JP7252293B1 - 空気浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】多数の微細孔を有する気体透過膜を用いて空気を浄化する空気浄化システムであって、フィードガスを供給するエリアとスイープガスを供給するエリアに気圧差がある場合に、フィードガスを供給するエリアの気圧を維持するために必要なエネルギを抑制できる空気浄化システムを提供する。【解決手段】空気浄化システムは、多数の微細孔を有する気体透過膜３０で隔てられた第１空間３１及び第２空間３２を含む二酸化炭素除去装置１１と、第１空間にフィードガスを供給する第１エリア１０１に空気を供給し又は第１エリアから空気を排出する補償流路１６と、気体透過膜を介して第１空間から第２空間へ漏れたフィードガスの量に応じた空気を第１エリアに供給し、又は、気体透過膜を介して第２空間から第１空間へ漏れたスイープガスの量に応じた空気を第１エリアから排出するよう補償流路を通過する空気の流量を調整する補償空気調整装置１９と、を備えている。【選択図】図１

Description

本開示は、空気浄化システムに関する。

多数の微細孔を有する気体透過膜で空間を仕切り、気体透過膜で隔てられた２つの空間にそれぞれ二酸化炭素濃度が異なる空気を供給する。そうすると、二酸化炭素濃度が高い空気が供給された空間から、二酸化炭素濃度の低い空気が供給された空間へ二酸化炭素が移動する。特許文献１には、この現象を利用した二酸化炭素除去装置を含む空気浄化システムが開示されている。

特許文献１に記載の空気浄化システムは、二酸化炭素除去装置が気体透過膜で隔てられた第１空間と第２空間を有している。そして、浄化対象の部屋の空気が第１空間へ供給され、屋外の空気が第２空間に供給される。第１空間に供給された部屋の空気はその中の人間等が排出する二酸化炭素により二酸化炭素濃度が高くなっているが、第１空間を通過することで二酸化炭素濃度が低下する。二酸化炭素濃度が低下した空気は、第１空間からもとの部屋に戻される。これにより、部屋の空気が浄化される。以下では、第１空間へ供給する二酸化炭素濃度が高い空気を「フィードガス」と称し、第２空間へ供給する二酸化炭素濃度が低い空気を「スイープガス」と称する。

特許文献１に記載の空気浄化システムでは、さらに、第１空間と第２空間の気圧が実質的に同等になるように制御を行っている。第１空間と第２空間の気圧を実質的に同等にすることで、気体透過膜を介してフィードガスとスイープガスが混合するのを抑制できる。その結果、フィードガスが戻る部屋の温度変化が抑えられ、空調装置の負荷を軽減することができる。

特開２０２０－１２４６８４号公報

さらに、二酸化炭素除去装置の第１空間にフィードガスを供給するエリア（上記の例では「部屋」に相当）と二酸化炭素除去装置の第２空間にスイープガスを供給するエリア（上記の例では「屋外」に相当）に気圧差がある場合、フィードガス又はスイープガスの圧力を調整して、第１空間と第２空間の気圧を同じにできれば、第１空間から第２空間にフィードガスが漏れることもなく、第２空間から第１空間にスイープガスが漏れることもない。そのため、第１空間にフィードガスを供給するエリアの空気量は変わらず、気圧を一定に維持することができる。

ここで、第１空間にフィードガスを供給するエリアと第２空間にスイープガスを供給するエリアの気圧が同じ程度であれば、第１空間と第２空間の気圧を同じにするために必要なエネルギはわずかである。ところが、第１空間にフィードガスを供給するエリアと第２空間にスイープガスを供給するエリアに一定以上の気圧差がある場合、第１空間と第２空間の気圧を同じにするためには、気圧差に相当する圧力分だけフィードガス又はスイープガスを昇圧する必要があり、非常に大きなエネルギが必要となる。

