CN113348031B - 空气净化系统 - Google Patents

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Abstract

空气净化系统具备：由具有直径为50nm以下的多个微细孔的至少一张气体透过膜分隔的、包含第一空间及第二空间的二氧化碳除去装置；从房间内将清净化对象空气向第一空间引导的送气路；将二氧化碳浓度比清净化对象空气低且氧气浓度较高的清净气体向第二空间供给的供给路；将从第一空间侧透过气体透过膜的二氧化碳和清净气体混合而成的混合气体从第二空间排出的排出路；将从清净化对象空气去除二氧化碳而成的清净空气从第一空间向房间内引导的回气路；和将第一空间内及第二空间内的气压调节为实质相等的调节装置；第一空间内沿气体透过膜的表面流动有清净化对象空气，第二空间内沿气体透过膜的表面流动有清净气体。

Description

空气净化系统
技术领域
本发明涉及一种净化房间内的空气的空气净化系统。
背景技术
在人类活动的房间内，因人的呼吸而使氧气浓度降低且二氧化碳浓度上升。为了对其进行抑制而满足室内环境基准，一般进行换气。又，为了确保房间的舒适性，有时会设置用于进行所谓的制暖或制冷的空气调和的空调装置。
此处，通常在住房这样的气密性较低的建筑物中，室内空气和屋外空气的交换被自然地促进从而进行换气，但在办公楼等气密性较高的建筑物中，有必要由换气装置强制地交换室内空气和屋外空气。
进行换气时，出现对新吸入房间内的空气进行调和的必要，因此空调负荷变高。因此近年，为了降低空调负荷，建议有从房间内的空气选择性地去除二氧化碳而净化该空气以此降低换气量。
例如专利文献1中公开了在使房间内的空气循环的循环路上设置二氧化碳除去装置的空气净化系统。该二氧化碳除去装置包含选择性地透过二氧化碳的分离膜（以下，只称为分离膜。）。又，二氧化碳除去装置上，为了在分离膜的循环路侧（被分离膜分隔的空间的一方）和透过侧（被分离膜分隔的空间的另一方）之间施加气压差而连接有对透过侧吸真空的减压泵。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：日本特开2003－25991号公报。
发明内容
发明要解决的问题：
上述以往的系统中，为改善空气的净化效率，要求分离膜尽量不透过二氧化碳以外的气体成分的较高的二氧化碳选择性。然而，当前已知具有较高二氧化碳选择性的分离膜中二氧化碳的透过速度较慢，为实现规定的二氧化碳的除去量必须增加膜面积。由此，可能会有装置大型化且成本增大的担忧。
因此本发明的目的在于实现一种降低空调负荷且防止装置的大型化，并能高效净化房间内的空气的空气净化系统。
解决问题的技术手段：
为解决上述技术问题，根据本发明一形态的空气净化系统，具备：由具有直径为50nm以下的多个微细孔的至少一张气体透过膜分隔的、包含第一空间及第二空间的二氧化碳除去装置；从房间内将清净化对象空气向所述第一空间引导的送气路；将二氧化碳浓度比所述清净化对象空气低且氧气浓度较高的清净气体向所述第二空间供给的供给路；将从所述第一空间侧透过所述气体透过膜的二氧化碳和所述清净气体混合而成的混合气体从所述第二空间排出的排出路；将从所述清净化对象空气去除二氧化碳而成的清净空气从所述第一空间向所述房间内引导的回气路；和将所述第一空间内及所述第二空间内的气压调节为实质相等的调节装置，所述第一空间内沿所述气体透过膜的表面流动有所述清净化对象空气，所述第二空间内沿所述气体透过膜的表面流动有所述清净气体。
根据上述结构，从房间内的空气去除规定量的二氧化碳所必需的量的清净气体被供给至二氧化碳除去装置的第二空间，在由调节装置将第一空间及第二空间的气压调节为实质相等的状态下，借助第一空间内的清净化对象空气与第二空间内的清净气体之间的二氧化碳及氧气的分压差，通过上述气体透过膜的微细孔能使二氧化碳从第一空间向第二空间移动，又使氧气从第二空间向第一空间移动。由此，能从清净化对象空气去除二氧化碳，并能向清净化对象空气供给氧气。
又，第一空间及第二空间的气压被调节为实质相等的状态，以此能大幅抑制第一空间及第二空间的气体混合。因此，能防止清净化对象空气和清净气体的热量因混合而均一化。因此，能降低从二氧化碳除去装置向房间内返回清净空气后的房间内的空调负荷。
