碳的浓度的允许值在建筑基准法中为0.1％(美国国立职业安全卫生研究所及美国产业卫生专家会议所规定的允许值为0.5％)，在空气中略微增加，就会对人的健康带来影响，因此在建筑基准法的设计基准中，室内人员每1名需要30m3/H的换气。但是，近年来，外部空气的二氧化碳浓度逐渐上升，以30m3/H的换气无法实现室内二氧化碳浓度0.1％。并且，换气的主要目的在于对从建筑材料或家具、OA设备等产生的VOC或吸烟中所产生的污染物质进行排气而降低浓度。因此，若以30m3/H以下的换气量也能够从室内排出二氧化碳和VOC等污染物质而维持在基准值以下，则在建筑基准法的运用基准中没有问题。

另外，本发明的方法及装置使用具有二氧化碳及VOC等污染物质气体的吸附/解吸作用的蜂窝式转子，因此不像使用了过滤器的空气净化装置那样，存在频繁更换的部件，还能够减少消耗品更换经费。

尤其近年来，PM2.5或光化学烟雾等大气汚染在城市圏相继发生，在这种情况下，担心通过进行换气而PM2.5或光化学烟雾进入室内。并且，沿着主干道，汽车的排放气体可能会通过换气而进入室内；在繁华街上，通过烹调排气而产生的臭气可能会通过换气而进入室内。但是，根据本发明的换气装置，由于换气量少，因此不存在这种问题，即使有这些气体进入，也会被本发明的装置进行吸附浓缩排气。

附图说明

图1是换气空调装置的以往例的流程图。

图2是换气空调装置的专利文献6的以往例的流程图。

图3是本发明的换气空调装置的实施例1的流程图。

图4是本发明的换气空调装置的实施例2的流程图。

图5是本发明的换气空调装置的实施例3的流程图。

图6是固体胺类吸着材料的二氧化碳吸附平衡图。

图7是本发明的蒸气导入漏斗和排气漏斗的剖面图。

图8是显示饱和蒸气解吸再生时的蜂窝表面的图。

图9是显示汽化冷却吸着时的蜂窝表面的图。

图10是比较暖风再生和饱和蒸气再生的湿度图(psychrometric chart)。

图11是比较干式吸附和汽化冷却吸着的湿度图。

图12是显示冬期处理空气的变化的湿度图。

图13是显示将0.1mm以下的弱硷性离子交换树脂的微小粒子与粘合剂混合而成的浆料涂布于多孔质玻璃纤维片材而制成1mm以下的片材的片材表面的显微镜照片的图。

其中，附图标记说明如下：

1：蜂窝式转子，2：换气空调装置。

具体实施方式

本发明是一种换气空调装置，该换气空调装置的特征在于，具有在潮湿状态下具备二氧化碳或VOC气体等污染物质的吸附或吸收功能的蜂窝式转子，将所述蜂窝式转子配置于至少具备处理区域和解吸再生区域的转子旋转装置内，使处理空气通向所述处理区域而去除二氧化碳等污染物质来进行供气，并且向再生解吸区域导入饱和蒸气而解吸二氧化碳或污染物质并向室外排出。

吸附与吸收现象虽然不同，但为类似的现象，当存在双方的要件时，有时使用吸着这一单词。本发明中，使用吸着这一单词。胺类二氧化碳吸收剂可称为吸收，但胺类离子交换树脂若含水，则存在以水装满的细孔，被认为是二氧化碳在该细孔内扩散而吸着于细孔表面的胺基上的吸附材料。并且，在多孔质固体吸附材料的细孔内添加有胺液或离子液体等吸收剂的吸附材料也包含于此，无论是哪一种，在操作原理上，本发明的要点在于，使用导入有非水溶性且在固体状的潮湿状态下具有吸着二氧化碳等污染物质的功能的小径粒子的蜂窝式转子。

