JP2018537261A - 目標気体の捕捉及び除去 - Google Patents

Abstract

空気中の目標気体を捕捉するための装置及び方法がここで開示される。空気入口１１８及び空気透過性壁１２２を備えた目標気体捕捉室であって、該空気透過性壁は、該空気透過性壁を通り該空気入口へと通過する空気から目標気体を少なくとも部分的に捕捉するよう構成された、目標気体捕捉室１２０と、該空気透過性壁により捕捉された該目標気体を、例えば吸着により、少なくとも部分的に除去するよう、該目標気体捕捉室の該空気透過性壁に隣接して定期的に配置可能な、目標気体除去ユニット１２６と、を有する、空気清浄化装置１１０が提示される。更に、空気入口１１８及び空気透過性壁１２２を備えた目標気体捕捉室であって、該空気透過性壁は、該空気透過性壁を通り該空気入口へと通過する空気から目標気体を少なくとも部分的に捕捉するよう構成された、目標気体捕捉室１２０と、目標気体捕捉室１２０、５２０へと空気が流れることを可能とするよう動作可能な弁１１６、５１６と、該弁に動作可能に結合され、空気中に検出された該目標気体のレベルを示す信号に基づく、閾値レベルの目標気体が空気中に検出されたとの決定を為し、該決定に基づいて、目標気体捕捉室１２０、５２０への空気の流れを可能とするよう該弁を開けるよう構成された、コントローラ１１４と、を有する、空気清浄化装置が提示される。

Description

本発明は、一般的に空気清浄化に関する。更に詳細には、ここで開示される種々の本発明の方法及び装置は、空気から目標気体を捕捉し、除去すること／低減させることに関する。

二酸化炭素（ＣＯ_２）は通常、空気中に４００ｐｐｍ（parts per million）のレベルで存在する。しかしながら、屋内のＣＯ_２レベルは、健康に悪いレベルにまで上昇し得る。例えば、寝室における睡眠時間の間、二酸化炭素レベルは１０００ｐｐｍを超えるまで上昇し得る。空気中の種々のタイプの汚染物質（例えば粒子、揮発性有機化合物）又はその他の要素を除去及び／又は低減するため、種々のタイプの空気清浄化システムが構成され得る。

しかしながら、これらの空気清浄化システムは、清浄化されている環境の外の領域に（例えば屋外に）通気される必要があり、ＣＯ_２レベルを低減させるのには好適ではない場合がある。斯くして、本分野においては、外部環境への通気を必要とすることなく、コスト効率の良い態様で、屋内環境からＣＯ_２のような目標気体を除去及び／又は低減するニーズが存在する。

本開示は、本発明による空気清浄化のための方法及び装置に関する。本発明は、独立請求項により定義される。従属請求項は、有利な実施例を定義する。

例えば、空気清浄化システムは、空気中からＣＯ_２のような目標気体を捕捉する及び／又は集めるよう構成された目標気体低減装置を備えても良く、これにより、該捕捉された／集められた目標気体が定期的に除去されるようにされる。幾つかの実施例においては、該目標気体低減装置は、目標気体を捕捉する及び／又は集めるための目標気体捕捉室と、該目標気体捕捉室を定期的に「リフレッシュ」するために用いられ得る目標気体除去ユニットと、を含んでも良く、これにより、該目標気体捕捉室が、継続して目標気体を捕捉する及び／又は集めることができるようにされる。

一般的に、一実施例においては、装置は、空気入口及び空気透過性壁を有する目標気体捕捉室であって、前記空気透過性壁は、前記空気透過性壁を通して前記空気入口へと通過する空気から目標気体を捕捉するよう構成された、目標気体捕捉室と、前記空気入口へと空気が流れることを可能とするよう動作可能な弁と、前記弁に動作可能に結合され、前記空気中に検出された目標気体のレベルを示す信号に基づいて、閾値レベルの目標気体が前記空気中に検出されたと決定し、前記決定に基づいて前記空気入口への空気の流れを許容するよう前記弁を開くよう構成された、コントローラと、例えば吸着によって前記空気透過性壁により捕捉された前記目標気体を除去するよう前記弁が閉じられている間、前記目標気体捕捉室に隣接して配置可能である目標気体除去ユニットと、を含んでも良い。

種々の実施例において、空気透過性壁は更に、目標気体を集めるよう構成される。種々の実施例において、該装置は、コントローラに動作可能に結合され、空気中の検出された目標気体のレベルを示す信号を供給するよう構成された、センサを含んでも良い。種々の実施例において、目標気体は二酸化炭素である。種々の実施例において、閾値レベルは４００ｐｐｍよりも大きく、例えば５００ｐｐｍと７００ｐｐｍとの間である。種々の実施例において、コントローラは、該空気清浄化システムを通過する空気のストリーム全体の一部を前記空気入口へと逸らすよう弁を開くよう構成され、ここで該空気の流れの逸らされた部分から二酸化炭素が除去される。種々のバージョンにおいて、コントローラは、弁を周期的に開閉するよう構成され、その間、目標気体センサが、目標気体の閾値レベルを満たす空気中の二酸化炭素の量を検出する。種々のバージョンにおいて、空気透過性壁は、ゼオライト物質を有する。

種々の実施例において、目標気体除去ユニットは、二酸化炭素と化学的に結合するよう構成された化学物質を有し、該化学物質はＣａＯ又はＬｉ（ＯＨ）_２である。種々の実施例において、該装置は、目標気体捕捉室を減圧するよう構成されたポンプを含み、目標気体除去ユニットは、目標気体捕捉室に隣接して配置されて、空気透過性壁から目標気体除去ユニットへと目標気体を引き込む。種々の実施例において、空気透過性壁は、目標気体捕捉室が円筒形となるよう定義する。種々の実施例において、目標気体除去ユニットは円筒形の形状を持ち、目標気体捕捉室にフィットする。他の実施例においては、目標気体除去ユニットは、内側通路を定義する円筒形の形状を持ち、空気透過性壁を囲むよう構成される。