也可以是，所述二氧化碳除去装置具有包含所述第一空间、所述第二空间及所述气体透过膜的至少一个膜模块，所述膜模块具有：将所述清净化对象空气向所述第一空间导入的第一导入口；将所述清净空气从所述第一空间排出的第一排出口；将所述清净气体向所述第二空间导入的第二导入口；和将所述混合气体从所述第二空间排出的第二排出口；所述调节装置具有：至少一个第一空间侧调节机构，配置为能调整所述膜模块内的连接所述第一导入口和所述第一排出口的流路中的流量及气压；以及至少一个第二空间侧调节机构，配置为能调整所述膜模块内的连接所述第二导入口和所述第二排出口的流路中的流量及气压。
根据上述结构，通过调整第一空间侧调节机构及第二空间侧调节机构，以此能容易地将膜模块内的第一空间及第二空间的气压调节为实质相等的状态。
也可以是，所述第一空间侧调节机构和所述第二空间侧调节机构为阀。由此，通过个别地调整各阀的开放程度，以此能精细地调整连接膜模块内的第一导入口和第一排出口的流路以及连接膜模块内的第二导入口和第二排出口的流路的流量及气压。又，能容易地抑制该些流路内的气压变动。
也可以是，所述调节装置具有个别地控制所述第一空间侧调节机构和所述第二空间侧调节机构的控制部。由此，能精细且迅速地调节第一空间侧调节机构和第二空间侧调节机构。
也可以是，所述第一空间侧调节机构在确保从所述清净化对象空气除去规定量的二氧化碳所必需的所述清净化对象空气的供给量的基础上，配置为能将所述第一空间的气压与所述第二空间的气压调节为实质相等。
根据上述结构，通过第一空间侧调节机构，能适当地设定对二氧化碳除去装置的清净化对象空气的供给量，使用气体透过膜从清净化对象空气高效地去除二氧化碳。
也可以是，还具备：连接多个所述膜模块的所述第一导入口彼此之间，并向多个所述第一导入口一并供给所述清净化对象空气的第一供给配管；和连接多个所述膜模块的所述第二导入口彼此之间，并向多个所述第二导入口一并供给所述清净气体的第二供给配管；所述调节装置还具有调整所述第一供给配管的流量的第一流量调整机构和调整所述第二供给配管的流量的第二流量调整机构。
根据上述结构，例如，通过第一空间侧阀及第二空间侧阀，将各膜模块内的第一空间及第二空间的气压调节为实质相等的状态下，由第一流量调整机构调整第一供给配管的流量，又第二流量调整机构调整第二供给配管的流量，以此在保持各膜模块内的第一空间及第二空间的气压之余能调整导入至各膜模块的清净化对象空气及清净气体的流量。因此，能节省伴随流量变更的各膜模块内的第一空间及第二空间的气压调节的工夫，能大幅度地使空气净化系统容易运转。
也可以是，所述气体透过膜为超滤膜。如此，将一般用于水处理的超滤膜用作气体透过膜，从而能将微细孔的直径设定为10nm以下。因此，除病毒、细菌及真菌等之外，还防止雪松花粉和扁柏花粉等异物通过气体透过膜，能防止返回房间内的清净空气内混入该些异物。
也可以是，所述气体透过膜为中空纤维膜，所述第一空间配置于所述中空纤维膜含有的中空纤维的内侧，所述第二空间配置于所述中空纤维的外侧。由此，能确保气体透过膜的膜面积较大，能更容易地防止装置的大型化，能进一步改善气体透过膜对空气的清净效率。
也可以是，还具备设于所述送气路的中途的送风机。由此，能使用送风机容易地调节送气路内的气压。
也可以是，所述二氧化碳除去装置具有在厚度方向隔着间隔地配置的薄片状的多个所述气体透过膜，与各所述气体透过膜的厚度方向一方侧邻接的所述气体透过膜之间，配置有所述第一空间，与厚度方向另一方侧邻接的所述气体透过膜之间，配置有所述第二空间。
根据上述结构，多个薄片状的气体透过膜隔着间隔重叠配置，能抑制二氧化碳除去装置的尺寸且确保气体透过膜的膜面积较大。由此，能更容易地防止装置的大型化，且能改善气体透过膜对清净化对象空气的清净效率。
发明效果：
根据本发明，能实现一种降低空调装置的负荷且防止装置的大型化，并且能高效净化房间内的空气的空气净化系统。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施形态的空气净化系统的概略结构图；
图2是图1的二氧化碳除去装置所具有的膜模块的剖面图；
图3是图2的气体透过膜的放大剖面图；
图4是示出图1的二氧化碳除去装置内的进料气（feed gas）和吹扫气（sweep gas）的焓变化的图表；
图5是根据第一实施形态的变形例的空气净化系统的局部结构图；
图6是根据本发明的第二实施形态的二氧化碳除去装置的外观图；
图7是图6的二氧化碳除去装置的剖面图。
具体实施方式
以下，参照各图说明各实施形态；
（第一实施形态）