そこで、本開示は、多数の微細孔を有する気体透過膜を用いて空気を浄化する空気浄化システムであって、二酸化炭素除去装置にフィードガスを供給するエリアと二酸化炭素除去装置にスイープガスを供給するエリアに気圧差がある場合に、フィードガスを供給するエリアの気圧を維持するために必要なエネルギを抑制できる空気浄化システムを提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る空気浄化システムは、多数の微細孔を有する気体透過膜で隔てられた第１空間及び第２空間を含む二酸化炭素除去装置と、第１エリアの空気をフィードガスとして前記第１空間へ導くフィードガス送り流路と、前記第１空間のフィードガスを前記第１エリアへ導くフィードガス戻り流路と、第２エリアの空気をスイープガスとして前記第２空間へ導くスイープガス送り流路と、前記第２空間のスイープガスを前記第２エリアへ導くスイープガス戻り流路と、前記第１エリアに空気を供給し又は前記第１エリアから空気を排出する補償流路と、前記気体透過膜を介して前記第１空間から前記第２空間へ漏れたフィードガスの量に応じた空気を前記第１エリアに供給し、又は、前記気体透過膜を介して前記第２空間から前記第１空間へ漏れたスイープガスの量に応じた空気を前記第１エリアから排出するよう前記補償流路を通過する空気の流量を調整する補償空気調整装置と、を備えている。

上記の空気浄化システムによれば、二酸化炭素除去装置にフィードガスを供給するエリアと二酸化炭素除去装置にスイープガスを供給するエリアに気圧差がある場合に、フィードガスを供給するエリアの気圧を維持するために必要なエネルギを抑制することができる。

図１は、空気浄化システムのブロック図である。 図２は、空気浄化プログラムのフロー図である。 図３は、漏れ補償プログラムのフロー図である。 図４は、第２実施形態に係る空気浄化システムのブロック図である。 図５は、第２実施形態に係る漏れ補償プログラムのフロー図である。

（第１実施形態）
はじめに、第１実施形態に係る空気浄化システム１００を説明する。図１は、第１実施形態に係る空気浄化システム１００のブロック図である。空気浄化システム１００は、第１エリア１０１の空気を浄化する。本実施形態の第１エリア１０１は、周囲よりも気圧が高く、例えば、外部からの空気の流入を嫌うクリーンルームなどである。一例として、第１エリア１０１の気圧は２．５Ｐａ（ゲージ圧）よりも高い。

図１に示すように、空気浄化システム１００は、二酸化炭素除去装置１１と、フィードガス送り流路１２と、フィードガス戻り流路１３と、スイープガス送り流路１４と、スイープガス戻り流路１５と、補償流路１６と、フィードガス調整装置１７と、スイープガス調整装置１８と、補償空気調整装置１９と、気圧計２０と、二酸化炭素濃度計２１と、制御装置２２と、を備えている。以下、これらの構成要素について順に説明する。

＜二酸化炭素除去装置＞
二酸化炭素除去装置１１は、多数の微細孔を有する気体透過膜３０で隔てられた第１空間３１及び第２空間３２を含んでいる。微細孔の直径は、例えば５０ｎｍ以下である。図１では、気体透過膜３０が平板状である場合を示しているが、気体透過膜３０の形状はこれに限定されない。例えば、気体透過膜３０は、中空糸状であってもよい。この場合、例えば、中空糸の内側が第１空間３１となり、中空糸の外側が第２空間３２となる。

第１空間３１には第１エリア１０１から空気が供給され、第２空間３２には第２エリア１０２から空気が供給される。第１空間３１に供給される空気は「フィードガス」であり、第２空間３２に供給される空気は「スイープガス」である。本実施形態では、第１空間３１に供給されるフィードガスの二酸化炭素濃度は、第２空間３２に供給されるスイープガスの二酸化炭素濃度よりも高い。また、第１空間３１に供給されるフィードガスの酸素濃度は、第２空間３２に供給されるスイープガスの酸素濃度よりも低い。

この場合、第１空間３１に供給されたフィードガスと第２空間３２に供給されたスイープガスの分圧差によって、第１空間３１から第２空間３２へ二酸化炭素が移動し、第２空間３２から第１空間３１へ酸素が移動する。これにより、第１空間３１に供給されたフィードガスの二酸化炭素濃度が低下し、酸素濃度が上昇する。

＜フィードガス送り流路＞
フィードガス送り流路１２は、第１エリア１０１の空気をフィードガスとして第１空間３１へ導く流路である。フィードガス送り流路１２の上流端は第１エリア１０１に開口しており、フィードガス送り流路１２の下流端は第１空間３１に開口している。

