(57)【要約】  本発明は、空間内で濾過されるべきガスから標的ガスを除去する濾過システムを提供する。システムは、異なる動作モードを有する。標的ガスの目下のレベル、検知信号の以前の履歴及び以前の動作モードの検知に基づいて、標的ガスによるフィルタの充填度を決定することができる。この情報及び標的ガスの目下検知されているレベルを共に使用して動作モードを選択する。具体的には、吸収／脱着が起こっているか否か及びどの速度でこれらのプロセスが起こるかを決定するために、フィルタ充填及び目下の汚染物質レベルが使用され、それはどの動作モードが実行されるべきかを決断する基礎を提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間内で濾過されるべきガスから標的ガスを除去する濾過システムであって、
前記空間内の前記標的ガスの濃度を検知するガスセンサを含むセンサ構成と、
前記空気から前記標的ガスを濾過するフィルタと、
該フィルタを通じて空気を制御可能に動かす換気システムを含む制御システムとを含み、
該制御システムは、当該濾過システムの異なる動作モードを実施するように構成され、
前記制御システムは、目下のセンサ構成信号、以前のセンサ構成信号、及び以前の動作モードに基づいて、
前記標的ガスによるフィルタの充填度を決定し、且つ
前記フィルタの充填度及び前記目下のセンサ構成信号に基づいて動作モードを選択する、ように構成されることを特徴とする、
濾過システム。
【請求項２】
前記フィルタは、吸収フィルタ又は吸着フィルタを含む、請求項１に記載の濾過システム。
【請求項３】
前記制御システムは、前記標的ガスによるフィルタの充填度及び前記目下のセンサ構成信号から、フィルタ吸収が行われているとき及びフィルタ脱着が行われているときを決定し、好ましくは、吸収、吸着、又は脱着の速度も決定する、ように更に構成される、請求項２に記載の濾過システム。
【請求項４】
前記制御システムは、前記フィルタを加熱するヒータを含む、請求項２又は３に記載の濾過システム。
【請求項５】
前記フィルタは、触媒フィルタを更に含む、請求項２又は３に記載の濾過システム。
【請求項６】
前記触媒フィルタは、光触媒フィルタを含み、前記制御システムは、前記光触媒フィルタを照らす光源を更に含む、請求項５に記載の濾過システム。
【請求項７】
前記フィルタは、空気清浄器の部分であり、前記制御システムは、濃度が閾値より上にあること及び前記フィルタが脱着領域内で動作していることが決定されるときに、前記空気清浄器のスイッチをオフにするように構成される、請求項１に記載の濾過システム。
【請求項８】
前記制御システムは、外気による前記空間の追加的な換気が望ましいときを示す出力を提供するように更に構成される、請求項１に記載の濾過システム。
【請求項９】
前記ガスセンサは、ホルムアルデヒドセンサを含み、前記フィルタは、吸収ホルムアルデヒドセンサを含む、請求項１に記載の濾過システム。
【請求項１０】
空間内で濾過されるべきガスから標的ガスを除去する濾過システムを制御する方法であって、
前記空間内の前記標的ガスの濃度を検知するステップと、
前記空気から前記標的ガスを濾過するステップと、
前記濾過システムの異なる動作モードを実施するステップとを含み、
当該方法は、
目下の検知濃度、以前に検知した濃度、及び以前に採用した動作モードに基づいて、
前記標的ガスによるフィルタの充填度を決定するステップと、
前記フィルタの充填度及び前記目下のセンサ構成信号に基づいて動作モードを選択するステップとを含むことを特徴とする、
方法。
【請求項１１】
前記濾過するステップは、吸収フィルタ又は吸着フィルタを使用する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記標的ガスによるフィルタの充填度及び前記目下の検知濃度から、フィルタ吸収又は吸着が行われているとき及びフィルタ脱着が行われているときを決定する、好ましくは、吸収若しくは吸着又は脱着の速度も決定するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
１つの動作モードが、前記フィルタを加熱するステップを含み、他の動作モードが、光触媒フィルタを照らすステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記濾過するステップは、空気清浄器によって実行され、当該方法は、前記濃度が閾値よりも上にあること及び前記フィルタが脱着領域内で動作していることが決定されるときに、前記空気清浄器のスイッチをオフにするステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
コードを含むコンピュータプログラムであって、前記コードは、当該コンピュータプログラムがプロセッサ上で作動しているときに、請求項１０乃至１４のうちのいずれか１項に記載の方法を実施するためのものである、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾過されるべきガスからガス状汚染物質を濾過する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋内空気汚染は、世界中の多くの都市部で有意な健康被害を生じさせている。屋外（例えば、自動車両及び産業から）及び屋内（調理、喫煙、蝋燭の燃焼、香の燃焼、ガスを放出する建物／装飾材料、ガスを放出する鑞の使用、塗料、研磨剤等から）の両方で空気汚染源に直面する。屋内の汚染レベルは屋外よりも高いことが多く、特に揮発性有機化合物の場合はそうである。同時に、多くの人々は殆どの時間を屋内で居住し、よって、不健康なレベルの空気汚染に殆ど継続的に晒されることがある。
【０００３】
