(57)【要約】密閉された環境内で空気を循環させるためのシステムおよび方法が、開示される。入口が、密閉された環境外から、外気を受容するように提供され、空気処理ユニットが、入口を通して、外気を受容するように入口に連結され、密閉された環境から、循環空気を受容するように構成されることができる。空気処理ユニットは、受容された外気および受容された循環空気のうちの少なくとも１つの温度に影響を及ぼすように構成することができる。受容された外気および受容された循環空気に基づいて、空気処理ユニットはさらに、密閉された環境に供給するための空気を生成するように構成することができる。
2013526697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された環境内で空気を循環させるためのシステムであって、
前記密閉された環境外から、空気を受容するように構成される、入口と、
前記入口を通して、外気を受容するように前記入口に連結され、前記密閉された環境から、循環空気を受容するように構成される、空気処理ユニットであって、
前記空気処理ユニットは、前記受容された外気および前記受容された循環空気のうちの少なくとも１つの温度に影響を及ぼすように構成され、
前記受容された外気および前記受容された循環空気に基づいて、前記空気処理ユニットは、前記密閉された環境に供給するための空気を生成するようにさらに構成される、
空気処理ユニットと、
前記空気処理ユニットから生成された空気を前記密閉された環境へ、かつ前記空気処理ユニットに戻るように、循環させるように構成される、空気循環システムと、
前記空気処理ユニットおよび前記空気循環システムのうちの少なくとも１つに連結された洗浄システムであって、前記密閉された環境に供給される空気内の少なくとも１つの物質の存在を低減させるように構成される、洗浄システムと
を含む、システム。
【請求項２】
前記洗浄システムは、前記循環空気が、前記空気処理ユニットに到達するのに先立って、および／または前記循環空気が、前記空気処理ユニットによって処理された後、前記受容された循環空気の少なくとも一部を遮断するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記循環空気の約１％から約５０％が、前記洗浄システムに送達され、前記循環空気の残りは、前記洗浄システムを迂回するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの物質は、二酸化炭素である、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの物質は、揮発性有機化合物、一酸化炭素、亜酸化窒素、および硫黄酸化物のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
少なくとも１つのセンサに連結された制御システムをさらに含み、前記少なくとも１つのセンサは、前記密閉された環境および前記空気循環システムのうちの少なくとも１つ内に配置され、
前記少なくとも１つのセンサは、前記循環空気の組成を判定し、前記循環空気の組成の判定を前記制御システムに提供するように構成され、
前記循環空気の組成の判定に基づいて、前記制御システムは、前記洗浄システムおよび前記空気入口システムのうちの少なくとも１つを制御するように構成され、前記循環空気の所望の組成を維持するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記洗浄システムは、少なくとも１つの吸着材を含み、前記少なくとも１つの物質の濃度は、前記吸着材上への前記少なくとも１つの物質の吸着によって低減される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの吸着材は、分子篩、合成ゼオライト、活性炭、多孔性アルミナ、シリカゲル、粘土系材料、および金属有機骨格のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記洗浄システムは、複数の化学層を含み、前記複数の化学層内の各化学層は、循環空気の流動を遮断するように構成され、前記複数の化学層内の化学層のうちの少なくとも２つは、異なる吸着材を有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記洗浄システムは、二酸化炭素を含む、可逆的化学反応を制御するためのシステムを含み、
前記可逆的化学反応は、炭酸ナトリウムおよび重炭酸ナトリウムサイクル、およびアミン化合物と二酸化炭素との間の反応のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記洗浄システムは、１つ以上の塩基を利用し、前記１つ以上の塩基は、アルカリ性水酸化物を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記洗浄システムは、温度差吸着システムである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記洗浄システムは、パージサイクルを含み、その間、パージ物質が、前記洗浄システムに印加され、前記洗浄システムから、前記少なくとも１つの物質を放出し、
前記パージ物質は、ガスを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記パージ物質は、
前記空気循環システムを組み込む、暖房、換気、および空調システムの構成要素によって生成される熱の印加と、
前記パージ物質を加熱するように構成される、加熱システムと
のうちの少なくとも１つによって加熱される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記洗浄システムは、前記循環空気の体積の少なくとも一部が、前記洗浄システムを通って流動するように構成され、前記循環空気の体積の少なくとも別の一部が、前記洗浄システムを迂回するように構成されるように、前記空気循環システムに連結される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
酸素または酸素濃縮空気を前記循環空気内に注入する、酸素注入システムと、
前記密閉された環境内に配置される、少なくとも１つのセンサに連結された制御システムと、
をさらに含み、
前記少なくとも１つのセンサは、前記循環空気内の酸素レベルを判定し、および前記循環空気内の酸素レベルの判定を前記制御システムに提供するように構成され、
前記循環空気内の酸素レベルの判定に基づいて、前記制御システムは、前記循環空気内の酸素の所望のレベルを維持するように、前記酸素注入システムを制御するように構成され、
前記酸素注入システムは、圧力差吸着および真空差吸着システムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
密閉された環境内で空気を循環させるためのプロセスであって、
前記密閉された環境外からの外気および前記密閉された環境からの循環空気を受容することと、
所望の温度において、前記受容された外気および前記受容された循環空気のうちの少なくとも１つを前記密閉された環境に供給するように、前記受容された外気および前記受容された循環空気のうちの少なくとも１つを調整することと、
前記調整された空気を前記密閉された環境内外に循環させることと、
前記密閉された環境からの前記受容された循環空気の少なくとも一部を洗浄し、前記循環空気内の少なくとも１つの物質の存在を低減させることと、
前記洗浄された空気を再循環させることと、
