JP6952064B2 - 空気処理システム及び方法 - Google Patents

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Description

関連出願への相互参照
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。
技術分野
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。
状況によっては、空気源が、有毒ガス、例えば、有機ガス、有機蒸気、有機ミストなどの存在又は生成の結果として汚染されることがある。さらに、空気源は、標準大気状態（standard atmospheric conditions）から逸脱する粒子状物質又はガスの量（例えば、ガス状化学種の分圧）の存在を考慮して、呼吸には不適当であるか又は呼吸に望ましくないことがある。かかる状態は、例えば、特に建物などの閉じた環境における火炎の存在の結果として生じることがある。とりわけ、火災は、粒子状物質、煙、及び呼吸に対して有害であり得る炭素に基づく化学種（例えば、一酸化炭素、二酸化炭素など）のレベルの上昇に寄与し得る。
防火システムは、通常、既存の配水システムを拡張したものである。かかるシステムは、多くの状況（例えば、高層ビルの火災）で不適当であろう。さらに、防火システムにおける配管、スプリンクラーヘッド及び水圧（仕様に合うように水を供給するためのシステムの能力）の低下が存在することがあり、火災安全装置の性能の低下をもたらすおそれがある。かかる低下は、飲料水分配源を含む、水分配源から供給される水の品質に起因する可能性がある。
水に基づく安全システムへの依存度の低減を提供する火災安全装置が必要とされている。また、火災や、呼吸にとって適切でない又は望ましくない空気をもたらす他の条件によって発生した汚染空気のおそれを軽減する設備が必要とされている。
汚染空気からの保護は、火災又は他の状況に遭遇した個人に、その状況から逃げるための追加の時間と能力を与えることができる（例えば、建物内の居住者又は労働者が安全に避難するための時間が長くなり、それを行うために既存の設備（エレベーター）を使用することができる）。本開示の実施形態によって実現することができるかかる保護、及び、安全な空気の呼吸をもたらすそれらの能力は、有害な空気状況の間に現場に残らなければならない個人（例えば、ビル管理室の職員、消防士など）も保護することができる。本開示の実施形態は、火災によって生成した１種又は２種以上のガス状化学種又は微粒子を除去するために空気を処理するのに有効であることができる。しかしながら、本開示の実施形態は、空気の特性を変えるため（例えば、ターゲットガス化学種のレベルを低下させるため、炭素含有化学種のレベルを減少させるため、微粒子のレベルを減少させるため、生物学的薬剤のレベルを低下させるため、毒性成分のレベルを低下させるためなど）、任意の環境からの空気を処理することにも有用であろう。
空気処理ユニットは、処理のために入力空気の流れを受け取る空気インレットと、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とを含むことができる。この空気処理ユニットは、また、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、当該空気分散要素は、入力空気の流れの少なくとも一部を、水性の空気処理溶液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、当該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水性の空気処理溶液との反応によって減少するように構成されている。このユニットは、処理済み空気を反応リザーバから排出するように構成された空気アウトレットを含むことができる。
空気処理ユニットにより空気を処理する方法は、過酸化水素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、処理されるべき空気を流すことを含むことができる。この方法は、空気分散要素を用いて、処理されるべき空気の流れの少なくとも一部を複数のマイクロバブルに変換する工程と、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、空気処理溶液の１種又は２種以上の構成要素との反応によって減少するように、マイクロバブルを空気処理溶液に導入する工程と、反応リザーバから処理済み空気を排出する工程を含んでもよい。
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、例示的及び説明的なものに過ぎず、請求項を限定するものではない。
添付の図面は、本開示に組み込まれてその一部を構成するものであり、開示された様々な実施形態を示している。
図１は、例示的な開示される実施形態に従う空気処理ユニットの概略図である。 図２は、例示的な開示される実施形態に従う空気分散要素の概略図を提供する。 図３は、例示的な開示される実施形態に従う空気処理ユニットの斜視図を提供する。 図４は、例示的な開示される実施形態に従う、空気処理ユニットを含む空気処理システムの斜視図を提供する。 図５は、例示的な開示される実施形態に従う空気処理ユニットを含む空気処理システムの別の斜視図である。 図６は、例示的な開示される実施形態に従う別の熱触媒コンバータの概略図を提供する。 図７は、図６に示した熱触媒コンバータの一部切り取り斜視図を提供する。 図８は、例示的な開示される実施形態に従う、エレベータシステムに組み込まれた空気処理システムの概略図を提供する。 図９は、例示的な開示される実施形態に従うパーソナル呼吸器システム（personal breather system）の概略図を提供する。
以下の詳細な説明は、添付図面を参照する。可能な限り、同じ参照番号が図面及び以下の説明で同じ又は類似の部分を指すために使用される。いくつかの例示的な実施形態が本明細書に記載されているが、変更、適合及び他の実装が可能である。例えば、置換、付加又は変更を、図面に示された構成要素に対して行うことができ、本明細書に記載された例示的な方法は、開示された方法を置換、並べ替え、除去又は追加することによって変更することができる。したがって、以下の詳細な説明は、開示された実施形態及び実施例に限定されない。代わりに、適切な範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。
空気処理ユニットは、本開示の実施形態の中心的な構成要素としての役割を果たすことができる。図１は、例示的な開示される実施形態に従う空気処理ユニット１００のブロック図表示を提供する。空気処理ユニット１００は、処理のために入力空気の流れを受ける空気インレット１０２を含むことができる。空気処理ユニット１００は、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１０４も含む。空気分散要素１０６は、空気インレットと流体接続されていてもよい（例えば、直流接続を介して、又は、１つ又は２つ以上の介在導管、処理要素、ポンプ、もしくは、空気の流動を可能にするための任意の他の装置もしくはユニットを含む間接接続を介して）。空気分散要素１０６は、入力空気の流れの少なくとも一部を、水性の空気処理溶液１１０中への導入のための複数のマイクロバブル１０８に変換するように構成されていてもよく、これによって、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水性の空気処理溶液との反応によって減少する。本明細書で使用される場合、マイクロバブルという用語は、直径が１ミリメートル未満である処理されるべき空気バブルを指すことができる。空気処理ユニット１００は、反応リザーバ１０４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１１２を含んでもよい。
空気分散要素１０６は、処理されるべき入力空気の流れを受け取り、複数のマイクロバブル１０８の形態で反応リザーバ１０４に処理されるべき空気の少なくとも一部を供給するための任意の適切な構造を含むことができる。図２は、例示的な開示される実施形態による空気分散要素１０６の概略上面図を提供する。図示されているように、空気分散要素１０６は、マイクロバブル１０８を反応リザーバ１０４に放出するための複数の孔２０２を含むことができる。
複数の孔２０２は、任意の適切なサイズ又は形状を含むことができ、所望の一連の特徴特性を有するマイクロバブルを提供するために、任意の適切な分布パターンで配置することができる。例えば、空気分散要素１０６の孔のサイズ（例えば、直径）は、反応リザーバ１０４で生成されるマイクロバブルの直径に関連付けられていてもよい。孔のサイズが大きくなるにつれて、マイクロバブルのサイズも大きくなるであろう。さらに、空気分散要素１０６での複数の孔の分布パターンは、放出されたマイクロバブルが互いに相互作用するか否か、及び、どのように相互作用するかに寄与することができる。互いにより接近している孔は、より離れて離間している孔と比較して、より多くのマイクロバブルとマイクロバブルとの間の衝突をもたらすおそれがある。さらに、互いにより接近している孔は、マイクロバブル間のより多くの合併をもたらすおそれがあり、利用可能な反応表面積とバブル容積との間の比を減少させることによって反応効率を大幅に低下させ得る。
いくつかの実施形態において、複数の孔は、０．５ミクロン〜５００ミクロンの平均直径を有することができる。他の実施形態において、複数の孔は、１０ミクロン〜１００ミクロンの平均直径を有することができる。
孔間隔に関して、いくつかの実施形態は、空気分散要素１０６内に、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た複数の孔を含むことができる。他の実施形態において、複数の孔は、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てもよい。いくつかの実施形態において、複数の孔は、１平方センチメートル当たり１〜１００個の孔の分布密度で、空気分散要素１０６の少なくとも一部にわたって分布していてもよい。他の実施形態において、複数の孔は、１平方センチメートルあたり３〜７個の孔の分布密度で、空気分散要素１０６の少なくとも一部にわたって分布していてもよい。
