(57)【要約】  排気生成装置用の排気処理組立品であって、排気処理組立品は、１つ以上のカートリッジを備え、カートリッジのそれぞれは、ハウジングと、ハウジング内に収容され、排気生成装置の排気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去することができる構成要素と、を含み、前記構成要素は、１つ以上の固体吸収体及び任意の他の構成要素であり、カートリッジは、排気処理組立品から取り外し可能且つ他の同様のカートリッジと交換可能、及び、新しい構成要素を再充填可能、のうちの１つである。
2014513632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気生成装置用の排気処理組立品であって、
前記排気処理組立品は、
１つ以上のカートリッジを備え、
前記カートリッジのそれぞれは、ハウジングと、前記ハウジング内に収容される構成要素とを含み、前記排気生成装置の排気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去することができ、
前記構成要素は固体吸収体及び任意の他の構成要素のうちの１つ以上であり、
前記カートリッジは、（１）前記排気処理組立品から取り外し可能且つ他の同様のカートリッジと交換可能であることと、（２）新しい構成要素を再充填可能であることと、のうちの１つであることを特徴とする、
排気処理組立品。
【請求項２】
さらに、前記排気生成装置により生成される排気を選択的に前記１つ以上のカートリッジに結合するための入力接続組立品と、
前記入力接続組立品を介する前記１つ以上のカートリッジへの前記排気生成装置により生成される前記排気の流れを制御するための制御組立品と、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の排気処理組立品。
【請求項３】
前記制御組立品は、前記排気生成装置により生成される排気が少なくとも１つのカートリッジを介して搬送される間、少なくとも１つのカートリッジから出力される処理された排気における二酸化炭素の濃度及び前記排気生成装置により消費される燃料量の１つ以上に基づいて、少なくとも１つのカートリッジの二酸化炭素除去能力を監視する
ことを特徴とする、請求項２に記載の排気処理組立品。
【請求項４】
さらに、前記少なくとも１つのカートリッジから出力される処理された排気ガス中の二酸化炭素を感知するための１つ以上の二酸化炭素センサを備えることを特徴とする、請求項３に記載の排気処理組立品。 
【請求項５】
前記組立品は、前記排気が前記第１のカートリッジ及び前記第２のカートリッジのうちの１つを介して搬送されるように、前記排気生成装置により生成される前記排気に前記入力接続組立品を用いて接続される第１のカートリッジ及び第２のカートリッジを少なくとも含み、
前記制御組立品は、前記第１のカートリッジ及び前記第２のカートリッジの少なくとも１つの二酸化炭素除去能力を監視し、
前記組立品は、
（１）前記第２のカートリッジがスタンバイ中に前記排気は前記第１のカートリッジを介して接続され、前記制御組立品は前記第１のカートリッジの前記二酸化炭素除去能力を監視し、
（２）前記制御組立品が前記第１のカートリッジの前記二酸化炭素除去能力が所定の値未満であると判定した場合、排気が前記第１のカートリッジを介して搬送されず、且つ前記排気が前記第２のカートリッジを通って搬送されるように、前記制御組立品は前記入力接続組立品を介する排気の前記流れを制御し、且つ前記制御組立品は前記第２のカートリッジの前記二酸化炭素除去能力を監視する
ように、前記入力接続組立品を介する前記排気の前記流れを制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の排気処理組立品。
【請求項６】
前記入力接続組立品は、前記１つ以上のカートリッジへの前記排気の流れを制御するための前記１つ以上のカートリッジに対応する複数の流れ制御部材を含み、
前記制御組立品は、前記１つ以上のカートリッジへの前記排気の流れを選択的に制御するために前記複数の前記流れ制御部材の開閉を制御すること、
を特徴とする、請求項２に記載の排気処理組立品。
【請求項７】
さらに、前記１つ以上のカートリッジを外部と結合し、１つ以上のカートリッジから前記外部に処理された排気を出力するための、出力接続組立品を備える
ことを特徴とする、請求項６に記載の排気処理組立品。
【請求項８】
前記１つ以上のカートリッジは１つ以上のチャンバ内に配置され、及び、前記入力接続組立品は前記排気生成装置により生成される前記排気を前記１つ以上のチャンバと選択的に結合する、
ことを特徴とする、請求項２に記載の排気処理組立品。
【請求項９】
前記組立品は、第１のチャンバ及び第２のチャンバを少なくとも含む複数のチャンバを含み、
前記チャンバのそれぞれは連結して接続される２つ以上のカートリッジを収容し、
前記入力接続組立品は、前記排気生成装置により生成される前記排気と前記複数のチャンバとを、前記排気が前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバのうちの１つを介して搬送されるように結合し、及び、
前記制御組立品は、
（１）前記排気は前記第２のチャンバがスタンバイ中に前記第１のチャンバに搬送され、前記制御組立品は前記第１のチャンバ内の前記カートリッジの二酸化炭素除去能力を監視し、
（２）前記制御組立品が、前記第１のチャンバ内の前記カートリッジの前記二酸化炭素除去能力が所定の値未満であると判定した場合、前記制御組立品は、排気が前記第１のチャンバを介して搬送されず、且つ前記排気が前記第２のチャンバを介して搬送される
ように前記排気の流れを制御する
ことを特徴とする、請求項８に記載の排気処理組立品。
【請求項１０】
前記構成要素は固体吸収材を備え、前記固体吸収材は、アルカリ水酸化物、アルカリ土類水酸化物、石灰、及びソーダ石灰のうちの１つ以上を備える
ことを特徴とする、請求項１に記載の排気処理組立品。
【請求項１１】
前記制御組立品が、前記排気が搬送される前記１つ以上のカートリッジの前記二酸化炭素除去能力が所定の値未満であると判定した場合、前記制御組立品は、前記排気生成装置のオペレータに警報を表示することと、前記１つ以上のカートリッジを介する前記排気の流れを止めて他の１つ以上のカートリッジを介して前記排気の流れを搬送するように制御することと、のうちの少なくとも１つを行う
ことを特徴とする、請求項３に記載の排気処理組立品。
【請求項１２】
前記入力接続組立品はさらに、前記排気を前記カートリッジを介して搬送することなく、前記排気生成装置により出力される前記排気を外部へ結合するバイパス接続ラインを備え、
前記制御組立品が、前記排気が搬送される前記１つ以上のカートリッジの前記二酸化炭素除去能力が所定の値未満であると判定した場合、前記制御組立品は、前記排気生成装置のオペレータに警報を表示することと、前記１つ以上のカートリッジを介する前記排気の流れを止めて他の１つ以上のカートリッジを介して前記排気の流れを搬送するように制御することと、前記１つ以上のカートリッジへの前記排気の流れを止めて前記バイパス接続ラインへと前記排気の流れを搬送するように制御することと、のうちの少なくとも１つを行う
ことを特徴とする、請求項１１に記載の排気処理組立品。
【請求項１３】
前記入力接続組立品は前記排気の流れを２つ以上のカートリッジへ均等に分布させるように構成され、前記入力接続組立品は、（１）前記２つ以上のカートリッジへの均等な流れ分布のために構成される複数の接続ライン、（２）前記流れの分布を制御するための１つ以上の接続ラインにおける１つ以上のバッファ、（３）前記流れの分布を制御するための１つ以上の接続ラインにおける１つ以上のくびれ、のうちの１つ以上を備える、
ことを特徴とする、請求項２に記載の排気処理組立品。
【請求項１４】
車両排気処理組立品であって、
車両のエンジンノイズを低減しながら、前記車両により生成される排気を受け入れ、及び前記排気を冷却するように構成されるインタークーラと、
前記車両の排気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去することができる構成要素を含む１つ以上のカートリッジと、を備え
前記構成要素は固体吸収材と任意の他の構成要素のうちの１つ以上であり、
前記１つ以上のカートリッジは、前記インタークーラからの冷却された排気を選択的に受け入れ、処理された排気を出力するように構成されている
ことを特徴とする、車両排気処理組立品。
【請求項１５】
さらに、前記インタークーラからの前記冷却される排気を前記１つ以上のカートリッジへ選択的に結合するための入力接続組立品と、
前記入力接続組立品を介する前記冷却される排気の流れを制御し、前記排気が搬送される前記１つ以上のカートリッジの状態を監視するための制御組立品とを備える
ことを特徴とする、請求項１４に記載の車両排気処理組立品。
【請求項１６】
前記制御組立品は、少なくとも１つのカートリッジの二酸化炭素除去能力を、前記少なくとも１つのカートリッジを介して排気が搬送される間、前記少なくとも１つのカートリッジから出力された処理された排気中の二酸化炭素濃度、前記車両による移動された距離、及び前記車両により消費された燃料、の１つ以上に基づいて、監視する
ことを特徴とする、請求項１５に記載の車両排気処理組立品。
【請求項１７】
さらに、前記少なくとも１つのカートリッジから出力される処理される排気中の二酸化炭素を感知するための１つ以上の二酸化炭素センサを備える
ことを特徴とする、請求項１６に記載の車両排気処理組立品。
【請求項１８】
前記組立品は、前記排気が前記第１のカートリッジ及び前記第２のカートリッジを介して搬送されるように、前記入力接続組立品を用いて前記排気に接続される少なくとも第１のカートリッジ及び第２のカートリッジを含む複数のカートリッジを備え、
前記制御組立品は、前記第１のカートリッジ及び前記第２のカートリッジの少なくとも１つの二酸化炭素除去能力を監視し、
前記制御組立品は、
（１）前記第２のカートリッジがスタンバイ中に前記排気は前記第１のカートリッジを介して搬送され、且つ、前記制御組立品は前記第１のカートリッジの前記二酸化炭素除去能力を監視し、
（２）前記制御組立品が、前記第１のカートリッジの前記二酸化炭素除去能力が所定の値未満であると判定した場合、前記制御組立品は、排気が前記第１のカートリッジを介して搬送されず、且つ前記排気が前記第２のカートリッジを介して搬送され、前記制御組立品が前記第２のカートリッジの前記二酸化炭素除去能力の監視をするよう、前記入力接続組立品を介する前記排気の流れを制御する、
ように前記入力接続組立品を介する前記排気の前記流れを制御すること
を特徴とする、請求項１５に記載の車両排気処理組立品。
【請求項１９】
前記入力接続組立品は、前記第１のカートリッジへの前記排気の流れを制御するための第１の流れ制御部材及び前記第２のカートリッジへの前記排気の流れを制御するための第２の流れ制御部材を少なくとも含む前記複数のカートリッジへの前記排気の流れを制御するための前記１つ以上のカートリッジに対応する複数の流れ制御部材を含み、
前記制御組立品は、前記複数のカートリッジへの前記排気の流れを選択的に制御するように、前記複数の流れ制御部材の開閉を制御する
ことを特徴とする、請求項１５に記載の車両排気処理組立品。
【請求項２０】
前記１つ以上のカートリッジは１つ以上のチャンバ内に配置され、前記入力接続組立品は前記インタークーラからの前記排気を１つ以上のチャンバに選択的に結合する
ことを特徴とする、請求項１５に記載の車両排気処理構成品。
【請求項２１】
さらに、前記インタークーラから出力される前記冷却された排気をさらに冷却するための冷却ユニットを備える
ことを特徴とする、請求項１４に記載の車両排気処理組立品。
【請求項２２】
前記構成要素は、アルカリ水酸化物、アルカリ土類水酸化物、石灰、及びソーダ石灰のうち１つ以上を含む固体吸収材を備える
ことを特徴とする、請求項１４に記載の車両排気処理組立品。
【請求項２３】
前記制御組立品が、前記排気が搬送される前記１つ以上のカートリッジの前記二酸化炭素除去能力が所定の値未満であると判定した場合、前記制御組立品は、前記車両のオペレータに警報を表示することと、前記１つ以上のカートリッジを介する前記排気の流れを止めて他の１つ以上のカートリッジを介して前記排気の流れを搬送するように制御することと、のうちの少なくとも１つを行う
ことを特徴とする、請求項１６に記載の車両排気処理組立品。
【請求項２４】
前記カートリッジは、（１）前記車両排気処理組立品から取り外し可能であり、且つ他の類似するカートリッジと交換可能であることと、（２）新しい構成要素で再充填可能であることと、のうちの１つである
ことを特徴とする、請求項１４に記載の車両排気処理組立品。
【請求項２５】
請求項１に記載の車両排気処理組立品を備える車両であって、
前記カートリッジは前記車両のサイズに従ってサイズが決められる
ことを特徴とする車両。
【請求項２６】
シャーシ、本体、及び請求項２に記載の前記車両排気処理組立品を備える車両であって、
前記カートリッジが前記本体に収容されることを特徴とする車両。
【請求項２７】
前記本体は、乗員区画及び格納区画を含み、
前記カートリッジは前記本体の前記格納区画内に収容され、且つ、取り外しと交換及び前記構成要素の再充填の１つのために前記格納区画を介してアクセスでき、
前記カートリッジの数は少なくとも前記格納区画の寸法に基づくこと
を特徴とする、請求項２６に記載の車両。
【請求項２８】
前記車両は、前記車両の前記操作を制御するための車両コントローラを含み、
前記入力接続組立品の少なくとも一部は前記車両本体の外部に配置され、及び前記車両の前記シャーシに接続され、
前記車両排気処理組立品の前記制御組立品は、（１）前記車両コントローラの一部分であることと、（２）前記車両コントローラから分離され、且つ、前記車両コントローラと通信するように構成されていることと、のうちの１つであること
を特徴とする、請求項２７に記載の車両。
【請求項２９】
さらに、前記カートリッジを外部と結合し且つ処理される排気を１つ以上のカートリッジから前記外部に排出するための出力接続組立品を備え、前記出力接続組立品は前記車両の尾筒を含む、
ことを特徴とする、請求項２８に記載の車両。
【請求項３０】
シャーシ、本体、及び請求項１５に記載の前記車両排気処理組立品を備える車両であって、
前記排気処理組立品の前記インタークーラは、前記シャーシの下又は前記シャーシの下部の中に配置され、且つ、前記車両のマフラー及びレゾネーターを置きかえることを特徴とする、車両。
【請求項３１】
前記本体は、乗員区画及び格納区画を含み、
前記カートリッジは前記本体の前記格納区画内に収容され、且つ、取り外しと交換及び前記構成要素の再充填の１つのために前記格納区画を介してアクセスでき、
前記カートリッジの数は少なくとも前記格納区画の寸法に基づくこと
を特徴とする、請求項３０に記載の車両。
【請求項３２】
前記車両は前記車両の前記操作を制御するための車両コントローラを含み、
前記入力接続組立品の少なくとも一部分が前記車両本体の外部に配置され、且つ前記車両の前記シャーシに接続され、
前記車両排気処理組立品の前記制御組立品は、（１）前記車両コントローラの一部分であることと、（２）前記車両コントローラから分離され、且つ、前記車両コントローラと通信するように構成されていることと、のうちの１つである
ことを特徴とする、請求項３１に記載の車両。
【請求項３３】
前記車両はさらに、触媒コンバータを備え、前記インタークーラは前記触媒コンバータから出力される前記排気を受け入れる
ことを特徴とする、請求項３０に記載の車両。
【請求項３４】
排気生成装置によって産生される排気から二酸化炭素を除去する方法であって、前記方法は、
１つ以上のカートリッジを設ける工程であって、前記カートリッジのそれぞれは少なくとも部分的に前記排気ガスから二酸化炭素を除去するための構成要素を含み、前記構成要素は固体吸収材及び任意の他の構成要素のうちの１つ以上であり、前記カートリッジのそれぞれは同様のカートリッジで交換可能であること及び構成要素を再充填可能であることとのうちの、１つ以上である前記工程と、
前記排気生成装置からの排気ガスを前記カートリッジの少なくとも１つに搬送する工程と、
前記カートリッジの前記少なくとも１つから処理された排気を出力する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３５】
所定の状態の発生の後に前記カートリッジの少なくとも１つを取り外し、且つ交換を行う工程と、
前記所定の状態の発生の後に、前記カートリッジの少なくとも１つから構成要素を取り除き、且つ前記カートリッジの少なくとも１つを新しいもので再充填する工程と、のうちの１つをさらに含む
ことを特徴とする、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記カートリッジの前記少なくとも１つの二酸化炭素除去能力を監視する工程、及び、前記カートリッジの前記少なくとも１つの前記二酸化炭素除去能力が所定の値未満であるかどうかを判定する工程をさらに備え、
前記カートリッジの前記少なくとも１つの前記二酸化炭素除去能力が所定の値未満であると判定した場合に、前記所定の状態は発生する、
ことを特徴とする、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記所定の状態が発生すると、
前記カートリッジの前記少なくとも１つへの前記排気の前記流れを止めるように、及び、少なくとも１つの他のカートリッジへ前記排気を搬送するように前記排気の流れを制御する工程、及び
ユーザに警報を表示する工程、のうちの１つ以上をさらに備える
ことを特徴とする、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記１つ以上のカートリッジを設ける工程は、複数のカートリッジを設けることを含み、
前記排気ガスを搬送する工程は、前記複数のカートリッジの少なくとも１つへ前記排気ガスを搬送することを含み、及び、
前記所定の状態が発生すると、前記複数のカートリッジにおける任意の他のカートリッジがスタンバイ状態であるかどうかを判定すること、並びに
少なくとも１つの他のカートリッジがスタンバイ状態であると判定した場合は、前記排気の流れを前記カートリッジの少なくとも１つからスタンバイ状態の少なくとも１つの他のカートリッジへ変更し、且つ、ユーザへ警報を表示し、及び
他のカートリッジがスタンバイ状態ではないと判定した場合は、ユーザへ警報を表示する、
ことを特徴とする、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記所定の状態が発生し、他のカートリッジがどれもスタンバイ状態ではないと判定した場合、前記排気の流れを前記複数のカートリッジをバイパスしているバイパスラインへ搬送されるように変更する
ことを特徴とする、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
排気生成装置において使用されるカートリッジであって、
前記カートリッジは、
下位端部及び上位端部を有するハウジングと、
前記ハウジングに収容される構成要素であり、前記排気生成装置の排気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去し、前記構成要素は固体吸収材及び任意の他の構成要素のうちの１つ以上である前記構成要素と、を備え、
前記ハウジングは、前記排気システムにより生成される排気は前記ハウジングを介して前記ハウジングの前記下位端部から前記ハウジングの前記上位端部へ搬送されるように、前記排気生成装置の排気システムに取り外し可能な状態で結合されるように構成されること、及び
前記カートリッジは同様のカートリッジによって少なくとも１つが交換及び新しい構成要素を再充填可能である、ことを含む
ことを特徴とする、排気生成装置において使用されるカートリッジ。
【請求項４１】
前記構成要素は固体吸収材であり、且つ、アルカリ水酸化物吸収材、アルカリ土類水酸化物、石灰、及びソーダ石灰のうちの１つ以上を備える