前記密閉された環境からの前記循環空気の少なくとも一部を排気することと
を含む、プロセス。
【請求項１８】
前記循環空気の約１％から約５０％は、洗浄のために遮断され、前記循環空気の残りは、洗浄を回避するように構成される、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記洗浄は、二酸化炭素の濃度を低減させる、請求項１７に記載のプロセス。
【請求項２０】
循環空気からの望ましくないガスの除去のためのガス洗浄システムを有する、ＨＶＡＣシステムと併用するための制御システムであって、
前記制御システムは、
前記循環空気内の望ましくないガスの量を判定するためのセンサと、
前記循環空気内の測定された望ましくないガスの量に従って、全体的空気の入れ換えを調節するように、循環空気の排気または外気の吸気の率を修正するように構成される、コントローラと
を含む、制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、２０１０年８月２日に出願され、“Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ａｉｒ−Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ”と題された、Ｍｅｉｒａｖに対する米国特許出願第１２／８４８，７８８号の一部継続出願であり、これは、２０１０年５月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／３４５，１９４号、２０１０年６月７日に出願された米国仮特許出願第６１／３５１，９６８号に対する優先権を主張するものである。上記出願の開示の全体は、参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
（技術分野）
本願は、概して、空気循環システムに関し、具体的には、空気循環システムからの種々の物質の除去および／またはその清浄に関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
暖房、換気、および空調（「ＨＶＡＣ」）は、事実上、すべての現代の建物において標準である。実際、ＨＶＡＣは、多くの場合、ほとんどの建物の全体エネルギーの予算の最も大きな部分の１つである。これは、特に、温暖および寒冷両方の極端な気候の場合、当てはまる。ＨＶＡＣシステムの目標の１つは、建物の居住者に、空気の温度、湿度、組成、および清潔度の観点から、快適かつ健康的環境を提供することである。
【０００４】
建物内の中央ＨＶＡＣシステムは、典型的には、１つ以上の中央空気処理ユニットおよび空気分散システムを含み、供給空気は、ダクト網を通って、建物の種々の部分に指向され、戻り空気が、これらの空間から、他のダクトまたはプレナムを通って、空気処理ユニットに戻るように流動する。空気処理ユニットでは、空気は、冷却および／または加熱ならびに濾過され、多くの場合、必要に応じて、除湿および／または加湿される。したがって、ＨＶＡＣシステムは、建物を通して、空気を一定に循環させる一方、継続的に、その温度および湿度を調節し、快適な環境を維持する。
【０００５】
しかしながら、良好な空気の質を維持するためには、すべての空気が、再循環されるわけではない。空気の一部は、ドア、窓等を通して、漏出し、循環している空気の一部は、意図的に、建物外に排気される。これは、排気と称される。排気は、補給空気としても知られる、外気の吸気と入れ換えられ、排出された排気を補給する。これはまた、「新鮮な空気」または換気と称される。本空気の入れ換えは、建物の居住者および機器が、酸素を消費し、二酸化炭素（ＣＯ２）ならびに空気の質および安全性を徐々に悪化させる種々の他の汚染物質を放出するために、行われる。そのような空気の入れ換えは、新鮮な空気の質を維持する。
【０００６】
酸素は、大気の約２１％を占め、通常、内気の所望のレベルでもある。一方、ＣＯ２は、外気中に非常に低レベルにおいてのみ、典型的には、約４００ｐｐｍのレベルで存在する。ＣＯ２レベルの上昇または酸素レベルの低下がもたらされると、その個別の濃度を所望のレベルに近づけるために、非常に有意な量の外気が、必要とされる。実際、事実上、酸素およびＣＯ２濃度を完全に復元するためには、すべての空気が、入れ換えられる必要があり得る。
【０００７】
外気は、付加的であって、かつ外の気候条件に応じて、多くの場合、有意な熱負荷を空気処理ユニットに及ぼす。温暖湿潤気候の場合、例えば、ＨＶＡＣシステム内に注入される外気は、外気を冷却および除湿するための付加的エネルギーを要求し得、全体的熱負荷およびＨＶＡＣシステムのエネルギー使用の有意な割合を占め得る。
【０００８】
排気および外気の量は、空気の質の規格を満たすように調節することができる。ある最小量レベルの酸素、ＣＯ２、および集合的に、揮発性有機化合物またはＶＯＣと称される、種々の有機ガスである、他の汚染物質は、多くの場合、空気の質を維持するように設定される。ＵＳＡでは、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙｏｆ  Ｈｅａｔｉｎｇ，Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｉｒ-ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（「ＡＳＨＲＡＥ」）が、所与の空間および居住者数に対して推奨される、外気換気量のＡＳＨＲＡＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ６２を含む、ガイドラインを発行している。しかしながら、空気の入れ換え率が高いほど、より多くのエネルギーが、ＨＶＡＣシステムによって消費される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（概要）
いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣシステムによって使用される供給空気の量、ひいては、望ましい空気の質および組成を維持しながら、加熱および冷却のために使用されるエネルギーの量は、これらのガスを循環している空気から分離することができる、洗浄器または他のデバイスを使用して、二酸化炭素（ＣＯ２）、汚染物質、粒子等を含む、ガス等の望ましくない物質を除去することによって、低減することができる。随意に、空気の質はさらに、濃縮された酸素の注入によって、改善することができる。いくつかの実施形態では、循環している空気の一部は、洗浄器を通して、転向され、所望の結果を達成することができる。通常のＨＶＡＣシステムでは、建物の空気の頻繁な広範囲に及ぶ入れ換えが、行われる一方、ＣＯ２ならびに他の望ましくないガスおよび蒸気の洗浄も、同一目標を達成することができるが、ＨＶＡＣシステムに及ぼす熱負荷は、遥かに小さく、それによって、建物に対して、有意なエネルギーの節約を提供し、全体的配電網への需要を低減させる。
【００１０】
いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣシステムは、酸素を多く含む空気を循環空気中に注入することができる、酸素注入システムを含むことができる。
【００１１】
いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣシステムと併用するための制御システムは、循環空気からの望ましくない物質ガスの除去のためのガス洗浄システムを含むことができる。制御システムは、循環空気内の望ましくない物質、粒子、ガス等の量を判定するためのセンサを含むことができる。最小レベルの外気入れ換えを維持することができ、コントローラは、循環空気内の望ましくない物質、粒子、ガス等の測定された量に従って、全体的空気の入れ換えを調節するように、循環している空気の排気および外気の吸気の率を修正することができる。制御システムはまた、循環空気内の酸素の量を判定するための酸素センサを含むことができる。コントローラはさらに、酸素注入の率を修正することができる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、システムは、密閉された環境内で空気を循環させることができる、ＨＶＡＣシステムに接続することができる、モジュール式システムであることができる。モジュール式システムは、循環している空気内の望ましくない物質のレベルを低減させるように構成される、洗浄のためのモジュールを含むことができる。
【００１３】
いくつかの実施形態では、本主題は、密閉された環境内で空気を循環させるためのシステムに関する。システムは、密閉された環境外から、外気を受容するように構成される、入口と、入口を通して、外気を受容するように入口に連結され、密閉された環境から、循環空気を受容するように構成される、空気処理ユニットと、を含むことができる。空気処理ユニットは、受容された外気および受容された循環空気のうちの少なくとも１つの温度に影響を及ぼすように構成することができる。受容された外気および受容された循環空気に基づいて、空気処理ユニットはさらに、密閉された環境に供給するための空気を生成するように構成することができる。本主題システムはまた、空気処理ユニットから生成された空気を密閉された環境へ、かつ空気処理ユニットに戻るように、循環させるように構成される、空気循環システムと、空気処理システムおよび空気循環システムのうちの少なくとも１つに連結された洗浄システムであって、密閉された環境に供給される空気内の少なくとも１つの物質の存在を低減させるように構成される、洗浄システムと、を含むことができる。
【００１４】
いくつかの実施形態では、本主題は、密閉された環境内で空気を循環させるためのプロセスに関する。密閉された環境外からの外気および密閉された環境からの循環空気が、受容される。受容された外気および受容された循環空気のうちの少なくとも１つは、所望の温度において、受容された外気および受容された循環空気のうちの少なくとも１つを密閉された環境に供給するように調整される。調整された空気は、密閉された環境内外に循環される。密閉された環境からの受容された循環空気の少なくとも一部は、洗浄され、循環空気内の少なくとも１つの物質の存在を低減させる。洗浄された空気は、再循環される。循環空気の少なくとも一部は、密閉された環境から排気される。
【００１５】
いくつかの実施形態では、本主題は、循環空気からの望ましくないガスの除去のためのガス洗浄システムを有する、ＨＶＡＣシステムと併用するための制御システムに関する。制御システムは、循環空気内の望ましくないガスの量を判定するためのセンサと、循環空気内の測定された望ましくないガスの量に従って、全体的空気の入れ換えを調節するように、循環空気の排気または外気の吸気の率を修正するように構成される、コントローラと、を含むことができる。
【００１６】
本明細書に説明される主題の１つ以上の変形例の詳細は、付随の図面および以下の説明に記載される。本明細書に説明される主題の他の特徴および利点は、説明および図面ならびに請求項から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本主題は、付随の図面を参照して説明される。図面中、同一参照番号は、同じまたは機能的類似要素を示す。加えて、該当する場合、参照番号の最左桁は、参照番号が最初に表出する図面を識別する。
【図１】図１は、ＨＶＡＣシステムを例証する、ブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本主題のいくつかの実施形態による、物質洗浄および酸素注入構成要素を組み込む、例示的ＨＶＡＣシステムを例証する、ブロック図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本主題のいくつかの実施形態による、別の例示的ＨＶＡＣシステムを例証する、ブロック図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本主題のいくつかの実施形態による、さらに別の例示的ＨＶＡＣシステムを例証する、ブロック図である。
【図３】図３は、本主題のいくつかの実施形態による、洗浄器を吸着モードからパージモードに切り替えさせる、弁およびラインの構成を含むことができる、例示的ＨＶＡＣシステムを例証する、ブロック図である。
【図４】図４は、本主題のいくつかの実施形態による、酸素注入システムを含むことができる、例示的ＨＶＡＣシステムを例証する、ブロック図である。
【図５】図５は、本主題のいくつかの実施形態による、ＨＶＡＣシステムのためのコントローラの例示的制御フローを例証する。
【図６】図６は、本主題のいくつかの実施形態による、例示的方法を例証する、流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（詳細な説明）
図１は、循環している中央ＨＶＡＣシステム１００を例証する、ブロック図である。システム１００は、空気循環をそれが接続される占有空間１０２に提供するように構成することができる。システム１００はさらに、流動し、これらの要素に接触するのに伴って、循環している空気の温度を修正する、加熱および冷却要素両方を有する、空気処理ユニット（「ＡＨＵ」）１０６を含む。システム１００はさらに、システム１００、具体的には、ＡＨＵ１０６内への外気の吸気（「ＯＡ」）を可能にする、循環ライン１０４を介して、ＡＨＵ１０６に接続される、吸気ダクト１０８を含むことができる。システム１００はまた、ライン１１０を介して、戻り空気（「ＲＡ」）を受容し、それを排気（「ＥＡ」）として外の大気（または、任意の他の環境）中に排出する、排気ダクト１１２を含むことができる。
【００１９】
動作時、ＡＨＵ１０６内に配置することができる、ファンまたは送風機は、占有空間１０２（密閉された環境であることができる）の種々の部分を通して、調整された空気を分配する、ダクトを通して、調整された供給空気（「ＳＡ」）の流動を付勢する。例証を容易にするために、以下の説明は、密閉された環境１０２の実施例として、建物を参照する。建物１０２は、空気流の率が異なり得る、異なるゾーンを有することができる。戻り空気は、ライン１１４を介して、空気処理ユニット１０６に逆流することができ、粒子、細菌、物質、種々の噴煙、および／またはそれらの組み合わせを除去するように濾過することができる。戻り空気の一部は、排気として、建物１０２外に排気することができる。空気は、放出される排気の量を制御する、弁を通して排気することができる。同時に、新鮮な外気が、排気を入れ換えるために引き込まれ、建物１０２内の空気の正確な全体的体積および圧力を維持することができる。典型的には、空気流の１０-１５％は、排気として放出され、入れ換えることができるが、本数字は、大きく変動し得る。浴室および台所等のいくつかの環境では、ＨＶＡＣシステムは、空気流の１００％を排気し、入れ換えるように構成することができる。排気の外気との一定の入れ換えは、良好な空気の質を維持し、特に、建物居住者によって消費される酸素を補充し、居住者、機器、および／または密閉された環境１０２内に位置する材料によって生成される、物質、粒子、ガス（例えば、二酸化炭素）、噴煙、他の化合物、および／またはそれらの組み合わせを除去するように意図することができる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、密閉された環境１０２は、オフィス用建物、商業用建物、銀行、居住用建物、住宅、学校、工場、病院、店舗、モール、屋内娯楽施設、貯蔵施設、実験室、車両、航空機、船舶、バス、映画館、部分的および／または完全に密閉された競技場、教育施設、図書館、および／または随時、機器、材料、居住者（例えば、ヒト、動物、合成生物等）等、および／または任意のそれらの組み合わせによって占有され得る、他の部分的および／または完全に密閉された構造および／または施設であることができる。
