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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6743311
(24)【登録日】2020年7月31日
(45)【発行日】2020年8月19日
(54)【発明の名称】ポータブル二酸化炭素吸収システム
(51)【国際特許分類】
B01D 53/18 20060101AFI20200806BHJP
B01D 53/14 20060101ALI20200806BHJP
C01B 32/50 20170101ALI20200806BHJP
【ＦＩ】
B01D53/18
B01D53/14 100
B01D53/14 210
C01B32/50
【請求項の数】18
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2019-552467(P2019-552467)
(86)(22)【出願日】2018年2月6日
(65)【公表番号】特表2020-514045(P2020-514045A)
(43)【公表日】2020年5月21日
(86)【国際出願番号】US2018016966
(87)【国際公開番号】WO2018236423
(87)【国際公開日】20181227
【審査請求日】2019年9月24日
(31)【優先権主張番号】62/523,658
(32)【優先日】2017年6月22日
(33)【優先権主張国】US
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】509058058
【氏名又は名称】アライド ヘルスケア プロダクツ、インコーポレーテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＬＬＩＥＤ ＨＥＡＬＴＨＣＡＲＥ ＰＲＯＤＵＣＴＳ， ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100132263
【弁理士】
【氏名又は名称】江間 晴彦
(72)【発明者】
【氏名】アンドリュー・ディ・ライリー
【審査官】
▲高▼ 美葉子
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２０１５／１８２４０２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
米国特許第０５５９５９４９（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許第０８３８８７４５（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】
特開２００７−１６７６５３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ０１Ｄ ５３／０２−５３／１２
Ｂ０１Ｄ ５３／１４−５３／１８
Ｂ０１Ｄ ５３／７３
Ｂ０１Ｄ ５３／８６−５３／９６
Ｂ６０Ｈ １／００− ３／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポータブル二酸化炭素（ＣＯ２）吸収デバイスであって、
流入部及び流出部を規定する外部ハウジングと、
前記流入部、及び、膨張マニホルドと流体連通しているブロワであって、前記ブロワが、前記ハウジング内に配置され、空気を前記外部ハウジング内に、前記流入部を通して吸い込む、前記ブロワと、
膨張チャンバを規定するマニホルドハウジングを備え、前記膨張チャンバが、前記ハウジング内に配置され、前記ポータブル二酸化炭素吸収デバイスを通過する制御容量を膨張させることにより、前記ブロワから受領した空気をフィルタリングするとともに速度を低減する、前記膨張マニホルドと、
前記ハウジング内に配置された二酸化炭素吸収装置であって、前記二酸化炭素吸収装置が、前記膨張マニホルド及び前記流出部と流体連通しており、前記二酸化炭素吸収装置が、前記膨張マニホルドを出る空気から二酸化炭素を吸収する、前記二酸化炭素吸収装置と、
前記ハウジング内に配置された電力供給源であって、前記電力供給源が、前記ブロワと電気的に通信している、前記電力供給源と、を備えている、前記ポータブル二酸化炭素（ＣＯ２）吸収デバイス。
流入部及び流出部を規定する外部ハウジングと、
前記流入部、及び、膨張マニホルドと流体連通しているブロワであって、前記ブロワが、前記ハウジング内に配置され、空気を前記外部ハウジング内に、前記流入部を通して吸い込む、前記ブロワと、
膨張チャンバを規定するマニホルドハウジングを備え、前記膨張チャンバが、前記ハウジング内に配置され、前記ポータブル二酸化炭素吸収デバイスを通過する制御容量を膨張させることにより、前記ブロワから受領した空気をフィルタリングするとともに速度を低減する、前記膨張マニホルドと、
前記ハウジング内に配置された二酸化炭素吸収装置であって、前記二酸化炭素吸収装置が、前記膨張マニホルド及び前記流出部と流体連通しており、前記二酸化炭素吸収装置が、前記膨張マニホルドを出る空気から二酸化炭素を吸収する、前記二酸化炭素吸収装置と、
前記ハウジング内に配置された電力供給源であって、前記電力供給源が、前記ブロワと電気的に通信している、前記電力供給源と、を備えている、前記ポータブル二酸化炭素（ＣＯ２）吸収デバイス。
【請求項2】
前記ブロワが、前記ポータブル二酸化炭素吸収デバイス内に正圧を生成して、前記流入部内に空気を吸い込み、前記膨張マニホルド及び前記二酸化炭素吸収装置を通して前記空気を押し出す、請求項１に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項3】