图1是根据本发明的第一实施形态的空气净化系统1的概略结构图。图1所示的空气净化系统1净化容纳人类的房间2内的空气。此处所说的房间2是指人的居住空间及以此为基准的空间，且需要空调的空间。例如，房间2可以是办公楼这样的建筑物的房间，也可以是铁路车辆或航空器这样的输送系统内设置的房间（所谓的舱室）。
又房间2可以空间站、潜水艇、灾害时避难设备等内设置的房间。又，房间2可以是人类无法进入但管理动植物的房间等，且以二氧化碳的浓度保持在一定以下的形式进行调整的房间。
如图1所示，空气净化系统1具备：空调装置3、二氧化碳除去装置4（以下，只称为除去装置4。）、调节装置5、供给路R1、排出路R2、送气路R3、回气路R4、第一换气路R5、第二换气路R6及多个送风机B1～B4。
空调装置3调和房间2内的空气。除去装置4的排气方式是扫气（sweep）排气方式。除去装置4去除房间2内的二氧化碳。图例的除去装置4配置于房间2外。除去装置4也可配置于房间2内。调节装置5在获取了取得规定的二氧化碳除去量所必需的空气供给量后，调节后述的除去装置4的第一空间S1内及第二空间S2内的气压。
供给路R1的下游端与除去装置4连接，将二氧化碳浓度比房间2内的空气（以下，也称清净化对象空气。）低且氧气浓度高的清净气体（以下，也称吹扫气。）向除去装置4的第二空间S2供给。作为吹扫气，除屋外空气外，例如可列举有大楼内另行调节及净化的空气，但不限于此。排出路R2的上游端与除去装置4连接，从除去装置4的第一空间S1侧透过气体透过膜41a（参照图2）的二氧化碳与吹扫气混合而成的混合气体从第二空间S2排出。
送气路R3的上游端与房间2连接，下游端与除去装置4连接。送气路R3将清净化对象空气（以下，也称进料气。）从房间2内导向除去装置4的第一空间S1。
回气路R4的上游端与除去装置4连接，下游端与房间2连接。回气路R4将从进料气去除二氧化碳而形成的清净空气从除去装置4的第一空间S1导向房间2内。
第一换气路R5的下游端与房间2连接，从外部向房间2内供给换气。第二换气路R6的上游端与房间2连接，从房间2向外部排出房间2内的空气。各路R1、R3、R5、R6的中途设有送风机B1～B4。
本空气净化系统1中设置有二氧化碳除去装置，与未设有二氧化碳除去装置的情况相比，能减小第一换气路R5、第二换气路R6的截面积，且能降低送风机B3、B4的容量。
图2是图1的除去装置4所具有的膜模块14的剖面图。图3是图2的气体透过膜42的放大剖面图。
如图2及3所示，除去装置4包含由至少一个气体透过膜41a分隔的第一空间S1及第二空间S2，气体透过膜41a具有直径为50nm以下的多个微细孔41b。气体透过膜41a根据第一空间S1和第二空间S2的分压差，使二氧化碳从第一空间S1朝向第二空间S2，氧气从第二空间S2朝向第一空间S1透过。另气体透过膜41a也使氮气等其他气体成分根据第一空间S1和第二空间S2内的分压差而透过，但一般而言该分压差小，移动量少。
此处本实施形态的除去装置4具有包含第一空间S1、第二空间S2及气体透过膜41a的至少一个（此处为多个）膜模块14。膜模块14具有：将进料气导入第一空间S1的第一导入口14a；将清净空气从第一空间S1排出的第一排出口14b；将吹扫气导入第二空间S2的第二导入口14c；和将混合气体从第二空间S2排出的第二排出口14d。
具体地，膜模块14具有长尺状的中空构件14e和容纳于中空构件14e的内部且在中空构件14e的长度方向延伸的多根中空纤维41。中空纤维41的外径可适当设定，例如设定为数mm（此处为2mm）。
一个膜模块14具有的中空纤维41的根数可适当设定，例如可设定为数十根以上数千跟以下的范围的根数。图2中为说明而将中空纤维41画得较粗。
中空构件14e的长度方向一端上设有第一导入口14a，另一端上设有第一排出口14b。又，中空构件14e的第一导入口14a附近的侧面上设有第二导入口14c，中空构件14e的第一排出口14b附近的侧面上设有第二排出口14d。从第一导入口14a导入的进料气从中空构件14e的长度方向一端朝向另一端流通，变为清净空气后从第一排出口14b排出。
本实施形态的中空纤维41的侧面是气体透过膜41a。即气体透过膜41a在本实施形态中为中空纤维膜。作为如此的气体透过膜，能使用用于水处理用途的超滤膜（UF膜）。本实施形态的气体透过膜41a为该超滤膜。