屋内の空気清浄度を向上させる１つの方法は、１つ又はそれよりも多くの空気フィルタ（エアフィルタ）を含む清浄ユニットを通じて屋内空気を継続的に循環させることができる空気清浄器を屋内に設置することによるものである。屋内の空気清浄度を向上させる他の方法は、濾過された外気との継続的な換気を提供することによるものである。後者の場合、（複数の）空気フィルタは、通常、温度調整及び換気することができ、且つ換気空気を屋内に放出する前に換気空気を最初に１つ又はそれよりも多くの空気フィルタに通すことによって屋外から引き込まれる換気空気を清浄することができる、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムに含まれる。清浄された空気による換気は、汚染された屋内空気を置換し、屋内空気中の汚染レベルを希釈する。
【０００４】
空気から汚染ガスを除去するために、多くの揮発性有機炭化水素ガス（ＶＯＣ）及び幾らかの無機ガス（ＮＯ２、Ｏ３、ラドン）を空気から吸着／除去／分解することができる活性炭フィルタがしばしば使用される。活性炭材料は、通常、通気性フィルタフレーム構造に含まれる顆粒として存在する。
【０００５】
ホルムアルデヒド（ＣＨ２Ｏ）ガスによる屋内空気汚染は、多くの人々の健康と福祉に影響を及ぼす特定の問題である。ホルムアルデヒドは、建築材料、装飾材料、及び家具のような、屋内源から継続的に放出される。その屋内濃度は、部屋の換気が不十分であるとき、ホルムアルデヒドに関する清浄空気ガイドライン濃度（８時間曝露で０．０５ｍｇ／ｍ３、１時間曝露で０．１０ｍｇ／ｍ３）を軽く超えて増大し得る。屋外の気象条件、不快な屋外温度、及び／又は安全性の懸念の故に、窓及びドアを開放することによって達成される高い換気条件は、必ずしも実現可能であるとは限らない。
【０００６】
空気からホルムアルデヒド及び／又は少量の酸性ガス（ＳＯ２、酢酸、蟻酸、ＨＮＯｘ）を除去するために、そのような活性炭もそれほど有効でない。代わりに、空気からこれらのガスを化学的に吸収することができる含浸フィルタ材料を使用することができる。吸収は、酸塩基(acid-base)相互作用を介して又は化学的な縮合反応を通じて起こり得る。活性炭顆粒を含浸担体として使用することができるが、親水性繊維質セルロース紙、ガラスファイバシート材料、及び多孔質セラミックハニカム構造も、この目的に適している。そのようなフィルタ構造を使用するとき、屋内空気清浄器は、吸収フィルタを含むフィルタスタックを通じて所与の筐体(enclosure)内で空気を再循環させる。
【０００７】
吸収ベースの空気フィルタにおいて、結合は、通常、例えば、波形のトリス塩基(tris-based)ホルムアルデヒドフィルタ又は物理吸着を使用する化学吸着に基づいている。そのような結合は可逆的な反応を示し、それは、吸収フィルタ材料がフィルタ基材と親和性を有するガス状汚染物質に晒されるときに、吸収が起こるだけでなく、基材に既に結合しているガス状分子が、エネルギ障壁に打ち勝ち、空気中に戻ること（脱着）を意味する。よって、清浄な空気がホルムアルデヒドガスのような吸収されたガスで部分的に充填された吸収フィルタに通されると、ホルムアルデヒドガスの脱着が起こることがあり、それは吸収フィルタをホルムアルデヒドガス源自体にする。
【０００８】
一般的に、脱着速度は、充填度（フィルタ材料に結合したガス状分子の量）の増加又は気相中のガス状汚染物質の分圧の減少に応じて増加する。
【０００９】
脱着は、基材に結合したガス状汚染物質（例えば、ファンデルワールス力、化学結合等）を保持する原因となる力に打ち勝つためにエネルギを必要とするので、（例えば、熱の形態における）システム内への外部エネルギの導入は、脱着速度を増大させることができる。
【００１０】
ガス状空気汚染物質を除去するために用いることができる他のアプローチは、酸化を介してそれらをより小さな分子に分解することである。酸化は自然に起こるが、比較的低い速度で起こる。触媒（例えば、ＰＣＯの場合には酸化チタン）を用いることによって酸化速度を強く増加させることができる。用途は、光触媒酸化（ＰＣＯ）及び熱酸化を含む。触媒を加熱することも、酸化速度の増加をもたらすことができる。
【００１１】
屋内空気からガス状汚染物質を除去するために吸収又は吸着ベースのフィルタを利用する空気清浄器は、多数の不利点を有する。
【００１２】
使用者は、健全な判断を下すために必要な背景情報を有さずに、多数のオプションから動作モードを手作業で選択するという問題に直面することが多い。これは自由裁量による選択及び不適切なモードの選択を招くことがある（不適切であることは、例えば、使用者によって選択されるものよりも利用可能な、この状況のためにより適切な動作モードがあることを意味し得る）。
【００１３】
多くの製品において、動作モードは、ファン速度において異なるに過ぎない。これは空気清浄器の可能性を制限し得る。吸収又は吸着ベースのガスフィルタは、特定の条件下で、蓄積された汚染物質ガスを放出することがある。これは住民を潜在的に有害な濃度に晒すことがある。
【００１４】
吸収又は吸着ベースのガスフィルタは、それらの標的分子のために限定的な容量も有し、再生の可能性を意図的に利用せず、それはより長い寿命をもたらすことができる。
【００１５】
ＵＳ２００７／１０５４９４Ａ１は、フィルタ寿命を延ばす改良された設計及びフィルタの寿命をモニタリングするシステムを備える換気フードを開示している。フィルタ効率は、フィルタの上流及び下流に位置するセンサからのデータに基づいて決定される。
【００１６】
ＣＮ２０４５９３６３９Ｕは、空気品質のモニタリングに基づく自動フィードバック制御を特徴とする空気清浄器を開示している。ＣＮ２０４５９３６３９Ｕの目的は、その設定を自動的に調整する空気清浄器を提供することである。空気清浄器の内側にあるセンサが空気検知を行う。センサデータに基づいて、空気清浄器のコンポーネントの設定が調整される。
【発明の概要】
【００１７】
望ましいことは、フィルタが簡単な方法において最適な動作モードで動作させられるのを可能にするフィルタ及び濾過方法である。
【００１８】
本発明は、独立項によって定められる。従属項は、有利な実施形態を定める。
【００１９】
本発明の第１の態様に従った例は、
空間内で濾過されるべきガスから標的ガスを除去するシステムであって、
空間内の標的ガスの濃度を検知するガスセンサを含むセンサ構成と、