【００２１】
図２Ａ、２Ｂ、および２Ｃは、図１に示されるＨＶＡＣシステム１００内に空気洗浄器を組み込み、排気および外気の低減を可能にするための種々の方法を図式的に例証する、ブロック図である。図２Ａは、吸気ライン１０４、それによって、ＡＨＵ１０６および戻り空気ライン１１０を接続する、ライン１１４内に洗浄器（「ＣＳ」）２０４を組み込むように構成することができる、ＨＶＡＣシステム２０２を例証する。ライン１１０に沿って進行する、戻り空気は、ＣＳ２０４に転向される割合と、大気に放出するための排気ダクト１１２に転向される別の割合とに分割することができる。
【００２２】
図２Ｂは、ＨＶＡＣシステム内に洗浄器を組み込む、別の例示的方法を例証する。図２Ｂに示されるように、ＨＶＡＣシステム２０６は、ライン１１４に接続される（図２Ａに示されるように、ライン１１４内に設置されるのとは対照的に）洗浄器２０８を含むことができる。ライン１１０に沿って進行する、戻り空気は、排気ダクト１１２に進むものと、ライン１１４に進むものの２つの割合に分割することができる。ライン１１４に沿って進行する、戻り空気の割合はさらに、ＣＳ２０８を迂回する割合と、洗浄のために、ＣＳ２０８内に進行するものとに分割することができる。ＣＳ２０８が、その割合を洗浄または「清浄」すると、図２Ｂの矢印によって示されるように、ＡＨＵ１０６に供給するためのライン１１４に再流入される。
【００２３】
図２Ｃは、ＨＶＡＣシステム内に洗浄器を組み込む、さらに別の例示的方法を例証する。この場合、システム２１０は、ＡＨＵ１０６と占有空間１０６との間に設置されるライン１０４内に、洗浄器２１２を含むことができる。故に、ＡＨＵ１０６を通して進行する、いかなる空気も、占有空間１０２に流入する直前に、ＣＳ２１２によって、洗浄または「清浄」され得る。ＨＶＡＣシステム内に洗浄器を組み込む他の方法も可能である。
【００２４】
いくつかの実施形態では、循環している空気流の一部のみ、洗浄器に転向され、転向された空気の流動を遮断することができる。洗浄器は、続いて、洗浄された空気を継続して一般循環に戻すことができ、物質、化合物、粒子、噴煙、ガス（例えば、ＣＯ２）等が、部分的および／または完全に、洗浄された空気から、捕捉、濾過、および／または除去される。図２Ａ-Ｃに示されるように、洗浄器は、多くの異なる方法で実装することができる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、物質、化合物、粒子、噴煙、ガス等を吸着するために、洗浄器２０４、２０８、２１２は、吸着材料、分子篩、多孔性材料、スポンジ状材料、電気的におよび／または電磁気的に帯電された裏張りまたは物体、任意の他の化学物質、生物学的誘引物質、および／または任意のそれらの組み合わせを使用することができる。そのような材料は、図１-５に示されるシステムの１つ以上のラインの内側において、コンテナ内に設置する、カラム内に積層する、シートまたは裏張りとして配置することができる。例えば、いくつかの多孔性材料、特に、いくつかの合成ゼオライト、また、多孔性アルミナ、および金属有機骨格は、ＣＯ２の効果的吸着材であることが示されている。これらは、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ  ＳＹＬＯＢＥＡＤ（Ｒ）  Ｃ-Ｇｒａｄｅ１３Ｘ、Ｉｎｔｅｒａ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ’ｓ  ｍＳｏｒｂ（Ｒ）、ならびにＰｉｎｇｘｉａｎｇ  ＸＩＮＴＡＯ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＰａｃｋｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．（中国）、ＧＨＣＬ  Ｌｔｄ．（インド）、および多くのその他等の後発医薬品会社等の種々の商業的供給源から容易に入手可能である。ゼオライト化学層が、種々の産業用途のために、ガス流からＣＯ２を抽出するために開発されている（例えば、Ｖｅｎｔｒｉｇｌｉｏらの米国特許第３，６１９，１３０号、Ｒｅｙｈｉｎｇらの米国特許第３，８０８，７７３号、Ｃｏｌｌｉｎｓの米国特許第３，７５１，８４８号、Ｓｈｅｒｍｅｎらの米国特許第３，８８５，９２８号、Ｓｉｒｋａｒらの米国特許第４，２４９，９１５号、Ｇｒｅｎｉｅｒらの米国特許第５，１３７，５４８号）。ＣＯ２の吸着の目的のために、そのような技術は、本主題ＨＶＡＣシステムによって使用するために採用することができ、流出物中に許容される残留ＣＯ２の観点から、より寛大であり得る。いくつかの実施形態では、複数のゼオライト、多孔性アルミナ（例えば、Ｓｌａｕｇｈらの米国特許第４，４３３，９８１号、Ｋｕｍａｒらの米国特許第４，７１１，６４５号）または活性炭（例えば、Ａｌｌｅｎの米国特許第１，５２２，４８０号、Ｂｅｃｈｔｈｏｌｄの米国特許第１，８３６，３０１号）を含む、他の吸着材の追加は、他のガス、揮発性有機化合物、および湿度を除去することによって、または吸着材のより低い温度放出を可能にすることによって、空気の質またはエネルギー効率を改善することができる。
【００２６】
固体吸着またはＣＯ２の分野におけるより最近の開発は、金属有機骨格（Ｙａｇｈｉらの米国特許第６，９３０，１９３号、Ｙａｇｈｉらの米国特許第７，６６２，７４６号）およびアミン含浸粘土（Ｓｉｒｉｗａｒｄａｎｅの米国特許第６，９０８，４９７号）を含む。これらの吸着材は、本明細書に説明される本主題システム内で使用するために好適であり得る。本主題システムは、空気を洗浄または「清浄」するように設計された任意の過去、現在利用可能、および将来の吸着材によって実装することができる。いくつかの実施形態では、同一ユニット内または別個のユニットとして、いくつかの異なる吸着材の組み合わせは、より優れた性能をもたらし得る。
【００２７】
図３は、本主題のいくつかの実施形態による、図１および２Ａ-Ｃに示されるシステム内に組み込むことができる、例示的洗浄器システム３００を例証する。システム３００は、洗浄器３１０、循環している供給空気弁３０２（「弁１」）、循環に戻る弁３０４（「弁２」）、パージ入口弁３０８（「弁３」）、およびパージ排気弁３０６（「弁４」）を含む。洗浄器３１０は、後述のように、吸着サイクルおよび再生サイクルの２つのサイクルで動作するように構成することができる。吸着サイクルの間、弁１および２は、開放し、循環している空気の流入、そこからの物質、粒子、噴煙、ガス等の吸着、およびその後続流出を可能にすることができる。本サイクルの間、弁３および４は、閉鎖される。それに対して、再生サイクルの間、弁１および２は、閉鎖される一方、弁３および４は、開放される。図３に示されるように、弁１および２は、洗浄器３１０を循環しているラインに連結することができる一方、弁３および４は、洗浄器３１０をパージラインに連結することができる。