他の態様においては、空気中の目標気体を低減させるための方法は、目標気体について空気のストリームを監視するステップと、前記監視に基づく、目標気体が閾値レベルに到達したという決定に応じて、目標気体捕捉室の空気入口を通る空気のストリームの少なくとも一部を逸らすステップであって、前記目標気体捕捉室は空気透過性壁を含み、該空気透過性壁は、該空気透過性壁を通して前記空気入口を通過する空気から目標気体を捕捉するよう構成されたステップと、目標気体除去ユニットを定期的に目標気体捕捉室に隣接して配置させて、前記空気透過性壁により捕捉された前記目標気体を除去するステップと、を含んでも良い。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。

図面において、種々の図を通して、同様の参照文字は一般的に同じ部分を示す。また、図面は必ずしも定縮尺で描かれたものではなく、一般的に本発明の原理の説明において強調が為されている。

種々の実施例による、第１の構成における、本発明の選択された態様で構成された空気清浄化システムの例を模式的に示す。 種々の実施例による、第２の構成における、本発明の選択された態様で構成された空気清浄化システムの例を模式的に示す。 種々の実施例による、第１の構成における、本発明の選択された態様で構成された目標気体低減装置の例を模式的に示す。 種々の実施例による、第２の構成における、本発明の選択された態様で構成された目標気体低減装置の例を模式的に示す。 種々の実施例による、第１の構成における、本発明の選択された態様で構成された目標気体低減装置の他の例を模式的に示す。 種々の実施例による、第２の構成における、本発明の選択された態様で構成された目標気体低減装置の他の例を模式的に示す 種々の実施例による、空気から目標気体を低減及び／又は除去するための方法の例のフロー図を示す。

本説明を通して、「配置可能」なる語への参照が為される。該語は、「配置されることが可能である」ことを示す。

本発明の一態様においては、空気清浄化装置が提示される。該空気清浄化装置は、空気入口１１８及び空気透過性壁１２２、５２２を有する、目標気体捕捉室１２０、５２０を有し、該空気透過性壁は、該空気透過性壁１２２、５２２を通る空気から目標気体を少なくとも部分的に捕捉するよう構成される。該空気清浄化装置に入る空気の少なくとも一部は、空気入口１１８を介して、目標気体捕捉室１２０、５２０に入り得る。目標気体室１２０、５２０に入る空気は、目標気体フィルタリング又は捕捉機能を実行する空気透過性壁１２２、５２２を通り流れることにより、該目標気体室を離れ得る。該空気清浄化装置は更に、空気透過性壁１２２、５２２に隣接して配置可能であり、空気透過性壁１２２、５２２により捕捉された目標気体を少なくとも部分的に除去する、目標気体除去ユニット１２６、５２６を有する。目標気体除去ユニット１２６、５２６は、該空気清浄化装置内を移動可能であり、動作の間、空気透過性壁１２２、５２２に隣接して配置されることができ、例えば空気透過性壁１２２、５２２に平行に配置されることができる。好適には、目標気体除去ユニット１２６、５２６は、空気透過性壁１２２、５２２と直接に隣接して配置され、間に他の構成要素又は部分がないように配置されても良い。空気透過性壁１２２、５２２の近くに目標気体除去ユニット１２６、５２６を配置することにより、空気透過性壁１２２、５２２の最適な洗浄又は保守が実行され得る。該空気清浄化装置は更に、目標気体除去ユニット１２６、５２６が空気透過性壁１２２、５２２に隣接して配置されたときに、目標気体捕捉室１２０、５２０における圧力を変化させて、空気透過性壁１２２、５２２により捕捉された目標気体を、目標気体除去ユニット１２６、５２６に引き込むよう構成された、ポンプ１２８、５２８を有する。該空気清浄化装置の動作の間、該ポンプは、目標気体捕捉室１２０、５２０の圧力を変化させるよう作動させられ得る。該圧力の影響の下、空気透過性壁１２２、５２２により捕捉された目標気体は、空気透過性壁１２２、５２２を離れるよう引かれる。目標気体除去ユニット１２６、５２６は、掛けられる圧力に依存して、空気透過性壁１２２、５２２から離れるよう引かれた目標気体が、目標気体除去ユニット１２６、５２６により捕捉され保持されるように配置される。

本発明の実施例によれば、該空気清浄化装置は、空気透過性壁１２２、５２２の近くに、例えば隣接して、目標気体除去ユニット１２６、５２６を配置するための機械的構造を有しても良い。該機械的構造は、目標気体除去ユニット１２６、５２６を動かすためのモータを含んでも良い。該機械的構造は、コントローラにより駆動されても良い。該コントローラは、ユーザからの入力を受信しても良い。例えば、該空気清浄化装置は、空気透過性壁１２２、５２２により捕捉された目標気体の量を感知するためのセンサを含んでも良い。特定の予め定義された閾値が到達されると、ユーザが通知されても良い。斯かる状況において、ユーザは、洗浄工程を開始する動作をとることを必要とされる。代替としては、該センサは、該コントローラに結合されても良い。このことは、閾値が到達されたときの、空気透過性壁１２２、５２２の自動的な洗浄又は保守工程を実現する。