かかる直径範囲、離隔距離、及び／又は、分布距離は、空気処理ユニット１００の性能に重要な影響を及ぼすことができる。例えば、上述した範囲内のサイズ、間隔及び分布の孔は、処理されるべき空気の高い運転流量（例えば、３００リットル／分〜６００リットル／分、又はそれ以上）などの利点を提供することができ、１ミリメートルを超える直径を有するバブル又は互いにより離れた間隔で存在するバブル（流量を低下させる傾向がある）もしくは互いにより近い間隔で存在するバブル（より多くのバブルとバブルとの間の衝突をもたらして、バブル同士が結合してより大きなバブルになり、反応のために利用可能な全表面積を減少させる傾向がある）と比較した場合に、著しく改善された空気処理性能を提供する（例えば、表面積を増加させ、拡散距離を減少させて、マイクロバブルに含まれるガス状化学種と反応リザーバ１０４内の処理水溶液との相互作用を改善する）。例えば、２００ミクロンの直径を有するバブルは、直径１００ミクロン未満のバブルよりも、空気処理において最大約３００倍も効率が悪く、直径１ｍｍのバブルと同程度に空気処理においてほぼ有効でないことがある。
バブルサイズとシステム性能との間の関係は、半径１ｃｍの単一の球形バブルを、半径１００ミクロンの１０６個の球形バブルに分割された同じ容積の空気に対して比較することによってさらに説明することができる。単一バブルの場合、バブルの表面積は約１２．５６７ｃｍ２であり、一方、マイクロバブルの総表面積は約１，２５６ｃｍ２であり、比は１：１００である。これは、活性溶液の媒体中のガスの溶解度に対して直接的な影響を及ぼすことがあり、反応の速度及び反応の転化率に対して直接的な影響を及ぼすことがある。拡散則によれば、ある分子が所与の距離を通過するのに必要な平均時間は、その距離の二乗とともに増加する（他の分子とのランダムな衝突のため）。したがって、分子が直径１ｃｍのバブルの中心からその表面に移動するのに要する時間は、直径が１００ミクロンである場合に要する時間の１０，０００倍長い。小さなバブルの使用は、他の顕著な利点を有することができる。例えば、バブルの表面積に対するバブルの体積の比は、その半径に比例する（球形バブルを仮定する）。したがって、所定の時間単位で、バブルが小さくなればなるほど、バブル内のガス容積のより大きな割合が溶液と反応し得る。
空気分散要素１０６は、任意の適切な材料から製造することができる。空気分散要素は、金属、ポリマーなどから作製されたものであることができる。一実施形態において、空気分散要素１０６は、ステンレススチールの箔、膜などから作製することができる。空気分散要素の厚さは、様々な値から選択することができる。いくつかの実施形態において、空気分散要素は、１０ミクロン〜５００ミクロンの範囲内（好ましくは約１００ミクロン）の厚さを有する。いくつかの実施形態において、空気分散要素１０６は、少なくとも部分的にニッケルで被覆されていてもよい。
空気分散要素１０６は、反応リザーバ１０４で処理されるべき空気のマイクロバブルを生成するように構成されている。上述したように、マイクロバブルの特性は、処理されるべき空気からのガス状化学種のレベルを低減する際の空気処理ユニットの性能に著しく影響を及ぼすことができる。例えば、マイクロバブルのサイズが減少すると、バブル内の分子と水性の空気処理溶液の活性剤との間の潜在的な反応のための表面積が増加することがあり、分子と活性剤との間の拡散距離が減少することがある。いくつかの実施形態において、空気分散要素１０６は、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。他の実施形態において、空気分散要素は、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することができる。
マイクロバブルの直径の分布に関して、空気分散要素は非常に均一なバブルを生成することができる。場合によっては、マイクロバブルの少なくとも８０％が１０ミクロン〜７０ミクロンの平均直径を有する。また、マイクロバブルの特性は、水性の処理溶液中のバブルの平均自由行程にも寄与する。より長い平均自由行程は、マイクロバブル内の分子と水性の処理溶液中の活性剤との間の潜在的な反応に利用可能な時間の量を増加させることができる。いくつかの実施形態において、空気分散要素によって生成されるマイクロバブルは、空気処理溶液中で０．０１ｃｍ乃至２５ｃｍにわたる平均自由行程を有することができる。いくつかの実施形態において、空気分散要素によって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。
反応リザーバ１０４に含まれる水溶液は、処理されるべき空気中の１種又は２種以上のガス状化学種と反応してその量を減少させるのに適した任意の活性剤を含んでよい。いくつかの実施形態において、水性の処理溶液は、酸化剤とアルカリ水酸化物との組み合わせを含む。ある場合には、これらの構成成分は、互いに反応して超酸化物（superoxide）を形成し、次いで、処理されるべき空気中のガス状化学種と反応することができる。いくつかの実施形態において、酸化剤は、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１つ又は２つ以上を含むことができる。アルカリ水酸化物は、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つ以上を含むことができる。
酸化剤とアルカリ水酸化物との様々な比が、空気処理溶液での使用に適していることができる。いくつかの実施形態において、空気処理溶液の酸化剤とアルカリ水酸化物との比は、少なくとも１：１で、かつ、最大４：１である。他の実施形態において、空気処理溶液の酸化剤とアルカリ水酸化物との比は、少なくとも１：１で、かつ、最大１．６：１である。
同様に、様々な濃度の試薬を使用して、空気処理溶液を提供することができる。いくつかの実施形態において、水性の空気処理溶液は、５Ｍ〜５０Ｍのモル濃度、好ましくは１０Ｍに近いモル濃度を有する過酸化水素を含む。水性の空気処理溶液は、３Ｍ〜３０Ｍのモル濃度を有するアルカリ水酸化物を含んでもよい。水性の空気処理溶液を構成する試薬は一緒になって、水性の空気処理溶液について１０〜１２．５のｐＨをもたらすことができる。
いくつかの実施形態において、以下により詳細に説明するように、水性の空気処理溶液は、酸化剤（例えば、過酸化水素など）と少なくとも１種のアルカリ水酸化物との反応によって形成される超酸化物アニオンを含む。水性空気処理は、さらに、アンモニウム塩などの相間移動触媒、又は他の適切な化合物もしくは材料を含んでもよい。相間移動触媒は、処理されるべき空気の分子と活性剤（例えば、超酸化物アニオン）との間の反応に利用可能な反応表面を増加させることができる。相間移動触媒は、利用可能な反応部位の数に影響を及ぼすことができるだけでなく、水性の処理溶液の密度プロファイルを変更して、マイクロバブルが水性の処理溶液中に留まる時間の長さ−ナノ秒、マイクロ秒などのオーダーで時間が増加した場合でも処理効率を著しく改善することができる因子を増加させることができる。
空気処理ユニット１００は、例えば、空気処理溶液中に存在する超酸化物アニオンと、溶液中をパーコレートするマイクロバブル内のガスとの間で起こる、様々な反応によって、１種又は２種以上のガス状化学種の量を低減することができる。例えば、一酸化炭素、水酸化ナトリウム及び水の反応から水素が生成される以下の代表的な反応のうちの１つ又は２つに従って、一酸化炭素は、アルカリ溶液と反応することができる。炭酸水素ナトリウム又は炭酸ナトリウムは、以下の反応に従って副生成物の１つとして生成されてもよい：
Figure 0006952064
さらなる例示的な実施形態において、二酸化窒素は、以下の反応に従ってアルカリ溶液と反応することができる：
Figure 0006952064
さらなる例示的な実施形態において、ＨＣＮは、以下の反応に従ってアルカリ溶液と反応することができる：
Figure 0006952064
ＣＯを捕捉するために使用される液体が水性アルカリ水酸化物及び過酸化水素と相間移動触媒も含む湿式スクラビング法を用いて、ガス流から一酸化炭素が除去されてもよい。一酸化炭素は、以下の反応（Ｍはアルカリ金属、例えばナトリウム又はカリウムを表す）に従って、対応する水溶性アルカリ炭酸塩に速やかに鉱化（mineralization）される。
Figure 0006952064
この式に基づいて、有益な副生成物として酸素が生成される。特に、一酸化炭素の鉱化はＣＯ除去触媒の不存在下で達成される。本開示のシステムは、したがって、ガス流から一酸化炭素を除去する方法であって、好ましくは相間移動触媒の存在下、アルカリ水酸化物と過酸化水素とが組み合わされた水溶液にガス流を接触させることを含む方法を含んでもよい。
一酸化炭素はＭＯＨ／Ｈ２Ｏ２水溶液に吸収され、その酸化は高度にアルカリ性の条件下で起こる。すなわち、アルカリ水酸化物の濃い溶液、例えば、３Ｍ以上、好ましくは５Ｍ以上、さらにより好ましくは６Ｍ以上（６〜１０Ｍ）のモル濃度のアルカリ水酸化物の濃縮溶液が使用される。例えば、２０〜３０％の範囲内の質量濃度を有する水酸化ナトリウム溶液（水１００ｇ当たり２０〜３０ｇ）を使用することができる。過酸化水素に関しては、３０％溶液（水１００ｇ当たり３０ｇのＨ２Ｏ２を含む）又はより高濃度溶液などの、化学工業において一般的に使用されている商業的に入手可能な溶液は全て本発明での使用に適している。
２つの試薬（Ｈ２Ｏ２及びＭＯＨ）は、水溶液において、モル比Ｈ２Ｏ２：ＯＨ-が１：１以上、例えば１．２：１以上、例えば１．２：１〜３：１、より具体的には１．４：１〜２．５：１となるように組み合わされる。ガスからの一酸化炭素の除去は、一般的に、過酸化水素溶液を塩基溶液に徐々に添加すると同時に、得られた混合試薬にガスを接触させることによって増進される。