【００２８】
循環している空気から捕捉される、そのような物質、粒子、噴煙、ガス、有害蒸気（例えば、放射性蒸気）等（以下、「物質」）が、洗浄器３１０内に蓄積するのに伴って、所定の率において、物質を洗浄器３１０から除去することができる。物質の除去は、「再生」または「再生サイクル」と称することができる。そのような物質は、大気中に放出される、または別様に、収集、廃棄、隔離される、および／または任意のそれらの組み合わせであることができる。再生は、加熱、パージ、圧力変化、電気エネルギー、および／または任意のそれらの組み合わせによって達成することができる。いくつかの実施形態では、物質の放出は、空気または他のパージガスによる加熱およびパージの組み合わせによって達成することができる。したがって、吸着-脱離サイクルは、時として、温度差吸着と称することができる。
【００２９】
前述のように、再生サイクルの間、洗浄器３１０は、図３に示される弁１および２によって、ＨＶＡＣシステム循環から単離することができ、代わりに、弁３および４を使用して、流入および流出パージラインに接続することができる。再生サイクル中、弁１および２は、閉鎖され、弁３および４は、開放される間、パージガス、空気、および／または任意の他のパージ物質は、洗浄器３１０を通して流動するように構成することができる一方、空気循環システムから単離される。洗浄器３１０は、周期的に、所定の時間において、および／または必要に応じて（例えば、特定の物質の吸着または物質の具体的量の検出に応じて）、吸着および再生サイクルを実行することができる。洗浄器３１０また、所定の時間周期の間、各サイクルを実行するように構成することができる。代替として、各サイクルを行うことができる時間の長さは、吸着／パージされる物質、物質または特定の量の物質を吸着／パージするためにかかる時間、内部条件、外部条件、占有空間１０２の種類、エネルギー使用、環境規制、商業的要因、および／または任意の他の要因、および／または要因の組み合わせに依存する。洗浄器再生が、容認不可能なほど長い時間周期の間、継続的洗浄プロセスを中断する場合、複数の洗浄器（図３に図示せず）を使用して、ある洗浄器が再生を行っている時、別の洗浄器が、サイクルの１つに従事することができるように、そのような中断を回避することができる。洗浄器の動作の短時間の中断は、数時間の長時間にわたって除去される物質、ＣＯ２、ＶＯＣ等の総量が、十分である限り、空気循環に関わる問題を呈する可能性は低いであろう。類似の複数のシステムバックアップは、酸素濃縮器等のシステムの他の構成要素のために実装することができる。
【００３０】
いくつかの実施形態では、洗浄器吸着材化学層設計は、吸着材材料、その量、その空間分布、空気流パターンの適切な選択肢を含むことができ、全体的容量は、種々の空気流設計要件に準拠することができる。洗浄器を設計する際、システムサイズおよびコスト対処理能力、再生の頻度、および再生のためのエネルギー要件もまた、考慮することができる。各温度差吸着サイクルにおいて収集および放出することができる、物質、ＣＯ２、ＶＯＣ等の量は、活性および接近可能吸着材の量に依存し得、ある吸着材の場合、吸着とパージサイクルとの間の温度差に依存し得る。したがって、ある率のガス捕捉を達成するために、より少ない材料を使用して、より頻繁なパージサイクルで動作し得る。サイクルならびにその頻度もまた、所与の量の材料のためのサイクル時間を制約する、特定の材料、流速、および温度に対する、吸着および脱離の自然運動速度に依存し得る。要求されるエネルギー、すなわち、パージガスを加熱するために要求され得るエネルギーを最小限にするために、より低いパージガス温度を使用することができ、サイクルあたりの脱離された材料の量を低減させることができる。主に、エネルギー節約によって駆動される用途では、ＨＶＡＣシステムの過剰な熱を使用して生成することができる、温度および体積のパージガスから開始し、その利用可能パージ温度を使用して、温度差サイクルの熱範囲を設計することができ、順に、化学層の寸法を設計する、吸着材の動態を判定するであろう。
【００３１】
いくつかの実施形態では、固体吸着材による温度差吸着を有する、ＨＶＡＣシステムは、単純性、耐久性、異なるサイズへの拡張性、および比較的に低動作コストを提供することができる。物質、ＣＯ２、ＶＯＣ、ならびに他の望ましくないガス、噴煙、および／または蒸気を除去するために、多くの他の方法が存在する。いくつかの実施形態では、物質、ＣＯ２、ＶＯＣ等の洗浄は、アルカリ性水酸化物塩基との反応によって達成することができる。いくつかの実施形態では、物質、ＣＯ２、ＶＯＣ等の洗浄は、モノエタノールアミンまたは周知の他のアミン等、水性アミンガス溶液を使用して達成することができる。いくつかの実施形態では、洗浄は、炭酸ナトリウムが、二酸化炭素および水と結合し、重炭酸ナトリウムを形成する、化学サイクルによって達成することができる（例えば、Ｆｕｃｈｓの米国特許第３，５１１５９５号）。物質、ＣＯ２、ＶＯＣ等の除去のための他の技法は、例えば、ＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ製ＰＲＩＳＭ膜、またはＣａｍｅｒｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐ製ＣＹＮＡＲＡ膜等、選択膜を含むことができる。洗浄器は、本システムにおいて、別個のモジュールであることができるため、他の洗浄技術（過去、現在利用可能、または将来の）も、その他の構成要素を変更することなく、そのようなシステム内で使用することができる。
【００３２】
いくつかの実施形態では、洗浄器を再生するために、前述の技法のうちの少なくともいくつかは、再生のために熱を使用することができる。その熱の一部は、ＨＶＡＣシステムのコンプレッサおよび空気処理ユニットを含む、近傍の他のシステムによって生成される廃熱、ならびに太陽エネルギーを捕獲することによって、得ることができる。これはさらに、システムの全体的経済性を改善することができる。いくつかの実施形態では、吸着材化学層のパージは、冷却ユニットからの暖気を利用して、再生の間、化学層をパージする。いくつかの実施形態では、太陽エネルギーを屋上ユニットおよび／または別個に位置するユニット上で収集し、パージガスを加熱するために使用することができる。太陽加熱および捕獲コンプレッサ熱および他の廃熱を相互に組み合わせて使用して、全体としてのシステムのエネルギー使用を最小限にすることができる。独立または付加的加熱を行い、特定のパージガス温度を達成することができ、その場合、パージガスの流入点の前に、加熱コイル、炉、またはガスバーナーをシステムに組み込むことができる。
【００３３】
