JP2015528743A - 屋内空気清浄のための再生吸収剤 - Google Patents
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Abstract
本開示のいくつかの実施形態は、例えば、密閉空間からの屋内空気からガスおよび/または汚染物質の混合物を清浄し、ガスおよび/または汚染物質の混合物から少なくとも1つのガスおよび/または汚染物質を除去するためのシステムに対応する。本システムは、ガスおよび/または汚染物質の混合物からのガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つの吸収と温度スイング吸収サイクル(例えば)を介した再生との間で循環されるように構成される、1つ以上の吸収材料と、1つ以上の吸収材料を再生するように構成される、再生手段とを含んでもよい。再生手段は、再生温度において、1つ以上の吸収材料を再生するように構成されてもよく、ヒートポンプは、パージガスおよび吸収材料のうちの少なくとも1つを加熱するように構成されてもよい。
Description
(関連出願の引用)
本願は、2012年7月18日に出願され、”Application of Heat Pumps for Regenerating Sorbents Used in Indoor Air Scrubbing”と題された、米国仮特許出願第61/672,786号;2013年4月23日に出願され、”Application of Heat Pumps for Regenerating Sorbents Used in Indoor Air Scrubbing”と題された、米国仮特許出願第61/814,834号に対する優先権を主張するものである。上記出願の開示は、それらの全体において参照により本明細書中に援用される。
本願は、2012年7月18日に出願され、”Application of Heat Pumps for Regenerating Sorbents Used in Indoor Air Scrubbing”と題された、米国仮特許出願第61/672,786号;2013年4月23日に出願され、”Application of Heat Pumps for Regenerating Sorbents Used in Indoor Air Scrubbing”と題された、米国仮特許出願第61/814,834号に対する優先権を主張するものである。上記出願の開示は、それらの全体において参照により本明細書中に援用される。
本開示の実施形態は、概して、空気管理システムに関し、特に、屋内空気清浄のために使用される吸収剤を再生するためのヒートポンプおよび同等物を含む、空気管理システムに関する。
暖房、換気、および空調(「HVAC」)を含む、空気管理システムは、とりわけ、ビル、車両、または船舶等、事実上、あらゆる現代の密閉空間において標準となっている。HVACシステムの目標の1つは、屋内空気の温度、湿度、組成、および清潔さの観点から、密閉空間占有者に快適かつ健康な環境を提供することである。加えて、HVACシステムは、屋内空気を所望の程度に維持するための物質濃度の制御を可能にし、それによって、良好な空気品質を保証する。
密閉空間内およびその周囲の屋内空気は、汚染物質または公害物質を含む、複数の物質によって影響される。とりわけ、このような汚染物質として、二酸化炭素(CO2)、一酸化炭素、亜酸化窒素、酸化硫黄、およびラドンや、他の無機ガスならびに揮発性有機化合物(VOC)と称される広範囲の有機ガスおよび蒸気が挙げられる。粒子および微生物もまた、屋内空気品質に影響を及ぼす非ガス状汚染物質を呈し、濾過または除去されるべきである。これらの汚染物質は、多くの場合、その占有者、システム、および内容物によって、ビルの内側で発生される。良好な空気品質を維持するために、HVACシステムは、典型的には、屋内空気と屋外空気を入れ替える、または代替として、空気が空気清浄器を通して流動することを可能にするように構成される。屋外空気は、密閉空間外からの空気であり得る。
いくつかの吸収剤ベースの清浄器が、吸収およびいわゆる再生の反復サイクルを受けることによって、長時間、使用されてもよい。吸収および対応する再生は、例えば、温度スイング吸収サイクルを介して、達成されてもよい。通常、吸収剤、すなわち、吸収材料が、汚染物質で飽和すると、その吸収容量を喪失する。しかしながら、再生が、吸収剤によって捕捉された汚染物質が解放およびパージされ、吸収剤がその吸収特性を回復することを可能にする、適切な条件下で達成される。再生は、熱と、例えば、屋外空気であり得る、比較的に綺麗なパージガスの流動との組み合わせによって促進され得る。
本開示のいくつかの実施形態では、例えば、ヒートポンプを使用して、再生において使用される暖かいパージガス(再生ガスとも称され得る)を送達するためのエネルギーコストまたは消費を最小限にする、屋内空気清浄のために利用される吸収剤を再生するためのシステムおよび方法が、説明される。いくつかの実施形態では、ヒートポンプは、その冷却側を付帯熱または暖気源に暴露させる、またはその冷却側に屋内空気自体から熱を除去させ、したがって、1つ以上の空調または空気処理構成要素、システム、またはユニットの冷却負荷およびエネルギー消費の一部を相殺することによって、非常に効率的動作のために構成されることができる。ヒートポンプの凝縮器からの高温冷媒は、パージガスを加熱するように転送されることができる。複数の清浄器が、インテリジェント多重化を使用して、単一ヒートポンプを共有するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、高温冷媒は、その再生のために、直接、吸収剤を加熱するために使用されてもよい。
いくつかの実施形態によると、屋内空気から少なくとも1つのガスおよび/または少なくとも1つの汚染物質を除去するように、ガスの混合物、例えば、密閉空間の屋内空気を清浄するためのシステムが、提供される。本システムは、吸収と再生との間で循環されるように構成され得る(例えば、温度スイング吸収サイクルを介して)、1つ以上の吸収材料を含んでもよい。再生では、これは、再生サイクルの間の吸収剤からのガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのパージと称され得る。本システムは、再生温度において、1つ以上の吸収材料を再生するように構成される、再生手段を含んでもよい。そのような手段は、パージガスおよび/または吸収材料を加熱するように構成され得る(例えば、直接)、ヒートポンプであってもよい。いくつかの実施形態では、再生手段は、パージ空気流を吸収材料(例えば、そのうちの少なくとも1つ)に/その上に/それを通して指向するためのヒートポンプ、導管、ファン、および弁、パージ空気流(例えば、吸収材料と比較して高温)、ならびにパージ空気流および/または1つ以上の吸収材料のうちの少なくとも1つを加熱するための熱源(例えば、ヒートポンプ)のうちの少なくとも1つであってもよい。いくつかの実施形態では、再生手段は、前述の複数であってもよく、いくつかの実施形態では、前述の全てであってもよい。
いくつかの実施形態によると、密閉空間は、とりわけ、ビル、住宅、車両、または船舶を含んでもよい。ガスおよび/または汚染物質は、二酸化炭素、揮発性有機化合物、酸化硫黄、ラドン、亜酸化窒素、および一酸化炭素からなる群から選択され得る。パージガスは、屋外空気を含んでもよく、本システムはさらに、屋外空気温度において、屋外空気を受容するように構成される、屋外空気入口を含んでもよい。いくつかの実施形態では、受容された屋外空気は、吸収剤を再生するために、直接または間接的に、ヒートポンプによって、再生温度まで加熱されてもよい。再生温度は、屋外空気温度より少なくとも約10℃高くてもよい。
いくつかの実施形態によると、ヒートポンプは、屋内空気から熱を除去し、並行して、吸収材料を再生するために、パージガスを加熱するように構成されてもよい。屋内空気からの熱の除去は、密閉空間の冷却負荷の減少をもたらし得る。密閉空間の冷却負荷の減少は、ヒートポンプのエネルギー消費をほぼ相殺し得る。
いくつかの実施形態によると、ヒートポンプは、暖気源から熱を除去するように構成されてもよい。暖気源は、冷却機、コンプレッサ、冷却塔、発電機、太陽熱ヒータ、および炉のうちの少なくとも1つを含んでもよい。密閉空間は、密閉空間内に循環空気流を有するHVACシステムを含んでもよく、本システムは、空気流の一部を取り込むように構成されてもよい。一部は、約20%未満であってもよい。
いくつかの実施形態によると、ヒートポンプの蒸発器側は、循環する屋内空気と熱連通してもよい。ヒートポンプは、HVACシステム内のヒートポンプであってもよい。ヒートポンプは、その暖かい(すなわち、高温)状態において、冷媒の一部が、熱をパージガスまたは1つ以上の吸収材料に送達する要素を通して流動するよう転用され得るように、冷媒を含んでもよい。冷媒流の約50%未満は、パージガスおよび1つ以上の吸収材料のうちの少なくとも1つを加熱するように転送されてもよい。いくつかの実施形態では、冷媒流の約20%未満は、パージガスおよび1つ以上の吸収材料のうちの少なくとも1つを加熱するように転送されてもよい。