ＣＯ除去を増進するために調整できる別のプロセス変動要素は、反応媒体の温度であり、温度がより低いほど、水溶液中のガスの溶解度がより高い。その結果、比較的低い温度、例えば５〜８０℃の範囲内の温度で、ガスと水性試薬を接触させることにより、より良い効率を達成することができる。従って、ガス流の温度は、水溶液に供給する前に熱交換器にガス流を通すことによって低下させることができ、あるいは、水溶液の温度を適切に制御することができる。
過酸化水素は、ヒドロキシル基と反応して強い酸化特性を有する種々のラジカルを生成し、相間移動触媒（ＰＴＣ）の添加は、ＰＴＣがイオンを水相と交換する能力のために、これらの活性化学種の損失を最低限に抑える目的に資する。選択される相間移動触媒は、好ましくは、オニウム塩、特にアンモニウム塩、特に脂肪族第４級アンモニウム塩からなる群から選択される。これらの塩は、窒素含有カチオン、例えば第４級アンモニウムカチオン、すなわちＮ＋Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の各々は、独立に、Ｃ１−Ｃ１８アルキル基（好ましくはＣ１−Ｃ１２アルキル、これは線状又は分岐状、最も好ましくは線状であることができる。）である。］と、対アニオン、例えばハロゲン化物アニオン、例えば塩化物イオン又は臭化物イオンとを有する。式Ｎ＋ＣＨ３［（ＣＨ２）ｋＣＨ３］３Ｈａｌ−（式中、ｋは、少なくとも５、例えば５〜９であり、Ｈａｌは塩化物又は臭化物イオンである）の第４級アンモニウム塩が特に好ましい。この好ましい第４級アンモニウム塩のサブクラスの一例として、メチルトリオクチルアンモニウムハライドを挙げることができ（ｋ＝７）、Ａｌｉｑｕａｔ ３３６としてその塩化物塩の形態で市販されている。他の例としては、ジドデシルジメチルアンモニウムブロミド（ＤＤＡＢ）；ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）；及びテトラオクチルアンモニウムブロミド（ＴＯＡＢ）が挙げられる。ＭＯＨ溶液とＰＴＣの質量比は、１：０．０１〜１：０．３、好ましくは１：０．０５〜１：０．１である。
一酸化炭素の分離は、気液接触器で上記の液体（Ｈ２Ｏ２／ＭＯＨ水溶液及び場合によりＰＴＣ）でガスをスクラビングすることによって達成することができる。この目的のために、充填床スクラバー、スプレースクラバー、プレートスクラバー及びベンチュリスクラバーなどの、多くの可能な設計の湿式スクラバーを使用することができる。
酸化剤（例えば、過酸化水素など）をアルカリ水酸化物と混合すると、超酸化物ラジカルアニオンが生成することがある。かかる超酸化物は、炭素含有物質と反応して炭酸塩を形成することができる。場合によっては、過酸化水素を、少なくとも１０Ｍ、例えば、１０Ｍ〜３０Ｍ、又は最高５０Ｍまでの濃度で、酸化剤として使用することができる。反応が、以下の一連の反応により超酸化物ラジカルアニオンＯ２ −の形成をもたらすように、酸化剤及びアルカリ水酸化物の濃度及び相対量を調整することができる：
Figure 0006952064
式中、Ｍは、アルカリ金属（例えば、ナトリウム、カリウムなど）を表す。超酸化物アニオンは、炭素含有化学種（例えば、二酸化炭素、一酸化炭素など）と迅速に反応して、塩に基づく反応生成物を生成する。
反応リザーバ１０４に含まれる水性の空気処理溶液は、様々な方法で提供又は調製することができる。場合によっては、例えば、水溶液の活性化学種が有意な反応なしに共存するできる場合、製造中、設置中などに水溶液を反応リザーバ１０４に予め充填することができる。他の場合には、アルカリ水酸化物と反応して、処理されるべき空気中のガス状化学種と反応する超酸化物アニオンを形成する酸化剤（例えば、過酸化水素など）を水溶液が含む場合、構成成分の混合は、超酸化物アニオンを生成する反応を開始する。かかる機構は、試薬が必要なときに必要な量でのみ結合できるという点で有利であり得る。このようにして、試薬を保存することができ、水性の処理溶液の作用寿命（operating life）を延ばすことができる（特に、空気処理溶液を生成させるために利用可能な試薬の量が制限されうる場合（例えば、パーソナル呼吸器）の場合）。
空気処理ユニット１００は、水溶液の生成及び／又は溶液の特性の調整を可能にするための様々な構成を含むことができる。例えば、図１に示すように、空気処理ユニット１００は、反応リザーバ１０４に水の供給を提供するための水リザーバ１２０を含むことができる。空気処理ユニット１００は、上記リザーバに酸化剤及びアルカリ水酸化物をそれぞれ供給するための酸化剤リザーバ１２４及びアルカリ水酸化物リザーバ１２２を含んでいてもよい。リザーバ１２２及び１２４は、液体形態又は固体形態の試薬を貯蔵することができる。さらに、反応リザーバへの試薬の供給は、流体の流れ又は任意のタイプの機械的移送を介して達成することができる。いくつかの実施形態において、酸化剤、例えば過酸化水素を、リザーバ１２４から第１の試薬インレット１６０を通じて流す又は供給することができる。アルカリ水酸化物剤は、リザーバ１２２から第２の試薬インレット１６２を通じて流す又は供給することができる。水は、水インレット１６４を通じて反応リザーバ１０４に供給することができる。
いくつかの実施形態において、水性の処理溶液の１種又は２種以上の構成成分（例えば、水及びアルカリ水酸化物）を、反応リザーバ１０４に予め装填してもよく、処理されるべき空気が利用可能であると判定した後に、酸化剤（例えば、過酸化水素など）の少なくとも一部の添加によって処理溶液を活性化させることができる。他の場合には、酸化剤及びアルカリ水酸化物などの利用可能な試薬の１種又は２種以上が、１つ又は２以上のセンサーから得られた情報に応じて、所望により、反応リザーバに供給されてもよい。
いくつかの実施形態において、空気処理ユニット１００は、コントローラ１２６と、例えば空気センサー１２８，１３０，１３２；ｐＨセンサー１３４；及び液面レベルセンサー１３６などの１つ又は２つ以上のセンサーとを含むことができる。空気センサー１２８，１３０及び／又は１３２は、大量の空気中の少なくとも１つの成分のレベルを示す出力を生成することができる。示されているように、センサー１３２は、インレット１０２内の、又は、反応リザーバ１０４から上流の任意の他の場所における空気の空気質をモニターすることができる。センサー１３０は、インレット１１２内の、又は、反応リザーバ１０４の下流の任意の他の場所における空気の空気質をモニターすることができる。センサー１２８は、空気処理ユニットから離れた場所（例えば、建物内のエレベータシャフト、部屋、廊下など、屋内又は屋外の環境内の任意の場所）で空気質をモニターすることができる。
コントローラ１２６は、コントローラが本明細書に記載の特定の機能（例えば、離散命令、ニューラルネットワークなどを使用して）を達成できるようにするためのインストラクションでプログラムすることができる任意のタイプの論理デバイスに基づくものであることができる。コントローラ１２６は、１つ以上のマイクロプロセッサ、ロジックゲートアレイ、プリプロセッサ、ＣＰＵ、サポート回路、デジタル信号プロセッサ、集積回路、メモリ、又は、プログラムされたインストラクションを含むアプリケーションを実行するのに適した、及び、入力信号を分析するのに適した他のタイプのデバイスを含むことができる。いくつかの実施形態において、コントローラ１２６は、任意のタイプのシングル又はマルチコアプロセッサ、中央演算処理装置（central processing unit）などを含むことができる。例えば、インテル（登録商標）、ＡＭＤ（登録商標）などの製造業者から入手可能なプロセッサなどの様々な演算処理装置が使用されてもよく、様々なアーキテクチャ（例えばｘ８６プロセッサ、ＡＲＭ（登録商標）など）を含んでもよい。
水性の処理溶液の様々な態様は、これらの（及び他の）センサーのモニター出力に基づいて、コントローラのコマンドの下で能動的に調節することができる。例えば、いくつかの実施形態において、コントローラは、空気質センサー１３０、１３２及び／又は１２８のいずれかの出力をモニターして、それぞれのセンサーによってモニターされた空気中の少なくとも１種の構成要素のレベル（又はレベルの任意のインジケータ）を判定することができる。もし、レベルが所定の閾値を超えたと判定された場合、コントローラ１２６は、モニターされた構成要素（又は処理されるべき大量の空気の他の構成要素）と反応するように構成された反応リザーバ１０４内の空気処理溶液に対して１つ又は２つ以上のアクションを生じさせる。例えば、コントローラ１２６は、反応リザーバ１０４への第１の試薬インレット１６０を介した過酸化水素（又は他の酸化剤）の供給分の移送を開始することができる。かかる移送は、１つ又は２つ以上の制御可能な流れ構成要素（例えば、ポンプ、弁など）の制御を介して行われてもよい。いくつかの実施形態において、コントローラ１２６は、反応リザーバ１０４への第２の試薬インレット１６２を介したアルカリ水酸化物の供給分の移送を開始することもできる。さらに、コントローラ１２６は、様々なポンプ、ゲートバルブ、ファン、通気口などの制御によって、インレット１０２への処理されるべき空気の流れの開始を引き起こすことができる。特に、空気センサー１３２（空気インレット１０２における）又は空気センサー１２８（空気処理ユニット１００から離れた環境にある）の出力は、空気処理ユニット１００の動作をいつ開始するかを判定するのに有用であることができる。例えば、これらのセンサーのうちの１つ以上は、空気処理が望まれる条件（例えば、火災、化学汚染など）の発生をモニターすることができる。例えば、もし、空気センサー１２８（例えば、建物内のエレベータシャフト、部屋、廊下などに位置するか、あるいは、屋内又は屋外のいずれかの環境の任意の場所に位置する）が、１種又は２種以上のターゲットガス化学種が存在し、それらのターゲット化学種の低減又は除去が望ましいと判定した場合には、空気センサー１２８によって提供された情報を用いて、空気処理ユニット又は空気処理ユニットが含まれる任意のシステムの動作を開始することができる。空気処理ユニット１００のアウトレット１１２に配置された空気センサー１３０は、コントローラ１２６のフィードバック装置として有用であることができる。例えば、センサー１２６は、コントローラ１２６が空気処理ユニットの出力（後処理）の化学種（例えば、ＣＯ等）のレベルをモニターすることを可能にすることができる。もし、レベルが所定のレベル（例えば、１００ｐｐｍ）を超えた場合、コントローラ１２６は、例えば、反応リザーバ１０４に、リザーバ１２４からの酸化剤の一部及び／又はリザーバ１２２からのアルカリ水酸化物の一部のうちの１つ以上を加えることによって、水性の処理溶液の特性を調節することができる。