若使将处理空气流过所述蜂窝式转子的处理区域，则蜂窝去除二氧化碳等污染物质并供给净化空气。吸着了二氧化碳等污染物质的蜂窝式转子通过转子的旋转而移动至解吸区域，导入饱和水蒸气而解吸二氧化碳等污染物质。如图8那样，从解吸区域导入到转子蜂窝中的饱和水蒸气通过蜂窝的加热或二氧化碳等污染物质的解吸热供给而冷却并冷凝，从而在蜂窝内表面上结露。通过转子的旋转，蜂窝的内表面以被冷凝结露水润湿的状态移动至处理区域，若有处理空气通过，则通过结露水的汽化冷却现象而促进蜂窝的冷却，且通过冷却去除二氧化碳气体的吸着热而发挥能够高效地吸着二氧化碳气体或污染物质气体的效果。

另外，通过以高能量密度且小容量的60～100℃的饱和水蒸气对二氧化碳气体或VOC等污染物质气体进行浓缩解吸排气，能够减少解吸风量和换气风量。例如，如图9那样，相对于将35℃、50％RH的空气加热至60℃的焓，60℃的饱和蒸气具有十几倍的焓，因此饱和蒸气能够以十几分之一实现解吸再生，如表1那样转子能够小型化，还能够大幅削减排气和导入外部空气，供气/排气系统的管道也在建筑基准法的最小限度即可，在运用上，若能够确保室内空气质量，则换气量被大幅减少，因此可削减送风能量。并且，也不会通过大风量的换气而导致制冷供暖能量损失，节能性得到提高。即使用全热交换器回收余热，也有30～50％的能量未能回收而丢失，但在本发明的换气装置中，通过对室内的二氧化碳、VOC等污染物质进行浓缩排气，可期待超过全热交换器的节能效果。

在此，饱和水蒸气在40～100℃下基本为大气压。导入到解吸区域的饱和水蒸气通过蜂窝的加热或二氧化碳的解吸热供给而冷却并冷凝，从而在蜂窝表面上结露。蜂窝的表面以被结露的水润湿的状态通过转子的旋转而移动至处理区域，通过处理空气的通过，根据结露水的汽化冷却现象促进蜂窝的冷却，且通过去除冷却二氧化碳气体的吸着热而发挥能够高效地吸着处理空气中的二氧化碳气体或污染物质气体的效果。即，本发明的装置并非利用基于蒸气的置换解吸，而利用基于饱和蒸气的高焓。

作为固体非水溶性的胺类二氧化碳吸着材料，除了具有胺基的硷性离子交换树脂以外，还能够使用具有胺基的高分子凝胶、或在细孔内添加有胺类二氧化碳吸收剂或碳酸盐、离子液体等二氧化碳吸收剂的硅胶、活性碳、活性氧化铝、中孔二氧化硅(mesoporoussilica)等吸附材料。当在吸附材料的细孔内浸水而二氧化碳吸着性能受阻时，也能够将吸附材料的表面设为疏水性而防止向细孔内浸水，但由于是微细孔，因此能够以微弱的疏水性实现目的。相反，在强疏水性时，冷凝水避开吸着材料表面而水滴大径化，从而汽化冷却效果下降，因此不优选。

作为一例，若将0.1mm以下的弱硷性离子交换树脂的微小粒子与粘合剂混合而成的浆料涂布于多孔质玻璃纤维片材而制成1mm以下的片材来使用，则能够有效利用毛细管力来实现提高了吸着效果的汽化冷却吸着蜂窝(图13中示出片材表面照片的例子)。若在解吸区域中导入饱和蒸气，则如图8那样，水蒸气在蜂窝表面上冷凝结露，但冷凝水通过在微小粒子涂层内多个重叠的微小粒子间的毛细管力而被吸入，由于是蜂窝形状，因此对通气没有影响，在处理空气通过时，如图9那样从宽的蜂窝内表面向片材的内部进行二氧化碳气体的吸着和水的蒸发冷却，因此如专利文献5那样的在填充有1～2mm的比较大的球状离子交换树脂的层(床)中成为问题的缺点得以消除。