ことを特徴とする、請求項４０に記載の、排気生成装置において使用されるカートリッジ。
【請求項４２】
前記構成要素は顆粒状の吸収材であり、且つ直径３〜４ｍｍの顆粒を備える
ことを特徴とする、請求項４１に記載の、排気生成装置において使用されるためのカートリッジ。
【請求項４３】
前記ハウジングは、前記ハウジングを介して前記排気の前記流れを導き、且つ分布させるための１つ以上のバッファを含む、
ことを特徴とする請求項４０に記載の、排気生成装置において使用されるカートリッジ。
【請求項４４】
二酸化炭素生成装置から二酸化炭素を除去するためのビジネスシステムであって、
二酸化炭素を含む排気を生成する１つ以上の二酸化炭素生成装置と、１つ以上の二酸化炭素生成装置の中に取り付けられる１つ以上の排気処理組立品とを備え、
前記排気処理組立品のそれぞれは１つ以上のカートリッジを含み、前記カートリッジのそれぞれは、ハウジングと、前記ハウジング内に収容される構成要素とを含み、前記排気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去することができ、
前記構成要素は固体吸収体及び任意の他の構成要素のうちの１つ以上であり、
前記カートリッジは、前記排気処理組立品から取り外し可能且つ他の同様のカートリッジと交換可能であり、
前記システムはさらに、
前記１つ以上の排気処理組立品における使用のための交換カートリッジを提供し、且つ排気処理組立品から取り外された使用済みカートリッジを収集する、１つ以上のカートリッジ交換ステーションを、
備えることを特徴とする、ビジネスシステム。
【請求項４５】
１つ以上のカートリッジ交換ステーションから使用済みカートリッジを受け取り、前記使用済みカートリッジを再生し、及び、再生したカートリッジを前記カートリッジ交換ステーションに提供するカートリッジ交換提供者をさらに備える
ことを特徴とする、請求項４４に記載のビジネスシステム。
【請求項４６】
前記カートリッジ再生提供者は、前記使用済みカートリッジを再生する工程から圧縮された二酸化炭素を生成し、消費者に圧縮された二酸化炭素を提供する
ことを特徴とする、請求項４５に記載のビジネスシステム。
【請求項４７】
二酸化炭素生成装置のオペレータ及びカートリッジ交換ステーションのうちの１つ以上にクレジットを提供する排出監視エージェンシーをさらに備え、
前記排出監視エージェンシーにより提供される前記クレジットは、排気から前記カートリッジにより除去された前記二酸化炭素量に比例すること、及び、前記クレジットは他の主体に販売されてもよい
ことを特徴とする、請求項４４に記載のビジネスシステム。
【請求項４８】
前記排出監視エージェンシーは、前記カートリッジ交換ステーションにクレジットを提供し、及び、
前記カートリッジ交換ステーションは使用済みカートリッジの交換において二酸化炭素生成装置のオペレータへ割引き又はインセンティブを提供する
ことを特徴とする、請求項４７に記載のビジネスシステム。
【請求項４９】
前記二酸化炭素生成装置は、車両及び工業プラントのうちの１つ以上を含む
ことを特徴とする、請求項４４に記載のビジネスシステム。
【請求項５０】
二酸化炭素生成装置から二酸化炭素を除去するビジネスシステムであって、
前記システムは、
二酸化炭素を含む排気を生成する１つ以上の二酸化炭素生成装置と、１つ以上の二酸化炭素生成装置の中に取り付けられる１つ以上の排気処理組立品を備え、
前記排気処理組立品のそれぞれは、１つ以上のカートリッジを含み、前記カートリッジのそれぞれは、ハウジングと、前記ハウジング内に収容される構成要素とを含み、前記排気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去することができ、
前記構成要素は固体吸収体及び任意の他の構成要素のうちの１つ以上であり、
前記システムはさらに、
前記１つ以上の排気処理組立品に使用される交換カートリッジ及び交換構成要素のうちの少なくとも１つを提供し、１つ以上の排気処理組立品からの使用済みカートリッジから取り外される使用済み構成要素を収集し、使用済み構成要素製品を前記使用済み構成要素の１つ以上のユーザへ提供する、１つ以上の構成要素交換ステーションを備え、
前記使用済み構成要素製品は、前記使用済み構成要素及び前記使用済み構成要素から得られた使用済み材料のうちの１つ以上を備え、及び、前記使用済み構成要素製品は前記１つ以上の構成要素交換ステーションによって、１つ以上のユーザへ直接的に又は１つ以上の販売業者を介して間接的に提供される
ことを特徴とする、ビジネスシステム。
【請求項５１】
前記カートリッジ交換ステーションから前記使用済みカートリッジ及び前記使用済み構成要素の１つ以上を受け取り、
前記使用済み構成要素の少なくとも一部分を再生し、
再生されたカートリッジ及び再生された構成要素の少なくとも１つを前記カートリッジ交換ステーションに提供し、及び
前記構成要素製品を１つ以上のユーザへ直接的に又は１つ以上の販売業者を介して間接的に提供する構成要素再生提供者を備える、
ことを特徴とする、請求項５０に記載のビジネスシステム。
【請求項５２】
前記構成要素は固体の水酸化物を備え、及び、前記使用済み構成要素製品は固体の炭酸塩及び前記固体の炭酸塩から得られた材料のうち１つを備える
ことを特徴とする、請求項５１に記載のビジネスシステム。
【請求項５３】
前記構成要素は水酸化カルシウムを備え、及び、前記使用済み構成要素製品は炭酸カルシウムを備える、
ことを特徴とする、請求項５２に記載のビジネスシステム。
【請求項５４】
前記１つ以上のユーザは、前記使用済み構成要素製品を、
生石灰の製造、消石灰の製造、セメントの製造、溶鉱炉における鉄鉱石からの鉄の除去、溶解及び製錬するプロセスでスラグを形成するための不純物との結合、硫黄を除去するプロセスでの二酸化硫黄との反応、ガラスの製造、酸性中和の用途、紙、塗料、ゴム及びプラスチックの充填剤、汚水処理システムのフィルタ石としての濾過、屋根材料の製造、精製された後には家畜におけるカルシウムを提供すること、骨材としての道路建設、炭鉱安全ダストの提供、建築の材料の製造、及びシートロック型材料の製造のうち、１つ以上のために使用する、
ことを特徴とする、請求項５２に記載のビジネスシステム。
【請求項５５】
１つ以上の二酸化炭素生成装置から二酸化炭素を除去する方法であって、
前記二酸化炭素生成装置のそれぞれは排気処理組立品に排気を出力し、前記排気処理組立品は１つ以上のカートリッジを備え、前記カートリッジのそれぞれは、ハウジングと、前記ハウジング内に収容される構成要素とを含み、前記排気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去することができ、
前記構成要素は固体吸収体及び任意の他の構成要素のうちの１つ以上であり、
前記カートリッジは、前記排気処理組立品から取り外し可能且つ他の同様のカートリッジと交換可能であり、
前記方法は
前記二酸化炭素生成装置の前記排気から前記排気処理組立品を用いて二酸化炭素を除去する工程と、
前記排気処理組立品から使用済みカートリッジを取り外し且つ１つ以上のカートリッジ交換ステーションに使用済みカートリッジを提供する工程と、
１つ以上のカートリッジ交換ステーションにおいて前記１つ以上の排気処理組立品で前記使用済みカートリッジのかわりに使用するための交換カートリッジを得る工程とを、
備えることを特徴とする方法。
【請求項５６】
前記二酸化炭素生成装置は、車両、家庭用暖房装置、及び工業プラントのうちの１つ以上を含む
ことを特徴とする、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記二酸化炭素生成装置の所有者がクレジットを得る工程をさらに備え、
前記提供されるクレジットは、排気から前記カートリッジにより除去される前記二酸化炭素の量に比例し、且つ前記クレジットは他の主体に販売されてもよい
ことを特徴とする、請求項５５に記載の方法。
【請求項５８】
１つ以上の二酸化炭素生成装置から二酸化炭素を除去する方法であって、前記二酸化炭素生成装置のそれぞれは排気を排気処理組立品に前記排気から二酸化炭素を除去するために出力し、前記排気処理組立品は１つ以上のカートリッジを含み、前記カートリッジのそれぞれは、ハウジングと、前記ハウジング内に収容される構成要素とを含み、前記排気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去することができ、
前記構成要素は固体吸収体及び任意の他の構成要素のうちの１つ以上であり、
前記カートリッジは、前記排気処理組立品から取り外し可能且つ他の同様のカートリッジと交換可能であり、
前記方法は
前記排気処理組立品から使用済みカートリッジ及び使用済み構成要素のうちの少なくとも１つを、１つ以上の構成要素交換ステーションにおいて収集する工程と、
前記使用済みカートリッジ若しくは構成要素のかわりに、前記１つ以上の排気処理組立品において使用するための、交換カートリッジ及び交換構成要素のうちの少なくとも１つを提供する工程とを
備えることを特徴とする方法。
【請求項５９】
さらに、使用済みカートリッジ及び使用済み構成要素の少なくとも１つを、前記１つ以上のカートリッジ交換ステーションから１つ以上の構成要素再生提供者へ提供する工程と、
１つ以上のカートリッジ交換ステーションにおいて、再生されたカートリッジ及び再生された構成要素の少なくとも１つを、前記１つ以上の構成要素再生提供者から受け取る工程とを備える
ことを特徴とする、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
さらに、クレジットを前記１つ以上のカートリッジ交換ステーションより受け取る工程であって、前記クレジットは排気から前記カートリッジにより除去される前記二酸化炭素量に比例すること、及び、前記クレジットは他の主体に販売されてもよいことを含む工程と、
使用済みのカートリッジ及び使用済み構成要素のうち少なくとも１つの交換において、二酸化炭素生成装置のオペレータへ割引き又はインセンティブを提供する工程、 のうち、１つ以上を備える
ことを特徴とする、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
１つ以上の二酸化炭素生成装置から二酸化炭素を除去する方法であって、前記二酸化炭素生成装置のそれぞれは排気を排気処理組立品に前記排気から二酸化炭素を除去するために出力し、前記排気処理組立品は１つ以上のカートリッジを含み、前記カートリッジのそれぞれは、ハウジングと、前記ハウジング内に収容される構成要素とを含み、前記排気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去することができ、
前記構成要素は固体吸収体及び任意の他の構成要素のうちの１つ以上であり、
前記カートリッジは、前記排気処理組立品から取り外し可能且つ他の同様のカートリッジと交換可能であり、
前記方法は
前記排気処理組立品から使用済み構成要素を収集する工程と、
前記使用済み構成要素の１つ以上のユーザに使用済み構成要素製品を提供する工程とを備え、
前記使用済み構成要素製品は、前記使用済み構成要素及び前記使用済み構成要素から得られた材料のうちの１つ以上を備えることを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項６２】
前記１つ以上のユーザは前記使用済み構成要素を、
生石灰の製造、消石灰の製造、セメントの製造、溶鉱炉における鉄鉱石からの鉄の除去、溶解及び製錬するプロセスでスラグを形成するための不純物との結合、硫黄を除去するプロセスでの二酸化硫黄との反応、ガラスの製造、酸性中和の用途、紙、塗料、ゴム及びプラスチックの充填剤、汚水処理システムのフィルタ石としての濾過、屋根材料の製造、精製された後には家畜におけるカルシウムを提供すること、骨材としての道路建設、炭鉱安全ダストを提供すること、建築の材料の製造、及びシートロック型材料の製造すること、のうちの１つ以上のために使用する
ことを特徴とする、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記使用済み構成要素製品は、１つ以上のユーザへ直接的に又は間接的に１つ以上の販売業者を介して提供されること、
ことを特徴とする、請求項６１に記載の方法。
【請求項６４】
１つ以上の二酸化炭素生成装置から二酸化炭素を除去する方法であって、前記二酸化炭素生成装置のそれぞれは排気を排気処理組立品に前記排気から二酸化炭素を除去するために出力し、前記排気処理組立品は１つ以上のカートリッジを含み、前記カートリッジのそれぞれは、ハウジングと、前記ハウジング内に収容される構成要素とを含み、前記排気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去することができ、
前記構成要素は固体吸収体及び任意の他の構成要素のうちの１つ以上であり、
前記カートリッジ及び前記構成要素のうちの少なくとも１つは、前記排気処理組立品から取り外し可能且つ他の同様のカートリッジと交換可能であり、且つ、使用済みカートリッジ及び使用済み構成要素のうちの少なくとも１つは、１つ以上の構成要素交換ステーションにおいて収集され、
前記方法は
前記１つ以上の構成要素交換ステーションから使用済みカートリッジ及び使用済み構成要素のうちの前記少なくとも１つを構成要素再生提供者において得る工程と、
前記得る工程において得られた使用済みカートリッジ及び使用済み構成要素のうちの前記少なくとも１つを再生する工程と、
前記再生する工程において再生の結果として圧縮された二酸化炭素を生成し、再生されたカートリッジ及び再生された構成要素のうちの少なくとも１つを前記１つ以上の構成要素交換ステーションに提供する工程、及び
圧縮された二酸化炭素を二酸化炭素消費者に提供する工程とを備える、
ことを特徴とする方法。
【請求項６５】
さらに、前記構成要素再生提供者からの使用済み構成要素製品を、前記使用済み構成要素の１つ以上のユーザに提供する工程を備え、前記使用済み構成要素製品は使用済み構成要素及び前記使用済み構成要素から得られる材料のうちの１つ以上を含む
ことを特徴とする、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記使用済み構成要素製品は、１つ以上のユーザへ直接的に又は間接的に１つ以上の販売業者を介して提供されること、
ことを特徴とする、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
さらに、前記構成要素再生提供者よりクレジットを受け取る工程であって、前記提供されるクレジットは排気から前記カートリッジにより除去される前記二酸化炭素量に比例すること、及び、前記クレジットは他の主体に販売されてもよいことを含む、
ことを特徴とする、請求項６４に記載の方法。
【請求項６８】
前記二酸化炭素生成装置は車両であること、及び
前記制御組立品は、少なくとも１つのカートリッジの二酸化炭素除去能力を、前記二酸化炭素生成装置により産出される排気が前記少なくとも１つのカートリッジを介して搬送される間、前記少なくとも１つのカートリッジから出力される処理される排気の二酸化炭素濃度と前記車両による移動された距離と前記車両により消費された燃料の１つ以上に基づいて、監視する
ことを特徴とする、請求項２に記載の排気処理組立品。
【請求項６９】
前記排気生成装置は、車両、工業プラント、及び家庭用暖房装置のうちの１つである
ことを特徴とする、排気生成装置と組み合わせた請求項１に記載の排気処理組立品。
【請求項７０】
前記排気生成装置は家庭用暖房装置であり、
前記排気処理組立品はさらに、（ａ）前記排気生成装置の前記排気、（ｂ）前記１つ以上のカートリッジから出力される処理された排気、のうちの少なくとも１つを用いて水を加熱するための加熱組立品を含む
ことを特徴とする、請求項６９に記載の排気処理組立品。
【請求項７１】
前記排気生成装置は、水加熱装置及び水加熱システムのうち１つであること、及び
前記加熱組立品により前記加熱された水の全て若しくは一部は、さらなる加熱のために前記排気生成装置に提供される
ことを特徴とする、請求項７０に記載の排気処理組立品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素（ＣＯ２）除去方法及び装置に関し、具体的には、自動車、トラック、バス等から産出される排気ガスから二酸化炭素、並びに、家庭用暖房、及び工業プロセス中に産出される二酸化炭素を除去する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
温室効果ガス排出量、具体的には、大気中への二酸化炭素の排出量は、重大な環境問題を長い間引き起こしており、温室効果ガスの排出量の増加は、気候変化及び地球温暖化効果に結び付けられてきた。環境保護庁（ＥＰＡ）によれば、「大気中の温室効果ガスは、現在及び将来の世代の公衆衛生及び福祉を危険にさらし」、大気中の温室効果ガスの増加は、人間の活動に起因し得る。ＥＰＡの危険状況調査結果（Ｅｎｄａｎｇｅｒｍｅｎｔ  Ｆｉｎｄｉｎｇ）（２００９）。例えば、二酸化炭素の平均大気中濃度は、産業革命以前から２００９年までに世界的に約３８％増加しており、そのほとんどすべては、人間の活動に起因しており、すべてのシナリオの下で、予測される二酸化炭素濃度は、２０００年と比較して２０３０年まで増加することになる。平均空気温度及び海洋温度の世界的な上昇、北極の雪及び氷の広範囲にわたる溶解の増加、世界中の氷河の溶解、平均海面の上昇、過剰な二酸化炭素による海の酸性化、降水パターンの変化、並びに、生態系及び野生生物の機能のパターンの変化を含む多数の証拠のソースが、人間活動からの増加した温室効果ガスが地球温暖化及び気候変化に寄与してきたことを示す。複数の研究が、過去１００年にわたる地球温暖化の傾向と、最大の増加が最近の数十年にあることとを示している。加えて、２１世紀の予想される地球温暖化は、２０世紀中より大きい可能性が高く、２１世紀の終わりまでに華氏３〜７度であることが予想される。
【０００３】
温室効果ガスの排出に寄与する主な人間の活動は、エンドユーザのいくつかのカテゴリに起因する化石燃料の燃焼である。化石燃料の燃焼を使用する又はこれに依存する主なエンドユーザのカテゴリは、工業、輸送、住宅、及び商業の部門を含む。米国では、輸送及び工業部門は、大気中の温室効果ガスへの最大の寄与者であり、二酸化炭素が、排出される温室効果ガスの最高のものであった。例えば、２０００〜２００９年の間、米国の輸送部門は、年間１７２３〜１９０１テラグラム（Ｔｇ）の二酸化炭素排出量を占め、米国の工業部門は、年間１３４１．７〜１６４４Ｔｇの二酸化炭素排出量を占めた。輸送部門では、使用された燃料の最も一般的な種類は、ディーゼル、バイオ燃料、及びガソリンであり、それぞれ１ガロンあたり９．９６ｋｇ、９．４２ｋｇ、及び８．７１ｋｇの二酸化炭素を生成する。乗用車及び軽トラックの平均走行距離及び平均燃費を考慮すると、平均的な車両は、年間約５．２メートルトンの二酸化炭素を生成すると推定される。ＥＰＡ：運輸・大気保全局（Ｏｆｆｉｃｅ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｉｒ  Ｑｕａｌｉｔｙ）、排出事実：典型的な乗用車からの温室効果ガス排出量（２００５年２月）。
【０００４】
地球温暖化及び気候変化へのいくつかの回答が提案されており、それらは、温室効果ガスの排出の削減、及び、大気から温室効果ガスを除去するための地球工学戦略を含む。１９９７年に採択され、２００５年に締結され、１９３カ国によって批准された京都議定書は、温室効果ガス濃度を安定化し、大気中への温室効果ガスの排出を削減することに向けられている。地球温暖化を減速させるために、大気中の二酸化炭素排出量の削減が非常に望まれ、必要とされるが、特に輸送部門では困難な作業であることが証明されている。
【０００５】