空気から標的ガスを濾過するフィルタを含む空気清浄器と、
フィルタを通じて空気を制御可能に動かす換気システムを少なくとも含む制御システムとを含み、
制御システムは、濾過システムの異なる動作モードを実施するように構成され、
制御システムは、目下のセンサ構成信号、以前のセンサ構成信号及び以前採用した動作モードに基づいて、
標的ガスによるフィルタの充填度(degree  of  filter  loading)を決定し、且つ
フィルタの充填度及び目下のセンサ構成信号に基づいて動作モードを選択する、ように構成される、
システムを提供する。
【００２０】
このシステムは、フィルタの充填度及び目下の濃度を考慮に入れて、動作モードを自動的に選択する。これらの２つの情報は、フィルタの動作の影響が決定されるのを可能にする。例えば、フィルタに大量に充填されている(heavily  loaded)ならば、既に比較的低い濃度があるとき、フィルタは濾過（フィルタリング）を実行することができない。代わりに、フィルタは脱着モードにおいて動作する。
【００２１】
フィルタ充填のパラメータ空間の多数のゾーン及び濃度が定められてよく、その場合、それぞれは異なる好ましい動作モードに対応してよい。例えば、３〜１０の間のそのようなゾーンがあってよく、各ゾーンは関連する動作モードを備える。
【００２２】
フィルタは、例えば、吸収フィルタ(absorption  filter)又は吸着フィルタ(adsorption  filter)を含む。フィルタは、標的ガスを結合する化学物質を有する固体又は液体であってよい。同じ又は異なる種類の１つ又はそれよりも多くのフィルタがあってよい。フィルタの少なくとも１つは、可逆的な機能を有し、よって、フィルタ充填及び優勢な濃度に依存して、吸収／吸着又は脱着(desorption)を実行する。制御システムは、標的ガスによるフィルタの充填度及び目下のセンサ構成信号から、フィルタ再生（脱着）が行われているとき及び空気濾過（吸収又は吸着）が行われているときを決定するように更に構成されてよい。
【００２３】
この脈絡において、「脱着」という用語は、吸着及び吸収の両方の逆、即ち、濾過プロセスと反対の放出プロセスを意味するために使用されていることに留意のこと。
【００２４】
制御システムはフィルタを加熱するヒータを含んでよい。これは異なるオプションが異なるモードにおいて使用されるようにフィルタ機能を調整するために使用されてよい。
【００２５】
フィルタは、（例えば、空気清浄器の吸収／吸着フィルタに加えて）触媒フィルタ、例えば、光触媒フィルタを更に含んでよく、その場合、制御システムは、光触媒フィルタを照らす光源を更に含む。これは異なるモードにおける使用のための他のオプションを提供する。他の実施形態では、熱触媒フィルタの形態の触媒フィルタが使用されてよく、その場合、制御システムは、熱触媒フィルタを加熱する熱源を更に含む。
【００２６】
制御システムは、例えば、濃度が閾値より上にあり且つフィルタが脱着領域(regime)内で動作していることが決定されるときに、空気清浄器のスイッチをオフにするように構成される。これは空気清浄器が部屋濃度を増加させるのを防止する。
【００２７】
制御システムは、外気による空間の追加的な換気が望ましいときを示す出力を提供するように更に構成されてよい。これは、フィルタが、例えば、屋内汚染物質の高い充填があるときに外気を使用して再生させられるのを可能にする。
【００２８】
ガスセンサは、ホルムアルデヒドセンサを含んでよく、フィルタは、可逆的な吸収及び／又は吸着ホルムアルデヒドフィルタを含む。
【００２９】
センサ構成は、空気清浄器システムの一体的な部分であってよく、或いはスタンドアローン（独立型）センサ又はセンサボックスの部分であってよいことに留意のこと。後者の場合、センサが測定結果をシステムの残部に伝達するのを可能にする通信手段が（例えば、ＷｉＦｉを介して無線で）提供される。
【００３０】
本発明の他の態様に従った例は、
空間内で濾過されるべきガスから標的ガスを除去する濾過システムを制御する方法であって、
空間内の標的ガスの濃度を検知するステップと、
空気清浄器を使用して空気から前記標的ガスを濾過するステップと、
濾過システムの異なる動作モードを実施するステップとを含み、
当該方法は、目下の検知濃度、以前に検知した濃度、及び以前に採用した動作モードに基づいて、
標的ガスによるフィルタの充填度を決定するステップと、
フィルタの充填度及び目下のセンサ構成信号に基づいて動作モードを選択するステップとを含む、
方法を提供する。
【００３１】
この方法は、フィルタの充填度及び目下の濃度を考慮に入れて、動作モードの自動的な選択を提供する。このようにして、安全で効果的な動作モードが、使用者入力を必要とせずに選択されることがある。
【００３２】
フィルタリングは、吸収フィルタ又は吸着フィルタを使用してよい。その方法は、標的ガスによるフィルタの充填度及び目下の検知濃度から、フィルタ吸収又は吸着が行われているとき及びフィルタ脱着が行われているときを決定すること、任意的に、吸収又は吸着又は脱着の速度を決定することを含んでよい。
【００３３】
１つの動作モードは、フィルタを加熱することを含んでよく、他の動作モードは、光触媒フィルタを照らすことを含んでよい。
【００３４】
空気清浄器は、濃度が閾値より上であり且つフィルタが脱着領域内動作していることが決定されるときに、スイッチがオフにされてよい。
【００３５】
この方法は、アルゴリズムを実施するコードを含むコンピュータプログラムによって実施されてよい。
【００３６】
次に、添付の図面を参照して、本発明の例を詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ガス濾過システムの第１の例を示している。
【図２】異なる動作モードを異なる優性濃度及びフィルタ充填状況によってどのように定めることができるかを示している。
【図３】空気清浄器制御方法を示している。
