特開 2024-159482 別個の液体吸着剤ループを使用する汚染物質除去システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024159482

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】別個の液体吸着剤ループを使用する汚染物質除去システム

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/14 20060101AFI20241031BHJP

   B01D 53/26 20060101ALI20241031BHJP

   F24F 8/15 20210101ALI20241031BHJP

   F24F 8/133 20210101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

B01D53/14 200

B01D53/26 300

F24F8/15

F24F8/133

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024014152

(22)【出願日】2024-02-01

(31)【優先権主張番号】18/307,648

(32)【優先日】2023-04-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】500575824

【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100120754

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 豊治

(72)【発明者】

【氏名】フィービー ヘンソン

(72)【発明者】

【氏名】レベッカ カミレ

(72)【発明者】

【氏名】ショーン スコムルスキー

【テーマコード（参考）】

4D020

4D052

【Ｆターム（参考）】

4D020AA03

4D020AA10

4D020BA16

4D020BA19

4D020BA23

4D020BA30

4D020BB03

4D020BC01

4D020CB28

4D020CC01

4D020CC06

4D020CC14

4D020CC21

4D020CD02

4D020DA01

4D020DA02

4D020DB01

4D020DB02

4D020DB03

4D020DB04

4D052AA08

4D052CF00

4D052EA01

4D052FA01

4D052FA08

4D052GA01

4D052GA03

4D052GB01

4D052GB02

4D052GB03

4D052GB04

4D052HB01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】全体的により小さく、より軽く、かつ／又はより効率的な汚染物質除去システムを提供する。
【解決手段】環境から汚染物質を除去するための汚染物質除去システムが、水管理システムと二酸化炭素除去システムとを含む。水管理システムは、除湿されたキャビン空気流を生成するために、第１の液体吸着剤を使用してキャビン空気流から水を除去するように構成されており、水スクラバーと水ストリッパーとを含む。二酸化炭素除去システムは、第２の液体吸着剤を使用して、除湿されたキャビン空気流から二酸化炭素を除去するように構成されており、二酸化炭素スクラバーと二酸化炭素ストリッパーとを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

汚染物質除去システムであって、
第１の液体吸着剤を使用してキャビン空気流から水を除去するように構成された水管理システムであって、水スクラバーと水ストリッパーとを備える、水管理システムと、
第２の液体吸着剤を使用して、除湿されたキャビン空気流から二酸化炭素を除去するように構成された二酸化炭素除去システムであって、二酸化炭素スクラバーと二酸化炭素ストリッパーとを備える、二酸化炭素除去システムと、を備える、汚染物質除去システム。

【請求項2】

前記水スクラバーは、前記キャビン空気流から前記第１の液体吸着剤に水を吸収するように構成されており、
前記水ストリッパーは、前記第１の液体吸着剤から、除染された空気流中に水を脱着するように構成されており、
前記水スクラバー及び前記水ストリッパーの各々は、１つ以上の疎水性多孔質膜を含む中空繊維膜コンタクタを備える、請求項１に記載の汚染物質除去システム。

【請求項3】

前記水管理システムは、前記キャビン空気流から水又は二酸化炭素以外の１つ以上の微量汚染物質を除去するように更に構成されており、除去された前記１つ以上の微量汚染物質は、
それぞれの前記第１又は第２の液体吸着剤中に蓄積された微量汚染物質、又は、
前記第２の液体吸着剤から脱着されており、汚染物質流に排出された微量汚染物質のうちの少なくとも一方である、請求項１に記載の汚染物質除去システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（政府の権利）
本発明は、ＮＡＳＡ（National Aeronautics and Space Administration）マーシャル宇宙飛行センター（Marshall Space Flight Center）によって授与された助成金契約番号８０ＭＳＦＣ１８Ｃ００４５の下で政府の支援を受けてなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。

【0002】

（発明の分野）
本開示は、汚染物質除去システムを使用して環境から汚染物質を除去するためのシステム及び技術に関する。

【背景技術】

【0003】

環境制御システム（environmental control system、ＥＣＳ）は、調整された空気をキャビン又は他の環境に提供することができる。この調整された空気の一部は、汚染物質を除去するために処理され得る。汚染物質を除去するために使用されるＥＣＳ構成要素は、大きく重い可能性があり、ＥＣＳの全重量を増加させ、様々な流体流を加熱し、冷却し、加圧する大量の電力を消費する可能性がある。

【発明の概要】

【0004】

本開示は、イオン液体吸着剤などの液体吸着剤を使用してキャビン空気から、二酸化炭素及び水を含む汚染物質を除去するためのシステム及び技術を説明する。汚染物質除去システムは、別個の液体吸着剤ループを使用してそれぞれの汚染物質の濃度を制御するために、水管理システムと二酸化炭素除去システムとを含む。二酸化炭素除去システムは、液体吸着剤への吸収を通じてキャビン空気から二酸化炭素を除去する。液体吸着剤中の水のより高い濃度は、二酸化炭素除去システムによって消費される電力量を増加させ、二酸化炭素を脱着するために使用される真空源に対する負荷を増加させ、真空源における水の凝縮に起因して真空源の信頼性を低下させ得るので、二酸化炭素除去の効率及び二酸化炭素除去システムの構成要素の信頼性は、液体吸着剤中の水の濃度に関連し得る。

【0005】

二酸化炭素除去のために二酸化炭素除去システムにキャビン空気を直接供給するのではなく、汚染物質除去システムは、キャビン空気を二酸化炭素除去システムに供給する前にキャビン空気中の水の濃度を制御するために、二酸化炭素除去システムの上流に水管理システムを含む。水管理システムは、液体吸着剤への水の吸収によってキャビン空気から水を除去し、キャビンに供給される空気の湿度を維持するために、水の少なくとも一部を処理済みの除染された空気に戻す。液体吸着剤は、二酸化炭素よりも水蒸気を容易に除去することができ、これにより、水の大部分又は全てを空気流から除去し、それによって二酸化炭素除去システムの液体吸着剤によって吸収される水の量を低減することができる。いくつかの例では、高濃度の水を有する液体吸着剤を使用する二酸化炭素除去システムなどとともに、水管理システムは、スクラバー排気からの水を、キャビン空気がスクラバーに入る前にキャビン空気に加えて、二酸化炭素除去システム内に水を保持することができる。場合によっては、水管理システムにおいて水を除去するために使用される液体吸着剤は、二酸化炭素除去システムにおいて二酸化炭素を除去するために使用される液体吸着剤よりも水に対して高い親和性を有するように選択されてもよく、かつ／又はアンモニアなどの他のガス状汚染物質をキャビン空気から除去してもよい。

【0006】

結果として、二酸化炭素除去システムは、水及び二酸化炭素を除去するために別個の液体吸着剤ループを使用しない汚染物質除去システムよりも、低減されたサイズを有し得、かつ／又は低減された電力量を使用し得る。二酸化炭素除去システムのこの低減されたサイズ、重量、及び／又は電力消費は、水管理システムの比較的小さい構成要素からのサイズ、重量、及び／又は電力消費の任意の増加を相殺し、全体的により小さく、より軽く、かつ／又はより効率的な汚染物質除去システムをもたらし得る。