本発明の利点は、目標気体捕捉室１２０、５２０により捕捉された気体が、自動化された態様で、目標気体除去ユニット１２６、５２６に転送されることができる点である。本発明の重要な利点は、該空気清浄化装置が、該空気清浄化装置から離れるよう、例えば部屋の外へと、捕捉された目標気体を導く必要なく、空気の清浄化を実行する点である。空気透過性壁１２２、５２２により捕捉され、その後目標気体除去ユニット１２６、５２６に転送された目標気体は、ユーザにより容易に除去されることができる。それ故、該空気清浄化装置は、例えば外部への空気出口が存在しないような、他の空間へのアクセスを持たない閉じた空間において用いられることができる。更に、本発明の利点は、目標気体室から目標気体除去ユニットへと捕捉された気体を引き込むために圧力差を用いることにより、目標気体室のより効率の良い洗浄が実現され得る点である。

他の態様においては、空気清浄化装置１１０、５１０が提示される。目標気体捕捉室１２０、５２０は、空気入口１１８及び空気透過性壁１２２、５２２を有し、該空気透過性壁は、空気透過性壁１２２、５２２を通る空気から目標気体を少なくとも部分的に捕捉するよう構成される。該空気清浄化装置に入る空気の少なくとも一部は、空気入口１１８を介して、目標気体捕捉室１２０、５２０に入り得る。目標気体室１２０、５２０に入る空気は、目標気体フィルタリング又は捕捉機能を実行する空気透過性壁１２２、５２２を通り流れることによってのみ、目標気体捕捉室１２０、５２０を離れ得る。空気清浄化装置１１０、５１０は更に、該空気清浄化装置へと流入する空気に対して、従って目標気体捕捉室１２０、５２０に流入する空気に対して、目標気体測定を実行するために配置された、目標気体センサ１１２を有する。空気清浄化装置１１０、５１０は更に、空気入口１１８から目標気体捕捉室１２０、５２０へと空気が流れることを可能とするよう動作可能な、弁１１６、５１６を有する。空気清浄化装置１１０、５１０は更に、目標気体センサ１１２及び弁１１６、５１６に動作可能に結合され、目標気体センサ１１２により感知された空気中の目標気体のレベルを示す信号に基づき、予め定義された閾値レベルの目標気体が空気中に検出されたとの決定を為し、該決定に基づいて、目標気体捕捉室１２０、５２０に空気が流入することを可能とするよう弁１１６、５１６を開くよう構成された、コントローラ１１４を有する。

本発明の本態様は、例えば寝室空間において、空気から二酸化炭素のような目標気体を除去するための、低パワーで、保守をあまり必要とせず、長寿命で効率の良い装置を提供するという課題を解決する。低パワーであるという利点は、目標気体センサが、特定の目標気体値、例えば特定の予め定義された閾値を超える値を測定したときにのみ、目標気体捕捉室１２０、５２０に空気を向けることにより、実現される。保守をあまり必要としない利点は、空気の一部のみを目標気体室に向けることにより実現される。本発明者により、二酸化炭素のような目標気体について、空気の一部のみを目標気体室１２０、５２０に向けることによって、許容可能な清浄化が達成され得ることが認識された。目標気体室１２０、５２０が、少ない量の目標気体に曝されるため、空気透過性壁１２２は、あまり頻繁に洗浄される必要がない。また、目標気体室１２０、５２０の寿命も長くなる。本発明の本態様においては、目標気体除去ユニット１２６、５２６及びポンプ１２８、５２８の存在は必要とはされない。

図１において、空気清浄化システムの例１００が模式的に示され、該システムは、処置されていない空気１０２から汚染物質及びその他の望ましくない要素を捕捉、低減及び／又は除去するよう構成されていても良い。空気清浄化システム１００は、ファン１０４又はその他の同様の装置を用いて、矢印により示される方向に空気１０２を循環させても良い。空気清浄化システム１００はまた、種々のタイプの汚染物質（例えば微粒子、化学物質、揮発性有機化合物等）を捕捉するよう構成された１つ以上のフィルタ１０６を含んでも良い。幾つかの実施例においては、フィルタ１０６は、例えば空気の通過を可能とするが目標粒子は通過させないようなサイズとされた孔又はチャネルを持つことにより、機械的に汚染物質の粒子を捕捉しても良い。幾つかの実施例においては、フィルタ１０６は、例えば汚染物質に結合して捕捉するための、空気中の汚染物質（例えば揮発性有機化合物）と反応するよう構成された、１つ以上の化学物質を含んでも良い（例えば該化学物質に浸されるか又は該化学物質を噴霧される）。フィルタ１０６を通過した空気１０８は、その後は「処置されたもの」又は「清浄なもの」とみなされ得る。

背景において述べたように、空気清浄化システム１００が外部環境に空気を放出する必要なしに、空気１０２から１つ以上の気体（例えばＣＯ_２）を捕捉、低減及び／又は除去することが望ましい状況があり得る。従って、幾つかの実施例においては、空気清浄化システム１００は、目標気体低減装置１１０を備えても良い。目標気体低減装置１１０は、空気清浄化システム１００を通過した未処置の空気１０２の少なくとも一部を受容し、該未処置の空気１０２に含まれる１つ以上の目標気体を捕捉するよう構成されても良い。例えば、ここで説明される一実施例においては、目標気体低減装置１１０は、未処置の空気１０２からＣＯ_２を捕捉、低減及び／又は除去するよう構成される。しかしながら、このことは必須ではなく、同様の手法を用いて他の気体が捕捉及び／又は除去のための目標とされても良い。