工業及び／又は輸送部門からの二酸化炭素排出量を削減するための主な課題は、大気中に排出される前に二酸化炭素を捕捉する方法と、捕捉した二酸化炭素を除去する及び／又はその後に利用する方法とに関する。輸送部門では、これらの課題は、各車両によって生成される二酸化炭素のかなりの重量及び体積、並びに、各車両内の限られた空間の量のため、克服することが特に困難である。実際には、二酸化炭素除去の分野の専門家は、吸収体のようなガス清浄装置の使用が、自動車では非実用的であり、ガス清浄装置システムは、発電所に追加導入するのが困難であることを認識している。Ａｎｄｒｅａ  Ｔｈｏｍｐｓｏｎ、Ｎｅｗ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｖａｃｕｕｍｓ  Ａｗａｙ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｄｉｏｘｉｄｅ、ＬｉｖｅＳｃｉｅｎｃｅ．ｃｏｍ（２００８年１月１１日）を参照されたい。結果として、輸送部門を含む様々な部門によって、二酸化炭素を捕捉する様々な試みがなされてきたが、車両の動作を妨げることなく、車両内部の空間を犠牲にすることなく、車両の排気ガスから二酸化炭素を効果的に捕捉し、除去することができる成功したシステムは、現在までなにも存在していない。加えて、費用効果的であり、このようなシステムをそれらの車両内に組み込むための十分なインセンティブを輸送部門に提供する二酸化炭素捕捉／除去システムは、現在までなにも存在していない。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、輸送部門の様々な車両での使用に効果的に適合させることができ、家庭での使用、又は工業部門による使用にも適合させることができる、ガス排気から二酸化炭素を捕捉するシステム及び方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、捕捉した二酸化炭素の除去が簡単であり、様々な車両の種類のユーザによって、並びに、家庭での使用、特に、家庭用暖房及び水加熱システムで容易に達成することができる、システム及び方法を提供することである。本発明のさらに別の目的は、輸送産業、家庭用暖房産業並びに工業部門に、このようなシステム及び方法を使用するための追加のインセンティブを提供する、大気中の二酸化炭素を削減するためのシステム及び方法を提供することである。
【０００７】
出願人によって開発され、本明細書に記載された技術は、自動車の排気ガス又は加熱システムの排気のような排気から二酸化炭素を除去することによって、温室効果ガス削減の問題に対処する。上述したように、自動車及びトラックの大部分は、炭素系燃料を使用しており、ディーゼル、バイオディーゼル、又はガソリンを燃焼しており、大量の二酸化炭素（１ガロンの燃料あたり約１９〜２２ポンドのＣＯ２）を大気中に放出する。同様に、家庭用暖房システムは、炭素系燃料を使用し、結果として、大量の二酸化炭素を大気中に放出する。出願人のシステム及び方法は、自動車若しくはトラックのエンジンで、又は家庭用暖房システムで生成される二酸化炭素のかなりの部分の捕捉をもたらし、結果として生じる固体物質の安全な廃棄及び／又は再利用を可能にする。二酸化炭素を捕捉するシステム及び方法は、アルカリ及びアルカリ土類金属水酸化物の組み合わせに基づく吸収体を使用する。吸収体及び吸収副産物の両方は、好適には、容易に取り扱うことができる顆粒の形態である。
【０００８】
出願人の発明のシステムは、自動車及びトラックに取り付けられてよく、排気ガスの流れにもエンジンの効率にも悪い影響を及ぼさないであろう。さらに、本発明のシステムは、既存のトラックに後付されてよく、又は、新しいトラック及び自動車に含まれてよい。同様に、システムは、既存の家庭用暖房及び水加熱システムに取り付けられてよく、特定の実施形態では、このようなシステムの効率を高める。吸収体及び／又は吸収副産物の取り扱いを容易にするために、システムは、内部に吸収体を収容するカートリッジ又はコンパートメントを含む。カートリッジ又はコンパートメントは、新しい吸収体を有する新たな交換品のカートリッジ又はコンパートメントを取り付けることができるように、吸収体が使用された後、取り外し可能かつ交換可能である。
【０００９】
本発明のシステムは、複数のカーリッジを含み、少なくともいくつかのカートリッジは、車両又は暖房システムの排気システムに並列に接続され、他のカートリッジがスタンバイモードにある間、車両又は暖房システムによって産出された排気ガスが１つ以上のアクティブなカートリッジを通過するように、１つ以上のカートリッジを通過する、車両又は暖房システムによって産出された排気ガスの流れは、バルブ組立品を使用して制御される。いくつかの実施形態では、２つ以上のカートリッジのグループが、排気システムに並列に接続されてよく、カートリッジの他のグループがスタンバイモードにある間、車両又は暖房システムによって産出された排気ガスが、あるグループのカートリッジを経て搬送されるように、各グループ内のカートリッジは、直列又は並列に接続される。
【００１０】
特定の実施形態では、システムには、車両のオンボードコンピュータ、又は暖房システムを制御するためのコントローラ若しくはコンピュータによって制御される、電子的に活性化されるバルブ組立品及び二酸化炭素センサが備え付けられる。二酸化炭素センサは、１つ若しくは複数のカートリッジを経て、又はカートリッジの１つ若しくは複数のグループを経て搬送される前後の排気ガス中の二酸化炭素の濃度を感知し、コンピュータは、センサの読み取り値に基づいて、アクティブカートリッジによる二酸化炭素吸収の状態を監視する。二酸化炭素吸収の状態に基づいて、コンピュータは、アクティブカートリッジ又はカートリッジのアクティブなグループから１つ若しくは複数のスタンバイカートリッジ又はカートリッジのグループへの切り替えが行われるべき場合を判定し、それに応じてバルブ組立品を制御する。車両では、コンピュータは、切り替え決定を行い、バルブ組立品を制御する際に、二酸化炭素吸収情報を、車両のオンボードセンサによって収集された他のデータと組み合わせることもできる。家庭用暖房システムでは、コンピュータ又はコントローラは暖房システムの他のセンサを使用して、データを収集し、暖房システムの状態を監視し、このようなデータを、切り替え判定を行い、バルブ組立品を制御する際に使用することもできる。コンピュータによる制御は、運転者又はユーザがシステムの状態を手動でチェックする必要性をなくし、又、排出量削減の報告を容易にする。このような実施形態では、コンピュータは、活性カートリッジ間の切り替えが行われるときと、どの吸収体カートリッジが交換を必要とするかを、ユーザに報告する。より大きいシステムでは、コンピュータは、又、交換を容易にするために、吸収体カートリッジバングを自動的に切り替えることになる。
【００１１】
本発明を使用する際、車両で使用されるカートリッジの交換は、ドライブイン及び／又はガソリンスタンドで行われてよく、そこでは、新たな吸収体カートリッジを得ることができ、使用済の材料の再利用又は廃棄を処理する。使いきったカートリッジを交換するプロセスは、１つ以上の個々のカートリッジを取り外すことと、それらを新しいものと交換することとを含む。代わりに、使用済の材料をカートリッジ又はコンテナから輸送し、コンテナに新しい吸収体を補充するために、流動床技術が使用されてよい。
【００１２】
本発明のシステムは、排気ガス中のＣＯ２を１００％まで吸収することができ、吸収係数は、吸収体床の断面積、二酸化炭素濃度、顆粒サイズ、及びガス流に依存する。特定の実施形態では、システムの使い勝手をよくし、ユーザの負担を軽減するために、システムは、二酸化炭素の２５％〜５０％の全体的な平均削減を有する。
【００１３】
二酸化炭素生成装置の排気からの二酸化炭素を除去するためのビジネスシステム及び方法も開示される。特定の実施形態では、ビジネスシステム及び方法に含まれる実体は、二酸化炭素又は排気生成装置、カートリッジ交換ステーション、カートリッジ交換サービス提供者、カートリッジ再生提供者、二酸化炭素ユーザ又は消費者、使用済みカートリッジ消費者又はユーザ、１つ以上の排出エージェンシー、及び、炭素クレジットバイヤーのうちの１つ又は複数を含む。ビジネスシステム及び方法は、二酸化炭素発生装置、カートリッジ交換ステーション、カートリッジ交換サービス提供者、及びカートリッジ再生提供者の１人又は複数人のユーザに、インセンティブ及び／又は炭素クレジットを提供するように構成される。
【００１４】
上述したように、本発明の二酸化炭素除去システムは、本明細書に記載される、工業用途、家庭用途、及び他の用途にも適合される。具体的には、二酸化炭素発生装置として家庭用暖房システムによる二酸化炭素除去システムの家庭用途が開示される。特定の実施形態では、二酸化炭素除去システムは、さらに、追加された効率を提供し、全体的な燃料消費を低減するために、二酸化炭素発生装置の排気を使用して水又は別の流体を加熱する加熱システムを含む。家庭用暖房二酸化炭素発生装置の排気から二酸化炭素を除去するためのビジネスシステム及び方法での家庭用二酸化炭素除去システムの使用も開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の二酸化炭素除去システムの全体図である。
【図２】車両での使用に適合された図１の二酸化炭素除去システムを概略的に示す。
【図３Ａ】車両での使用に適合された図１の二酸化炭素除去システムの三次元斜視図である。
【図３Ｂ】車両での使用に適合された図１の二酸化炭素除去システムの三次元正面図である。
【図３Ｃ】車両での使用に適合された図１の二酸化炭素除去システムの三次元側面図である。
【図４】図１のシステムを使用する二酸化炭素除去及び捕捉方法を概説する。
【図５】図１のシステムを使用して排気から二酸化炭素を除去し、図１のシステム用の交換カートリッジを提供するビジネスシステムを示す。
【図６】図５のビジネスシステムの別の実施形態を示す。
【図７】車両で使用されるプロトタイプシステムについての試験結果を示す。
【図８】家庭用途に適合された図１の二酸化炭素除去システムを概略的に示す。
【図９】図８の二酸化炭素除去システムの別の実施形態を示す。
【図１０】図８の二酸化炭素除去システムの変形実施形態を示す。
【図１１Ａ】図１０の二酸化炭素除去システムの例示的な構成を示す。
【図１１Ｂ】図１０の二酸化炭素除去システムの例示的な構成を示す。
【図１１Ｃ】図１０の二酸化炭素除去システムの例示的な構成を示す。
【図１１Ｄ】図１０の二酸化炭素除去システムの例示的な構成を示す。
【図１１Ｅ】図１０の二酸化炭素除去システムの例示的な構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の二酸化炭素除去システム１００の全体図を示す。図示のように、システムは、二酸化炭素を吸収するための吸収体材料を内部に収容する１つ以上の吸収カートリッジ又はコンテナ１０２と、排気生成システムの排気組立品をシステム１００のカートリッジ１０２に接続する入力接続組立品１０４と、カートリッジ１０２を、処理された排気ガスを外部に出力するために外部に接続する出力接続組立品１０６と、を含む。図示の実施形態では、使用済み吸収剤を有するカートリッジを、それらの個々のチャンバから取り外し、新たなカートリッジと交換することができるように、カートリッジ１０２は、所定のチャンバ１０３内に取り外し可能に配置される。又、図示のように、各チャンバ１０３は、複数のカートリッジ１０２、例えば、各チャンバ内に３つのカートリッジを収容するように適合されてよい。入力接続組立品１０４は、１つ以上のチャンバ１０３又はカートリッジ１０２を通る排気ガスの流れを制御するための１つ以上のバルブ１０５を含み、出力接続組立品１０６は、カートリッジ１０２から外部への処理された排気ガスの流れを制御するための複数のバルブ１０７を含む。
【００１７】
同じく図１に示すように、システム１００は、排気ガス中の二酸化炭素の濃度を検出するための１つ以上の検出器１０８、１１０を含む。具体的には、システム１００は、１つ以上のカートリッジ１０２を通って搬送される前の排気ガス中の二酸化炭素の濃度を検出するための少なくとも１つの検出器１０８と、１つ以上のカートリッジを通って搬送された後の処理された排気ガス中の二酸化炭素の濃度を検出するための別の検出器１１０と、を含む。検出器１０８、１１０は、二酸化炭素濃度の測定値を含む出力信号をコントローラ１１２に提供し、コントローラ１１２は、システム内のカートリッジ１１２の状態及び動作を監視し、選択されたカートリッジを通して排気ガスを導く及び／又は導き直すようにバルブ１０５、１０７を制御するために、検出器１０８、１１０から受信した信号を使用する。さらに、コントローラ１１２は、どのカートリッジが使い果たされ、交換する必要があるのかと、交換のタイミングと、を判定するために、並びに、このような交換の必要を示す信号を排気生成システムのユーザ又はオペレータに出力するために、検出器１０８、１１０から受信した信号を使用する。検出器１０８、１１０から信号を受信するのに加えて、又はその代わりに、コントローラ１１２は、使用される燃料のおおよその量を監視し、使用される燃料の量に基づいて、カートリッジ（複数可）が交換を必要とする場合を判定する。コントローラ１１２は、排気生成システムを制御するコンピュータの一部であってよく、又は、二酸化炭素除去システムを制御するために特別に適合された別個のコントローラであってよい。
【００１８】
図１に示すように、入力及び出力接続組立品１０４、１０６は、チャンバ１０３を排気生成装置の排気組立品に並列に接続し、バルブ１０５、１０７は、チャンバ１０３のそれぞれを通る排気ガスの流れを制御するために使用される。本明細書で上述したように、各チャンバ１０３は、吸収体材料を有する１つ以上のカートリッジ１０２を収容することができる。図１に示す実施形態では、各チャンバ１０３は、３個のカートリッジ１０２を収容し、３個のカートリッジ１０３は、排気ガスが第１のカートリッジを通って流れ、その後、第２のカートリッジを通って流れ、次に、第３のカートリッジを通って流れるように、互いに直列に接続される。しかしながら、各チャンバ内に収容されるカートリッジ１０２の数は、システムの要件、及び、システムと共に使用される排気生成装置の種類に応じて変化してよい。
【００１９】
又、図１に示す実施形態では、システムは、複数のチャンバ１０３ａ〜１０３ｄ、例えば４つのチャンバを含み、これらのチャンバは、入力接続組立品の接続ライン１０４ａ〜１０４ｄによって排気生成装置に、接続ライン１０６ａ〜１０６ｄによって出力接続組立品１０６の出力ライン１０６ｅに接続される。図示のように、１つ以上の接続ライン１０４ａ〜１０４ｄを通る排気ガスの流れは、接続ライン内の対応するバルブ１０５ａ〜１０５ｄによって制御され、バルブ１０５ａ〜１０５ｄは、コントローラ１１２によって制御される。チャンバ１０３の数、並びに、接続ライン１０４、１０６、及びバルブ１０５の対応する数は、システムの要件、及び、システムと共に使用される排気生成装置の種類に応じて変化してよいことを理解されたい。
【００２０】
さらに、いくつかのシステムは、１つのチャンバ１０３のみを使用することができ、又は、代わりの実施形態では、カートリッジは、それらを収容するためのチャンバを使用することなく、入力及び出力接続組立品１０４、１０６に直接接続されてよい。
１つ以上のチャンバ若しくはカートリッジ、並びに、入力及び出力接続組立品を有する特定のシステムを構築する際に、入力及び出力接続組立品を形成するバルブ、継ぎ手、及び配管を介して起こり得る圧力損失を考慮し、特に、排気がいくつかのカートリッジを並行して通過する場合、排気の流れが均等に分散されるようにシステムを設計するように注意しなければならない。具体的には、システムを通るガス流は、吸収体カートリッジ及び接続組立品１０４、１０６の物理的配置に依存する。例えば、システム１００が車両に使用される場合、カートリッジを介する圧力低下は、比較的小さく、車両のエンジンの回転数に依存し、したがって、システム構成要素の配置を決定するとき、接続組立品１０４、１０６を通る流れを考慮しなければならない。
【００２１】
並列に配置された２つ以上のカートリッジを含み、並列に配置された２つ以上のカートリッジに排気ガスが同時に供給されるシステム１００では、２つ以上のカートリッジの吸収体が確実に均等に使い切られるようにするために、入力接続組立品１０４は、２つ以上のカートリッジのそれぞれへの排気ガスの流れが実質的に等しくなるように配置される。例えば、２つ以上のカートリッジ間のこのような均等な流れの分布は、ガスの流れを２つの対称的な接続ラインに分割するために、Ｙコネクタ又は類似のパイプを使用することによって達成されてよい。このような配置は、抵抗が２つ以上のカートリッジのそれぞれでほぼ同じであることを保証し、したがって、カートリッジのそれぞれを通るガスの流れがほぼ同じであることを保証する。
【００２２】
単一のメイン接続ラインに結合された２つ以上のカートリッジを含み、第１のカートリッジが他のカートリッジ（複数可）より排気の入力部の近くにあるシステムでは、メイン接続ラインから第１のカートリッジへのガス流の分岐は、メイン接続ラインの残りの部分での圧力の低下を引き起こし、したがって、他のカートリッジ（複数可）へのガス流の減少を引き起こす。この圧力の低下を軽減し、均等なガス流をカートリッジのそれぞれに提供するために、第１のカートリッジをメイン接続ラインに結合する接続ラインに、１つ以上のバッファ又はくびれが設けられる。このように、接続ラインのバッファリング又はくびれは、ガスの速度を増加させ、排気ガスが第１のコンテナに入る地点でのガスの圧力を低下させる。バッファ（複数可）及び／又はくびれ（複数可）の形状、数、及び位置は、排気ガスがカートリッジのそれぞれに対してほぼ等しくなるように制御される限り、メイン接続ラインに対するカートリッジの配置に応じて変化してよいことを理解されたい。
【００２３】
システム１００の動作中、コントローラ１１２は、最初に、排気生成システムによって産出された排気ガスが１つ以上のアクティブチャンバ若しくはアクティブカートリッジに搬送され、残りのチャンバ又はカートリッジがスタンバイモードにあるように、バルブ１０５ａ〜ｄ及び１０７ａ〜ｄを制御し、検出器１０８、１１０から受信した信号に基づいて、アクティブチャンバ又はカートリッジの状態を監視する。例えば、図１に示す実施形態では、コントローラ１１２は、最初に、第１のチャンバ１０３ａを通して排気ガスを搬送するように、バルブ１０５ａ及び１０７ａを開くように制御することができ、チャンバ１０３ｂ〜ｄがスタンバイモードにあるように、バルブ１０５ｂ〜ｄ及び１０７ｂ〜ｄを閉じるように制御することができる。又、動作中、コントローラ１１２は、検出器１０８、１１０から受信した信号に基づいて、及び／又は、システムによって使用される燃料の量に基づいて、アクティブチャンバ（複数可）内のアクティブカートリッジの吸収能力が、所定の能力未満である、又は、使い果たされているか否か、並びに、アクティブカートリッジを交換する必要があるか否かを判定する。特定の実施形態では、コントローラ１１２は、又、アクティブカートリッジ内のどれくらいの吸収体が使い切られているかを計算し、この計算に基づいて、コントローラは、アクティブカートリッジを交換する必要があるか否かを判定する。コントローラ１１２が、アクティブカートリッジが使い果たされている、又は、アクティブカートリッジの吸収能力が所定のレベル未満であると判定した場合、コントローラは、アクティブチャンバ又はカートリッジを通る排気ガスの搬送を阻止し、排気ガスの流れを、以前スタンバイモードにあった１つ以上のチャンバ若しくはカートリッジを通して導き直すように、バルブ１０５ｂ〜ｄ、１０７ｂ〜ｄを制御する。コントローラ１１２は、又、以前アクティブだったカートリッジを交換する又は再生する必要がある排気生成システムのユーザ又はオペレータに、信号を出力する。例えば、第１のチャンバ１０３ａがアクティブ中であり、チャンバ１０３ｂ〜ｄがスタンバイ中であり、コントローラ１１２が、第１のチャンバ１０３ａ内のカートリッジの吸収能力が所定のレベル未満であると判定する場合、コントローラは、第１のチャンバ１０３ａを通る排気の流れを阻止するようにバルブ１０５ａ、１０７ａを閉じるように制御し、排気ガスを第２のチャンバ１０３ｂを通して搬送するように、バルブ１０５ｂ、１０７ｂを開くように制御する。加えて、コントローラ１１２は、第１のチャンバ１０３ａ内のカートリッジを交換する又は再生する必要がある排気生成装置のユーザ又はオペレータに、信号を出力する。