【0007】

いくつかの例において、本開示は、環境から汚染物質を除去するための汚染物質除去システムを説明する。汚染物質除去システムは、水管理システムと二酸化炭素除去システムとを含む。水管理システムは、除湿されたキャビン空気流を生成するために、第１の液体吸着剤を使用してキャビン空気流から水を除去するように構成されており、水スクラバーと水ストリッパーとを含む。二酸化炭素除去システムは、第２の液体吸着剤を使用して、除湿されたキャビン空気流から二酸化炭素を除去するように構成されており、二酸化炭素スクラバーと二酸化炭素ストリッパーとを含む。

【0008】

いくつかの例では、本開示は、環境から汚染物質を除去するための方法であって、水管理システムによって、除湿されたキャビン空気流を生成するために、第１の液体吸着剤を使用してキャビン空気流から水を除去することを含む、方法を説明する。水管理システムは、水スクラバーと水ストリッパーとを含む。本方法は、二酸化炭素除去システムによって、第２の液体吸着剤を使用して、除湿されたキャビン空気流から二酸化炭素を除去することを更に含む。二酸化炭素除去システムは、二酸化炭素スクラバーと二酸化炭素ストリッパーとを含む。

【図面の簡単な説明】

【0009】

１つ以上の例の詳細を添付図面及び以下の明細書に記載する。他の特徴、目的、及び利点は、明細書、図面、及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

【図1】液体吸着剤を使用してキャビン空気流から水及び二酸化炭素を除去するための例示的な汚染物質除去システムを示すブロック図である。

【図2A】液体吸着剤を使用してキャビン空気流から水及び二酸化炭素を除去するための例示的な汚染物質除去システムを示す概略図である。

【図2B】液体吸着剤及び膜除湿器を使用してキャビン空気流から水及び二酸化炭素を除去するための例示的な汚染物質除去システムを示す概略図である。

【図3】環境から汚染物質を除去するための方法の例示的なフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示は、液体吸着剤を使用してキャビン空気から、二酸化炭素及び水を含む汚染物質を除去するためのシステム及び技術を説明する。単一の液体吸着剤ループを使用して二酸化炭素と水の両方を除去するのではなく、汚染物質除去システムは、水管理システムと二酸化炭素除去システムとを含み、これらは、二酸化炭素除去システムにおいて二酸化炭素を除去する前に、水管理システムにおいて水を除去するための別個の液体吸着剤ループを含む。

【0011】

本明細書に記載の汚染物質除去システムは、宇宙船、航空機、船舶などの環境制御システム（ＥＣＳ）の一部として利用することができる。いくつかの例では、汚染物質除去システムは、宇宙船乗客キャビンなどの資源が限られた環境のＥＣＳで使用することができ、二酸化炭素及び水をリサイクルして、酸素ガス、水、メタン、水素ガス、及び生命維持システムで使用される様々な他の化合物を生成することができる。そのような資源が限られた環境は、全体の重量、電力消費、及び保守負荷を低減するために、少量の電力を使用し、延長された耐用年数を有する構成要素を含む汚染物質除去システムに特に適し得る。

【0012】

図１は、液体吸着剤を使用してキャビン空気流から水及び二酸化炭素を除去するための例示的な汚染物質除去システム１００を示すブロック図である。汚染物質除去システム１００は、キャビン１０２から汚染物質を除去するように構成されている。キャビン１０２は、航空機キャビン、宇宙船キャビン、船舶キャビンなどの制御された環境であってもよく、キャビン１０２から除去される汚染物質は、二酸化炭素、水、炭化水素、永久ガスなどを含み得るが、これらに限定されない。図１の例では、キャビン１０２は、宇宙船キャビン又は潜水艦キャビンなどの閉ループシステムのキャビンであり、二酸化炭素及び水などの、キャビン１０２からのキャビン空気流の成分を汚染物質除去システム１００内で除去し、浄化された供給空気流を発生させ、二酸化炭素及び水を回収することを可能にすることができる。しかしながら、他の例では、キャビン１０２は、航空機キャビンなどの開ループシステムのキャビンであってもよく、キャビン空気流の成分を除去して、その後の汚染物質の部分的な回収のみを伴うか、又は回収を全く伴わずに、浄化された供給空気流を発生させることができる。

【0013】

システム１００は、液体吸着剤を使用して汚染物質を除去するように構成される。液体吸着剤は、気体種を吸収及び脱着するように構成された任意の液体を含んでよい。液体吸着剤は、水溶性があり、吸湿性があり（すなわち、空気から水分を吸収することができる）、温度変化による溶解度の変化に応じて汚染物質を吸収又は脱着することが可能であり、かつ／又は、温度を上昇させること若しくは水分圧を低下させることなどにより、蒸発によって水を放出することが可能であってもよい。いくつかの例では、液体吸着剤は、イオン液体吸着剤であってもよい。このようなイオン液体吸着剤は、一般にアニオン及び有機カチオンで構成される塩であってもよい。これらの塩は、その使用温度において液体であってよく、蒸気圧が事実上ゼロであってよく、一般に無毒であってよく、及び／又は劣化に耐えるのに十分な安定性を有していてよい。いくつかの例では、イオン液体吸着剤は、汚染物質除去システム１００の動作条件下で特定の汚染物質の吸収を改善する特性などの所望の特性を得るように調整され得る、比較的大きな有機カチオン及び様々なアニオンのいずれかを含有することができる。１－エチル－３－メチルイミダゾリウム（ＥＭＩＭ）アセテート（Ａｃ）などのイミダゾール塩を含むがこれらに限定されない様々なイオン液体吸着剤を使用することができる。

【0014】

システム１００において、二酸化炭素除去システム１０４及び水管理システム１１０のための液体吸着剤の各々は、液体吸着剤混合物を形成するために水に溶解される。液体吸着剤混合物のそれぞれにおける液体吸着剤の濃度は、特定の汚染物質を除去するのに十分に高くてもよく、液体吸着剤が動作範囲（例えば、温度範囲、ｐＨ範囲）を通して溶液中に留まり、かつ／又は高い物質移動を維持するために低い粘度を維持するのに十分に低くてもよい。いくつかの例では、液体吸着剤混合物は、溶解した促進剤を更に含んでもよい。促進剤は、空気流からの水又は二酸化炭素などの汚染物質の除去速度を増加させるように構成されてもよい。例えば、促進剤は、液体吸着剤の粘度を低減し、液体吸着剤のｐＨを変化させ、液体吸着剤の熱安定性を増加させ、汚染物質に対する液体吸着剤の容量を増加させ、あるいは液体吸着剤への汚染物質の吸収速度を増加させるように構成され得る。

【0015】

液体吸着剤は、１つ以上の疎水性多孔質膜を横切って空気流を液体吸着剤と接触させるスクラバーなどの膜コンタクタとともに使用することができる。液体吸着剤による汚染物質の吸収は、対応する空気流中の汚染物質の濃度によって決定され得る。概して、人間が占有する環境からの空気流中の水の濃度は、二酸化炭素又は他のガス状汚染物質の濃度よりも実質的に高い可能性がある。結果として、空気流から液体吸着剤への水蒸気の吸収は、空気流からの二酸化炭素の吸収よりも高い。

【0016】

特定の汚染物質に対する液体吸着剤の容量は、液体吸着剤混合物中の液体吸着剤の濃度によって影響され得る。例えば、液体吸着剤混合物中の液体吸着剤の濃度が減少するにつれて、液体吸着剤によって吸収され得る二酸化炭素の量が減少し得る。更に、液体吸着剤混合物中の水の量が多くなると、蒸発によって水を除去するのに必要な電力量が増加するか、あるいは膜コンタクタ上に真空を発生させる真空ポンプなどの構成要素の耐用年数が短くなる可能性がある。