上に示したように、空気処理ユニット１００は、水性の処理溶液１１０に関するｐＨレベルの出力表示を生じるように構成されたｐＨセンサー１３４を含んでいてもよい。コントローラ１２６は、ｐＨセンサー１３４の出力をモニターして、反応リザーバ１０４内の溶液のｐＨレベルを判定することができる。コントローラ１２６は、反応リザーバ内の溶液のｐＨレベルが目標ｐＨレベル又はｐＨ値範囲（例えば、１０〜１２．５）にどの程度匹敵するかを判定することもできる。もし、コントローラ１２６が、反応リザーバ１０４内の溶液のｐＨレベルが閾値差よりも大きく（又は所望の範囲外に）目標ｐＨレベルと異なると判断した場合には、反応リザーバへの、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つの移送を開始することができる。
空気処理ユニット１００は、ユニットの異なる態様の制御を可能にするために様々な他のセンサーを含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、空気処理ユニット１００は、反応リザーバ１０４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１３６を含んでいてもよい。コントローラ１２６は、液面レベルセンサーの出力をサンプリングすることができ、もしコントローラが、反応リザーバ内の液面レベルが目標液面レベル未満に低下したと判定した場合、コントローラ１２６は、追加の流体の反応リザーバへの移送を開始することができる。例えば、コントローラ１２６は、１つ又は２つ以上の流れ制御アクチュエータ（例えば、弁、ポンプなど）に、酸化剤リザーバ１２４から（インレット１６０を介して）の流体の流れ、アルカリ水酸化物リザーバ１２２から（インレット１６２を介して）の流体の流れ、水リザーバ１２０から（水インレット１６４を介して）の流体の流れ、又はこれらのリザーバの任意の組み合わせ、あるいは、空気処理ユニット１００と関連し得る他のものからの流体の流れを開始させることができる。
上記の空気処理ユニット１００の特徴は、いくつかの望ましい性能特性を提供することができる。このユニットは、入力空気の流れから望ましくない粒子状物質及びガス状化学種のレベルを低減するのに非常に有効であるだけでなく、空気処理ユニット１００の湿式又は半湿式スクラビング構成要素のために、このユニットは、処理されるべき入力空気が１００℃以上を超える状況であっても、空気を冷却し、４０℃未満の出力空気流を提供するのに有効である。場合によっては、空気処理ユニット１００は、入力空気の温度を少なくとも２分の１（又はそれ未満）に低下させることができる。さらに、本開示の実施形態の空気分散要素は、処理されるべき入力空気からガス状化学種のレベルを数桁減少させることを可能にするマイクロバブルを生成させるのに有効であることができる。場合によっては、処理されるべき入力空気中に存在するＣＯのレベルを、少なくとも１００分の１に減少させることができる。さらに、空気分散要素１０６は、３００〜６００リットル／分（又はそれ以上）の空気処理装置を通る高い流量を可能にすることができる。かかる流量は、空気処理ユニット１００を、例えば、エレベータキャビンに供給される空気を処理するように構成されたものなどの大規模な空気処理システムに特に適したものにすることができる。具体的には、このレベルの流量は、ある環境（例えば、エレベータキャビン）で、空気処理システム以外の源（例えば、縫い目、亀裂、通気孔、孔など）からその環境への空気の侵入を防ぐことができる過圧を生じることができる。
図３は、例示的な開示される実施形態に従う空気処理ユニット１００の斜視図を示す。図３に示す実施形態において、空気処理ユニットは、より広い空気処理システムの一部として空気処理ユニット１００を含めるのを容易にするモジュール式設計で構成されている。図示されているように、空気処理システム１００は、空気インレット１０２及び空気アウトレット１１２を含む。処理されるべき空気の流れは、空気インレット１０２に入り、１つ又は２つ以上の処理構成要素にそれぞれ関連する複数の経路に迂回及び／又は分離することができる。図示されているように、入力空気流３０１は２つの経路に分けられ、それぞれが反応リザーバ１０４の異なるセクションに流れる。例えば、反応リザーバの第１のゾーン１０４ａ内にマイクロバブル１０８を生成させるために、空気流３０１の一部を第１の空気分散要素１０６ａに供給することができる。同様に、反応リザーバの第２の領域１０４ｂ内にマイクロバブルを生成させるために、空気流３０１の別の部分を第２の空気分散要素１０６ｂ（マイクロバブル箔／膜なしで図示されている）に供給することができる。
マイクロバブル１０８が反応リザーバ１０４内の水性の空気処理溶液（図３に示す例では上方）中を移動する際に、マイクロバブル内のガス分子は溶液中の酸素の活性化学種と反応することができる。例えば、ＣＯ又は他の炭素含有化学種は、溶液中に存在する超酸化物アニオンと反応することができる。結果として、マイクロバブル内のガスは、あるガス状化学種を激減することができ、処理済み空気として回収することができる。空気アウトレット１１２を出る前に、処理済み空気は、例えばコンディショニングモジュール３０２内に含まれる１つ又は２つ以上のコンディショニングユニットによって調整されてもよい。いくつかの実施形態において、コンディショニングモジュール３０２は、処理済み空気によって運ばれる水性の処理溶液又はその液体構成成分のいずれかを凝縮させて回収することができるように、処理済み空気よりも冷たい表面を有する凝縮器（任意）を含んでいてもよい。回収した液体を、反応リザーバ１０４に戻してもよい。コンディショニングモジュール３０２は、処理済み空気の流れから泡（froth）又はフォーム（foam）を低減／削減又は分離するためのフィルター、スクリーン、又は他の任意のタイプの構造体を含んでもよい。
空気処理ユニット１００は、より大きなアセンブリの構成要素として含まれていてもよい。例えば、図４は、そのモジュールの１つとして空気処理ユニット１００を含む空気処理システム４００の斜視図を提供する。空気処理システム４００は、コントローラ１２６、制御及び通信モジュール４０２、及び１つ又は２つ以上のバッテリ４０４を含むことができる。処理されるべき入力空気は、初期段階コンバータ４０８まで移動する前に、熱触媒コンバータ４０６に流入することができる。初期段階コンバータ４０８から出る空気を、主コンバータとも呼ばれる空気処理装置１００に供給することができる。空気処理ユニット１００のアウトレットに供給された処理済み空気は、冷却段階４１４に供給される前に、１つ又は２つ以上のフィルター４１０（例えば、ＣＢＲＮ防衛要件に適合するようにシステム４００の認証を可能にすることができる認証された乾燥ＣＢＲＮフィルター）を通って、次に、最終アウトレット４１６に向けて流れることができる。空気処理システム４００は、個々の用途に応じて空気を処理するために、より多くの又はより少ない構成要素を含むことができる。いくつかの実施形態において、特に、処理されるべき入力空気が高レベルの微粒子（例えば、火災の結果として汚染された空気）を有する場合、空気処理システムは、１つ又は２つ以上のパティキュレートフィルターを、図４に示した構成要素のいずれかと一体化されたものとして、あるいは、１つ又は２つ以上のスタンドアロンのフィルターリングモジュールとして含んでもよい。図５は、図４によって与えられる視点とは異なる、空気処理システム４００の別の斜視図を提供する。
空気処理システムは、空気を空気処理システム４００中に流動させるために、１つ又は２つ以上のポンプ４１２及び／又は送風機を含むことができる。ポンプ４１２は、空気処理システム４００に関連する流路に沿った任意の点に配置することができる。例えば、１つ又は２つ以上のポンプは、空気処理システム４００のインレット、熱触媒コンバータ４０６の上流、アウトレット４１６、又はそれらの間のいずれかに配置することができる。１つ又は２つ以上のポンプ４１２は、空気処理システム１００の下流及び／又はフィルター４１０の下流の流路に配置されていてもよい。ポンプを空気処理システムの流路の端部又はその近くに配置することによって、ポンプ４１２に吸入される空気が、比較的冷えており、粒子状物質や潜在的に有害なガス状化学種を含まないようにすることができる。というのは、かかる汚染物を、１つ又は複数のポンプから上流の空気処理モジュールによって削減又は除去することができるからである。このようにして、１つ又は複数のポンプの動作寿命を延長することができる。ポンプ４１２は、「押し込む（push）」又は「吸引する（pull）」ように設計された正圧又は負圧（例えば、真空）圧力ポンプと空気流との任意の組み合わせを含むことができる。このようにして、空気処理システム又はその構成要素のいずれかを通じて空気を引き込むか、空気を空気処理システム又はその構成要素のいずれかに押し込むために、１つ又は２つ以上のポンプを配置することができる。
制御及び通信モジュール４０２は、空気処理システムの様々な制御可能な特徴の自動制御によりコントローラ１２６を支援するための１つ又は２つ以上の処理装置を含むことができる。いくつかの実施形態において、モジュール４０２の通信部分は、空気処理システム４００の１つ又は２つ以上の構成要素、あるいは、空気処理システム４００に対して遠隔に位置する１つ又は２つ以上のシステムとの有線又は無線接続を確立することができる。例えば、モジュール４０２は、１つ又は２つ以上のセンサー（例えば、空気質センサー、煙センサー、温度センサーなど）、インターネット、又は何らかの他の情報源と、ワイファイ（Wi-Fi）、ブルートゥース（Bluetooth）、セルラー及び／又はイーサネット（Ethernet）（又は任意の他のタイプの有線又は無線データ接続）を確立することができる。モジュール４０２は、例えば複数の設置状態で、複数の空気処理システムの動作及び／又は保守状態をモニターする「生の（alive）」メッセージを制御センターに周期的に送信することができる。この情報に基づいて技術者が派遣される場合がある。システム４００が起動され動作したことの指標を適切な通信指令員に伝えることもでき、その通信指令員は、その事象の最初の対応者に通報することができる。
