DE112012003220T5

DE112012003220T5 - Klimaanlage

Info

Publication number: DE112012003220T5
Application number: DE112012003220.9T
Authority: DE
Inventors: Katsunori Iwase; Manabu Maeda; Jyunya Ishida; Yoshinobu Suzuki; Takehiro Kurata; Yoshinori Yoneda; Hiroaki Tetsuka
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd; Denso Corp
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd; Denso Corp
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2032-08-02
Also published as: JP2013049049A; US8999043B2; CN103717978B; US20140165838A1; DE112012003220B4; CN103717978A; JP5849889B2; WO2013018361A1

Abstract

Als eine durchlässige Membran (13) einer Klimaanlage, die als eine Zuführung zu einem Raum, der klimatisiert werden soll, durch die durchlässige Membran und/oder die Gasabgabe aus dem Raum, der klimatisiert werden soll, durch die durchlässige Membran dient, wird eine asymmetrische Membran (13) verwendet. Die asymmetrische Membran ist aus einem zyklischen Olefin-Additionspolymer gefertigt, das durch Additionspolymerisation eines zyklischen Siloxans mit Olefinfunktionalität oder durch Additionspolymerisation des zyklischen Siloxans mit Olefinfunktionalität und einer zyklischen Olefinverbindung erhalten wird, und wobei ein Anteil einer Struktureinheit, die von dem zyklischen Siloxan mit Olefinfunktionalität abgeleitet wird 5 bis 100 Mol-% des Additionspolymers beträgt und eine mittlere Molekulargewichtszahl (Mn) im Sinne der Polystyrol-Umwandlung, wie durch GPC unter Verwendung von Tetrahydrofuran als ein Lösungsmittel gemessen, 10000 bis 2000000 beträgt.

Description

Verweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Offenbarung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2011-169478 , eingereicht am 2. August 2011 und Nr. 2012-167071 , eingereicht am 27. Juli 2012, deren Offenbarungen hier per Referenz eingebunden sind.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Klimaanlage.
Hintergrundtechnik
In jüngster Zeit wird es gemäß dem technologischen Fortschritt möglich, die Luftdichtigkeit auch in einem Raum zu verbessern, für den die Verbesserung der Luftdichtigkeit schwierig war, wie etwa in Fahrzeugen. In einem Fall, in dem viele Fahrgäste lange Zeit an Bord eines derartigen hoch luftdichten Fahrzeugs sind, wird eine Verringerung der Sauerstoffkonzentration oder eine Zunahme der Kohlendioxidkonzentration auftreten, was zu Kopfweh oder Unbehagen der Fahrgäste führt. Daher ist es notwendig, in geeigneter Weise Außenluft einzuleiten.
Jedoch sind städtische Straßen, Schnellstraßen und ähnliche mit Schadstoffen, wie etwa Partikeln, verschmutzt. Daher ist es in Anbetracht der Gesundheit der Fahrgäste ein großes Problem, die Außenluft direkt in einen Fahrgastraum einzuleiten. Als ein Verfahren zur Lösung dieses Problems gibt es ein Verfahren zum Installieren eines Filters an einer Ansaugöffnung, durch welche die Außenluft eingeleitet wird, um die Schadstoffe in der Atmosphäre, wie etwa Schwebstoffe, zu entfernen.
Eine Klimaanlage, die eine gasdurchlässige Membran verwendet, die durch eine aus Polymermaterial gefertigte asymmetrische Membran bereitgestellt wird, wurde vorgeschlagen (siehe Patentdokument 1). Diese Klimaanlage ist aufgebaut, um an der Ansaugöffnung für Luft eine asymmetrische Membran mit einer hohen Gasdurchlässigkeitseigenschaft als Filter zu verwenden, um ausreichend Außenluft einzuleiten, während SPM (Schwebstoffpartikel mit einem Partikeldurchmesser von 10 μm oder weniger in der Atmosphäre) gesperrt werden. Ferner beschreibt das Patentdokument 1 die Verbesserung einer mechanischen Festigkeit der Membran unter Verwendung eines Netzkörpers, um das Reißen der gasdurchlässigen Membran aufgrund einer äußeren Belastung zu beschränken, und die Verbesserung der Festigkeit der gasdurchlässigen Membran durch Behandeln einer Oberfläche des Netzkörpers mit einem Haftvermittler.
Selbst wenn die Festigkeit der gasdurchlässigen Membran durch diese Mittel verbessert wird, gibt es jedoch unter den gasdurchlässigen Membranen, die in Beispielen des Patentdokuments 1 beschrieben sind, eine gasdurchlässige Membran, die durch einen Druck von ungefähr 40 kPa zerrissen wird. Daher ist eine Beständigkeit, um einem höheren Druck standzuhalten, erforderlich.
Dokument des bisherigen Stands der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanisches Patentanmeldungsdokument Nr. 2011-12114

Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts der vorangehenden Angelegenheit gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die Beständigkeit einer gasdurchlässigen Membran gegenüber einer äußeren Kraft, wie etwa von Druck, zu verbessern, während eine Eigenschaft des Sperrens von Schwebstoffen in der Atmosphäre und eine Gasdurchlässigkeitseigenschaft in einer Klimaanlage, welche die gasdurchlässige Membran verwendet, beibehalten werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung führt eine Klimaanlage eine Gaszufuhr durch eine durchlässige Membran an einen Raum, der klimatisiert werden soll, und/oder eine Gasableitung aus dem Raum, der klimatisiert werden soll, durch die durchlässige Membran durch, wobei die durchlässige Membran eine asymmetrische Membran ist, die aus einem zyklischen Olefin-Additionspolymer gefertigt ist, das durch eine Additionspolymerisation eines zyklischen Siloxans mit Olefinfunktionalität erhalten wird, das durch eine nachstehend angegebene Formel (1) ausgedrückt wird, oder durch die Additionspolymerisation des zyklischen Siloxans mit Olefinfunktionalität, das durch die Formel (1) ausgedrückt wird, und einer zyklischen Olefinverbindung, die durch die nachstehend angegebene Formel (2) ausgedrückt wird, wobei ein Anteil einer Struktureinheit, die von dem durch die nachstehend angegebene Formel (1) ausgedrückten zyklischen Siloxan mit der Olefinfunktionalität abgeleitet wird, 5 bis 100 Mol-% des Additionspolymers ist, und wobei eine mittlere Molekulargewichtszahl (Mn) im Sinne der Polystyrol-Umwandlung, wie durch GPC (Gelpermeationschromatografie) unter Verwendung von Tetrahydrofuran als ein Lösungsmittel gemessen, 10000 bis 2000000 beträgt. [Chemikalie 1]
In der Formel (1) ist R¹ eine einwertige organische Gruppe ohne eine aliphatische ungesättigte Bindung und ist identisch oder verschieden voneinander, s ist eine ganze Zahl von 0 bis 2, i ist 0 oder 1 und j ist eine ganze Zahl von 1 bis 4. [Chemikalie 2]
In der Formel (2) sind A¹ bis A⁴ jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Substituentengruppe, die aus einer Alkylgruppe, einer Alkenylgruppe, einer Cycloalkylgruppe, einer Arylgruppe, einer Alkoxygruppe, einer Aryloxygruppe und einer halogenierten Kohlenwasserstoffgruppe, die jeweils eine Kohlenstoffzahl von 1 bis 10 haben, ausgewählt wird, oder eine polare Substituentengruppe, die aus einer Oxetanylgruppe und einer Alkxycarbonylgruppe ausgewählt wird. A¹ und A² oder A¹ und A³ können zusammen mit einem Kohlenstoffatom, an das sie angebunden sind, eine alizyklische Struktur, eine aromatische Ringstruktur, eine Kohlenstoffimidgruppe oder eine Säureanhydridgruppe bilden. Ferner ist k 0 der 1
Gemäß der vorstehend beschriebenen Klimaanlage wird eine Dehnungsfähigkeitseigenschaft der durchlässigen Membran verbessert, und die durchlässige Membran kann mit Flexibilität versehen werden. Wenn die Membran durch eine äußere Kraft, wie etwa eine Druckänderung, vorübergehend verformt wird und die Kraft freisetzt, kann das Reißen der Membran beschränkt werden. Daher kann die Beständigkeit der durchlässigen Membran gegen die äußere Belastung, wie etwa Druck, verbessert werden, während die Sperreigenschaft für Schwebstoffe und die Gasdurchlässigkeit der durchlässigen Membran beibehalten werden. Die asymmetrische Membran bedeutet eine Membran, die eine poröse Schicht und eine dichte Schicht benachbart zu der porösen Schicht hat. Die vorstehend beschriebene asymmetrische Membran hat vorzugsweise Poren mit Nanometergröße oder Mikrometergröße auf einer Oberfläche der dichten Schicht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist das Polymermaterial ein Polymermaterial, in dem ein Silicafüllstoff verteilt ist. In diesem Fall verbessert sich die Gasdurchlässigkeit der asymmetrischen Membran.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung erfüllt ein Verhältnis zwischen einem Sauerstoffdurchlässigkeitskoeffizient P(O₂) und einem Kohlendioxiddurchlässigkeitskoeffizient P(CO₂) der asymmetrischen Membran bei 23 + 2°C und ohne Druckdifferenz über die Membran eine nachstehend angegebene Formel (3). In diesem Fall wird die Wirkung noch deutlicher erreicht. 1,0 < P(O₂)/P(CO₂) < 1,70 (3)
Die vorstehend beschriebene Klimaanlage kann zum Beispiel als eine Klimaanlage für Fahrzeuge, eine Klimaanlage für Wohnhäuser, eine Klimaanlage für Behälter und ähnliches verwendet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben wird, deutlicher, wobei:
1 eine Querschnittansicht einer asymmetrischen Membran gemäß einer ersten Ausführungsform ist;
2 eine Querschnittansicht eines Hauses ist, auf das eine Klimaanlage für ein Wohnhaus gemäß einer zweiten Ausführungsform angewendet wird;
3 ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs ist, auf das eine Klimaanlage gemäß einer dritten Ausführungsform angewendet wird;
4 ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs ist, auf das eine Klimaanlage gemäß einer vierten Ausführungsform angewendet wird;
5 eine Querschnittansicht einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer fünften Ausführungsform ist;
6 eine Perspektivansicht einer durchlässigen Membran gemäß der fünften Ausführungsform ist;
7 eine Querschnittansicht einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer sechsten Ausführungsform ist;
8A eine Querschnittansicht einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer siebten Ausführungsform in einer Innenzirkulationsbetriebsart ist;
8B eine Querschnittansicht der Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der siebten Ausführungsform in einer Außenluftzirkulationsbetriebsart ist;
9 ein Flussdiagramm einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer achten Ausführungsform ist;
10 ein Flussdiagramm einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer neunten Ausführungsform ist;
11 ein schematisches Diagramm einer Klimaanlage für einen Behälter gemäß einer zehnten Ausführungsform ist;
12 eine perspektivische Querschnittansicht eines modifizierten Beispiels eines durchlässigen Elements ist;
13 eine perspektivische Querschnittansicht eines modifizierten Beispiels eines durchlässigen Elements ist;
14A ein Diagramm ist, das ein REM-Bild einer asymmetrischen Membran eines Beispiels 1 zeigt;
14B ein Liniendiagramm des REM-Bilds der in 14A gezeigten asymmetrischen Membran ist;
15A ein Diagramm ist, das ein REM-Bild einer asymmetrischen Membran eines Beispiels 2 zeigt;
15B ein Liniendiagramm des REM-Bilds der in 15A gezeigten asymmetrischen Membran ist;
16A ein Diagramm ist, das ein REM-Bild einer asymmetrischen Membran eines Vergleichsbeispiels zeigt;
16B ein Liniendiagramm des REM-Bilds der in 16A gezeigten asymmetrischen Membran ist;
17 ein schematisches Diagramm einer Gasdurchlässigkeitsauswertungsvorrichtung zum Messen eines Gasdurchlässigkeitskoeffizienten ist;
18 ein schematisches Diagramm einer Messvorrichtung zum Messen eines SPM-Sperrverhältnisses ist; und
19 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zum Messen einer Festigkeit einer Membran ist.
Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung
Hier nachstehend werden Ausführungsformen, auf welche die vorliegende Offenbarung angewendet wird, unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt.
(Erste Ausführungsform)
[Asymmetrische Membran]
Eine asymmetrische Membran der vorliegenden Offenbarung wird geeigneterweise als eine durchlässige Membran in einem Klimatisierungsverfahren verwendet, das durch die durchlässige Membran Gas an einen Raum, der klimatisiert werden soll, zuführt und/oder Gas aus dem Raum, der klimatisiert werden soll, ableitet. Ein Klimatisierungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst eine durchlässige Membran, welche die Gaszufuhr an den Raum, der klimatisiert werden soll, und/oder die Gasableitung aus dem Raum, der klimatisiert werden soll, durchführt, und eine Trennwand, die eine Öffnung bildet, an der die durchlässige Membran angeordnet wird, und den Raum, der klimatisiert werden soll. Die Trennwand ist aus einem einzigen oder mehreren Elementen gefertigt, die ausgebildet sind, um die Gastransmission zu sperren.
Die durchlässige Membran ist zum Beispiel an einer Ansaugöffnung zum Ansaugen von Außenluft angeordnet. Der Raum, der klimatisiert werden soll, ist ein Raum, der notwendig ist, um Gas im Inneren des Raums und die Außenluft auszutauschen. Spezifische Beispiele für den Raum, der klimatisiert werden soll, sind Innenräume von Wohnhäusern, Fahrzeuge (Automobile), Behälter, Schnellzüge (zum Beispiel Hochgeschwindigkeitszüge), Flugzeuge und ähnliches. Diese spezifischen Beispiele werden als zweite und nachfolgende Ausführungsformen beschrieben. Als die erste Ausführungsform wird eine Struktur der durchlässigen Membran im Detail beschrieben.
1 ist eine Querschnittansicht einer asymmetrischen Membran der vorliegenden Ausführungsform. Eine in 1 gezeigte asymmetrische Membran besteht aus einer porösen Schicht 3 und einer dichten Schicht 5 benachbart zu der porösen Schicht 3. Auf diesem technischen Gebiet wird auf die dichte Schicht 5 in manchen Fällen als eine „Randschicht” Bezug genommen. Die poröse Schicht 3 und die dichte Schicht 5 sind aus dem gleichen Polymermaterial integral ausgebildet. Die dichte Schicht 5 hat Poren mit einer Größe von Nanometern oder Mikrometern (zum Beispiel 20 bis 80 Nanometer). Auch in der zweiten und nachfolgenden Ausführungsformen wird die asymmetrische Membran 13 ähnlich der vorliegenden Ausführungsform verwendet.
In der asymmetrischen Membran 13 können Füllstoffe verteilt sein. Die asymmetrische Membran 13 kann nur ein Polymermaterial enthalten, das eine asymmetrische Struktur bildet, welche die poröse Schicht 3 und die dichte Schicht 5 umfasst, oder ein Polymermaterial und Füllstoffe als Hauptkomponenten enthalten, kann aber ferner andere Komponenten enthalten.
Die asymmetrische Membran 13 hat vorzugsweise eine Dicke von 0,1 bis 10 μm.
Die dichte Schicht 5 hat eine Funktion zum selektiven Durchlassen von Gasen, wie etwa Stickstoff und Sauerstoff, während die Durchlässigkeit von SPM beschränkt wird. Zu diesem Zweck kann die dichte Schicht 5 eine Dicke haben, welche die Durchlässigkeit der SPM ausrechend beschränken kann. Insbesondere sind auf der Oberfläche der dichten Schicht 5 Poren mit Nanometergröße oder Mikrometergröße ausgebildet. Ferner kann die dichte Schicht 5 mit Poren ausgebildet sein, die ein Porenvolumen haben, das in einem offenen Zellzustand oder einem halboffenen Zellenzustand kleiner als das der porösen Schicht 3 ist.
Die Dicke der dichten Schicht 5 ist vorzugsweise 1 μm oder kleiner, um eine ausreichende Gasdurchlässigkeit sicherzustellen. Ferner ist die Dicke der dichten Schicht 5 vorzugsweise 0,005 μm oder größer und noch besser 0,01 μm oder größer.
Die poröse Schicht 3 wirkt als ein Trägerkörper für die dichte Schicht 5, während die Gasdurchlässigkeit auf einem hohen Niveau erhalten wird. Wenn die Dicke der dichten Schicht 5 verringert wird, um die ausreichende Gasdurchlässigkeit sicherzustellen, und die dichte Schicht 5 allein verwendet wird, ist es wahrscheinlich, dass die Festigkeit der gesamten Membran nicht ausreichend ist. Da die poröse Schicht 3 jedoch als der Trägerkörper zum Halten der dichten Schicht 5 dient, werden in der asymmetrischen Membran als Ganzes eine ausreichende mechanische Festigkeit und Leichtigkeit der Handhabung aufrecht erhalten. Von diesen Standpunkten aus liegt die Dicke der porösen Schicht 3 vorzugsweise zwischen 1 und 500 μm.
Um die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung auf einem besonders hohen Niveau zu lösen, ist die asymmetrische Membran 13 vorzugsweise eine Membran, deren Gasdurchdringungsrate von dem Molekulargewicht des Gases abhängt. Mit anderen Worten wird bevorzugt, dass in den Gasströmungen innerhalb der asymmetrischen Membran 13 die Knudsen-Strömung vorherrscht. Es muss bemerkt werden, dass „Knudsen-Strömung” die Strömung eines Gases bedeutet, die so dünn ist, dass die molekulare Bewegung problematisch wird (siehe Dictionary of Chemistry, Bd. 3, herausgegeben von dem Committee of Dictionary of Chemistry, reduzierte Ausgabe, S. 44). Wenn die Knudsen-Strömung vorherrscht, hängt die Durchdringungsrate eines Gases von dem Kehrwert der Quadratwurzel des Molekulargewichts des Gases ab.
In einer Membran, die ein Gas durch eine ideale Knudsen-Strömung durchdringt, ist der Durchlässigkeitskoeffizient P des Gases umgekehrt proportional zu der Quadratwurzel des Molekulargewichts des Gases. Zum Beispiel sind Gaskomponenten, die durchdringen, Sauerstoff und Kohlendioxid, deren Trennverhältnis a, wie durch die nachstehend angegebene Formel (8) ausgedrückt, 1,17 ist. In der Formel (8) stellen P(O₂) und P(CO₂) jeweils den Durchlässigkeitskoeffizienten von Sauerstoff und den Durchlässigkeitskoeffizienten von Kohlendioxid dar, und M(O₂) und M(CO₂) stellen jeweils das Molekulargewicht von Sauerstoff und das Molekulargewicht von Kohlendioxid dar. [Zahl 1]
Andererseits gibt es eine Gasströmung, auf die als „Lösungsdiffusionsströmung” Bezug genommen wird. Die Lösungsdiffusionsströmung ist eine Strömung, die von dem Produkt der Löslichkeit eines Gases in einer Membran und dem Diffusionskoeffizienten des Gases in der Membran abhängt. Die Durchdringungsrate eines Gases in der Membran durch die Lösungsdiffusionsströmung ist im Allgemeinen langsamer als die Knudsen-Strömung. In herkömmlichen Polymermembranen ist die Lösungsdiffusionsströmung in den Strömungen von Gasen, welche die Membranen durchdringen, häufig vorherrschend. Es ist bekannt, dass das Trennverhältnis α zwischen Sauerstoff und Kohlendioxid in Membranen, in denen die Lösungsdiffusionsströmung vorherrscht, kleiner als 1,0 (abhängig von einem Polymer ungefähr 0,3 bis 0,7) ist, weil die Durchdringungsrate von Kohlendioxid im Allgemeinen größer als die Durchdringungsrate von Sauerstoff ist.
Wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, den Zustand der Strömung eines Gases, das eine Membran durchdringt, basierend auf dem Wert des Trennverhältnisses α auszuwerten. Wenngleich erachtet wird, dass in einer tatsächlichen Membran Mischungen verschiedener Strömungsarten auftreten, kann angenommen werden, dass die Knudsen-Strömung vorherrscht, wenn das Trennverhältnis α (= P(O₂)/P(CO₂)) in einem Bereich ist, der die nachstehend angegebene Formel (3) erfüllt. Der Sauerstoffdurchlässigkeitskoeffizient P(O₂) und der Kohlendioxiddurchlässigkeitskoeffizient P(CO₂) werden bei 23 ± 2°C und unter einer Bedingung, in der es im Wesentlichen keine Druckdifferenz (Gesamtdruck) durch die Membran gibt, gemessen. 1,0 < P(O₂)/P(CO₂) < 1,70 (3)
Wenngleich der Grund, dass die Knudsen-Strömung in der asymmetrischen Membran 13 vorherrscht, nicht notwendigerweise klar ist, glauben die gegenwärtigen Erfinder, dass der Grund wie nachstehend beschrieben ist.
Zuerst wird betrachtet, dass der Gasdurchlässigkeitskoeffizient der asymmetrischen Membran 13 von der Durchlässigkeit der dichten Schicht 5 abhängt und weniger von der porösen Schicht 3 beeinflusst wird. Es wird erachtet, dass die Knudsen-Strömung in den Poren, die auf der Oberfläche der dichten Schicht 5 ausgebildet sind, und/oder einem Raum im Inneren der dichten Schicht 5 auftritt, und die Lösungsdiffusionsströmung in dem Rest der dichten Schicht 5 auftritt. In diesem Fall wird angenommen, dass die Knudsen-Strömung vorherrschend wird, weil die Anzahl von Strömungskanälen, welche Gase durch die Knudsen-Strömung durchdringen, größer als die Anzahl von Strömungskanälen ist, welche Gase durch die Lösungsdiffusionsströmung durchdringen, und die Gasdurchlässigkeit sich dramatisch verbessert. Auch wird erachtet, dass die Schwebstoffe in der Atmosphäre, wie etwa SPM, entfernt werden können, weil die SPM an Abschnitten, wo Gase durch die Lösungsdiffusionsströmung durchdringen, gesperrt werden.
In einem Fall, in dem, wie vorstehend beschrieben, die Füllstoffe in der asymmetrischen Membran verteilt sind, verbessert sich die Gasdurchlässigkeit der asymmetrischen Membran 13 weiter, da die Knudsen-Strömung zusätzlich zu den Poren, die auf der Oberfläche der dichten Schicht 5 und/oder dem Raum im Inneren der dichten Schicht 5 ausgebildet sind, in Lücken auftritt, die an Grenzen zwischen den Füllstoffen und dem Polymer ausgebildet sind.
[Polymermaterial]
(1) Monomerzusammensetzung
Ein hoch gasdurchlässiges zyklisches Olefin-Additionspolymer der vorliegenden Ausführungsform wird hergestellt, indem eine Additionspolymerisation eines durch eine nachstehend angegebene Formel (1) ausgedrückten zyklischen Siloxans mit Olefinfunktionalität oder des durch die Formel (1) ausgedrückten zyklischen Siloxans mit Olefinfunktionalität und einer zyklischen Olefinverbindung, die durch die nachstehend angegebene Formel (2) ausgedrückt wird, ausgeführt wird. [Chemikalie 3]
In der Formel (1) ist R¹ eine einwertige organische Gruppe ohne eine aliphatische ungesättigte Bindung und ist identisch oder verschieden voneinander, s ist eine ganze Zahl von 0 bis 2, i ist 0 oder 1 und j ist eine ganze Zahl von 1 bis 4. [Chemikalie 4]
In der Formel (2) sind A¹ bis A⁴ jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Substituentengruppe, die aus einer Alkylgruppe, einer Alkenylgruppe, einer Cycloalkylgruppe, einer Arylgruppe, einer Alkoxygruppe, einer Aryloxygruppe und einer halogenierten Kohlenwasserstoffgruppe, die jeweils eine Kohlenstoffzahl von 1 bis 10 haben, ausgewählt wird, eine polare Substituentengruppe, die aus einer Oxetanylgruppe und einer Alkxycarbonylgruppe ausgewählt wird. A¹ und A² oder A¹ und A³ können zusammen mit einem Kohlenstoffatom, an das sie angebunden sind, eine alizyklische Struktur, eine aromatische Ringstruktur, eine Kohlenstoffimidgruppe oder eine Säureanhydridgruppe bilden. Ferner ist k 0 der 1.
In der Formel (1) ist R¹ eine einwertige organische Gruppe ohne eine aliphatische ungesättigte Bindung und kann identisch oder verschieden voneinander, vorzugsweise eine substituierte oder unsubstituierte einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 10, zum Beispiel Alkylgruppen, wie etwa eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine Butylgruppe und eine Pentylgruppe, Arylgruppen, wie etwa eine Phenylgruppe, eine Tolylgruppe und eine Xylylgruppe, Aralkylgruppen, wie etwa eine 2-Phenylethylgruppe und eine 3-Phenylpropylgruppe, und Gruppen, die gewonnen werden, indem ein oder mehrere Wasserstoffatome dieser Gruppen durch Halogenatome, wie etwa ein Fluoratom, ein Chloratom und ein Bromatom, substituiert werden, sein.
Beispiele für das zyklische Siloxan mit Olefinfunktionalität, das durch die Formel (1) ausgedrückt wird, sind nachstehend angegebene Verbindungen, aber das durch die Formel (1) ausgedrückte zyklische Siloxan mit Olefinfunktionalität kann in der vorliegenden Offenbarung nicht auf die nachstehend gegebenen Beispiele beschränkt werden. Es wird bemerkt, dass Me eine Methylgruppe ist und Ph eine Phenylgruppe bezeichnet (hier nachstehend das gleiche). [Chemikalie 5]
Das durch die Formel (1) ausgedrückte zyklische Siloxan mit Olefinfunktionalität kann als eine Art allein oder mehrere kombinierte Arten verwendet werden.
Das durch die Formel (1) ausgedrückte zyklische Siloxan mit Olefinfunktionalität wird in einem Fall, in dem in der Formel (1) R¹ eine Methylgruppe ist, i = 0 und s = 2, zum Beispiel durch ein nachstehend beschriebenes Verfahren hergestellt.
Wie in der nachstehend angegebenen Reaktionsformel gezeigt, können 5-Vinyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en und entsprechende SiH-Gruppen-enthaltendes funktionales Siloxan synthetisiert werden, indem bei Vorhandensein eines Platinkatalysators eine Additionsreaktion ausgeführt wird. [Chemikalie 6]
Als nächstes wird j, das ein wichtiges Strukturelement des durch die Formel (1) ausgedrückten zyklischen Siloxans mit Olefinfunktionalität ist, beschrieben. j, das die Anzahl der Alkylketten in der Formel (1) zeigt, ist eine ganze Zahl von 1 bis 4 und ist vorzugsweise 1 oder 2.
In dem zyklischen Siloxan mit Olefinfunktionalität der vorliegenden Ausführungsform wurde die Alkylkette als ein Distanzstück eingeführt, um eine voluminöse Silylgruppe und ein zyklisches Olefin auseinander zu halten. Es wurde herausgefunden, dass die mechanische Festigkeit, insbesondere die Flexibilität des zyklischen Olefin-Additionspolymers mit hoher Gasdurchlässigkeit der vorliegenden Ausführungsform sich durch die Wirkung der Alkylkette stark verbessert. Daher kann die asymmetrische Membran 13 mit Flexibilität bereitgestellt werden, indem die Dehnungsfähigkeitseigenschaft der asymmetrischen Membran 13 verbessert wird. Wenn die Membran durch eine äußere Kraft, wie etwa eine Druckänderung, vorübergehend verformt wird und die Kraft freisetzt, wird die Membran davon abgehalten zu reißen.
Andererseits sind in der vorstehend beschriebenen Formel (2) A¹ bis A⁴ jeweils unabhängig eine Gruppe, die ausgewählt wird aus: einem Wasserstoffatom, Halogenatomen, wie etwa einem Fluoratom, einem Chloratom und einem Bromatom, Alkylgruppen, wie etwa einer Methylgruppe, einer Ethylgruppe, einer Propylgruppe, einer Isopropylgruppe, einer Butylgruppe, einer Isobutylgruppe, einer Tert-Butylgruppe, einer Pentylgruppe, einer Neopentylgruppe, einer Hexylgruppe, einer Octylgruppe, einer Nonylgruppe und einer Decylgruppe, Alkenylgruppen, wie etwa einer Vinylgruppe, einer Allylgruppe, einer Butenylgruppe und einer Hexenylgruppe, Cycloalkylgruppen, wie etwa einer Cyclohexylgruppe, Arylgruppen, wie etwa einer Phenylgruppe, einer Tolylgruppe, einer Xylylgruppe und einer Naphthylgruppe, Alkoxygruppen, wie etwa einer Methoxygruppe, einer Ethoxygruppe und einer Propoxygruppe, Aryloxygruppen, wie etwa einer Phenoxygruppe, und halogenierten Kohlenwasserstoffgruppen, wie etwa einer 3,3,3-Trifluorpropylgruppe, einer 2-(Par Fluorobutyl)Ethylgruppe, einer 2-(Par-Fluoroctyl)Ethylgruppe, und einer p-Chlorphenylgruppe, die jeweils eine Kohlenstoffzahl von 1 bis 10 haben oder einer polaren Substituentengruppe, die aus Alkoxycarbonylgruppen, wie etwa einer Axetanylgruppe, einer Methoxycarbonylgruppe und einer Tert-Carbobutoxygruppe ausgewählt wird, die vorzugsweise eine Kohlenstoffzahl von 1 bis 10, insbesondere 1 bis 6 hat. A¹ und A² oder A¹ und A³ können zusammen mit einem Kohlenstoffatom, an das sie angebunden sind, eine alizyklische Struktur, eine aromatische Ringstruktur, eine Kohlenstoffimidgruppe oder eine Säureanhydridgruppe bilden.
In diesem Fall umfassen Beispiel für die alicyklische Struktur in der Formel (2) diejenigen mit einer Kohlenstoffzahl von 4 bis 10, und Beispiele der aromatischen Ringstruktur in der Formel (2) umfassen diejenigen mit einer Kohlenstoffzahl von 6 bis 12. Diese Strukturen werden wie folgt beispielhaft gezeigt. [Chemikalie 7]
Die Folgenden sind Beispiele dieser Strukturen, wenn sie mit einem Norbornenring verbunden sind. Die folgenden sind Beispiele, in denen in der Formel (2) k = 0. [Chemikalie 8]
Beispiele für die durch die Formel (2) ausgedrückte Olefinverbindung umfassen die folgenden Verbindungen, aber die zyklische Olefinverbindung, die durch die Formel (2) der vorliegenden Offenbarung ausgedrückt wird, kann nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt werden.
Beispiele für die zyklische Olefinverbindung, die durch die Formel (2) ausgedrückt wird, sind: Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Methyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Ethyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Propyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Butyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Pentyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Hexyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Octyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Decyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Phenyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Vinyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Allyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Isopropyliden-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Cyclohexyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Fluor-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, 5-Chlor-Bicyclo[2.2.1]Hept-2-en, Methyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-5-en-2-Carboxylat, Ethyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-5-en-2-Carboxylat, Butyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-5-en-2-Carboxylat, Methyl-2-Methyl-Bicyclo[2 2.1]Hept-5-en-2-Carboxylat, Ethyl 2-Methyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-5-en-2-Carboxylat, Propyl-2-Methyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-5-en-2-Carboxylat, Trifluoroethyl-2-Methyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-5-en-2-Carboxylat, Ethyl-2-Methyl-Bicyclo[2,2.1]Hept-2-Enylacetat, 2-Methyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-5-Enyl-Acrylat, 2-Methyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-5-Enyl-Methacrylat, Dimethyl-Bicyclo[2.2.1]Hept-5-en-2,3-Dicarboxylat, Tricyclo[4.3.0.1²⁵]dec-3~en, und Tetracyclo[4.4.0.1²⁵1⁷ ¹⁰]Dodec-3-en. Von diesen Verbindungen kann eine Art allein oder in Kombination mit zwei oder mehr Arten verwendet werden.
Wenn eine durch die Formel (2) ausgedrückte zyklische Olefinverbindung eine polare Gruppe, wie etwa eine Estergruppe, umfasst, neigt die Gasdurchlässigkeit dazu, sich zu verringern, wenngleich die Hafteigenschaft des erhaltenen Polymers an einem angebundenen Element und die Löslichkeit in einem organischen Lösungsmittel sich verbessern.
Betrachtet man die Gasdurchlässigkeitseigenschaft des erhaltenen zyklischen Olefin-Additionspolymers der vorliegenden Offenbarung, werden das vorstehend beschriebene durch die Formel (1) ausgedrückte zyklische Siloxan mit Olefinfunktionalität und die die vorstehend beschriebene durch die Formel (2) ausgedrückte zyklische Olefinverbindung vorzugsweise derart verwendet, dass sie ein Materialzufuhrverhältnis haben, so dass die von der Formel (1) abgeleitete Struktureinheit in dem erhaltenen Polymer insgesamt 5 bis 100 Mol-%, noch besser 10 bis 100 Mol-%, ist.
(II) Additionspolymer
Das zyklische Olefin-Additionspolymer enthält eine Wiederholungseinheit, die durch die folgende Formel (3) dargestellt wird, die durch Additionspolymerisation des durch die vorstehend beschriebene Formel (1) ausgedrückten zyklischen Siloxans mit Olefinfunktionalität als ein Momonmer gebildet wird. [Chemikalie 9]
In der Formel (3) sind R¹, i, j und s gleich wie die der Formel (1). Das zyklische Olefin-Additionspolymer der vorliegenden Offenbarung enthält eine Wiederholungseinheit, die durch die folgende Formel (4) dargestellt wird, die durch Additionspolymerisation der durch die Formel (2) ausgedrückten zyklischen Olefinverbindung als ein Monomer gebildet wird. [Chemikalie 10]
(In der Formel (4) sind A¹ bis A⁴ und k gleich wie die in der Formel (2).)
Zum Beispiel sind A¹ bis A⁴ in einem Fall, in dem k 0 ist, jeweils ein Wasserstoffatom, die durch die Formel (4) ausgedrückte Wiederholungseinheit gibt die 2,3-Additionsstruktureinheit an, kann aber eine umfassen, die eine 2,7-Additionsstruktureinheit hat, welche durch Additionspolymerisation der durch die vorstehend beschriebene Formel (2) ausgedrückten zyklischen Olefinverbindung als ein Monomer erhalten wird. Diese Struktureinheit ist die gleiche wie die durch die Formel (3) ausgedrückte Wiederholungseinheit.
Der Anteil der durch die Formel (3) ausgedrückten Struktureinheit in dem zyklischen Olefin-Additionspolymer mit hoher Gasdurchlässigkeit ist normalerweise 5 bis 100 Mol-%, vorzugsweise 10 bis 100 Mol-%. Wenn der Anteil der durch die Formel (3) ausgedrückten Struktureinheit kleiner als 5 Mol-% ist, ist die Gasdurchlässigkeit nicht ausreichend. Insbesondere im Hinblick auf die Gasdurchlässigkeit, die Löslichkeit in dem organischen Lösungsmittel und die mechanische Festigkeit wird bevorzugt, dass die von der Formel (1) abgeleitete Struktureinheit mit einem Anteil von 50 bis 100 Mol-% und die von der Formel (2) abgeleitete Struktureinheit mit einem Anteil von 0 bis 50 Mol-% in der zyklischen Olefinverbindung enthalten ist.
Die durch die Formel (3) und die Formel (4) ausgedrückten Struktureinheiten können in dem zyklischen Olefin-Additionspolymer mit hoher Gasdurchlässigkeit in der Form eines Feststoffs zufällig vorhanden sein oder können ungleichmäßig verteilt sein.
Das Polymer hat im Hinblick auf die Polystyrol-Umwandlung, die durch GPC (Gelpermeationschromatografie) unter Verwendung von THF (Tetrahydrofuran) als ein Lösungsmittel gemessen wird, eine mittlere Molekulargewichtszahl von vorzugsweise 10000 bis 2000000 und besser 50000 bis 1500000. Ein Polymer mit einem Molekulargewicht, das die Obergrenze überschreitet, ist praktisch schwierig zu synthetisieren. Andererseits ist es wahrscheinlich, dass die Festigkeit einer Membran bei einem Molekulargewicht von weniger als der Untergrenze verschlechtert ist.
Gemäß einem offiziellen Verfahren wird die Additionspolymerisation in einer derartigen Weise ausgeführt, dass die vorstehend beschriebene Monomerzusammensetzung in einem aromatischen Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie etwa Toluen oder Xylenen, gelöst wird und die erhaltene Mischung durch Rühren in einer Inertgasatmosphäre bei Vorhandensein eines Polymerisationskatalysators bei einer Temperatur von 20 bis 40°C unter Normaldruck polymerisiert wird. Beispiele für den Polymerisationskatalysator können umfassen: Metallocenkomplexe mit einem zentralen Metall, das aus den Elementen der Gruppe 8, der Gruppe 9 und der Gruppe 10 des Periodensystems ausgewählt wird, wie etwa Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh), Palladium (Pd) und Platin (Pt), und können vorzugsweise Metallocenkatalysatoren aus Nickel (Ni) oder Palladium (Pd) umfassen. Organoaluminium-Verbindungen können als der Beschleuniger verwendet werden, und Methylaluminoxan wird bevorzugt.
Der vorstehend beschriebene Katalysator und der vorstehend beschriebene Beschleuniger werden innerhalb der folgenden Bereiche verwendet.
Die Menge des Katalysators ist vorzugsweise von 0,01 bis 100 Millimol Atome bei insgesamt 1 Mol der durch die Formel (1) und die Formel (2) ausgedrückten Monomere. Die Menge des Beschleunigers ist vorzugsweise 0,5 bis 10000 Mol bei 1 Mol Katalysator.
Wenn notwendig, kann ein Molekulargewichtsregler zu dem Polymerisationssystem hinzugefügt werden. Beispiele für den Molekulargewichtsregler umfassen Wasserstoff, α-Olefine, wie etwa Ethylen, Guten und Hexan, aromatische Vinylverbindungen, wie etwa Styren, 3-Methylstyren und Divinylbenzen, ungesättigte Ether, wie etwa Ethylvinylether und Vinyl-Siliziumverbindungen, wie etwa Tris(Trimethylmethoxy)Vinylsilan, Divnyldihydrosilan und Vinylcyclotetrasiloxan.
Das Verhältnis des vorstehend beschriebenen Lösungsmittels zu dem Monomer, die Polymerisationstemperatur, die Polymerisationszeit und die Menge des Molekulargewichtsreglers werden durch den Katalysator, der verwendet werden soll, die Struktur des Monomers und ähnliches erheblich beeinflusst, und sind somit im Allgemeinen schwer einzugrenzen. Daher ist es notwendig, diese zweckgemäß richtig zu verwenden, um das Polymer mit der vorstehend beschriebenen spezifischen Struktur zu erhalten.
Das Molekulargewicht des Polymers wird gemäß der Menge des Polymerisationskatalysators, der Menge des Molekulargewichtsreglers, der zugesetzt werden soll, der Umwandlungsrate von dem Monomer in das Polymer oder der Polymerisationstemperatur reguliert.
Die Polymerisation wird durch eine Verbindung gestoppt, die aus Wasser, Alkoholen, Ketonen, organischen Säuren und ähnlichen ausgewählt wird. Ein Katalysatorrest kann von einer Polymerlösung getrennt und entfernt werden, indem der Polymerlösung eine Mischung aus Alkohol und Wasser mit Säuren, wie etwa Milchsäure, Apfelsäure und Oxalsäure, zugesetzt wird. Um ferner den Katalysatorrest zu entfernen, kann eine Adsorptionsentfernung unter Verwendung von Aktivkohle, Kieselerde, Aluminiumoxid, Silica oder ähnlichem und die Filterungstrennung und Entfernung durch ein Filter oder ähnliches verwendet werden.
Das Polymer kann erhalten werden, indem die Polymerisationslösung in einem Alkohol, wie etwa Methanol und Ethanol, oder einem Keton, wie etwa Azeton und Methylethylketon, angeordnet wird, die Polymerisationslösung verfestigt wird und die Polymerisationslösung normalerwiese 6 bis 48 Stunden lang bei 60 bis 150°C unter einem verringerten Druck getrocknet wird. In diesem Schritt werden auch der Katalysatorrest und das in der Polymerlösung übrige nicht reagierte Monomer entfernt. Das Siloxan enthaltende nicht reagierte Monomer kann leicht unter Verwendung eines Lösungsmittels, das durch Mischen zyklischer Polysiloxane, wie etwa Octamethylcyclotetrasiloxan und Decmethylcyclopentasiloxan, mit Alkoholen oder Ketonen erhalten wird, entfernt werden.
(iv) Füllstoff
Die Füllstoffe werden unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Gasdurchlässigkeit vorzugsweise in dem vorstehend beschriebenen Polymermaterial verteilt.
Als die Füllstoffe kann ein organischer Füllstoff oder ein anorganischer Füllstoff verwendet werden. Wenngleich der Füllstoff eine hydrophile Oberfläche oder eine hydrophobe Oberfläche haben kann, wird ein anorganischer Füllstoff mit einer hydrophilen Oberfläche besonders bevorzugt. Beispiele für einen anorganischen Füllstoff umfassen oxidbasierte Füllstoffe, die aus Oxiden, wie etwa Silica, Zeolit, Aluminiumoxid, Titanoxid, Magnesiumoxid und Zinkoxid, gefertigt sein können. Von diesen werden Füllstoffe auf Silcabasis bevorzugt. Beispiele für die Füllstoffe auf Silicabasis umfassen kugelförmiges Silica, Kapselsilica, poröse Silicapartikel, Quarzpulver, Glaspulver, Glasperlen, Talk und Silica-Nanoröhrchen.
Um die Gasdurchlässigkeit besonders zu erhöhen, ist der Füllstoff vorzugsweise ein poröser Füllstoff. Als der poröse Füllstoff werden mesoporöse Silicapartikel, nanoporöse Silicapartikel und Zeolitpartikel bevorzugt. Die mesoporösen Silicapartikel sind poröse Silicapartikel mit einem Partikeldurchmesser von 500 bis 1000 nm, und die nanoporösen Silicapartikel sind poröse Silicapartikel mit einem Partikeldurchmesser von 30 bis 100 nm, in den Poren ausgebildet sind. Im Allgemeinen haben die mesoporösen Silicapartikel einen Porendurchmesser von 3 bis 7 nm, und die nanoporösen Silicapartikel haben einen Porendurchmesser von 2 bis 5 nm. Es wird erachtet, dass die Verwendung des Füllstoffs mit einer geringen Stopfdichte wie der poröse Füllstoff die Leistung der asymmetrischen Membran erheblich verbessert.
Wenn nötig, kann ein Füllstoff, der unter Verwendung eines Kopplungsmittels oder von ähnlichem einer Oberflächenbehandlung oder einer Hydratationsbehandlung durch Hydrophilierung unterzogen wird, verwendet werden.