并且，即使在片材的表背面上，吸着速度或吸着容量的差、或者冷凝水量或汽化冷却效果存在不均匀，由于是薄片材的蜂窝，因此通过基于表背面上的冷凝水的毛细管力或水蒸气的扩散的物质移动或热移动，不均匀被缓和，因此能够提高性能。另外，通过混合活性碳、疏水性沸石、合成吸附材料VOC吸附材料，还能够同时去除VOC或臭气等污染物质。

并且，作为长期运用的效果，有耐久性的提高。胺类二氧化碳吸着材料或胺类离子交换树脂，若没有氧，则耐热性可以承受至100℃，但在有氧的气体中有即使为50～60℃也会明显劣化的例子。本发明的装置中，吸着时的胺类吸着材料的温度如图11那样被抑制为低温，解吸时如图10那样成为40～100℃以下，但离子交换树脂在水合状态时稳定性增加，且被结露水覆盖，因此可防止氧化劣化，耐久性得到提高。

本发明的换气装置如以上那样构成，以下对其动作进行说明。因在室内有人时的呼气中的二氧化碳或吸烟而室内的二氧化碳浓度上升，或因冬期在室内使用开放型炉而产生的二氧化碳而室内的二氧化碳浓度上升，因此需要对室内空气进行换气。近年来，由于热泵空调的普及或分烟化的进行，呼气以外的二氧化碳产生变少，但换气的重要性未变。

在这种情况下，一边使蜂窝式转子1旋转，一边将室内空气或外部空气通向换气空调装置2。通过了转子的空气在二氧化碳等污染物质气体被去除之后被供气。若如图3那样使来自室内的回流空气通过吸着装置的蜂窝式转子，则能够减少换气中所含的二氧化碳或污染物质浓度并向室内供气。

同时，向解吸区域导入饱和蒸气而将吸着的二氧化碳等污染物质解吸并向外部空气中排放。如此一来，处理空气中所含的二氧化碳或VOC、SOx、NOx等污染物质气体被浓缩并向室外排出。

[实施例1]

以下，按照图3对本发明的换气空调装置的实施例进行详细地说明。1是蜂窝式转子，是将玻璃纤维等无机纤维的多孔质的片材进行波纹(corrugate)加工并制成转子状的蜂窝式转子，载持有添加了吸收二氧化碳的胺类二氧化碳吸收剂的活性碳的吸附材料。

转子被容纳于划分为处理区域和解吸再生区域的密封的壳体中，转子构成为利用齿轮电动机被旋转驱动。

向处理区域导入处理空气，吸着去除处理空气中所含的二氧化碳等污染物质，并向室内供给经净化的空气。处理空气可以为回流空气，也可以为外部空气，根据目的也能够进行混合。吸着了二氧化碳或污染物质的转子蜂窝向解吸再生区域旋转移动，在解吸区域中导入40～100℃以下的饱和水蒸气，对蜂窝进行加热而将二氧化碳或污染物质进行解吸排气。饱和蒸气在蜂窝的加热和二氧化碳等的解吸热供给中消耗能量而在蜂窝内的表面上结露冷凝。饱和蒸气具备干燥空气的十几倍～几十倍的能量，因此饱和蒸气的导入量相对于处理空气为十几分之一以下，能够进行解吸再生，从而能够实现转子及装置整体的紧凑化。解吸用饱和蒸气可以从锅炉供给，也能够使用内置于空调装置的盘型加湿器、或者空调用电热式或电极式蒸气加湿器。

在解吸区域中，二氧化碳等污染物质通过饱和水蒸气被加热解吸，水蒸气冷凝结露的转子蜂窝进行旋转而再次向处理区域移动，但蜂窝内表面的结露水通过处理空气而进行蒸发，由此产生汽化冷却效果，蜂窝被迅速冷却而开始二氧化碳或污染物质的吸着。吸着开始之后蜂窝也处于潮湿状态，因此二氧化碳或污染物质的吸着热通过汽化冷却效果而被去除，且成为比处理空气入口温度低的低温而被供气。本发明的装置虽然没有如干燥剂空调机那样的除湿功能，但处理空气被汽化冷却而被供给，因此具有作为制冷装置而发挥功能的特征。

[实施例2]