種々の実施例において、空気清浄化システム１００は、種々の環境の下で、目標気体低減装置１１０を動作させるよう構成されても良い。例えば、幾つかの実施例においては、空気清浄化システム１００は、未処置の空気１０２からの捕捉、低減及び／又は除去の目標とされる１つ以上の気体の存在を検出する及び／又は該気体のレベルを測定するよう構成された、目標気体センサ１１２を備えても良い。例えば、図１において、目標気体センサ１１２は、未処置の空気１０２におけるＣＯ_２レベルを検出するよう構成される。目標気体センサ１１２は、コントローラ１１４と動作可能に結合され、それにより、コントローラ１１４が、目標気体センサ１１２から、未処置の空気１０２における検出されたＣＯ_２レベルを示す信号を受信するようにされても良い。コントローラ１１４が、該信号に基づいて、ＣＯ_２の検出されたレベルが何らかの閾値（例えばユーザにより選択されたもの、工場においてプログラムされたもの、等）を超えていると決定した場合、コントローラ１１４は、ＣＯ_２レベルを低減させるため、目標気体低減装置１１０を動作させるための種々の応答動作をとっても良い。幾つかの実施例においては、目標気体センサ１１２は、図１に示された位置とは別の位置に配置されても良い。例えば、幾つかの実施例においては、目標気体センサ１１２は、空気清浄化システム１００により処置されている環境内のいずれの位置に配置されても良い。幾つかの斯かる実施例においては、目標気体センサ１１２は、Wi-Fi（登録商標）、Bluetooth（登録商標）、無線等のような、種々の有線又は無線技術を用いて、コントローラ１１４と通信しても良い。

幾つかの実施例においては、目標気体センサ１１２からの信号に基づき、ＣＯ_２レベルが閾値を超えたと決定されると、コントローラ１１４は、目標気体捕捉室１２０の空気入口１１８を通る空気ストリーム（例えば未処置の空気１０２）の全体のうち少なくとも一部１０２'を逸らすよう動作可能な、弁１１６又はその他の同様の機構を動作させても良い。目標気体捕捉室１２０は、１つ以上の目標気体を捕捉するように構成され、一方では「目標気体のない」空気１２４を下流の構成要素（例えばフィルタ１０６）又は外部環境へと通過させるよう構成された、少なくとも１つの空気透過性壁１２２を含んでも良い。

種々の実施例において、空気透過性壁１２２は、吸着のような種々の過程を用いてＣＯ_２を捕捉するよう選択された種々の化学物質又はその他の構成要素を含んでも良い。例えば、幾つかの実施例においては、空気透過性壁１２２は、空気透過性壁１２２内にＣＯ_２を集めるためのゼオライト材料（例えば低シリカＬｉ−ゼオライト（LiLSX））を含んでも良い。幾つかの実施例においては、空気透過性壁１２２は、空気透過性壁１２２においてＣＯ_２を捕捉する及び／又は集めるため、種々のサイズの及び種々の数のゼオライトビーズを含んでも良い。例えば、幾つかの実施例においては、３００乃至９００ｇのゼオライトビーズが利用されても良く、幾つかの例においては、約６００ｇのゼオライトビーズが利用されても良い。幾つかの実施例においては、ゼオライトビーズは、０．１ｍｍと０．９ｍｍとの間であっても良く、例えば０．６ｍｍであっても良く、約２０ｍｍの吸着深さを持つよう構成されても良い。

使用の間の或る時点において、空気透過性壁１２２は、ＣＯ_２で飽和し得、もはやＣＯ_２を効果的に捕捉する又は集めることができなくなり得る。従って、種々の実施例において、図２に示されるように、目標気体除去ユニット１２６は、空気透過性壁１２２において捕捉された及び／又は集められた目標気体を除去することにより、空気透過性壁１２２を「リフレッシュ」するため、目標気体捕捉室１２０の中に選択的に（例えば定期的に）配置可能な（例えば挿入される）ものであっても良い。本実施例においては、目標気体除去ユニット１２６は、目標気体捕捉室１２０内の空間に配置される。当該空間は、空気入口１１８を介して、浄化されるべき空気を受容する。好適には、目標気体除去ユニット１２６が目標気体捕捉室１２０のなかに配置された場合、空気は、空気透過性壁１２２を介してのみ、目標気体捕捉室１２０から出ることができる。このことを実現するため、空気入口１１８に作用する弁１１６が閉じられても良い。更に、空気透過性壁１２２を除き目標気体捕捉室１２０を気密に封止するための他の閉じ手段が存在しても良い。

目標気体除去ユニット１２６は、ＣＯ_２のような目標気体を除去するよう構成された種々の化学物質（又は化学物質の組み合わせ）等を含んでも良い（例えば該物質により処置される、該物質を噴霧される、該物質に浸される等）。幾つかの実施例においては、目標気体除去ユニット１２６は、例えば空気透過性壁１２２からのＣＯ_２の吸着を促進するよう選択された数及び／又はサイズの、複数のゼオライトビーズを含んでも良い。幾つかの実施例においては、目標気体除去ユニット１２６は、酸化カルシウム（ＣａＯ）及び／又は水酸化リチウム（Ｌｉ（ＯＨ）_２）のような、種々の他の化学物質又は化学物質の組み合わせにより処置されても良い。例えば、Ｌｉ（ＯＨ）_２が水（Ｈ_２Ｏ）と組み合わせられて、Ｌｉ（ＯＨ）・Ｈ_２Ｏを導出し、これがＣＯ_２と相互作用（例えば吸着、吸収）して、Ｌｉ_２ＣＯ_３及びＨ_２Ｏを導出しても良い。幾つかの実施例においては、過酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ_２）が利用されても良く、ＣＯ_２と相互作用（例えば吸着、吸収）して、Ｎａ_２ＣＯ_３及び１／２Ｏ_２を導出しても良い。

目標気体除去ユニット１２６がＣａＯにより処置される実施例においては、ＣａＯは水（Ｈ_２Ｏ）と組み合わせられ、Ｃａ（ＯＨ）_２及び熱を導出しても良い。Ｃａ（ＯＨ）_２は次いで、空気透過性壁１２２に捕捉された及び／又は集められたＣＯ_２と結合して、ＣａＣＯ_３及びＨ_２Ｏ副生成物（例えば水蒸気）を生成する。幾つかの実施例においては、目標気体除去ユニット１２６がＣａＣＯ_３で未だ飽和しておらず、ＣａＯの全てを消費していないと仮定すると、Ｈ_２Ｏ副生成物が次いで残ったＣａＯと組み合わせられてＣａ（ＯＨ）_２を導出し得、該工程が繰り返され得る。目標気体除去ユニット１２６がＣａＣＯ_３で飽和した場合及び／又は残りのＣａＯの無くなった場合、該ユニットは交換されても良い。