＜フィードガス戻り流路＞
フィードガス戻り流路１３は、第１空間３１のフィードガスを第１エリア１０１へ導く流路である。フィードガス戻り流路１３の上流端は第１空間３１に開口しており、フィードガス戻り流路１３の下流端は第１エリア１０１に開口している。なお、第１空間３１から戻った空気がすぐにフィードガス送り流路１２を介して第１空間３１に供給されないように、第１エリア１０１におけるフィードガス戻り流路１３が開口している位置とフィードガス送り流路１２が開口している位置は一定距離以上離れていることが望ましい。

＜スイープガス送り流路＞
スイープガス送り流路１４は、第２エリア１０２の空気をスイープガスとして第２空間３２へ導く流路である。スイープガス送り流路１４の上流端は第２エリア１０２に開口しており、スイープガス送り流路１４の下流端は第２空間３２に開口している。

本実施形態の第２エリア１０２は例えば屋外である。また、第２エリア１０２の気圧は、第１エリア１０１の気圧よりも低い。さらに、第２エリア１０２の空気の二酸化炭素濃度は、第１エリア１０１の空気の二酸化炭素濃度よりも低い。また、第２エリア１０２の空気の酸素濃度は、第１エリア１０１の空気の酸素濃度よりも高い。

＜スイープガス戻り流路＞
スイープガス戻り流路１５は、第２空間３２のスイープガスを第２エリア１０２へ導く流路である。スイープガス戻り流路１５の上流端は第２空間３２に開口しており、スイープガス戻り流路１５の下流端は第２エリア１０２に開口している。

＜補償流路＞
補償流路１６は、第１エリア１０１に空気を供給する流路である。本実施形態の補償流路１６は、第２エリア１０２の空気を第１エリア１０１に供給する。そのため、補償流路１６の上流端は第２エリア１０２に開口しており、補償流路１６の下流端は第１エリア１０１に開口している。

＜フィードガス調整装置＞
フィードガス調整装置１７は、フィードガスの流量を調整する装置である。本実施形態のフィードガス調整装置１７は、フィードガス送り流路１２に位置するフィードガス送風機４１を含んでいる。ただし、フィードガス調整装置１７の構成はこれに限定されない。例えば、フィードガス調整装置１７は、フィードガス送り流路１２に位置するバルブを含んでいてもよく、フィードガス戻り流路１３に位置する送風機を含んでいてもよい。なお、フィードガス調整装置１７の送風機が位置する流路には、消音器を設けてもよい。

＜スイープガス調整装置＞
スイープガス調整装置１８は、スイープガスの流量を調整する装置である。本実施形態のスイープガス調整装置１８は、スイープガス送り流路１４に位置するスイープガス送風機４２を含んでいる。ただし、スイープガス調整装置１８の構成はこれに限定されない。例えば、スイープガス調整装置１８は、スイープガス送り流路１４に位置するバルブを含んでいてもよく、スイープガス戻り流路１５に位置する送風機を含んでいてもよい。なお、スイープガス調整装置１８の送風機が位置する流路には、消音器を設けてもよい。

＜補償空気調整装置＞
補償空気調整装置１９は、補償流路１６を通過する空気の流量を調整する装置である。本実施形態の補償空気調整装置１９は、補償流路１６に位置する補償空気送風機４３と、補償流路１６の補償空気送風機４３よりも第１エリア１０１寄りに位置する補償流路バルブ４４を含んでいる。ただし、補償空気調整装置１９の構成はこれに限定されない。例えば、補償空気調整装置１９は、補償流路バルブ４４を含んでいなくてもよい。また、補償空気送風機４３が位置する補償流路１６には、消音器を設けてもよい。さらに、補償空気調整装置１９は、二酸化炭素除去装置１１と結合していてもよく、離れていてもよい。また、複数の第１エリア１０１にそれぞれ補償流路１６が接続されている場合、１つの補償空気調整装置１９が複数の補償流路１６を通過する空気の流量を調整してもよい。

＜気圧計＞
気圧計２０は、第１エリア１０１の気圧を測定する計測装置である。気圧計２０は制御装置２２と電気的に接続されており、気圧計２０で測定した第１エリア１０１の気圧は測定信号として制御装置２２に送信される。

＜二酸化炭素濃度計＞
二酸化炭素濃度計２１は、第１エリア１０１の空気の二酸化炭素濃度を測定する計測装置である。二酸化炭素濃度計２１は制御装置２２と電気的に接続されており、二酸化炭素濃度計２１で測定した第１エリア１０１の空気の二酸化炭素濃度は測定信号として制御装置２２に送信される。