前記電力供給源及び前記ブロワに操作可能に係合した制御システムであって、前記制御システムが、前記ブロワを、所望の空気流量を生成するように動作させる、前記制御システムをさらに備えた、請求項１に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項4】
前記流入部、前記流出部、前記外部ハウジング、前記ブロワ、前記膨張マニホルド、または前記二酸化炭素吸収装置の少なくとも１つの中または近位に配置されたセンサであって、前記センサが、前記センサの近位の環境内のＣＯ２の濃度を監視するように、前記制御システムと通信しており、前記制御システムが、前記センサからデータを受信して、前記ブロワを、前記環境内のＣＯ２の濃度を所望の閾値未満に維持するような方式で、自動的に動作させる、前記センサをさらに備えた、請求項３に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項5】
前記電力供給源が、再充電可能なバッテリを含んでいる、請求項１に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項6】
前記流出部が、前記流入部の流入幅より大である流出幅を有している、請求項５に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項7】
前記流入部または前記流出部の少なくとも１つが、スクリーン、メッシュ、または複数の開口を備えている、請求項５に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項8】
前記二酸化炭素吸収装置が、ＣＯ２吸収物質をさらに備えている、請求項１に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項9】
前記ＣＯ２吸収剤が、アンモニアの１つまたは複数の誘導体を備えている、請求項８に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項10】
前記アンモニアの１つまたは複数の誘導体が、モノエタノールアミンである、請求項９に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項11】
前記ＣＯ２吸収物質が、固体、半固体、または液体の組成として提供される、請求項８に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項12】
前記二酸化炭素吸収デバイスが、毎分２０立方フィートから６０立方フィートの間のレンジ内の流量で動作する、請求項１に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項13】
１つまたは複数のディスプレイ、音声／可視インジケータ、またはこれらの組合せをさらに備えている、請求項１に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項14】
前記二酸化炭素吸収装置が、毎分約７リットルのＣＯ２を吸収する、請求項１に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項15】
流入部及び流出部を規定する外部ハウジングと、
前記流出部、及び、膨張マニホルドと流体連通しているブロワであって、前記ブロワが、前記ハウジング内に配置され、前記膨張マニホルドから空気を吸引し、前記外部ハウジングからの空気を、前記流出部を通して押し出す、前記ブロワと、
膨張チャンバを規定するマニホルドハウジングを備え、前記膨張チャンバが、前記ハウジング内に配置され、前記ブロワによって吸引した空気をフィルタリングするとともに速度を低減する、前記膨張マニホルドと、
前記ハウジング内に配置された二酸化炭素吸収装置であって、前記二酸化炭素吸収装置が、前記流入部及び前記膨張マニホルドと流体連通しており、前記二酸化炭素吸収装置が、前記流入部に入る空気から二酸化炭素を吸収する、前記二酸化炭素吸収装置と、
前記ハウジング内に配置された電力供給源であって、前記電力供給源が、前記ブロワと電気的に通信している、前記電力供給源と、を備えている、ポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
前記流出部、及び、膨張マニホルドと流体連通しているブロワであって、前記ブロワが、前記ハウジング内に配置され、前記膨張マニホルドから空気を吸引し、前記外部ハウジングからの空気を、前記流出部を通して押し出す、前記ブロワと、
膨張チャンバを規定するマニホルドハウジングを備え、前記膨張チャンバが、前記ハウジング内に配置され、前記ブロワによって吸引した空気をフィルタリングするとともに速度を低減する、前記膨張マニホルドと、
前記ハウジング内に配置された二酸化炭素吸収装置であって、前記二酸化炭素吸収装置が、前記流入部及び前記膨張マニホルドと流体連通しており、前記二酸化炭素吸収装置が、前記流入部に入る空気から二酸化炭素を吸収する、前記二酸化炭素吸収装置と、
前記ハウジング内に配置された電力供給源であって、前記電力供給源が、前記ブロワと電気的に通信している、前記電力供給源と、を備えている、ポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項16】
前記ブロワが、前記外部ハウジングの外の空気を、前記二酸化炭素吸収装置及び前記膨張マニホルドを通して吸引するように、負圧を生成する、請求項１５に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項17】
前記流入部が、前記流出部の流出幅より大である流入幅を有している、請求項１５に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【請求項18】