Ein Gehalt des Füllstoffs ist typischerweise von 5 bis 500 Massenteilen relativ zu 100 Massenteilen des vorstehend beschriebenen Polymermaterials. Der Gehalt des Füllstoffs ist besser nicht geringer als 11 Massenteile, noch besser nicht weniger als 30 Massenteile und am besten von 70 bis 400 Massenteilen. Wenn der Gehalt des Füllstoffs weniger als 5 Massenteile ist, neigt die Wirkung der Verbesserung der Gasdurchlässigkeit dazu, sich zu verringern. Wenn der Gehalt des Füllstoffs 500 Massenteile überschreitet, verringert sich die mechanische Festigkeit der asymmetrischen Membran, und es wird schwierig, die Dicke der asymmetrischen Membran zu verringern.
(V) Verfahren zur Herstellung der asymmetrischen Membran
Zum Beispiel kann die vorstehend beschriebene asymmetrische Membran durch ein Verfahren gewonnen werden, das umfasst: einen Schritt zum Aufbringen des vorstehend beschriebenen Polymermaterials auf ein Grundmaterial, um eine Lösungsschicht zu bilden, einen Schritt zum teilweisen Entfernen eines Lösungsmittels aus der Lösungsschicht, um eine dichte Schicht, die das Polymermaterial auf einem Oberflächenschichtabschnitt der Lösungsschicht entgegengesetzt zu dem Grundmaterial enthält, zu bilden, und einen Schritt zum Eintauchen der Lösungsschicht mit der ausgebildeten dichten Schicht in ein verarmtes Lösungsmittel (Verfestigungslösungsmittel) des Polymermaterials, um eine poröse Schicht, die das Polymermaterial enthält, zu bilden.
Als ein Lösungsmittel, welches das Polymermaterial löst, werden vorzugsweise aromatische Kohlenwasserstoffe, aliphatische Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Ether oder Ketone verwendet. Beispiele für die aromatischen Kohlenwasserstoffe umfassen Benzen, Toluen und Xylene. Beispiele für die aliphatischen Kohlenwasserstoffe umfassen Hexan, Heptan, Octan, Decan und Cyclohexan. Beispiele für halogenierte Kohlenwasserstoffe umfassen Chloroform, Methylenchlorid und Kohlenstofftetrachlorid. Beispiele für die Ether umfassen Tetrahydrofuran und Dioxid. Beispiele für die Ketone umfassen Ethylmethylketon.
Bei der Herstellung der Polymerlösung wird die Filmausbildung häufig durch Zusetzen einer anderen Substanz durchgeführt, um die Phasentrennung zu fördern oder um die Löslichkeit des Polymers und die Viskosität der Polymerlösung einzustellen. Als ein derartiger filmausbildender Regulator kann eine Verbindung mit einer Kompatibilität von nicht weniger als 0,1% der Polymerlösung verwendet werden. Als der Regulator können Salze, die in der Polymerlösung, Wasser, niederen Alkoholen (Methanol und Ethanol), amidbasierten polaren Lösungsmitteln (Dimethylformamid und Dimethylacetamid) oder ähnlichen löslich sind, verwendet werden.
Bei der Bildung der dichten Schicht werden Bedingungen für die Entfernung des Lösungsmittels (ein Trocknungsverfahren, eine Temperatur, eine Zeit und ähnliche) geeignet reguliert, um die dichte Schicht mit einer gewünschten Dicke zu bilden.
Als das verarmte Lösungsmittel (Verfestigungslösungsmittel), das verwendet wird, um die poröse Schicht zu bilden, werden vorzugsweise Alkohole, wie etwa Methanol, Ethanol und Propanol, Aceton oder Wasser verwendet.
Die asymmetrische Membran wird nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und Modifikationen können geeignet vorgenommen werden, ohne von dem Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel kann die asymmetrische Membran ferner einen Netzkörper umfassen. In diesem Fall kann der Netzkörper in die poröse Schicht oder die dichte Schicht imprägniert werden. Alternativ kann der Netzkörper auf die poröse Schicht oder die dichte Schicht laminiert werden. Die asymmetrische Membran mit dem Netzkörper kann hergestellt werden, indem zum Beispiel der Netzkörper in die vorstehend beschriebene Mischlösung getränkt wird oder die Mischlösung auf den Netzkörper aufgebracht wird.
Der Netzkörper kann die Gasdurchlässigkeit verbessern und kann die mechanische Festigkeit der Membran verbessern, um das Reißen der Membran aufgrund einer äußeren Kraft zu beschränken. Der Netzkörper kann aus einem Metall gefertigt sein oder aus einem Harz gefertigt sein, und der aus einem Harz gefertigte Netzkörper wird insbesondere bevorzugt. Beispiele für das Harz, das verwendet wird, um den Netzkörper zu bilden, umfassen Polyesterterephthalat und Polypropylen (PP). Beispiele für Verfahren zum Weben des Netzes umfassen Weben, Köperbinden, Tressenweben und Köpertressenweben.
Die Oberfläche des Netzkörpers wird vorzugsweise unter Verwendung eines Haftvermittlers (Haftgrund) behandelt, um die Festigkeit der asymmetrischen Membran zu verbessern. Im Handel erhältliche Haftvermittler können als der Haftvemittler verwendet werden.
Die asymmetrische Membran kann auf einem Träger ausgebildet werden oder kann eine Hohlfasermembran sein.
(Zweite Ausführungsform)
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform, in der die Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung an eine Klimaanlage für Wohnhäuser angepasst ist, beschrieben. 2 ist eine schematische Querschnittansicht einer Klimaanlage 100 für Wohnhäuser in einem zweigeschossigen Haus 110, die entlang einer Höhenrichtung des Hauses 110 genommen ist.
Die Klimaanlage 100 für Wohnhäuser umfasst die durchlässige Membran 13, die aus der vorstehend beschriebenen asymmetrischen Membran gefertigt ist, auf einer Seitenwand 103 und einer Decke 104 eines Inneren (Raum, der klimatisiert werden soll) einer ersten Etage, einer Seitenwand 107 und einer Decke 108 eines Inneren (Raum, der klimatisiert werden soll) einer zweiten Etage. Die Klimaanlage 100 für Wohnhäuser umfasst auch einen Ventilator 112 im Inneren jeder Etage. Die Klimaanlage 100 für Wohnhäuser umfasst ferner ein Paar von Luftlöchern 114 unter einem Boden 102 der ersten Etage, zwischen der Decke 104 der ersten Etage und einem Boden 106 der zweiten Etage und über der Decke 108 der zweiten Etage, wobei jedes Paar Luftlöcher 114 in einer Breitenrichtung des Hauses 110 entgegengesetzt zueinander ist. Die Klimaanlage 100 für Wohnhäuser umfasst ferner eine (nicht gezeigte) Heizanlage (Petroleum-Heizlüfter) im Inneren jeder Etage (Inneres des Raums, der klimatisiert werden soll).
Das Innere jeder Etage ist im Wesentlichen, abgesehen von der durchlässigen Membran 13, gegenüber der Außenluft abgeschlossen. Nämlich kontaktiert die Luft im Inneren des Innenraums jeder Etage die Außenluft, die von dem Luftloch 114 in das Haus 110 eingeleitet wird, nur durch die durchlässige Membran 13. Zwischen den jeweiligen Paaren der Luftlöcher 114 werden Luftströmungen F1, F2, F3 und F4 ausgebildet. Diese Luftströmungen bewirken, dass die Außenluft in das Innere zugeführt wird, und bewirken, dass Luft aus dem Inneren nach außen abgegeben wird.
Wenn der Petroleum-Heizlüfter im Inneren jeder Etage betrieben wird, sinkt eine O₂-Konzentration im Inneren, und eine CO₂-Konzentration steigt mit der Verbrennung von Petroleum. Ferner können im Inneren CO, das durch die unvollständige Verbrennung von Petroleum erzeugt wird, und VOC (flüchtige organische Komponenten), die sich von Gebäudematerialien oder Innenmaterialien des Hauses 110 ausbreiten, vorhanden sein. Daher hat die Innenluft eine niedrigere Konzentration von O₂ und höhere Konzentrationen von CO₂, CO und VOC-Konzentrationen als die der Außenluft. Aufgrund derartiger Konzentrationsunterscheide zwischen der Innenluft und der Außenluft wird O₂ in der Außenluft durch die durchlässige Membran 13 in das Innere eingeleitet, und CO₂, CO und VOC werden durch die durchlässige Membran 13 nach außen abgegeben. Eine derartige Einleitung von O₂ und Abgabe von CO₂, CO und VOC (Gasaustausch) durch die durchlässige Membran 13 werden durchgeführt, bis der Unterschied jeder der Konzentrationen von O₂, CO₂, CO und VOC beseitigt ist.
Als ein Ergebnis können die Innenluft und die Außenluft gleichmäßige Konzentrationen von CO₂, CO und VOC haben.
In der Klimaanlage 100 für Wohnhäuser kann die Effizienz des vorstehend beschriebenen Gasaustauschs verbessert werden, indem die Luft innerhalb des Innenraums von dem Ventilator 112 zirkuliert wird. Ferner kann der Gasaustausch durch die Luftströmungen F1, F2, F3 und F4, die zwischen den jeweiligen Paaren der Luftlöcher 114 strömen, beschleunigt werden.
In der Klimaanlage 100 für Wohnhäuser wird unter den Gasen, die im Inneren vorhanden sind, nur ein Gas, dessen Konzentration sich von der der Außenluft unterscheidet, selektiv durch die durchlässige Membran 13 ausgetauscht, und die Menge an Gas, welche die Membran durchdringt, ist auf die Menge begrenzt, die benötigt wird, um den Unterschied der Gaskonzentration zwischen beiden Seiten der durchlässigen Membran 13 zu beseitigen, so dass das Gas, das die Menge überschreitet, die Membran nicht durchdringt. Nämlich führt die Klimaanlage 100 für Wohnhäuser keine übermäßige Lüftung durch. Als ein Ergebnis können Wärmeverluste der Klimaanlage 100 für Wohnhäuser, die durch Lüftung verursacht werden, verringert werden. Zum Beispiel wird geschätzt, dass CO₂ und CO, die durch den Petroleum-Heizlüfter verursacht werden, und schädliche Gase (ein verschlechterter Teil einer Innenluftzusammensetzung), wie etwa VCO, die sich von Gebäudematerialien oder Innenmaterialien ausbreiten, die im Inneren erzeugt werden, höchstens 3% der gesamten Innenluft ausmachen. Wenn hier angenommen wird, dass dies die Gesamtmenge der Gase, die zwischen der Innen- und Außenluft ausgetauscht werden soll, ist, beträgt der Wärmeverlust 3%. Daher können die Wärmeverluste im Vergleich zu einem herkömmlichen 24-Stunden-Lüftungssystem für Wohnhäuser verringert werden. Auch in einem Fall, in dem die Klimaanlage 100 für Wohnhäuser eine Kühlklimatisierungsanlage im Inneren (innerhalb des Raums, der klimatisiert werden soll) jeder Etage umfasst, können Wärmeverluste der Klimaanlage 100 für Wohnhäuser verringert werden.
Da ferner die Abgabe und Einleitung der Gase in der Klimaanlage 100 für Wohnhäuser durch die durchlässige Membran 13, die aus der vorstehend beschriebenen asymmetrischen Membran gefertigt ist, durchgeführt werden, ist es möglich, das Strömen von Schwebstoffen in der Atmosphäre, wie etwa SPM und nSPM, in das Innere zu beschränken.
Zum Beispiel kann eine Installationsfläche der durchlässigen Membran 13 in einem derartigen Maß festgelegt werden, dass O₂ mit der größten erforderlichen Austauschmenge ausreichend zwischen der Innen- und Außenluft ausgetauscht werden kann. Zum Beispiel ist in einem Fall, in dem der Raum, der von der Klimaanlage 100 für Wohnhäuser klimatisiert werden soll, eine Größe von 6 Matten (10,94 m²) × Deckenhöhe von 2,4 m hat, ein Volumen des Raums, der klimatisiert werden soll, 26,26 m³. Angenommen, dass eine Verbrauchsmenge an O₂ durch den Petroleum-Heizlüfter 1,2% pro Stunde ist, beträgt die Gesamtmenge an O₂, die von dem Petroleum-Heizlüfter innerhalb des Raums, der klimatisiert werden soll, pro Stunde verbraucht wird, 26,26 m³ × 1,2%/h = 0,315 m³/h. Die Verbrauchsmenge an O₂ pro Person ist ungefähr 0,0244 m³/h.
Daher ist die Verbrauchsmenge an O₂ pro Stunde in dem Raum, der klimatisiert werden soll, wenn der Petroleum-Heizlüfter betrieben wird, in dem Zustand, in dem vier Personen in dem Raum mit der Größe von 6 Matten vorhanden sind, 0,315 m³/h + 0,0244 m³/h × 4 = 0,4126 m³/h. Wenn hier angenommen wird, dass eine Durchlässigkeit von O₂ in der durchlässigen Membran 13 0,5 × 10^–2 cm³/s/cm² = 0,18 m³/h/m² ist, ist eine Installationsfläche der durchlässigen Membran 13, die benötigt wird, um O₂ in der Menge durchzulassen, die äquivalent zu der Verbrauchsmenge an O₂ pro Stunde in dem Raum ist, der klimatisiert werden soll, 0,4126 m³/h:0,18 m³/h/m² = 2,29 m² (ungefähr 1,5 m × 1,5 m). Unter einem Gesichtspunkt der Sicherstellung der Fläche, in welcher die durchlässige Membran 13 dieser Größe installiert werden kann, ist ein Installationsort der durchlässigen Membran 13 vorzugsweise eine Seitenwand oder eine Decke des Inneren (des Raums, der klimatisiert werden soll). CO₂ und VOC, die im Inneren jeweils eine niedrigere Konzentration als die von O₂ haben, können mit der durchlässigen Membran 13 mit der vorstehend beschriebenen Fläche ausreichend ausgetauscht werden.
Die Dicke der durchlässigen Membran 13 ist vorzugsweise von 0,1 bis 10 μm.
(Dritte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform, in der die Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung an eine Klimaanlage für Fahrzeuge angepasst ist, beschrieben. 3 ist eine schematische Querschnittansicht eines Fahrzeugs 10, auf das die Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der dritten Ausführungsform montiert ist. In 3 bezeichnen Vorn- und Hinten- und Links- und Rechtspfeile die jeweilige Richtung des Fahrzeugs 10, und ein Pfeil Fw bezeichnet eine Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 10.
An einem vorderen Endteil eines Fahrgastraums 11, an dem Fahrgäste einsteigen (Bereich, der von einer dicken durchgezogenen Linie in 3 umgeben ist), ist eine Trennwand (Brandschutzwand) bereitgestellt, die den Fahrgastraum 11 von einem Motorraum 12 trennt. Ein Durchgangsloch ist an einem Teil der Trennwand 27 ausgebildet, so dass es von einer Seite des Fahrgastraums 11 zu einer Seite des Motorraums 12 durch die Trennwand 27 geht. Das Durchgangsloch ist mit der durchlässigen Membran 13 bedeckt.
In dem Motorraum 12 ist ein Außenluftkanal 21, der einen Außenluftdurchgang 20 bildet, durch den Außenluft strömt, entlang der Trennwand 27 angeordnet. In dem Fahrgastraum 11 ist ein Innenluftkanal 23, der einen Innenluftdurchgang 22 bildet, durch den Innenluft strömt, entlang der Trennwand 27 angeordnet.
Der Außenluftkanal 21 und der Innenluftkanal 23 haben jeweils in einem Teil ihrer Wand ein Durchgangsloch. Der Außenluftkanal 21 und der Innenluftkanal 23 sind auf der Trennwand 27 angeordnet, so dass die Durchgangslöcher der durchlässigen Wand 13 entsprechen.
Mit anderen Worten ist die durchlässige Membran 13 an einer Grenze zwischen dem Außenluftdurchgang 20 und dem Innenluftdurchgang 22 angeordnet, so dass eine Oberfläche 13a der durchlässigen Membran 13 (Oberfläche benachbart zu dem Motorraum 12) in den Außenluftdurchgang 20 freiliegt, um mit der Außenluft in Kontakt zu kommen, und die andere Oberfläche 13b (Oberfläche benachbart zu dem Fahrgastraum 11) liegt in den Innenluftdurchgang 22 frei, um mit der Innenluft in Kontakt zu kommen.
Ein Außenluftgebläse 24 ist in dem Außenluftdurchgang 20 angeordnet, um eine Strömung der Außenluft zu erzeugen und die Außenluft an die eine Oberfläche 13a der durchlässigen Membran 13 zuzuführen. Ein Innenluftgebläse 25 ist in dem Innenluftdurchgang 22 angeordnet, um eine Strömung der Innenluft zu erzeugen und die Innenluft an die andere Oberfläche 13b der durchlässigen Membran 13 zuzuführen.
Das Außenluftgebläse 24 und das Innenluftgebläse 25 sind eines, das unter Fluidvorrichtungen, die einem Gas kinetische Energie verleihen oder den Druck erhöhen, ein Verdichtungsverhältnis von weniger als zwei hat, sind insbesondere ein Ventilator, ein Gebläse oder ähnliches.
Der Außenluftkanal 21 ist mit einem Außenlufteinlassabschnitt 20a, um die Außenluft in den Außenluftdurchgang 20 einzuleiten, und einem Außenluftauslassabschnitt 20b, um die Außenluft aus dem Außenluftdurchgang 20 abzugeben, ausgebildet.
Der Außenlufteinlassabschnitt 20a und der Außenluftauslassabschnitt 20b sind derart aufgebaut, dass ein Druck (Gesamtdruck) P1 an dem Außenlufteinlassabschnitt 20a, ein Druck (Gesamtdruck) P2 an dem Außenluftauslassabschnitt 20b und ein Druck Pv von Luft, die von dem Außenluftgebläse 24 geblasen wird, eine als nächstes beschriebene Druckbeziehung erfüllen.
Nämlich sind der Außenlufteinlassabschnitt 20a und der Außenluftauslassabschnitt 20b derart aufgebaut, dass eine Druckdifferenz (P2 – P1), die durch Subtrahieren des Drucks P1 des Einlassabschnitts von dem Druck P2 des Auslassabschnitts erhalten wird, sowohl, wenn das Fahrzeug hält, als auch, wenn das Fahrzeug fährt, kleiner oder gleich dem Druck Pv der geblasenen Luft ist. Mit anderen Worten erfüllen der Druck P1 des Einlassabschnitts, der Druck P2 des Auslassabschnitts und der Druck Pv der geblasenen Luft sowohl, wenn das Fahrzeug hält, als auch, wenn das Fahrzeug fährt, eine Beziehung P2 – P1 < Pv.
In dem Beispiel von 3 ist der Außenlufteinlassabschnitt 20a in der Fahrzeugvorwärtsrichtung offen, und der Außenluftauslassabschnitt 20b ist in einer Fahrzeuglinksrichtung offen. Daher wird der Außenluftauslassabschnitt 20b von einem Fahrtwind (dynamischer Druck) weniger beeinflusst, wenn das Fahrzeug fährt, als der Außenlufteinlassabschnitt 20a. Als ein Ergebnis ist die vorstehend beschriebene Druckbeziehung erfüllt.
Betriebe des Außenluftgebläses 24 und des Innenluftgebläses 25 werden von einem nicht dargestellten Klimaanlagen-Steuergerät (ESG) gesteuert. Das Klimaanlagen-Steuergerät ist aus einem bekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM und einem RAM und seinen peripheren Schaltungen aufgebaut. Das Klimaanlagen-Steuergerät führt basierend auf in dem ROM gespeicherten Steuerprogrammen verschiedene Berechnungen und Verarbeitungen durch, um die Betriebe von elektrischen Vorrichtungen, wie etwa des Außenluftgebläses 24 und des Innenluftgebläses 25 zu steuern.
Als nächstes wird der Betrieb des vorstehend beschriebenen Aufbaus beschrieben. Wenn das Klimaanlagensteuergerät das Außentemperaturgebläse 24 und das Innentemperaturgebläse 25 betreibt, wird die Strömung der Außenluft in dem Außenluftdurchgang 20 erzeugt und die Strömung der Innenluft wird in dem Innenluftdurchgang 22 erzeugt.
Wenn in diesem Fall eine Konzentration einer gewissen Komponente in der Innenluft des Innenluftdurchgangs 22 niedriger als eine Konzentration der Komponente in der Außenluft des Außenluftdurchgangs 20 ist, dringt die Komponente in der Außenluft aufgrund des Konzentrationsunterschieds der Komponente durch die durchlässige Membran 13 und vermischt sich mit der Innenluft. Daher steigt die Konzentration der Komponente in der Innenluft.
Wenn im Gegensatz dazu eine Konzentration einer gewissen Komponente in der Innenluft des Innenluftdurchgangs 22 höher als eine Konzentration der Komponente in der Außenluft des Außenluftdurchgangs 20 ist, dringt aufgrund des Konzentrationsunterschieds der Komponente Gas der Komponente in der Innenluft durch die durchlässige Membran 13 und vermischt sich mit der Außenluft. Daher verringert sich die Konzentration der Komponente in der Innenluft.
Wenn zum Beispiel durch die Atmung eines Fahrgasts in dem Fahrgastraum 11 Sauerstoff verbraucht wird und die Konzentration von Sauerstoff in der Innenluft verringert wird, dringt Sauerstoff in der Außenluft des Außenluftdurchgangs 20 durch die durchlässige Membran 13 und vermischt sich mit der Innenluft des Innenluftdurchgangs 22. Daher steigt die Konzentration von Sauerstoff in der Innenluft.
Auch wenn durch die Atmung des Fahrgasts in dem Fahrgastraum 11 Kohlendioxid erzeugt wird und die Konzentration des Kohlendioxids in der Innenluft steigt, dringt Kohlendioxid in der Innenluft des Innenluftdurchgangs 22 durch die durchlässige Membran 13 und vermischt sich mit der Außenluft in dem Außenluftdurchgang 20. Daher verringert sich die Konzentration von Kohlendioxid der Innenluft. Die Konzentration von Sauerstoff und die Konzentration von Kohlendioxid in dem Fahrgastraum 11 können als solches auf Konzentrationen gehalten werden, die für den Fahrgast angenehm sind. Ebenso kann ein Geruchsgas, wie etwa ein Körpergeruch, verringert werden.
Andererseits dringen Flüssigkeiten und Feststoffe in der Außenluft des Außenluftdurchgangs 20 überhaupt nicht durch die durchlässige Membran 13 oder dringen nur geringfügig durch die durchlässige Membran 13. Daher beschränkt die durchlässige Membran 13 den Eintritt dieser Flüssigkeiten und Feststoffe in den Innenluftdurchgang 22.
Ferner beschlägt in herkömmlichen Fahrzeug das Fenster, wenn eine Temperatur außerhalb des Fahrgastraums niedrig ist, zum Beispiel im Winter, und die Feuchtigkeit der Innenluft steigt aufgrund von Dampf, der durch die Atmung eines Fahrgasts in dem Fahrgastraum 11 erzeugt wird. Da das Beschlagen des Fensters das Fahren stört, wird die Außenluft eingeleitet, um das Beschlagen zu beschränken. In diesem Fall tritt aufgrund der Lüftung in einem Heizbetrieb ein Wärmeverlust auf. In der vorliegenden Ausführungsform dringt andererseits der Dampf in der Innenluft des Innenluftdurchgangs 22 durch die durchlässige Membran 13 und vermischt sich mit der Außenluft des Außenluftdurchgangs 20. Daher kann die Feuchtigkeit der Innenluft verringert werden und das Beschlagen des Fensters kann beschränkt werden. Als solches wird die Notwendigkeit der Einleitung der Außenluft verringert, und der Wärmeverlust aufgrund der Lüftung kann unterdrückt werden, was zu einer Energieeinsparung und Verringerung der Größe der Klimatisierungsvorrichtung führt.
Da in der vorliegenden Ausführungsform das Außenluftgebläse 24 und das Innenluftgebläse 25 bereitgestellt sind, können an die durchlässige Membran 13 frische Außenluft und Innenluft zugeführt werden, ohne dass die Außenluft und die Innenluft in der Nachbarschaft der durchlässigen Membran 13 stagnieren.
In der vorliegenden Ausführungsform erfüllen der Druck P1 des Einlassabschnitts, der Druck P2 des Auslassabschnitts und der Druck Pv der geblasenen Luft sowohl, wenn das Fahrzeug hält, als auch, wenn das Fahrzeug fährt, die Druckbeziehung von P2 – P1 < Pv. Daher kann sowohl, wenn das Fahrzeug hält, als auch, wenn das Fahrzeug fährt, eine Strömungsrichtung der Außenluft in dem Außenluftdurchgang 20 von dem Außenlufteinlassabschnitt 20a in Richtung des Außenluftauslassabschnitts 20b erzeugt werden.
Mit anderen Worten kann die Strömungsrichtung der Außenluft in dem Außenluftdurchgang 20 sowohl, wenn das Fahrzeug hält, als auch, wenn das Fahrzeug fährt, fixiert werden. Daher können das Stagnieren und die Rückwärtsströmung der Außenluft in dem Außenluftdurchgang 20 beschränkt werden, und frische Außenluft kann stabil an die durchlässige Membran 13 zugeführt werden.
Da die Verschlechterung der Durchlässigkeit der durchlässigen Membran 13 aufgrund des Stagnierens der Außenluft und der Innenluft in der Nachbarschaft der durchlässigen Membran 13 sowohl, wenn das Fahrzeug hält, als auch, wenn das Fahrzeug fährt, verringert werden kann, kann als ein Ergebnis die Durchlässigkeit der durchlässigen Membran 13 stabil ausgeübt werden.
Wenn Gerüche und schädliche Gase, die in von dem Fahrzeug ausgestoßenen Abgas enthalten sind, und Gerüche um den Motor herum in dem Außenluftdurchgang 20 strömen und lange Zeit stagnieren, dringen diese Gerüche und schädlichen Gase durch die durchlässige Membran 13 und treten leicht in den Fahrgastraum 11 ein. Da jedoch in der vorliegenden Ausführungsform die frische Luft an die durchlässige Membran 13 zugeführt wird, kann der Eintritt dieser Gerüche und schädlichen Gase in den Fahrgastraum 11 verringert werden.
In dem Beispiel von 3 ist der Außenlufteinlassabschnitt 20a des Außenluftdurchgangs 20 in die Fahrzeugvorwärtsrichtung gerichtet und der Außenluftauslassabschnitt 20b des Außenluftdurchgangs 20 ist in die Fahrzeuglinkrichtung gerichtet, so dass der Druck P1 des Einlassabschnitts, der Druck P2 des Auslassabschnitts und der Druck Pv der geblasenen Luft die Druckbeziehung P2 – P1 < Pv auch erfüllen, wenn das Fahrzeug fährt. Der Aufbau des Außenlufteinlassabschnitts 20a und des Außenluftauslassabschnitts 20b zur Erfüllung der vorstehend beschriebenen Druckbeziehung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Zum Beispiel wird auf einen Winkel, der zwischen der Fahrzeugvorwärtsrichtung Fw und einer Öffnungsrichtung, in welche sich der Außenlufteinlassabschnitt 20a öffnet, als ein Einlassöffnungswinkel Bezug genommen, und auf einen Winkel, der zwischen der Fahrzeugvorwärtsrichtung Fw und einer Öffnungsrichtung, in der sich der Außenluftauslassabschnitt 20b öffnet, wird als ein Auslassöffnungswinkel Bezug genommen. Wenn der Außenlufteinlassabschnitt 20a und der Außenluftauslassabschnitt 20b derart aufgebaut sind, dass sie eine Anordnungsbeziehung haben, in welcher der Einlassöffnungswinkel kleiner der gleich dem Auslassöffnungswinkel ist, kann der Druck P1 des Einlassabschnitts um einen vorgegebenen Betrag höher als der Druck P2 des Auslassabschnitts sein, und die vorstehend beschriebene Druckbeziehung kann erfüllt werden.
In einem Fall, in dem mehrere der Außenlufteinlassabschnitte 20a und mehrere der Außenluftauslassabschnitte 20b bereitgestellt sind und diese Öffnungsrichtungen verschieden voneinander sind, können ein mittlerer Winkel der Einlassöffnungswinkel und ein mittlerer Winkel der Auslassöffnungswinkel miteinander verglichen werden.
Der mittlere Winkel wird wie folgt berechnet. Nämlich ist der mittlere Winkel der Einlassöffnungswinkel zum Beispiel ein Wert, der erhalten wird, indem zuerst ein Produkt des Öffnungswinkels und einer Öffnungsfläche der Außenlufteinlassabschnitte 20a berechnet wird, die Produkte addiert werden und anschließend das addierte Produkt durch die Gesamtöffnungsfläche dividiert wird. Der mittlere Winkel der Auslassöffnungswinkel kann in einer ähnlichen Weise berechnet werden.
Als der Aufbau des Außenlufteinlassabschnitts 20a und des Außenluftauslassabschnitts 20b zur Erfüllung der vorstehend beschriebenen Druckbeziehung können der Außenlufteinlassabschnitt 20a und der Außenluftauslassabschnitt 20b zum Beispiel derart aufgebaut werden, dass sie eine Flächenbeziehung haben, in der eine Öffnungsfläche des Außenlufteinlassabschnitts größer oder gleich einer Öffnungsfläche des Außenluftauslassabschnitts 20b ist.
Da in diesem Aufbau der Druckabfall in dem Außenlufteinlassabschnitt 20a kleiner als der Druckabfall in dem Außenluftauslassabschnitt 20b sein kann, kann der Druck P1 des Einlassabschnitts um einen vorgegebenen Betrag höher als der Druck P2 des Auslassabschnitts sein. Daher kann die vorstehend beschriebene Druckbeziehung erfüllt werden.
Die vorstehend beschriebene Anordnungsbeziehung und die vorstehend beschriebene Flächenbeziehung des Außenlufteinlassabschnitts 20a und des Außenluftauslassabschnitts 20b können auch kombiniert werden.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform die Durchlässigkeitsfunktion der durchlässigen Membran 13 realisiert, ohne durch eine Druckunterschied-Erzeugungsvorrichtung, wie etwa eine Vakuumpumpe, einen großen Druckunterschied zwischen der Außenluftseite und der Innenluftseite der durchlässigen Membran 13 bereitzustellen.
Insbesondere arbeitet die Klimaanlage in dem Bereich der Druckschwankung, so dass ein durch den Fahrtwind des Fahrzeugs erzeugter Druck (Staudruck) und ein Druck des Gebläses 23 mit einem Verdichtungsverhältnis von weniger als zwei auf einen allgemeinen Atmosphärendruck auferlegt werden. Insbesondere arbeitet die Klimaanlage in dem Bereich, in dem der Druckunterschied zwischen der Außenluftseite und der Innenluftseite der durchlässigen Membran 13 kleiner oder gleich 5 kPa ist.
(Vierte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform, in der die Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung an eine Klimaanlage für Fahrzeuge angepasst ist, beschrieben.
4 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs, auf das die Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß der vierten Ausführungsform montiert ist. In 4 bezeichnen die Vorn- und Hinten- und Links- und Rechtspfeile jeweilige Richtungen des Fahrzeugs, und ein Pfeil Fw bezeichnet eine Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs.
In der in 4 gezeigten vierten Ausführungsform ist der Unterschied (P2 – P1) zwischen dem Druck P2 des Auslassabschnitts und dem Druck P1 des Einlassabschnitts, wenn das Fahrzeug fährt, kleiner als der der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform. Insbesondere ist ein Grad des in dem Außenluftauslassabschnitt 20b aufgenommenen Fahrtwinds näher dem festgelegt, der in dem Außenlufteinlassabschnitt 20a aufgenommen wird.
Zum Beispiel wird der Grad des Fahrtwinds, der in dem Außenluftauslassabschnitt 20b aufgenommen wird, näher an dem festgelegt, der in dem Außenlufteinlassabschnitt 20a aufgenommen wird, indem die Öffnungsrichtung des Außenluftauslassabschnitts 20b in einem ersten Bereich R1 oder einem zweiten Bereich R2, wie in 4 gezeigt, festgelegt wird.
Der erste Bereich R1 ist ein Richtungsbereich, in dem die Richtung von der Seite des Fahrzeugs, der Oberseite des Fahrzeugs oder der Vorderseite des Fahrzeugs aus gesehen einen Winkel kleiner oder gleich 90 Grad zu der Öffnungsrichtung D1 des Außenlufteinlassabschnitts 20a bildet.
Der zweite Bereich R2 ist ein Richtungsbereich, in dem die Richtung von der Seite des Fahrzeugs, der Oberseite des Fahrzeugs oder der Vorderseite des Fahrzeugs aus gesehen einen Winkel kleiner oder gleich 90 Grad mit einer Richtung D2 symmetrisch zu der Öffnungsrichtung D1 des Außenlufteinlassabschnitts 20a bildet. In 4 sind des leichteren Verständnisses halber der erste Bereich R1 und der zweite Bereich R2 von der Oberseite des Fahrzeugs aus gesehen gezeigt.
In der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform schwankt der Unterschied (P2 – P1) zwischen dem Druck P2 des Auslassabschnitts und dem Druck P1 des Einlassabschnitts durch das Vorhandensein des Fahrtwinds in einem gewissem Maß. Daher schwankt die Menge an Wind, die in dem Außenluftdurchgang 20 strömt, in einem gewissen Maß zwischen der Zeit, wenn das Fahrzeug hält, und der Zeit, wenn das Fahrzeug fährt, und somit schwankt die Gasdurchlässigkeit der durchlässigen Membran 13 ebenfalls in einem gewissen Maß zwischen der Zeit, wenn das Fahrzeug hält, und der Zeit, wenn das Fahrzeug fährt.
Unter Berücksichtigung dieses Punkts wird der Unterschied (P2 – P1) zwischen dem Druck P2 des Auslassabschnitts und dem Druck P1 des Einlassabschnitts in der vorliegenden Ausführungsform kleiner gemacht. Daher kann die Schwankung des Unterschieds (P2 – P1) zwischen dem Druck P2 des Auslassabschnitts und dem Druck P1 des Einlassabschnitts zwischen der Zeit, wenn das Fahrzeug hält, und der Zeit, wenn das Fahrzeug fährt, verringert werden, und somit kann die Gasdurchlässigkeit der durchlässigen Membran 13 stabil ausgeübt werden.
(Fünfte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform, in der die Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung an eine Klimaanlage für Fahrzeuge angepasst ist, beschrieben.
5 ist eine Querschnittansicht einer Klimatisierungsvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der fünften Ausführungsform. In der fünften Ausführungsform wird, wie in 5 gezeigt, ein durchlässiges Membranmodul 33, in das die durchlässige Membran 13 integriert ist, verwendet, und das Innenluftgebläse 25 wird auch als ein Klimaanlagengebläse einer Klimatisierungsvorrichtung 30 für Fahrzeuge verwendet.
Ein Klimaanlagengehäuse 31 der Klimatisierungsvorrichtung 30 für Fahrzeuge ist im Inneren eines (nicht gezeigten) Armaturenbretts angeordnet, welches in einem vordersten Teil des Fahrgastraums 11 eingerichtet ist. Das Klimaanlagengehäuse 31 bildet einen Durchgang, durch den die Innenluft strömt.
Das Klimaanlagengehäuse 31 ist aus einem Harz mit einem gewissen Elastizitätsgrad und hervorragender mechanischer Festigkeit, wie etwa Polypropylen, geformt.
Ein im Wesentlichen U-förmiger Außenluftdurchgang 32, durch den die Außenluft strömt, während sie, wie durch die Pfeile A1 bis A3 gezeigt, in einer U-Form kehrt macht, ein Außenlufteinlassabschnitt 32a zum Einleiten der Außenluft in den Außenluftdurchgang 32, ein Außenluftauslassabschnitt 32b zum Abgeben der Außenluft aus dem Außenluftdurchgang 32 sind an einem strömungsaufwärtigen Abschnitt des Klimaanlagengehäuses 31 ausgebildet.
Das Außenluftgebläse 24 ist an einem Abschnitt strömungsabwärtig von einer Krümmung der U-Form des Außenluftdurchgangs 32 (auf einer Seite benachbart zu dem Außenluftauslassabschnitt 32b) angeordnet.
Das durchlässige Membranmodul 33, in das die durchlässige Membran integriert ist, ist an der Krümmung der U-Form des Außenluftdurchgangs 32 angeordnet. Das Innenluftgebläse (Klimaanlagengebläse) 25 ist an einem Abschnitt entgegengesetzt zu dem Außenlufteinlassabschnitt 32a und dem Außenluftauslassabschnitt 32b in Bezug auf das durchlässige Membranmodul 33 (unterer Abschnitt in 5) innerhalb des Klimaanlagengehäuses 31 angeordnet.
6 ist eine Perspektivansicht des durchlässigen Membranmoduls 33. Wie in 6 gezeigt, ist das durchlässige Membranmodul 33 als Ganzes zu einer rechteckigen Parallelepipedform ausgebildet. Das durchlässige Membranmodul 33 ist mit Außenluftzirkulationsräumen 33a ausgebildet, durch welche die Außenluft, wie durch Pfeile A4 und A5 gezeigt, strömt. Insbesondere sind die Außenluftzirkulationsräume 33a durch Trennplatten 33b in zwei Räume, das heißt, erste Räume 33c und zweite Räume 33d, unterteilt.
Die Außenluft strömt, wie durch den Pfeil A4 gezeigt, von einer Seite benachbart zu dem Außenlufteinlassabschnitt 32a durch den ersten Raum 33c zu einer Seite entgegengesetzt zu dem Außenlufteinlassabschnitt 32a (von oben nach unten in 6). Die Außenluft, die aus dem ersten Raum 33c strömt, macht, wie durch den Pfeil A2 gezeigt, eine Kehrtwendung und strömt dann, wie durch den Pfeil A5 gezeigt, von der Seite entgegengesetzt zu dem Außenluftauslassabschnitt 32b durch den zweiten Raum 33d zu der Seite benachbart zu dem Außenluftauslassabschnitt 32b (von unten nach oben in 6).
Ferner ist das durchlässige Membranmodul 33 mit Innenluftzirkulationsräumen 33e ausgebildet, durch welche die Innenluft, wie durch Pfeile B1 gezeigt, in einer Richtung (Links- und Rechtsrichtung in 6) senkrecht zu den Außenluftzirkulationsräumen 33a strömt, um das durchlässige Membranmodul 33 zu durchlaufen. Die Innenluftzirkulationsräume 33e sind benachbart zu den Außenluftzirkulationsräumen 33a ausgebildet. In dem Beispiel von 6 sind mehrere der Außenluftzirkulationsräume 33a und mehrere der Innenluftzirkulationsräume 33e abwechselnd in dem durchlässigen Membranmodul 33 ausgebildet.
In dem durchlässigen Membranmodul 33 sind ein Trennabschnitt zwischen den Außenluftzirkulationsräumen 33a und den Innenluftzirkulationsräumen 33e aus der durchlässigen Membran 13 gefertigt, und ein restlicher Abschnitt ist aus einem Material wie etwa Harz gefertigt.
Das Klimaanlagengehäuse 31 ist auf Seiten des durchlässigen Membranmoduls 33 mit einer ersten Innenlufteinleitungsöffnung 34 und einem Innenluftdurchgang 35 ausgebildet. Die erste Innenlufteinleitungsöffnung 34 leitet die Innenluft in die Innenluftzirkulationsräume 33e des durchlässigen Membranmoduls 33 ein. Die Innenluft, die aus den Innenluftzirkulationsräumen 33e strömt, strömt, während sie eine Kehrtwende macht.
Das Klimaanlagengehäuse 31 ist an einer strömungsabwärtigen Position des Innenluftdurchgangs 35 mit einer zweiten Innenlufteinleitungsöffnung 36 ausgebildet, um, wie durch einen Pfeil A3 gezeigt, die Innenluft in das Klimaanlagengebläse 25 einzuleiten.
Eine Innen- und Außenluftumschaltklappe 37 ist in dem Klimaanlagengehäuse 31 angeordnet, um zwischen einer Innenluftzirkulationsbetriebsart und einer Außenlufteinleitungsbetriebsart umzuschalten. In dem Beispiel von 5 wird eine Drehklappe als die Innen- und Außenluftumschaltklappe 37 verwendet.