＜制御装置＞
制御装置２２は、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、及び、Ｉ／Ｏインターフェース等を有している。制御装置２２の不揮発性メモリには、後述する空気浄化プログラム、漏れ補償プログラム、及び、各種データが保存されており、プロセッサが各プログラムに基づき揮発性メモリを用いて演算処理を行う。

上述のとおり、制御装置２２は、気圧計２０及び二酸化炭素濃度計２１と電気的に接続されており、これらの計測装置から受信した測定信号に基づいて、第１エリア１０１の気圧及び第１エリア１０１の空気の二酸化炭素濃度を取得することができる。さらに、制御装置２２は、フィードガス調整装置１７、スイープガス調整装置１８、及び、補償空気調整装置１９と電気的に接続されており、これらの装置に制御信号を送信することで、フィードガスの流量、スイープガスの流量、及び、補償流路１６を通過する空気の流量を制御することができる。

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuits)、従来の回路、および／または、それらの組合せ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組合せであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。

＜空気浄化プログラム＞
次に、制御装置２２が実行する空気浄化プログラムについて説明する。空気浄化システムは、第１エリア１０１の空気がそこに存在する人間等が排出する二酸化炭素により二酸化炭素濃度が上昇するに際し、その二酸化炭素濃度を所定の濃度に維持するためのプログラムである。図２は、空気浄化プログラムのフロー図である。

図２に示すように、空気浄化プログラムが開始されると、制御装置２２は、第１エリア１０１の空気の二酸化炭素濃度（以下、「実二酸化炭素濃度」と称する）を取得する（ステップＳ１）。制御装置２２は、二酸化炭素濃度計２１から測定信号を受信することで、実二酸化炭素濃度を取得することができる。

続いて、制御装置２２は、ステップＳ１で取得した実二酸化炭素濃度が、所定の目標二酸化炭素濃度よりも高いか否かを判定する（ステップＳ２）。目標二酸化炭素濃度は、例えば屋外（第２エリア１０２）の空気の二酸化炭素濃度と同じかわずかに高い値に設定されている。

制御装置２２は、実二酸化炭素濃度が目標二酸化炭素濃度よりも高いと判定したとき（ステップＳ２でＹＥＳ）、フィードガスの流量及びスイープガスの流量を増加する（ステップＳ３）。制御装置２２がフィードガス調整装置１７及びスイープガス調整装置１８に制御信号を送信することで、フィードガスの流量及びスイープガスの流量を調整することができる。これにより、二酸化炭素除去装置１１において、第１空間３１から第２空間３２への二酸化炭素の移動量が増加し、実二酸化炭素濃度が低下する。

一方、制御装置２２は、実二酸化炭素濃度が目標二酸化炭素濃度よりも高くないと判定したとき（ステップＳ２でＮＯ）、フィードガスの流量及びスイープガスの流量を減少する（ステップＳ４）。

ステップＳ３及びステップＳ４を経た後は、ステップＳ１に戻って各ステップを繰り返す。このように、各ステップを繰り返すことにより、第１エリア１０１の空気の二酸化炭素濃度が所定の目標二酸化炭素濃度に維持される。

なお、前述のとおり、第２エリア１０２の気圧は、第１エリア１０１の気圧よりも低い。そのため、スイープガス戻り流路１５にオリフィス等を設け、スイープガス送風機４２の出力を増加させれば、第１空間３１と第２空間３２の気圧差がなくなり、第１空間３１のフィードガスが気体透過膜３０を介して第２空間３２に漏れるのを防ぐことができる。ところが、このような制御は、スイープガス送風機４２の出力を大幅に増加させなければならず、非常に大きなエネルギが必要となる。

そこで、本実施形態では、第１空間３１のフィードガスが第２空間３２に漏れるのを許容している。ただし、フィードガスが第２空間３２に漏れるのを許容すると、第１エリア１０１に戻るフィードガスの流量が減って第１エリア１０１の気圧が低下するおそれがある。そこで、本実施形態では、制御装置２２が以下に説明する漏れ補償プログラムを実施している。

＜漏れ補償プログラム＞
次に、制御装置２２が実行する漏れ補償プログラムについて説明する。漏れ補償プログラムは、第１空間３１のフィードガスが第２空間３２に漏れることによる第１エリア１０１の気圧低下を抑制するプログラムである。図３は、漏れ補償プログラムのフロー図である。漏れ補償プログラムは、上述した空気浄化プログラムと並行に実行される。