【図４】ガス濾過システムの第２の例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明は、空間内で濾過されるべきガスから標的ガスを除去する濾過システムを提供する。システム（及び特に空気清浄器）は、異なる動作モードを有する。標的ガスの目下胃のレベル、検知信号の以前の履歴及び以前の動作モードの検知に基づき、標的ガスによるフィルタ充填度を決定することができる。この情報及び標的ガスの目下の検知レベルを互いに用いて、動作モードを選択する。具体的には、フィルタ充填及び目下の標的ガスのレベルを用いて、吸収又は脱着が起こるか否か及びこれらのプロセスがどの速度で起こるかを決定し、それはどの操作モードを実行するべきかを決定するための基礎を提供する。
【００３９】
このようにして、ガス濾過システム、即ち、空気清浄器は、動作モードの適切な選択に関連する情報を収集し且つ分析することができる。
【００４０】
図１は、空気の流れが点線の矢印によって示すように左から右である、空気清浄器を示している。空気清浄器は、標的ガスの濃度を検知するガスセンサ１０を含む。これは、例えば、リアルタイムのホルムアルデヒド濃度情報を提供する。センサは、システムの一体的な部分であってよく、或いは、空気清浄器の主ハウジングから離れて、システムの残部と、例えば、無線で通信してよい。
【００４１】
空気清浄器は、空気から標的ガスを濾過する吸収ベースのガスフィルタ１２（例えば、活性炭フィルタ、ホルムアルデヒドのための含浸フィルタ等）を更に含む。
【００４２】
フィルタの幾つかの例について、フィルタ１２の有効性又は機能性は、例えば、温度に依存し、フィルタ温度を制御するヒータ１４が示されている。
【００４３】
触媒１６がフィルタとして使用されてもよく、その場合、光触媒フィルタについて、触媒活動は光源１８を使用することによって制御されてよい。他の実施形態において、触媒１６は熱触媒であることもでき、この場合、その活動はヒータ１８によって制御されてよい。標的ガスとの被毒(poisoning)の程度のような触媒の状態を検出するために、センサ２０が提供されてよい。
【００４４】
システム全体は、吸収ベースのフィルタのみを有してよく、或いは、システム全体は、図示のように両方の種類のフィルタを有してよい。
【００４５】
触媒フィルタが使用されるときには、センサ２０からの情報に基づいて、触媒フィルタの再生が必要か或いは触媒フィルタが交換されることが必要かについての情報を使用者に提供することができる。
【００４６】
ファン２２のような換気システムが、出口に設けられている。
【００４７】
ガスセンサ１０及び触媒センサ２０は、センサ構成を共に含む。全体的に、ヒータ１４、触媒１６、光源１８及びファン２２、並びにマスタ制御ユニットは、制御システムを含む。最低限、制御システムは、フィルタを通じて空気を制御可能に動かす換気システムを含み、他の制御デバイスは任意的である。それらの使用は、使用するフィルタの種類又は複数の種類に依存する。
【００４８】
制御システムは、ガス濾過システムの異なる動作モードを実施するように構成される。
【００４９】
制御システムの互いの要素を制御するために、コントローラ２４の形態のマスタ制御ユニットが提供される。コントローラ２４は、センサ構成１０，２０からの目下の信号、センサ構成信号の以前の履歴、及び以前の動作モードを考慮する。この情報を用いるならば、標的ガスで吸収フィルタのフィルタを充填する程度を決定し、次に、適切な動作モードを選択することが可能である。モードは、清浄される空気空間内の標的ガスの目下の濃度と比較されたフィルタの充填度に基づいて選択されてよい。
【００５０】
光源１４は制御可能な光強度を有し、それは光触媒酸化フィルタ（ＰＣＯ）が使用されるときに使用されてよい。加熱要素１４は、好ましくはフィードバック制御を用いて調整可能な出力温度を有する。ファン２２は、調整可能な速度を有し、触媒１６は、調整可能な及び／又は温度を有してよい。その場合、これらの調整可能なパラメータの異なる組み合わせは、制御システム全体の動作モードを定める。
【００５１】
好ましくは、制御システムは、コントローラ２４に加えて、ファンと、少なくとも１つの更なる制御可能なアクチュエータとを含む。
【００５２】
吸収フィルタの充填状態が決定されるのを可能にする情報が必要とされる。これは、ＳｏＣ（システムオンチップ）によって更新され且つＳｏＣ又は外部サーバに格納されるデータベース２６に格納されたデータの形式にあってもよい。センサ２０は、触媒フィルタに関してこの情報を提供する。
【００５３】
コントローラ２４は、システム内で使用される様々なソースからの情報を収集し、分析し、且つ格納することに関与する。異なる動作モードを定めるために、各コンポーネントのための予め定められたパラメータ値のセットが格納される。次に、コントローラ２４は、調整可能なパラメータを制御することにより、所望の動作モードを誘発することができる。
【００５４】
図２を用いて濾過システムの設計の基礎を成す着想を説明する。図２は、フィルタ充填Ｌ（ｘ軸）及び屋内の周囲濃度ｃ（ｙ軸）である、吸収プロセスに基づくガスフィルタの脱着及び吸収挙動を決定する、２つの重要な要因をプロットしている。図２には、吸収のレベルが脱着のレベルと等しい全てのペア（Ｌ，ｃ）を記述する、Ｌｅｑとして印す平衡線がある。
【００５５】
この平衡線Ｌｅｑの上下の全てのペア（Ｌ，ｃ）は、それぞれ、正味吸収と正味脱着をもたらす。平衡線Ｌｅｑからの距離の増大に伴って、脱着率又は吸収率は漸進的に増大する。
【００５６】
吸収ベースのホルムアルデヒドフィルタを備える空気清浄器について並びに家庭内環境では、以下の表１に列挙するように、ペア（Ｌ，ｃ）が別個のゾーンに属し、各ペアが特定の特性を有する、図を作ることができる。この表は、平衡線と共に図２に示す５つのゾーンを定める。他の例では、図２のゾーンを更に細分することができる。
【００５７】
【表１】
2019500066.tif 000003
【００５８】
このようなゾーンの定義は、吸着プロセスに基づく任意のガスフィルタに適用されてよい。このモデルでは、あらゆるペア（Ｌ，ｃ）が特定のゾーンに割り当てられる。Ｌ及びｃについての実際の値は、特定のフィルタの固有の特性によって決定される。
