JP2019531870A - 空気処理システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年6月28日に出願された米国仮特許出願第62/355,375号の優先権の利益を主張し、また、2016年12月28日に出願された米国仮特許出願第62/439,511号の優先権の利益を主張する。前述の出願の両方の全内容が、引用により本明細書に援用される。
本開示は、概して、空気を処理するためのシステム及び方法に関する。さらに、本開示は、複数のマイクロバブルを水性の空気処理溶液に分散させることによって、大量に処理される空気から1種又は2種以上のターゲットガス化学種の量を低減するためのシステム及び方法に関する。
NOx還元で放出された酸素は、CO及び炭化水素の酸化のためのプロセスに参加することができる。
Claims (59)
- 処理のために入力空気の流れを受ける空気インレット;
水性の空気処理溶液を保持するように構成された反応リザーバ;
前記空気インレットに流体接続された空気分散要素であって、前記空気分散要素は、前記入力空気の流れの少なくとも一部を、前記水性の空気処理溶液中への導入のための複数のマイクロバブルに変換するように構成されており、前記複数のマイクロバブル内に含まれる1種又は2種以上のターゲットガス化学種の量が前記水性の空気処理溶液との反応によって減少する、空気分散要素;及び
前記反応リザーバから処理済み空気を排出するように構成された空気アウトレット;
を含む、空気処理ユニット。 - 前記空気分散要素が、前記マイクロバブルを放出するように構成された複数の孔を含む、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記複数の孔が0.5ミクロン〜500ミクロンの平均直径を有する、請求項2に記載の空気処理ユニット。
- 前記複数の孔が10ミクロン〜100ミクロンの平均直径を有する、請求項2に記載の空気処理ユニット。
- 前記複数の孔が、前記複数の孔の平均直径の2倍〜30倍である平均距離で互いに離間されている、請求項2に記載の空気処理ユニット。
- 前記複数の孔が、前記複数の孔の平均直径の6倍〜8倍である平均距離で互いに離間されている、請求項2に記載の空気処理ユニット。
- 前記複数の孔が、前記空気分散要素の少なくとも一部にわたって、1平方センチメートル当たり1〜100個の孔の分布密度で分布している、請求項2に記載の空気処理ユニット。
- 前記複数の孔が、前記空気分散要素の少なくとも一部にわたって、1平方センチメートル当たり3〜7個の孔の分布密度で分布している、請求項2に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気分散要素が、ステンレススチール箔を含む、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記ステンレススチール箔がニッケルにより少なくとも部分的に被覆されている、請求項9に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気分散要素が、1ミリメートル未満の平均直径を有するマイクロバブルを生成するように構成されている、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気分散要素が、1〜100ミクロンの平均直径を有するマイクロバブルを生成するように構成されている、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気分散要素が、5〜50ミクロンの平均直径を有するマイクロバブルを生成するように構成されている、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気分散要素が、少なくとも80%が10〜70ミクロンの平均直径を有するマイクロバブルを生成するように構成されている、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気分散要素により生成されたマイクロバブルが、前記空気処理溶液中で、0.01cm〜25cmにわたる平均自由行程を有する、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気分散要素により生成されたマイクロバブルの少なくとも80%が、少なくとも1mmの平均自由行程を有する、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記水性の空気処理溶液が、酸化剤及び少なくとも1種のアルカリ水酸化物を含む、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記酸化剤が、過酸化水素、過マンガン酸塩、過硫酸塩、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを含む、請求項17に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気処理溶液の酸化剤とアルカリ水酸化物との比が、少なくとも1:1で、かつ、最大1.6:1である、請求項17に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気処理溶液の酸化剤とアルカリ水酸化物との比が、少なくとも1:1で、かつ、最大で4:1である、請求項17に記載の空気処理ユニット。
