~命を「つなぐ」新たな換気システム（ガス透過膜換気システム）～

SEPERNA

株式会社三菱地所設計
川崎重工業株式会社

外気を遮断した状況でも、命を「つなぐ」新しい換気システム（ガス透過膜換気システム）の開発
室内空気の環境維持は、これまで外気と室内空気を交換する換気により行われてきている。しかしながら大気汚染の世界的な広がり、外気を室内へ直接導入する換気のデメリットも無視できない。加えて、最近では感染症の拡大により、人間が呼吸する空気の清浄度に対する関心がより一層高まっている。そのような背景のもと、通常時、非常時とも安全・快適・健康な室内環境創出のため、通常の換気とは異なり、CO2を始めとするガスを膜により透過し、室外に排出させることにより室内のCO2濃度を一定に保つことで命を「つなぐ」新規性の高い空調システムSEPERNA（ガス透過膜換気システム）の開発を行った。
Up until now, indoor air quality has been maintained through ventilation, which exchanges outdoor air with indoor air. However, we cannot ignore the worldwide spread of air pollution and the disadvantages of ventilation, which brings outside air
directly into the room. In addition, due to the recent spread of infectious diseases, there has been increased interest in the cleanliness of the air that humans breathe. Against this background, in order to create a safe, comfortable, and healthy indoor
environment in both normal and emergency situations, unlike normal ventilation, gases such as CO2 are passed through a membrane and discharged outside. We have developed SEPERNA (Gas Permeable Membrane Ventilation System), a highly
novel air conditioning system that "connects" lives by keeping the indoor CO2 concentration constant.

O2の流れ
CO2の流れ

ガス透過膜の断面（拡大）
室外空気からO2を取り入れCO2を排出

高CO2濃度 低O2濃度～室内空気（膜の内側）～

低CO2濃度 高O2濃度～室外空気（膜の外側）～

SEPERNA

膜の内側と外側のCO2濃度に違いがあるとき濃度の高い方から低い方へCO2は移動し、同時に O2が室内側に移動する。孔の大きさは10nm以下で、花粉やウィルス等の浮遊粒子は遮断される

ガス透過膜を用いた換気（SEPERNA）

通常の換気

従来の空調システムとの比較
本開発に用いるCO2膜分離方式の仕組みとしては、上図に示す通り、微細孔の膜におけるガス分圧差により駆動される透過性能を利用し、CO2濃度の高い空気からCO2濃度の低い空気へCO2分子の移動を促進し、室内のCO2濃度を下げる仕組みである。（特許登録済み）
空調システムとしては、換気設備の代わりにSEPERNAを設置し、透過側に比較的低CO2濃度の室外空気を流し、室内空気とのCO2分圧差を利用して、室内空気のCO2濃度を低減している。

空気自体を交換

SEPERNA 3つのメリット

1 BCPへの貢献

防災

ガス透過膜

２

SEPERNAでは、大規模災害や火山の噴火などにより外気中の粉じん濃度が非常に高くなった場合においても、CO2や臭気など人間が不要なものは除去され、活動に必要なO2の供給が可能です。それにより、事業の継続性確保に貢献します。

粉塵の遮断特性確認試験

分子レベルでガス成分を交換
3 換気量低減による省エネ効果

エアロゾル等の侵入を遮断

SEPERNAでは、花粉やウイルス、PM2.5、煙などの健康に悪影響を及ぼす可能性のあるエアロゾルの室内侵入を完全に遮断可能です。 それにより健康増進に寄与します。

健康

省エネ

膜の孔径と浮遊粒子のサイズの関係

SEPERNAでは、外気を直接室内に取り込むことなく、 CO2の除去とO2の供給が可能です。室外空気自体を室内に取り込まないため、外気温度を調整するエネルギーを削減することが可能で、空調負荷の低減とそれによる省エネを実現します。