【００２４】
上述したように、各カートリッジ１０２は、二酸化炭素を吸収するための吸収体を収容する。本発明では、吸収体は、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、並びに水酸化カリウムを含むがこれらに限定されない、１つ若しくは複数のアルカリ水酸化物、及び／又はアルカリ土類水酸化物を含む。本発明の例示的な実施形態では、吸収体は、石灰、及び、具体的にはソーダ石灰を含む。ソーダ石灰の主成分は、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）と、少量の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）及び水酸化カリウム（ＫＯＨ）である。ソーダ石灰吸収剤の平均組成は、約８０％の水酸化カルシウム、約３％の水酸化ナトリウム、及び約３％の水酸化カリウムである。二酸化炭素を含む排気は、ソーダ石灰吸収体を通って搬送され、ソーダ石灰中の水酸化カルシウムは、二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムを生成し、炭酸カルシウムは、ソーダ石灰中の水酸化ナトリウム及び／又は水酸化カリウムのような強塩基によって触媒される。水酸化カルシウムと二酸化炭素との間の全体的な反応は、以下の通りである。
Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２→ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ      （式１）
上記反応は、以下のように３段階の反応で生じる。
１．  ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２（ａｑ）      （式２）
２．  ＣＯ２（ａｑ）＋ＮａＯＨ→ＮａＨＣＯ３      （式３）
３．  ＮａＨＣＯ３＋Ｃａ（ＯＨ）２→ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＋ＮａＯＨ      （式４）
この反応によって、１ｋｇのＣａ（ＯＨ）２は、約０．５９ｋｇのＣＯ２と反応し、１．３５ｋｇの乾燥ＣａＣＯ３を生成する。
【００２５】
吸収の最終段階では、水酸化ナトリウム及び／又は水酸化カリウムも、以下の反応によって二酸化炭素と反応し、炭酸ナトリウム及び／又は炭酸カリウムを形成する。
２ＮａＯＨ＋ＣＯ２→Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ      （式５）
２ＫＯＨ＋ＣＯ２→Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ      （式６）
これらの反応では、１ｋｇのＮａＯＨは、約０．５５ｋｇのＣＯ２と反応し、約１．３４ｋｇのＮａ２ＣＯ３を生成し、１ｋｇのＫＯＨは、約０．３９ｋｇのＣＯ２と反応し、約１．２３ｋｇのＫ２ＣＯ３を生成する。全体的に、ソーダ石灰吸収体が使用される場合、１ｋｇのソーダ石灰は、約０．５ｋｇの二酸化炭素と反応し、約１．３ｋｇの乾燥最終生成物をもたらす。しかしながら、最終生成物中の含水量により、最終生成物の実際の重量は、より大きくなる。１ガロンのディーゼル燃料が燃焼されると、９．９６ｋｇのＣＯ２が生成され、これは、約１９．９ｋｇのソーダ石灰吸収体によって吸収される。水酸化物吸収剤と二酸化炭素との間の上記反応の反応速度は、反応の速度、吸収体を通り越して流れる排気ガス中のＣＯ２の拡散、及び、特定の動作時間後に吸収体上に堆積される反応生成物、すなわちＣａＣＯ３を通るＣＯ２の拡散によって制御される。二酸化炭素の速度は、吸収剤上の炭酸カルシウムの形成によって、時間と共に非線形的に減少する。使用済み吸収体は、基本的に炭酸カルシウム及び石灰石であり、オープンスペース内で安全に処理又は格納することができる。炭酸カルシウムは、酸化カルシウム（生石灰）及び水酸化カルシウム（消石灰）の製造のための原料として使用されてもよく、並びに／又は、適切な再生工場で吸収体内に再利用されてよい。炭酸カルシウムがソーダ石灰吸収体内に再利用される場合、高純度の二酸化炭素が放出され、高価な分離技術を必要とせずに隔離させることができる。以下でより詳細に論じるように、放出された二酸化炭素は、その後、藻類農場等での用途、食品、油、及び化学工業での用途、消火器及び冷蔵の用途、並びに他の適切な用途のような、様々な用途に提供されてよい。又、後述するように、使用済み吸収体は、吸収体を再生することなく、セメント及びコンクリート生産で、高炉で、排煙脱硫での試薬として、ガラス製造で、酸中和剤として、充填材として又はフィルタとして、並びに、多くの他の工業、化学、農業、及び建築用途を含むがこれらに限定されない様々な用途に直接使用されてよい。
【００２６】
ソーダ石灰吸収体は、広く市販されており、安価な材料であり、このことが、ソーダ石灰吸収体を望ましい吸収体にする。ソーダ石灰による二酸化炭素吸収の試験は、ソーダ石灰吸収体が、排気ガスから二酸化炭素を１００％近く吸収することが可能であることを示した。しかしながら、吸収速度は、排気ガスと吸収体との接触時間を含むガスの流れと、吸収体を通るガスの拡散と、に依存する。
【００２７】
本明細書に記載の例示的な実施形態では、水酸化カルシウムは、その低い生産コストと、水酸化カルシウムを製造するための原料である石灰石の全体的な存在量と、のため、吸収体の好適な材料である。この吸収体材料は、二酸化炭素との反応の速度を制御するために、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び水酸化マグネシウムのような添加物で修正されてよい。吸収体の顆粒を必要なサイズ及びサイズ分布で形成することを容易にするために、他の添加物が使用されてよい。上述したソーダ石灰は、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム添加物を有する水酸化カルシウム吸収体の一例である。水酸化カルシウム、及び特にソーダ石灰は、本システムで使用するための好適な吸収剤であるが、排気ガスから二酸化炭素を吸収することができる他の吸収剤が、カートリッジ内で使用されてよいことを理解されたい。
【００２８】
本発明では、吸収体は、固体形態であり、好適には、平均顆粒サイズにいくらかの許容可能な変動がある顆粒形態である。広範な実験を通して、出願人は、特に、車両の排気を処理するために使用されるシステムでは、微粉末がシステムを詰まらせ、大気汚染を引き起こし、排気生成システムから産出されるような排気ガスの背圧を増加させるため、密接に圧縮された微粉末吸収剤が、より望ましくないと、判定した。したがって、顆粒は、排気ガスの流れに対してより少ない抵抗を生じ、排気ガスの背圧の有意な増加を引き起こさないため、顆粒形態の吸収体が、本システムではより好適である。より大きい顆粒の吸収体は、排気ガスの流れに対してより小さい顆粒より少ない抵抗をもたらすが、より小さい顆粒は、二酸化炭素のより速い吸収をもたらす。この例示的なシステムでは、吸収体の顆粒は、排気ガスの背圧の有意な増加を回避しながら、二酸化炭素の十分に速い吸収速度を提供するために、好適には、３〜４ｍｍの間の直径である。例えば、ＧＥ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅによって製造されたＭｅｄｉｓｏｒｂ（登録商標）、Ｇｒａｃｅ  Ｇｒｏｕｐによって製造されたＳｏｄａｓｏｒｂ（登録商標）、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．によって製造されたＳｏｆｎｏｌｉｍｅ（登録商標）、Ａｋｒｏｎ  Ｃａｒｅによって製造されたＡｇｒｉｓｏｒｂ（登録商標）、又は、Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．によって製造されたソーダ石灰が、本発明で使用するための適切な吸収体である。
【００２９】
図１に示し、上述した実施形態では、取り外し可能且つ交換可能なカートリッジが、システム１００に使用される。他の実施形態では、システムは、取り外し可能であってよく、又は取り外し可能でなくてよい、オペレータ又はユーザによってアクセスすることができる吸収剤を内部に格納するカートリッジを使用することができる。このように、カートリッジ全体を取り外し、交換する代わりに、オペレータ又はユーザは、使用済み吸収体を除去し、新たな吸収体と交換するために、カートリッジ内の吸収体にアクセスすることができる。このような実施形態では、使用済み吸収体を除去し、交換するために、圧縮空気、及び吸収体顆粒の流動化された流れが使用されてよい。この除去及び交換は、システムの容易な使用のために自動化されてよい。
【００３０】
上述した二酸化炭素除去システムは、輸送部門での用途、具体的には、車、トラック、バス、及び他の車両での用途に適合されてよい。図２は、車両での用途に適合された図１のシステム２００を示す。図２のシステム２００は、新しい車両に取り付けられてよく、又は、既存の車両に後付されてよい。図２中のシステム構成要素の大部分は、図１のシステム１００の構成要素と同じ又は同様であり、したがって、同様の参照番号は、同様の構成要素を示す。
【００３１】
図２に示すように、システム２００は、１つ以上の取り外し可能且つ交換可能な吸収体カートリッジ２０２を含み、吸収体カートリッジ２００は、本実施形態では、１つ以上のチャンバ２０３内に収容される。吸収体カートリッジ２０２のそれぞれは、上述したように、二酸化炭素と反応することによって二酸化炭素を吸収する二酸化炭素吸収体を収容する。この例示的な実施形態では、各チャンバ２０３は、互いに直列に接続された２つの取り外し可能なカートリッジ２０２を含む。しかしながら、各チャンバによって収容される取り外し可能なカートリッジの数は、単なる例示であり、取り外し可能なカートリッジの数は、車両の種類及び車両のサイズに依存するであろうことを理解されたい。さらに、いくつかの実施形態では、チャンバ２０３は、省略されてよく、カートリッジ２０２は、チャンバ２０３によって収容されることなく接続されてよい。
【００３２】
図示の実施形態では、チャンバ２０３は、入力接続組立品２０４を使用して、車両のエンジンによって生成される排気ガスに接続され、チャンバから出力される処理されたガスは、出力接続組立品２０６によって、尾筒２１６、又は、車両の任意の他の適切な排気出口に搬送される。入力及び出力接続組立品２０４、２０６は、配管を含み、配管は、金属材料から形成されてよく、所定の方法でチャンバ２０３を接続する。排気ガスの流れを、１つ以上のアクティブチャンバを通して導き、残りのチャンバがスタンバイモードにあるようにするために、入力及び出力接続組立品２０４、２０６内の、個別に電磁的に作動されるバルブのようなバルブ２０５、２０７が使用される。
【００３３】
図２に示す例示的な実施形態では、システム２００は、入力接続組立品２０４によって車両の排気に並列に接続された５つのチャンバ２０３ａ〜２０３ｅを含み、各チャンバは、直列に接続された２個の取り外し可能なカートリッジ２０２を内部に収容する。具体的には、入力接続組立品２０４は、車両の排気を受けるためのメインライン２０４ｆ、及び、メインライン２０４ｆを個々のチャンバ２０３ａ〜２０３ｅに接続する複数の接続ライン２０４ａ〜２０４ｅを含む。接続ライン２０４ａ〜２０４ｅのそれぞれは、対応するバルブ２０５ａ〜２０５ｅを含み、バルブ２０５ａ〜２０５ｅは、チャンバ２０３ａ〜２０３ｅへの接続ライン２０４ａ〜２０４ｅを通る排気の流れを制御する。同様に、この例示的な実施形態の出力接続組立品２０６は、車両の尾筒２１６の形態であってよいメイン出口、及び、個々のチャンバ２０３ａ〜２０３ｅをメイン出口に接続する複数の接続ライン２０６ａ〜２０６ｅを含む。接続ライン２０６ａ〜２０６ｅのそれぞれは、対応するバルブ２０７ａ〜２０７ｅを含み、バルブ２０７ａ〜２０７ｅは、チャンバ（複数可）からメイン出口への排気の流れを制御する。チャンバの数、並びに、入力及び出力接続組立品内の対応する接続ラインの数は、車両の要件及びサイズに応じて変化してよいことを理解されたい。さらに、上述したように、いくつかの実施形態では、カートリッジ２０２は、入力及び出力接続組立品２０４、２０６に直接接続されてよい。
【００３４】
図１のシステムのように、システム２００は、チャンバ（複数可）２０３を通して排気を搬送する前に排気ガス中の二酸化炭素濃度を感知するための１つ以上の二酸化炭素センサ若しくは検出器２０８、並びに、カートリッジ２０２での二酸化炭素吸収後に処理された排気ガス中の二酸化炭素濃度を感知するための１つ以上の二酸化炭素センサ若しくは検出器２１０を含む。図示の実施形態では、システムは、入力接続組立品２０４のメインライン２０４ｆ内の二酸化炭素センサ２０８、及び、出力接続組立品２０６の出口ライン２１６内の二酸化炭素センサ２１０を含む。しかしながら、複数の二酸化炭素センサ２０８が、入力接続組立品の様々な位置で使用されてよく、複数の二酸化炭素センサ２１０が、出力接続組立品の様々な位置で使用されてよい。
【００３５】
さらに、システム２００は、コントローラ２１２を含み、コントローラ２１２は、システムの動作を制御し、警報又は通知を車両のオペレータに提供する。図２の例示的な実施形態では、コントローラ２１２は、システムの動作を制御するようにプログラムされた車両のオンボードコンピュータの一部である。しかしながら、他の実施形態では、システムの動作を制御し、車両のオンボードコンピュータと対話することができる別個のコントローラが設けられてよい。具体的には、コントローラ２１２は、センサ２０８及び２１０からの二酸化炭素検出結果を含む信号を受信し、アクティブチャンバ内の吸収体の状態を判定し、排気ガスの流れを、スタンバイモードにある１つ以上のチャンバに導き直す必要があるか否かを判定する。コントローラ２１２は、又、センサ２０８、２１０から受信した信号に基づいて、１つ以上のカートリッジ２０２を交換する必要があるか否かを判定する。特定の実施形態では、コントローラ２１２は、車両の走行距離、及び／若しくは使用される燃料のおおよその量を判定し、又は、車両の走行距離に基づいて、使用される燃料を判定する。このような実施形態では、コントローラは、走行距離及び／又は使用される燃料の量に基づいて、アクティブチャンバ内の吸収体の状態を判定し、どれくらい多の吸収体が使い切られているか若しくは消費されているかを計算し、１つ若しくは複数のアクティブカートリッジを交換する必要があるか否かを判定し、及び／又は、排気ガスをスタンバイ中の１つ若しくは複数のカートリッジに誘導し直すべきか否かを判定する。
【００３６】
さらに、システム２００は、１つ若しくは複数の使用済みカートリッジ２０２の新たなカートリッジとの交換を検出するための１つ以上の検出器（図示せず）、又は、１つ若しくは複数の使用済みカートリッジ２０２内の吸収体の交換を検出するための１つ若しくは複数の検出器（図示せず）を含んでよい。このような検出器は、チャンバ２０３内及び／又はカートリッジ自体の中に配置されてよく、新たなカートリッジの検出、又は、１つ若しくは複数の使用済みカートリッジ２０２内の吸収体の交換の検出に応じて、センサは、カートリッジ（複数可）若しくは吸収体の交換を示すために、コントローラ２１２に信号を提供する。
【００３７】
同じく図２に示すように、システム２００は、インタークーラ２１４を含み、インタークーラ２１４は、エンジンから排気ガスを受け、排気ガスを入力接続組立品２０４に搬送する前に冷却する。インタークーラ２１４は、排気ガスが、車両の触媒コンバータを出た後に、インタークーラを通って進み、インタークーラ２１４が、周囲空気によって冷却されることができるように配置される。図２に示すように、必要なときに冷却を助けるために、電動ファン２１５が設けられてもよい。排気をチャンバ２０３及び／又はカートリッジ２０２に搬送する前に、インタークーラ２１４を使用して排気を冷却することによって、吸収体と二酸化炭素との間の吸収反応の速度は、向上する。これは、水酸化カルシウムと二酸化炭素との間の反応は、−６９．１ｋＪ／モルの発熱性であり、吸収体の温度は、吸収プロセス中に上昇するからである。
【００３８】
加えて、インタークーラ２１４は、車両からのエンジンノイズを低減し、本実施形態では、インタークーラ２１４は、車両で典型的に使用される従来のマフラー及びレゾネーターに置きかわる。代わりに、インタークーラは、車両のマフラー及び共鳴器と組み合わせて使用されてよく、又は、排気ガスをチャンバ及び／若しくはカートリッジに搬送する前に冷却するために、ガス冷却装置が、インタークーラの代わりに、マフラー及びレゾネーターと組み合わせて使用されてよい。
【００３９】
図２のシステム２００を車両内に取り付ける場合、インタークーラ２１４は、インタークーラ２１４が、エンジンによって生成される排気ガスを受け、ノイズを低減しつつ排気ガスを冷却するように、典型的にはマフラー及びレゾネーターによって使用される空間に取り付けられる。加えて、図２のシステムが車両内に取り付けられる場合、チャンバ２０３及び／又はカートリッジ２０２は、好適には、車両の後方領域に、且つ、車両の尾筒又は排気管に近接して配置される。乗用車では、チャンバ及び／又はカートリッジは、車両のオペレータが容易にアクセスできるようにし、取り外し及び交換を容易にするために、車両のトランク領域に配置されてよい。例えば、チャンバ及び／又はカートリッジは、乗用車のトランクの内壁に沿って配置されてよく、トランクの内装仕上げに調和する筐体によって、メインのトランクルームから分離されてよい。このように、チャンバ及びカートリッジによって占められるトランクスペースの量は、最小化され、チャンバ及びカートリッジは、トランクに格納された身の回り品から分離されたままであり、ずれが防止される。同様に、バン及び他の同様の車両では、チャンバ及び／又はカートリッジは、車両の格納区画の壁に沿って配置されてよく、筐体によって格納区画のメイン領域から分離されてよい。代わりに、乗用車及び／又はバン等の中のチャンバ及び／又はカートリッジは、トランクの外側に設けられてよい。しかしながら、このような場合、カートリッジは、取り外し及び交換のために、ユーザが容易にアクセスできる必要がある。バス型車両では、チャンバ及び／又はカートリッジは、バスのメイン乗員区画内、若しくは典型的には乗員区画の下に位置するバスの手荷物格納区画内のいずれかに取り付けられてよく、又は、カートリッジが取り外し及び交換のためにオペレータに容易にアクセス可能である限り、乗員区画及び格納区画の外部に取り付けられてよい。最後に、軽トラック及び大型トラックでは、チャンバ及び／又はカートリッジは、トラックの運転室若しくは寝室のいずれかの内部に配置されてよく、又は、運転室及び寝室の外部に、排気管近傍の領域に設けられてよい。
【００４０】
システムで使用されるカートリッジのサイズ及び数は、車両の種類及びサイズに依存する。乗用車では、典型的には、第１のサイズの２〜８個のカートリッジが、車両のトランクルーム内に取り付けられてよい。例示的な一実施形態では、乗用車用カートリッジは、約３ｋｇの吸収剤を内部に収容するようにサイズが決められる。しかしながら、バン又は軽トラックのようなより大きい車両では、第１のサイズ又はより大きい第２のサイズのより多くのカートリッジが取り付けられてよい。さらに、大型トラック及び／又はバス内に取り付けられるカートリッジの数及びサイズは、これらの車両は、より大きい格納能力又は可搬重量を有するため、さらにより大きくてよい。カートリッジのサイズは、運搬重量及び空間によって決定され、カートリッジの数は、車両内の利用可能なスペース、所望の能力、及び燃料消費量によって決定される。