前記二酸化炭素吸収装置が、ＣＯ２吸収物質をさらに備えている、請求項１に記載のポータブル二酸化炭素吸収デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は概して、過度なＣＯ２を閉じた環境から取り除く場合がある、ポータブル二酸化炭素（ＣＯ２）吸収デバイスに関する。吸収デバイスは、再使用可能であり、多くの環境のために構成されている。
【背景技術】
【0002】
生鮮品の輸送の間、低温を維持するために、一般的にドライアイスと呼ばれる、冷凍した二酸化炭素（ＣＯ２）を使用することが、多くの産業における慣例である。しかし、輸送中、ならびに、積載及び／または荷下ろしの間は、ドライアイスはＣＯ２ガスに昇華する場合がある。多くの環境において、航空機、トラック、または輸送コンテナの、そのようなシールされているかほとんど換気がされていないエリアなどの多くの環境では、ＣＯ２濃度の上昇が、有害になる場合がある。現在の技術は、ポータブルではなく、この技術は、大型で、重量があり、扱いにくく、セットアップに労力を要し、また、広い設置面積か、使用のために占有される空間が必要である。現在の技術は、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスのレベルが増大している問題またはエリアに設けることはできないが、本発明は、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスレベルが増大している問題に対して提起し、危険なＣＯ２ガスレベルを妥当な許容可能なレベルに低減することができる。現在の技術は、重く、交換が困難である、大型のキャニスタまたはカートリッジを必要としている。
【0003】
本発明は、エンジンの始動及び除氷の事象の間、生鮮品の輸送に必要とされるドライアイスの昇華から生じる有毒なレベルの二酸化炭素ガスに対し、航空機のクルーを安全に維持する。このことは、特に、航空機のクルーがいる、航空機のコックピット及び余剰空間など、限定された／小さい／制限された／閉じた空間では特に危険である。コックピット及び／または余剰空間内でＣＯ２に曝される量が、体積で（ｖ／ｖ）０．５％ＣＯ２を超えると、航空機のクルーは、方針及び安全処置により、酸素マスクを着用し、航空機をゲートに戻さなければならない。このゲートでは、航空機のクルーは航空機を離れ、航空機が換気され、輸送が遅れる。さらに、本発明は、空輸用ドライアイスの容量を増大させ、航空機のクルーがいるエリア、すなわち、コックピット及び余剰空間内の二酸化炭素ガスレベルの増大に起因する輸送の遅れの数を低減させる。
【発明の概要】
【0004】
本開示は、概して、ある環境内の二酸化炭素のレベルを低減するポータブルデバイスに関する。様々な実施形態では、本デバイスは、ある環境内の二酸化炭素の濃度を継続的に監視及び低減するように、自動的に動作する。本デバイスは、バッテリで動作するか、外部の電力供給源によって電力が供給される場合がある。本デバイスは、耐久性があり、多くの産業用途に適している。
【0005】
出願ファイルは、カラーで製作された少なくとも１つの写真を含んでいる。カラー写真を伴う、本特許出願の公報のコピーは、要求及び必要な料金の支払いがされると、Ｏｆｆｉｃｅによって提供される。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】一実施形態に係る、外部ハウジングの部分が取り外されている、ポータブル二酸化炭素吸収システムの前方斜視図である。
【図2】一実施形態に係る、外部ハウジングの部分が取り外されている、ポータブル二酸化炭素吸収システムの後方斜視図である。
【図3】一実施形態に係る、外部ハウジングの部分が取り外されている、ポータブル二酸化炭素吸収システムの後方立面図である。
【図4】一実施形態に係る、外部ハウジングの部分が取り外されている、ポータブル二酸化炭素吸収システムの側方立面図である。
【図5】一実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの頂部平面図である。
【図6】一実施形態に係る、外部ハウジングの部分が取り外されている、ポータブル二酸化炭素吸収システムの前方立面図である。
【図7】一実施形態に係る、外部ハウジングが定位置に置かれている、ポータブル二酸化炭素吸収システムの前方斜視図である。
【図8】一実施形態に係る、外部ハウジングが定位置に置かれている、ポータブル二酸化炭素吸収システムの前方斜視図である。
【図9】様々な実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの内部の構成要素のアセンブリの図である。
【図10】様々な実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの内部の構成要素のアセンブリの図である。
【図11】様々な実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの内部の構成要素のアセンブリの図である。
【図12】様々な実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの内部の構成要素のアセンブリの図である。
【図13】様々な実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの内部の構成要素のアセンブリの図である。
【図14】様々な実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの内部の構成要素のアセンブリの図である。
【図15】一実施形態に係る制御システム及び電力システムの概略図である。
【図16】コントローラの例示的な概略図である。
【図17】制御回路の例示的な概略図である。