【0017】

システム１００は、二酸化炭素の一次除去の前にキャビン空気流１１６中の水蒸気又は他のガス状汚染物質の一部分を除去し、その後、除去された水の一部分をキャビン１０２に供給される除染された空気に加えて、キャビン１０２の湿度を維持し、かつ／又は二酸化炭素除去システム１１０内の水濃度を維持するように構成された水管理システム１０４を含む。二酸化炭素除去の前にキャビン空気流１１６中の水の少なくとも一部分を除去することによって、二酸化炭素除去システム１０４の構成要素は、二酸化炭素をより効率的に、かつ／又は確実に除去することができる。

【0018】

水管理システム１１０は、第１の液体吸着剤を使用してキャビン空気流１１６から水を除去するように構成される。水管理システム１１０は、１つ以上の疎水性膜を横切って様々な空気流を第１の液体吸着剤と接触させるように構成された少なくとも１つの水スクラバー１１２及び少なくとも１つの水ストリッパー１１４を含む。水スクラバー１１２は、キャビン空気流１１６から第１の液体吸着剤に水を吸収し、キャビン空気流１１６よりも低い湿度を有する除湿された空気流１１８を二酸化炭素除去システム１０４に排出するように構成される。水ストリッパー１１４は、第１の液体吸着剤から除染された空気流１２２に水を脱着し、より高い湿度を有する再加湿された空気流１２４をキャビン１０２に排出するように構成される。第１の液体吸着剤ループ１２８は、ロードされた第１の液体吸着剤流１３４を水スクラバー１１２から水ストリッパー１１４に循環させ、アンロードされた第１の液体吸着剤流１３６を水ストリッパー１１４から水スクラバー１１２に循環させる。

【0019】

第１の液体吸着剤は、限定するものではないが、水に対する高い親和性、水に対する高い容量、低い粘度、及び高い安定性を含めて、疎水性膜との接触及び水の吸収に関連する様々な特性に関して選択されてもよい。キャビン空気流１１６から除染された空気流１２２に二酸化炭素の一部分が、水スクラバー１１２によって吸収され、水ストリッパー１１４によって脱着され得るが、そのような部分は、二酸化炭素よりも水に対する第１の液体吸着剤の親和性が実質的に高いため、無視することができる。液体の容量は速度に影響を与えるが、速度はまた、１）膜の多孔性、２）汚染物質と液体中の何か（プロモーターなど）との特異的相互作用、３）液体内の拡散速度、並びに４）ガス側拡散及び物質移動によっても駆動される。

【0020】

いくつかの例では、水管理システム１１０は、再加湿された空気流１２４中の二酸化炭素以外の他のガス状微量汚染物質の濃度を制御するのを助けるように構成されてもよい。例えば、水管理システム１１０は、さもなければ二酸化炭素スクラバー１０６内の第２の液体吸着剤によって吸収されるアンモニアなどの１つ以上の気体種を吸収するように構成されてもよい。キャビン１０２又は他の環境は、乗務員からの生体発散物質である微量汚染物質及び／又は装備からのオフガス微量汚染物質を除去するシステムを含んでもよい。このような微量汚染物質としては、これらに限定されないが、ジクロロメタン及びフレオンなどのハロゲン、ジメチルスルホンなどの硫黄含有化合物、並びにシロキサン及びトリメチルシラノールなどのシリコーン含有化合物を挙げることができる。第１の液体吸着剤は、第１の液体吸着剤がアンモニアガスなどの他の汚染物質に対して増大した容量を有することを可能にし得る酸性度などの特性を有し得る。

【0021】

上述したように、第１の液体吸着剤を含む液体吸着剤は、二酸化炭素に加えて水に対しても高い親和性を有する。キャビン空気流１１６から特定の量の水を吸収するために、水スクラバー１１２及び水スクラバー１１２は、第１の液体吸着剤への水の高い親和性、並びにそれに応じた高い反応速度及び／又は容量により、比較的小さい表面積を有してもよい。結果として、水スクラバー１１２及び水ストリッパー１１４は、二酸化炭素スクラバー１０６及び二酸化炭素ストリッパー１０８よりも実質的に小さくてもよい。

【0022】

二酸化炭素除去システム１０４は、第２の液体吸着剤を使用して、除湿された空気流１１８から二酸化炭素を除去するように構成される。二酸化炭素除去システム１０４は、少なくとも１つの二酸化炭素スクラバー１０６及び少なくとも１つの二酸化炭素ストリッパー１０８を含む。二酸化炭素スクラバー１０６は、除湿された空気流１１８から第２の液体吸着剤に二酸化炭素を吸収し、除湿された空気流１１８よりも低い濃度の二酸化炭素を有する除染された空気流１２２を加湿のために水管理システム１１０に排出するように構成される。二酸化炭素ストリッパー１０８は、排出、貯蔵、又は更なる処理のために、第２の液体吸着剤から汚染物質流１２０に二酸化炭素を脱着するように構成される。第２の液体吸着剤ループ１２６は、ロードされた第２の液体吸着剤流１３０を二酸化炭素スクラバー１０６から二酸化炭素ストリッパー１０８に循環させ、アンロードされた第２の液体吸着剤流１３２を二酸化炭素ストリッパー１０８から二酸化炭素スクラバー１０６に循環させる。

【0023】

第２の液体吸着剤は、疎水性膜との接触及び二酸化炭素の吸収に関連する種々の特性（二酸化炭素に対する高い容量、低い粘度、及び高い安定性が挙げられるが、これらに限定されない）について選択され得る。第２の液体吸着剤は、水と二酸化炭素に対して同様の親和性を有し得るが、水管理システム１１０によるキャビン空気流１１６からの水の除去は、第２の液体吸着剤に吸収される水の量を制限し得る。第２の液体吸着剤は、水管理システム１１０によってキャビン空気流１１６から除去され得ない炭化水素などの他のガス状汚染物質を吸収することができる。

【0024】

汚染物質除去システム１００は、コントローラ１３８と１つ以上のセンサセット（図示せず）とを含むプロセス制御システムを含んでもよい。コントローラ１３８は、制御回路、プロセッサ（例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ、１つ以上の特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit、ＡＳＩＣ）、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array、ＦＰＧＡ）等）、処理回路、１つ以上のサーバ、１つ以上のデスクトップコンピュータ、１つ以上のノートブック（すなわち、ラップトップ）コンピュータ、１つ以上のクラウドコンピューティングクラスタ等を含む、広範囲のデバイスのうちのいずれかを含んでもよい。

【0025】

コントローラ１３８は、汚染物質除去システム１００の１つ以上のセンサセット及び／若しくは構成要素から測定値を受信し、かつ／又は汚染物質除去システム１００の構成要素に制御信号を送信するように構成されてもよい。コントローラ１３８は、汚染物質除去システム１００の１つ以上のセンサセット、及び、ポンプ、加熱器、熱交換器、コンプレッサなどの他のプロセス制御構成要素（図示せず）に通信可能に結合され、そこから測定信号を受信するように構成されてもよい。センサセットは、汚染物質除去システム１００の液体流又はガス流の圧力、温度、流量、及び／又は汚染物質濃度（例えば、二酸化炭素濃度又は水濃度）のいずれかを検出するように構成された機器を含み得る。コントローラ１３８は、汚染物質除去システム１００の動作を制御して本出願に記載されているように機能させるために、検出された条件を使用するように構成されてもよい。