In der Innenluftzirkulationsbetriebsart wird die Innen- und Außenluftumschaltklappe 37 drehend in eine Position betätigt, die durch eine durchgezogene Linie in 5 gezeigt ist, um den Außenluftdurchgang 32 zu schließen und den Innenluftdurchgang 35 zu öffnen. Daher wird die von der ersten Innenlufteinleitungsöffnung 34 und der zweiten Innenlufteinleitungsöffnung 36 eingeleitete Innenluft in das Klimaanlagengebläse 25 eingeleitet.
In der Innenluftzirkulationsbetriebsart durchläuft die Außenluft, die, wie durch den Pfeil A1 gezeigt, von dem Außenlufteinlassabschnitt 32a in dem Außenluftdurchgang 32 strömt, wie durch den Pfeil A4 gezeigt, die Außenluftzirkulationsräume 33a des durchlässigen Membranmoduls 33. Die Außenluft macht dann, wie durch den Pfeil A2 gezeigt, auf der Außenseite der Innen- und Außenluftumschaltklappe 37 eine Kehrtwende und durchläuft, wie durch den Pfeil A5 gezeigt, die zweiten Räume 33d des Außenluftzirkulationsraums 33a des durchlässigen Membranmoduls 33. Ferner strömt die Außenluft, wie durch den Pfeil A3 gezeigt, in Richtung des Außenluftauslassabschnitts 32b und strömt aus dem Außenluftdurchgang 32.
In der Außenlufteinleitungsbetriebsart wird die Innen- und Außenluftumschaltklappe 37 drehend in eine Position betätigt, die in 5 durch eine doppelt gestrichelte Linie gezeigt ist, um den Außenluftdurchgang 32 zu öffnen und den Innenluftdurchgang 35 zu schließen. Daher durchläuft die Außenluft, die von dem Außenlufteinlasseinlassabschnitt 32a in dem Außenluftdurchgang 32 strömt, wie durch den Pfeil A4 gezeigt, die ersten Räume 33c der Außenluftzirkulationsräume 33a des durchlässigen Membranmoduls 33, strömt, ohne eine Kehrtwende zu machen, in Richtung des Klimaanlagengebläses 25 und wird in das Klimaanlagengebläse 25 eingeleitet.
Wenngleich eine Darstellung weggelassen ist, wird die Innen- und Außenluftumschaltklappe 37 von einem Servomotor, der von dem Klimaanlagen-Steuergerät gesteuert wird, oder einen manuellen Bedienmechanismus, der von einem Fahrgast manuell betätigt wird, angetrieben.
In dem Beispiel von 5 ist innerhalb des Klimaanlagengehäuses 31 ein Filter 38 unmittelbar über dem Klimaanlagengebläse 25 angeordnet, um Staub und Gerüche in der Luft zu entfernen.
Ein Wärmetauscher 39 ist innerhalb des Klimaanlagengehäuses 31 strömungsabwärtig von dem Klimaanlagengebläse 25 angeordnet, um das Kühlen und/oder Heizen der von dem Klimaanlagengebläse 25 geblasenen Luft durchzuführen. In diesem Beispiel sind als der Wärmetauscher 39 innerhalb des Klimaanlagengehäuses 31 ein Kühlwärmetauscher zum Kühlen der geblasenen Luft und ein Heizwärmetauscher zum Heizen der geblasenen Luft angeordnet.
Wenngleich eine Darstellung weggelassen ist, ist in diesem Beispiel eine Luftmischklappe oder ähnliches in dem Klimaanlagengehäuse 31 angeordnet. Das Klimaanlagengehäuse 31 stellt eine Temperatur von in den Fahrgastraum 11 geblasener Luft durch Einstellen eines Luftvolumenverhältnisses einer Heizluft, die den Heizwärmetauscher durchläuft, und einer Kühlluft, die den Heizwärmetauscher umgeht, ein.
Wenngleich eine Darstellung weggelassen ist, sind an einer am weitesten strömungsabwärtig gelegenen Position des Klimaanlagengehäuses 31 mehrere Ausblasöffnungen ausgebildet, um klimatisierte Luft in einen vorgegebenen Bereich des Fahrgastraums 11 zu blasen. In dem Klimaanlagengehäuse 31 ist eine Ausblasbetriebsartklappe angeordnet, um die mehreren Ausblasöffnungen zu öffnen und zu schließen.
Da in der vorliegenden Ausführungsform in der Innenluftzirkulationsbetriebsart Außenluft durch die Außenluftzirkulationsräume 33a der durchlässigen Membran 33 strömt, kann die Außenluft an eine Oberfläche der durchlässigen Membran 13 zugeführt werden. Da die Innenluft durch die Innenluftzirkulationsräume 33e der durchlässigen Membran 33 strömt, kann die Innenluft an die andere Oberfläche der durchlässigen Membran 13 zugeführt werden. Daher können die Konzentrationen von Sauerstoff und die Konzentration von Kohlendioxid des Fahrgastraums 11 ähnlich jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf angenehmen Konzentrationen gehalten werden.
Da das Innenluftgebläse 25 auch als das Klimaanlagengebläse der Klimatisierungsvorrichtung 30 für Fahrzeuge verwendet wird, können die Größe und die Kosten der Klimatisierungsvorrichtung 30 für Fahrzeuge verringert werden.
Ferner wirkt der Außenluftdurchgang 32 derart, dass er in der Innenluftzirkulationsbetriebsart die Außenluft an die durchlässige Membran 13 zuführt, und wirkt in der Außenlufteinleitungsbetriebsart als der Außenlufteinleitungsdurchgang, um die Außenluft in das Klimaanlagengebläse 25 einzuleiten. Daher können die Größe und die Kosten der Klimatisierungsvorrichtung 30 für Fahrzeuge im Vergleich zu dem Fall, in dem der Durchgang zum Zuführen der Außenluft an die durchlässige Membran 13 und der Außenlufteinleitungsdurchgang zum Einleiten der Außenluft in das Klimaanlagengebläse 25 getrennt bereitgestellt sind, verringert werden.
Da in dem Klimaanlagengehäuse 31 das Filter 38 angeordnet ist, können Gerüche, die durch die durchlässige Membran 13 in den Fahrgastraum eintreten, wirksam entfernt werden.
(Sechste Ausführungsform)
Als nächstes wird eine sechste Ausführungsform, in der die Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung an eine Klimaanlage für Fahrzeuge angepasst ist, beschrieben.
7 ist eine Querschnittansicht einer Klimatisierungsvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der sechsten Ausführungsform. In der vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsform ist die durchlässige Membran in das durchlässige Membranmodul 33 integriert. In der sechsten Ausführungsform ist die durchlässige Membran andererseits, wie in 7 gezeigt, mit der Innen- und Außenluftumschaltklappe 37 integriert. Insbesondere ist eine Bogenoberfläche der Innen- und Außenluftumschaltklappe (Drehklappe) 37 aus der durchlässigen Membran 13 aufgebaut. Mit diesem Aufbau wird die erste Innenlufteinleitungsöffnung 34 in der vorliegenden Ausführungsform beseitigt.
In diesem Aufbau wird in der Innenluftzirkulationsbetriebsart die von dem Außenlufteinlassabschnitt 32a eingeleitete Außenluft an eine Oberfläche der durchlässigen Membran 13 (Außenoberfläche der Innen- und Außenluftumschaltklappe 37) zugeführt, und die von der zweiten Innenlufteinleitungsöffnung 36 eingeleitete Innenluft wird an die andere Oberfläche der durchlässigen Membran 13 (Innenoberfläche der Innen- und Außenluftumschaltklappe 37) zugeführt.
Da die durchlässige Membran in der vorliegenden Ausführungsform mit der Innen- und Außenluftumschaltklappe 37 integriert ist, können die Größe und die Kosten der Klimatisierungsvorrichtung 30 für Fahrzeuge verringert werden.
(Siebte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine siebte Ausführungsform, in der die Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung an eine Klimaanlage für Fahrzeuge angepasst ist, beschrieben. 8A ist eine Querschnittansicht einer Klimatisierungsvorrichtung für Fahrzeuge in einer Innenluftzirkulationsbetriebsart gemäß der siebten Ausführungsform. 8B ist eine Querschnittansicht der Klimatisierungsvorrichtung in einer Außenluftklimatisierungsbetriebsart gemäß der siebten Ausführungsform.
In der siebten Ausführungsform wird in der Struktur der vorstehend beschriebenen sechsten Ausführungsform das Außenluftgebläse 24 gestoppt oder die Drehrichtung des Außenluftgebläses 24 wird in der Außenlufteinleitungsbetriebsart gegenüber der der Innenluftzirkulationsbetriebsart umgekehrt. Das heißt, in der in 8A gezeigten Innenluftzirkulationsbetriebsart rotiert das Klimaanlagen-Steuergerät (ESG) 40 das Außenluftgebläse 24 in einer Vorwärtsrichtung, um, wie durch den Pfeil A3 gezeigt, die Außenluft von dem Außenluftauslassabschnitt 32b abzugeben. In der in 8B gezeigten Außenlufteinleitungsbetriebsart stoppt das Klimaanlagen-Steuergerät 40 das Außenluftgebläse 24 oder rotiert das Außenluftgebläse 24 in einer umgekehrten Richtung, um, wie durch einen Pfeil A6 gezeigt, die Außenluft von dem Außenluftauslassabschnitt 32b einzuleiten.
Daher kann die Außenluft in der Außenlufteinleitungsbetriebsart sowohl von dem Außenlufteinlassabschnitt 32a als auch dem Außenluftauslassabschnitt 32b eingeleitet werden, die durchlässige Membran 13 kann in der Klimatisierungsanlage 30 für Fahrzeuge angeordnet sein, ohne die Größe des Außenlufteinleitungsdurchgangs der Klimaanlage 30 für Fahrzeuge von einer herkömmlichen Größe zu vergrößern.
(Achte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine achte Ausführungsform, in der die Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung an eine Klimaanlage für Fahrzeuge angepasst ist, beschrieben.
Um in der achten Ausführungsform in einem Fall, in dem eine Konzentration der Gerüche der Außenluft hoch ist, das Eintreten von Gerüchen in der Außenluft durch die durchlässige Membran 13 in den Fahrgastraum zu beschränken, ist in der Struktur der dritten Ausführungsform eine Gebläsestoppvorrichtung zum Stoppen des Außenluftgebläses 24 und/oder des Klimaanlagengebläses 25 bereitgestellt. Der Fall, in dem die Konzentration der Gerüche der Außenluft hoch ist, soll zum Beispiel ein Fall sein, in dem das Fahrzeug in einem Tunnel oder ähnlichem fährt.
Die Gebläsestoppvorrichtung steuert den Ein- und Auszustand des Außenluftgebläses 24 und/oder des Klimaanlagengebläses 25 gemäß der Geruchskonzentration der Außenluft. In diesem Beispiel wird die Geruchskonzentration der Außenluft von einem (nicht gezeigten) Geruchskonzentrationssensor erfasst, der an dem Kühlergrill des Fahrzeugs, dem Außenluftdurchgang 20 oder ähnlichem bereitgestellt ist, und das (nicht gezeigte) Klimaanlagen-Steuergerät steuert den Ein- und Auszustand des Außenluftgebläses 24 und/oder des Klimaanlagengebläses 25.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Überblick der Ein- und Aussteuerung des Außenluftgebläses 24, die von dem Klimaanlagen-Steuergerät durchgeführt wird, darstellt. Das Klimaanlagen-Steuergerät schaltet bei Schritt S100 zuerst das Außenluftgebläse 24 ein. Als nächstes bestimmt das Klimaanlagen-Steuergerät bei Schritt S110, ob die von dem Geruchskonzentrationssensor erfasste Geruchskonzentration der Außenluft größer als ein vorgegebener Wert ist.
Wenn das Klimaanlagen-Steuergerät bei Schritt S110 bestimmt, dass die Geruchskonzentration der Außenluft größer als der vorgegebene Wert ist, schaltet das Klimaanlagen-Steuergerät bei Schritt S120 das Außenluftgebläse 24 aus. Ferner bestimmt das Klimaanlagen-Steuergerät bei Schritt S130, dass die Geruchskonzentration der Außenluft niedriger als der vorgegebene Wert ist. Wenn das Klimaanlagen-Steuergerät bestimmt, dass die Geruchskonzentration der Außenluft niedriger als der vorgegebene Wert ist, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S100 zurück.
Wenn das Klimaanlagen-Steuergerät bei dem Schritt S130 bestimmt, dass die Geruchskonzentration der Außenluft größer oder gleich dem vorgegebenen Wert ist, wiederholt das Klimaanlagen-Steuergerät die Bestimmung des Schritts S130. Wenn das Klimaanlagen-Steuergerät bei dem Schritt S110 bestimmt, dass die Geruchskonzentration der Außenluft kleiner oder gleich dem vorgegebenen Wert, ist wiederholt das Klimaanlagen-Steuergerät die Bestimmung des Schritts S110.
Die Ein- und Aussteuerung des Klimaanlagengebläses 25 wird von dem Klimaanlagen-Steuergerät in einer zu 9 ähnlichen Weise durchgeführt. Daher wird die Beschreibung der Ein- und Aussteuerung des Klimaanlagengebläses 25 weggelassen.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform die Geruchskonzentration der Außenluft hoch ist, kann die Zuführung der Außenluft und/oder der Innenluft an die durchlässige Membran 13 beschränkt werden. Daher kann der Einritt der Gerüche in den Fahrgastraum 11 unterdrückt werden, indem die Menge an Gas, welche die durchlässige Membran 13 durchdringt, beschränkt wird.
Als solches können die Größe und die Kosten der Klimatisierungsvorrichtung für Fahrzeuge im Vergleich zu einem Fall, in dem man eine Vorrichtung zum Schließen der durchlässigen Membran 13 hat, um den Eintritt der Gerüche in den Fahrgastraum 11 zu beschränken, wenn die Geruchskonzentration der Außenluft hoch ist, verringert werden.
Die Gebläsestoppvorrichtung kann durch eine manuelle Stoppvorrichtung, wie etwa zum Beispiel einen Gebläsestoppschalter, der von einem Fahrgast betätigt wird, bereitgestellt werden.
(Neunte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine neunte Ausführungsform, in der die Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung an eine Klimaanlage für Fahrzeuge angepasst wird, beschrieben.
In der neunten Ausführungsform ist in den vorstehend beschriebenen fünften bis siebten Ausführungsformen eine Klappenumschaltvorrichtung, die die Menge des Beschlagens des Fensters erfasst oder schätzt und die Innen- und Außenluftumschaltklappe 37 in eine Position der Außenlufteinleitungsbetriebsart schaltet, bereitgestellt, um das Beschlagen des Fensters zu beschränken.
Die Klappenumschaltvorrichtung schaltet die Innen- und Außenluftumschaltklappe 37 in die Position der Außenlufteinleitungsbetriebsart, wenn die Menge des Beschlagens des Fensters einen vorgegebenen Wert überschreitet. In diesem Beispiel schaltet das vorstehend beschriebene (nicht gezeigte) Klimaanlagen-Steuergerät die Innen- und Außenluftumschaltklappe 37. Zum Beispiel kann die Schätzung des Beschlagens des Fensters von dem Klimaanlagen-Steuergerät durchgeführt werden. Das Klimaanlagen-Steuergerät berechnet die Menge des Fensterbeschlagens basierend auf der Innenlufttemperatur und der Innenluftfeuchtigkeit, die von einem Innenlufttemperatursensor und einem Innenluftfeuchtigkeitssensor erfasst werden.
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Überblick der Schaltsteuerung der Innen- und Außenluftumschaltklappe 37 durch das Klimaanlagen-Steuergerät darstellt. Zuerst bewegt das Klimaanlagen-Steuergerät die Innen- und Außenluftumschaltklappe 37 bei einem Schritt S200 in eine Position der Innenluftzirkulationsbetriebsart (Innenluftzirkulationsseite). Als nächstes bestimmt das Klimaanlagen-Steuergerät bei einem Schritt S210, ob die Menge des Beschlagens des Fensters größer als ein vorgegebener Wert ist.
Wenn das Klimaanlagen-Steuergerät bei Schritt S210 bestimmt, dass die Menge des Beschlagens des Fensters größer als der vorgegebene Wert ist, schaltet das Klimaanlagen-Steuergerät bei dem Schritt S220 die Innen- und Außenluftumschaltklappe 37 in die Position der Außenlufteinleitungsbetriebsart (Außenlufteinleitungsseite). Bei dem Schritt S230 bestimmt das Klimaanlagen-Steuergerät, ob die Menge des Beschlagens des Fensters niedriger als der vorgegebene Wert ist. Wenn das Klimaanlagen-Steuergerät bestimmt, dass die Menge des Beschlagens des Fensters niedriger als der vorgegebene Wert ist, kehrt die Steuerung zu dem Schritt S200 zurück.
Wenn das Klimaanlagen-Steuergerät bestimmt, dass die Menge des Beschlagens des Fensters größer oder gleich dem vorgegebenen Wert ist, wiederholt das Klimaanlagen-Steuergerät die Bestimmung des Schritts S230. Wenn das Klimaanlagen-Steuergerät bei dem Schritt S210 bestimmt, dass die Menge des Beschlagens des Fensters kleiner oder gleich dem vorgegebenen Wert ist, wiederholt das Klimaanlagen-Steuergerät die Bestimmung des Schritts S210.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform eine Konzentration von Dampf im Inneren des Fahrgastraums 11 hoch ist und das Fenster beschlagen ist, wird die Außenluft eingeleitet und die Konzentration des Dampfs im Inneren des Fahrgastraums 11 kann verringert werden. Daher kann das Beschlagen des Fensters beschränkt werden.
(Zehnte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine zehnte Ausführungsform, in der die Klimaanlage der vorliegenden Offenbarung an eine Klimaanlage für Behälter angepasst ist, beschrieben. 11 ist ein schematisches Diagramm einer Klimaanlage 200 für Behälter gemäß der zehnten Ausführungsform.
Wie in 11 gezeigt, hat die Klimaanlage 200 für Behälter ein Gehäuse 210, das ein darin zu lagerndes Objekt lagern kann. Das Gehäuse 210 der vorliegenden Ausführungsform ist als ein Kühlschrank, Gefrierschrank oder ein Gefrierbehälter, der Obst und Gemüse lagert, aufgebaut. Wenngleich eine Darstellung weggelassen ist, ist das Gehäuse 210 mit einer Klimatisierungsvorrichtung zum Einstellen der Temperatur der Innenluft auf eine gewünschte Temperatur versehen. Die Klimatisierungsvorrichtung kann einen bekannten Kühlkreislauf zum Kühlen einer Klimatisierungsluft verwenden und eine bekannte Heizung (elektrisch oder Verbrennung) zum Heizen einer Klimatisierungsluft verwenden.
Das Gehäuse 210 ist mit einem Innenluftzirkulationsgebläse 11 zum Zirkulieren der Innenluft in dem gesamten Inneren des Gehäuses 210 versehen. Das Gehäuse 210 ist ferner mit einem O₂-Sensor 21 zum Erfassen einer Konzentration von Sauerstoff in der Innenluft, einem CO₂-Sensor 213 zum Erfassen einer Konzentration von Kohlendioxid in der Innenluft, einem Feuchtigkeitssensor 214 zum Erfassen einer Feuchtigkeit der Innenluft versehen.
Das Gehäuse 210 ist mit einer durchlässigen Membraneinheit 220 versehen. Die durchlässige Membraneinheit 220 ist mit einem Durchgangsausbildungselement 221 versehen, das einen Außenluftdurchgang 222 und einen Innenluftdurchgang 223 bildet. Das Durchgangsausbildungselement 221 befindet sich innerhalb und außerhalb des Gehäuses 210, während es sich über die Wand des Gehäuses 210 als eine Grenze erstreckt. Die durchlässige Membran 13 ist an der Grenze zwischen dem Außenluftdurchgang 222 und dem Innenluftdurchgang 223 angeordnet. Das heißt, der Teil der Wand des Gehäuses 210 ist durch die durchlässige Membran 13 bereitgestellt. In dem Außenluftdurchgang 222 kann die Außenluft, die außerhalb des Gehäuses 210 vorhanden ist, entlang der Oberfläche der durchlässigen Membran 13 strömen. In dem Innenluftdurchgang 223 kann die Innenluft, die im Inneren des Gehäuses 210 vorhanden ist, entlang der Oberfläche der durchlässigen Membran 13 strömen.
Ein Außenluftgebläse 225 ist in dem Außenluftdurchgang 222 bereitgestellt, um das Strömen der Außenluft zu bewirken. Ein Innenluftgebläse 226 ist in dem Innenluftdurchgang 223 bereitgestellt, um das Strömen der Innenluft zu bewirken. Diese Gebläse 225, 226 sind eines, das unter Fluidvorrichtungen, die einem Gas kinetische Energie verleihen oder den Druck erhöhen, ein Verdichtungsverhältnis von weniger als zwei hat, sind insbesondere ein Ventilator, ein Gebläse oder ähnliches. Diese Gebläse 225, 226 umfassen einen Luftgebläseventilator und einen Motor, der den Ventiltor drehend antreibt.
In dem in 11 gezeigten Beispiel strömt die Außenluft in dem Außenluftdurchgang 222 von links nach rechts, und die Innenluft strömt in dem Innenluftdurchgang 213 von rechts nach links. Im Inneren des Gehäuses 210 wird von dem Innenluftzirkulationsgebläse 211 eine Zirkulationsströmung der Innenluft erzeugt. Wenn jedoch das Innenluftgebläse 226 nicht betrieben wird, wird die Strömung der Innenluft in dem Innenluftdurchgang 223 nicht erzeugt.
Wenn das Außenluftgebläse 225 oder das Innenluftgebläse 226 nicht in Betrieb sind, stagniert Gas in der Nachbarschaft der Oberfläche der durchlässigen Membran 13, und ein Konzentrationsunterschied zwischen der Außenluft und der Innenluft ist klein. Daher schreitet das Durchdringen von Gas nicht voran. Wenn in diesem Fall das Außenluftgebläse 225 und/oder das Innenluftgebläse 226 betrieben werden, kann die Stagnation des Gases in der Nachbarschaft der Oberfläche der durchlässigen Membran 224 gelöst werden und das Durchdringen des Gases kann fortschreiten.
Die Klimaanlage 200 für Behälter ist mit einem Steuergerät 250 versehen. Das Steuergerät 250 ist aus einem bekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und ähnlichem und seinen peripheren Schaltungen aufgebaut. Das Steuergerät 250 führt basierend auf in dem ROM gespeicherten Steuerprogrammen verschiedene Berechnungen und Verarbeitungen durch und steuert die Betriebe verschiedener mit einer Ausgangsseite verbundener Vorrichtungen. Das Steuergerät 250 empfängt Sensorsignale von dem O₂-Sensor 212, dem CO₂-Sensor 213 und dem Feuchtigkeitssensor 214. Das Steuergerät 250 gibt basierend auf diesen Sensorsignalen Steuersignale an das Außenluftgebläse 225 und das Innenluftgebläse 226 aus, um die Luftblassteuerung durchzuführen.
Das Obst und Gemüse atmen ebenfalls, nachdem sie in dem Gehäuse 210 gelagert sind. Daher ist die Konzentration von Sauerstoff im. Inneren des Gehäuses 210 niedriger als die der Atmosphäre, und die Konzentration von Kohlendioxid im Inneren des Gehäuses 210 ist höher als die der Atmosphäre. Es ist bekannt, dass die Atmung des Obsts und des Gemüses in einem Zustand, in dem die Konzentration von Sauerstoff niedrig ist und die Konzentration von Kohlendioxid hoch ist, verringert werden kann und die Frische lange Zeit beibehalten werden kann. Wenn andererseits die Konzentration von Sauerstoff übermäßig niedrig ist, findet der Stoffwechsel des Obsts und des Gemüses statt, und es besteht eine Möglichkeit, dass ein anderer Geschmack oder ein Fremdaroma oder eine Zersetzung erzeugt wird. Das Obst und Gemüse enthalten eine Menge an Feuchtigkeit. In dem Zustand, in dem das Obst und Gemüse in dem Gehäuse 210 gelagert sind, ist es wahrscheinlich, dass eine relative Feuchtigkeit des Gehäuses 210 aufgrund der von dem Obst und Gemüse abgegebenen Feuchtigkeit steigt. Wenn die relative Feuchtigkeit in dem Gehäuse 210 zu hoch ist, tritt eine Kondenswasserbildung auf. Wenn die relative Feuchtigkeit in dem Gehäuse 210 zu niedrig ist, verdorren das Obst und Gemüse. Beide Fälle sind nicht erwünscht, um die Frische des Obsts und Gemüses zu erhalten. Aus diesen Gründen ist es notwendig, die Konzentrationen von Sauerstoff und Kohlendioxid und die Feuchtigkeit des Gehäuses 210 auf gewünschten Bereichen zu halten, die zum Lagern des Obsts und Gemüses geeignet sind. Da das Steuergerät 250 in der vorliegenden Ausführungsform die Luftvolumen des Außenluftgebläses 25 und des Innenluftgebläses 26 in der vorliegenden Ausführungsform basierend auf den Sensorsignalen des O₂-Sensors 212, des CO₂-Sensors 213 und des Feuchtigkeitssensors 214 steuert, werden die Konzentrationen von Sauerstoff und Kohlendioxid und die relative Feuchtigkeit reguliert.
Da in der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform die durchlässige Membran 13 verwendet wird, kann nur das Gas (O₂, CO₂, H₂O), das den Konzentrationsunterschied zwischen der Außenluft und der Innenluft hat, überführt werden. Da ein Gas (zum Beispiel N₂) ohne den Konzentrationsunterschied zwischen der Außenluft und der Innenluft nicht überführt wird, wird daher die übermäßige Abgabe der Innenluft, deren Temperatur klimatisiert (in dieser Ausführungsform gekühlt) wird, an die Außenluft beschränkt. Als solches kann die thermische Last der Klimaanlage 200 für Behälter 200 verringert werden.
(Andere Ausführungsformen)
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist eine spezifische Anordnungsposition der durchlässigen Membran beispielhaft gezeigt. Die Anordnungsposition der durchlässigen Membran ist nicht auf diese Beispiele beschränkt, und die durchlässige Membran kann in einem Gepäckraum von Fahrzeugen, auf einer Seitenwand von Fahrzeugen oder ähnlichen angeordnet werden.
In der vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsform ist nur der Außenluftdurchgang 32 als der Außenlufteinleitungsdurchgang zum Einleiten der Außenluft in das Klimaanlagengebläse 25 bereitgestellt, und das durchlässige Membranmodul 33 ist in dem Außenluftdurchgang 32 angeordnet. Alternativ kann sie derart aufgebaut sein, dass ein anderer Durchgang, in dem das durchlässige Membranmodul 33 nicht angeordnet ist, parallel zu dem Außenluftdurchgang 32 als der Außenlufteinleitungsdurchgang bereitgestellt werden kann.
Die Strukturen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können auf jede geeignete Weise kombiniert werden.
(Durchlässiger Membranstrukturkörper)
In der Klimaanlage für Wohnhäuser, den Klimaanlagen für Fahrzeuge und der Klimaanlage für Behälter, die vorstehend beschrieben sind, kann anstelle der durchlässigen Membran 13 ein in 12 gezeigter durchlässiger Membranstrukturkörper 50a oder ein in 13 gezeigter durchlässiger Membranstrukturkörper 50b verwendet werden.
Der durchlässige Membranstrukturkörper 50a umfasst eine durchlässige Membran 13c und ein Trägerelement 42a. Die durchlässige Membran 13c hat eine ebene Form und wird von dem Trägerelement 42a gehalten, welches eine ebene Form hat und eine Oberfläche des durchlässigen Elements 13c eng kontaktiert. Das Trägerelement 42a kann nur einen Teil des durchlässigen Elements 13c, wie etwa einen peripheren Abschnitt des durchlässigen Elements 13c, kontaktieren oder kann die durchlässige Membran 13c vollständig kontaktieren.
Die durchlässige Membran 50b von 13 umfasst eine durchlässige Membran 13d und ein Trägerelement 42b. Die durchlässige Membran 13d hat eine gekräuselte Form und wird von dem gekräuselten Trägerelement 42b, das eine Oberfläche der durchlässigen Membran 13d kontaktiert, gehalten. Das Trägerelement 42b kann nur einen Teil der durchlässigen Membran 13d kontaktieren oder kann die durchlässige Membran 13d vollständig kontaktieren.
Die durchlässigen Membranen 13c, 13d werden durch eine Membran bereitgestellt, die aus dem vorstehend beschriebenen Polymermaterial gefertigt ist. Die Dicke der durchlässigen Membranen 13c, 13d ist vorzugsweise 0,1 bis 10 μm. Die Trägerelemente 42a, 42b sind eines, das Gase durchlassen kann. Beispiel für die Trägerelemente 42a, 42b sind ein papierförmiges Faserelement, ein poröses Element mit einem Porendurchmesser von 0,1 bis 500 μm und ein Netz. Die Dicke des Trägerelements ist vorzugsweise 50 bis 500 μm. Die Trägerelemente 42a, 42b sind vorzugsweise ein wärmeisolierendes Element. In derartigen Fällen ist es leicht, den Wärmewirkungsgrad der Klimaanlage 100 für Wohnhäuser zu verbessern.
Da die durchlässigen Membranen 13c, 13d gemäß diesen durchlässigen Membranstrukturkörpern 50a, 50b von den Trägerelementen gehalten werden, kann die Menge der Gase, welche die durchlässige Membran 13d durchdringen, vergrößert werden, in dem die Dicke der durchlässigen Membran 13c, 13d verringert wird, und die Festigkeit des durchlässigen Membranstrukturkörpers kann sichergestellt werden. Da ferner in dem durchlässigen Membranstrukturkörper 50b die Oberflächenbereiche der durchlässigen Membranen 13c, 13d größer werden, kann die Menge der Gase, welche die durchlässigen Membranen 13c, 13d durchdringen, weiter vergrößert werden.
Zum Beispiel können die vorstehend beschriebenen durchlässigen Membranstrukturkörper hergestellt werden, indem die durchlässige Membran durch das vorstehend beschriebene Filmausbildungsverarbeitungsverfahren auf einem Film, der in einer Nachverarbeitung entfernt werden kann, ausgebildet wird, das Trägerelement auf die ausgebildete durchlässige Membran überführt wird und der vorstehend beschriebene Film entfernt wird, nachdem das Tägerelement überführt wurde. Beispiele für den Film, der in einer Nachverarbeitung entfernbar ist, sind ein Film der durch Spülen mit Wasser, einem Lösungsmittel oder Chemikalien entfernt werden kann, und ein Film, der nach dem Reformieren durch UV-Strahlung, einen Elektronenstrahl oder ähnliches entfernt werden kann. Beispiele für das Verfahren zum Überführen des Trägerelements auf das durchlässige Element sind ein Verfahren zum Ankleben der durchlässigen Membran und des Trägerelements mit einem Bindemittel oder einem Klebstoff, der zwischen der durchlässigen Membran und dem Trägerelement eingefügt wird, und ein Verfahren zum Ankleben der durchlässigen Membran und des Trägerelements durch Auflösung mit Wärme oder einem Lösungsmittel.
Beispiele
Hier nachstehend wird die vorliegende Offenbarung unter Bezug auf Beispiele detaillierter beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die hier nachstehend beschriebenen Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
In dem Beispiel 1 wird die Synthese eines zyklischen Olefin-Additionspolymers (Polymer a) als ein Beispiel für die Herstellung eines Polymers beschrieben.
In einem mit Stickstoff gereinigten Glasbehälter wurden 53,6 g (0,2 Mol) des Monomers a und 37 mg (40 μMol) Trityltetra(Pentafluorphenyl)Borat {[Ph₃C][B(C₆F₅)₄} in 150 ml Toluen gelöst. Eine getrennt hergestellte Katalysatorlösung (eine Lösung, in der 9 mg (40 μMol) Cyclopentadienyl(Allyl)Palladium [C₅H₅PdC₃H₅] und 12 mg (40 μMol) Tricyclohexylphosophin [PCy₃] in 15 ml Toluen gelöst wurden) wurde der Lösung zugesetzt, und eine Polymerisationsreaktion wurde 5 Stunden lang bei Raumtemperatur (25°C) ausgeführt.
Nachdem die Reaktion beendet war, wurde die Polymerisationslösung in eine große Menge an Methanol gebracht, um das Polymer zu extrahieren, gefiltert, gespült und unter einem verringerten Druck 12 Stunden lang bei 120°C getrocknet. Als ein Ergebnis wurden 51,5 g (Ausbeute 91%) des Polymers a erhalten.
Das Molekulargewicht des erhaltenen Polymers a, wie durch die GPC-Messung gemessen, war Mn = 558000, und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers a war Mw/Mn = 3,22. [Chemikalie 11]
(Beispiel 2)
In dem Beispiel 2 wird die Synthese eines zyklischen Olefin-Additionspolymers (Polymer b) als ein Beispiel für die Herstellung eines Polymers beschrieben.
In einem mit Stickstoff gereinigten Glasbehälter wurden 37,5 g (0,14 Mol) des Monomers a, 5,6 g (0,06 Mol) des Monomers b und 37 mg (40 μMol) Trityltetra(Pentafluorphenyl)Borat {[Ph₃C][B(C₆F₅)₄} in 140 ml Toluen gelöst. Eine getrennt hergestellte Katalysatorlösung (eine Lösung, in der 9 mg (40 μMol) Cyclopentadienyl(Allyl)Palladium [C₅H₅PdC₃H₅] und 12 mg (40 μMol) Tricyclohexylphosophin [PCy₃] in 15 ml Toluen gelöst wurden) wurde der Lösung zugesetzt, und eine Polymerisationsreaktion wurde 5 Stunden lang bei Raumtemperatur (25°C) ausgeführt.
Nachdem die Reaktion beendet war, wurde die Polymerisationslösung in eine große Menge an Methanol gebracht, um das Polymer zu extrahieren, gefiltert, gespült und unter einem verringerten Druck 12 Stunden lang bei 120°C getrocknet. Als ein Ergebnis wurden 39,2 g (Ausbeute 91%) des Polymers b erhalten.
Das Molekulargewicht des erhaltenen Polymers b, wie durch die GPC-Messung gemessen, war Mn = 599000, und die Molekulargewichtsverteilung des erhaltenen Polymers b war Mw/Mn = 3,24. Es wurde durch 1 H-NMR-Spektrum bestätigt, dass das Zusammensetzungsverhältnis des Strukturkörpers, der von dem Monomer a abgeleitet wurde, und dem, der von dem Monomer b abgeleitet wurde, in dem Polymer a/b = 70/30 (Mol/Mol) war. [Chemikalie 12]
[Herstellung des Netzkörpers mit verbesserter Oberflächenhaftung
Ein Haftvermittler X-92-470 (gefertigt von der Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 10% eines Feststoffgehalts, ein Toluen-Ethyl-Acetat-Lösungsmittel) wurde gleichmäßig auf eine Oberfläche eines Netzkörpers (Material PET: Öffnungsverhältnis: 46%, Öffnungsdurchmesser: 85 μm) aufgebracht und wurde bei Raumtemperatur luftgetrocknet. Ferner wurde 5 Minuten lang eine Wärmebehandlung bei 120°C durchgeführt, um einen Netzkörper zu erhalten, dessen Oberflächenhaftung verbessert war.
(Vergleichsbeispiel 1)
Auf eine asymmetrische Membran, die als ein Beispiel 14 offenbart ist (siehe Abschnitt 0219 und 15) der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2011-12114 wird als ein Vergleichsbeispiel zu dem vorstehend beschriebenen Beispiel 1 und Beispiel 2 Bezug genommen.
[Auswertung der Membran]
(1) Prüfung des Vorhandenseins von Poren
In Bezug auf die asymmetrischen Membranen, die in den Beispielen und dem Vergleichsbeispiel erhalten werden, wurde deren Oberfläche (auf einer Seite der dichten Schicht in der asymmetrischen Membran) durch ein Rasterelektronenmikroskop (REM) beobachtet, und das Vorhandensein von Poren wurde geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. 14A ist ein Diagramm, das ein REM-Bild der asymmetrischen Membran des Beispiels 1 darstellt. 14B ist ein Liniendiagramm des REM-Bilds von 14A. 15A ist ein Diagramm, das ein REM-Bild der asymmetrischen Membran des Beispiels 2 darstellt. 15B ist ein Liniendiagramm des REM-Bilds von 15A. 16A ist ein Diagramm, das ein REM-Bild der asymmetrischen Membran des Vergleichsbeispiels darstellt. 16B ist ein Liniendiagramm des REM-Bilds von 16A.
(2) Gasdurchlässigkeitskoeffizient
(Gleichmäßiges Druckverfahren)
Unter Verwendung einer Vorrichtung zum Messen einer Gasdurchlässigkeit bei einem gleichmäßigen Druck (hergestellt von der DENSO CORPORATION, siehe eine Gasdurchlässigkeitsbewertungsvorrichtung in 17) wurden die Gasdurchlässigkeitskoeffizienten von Sauerstoff und Kohlendioxid (P(O₂) und P(CO₂)) der in den Beispielen 1, 2 erhaltenen asymmetrischen Membran und der auf der Wasseroberfläche schwimmenden Membran, die in dem Vergleichsbeispiel erhalten wurde, unter den folgenden Messbedingungen gemessen. Die erhaltenen Gasdurchlässigkeitskoeffizienten (P(O₂) und P(CO₂)) wurden durch die Dicke (L) der Membran geteilt, um die Gasdurchdringungsraten (P(O₂)/L und P(CO₂)/L) zu berechnen. Auch das Trennverhältnis α (= P(O₂)/P(CO₂)) wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
In Bezug auf eine anfängliche Umgebung in der Auswertungsvorrichtung wurde die Anfangskonzentrationsumgebung erzeugt, indem das Gas von einem Zylinder, in dem die Konzentrationen von Sauerstoff und Kohlendioxid im Voraus eingestellt (zum Beispiel Sauerstoffkonzentration: 20,5%, Kohlendioxidkonzentration: 4000 ppm) waren, an die Auswertungskammer zugeführt wurde. Außerhalb der Auswertungskammer ist Atmosphärenluft (Sauerstoffkonzentration 20,8 bis 20,9%, Kohlendioxidkonzentration: 400 bis 600 ppm). Eine (nicht gezeigte) Trennplatte ist in einem Membraninstallationsteil bereitgestellt, um die Membran durch die Trennplatte von der Außenluft abzuriegeln, bevor die Auswertung beginnt. Die Auswertung der Membran wurde begonnen, indem die Trennplatte in dem Membraninstallationsteil unter den nachstehenden Messbedingungen entfernt wurde und der Gasaustausch zwischen dem Äußeren und dem Inneren der Auswertungskammer durchgeführt wurde. Nämlich wurden die Gasdurchdringungsraten in Bezug auf den Sauerstoff und das Kohlendioxid basierend auf Änderungen in den Gaskonzentrationen der zwei Komponenten in der Auswertungskammer gemessen. In der Anfangskonzentrationsumgebung war die Strömungsrichtung der zu messenden Gase in Bezug auf die Membran derart, dass Sauerstfoffgas von außen nach innen strömt, und Kohlendioxid von innen nach außen strömt. Die Konzentration von Sauerstoff und die Konzentration von Kohlendioxid innerhalb und außerhalb der Auswertungskammer wurden von einem Sauerstoffsensor (hergestellt von der Chino Corporation, Modell: MG1200) und einem Kohlendioxidsensor (hergestellt von Vaisala Corporate, Modell: GMP343 ver6) gemessen und auf einem Messwerterfasser (hergestellt von der Chino Corporation, Modell: KIDS ver6) aufgezeichnet.
(Messbedingungen)