【００５９】
次に、ガスフィルタがホルムアルデヒドフィルタであり、よって、ガスセンサがホルムアルデヒドセンサである、例を記載する。しかしながら、この着想を他のガス又はそれらの組み合わせに適用することができる。
【００６０】
上記を考察すると、家庭内環境において使用されるＣＨ２Ｏフィルタは、空気清浄器が始動する時のｃ値及びＬ値に依存して極めて異なる挙動を示すことが明らかである。例えば、ペア（Ｌ，ｃ）が図２の領域Ａａｂ２にあるとき、空気清浄器は屋内ＣＨ２Ｏ濃度を効果的に減少させる。この漸進的な減少はＣＨ２Ｏ分圧を低下させ、それは吸収速度の減少をもたらす。フィルタが適度に高い容量を有するならば、この時の間の充填Ｌに対する影響を無視することができる。
【００６１】
最終的に、ペア（Ｌ，ｃ）は、ゾーンＡａｂ１に移動し、そこでは、実際の除去速度（又はリアルタイムの清浄空気供給速度、ＣＡＤＲ）は有意に低下する。この時点で、ガス状汚染物質の除去性能を向上させることは意味がある。
【００６２】
これは、システムがＬ−ｃ図の目下位置を追跡することができ、よって、関連する状態情報を取得し且つ分析することによって目下の動作状態の概要を有するので、オプションである。この例において、関連する情報は、屋内ホルムアルデヒド濃度及びガスフィルタの充填状態である。
【００６３】
制御システムは、第１の清浄モード（Ｐ１）から第２の清浄モード（Ｐ２）に切り替えることによって、内部制御パラメータを調整するように構成されてよい。各モードは、少なくともファン速度を含むコンポーネントパラメータ値の特定のセットに対応する。清浄モード１は、例えば、高いファン速度、よって、（好ましくは２００及び４００ｍ３／ｈの範囲内の）高い流速及び非アクティブ化された光源１８によって特徴付けられる。清浄モード２は、清浄モード１と同じ流速を使用するが、光源１８はスイッチが付けられる。光を必要とせずに室温で作動する触媒の場合、触媒の温度を増大させるために、加熱要素をアクティブ化させてよい。
【００６４】
システムは、触媒フィルタを必要としない。如何なる触媒も使用することなく、脱着速度は、異なる運転モードにおける自然換気に適合させられることがある。これは、センサ構成からの読取りを考慮に入れて、ファン速度を調整することによって行われることができる。
【００６５】
その目的は、触媒の反応速度、故に、空気清浄器の性能を増大させて、ゾーンＡａｂ１内のＣＨ２Ｏフィルタのより低い吸収速度を補償することである。
【００６６】
ペア（Ｌ，ｃ）が平衡線Ｌｅｑより低い全ての場合において、ＣＨ２Ｏフィルタからのホルムアルデヒドの正味放出が起こる。その利点は、このフィルタが再生されることである。清浄モードと同様に、最適化された再生モードの設計及び運転中のそれらの適切な選択を可能にする異なるシナリオを検討することも意味がある。
【００６７】
再度、空気清浄器が始動させられ、ペアの値（Ｌ，ｃ）が決定される。それがゾーン（図２に示す）Ａｄｅｓ１に入るならば、ホルムアルデヒドフィルタからの正味放出が起こる。屋内ＣＨ２Ｏ濃度は、図２にも示す臨界値Ｃｃｒｉｔｉｃａｌより下であり、それは安全閾値を表し、例えば、０．１ｍｇ／ｍ３（屋内ホルムアルデヒド濃度についてのＷＨＯ及びＧＢ／Ｔ安全閾値）以下に設定されることができる。
【００６８】
この状況は、ＣＨ２Ｏフィルタを再生するのに基本的に適している。しかしながら、挑戦は、（上記表１に示す）遅い脱着速度の故に、再生が極めて遅く起こることである。
【００６９】
空気清浄器のコンポーネントは、このシナリオのために最適化されたモード、再生モード１（Ｒ１）において作動させられることができる。
【００７０】
このモードにおいて、加熱要素１４はアクティブ化され、流速は（例えば、１０〜５０ｍ３／ｈの間の値まで）減少する。その目的は、ＣＨ２Ｏフィルタの温度を上昇させることである。後者の温度上昇は、（ＣＨ２Ｏの局所的により低い分圧及び基材に結合したＣＨ２Ｏ分子が解離のために必要とされるエネルギ障壁に打ち勝ち得るより高い確率の故に）脱着速度の増大をもたらし、それはこのモードの所望の結果である。
【００７１】
他の実施形態において、加熱要素は、ガスフィルタの下流ではなく、上流に配置される。
【００７２】
幾つかの実施形態は、加熱要素１４の代わりに及び／又は加熱要素１４と共に、水ミストを生成する構成のような、下流に位置する湿分源を使用してよい。そのような場合、給送される水は、フィルタ中間にある結合場所を得るために争い、従って、フィルタに結合したガスの脱着を促進する。よって、湿分源の動作は、異なる動作モードにおいて異なって使用することができる他のパラメータをもたらす。
【００７３】
ゾーンＡｄｅｓ１と比較して、ゾーンＡｄｅｓ２は、（上記表１に再び示す）より高い脱着速度によって特徴付けられ、それはＣＨ２Ｏフィルタの加熱が再生モード２（Ｒ２）において必要とされないことを意味する。従って、このモードは、遅い流速（低いファン速度）及びアクティブ化された光源１８によって特徴付けられる。両方の態様は、より多量のフィルタ放出ＣＨ２Ｏを効率的に除去するために必要な触媒フィルタのワンパス効能(one-pass  efficacy)を増加させる。
【００７４】
図３は、空気清浄器（即ち、ガス濾過システム）を制御する方法を示している。
【００７５】
ステップ３０では、空気清浄器を始動させる。ステップ３２では、ホルムアルデヒドのような標的ガスの周囲濃度を測定する。ステップ３４では、データベース３８にアクセスして、空気清浄器で使用するフィルタの目下の充填値(loading  value)を取得する。
【００７６】
ステップ３６では、図２の図のどのゾーン内に充填値及び濃度値が位置しているかを決定する。
【００７７】
ステップ４２では、ゾーンがゾーンＡａｂ２であるか否か、即ち、フィルタが軽く充填され、高濃度がある、ゾーンであるか否かを決定する。そうであるならば、ステップ４３において第１の清浄モードＰ１を採用する。
【００７８】
ステップ４４では、ゾーンがゾーンＡａｂ１であるか否か、即ち、フィルタを依然として更に充填することができるが、余裕がより少ない、十分な濃度及び充填が依然としてあるゾーンであるか否かを決定する。そうであるならば、ステップ４５において第２の清浄Ｐ２を採用する。