図２Ａに戻って参照すると、洗浄器（ＣＳ）２０４は、戻り空気流の全部を遮断するように構成され得、これは、必要または実践的ではない場合がある。これは、図２Ｂに例証されており、戻り空気の一部のみ、洗浄器２０８に転向することができる一方、空気の残りは、洗浄器２０８を迂回することができ、直接、空気処理ユニット１０６に流動することができる。いくつかの実施形態では、経時的に、望ましくない物質、ガス等の十分な割合が循環している空気流から捕捉および除去される限り、空気の全部が、洗浄器を通過することは必須ではない。図２Ｃに示される実施形態では、洗浄器２１２は、空気処理ユニット１０６から下流に位置することができ、より冷たい空気が、洗浄器に流入し、それを冷却するという利点を有する。多くの洗浄技術および吸着材が、より低い温度によって、より優れた性能を果たすことができる。空気の質の観点から、経時的に、循環している空気と、空気処理ユニット前または後の空気の流路に沿ったいずれかの場所の洗浄器との間に、適度な量の接触が存在する限り、洗浄器の任意の場所は、機能を果たすことができる。いくつかの実施形態では、洗浄器は、占有空間１０２内に分布することができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、洗浄器は、種々の方法において廃棄することができる、ＣＯ２および潜在的に他の物質を収集することができる。収集された物質は、大気に放出され、別の場所における処理および廃棄のために、コンテナ内に収集され、パイプラインを通して、貯蔵される別の場所または施設に流動され、処理および／または利用されるか、または別様に、任意の他の様式において廃棄することができる。例えば、ＣＯ２は、温室に有益であって、パイプまたはコンテナによって、そのような温室に指向され得る。代替として、これらの副産物ガスは、単に、無期限に隔離され大気中への放出を回避することができる。これらのガスのそのような廃棄は、コストがよりかかり得、いくつかの状況では、必ずしも、そのようにすることは、経済的に正当化されない場合がある。
【００３５】
図４は、本主題のいくつかの実施形態による、ＨＶＡＣシステム４００を例証する、ブロック図である。システム４００は、ライン１０４を介して、空気循環を占有空間１０２に供給するように構成される、空気処理ユニット４０２を含み、戻り空気は、ライン１１０を介して、輸送される。システム４００はまた、供給空気ライン１０４および戻り空気１１０を接続するライン１１４内に配置される、洗浄器４０４を含む。洗浄器４０４は、任意の他の様式（図２Ａ-２Ｃに例証されるように）において配置することができ、前述の空気洗浄を行うように構成することができる。システム４００はさらに、酸素濃縮器４０６を含む。酸素濃縮器４０６は、矢印によって示されるように、その独自の外気供給（「ＯＡ２」）を辿ることができ、供給空気ライン１０４内への濃縮された酸素（「Ｏ」）の流動を生成することができる。濃縮された酸素は、付加的吸気弁を通して、加熱／冷却要素から上流の空気処理ユニット４０２内に指向することができる。酸素濃縮器４０６は、図４の矢印によって示されるように、窒素（「Ｎ」）および潜在的に他の副産物を大気（または、任意の他の場所、コンテナ等）に廃棄することができる。循環している空気に追加された酸素の量は、流速および酸素濃度に依存し得る。いくつかの実施形態では、後者は、実質的に、９０％超（例えば、ほとんどの市販の濃縮器の場合におけるように）であることができる。しかしながら、より低い濃度もまた使用して、若干速い流速で所望の結果を達成することができる。
【００３６】
酸素濃縮器４０６は、いくつかの方法で実装することができる。いくつかの実施形態では、酸素濃度のための技法は、周知の圧力差吸着（「ＰＳＡ」）技法、真空差吸着（「ＶＳＡ」）技法、および／または任意の他の技法、および／または任意のそれらの組み合わせを含むことができる。これらの技法を使用するシステムは、濃縮された酸素を直接空気から提供するための独立型システムとして、異なるサイズおよび出力容量において、ならびに任意の他の形態として供給することができる。例示的ＶＳＡ酸素生成システムは、Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｃ．によるＰＲＩＳＭ  ＶＳＡ酸素生成システム、Ｇａｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．によるＯＸＹＳＷＩＮＧ製品ライン、Ｌｉｎｄｅによる酸素生成器のＡＤＳＯＳＳライン、Ｐｒａｘａｉｒ  ＩｎｃからのＶＰＳＡ酸素生成システムのうちの少なくとも１つを含む。これらのＰＳＡ／ＶＳＡシステムは、典型的には、円筒形カラムとして成形される、１つ以上のコンテナ内において、非常に多孔性の吸着固体、通常、合成ゼオライト化学層を利用することができ、ポンプおよびコンプレッサを使用して、これらのコンテナ内のガスの圧力を変化させることができる。技法は、吸着材上への酸素および窒素の示差吸着に依存することができる。したがって、通常の空気（または、他のガス混合物）の流集を取り込み、酸素濃縮空気および酸素欠乏空気の２つの別個の出力を生成することができる。ＰＳＡ／ＶＳＡシステムの利点の１つは、多くの保守を伴うことなく、長期間、これらのシステムが、継続的に酸素を生成することができることである。
【００３７】
酸素を分離または濃縮するための他の方法もまた、利用可能である。深冷分離は、大量の体積および高純度のための効果的方法であり得、異なるガスの異なる凝縮／沸騰温度を使用して、酸素を空気から分離する。選択膜および選択拡散媒体もまた、酸素を空気から分離することができる。濃縮された酸素はまた、水の電解から生成することができ、水を通る電流が、一方の電極に酸素ガスを生成し、他方に水素ガスを生成する。これらは、エネルギー集約的プロセスであるが、純水素または窒素が、副産物として生成され、他の用途のために収集および利用することができる。
【００３８】
いくつかの実施形態では、洗浄器４０２および酸素濃縮器４０６両方の存在は、排気および外気を排除しない。いくつかの実施形態では、排気および外気は、従来のＨＶＡＣシステムにおけるより低くあり得るが、酸素濃縮器および洗浄器の利点に関わらず、空気の質が徐々に悪化しないよう確実するために、保証または所望され得るレベルにおける、制御されたレベルに維持することができる。
【００３９】
酸素濃縮器４０６が使用されない実施形態では、洗浄器４０４は、良質の空気の循環に関連する利点の大部分を提供するように構成することができる。これは、二酸化炭素の洗浄において有用であり得る。酸素消費およびＣＯ２放出が、密接に関係し合い、ほぼ同じ分子量で生じ、これは、洗浄器および酸素源を伴わない場合でも、ＨＶＡＣシステム内の補給空気が、完全に排除されない限り、酸素濃度の低下が、ＣＯ２レベルの上昇に比例し得ることを含意し得るが、酸素およびＣＯ２レベルは、合計して、外気と同じ約２１％を占める、ある漸近濃度において安定することができる。酸素の漸近レベルＸは、以下によって求められる。
Ｘ＝Ｘ０-Ｂｏ／Ｍ      （１）
式中、Ｘ０は、外気中の酸素の濃度であって、Ｂｏは、居住者によって消費される酸素の正味量（ＣＦＭ、リットル／秒、または任意の他の単位）であって、Ｍは、注入される外気の量である（それぞれ、同一単位、ＣＦＭ、リットル／秒等）。同様に、ＣＯ２レベルＹは、以下によって計算することができる。
Ｙ＝Ｙ０＋Ｂｃ／Ｍ      （２）
式中、Ｙ０は、外気中のＣＯ２の濃度であって、Ｂｃは、占有空間の居住者によって生成されるＣＯ２の正味量である。したがって、
【００４０】
【数１】
2013526697.tif 000003
【００４１】
である限り、少なくともおよそ
【００４２】
【数２】
2013526697.tif 000004
【００４３】
である。しかしながら、速度Ｓｃにおいて、ＣＯ２を抽出する洗浄器の追加は（それぞれ、同一単位、ＣＦＭ、リットル／秒等）、以下のようにもたらされ得る。
Ｙ＝Ｙ０＋（Ｂｃ-Ｓｃ）／Ｍ      （３）
同様に、正味速度Ｇｏ（それぞれ、同一単位、ＣＦＭ、リットル／秒等）で注入する酸素生成器の影響は、漸近値Ｘを以下に変化させ得る。
Ｘ＝Ｘ０-（Ｂｏ-Ｇｏ）／Ｍ（４）
【実施例】
【００４４】