図３に示すように、漏れ補償プログラムが開始されると、制御装置２２は、第１エリア１０１の気圧（以下、「実気圧」と称する）を取得する（ステップＳ１１）。制御装置２２は、気圧計２０から測定信号を受信することで、実気圧を取得することができる。

続いて、制御装置２２は、ステップＳ１１で取得した実気圧が、所定の目標気圧よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１２）。本実施形態の目標気圧は、屋外（第２エリア１０２）の気圧よりも高い値に設定されている。

制御装置２２は、実気圧が目標気圧よりも低いと判定したとき（ステップＳ１２でＹＥＳ）、補償流路１６を通過する空気、つまり第１エリア１０１に供給する空気の流量を増加する（ステップＳ１３）。制御装置２２が補償空気調整装置１９に制御信号を送信することで、補償流路１６を通過する空気の流量を調整することができる。これにより、第１エリア１０１の気圧が上昇し、フィードガスの漏れによる第１エリア１０１の気圧低下を抑制することができる。

一方、制御装置２２は、実気圧が目標気圧よりも低くないと判定したとき（ステップＳ１２でＮＯ）、補償流路１６を通過する空気の流量を減少させる（ステップＳ１４）。

ステップＳ１３及びステップＳ１４を経た後は、ステップＳ１１に戻って各ステップを繰り返す。このように、各ステップを繰り返すことにより、第１エリア１０１の気圧が目標気圧に維持される。つまり、気体透過膜３０を介して第１空間３１から第２空間３２へ漏れたフィードガスの量に応じた空気を第１エリア１０１に供給する。これにより、第１エリア１０１の気圧低下を抑制することができる。

なお、第１エリア１０１に供給する空気量、つまりフィードガスの漏れ量は、第２エリア１０２から第２空間３２に供給するスイープガス全体の量に比べてはるかに少ない。そのため、第１エリア１０１に空気を供給するエネルギは、第２空間３２に供給するスイープガスを第１空間３１の気圧に合わせて昇圧するエネルギに比べてはるかに少ない。例えば、第１空間３１と第２空間３２の差圧が１ｋＰａであれば、フィードガスの漏れ量は、フィードガスの流量の約５％である。したがって、本実形態によれば、少ないエネルギで、第１エリア１０１の空気を浄化しつつ、第１エリア１０１の気圧を維持することができる。

＜変形例＞
フィードガスが第１空間３１から第２空間３２へ漏れると、それに応じて第１エリア１０１の気圧が低下することから、以上では第１エリア１０１の気圧に基づいて、第１エリア１０１に供給する空気の量を調整していた。ただし、フィードガスが第１空間３１から第２空間３２へ漏れた量を算出し（取得し）、漏れた量に基づいて第１エリア１０１に供給する空気の量を調整してもよい。例えば、フィードガス送り流路１２における気体の流量とフィードガス戻り流路１３における気体の流量を比べれば、フィードガスが第１空間３１から第２空間３２へ漏れた量を算出することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る空気浄化システム２００を説明する。図４は、第２実施形態に係る空気浄化システム２００のブロック図である。第１実施形態に係る空気浄化システム１００と同様に、本実施形態に係る空気浄化システム２００も第１エリア１０１の空気を浄化する。ただし、本実施形態の第１エリア１０１は、周囲よりも気圧が低く、例えば、外部への空気の流出を嫌う部屋などである。一例として、第１エリア１０１の気圧は－２．５Ｐａ（ゲージ圧）よりも低い。

上記のとおり、本実施形態では、第１エリア１０１の気圧は、第２エリア１０２の気圧よりも低い。そのため、本実施形態では、第１空間３１のフィードガスが第２空間３２に漏れるのではなく、第２空間３２のスイープガスが気体透過膜３０を介して第１空間３１に漏れる。そのため、第１エリア１０１の気圧が上昇するおそれがある。そこで、本実施形態では、第１エリア１０１の気圧が上昇しないよう制御を行っている。

本実施形態に係る空気浄化システム２００は、補償流路１６の構成及び制御装置２２が実行する漏れ補償プログラムのフローが、第１実施形態に係る空気浄化システム１００と異なる。それ以外の点は、第１実施形態に係る空気浄化システム１００と基本的に同じである。以下、本実施形態に係る空気浄化システム２００の第１実施形態に係る空気浄化システム１００と相違する点を中心に説明する。