第一空间S1配置于该中空纤维膜包含的中空纤维41的内侧，第二空间S2配置于中空纤维41的外侧。多个中空纤维41的长度方向一端与第二导入口14c连接，另一端与第二排出口14d连接。从第二导入口14c导入的吹扫气在多个中空纤维41的内部从其长度方向一端朝向另一端流通，成为混合气体后从第二排出口14d排出。
气体透过膜41a具有直径为50nm以下的多个微细孔41b。多个微细孔41b沿气体透过膜41a的表面分散配置，贯通气体透过膜41a的厚度方向。此处所说的微细孔41b是指在气体透过膜41a的一方的面和另一方的面上形成的一对或多个开口之间进行连通的孔。
微细孔41b的直径D如下设定：进料气及吹扫气所含的气体分子中的二氧化碳分子及氧气分子在空气净化系统1驱动时在微细孔41b内因基于布朗运动的扩散现象而能选择性地移动。
直径D在50nm以下的范围内可适当设定，例如，优选40nm以下，更有选25nm以下，进一步优选10nm以下。直径D超过50nm，则会促进第一空间S1和第二空间S2内空气的混合，进行焓交换故而不优选。
气体透过膜41a的内外的表面在设有微细孔41b的区域以外，以使气体沿气体透过膜41a的表面流通时气体不会卷成漩涡的程度平坦。气体透过膜41a的膜厚尺寸可适当设定，作为一例可设定为数十μm以上数百μm以下的范围的值（此处为400μm）。
气体透过膜41a在此处为有机膜，但也可为无机膜。气体透过膜41a为有机膜时，作为气体透过膜41a的材料，例如可举例有：醋酸纤维素、三醋酸纤维素（Cellulosediacetate and triacetate （CA、CTA））、硝酸纤维素（Cellulose nitrate （CN））、纤维素（Cellulose）、聚丙烯腈（Polyacrylonitrile（PAN））、聚酰胺、芳香族聚酰胺（Polyamide（aromatic and aliphatic））、聚砜（Polysulfone（PS））、聚醚砜（Polyether sulfone（PES））、聚碳酸酯（Polycarbonate）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethyleneterephthalate（PET））、聚酰亚胺（Polyimide（PI））、聚乙烯（Polyethylene（PE））、聚丙烯（Polypropylene（PP））、聚四氟乙烯（特氟龙（注册商标））（Polytetrafluoroethylene（PTFE））、聚偏二氟乙烯（Polyvinylidene fluoride （PVDF））、聚氯乙烯（polyvinylchloride（PVC））、聚乙烯醇（Polyvinylalchol（PVA））等。气体透过膜41a为无机膜时，作为气体透过膜41a的材料，例如可举例有：氧化铝（Al2O3）、氧化锆（ZrO2）、氧化钛（TiO2）、氧化硅（SiO2）等。另，气体透过膜41a为中空纤维膜以外的膜亦可。
调节装置5将第一空间S1内及第二空间S2内的气压调节为实质相等。调节装置5具有至少一个第一空间侧调节机构、至少一个第二空间侧调节机构及控制部15。本实施形态的第一空间、第二空间侧调节机构分别为阀。以下称为第一空间侧阀、第二空间侧阀。
第一空间侧阀配置为可调整连接膜模块14的第一导入口14a和第一排出口14b的流路内的流量及气压。第一空间侧阀在确保从进料气去除规定量的二氧化碳所必需的进料气供给量的基础上，配置为能将第一空间S1的气压和第二空间S2的气压调节为实质相等。
另，若能将气压调节为实质相等，则上述调节机构不限于阀。例如，第一空间S1内及第二空间S2内流入的流量始终一定的情况或通过送风机的逆变电路控制流量的情况，作为上述调节机构可采用压力损失为一定的孔（orifice）等阀。该情况下，即使没有控制部15，由于通过预先设定的压力损失进行气压调节，故而无需个别控制。
本实施形态的第一空间侧阀为阀V1、V2。通过适当调节该阀V1、V2，在确保从进料气去除规定量的二氧化碳所必需的进料气供给量的基础上，可将第一空间S1的气压调节为为与第二空间S2的气压实质相等。
另，假设即使调节阀V1、V2但对除去装置4的进料气供给量仍不足时，例如驱动送风机B2使对除去装置4的进料气的供给气压上升，从而能增加对除去装置4的进料气供给量。此时，通过送风机B2进行进料气的升压，通过阀V1、V2同时进行流量和气压的调节。