【００４１】
インタークーラ２１４の出力は、特に加熱された状況下で排気ガスを輸送するのに適した金属配管を含む入力接続組立品によって、車両内に取り付けられたチャンバ及び／又はカートリッジに接続される。具体的には、溶接を必要とすることなく、管の形成及び取り扱いの容易さのため、銅配管が使用されてよい。上述し、図２に示すように、接続組立品の配管は、チャンバ及び／又はカートリッジが、インタークーラに並列に接続されるように、さらに、直列に接続されたカートリッジのグループが、互いに対して並列に接続されるように、配置されてよい。加えて、車両内に取り付けられたチャンバ及び／又はカートリッジは、処理された排気ガスを外部に輸送するための配管を含む出力接続組立品によって、尾筒のような排気出口２１６にも接続される。入力及び出力組立品は、他のチャンバ及び／又はカートリッジがスタンバイ中の間、アクティブチャンバ及び／又はカートリッジを通る排気ガスの流れを制御するための、内部に取り付けられたバルブ２０５、２０７を有する。バルブ２０５、２０７は、個別にオン及びオフを切り替えることができる電磁作動バルブ、又は、任意の他の適切なバルブであってよい。
【００４２】
又、本明細書で上述したように、カートリッジを通して搬送される前及び後の排気ガス中の二酸化炭素濃度を検出するために、二酸化炭素センサ２０８、２１０が、入力接続組立品内及び出力接続組立品内に取り付けられる。しかしながら、いくつかの実施形態では、カートリッジを通して搬送された後の排気ガス中の二酸化炭素濃度を検出するための二酸化炭素センサ２１０のみが、出力接続組立品内で使用されてよい。さらに他の実施形態では、カートリッジを通して搬送される前及び後の排気中の二酸化炭素濃度を検出するために、カートリッジの上流及び下流の２つのガスサンプリング点を有する単一のセンサ又はセンサの組が使用されてよい。さらに、いくつかの実施形態は、排気中の二酸化炭素を感知するどのような二酸化炭素センサも含まず、このような実施形態では、アクティブカートリッジの状態は、車両の走行距離及び／又は車両によって燃焼される燃料に基づいて監視される。
【００４３】
本システム内のコントローラ２１２は、オンボード車載コンピュータの一部であってよく、又は、好適にはオンボード車載コンピュータと通信する別個のコントローラであってよい。コントローラは、アクティブカートリッジの吸収能力が所定のレベル未満になるまで、排気ガスをインタークーラからアクティブチャンバ／カートリッジに搬送し、その後、１つ以上のスタンバイ中のチャンバ／カートリッジをアクティブモードに切り替えるために、排気ガスの流れをこれらのチャンバ／カートリッジに切り替えるように、バルブ２０５、２０７の開閉を制御する。コントローラが、アクティブカートリッジが使い果たされた、又は、それらの吸収能力が所定のレベル未満であると判定すると、コントローラは、又、信号を送信し、この信号は、車両のオンボードディスプレイに、以前のアクティブカートリッジを交換する必要があることを示す警報又は通知を、車両オペレータに対して表示させる。以前のアクティブカートリッジを冷却することができ、ユーザによってカートリッジを安全に取り扱うことができるように、以前のアクティブカートリッジを交換するための警報又は通知の表示は、コントローラが排気ガスの流れをスタンバイ中の１つ以上のチャンバ／カートリッジに変更した後、所定の期間中表示されてよい。加えて、使い切られ、交換する必要があるカートリッジは、これらのカートリッジが交換されるまで、排気ガスがこれらのカートリッジに再び搬送されないように、コントローラによって非アクティブであることが判定される。
【００４４】
すべてのカートリッジが使い果たされたとき、コントローラは、オンボードディスプレイに、すべてのカートリッジを交換する必要があることの警報又は通知を車両オペレータに対して表示させる信号を送信する。さらに、すべてのカートリッジが使い果たされたとき、コントローラは、排気の流れを、アクティブカートリッジから、以前に非アクティブであると判定された他のカートリッジに切り替えない。代わりに、いくつかの実施形態では、コントローラは、車両オペレータが、カートリッジのいくつか又はすべてを新しいカートリッジに交換するまで、排気ガスが以前のアクティブカートリッジを通って流れることができるようにし続ける。他の実施形態では、コントローラは、どのカートリッジを通しても排気ガスを搬送することなしに、入力接続組立品２０４のメインライン２０４ｆを出口２１６に直接接続するバイパス接続ライン２１８に搬送されるように排気ガスを制御する。具体的には、コントローラは、排気がカートリッジを通って搬送されず、排気がバイパスライン２１８を通って搬送されるように、バルブ２０５、２０７を閉じるように制御し、バイパスバルブ２２０、２２２を開くように制御する。このように、カートリッジは、交換中、カートリッジの取り扱いを可能にするために、冷却されておかれる。
【００４５】
上述したように、カートリッジは、取り外し可能であり、新しい吸収剤が充填された新しいカートリッジと交換可能である。このような実施形態では、カートリッジを収容するチャンバ（複数可）は、使い果たされたカートリッジをそこから取り出し、新しい交換カートリッジを適切なチャンバ（複数可）内に取り付けるために、開かれ、アクセスされてよい。カートリッジの取り外し及び交換は、交換カートリッジを利用可能にする適切な交換ステーションで行われてよく、適切な交換ステーションは、ガソリンスタンド、ドライブイン、特別なリサイクルステーション、ショッピングセンタ、駐車場等に設けられてよい。カートリッジ交換中、使用済み又は使い切ったカートリッジは、排気の流れから分離されたチャンバ内にあるため、エンジンは、停止又は動作されてよい。
【００４６】
他の実施形態では、上述したように、カートリッジは、チャンバ内に収容されず、取り外し可能、若しくは新しいカートリッジと交換可能であってよく、又は、使用済み吸収剤を除去し、新しい吸収剤と交換するために、カートリッジ内の吸収剤への接近方法を含んでよい。カートリッジが、吸収剤への接近方法を含む実施形態では、使用済み吸収剤は、圧縮空気、及び吸収体顆粒の流動化された流れを使用して、除去され、交換されてよい。カートリッジ内の吸収剤を除去及び交換するこのプロセスは、自動化されてよい。
【００４７】
図３Ａ〜Ｃは、車両内で使用するための二酸化炭素システム３００の三次元斜視図、三次元正面図、及び三次元側面図を示す。システム３００は、乗用車又は軽トラックで使用するのに特に適しているが、大型トラック、バス、及び他の車両での使用に容易に適合させることができる。図３Ａ〜３Ｃに示すように、システム３００は、インタークーラ３１４、入力接続組立品３０４、複数のチャンバ３０３内に収容された複数のカートリッジ３０２（図示せず）、出力接続組立品３０６、複数の個別に制御される入力バルブ３０５、対応するバイパスバルブ３２０を有するバイパスライン３１８、並びに、出口３１６を含む。上述したように、インタークーラ３１４は、マフラー及びレゾネーターの代わりに、車両内に配置され、マフラー及びレゾネーターに置きかわる。インタークーラ３１４は、排気が触媒コンバータを通って搬送された後、排気を受け、周囲空気に冷却されながら排気を冷却する。上述したように、排気をさらに冷却するための電動冷却ファンがインタークーラに追加されてよい。
【００４８】
インタークーラ３１４から、冷却された排気は、入力接続組立品３０４に搬送され、入力接続組立品３０４は、排気を１つ以上のチャンバ３０３に搬送する。図示のように、入力接続組立品３０４は、複数の接続ライン３０４ａ〜ｅを含み、接続ライン３０４ａ〜ｅのそれぞれは、対応する入力バルブ３０５ａ〜ｅを含み、個々のチャンバ３０３ａ〜ｅに接続される。１つ以上のチャンバ３０３への排気の流れ及び方向は、コントローラ（図示せず）によって制御され、コントローラは、残りのチャンバがスタンバイモードにある間、排気が１つ以上のアクティブチャンバ３０３ａ〜ｅを通って搬送されるように、入力バルブ３０５ａ〜ｅを個別に開閉するように制御する。本実施形態では、入力バルブ３０５ａ〜ｅは、電動又は電磁作動バルブである。いくつかの例示的な実施形態のシステムの通常動作中、吸収体カートリッジの半分がアクティブ吸収体カートリッジであり、カートリッジの他の半分がスタンバイ中であり、アクティブ吸収体カートリッジが使い果たされると、コントローラは、排気がスタンバイカートリッジを通って流れ、使用済みカートリッジに流れないように、入力バルブ３０５ａ〜ｅに指示する。他の実施形態では、アクティブカートリッジ及びスタンバイ中のカートリッジの数は、システムの構成、カートリッジの数及びサイズ、並びに排気量に応じて変化してよい。
【００４９】
図３Ａ〜Ｃに示す実施形態では、チャンバを通るより良好な流れ分布を提供するために、各接続ライン３０４ａ〜ｅは、個々のチャンバ３０３ａ〜ｅに接続する前に、２つの接続ラインに分割する。しかしながら、他の実施形態では、各接続ライン３０４ａ〜ｅは、どのような分割もせずに、チャンバ３０３ａ〜ｅに接続してよく、又は、さらに他の実施形態では、各接続ライン３０４ａ〜ｅは、接続ラインからチャンバ３０３ａ〜ｅへの流れ分布を調整するために、２つより多くのラインに分割されてよい。
【００５０】
図３Ａ〜３Ｃに示す実施形態では、各チャンバ３０３は、容易に取り外し可能で交換可能な１個のカートリッジ３０２を内部に収容する。しかしながら、他の実施形態では、各チャンバ３０３は、互いに直列又は並列に接続された複数のカートリッジを収容することができる。上述したように、各チャンバは、交換センサを含んでよく、交換センサは、カートリッジの取り外し及び交換を感知し、対応する信号をコントローラに提供する。上述したように、各カートリッジ３０２は、排気中の二酸化炭素を吸収するための、ソーダ石灰のような吸収体を内部に収容する。このようにして、排気がカートリッジを通って搬送されると、排気中の二酸化炭素は、吸収体と反応し、二酸化炭素のない、又は二酸化炭素濃度が低下した排気が、カートリッジから出力接続組立品３０６内に出力される。
【００５１】
図３Ａ〜Ｃに示すように、チャンバ３０３及びその中に収容されたカートリッジ３０２は、排気がカートリッジ３０２の底部からカートリッジの上部に搬送されるように配置される。具体的には、本実施形態のチャンバ３０３は、底面及び上面を含み、入力接続組立品３０４の個々の接続ラインは、チャンバの底面に結合され、出力接続組立品３０６の個々の接続ライン３０６ａ〜ｅは、チャンバの上面に結合される。このようにして、排気ガスは、カートリッジの底面からカートリッジの上面に搬送され、吸収体による二酸化炭素の吸収は、吸収体の沈下によって悪影響を受けない。
【００５２】
図３Ａ〜Ｃに示す実施形態では、出力接続組立品３０６は、チャンバ３０３ａ〜ｅに対応する複数の接続ライン３０６ａ〜ｅを含む。図３Ａ〜Ｃの例示的な実施形態では、各接続ライン３０６ａ〜ｅは、個々のチャンバ３０３ａ〜ｅに接続された２つのラインを含み、接続ライン３０６ａ〜ｅの２つのラインは、出力接続組立品３０６のメインライン３０６ｆに接続する前に、単一の接続ラインに合流する。メインライン３０６ｆは、その後、車両の尾筒のような出口３１６に接続される。図３Ａ〜Ｃには示されないが、排気が、１つ以上のチャンバ３０３ａ〜ｅを通って流れるように制御されると、対応する出力バルブ（複数可）が開かれ、排気がスタンバイチャンバに流れ込むのを防ぐために、スタンバイ中のチャンバ（複数可）に対応する出力バルブ（複数可）が閉じられるように、各接続ライン３０６ａ〜ｅは、コントローラによって個別に制御される対応する出力バルブを含んでよい。
【００５３】
図３Ａ〜Ｃに示すように、システム３００は、内部にバイパスバルブ３２０を有するバイパスライン３１８も含む。バイパスラインは、入力接続組立品３０４に結合され、出力接続組立品３０６のメインライン３０６ｆに直接結合される。このようにして、バイパスライン３１８は、バイパスバルブ３２０が開かれると、排気を、１つ以上のカートリッジを通して搬送することなく、入力接続組立品３０４から出力接続組立品３０６及び出口３１６に直接搬送することができる。電子的又は電磁的に制御されるバルブであってよいバイパスバルブ３２０は、コントローラによって制御され、コントローラは、二酸化炭素システム３００の動作中、閉じられたバイパスバルブ３２０を保持し、すべてのカートリッジが使い果たされた後、又は、システムに問題又は警報状態が存在する場合、バイパスバルブ３２０を開く。さらに、いくつかの実施形態では、車両のオペレータは、システム３００をオン及びオフに切り替えるために、コントローラを制御することができ、そのため、すべてのカートリッジが使い果たされない限り、又はシステムに警報状態がない限り、システムがオンである場合、バイパスバルブ３２０が開かれ、システムがオフである場合、バイパスバルブ３２０が閉じられる。
【００５４】
図３Ａ〜Ｃには示されていないが、システムは、排気中の二酸化炭素濃度を検出又は感知するための１つ以上の二酸化炭素センサ又は検出器を含むこともできる。具体的には、二酸化炭素センサ（複数可）は、出力接続組立品のメインライン３０６ｆのような出力接続組立品内に設けられてよく、又は、入力及び出力接続組立品３０４、３０６の両方の中に設けられてよい。
【００５５】
コントローラ（図示せず）は、システム３００の動作を制御し、別個のシステムコントローラとして、又はオンボード車両コンピュータの一部として設けられてよい。上述したように、コントローラは、１つ若しくは複数のアクティブカートリッジを通る、又はバイパスライン３１８を通る排気の流れを制御するために、入力及び／又は出力接続組立品内のバルブ、並びにバイパスバルブ３２０の開閉を制御する。図１及び２に関連して上述したように、システム３００が動作中で、排気が１つ以上のアクティブカートリッジを通して導かれる場合、コントローラは、アクティブカートリッジの吸収状態を監視する。いくつかの実施形態では、コントローラは、二酸化炭素センサ（複数可）から信号を受信し、これらの信号に基づいて、コントローラは、アクティブカートリッジの吸収能力が所定のレベル未満であるか否か、及び／又は、アクティブカートリッジが使い果たされ、交換する必要があるか否かを判定する。他の実施形態では、コントローラは、車両の走行距離に基づいて、及び／又は、車両によって使用される燃料の量に基づいて、アクティブカートリッジのおおよその吸収能力を計算し、アクティブカートリッジが使い果たされ、交換すべきか否かを判定する。さらに他の実施形態では、コントローラは、アクティブカートリッジの吸収能力を判定し、アクティブカートリッジを交換する必要があるか否かを判定するために、二酸化炭素センサ（複数可）からの信号、車両の走行距離、及び／又は、車両によって使用される燃料の量を使用する。コントローラが、アクティブカートリッジ（複数可）が使い果たされたと判定した場合、コントローラは、排気をスタンバイ中の１つ以上のカートリッジ（複数可）に導き直すために、アクティブカートリッジ（複数可）に対応する入力バルブ（複数可）３０５ａ〜ｅを閉じる及び開くように制御し、又は、スタンバイ中の１つ若しくは複数のカートリッジ（複数可）に対応する１つ若しくは複数の他の入力バルブ（複数可）３０５ａ〜ｅ及び／若しくは出力バルブ（複数可）を制御する。アクティブカートリッジ（ｓ）が使い果たされ、スタンバイ中の他のカートリッジ（複数可）がないと、コントローラが判定すると、コントローラは、バイパスライン３１８を通して排気の流れを導くために、すべての入力バルブ（複数可）３０５ａ〜ｅ及び／又は出力バルブ（複数可）を閉じ、バイパスバルブ３２０を開くように制御する。コントローラが、１つ以上のカートリッジが使い果たされたと判定すると、コントローラは、１つ以上のカートリッジを交換する必要があることを示す通知又は警報を表示させるように、車両のオンボードディスプレイも制御する。コントローラは、又、チャンバ（複数可）内のセンサから受信した信号（複数可）に基づいて、又は、コントローラへのユーザの入力に基づいて、いずれかの使用済みカートリッジが交換されたか否かを判定する。１つ以上のカートリッジが交換されたとコントローラが判定すると、コントローラが、交換されたカートリッジ（複数可）についての通知又は警報をもはや表示しないように、車両のオンボードディスプレイを更新する。
【００５６】
図３Ａ〜Ｃのシステム３００が車両内に取り付けられる場合、インタークーラは、マフラー及びレゾネーターのための空間内に配置され、入力接続組立品３０４の接続ラインの大部分又はすべては、車両のシャーシ、又はシャーシの下部に配置され、適切なコネクタによって車両のシャーシに接続される。カートリッジ３０２が内部に収容されたチャンバ３０３は、車両本体の内部、好ましくは、車両のトランク又は格納領域内に配置され、同様に、コネクタによって車両のシャーシ又は車両の本体に接続される。例えば、チャンバは、チャンバによって占められる格納空間の量を制限するように、トランク領域の内部に、トランク領域の外壁に沿って配置されてよい。又、チャンバは、トランクの内装に調和し、チャンバへの容易なアクセスを可能にするセパレータによって、メイン格納空間から分離されてよい。図３Ａ〜Ｃの例示的な実施形態では、出力接続組立品３０６の大部分は、車両のトランク又は格納領域内に配置され、メイン接続ライン３０６ｆの少なくとも一部は、出口又は尾筒３１６と接続するために、トランクの外部に延びる。
【００５７】
図３Ａ〜Ｃに示すシステム３００は、例示であり、個々の車両のために変化及び適合されてよい。例えば、チャンバ及び／又はカートリッジの数、並びにそれらの配置は、車両の構成及びサイズに応じて変化してよい。さらに、カートリッジ及び／又はチャンバ、入力及び出力接続組立品、並びに、車両内のシステム３００の他の構成要素の配置は、車両の配置及び空間要件に応じて変化してよい。
【００５８】
図３Ａ〜３Ｃのシステム３００と同様のシステムのプロトタイプが、車両内で経時的に試験された。プロトタイプは、並列に接続された３個の吸収体カートリッジを含み、排気は、すべての吸収体カートリッジを通って搬送された。カートリッジ内で使用された吸収体は、Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．によって製造されたソーダ石灰であった。加えて、システムは、吸収体カートリッジから上流の二酸化炭素、及び吸収体カートリッジから下流の二酸化炭素を感知する二酸化炭素センサを含んでいた。
【００５９】
図７は、試験中に記録された二酸化炭素濃度のグラフを示し、Ｘ軸は、相対的な二酸化炭素濃度を表し、Ｙ軸は、試験時間を表す。図７では、ＣＯ２％−Ｂは、カートリッジから上流の二酸化炭素濃度を表し、ＣＯ２％−Ｃは、カートリッジから下流の二酸化炭素濃度を表す。図７に見られるように、排気中の二酸化炭素濃度、即ちＣＯ２％−Ｂは、時間の経過と共に急速に変化し、二酸化炭素濃度のこれらの変化は、道路状況、車両の加速及び負荷、並びに他の要因に依存する。同じく図７に見られるように、カートリッジ（複数可）を通って搬送された後の排気中の二酸化炭素濃度、即ちＣＯ２％−Ｃは、排気がカートリッジ（複数可）を通って搬送される前の二酸化炭素濃度よりも実質的に低い。二酸化炭素除去効率は、平均で約４０％から約２３％まで変化し、これは、排気から除去された二酸化炭素の実質的な量を表す。
【００６０】
図４は、排気ガスから二酸化炭素を除去するための方法のステップを示す図である。図４の方法は、異なる種類の車両から二酸化炭素排出量を除去するために、輸送部門に特に有用であり、車両に使用される図２及び３Ａ〜Ｃに示すシステムに関連して、以下に説明される。しかしながら、図４の方法を、発電所等からの排出量を制御するために工業部門での使用に容易に適合させることができる。
【００６１】