- 前記アルカリ水酸化物が、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、トリエタノールアミン、又はそれらの組み合わせのうちの1つ又は2つ以上を含む、請求項17に記載の空気処理ユニット。
- 前記水性の空気処理溶液が、5M〜50Mのモル濃度の過酸化水素を含む、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記水性の空気処理溶液が、3M〜30Mのモル濃度のアルカリ水酸化物を含む、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記水性の空気処理溶液が10〜12.5のpHを有する、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記水性の空気処理溶液が、過酸化水素と少なくとも1種のアルカリ水酸化物との反応により形成された超酸化物アニオンを含む、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記水性の空気処理が、さらに、相間移動触媒を含む、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記相間移動触媒がアンモニウム塩を含む、請求項26に記載の空気処理ユニット。
- 前記反応リザーバが、当該反応リザーバへの過酸化水素の供給を可能にするように構成された第1の試薬インレットを含み、前記反応リザーバが、当該反応リザーバへのアルカリ水酸化物の供給を可能にするように構成された第2の試薬インレットを含む、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気処理ユニットが、さらに、
前記空気処理ユニットにより処理可能な空気中の少なくとも1種の構成要素のレベルを示す出力を生じるように構成された空気質センサー;及び
少なくとも1つのコントローラであって、
前記少なくとも1種の構成要素のレベルを判定するために前記空気質センサーの出力をモニターし、
前記少なくとも1種の構成要素のレベルが所定の閾値を超えたか否かを判定し、
前記少なくとも1種の構成要素のレベルが前記所定の閾値を超えたと判定した後、前記第1の試薬インレットを介した過酸化水素の供給分の前記反応リザーバへの移送を開始し、前記第2の試薬インレットを介したアルカリ水酸化物の供給分の前記反応リザーバへの移送を開始し、前記空気処理ユニットにより処理可能な前記空気の少なくとも一部を前記空気インレットに入れるようにプログラムされた少なくとも1つのコントローラ;
を含む、請求項28に記載の空気処理ユニット。 - 前記空気質センサーが、前記空気処理ユニットに対して遠隔に位置する、請求項29に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気処理ユニットが、さらに、
前記空気処理ユニットによる処理済み空気出力中の少なくとも1種の構成要素のレベルを示す出力を生じるように構成された空気質センサー;及び
少なくとも1つのコントローラであって、
前記少なくとも1種の構成要素に関するレベルを判定するために前記空気質センサーの出力をモニターし、
前記少なくとも1種の構成要素のレベルが所定の閾値を超えたか否かを判定し、
前記少なくとも1種の構成要素の前記レベルが前記所定の閾値を超えたと判定した後、前記第1の試薬インレットを介した過酸化水素の供給分の一部の前記反応リザーバへの移送を開始するようにプログラムされた少なくとも1つのコントローラ;
を含む、請求項28に記載の空気処理ユニット。 - 前記少なくとも1種の構成要素の前記レベルが前記所定の閾値を超えたと判定した後、前記第2の試薬インレットを介したアルカリ水酸化物の供給分の一部の前記反応リザーバへの移送を開始することをさらに含む、請求項31に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気質センサーが、前記空気アウトレットにおいて空気と相互作用するように配置されている、請求項31に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気処理ユニットが、さらに、
前記反応リザーバ内の溶液のpHレベルを示す出力を生成するように構成されたpHセンサー;及び
少なくとも1つのコントローラであって、
前記反応リザーバ内の前記溶液のpHレベルを判定するために前記pHセンサーの出力をモニターし、
前記反応リザーバ内の前記溶液の前記pHレベルが、目標pHレベル又は目標pH範囲の少なくとも1つにどの程度匹敵するかを判定し、
前記反応リザーバ内の前記溶液の前記pHレベルが、前記目標pHレベルから、閾値差を超える分異なっているか、又は、目標pH範囲から外れていると判定した後、前記第1の試薬インレットを介した過酸化水素の供給分又は前記第2の試薬インレットを介したアルカリ水酸化物の供給分のうちの少なくとも1つの前記反応リザーバへの移送を開始するようにプログラムされた少なくとも1つのコントローラ;
を含む、請求項28に記載の空気処理ユニット。 - 前記空気処理ユニットが、さらに、
前記反応リザーバ内の溶液の液面レベルを示す出力を生成するように構成された液面レベルセンサー;及び
少なくとも1つのコントローラであって、
前記液面レベルセンサーの出力をモニターし、
前記反応リザーバにおける液面レベルが目標液面レベル未満であると判定した後、前記第1の試薬インレットを介した過酸化水素の供給分、前記第2の試薬インレットを介したアルカリ水酸化物の供給分又は水インレットを介した水の供給分のうちの少なくとも1つの前記反応リザーバへの移送を開始するようにプログラムされた少なくとも1つのコントローラ;