第二空间侧阀配置为可调节连接膜模块14的第二导入口14c和第二排出口14d的流路内的流量及气压。第二空间侧阀在确保从进料气取得规定量的二氧化碳除去量所必需的吹扫气供给量的基础上，配置为可将第二空间S2的气压和第一空间S1的气压调节为实质相等。
本实施形态的第二空间侧阀为阀V3、V4。通过适当调节该阀V3、V4，在确保从进料气去除规定量的二氧化碳所必需的吹扫气供给量的基础上，能将第二空间S2的气压调节为与第一空间S1的气压实质相等。
另，假设即使调节阀V3、V4但对除去装置4的吹扫气供给量仍不足时，例如驱动送风机B1使对除去装置4的吹扫气的供给气压上升，以此可增加对除去装置4的吹扫气供给量。此时，通过送风机B1进行吹扫气的升压，通过阀V3、V4同时进行流量和气压的调节。驱动送风机B1、B2时，通过逆变电路改变频率而可变地控制送风机B1、B2的转速，以此谋求节能。
控制部15个别地控制第一空间侧阀及第二空间侧阀。本实施形态的控制部15个别地控制阀V1～V4。阀V1～V4作为一例为背压阀。控制部15以使第一空间S1内的平均气压P1（此处为第一导入口14a的气压和第一排出口14b的气压的平均气压）和第二空间S2内的平均气压P2（此处为第二导入口14c的气压和第二排出口14d的气压的平均气压）实质相等的形式，个别地控制阀V1～V4。
若送风机B2的转速能够可变控制，则第一空间侧阀可仅为阀V1、V2中的任一方。又，若送风机B1的转速能够可变控制，则第二空间侧阀可仅为阀V3、V4中的任一方。此时，作为第一空间侧阀能仅用阀V2，作为第二空间侧阀能仅用阀V4。又，本实施形态的调节装置5个别控制送风机B1～B4。
空气净化系统1驱动时，通过驱动送风机B1，吹扫气从外部流通供给路R1而导入除去装置4，变为包含房间2内的二氧化碳的状态，从除去装置4流通排出路R2而作为混合气体排出。又，通过驱动送风机B2，进料气从房间2内流通送气路R3而导入除去装置4，变为去除二氧化碳且被供给氧气的状态。由此除去装置4内产生的清净空气流通回气路R4返回房间2内。通过空气净化系统1的驱动，房间2内的二氧化碳浓度变为作为室内环境基准的1,000ppm以下。
另，本空气净化系统1中，通过设置除去装置4，与未设置该除去装置的情况相比，能减小第一换气路R5、第二换气路R6的截面积，并能降低送风机B3、B4的容量。
又根据必要，通过驱动送风机B3，使第一换气在第一换气路R5内流通而导入房间2内，通过驱动送风机B4，使房间2内的空气在第二换气路R6内流通而排出。
此处空气净化系统1中，通过调节装置5将第一空间S1及第二空间S2的气压调节为实质相等。此处所说的“实质相等”是指例如将平均气压P1、P2的气压差设定为1.0kPa以下的值的状态。该状态下，第一空间S1内进料气沿气体透过膜41a的表面流动，第二空间S2内吹扫气沿气体透过膜41a的表面流动。
像这样将上述气压差设定为1.0kPa以下的值，由此能切实地防止进料气及吹扫气通过气体透过膜41a的微细孔41b内而直接混合。
此时，沿气体透过膜41a的一方的面流通的吹扫气与沿气体透过膜41a的另一方的面流通的进料气相比二氧化碳分压低，且，氧气分压高。其他的气体成分，例如氮气，吹扫气的氮气分压与进料气的氮气分压几乎相等。因此，通过气体透过膜41a上形成的微细孔41b，二氧化碳从进料气向吹扫气移动，氧气则从吹扫气向进料气移动。另一方面，氮气等其他气体成分在吹扫气和进料气内几乎不移动。
由此，在将第一空间S1及第二空间S2的气压调节为实质相等的状态下，借助于夹着气体透过膜41a流通的进料气和吹扫气的二氧化碳分压差，进料气中的二氧化碳分子通过微细孔41b内向吹扫气中移动。又，借助于进料气和吹扫气的氧气分压差，吹扫气中的氧气分子通过微细孔41b内向进料气中移动。微细孔41b内，二氧化碳分子和氧气分子因基于布朗运动的扩散现象而移动。
该移动中，第一空间S1及第二空间S2的气压实质相等，从而防止二氧化碳分子和氧气分子以外的成分通过微细孔41b混合。因此，能通过气体透过膜41a仅调节进料气中的二氧化碳成分及氧气成分的浓度，从供给至除去装置4的进料气获得清净空气。
另，例如通常使用的气体分离膜中，通过在气体透过膜的一方的表面侧的空间和另一方的表面侧的空间施加静压差，以此使气体在气体透过膜处相对于膜表面于垂直方向流通，从而进行气体中的异物的过滤和气体分子的分离。相对于此气体透过膜41a在下述点上大不相同：以使一方的表面侧的空间与另一方的表面侧的空间的气压实质相等的形式进行调节，并且用于使气体沿气体透过膜41a的表面流通。