【図18】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図19】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図20】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図21】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図22】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図23】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図24】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図25】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図26】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図27】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図28】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図29】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図30】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図31】別の実施形態に係る、ポータブル二酸化炭素吸収システムの別の実施形態の写真である。
【図32】一実施形態に係る、様々な状態で動作しているポータブル二酸化炭素吸収システムでの、経時的なＣＯ２吸収レベルを示すグラフである。
【図33】一実施形態に係る、様々な状態で動作しているポータブル二酸化炭素吸収システムでの、経時的なＣＯ２吸収レベルを示す表である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
図面におけるあらゆる寸法は、単に例示のためのものであり、必ずしも、図示のデバイスのサイズを制限するものではない。
【0008】
本開示は、空気から二酸化炭素ガスを除去または低減するための、軽量でポータブルな、二酸化炭素吸収システムに関する。本システムは、幅広い様々な環境のために構成されている場合がある。たとえば、二酸化炭素吸収システムは、フライト前、フライト中、及びフライト後に、航空機内のＣＯ２レベルを維持するか低減させる場合がある。
【0009】
Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｆｅｄｅｒａｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ（ＦＡＡ）は、ドライアイスを危険な物質と分類している。ＦＡＡは、航空機内のドライアイスの容量を判定するためのガイドラインを発行している。ＦＡＡ Ａｄｖｉｓｏｒｙ Ｃｉｒｃｕｌａｒ，９１−７６Ａ，Ｈａｚａｒｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ Ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ（ｄｒｙ Ｉｃｅ）Ａｂｏａｒｄ Ａｉｒｃｒａｆｔによれば、航空機内でＣＯ２に曝される量は、体積で（ｖ／ｖ）、０．５％ＣＯ２を超えてはならない。昇華したＣＯ２は、無色無臭であり、航空機などの、限定された／小さい／制限された／閉じた空間において濃度が高いと、航空機のクルーを正常に動けなくし得る。
【0010】
ドライアイスの昇華によって生じるか、他の発生源によって生じる気体のＣＯ２も、制限されている。ＦＡＡは、昇華した固体のＣＯ２により、過度なＣＯ２ガスが生成され、このことが、換気されていないか、換気量が少ない、限定された空間では危険である場合があることを述べている。この条件は、パワーパックまたは電気インフラが停止し、すべての換気及び空気の交換がストップしている、航空機のエンジンの始動、及び航空機の除氷の間に悪化する。
【0011】
昇華率は、温度及び圧力などの環境的条件、表面積などのドライアイスの物理的特性、ならびに、絶縁されていない物質に対する絶縁されている物質などの、パッケージングの質に依存している。ＦＡＡは、ドライアイスの積載に関する経験則を提供するための基本的な公式、所望のＣＯ２の濃度、０．５％ｖ／ｖと、航空機の総体積と、１％毎時と２％毎時との２つの基本的な昇華率とに比例する、一時間毎の空気の交換の完全数との積を開発した。したがって、昇華率に関し、空気の交換の回数が二倍にされると、ドライアイスの輸送量に関する、許容可能な量も二倍になる。逆に、判定された昇華率に対して空気の交換が低減されると、輸送できるドライアイスの許容可能な量も半分に低減される。
【0012】
様々な態様では、近年の航空機は、１００％新鮮な空気を交換する代わりに、キャビンで換気された空気の５０％ほどをリサイクルする場合がある。したがって、この完全な空気の１時間あたりの交換量の低減は、許容可能なドライアイスの輸送能力の低減に繋がる。ドライアイスの容量の低減が、生鮮品、食品、薬品、及び／または生物学的物質の輸送の容量及びタイムラインに影響することから、安全なＣＯ２レベルを維持する手段が必要とされている。
【0013】