例証目的のためだけに、酸素補充が、あまり重要ではない理由を理解するために、以下の実施例が、提供される。外気が、通常の２１％酸素であって、占有空間の居住者が、２ＣＦＭの速度で酸素を消費し（立方フィート／分）、類似速度でＣＯ２を吐き出す場合、かつ補給空気が、比較的に低い１００ＣＦＭであって、洗浄または酸素注入を伴わない場合、酸素は、１９％に徐々に接近し得る一方、ＣＯ２は、２％に接近し得る。また、ＣＯ２とともに、他のＶＯＣのレベルも上昇し得る。１９％の濃度の酸素は、容認可能であり得るが、２％の濃度のＣＯ２は、そうではない。さらに、ＶＯＣレベルも同様に、容認不可能に高い可能性が非常に高いであろう。したがって、Ｓｃ＝２ＣＦＭ容量を伴う洗浄器のみの追加は、ＣＯ２レベルを正常値まで低下させ得る。酸素は、依然として、補充酸素が注入されない限り、約１９％まで枯渇し得るが、その場合でも、空気の質は、酸素源を伴わない場合でも、本レベルにおいて容認可能である場合があり、より少ない機械設備および低動作コストを要求し得る。
【００４５】
図５は、空気処理ユニット５０４、中央制御システム（「ＣＣ」）５０２、洗浄器５０６、および占有空間１０２内に搭載することができる、複数のセンサ（「Ｙ」）５３１、５３３、５３５を含む、例示的ＨＶＡＣシステム５００を例証する。ＡＨＵ５０４およびＣＳ５０６の接続ならびに供給空気および戻り空気ラインは、前述の図１-４に関連して図示および議論されたものに類似する。中央制御システム５０２は、種々の接続（例えば、電気的に、無線、有線、配線等）を介して、システム５００内の構成要素に連結することができ、種々のコマンドの発行を介して、それらを制御するように構成することができる。中央制御システム５０２は、プロセッサ、メモリ、モニタ、および／または任意の他の構成要素を含むことができる。自動的に、手動で、または半自動的に、構成要素を制御／動作させることができる。中央制御システム５０２は、接続５１４を介してセンサ５３１、５３３、５３４に、接続５１６を介して洗浄器５０６に、および接続５１２を介してダクト１０８、１１２に連結することができる。システム５０２はまた、ＡＨＵ、酸素濃縮器（図示せず）、および／または任意の他の構成要素を制御するように構成することができる。
【００４６】
センサ５３１、５３３、５３５は、占有空間１０２内の種々の場所に搭載することができ、フィードバックをシステム５０２システムに提供するように構成することができる。センサ（Ｙ）は、占有空間を通して分散され、１つ以上の物質、ガス（ＣＯ２および／または酸素、ならびに他のガス等）、噴煙、蒸気、ＶＯＣ等、および／または任意のそれらの組み合わせのレベルを検出することができる。ＣＯ２のためのセンサは、市販されており、その実施例として、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｃｏｒｐ．製Ｃ７２３２センサ、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ製ＴＥＬＡＩＲＥセンサ等が挙げられる。そのような物質、ガス等の検出および／またはその特定の濃度の検出に応じて、センサ（Ｙ）は、処理のために、中央制御システム５０２に伝送することができる、データ信号を生成するように構成することができる。データ信号を処理後、システム５０２は、適切なコマンドをシステム５００内の構成要素に生成することができる（例えば、洗浄器５０６の再生サイクルをオンにする、所定の時間にまたは物質の濃度があるレベルに到達する時、吸着サイクルを行う）。
【００４７】
前述のように、中央制御システム（ＣＣ）５０２は、ヒトによって動作される、自動化される、および／またはコンピュータ化することができ、センサ（Ｙ）から信号を検出することができる。システム５００のこれらおよび種々のパラメータならびに設定に基づいて、ＣＣ５０２は、標的条件を達成するために、ＯＣ電力（オン／オフ）、ＯＣ設定、ＯＣ弁（ＯＣは、図５に図示せず）、ＣＳ設定、ＣＳ再生トリガ、外気流速、排気流速、および任意の他の関数のうちの少なくとも１つを制御および／または修正することができる。システム５０２は、望ましくない酸素の上昇を防止するための安全装備手段、ならびに必要に応じて、酸素濃縮器および洗浄器の一方または両方をシャットダウンし、外気および排気レベルを従来のＨＶＡＣのものに増加させることによって補償する能力を有することができる。
【００４８】
制御システム５０２は、直接または間接的に関わらず、電子的または手動であるかに関わらず、洗浄または酸素の注入量を調節可能にすることができる。調節は、洗浄器および酸素濃縮器と関連付けられた種々のコンプレッサ、ポンプ、モータ、ヒータ、アクチュエータ、または弁に印加される電力あるいは設定を変化させることによって達成することができる。洗浄または酸素注入の量の調節は、自動的に、１つ以上の場所において、空気の質または空気の組成の測定に応答して、行うことができる。洗浄または酸素注入の量の調節はまた、自動的に、建物占有率、時刻、曜日、日付、季節、または外の気候に基づいて、行うことができる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、洗浄器５０６は、一定動作モードで実行するように設定することができる。そのモードにおける洗浄器５０６の容量および効率は、ＣＯ２（および／または他の物質）の望ましいレベルを維持するように、占有空間および占有空間内の活動量に基づいて、選択することができる。いくつかの実施形態では、制御システム５０２は、排気および外気の率を制御することができる。基準値は、既定最小値であることができる。洗浄器の容量および効率が、ＣＯ２負荷を処理するために不十分である場合、排気および外気の率は、自動的に、より高いレベルに調節することができる。酸素流は、占有空間内の酸素の標的レベルを維持するように、別個に制御することができる。排気弁および酸素流入の両制御は、上限および下限設定点を伴う、比例微積分（「ＰＩＤ」）アルゴリズムによって、フィードバックループの影響下にあることができる。空気流マニフォールドへの酸素濃縮器の連結は、制御弁および／または流量計の有無に関わらず、ダクト継手の任意の管を使用して、行うことができる。
【００５０】
いくつかの実施形態では、システムは、既存のまたは事前に設計されたＨＶＡＣシステムに据え付けることができるように、モジュール式で設計することができる。システムの統合が、比較的により低いコストを有することができるため、これは、ＨＶＡＣシステムを既に有する建物において有益であり得る。酸素濃縮器および洗浄器は、制御システムとともに、ダクト工事または中央空気処理ユニットを交換する必要なく、従来のＨＶＡＣシステムに搭載および接続することができる。
【００５１】
いくつかの実施形態では、本主題は、密閉された環境内で空気を循環させるためのシステムに関する。システムは、密閉された環境外から、外気を受容するように構成された入口と、入口を通して、外気を受容するように、入口に連結され、密閉された環境から、循環空気を受容するように構成される、空気処理ユニットと、を含むことができる。空気処理ユニットは、受容された外気および受容された循環空気のうちの少なくとも１つの温度に影響を及ぼすように構成することができる。受容された外気および受容された循環空気に基づいて、空気処理ユニットはさらに、密閉された環境に供給するための空気を生成するように構成することができる。本主題システムはまた、空気処理ユニットから生成された空気を密閉された環境へ、かつ空気処理ユニットに戻るように、循環させるように構成される、空気循環システムと、空気処理ユニットおよび空気循環システムのうちの少なくとも１つに連結され、密閉された環境に供給される空気内の少なくとも１つの物質の存在を低減させるように構成される、洗浄システムと、を含むことができる。