又气体透过膜41a中，通过使流体沿其表面流通，从而即使在进料气及吹扫气内混入异物的情况下，也难以发生气体透过膜41a因异物而堵塞。由此，气体透过膜41a能使用较长时间。
此处图4是示出图1的除去装置4内的进料气和吹扫气的焓变化的图表。图表中的横轴方向上延伸的虚线是进料气和吹扫气完全混合时的混合焓。如图4所示，空气净化系统1中，由于抑制进料气和吹扫气的直接混合，因而即使进料气和吹扫气在除去装置4内流通，也能某种程度地个别维持进料气和吹扫气各自具有的热量。
防止进料气与吹扫气混合从而焓变为相同，在除去装置4的进料气的出口（第一排出口14b）侧，能某种程度地维持进料气相对于吹扫气的焓差ΔE。作为结果，能维持房间2内的空气的热量，降低空调装置3的空调负荷及空调电力。
如以上说明，根据空气净化系统1，将从进料气去除规定量的二氧化碳所必需的量的吹扫气向除去装置4的第二空间S2供给，在通过调节装置5将第一空间S1及第二空间S2的气压调节为实质相等的状态下，借助于第一空间S1内的进料气和第二空间S2内的吹扫气之间的二氧化碳和氧气的分压差，能通过气体透过膜41a的微细孔41b从第一空间S1向第二空间S2使二氧化碳分子移动，而且从第二空间S2向第一空间S1使氧气移动。由此，能从房间2内的空气去除二氧化碳，并能向房间2内的空气供给氧气。
又，通过成为将第一空间S1及第二空间S2的气压调节为实质相等的状态，以此能大幅抑制第一空间S1及第二空间S2的气体混合。因此，能防止进料气和吹扫气的热量因混合而均一化。因此，能降低清净空气从除去装置4返回房间2内后的房间2内的空调负荷。
另本实施形态的空气净化系统1中，关于氮气等其他气体成分，吹扫气和进料气的分压差微小，在吹扫气和进料气之间无移动。
又本实施形态中，在除去装置4内分隔第一空间S1和第二空间S2的气体透过膜41a具有一定的热传导抑制效果。由此，能进一步防止进料气和吹扫气的热量因混合而均一化，能更良好地降低房间2内的空调负荷。又，使用外气作为吹扫气，从而能大幅降低吹扫气的成本。
又本实施形态中，第一空间侧调节机构和第二空间侧调节机构为阀。由此，通过个别地调整各阀的开放程度，由此能精细地调整连接膜模块14内的第一导入口14a和第一排出口14b的流路以及连接膜模块14内的第二导入口14c和第二排出口14d的流路的流量及气压。又，能容易地抑制该些流路内的气压变动。
又，本实施形态的调节装置5具有个别地控制第一空间侧调节机构和第二空间侧调节机构的控制部15。由此，能精细且迅速地控制第一空间侧调节机构和第二空间侧调节机构。
又，本实施形态的空气净化系统1具备设于送气路R3的中途的送风机B2。由此，能使用送风机B2容易地调节送气路R3内的气压。
又，本实施形态的第一空间侧调节机构在确保从进料气去除规定量的二氧化碳所必需的进料气的供给量的基础上，配置为能将第一空间S1的气压和第二空间S2的气压调节为实质相等。
根据该结构，通过第一空间侧调节机构，能适当地设定对除去装置4的进料气的供给量，能利用气体透过膜41a从进料气高效地去除二氧化碳。
又，本实施形态的气体透过膜41a为超滤膜。如此，将一般用于水处理的超滤膜用作气体透过膜41a，从而能将微细孔41b的直径设定为10nm以下。因此，除病毒、细菌及真菌等外，防止雪松花粉和扁柏花粉等异物通过气体透过膜，能防止返回至房间内的清净空气内混入该些异物。
作为气体透过膜，在使用水处理中使用的细孔的平均直径为4nm的超滤膜（UF）时，该二氧化碳的透过速度是现有的二氧化碳选择分离膜的10～30倍。因此，能实现空气净化系统的大幅小型化和成本降低，并且能高效净化房间2内的空气。又，能优良地省略减压泵等设备。
又，本实施形态的空气净化系统1中，通过控制部15个别地控制第一空间侧调节机构及第二空间侧调节机构，从而在获取了取得规定的二氧化碳除去量所必需的空气供给量的基础上，能容易地将第一空间S1及第二空间S2的气压调节为实质相等的状态。
又气体透过膜41a为中空纤维膜，第一空间S1配置于中空纤维41的内侧，第二空间S2配置于中空纤维41的外侧，从而能确保气体透过膜41a的膜面积较大，能更容易地防止空气净化系统1的大型化，且能进一步改善气体透过膜41a对空气的清净效率。
又，作为气体透过膜41a，例如使用超滤膜（UF）时，可将微细孔的直径设定为10nm以下，从而除病毒、细菌及真菌等外，雪松花粉和扁柏花粉等无法通过气体透过膜41a。因此，能防止该些异物通过气体透过膜41a混入返回房间2内的清净空气。