図４に示すように、方法の第１のステップＳ１では、交換可能な吸収体カートリッジが、二酸化炭素除去システムでの使用のために提供され、二酸化炭素除去システムは、車両の図２若しくは図３Ａ〜Ｃに示すシステムであってよく、又は、家庭用暖房システムの図８〜１０に示すシステムであってよい。第１のステップＳ１で提供される交換可能な吸収体カートリッジの数及びサイズは、好適には、車両の種類及びサイズ、又は、暖房システムの種類及びサイズ、並びに、対応する二酸化炭素除去システムの種類及びサイズに応じて変化する。例えば、乗用車、特に小型乗用車で使用するためのカートリッジは、乗用車のオペレータが、交換ステーションでカートリッジを容易に取り外し、持ち上げ、交換することができるように、大型トラックのようなトラックで使用するためのカートリッジよりも、サイズがより小さくてよい。対照的に、より高い二酸化炭素除去能力を提供するために、乗用車内のカートリッジの数及びサイズと比較して、トラック内、特に大型トラック内、又は暖房システム内のカートリッジは、サイズがより大きくてよく、より多くのカートリッジが使用されてよい。カートリッジは、様々な車両、暖房システム、及び／又は様々な部門での使用に適した様々な標準サイズで提供されてよい。交換可能なカートリッジは、交換ステーションで提供されてよく、交換ステーションは、ガソリンスタンド、ドライブイン、休憩所、ショッピングセンタ、駐車場、及び／又は、独立型の交換ステーションを含むが、これらに限定されない。交換可能なカートリッジは、顧客が、顧客の所在地に配達されるように交換カートリッジを注文することができ、及び／又は、所定の時間に顧客の所在地に配達されるように交換カートリッジを事前注文することができるオンラインサービス等のような適切な交換サービスによって提供されてもよい。カートリッジを顧客の所在地に配達することに加えて、交換サービスは、使用済みカートリッジを取り外し、新しいカートリッジを使用済みカートリッジの代わりに取り付けるための、カートリッジ取り外し及び／又は取り付けサービスを提供することもできる。例えば、暖房システムの場合、カートリッジ取り外し及び取り付けサービスは、家庭用暖房油等を供給する会社のような燃料供給会社によって提供されてよい。同様に、カートリッジ取り外し及び／又は取り付けサービスは、交換ステーションで提供されてよい。
【００６２】
交換可能な吸収体カートリッジ（複数可）が提供された後、ステップＳ２で、カートリッジは、二酸化炭素除去システム内に取り付けられる。このステップＳ２では、使用済みカートリッジは、システムから取り外され、その場所に、新しい吸収体カートリッジ（複数可）が取り付けられる。図１及び２のシステムでは、新しい吸収体カートリッジ（複数可）は、各チャンバが１つ以上の新しい吸収体カートリッジ（複数可）を収容するように、チャンバの内部の所定の領域に取り付けられる。図３Ａ〜Ｃに示すシステムのような、チャンバが省略され、カートリッジが入力及び出力接続組立品に直接結合されるシステムでは、新しいカートリッジは、ステップＳ２で、システムの所定の領域内に取り付けられ、入力及び出力接続組立品に結合される。使用済みカートリッジの取り外し、及び交換カートリッジの取り付けは、車両のオペレータのような、排気生成装置のオペレータによって行われてよい。又、上述したように、カートリッジの取り外し及び取り付けは、交換ステーション及び／又は交換サービスによって提供されてよい。
【００６３】
ステップＳ２で、交換可能なカートリッジが取り付けられた後、排気生成装置の動作中、ステップＳ３で、排気ガスが、１つ以上の交換可能なカートリッジを通って搬送される。図１、２、及び３Ａ〜Ｃに関連して上述したように、１つ以上のカートリッジを通る排気ガスの流れは、コントローラによって制御され、特定の実施形態では、排気は、残りのカートリッジがスタンバイモードにある間、１つ以上のアクティブカートリッジを通って制御される。
【００６４】
ステップＳ３で、排気ガスが１つ以上のアクティブカートリッジを通って搬送されるとき、ステップＳ４で、アクティブカートリッジが適切に作動されることを保証するために、アクティブカートリッジの状態は、監視される。上述したように、監視は、１つ以上の二酸化炭素センサからコントローラによって受信されたに少なくとも基づいて、コントローラによって実行される。コントローラがアクティブカートリッジの状態を監視するとき、ステップＳ５で、コントローラは、排気ガスが通って搬送されているアクティブカートリッジ（複数可）の能力が所定のレベル未満であるか否かを判定する。ステップＳ５の判定は、排気がアクティブカートリッジを通って搬送された後の排気中の二酸化炭素濃度を感知し、いくつかの実施形態では、排気がカートリッジに送られる前の排気中の二酸化炭素濃度も感知する二酸化炭素センサ（複数可）から受信した信号に基づいて行われる。ステップＳ５で、アクティブカートリッジ（複数可）の能力が所定のレベル未満ではないと判定された場合、動作は、ステップＳ４に戻り、アクティブカートリッジの能力が所定のレベル未満であると判定されるまで、アクティブカートリッジの状態が引き続き監視される。
【００６５】
しかしながら、ステップＳ５で、アクティブカートリッジの能力が所定のレベル未満であると判定された場合、動作は、ステップＳ６に進み、スタンバイモードのカートリッジが存在するか否かが判定される。ステップＳ６の判定は、システムのコントローラによって実行される。上述したように、１つ以上のカートリッジが使い切られた又は使い果たされた場合、コントローラは、使用済みカートリッジが交換される前に、排気がこれらの使用済みカートリッジを通って搬送されないように、これらのカートリッジを非アクティブにする。コントローラは、１つ以上のセンサから、１つ以上の使用済みカートリッジが交換されたことを示す信号も受ける。非アクティブのカートリッジの数に基づいて、及び／又は、１つ以上のカートリッジの交換を示す信号の受信若しくは非受信に基づいて、ステップＳ６で、コントローラは、スタンバイモードのカートリッジが存在するか否かを判定する。
【００６６】
ステップＳ６で、システム内にスタンバイモードのカートリッジが存在すると判定された場合、動作は、ステップＳ７に進み、排気が１つ以上のスタンバイカートリッジを通って搬送されるように、排気の流れが変更される。図１、２、及び３Ａ〜Ｃに関連して上述したように、コントローラは、排気の流れを制御し、ステップＳ７で、コントローラは、アクティブカートリッジへの排気の流れを阻止するために、アクティブカートリッジに対応する適切なバルブ２０５、２０７を閉じるように制御し、１つ以上のスタンバイカートリッジを通して排気を流すために、１つ以上のスタンバイカートリッジに対応する適切なバルブ２０５、２０７を開くように制御する。
【００６７】
ステップＳ７で、排気の流れが１つ以上のスタンバイカートリッジに変更された後、ステップＳ８で、１つ以上のカートリッジを交換する必要があることをオペレータに通知するために、警報又は通知が、排気生成装置のオペレータに対して表示される。警報又は通知は、ステップＳ７で排気の流れが１つ以上のカートリッジに変更されたこと、交換する必要があるカートリッジの数、及び、依然としてスタンバイモードにあるカートリッジの数を、オペレータに助言することもできる。上述したように、使用済みカートリッジの容易な取り扱い及び交換のために、以前のアクティブカートリッジ（複数可）を冷ますことができるようにするために、ステップＳ７での排気の流れの変更後、所定の時間が経過した後に、ステップＳ８の警報又は通知は、表示又は活性化されてよい。図２に示すような車両の二酸化炭素除去システムでは、ステップＳ８の警報又は通知は、オンボードコンピュータによって、車両のダッシュボードのようなオンボードディスプレイ上に表示されてよい。暖房システムの二酸化炭素除去システムでは、ステップＳ８の警報又は通知は、暖房システムの一部、又は暖房システムの外部のいずれかの任意の適切なディスプレイに表示されてよい。ステップＳ８で、警報又は通知が表示された後、動作は、ステップＳ４に戻り、新たなアクティブカートリッジ（複数可）を通って排気が搬送されている間、これらの新たなアクティブカートリッジ（複数可）の状態を監視する。
【００６８】
図４には示されないが、ステップＳ８で、警報又は通知がオペレータに対して表示された後、オペレータは、使用済みカートリッジを取り外し、それらを新しいカートリッジに交換することができる。使用済みカートリッジの取り外し及び交換は、１つ以上のカートリッジが使い果たされた後、且つ、排気の流れが、１つ以上のスタンバイカートリッジを通って流れるように変更された後、任意の時点で実行されてよい。
【００６９】
ステップＳ６で、スタンバイモードのカートリッジがないと判定された場合、動作は、ステップＳ９に進み、排気の流れは、カートリッジをバイパスして入力及び出力接続組立品を直接接続するバイパスラインを通って流れるように変更される。図２及び図３Ａ〜Ｃに関連して上述したように、コントローラは、排気ガスの流れを制御し、カートリッジに至る又はカートリッジからのバルブ２０５、２０７を閉じ、バイパスラインに至る又はバイパスラインからのバルブ２２０、２２２を開くことによって、バイパスラインを通して排気を流す。
【００７０】
ステップＳ９で、排気の流れがバイパスラインに変更された後、ステップＳ１０ですべてのカートリッジを交換するために、排気生成装置のユーザ又はオペレータに対して警報又は通知が表示される。上述したように、コントローラは、警報若しくは通知の活性化及び／又は表示を制御し、図２及び３Ａ〜Ｃに示すもののような車両の二酸化炭素除去システムでは、コントローラは、車両のダッシュボードのようなオンボードディスプレイ上に車両のオペレータに対して表示される警報又は通知を制御する。家庭用暖房システムの二酸化炭素除去システムでは、警報又は通知は、暖房システムの一部、又は暖房システムの外部のいずれかである任意の適切なディスプレイ上に表示されてよい。同じく上述したように、いくつかの実施形態では、ステップＳ１０の警報又は通知は、バイパスラインへの排気の流れの変更後、所定の時間が経過した後に、活性化及び表示されてよい。このようにして、オペレータがカートリッジを取り扱い、交換することができるように、使用済みカートリッジを冷却することができる。
【００７１】
上述したように、代わりの実施形態では、排気の流れは、バイパスラインに変更することなく、アクティブカートリッジを通って継続されてよい。このような実施形態では、動作は、ステップＳ６から直接ステップＳ１０に進むことになり、通知又は警報は、排気がアクティブカートリッジ（複数可）を通って流れ続けている間に、オペレータに対して表示されることになる。
【００７２】
ステップＳ１０で、通知又は警報が表示された後、排気生成装置のオペレータは、ステップＳ１１で、システムから使用済みカートリッジ（複数可）を取り外す機会を有することになる。カートリッジがチャンバ内に取り付けられる実施形態では、使用済みカートリッジの取り外しは、チャンバにアクセスし、又はチャンバを開き、使用済みカートリッジを取り出すことによって達成される。いくつかの実施形態では、特に、チャンバが省略された実施形態では、カートリッジは、カートリッジを取り外す前に、入力及び出力接続組立品から分離される必要もある場合がある。ステップＳ１１で、カートリッジが取り外された後、動作は、ステップＳ１に戻り、取り外されたカートリッジの代わりに取り付けるために、交換カートリッジが提供される。使用済みカートリッジを取り外すステップＳ１１、交換可能なカートリッジを提供するステップＳ１、及び、交換可能なカートリッジを取り付けるステップＳ２は、適切な交換ステーションで、又は、交換サービス提供者によって実行されてよい。
【００７３】
使用済みカートリッジが、排気生成装置（複数可）から取り外された後、これらのカートリッジは、再充填又は再生されたカートリッジが再利用され得るように、交換ステーション、交換サービス提供者、又は外部の提供者によって、再充填又は再生されてよい。カートリッジが再充填されると、使用済み吸収剤及び反応生成物が、カートリッジから除去され、カートリッジには、新しい吸収剤が充填される。カートリッジが再生される場合、使用済み吸収剤は、カートリッジから除去され、適切な再生プロセスによって再生される。再生プロセスは、カートリッジ内で使用される吸収剤に応じて変化することになる。しかしながら、吸収剤としてソーダ石灰が使用される場合、吸収剤は、二酸化炭素を解放し、炭酸カルシウムを酸化カルシウムに変換し戻すために、使用済み吸収剤を９００〜１０００℃に加熱することによって再生される。この再生反応から生成される解放された二酸化炭素は、圧縮された状態で格納されてよく、その後、他の機能のために使用されてよい。例えば、圧縮された二酸化炭素は、二酸化炭素が光合成反応等に使用され得るように、
藻類湖のような水域内に送り込まれてよい。再生されない使用済み吸収剤は、以下により詳細に論じるように、建築、工業、及び化学用途のような他の用途に使用されてもよい。
【００７４】
本発明は、さらに、図１〜４の二酸化炭素除去システム及び方法を使用して排気から二酸化炭素を除去するためのビジネスシステム及び方法を企図する。図５は、二酸化炭素を除去するための、図１〜３Ｃの二酸化炭素除去システムを使用するビジネスシステムの一実施形態を示す。図５に示すように、ビジネスシステム４００に関係する実体は、二酸化炭素又は排気生成装置４０２、カートリッジ交換ステーション４０４、カートリッジ交換サービス提供者４０６、カートリッジ再生提供者４０８、二酸化炭素ユーザ又は消費者４１０、使用済みカートリッジ消費者又はユーザ４１６、１つ以上の排出エージェンシー４１４、及び、炭素クレジットバイヤー４１２を含む。図５のシステムでは、二酸化炭素又は排気生成装置４０２は、乗用車、軽トラック、及び大型トラックのような車両、家庭用暖房システム、水加熱システム、並びに、燃焼プロセスのような工業プロセスの副生成物として二酸化炭素を含む排気を生成する工業プラントを含む。これらの装置４０２のそれぞれは、二酸化炭素を含む排気を生成し、装置４０２によって生成された二酸化炭素の少なくとも一部を除去するための図１〜３Ｃの二酸化炭素除去システムを含む。上述したように、二酸化炭素除去システムは、吸収剤カートリッジを利用し、吸収剤カートリッジは、取り外し可能であり、新しい又は再生されたカートリッジと交換可能である。加えて、上述したように、二酸化炭素除去システム用のカートリッジは、二酸化炭素生成装置４０２の種類及びサイズに基づく様々な標準サイズで提供されてよい。
【００７５】
二酸化炭素生成装置４０２のオペレータは、カートリッジ交換ステーション４０４で使用済みカートリッジを取り外し、交換することができ、又は、カートリッジ交換サービス４０６を通じて使用済みカートリッジの取り外し及び交換を含むサービスを要求することができる。上述したように、使用済みカートリッジは、カートリッジ交換ステーション４０４及び／又はカートリッジ交換サービス４０６で取り外され、収集され、新しいカートリッジが、ステーション４０４又はサービス４０６で、二酸化炭素生成装置４０２の装置オペレータによって購入されてよい。いくつかの実施形態では、カートリッジを取り外し、交換する代わりに、カートリッジは、使用済み吸収剤を除去し、使用済み吸収剤を新しい吸収剤と交換するために、カートリッジ交換ステーション４０４で、又はカートリッジ交換サービス４０６によって開かれてよい。このような実施形態では、ステーション４０４又はサービス４０６は、使用済み吸収剤を収集し、新しい吸収剤を、二酸化炭素生成装置４０２内のカートリッジに再充填することによって提供する。
【００７６】
図５に示すように、カートリッジ交換ステーション４０４及びカートリッジ交換サービス４０６は、使用済みカートリッジ及び／又は使用済み吸収剤をカートリッジ再生提供者４０８に提供し、カートリッジ再生提供者４０８は、使用済み吸収剤をカートリッジから除去し、及び／又は、使用済み吸収剤を再生する。ソーダ石灰吸収剤を使用する二酸化炭素除去システムの実施形態では、カートリッジ再生提供者４０８は、二酸化炭素との反応の結果として生成された炭酸塩を酸化カルシウムに変換し戻し、捕捉された二酸化炭素を解放するために、使用済み吸収剤を、８２５℃を超えるまで加熱することによって、ソーダ石灰吸収剤を再生する。ソーダ石灰吸収体を再生するための再生反応は、以下の反応の１つ又は複数を含む。
ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２      （式７）
Ｎａ２ＣＯ３→Ｎａ２Ｏ＋ＣＯ２      （式８）
Ｋ２ＣＯ３→Ｋ２Ｏ＋ＣＯ２      （式９）
結果として生じる酸化物は、その後、吸収体で使用される水酸化物を形成するために、水と混合されてよい。
【００７７】
再生プロセス中、カートリッジ再生提供者４０８は、再生プロセス中に使用済み吸収剤から開放される二酸化炭素を捕捉、捕捉された二酸化炭素を圧縮する。圧縮された二酸化炭素は、その後、二酸化炭素消費者又はユーザ４１０に提供されてよい。二酸化炭素消費者又はユーザ４１０は、藻類湖等で二酸化炭素を使用する藻類農場、消火器製造業者、冷蔵及び暖房製造業者並びに保守産業、病院、食品及び飲料産業、製薬及び化学産業、石油工業、建築産業、並びに、農業及び生物学的産業を含むが、これらに限定されない。二酸化炭素は、炭酸飲料及び膨張剤を製造するために、自転車のタイヤを膨張させるために、救命胴衣、エアガン、ペイントボールマーカ等で使用するための加圧されたＣＯ２キャニスタを製造するために、炭鉱で発破作業するために、ドライアイス中で、ワインの製造プロセス中に使用するために、冷媒として使用するために、圧力工具の空気圧システムで、消火器及び他の防火システムで、溶接中に大気を供給するために、化学処理の溶媒として、尿素、炭酸塩、及びサリチル酸ナトリウムのような、化学化合物の製造の原料として、光合成を行うために植物に大気を供給するために、工業用ガスレーザで、増加石油回収で、増加炭層メタン回収で、スイミングプール及び他の水域中のｐH制御のために、等で、消費者又はユーザによって使用されてよい。
【００７８】
図５に示すように、カートリッジ再生提供者４０８は、又、再生されたカートリッジをカートリッジ交換ステーション４０４及び／又はカートリッジ交換サービス４０６に提供し、カートリッジ交換ステーション４０４及び／又はカートリッジ交換サービス４０６は、再生されたカートリッジを二酸化酸素生成装置４０２に利用できるようにする。
【００７９】
システムのいくつかの実施形態では、カートリッジ交換ステーション若しくはサービス４０４、４０６及び／又はカートリッジ再生提供者４０８は、使用済みカートリッジからの使用済み吸収体を、二酸化炭素を解放するために使用済み吸収体を再生することなく、使用済み吸収体消費者又はユーザ４１６に直接、又は、１つ若しくは複数の指定販売業者若しくはアウトレット４１６ａを介して間接的に提供する。具体的には、水酸化カルシウムが吸収体として使用される場合、使用済み吸収体は、主に炭酸カルシウムを、少量の他の金属炭酸塩と共に含み、鉱物石灰石と同様の組成を有する。使用済み吸収体は、様々な用途で原料として又は成分として利用されてよい。上述したように、吸収体は、顆粒の形態であるため、使用済み吸収体は、使用前に石灰石鉱物を破砕又は粉砕することを必要とする用途で最も有用であろう。
【００８０】
使用済み吸収体は、固体で安定した形態であるため、使用済み吸収体を、容易に格納することができ、多くの分散された場所で、その消費者及びユーザ４１６への製品として利用できるようにすることができる。さらに、吸収体カートリッジの用途は、広範囲にわたることが意図されるため、使用済みカートリッジは、カートリッジ交換ステーション若しくはサービス４０４、４０６、又は使用済み吸収体を収集するカートリッジ再生提供者４０８で直接、或いは、近くの販売業者又はアウトレット場４１６ａのいずれかで、消費者に提供されてよい。結果として、使用済み吸収体製品をユーザ又は消費者の所在地に提供するために必要な輸送量は、低減され、したがって、輸送費用、及びそれに関連する排出量を低減する。例えば、石灰石は、従来は採石場で得られ、使用する場所に輸送する必要がある。しかしながら、図５のシステムでは、使用済み吸収体を構成する石灰石は、それが収集される場所の近傍で、且つ、その消費者又はユーザ４１６の近傍の多くの場所で利用可能になり、そのため、消費者又はユーザは、その使用する場所に最も近い場所を選択することができ、したがって、輸送の必要量を低減することができる。輸送費用の低減は、使用済み吸収体の販売業者が、自然に切りだされた鉱物石灰石に対して競争力がある価格で使用済み吸収体を提供することを可能にする。