図４に示すように、補償流路１６は、第１エリア１０１に空気を供給するのではなく、第１エリア１０１から空気を排出する流路である。本実施形態の補償流路１６は、第１エリア１０１の空気を第２エリア１０２に排出する。そのため、補償流路１６の上流端は第１エリア１０１に開口しており、補償流路１６の上流端は第２エリア１０２に開口している。また、補償空気調整装置１９は、補償空気送風機４３に代えて、第１エリア１０１から空気を抜くための補償真空ポンプ４５を含んでいる。

図５は、第２実施形態に係る漏れ補償プログラムのフロー図である。図５に示すように、漏れ補償プログラムが開始されると、制御装置２２は実気圧を取得し（ステップＳ２１）、取得した実気圧が、所定の目標気圧よりも高いか否かを判定する（ステップＳ２２）。本実施形態の目標気圧は、屋外（第２エリア１０２）の気圧よりも低い値に設定されている。

制御装置２２は、実気圧が目標気圧よりも高いと判定したとき（ステップＳ２２でＹＥＳ）、補償流路１６を通過する空気、つまり第１エリア１０１から排出する空気の流量を増加する（ステップＳ２３）。これにより、第１エリア１０１の気圧が低下し、スイープガスの漏れによる第１エリア１０１の気圧の上昇を抑制することができる。一方、制御装置２２は、実気圧が目標気圧よりも高くないと判定したとき（ステップＳ２２でＮＯ）、補償流路１６を通過する空気の流量を減少させる（ステップＳ２４）。

ステップＳ２３及びステップＳ２４を経た後は、ステップＳ２１に戻って各ステップを繰り返す。このように、各ステップを繰り返すことにより、第１エリア１０１の気圧が目標気圧に維持される。つまり、気体透過膜３０を介して第２空間３２から第１空間３１へ漏れたスイープガスの量に応じた空気が第１エリア１０１に供給される。

上述した第１実施形態及び第２実施形態では、補償流路１６を通過する空気の流量は補償空気調整装置１９が調整しており、この補償空気調整装置１９の制御は制御装置２２が行っている。ただし、補償空気調整装置１９の制御は制御装置２２が行わず、補償空気調整装置１９自体が行ってもよい。つまり、制御装置２２を省略し、又は、制御装置２２から補償空気調整装置１９を制御する機能を省略してもよい。

（まとめ）
上記の実施形態に係る空気浄化システムは、多数の微細孔を有する気体透過膜で隔てられた第１空間及び第２空間を含む二酸化炭素除去装置と、第１エリアの空気をフィードガスとして前記第１空間へ導くフィードガス送り流路と、前記第１空間のフィードガスを前記第１エリアへ導くフィードガス戻り流路と、第２エリアの空気をスイープガスとして前記第２空間へ導くスイープガス送り流路と、前記第２空間のスイープガスを前記第２エリアへ導くスイープガス戻り流路と、前記第１エリアに空気を供給し又は前記第１エリアから空気を排出する補償流路と、前記気体透過膜を介して前記第１空間から前記第２空間へ漏れたフィードガスの量に応じた空気を前記第１エリアに供給し、又は、前記気体透過膜を介して前記第２空間から前記第１空間へ漏れたスイープガスの量に応じた空気を前記第１エリアから排出するよう前記補償流路を通過する空気の流量を調整する補償空気調整装置と、を備えている。

このように、上記の実施形態に係る空気浄化システムは、気体透過膜を介して第１空間から第２空間へ漏れたフィードガスの量に応じた空気を第１エリアに供給し、又は、気体透過膜を介して第２空間から第１空間へ漏れたスイープガスの量に応じた空気を第１エリアから排出するため、第１エリアの気圧を一定に維持することができる。ここで、第１エリアの気圧を一定に維持するには、フィードガス又はスイープガスが漏れないように、第１空間と第２空間の気圧を同じにすることが考えられる。ところが、第１エリアと第２エリアの気圧に差がある場合には、フィードガス又はスイープガスの圧力を高くしなければならず、大きなエネルギが必要になる。これに対し、上述した実施形態に係る空気浄化システムは、気体透過膜を介して第１空間から第２空間へ漏れたフィードガスの量に応じた空気を第１エリアに供給し、又は、気体透過膜を介して第２空間から第１空間へ漏れたスイープガスの量に応じた空気を第１エリアから排出することで、第１エリアの気圧を一定に維持するため、第１エリアの気圧を一定に維持するために必要なエネルギはわずかである。よって、実施形態に係る浄化システムによれば、二酸化炭素除去装置にフィードガスを供給するエリア（第１エリア）と二酸化炭素除去装置にスイープガスを供給するエリア（第２エリア）に気圧差がある場合に、フィードガスを供給するエリアの気圧を維持するために必要なエネルギを抑制することができる。