图5是根据第一实施形态的变形例的空气净化系统的局部结构图。如图5所示，该系统具备第一供给配管R7、第一排出配管R8、第二供给配管R9、第二排出配管R10。又，该系统的调节装置具有第一流量调整机构及第二流量调整机构。除去装置54具有多个膜模块14。
第一供给配管R7连接多个膜模块14的第一导入口14a彼此之间，且向多个第一导入口14a一并供给进料气。第一排出配管R8连接多个膜模块14的第一排出口14b彼此之间，且将多个第一排出口14b排出的清净空气一并供给至回气路R4。
第二供给配管R9连接女多个膜模块14的第二导入口14c彼此之间，且向多个第二导入口14c一并供给吹扫气。第二排出配管R10连接多个膜模块14的第二排出口14d彼此之间，且将多个第二排出口14d排出的混合气体一并供给至排出路R2。
此处，从第一供给配管R7的阀Va到与各膜模块14对应的阀V1之间的气压损失的差被抑制在数％以下。又，从第二供给配管R9的阀Vb到与各膜模块14对应的阀V2之间的气压损失的差被抑制在数％以下。
第一流量调整机构调整第一供给配管R7的流量。第二流量调整机构调整第二供给配管R9的流量。本变形例中，第一流量调整机构为阀Va，第二流量调整机构为阀Vb。
本变形例中，系统驱动前，在额定流量下调节与各膜模块14对应的阀V1、V2，以此使包含阀V1、V2的各膜模块14的进料气的流路的压力损失一致，且使各膜模块14的平均气压P1、P2实质相等。
接着，在额定流量下调节与各膜模块14对应的阀V3、V4，以此使包含阀V3、V4的各膜模块14的吹扫气的流路的压力损失一致，且使各膜模块14的平均气压P1、P2实质相等。
通过进行这样的调节，其后即使因第一及第二流量调整机构，使向各膜模块14供给的进料气及吹扫气的流量变化，各膜模块14内的平均气压P1、P2也能维持实质相等。
即根据上述结构，例如，在通过第一空间侧阀及第二空间侧阀将各膜模块14内的第一空间S1及第二空间S2的气压调节为实质相等的状态下，由第一流量调整机构调整第一供给配管R7的流量，由第二流量调整机构调整第二供给配管R9的流量，以此能在导入各膜模块14的清净化对象空气（进料气）及吹扫气的流量保持为各膜模块14内的第一空间S1及第二空间S2的气压之余进行调整。因此，能省略伴随流量变更的各膜模块14内的第一空间S1及第二空间S2的气压调节的工夫，能大幅度容易地运转空气净化系统。
另，第一及第二流量调整机构不限定于阀，例如可以是送风机的逆变电路。此时，能使逆变电路的频率变化从而进行流量调整。又，本变形例中，作为阀V1～V4的至少任一个，可使用流量已调整的孔。另，第一及第二流量调节机构兼顾第一及第二空间侧调节机构的功能一部分或全部。以下，针对第二实施形态，以与第一实施形态的差异为中心进行说明。
（第二实施形态）
图6是根据本发明的第二实施形态的除去装置104的外观图。图7是图6的除去装置104的剖面图。如图6及7所示，除去装置104具有包含多个薄片状的气体透过膜42的积层型膜模块44。
具体地，除去装置104具有在厚度方向隔着间隔地配置的多个气体透过膜42。气体透过膜42的表面分散地配置有微细孔42a。作为一例，多个气体透过膜42以表面在上下方向延伸的形式配置。
与各气体透过膜42的厚度方向一方侧邻接的气体透过膜42之间配置有第一空间S1。又，与各气体透过膜42的厚度方向另一方侧邻接的气体透过膜42之间配置有第二空间S2。
除去装置104的侧面以贯通多个气体透过膜42的形式设有多个配管（供给配管6、返回配管7、送气配管8及排出配管9）。
供给配管6与供给路R1的下游端连接。吹扫气在供给配管6内流通并向第二空间S2供给。排出配管9与排出路R2的上游端连接。混合气体在排出配管9内流通并向排出路R2排出。送气配管8与送气路R3的下游端连接。进料气在送气配管8内流通并向第一空间S1供给。
返回配管7与回气路R4的上游端连接。在第一空间S1内流通而去除二氧化碳且含有氧气的清净空气在返回配管7内流通并返回房间2内。
图7所示的例子中，进料气沿气体透过膜42的表面从下方朝向上方流通。又，吹扫气沿气体透过膜42的表面从上方朝向下方流通。
在第一空间S1及第二空间S2的气压调节为实质相等的状态下，进料气中的二氧化碳分子通过微细孔42a向吹扫气侧移动。又，吹扫气中的氧气分子通过微细孔42a向进料气侧移动。