Temperatur: 23 ± 2 Grad
Druckunterschied an der Membran: null
Partialdruckunterschiede in den Gasen an der Membran: Sauerstoff 0,0013–0,0066 atm, Kohlendioxid 0,0001–0,0011 atm.

(3) SPM-Sperrverhältnis
Das SPM-Sperrverhältnis wurde in dem nachstehenden Verfahren unter Verwendung einer Messvorrichtung (siehe 18) gemessen, in der eine mit einem Nanopartikel-Generator (hergestellt von Palas, Modell: GFG-1000) verbundene Schicht A und eine mit einem Partikelzähler (hergestellt von TSI Incorporated, Modell: SMPS-3034) verbundene Schicht B über eine Halterung gekoppelt wurden, in der eine Membranprobe angeordnet war. Die Ergebnisse sind wie in Tabelle 1 gezeigt.

(i) Von dem Nanopartikel-Generator wurden Kohlenstoffpartikel mit Partikelgrößen von 10 bis 500 nm erzeugt und in der Schicht A gelagert.
(ii) Eine Probe einer asymmetrischen Membran (einer auf einer Wasseroberfläche schwimmenden Membran) wurde auf der Probenhalterung angeordnet (Membranfläche: maximal 16 cm²), und ein Ventil V1 zwischen der Probenhalterung und der Schicht B wurde geschlossen, um den Druck in der Schicht B zu verringern, bis der Druckunterschied zwischen der Schicht A und der Schicht B1 kPa erreichte.
(iii) Das Ventil V1 wurde geöffnet, und Kohlenstoffpartikel wurden durch Gase, die durchdringen, wenn der Druck in der Schicht B auf den Atmosphärendruck zurückkehrt, befördert, um an die Membran zugeführt zu werden, und die Kohlenstoffpartikel, welche die Membran durchdrangen, wurden in der Schicht B gelagert.
(iv) Die Konzentration der Kohlenstoffpartikel in der Schicht B wurde unter Verwendung des Partikelzählers gemessen.
(v) Das SPM-Sperrverhältnis wurde basierend auf dem folgenden Ausdruck berechnet.