目標気体除去ユニット１２６が目標気体捕捉室１２０に挿入されたときに、空気透過性壁１２２から目標気体除去ユニット１２６へと目標気体を引き込むため、種々の機構が利用され得る。図１及び２に示された例を含む幾つかの実施例においては、空気ポンプ１２８が、目標気体捕捉室１２０から比較的少量の空気１３０をポンピングするよう構成され利用されても良い。斯くして、空気が目標気体捕捉室１２０の外へとポンピングされる。このことは、目標気体捕捉室１２０を効果的に減圧し、空気透過性壁１２２を通して及び／又は空気入口１１８を通して（弁１１６が開いている場合）少量の空気１３２を引き込む傾向を得る。当該少量の空気の取り込みは、空気透過性壁１２２により捕捉された目標気体を目標気体除去ユニット１２６に向けて引き込み得、該ユニットにおいて該目標気体が吸着され得る。空気ポンプ１２８は、種々の構成を持っていても良く、及び／又は種々の機能を持っても良い。例えば、幾つかの実施例においては、０．０１ｍ^３／ｈと０．５ｍ^３／ｈとの間、例えば０．２５ｍ^３／ｈの能力を持つ空気ポンプ１２８が利用されても良い。幾つかの斯かる実施例においては、空気ポンプ１２８は、２０Ｗのような、比較的小さいパワーを用いても良い。幾つかの実施例においては、空気ポンプ１２８は、１００Ｐａと９００Ｐａとの間、例えば約５００Ｐａの圧力を持つ真空を生成しても良い。

図３及び４は、目標気体低減装置１１０をより詳細に模式的に示す。目標気体低減装置１１０は、以上に説明された空気清浄化システム１００の一部として用いられ得るが、他の実施例においては、目標気体低減装置１１０は、それ自体の屋内環境において利用され得る。図３において、目標気体低減装置１１０は、目標気体捕捉及び／又は収集状態（例えば図１に示される）にあり、このとき目標気体除去ユニット１２６が目標気体捕捉室１２０から取り除かれている。弁１１６が開かれ、空気１０２'が空気入口１１８を通り目標気体捕捉室１２０へと通過することを許容する。黒矢印により示されるように、空気は空気透過性壁１２２を通して外側室１３４へと通過することを可能とされ、最終的には通路１３６を通って排出される。一方、空気透過性壁１２２は、ＣＯ_２のような目標気体を捕捉及び／又は集め、これにより、空気透過性壁１２２を通過する空気から目標気体がなくなるか、又は該空気が少なくとも低減させられた量の目標気体を持つようにされる。

目標気体低減装置１１０は、空気中に（例えば目標気体センサ１１２により）検出された目標気体のレベル、時刻、ユーザの好み等のような種々の因子に依存して、種々の時間間隔で、図３に示された状態に、例えばコントローラ１１４によって、維持されても良い。幾つかの実装においては、目標気体低減装置１１０は、数分間の間、図３に示された状態に保たれても良い。

図３及び４においては、目標気体除去ユニット１２６、５２６は、目標気体捕捉室１２０、５２０のまわりに配置可能である。従って、配置されたとき、目標気体除去ユニット１２６、５２６は、目標気体捕捉室１２０、５２０を少なくとも部分的に囲む。目標気体除去ユニット１２６、５２６は、外側室１３４の中にフィットするサイズとされても良い。利点のひとつとして、外側室１３４は、目標気体捕捉室１２０、５２０のなかに圧力を生成するための室として用いられ得る。空気は、空気透過性壁から外側室１３４へと依然として流れ得る。好適には、配置されたとき、目標気体除去ユニット１２６、５２６は、空気透過性壁１２２に直接に隣接して位置し、空気透過性壁１２２との間に他の構成要素又は部品がない。このことは、かけられた圧力の下で、空気透過性壁１２２により放出される目標気体の好適な捕捉を可能とする。好適には、目標気体除去ユニット１２６、５２６が目標気体捕捉室１２０の外に配置されたとき、空気は空気透過性壁１２２を介してのみ目標気体捕捉室１２０から出ることができる。これを実現するため、空気入口１１８に作用する弁１１６が閉じられても良い。更に、空気透過性壁１２２を除き目標気体捕捉室１２０を気密に封止するための他の閉じ手段が存在しても良い。

図４は、目標気体除去ユニット１２６が目標気体捕捉室１２０に挿入された、目標気体除去状態（例えば図２に示される）にある目標気体低減装置１１０を示す。弁１１６が閉じられ、空気入口１１８を閉塞する。空気入口１１８が作動させられ、空気１３０を目標気体捕捉室１２０からポンピングして出し、次いで、黒矢印に示されるように、空気透過性壁１２２を通して目標気体捕捉室１２０へと導く。以上に説明されたように、該空気の流れ、及びその結果の減圧が、空気透過性壁１２２に捕捉された目標気体を、目標気体除去ユニット１２６へと引き込まれるようにする。次いで、目標気体除去ユニット１２６における１つ以上の化学物質が、該目標気体と相互作用（例えば吸収）し、空気透過性壁１２２を基本的に「リフレッシュ」させ、それにより、目標気体低減装置１１０が、図１及び３に示された目標気体捕捉及び／又は収集状態に戻されたときに、更なる目標気体を捕捉及び／又は収集できるようにする。