在具备具有如此结构的除去装置104的第二实施形态的空气净化系统中，也发挥与第一实施形态相同的效果。又，根据除去装置104，多个薄片状的气体透过膜42隔着间隔（第一空间S1及第二空间S2）地重叠配置，从而能抑制除去装置104的尺寸并确保气体透过膜42的膜面积较大。由此，能更容易地防止空气净化系统的大型化，并能改善气体透过膜42对空气的清净效率。
本发明不限于上述各实施形态，在不脱离本发明主旨的范围内，可变更、追加或删除其结构。上述各实施形态可相互任意组合，例如一实施形态中的一部分结构或方法可应用于其他实施形态。空气净化系统的控制部并非必须，例如，可由操作员个别地控制第一空间侧阀及第二空间侧阀。又，也可以取代第一空间侧阀及第二空间侧阀的任一方而使用由送风机的逆变电路调整流路的流量及气压的机构。
符号的説明
B2 送风机
R1 供给路
R2 排出路
R3 送气路
R4 回气路
R7 第一供给配管
R9 第二供给配管
S1 第一空间
S2 第二空间
Va 阀（第一流量调整机构）
Vb 阀（第二流量调整机构）
V1、V2 阀（第一空间侧调节机构）
V3、V4 阀（第二空间侧调节机构）
1 空气净化系统
4、104 二氧化碳除去装置
5 调节装置
14 膜模块
14a 第一导入口
14b 第一排出口
14c 第二导入口
14d 第二排出口
15 控制部
41 中空纤维
41a、42 气体透过膜
41b、42a 微细孔。

Claims (6)

1.一种空气净化系统，具备：
由具有直径为50nm以下的多个微细孔的至少一张气体透过膜分隔的、包含第一空间及第二空间的二氧化碳除去装置；
从房间内将清净化对象空气向所述第一空间引导的送气路；
将二氧化碳浓度比所述清净化对象空气低且氧气浓度较高的清净气体向所述第二空间供给的供给路；
将从所述第一空间侧透过所述气体透过膜的二氧化碳和所述清净气体混合而成的混合气体从所述第二空间排出的排出路；
将从所述清净化对象空气去除二氧化碳而成的清净空气从所述第一空间向所述房间内引导的回气路；和
将所述第一空间内及所述第二空间内的气压调节为实质相等的调节装置；
所述二氧化碳除去装置具有包含所述第一空间、所述第二空间及所述气体透过膜的至少一个膜模块，
所述膜模块具有：
将所述清净化对象空气向所述第一空间导入的第一导入口；
将所述清净空气从所述第一空间排出的第一排出口；
将所述清净气体向所述第二空间导入的第二导入口；和
将所述混合气体从所述第二空间排出的第二排出口；
所述调节装置具有：
至少一个第一空间侧调节机构，配置为能调整所述膜模块内的连接所述第一导入口和所述第一排出口的流路中的流量及气压；
至少一个第二空间侧调节机构，配置为能调整所述膜模块内的连接所述第二导入口和所述第二排出口的流路中的流量及气压；以及
个别地控制所述第一空间侧调节机构和所述第二空间侧调节机构的控制部；
所述第一空间侧调节机构和所述第二空间侧调节机构为阀；
在通过所述调节装置将所述第一空间内及所述第二空间内的气压调节为实质相等的状态下，所述第一空间内沿所述气体透过膜的表面流动有所述清净化对象空气，所述第二空间内沿所述气体透过膜的表面流动有所述清净气体，从而生成所述清净空气。
2.根据权利要求1所述的空气净化系统，其特征在于，
所述第一空间侧调节机构在确保从所述清净化对象空气除去规定量的二氧化碳所必需的所述清净化对象空气的供给量的基础上，配置为能将所述第一空间的气压与所述第二空间的气压调节为实质相等。
3. 根据权利要求1或2所述的空气净化系统，其特征在于，
还具备：连接多个所述膜模块的所述第一导入口彼此之间，并向多个所述第一导入口一并供给所述清净化对象空气的第一供给配管；和
连接多个所述膜模块的所述第二导入口彼此之间，并向多个所述第二导入口一并供给所述清净气体的第二供给配管；
所述调节装置还具有调整所述第一供给配管的流量的第一流量调整机构和调整所述第二供给配管的流量的第二流量调整机构。
4.根据权利要求1或2所述的空气净化系统，其特征在于，
所述气体透过膜为超滤膜。
5.根据权利要求1或2所述的空气净化系统，其特征在于，
所述气体透过膜为中空纤维膜，所述第一空间配置于所述中空纤维膜含有的中空纤维的内侧，所述第二空间配置于所述中空纤维的外侧。
6.根据权利要求1或2所述的空气净化系统，其特征在于，
还具备设于所述送气路的中途的送风机。
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