いくつかの実施形態によると、本システムは、屋内空気のために、吸収剤を再生するためのシステムを制御するためのコンピュータ実装システムであってもよい。そのようなシステムは、例えば、吸収材料の吸収−再生サイクル(例えば、温度スイング吸収サイクルを介して)と連動して、ヒートポンプによる1つ以上の吸収材料への熱の送達を制御するように構成され得る、制御システム(例えば、コンピュータ、プロセッサ、および同等物)を含んでもよい。
いくつかの実施形態によると、本システムは、以下のうちの1つ以上を含んでもよい。
−1つ以上の吸収材料を含む、清浄器
−1つ以上の吸収材料を含む、複数の清浄器
−熱を1つ以上の清浄器に提供するように構成される、1つ以上の(または、単一)ヒートポンプ
−熱をヒートポンプから1つ以上の清浄器に送達するために構成される、導管網、および/または
−再生熱が、再生のために要求されるとき、各清浄器に利用可能であり得るように、ヒートポンプ、導管網、および/または1つ以上の清浄器の協調を制御するために構成される、制御システム
−1つ以上の吸収材料を含む、清浄器
−1つ以上の吸収材料を含む、複数の清浄器
−熱を1つ以上の清浄器に提供するように構成される、1つ以上の(または、単一)ヒートポンプ
−熱をヒートポンプから1つ以上の清浄器に送達するために構成される、導管網、および/または
−再生熱が、再生のために要求されるとき、各清浄器に利用可能であり得るように、ヒートポンプ、導管網、および/または1つ以上の清浄器の協調を制御するために構成される、制御システム
いくつかの実施形態によると、制御システムは、以下のパラメータのうちの少なくとも1つに従って、ヒートポンプ、導管網、および1つ以上の清浄器のうちの少なくとも1つの協調を制御してもよい。
−密閉空間内の1つ以上の面積の占有レベル
−密閉空間の1つ以上の面積内を循環する屋内空気中に含有されるガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベル
−1つ以上の吸収材料中に蓄積されたガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベル
−2つ以上の清浄器のうちの少なくとも1つから流出する空気中のガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベル、および/または
−屋内空気温度および/または屋内空気湿度レベル、屋外空気温度および/または屋外空気湿度レベル、ならびに予め設定されたスケジュール
−密閉空間内の1つ以上の面積の占有レベル
−密閉空間の1つ以上の面積内を循環する屋内空気中に含有されるガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベル
−1つ以上の吸収材料中に蓄積されたガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベル
−2つ以上の清浄器のうちの少なくとも1つから流出する空気中のガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベル、および/または
−屋内空気温度および/または屋内空気湿度レベル、屋外空気温度および/または屋外空気湿度レベル、ならびに予め設定されたスケジュール
いくつかの実施形態によると、密閉空間からの屋内空気流のガスの混合物の少なくとも一部を清浄するための方法が提供され、清浄は、ガスおよび/または汚染物質の混合物から少なくとも1つのガスおよび/または汚染物質を除去するためのものであって、本方法は、以下のステップのうちの少なくとも1つ、いくつかの実施形態では、複数、いくつかの実施形態では、全てを含む。
−1つ以上の吸収材料を有する清浄器システムを提供するステップ
−1つ以上の吸収材料を再生するように構成される、再生手段を提供するステップであって、該手段は、1つ以上の吸収材料を再生するように構成される、パージガスを備える、または含む、ステップ
−ヒートポンプとパージガスとの間に熱連通を提供するステップ
−パージガスの少なくとも一部を1つ以上の吸収材料上に流動させることによって、屋内空気を清浄するステップ
−パージガスまたは1つ以上の吸収材料をヒートポンプで加熱するステップ、および/または
−例えば、所定の時間周期の間の再生サイクルの間、加熱されたパージガスのうちの少なくとも1つを1つ以上の吸収材料に、その上に、および/またはそれを通して、および/またはパージガスを加熱された1つ以上の吸収材料(例えば)上におよび/またはそれを通して流動させることによって、再生手段を介して、1つ以上の吸収材料を周期的に再生するステップ
−1つ以上の吸収材料を有する清浄器システムを提供するステップ
−1つ以上の吸収材料を再生するように構成される、再生手段を提供するステップであって、該手段は、1つ以上の吸収材料を再生するように構成される、パージガスを備える、または含む、ステップ
−ヒートポンプとパージガスとの間に熱連通を提供するステップ
−パージガスの少なくとも一部を1つ以上の吸収材料上に流動させることによって、屋内空気を清浄するステップ
−パージガスまたは1つ以上の吸収材料をヒートポンプで加熱するステップ、および/または
−例えば、所定の時間周期の間の再生サイクルの間、加熱されたパージガスのうちの少なくとも1つを1つ以上の吸収材料に、その上に、および/またはそれを通して、および/またはパージガスを加熱された1つ以上の吸収材料(例えば)上におよび/またはそれを通して流動させることによって、再生手段を介して、1つ以上の吸収材料を周期的に再生するステップ
いくつかの実施形態によると、ガスおよび/または汚染物質は、二酸化炭素、揮発性有機化合物、酸化硫黄、ラドン、亜酸化窒素、および一酸化炭素から成る群から選択されてもよい。パージガスは、屋外空気を含んでもよく、故に、本方法はさらに、屋外空気温度において、屋外空気を受容するように構成される、屋外空気入口を提供するステップを含んでもよい。いくつかの実施形態では、受容された屋外空気は、吸収剤を再生するために、直接および/または間接的に、ヒートポンプによって、再生温度まで加熱されてもよい。再生温度は、屋外空気温度より少なくとも約10℃高くてもよい(例えば)。
いくつかの実施形態によると、清浄器実施形態において利用されるヒートポンプは、屋内空気から熱を除去し、並行して、パージガスを加熱するように構成されてもよい。屋内空気からの熱の除去は、密閉空間の冷却負荷の減少をもたらし得る。密閉空間の冷却負荷の減少は、ヒートポンプのエネルギー消費をほぼ相殺し得る。
いくつかの実施形態によると、清浄器実施形態において利用されるヒートポンプは、暖気源から熱を除去するように構成されてもよい。暖気源は、例えば、冷却機、コンプレッサ、冷却塔、発電機、太陽熱ヒータ、および炉のうちの少なくとも1つを含んでもよい。密閉空間は、密閉空間内に循環空気流を有するHVACシステムを含んでもよく、清浄器システム、例えば、空気流の一部を取り込むように構成されてもよい。一部は、約20%未満であってもよい(例えば)。
いくつかの実施形態によると、ヒートポンプの蒸発器側は、いくつかの清浄器実施形態では、循環する屋内空気と熱連通してもよい。ヒートポンプは、HVACシステム内のヒートポンプであってもよく、ヒートポンプは、冷媒の一部が、その暖かい状態において、熱をパージガスおよび/または1つ以上の吸収材料に送達する要素を通して流動するよう転用され得るような冷媒を含んでもよい。いくつかの実施形態では、冷媒流の約50%未満は、パージガスおよび1つ以上の吸収材料のうちの少なくとも1つを加熱するように転送されてもよい。いくつかの実施形態では、冷媒流の約20%未満が、パージガスおよび1つ以上の吸収材料のうちの少なくとも1つを加熱するように転送されてもよい。
いくつかの実施形態によると、制御システム(例えば、コントローラ)を介して、いくつかの清浄器システム実施形態を制御するためのコンピュータ実装方法が、提供される。本方法は、例えば、吸収材料の再生サイクルと連動して、ヒートポンプによる1つ以上の吸収材料への熱の送達を制御するステップを含んでもよい。
いくつかの実施形態によると、本方法はさらに、ヒートポンプが熱を2つ以上の清浄システムに提供するように構成され得るように、2つ以上の清浄システムおよび単一または1つ以上のヒートポンプを制御する構成を含んでもよい。本方法はさらに、熱をヒートポンプから1つ以上の清浄システムに提供するために構成される、導管網を提供するステップを含んでもよい。本方法はさらに、例えば、再生が要求されるとき、再生熱が各清浄システムに利用可能になり得るように、ヒートポンプ、導管網、および1つ以上の清浄システムの協調を制御するために構成される、制御システムを提供するステップを含んでもよい。