室内CO2濃度及び空調負荷低減効果の実測結果

ガス透過膜の孔径

粒子状物質のサイズ

ケース

空調負荷比較

夏期実験
SEPERNA起動

室内側

SEPERNA

室外空気に浮遊する粒子状物
質の室内への侵入を遮断可能

外気側に環境基準の約3万倍(4,600mg/m3)の 濃度の粉塵を添加

室外側

空調負荷
（SEPERNA換気/通常換気）
649 ppm

換気

外気:408 ppm

1.2
10.80.60.4

通常換気開始室内側への粉塵透過が無いことを確認

通常換気

高粉塵濃度下でもCO2濃度を1,000 ppmに維持可能

外気が高粉塵濃度下でも室内のCO2濃度、粉塵濃度が上がらない状態が持続されることを確認

オフィスビルでの実証機の設置

847 ppm

0SEPENA換気

室外空気を取り込まず分子レベル（ＣＯ２、Ｏ２）で換気を実現することが可能
室外空気にあるウィルスや花粉などの粒子状物質の室内への侵入を遮断可能

01審美感
Ａ.感性軸（造形） 02調和性
03独創性
Form
04象徴性
05完成度
06機能性
Ｂ.機能軸（技術） 07効率性
08利便性
Technology
09安全性
10先導性
11環境負荷Ｃ.社会軸（環境） 12資源消費13地域環境性
Environment
14ﾕﾆﾊﾞｰｻﾙ性
15先進性
16ｲﾆｼｬﾙｺｽﾄ
Ｄ.経済軸（LCC） 17ﾗﾝﾆﾝｸﾞｺｽﾄ
18維持管理Life Cycle Cost
19耐久性
20ＬＣＣ

□特に重視したデザイ
ンの視点（従前のデザインに比較し、優れている部分、卓越している部分に関して具体的に記述してください。）☆

将来的には換気設備の代替として構築が可能なシステム
従来の換気方法とは全く異なる分子レベルでの空気交換が可能なシステム
川崎重工をイメージできるグリーンを主体としたデザイン
システムを理解しやすいスケルトンデザイン。今後膜の性能やダウンサイジング化を進める

☆
☆
☆
☆

実運転の結果、CO2濃度、臭気濃度の面で執務環境として問題ないレベルになることを確認

普通卓越
優れしてい 小計ているる＋１○○

高いCO2交換性能、粉塵の遮断特性を確認
換気設備と同様の操作にて、機器の運転が可能
富士山噴火など有事の際外気が遮断された状態でも、執務環境を保つことが可能
大規模災害や有事においても、換気機能を保つことが可能であり、シェルター機能の向上を促進
CO2濃度を一定に保ちながら、換気量を減らすことが可能な新たな換気システム
フィルターと異なり、ガス透過膜については分子の移動のみなのでメンテナンス頻度を落とす事が可能
外気負荷削減により、冷暖房機器運転による地域への影響を削減している☆
☆
☆

従来ある換気機器同様に、スイッチや人感センサーによる運転可能
今までの換気機器とは全く異なる方式
量産化により、イニシャルコストの低減は可能
外気負荷削減によるエネルギー消費量の削減、ガスのみ透過する膜の為メンテナンスコストも削減
ガスのみ透過する膜の為フィルターと違い、メンテナンス周期が長い長時間運転でも性能が落ちないことを確認。有事での耐久性も高い換気システム
エネルギーコスト、メンテナンスコストを減らすことでトータルのLCCも下げることが可能

通常換気□自己評価欄

０
環境共生を意識したグリーンを主体としたデザイン

冬期

実物件でのCO2濃度の実測より、SEPERNA換気においても、通常換気と比較して十分な換気性能を発揮できることを実証。また透過側の比較的低CO2濃度の室外空気として、空調を施されたビル内の余剰空気を用いた場合SEPERNA換気による空調負荷が通常換気と比較して大幅に低減することを実証

環境・設備デザイン 評価表
□評価項目

74%

0.2夏期

□評価項目に対する設計者のデザイン意図

常盤橋タワー（2021年竣工）にSEPERNA実証機を設置し、執務室内の環境を評価

85%○＋２○○○○○○○○
○
○○
○
○
○○
○
○

212212222222222
12222

第22 回環境・設備デザイン賞/Environmental and Equipment Design Award 2023