将本发明的实施例2的流程图示于图4。装置的结构与实施例1的图3几乎相同。关于蜂窝式转子1，在包含玻璃纤维等无机纤维主体的塑胶纤维的30g/m2的多孔质纸上涂布将粒度分布0.02～0.1mm的胺类离子交换树脂的微粒、平均粒径0.03mm的活性碳微粒及耐热耐水性的粘合剂混合而成的浆料液，将经干燥的片材(图13)以间距3.0mm、高度2.0mm进行波纹加工，并将其卷绕而转子化，从而得到包含50重量％的胺类离子交换树脂和活性碳的微粒的体积密度150kg/m3的蜂窝式转子1。

在本发明中，由于在吸着的二氧化碳的解吸中使用蒸气，因此不需要蜂窝式转子1的不燃化，但为了确保湿润时的保形性和强度，将玻璃纤维等无机纤维或PET等合成纤维进行混抄而成的纸作为支撑体为较佳，但只要是具有耐蒸气性、保形性、强度的合成纤维的不织布等，则无需介入有无机纤维。并且，作为以解吸时的水蒸气冷凝和吸着时的汽化冷却效果为目的的吸着体，存在蜂窝特有的新的优点。例如，即使在片材的表背面上存在吸着速度或吸着量之差、或者在冷凝水量或汽化冷却效果存在不均匀，由于是由1mm以下的薄片材形成的蜂窝，因此即使存在蜂窝内的吸着材料的附着不均匀或流入空气的温度/湿度不均匀，由于如图8、图9那样，基于表背面上的冷凝水的毛细管力或水蒸气的扩散的物质移动或热移动良好，因此不均匀也得到缓和。因此，能够提高性能。

蜂窝式转子1整体在换气空调装置内开口，在其一部分的前后设置带有附密封件的漏斗，在入口漏斗上并列设置有从外部导入饱和蒸气的管。向入口漏斗导入50～100℃的饱和蒸气，向出口漏斗将吸着于蜂窝式转子的二氧化碳或VOC等污染物质解吸并向外部空气中排放。通过了换气空调装置的空气被去除二氧化碳或污染物质并向室内供气。

[实施例3]

关于蜂窝式转子，将玻璃纤维等无机纤维主体的35g/m2的多孔质纸以间距3.0mm、高度2.0mm进行波纹加工，并将其卷绕而转子化，从而得到包含70重量％的将具有胺基且具有二氧化碳吸着性的高分子凝胶进行浸涂干燥而成的二氧化碳吸着凝胶的体积密度150kg/m3的蜂窝式转子1。

在装置的结构方面与实施例2大致相同，但如图5那样，蜂窝式转子固定于具备外周密封结构的转子吸附装置内，使处理空气通向所述空调装置，并使通过了所述装置的空气再次返回到室内，该装置的特征在于，在吸附装置转子的一部分的前后安装具有以转子轴为中心而联动旋转的密封件的扇形的漏斗，从一个漏斗导入饱和蒸气，而向另一个漏斗将被解吸的二氧化碳或污染物质排出至室外。由于不旋转转子，因此容易小型化，进行滑动的仅为漏斗的密封件，因此滑动阻力少，不需要耐磨耗性高的昂贵的密封材料，能够削减维修成本。

[实施例4]

另外，对提高节能性且不仅在夏期，在冬期也能够活用的实施例进行说明。基本结构与图3相同，但如图7那样，在饱和蒸气导入区域出口侧设置在相对于转子旋转方向上的下方追加了吹扫区域的排气区域扇形部。在排气区域中，用排气送风机将与排气区域相反的一侧的供气区域的空气与饱和蒸气一同抽吸吹扫并进行排气，在制冷时和供暖时切换排气送风机的风量。