いくつかの実施形態によると、ヒートポンプ、導管網、および1つ以上の清浄システムのうちの少なくとも1つの協調を制御し得る、いくつかの実施形態による1つ以上の清浄システムのための制御システムが、提供される。したがって、いくつかの実施形態では、そのような制御システムは、以下のパラメータのうちの少なくとも1つに従って、制御を提供する。
−密閉空間内の1つ以上の面積の占有レベル
−密閉空間の1つ以上の面積内を循環する屋内空気中に含有されるガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベル
−1つ以上の吸収材料中に蓄積されたガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベル
−2つ以上の清浄システムのうちの少なくとも1つから流出する空気中のガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベル
−屋内空気温度および/または屋内空気湿度レベル
−屋外空気温度および/または屋外空気湿度レベル
−および/または予め設定されたスケジュール
−密閉空間内の1つ以上の面積の占有レベル
−密閉空間の1つ以上の面積内を循環する屋内空気中に含有されるガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベル
−1つ以上の吸収材料中に蓄積されたガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベル
−2つ以上の清浄システムのうちの少なくとも1つから流出する空気中のガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベル
−屋内空気温度および/または屋内空気湿度レベル
−屋外空気温度および/または屋外空気湿度レベル
−および/または予め設定されたスケジュール
いくつかの実施形態によると、ガスおよび/または汚染物質の混合物から流入汚染物質を清浄し、それによって、ガスの混合物から汚染物質を除去するための清浄器を含む、清浄システムが、提供される。清浄器は、吸収材料による汚染物質の吸収および1つ以上の吸収材料の再生のための吸収および/または原位置再生サイクルとともに繰り返し使用されるように構成される、1つ以上の吸収材料と、パージガスの温度を上昇させるために使用される、パージガスが、1つ以上の吸収材料(例えば)を再生するために提供される、ヒートポンプシステムとを含んでもよい。
いくつかの実施形態によると、ガスおよび/または汚染物質の混合物から流入汚染物質を清浄し、それによって、ガスの混合物から汚染物質を除去するための清浄器を含む、清浄システムが、提供される。清浄器は、それぞれ、1つ以上の吸収材料による汚染物質の吸収および1つ以上の吸収材料の再生のための吸収および/または原位置再生サイクルとともに繰り返し使用されるように構成される、1つ以上の吸収材料を含んでもよい。本システムは、凝縮器−蒸発器ループ内で冷媒流体を使用する、冷却機、すなわち、内蔵冷却機と統合された空調ユニットと、清浄器再生サイクルの間、暖かい冷媒を冷却機から清浄器に搬送し、熱を清浄器に送達するように構成される、導管またはパイプとを含んでもよい。
いくつかの実施形態によると、密閉空間内の屋内空気を処理するための方法が提供され、本方法は、屋内空気中を流動するガスの混合物から流入汚染物質を清浄し、それによって、ガスの混合物から汚染物質を除去するための清浄器を提供するステップを含む。清浄器は、1つ以上の吸収材料による汚染物質の吸収および/または1つ以上の吸収材料の再生のための吸収および/または原位置再生サイクルとともに繰り返し使用されるように構成される、1つ以上の吸収材料を含んでもよい。本方法はさらに、ヒートポンプシステムによって、パージガスの温度を上昇させるステップを含んでもよく、例えば、パージガスは、吸収材料を再生するために加熱されてもよい。
いくつかの実施形態によると、密閉空間内の屋内空気を処理するための方法が、提供され、本方法は、屋内空気中を流動するガスの混合物から流入汚染物質を清浄し、それによって、ガスの混合物から汚染物質を除去するための清浄器を提供するステップを含む。清浄器は、1つ以上の吸収材料による汚染物質の吸収および/または1つ以上の吸収材料の再生のための吸収および/または原位置再生サイクルとともに繰り返し使用されるように構成される、1つ以上の吸収材料を含んでもよい。本方法はさらに、凝縮器−蒸発器ループ内で冷媒流体を使用する、冷却機、例えば、内蔵冷却機と統合された空調ユニットを提供するステップと、例えば、清浄器再生サイクルの間、熱を清浄器に送達するための導管またはパイプを介して、加熱された冷媒を冷却機から清浄器に搬送するステップとを含んでもよい。
いくつかの実施形態によると、密閉空間からの屋内空気流のガスの混合物の少なくとも一部を清浄するためのコンピュータ実装方法が、提供され、清浄は、ガスおよび/または汚染物質の混合物から少なくとも1つのガスおよび/または汚染物質を除去するためのものである。本方法は、ガスおよび/または汚染物質の混合物から少なくとも1つのガスおよび/または汚染物質を除去するためのプロセスを制御する、コントローラを介して実施されてもよく、コントローラは、1つ以上の吸収材料を有する清浄器システム、1つ以上の吸収材料を再生するように構成される、再生手段、再生温度において、1つ以上の吸収材料を再生するように構成される、パージガスの加熱、パージガスを再生温度まで加熱するためのヒートポンプのうちの1つ以上を制御するように構成される。制御は、屋内空気のうちの少なくとも一部を1つ以上の吸収材料上を流動させ、パージガスをヒートポンプで再生温度まで加熱し、例えば、所定の時間周期の間の再生サイクルの間、パージガスを1つ以上の吸収材料上および/またはそれを通して流動させることによって、再生手段を介して、1つ以上の吸収材料を周期的に再生することによって、屋内空気を清浄するステップを含んでもよい。
本主題は、付随の図面を参照して説明される。図面中、類似参照番号は、同じまたは機能敵に類似する要素を示す。加えて、適用可能である場合、参照番号の最左数字は、参照番号が最初に表出する図面を識別する。
図1A−1Cはそれぞれ、本開示のいくつかの実施形態による、ヒートポンプを備える、空気管理システムの略図である。
図1A−1Cはそれぞれ、本開示のいくつかの実施形態による、ヒートポンプを備える、空気管理システムの略図である。
図1A−1Cはそれぞれ、本開示のいくつかの実施形態による、ヒートポンプを備える、空気管理システムの略図である。
図2は、本開示のいくつかの実施形態による、ヒートポンプを備える、空気管理システムの略図である。
図3Aおよび3Bはそれぞれ、本開示のいくつかの実施形態による、ヒートポンプを備える、空気管理システムの略図である。
図3Aおよび3Bはそれぞれ、本開示のいくつかの実施形態による、ヒートポンプを備える、空気管理システムの略図である。
図4は、本開示のいくつかの実施形態による、ヒートポンプを備える、空気管理システムの略図である。
図5は、本開示のいくつかの実施形態による、ヒートポンプを備える、空気管理システムの略図である。
図6は、本開示のいくつかの実施形態による、ヒートポンプを備える、空気管理システムの略図である。
二酸化炭素(CO2)、揮発性有機化合物(VOC)、および屋内空気からの他の望ましくない物質等の屋内汚染物質の清浄は、ビル、住宅、車両、および任意の密閉空間内の屋内空気品質を改善することができる。また、屋外空気換気をほとんど使用せず、より良好な屋内空気品質を達成するのに役立ち得、ひいては、そのような換気のために使用される屋外空気を冷却、加熱、および別様に調整することと関連付けられたエネルギー消費の多くを節約することができる。
いくつかの実施形態によると、空気処理システムは、清浄システムを含んでもよい。空気処理システムは、HVACシステムを備える空気管理システム内に提供されてもよい。清浄システムは、還気中に存在するガスおよび/または汚染物質の混合物を含み得る、少なくとも1つの望ましくない物質の濃度を低下させるように提供されてもよい。還気は、典型的には、密閉空間からの循環する屋内空気である。清浄システムは、そこに物質を誘引し、物質を捕捉するための清浄器を備えてもよい。清浄器の実施例は、本出願人の米国特許第8157892号に開示されており、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。清浄器は、その中を流動する空気から望ましくない物質を捕捉するための任意の好適な材料を備えてもよい。例えば、CO2は、吸収材料または吸収剤を備え得る、清浄器によって除去されることができる。いくつかの実施形態では、吸収材料または吸収剤は、本出願人のPCT出願第PCT/US2012/038343号(参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる)に開示されるようなアミン系化合物を支持する個体を含んでもよい。