本開示のポータブル二酸化炭素吸収マシン（ＰＣＤＡＭ：Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅ）は、限定された環境におけるＣＯ２レベルを低減するか維持するために良好に適している。ＣＯ２ガスが空気より高密度であることから、ＣＯ２ガスは、空気と置き換えられ、フロアまたは地面に対して低い位置に維持される。ＰＣＤＡＭは、コックピット及び余剰空間に、好都合かつ容易に配置することができ、また、航空機の電力が低下した場合であっても、航空機のパワーパックまたはネットワークなしで、安全なＣＯ２濃度レベルを維持するように、動作することができる。ＰＣＤＡＭは、このＰＣＤＡＭが航空機のクルーにとって安全な環境を維持する、除氷、及び、エンジンを始動させる事象の間、オンにすることができ、輸送の遅延の数を低減させ、採用される場合には、ドライアイスの総空輸量を増大させることができる。
【0014】
ＰＣＤＡＭは、様々な空間及び環境にフィットするように、拡大もしくは縮小、または再構成してもよい。たとえば、貨物輸送機または貨物機に加え、ＰＣＤＡＭは、食品処理用の環境にも使用される場合がある。食品処理用の環境では、二酸化炭素は、食品添加物、推進剤、酸度調整剤、発酵剤であるか、カフェインを除去するために使用される。同様に、ＰＣＤＡＭは、飲料製造設備及び醸造所でも使用される場合がある。飲料製造設備及び醸造所では、ＣＯ２は、ソフトドリンクを炭酸ガスで発泡性にする、発酵作用を補助する、及び、処理前に自然に発酵することを防止するために、ぶどうを迅速に冷却するように、使用される。ＰＣＤＡＭは、多くの他の産業用途にも適している。これら用途には、限定ではないが、ＣＯ２ガスが、溶接のためのシールドガス、または、ポータブル空気工具のための加圧された推進剤であることから、溶接、金属加工、及び構築が実施される設備が含まれる。これら産業用途には、これら用途が通常は、様々な圧力で、液体及び気体の二酸化炭素を大量に含んでいることから、消火システムを有する任意の設備をも含んでいる。火事の後は、救助及び復旧を補助するために、高濃度の二酸化炭素ガスを除去することが望ましい。ＰＣＤＡＭは、光合成または細菌、及び、廃棄物の分解によるＣＯ２の生成量が高い、生物学的設備、食肉処理場、及び研究所でも使用される場合がある。
【0015】
商業的な冷蔵用途では、二酸化炭素ベースの冷媒が使用される場合があり、一方、油抽出作業では、二酸化炭素ガスが、高圧でウェル内に注入される場合がある。両方の用途は、漏洩または他のアクシデントが発生した場合にオペレータに悪影響を生じる場合がある、大量のＣＯ２を伴っている。同様に、大量のＣＯ２は、セメント製造、鋳物工場、及び発電所で使用されるか製造され、これらすべてが、局所的環境内のＣＯ２レベルの制御によって利益を得る。
【0016】
概して、ＰＣＤＡＭは、小さいポータブル構成を有している。実施例として、限定ではなく、ＰＣＤＡＭは、軽量（おおよそ、１８ｋｇまたは４０ｌｂ未満）かつコンパクト（おおよそ、機内に持ち込めるスーツケースのサイズ）である場合がある。一実施例では、ＰＣＤＡＭ１０は、おおよそ、幅１４インチ×奥行き９インチ×高さ２４インチである場合がある。
【0017】
様々な実施形態では、ポータブル二酸化炭素吸収マシン（ＰＣＤＡＭ）１０は、図１から図８に示すように、１つまたは複数のブロワ／ファン１００と、１つまたは複数のＣＯ２吸収デバイス２００と、マニホルド３００と、電力システム４００と、制御システム５００と、流体導管構成６００と、ハウジング７００とを含んでいる。組み立てられた状態の、１つまたは複数のブロワ／ファン１００、１つまたは複数のＣＯ２吸収デバイス２００、マニホルド３００、及び流体導管構成６００の実施形態が、ハウジングを伴わずに、図９から図１４に示されている。
【0018】
ブロワ／ファン１００は、一実施形態によれば、毎分２０立方フィートから６０立方フィートの範囲の流量の能力がある空気移動デバイスである。ブロワは、ＣＯ２デバイス２００及びマニホルド３００と、流体導管システム６００を介して流体連通している流入部を含んでいる。一実施形態によれば、動作時には、ブロワ／ファン１００は、正圧を発生させて、図２に空気流８００で概略的に示すように、マニホルド３００を通り、また、ＣＯ２デバイス２００を通って出るように、空気を押し出す。代替的には、他の実施形態では、ブロワ／ファン１００は、負圧を発生させて、空気流９００によって示すように、ＣＯ２デバイス２００を通り、マニホルド３００を通り、また、ハウジング７００を出るように、空気を吸い込む。
【0019】
動作の間、局所的な環境内の空気は、おおよそ、毎分２０立方フィートから５０立方フィートでリサイクルされる。ＰＣＤＡＭ１０は、ＣＯ２レベルを、毎分０．０５％から０．１５％（ｖ／ｖ）だけ低減するか、許容可能なレベルに低減する場合がある。他の実施形態では、ＰＣＤＡＭデバイスは、最大のＣＯ２吸収量に関し、最大の流量で動作する。代替的には、ＰＣＤＡＭは、ＣＯ２の濃度を徐々に低減するか、計測して低減するように動作する場合がある。この実施形態では、ＰＣＤＡＭは、吸収デバイスを通る空気の流量を変化させることにより、環境を継続的に監視し、特定のＣＯ２濃度を維持する場合がある。実施例として、流量は、ポテンショメータまたは同様の構成要素を介して変化させられる場合がある。
【0020】
様々な実施形態では、ブロワ／ファン１００は、ブロワ構成を有している。このブロワ構成では、空気が、汚れた環境、ほこりの多い環境、及び／または湿気のある環境に適している、完全に閉じられたブラシレスモータによって駆動するホイール（図示せず）により、ブロワ／ファンによって逆流で押し出される。様々な他の実施形態では、ブロワ／ファン１００は、ファン構成を有している。このファン構成では、プロペラが空気をブロワ／ファンの外に押し出す。
【0021】