目標気体低減装置１１０は、空気中に（例えば目標気体センサ１１２により）検出された目標気体のレベル、時刻、ユーザの好み、目標気体除去ユニット１２６が最後に交換されてから挿入された回数、目標気体除去ユニット１２６が最後に交換されてから経過した時間、等のような種々の因子に依存して、種々の時間間隔で、図４に示された状態に、例えばコントローラ１１４によって、維持されても良い。幾つかの実装においては、目標気体低減装置１１０は、数分間の間、図４に示された状態に保たれても良い。

図３及び４には、水蒸気チャネル１３８も示される。幾つかの実装においては、空気透過性壁１２２における化学物質８（例えばゼオライト）と目標気体との反応により発生した熱が、例えば副生成物として、水蒸気を生成し得る。これに加えて、又は代替として、（例えば図４に示されたような）空気透過性壁１２２から引き込まれた目標気体との、目標気体除去ユニット１２６における化学物質の反応により発生した熱が、水蒸気チャネル１３８への水蒸気の圧縮を促進し得る。幾つかの実装においては、水蒸気の副生成物は、水蒸気チャネル１３８により、空気透過性壁１２２から捕捉され及び／又は逸らされ、例えばその後、目標気体除去ユニット１２６に残った目標気体と組み合わせられても良い。

種々の実施例において、目標気体除去ユニット１２６は、選択的に、以上に説明されたような目標気体捕捉室１２０に挿入され、該目標気体捕捉室１２０から取り外されることができる、カートリッジの形をとっても良い。該カートリッジは繰り返し用いられるため、例えば数日、数週間又は数ヶ月で、最終的に目標気体で飽和し得る。従って、幾つかの実装においては、目標気体除去ユニット１２６は定期的に交換されても良く、「使用済みの」（例えば飽和した）目標気体除去ユニット１２６がゴミ箱に容易に廃棄され得るような形をとっても良いし、又は（例えば種々の化学的な過程を用いて目標気体が除去される施設に送られることにより）リサイクルされても良い。使い捨てのカートリッジとして目標気体除去ユニット１２６を構成することは、目標気体低減装置１１０が、屋内環境の外部の領域へのいずれの空気出口をも必要とすることなく、屋内環境において利用されることを可能とし得る。目標気体は、目標気体除去ユニット１２６の交換の間に除去される。

種々の実施例において、目標気体低減装置１１０の種々の構成要素は、性能を改善するため選択された種々の形状、寸法及びその他の特性を持っても良い。例えば、幾つかの実施例においては、空気透過性壁１２２は、円筒形の目標気体捕捉室１２０を定義しても良い。幾つかの実施例においては、斯かる円筒形の目標気体捕捉室１２０は、約６５ｍｍのような、３０と１００ｍｍとの間の内径を持っても良い。幾つかの実施例においては、斯かる円筒形の目標気体捕捉室１２０は、約１０５ｍｍのような、５０ｍｍと１５０ｍｍとの間の外径を持っても良い。斯くして、例えば、一実施例においては、空気透過性壁１２２は、約２０ｍｍの厚さを持っても良い。幾つかの実施例においては、目標気体捕捉室１２０の長さ（又は高さ）は、約２６０ｍｍのような、２００ｍｍと３００ｍｍとの間であっても良い。

目標気体除去ユニット１２６も同様に円筒形の形状を持っても良く、目標気体捕捉室１２０内に比較的ぴったりとフィットするようなサイズとされても良く、目標気体除去ユニット１２６が、目標気体捕捉室１２０と同心とされても良い。図１及び３に示された目標気体捕捉及び収集状態においては、目標気体除去ユニット１２６は、幾つかの実施例においては、目標気体捕捉室１２０及び空気透過性壁１２２から空間的に離隔され、これにより例えば、空気透過性壁１２２（熱が水蒸気の収集及び／又は圧縮を促進する）から目標気体除去ユニット１２６に熱が伝導されることを防止しても良い。

図５及び６は、種々の実施例による、目標気体低減装置の代替の実施例５１０を示す。目標気体低減装置５１０は、図１乃至４に示されたものと同様な多くの構成要素を含み、それ故、これら構成要素は同様な番号を付与される（「１」ではなく「５」から始まることを除く）。別途示されない限り、これら構成要素は、図１乃至４におけるものと同様の機能を、図５及び６において実行する。図５及び６の実施例においては、図１乃至４における場合のような目標気体捕捉室１２０へとは異なり、目標気体除去ユニット５２６は、外側室５３４の内側ではあるが、空気透過性壁１２２及び目標気体捕捉室１２０の外側である位置に、選択的に動かされるよう設計される。

図５において、目標気体低減装置５１０は、（図１及び３に示された構成と同様に）目標気体捕捉及び／又は収集状態にあり、目標気体除去ユニット５２６が外側室５３４から取り外され、目標気体捕捉室５２０及び空気透過性壁５２２を囲んでいない。弁５１６は開いており、空気５０２'が空気入口５１８を通って目標気体捕捉室５２０へと通過することを許容している。幾つかの実施例においては、目標気体捕捉室５２０の下部を遮断又は閉塞するための機構（図示されていない）が用いられても良い。黒矢印により示されるように、空気は、空気透過性壁５２２を通り外側室５３４へと通過することを可能とされる。該空気は次いで、通路５３６を通り、目標気体のない空気５２４として放出される。