いくつかの実施形態によると、清浄器は、以下の図1A−6を参照してさらに説明されるように、空気流全体の一部を占める、平行または「迂回」経路を形成してもよい。
いくつかの実施形態によると、有限量の吸収剤で、長時間、比較的に大量の屋内循環空気を処理する必要性のため、吸収−再生サイクルを用いて、同一の吸収剤の少なくとも一部を継続敵に再使用することが有利となり得る。再生は、実質的に、自動的に、かつ主に、原位置で、すなわち、吸収剤または清浄器の部品を移動させる必要なく、行われ得る。概して、原位置再生は、例えば、適切なダンパまたはファンあるいは空気流を制御するための任意の他の好適な手段をアクティブ化または修正することによって、空気流を再指向することによってもたらされてもよい。
いくつかの実施形態によると、再生は、吸収剤を加熱することによって促進されてもよい。吸収剤を再生するように構成される、再生手段が、提供されてもよい。再生手段は、再生温度において、吸収剤を再生するように構成される、パージガスを備える、または含んでもよく、あるいはいくつかの実施形態では、再生手段は、パージ空気流(例えば、吸収材料と比較して高温)、ヒートポンプ(例えば、熱をパージ空気流に提供する)、ならびに空気流(例えば、パージ空気流)を吸収材料に/その上に/それを通して指向するための導管および弁およびファン、ならびにパージ空気流および/または吸収材料を加熱するための熱源(例えば、ヒートポンプ)のうちの少なくとも1つであってもよい。したがって、吸収剤は、例えば、暖気または他の暖かいパージガスの流動で洗浄することによって、繰り返し再生されることができる。いくつかの実施形態によると、再生手段は、加熱要素または任意の他の好適な構造によって、直接、吸収剤に印加される熱を備えてもよい。
最小限のエネルギー消耗を伴って、再生のために要求される暖かいパージガスを産生するための多くの方法が存在する。
ある実施形態によると、高エネルギー効率用途のために設計された温度スイング吸収−再生システムと併せたヒートポンプのいくつかの構成の使用が、説明される。
概して、ヒートポンプは、その通常方向と反対に熱を移動させる、すなわち、より低い温度の蒸発器領域から熱を除去し、熱をより高い温度の凝縮器領域に添加するように、「凝縮器−蒸発器ループ」とも称される、凝縮および蒸発の閉冷却機ループ内で流体およびコンプレッサを使用する。このように、ヒートポンプは、冷温領域(すなわち、蒸発器側または冷温側)内の周囲環境を継続的に冷却する一方、より暖かい領域(凝縮器側または暖温側)内の周囲を加熱するように作用することができる。冷温装置または冷却機の観点からは、その周囲温度を下回る空気または水または任意の流体の冷却を可能にし、加熱器の観点からは、従来の抵抗加熱器で同一の熱を産生するために要求されるよりもはるかに少ない電力を使用して、必要とされる場所に熱を送達する。
ヒートポンプは、電力を要求し、エネルギーを消費する。ヒートポンプによって使用される電力がWによって表され、ヒートポンプの冷温側からの熱除去率がQである場合、ヒートポンプの暖温側に送達される熱は、約Q+Wである。QとWの比率は、ヒートポンプの性能係数(COP)である。例えば、COPが3である場合、Q=3W、したがって、得られる熱は、Q+W=4Wであって、Wを使用して送達され、直接、抵抗電気加熱によって熱を産生するより4倍の熱となる。吸収剤を再生するために使用される電力の量を最小限にするために、ヒートポンプは、抵抗加熱等の他の方法と比較して、暖かいパージガスを産生するための電力の効率的使用をもたらす。
ある実施形態では、パージガスは、ファン、送風機、またはポンプ、あるいは任意の他の好適な手段/構造を用いて、吸収剤を通して洗浄される、屋外空気である。パージガス温度は、パージガスを加熱するためのヒートポンプの暖温コイルまたはラジエータ等の加熱要素と直接接触させることによって上昇されてもよい。
いくつかの実施形態によると、ヒートポンプの冷温側は、ビル等の密閉空間に再流入するのに先立って、循環空気を冷却するために利用され、したがって、空気管理システムの全体的経済的および効果を向上させ得る。
図1A−1Cはそれぞれ、本開示のいくつかの実施形態による、ヒートポンプ110を備える、空気管理システム100の略図である。図1A−1Cに見られるように、密閉空間116から流出する屋内空気である、循環空気114または還気の流れは、そこからの汚染物質の除去のために、入口121を介して、清浄器120を通して循環されてもよい。
出口124を介して、清浄器120から流出する、処理された空気122は、密閉空間116に逆流してもよい。いくつかの実施形態では、処理された空気122は、図1A−1Cに示されるように、エアハンドリングシステム130を通して、密閉空間116に流動してもよい。いくつかの実施形態では、処理された空気122は、直接、密閉空間116に流動してもよい。いくつかの実施形態では、処理された空気122の一部は、エアハンドリングシステム130を通して流動してもよく、一部は、直接、密閉空間116に流動してもよい。
清浄器120は、空気管理システム100内の任意の好適な場所に設置されてもよい。いくつかの実施形態では、清浄器120は、図1A−1Cに示されるように、エアハンドリングシステム130と並列に設置されてもよい。いくつかの実施形態では、清浄器120は、エアハンドリングシステム130と直列に設置されてもよい(図示せず)。
エアハンドリングシステム130は、密閉空間116に流入するのに先立って、空気を調整するために提供されてもよい。調整は、例えば、冷却、除湿、および/または加熱を含んでもよい。
いくつかの実施形態によると、清浄器120は、密閉空間116に流動する受容された循環空気114の少なくとも一部を取り込むように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、循環空気の約1%〜約50%が、清浄器120に転用されてもよく、循環空気の残りは、清浄器120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114の約3%〜約25%が、清浄器120に転用されてもよく、循環空気114の残りは、清浄器120を迂回してもよい。いくつかの実施形態では、循環空気114の約5%〜約15%が、清浄器120に転送されることができ、循環空気114の残りは、清浄器120を迂回することができる。
密閉空間116はオフィスビル、商業環境またはビル、銀行、居住環境またはビル、住宅、学校、工場、病院、店舗、モール、屋内娯楽施設、貯蔵設備、研究室、車両、航空機、船、航洋船、または航洋船のキャビンを含む、船舶、バス、映画館、部分的および/または完全密閉競技場、教育施設、図書館、および/または、時として、機器、材料、生存占有者(例えば、ヒト、動物、合成有機体等)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る、他の部分的および/または完全密閉構造および/または施設であってもよい。いくつかの実施形態では、密閉空間116は、屋外空気へのアクセスを有してもよい。
いくつかの実施形態では、吸収剤(図示せず)は、清浄器120の内側に設置されてもよく、流動空気から汚染物質を捕捉するように構成されてもよい。再生の間、屋内循環空気114は、清浄器120によってもはや収集されず、代わりに、パージガス140の流れが、入口144を介して、清浄器120の中に導入され、出口148を介して排出されてもよい。
いくつかの実施形態では、パージガス140は、屋外空気であってもよく、故に、入口144は、屋外空気入口であって、屋外空気温度において、屋外空気を受容する。出口148は、屋外空気出口であってもよい。再生を促進するために、熱が、パージガス140または吸収剤自体に送達されてもよい。ヒートポンプ110は、熱をパージガス140および/または吸収剤に送達するように構成されてもよい。いくつかの構成は、熱がパージガス140および/または吸収剤に送達される方法に影響を及ぼし、ヒートポンプ110によって引き込まれる熱源に影響を及ぼすように実装されることができる。
図1Aに示されるようないくつかの実施形態によると、流入パージガス140は、ヒートポンプ110の凝縮器側150と直接接触することによって加熱されてもよく、パージガス140は、熱を清浄器120内の吸収剤に搬送してもよい。
図1Bに示されるようないくつかの実施形態によると、流入パージガス140は、ヒートポンプ110から熱を受容する、加熱要素154と接触することによって加熱されてもよい。加熱要素154は、例えば、コイル等、熱を提供するための任意の好適な要素を備えてもよい。