【００７９】
上述のように、異なる浄化モードＰ１及びＰ２のための制御設定の間の差は、例えば、光触媒がアクティブ化されるか否か、ヒータが付けられるか否か（又は加熱の程度）、空気の速さ、及び流れ内への湿分の提供を含む。
【００８０】
ステップ４６では、ゾーンがゾーンＡｄｅｓ１であるか否か、即ち、フィルタがより多量に充填され、比較的低い濃度がある、ゾーンであるか否かを決定する。そうであるならば、ステップ４７において第１の再生モードＲ１を採用する。
【００８１】
ステップ４８では、ゾーンがゾーンＡｄｅｓ２であるか否か、即ち、フィルタがよりより一層多量に充填され且つ／或いはより一層低い濃度がある、ゾーンであるか否かを決定する。そうであるならば、ステップ４９において第２の再生モードＲ２を採用する。
【００８２】
空気清浄器がこれらのモードのうちのいずれか１つで作動させられる間に、使用されたモードに関する履歴情報が格納されるように、データベースを更新する。このようにして、各モードの特性、フィルタの特性（フィルタ識別を用いて直接的に又は例えばインターネットを通じてデータベースにアクセスすることによってこれらの特性を伝達することができる）、どのぐらい長くそれらが作動しているかに基づいて、フィルタの充填をトラッキング（追跡）することができる。
【００８３】
ステップ５０では、ゾーンがゾーンＡｄｅｓ３であるか否か、即ち、濃度が臨界レベルを超えており、フィルタは多量に充填されているので、それが濃度レベルを低下させることができない、ゾーンであるか否かを決定する。そうであるならば、ステップ５２において使用者に警告が提供される。使用者が警告の受取り(acknowledgement)を提供しないならば、ステップ６０において空気清浄器を停止する。使用者がステップ５４において警告の受取りを提供するならば、ステップ５６において第３の再生モードＲ３を採用し、再びデータベースを更新する。
【００８４】
空気清浄器は、ステップ５８において監視される所与の時間に亘って継続する。時間が経過していないならば、濃度の新しい測定値及びフィルタ充填についての更新値を用いてサイクルを繰り返す。よって、サイクルは、サイクルがステップ６０に移行するときに、設定時間に達するまで、場合によってはモードの変化を伴って、継続する。
【００８５】
ステップ５０がゾーンＡｄｅｓ３における作動を確認しないならば、ステップ６１においてその値が均衡線Ｌｅｑに対応するか否かの確認がある。もしそうであるならば、空気清浄器を作動させる意味はなく、ステップ６０において空気清浄器を停止させる。
【００８６】
ゾーンが見出されないならば、エラーがあり、空気清浄器が停止させられる前に、ステップ６２においてエラーメッセージを付与する。
【００８７】
このプロセスは、空気清浄器がゾーンＡｄｅｓ３内の値のペア（Ｌ，ｃ）で動力供給される状況に適切に対処できることを意味する。このシナリオでは、清浄器を運転すると、ＣＨ２Ｏ濃度が安全閾値Ｃｃｒｉｔｉｃａｌより一層更に上に増大する。これはフィルタスタック内の触媒フィルタでも、即ち、そのワンパス効能が（通常そうである）１００％未満であるときにも起こり得る。
【００８８】
自動モード選択は、このシナリオを特定することによって並びに再生モードＲ３の準備を使用者に通知することによって、このリスクを排除する。
【００８９】
準備とは、例えば、使用者が空気清浄器をバルコニーに置くか或いは単に窓を開くことを意味し得る。ステップ５２における使用者による確認の後にのみ、或いはこれが行われたことの自律的な検出（例えば、屋内の温度、ＣＯ２又はホルムアルデヒド濃度の急激な変化）によってのみ、モードが実行される。
【００９０】
再生がバルコニーで行われるならば、脱着した汚染物質を効率的に除去することは必須でない。何故ならば、脱着した汚染物質は外気と迅速に希釈するからである。従って、光源１８を切って、このモードＲ３におけるエネルギを節約することができる。ファン速度を比較的低くして（例えば、２０ｍ３／ｈ）、電力を節約することができる。再生が、例えば、夜間に長時間に亘って行われるならば、加熱要素１４はオフであることができ、或いは、脱着を更に促進するために、加熱要素１４はオンであることができ、故に、再生に必要な時間を短縮することができる。
【００９１】
よって、異なる再生モードのための制御設定の間の差は、光触媒が活性されているか否か、ヒータがオンにされているか否か（又は加熱の程度）、空気流速度、及び流れ内の湿分の提供を含んでもよい。
【００９２】
所定の時間期間内に確認が行われないならば、清浄器は自動的にオフになる。対応する通知が、例えば、使用者のモバイル機器に送信されることができる。
【００９３】
上記で議論したように、システムは、吸収ベースフィルタの固有の不利点を克服して、より長い寿命を有する清浄器をもたらすことができる。特定の動作モードの設計は、異なる充填及び濃度に対処するように最適化されてよく、これは性能を更に向上させ得る。充填及び周囲濃度が知られている限り、モードの選択を完全に自動化することができる。
【００９４】
他の実施形態は、室温、湿度、フィルタ内の含水量等のような追加的な情報を考慮する。
【００９５】
図１に示すシステムは、上記で説明したモードの全てを実現することができる。一例では、清浄器のＣＰＵに格納されるデータベースから充填情報を得ることができる。空気清浄器がインターネット接続を備えるならば、記憶媒体は外部サーバであってもよい。各モードにおける動作時間を考慮して、ＣＨ２Ｏセンサによって測定される周囲濃度に関する情報に基づいて、このデータベースを継続的に更新することができる。外部データ格納及び処理は、１つよりも多くのフィルタタイプが市場にあるか或いはフィルタの性能が改良される場合、（性能に基づく又はフィルタ識別子による）フィルタ識別において有用であり得る。これは各フィルタの種類について最新のソフトウェアの使用を可能にする。
【００９６】