熱触媒コンバータ４０６は、空気処理システム４００に流れる空気を加熱することができ、空気流の初期処理を行うことができる。熱触媒コンバータ４０６は、その中を通過する空気を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を含むことができる。熱触媒コンバータ４０６は、加熱された空気を受け取るように構成された触媒コンバータを含むこともできる。ヒーターは、例えば、電力又は燃料ガス燃焼のうちの少なくとも１つによって動作するものであることができる。
燃料ガスヒーターは、例えばメチルアセチレン、プロパジエン、プロパン、ブタン、プロピレン、エタン又はそれらの混合物などの１種又は２種以上の燃料ガスの燃焼によって熱を提供することができる。電気ヒーターは、電気抵抗材料を電流が流れたときに加熱する電気抵抗材料を含むことができる。好適な電気抵抗材料としては、半導体、例えばドープされたセラミック、導電性セラミック（例えば、二珪化モリブデンなど）、カーボン、グラファイト、金属、金属合金、及びセラミック材料と金属材料から作られた複合材料などが挙げられるが、これらに限定されない。
図６は、例示的な開示される実施形態に従う別の熱触媒コンバータ６００の概略図を示す。図７は、熱触媒コンバータ６００の切欠斜視図を提供する。図示されているように、熱触媒コンバータ６００は、ヒーター６０２、第１の触媒コア６０４、及び第２の触媒コア６０６を含むことができる。熱触媒コンバータ６００のゾーン内の温度をモニターするために、第１の温度センサー６０３及び第２の温度センサー６０５（図７に示す）を設けることができる。これらのセンサーからの温度情報を使用することによって、所望の温度プロファイルを示す空気流を提供するためのヒーター６０２の制御が可能となる。
熱触媒コンバータ４０６又は６００は、煤、灰、又は、一般的に１００ミクロンを超えるサイズを有する他の粒子を捕捉するための１つ又は２つ以上のメッシュフィルターを含むことができる。この種の粒子は、住宅及び職場の環境に存在する大量のプラスチック材料及びポリマーのために、かかる環境における火災の煙で頻繁に発生する。かかるフィルターは、システムを汚染し、ガス浄化段階の活性に影響を及ぼしうる粒子のシステムへの侵入を防止することができる。より具体的には、コンバータ４０６又は６００は、粒子を捕捉するために入口に取り付けられた１００ミクロンのネットを有することができる。サイクロン内のヒーターは、触媒コンバータに達する前に側壁に付着する炭化水素の燃焼を完了する。
この段階でも、システムにポンプ輸送される入力空気は、加熱され（例えば、約３００℃に）加熱され、触媒コンバータ４０６又は６００を通過し、触媒コンバータ４０６又は６００はその中のガスを分解する。この段階で中和されたガス及びその分解生成物は、
１）一酸化炭素と二酸化炭素の酸化：
Figure 0006952064
２）窒素酸化物の窒素と酸素への還元：
Figure 0006952064
３）炭化水素の二酸化炭素及び水への酸化：
Figure 0006952064
を含むことがある。
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。
触媒転化は、セラミック触媒コンバータによって行うことができる。このタイプのコンバータは、金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン又は酸化ケイ素）で被覆された、その表面積を増加させるように設計された、ハニカム状の微細構造を有するセラミック層から作られる。場合によっては、これらの粗い表面は、還元触媒（ロジウムなど）、酸化触媒（パラジウム）及び／又は２つの目的の触媒（白金）で被覆されていてもよい。
熱触媒ユニットは、上記ガスの濃度を一桁減少させる。触媒コンバータの効率は、２３０℃より高い温度で顕著になり、３００℃の温度でピークに達するため、このシステムは、触媒コンバータに入る空気を約３００℃の目標まで加熱することができる。この温度は、生物学的薬剤（biological agents）を破壊する利点を提供することもできる。熱触媒ユニットは、入力空気流中に受け入れられたＣＯのレベルを２０，０００ｐｐｍから１００ｐｐｍ未満に低下させることができる。
熱触媒ユニットに入る空気を、ダブル電気ヒーター（double electrical heater）により旋回させて３００℃に加熱することができ、これによって、ヒーターのうちの１つが故障したとしても機能を確保することができる。熱電対を含んでいてもよい図示した温度センサー（図７）は、コンバータに入る空気の温度を測定することができ、ヒーターの起動を制御し、所望の動作温度を確保し、ヒーターによるエネルギーの不要な浪費を防止することができる。煤の発火温度が５００℃〜６００℃であるため、この温度範囲の環境を提供するためにヒーターを使用することによって、触媒コンバータ内の煤を酸化させることができる。煤が燃焼させるというよりもむしろ煤がろ過（例えば、乾燥又は湿式ろ過を使用して）される代替の構成を提供できることが留意されるべきである。かかる構成は、後の段階での冷却の必要性がなくなるという利点を提供することができる。
触媒コンバータ４０６又は６００を通過することによって、ＣＯ及び炭化水素の酸化ならびにＮＯｘの還元が起こり、窒素（Ｎ２）、水（Ｈ２Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ２）及び酸素が生成し、酸素は、ＣＯ及び炭化水素の酸化に参加することができる。これらの生成物は、熱触媒サイクロンから放出され、精製プロセスの次の段階に移される。
初期段階コンバータ４０８は、空気処理システム４００における処理の次の段階を提供することができる。この段階では、触媒コンバータにおいて酸化／還元を受けた空気から２０ミクロンより小さい細かい粒子を除去することができる。この段階は、空気処理ユニット１００に関して上述したものと同様の空気処理溶液を含んでもよい。場合によっては、空気処理ユニット１００から初期段階コンバータ４０８へ少なくとも一部の空気処理溶液を移送するために、ポンプ及びフロー装置を設けることができる。この段階で、ＣＯ及び他の酸化物、例えば硫黄酸化物を、空気処理溶液との反応によって中和することができる。
この段階で行われる別のプロセスは、約１００℃の温度への空気の最初の冷却である。このコンパートメントにおける空気の冷却は、水の蒸発プロセスによってもたらすことができる。このプロセスでは、熱触媒サイクロンから到来する熱い空気を、空気処理溶液中にパーコレートさせてもよく、これによって、空気処理溶液中をパーコレートしているガスバブルにより運ばれる水の蒸発をもたらすことができる。高い蒸発潜熱（２，２６５ｋＪ／ｋｇ）は、バブル内の空気の冷却をもたらす。さらに、冷却は、この段階で存在する空気処理溶液の水との熱交換によって行われてもよい。水の比熱は空気よりも高いため（約１ｋＪ／ｋｇ・Ｋに対して約４．２ｋＪ／ｋｇ・Ｋ）、１ｋｇの溶媒（水）の温度が１℃上昇するのと「引き換え」に、６００リットルの空気（おおよそ）が約４度冷却される。このユニットは、空気流から少なくともいくらかの煤を除去することもできる。
蒸発のために、初期段階コンバータ４０８液面レベルは動作中に低下することがある。所望の性能を維持するために、フロートセンサーを設置して、コンパートメント内の溶液のレベルをシステムコントローラに報告することができる。このレベルが既定の限度下に減少すると、システムコントローラは、空気処理ユニット１００から初期段階コンバータ４０８に溶液を移送するポンプを起動する。
初期段階コンバータ４０８から出る空気は、上述のように動作することができる空気処理ユニット１００に提供されてもよい。空気処理ユニット１００は、空気流から１種又は２種以上のガス状化学種の量を減少させることができ、空気流の冷却を提供することもできる。
空気処理ユニット１００も空気流の冷却に寄与していることに留意されたい。例えば、初期段階コンバータ４０８におけるように、空気処理ユニット１００の水性の空気処理溶液中をパーコレートするガスは、水の蒸発及び水との熱交換のために、冷める。この冷却は、１００℃の温度で入る空気が４０℃未満の温度で空気処理ユニットを出るように、空気処理ユニット１００に入る空気を冷却することができる。
空気処理ユニット１００を通る高いスループット（例えば、毎分３００〜６００リットルの空気）のために、バブルの流れが乱流であることがあり、溶液の強い混合を引き起こし、反応器全体にわたって試薬の濃度の均一性が確保される。
空気処理ユニット１００は、以下の反応によって、様々な化学種の中和に寄与することができる：
Figure 0006952064
空気処理ユニット１００のアウトレットに供給された処理済み空気を、１つ又は２つ以上のフィルター４１０に流通させることができる。フィルター４１０は、任意の適切なタイプのフィルターを含むことができる。場合によっては、フィルター４１０は、特定の化学物質又は生物学的薬剤を除去するように設計されたフィルター（例えばＣＢＲＮフィルターなど）を含むことができる。
この段階で、空気は、適用可能な政府基準の要件を満たす活性炭フィルターを通してポンプ輸送されてもよい。ＳＯ２及び湿分を吸着するための補助剤を添加してもよい。この段階は、燃焼生成物及びＣＷＭ剤の中和のメカニズムのための第３のバックアップ層を表す。空気は、直列に接続された空気流量毎分６００リットル（又は他の適切な流量）を有する２つの電気ポンプ４１２によって活性炭フィルターから引き出されてもよい。このシステムの通常の運転では、ポンプの一方が冷却されて他方が動作するように、ポンプを交互に動作させることができる。さらに、このシステムによって保護された空間内に高い空気圧を迅速に構築するために、両方のポンプを同時に動作させて毎分１０００リットルを超える流量の空気を得ることが可能である。