図1Cに示されるようないくつかの実施形態によると、熱は、吸収剤およびヒートポンプ110の凝縮器側150と熱接触する、1つ以上の導管または熱導体156によって、直接、清浄器120の内側の吸収剤に搬送されてもよい。いくつかの実施形態では、導管156は、典型的には、熱を効率的に搬送するように構成される、ヒートパイプであってもよい。
いくつかの実施形態によると、ヒートポンプ110は、屋外空気と接触し、本質的に、屋外空気から熱を引き込む、その蒸発器側160と併用されてもよい。
ヒートポンプ110のCOPは、とりわけ、ヒートポンプ110の暖温側と冷温側(すなわち、凝縮器側150と蒸発器側160)との間の温度差に依存する。ヒートポンプ110は、温度差が増加するにつれて、熱を効率的に圧送するその能力の一部を喪失し得る。吸収剤およびシステム設計パラメータのうちのいくつかに応じて、非限定的実施例では、要求される再生温度は、30℃の低温から100℃を優に超える温度まで及び得る。ヒートポンプ110の冷温側160の周囲が暖かいほど、ヒートポンプ110は、パージガス140または吸収剤の温度をより効果的に上昇させ得る。典型的には、空調が、空気管理システム100内で使用中であるとき、多くの場合、屋外空気は、かなり暖かく、本タイプのヒートポンプ用途に向いている。例えば、パージガス140は、屋外空気より少なくとも10℃暖かくあり得る。
いくつかの実施形態では、屋外空気等のパージガス140は、屋外温度から再生温度まで加熱されてもよい。再生温度は、任意の好適な温度であって、典型的には、約30〜120℃の範囲内であってもよい。代替として、再生温度は、80℃未満であってもよい。代替として、再生温度は、50℃未満であってもよい。代替として、パージガス140は、その事前加熱を伴わずに、周囲温度で清浄器120に流入してもよい。
パージガス140の加熱効率は、屋外温度がそれほど高くないとき等、改良されてもよく、より暖かい空気が、ヒートポンプ110の蒸発器側160と接触するように送達されてもよい。そのような温度の範囲の実施例は、約30〜60℃であってもよい。周囲より暖かい空気が利用可能である場合、ヒートポンプ110の蒸発器側160の近傍を流動させることによって、その暖気が利用され得る。
図2は、ヒートポンプ110の性能および効率が、どのように、その蒸発器側160を機械室または任意の数の他の源170内で利用可能であり得るような暖気と近接または熱接触させることによって向上され得るかを図式的に示す。HVACシステムと関連付けられたコンプレッサ、冷却機、および冷却塔は、類似方式において、蒸発器側160と接触され得る、暖気を産生し得る。炉、太陽熱ヒータ、および発電機もまた、外部温度より暖かい空気の利用可能な源170であり得る。熱はまた、任意の数の源170から利用可能な水または流れからヒートポンプ110の中に引き込まれることができる。いくつかの実施形態では、ヒートポンプ110は、冷却塔内の温水から熱を引き込んでもよい。別の実施形態では、ビルの温水が、ヒートポンプ110の性能を高めるために使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、熱源170は、ヒートポンプ蒸発器側160にすぐ近接しておらず、導管172およびファン(図示せず)または他の好適な手段/構造を介して、ヒートポンプ110に搬送されることができる。
図3Aおよび3Bに示されるようないくつかの実施形態では、HVACシステムの主要ヒートポンプ180が、再生のためのヒートポンプとしての二次機能を提供するために使用されることができる(循環する屋内空気を調整するその主要な役割に加え)。HVACシステムは、冷却モードでは、エアハンドリングシステム130内のコイルを冷却するために使用される、コンプレッサベースのヒートポンプを有する。図3Aに示されるようないくつかの実施形態では、主要ヒートポンプ180は、エアハンドリングシステム130と統合される。言い換えると、HVACシステムの空調ユニットは、内蔵冷却機と統合されてもよい。本統合された構成は、「パッケージ化ユニット」と称され得る。
図3Bに示されるような他の実施形態では、冷却機は、エアハンドリングシステム130から別個であってもよく、それと流体連通する。両実施形態では、冷媒流体は、蒸発器側(図示せず)で膨張および冷却され、凝縮器側184で圧縮および加熱されてもよい。高温の圧縮された冷媒の一部は、コイルまたは任意の好適な加熱要素186あるいは熱を送達する任意の他の好適な要素を介して、熱をパージガス140および/または吸収剤に送達するために使用されることができる。
いくつかの実施形態では、特殊導管またはパイプ188が主要ヒートポンプ180の冷媒ループの凝縮器に接続され、高温冷媒の一部が、パージガス加熱要素186または吸収剤自体に送達されることを可能にし、次いで、主要ヒートポンプ180の冷媒ループ(図示せず)に逆流させる。本実施形態は、製造時に、または清浄器120が改造部品としてHVACシステムに追加されるとき、既存のヒートポンプまたは冷却機の修正として、実装されることができる。清浄器120に転用される全体的冷媒の一部は、それほど大きくある必要はない。いくつかの実施形態では、実質的に、冷媒流の半分未満である。いくつかの実施形態では、実質的に、冷媒流の20%未満である。他の実施形態では、冷媒流の10%未満であってもよい。ポンプ(図示せず)が、転用された暖かい流体を清浄器120に向かって指向するために使用されてもよい。
図4に示されるようないくつかの実施形態では、専用ヒートポンプ110が、密閉空間116、典型的には、HVACシステムを伴うビル内で再生熱を送達するように構成されてもよい。ヒートポンプ110の蒸発器側160は、循環する屋内空気と直接または間接接触してもよい。図4に示されるようないくつかの実施形態では、蒸発器側160は、清浄器120の上流または下流にかかわらず、ダクト191を介して、還気ダクト190内を流動する循環空気114と直接または間接接触してもよい。いくつかの実施形態では、蒸発器側160は、エアハンドリングシステム130から流出する循環する屋内空気と直接または間接接触してもよい。いくつかの実施形態では、蒸発器側160は、密閉空間116内の屋内空気と直接または間接接触してもよい。したがって、ヒートポンプ110は、循環する屋内空気と熱連通し、そこから熱を除去し、並行して、パージガス140または吸収剤を加熱してもよい。
ヒートポンプ110が循環する屋内空気と直接または間接接触し得る、本構成は、全体的システム効率を改善することができる。その理由は、ヒートポンプ110が屋内空気から熱を除去し得るにつれて、密閉空間116に供給する主要冷却機、空調ユニット、またはエアハンドリングシステム130にかかる熱負荷に応じた減少の利点をもたらし、ひいては、冷却機、空調ユニット、またはエアハンドリングシステム130内のエネルギー節約に変換されるためである。清浄器ヒートポンプのCOPが、主要空調のものと類似する場合、後者のエネルギー節約は、ヒートポンプ110によって使用される電力Wをほぼ相殺する。したがって、ヒートポンプ110は、循環する屋内空気から熱を除去し、並行して、パージガス140を加熱するように構成されてもよい。理論上、相殺は、ヒートポンプ110の効率が、その冷却負荷が相殺される、冷却機の効率と同一である場合、ぴったりとなるであろう。本構成では、パージガスヒートポンプ110は、事実上、最小限の付加的全体的エネルギー消費を伴って動作され得、パージガス140に送達される熱は、本質的に、ゼロまたは最小エネルギーコストで得られ得る。
パージガス140の温度を上昇させるためのヒートポンプ110は、任意のタイプの屋内空気清浄用途において実装されることができる。いくつかの実施形態では、屋内空気清浄用途は、図1A−4に示されるような中央HVACシステム等の中央エアハンドリングユニットシステムを含んでもよい。中央HVACシステムは、屋内空気を循環させるためのダクトを備えてもよい。
いくつかの実施形態では、屋内空気清浄用途は、概して、より小型および/または局所空気循環システム192を密閉空間116の実質的に各部屋または面積194内に伴う、あるいは単一局所空調ユニットを伴う、図5に示されるようなファン−コイルタイプシステムを含んでもよい。空気循環システム192は、その調整のための屋内循環空気114の少なくとも一部を受容する。ファン−コイルタイプシステムは、典型的には、屋内空気を循環させるためのダクトを備えない。
いくつかの実施形態では、清浄器120は、HVACシステムに取着または関連しなくてもよく、図6に示されるような独立型の単独清浄器であることができる。独立型清浄器は、パージガス140へのアクセスを伴う入口144と、そこからパージガス140を排出するための出口148とを備えてもよい。いくつかの実施形態では、清浄器120は、本質的に、HVACを伴わない、換気および清浄のみが存在する用途において実装されてもよい。