在制冷时，增加排气送风机的风量而使能够充分发挥预冷效果的空气量流动，并设定预冷空气量以使预冷的蜂窝向处理区域移动。通过如此设定，能够防止转子的蓄热被带入供气中，在处理区域中能够将通过冷凝水的汽化冷却效果而冷却的处理空气进行供气。通过预冷空气汽化冷却之后，移动至处理区域的转子蜂窝被冷却，因此供气的焓不会上升，且蜂窝处于潮湿状态，因此不进行除湿就不会产生吸附热，因此供气的温度不会上升。如图11、图12那样，反而具有通过汽化冷却效果能够进行比入口低温的供气的效果。例如，若处理入口空气为25℃、50％RH，则出口空气被汽化冷却成接近湿球温度18℃的温度。另外，若对35℃、50％RH的外部空气进行处理，则被汽化冷却成接近湿球温度26℃的温度。如以上那样，在本发明的装置中，虽然不进行除湿，但该湿度区域的除湿能够用热泵容易地进行调整，因此没有问题。

预冷空气量存在最佳值，需要以单位时间内通过吹扫区域的蜂窝的热容量与根据通过的空气所产生的汽化冷却热量相等的方式进行设定。若过少，则蜂窝的蓄热被带入供气中，焓上升，从而制冷效果和节能效果减小。

无汽化冷却效果时的最佳的预冷空气风量W能够由式-1进行计算。

W(kg/h)＝π/4×(D2-d2)×ζ×L×N×γH×CH/CG……式-1

其中，D：转子有效外径(m)，d：转子有效内径(m)，ζ：转子端面有效面积(对通风有效的面积)率，L：转子宽度(m)，N：转子转速(rph)，γH：蜂窝的体积密度(kg/m3)，CG：气体的比热，CH：蜂窝材料的比热。

在本发明中，增加基于冷凝水的汽化冷却效果，因此虽然根据处理空气条件发生变化，但以上述计算风量的几分之一的风量即可。若为蜂窝式转子除湿机，则导入处理空气的1/3～1/9的预冷空气，但在本发明的装置中，可进一步以其1/3以下的冷却空气来实现目的。

在冬期，减少排气送风机的排气风量，并设定为仅吹扫通过蜂窝式转子的旋转而被带入处理区域的残留于蜂窝的空隙中的二氧化碳或污染物质气体的最小风量。通过如此设定，一边二氧化碳或污染物质气体被排气，一边如图12那样，转子的大部分蓄热被带入处理空气侧。因此，大部分再生能量回收利用于供暖，不会造成浪费。并且，在处理区域中，若进一步继续进行通气，则处理空气通过汽化冷却效果而被冷却并被供气，但处理空气的焓不会减少，仅处于加湿状态，因此只要进行所需量的加热，就能够进行供气。即，具有无需进行在冬期需要进行的加湿的效果。因此，能够实现冬期也能够运行的节能换气空调装置。

在供暖时，减少排气送风机的风量，并使仅能够吹扫排出残存于蜂窝空隙内的被浓缩解吸的二氧化碳等污染物质的空气量通过。若吹扫空气量过少，则被吸着的污染物质混入供气中，因此优选稍微过量，但若过多，则蜂窝的蓄热被排出至外部空气中，回收到供气中的焓减少。

最佳吹扫空气量QGP由式-2进行计算。

QGP(m3/h)＝π/4×(D2-d2)×ζ×L×N×ψ……式-2

其中，ψ：蜂窝孔隙率。关于式-1的预冷最佳气体量W，热容量非常重要，因此由kg/h表示，但关于最佳吹扫空气量QGP，容积非常重要，因此由m3/h进行计算。

当D＝4,d＝0.6,ζ＝0.8,L＝0.5,N＝10,ψ＝0.8时，最佳吹扫量成为QGP＝39.2m3/h。若在该条件下也不进行吹扫排气，则成为二氧化碳或污染物质浓度高的39.2m3/h的空气混入供气中的计算。

如上，在冬期以如下方式进行运行，即，使仅吹扫内含于蜂窝空隙中的二氧化碳等污染物质气体的吹扫空气量通气，在还残留有再生后的蓄热的状态下使蜂窝向处理区域旋转移动。如此一来，解吸再生时的转子的蓄热被带入供气中并再利用于供暖，因此节能效果得到提高。在转子冷却之后，通过汽化冷却效果而供气被加湿从而温度下降，但没有焓的损失，因此仅通过稍微的加热，就能够进行加湿暖风的供气。即，蓄热量被回收而供于供暖，而且被加湿，因此非常适宜，存在在冬期也运行的优点。如以上那样，能够实现不仅在夏期，在间期或冬期也能够全年利用的节能换气装置。