代替的に、他のアプローチを通じて、例えば、ガスフィルタの直ぐ後に追加的なセンサを追加することによりフィルタのワンパス効能を測定することによって、フィルタ充填をリアルタイムに導き出すことができる。これは追加的なセンサ１１が設けられた図４に示されている。
【００９７】
他の実施形態では、１つのガスセンサを前方に配置し、他のガスセンサを触媒フィルタ（又はＰＣＯフィルタ−光源ユニット）の後に配置することによって、触媒（例えば、図１のＰＣＯフィルタ）のワンパス効能も決定される。この情報を使用して、触媒の状態を表示し、交換を推奨することができる。
【００９８】
この発明は、屋内空気清浄の領域において、より具体的には、空気清浄器の自動的なモード選択において適用されることができる。
【００９９】
上述のように、システムは、ガス濃度、利用モード、並びに相対湿度、温度のような他の要因を時間の経過と共にモニタリングすることによって、寿命の終了予測を提供してもよい。
【０１００】
本発明は、屋内空間からホルムアルデヒドガスを除去することに特に関心がある。システムは、例えば、ＷＯ２０１３／００８１７０及びＵＳ６０７１４７９に開示されているような、既知のセンサ及びフィルタ設計に基づくことができる。ホルムアルデヒドセンサは、時間の経過に亘って周囲のホルムアルデヒドガス濃度を選択的に測定することができる。
【０１０１】
可逆的ホルムアルデヒド吸収フィルタの例は、ＵＳ６０７１４７９に開示されている。それは、多孔質の紙材料が、塩基（ＫＨＣＯ３）、湿潤剤（Kformate）、及び有機アミン（トリス−ヒドロキシメチル−アミノメタン（トリス））の混合物で含浸された、波形の紙構造を特徴とする。好ましくは、フィルタ含浸は、以下を含む含浸水溶液で実施される。
好ましくは５〜１５％ｗ／ｗの範囲内で選択される濃度のＫＨＣＯ３、
好ましくは５〜２０％ｗ／ｗの範囲内で選択される濃度のKformate、及び
好ましくは５〜２５％ｗ／ｗの範囲内で選択される濃度のトリス。
【０１０２】
その目的のために、一定量の含浸溶液を単位フィルタ容積当たりのフィルタの紙構造に組み込み、その後、乾燥させる。
【０１０３】
上記の例は、可逆的ホルムアルデヒドフィルタに基づく。本発明は、他の可逆的フィルタに適用されてよい。例えば、空気から揮発性有機炭化水素ガス（ＶＯＣ）を吸着するために、活性炭フィルタ又はゼオライトフィルタが使用されてよい。そのようなフィルタのために同じシステムが使用されてよい。次に、必要とされるガスセンサは、活性炭又はゼオライト吸着材に吸着され或いは活性炭又はゼオライト吸着材から脱着されることができる（ある範囲の）ＶＯＣの検出を可能にするＶＯＣセンサである。
【０１０４】
ＶＯＣセンサの例は、光イオン化検出器（ＰＩＤ）、金属酸化物半導体（ＭＯＸ）センサ及び電気化学センサである。
【０１０５】
システムが使用される空間は、典型的には、屋内空間（即ち、居住用又は商業用建物の内側）にあるが、本発明は、自動車、コーチ、飛行機、列車又は他の車両の内側の密閉空間のような、他の空間に等しく適用されてよい。
【０１０６】
本発明は、屋内空気清浄器、換気又はＨＶＡＣ（暖房、換気及び空調システム）並びに他の空気処理ユニットに特に関心がある。
【０１０７】
上記で議論したように、実施形態は、コントローラを利用する。コントローラは、所要の様々な機能を実行するために、ソフトウェア及び／又はハードウェアを用いて数多くの方法において実施されることができる。プロセッサは、所要の機能を実行するためにソフトウェア（例えば、マイクロコード）を使用してプログラムされることがある１つ又はそれよりも多くのマイクロプロセッサを利用するコントローラの一例である。しかしながら、コントローラは、プロセッサを利用して或いは利用しないで実施されてよく、幾つかの機能を実行する専用ハードウェアと他の機能を実行するプロセッサ（例えば、１つ又はそれよりも多くのプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連回路構成）との組み合わせとして実施されてもよい。
【０１０８】
本開示の様々な実施形態において利用されてよいコントローラコンポーネントの例は、従来的なマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含むが、これらに限定されない。
【０１０９】
様々な実施形態では、プロセッサ又はコントローラが、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＮ、及びＥＥＰＲＯＭのような、揮発性及び不揮発性コンピュータメモリのような、１つ又はそれよりも多くの記憶媒体と関連付けられてよい。記憶媒体は、１つ又はそれよりも多くのプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行されるときに所要な機能で実行する、１つ又はそれよりも多くのプログラムで符号化されてよい。様々な記憶媒体は、プロセッサ又はコントローラ内に固定されてよく、或いはそこに格納される１つ又はそれよりも多くのプログラムをプロセッサ又はコントローラにロードすることができるように可搬式であってよい。コンピュータは、幾つかの実施形態において、スマートフォンのような外部装置であることができる。この場合、全てのデータは、センサ／空気清浄器からそのような外部装置に送信される必要がある。これは、空気清浄器の購入後に（例えば、アプリの形態の）サービスがひとたび購入されると、開示の機能性を有効にするのを可能にしてよい。
【０１１０】
請求する発明を実施する当業者は、図面、本開示及び添付の請求項の研究から、開示の実施形態に対する他の変更を理解し且つ実施することができる。請求項において、「含む」という用語は、他の要素又はステップを排除せず、単数形の表現は複数を排除しない。特定の手段が相互に異なる従属項において列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用し得ないことを示さない。請求項中のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものと解釈されてならない。