前述のように、図5に示されるようないくつかの実施形態では、密閉空間116の部屋または面積194内あるいは密閉空間116近傍の種々の場所に分散される、比較的に小規模な清浄器120等、複数の清浄器120が、存在してもよい。いくつかの実施形態では、これらの清浄器120は全て、隣接するヒートポンプ110を有し、再生熱を提供してもよい。いくつかの実施形態では、再生のための熱を産生する、単一遠隔ヒートポンプ110が、存在し得、熱は、適切なパイプまたは導管または導管網196を通して、加熱された流体の形態において、凝縮器側150から、概して、清浄器120のそれぞれに送達される。
熱は、図1A−4を参照して説明される方法のいずれか1つ等の任意の好適な様式において、複数の清浄器120に送達されてもよい。
いくつかの実施形態では、共有ヒートポンプ110が、任意の所与の時間に、清浄器120のサブセットのみ、再生モードにおいて、熱を使用する一方、他は、使用しないように、複数の清浄器120の吸収および再生サイクルのタイミング意図的に図ることによって、複数の清浄器120により効果的に供給してもよい。実際、これは、熱を複数の清浄器120に供給する単一ヒートポンプ330の多重化である。熱流は、暖かい流体を清浄器120に搬送する分岐流体導管網196を通して管理されることができる。いくつかの実施形態では、流体は、液体をヒートポンプ110から複数の清浄器120に送達するための導管198を介して、パージガス140または吸収剤を加熱するために、熱を各清浄器の入口144に搬送する液体を備えてもよい。液体は、排出されてもよく、または戻り導管199を介して、ヒートポンプ110に逆流してもよい。いくつかの実施形態では、流体は、パージガス140を備えてもよい。
導管網196内を流動する流体は、各清浄器120が再生を受ける適切なときに、適切な清浄器120に選択的に導向されてもよい。複数の清浄器120の再生サイクルならびに共有ヒートポンプ110および流体またはパージガス140を各清浄器120に搬送するネットワークの協調は、適切な弁、ダンパ、ファン、ポンプ、および他の要素(図示せず)をアクティブ化する、中央プログラム可能電子制御ユニット等の制御システム200によって促進されることができる。複数の清浄器120は、2つ以上の共有ヒートポンプ110と流体連通してもよいことに留意されたい。
いくつかの実施形態では、共有ヒートポンプ構成内の具体的清浄器120への熱供給のタイミングは、再生を開始するための具体的清浄器120の必要性ならびに再生の準備ができた他の清浄器120の待ち行列を含む、いくつかのパラメータに基づいて、動的に判定されてもよい。清浄器120は、異なる清浄器120が再生を要求する程度によって、相互に異なってもよい。再生度は、吸着剤の飽和レベルならびに同時屋内空気品質パラメータから生じ得る。いくつかの実施形態では、共有ネットワーク内の再生のタイミングは、少なくとも部分的に、予め設定されたスケジュールに基づくことができる。いくつかの実施形態では、複数の清浄器120への選択的熱の導向ならびにヒートポンプ110および複数の清浄器120のアクティブ化(すなわち、吸収または再生)は、密閉空間116の占有レベル、密閉空間116内を循環する屋内空気中に含有される汚染物質のレベル、吸収剤中に蓄積される汚染物質の計算されたレベル、吸収剤を通して通過後、清浄器から流出する処理された空気122中の汚染物質のレベル、屋内空気温度および/または屋内空気湿度レベル、屋外空気温度および/または屋外空気湿度レベル、ならびにHVACシステムのアクティブ化を判定する、予め設定されたスケジュールのうちの少なくとも1つのパラメータに従って、制御されてもよい。
制御システム200は、図1A−6の実施形態において使用され、再生サイクル(例えば、温度スイング吸収サイクル)と連動して、ヒートポンプ110から清浄器120への熱送達を制御してもよいことに留意されたい。
別の実施形態は、図6に描写される。ここでは、独立型清浄器120は、HVACシステムの中に統合されるのではなく、ビル等の密閉空間116の内側に位置する。本実施形態では、エアハンドリングシステム130が、図6に示されるように含まれてもよく、または省略されてもよい。吸収モードでは、清浄器120は、密閉空間116から屋内循環空気114を引き込んでもよく、処理された空気をすぐに同一の密閉空間116に送り返し、したがって、その吸着剤によって捕捉される望ましくない汚染物質を排除する役割を果たしてもよい。再生の間、屋外空気等のパージガス140が、入口144を介して、清浄器120にもたらされ、出口148を介して、排出されてもよい。パージガス140は、隣接するヒートポンプ110または任意の好適な場所に設置されたヒートポンプ110によって加熱されてもよい。ヒートポンプ110の蒸発器側160は、周囲環境等の密閉空間116の外側の適切な源から熱を引き込むために使用されることができる。代替として、ヒートポンプ110は、密閉空間116から熱を引き込み、したがって、冷却を密閉空間116に提供する付加的利点をもたらし得る。
熱は、図1A−4を参照して説明される方法の任意の1つ等の任意の好適な様式において、清浄器120に送達されてもよい。
図1A−6を参照して、送風機、ダンパ、弁、ファン、またはシャッタ等の任意の他の好適な手段/構造が、清浄器120またはヒートポンプ110あるいは空気管理システム100の任意の他の構成要素に流入する、および/またはそこから流出する、空気の体積を制御するために使用されてもよいことに留意されたい。
いくつかの実施形態では、図1A−6を参照して説明されるような少なくとも1つのガスおよび/または汚染物質を清浄するための方法は、制御システム200によって行われ得る、コンピュータ実装方法であってもよい(図5)。本方法は、再生温度において、本開示による清浄器システム実施形態のいくつかの吸収材料を再生するように、再生手段を構成するステップを含んでもよい。本方法はまた、ヒートポンプ110を制御し、パージ空気流を再生温度まで加熱するステップを含んでもよい。本方法はさらに、屋内空気のうちの少なくとも一部を吸収材料上に流動させ、パージ空気流をヒートポンプ110で再生温度まで加熱することによって、屋内空気を清浄するステップを含んでもよい。本方法は、所定の時間周期の間の再生サイクルの間、パージ空気流を吸収材料上および/またはそれを通して流動させることによって、再生手段を介して、吸収材料を周期的に再生するステップを含んでもよい。
開示される実施形態のいくつか、特に、清浄、再生および同等物、ならびにその制御のために論じられたプロセスの少なくともいくつか(または、その一部)の種々の実装は、デジタル電子回路、集積回路、特殊設計ASIC(特定用途向け集積回路)、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、および/またはそれらの組み合わせにおいて実現されてもよい。制御システム200と関連付けられるようなこれらの種々の実装は、例えば、記憶システム、少なくとも1つの入力デバイス、および少なくとも1つの出力デバイスからデータおよび命令を受信し、そこにデータおよび命令を伝送するように連結される、特殊または汎用であり得る、少なくとも1つのプログラマブルプロセッサを含む、プログラマブルシステム上の実行可能および/または解釈可能な1つ以上のコンピュータプログラム内の実装を含んでもよい。
そのようなコンピュータプログラム(プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、またはコードとしても知られる)は、プログラマブルプロセッサのための機械命令/コードを含み、例えば、高レベルプロシージャおよび/またはオブジェクト指向プログラミング言語、および/またはアセンブリ/機械言語で実装されてもよい。本明細書で使用されるように、用語「機械可読媒体」は、機械可読信号として機械命令を受信する、機械可読媒体を含む、機械命令および/またはデータをプログラマブルプロセッサに提供するために使用される、任意のコンピュータプログラム製品、装置、および/またはデバイス(例えば、例えば、磁気ディスク、光ディスク、フラッシュメモリ、プログラマブル論理デバイス(PLD)を含む、非一過性媒体)を指す。用語「機械可読信号」は、機械命令および/またはデータをプログラマブルプロセッサに提供するために使用される、任意の信号を指す。
ユーザとの相互作用を提供するために、本明細書に説明される主題は、情報をユーザに表示するためのディスプレイデバイス(例えば、LCD(液晶ディスプレイ)モニタおよび同等物)と、ユーザが入力をコンピュータに提供し得る、キーボードおよび/またはポインティングデバイス(例えば、マウスまたはトラックボール、タッチスクリーン)とを有する、コンピュータ上に実装されてもよい。例えば、本プログラムは、分配ユニット、遠隔制御、PC、ラップトップ、スマートフォン、メディアプレーヤ、または携帯端末(「PDA」)によって記憶、実行、および動作されることができる。他の種類のデバイスも同様に、ユーザとの相互作用を提供するために使用されてもよい。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、感覚フィードバック(例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバック)の任意の形態であってもよく、ユーザからの入力は、音響、音声、または触覚入力を含む、任意の形態で受信されてもよい。