動作時には、ＰＣＤＡＭは、様々な手段を使用して、ＣＯ２レベルを低減した。一実施形態では、ＰＣＤＡＭ１０は、流入部分１２０及び流出部分２１０を通して空気を吸い込むことを許容するように構成されている、１つまたは複数のＣＯ２吸収デバイス２００を含んでいる。流出部分２１０は、概して、吸収デバイス２００を出る空気の速度を低減するように、流入部分１２０の幅より大である幅を有している。これにより、ほこり、汚れ、または微粒子が周囲の環境に放出されることを防止するように、層流、一定量の反作用、及び、低い浮力が確実になる。様々な実施形態では、流出部分２１０は、図５及び図２２に示すように、望ましくない対象がデバイスに入るかデバイスを出ることを防止しつつ、空気を放出することを許容するように、スクリーン、メッシュ、または複数の開口２３０を含んでいる。流出部分２１０は、流入部１２０とは概して反対側に配置され、内部を通る空気流を最大にするような構成のＣＯ２吸収材料を包含している場合がある。
【0022】
たとえば、ＣＯ２吸収デバイス２００は、固体のＣＯ２吸収材料２４０を組み込んでいる場合がある。たとえば、ＣＯ２吸収剤２４０は、１つまたは複数のアンモニアの誘導体（すなわち、他のものの内、モノエタノールアミンなどのアミン）を含む場合がある。他の実施形態では、ＣＯ２吸収剤２４０は、１つまたは複数の無機物で構成されている場合がある。無機物または複数の無機物は、通常、パウダーの形態で提供され、一方、他の実施形態では、無機材料の形態が提供され場合がある。これらには、限定ではないが、固体、半固体、または液体の組成が含まれる。通常、無機物は、酸化物として化学的に構成され、そのため、ＣＯ２は、無機物と反応して炭酸塩を形成する。好ましくは、吸収物質２４０は、一般廃棄物とともに廃棄するのに適しており、有害廃棄物の処理はされない。
【0023】
ＰＣＤＡＭ１０の利点の１つは、ＣＯ２吸収デバイス２００の相互交換可能性である。動作期間の後に、各ＣＯ２吸収デバイス２００は、環境内のＣＯ２レベルを継続的に低減するために、除去され、交換される場合がある。一実施形態では、ＣＯ２吸収剤デバイスは、吸収剤２４０を、媒体の有用かつ迅速な交換のために、使いやすいキャニスタカートリッジ内に収容している。他の実施形態では、吸収デバイス２００は、再充填可能なキャニスタを使用する場合がある。
【0024】
ＰＣＤＡＭに入った空気がブロワ／ファン１００を通って流れた後に、空気流は、フィルタリングマニホルドシステム３００に入る。フィルタリングマニホルドシステム３００では、空気が広げられ、こうして、ＣＯ２吸収デバイス２００を通って流れる前に、ほこりまたは他の微粒子を捕らえるようにフィルタリングされ、この潜在的な物質が、流出部分２１０を通って周囲の環境に出ることを防止する。一態様では、ブロワ／ファン１００によって生じた正圧により、周囲の空気がマニホルドシステム３００内に、次いで、ＣＯ２吸収デバイス２００を通して吸い込まれる。図６、ならびに、図１１及び図１２に示すように、マニホルドシステム３００は、マニホルドハウジング３１０を含んでいる。このマニホルドハウジング３１０は、膨張チャンバ３２０を規定している。この膨張チャンバ３２０は、マニホルドシステム３００を通る空気の速度を絶えず低減するのに十分な、膨張された制御量を有している。他の実施形態では、マニホルドシステム３００は、バッフルまたはサイクロンによる分離を使用するように構成されている場合がある。ＣＯ２吸収剤２４０からの残留するほこり、任意の他の外部の微粒子、及び／または、ＣＯ２吸収デバイス２００内のＣＯ２の吸収から生じた水分は、マニホルドチャンバ３２０内に収集される。一実施形態では、マニホルドシステム３００は、真空トラップと同様に機能し、流体導管システム６００のブロワ／ファン１００の流入部分１１０を、流体導管システムのマニホルドの流入側３２０から分離し、こうして、ブロワ／ファン１００及び外部の環境２０を保護する。別の実施形態では、マニホルドシステム３００は、ドロップアウトボックス、フラッシュ蒸発器または膨張チャンバと同様に機能し、流体導管システム６００のブロワ／ファン１００の流入部分１２０を、流体導管システムのマニホルドの流入側３２０から分離する。
【0025】
いくつかの図に示すように、ＰＣＤＡＭ１０に吸い込まれる空気は、流体導管システム６００により、システムの各構成要素を通して向けられる。導管システム６００は、外部の環境２０と、ファン／ブロワ１００と、ＣＯ２吸収デバイス２００と、マニホルドデバイス３００との間での制御された流体連通を許容するように、複数の流体移送導管を含んでいる。様々な実施形態では、流体導管システム６００は、限定ではないが、ポリ（塩化ビニル）（「ＰＶＣ」）の配管またはチューブを含む、任意の適切な材料で構築されている場合がある。様々な実施形態では、任意の他の適切な材料が使用される場合がある。ＰＣＤＡＭの耐用年数を増大させるために、ブッシング、ジョイント、または他のフィッティングを含み、流体導管システムに関し、非腐食性または非反応性の材料を使用することが望ましい。実施例として、導管システムは、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレン、グラスファイバ、塩素殺菌されたポリ塩化ビニル（ＣＰＶＣ）、ポリパイプ、アルミニウム、銅、亜鉛メッキした金属、ゴム、ブチル、ニトリルゴム（たとえば、ブナ−ｎ）、ブナ−ｓ、シリコン、ネオプレン、ウレタン、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、フッ素エラストマ、またはこれらの組合せで構成された、柔軟であるか、剛性の導管を含む場合がある。
【0026】
図３、図６、及び図１５から図１７に示すように、ＰＣＤＡＭ１０は、電力システム４００によって電力が供給され、また、制御システム５００によって制御される。様々な実施形態では、電力システム４００は、少なくとも１つの実施形態によれば、再充電可能である場合がある、バッテリ４１０を含んでいる。一実施形態では、バッテリは、航空機の外で充電され、フライトの前に積載される場合があり、バッテリの寿命は、連続稼働で４時間を超える。他の実施形態では、バッテリは、任意の外部の電力供給源によって充電される場合がある。たとえば、電力システム４００は、航空機上で利用可能なものを含み、任意の適切な外部の電力供給源を使用して、バッテリを充電する内部の充電器を含む場合がある。適切な換気なしでのＣＯ２の昇華の臨界時間が、換気システムが停止し、外部から閉じられている、除氷またはエンジン始動の事象の間であることが観測されている。バッテリ４１０は、図２３から図２５に示すように、ハウジングに固定されている場合がある。