【0026】

コントローラ１３８は、水スクラバー１１２、水ストリッパー１１４、二酸化炭素スクラバー１０６、及び／又は二酸化炭素ストリッパー１０８内の条件を制御するように構成される。例えば、以下で更に説明するように、コントローラ１３８は、除湿された空気流１１８の湿度を制御して二酸化炭素ストリッパー１０８における水損失を補償するために、水スクラバー１１２における条件を制御し、再加湿された空気流１２２の湿度を制御してキャビン１０２内の湿度を維持するために、水ストリッパー１１４における条件を制御し、キャビン１０２内の二酸化炭素の濃度を閾値未満に制御するために二酸化炭素スクラバー１０６における条件を制御し、かつ／又は汚染物質流１２０内の二酸化炭素の量（例えば、濃度及び／又は流量）を制御するために二酸化炭素ストリッパー１０８における条件を制御するように構成されてもよい。

【0027】

コントローラ１３８は、キャビン１０２の環境内の二酸化炭素の濃度を制御するように構成される。例えば、コントローラ１３８は、キャビン１０２内のキャビン空気センサセット又は二酸化炭素濃度センサなどから二酸化炭素の濃度測定値を受信するように構成されてもよい。コントローラ１３８は、二酸化炭素の濃度測定値が濃度設定点を超えているかどうかを判定するように構成されてもよい。例えば、濃度設定点は、閾値汚染物質濃度よりも低くキャビン１０２を維持するための再加湿された空気流１２４の目標濃度であってよい。コントローラ１３８は、二酸化炭素の濃度測定値が濃度設定値を超えたことに応答して、再加湿された空気流１２４中の二酸化炭素の濃度を減少させるために制御信号を送信するように構成されてもよい。例えば、コントローラ１３８は、第２の液体吸着剤混合物の流量、二酸化炭素ストリッパー１０８に向かう掃引ガス流（図示せず）の流量、湿度、及び／若しくは温度、二酸化炭素スクラバー１０６若しくは二酸化炭素ストリッパー１０８における第２の液体吸着剤混合物の温度、キャビン空気流１１６の流量、又はキャビン空気流１１６からの二酸化炭素の除去速度を制御することができる任意の他の変数を制御するための信号を送信してもよい。

【0028】

二酸化炭素の濃度を制御することに加えて、コントローラ１３８は、キャビン１０２の環境内の水（又は湿度）の濃度を制御するように構成される。例えば、コントローラ１３８は、キャビン１０２内のキャビン空気センサセット又は湿度濃度センサなどから湿度測定値を受信するように構成されてもよい。コントローラ１３８は、湿度測定値が最大又は最小湿度設定点を超えているかどうかを判定するように構成されてもよい。例えば、湿度設定点は、乗客快適性のための相対湿度約５％～約７５％の目標湿度範囲などの湿度範囲内にキャビン１０２を維持するための再加湿された空気流１２４の目標湿度であってもよい。コントローラ１３８は、湿度測定値が湿度範囲設定点の外にあることに応答して、再加湿された空気流１２４の湿度を変更するための制御信号を送信するように構成されてもよい。例えば、コントローラ１３８は、第１の液体吸着剤混合物の流量、水スクラバー１１２及び／又は水ストリッパー１１４における第１の液体吸着剤混合物の温度、キャビン空気流１１６の流量、又はキャビン空気流１１６からの水蒸気の除去速度を制御することができる任意の他の変数を制御するための信号を送信してもよい。

【0029】

いくつかの例では、コントローラ１３８は、第２の液体吸着剤ループ１２６内の第２の液体吸着剤の含水量を制御するように構成される。例えば、第２の液体吸着剤混合物中の水の一部分は、二酸化炭素ストリッパー１０８において汚染物質流１２０中に脱着され得る。脱着された水の置換がなければ、第２の液体吸着剤混合物の粘度が増加し、それによって第２の液体吸着剤への二酸化炭素の物質移動が低減され得る。脱着された水を置換するために、コントローラ１３８は、第２の液体吸着剤混合物中の水の濃度、又は液体吸着剤の濃度などの関連パラメータが濃度範囲設定点の外側にあるかどうかを判定するように構成され得る。例えば、濃度範囲設定点は、十分に低い粘度を維持しながら二酸化炭素を効率的に吸収及び脱着するための、第２の液体吸着剤ループ１２６内の第２の液体吸着剤混合物中の水の目標濃度範囲であってもよい。コントローラ１３８は、除湿された空気流１１８、ロードされた第２の液体吸着剤流１３０、又はアンロードされた第２の液体吸着剤流１３２に流体結合された濃度センサなどから濃度測定値を受信し、濃度測定値が濃度範囲設定点の外にあることに応答して、除湿された空気流１１８の湿度を変更するための制御信号を送信するように構成されてもよい。例えば、コントローラ１３８は、第１の液体吸着剤混合物の流量、水スクラバー１１２及び／又は水ストリッパー１１４における第１の液体吸着剤混合物の温度、キャビン空気流１１６の流量、二酸化炭素スクラバー１０６及び／若しくは二酸化炭素ストリッパー１０８における第２の液体吸着剤混合物の温度、第２の液体吸着剤混合物の流量、又はキャビン空気流１１６からの水蒸気の除去速度を制御することができる任意の他の変数を制御するための信号を送信してもよい。

【0030】

図２Ａは、第１及び第２の液体吸着剤を使用してキャビン空気流１１６から水及び二酸化炭素を除去するための例示的な汚染物質除去システム１００Ａを示す概略図である。図２Ａの例では、キャビン１０２は、宇宙船キャビン又は潜水艦キャビンなどの閉ループシステムのキャビンであってもよく、二酸化炭素及び水などの、キャビン１０２からのキャビン空気流１１６の成分を汚染物質除去システム１００Ａ内で除去し、浄化され再加湿された空気流１２４を発生させることを可能にすることができる。いくつかの例では、キャビン空気流１１６は、約１０００ｐｐｍ～約５０００ｐｐｍの二酸化炭素濃度及び／又は約１００ｐｐｍ未満の炭化水素濃度を有し得る。再加湿された空気流１２４は、キャビン空気流１１６よりも低い汚染物質濃度を有する。例えば、再加湿された空気流１２４は、キャビン空気流１１６中の二酸化炭素の濃度よりも約２５％～約９９％低い、例えばキャビン空気流１１６中の二酸化炭素の濃度よりも約４０％～約９５％低い、又はキャビン空気流１１６中の二酸化炭素の濃度よりも約６０％～約８０％低い二酸化炭素の濃度を有し得る。

【0031】

汚染物質除去システム１００Ａは、キャビン１０２と、水管理システム１１０と、二酸化炭素除去システム１０４との間でキャビン空気を循環させるように構成されたキャビン空気回路（符号なし）を含む。図１の例では、キャビン空気流１１６は、水スクラバー１１２及び／又は二酸化炭素スクラバー１０６に入る前にキャビン空気流１１６から微粒子を除去するように構成されたフィルタ１４０と、キャビン空気を水スクラバー１１２に引き込むように構成されたブロワ１４２と、を含み、再加湿された空気流１２４は、キャビン１０２に入る前に再加湿された空気流１２４から漏れた液体吸着剤を除去し、かつ／又は清浄空気を更に濾過するように構成されたフィルタ１４４を含む。