本明細書に説明される主題のある実施形態は、バックエンド構成要素(例えば、データサーバ等)を含む、またはミドルウェア構成要素(例えば、アプリケーションサーバ)を含む、またはフロントエンド構成要素(例えば、ユーザが本明細書に説明される主題の実装と相互作用し得る、グラフィカルユーザインターフェースまたはウェブブラウザを有する、クライアントコンピュータ)を含む、またはそのようなバックエンド、ミドルウェア、またはフロントエンド構成要素の任意の組み合わせを含む、コンピューティングシステムおよび/またはデバイス内に実装されてもよい。システムの構成要素は、デジタルデータ通信の任意の形態または媒体(例えば、通信ネットワーク)によって相互接続されてもよい。通信網の実施例は、ローカルエリアネットワーク(「LAN」)、広域ネットワーク(「WAN」)、およびインターネットを含む。
前述のいくつかのそのような実施形態による、コンピューティングシステムは、クライアントおよびサーバを含んでもよい。クライアントおよびサーバは、概して、相互から遠隔にあって、典型的には、通信ネットワークを通して相互作用する。クライアントおよびサーバの関係は、個別のコンピュータ上で起動し、相互にクライアント−サーバ関係を有する、コンピュータプログラムによって生じる。
本願の任意の場所に提示される、特許、特許出願、記事、ウェブページ、書籍等を含むが、それらに限定されない、刊行物または他の文書のあらゆる参照は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。
デバイス、システム、および方法の例示的実施形態が、本明細書に説明された。いずれかに注記され得るように、これらの実施形態は、限定ではなく、例証目的のためだけに説明されている。他の実施形態も、可能性として考えられ、本開示によって支持かつ有効とされ、本明細書に含有される教示から明白となるであろう。したがって、本開示の幅および範囲は、前述の実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、本開示およびその均等物によって支持される請求項に従ってのみ定義されるべきである。さらに、本開示の実施形態は、汚染物質清浄に対応する任意の特徴を含む、任意の他の開示される方法、システム、およびデバイスからの任意の要素/特徴をさらに含み得る、方法、システム、およびデバイスを含んでもよい。言い換えると、ある開示される実施形態および/または別の開示される実施形態からの1つ以上の特徴は、他の開示される実施形態からの1つ以上の特徴と互換可能であってもよく、ひいては、さらなる実施形態に対応する。さらに、開示される実施形態の1つ以上の特徴は、除去されてもよく、依然として、特許可能主題(したがって、本開示のさらなる実施形態)をもたらし得る。
Claims (46)
- 密閉空間からのガスおよび/または汚染物質の混合物を清浄し、前記ガスおよび/または汚染物質の混合物から少なくとも1つのガスおよび/または汚染物質を除去するためのシステムであって、前記システムは、
前記ガスおよび/または汚染物質の混合物からのガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つの吸収と、温度スイング吸収サイクルを介したその再生との間で循環されるように構成される、1つ以上の吸収材料と、
前記1つ以上の吸収材料を再生するように構成される、再生手段であって、再生温度において、前記1つ以上の吸収材料を再生するように構成され、前記1つ以上の吸収材料の再生のために、パージガスおよび/または前記1つ以上の吸収材料を加熱するように構成される、ヒートポンプを備える、再生手段と
を備える、システム。 - 前記密閉空間は、ビル、住宅、車両、または船舶を含む、請求項1に記載のシステム。
- ガスおよび/または汚染物質は、二酸化炭素、揮発性有機化合物、酸化硫黄、ラドン、亜酸化窒素、および一酸化炭素から成る群から選択される、請求項1に記載のシステム。
- 前記パージガスは、屋外空気を含み、
前記システムはさらに、屋外空気温度において、前記屋外空気を受容するように構成される、屋外空気入口を備え、
前記受容された屋外空気は、直接および/または間接的に、前記ヒートポンプによって、前記再生温度まで加熱される、
請求項1に記載のシステム。 - 前記再生温度は、前記屋外空気温度より少なくとも約10℃高い、請求項4に記載のシステム。
- 前記ヒートポンプは、前記密閉空間からの屋内空気から熱を除去し、並行して、前記パージガスを加熱するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記屋内空気からの熱の除去は、前記密閉空間の冷却負荷の減少をもたらす、請求項6に記載のシステム。
- 前記密閉空間の冷却負荷の減少は、前記ヒートポンプのエネルギー消費をほぼ相殺する、請求項7に記載のシステム。
- 前記ヒートポンプは、暖気源から熱を回収するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記暖気源は、冷却機、コンプレッサ、冷却塔、発電機、太陽熱ヒータ、および炉のうちの少なくとも1つを含む、請求項9に記載のシステム。
- 前記密閉空間は、前記密閉空間内に循環空気流を有するHVACシステムを含み、前記システムは、前記空気流の一部を取り込むように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記一部は、約20%未満である、請求項11に記載のシステム。
- 前記ヒートポンプの蒸発器側は、前記密閉空間からの循環する屋内空気と熱連通する、請求項1に記載のシステム。
- 前記ヒートポンプは、HVACシステムによって提供され、前記ヒートポンプは、冷媒を含み、前記冷媒の一部が、加熱された状態では、熱を前記パージガスおよび/または前記1つ以上の吸収材料に送達するよう転用されるように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記冷媒流の約50%未満は、前記パージガスおよび前記1つ以上の吸収材料のうちの少なくとも1つを加熱するように転用される、請求項14に記載のシステム。
- 前記冷媒流の約20%未満は、前記パージガスおよび前記1つ以上の吸収材料のうちの少なくとも1つを加熱するように転用される、請求項14に記載のシステム。
- 前記システムはさらに、コントローラを含み、前記コントローラは、前記吸収材料の再生と連動して、前記ヒートポンプによる前記1つ以上の吸収材料への熱の送達を制御するために構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記1つ以上の吸収材料は、清浄器として構成され、前記システムは、複数の清浄器を含み、前記ヒートポンプは、前記複数の清浄器に熱を提供し、前記1つ以上の吸収材料を再生するように構成される、単一ヒートポンプを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記システムはさらに、前記ヒートポンプから前記複数の清浄器に熱を送達するために構成される、導管網を備える、請求項18に記載のシステム。
- 個別の再生のために要求されるとき、再生熱が各清浄器に利用可能であるように、少なくとも、前記ヒートポンプ、導管網、および前記複数の清浄器の協調を制御するために構成される、コントローラをさらに備える、請求項19に記載のシステム。
- 前記コントローラは、
前記密閉空間内の1つ以上の面積の占有レベルと、
前記密閉空間の1つ以上の面積内を循環する屋内空気中のガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベルと、
前記1つ以上の吸収材料中に蓄積されたガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベルと、
2つ以上の清浄器のうちの少なくとも1つから流出する空気中のガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベルと、
屋内空気温度および/または屋内空気湿度レベルと、
屋外空気温度および/または屋外空気湿度レベルと、
予め設定されたスケジュールと
のうちの少なくとも1つのパラメータに従って、前記ヒートポンプ、導管網、および複数の清浄器のうちの少なくとも1つの協調を制御する、請求項20に記載のシステム。 - 密閉空間からの屋内空気流のガスの混合物のうちの少なくとも一部を清浄するための方法であって、前記清浄は、前記ガスおよび/または汚染物質の混合物から少なくとも1つのガスおよび/または汚染物質を除去するためのものであり、前記方法は、