本发明的换气装置如以上那样构成，以下，对其动作进行说明。因在室内有人时的呼气中的二氧化碳或吸烟而室内的二氧化碳浓度上升，因冬期在室内使用开放型炉而产生的二氧化碳而室内的二氧化碳浓度上升，因此需要对室内空气进行换气。近年来，由于热泵空调的普及或分烟化的进行，呼气以外的二氧化碳产生变少，但换气的重要性未变。

在这种情况下，如图3那样，一边使蜂窝式转子1旋转，一边将室内空气或外部空气通向换气装置。通过了吸着转子的空气在二氧化碳或VOC等污染物质气体被去除之后向室内供气。若使来自室内的回流空气通过换气装置的蜂窝式转子，则能够减少回流空气中所含的二氧化碳或污染物质浓度并向室内供气。

同时，向解吸区域导入饱和蒸气而吸着的二氧化碳等污染物质被解吸并向外部空气中排气。如此一来，处理空气中所含的二氧化碳或VOC、SOx、NOx等污染物质气体被浓缩并向室外排出。若通过解吸区域导入饱和蒸气，则水蒸气对蜂窝进行加热，并且供给二氧化碳或污染物质的解吸热而冷凝，在蜂窝内表面上冷凝结露。蜂窝内表面的结露水在下一个处理区域中发挥正面效果。结露水的第一效果中，刚解吸之后的蜂窝在高温下缺乏吸着能力，但通过处理空气，蜂窝表面的冷凝水蒸发而带走汽化潜热，因此快速冷却而开始吸着。

结露水的第二效果中，通过处理空气的二氧化碳等污染物质的吸着而产生吸着热，如专利文献3、4、6那样的干燥状态的操作中，如图11的干式吸附那样空气温度上升而吸着力下降，但在本发明中，通过蜂窝表面的冷凝水的蒸发冷却，吸着热转换成潜热而被去除，如图11的汽化冷却吸着那样，升温被抑制而吸着性能得到提高。即，使处理空气流过转子而使二氧化碳吸着于蜂窝时，若根据吸着热而吸着材料或原料气体的温度上升，则如图6那样吸着量减少，但在本发明中，通过冷凝水的汽化冷却效果而处理空气的温度下降，且通过二氧化碳的吸着而产生的吸着热也通过汽化冷却而被去除，由此蜂窝或原料气体的温度上升得到抑制，能够高效地吸着二氧化碳等污染物质气体。若导入例如35℃、50％RH的外部空气，则通过空气和蜂窝以接近此时的湿球温度26℃的方式产生汽化冷却效果。并且，若为25℃、50％RH的回流空气，则以接近湿球温度18℃的方式产生汽化冷却效果。

结露水的第三效果中，胺类离子交换树脂等二氧化碳吸着材料通过离子交换基的水合而进行吸湿，与干燥状态相比，吸湿状态时二氧化碳吸着能力也高，因此在该意义上也具有提高吸着性能的效果。并且，水合状态时稳定性高，因此耐热、耐氧化性也得到提高。将胺类吸收剂含浸添加于活性碳等时也具有同样的效果，具有提高胺类吸收剂的耐久性的效果。

室内空气中的氧被室内人员所消耗，但如上所述，氧在大气中足有约21％，1～2％左右的消耗并不特别成为问题，但消耗氧的同时排出的1～2％的二氧化碳对人而言是致命的浓度。若通过被浓缩解吸的二氧化碳或VOC等污染物质的排出而室内成为负压，则外部空气从窗户或门作为间隙风而侵入，或者通过浓度差所引起的扩散而供给氧。即，与向室外排出的污染物质排气的量大致等量的外部空气作为间隙风而被供给，其中有接近21％的氧，因此不会有氧量不足的情况。

而且，本案发明的换气装置的排气中二氧化碳浓度已变高，因此若将排气导入塑料大棚(vinyl house)等植物工场的培育室，则植物的生长变快，并且能够抑制向大气的二氧化碳的排出。