SPM-Sperrverhältnis [Massen-%] = 100 × {(Cein – Caus)/Cein} (Cein: die Partikelkonzentration [μg/ml] in der Schicht A, Caus: die Partikelkonzentration [μg/ml] in der Schicht B)
(4) Festigkeit der Membran
Die Festigkeit der Membran wurde unter Verwendung einer in 19 gezeigten Vorrichtung gemessen. Die Vorrichtung umfasst einen 7l-Aluminiumbehälter (hergestellt von der DENSO CORPORATION) mit einem Membraninstallationsteil, auf dem eine Membran montiert ist, einen Lufteinleitungsteil, der Luft in den Behälter einleitet, einen Druckmessteil (Druckmessung), der den Druck in dem Behälter misst, und einen Messteil für eingeleitete Luft (Durchsatzmesser), der die Menge der in den Behälter eingeleiteten Luft misst.
Der Lufteinleitungsteil kann jeder sein, der geförderte Luft liefern kann, wie etwa einen Kompressor, und Luft im Inneren eines Korridors. Der Druckmessteil ist ein Teil, der die Auswertung durch Einleiten von Luft in den Behälter, in dem ein Druckmessgerät (hergestellt von der Nidec Copal Electronics Corp. Modell: PG-30-101R oder PG30-102R) installiert ist, durchführt (zum Beispiel von 1 bis 50 kPa). Der Luftmessteil maß den Gasdurchsatz (zum Beispiel von 1 bis 200 sccm) bei einem beliebigen Druck (im Bereich von 1 bis 50 kPa) mit einem Massendurchsatzmesser (hergestellt von der Kojima Instruments, Inc., Modell: 3100). In Bezug auf das Druckmessgerät und den Massendurchsatzmesser wird bevorzugt, die Kombination des Druckmessgeräts und des Massendurchsatzmessers gemäß dem Widerstand der Membran, der Festigkeit der Membran und ähnlichem zu ändern (insbesondere in einem Fall, in dem die Auswertung bei einem Druck von nicht mehr als 1 kPa notwendig ist).
Ein Auswertungsverfahren wird nachstehend beschrieben. Wenngleich in dem Beispiel ein Verfahren zum Messen eines Behälterinnendrucks bei einem festen Durchsatz beschrieben wird, kann ein gegenteiliges Verfahren verwendet werden.