【0032】

水管理システム１１０は、水スクラバー１１２と水ストリッパー１１４との間で第１の液体吸着剤を循環させるように構成された第１の液体吸着剤ループ１２８を含む。例えば、ポンプ１６４は、アンロードされた第１の液体吸着剤を水ストリッパー１１４から水スクラバー１１２に圧送することができる。アンロードされた液体吸着剤は、汚染物質を含まない未使用の液体吸着剤、又はロードされた液体吸着剤よりも低い濃度の汚染物質を有する再生液体吸着剤を含んでよい。

【0033】

いくつかの例において、第１の液体吸着剤ループ１２８は、第１の液体吸着剤の温度を制御して、水スクラバー１１２において吸収される水の量及び／又は水ストリッパー１１４において脱着される水の量を制御するように構成される。第１の液体吸着剤ループ１２８は、冷却器１６６、熱交換器１６０、及び加熱器１６２を含むことができる。アンロードされた液体吸着剤は、水スクラバー１１２に入る前に、冷却器１６６及び／又は熱交換器１６０によって冷却されてもよい。例えば、第１の液体吸着剤は、平衡に達する前に第１の液体吸着剤がより多くの量の水を吸収することができるように、より低い温度で水に対する増大した容量を有することができる。ロードされた液体吸着剤は、水ストリッパー１１４に入る前に、熱交換器１６０及び／又は加熱器１６２によって予熱されてもよい。例えば、第１の液体吸着剤は、平衡に達する前に第１の液体吸着剤がより多くの量の水を脱着することができるように、より高い温度で水に対する減少した容量を有することができる。熱交換器１６０は、水ストリッパー１１４によって排出された比較的温かい第１の液体吸着剤を使用して、水スクラバー１１２によって排出された比較的低温の第１の液体吸着剤を加熱するように構成された復熱式熱交換器であってもよい。

【0034】

水スクラバー１１２は、キャビン空気中の水蒸気及び任意選択による１つ以上の他の汚染物質種を第１の液体吸着剤に吸収するように構成される。気相側では、水スクラバー１１２は、キャビン１０２からの汚染物質種（二酸化炭素、水、炭化水素揮発性物質、永久ガス、及び他のガス状物質など）を含むキャビン空気流１１６からのキャビン空気を受け取るように構成される。水スクラバー１１２は、それぞれの膜の気相側（例えば、チューブ側）においてキャビン空気流１１６からのキャビン空気を流動させ（例えば、その流動を提供又は方向付けする）、膜の液相側（例えば、シェル側）において第１の液体吸着剤を流動させるようにそれぞれ構成された１枚以上の分離膜を備える。水蒸気及び様々な気体種は、キャビン空気と第１の液体吸着剤との間の濃度勾配によって膜を通過し、第１の液体吸着剤によって吸収され得るが、第１の液体吸着剤は、実質的に膜を通じて流動し得ない。その結果、水スクラバー１１２から排出された除湿された空気流１１８からの除湿された空気は、水スクラバー１１２によって受け取られたキャビン空気流１１６からのキャビン空気よりも低い湿度を有することができる。例えば、除湿された空気流１１８は、約０％～約３５％の相対湿度である湿度を有することができる。水スクラバー１１２は、除湿された空気流１１８を二酸化炭素スクラバー１０６に排出するように構成される。液相側では、水スクラバー１１２は、アンロードされた第１の液体吸着剤を受け取るように構成されている。アンロードされた第１の液体吸着剤は、水スクラバー１１２を通って流動し、水スクラバー１１２の膜を通してキャビン空気から水及び他の気体種を吸収することができる。結果として、水スクラバー１１２から排出されるロードされた液体吸着剤は、水スクラバー１１２によって受け取られるアンロードされた第１の液体吸着剤よりも高い濃度の水及び他のガス状汚染物質を有し得る。水スクラバー１１２は、水及び他のガス状汚染物質を含有するロードされた第１の液体吸着剤を水ストリッパー１１４に排出することができる。

【0035】

水ストリッパー１１４は、第１の液体吸着剤から再加湿された空気流１２４に水を脱着するように構成される。液相側では、水ストリッパー１１４は、ロードされた第１の液体吸着剤を水スクラバー１１２から受け取り、ロードされた第１の液体吸着剤から水、及び任意選択による１つ以上の他のガス状汚染物質を脱着するように構成される。水ストリッパー１１４は、膜の一方の側（例えば、シェル側）においてロードされた第１の液体吸着剤を流動させ、膜の反対側（例えば、チューブ側）において除染された空気流１２２から除染された空気を流動させるようにそれぞれ構成された１枚以上の膜を備える。水及び他のガス状汚染物質は、濃度勾配によって膜の繊維を横断して流動することができるが、第１の液体吸着剤は、実質的に、膜の繊維を横断して流動することができない。結果として、水ストリッパー１１４から排出されたアンロードされた第１の液体吸着剤は、水ストリッパー１１４によって受け取られたロードされた第１の液体吸着剤よりも低い濃度の水及び他の汚染物質を有し得る。気相側では、水ストリッパー１１４は、水及び他の気体種を再加湿された空気流１２４として除染された空気流１２２中に脱着するように構成される。再加湿された空気流１２４は、除染された空気流１２２の湿度よりも高い湿度を有することができる。例えば、再加湿された空気流１２４は、キャビン１０２の湿度を相対湿度約５％～約３５％に維持するように選択された湿度を有することができる。

【0036】

二酸化炭素除去システム１０４は、二酸化炭素スクラバー１０６と二酸化炭素ストリッパー１０８との間で第２の液体吸着剤を循環させるように構成された第２の液体吸着剤ループ１２６を含む。例えば、ポンプ１５４は、アンロードされた液体吸着剤を二酸化炭素ストリッパー１０８から二酸化炭素スクラバー１０６にポンプ輸送してもよい。アンロードされた液体吸着剤は、汚染物質を含まない未使用の液体吸着剤、又はロードされた液体吸着剤よりも低い濃度の汚染物質を有する再生液体吸着剤を含んでよい。いくつかの例では、アンロードされた液体吸着剤は、二酸化炭素スクラバー１０６に入る前に冷却器１５６によって冷却されてもよい。いくつかの例では、ロードされた液体吸着剤は、二酸化炭素ストリッパー１０８に入る前に熱交換器１５０及び／又は加熱器１５２によって予熱されてもよい。液体吸着剤貯蔵部１５８は、比較的冷たい状態などで液体吸着剤を貯蔵することができる。

【0037】

二酸化炭素スクラバー１０６は、除湿された空気流１１８から第２の液体吸着剤に二酸化炭素を吸収し、除染された空気流１２２を水ストリッパー１１４に排出するように構成される。除染された空気流１２２は、除湿された空気流１１８よりも低い二酸化炭素濃度を有する。例えば、除染された空気流１２２は、除湿されたキャビン空気流１１８中の二酸化炭素の濃度よりも約２５％～約９９％低い濃度の二酸化炭素を有し得る。