【００５２】
いくつかの実施形態では、本主題はまた、以下の随意の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。洗浄システムは、循環空気が、空気処理ユニットに到達するのに先立って、受容された循環空気の少なくとも一部を遮断するように構成することができる。洗浄システムは、循環空気が、空気処理ユニットによって処理された後、循環空気の少なくとも一部を遮断することができる。いくつかの実施形態では、循環空気の約１％から約５０％は、洗浄システムに転向することができ、循環空気の残りは、洗浄システムを迂回することができる。いくつかの実施形態では、循環空気の約３％から約２５％は、洗浄システムに転向することができ、循環空気の残りは、洗浄システムを迂回することができる。いくつかの実施形態では、循環空気の約５％から約１５％は、洗浄システムに転向することができ、循環空気の残りは、洗浄システムを迂回することができる。いくつかの実施形態では、空気中の少なくとも１つの物質は、二酸化炭素である。いくつかの実施形態では、空気中の少なくとも１つの物質は、揮発性有機化合物、一酸化炭素、亜酸化窒素、および硫黄酸化物のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００５３】
本主題システムは、少なくとも１つのセンサに連結された制御システムを含むことができ、少なくとも１つのセンサは、密閉された環境および空気循環システムのうちの少なくとも１つ内に配置することができる。少なくとも１つのセンサは、循環空気の組成を判定し、循環空気の組成の判定を制御システムに提供することができる。循環空気の組成の判定に基づいて、制御システムは、洗浄システムおよび空気入口システムのうちの少なくとも１つを制御することができ、さらに、循環空気の所望の組成を維持するように構成することができる。入口を通して流動する空気は、所望の空気の質が、洗浄システムを伴わずに可能であろうものより少ない量の外気によって維持することができるようなものである。
【００５４】
洗浄システムは、少なくとも１つの吸着材を含むことができ、少なくとも１つの物質の濃度は、吸着材上への少なくとも１つの物質の吸着によって低減される。少なくとも１つの吸着材は、分子篩、合成ゼオライト、活性炭、多孔性アルミナ、シリカゲル、粘土系材料、および金属有機骨格のうちの少なくとも１つを含むことができる。洗浄システムは、少なくとも１つの付加的吸着材を含むことができる。少なくとも１つの付加的吸着材は、洗浄システム内の少なくとも１つの吸着材と混合することができる。洗浄システムは、複数の化学層を含むことができ、複数の化学層内の各化学層は、循環空気の流動を遮断するように構成され、複数の化学層内の化学層のうちの少なくとも２つは、異なる吸着材を有する。洗浄システムはまた、二酸化炭素を含む、可逆的化学反応を制御するためのシステムを含むことができる。可逆的化学反応は、炭酸ナトリウムおよび重炭酸ナトリウムサイクルであることができる。また、可逆的化学反応は、アミン化合物と二酸化炭素との間で生じることができる。洗浄システムは、１つ以上の塩基を利用することができる。塩基は、アルカリ性水酸化物であることができる。洗浄システムは、温度差吸着システムであることができる。洗浄システムはさらに、パージサイクルを含むことができ、その間、パージ物質が、洗浄システムに印加され、少なくとも１つの物質を洗浄システムから放出する。パージ物質は、ガスであることができる。パージ物質は、空気循環システムを組み込む、暖房、換気、および空調システムの構成要素によって生成された熱を印加することによって、加熱することができる。
【００５５】
本主題システムは、パージ物質を加熱するように構成される、加熱システムを含むことができる。加熱システムは、太陽エネルギーを使用することができる。洗浄システムは、吸着材と、吸着材を冷却するように構成される、冷却システムと、を含むことができ、冷却システムは、空気処理ユニットによって提供される、冷却された流体を使用する。洗浄システムは、循環空気の少なくとも一部が、洗浄システムを通って流動するように構成され、循環空気の少なくとも別の一部が、洗浄システムを迂回するように構成されるように、空気循環システムに連結することができる。
【００５６】
本主題システムはまた、酸素または酸素濃縮空気を循環空気内に注入する、酸素注入システムを含むことができる。本主題システムはさらに、密閉された環境内に配置される、少なくとも１つのセンサに連結された制御システムを含むことができる。少なくとも１つのセンサは、循環空気内の酸素レベルを判定し、循環空気内の酸素レベルの判定を制御システムに提供することができる。循環空気内の酸素レベルの判定に基づいて、制御システムは、循環空気内の酸素の所望のレベルを維持するように、酸素注入システムを制御することができる。酸素注入システムは、圧力差吸着および真空差吸着システムのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００５７】
図６は、本主題のいくつかの実施形態による、密閉された環境内で空気を循環させるための例示的プロセス６００を例証する。６０２では、密閉された環境外からの外気および密閉された環境からの循環空気が、受容される。６０４では、受容された外気および受容された循環空気のうちの少なくとも１つは、所望の温度において、受容された外気および受容された循環空気のうちの少なくとも１つを密閉された環境に供給するように調整される。６０６では、調整された空気が、密閉された環境内外に循環される。６０８では、密閉された環境からの受容された循環空気の少なくとも一部が、洗浄され、循環空気内の少なくとも１つの物質の存在を低減させる。６１０では、洗浄された空気は、再循環される。６１２では、循環空気の少なくとも一部は、密閉された環境から排気される。
【００５８】
いくつかの実施形態では、本主題は、循環空気からの望ましくないガスの除去のためのガス洗浄システムを有する、ＨＶＡＣシステムと併用するための制御システムに関する。制御システムは、循環空気内の望ましくないガスの量を判定するためのセンサと、循環空気内の測定された望ましくないガスの量に従って、全体的空気の入れ換えを調節するように、循環空気の排気または外気の吸気の率を修正するように構成される、コントローラと、を含むことができる。
【００５９】
本発明のさらなる特徴および利点、ならびに本主題の種々の実施形態の構造および動作は、付随の図面を参照して、以下により詳細に開示される。
【００６０】
本主題の方法および構成要素の例示的実施形態が、本明細書に説明された。いずれかに記載されるように、これらの例示的実施形態は、例証的目的のためにだけに説明されており、限定ではない。他の実施形態も可能であって、本主題によって網羅される。そのような実施形態は、本明細書に含有される教示に基づいて、当業者に明白となるであろう。したがって、本主題の広がりおよび範囲は、前述の例示的実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、以下の請求項およびその均等物に従ってのみ定義されるべきである。
【図１】
2013526697.tif 000005
【図２Ａ】
2013526697.tif 000006
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2013526697.tif 000013
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