空気処理システム４００を通過する空気をさらに冷やすために、最終冷却段階４１４が設けられてもよい。冷却段階４１４は、水性熱交換流体を含むことができる。場合によっては、冷却段階４１４は、空気流がアウトレット４１６に向けて通過する前に空気流を冷却するために、実質的に純粋な水に頼る。冷却段階４１４は、空気処理システム４００の他の処理モジュールのうちの１つ又は２つ以上によって提供することができる冷却と共に、最終アウトレット４１６を出る空気が呼吸に対して快適である（例えば、約４０℃未満）ようにすることができる。
空気処理システム４００は、空気乾燥段階（図示せず）を含んでもよい。この段階で、空気がサイクロンに導入することができ、サイクロンにおいて、急速な回転流が、溶液の非常に小さい液滴（それらが運ばれる空気よりも高い比重を有する）をサイクロンの壁に付着させ、そこに凝縮させる。サイクロンの底部に集められた溶液は、取り出され、空気処理システム１００に戻される（例えば、沈降容器を介して）。
上記の構成では、空気処理システム４００は、１種又は２種以上の汚染物質を含み及び／又は最高３００℃までの温度を有する空気の入力流れを、呼吸に適した酸素富化空気の供給に変換することができる。例えば、空気処理システム４００は、入力空気の温度を３００℃から４０℃未満まで低下させることができ、二酸化炭素を１００，０００ｐｐｍから５，０００ｐｐｍ未満に減少させることができ、一酸化炭素を２０，０００ｐｐｍから５０ｐｐｍ未満に減少させることができ、ＮＯｘを２０ｐｐｍから０．２５ｐｐｍ未満に減少させることができ、ＨＣＮを５０ｐｐｍから１０ｐｐｍ未満に減少させることができ、ＣＯＣｌ２を２０ｐｐｍから０．２ｐｐｍ未満に減少させることができ、ＨＣｌを５０ｐｐｍから５ｐｐｍ未満に減少させることができ、ＳＯ２を２００ｐｐｍから５ｐｐｍ未満に減少させることができ、酸素含有量を１４％から２１％に増加させることができる。
空気処理ユニット１００を含む空気処理システム４００は、環境中の空気の少なくとも１つの特徴（aspect）を処理（例えば、粒子のレベルの低減、空気の少なくとも１つのガス状構成要素、１種又は２種以上の生物学的又は化学的薬剤の還元又は除去など）する必要がありうるいかなる環境でも使用することができる。例えば、図８に示すように、空気処理システム４００は、エレベータアセンブリ８０１に組み込まれてもよい。かかる設備は、火災によって汚染された空気の処理を可能にし、処理済み空気をエレベータのキャビン８０２に供給することができる。例えば、図８に示すように、空気処理システム４００によって供給される処理済み空気は、空気アウトレット４１６を介してエレベータキャビン８０２に供給されてもよい。空気処理システム４００によって供給される少なくとも毎分３００リットルで、最高毎分約６００リットルまでの流量を考慮すると、空気処理システム４００は、エレベータキャビン８０２に過圧を生成することができる。いくつかの実施形態において、空気処理システム４００によって生成されたキャビン８０２内の過圧は、少なくとも０．８ミリバールであることができる。かかる過圧は、エレベータキャビン８０２からの空気の正の流れを引き起こすことによって、キャビン８０２内の空気の汚染（例えば、エレベータの環境における火災による煙、ＣＯ等の流入によって引き起こされる）を低減又は排除することができる。図８に示されているシステムは、４０℃未満の温度で、３００〜６００リットル／分の流量で、キャビン８０２に、呼吸に適する空気の供給を少なくとも６時間もたらすことができる。
上記のものと同様の空気処理ユニットは、大量の空気の少なくとも１つの特徴を処理又は変える必要がある任意のシステムに組み込むのに適するように構成することができる。例えば、図９は、空気処理ユニット９０１を含むパーソナル呼吸器システム９００の概略図を提供する。かかる実施形態において、空気処理ユニット９０１は、空気の流れから二酸化炭素などの呼吸副生成物を除去するように構成することができる。上記したものと同様の湿式又は半湿式のスクラビング技術の実施を通じて、使用者が吐き出した空気から二酸化炭素を除去し、ユーザーが呼吸するように酸素が富化された空気流を使用者に供給しすることができる。より具体的には、図９を参照すると、パーソナル呼吸器システム９００は、ハウジング９０２を含むことができ、このハウジングは、空気処理ユニット９０１の１つ又は２つ以上の構成要素及び空気の流れを処理するための任意の他の適切な構成要素を含むことができる。
図示した実施形態において、空気処理ユニット９０１は、酸化剤リザーバ９１０、酸化剤ポンプ９１４、及び、１つ又は２つ以上の反応リザーバ９１６を含むことができる。図示されているように、空気処理ユニット９０１は、それぞれがキャニスター形態に構成された３つの反応リザーバ９１６ａ、９１６ｂ及び９１６ｃを含む。空気処理ユニット９０１は、反応リザーバ９１６への酸化剤（例えば、過酸化水素、又は任意の酸化剤など）の供給を制御するためのコントローラ（図示せず）を含むことができ、酸化剤は、アルカリ水酸化物、例えば上記のアルカリ水酸化物のいずれかを含むことができる。空気処理ユニット９０１は、マイクロバブルを生成するように構成された空気分散要素９１８を含むことができる。図９に示すように、空気分散要素９１８は、各々がそれぞれの反応リザーバに配置された３つのサブ要素９１８ａ、９１８ｂ及び９１８ｃを含むことができる。空気分散要素９１８は、上記載の空気分散要素４０６の特徴のいずれかを有することができ、マイクロバブル４０８に関して上述した特徴のいずれかを有するマイクロバブルを生成することができる。
動作中、使用者は、マウスピース９０６を装着して呼吸を開始することができる。リザーバ９１０から反応リザーバ９１６に酸化剤の供給を提供することができる。空気処理ユニット９０１に含まれるコントローラ（図示せず）は、マウスピース９０６又はホース９０８内の呼気の存在を感知することができ、ポンプ９１４をオンにすることによって、応答して酸化剤を反応リザーバ９１６に供給することができる。さらに、コントローラは、マウスピース９０６又はホース９０８内（又は他の適切な位置）の空気質センサー（図示せず）の出力に基づいて、呼気中の構成要素（例えば、二酸化炭素）の量を判定し、そして、その情報を、さらなる酸化剤を反応リザーバ９１６に加えるため（例えば、二酸化炭素レベルが高すぎる場合）、又は、酸化剤の流れを停止させるため（例えば、二酸化炭素レベルが所定の閾値を下回る場合）のトリガとして使用することができる。このシステムは、高濃度の二酸化炭素（４％）と低濃度（１６％）の酸素を含む呼気を、高濃度の酸素（２０％＋）と低濃度の二酸化炭素（０．０３８％以下）を含む安全な呼吸に適した空気に変換することができる。
反応リザーバ９１６に供給された酸化剤は、反応リザーバ９１６中に存在するアルカリ水酸化物と混合して、二酸化炭素と反応することができる超酸化物アニオン（酸化剤とアルカリ水酸化物との反応によって形成される）を含む水性の空気処理溶液を形成する。呼気ポンプ９１２は、呼気ホース９０８（又は他のタイプの導管）を介して、マウスピース９０６から処理されるべき空気（例えば、吐き出された二酸化炭素に富む空気）を引き出し、処理されるべき空気を反応リザーバ９１６に供給する。例えば、処理されるべき空気を、空気分散要素９１８によって複数のマイクロバブルに変換することができ、空気分散要素９１８は、図示されているように、マイクロバブルを円筒形の反応リザーバに放出するための円筒形状を有してもよい。マイクロバブルは、反応リザーバ９１６内に存在する水性の空気処理溶液中で生成されてもよい。反応リザーバの形状及び／又は空気分散要素９１８に関連する複数の孔の構成によって、形成されたマイクロバブルに、水性の空気処理溶液を通る非直線的な経路をとらせることができる。場合によっては、マイクロバブルは空気処理溶液内で旋回することがある。
生成されたマイクロバブル内のガスは、水性の空気処理溶液の超酸化物アニオンと反応することができ、その結果、空気が処理されるときに例えば二酸化炭素などのガスの量を減少させることができる。処理済み空気を、反応リザーバ９１６の頂部で集めることができ、処理済み空気取り入れホース９０４（又は他のタイプの空気導管）を通じてマウスピース９０６に送ることができる。処理済み空気は、パーソナル呼吸器システム９００の使用者によって直接呼吸されてもよい。記載した湿式又は半湿式スクラビング技術によってもたらされる効率と、必要な場合にのみ必要な量の活性試薬を混合する能力とを考慮すると、パーソナル呼吸器システム９００は、呼気中の二酸化炭素のレベルを著しく低下させることができる。さらに、マイクロバブルを生成するように構成された空気分散要素を使用する空気分散技術を使用して、パーソナル呼吸器システム９００は、約５〜５０リットル／分の範囲内の流量を維持することができる。
いくつかの実施形態において、複数の使用者が、パーソナル呼吸器システム９００によって生成された空気を効果的に共有することを可能にするために、１つ又は２つ以上の追加のマウスピース（図示せず）を設けることができる。さらに、又は、これに代えて、パーソナル呼吸器システムは、使用者の顔の少なくとも一部を覆いながら処理済み空気をこのシステムの使用者に提供するための導管として作用する１つ又は２つ以上のマスク（図示せず）を含んでいてもよい。パーソナル呼吸器システム９００によって提供することができる１０〜１００リットル／分の流量のために、複数の使用者（例えば、消防隊員及び１人以上の火災犠牲者を含む）に空気を供給することが可能である。さらに、超酸化物活性物質を、必要に応じて生成させることができるため、空気処理ユニットの動作寿命は、遭遇する条件の厳しさに依存することがある。例えば、１人の使用者の通常の呼吸中、このシステムは、質量５ｋｇ未満の単一のパックから４時間以上の酸素富化空気を提供することができる。さらに、このシステムは酸素のリザーバを含まないため、火災時に、消防士が、このシステムを酸素タンクよりも安全に使用することができる。
空気処理ユニット９０１は、反応リザーバ９１６からマウスピース９０６（又は空気処理ユニット９０１に関連する任意の他のマウスピース又はマスク）への水性の空気処理溶液の流れを低減又は排除するように構成された１つ又は２つ以上のフローリミッタ９２０を含むことができる。かかるフローリミッタは、例えば、反応リザーバ９１６のアウトレット、ホース９０４内、又は任意の他の適切な位置に配置することができる。任意のタイプのフローリミッタを使用することができる。いくつかの実施形態において、フローリミッタ９２０は、１つ又は２つ以上の一方向弁、水分遮断膜などを含むことができる。