如此，与为了对室内的仅几ppb～几百ppm的汚染物质进行排气而向室外排出大量的空气的情况相比，能够削减能量的浪费。并且，若设置二氧化碳传感器，以使仅在二氧化碳浓度成为规定值以上时导入饱和蒸气来进行解吸再生运行，则能够进一步防止能量的浪费。

如以上说明，由于利用饱和水蒸气进行解吸再生，因此能够通过少的换气量排出室内的二氧化碳或VOC等污染物质，能够防止换气所伴随的能量的损失。并且，即使在外部空气中包含污染物质，由于换气量少，因此可以将向室内的侵入量抑制为最小，局部换气或从门等侵入的污染物质在通过转子时被吸附排气，因此没有问题。

本发明是提供一种能够以少量的换气对室内的二氧化碳或VOC等污染物质进行外部空气排放的换气装置，能够提供无论是夏期还是冬期均能够使用，能够防止换气所伴随的能量损耗，节省空间的节能换气空调装置。

Claims (9)

1.一种换气空调装置，其特征在于，具有具备二氧化碳或VOC气体等污染物质的吸附或吸收功能的蜂窝式转子，将所述蜂窝式转子配置于至少具备处理区域和再生解吸区域的转子旋转装置内，使处理空气通向所述处理区域而去除二氧化碳等污染物质来进行供气，并且向再生解吸区域导入饱和蒸气而解吸二氧化碳或污染物质并向室外排出，在进入所述处理区域时为所述蜂窝式转子被冷凝水润湿的状态。

2.一种换气空调装置，其具有具备二氧化碳或VOC气体等污染物质的吸附或吸收功能的蜂窝式转子，将所述蜂窝式转子配置于具备外周密封结构的转子旋转装置内来将处理空气通向所述装置而供气去除了二氧化碳等污染物质的空气，所述装置的特征在于，在转子的一部分的前后安装具有从内周向外周呈扇形的密封件的漏斗，从一个漏斗导入饱和蒸气，而向另一个漏斗解吸二氧化碳等污染物质并向室外排出。

3.一种换气空调装置，其将具备二氧化碳或VOC气体等污染物质的吸附或吸收功能的蜂窝式转子固定于装置内并进行密封，使处理空气通向所述装置而去除二氧化碳等污染物质来进行供气，所述装置的特征在于，在转子的前后安装具有以转子轴为中心而前后联动旋转的密封件的扇形的漏斗，从一个漏斗导入饱和蒸气，而向另一个漏斗解吸二氧化碳等污染物质并进行排出。

4.根据权利要求1、2、3中任一项所述的换气空调装置，其中，

在解吸再生区域出口侧设置在相对于转子旋转方向的下方追加了吹扫区域的排气区域扇形部，在排气区域中，用排气送风机将与排气区域相反的一侧的供气区域的空气与饱和蒸气一同抽吸吹扫并进行排气。

5.根据权利要求4所述的换气空调装置，在供暖条件的情况下，以导入与能够吹扫蜂窝空隙中所内含的气体的相应的量的空气量的方式进行运行，在制冷条件或外部空气制冷条件的情况下，以导入刚解吸再生之后的蜂窝产生转子的蓄热量以上的汽化热的空气量的方式进行运行。

6.根据权利要求1、2、3中任一项所述的换气空调装置，其搭载有转子，该转子载持有0.1mm以下的胺类离子交换树脂粒子。

7.根据权利要求1、2、3中任一项所述的换气装置，其搭载有转子，该转子载持有0.1mm以下的胺类离子交换树脂粒子和活性碳粒子。

8.根据权利要求1、2、3中任一项所述的换气空调装置，其搭载有蜂窝式转子，该转子由厚度1mm以下的具备二氧化碳吸着功能的高分子片材构成。

9.根据权利要求1、2、3中任一项所述的换气空调装置，其中，

在所述空调换气装置中设置二氧化碳传感器，仅在二氧化碳浓度成为规定值以上时导入饱和蒸气而进行解吸再生运行。