また、本実施形態に係る空気浄化システムは、前記第１エリアの気圧を測定する気圧計をさらに備え、前記補償空気調整装置は、前記気圧計が測定した前記第１エリアの気圧が所定の目標気圧となるように前記補償流路を通過する空気の流量を調整している。

この構成によれば、第１空間から第２空間へ漏れたフィードガスの量に応じた空気を第１エリアに供給し、又は、気体透過膜を介して第２空間から第１空間へ漏れたスイープガスの量に応じた空気を第１エリアから排出する制御を容易に行うことができる。

また、本実施形態に係る空気浄化システムは、前記第１エリアの空気の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度計と、前記フィードガスの流量を調整するフィードガス調整装置と、前記スイープガスの流量を調整するスイープガス調整装置と、前記二酸化炭素濃度計から前記第１エリアの空気の二酸化炭素濃度を取得し、取得した前記第１エリアの空気の二酸化炭素濃度が所定の目標二酸化炭素濃度となるように前記フィードガス調整装置及び前記スイープガス調整装置を制御する制御装置と、をさらに備えている。

この構成によれば、第１エリアの空気の二酸化炭素濃度を適切な値に維持することができる。

１１ 二酸化炭素除去装置
１２ フィードガス送り流路
１３ フィードガス戻り流路
１４ スイープガス送り流路
１５ スイープガス戻り流路
１６ 補償流路
１７ フィードガス調整装置
１８ スイープガス調整装置
１９ 補償空気調整装置
２０ 気圧計
２１ 二酸化炭素濃度計
２２ 制御装置
３０ 気体透過膜
３１ 第１空間
３２ 第２空間
１００ 空気浄化システム
１０１ 第１エリア
１０２ 第２エリア
２００ 空気浄化システム

Claims (3)

1. 多数の微細孔を有する気体透過膜で隔てられた第１空間及び第２空間を含む二酸化炭素除去装置と、
   第１エリアの空気をフィードガスとして前記第１空間へ導くフィードガス送り流路と、
   前記第１空間のフィードガスを前記第１エリアへ導くフィードガス戻り流路と、
   前記第１エリアと気圧差がある第２エリアの空気をスイープガスとして前記第２空間へ導くスイープガス送り流路と、
   前記第２空間のスイープガスを前記第２エリアへ導くスイープガス戻り流路と、
   前記第１エリアに空気を供給し又は前記第１エリアから空気を排出する補償流路と、
   前記気体透過膜を介して前記第１空間から前記第２空間へフィードガスの漏れを許容しつつ漏れたフィードガスの量に応じた空気を前記第１エリアに供給し、又は、前記気体透過膜を介して前記第２空間から前記第１空間へスイープガスの漏れを許容しつつ漏れたスイープガスの量に応じた空気を前記第１エリアから排出するよう前記補償流路を通過する空気の流量を調整する補償空気調整装置と、を備えている、空気浄化システム。
2. 前記第１エリアの気圧を測定する気圧計をさらに備え、
   前記補償空気調整装置は、前記気圧計が測定した前記第１エリアの気圧が所定の目標気圧となるように前記補償流路を通過する空気の流量を調整する、請求項１に記載の空気浄化システム。
3. 前記第１エリアの空気の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度計と、
   前記フィードガスの流量を調整するフィードガス調整装置と、
   前記スイープガスの流量を調整するスイープガス調整装置と、
   前記二酸化炭素濃度計から前記第１エリアの空気の二酸化炭素濃度を取得し、取得した前記第１エリアの空気の二酸化炭素濃度が所定の目標二酸化炭素濃度となるように前記フィードガス調整装置及び前記スイープガス調整装置を制御する制御装置と、をさらに備えている、請求項１又は２に記載の空気浄化システム。

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