図６は、（図２及び４に示された構成と同様に）目標気体除去状態にある目標気体低減装置５１０を示し、該状態では、目標気体除去ユニット５２６が外側室５３４に挿入され、例えば通路５２７において、空気透過性壁５２２及び目標気体捕捉室５２０を囲んでいる。弁５１６は閉じられ、空気入口５１８を閉塞している。空気ポンプ５２８は、通路５３６に隣接して配置され、作動させられたとき、空気５２８は、外側室５３４から空気５３０をポンピングして出し、次いで、黒矢印に示されるように、目標気体捕捉室５２０から空気を引き出す（また目標気体捕捉室５２０を減圧する）。以上に説明されたように、この空気の流れは、空気透過性壁５２２に捕捉された目標気体が、目標気体除去ユニット５２６に引き込まれるようにする。次いで、目標気体除去ユニット５２６における１つ以上の化学物質が目標気体と相互作用し（例えば吸収）、以上に説明されたように、空気透過性壁５２２を基本的に「リフレッシュ」させる。

本発明の他の態様においては、空気中の目標気体を低減させる方法が提示される。本方法は、空気清浄化装置１１０、５１０を備えるステップを有する。空気清浄化装置１１０、５１０は、空気入口１１８、５１８及び空気透過性壁１２２、５２２を有する目標気体捕捉室１２０、５２０を有し、空気透過性壁１２２、５２２は、空気透過性壁１２２、５２２は、該空気透過性壁１２２、５２２を通る空気から目標気体を少なくとも部分的に捕捉するよう構成される。該方法は更に、目標気体について空気ストリームを監視又は感知するステップ７０２を有する。該方法は更に、前記監視に基づく、目標気体が予め定義された閾値レベルに到達したという決定に応じて、目標気体捕捉室１２０、５２０の空気入口１１８、５１８を通る空気のストリームの少なくとも一部を逸らすステップ７１０を有する。

図７は、種々の実施例による、目標気体を低減及び／又は捕捉する方法の一例のフロー図を示す。ブロック図７０２において、ＣＯ_２のような目標気体について、空気のストリーム（例えば空気清浄化システム１００を通過する空気１０２）が監視されても良い。ブロック７０４において、該空気のストリームが、何らかの閾値を超える量の目標気体（例えば６００ｐｐｍのＣＯ_２）を含まない場合、方法７００はブロック７０６に進む。ブロック７０６において、空気が現在空気入口（例えば１１８）を通して目標気体捕捉室に逸らされていない（例えば弁１１６が閉じている）場合、方法７００はブロック７０２に戻っても良い。

しかしながら、ブロック７０６において、空気が現在目標気体捕捉室に逸らされていない（例えば弁１１６が開いている）場合、方法７００はブロック７０８に進んでも良い。ブロック７０８において、例えば弁１１６を閉じることにより、空気入口（例えば１１８）を通る空気の流れが閉じられ、方法７００はブロック７０２に戻っても良い。またブロック７０４において、ブロック７０２において監視された空気が、何らかの所定の閾値（例えば６００ｐｐｍのＣＯ_２）を超える場合、方法７００はブロック７１０に進んでも良い。ブロック７１０において、例えば空気清浄化システム１００を通り向けられている、空気の流れ全体の一部が、空気入口を通り、目標気体捕捉室へと逸らされ、該室において、例えば空気透過性壁１２２において、空気中に存在する目標気体が捕捉され及び／又は集められても良い。

幾つかの実施例においては、ブロック７０４において利用される目標気体閾値は、安全な空気において一般的に見出される目標気体の量よりも、意図的に高く選択されても良い。例えば、ＣＯ_２は通常、空気中に約４００ｐｐｍ存在し得るが、本開示の選択された態様により構成される空気清浄化システムにおいて利用される閾値は、５００ｐｐｍと７００ｐｐｍとの間、例えば６００ｐｐｍに設定されても良い。該閾値を比較的高く設定することにより、目標気体低減装置１１０及び／又は５１０は、閾値が例えば４００ｐｐｍのようなより低いレベルに設定される場合に比べて小さなサイズとされることができつつ、依然として「許容可能な」空気の品質を提供し得る。更に、幾つかの実施例においては、ブロック７１０において、空気の流れ全体のうち一部のみが逸らされ、目標気体低減装置１１０、５１０を更に比較的小さくすることを可能とする。

幾つかの実施例においては、目標気体閾値がもはや満たされないことを決定した直後に弁１１６を閉じるのではなく、弁１１６は単に選択された時間間隔の間開かれ、次いで閉じられても良い。例えば、幾つかの実施例においては、弁１１６は、１分間、５分間、６分間等だけ開けられても良い。幾つかの実施例においては、或る期間の間にブロック７０２において測定された目標気体の集められた合計に基づいて、目標気体除去ユニット１２６の残りの「寿命」（例えば空気透過性壁１２２から効果的にＣＯ_２を除去することができなくなるまでどれくらいあるか）が算出されても良い。

本発明の他の態様においては、空気清浄化装置１１０、５１０を動作させる方法が提示される。本方法は、空気透過性壁１２２、５２２を有する目標気体捕捉室１２０、５２０を有する空気清浄化装置１１０、５１０であって、空気透過性壁１２２、５２２は、空気透過性壁１２２、５２２は、該空気透過性壁１２２、５２２を通る空気から目標気体を少なくとも部分的に捕捉するよう構成された、空気清浄化装置１１０、５１０と、空気透過性壁１２２、５２２により捕捉された目標気体を少なくとも部分的に除去するための目標気体除去ユニット１２６、５２６と、を備えるステップを有する。該方法は更に、空気透過性壁１２２、５２２により捕捉された目標気体を少なくとも部分的に除去するため、目標気体捕捉室１２０、５２０の空気透過性壁１２２、５２２に隣接して、目標気体除去ユニット１２６、５２６を配置するステップを有する。該方法は更に、目標気体捕捉室１２０、５２０内又は目標気体捕捉室１２０、５２０のなかの圧力を変化させて、空気透過性壁１２２、５２２により捕捉された目標気体を、目標気体除去ユニット１２６、５２６へと引き込むステップを有する。
上述の実施例は本発明を限定するものではなく説明するものであって、当業者は添付する請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であろうことは留意されるべきである。請求項において、括弧に挟まれたいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「有する（comprise）」及びその語形変化の使用は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素に先行する冠詞「１つの（a又はan）」は、複数の斯かる要素の存在を除外するものではない。コントローラは、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって、及び／又は適切にプログラムされたコンピュータによって実装されても良い。幾つかの手段を列記した装置請求項において、これら手段の幾つかは同一のハードウェアのアイテムによって実施化されても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。