Zuerst wurde, nachdem eine Membran an dem Membraninstallationsteil des Behälters installiert wurde, die Luft in den Behälter eingeleitet und ihr Durchsatz wurde auf einer beliebigen Rate (1 bis 200 sccm) gehalten. Als sich der Behälterinnendruck stabilisiert hatte, wurde die von der Membran unter dem Druck abgegebene Strömungsmenge als der Luftdurchsatz in dem Messteil für die eingeleitete Luft betrachtet und wurde als der Luftdurchsatz bei dem Druck verwendet. Die Messung wurde durchgeführt, indem der Luftdurchsatz allmählich von dem niedrigsten Luftdurchsatz erhöht wurde (zum Beispiel indem alle 1% auf den Enddurchsatz erhöht wurde). Eine Erscheinung, dass der Behälterinnendruck sinkt, wird bei manchem Luftdurchsatz beobachtet. Als ein Hinweis auf die Festigkeit der Membran wurden Druckdaten, die unmittelbar vor der Druckverringerung beobachtet wurden, verwendet. Die Daten sind in Tabelle 1 gezeigt. Gemäß der Tabelle 1 wird zu schätzen gewusst, dass die Festigkeit der Membran in den Beispielen 1, 2 der vorliegenden Offenbarung im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel erheblich verbessert ist. [Tabelle 1]