上記の空気処理ユニット及びシステムを、空気処理方法を実施するために使用することができる。いくつかの実施形態において、このユニットシステムは、処理されるべき空気を、過酸化水素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；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；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、空気処理溶液の１種又は２種以上の構成要素との反応によって減少するように、複数のマイクロバブルを空気処理溶液に導入する工程；及び反応リザーバから処理済み空気を排出する工程を含む方法を実施するために使用することができる。
いくつかの実施形態において、本開示の実施形態の方法は、空気質センサーの出力から空気流中の少なくとも１種の構成要素のレベルを自動的に判定する工程；当該少なくとも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、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と判定した後、第１の試薬インレットを介して酸化剤の供給分に反応リザーバへの移送を開始することを含む。
前述の説明は、説明のために提示されたものである。網羅的ではなく、開示された厳密な形態又は実施形態に限定されない。当業者であれば、本明細書の考察及び開示された実施形態の実施から修飾及び適合が明らかであろう。記述した説明及び開示される方法に基づくコンピュータプログラムは、経験豊かな開発者の技術の範囲内である。様々なプログラム又はプログラムモジュールは、当業者に知られている技術のいずれかを使用して作成することができ、又は既存のソフトウェアに関連して設計することができる。例えば、プログラムセクション又はプログラムモジュールは、Net Framework、Net Compact Framework（及び関連する言語、例えば、Visual Basic、Cなど）、Java、C++、Objective-C、HTML、HTML/AJAXの組み合わせ、XMLや、又は、組み込まれたJavaアプレットとともにHTMLで又はによって設計することができる。
さらに、例示的な実施形態を本明細書で説明してきたが、同等の要素、改良、省略、組み合わせ（例えば様々な実施形態にわたる態様）、適合及び／又は変更を有する任意の及びすべての実施形態の範囲は、本開示に基づく技術に基づく。特許請求の範囲における制限は、特許請求の範囲で使用される言語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書に記載された実施例に限定されず、又は出願の遂行中に解釈されるべきである。実施例は、非限定的であると解釈されるべきである。さらに、開示された方法の工程は、並べ替え工程及び／又は工程の挿入又は削除を含む、任意の方法で変更することができる。したがって、本明細書及び実施例は、単なる例示にすぎず、真の範囲及び精神は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の全範囲によって示されている。
本発明に関連する発明の実施態様の一部を以下に示す。
［態様１］
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。
［態様２］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様３］
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、態様２に記載の空気処理ユニット。
［態様４］
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、態様２に記載の空気処理ユニット。
［態様５］
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、態様２に記載の空気処理ユニット。
［態様６］
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、態様２に記載の空気処理ユニット。
［態様７］
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、態様２に記載の空気処理ユニット。
［態様８］
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、態様２に記載の空気処理ユニット。
［態様９］
前記空気分散要素が、ステンレススチール箔を含む、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様１０］
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、態様９に記載の空気処理ユニット。
［態様１１］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様１２］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様１３］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様１４］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様１５］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様１６］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様１７］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様１８］
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、態様１７に記載の空気処理ユニット。
［態様１９］
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、態様１７に記載の空気処理ユニット。
［態様２０］
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、態様１７に記載の空気処理ユニット。
［態様２１］
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、態様１７に記載の空気処理ユニット。
［態様２２］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様２３］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様２４］
前記水性の空気処理溶液が１０〜１２．５のｐＨを有する、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様２５］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様２６］
前記水性の空気処理が、さらに、相間移動触媒を含む、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様２７］
前記相間移動触媒がアンモニウム塩を含む、態様２６に記載の空気処理ユニット。
［態様２８］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様２９］
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、態様２８に記載の空気処理ユニット。
［態様３０］
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、態様２９に記載の空気処理ユニット。
［態様３１］
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、態様２８に記載の空気処理ユニット。
［態様３２］
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、態様３１に記載の空気処理ユニット。
［態様３３］
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、態様３１に記載の空気処理ユニット。
［態様３４］
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、態様２８に記載の空気処理ユニット。
［態様３５］
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、態様２８に記載の空気処理ユニット。
［態様３６］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様３７］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様３８］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様３９］
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、態様３８に記載の空気処理ユニット。
［態様４０］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様４１］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様４２］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様４３］
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、態様１に記載の空気処理ユニット。