【００８１】
使用済み吸収体の消費者又はユーザ４１６は、生石灰（酸化カルシウム）又は消石灰（水酸化カルシウム）の製造；使用済み吸収体が、頁岩、砂、及び他の成分と混合され、炉内で加熱される、ポルトランドセメントの製造；鉄鉱石から鉄を除去するための溶鉱炉で；スラグを形成するために使用済み吸収体が不純物と結合する、材料を溶解し、精錬するプロセスでのフラックス材として；燃焼排気から硫黄を除去するために使用済み吸収体が二酸化硫黄と反応する、燃焼排気脱硫での試薬として；ガラス製造で；特に酸性土を処理するための酸性中和剤として；紙、塗料、ゴム、及びプラスチックの充填材として；汚水処理システムのフィルタ石として；屋根材料、コーティングアスファルト含有こけら板、及び他の屋根材料の製造で；精製された後に、家畜、特に乳牛広告家禽のカルシウム源として；道路建設及びコンクリートの骨材として；微粉末に粉砕された後に、炭鉱の安全性を改善するために、採炭時に露出した石炭面に吹きかけられる炭鉱安全ダストとして、並びに、多くの他の用途を含むが、これらに限定されない様々な用途で使用済み吸収体を使用することができる。加えて、使用済み吸収体は、一般的な構成、典型的には、砂又は類似の材料を必要とする用途及び材料で使用されてよい。例えば、使用済み吸収体は、レンガ若しくは同様の建築構造物及び材料を製造する際に、セメントと組み合わせて、砂の代わりに使用されてよく、又は、シートロック型材料及び構造を製造する際に使用されてもよい。結果として生じる建築構造物及び材料は、従来のレンガ及びシートロック材料より強く、より軽い。加えて、使用済み吸収体で製造された建築構造物及び材料は、耐火性であり、高い熱条件に耐えることができる。
【００８２】
排気から二酸化炭素を除去するための追加のインセンティブを提供するために、特定のエージェンシー４１４、例えば、排出エージェンシーが、炭素オフセッタとして資格を与える実体に炭素クレジットを提供する。捕捉された二酸化炭素を含む使用済みカートリッジを収集し、二酸化炭素生成装置のための交換カートリッジを提供するカートリッジ交換サービス４０６又はカートリッジ交換ステーション４０４は、使用済みカートリッジによって収集された二酸化炭素について、排出エージェンシー４１４から炭素クレジットを受け取る。カートリッジ交換サービス４０６又はカートリッジ交換ステーション４０４によって受け取られた炭素クレジットは、その後、市場の他の実体４１２、即ち、炭素クレジットバイヤーに売られてよい。このようにして、使用済みカートリッジによって収集された二酸化炭素に関する炭素クレジットを取得し、売る能力は、カートリッジ交換ステーション４０４及びサービス４０６に、使用済みカートリッジを取り外す及び／又は交換するサービスを二酸化炭素生成装置のオペレータに提供するインセンティブを提供する。
【００８３】
さらに、二酸化炭素生成装置のオペレータに、装置４０２から使用済みカートリッジを定期的に取り外し、それらを新しいカートリッジに交換するさらなるインセンティブを提供するために、カートリッジ交換ステーション４０４及び／又はサービス４０６は、様々な製品及びサービスに関して、二酸化炭素生成装置のオペレータに割引を提供する。例えば、カートリッジ交換ステーション４０４及び／又はサービス４０６は、使用済みカートリッジの即座の取り外し及び交換のインセンティブを与えるために、装置のオペレータにガソリンの割引、又は交換カートリッジの割引を提供することができる。
【００８４】
図６は、排気から二酸化炭素を除去するための、図１〜３Ｃの二酸化炭素除去システムを使用するビジネスシステムの別の実施形態を示す。図５のように、ビジネスシステム５００に関連する実体は、二酸化炭素又は排気生成装置５０２、カートリッジ交換ステーション５０４、カートリッジ交換サービス提供者５０６、カートリッジ再生提供者５０８、二酸化炭素ユーザ又は消費者５１０、使用済み吸収体ユーザ又は消費者５１６、１つ以上の排出エージェンシー５１４、及び、炭素クレジットバイヤー５１２を含む。図６のビジネスシステム５００の実体の大部分は、図５のビジネスシステム４００の実体と同様に動作する。即ち、図６のシステム５００では、ＣＯ２／排気生成装置５０２は、図１〜３Ｃのシステムを含み、交換カートリッジ、及び／又は吸収体を交換することができるカートリッジを使用する。図６に示すように、装置５０２のオペレータは、カートリッジ又は吸収体の取り外し及び交換のために、カートリッジ交換サービス５０６又はカートリッジ交換ステーション５０４を使用し、カートリッジ交換ステーション５０４及びカートリッジ交換サービス５０６は、交換カートリッジ又は吸収体を装置５０２のオペレータに利用できるようにする。カートリッジ交換ステーション及びサービス５０４、５０６は、収集された使用済みカートリッジをカートリッジ再生提供者５０８に送ることができ、又は、カートリッジを現場で再生することができ、再生プロセス中に開放される任意の二酸化炭素は、圧縮され、ＣＯ２消費者又はユーザ５１０に提供される。又、カートリッジ交換ステーション及びサービス５０４、５０６、並びにカートリッジ再生提供者５０８は、使用済みカートリッジからの使用済み吸収体を、吸収体を再生することなく、使用済み吸収体ユーザ又は消費者５１６に、直接、又は、指定販売業者若しくはアウトレット５１６ａを介して提供することができる。使用済み吸収体ユーザ又は消費者５１６は、使用済み吸収体を、本明細書で上述したような様々な用途に使用することができる。
【００８５】
図６のシステム５００では、ＣＯ２／排気生成装置５０２の所有者及び／又はオペレータは、１つ以上の排出エージェンシー５１４から炭素クレジットを受け取り、それらを炭素クレジットバイヤー５１２に売ることができる。具体的には、本実施形態のＣＯ２／排気生成装置５０２の所有者は、典型的には、発電所の所有者、特定の量の暖房を必要とする建築物の所有者、又は、複数の車両を所有し、これらの車両をその業務のために使用する会社のような、多数の車両の所有者である。ＣＯ２／排気生成装置５０２の所有者は、バス会社、トラック会社、タクシー会社、運送会社、及び、車両の他の会社所有者、大規模な建築物及び不動産所有者、又は、発電所若しくは工業プラント所有者／オペレータを含んでよい。炭素クレジットプログラムは、このような所有者に、削減した二酸化炭素排出量に比例して炭素クレジットを提供し、このような炭素クレジットは、他の会社に売られてよいため、このような所有者は、このようなプログラムから大いに利益を得る。加えて、このような所有者は、一般社会及び彼らの消費者によって、生態系に優しい、又は環境に優しいと認識されることになり、会社の好感度を促進する。このようにして、図１〜３Ｃの二酸化炭素除去システムの使用は、ＣＯ２／排気生成装置５０２の所有者に、彼らの装置に二酸化炭素除去システムを取り付け、適切に使用するインセンティブを与える。
【００８６】
図４及び５のビジネスシステム４００、５００、並びにそれらの動作は、ＣＯ２／排気生成装置５０２の所有者及びオペレータ、並びにシステムに関係する他の実体に、最大のインセンティブを提供するように変更されてよいことを理解されたい。さらに、いくつかの場合では、所有者／オペレータが会社又はより大きな実体である場合のように、ＣＯ２／排気生成装置５０２の所有者／オペレータが炭素クレジットを受け取ることができ、他の場合では、所有者／オペレータが個人、例えば個々の車両のオペレータである場合のように、カートリッジ交換ステーション及び／又はサービスが炭素クレジットを受け取るように、図４及び５のビジネスシステムは、組み合わされてよい。さらに他の実施形態では、ＣＯ２の消費者若しくはユーザ、又は、使用済みカートリッジの消費者若しくはユーザは、ビジネスシステムの他の実体に代わって、又はそれに加えて、炭素クレジットを受け取ることができる。
【００８７】
上述したシステム及び方法を、排気から二酸化炭素を除去するための固体吸収剤を有するものとして説明したが、排気から二酸化炭素の少なくとも一部を除去することができる任意の適切な構成要素が、上述した固体吸収剤の代わりに、又はそれに加えて、カートリッジ内で使用されてよいことを理解されたい。このような構成要素は、固体、液体、気体、又はそれらの組み合わせの形態であってよく、吸収、吸着、又は任意の他の適切な手段によって、排気から二酸化炭素を除去してよい。このような構成要素の例は、排気から少なくとも一部の二酸化炭素を除去することができるアルカリ水酸化物の水溶液、又はアミンの水溶液を含むが、これらに限定されない。
【００８８】
上述したように、図１の二酸化炭素除去システムは、工業用途又は家庭用途を含む他の用途に適合されてよい。図８及び９は、家庭用ヒータ又は同様の二酸化炭素生成装置若しくは組立品での家庭用途に適合された図１の二酸化炭素除去システムの例示的な実施形態を示す。図８に示すように、二酸化炭素除去システム８００は、二酸化炭素を吸収するための吸収材料を内部に収容する１つ以上の吸収カートリッジ、二酸化炭素生成装置８５０から出力される排気ガスをシステム８００のカートリッジ８０２に接続する入力組立品８０４、及び、カートリッジ８０２を、処理された排気ガスを出力するために外部に接続する出力接続組立品８０６を備える。図８に示す実施形態では、二酸化炭素生成装置８５０は、油暖房装置、ガス炉、油及び／若しくはガス温水器、又は水加熱システムのような家庭用ヒータである。しかしながら、図８のシステム８００は、二酸化炭素を含む排気ガスを生成し、出力する他の装置と共に使用されてよいことを理解されたい。図１に関して上述したように、カートリッジ８０２内の吸収剤は、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムを含むが、これらに限定されない、１つ以上のアルカリ水酸化物及び／又はアルカリ土類水酸化物を含んでよい。例示的な本実施形態では、吸収体は、石灰、具体的にはソーダ石灰を含む。同じく上述したように、吸収材料は、固体形態であり、好適には、排気ガスの背圧の有意な増加を生じることなく、二酸化炭素吸収の十分に速い速度を提供するために、微粒子サイズの顆粒形態である。
【００８９】
図８に示すように、カートリッジ又はコンテナ８０２は、ハウジング８０３内に配置され、新しい同様のカートリッジと交換するために、ハウジング８０３から取り外し可能であってよく、又は、使用済み吸収材料を１つ以上のカートリッジから除去し、新しい吸収材料を１つ以上のカートリッジに加えることができるように、ハウジングからアクセス可能であってよい。他の実施形態では、カートリッジ８０２は、複数のチャンバ等の中に配置されてよく、チャンバから取り外し可能又はアクセス可能であってよい。図８の例示的な実施形態では、入力組立品８０４から供給される排気ガスが、すべてのカートリッジ８０２に同時に提供されるように、カートリッジ８０２は、ハウジング内で並列に配置される。しかしながら、ハウジングによって収容されるカートリッジの総数、及び、並行して同時に使用され得るカートリッジの数は、変化してよいことを理解されたい。例えば、１つ以上のカートリッジを通る燃料の流れを選択的に制御するために、バルブ又は類似の流れ制御装置が、ハウジング内で使用されてよい。
【００９０】
図８に示すように、ハウジング８０３は、入力組立品８０４から排気ガスを受け入れる入口領域８０３ａ、及び、排気ガスがカートリッジ８０２から出た後に、処理された排気ガスを受け入れる出口領域８０３ｂを含む。図示の実施形態では、ハウジング８０３は、排気ガスがカートリッジ８０２から出た後に、処理された排気ガスの流れを導くためのバッフル又は類似の装置８０３ｃを出口領域８０３ｂ内に含む。この例示的な実施形態では、バッフルは、排気ガスをハウジング８０３に供給する入力組立品８０４に最も近い第１のカートリッジ８０２ａに最も近いハウジングの側部から、入力組立品８０４から最も遠い第４のカートリッジ８０２ｄに最も近い反対側の側部に向かう方向に延びる。このようにして、カートリッジ８０２ａ〜ｄを出る処理された排気は、出力接続組立品８０６に達するようにバッフル８０３ｃに沿って流れるように導かれ、入力組立品８０４によって入力される排気ガスの流れ分布は、それによって、カートリッジ８０２ａ〜ｄ間で均等に又は実質的に均等に分布されるように制御される。他の実施形態では、出口領域８０３ｂ内のバッフルの構成は、所望の流れ分布を達成するために変化してよい。さらに他の実施形態では、出口領域８０３ｂ内にバッフルが設けられず、代わりに、個々のカートリッジ８０２ａ〜ｄ内への排気ガスの流れは、ハウジングの入口領域８０３ａ内に流れ制御装置又はバッフルを設けること等によって、個別に制御されてよい。
【００９１】
図８の例示的な実施形態は、互いに対して並列に配置された４個のカートリッジ８０２ａ〜ｄを含むが、カートリッジの数及び配置は、変化してよいことを理解されたい。例えば、カートリッジは、グループで配置されてよく、そのため、カートリッジの各グループは、直列に配置された２個以上のカートリッジを含み、グループは、他のグループに対して並列に配置される。他の実施形態では、カートリッジは、直列に配置されてよい。さらに、カートリッジのいくつかが１つのハウジングに収容され、他のカートリッジが１つ以上の他のハウジングに収容されるように、カートリッジを収容するための複数のハウジングが使用されてよい。例えば、いくつかの実施形態では、二酸化炭素生成装置からの排気の流れを、異なるハウジング間で切り替えられるように、図８に示すカートリッジ配置を有する複数のハウジングが使用されてよい。このような実施形態では、ハウジング８０３の数、及び各ハウジング８０３に収容されるカートリッジの数は、二酸化炭素生成装置のサイズ及び要件に依存することになる。
【００９２】
図８に示すように、二酸化炭素生成装置８５０からハウジング８０３への排気ガスは、１つ以上の接続ラインを含む入力接続組立品８０４を介して供給される。加えて、ハウジング８０３から出力される処理された排気ガスは、出力接続組立品８０６を介して、煙突８１４、ベント等のような出口に供給される。図８では、システム８００は、入力接続組立品８０４と出力接続組立品８０６の間にバイパス接続部８０８を含み、バイパス接続部８０８は、二酸化炭素生成装置からの排気ガスのすべて又は一部が、ハウジング８０３を通過することなく、入力組立品８０４から出力組立品８０６に搬送されることを可能にする。バイパス接続部の動作、及び／又は、バイパス接続部８０８を通って搬送される排気の量は、バルブ８１０ａ又は類似の流れ制御装置によって制御される。加えて、入力組立品８０４及びカートリッジへの排気の流れを制御するために、第２のバルブ８１０ｂ又は類似の流れ制御装置が入力組立品８０４内に設けられ、出力組立品８０６を通る排気の流れを制御するために、第３のバルブ８１０ｃ又は類似の流れ制御装置が設けられる。排気が、バイパス接続部８０８を通って搬送されるべき場合、バルブ８１０ａは、バイパス接続部８０８を介して排気を導くために開かれ、第２及び第３のバルブ８１０ｂ、８１０ｃは、排気が入力及び出力組立品８０４、８０６に入るのを防ぐために閉じられる。いくつかの実施形態では、排気の流れは、バイパス接続部８０８を介して排気の一部を搬送し、排気の残りの部分がカートリッジに搬送されるように制御されてよい。このような実施形態では、バルブ８１０ａ〜ｃの開口量は、バイパス接続部を通って搬送される排気部分及びカートリッジを通って搬送される排気部分の相対的な量を制御するように制御される。
【００９３】
同じく図８に示すように、システム８００は、システム内のバルブ８１０ａ〜ｃ及び任意の他の流れ制御装置の開閉を含むシステムの動作を制御するためのコントローラ８１２を含む。図１に示すシステム１００のように、コントローラ８１２は、１つ以上のカートリッジ８０２を通るハウジング８０３への排気ガスの流れを、アクティブカートリッジの測定された又は予測された吸収能力に基づいて制御する。いくつかの実施形態では、１つ以上のカートリッジ８０２を通って搬送される前の排気ガス中の二酸化炭素濃度を測定するために入力組立品８０４内に、並びに／又は、１つ以上のカートリッジ８０２を通って搬送された後の処理された排気ガス中の二酸化炭素濃度を測定するために出力組立品８０６内に、１つ若しくは複数の検出器（図示せず）が設けられてよい。このような実施形態では、コントローラ８１２は、１つ以上の検出器から信号を受信し、アクティブカートリッジ内の吸収剤が使い果たされ、交換する必要があるか否かを判定するために、これらの信号を使用する。他の実施形態では、コントローラ８１２は、二酸化炭素生成装置によって使用される燃料量、及び／又は、二酸化炭素生成装置よって産出される排気量を監視し、使用される燃料量及び／又は産出される排気量に基づいて、アクティブカートリッジ（複数可）内の吸収剤を交換する必要がある場合を判定する。
【００９４】
コントローラ８１２が、アクティブカートリッジ（複数可）内の吸収剤を交換する必要があると判定した場合、コントローラは、警告信号を二酸化炭素生成装置のユーザ又はオペレータに出力し、このような交換の必要性を示す。いくつかの実施形態では、コントローラ８１２は、又、排気の流れを他の未使用カートリッジ（複数可）又は未使用カートリッジ（複数可）を有するハウジングに導くように、システムの適切な流れ制御装置（図示せず）の開閉を制御することによって、カートリッジ（複数可）への排気ガスの流れを制御する。代わりに、コントローラ８１２は、カートリッジ（複数可）をバイパスするように、二酸化炭素生成装置８５０からバイパス接続部８０８への排気ガスの流れを制御する。具体的には、コントローラ８１２が、システム８００内のすべてのカートリッジ８０２内の吸収剤が使い果たされ、交換する必要があると判定した場合、コントローラ８１２は、バルブ８１０ａを開き、バルブ８１０ｂ、８１０ｃを閉じるように制御する。
【００９５】
図９は、家庭用ヒータ又は類似の二酸化炭素生成装置若しくは組立品での家庭用途に適合された図１の二酸化炭素除去システムの別の構成を示す。図８のように、図８のシステム９００は、二酸化炭素を吸収するための吸収剤を内部に収容する１つ以上の吸収カートリッジ又はコンテナ９０２、二酸化炭素生成装置９５０から産出される排気ガスをシステム９００のカートリッジ９０２に接続する入力組立品９０４、カートリッジ９０２を、処理された排気ガスを出力するための出口に接続する出力接続組立品９０６を含む。図９に示す実施形態では、二酸化炭素生成装置９５０は、油暖房装置、ガス炉、油及び／若しくはガス温水器、又は水加熱システムのような家庭用ヒータである。しかしながら、図９のシステム９００は、二酸化炭素を含む排気ガスを生成し、産出する他の装置と共に使用されてよいことを理解されたい。カートリッジ９０２内で使用される吸収剤は、図１及び図８のシステムで使用される吸収剤と同じ又は同様である。
【００９６】
図９に示す実施形態では、カートリッジ９０２は、ハウジング９０３内に直列に配置され、新しい同様のカートリッジと交換するために、ハウジング９０３から取り外し可能であり、又は、使用済み吸収材料を除去し、交換するために、ハウジングからアクセス可能である。図９の実施形態は、直列に配置された２個のカートリッジを概略的に示すが、カートリッジ９０２の数は、変化してよく、カートリッジは、同じハウジング９０３内に、又は異なるハウジング内に収容されてよいことを理解されたい。さらに、図９の実施形態は、直列に配置されたカートリッジ９０２のカートリッジの１つのグループを示すが、カートリッジ９０２の数は、例えば、それぞれが別個のハウジング内に収容されたカートリッジの複数のグループが、カートリッジの他のグループに対して並列に配置され得るように変化してよく、排気ガスの流れは、必要に応じてカートリッジの異なるグループ間で切り替えられてよい。
【００９７】