を含む、請求項28に記載の空気処理ユニット。 - 前記空気インレットに空気を引き込むため、又は、前記空気アウトレットから空気を流動させるための1つ又は2つ以上のポンプをさらに含む、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気アウトレットの下流に、前記空気アウトレットから出た処理済み空気により同伴された水性の空気処理溶液を集めるように構成された凝縮器ユニットをさらに含む、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- さらに、前記空気インレットの上流に熱触媒ユニットを含み、前記熱触媒ユニットが、
空気を加熱するように構成されたヒーターであって、前記ヒーターを通過する空気を80℃〜500℃の範囲内の温度に加熱するように構成されたヒーター;及び
加熱された前記空気を受けるように構成された触媒コンバータ;
を含む、請求項1に記載の空気処理ユニット。 - 前記ヒーターが、電力又は燃料ガスの燃焼のうちの少なくとも1つによって動作される、請求項38に記載の空気処理ユニット。
- さらに、1つ又は2つ以上のパティキュレートフィルターを含む、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気処理ユニットが、前記入力空気からの一酸化炭素の量を少なくとも100分の1に減少させるように構成されている、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気処理ユニットが、前記入力空気の温度を少なくとも2分の1に減少させるように構成されている、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 前記空気処理ユニットが、前記入力空気を300リットル/分〜600リットル/分の流量で処理するように構成されている、請求項1に記載の空気処理ユニット。
- 請求項1に記載の空気処理ユニットを備えたエレベータであって、前記エレベータはキャビンを含み、前記空気アウトレットからの処理済み空気が前記キャビンに向けて流れる、エレベータ。
- 前記空気処理ユニットが、前記キャビン内に少なくとも0.8mbarの過圧をもたらすように構成されている、請求項44に記載のエレベータ。
- 前記キャビンに供給された処理済み空気が40℃以下の温度を有する、請求項44に記載のエレベータ。
- 請求項1に記載の空気処理ユニットを含むパーソナル呼吸器。
- 前記空気処理ユニットが、少なくとも10リットル/分〜100リットル/分の流量で入力空気を処理するように構成されている、請求項47に記載のパーソナル呼吸器。
- さらに、前記空気アウトレットに流体接続され、かつ、前記パーソナル呼吸器の使用者に処理済み空気の少なくとも一部を供給するように構成された呼吸インターフェースを含む、請求項47に記載のパーソナル呼吸器。
- 前記呼吸インターフェースが、マウスピース又はマスクのうちの少なくとも1つを含む、請求項49に記載のパーソナル呼吸器。
- さらに、前記空気アウトレットに流体接続され、かつ、前記パーソナル呼吸器の2人又以上の使用者に処理済み空気の少なくとも一部を供給するように構成された2つ以上の呼吸インターフェースを含む、請求項47に記載のパーソナル呼吸器。
- さらに、前記呼吸インターフェースへの前記水性の空気処理溶液の流れを制限するフローリミッタを含む、請求項49に記載のパーソナル呼吸器。
- さらに、前記パーソナル呼吸器の使用者により吐き出された空気を受け、前記吐き出された空気を前記空気処理ユニットの空気インレットに供給するように構成された流路を含む、請求項47に記載のパーソナル呼吸器。
- 空気処理ユニットにより空気を処理する方法であって、
処理されるべき空気を、酸化剤とアルカリ水酸化物との混合物を含む空気処理溶液を含む反応リザーバの空気インレットに流入させる工程;
前記処理されるべき空気の流れの少なくとも一部を、空気分散要素を使用して複数のマイクロバブルに変換する工程;
前記複数のマイクロバブル内に含まれる1種又は2種以上のターゲットガス化学種の量が、前記空気処理溶液の1又は2種以上の構成要素との反応によって減少するように、前記マイクロバブルを前記空気処理溶液中に導入する工程;及び
前記反応リザーバからの処理済み空気を排出する工程;
を含む、方法。 - さらに、
空気質センサーの出力から、大量の空気の少なくとも1種の構成要素のレベルを自動的に判定する工程;
前記少なくとも1種の構成要素のレベルが所定の閾値を超えたか否かを自動的に判定する工程;及び
前記少なくとも1種の構成要素のレベルが前記所定の閾値を超えたと判定した後、前記反応リザーバへの第1の試薬インレットを介した前記酸化剤の供給分の移送を開始する工程;
を含む、請求項54に記載の方法。 - さらに、前記反応リザーバへの第2の試薬インレットを介した前記アルカリ水酸化物の供給分の移送を開始することを含む、請求項55に記載の方法。
- 前記酸化剤が、過酸化水素、過マンガン酸塩、過硫酸塩、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを含む、請求項55に記載の方法。
- 前記空気質センサーが前記反応リザーバの下流に配置されている、請求項55に記載の方法。
- 前記空気質センサーが、前記反応リザーバの空気インレットの上流に配置されている、請求項55に記載の方法。
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