Claims (15)

1. 空気入口及び空気透過性壁を有する目標気体捕捉室であって、前記空気透過性壁は、前記空気透過性壁を通過する空気から目標気体を少なくとも部分的に捕捉するよう構成された、目標気体捕捉室と、
   前記空気透過性壁により捕捉された前記目標気体を少なくとも部分的に除去するよう、前記空気透過性壁に隣接して配置可能な、目標気体除去ユニットと、
   前記目標気体除去ユニットが前記空気透過性壁に隣接して配置されたときに、前記空気透過性壁に捕捉された前記目標気体を前記目標気体除去ユニットへと引き込むよう、前記目標気体捕捉室における圧力を変化させるよう構成された、ポンプと、
   を有する、空気清浄化装置。
2. 前記目標気体除去ユニットは、前記目標気体捕捉室のなかに配置可能であり、前記ポンプは、前記目標気体捕捉室から空気をポンピングして出すよう構成された、請求項１に記載の空気清浄化装置。
3. 前記目標気体除去ユニットは、前記目標気体捕捉室の外部に配置可能である、請求項１に記載の空気清浄化装置。
4. 前記目標気体捕捉室を囲む外側室を更に有し、前記目標気体除去ユニットは、前記外側室にフィットするサイズとされ、前記目標気体除去ユニットが、前記目標気体捕捉室を囲むように前記外側室に配置可能であり、前記ポンプは、前記外側室から空気をポンピングして出すよう構成された、請求項３に記載の空気清浄化装置。
5. 前記目標気体除去ユニットは、前記目標気体と化学的に結合するよう構成された物質を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の空気清浄化装置。
6. 前記目標気体除去ユニットは、使い捨て又はリサイクル可能なカートリッジである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の空気清浄化装置。
7. 前記空気入口から前記目標気体捕捉室へと空気が流れることを可能とするよう動作可能な弁を更に有し、前記弁は、前記目標気体除去ユニットが前記空気透過性壁に隣接して配置されたときに、前記空気入口から前記目標気体捕捉室への空気の取り込みを閉塞させるよう構成された、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の空気清浄化装置。
8. 空気入口及び空気透過性壁を有する目標気体捕捉室であって、前記空気透過性壁は、前記空気透過性壁を通過する空気から目標気体を少なくとも部分的に捕捉するよう構成された、目標気体捕捉室と、
   目標気体センサと、
   前記目標気体捕捉室へと空気が流れることを可能とするよう動作可能な弁と、
   前記目標気体センサ及び前記弁と動作可能に結合され、前記空気中における前記目標気体センサにより感知された前記目標気体のレベルを示す信号に基づく、予め定義された閾値レベルの目標気体が空気中に検出されたとの決定を為し、前記決定に基づいて、前記目標気体捕捉室への空気の流れを可能とするよう前記弁を開くよう構成された、コントローラと、
   を有する、空気清浄化装置。
9. 前記目標気体は二酸化炭素であり、前記予め定義された閾値レベルは４００ｐｐｍより大きい、請求項８に記載の空気清浄化装置。
10. 前記目標気体は二酸化炭素であり、前記予め定義された閾値レベルは５００ｐｐｍと７００ｐｐｍとの間である、請求項８に記載の空気清浄化装置。
11. 前記コントローラは、前記空気清浄化装置を通過する空気のストリーム全体のうち一部を前記目標気体捕捉室へと逸らすよう前記弁を開けるよう構成され、前記目標気体捕捉室において、前記目標気体が、前記空気の流れのうち前記逸らされた部分から除去される、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の空気清浄化装置。
12. 前記コントローラは、前記弁を定期的に開閉するよう構成され、前記目標気体センサは、前記目標気体の前記予め定義された閾値レベルを満足する前記空気中の前記目標気体の量を検出する、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の空気清浄化装置。
13. 空気透過性壁を有する目標気体捕捉室であって、前記空気透過性壁は、前記空気透過性壁を通過する空気から目標気体を少なくとも部分的に捕捉するよう構成された、目標気体捕捉室、及び
    前記空気透過性壁により捕捉された前記目標気体を少なくとも部分的に除去するための目標気体除去ユニット
    を有する、空気清浄化装置を備えるステップと、
    前記空気透過性壁により捕捉された前記目標気体を少なくとも部分的に除去するよう、前記空気透過性壁に隣接して前記目標気体除去ユニットを配置するステップと、
    前記目標気体捕捉室における圧力を変化させ、前記空気透過性壁に捕捉された前記目標気体を前記目標気体除去ユニットへと引き込むステップと、
    を有する、空気清浄化装置を動作させる方法。
14. 空気入口及び空気透過性壁を有する目標気体捕捉室であって、前記空気透過性壁は、前記空気透過性壁を通過する空気から目標気体を少なくとも部分的に捕捉するよう構成された、目標気体捕捉室を有する、空気清浄化装置を備えるステップと、
    前記目標気体について空気のストリームを監視するステップと、
    前記監視に基づく、前記目標気体が予め定義された閾値レベルに到達したという決定に応じて、前記目標気体捕捉室の前記空気入口を通る空気のストリームの一部を逸らすステップと、
    を有する、空気中の目標気体を低減させるための方法。
15. 前記目標気体は、二酸化炭素である、請求項１３又は１４に記載の方法。

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