【0038】

二酸化炭素スクラバー１０６は、除湿された空気中の二酸化炭素を第２の液体吸着剤に吸収するように構成される。気相側では、二酸化炭素スクラバー１０６は、キャビン１０２からの二酸化炭素を含む除湿された空気流１１８から除湿された空気を受け取るように構成されている。二酸化炭素スクラバー１０６は、それぞれの膜の気相側（例えば、チューブ側）において除湿された空気流１１８からの除湿された空気を流動させ（例えば、その流動を提供又は方向付けする）、膜の液相側（例えば、シェル側）において第２の液体吸着剤を流動させるようにそれぞれ構成された１枚以上の分離膜を備える。汚染物質は、除湿された空気と第２の液体吸着剤との間の濃度勾配によって膜を通過し、第２の液体吸着剤によって吸収され得るが、第２の液体吸着剤は実質的に膜を通って流動し得ない。その結果、二酸化炭素スクラバー１０６から排出された除染された空気流１２２からの除染された空気は、二酸化炭素スクラバー１０６によって受け取られた除湿された空気流１１８からの除湿された空気よりも低い二酸化炭素濃度を有することができる。二酸化炭素スクラバー１０６は、除染された空気流１２２を水ストリッパー１１４に排出するように構成される。液相側では、二酸化炭素スクラバー１０６は、液体吸着剤貯蔵部１５８などから、アンロードされた第２の液体吸着剤を受け取るように構成される。アンロードされた第２の液体吸着剤は、二酸化炭素スクラバー１０６を通って流動し、二酸化炭素スクラバー１０６の膜を通して除湿された空気から二酸化炭素及び他のガス状汚染物質を吸収することができる。結果として、二酸化炭素スクラバー１０６から排出されたロードされた第２の液体吸着剤は、二酸化炭素スクラバー１０６によって受け取られたアンロードされた第２の液体吸着剤よりも高い濃度の二酸化炭素を有し得る。二酸化炭素スクラバー１０６は、二酸化炭素を含有するロードされた第２の液体吸着剤を二酸化炭素ストリッパー１０８に排出することができる。

【0039】

二酸化炭素ストリッパー１０８は、二酸化炭素を第２の液体吸着剤から汚染物質流１２０中に脱着するように構成される。液相側では、二酸化炭素ストリッパー１０８は、二酸化炭素スクラバー１０６からロードされた第２の液体吸着剤を受け取り、ロードされた第２の液体吸着剤から二酸化炭素を脱着するように構成される。二酸化炭素ストリッパー１０８は、膜の一方の側（例えば、シェル側）においてロードされた第２の液体吸着剤を流動させ、膜の反対側（例えば、チューブ側）において汚染された空気を汚染物質流１２０に流動させるようにそれぞれ構成された１枚以上の膜を備える。二酸化炭素は、濃度勾配によって膜の繊維を横断して流動し得るが、第２の液体吸着剤は、実質的に、膜の繊維を横断して流動することができない。結果として、二酸化炭素ストリッパー１０８から排出されたアンロードされた第２の液体吸着剤は、二酸化炭素ストリッパー１０８によって受け取られたロードされた第２の液体吸着剤よりも低い濃度の二酸化炭素を有し得る。気相側では、二酸化炭素ストリッパー１０８は、汚染物質流１２０に二酸化炭素を排出するように構成されている。汚染物質流１２０は、ロードされた第２の液体吸着剤から汚染物質流１２０への二酸化炭素の移動を支援するために、二酸化炭素ストリッパー１０８から連続的に除去され得る。

【0040】

水スクラバー１１２、水ストリッパー１１４、二酸化炭素スクラバー１０６、及び／又は二酸化炭素ストリッパー１０８は、第１の側に空気を流動させ、反対の第２の側に液体吸着剤を流動させるように構成された１つ以上の膜セパレータを含んでもよい。例えば、膜セパレータは、複数の平行な膜コンタクタを備えていてよい。いくつかの例では、膜コンタクタは、疎水性多孔質膜を形成する平行繊維又は織られた中空多孔質繊維を充填された円筒形モジュールを含んでもよい。例えば、これらの中空繊維の寸法は約３ｍｍ未満であってよく、細孔寸法は約２マイクロメートル未満であってよい。中空繊維膜コンタクタの表面積が広いことによって、二酸化炭素などの汚染物質及び水を、比較的小さいシステム容積及び重量を使用してそれぞれの液体吸着剤へと大量に移動させることが可能になる。中空繊維の材料は、液体吸着剤が細孔を濡らさないように、かつ細孔侵入を防止するために膜間圧が十分に低く保たれるように選択され得る。その結果、膜コンタクタは、液体吸着剤及びガス流が更なる分離を必要としないことを確実にすることができ、その結果、汚染物質除去システム１００Ａは、可動部を使用することなく、重力独立的に作用することができる。繊維材料としては、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene、ＰＴＦＥ）などの疎水性材料を挙げることができるが、これらに限定されない。いくつかの例では、細孔を通る液体の流れを低減するためにコーティングを塗布してもよい。細孔を通る液体の流れを阻止するために使用することができるコーティングとしては、ＰＴＦＥ、架橋シロキサン、過フッ素化ポリマー、官能化ナノ粒子などが挙げられるが、これらに限定されない。図２Ａでは「チューブ」側を通って流動すると記載されているが、液体吸着剤は、「チューブ」側又は「シェル」側のいずれを流動してもよく、一方、気体は反対側を流動する。

【0041】

図２Ａの例では、汚染物質除去システム１００Ａは、汚染物質流１２０を更に処理するように構成された１つ以上のシステム又は構成要素を含むことができる。いくつかの例では、汚染物質除去システム１００Ａは、圧縮器１７０と、凝縮器１７２と、汚染物質流１２０を圧縮し、圧縮された汚染物質流１２０から水を除去するように構成された水分離器１７４と、を含む。例えば、汚染物質除去システム１００Ａから除去された二酸化炭素を貯蔵又はリサイクルするために、圧縮器１７０、凝縮器１７２、及び水分離器１７４は、汚染物質流１２０を高圧に圧縮し、汚染物質流１２０からほぼ全ての水を除去することができる。生命維持用途では、大量の水がキャビン空気流１１６中に存在し得る。例えば、キャビン空気流１１６中の湿度は、二酸化炭素の湿度よりもはるかに高くなり得る。サバティエシステム１８０は、水素ガスを二酸化炭素と反応させるために、２％未満の水濃度を必要とし得る。

【0042】

圧縮器１７０は、汚染物質流１２０を圧縮するように構成される。圧縮器１７０には、遠心圧縮器、容積式圧縮器などを含むがこれらに限定されない様々な圧縮器を使用することができる。凝縮器１７２は、汚染物質流１２０を冷却し、汚染物質流１２０から水を凝縮させるように構成されてもよい。例えば、凝縮器１７２は、冷却媒体を循環させて汚染物質流１２０を冷却する冷凍システム又は他の冷却システムに連結されてよい。シェル及びチューブ熱交換器、平板フィン、表面冷却器、ヒートパイプ、熱電装置、冷却ジャケットなどが挙げられるが、これらに限定されない様々な凝縮器を、凝縮器１７２に使用することができる。水分離器１７４は、汚染物質流１２０から水を除去し、除湿された汚染物質流１７６をサバティエシステム１８０に排出し、凝縮水流１７８を水貯蔵部１８２に排出するように構成されてもよい。静的相分離器、キャピラリー相分離器、膜相分離器、遠心分離器／回転分離器などが挙げられるが、これらに限定されない様々な水分離器を、水分離器１７４に使用することができる。

【0043】

いくつかの例において、二酸化炭素除去システム１０４は、キャビン空気流１１６から水及び二酸化炭素以外の１つ以上の微量汚染物質を除去するように更に構成されてもよい。例えば、１つ以上の微量汚染物質は、第１の液体吸着剤及び／又は第２の液体吸着剤に吸収され得る。汚染物質は、液体吸着剤が第２の液体吸着剤のために二酸化炭素ストリッパー１０８において交換又は再生されるまで、液体吸着剤中に蓄積し得る。例えば、１つ以上の微量汚染物質は、二酸化炭素ストリッパー１０８によって脱着され、汚染物質流１２０に排出されてもよく、ここで、１つ以上の汚染物質は、除湿された汚染物質流１７６及び／又は凝縮水流１７８に更に排出されてもよい。