	Polymer	Haftungsverbesserung	Nr.	Trennverhältnis p(O₂)/P(CO₂)	nSPM-Sperrverhältnis	Festigkeitsauswertung
	Polymer	Haftungsverbesserung	Nr.	Trennverhältnis p(O₂)/P(CO₂)	Gew.-%	kPa
Bsp. 1	a	Ja	1	1,18	> 99,9%	100
Bsp. 1	a	Ja	2	1,22	> 99,9%	110
Bsp. 2	b	Ja	1	1,20	> 99,9%	100
Bsp. 2	b	Ja	2	1,27	> 99,9%	120
Vgl. bsp.		Ja		1,35	99,81%	43,2

Claims

Klimaanlage, die eine durchlässige Membran aufweist, wobei die Klimaanlage eine Gaszufuhr durch die durchlässige Membran an einen Raum, der klimatisiert werden soll, und/oder eine Gasableitung aus dem Raum, der klimatisiert werden soll, durch die durchlässige Membran durchführt, wobei die durchlässige Membran eine asymmetrische Membran ist, die aus einem zyklischen Olefin-Additionspolymer gefertigt ist, das durch eine Additionspolymerisation eines zyklischen Siloxans mit Olefinfunktionalität erhalten wird, das durch eine nachstehend angegebene Formel (1) ausgedrückt wird, oder durch die Additionspolymerisation des zyklischen Siloxans mit Olefinfunktionalität, das durch die Formel (1) ausgedrückt wird, und einer zyklischen Olefinverbindung, die durch die nachstehend angegebene Formel (2) ausgedrückt wird, wobei ein Anteil einer Struktureinheit, die von dem durch die nachstehend angegebene Formel (1) ausgedrückten Siloxan mit der zyklischen Olefinfunktionalität abgeleitet wird, 5 bis 100 Mol-% des Additionspolymers ist, und wobei eine mittlere Molekulargewichtszahl (Mn) im Sinne der Polystyrol-Umwandlung, wie durch GPC (Gelpermeationschromatografie) unter Verwendung von Tetrahydrofuran als ein Lösungsmittel gemessen, 10000 bis 2000000 beträgt, wobei in der Formel (1) R¹ eine einwertige organische Gruppe ohne eine aliphatische ungesättigte Bindung ist und identisch oder verschieden voneinander ist, s eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist, i 0 oder 1 ist und j eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, wobei in der Formel (2) A¹ bis A⁴ jeweils unabhängig ist: ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Substituentengruppe, die aus einer Alkylgruppe, einer Alkenylgruppe, einer Cycloalkylgruppe, einer Arylgruppe, einer Alkoxygruppe, einer Aryloxygruppe und einer halogenierten Kohlenwasserstoffgruppe, die jeweils eine Kohlenstoffzahl von 1 bis 10 haben, ausgewählt wird, oder eine polare Substituentengruppe, die aus einer Oxetanylgruppe und einer Alkxycarbonylgruppe ausgewählt wird, wobei A¹ und A² oder A¹ und A³ zusammen mit einem Kohlenstoffatom, an das sie angebunden sind, eine alizyklische Struktur, eine aromatische Ringstruktur, eine Kohlenstoffimidgruppe oder eine Säureanhydridgruppe bilden können und k 0 der 1 ist.
Klimaanlage gemäß Anspruch 1, wobei das Polymermaterial ein Polymermaterial ist, in dem ein Silicafüllstoff verteilt ist.
Klimaanlage gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Verhältnis zwischen einem Sauerstoffdurchlässigkeitskoeffizient P(O₂) und einem Kohlendioxiddurchlässigkeitskoeffizient P(CO₂) der asymmetrischen Membran bei 23 + 2°C und ohne Druckdifferenz über die Membran eine nachstehend angegebene Formel (3) erfüllt. 1,0 < P(O₂)/P(CO₂) < 1,70 (3)
Klimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Klimaanlage eine Klimaanlage für ein Fahrzeug ist.
Klimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Klimaanlage eine Klimaanlage für ein Wohnhaus ist.
Klimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Klimaanlage eine Klimaanlage für einen Behälter ist.