［態様４４］
態様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。
［態様４５］
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、態様４４に記載のエレベータ。
［態様４６］
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、態様４４に記載のエレベータ。
［態様４７］
態様１に記載の空気処理ユニットを含むパーソナル呼吸器。
［態様４８］
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、態様４７に記載のパーソナル呼吸器。
［態様４９］
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、態様４７に記載のパーソナル呼吸器。
［態様５０］
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、態様４９に記載のパーソナル呼吸器。
［態様５１］
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、態様４７に記載のパーソナル呼吸器。
［態様５２］
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、態様４９に記載のパーソナル呼吸器。
［態様５３］
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、態様４７に記載のパーソナル呼吸器。
［態様５４］
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。
［態様５５］
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、態様５４に記載の方法。
［態様５６］
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、態様５５に記載の方法。
［態様５７］
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、態様５５に記載の方法。
［態様５８］
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、態様５５に記載の方法。
［態様５９］
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、態様５５に記載の方法。

Claims (48)

  1. 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であって、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、当該反応リザーバへの少なくとも１種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し、前記空気分散要素は、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み、前記複数の孔は０．５ミクロン〜５００ミクロンの平均直径を有する、
    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；
    を含み、
    前記水性の空気処理溶液は、酸化剤及び前記少なくとも１種のアルカリ水酸化物を含み、
    前記酸化剤は過酸化水素を含む、空気処理ユニット。
  2. 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１に記載の空気処理ユニット。
  3. 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１に記載の空気処理ユニット。
  4. 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１に記載の空気処理ユニット。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 前記酸化剤が、さらに、過マンガン酸塩及び過硫酸塩のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の空気処理ユニット。
  11. 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１に記載の空気処理ユニット。
  12. 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１に記載の空気処理ユニット。
  13. 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、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１に記載の空気処理ユニット。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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１に記載の空気処理ユニット。
  19. 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１８に記載の空気処理ユニット。
  20. 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１に記載の空気処理ユニット。
  21. 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２０に記載の空気処理ユニット。
  22. 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２０に記載の空気処理ユニット。
  23. 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１に記載の空気処理ユニット。
  24. 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１に記載の空気処理ユニット。
  25. 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。
  26. 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。
  27. 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。
  28. 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２７に記載の空気処理ユニット。
  29. 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。
  30. 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。
  31. 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。
  32. 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。
  33. 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。
  34. 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３３に記載のエレベータ。
  35. 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３３に記載のエレベータ。
  36. 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。
  37. 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３６に記載のパーソナル呼吸器。
  38. 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３６に記載のパーソナル呼吸器。
  39. 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３８に記載のパーソナル呼吸器。
  40. 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３６に記載のパーソナル呼吸器。
  41. 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３８に記載のパーソナル呼吸器。
  42. 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３６に記載のパーソナル呼吸器。
  43. 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。
  44. 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４３に記載の方法。
  45. 前記方法は、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４４に記載の方法。
  46. 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４４に記載の方法。
  47. 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４４に記載の方法。
  48. 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４４に記載の方法。
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