【0044】

コントローラ１３８（図示せず）は、１つ以上のセンサセットと、汚染物質除去システム１００Ａの他のプロセス制御構成要素（図示せず）、例えば、キャビン空気流１１６、除湿された空気流１１８、除染された空気流１２２、再加湿された空気流１２４、汚染物質流１２０のための制御弁、並びに熱交換器１５０及び１６０、加熱器１５２及び１６２、液体吸着剤貯蔵部１５８、冷却器１５６及び１６６、ポンプ１５４及び１６４、ブロワ１４２、コンプレッサ１７０（例えば、圧送速度）などへの入口／出口とに通信可能に結合され得、そこから測定信号を受信するように構成され得る。

【0045】

図２Ｂは、液体吸着剤及び膜除湿器１９０を使用してキャビン空気流１１６から水及び二酸化炭素を除去するための例示的な汚染物質除去システム１００Ｂを示す概略図である。以下に示す場合を除いて、汚染物質除去システム１００Ｂの構成要素は、図２Ａの同様にラベル付けされた汚染物質除去システム１００Ａと同様であってもよい。

【0046】

水ストリッパー１１４によって除去される水は、第１の液体吸着剤の温度及び流量の制御のために電力を必要とし得る。水ストリッパー１１４で水を除去するために使用される電力の量及び／又は水ストリッパー１１４のサイズを低減するために、水管理システム１１０は、膜除湿器１９０を含んでもよい。膜除湿器１９０は、キャビン空気流１１６からの湿気を除染された空気流１２２に戻し、少なくとも部分的に除湿された空気を水ストリッパー１１４に排出するように構成される。一方の側では、除湿器１９０は、キャビン空気流１１６を供給ガス流として受け取り、部分的に除湿された空気流１９２中のキャビン空気をより低い湿度を有する水スクラバー１１２に排出するように構成されている。反対側では、除湿器１９０は、水ストリッパー１１４から部分的に再加湿された空気流１９４を受け取り、より高い湿度を有する再加湿された空気流１２４に再加湿された空気を排出するように構成されている。

【0047】

キャビン空気流１１６からのキャビン空気が水スクラバー１１２に入る前にキャビン空気から湿度を捕捉することによって、二酸化炭素ストリッパー１０８によって受け取られる前にキャビン空気流からより多くの量の水を除去することができ、かつ／又は水管理システム１１０によってキャビン空気流１１６から水を除去するために使用される電力量を低減することができる。膜除湿器１９０は、比較的低い電力（例えば、気体又は液体を圧送するための電力）で動作することができる。例えば、水スクラバー１１２を通過する前に水を除去した結果、第１の液体吸着剤に吸収される過剰な水を少なくすることができる。この水除去により、水スクラバー１１２及び／若しくは水ストリッパー１１４のサイズを小さくすること、並びに／又は加熱器１６２、冷却器１５６、及びポンプ１６４に対する負荷を小さくすることが可能となり得る。この水除去はまた、圧縮器１７０の負荷が減少され得るように、より少ない水が第２の液体吸着剤に吸収されることになり、それに対応して、より少ない水が除去されることになり得る。

【0048】

図３は、環境から汚染物質を除去するための方法の例示的なフローチャートである。図３については、図１の汚染物質除去システム１００に関連して説明される。しかしながら、図３の技術は、他の汚染物質除去システムとともに利用されてもよい。図３の例は、水管理システム１１０によって、キャビン１０２などの環境からキャビン空気流１１６を受け取ること（２００）を含む。例えば、コントローラ１３８は、キャビン空気流１１６が閾値を上回る１つ以上の汚染物質の濃度を有することを検出し、それに応じて、キャビン空気流１１６の流量を制御するようにキャビン空気回路の構成要素を制御してもよい。

【0049】

図３の例は、キャビン空気流１１６から水を除去すること（２０２）を含む。キャビン空気流１１６から水を除去することは、水スクラバー１１２によって、キャビン空気流１１６からの水蒸気の一部分を第１の液体吸着剤に吸収させることを含んでもよい。例えば、コントローラ１３８は、第１の液体吸着剤ループ１２８の構成要素を制御して、水スクラバー１１２と水ストリッパー１１４との間の第１の液体吸着剤の流量、及び水スクラバー１１２に入る前の第１の液体吸着剤の温度を制御し得る。図３の例は、水管理システム１１０によって、二酸化炭素除去システム１０４に除湿された空気流１１８を排出すること（２０４）を含む。除湿された空気流１１８中の水の濃度は、キャビン空気流１１６中の水の濃度より低くてもよい。いくつかの例では、除湿された空気流１１８中の水の濃度は、第２の液体吸着剤ループ１２６中の第２の液体吸着剤混合物の所望の含水量を維持するように制御され得る。

【0050】

図３の例は、二酸化炭素除去システム１０４によって、除湿された空気流１１８を受け取ること（２０６）を含む。図３の例は、二酸化炭素除去システム１０４によって、除湿された空気流１１８から二酸化炭素を除去すること（２０８）を含む。除湿された空気流１１８から二酸化炭素を除去することは、二酸化炭素スクラバー１０６によって、除湿された空気流１１８からの二酸化炭素の一部分を第２の液体吸着剤に吸収することを含んでもよい。例えば、コントローラ１３８は、第２の液体吸着剤ループ１２６の構成要素を制御して、二酸化炭素スクラバー１０６と二酸化炭素ストリッパー１０８との間の第２の液体吸着剤の流量、及び二酸化炭素スクラバー１０６に入る前の第２の液体吸着剤の温度を制御し得る。図３の例は、二酸化炭素除去システム１０４によって、除染された空気流１２２を排出すること（２１０）を含む。

【0051】

図３の例は、二酸化炭素除去システム１０４によって、二酸化炭素を含む汚染物質流１２０を排出すること（２１２）を含む。汚染物質流１２０を排出することは、二酸化炭素ストリッパー１０８によって、汚染物質流１２０を生成するために、第２の液体吸着剤から二酸化炭素及び他の汚染物質を脱着させることを含み得る。例えば、コントローラ１３８は、第２の液体吸着剤ループ１２６の構成要素を制御して、スクラバー１０６とストリッパー１０８との間の第２の液体吸着剤の流量、及びストリッパー１０８に入る前の第２の液体吸着剤の温度を制御し得る。汚染物質流１２０は、図２Ａ又は図２Ｂのサバティエシステム１８０を使用して炭化水素を生成するために、貯蔵されるか、あるいは更に処理されてもよい。

【0052】

図３の例は、水管理システム１１０によって、除染された空気流１２２に水を添加すること（２１４）を含む。除染された空気流１２２に水を添加することは、水ストリッパー１１４によって、再加湿された空気流１２４を生成するために、第２の液体吸着剤から水の一部分を脱着させることを含み得る。例えば、コントローラ１３８は、第１の液体吸着剤ループ１２８の構成要素を制御して、水スクラバー１１２と水ストリッパー１１４との間の第１の液体吸着剤の流量、及び水ストリッパー１１４に入る前の第１の液体吸着剤の温度を制御し得る。図３の例は、水管理システム１１０によって、キャビン１０２に再加湿された空気流１２４を排出することを含む。