図９に示すように、二酸化炭素生成装置９５０からハウジング９０３への排気ガスは、１つ以上の接続ラインを含む入力接続組立品９０４を介して供給され、ハウジング９０３から出力される処理された排気ガスは、出力接続組立品９０６を介して、煙突９１４、ベント等のような出口に供給される。図９では、システム９００は、又、入力接続組立品９０４と出力接続組立品９０６の間にバイパス接続部９０８を含み、バイパス接続部９０８は、二酸化炭素生成装置からの排気ガスのすべて又は一部が、カートリッジ９０２をバイパスし、入力組立品９０４から出力組立品９０６に直接提供されることを可能にする。カートリッジ９０２への、及び／又はバイパス接続部９０８を通る排気ガスの流れは、バルブ９１０ａ〜ｃによって制御され、第１のバルブ９１０ａは、バイパス接続部９０８内に配置され、第２のバルブ９１０ｂは、入力組立品９０４内に配置され、第３のバルブ９１０ｃは、出力組立品９０６内に配置される。いくつかの実施形態では、排気の流れは、１つ若しくは複数のカートリッジ９０２、又はバイパス接続部９０８のいずれかを通って流れるように制御され、他の実施形態では、排気の流れは、排気の一部がカートリッジ９０２を通って導かれ、排気の別の部分がバイパス接続部９０８を通って導かれるように制御される。このような他の実施形態では、バルブ９１０ａ〜ｃの開口量は、カートリッジを通って搬送される排気及びカートリッジの周囲でバイパスされる排気の相対的な量を制御するように制御される。
【００９８】
バルブ９１０ａ〜ｃの開閉は、コントローラ９１２によって制御され、コントローラ９１２は、システム９００内の他の流れ制御装置（図示せず）も制御し、カートリッジ９０２の吸収能力を監視する。上述した他の実施形態のように、コントローラ９１２は、１つ以上のカートリッジ９０２を通るハウジング９０３への排気ガスの流れを、アクティブカートリッジの測定された又は予測された吸収能力に基づいて制御する。いくつかの実施形態では、１つ以上のカートリッジ９０２を通って搬送される前の排気ガス中の二酸化炭素濃度を測定するために入力組立品９０４内に、並びに／又は、１つ以上のカートリッジ９０２を通って搬送された後の処理された排気ガス中の二酸化炭素濃度を測定するために出力組立品９０６内に、１つ若しくは複数の検出器（図示せず）が設けられてよい。このような実施形態では、コントローラ９１２は、１つ以上の検出器から信号を受信し、アクティブカートリッジ内の吸収剤が使い果たされ、交換する必要があるか否かを判定するために、これらの信号を使用する。他の実施形態では、コントローラ９１２は、二酸化炭素生成装置によって使用される燃料量、及び／又は、二酸化炭素生成装置よって産出される排気量を監視し、使用される燃料量及び／又は産出される排気量に基づいて、アクティブカートリッジ（複数可）内の吸収剤を交換する必要がある場合を判定する。
【００９９】
図８のように、コントローラ９１２が、アクティブカートリッジ（複数可）内の吸収剤を交換する必要があると判定した場合、コントローラは、警告信号をユーザに出力し、いくつかの実施形態では、又、排気の流れを他の未使用カートリッジ（複数可）又は未使用カートリッジ（複数可）を有するハウジングに導くように、システムの適切な流れ制御装置（図示せず）の開閉を制御することによって、カートリッジ（複数可）への排気ガスの流れを制御する。いくつかの実施形態では、具体的には、コントローラ９１２が、システム９００内のすべてのカートリッジ９０２内の吸収剤が使い果たされ、交換する必要があると判定した場合、コントローラ９１２は、カートリッジ（複数可）をバイパスするように、二酸化炭素生成装置９５０からバイパス接続部９０８への排気ガスの流れを制御する。
【０１００】
図１０は、工業又は家庭用途に適合された図８の二酸化炭素除去システムの変更実施形態を示す。図１０に示すように、二酸化炭素システム１０００は、図８のシステム８００と同じ又は類似の構造を有し、水及び／又は他の流体を加熱するための加熱組立品１０６０を含む。図１０に示すように、システム１０００は、二酸化炭素を吸収するための固体吸収材料を内部に収容する１つ以上の吸収カートリッジ又はコンテナ１００２，二酸化炭素生成装置１０５０から産出される排気ガスをカートリッジ１００２に接続する入力組立品１００４、及び、カートリッジを、処理された排気ガスを出力するためのベントに接続する出力組立品１００６を備える。図８のように、図１０の二酸化炭素生成装置１０５０は、家庭用油若しくはガスヒータ若しくは炉、油若しくはガス温水器、又は水加熱システムのようなヒータである。二酸化炭素を含む排気ガスを生成する他の装置が、図１０中の装置１０５０として使用されてよいことを理解されたい。又、図８のように、吸収剤は、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムのような、１つ以上のアルカリ水酸化物及び／又はアルカリ土類水酸化物を含むことができる。例えば、石灰又はソーダ石灰が、顆粒形状で適した吸収剤である。
【０１０１】
本実施形態のカートリッジ１００２、入力組立品１００４、出力組立品１００６、及び二酸化炭素装置１０５０の配置は、図８中のこれらの構成要素の配置と同じ又は実質的に同様である。したがって、それらの詳細な説明は、省略する。
【０１０２】
図１０に示すように、加熱組立品１０６０は、第１の熱交換器１０６２、第２の熱交換器１０６４、並びに、水又は他の流体を、第１及び第２の熱交換器を通して搬送するための接続ライン１０６６を含む。図１０に示すように、第１の熱交換器は、入力組立品１００４内に配置され、ヒータ１０５０から産出される排気を受け入れる。第１の熱交換器１０６２は、水も受け入れ、ヒータの排気からの熱を使用して水を加熱するために、ヒータの排気と熱交換関係にある水を搬送する。このようにして、ヒータの排気は、吸収体カートリッジ１００２を収容するハウジング１００３に搬送される前に冷却され、これは、吸収体と排気中の二酸化炭素との間の吸収反応の速度を改善する。加熱組立品１０６０は、システム１０００の出力組立品１００６内に配置された第２の熱交換器１０６４も含む。第２の熱交換器１０６４は、第１の熱交換器１０６２によって加熱された水を、接続ライン１０６６を介して受け入れ、ハウジング１００３から出力される処理された排気を受け入れ、水をさらに加熱し、処理された排気を冷却するように、熱交換関係にある水及び処理された排気を搬送する。上述したように、排気中の二酸化炭素と吸収体１００２との間の反応は、発熱性であり、したがって、ハウジングから出力される処理された排気は、ハウジング内に入力される排気より高い温度である。結果として、処理された排気中の熱によって、第２の熱交換器内で、水は、さらに加熱される。
【０１０３】
図１０に示すように、加熱組立品１０６０は、さらに、第１及び第２の熱交換器１０６２への水の流れ及び／又は流量を制御するための、１つ以上のバルブのような流れ制御装置１０６８を含む。流れ制御装置１０６８の開閉は、コントローラ１０１２によって制御され、コントローラ１０１２は、入力又は出力組立品１００４、１００６内、並びにバイパスライン１００８内の流れ制御装置又はバルブ１０１０ａ〜ｃも制御する。このようにして、コントローラ１０１２は、吸収体１００２への及び／又はバイパスライン１００８を通る排気の流れを制御し、加熱組立品１０６０を通る水の流れも制御する。
【０１０４】
図１０には示されていないが、出力組立品１００６は、第２の熱交換器の下流又は上流に、ファン又は類似の装置を含んでもよい。ファン等は、処理された排気をシステムの外に圧送するように、且つ、システムを通る、したがって吸収体カートリッジを通る排気の移動を容易にするように、処理された排気の速度を増加させる。ファン等の動作は、吸収体カートリッジを通る排気の流れが、所定の速度になり、所定の速度範囲内に維持されるように、調節されてよく、コントローラ１０１２によって制御されてよい。
【０１０５】
加熱組立品１０６０から出力される加熱された水は、ヒータ又は他の装置で使用されてよい。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、ヒータ１０５０は、温水器又は水加熱システムであり、ヒータ１０５０に供給される水のすべて又は一部は、最初に加熱組立品１０６０を使用して予熱され、その後、加熱組立品１０６０から出力される加熱された水は、さらに加熱するためのヒータ１０５０に供給される。このような実施形態では、加熱組立品１０６０内で水を予熱することによって、ヒータ１０５０の燃料必要量が低減され、システム１０００の全体的な効率が向上する。例えば、約５０〜６０°Ｆで加熱組立品１０６０に供給される水は、加熱組立品によって約８０〜９０°Ｆの温度に予熱され、したがって、温水器の燃料必要量を低減する。
【０１０６】
他の実施形態では、加熱組立品１０６０から出力される加熱された水は、温水器又は水加熱システムのようなヒータから、別の装置に供給される。例えば、いくつかの実施形態では、ヒータは、加熱炉のような家庭用ヒータであり、加熱された水は、温水器又は水加熱システムの効率及びその燃料消費量を向上させるために、加熱組立品１０６０から家庭用温水器又は水加熱システムに供給される。図１０には示されていないが、このような実施形態では、入力組立品１００４内で温水器／水加熱システムの排気をヒータの排気と組み合わせるように、温水器／水加熱システムの排気を入力組立品１０４０に搬送することによって、温水器又は水加熱システムから出力される排気は、同じ二酸化炭素除去システム１０００内のヒータ１０５０から出力される排気と一緒に処理されてもよい。このようにして、ヒータの排気及び温水器／水加熱システムの排気の両方が、水を加熱するために必要な熱を提供し、吸収体カートリッジ１００２内の吸収体と反応することによって、両方共それらから二酸化炭素を除去するために処理される。
【０１０７】
ヒータ１０５０及び加熱組立品１０６０の配置は、変化してよく、本発明は、加熱された水をヒータ１０５０に、又は別の温水器若しくは水加熱システムに提供することに限定されないことを理解されたい。具体的には、加熱された水は、水若しくは流体を加熱し、又は、加熱された水若しくは流体を受け入れる及び／若しくは使用する任意の装置に供給されてよい。
【０１０８】
特定の種類の水加熱システムとの使用に適合された二酸化炭素除去システムの他の構成が、図１１Ａ〜１１Ｅに示されている。図１１Ａ〜１１Ｅでは、二酸化炭素除去システムの構成要素の多くは、図１０に示すシステムの構成要素と同じ又は同様であり、したがって、同様の参照番号がこれらの構成要素に使用される。図１１Ａ〜１１Ｅに示す水加熱システムは、油、ガス等を含むが、これらに限定されない様々な流体で動作することができる。
【０１０９】
図１１Ａ及び１１Ｂは、閉鎖及び開放回路冷却間の自動化スイッチ１１６８を含む油又はガス貯湯式温水器１１５０と共に使用するために適合された二酸化炭素除去システム１１００の配置を示す。図１１Ｂのシステム１１００は、貯湯式温水器で使用され、貯湯式温水器は、必要に応じて温水を提供するために、例えば建築物内のパイプを介してシステムの外部に温水を循環させるための温水再循環回路も含む。図１０のシステムのように、図１１Ａ及び１１Ｂのシステムは、二酸化炭素を吸収するための固体吸収材料を内部に収容する１つ以上の吸収カートリッジ又はコンテナ１１０２、貯湯式温水器１１５０から産出される排気ガスをカートリッジ１１２０に接続する入力組立品１１０４、及び、カートリッジを、処理された排気ガスを出力するための煙突１１１４に接続する出力組立品１１０６を含む。本実施形態のカートリッジ１１０２、入力組立品１１０４、出力組立品１１０６、及び温水器の配置は、図１０中の配置と実質的に同様であり、したがって、それらの詳細な説明は、省略する。図１１Ａ及び１１Ｂでは、処理された排気が出力組立品１１０６内の流れ制御バルブ１１１０ｃを介してベント又は煙突１１１４に出力される前に、処理された排気を冷却するためのファン１１０６Ａが、出力組立品１１０６内に設けられる。図示のように、流れ制御バルブ１１１０ａを介して排気を直接出力するためのバイパスライン１１０８が設けられ、入力組立品１１０４は、流れ制御バルブ１１１０ｂを含む。流れ制御バルブ１１１０ａ及び１１１０ｂは、カートリッジ１１０２へ及び／又はバイパスライン１１０８を通って搬送される排気の量を制御し、流れ制御バルブ１１１０ａ〜１１１０ｃの開閉は、コントローラ１１１２によって制御される。
【０１１０】
図１１Ａ及び１１Ｂに示すように、温水器１１５０は、温水器１１５０によって加熱するための水を格納する水タンクを備える。図１０のように、図１１Ａ及び１１Ｂの配置は、温水器１１５０内に格納された水を加熱するための加熱組立品１１６０を含み、入力組立品１１０４内に設けられ、温水器１１５０から産出される排気を受け入れる第１の熱交換器１１６２、及び、出力組立品１１０６内に設けられ、カートリッジ１１０２から出力される処理された排気ガスを受け入れる第２の熱交換器１１６４を含む。温水器１１５０からの水は、流れ制御装置１１６８を通って、接続ライン１１６６を介して、第１の熱交換器１１６２に提供され、第１の熱交換器１１６２では、水は、温水器１１５０からの排気ガスを使用して加熱され、その後、加熱された水は、第２の熱交換器１１６４に搬送され、第２の熱交換器１１６４では、水は、カートリッジ１１０２から出力される処理された排気を使用してさらに加熱される。図１１Ａ及び１１Ｂに示すように、第２の熱交換器１１６４でさらに加熱された水は、その後、温水器に戻され、図１１Ａに示すように、さらに加熱された水を温水器１１５０に圧送するために、第２の熱交換器１１６４から下流にポンプが設けられてよい。
【０１１１】
図１１Ａ及び１１Ｂでは、流れ制御装置１１６８は、水タンクから第１の熱交換器１１６２への水の流れを制御する自動バルブ又は自動化されたスイッチである。流れ制御装置１１６８の開閉は、コントローラ１１１２によって制御される。加えて、流れ制御装置１１６８は、外部の水源から第１の熱交換器１１６２への冷水の供給を可能にするために、外部の冷水供給源に結合される。このようにして、開放循環システムを提供し、システムのより高い効率を達成するために、温水の需要がより大きい場合、外部供給源からの冷水が、流れ制御装置１１６８を介して、加熱するための第１の熱交換器１１６２に提供されてよい。加えて、温水の高い需要が終わった場合、流れ制御装置１１６８は、温水器１１５０からの水のみが第１の温水器熱交換機１１６２に供給されるように制御されてよく、それによって、閉鎖循環システムに戻す。
【０１１２】
図１１Ｂの配置は、建築物内のパイプを介して温水を循環させる等の、温水を温水器１１５０の外部に循環させるための温水再循環回路１１７０も含む。図示のように、温水再循環回路１１７０は、再循環入力ライン１１７２を含み、温水は、再循環ポンプ１１７４を使用して、再循環入力ライン１１７２を通って、温水器から圧送され、その後、温水器の外部に供給される。温水再循環回路１１７０は、戻りライン１１７６も含み、再循環された水は、戻りライン１１７６を通って、温水器の外部から、加熱組立品１１６０の入力組立品１１０４に戻される。図示の実施形態では、戻りライン１１７６は、戻された再循環された水が、温水器に戻される前に、第１の熱交換器内で加熱され、その後、第２の熱交換器１１６４内で加熱されるように、流れ制御バルブ１１６８から下流で第１の熱交換器１１６２の上流で、入力組立品に結合される。上述したように、温水再循環回路１１７０は、温水が要求に応じて即座に温水器の外部の領域に提供されることを可能にし、したがって、温水が供給されるのを待つことから結果として生じる水の損失を低減する。
【０１１３】
図１１Ｃは、二酸化炭素除去システム１１００が貯湯式凝縮温水器１１５０と共に使用される別の配置を示す。図１１Ｃの配置では、第１の熱交換器は、温水器１１５０に既に組み込まれており、凝縮点又はそれ未満にガスを冷却する。したがって、図１１Ｃでは、第１の熱交換器は、除去されており、温水器１１５０からの排気ガスは、入力組立品１１０４を介して直接カートリッジ１１０２に提供される。カートリッジ１１０２内の吸収体を通過した後、処理された排気ガスは、処理された排気を冷却するファン冷却式熱交換器１１６４ａに搬送される。図１１Ａ及び１１Ｂのように、処理された排気をベント１１１４に出力する前に、処理された排気をさらに冷却するためのファン１１０６Ａが、熱交換器１１６４ａから下流に設けられる。図１１Ｃ中の他の構成要素は、図１１Ａ及び１１Ｂの配置の構成要素と実質的に同様であり、したがって、その説明は、省略する。
【０１１４】
図１１Ｄ及び１１Ｅは、オンデマンド又はタンクレス温水器、及びオンデマンド又はタンクレス凝縮温水器と共に使用されている二酸化炭素除去システム１１００を示す。図１１Ｄの配置は、図１１Ｄ中の温水器が水を格納せず、代わりに需要時に温水を提供するため、第１及び第２の熱交換器１１６２及び１１６４によって加熱するための、加熱組立品１１６０に供給される水が、外部の冷水供給源から提供されることを除いて、図１１Ａの配置と実質的に同様である。図１１Ｄ中の他の構成要素は、図１１中の構成要素と実質的に同様であり、したがって、その説明は、省略する。さらに、図１１Ｅでは、加熱組立品１１６０に供給される水は、外部の冷水供給源からも提供され、第１の熱交換器は、外部の供給源からの冷水が第２の熱交換器１１６４に直接提供されるように、省略される。図１１Ｅ中の残りの構成要素は、図１１Ａの構成要素と実質的に同様であり、したがって、その説明は、省略する。
【０１１５】
上述し、図１１Ａ〜１１Ｅに示すように、バルブ１１１０ａ〜ｃ、１１６８、及び他の構成要素は、コントローラ１１１２によって制御される。コントローラ１１１２は、図１０のコントローラ１０１２と実質的に同様に、且つ、本明細書で上述したのと実質的に同様に動作する。
【０１１６】
図８〜１１Ｅに示す二酸化炭素除去システムは、図５及び６に示すビジネスシステムの一部として使用されてもよい。具体的には、二酸化炭素除去システムの家庭用途では、カートリッジ交換サービス４０６、５０６は、使用済み吸収体カートリッジ又は使用済み吸収体を取り外し、使用済みカートリッジ又は使用済み吸収体を、新しいカートリッジ又は新しい吸収体と交換するために使用される。いくつかの実施形態では、カートリッジ交換サービス４０６、５０６は、燃料供給サービスの一部として提供されてよく、家庭用二酸化酸素生成装置で使用される燃料の供給者、例えば家庭用油供給者は、又、使用済みカートリッジ／吸収体を取り外し、それらを新しいカートリッジ／吸収体と交換する。燃料の供給者４０６、５０６は、次に、燃料供給者によって収集された使用済み吸収体の量、又は、吸収体によって除去された二酸化炭素の量に対応する炭素クレジットを、排出エージェンシー４１４、５１４から受け取ることができる。燃料供給者４０６、５０６は、その炭素クレジットを、市場で炭素クレジットバイヤー４１２、５１２に売ることもでき、収集された使用済み吸収体を、使用済み吸収体の消費者若しくはユーザ４１６、５１６に、又は、中間の販売業者若しくはアウトレット４１６ａ、５１６ａに売ることもできる。さらに、燃料供給者４０６、５０６は、使用済みカートリッジ又は使用済み吸収体を、カートリッジ再生提供者４０８、５０８に提供することができ、カートリッジ再生提供者４０８、５０８は、カートリッジを再生し、再生されたカートリッジを、燃料供給者４０６、５０６に返す、及び／又は、圧縮された二酸化炭素を、二酸化炭素消費者若しくはユーザ４１０、５１０に提供する。他の実施形態では、カートリッジ交換サービスは、燃料供給者とは別の実体によって提供されてよく、及び／又は、消費者は、１つ若しくは複数のカートリッジ交換ステーション４０４、５０４で、交換カートリッジ若しくは吸収体を取得し、使用済みカートリッジ若しくは吸収体を廃棄することができる。
【０１１７】
すべての場合で、上述した配置は、本発明の用途を表す多くの可能な具体的な実施形態の単なる例示であることを理解されたい。多数の様々な他の配置が、本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく、本発明の原理にしたがって容易に考案され得る。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【国際調査報告】
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