【0027】
他の実施形態では、ＰＣＤＡＭ１０には、図２０及び図２１に示すように、概して４３０として示される、外部の電力供給源に直接接続することによって電力が供給されるか、外部の電力システムの流出部にプラグが接続される。さらに、他の実施形態では、バッテリと外部の電力供給源との組合せにより、離れた位置における使用が延長される場合がある。たとえば、ＰＣＤＡＭ１０は、バッテリが枯渇しているか充電している際に、交流（ＡＣ）電源などの外部電源に係合されている場合、最大パフォーマンスレベルで動作する場合がある。
【0028】
様々な実施形態では、制御システム５００は、図３、図６、及び図１５から図１７に示すように、プリント回路基板５２０上に取り付けられた１つまたは複数のプロセッサまたはコントローラ５１０を含んでいる。制御システムは、限定ではないが、リレー５３０、端子５４０、コンバータ５４５、スイッチ５５０、及び制御モジュール５６０を含む、他の構成要素を含む場合がある。様々な実施形態に示すように、制御システムは、バッテリ４１０と、外部の電力システム４２０との両方と電気的に通信している。制御システムは、概略的に５８０で示されている、環境内の空気のＣＯ２レベルを監視するためのセンサ、アラーム、ディスプレイ、音声／可視インジケータ、またはこれらの組合せをも含む場合がある。これにより、ユーザが、バッテリ４１０の充電状態を含み、ＰＣＤＡＭ１０の動作を観察することが可能になる。実施例として、限定ではなく、コントローラ５１０の一実施形態の概略図が図１６に示されており、一方、図１７は、制御システム回路５７０の例示的な回路図である。図１６及び図１７に示すコントローラ及び回路は、説明的な実施例としてのみ提供されており、ＰＣＤＡＭ１０に電力を供給するとともに制御するために使用される、本システム及び構成要素の範囲を限定するものではない。
【0029】
様々な実施形態によれば、ＰＣＤＡＭ１０は、連続動作モードで動作して、継続的なＣＯ２の監視及び吸収を行う場合がある。代替的には、制御システム５００は、ＰＣＤＡＭを断続的なモードで動作させる場合がある。この断続的なモードでは、環境内のＣＯ２レベルが監視され、ブロワ／ファン１００は、ＣＯ２の濃度に関する閾値に達した際に動作し、ＰＣＤＡＭは、ＣＯ２レベルを低減するように自動的に動作する。さらに別の構成では、ＰＣＤＡＭ１０は、所望に応じて、遠位で動作する場合がある。
【0030】
ハウジング７００は、通常、ＰＣＤＡＭ１０の内部の構成要素を保護する、剛性の構造である。実施例として、限定ではなく、ハウジング７００は、主としてアルミニウムで構成されている場合がある。図２及び図５に示すように、他のものの内、ハウジングの頂部表面は、ＣＯ２吸収デバイス２００の各々と整列した、１つまたは複数のアパーチャ７２０を含んでいる。一態様では、ハウジング７００は、ファラデーケージとして機能して、感度の高い電子機器が存在する場合がある、病院、研究所、航空機、及び軍事での用途において、信頼性がり、安全である使用のために、静的電界、及び、特定のタイプの有害な電磁パルスから内部の構成要素を本質的にシールドする。図１及び図２に示すように、他のものの内、ハウジング７００は、１つまたは複数の支持構造７０５、及び、ハウジングの内部へのアクセスを可能にするための１つまたは複数のアクセスパネル７１０またはベント７１５を含む場合がある。同様に、ハウジングは、いくつかの開口７２０を含む場合がある。これら開口７２０では、図５及び図２２に示すように、吸収デバイス２００の排気部分２１０及び流入部分１２０が、ハウジング７００の外部の環境と流体連通している。一態様では、流出部分２１０及び流入部分１２０は、ハウジング７００から突出している場合がある。他の実施形態では、流出部分２１０及び流入部分１２０は、ハウジング７００の外側表面と同一平面であるか、ハウジングの外側表面の下にあるままである場合がある。たとえば、流出部分２１０及び流入部分１２０が、外側表面の下に窪んでいる場合、開口７２０は、分けられた、別個のままである場合があり、または、これら開口７２０は、単一の連続した開口として構成されている場合がある。開口の構成に関わらず、流出部分２１０及び流入部分１２０が、外側表面の下に窪んでいる場合、開口７２０は、任意選択的に、保護スクリーンまたは他の換気形の覆いを有する場合がある。
【0031】
様々な他の実施形態では、開口７２０、及び、対応するファンの流入部分１２０、及び、吸収デバイス流出ポート（複数可）２１０は、互いに近接しておらず、これらはハウジング７００の頂部表面に限定もされない。たとえば、開口７２０及び対応するファンの流入ポート（複数可）１２０、及び、吸収デバイス流出部分２１０は、限定ではないが、前方、後方、側方、及び（デバイスが持ち上げられているか、固体表面上に置かれていない場合）底部を含む、ハウジングの任意の他の部分に配置されている場合がある。
【0032】