再生のために構成された1つ以上の吸収材料を有する、清浄器システムを提供するステップと、
前記1つ以上の吸収材料を再生するために、パージガスを加熱するためのヒートポンプを提供するステップと、
前記屋内空気のうちの少なくとも一部を前記1つ以上の吸収材料上に流動させることによって、前記屋内空気を清浄するステップと、
前記パージガスまたは前記1つ以上の吸収材料を前記ヒートポンプで加熱するステップと、
前記加熱されたパージガスを前記1つ以上の吸収材料上および/またはそれを通して流動させること、および前記パージガスを加熱された1つ以上の吸収材料上および/またはそれを通して流動させることのうちの少なくとも1つを介して、再生サイクルの間、前記1つ以上の吸収材料を周期的に再生するステップと
を含む、方法。 - 前記ガスおよび/または汚染物質の混合物のうちの少なくとも1つのガスおよび/または汚染物質は、二酸化炭素、揮発性有機化合物、酸化硫黄、ラドン、亜酸化窒素、および一酸化炭素から成る群から選択される、請求項22に記載の方法。
- 前記パージガスは、屋外空気を含み、
前記方法は、
屋外空気温度において、前記屋外空気を受容するように構成される、屋外空気入口を提供するステップと、
前記1つ以上の吸収材料を再生するために、直接および/または間接的に、前記受容された屋外空気を前記ヒートポンプによって再生温度まで加熱するステップと
をさらに含む、請求項23に記載の方法。 - 前記再生温度は、前記屋外空気温度より少なくとも約10℃高い、請求項24に記載の方法。
- 前記ヒートポンプを使用して、循環する屋内空気から熱を除去し、並行して、前記パージガスを前記ヒートポンプで加熱するステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
- 前記屋内空気からの熱の除去は、前記密閉空間の冷却負荷の減少をもたらす、請求項26に記載の方法。
- 前記密閉空間の冷却負荷の減少は、前記ヒートポンプのエネルギー消費をほぼ相殺する、請求項27に記載の方法。
- 前記ヒートポンプは、暖気源から熱を回収するように構成される、請求項22に記載の方法。
- 前記暖気源は、冷却機、コンプレッサ、冷却塔、発電機、太陽熱ヒータ、および炉のうちの少なくとも1つを含む、請求項29に記載の方法。
- 前記密閉空間内に循環空気流を有するHVACシステムを提供するステップをさらに含み、前記清浄器システムは、前記空気流の一部を取り込むように構成される、請求項22に記載の方法。
- 前記一部は、約20%未満である、請求項31に記載の方法。
- 前記ヒートポンプの蒸発器側は、循環する屋内空気と熱連通する、請求項22に記載の方法。
- HVACシステムは、前記ヒートポンプを提供し、前記ヒートポンプは、前記冷媒の一部が、その加熱された状態において、前記パージガスおよび/または前記1つ以上の吸収材料を加熱するよう転用されるように構成される、冷媒を含む、請求項22に記載の方法。
- 前記冷媒流の約50%未満は、前記パージガスおよび前記1つ以上の吸収材料のうちの少なくとも1つを加熱するように転用される、請求項34に記載の方法。
- 前記冷媒流の約20%未満は、前記パージガスおよび前記1つ以上の吸収材料のうちの少なくとも1つを加熱するように転用される、請求項34に記載の方法。
- 前記方法は、前記1つ以上の吸収材料の再生と連動して、前記ヒートポンプによる前記1つ以上の吸収材料への熱の送達を制御する、コントローラを提供するステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
- 複数の清浄器システムを提供するステップをさらに含み、前記ヒートポンプは、前記複数の清浄器システムに熱を提供するように構成される、単一ヒートポンプを備える、請求項22に記載の方法。
- 前記ヒートポンプから2つ以上の清浄器システムに熱を送達するために構成される、導管網を提供するステップをさらに含む、請求項38に記載の方法。
- 再生のために要求されるとき、再生熱が各清浄器に利用可能であるように、前記ヒートポンプ、導管網、および前記2つ以上の清浄器システムの協調を制御するステップをさらに含む、請求項39に記載の方法。
- 制御するステップはさらに、
前記密閉空間内の1つ以上の面積の占有レベルと、
前記密閉空間の1つ以上の面積内を循環する屋内空気中のガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベルと、
前記1つ以上の吸収材料中に蓄積されたガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベルと、
前記2つ以上の清浄器システムのうちの少なくとも1つから流出する空気中のガスおよび/または汚染物質のうちの少なくとも1つのレベルと、
屋内空気温度および/または屋内空気湿度レベルと、
屋外空気温度および/または屋外空気湿度レベルと、
予め設定されたスケジュールと
のうちの少なくとも1つのパラメータに従って、前記ヒートポンプ、導管網、および2つ以上の清浄器のうちの少なくとも1つの協調を制御するステップを含む、請求項40に記載の方法。 - 清浄システムであって、
ガスおよび/または汚染物質の混合物から流入汚染物質を清浄し、それによって、前記ガスの混合物から前記汚染物質を除去するための清浄器であって、前記1つ以上の吸収材料による前記汚染物質の吸収および前記1つ以上の吸収材料の再生のための吸収および原位置再生サイクルとともに繰り返し使用されるように構成される、1つ以上の吸収材料を備える、清浄器と、
前記1つ以上の吸収材料を再生するために、パージガスの温度を上昇させるように構成される、ヒートポンプシステムと
を備える、システム。 - 清浄システムであって、
ガスおよび/または汚染物質の混合物から流入汚染物質を清浄し、それによって、前記混合物から前記汚染物質を除去するための清浄器であって、前記1つ以上の吸収材料による前記汚染物質の吸収および前記1つ以上の吸収材料の再生のための吸収および原位置再生サイクルとともに繰り返し使用されるように構成される、1つ以上の吸収材料を備える、清浄器と、
凝縮器−蒸発器ループ中に冷媒流体を有する、冷却機、すなわち、内蔵冷却機と統合された空調ユニットと、
前記清浄器再生サイクルの間、加熱された冷媒を前記冷却機から前記清浄器に搬送し、熱を前記清浄器に送達するために構成される、導管と
を備える、システム。 - 密閉空間内の屋内空気を処理するための方法であって、
前記屋内空気中を流動するガスの混合物から流入汚染物質を清浄し、それによって、前記ガスの混合物から前記汚染物質を除去するための清浄器を提供するステップであって、前記清浄器は、前記1つ以上の吸収材料による前記汚染物質の吸収および前記1つ以上の吸収材料の再生のための吸収および原位置再生サイクルとともに繰り返し使用されるように構成される、1つ以上の吸収材料を備える、ステップと、
ヒートポンプシステムによって、パージガスの温度を評価するステップであって、前記パージガスは、前記吸収材料を再生するために構成される、ステップと
を含む、方法。 - 密閉空間内の屋内空気を処理するための方法であって、
前記屋内空気中を流動するガスの混合物から流入汚染物質を清浄し、それによって、前記ガスの混合物から前記汚染物質を除去するための清浄器を提供するステップであって、前記清浄器は、前記1つ以上の吸収材料による前記汚染物質の吸収および前記1つ以上の吸収材料の再生のための吸収および原位置再生サイクルとともに繰り返し使用されるように構成される、1つ以上の吸収材料を備える、ステップと、
凝縮器−蒸発器ループ中に冷媒流体を有する、冷却機、すなわち、内蔵冷却機と統合された空調ユニットを提供するステップと、
前記清浄器再生サイクルの間、熱を前記清浄器に送達するための導管を介して、加熱された冷媒を前記冷却機から前記清浄器に搬送するステップと
を含む、方法。 - 密閉空間からの屋内空気流のガスの混合物のうちの少なくとも一部を清浄するためのコンピュータ実装方法であって、前記清浄は、前記ガスおよび/または汚染物質の混合物から少なくとも1つのガスおよび/または汚染物質を除去するためのものであり、前記方法は、
前記屋内空気のうちの少なくとも一部を清浄器によって提供される1つ以上の吸収材料上を流動させることによって、前記屋内空気を清浄するステップと、
パージガスをヒートポンプで再生温度まで加熱するステップと、
所定の時間周期の間の再生サイクルの間、前記パージガスを前記1つ以上の吸収材料上および/またはそれを通して流動させることによって、前記1つ以上の吸収材料を周期的に再生するステップと
を含む、方法。
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