【図１】
2019500066.tif 000004
【図２】
2019500066.tif 000005
【図３】
2019500066.tif 000006
【図４】
2019500066.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月3日(2018.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間内で濾過されるべきガスから標的ガスを除去する濾過システムであって、
前記空間内の前記標的ガスの濃度を検知するガスセンサを含むセンサ構成と、
吸収フィルタ又は吸着フィルタを含む、前記空気から前記標的ガスを濾過するフィルタと、
該フィルタを通じて空気を制御可能に動かす換気システムを含む制御システムとを含み、
該制御システムは、当該濾過システムの異なる動作モードを実施するように構成され、
前記制御システムは、目下のセンサ構成信号、以前のセンサ構成信号、及び以前の動作モードに基づいて、
前記標的ガスによるフィルタの充填度を決定し、且つ
前記フィルタの充填度及び前記目下のセンサ構成信号に基づいて動作モードを選択する、ように構成され、
前記制御システムは、前記標的ガスによるフィルタの充填度及び前記目下のセンサ構成信号から、フィルタ吸収が行われているとき及びフィルタ脱着が行われているときを決定するように更に構成されることを特徴とする、
濾過システム。
【請求項２】
前記制御システムは、前記標的ガスによるフィルタの充填度及び前記目下のセンサ構成信号から、吸収、吸着、又は脱着の速度を決定する、ように更に構成される、請求項１に記載の濾過システム。
【請求項３】
前記制御システムは、前記フィルタを加熱するヒータを含む、請求項１又は２に記載の濾過システム。
【請求項４】
前記フィルタは、触媒フィルタを更に含む、請求項１又は２に記載の濾過システム。
【請求項５】
前記触媒フィルタは、光触媒フィルタを含み、前記制御システムは、前記光触媒フィルタを照らす光源を更に含む、請求項４に記載の濾過システム。
【請求項６】
前記フィルタは、空気清浄器の部分であり、前記制御システムは、濃度が閾値より上にあること及び前記フィルタが脱着領域内で動作していることが決定されるときに、前記空気清浄器のスイッチをオフにするように構成される、請求項１に記載の濾過システム。
【請求項７】
前記制御システムは、外気による前記空間の追加的な換気が望ましいときを示す出力を提供するように更に構成される、請求項１に記載の濾過システム。
【請求項８】
前記ガスセンサは、ホルムアルデヒドセンサを含み、前記フィルタは、吸収ホルムアルデヒドセンサを含む、請求項１に記載の濾過システム。
【請求項９】
空間内で濾過されるべきガスから標的ガスを除去する濾過システムを制御する方法であって、
前記空間内の前記標的ガスの濃度を検知するステップと、
吸収フィルタ又は吸着フィルタを使用して、前記空気から前記標的ガスを濾過するステップと、
前記濾過システムの異なる動作モードを実施するステップとを含み、
当該方法は、
目下の検知濃度、以前に検知した濃度、及び以前に採用した動作モードに基づいて、
前記標的ガスによるフィルタの充填度を決定するステップと、
前記フィルタの充填度及び前記目下のセンサ構成信号に基づいて動作モードを選択するステップとを含み、
当該方法は、前記標的ガスによるフィルタの充填度及び前記目下のセンサ構成信号から、フィルタ吸収又は吸着が行われているとき及びフィルタ脱着が行われているときを決定するステップを更に含むことを特徴とする、
方法。
【請求項１０】
前記標的ガスによるフィルタの充填度及び前記目下の検知濃度から、吸収若しくは吸着又は脱着の速度を決定するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
１つの動作モードが、前記フィルタを加熱するステップを含み、他の動作モードが、光触媒フィルタを照らすステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記濾過するステップは、空気清浄器によって実行され、当該方法は、前記濃度が閾値よりも上にあること及び前記フィルタが脱着領域内で動作していることが決定されるときに、前記空気清浄器のスイッチをオフにするステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
コードを含むコンピュータプログラムであって、前記コードは、当該コンピュータプログラムがプロセッサ上で作動しているときに、請求項９乃至１２のうちのいずれか１項に記載の方法を実施するためのものである、コンピュータプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
フィルタは、吸収フィルタ(absorption  filter)又は吸着フィルタ(adsorption  filter)を含む。フィルタは、標的ガスを結合する化学物質を有する固体又は液体であってよい。同じ又は異なる種類の１つ又はそれよりも多くのフィルタがあってよい。フィルタの少なくとも１つは、可逆的な機能を有し、よって、フィルタ充填及び優勢な濃度に依存して、吸収／吸着又は脱着(desorption)を実行する。制御システムは、標的ガスによるフィルタの充填度及び目下のセンサ構成信号から、フィルタ再生（脱着）が行われているとき及び空気濾過（吸収又は吸着）が行われているときを決定するように更に構成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
フィルタリングは、吸収フィルタ又は吸着フィルタを使用する。その方法は、標的ガスによるフィルタの充填度及び目下の検知濃度から、フィルタ吸収又は吸着が行われているとき及びフィルタ脱着が行われているときを決定すること、任意的に、吸収又は吸着又は脱着の速度を決定することを含んでよい。
【国際調査報告】
2019500066.tif 000008
2019500066.tif 000009
2019500066.tif 000010