ＰＣＤＡＭ１０の様々な実施形態が、閉じた環境内のＣＯ２濃度を自動的に低減し、適切なＣＯ２濃度を維持するための様々なプロセス及び方法を実施するように使用される場合がある。実施例として、ＰＣＤＡＭ１０を閉じた環境内に配置した後に、閉じた環境の、環境内のＣＯ２の濃度レベルは、ＰＣＤＡＭの制御システム５００と通信しているセンサを使用して継続的に測定される場合がある。測定されたデータに基づき、制御システム５００のプロセッサ５１０は、環境内のＣＯ２の濃度レベルが所定の閾値を超えたかを判定する。一態様では、閾値は、少なくとも部分的に、閉じたエリアの容量、及び、ＣＯ２の予期される増加に基づいて判定される。環境内のＣＯ２レベルを監視する間、プロセッサ５１０は、連続的に、または断続的に、ブロワ１００を動作させて、環境内の空気をＰＣＤＡＭ１０に吸引する。前述のように、ＰＣＤＡＭ１０は、ＣＯ２を、デバイスを通って移動する空気から吸収し、こうして、ＰＣＤＡＭ１０から放出される空気内のＣＯ２の濃度は、環境内の濃度レベルより低く、それにより、環境内の濃度レベルを低減している。最後に、環境内のＣＯ２レベルが閾値を下回ると、コントローラ５１０は、ブロワ１００の動作を自動的に低減するか停止する。
【0033】
図３２及び図３３は、ＰＣＤＡＭ１０の実施形態に関する、試験的な性能データを表示している。１つの試験では、絶縁された、制御された空間または制御容量（たとえば部屋）を、毎分７．４リットルの一定の割合で、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスで充填した。試験は、２つのパートで実施し、これら２つのパートの両方を、同じ条件とした。第１のパートでは、制御の試験を、ＰＣＤＡＭがオフの状態で実施し、第２のパートでは、ＰＣＤＡＭが動作した状態で実施した。検査されたＣＯ２データロガーを、％容量／容量（ｖ／ｖ）で記録された、ＣＯ２のリアルタイムの濃度を記録するために、試験の第１のパートで使用した。同様に、Ｄｒａｇｅｒ Ｐａｃ ７０００のＣＯ２ガスモニタを、％容量／容量（ｖ／ｖ）で、ＣＯ２のリアルタイムの濃度を記録するために、試験の第２のパートで使用した。Ｄｒａｇｅｒ Ｐａｃ ７０００のＣＯ２ガスモニタは、正確なシミュレーションを提供するように、部屋内で座った位置に配された人によって着用されるものとした。
【0034】
図３２に示すように、％ＣＯ２アルファ１のレベルとして示されるライン１０００は、Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌａｂｏｒ（ＤＯＬ）及びＯｃｃｕｐａｔｉｏｎａｌ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ（ＯＳＨＡ）により、一般的な産業における、８時間待機された平均のＰｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｌｉｍｉｔ（ＰＥＬ）として使用される、０．５％のＣＯ２（１００万の空気の部分毎に、５０００のＣＯ２の部分）ガス（ｖ／ｖ）の濃度の曝される量のリミットを示している。一実施形態では、ＰＣＤＡＭ１０は、継続的な大気の監視のための自動モードで動作する。この自動モードでは、ＰＣＤＡＭが自動的に、特定の濃度または特定の閾値で、吸収を自動的に開始及び停止する。この閾値のデータ、ＰＣＤＡＭ１０を動作させるための命令は、メモリ内に貯蔵され、コンピュータデバイスのプロセッサによって実行される場合がある。実施例として、限定ではなく、閾値は、ＤＯＬ及びＯＳＨＡのＰＥＬに対応する場合がある。同様に、ＣＯ２吸収物質２４０の容量または吸収性に関するデータが、メモリ内に貯蔵されている場合があり、それにより、吸収剤の物質が１０％、５％であるか、すぐに交換することを必要とする場合に、アラームまたは他のインジケータが動作するようになっている。
【0035】
「マシンがオフの状態の％ＣＯ２−パート１」として示されている、上方のライン１００２は、ＰＣＤＡＭ１０がオフにされるまでの約８９分の間、約７．４リットルの割合で、ＣＯ２で部屋を充填する間の、部屋内の％ＣＯ２ガス（ｖ／ｖ）濃度の容量の増大量の上昇または割合を示している。図示のデータから、部屋内のＣＯ２の濃度が、最初の７１分の間に、約５％のＣＯ２ガス（ｖ／ｖ）レベルまで迅速に上昇することを推論することができる。逆に、「Ｄｒａｇｅｒ Ｐａｃ ７０００の読取り値−パート２」として示されるライン１００４は、毎分約７．４リットルのＣＯ２の一定の割合（パート１に類似）で、ＣＯ２ガスで部屋を充填する間の、ＰＣＤＡＭがオンの状態で、部屋内で取られる実際の読取り値を示している。図示のように、ＰＣＤＡＭ１０は、最初の７１分（１１：２９ａｍから１２：４０ｐｍ）の間、これら条件下で、％ＣＯ２ガス（ｖ／ｖ）の濃度レベルを０．０％ＣＯ２ガス（ｖ／ｖ）に保持し、７５分全体の間（１１：２９ａｍから１２：４４ｐｍ）、ＰＥＬ未満に保持した。
【0036】
図示のように、ＰＣＤＡＭ１０は、部屋を、最初の７５分の間、０．５％のＣＯ２ガス（ｖ／ｖ）のアルファ１のＰＥＬ未満に維持した。総量約５３０リットルのＣＯ２ガス、または、毎分７リットルを超えるＣＯ２ガスが、この７５分の期間にわたって吸収されて、この制御を達成したことが推定できる。
【0037】
本開示を、様々な実施形態を参照して記載してきたが、これら実施形態は、説明的ものであり、本開示の範囲は、これら実施形態に限定されないことを理解されたい。多くの変形形態、変更形態、追加形態、及び向上形態が可能である。より一般的には、本開示に係る実施形態が、特定の実施態様の文脈に記載されている。機能性は、本開示の様々な実施形態において、異なるように各構成要素を通して、分離または結合されるか、異なる用語で記載される場合がある。これら及び他の変形形態、変更形態、追加形態、及び向上形態は、添付の特許請求の範囲に規定されるような本開示の範囲内にある場合がある。
【0038】
本開示、及び、本開示に付随する本開示の利点の多くは、前述の記載によって理解されるものと考えられる。また、様々な変更が、開示の主題から逸脱することなく、または、その材料の利点のすべてを犠牲にすることなく、構成要素の形態、構築、及び構成要素の配置に行われ得ることが明らかとなる。記載の形態は、単に説明的ものであり、添付の特許請求の範囲が、そのような変化を包含及び含むことが意図されている。