【0053】

本開示に記載される技術は、少なくとも部分的に、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの任意の組み合わせで実行され得る。例えば、記載される技術の様々な態様は、１つ以上のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、又は任意の他の等価な集積若しくは個別の論理回路、並びにこのような構成要素の任意の組み合わせを含む、１つ以上のプロセッサ内で実行され得る。「プロセッサ」又は「処理回路」という用語は、一般に、前述の論理回路のうちのいずれかを単独で、又は他の論理回路と組み合わせて、又は任意の他の等価回路を指すことができる。ハードウェアを含む制御ユニットも、本開示の技術のうちの１つ以上を実施することができる。

【0054】

このようなハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアは、本開示に記載される様々な技術をサポートするために、同じデバイス内又は別個のデバイス内に実装されてもよい。加えて、記載されたユニット、モジュール、又は構成要素のいずれも、個別であるが相互運用可能な論理デバイスとして、一緒に又は別個に実装されてもよい。モジュール又はユニットとしての異なる特徴の描写は、異なる機能的態様を強調することを意図しており、そのようなモジュール又はユニットが別個のハードウェア、ファームウェア、又はソフトウェアの構成要素によって実現されなければならないことを必ずしも意味するものではない。むしろ、１つ以上のモジュール又はユニットと関連付けられた機能は、別個のハードウェア、ファームウェア、若しくはソフトウェアの構成要素によって実施されてもよく、又は共通の若しくは別個のハードウェア、ファームウェア、若しくはソフトウェアの構成要素内に統合されてもよい。

【0055】

本開示に記載の技術はまた、命令で符号化されたコンピュータ可読記憶媒体を含む製品において具現化又は符号化されてもよい。コンピュータ可読記憶媒体を含む製品に埋め込まれた又は符号化された命令は、例えば、コンピュータ可読記憶媒体に含まれるか又は符号化された命令が１つ以上のプロセッサによって実行されるときなどに、１つ以上のプログラム可能なプロセッサ又は他のプロセッサに、本明細書に記載の技術のうちの１つ以上を実行させることができる。コンピュータ可読記憶媒体としては、ランダムアクセスメモリ（random access memory、ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（read only memory、ＲＯＭ）、プログラム可能読み取り専用メモリ（programmable read only memory、ＰＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（erasable programmable read only memory、ＥＰＲＯＭ）、電子的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（electronically erasable programmable read only memory、ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ハードディスク、コンパクトディスクＲＯＭ（compact disc ROM、ＣＤ－ＲＯＭ）、フロッピーディスク、カセット、磁気媒体、光学媒体、又は他のコンピュータ可読媒体を挙げることができる。いくつかの例では、製品は、１つ以上のコンピュータ可読記憶媒体を含み得る。

【0056】

いくつかの例では、コンピュータ可読記憶媒体は、非一時的媒体を含み得る。「非一時的」という用語は、記憶媒体が搬送波又は伝播信号で具現化されていないことを示してもよい。いくつかの実施例では、非一時的記憶媒体は、経時的に（例えば、ＲＡＭ又はキャッシュ内で）変化することができるデータを記憶してもよい。

【0057】

実施例１：汚染物質除去システムは、第１の液体吸着剤を使用してキャビン空気流から水を除去するように構成された水管理システムであって、水スクラバーと水ストリッパーとを備える、水管理システムと、第２の液体吸着剤を使用して除湿されたキャビン空気流から二酸化炭素を除去するように構成された二酸化炭素除去システムであって、二酸化炭素スクラバーと二酸化炭素ストリッパーとを備える、二酸化炭素除去システムと、を含む。

【0058】

実施例２：水スクラバーは、キャビン空気流から第１の液体吸着剤に水を吸収するように構成され、水ストリッパーは、第１の液体吸着剤から除染された空気流に水を脱着するように構成される、実施例１に記載の汚染物質除去システム。

【0059】

実施例３：第１の液体吸着剤は、第２の液体吸着剤よりも高い水容量を有する、実施例１及び２のいずれかに記載の汚染物質除去システム。

【0060】

実施例４：第１の液体吸着剤はイオン液体吸着剤である、実施例１～３のいずれかに記載の汚染物質除去システム。

【0061】

実施例５：水管理システムは、キャビン空気流から水又は二酸化炭素以外の１つ以上の微量汚染物質を除去するように更に構成され、除去される１つ以上の微量汚染物質は、それぞれの第１若しくは第２の液体吸着剤に蓄積された物質、又は第２の液体吸着剤から脱着され、汚染物質流に排出された物質のうちの少なくとも一方である、実施例１～４のいずれかに記載の汚染物質除去システム。

【0062】

実施例６：水スクラバー及び水ストリッパーの各々が、１つ以上の疎水性多孔質膜を含む中空繊維膜コンタクタを備える、実施例１～５のいずれかに記載の汚染物質除去システム。

【0063】

実施例７：水管理システムは、水スクラバーの前にキャビン空気流から水を除去するように構成された膜除湿器を更に備える、実施例１～６のいずれかに記載の汚染物質除去システム。

【0064】

実施例８：水管理システムは、水ストリッパーの上流で第１の液体吸着剤を加熱するように構成された加熱器と、水スクラバーの上流で第１の液体吸着剤を冷却するように構成された冷却器と、を更に備える、実施例１～７のいずれかに記載の汚染物質除去システム。

【0065】

実施例９：水管理システムは、水ストリッパーによって排出された相対的に高温の第１の液体吸着剤を使用して、水スクラバーによって排出された相対的に低温の第１の液体吸着剤を加熱するように構成された熱交換器を更に備える、実施例１～８のいずれかに記載の汚染物質除去システム。

【0066】

実施例１０：二酸化炭素スクラバーは、除湿された空気流から第２の液体吸着剤に二酸化炭素を吸収するように構成され、二酸化炭素ストリッパーは、第２の液体吸着剤から汚染物質流に二酸化炭素を脱着するように構成される、実施例１～９のいずれかに記載の汚染物質除去システム。

【0067】

実施例１１：環境から汚染物質を除去するための方法であって、水管理システムによって、除湿されたキャビン空気流を生成するために、第１の液体吸着剤を使用してキャビン空気流から水を除去することであって、水管理システムは水スクラバーと水ストリッパーとを備える、水を除去することと、二酸化炭素除去システムによって、第２の液体吸着剤を使用して、除湿されたキャビン空気流から二酸化炭素を除去することであって、二酸化炭素除去システムは二酸化炭素スクラバーと二酸化炭素ストリッパーとを備える、二酸化炭素を除去することと、を含む、方法。

【0068】

実施例１２：水を除去することは、水スクラバーによって、キャビン空気流から第１の液体吸着剤に水を吸収することと、水ストリッパーによって、第１の液体吸着剤から除染された空気流に水を脱着することと、を含む、実施例１１に記載の方法。

【0069】

実施例１３：第１の液体吸着剤は、第２の液体吸着剤よりも高い水容量を有する、実施例１１及び１２のいずれかに記載の方法。

【0070】

実施例１４：第１の液体吸着剤はイオン液体吸着剤である、実施例１１～１３のいずれかに記載の方法。

【0071】

実施例１５：水管理システム又は二酸化炭素除去システムのうちの少なくとも一方によって、キャビン空気流から水又は二酸化炭素以外の１つ以上の微量汚染物質を除去することであって、除去される１つ以上の微量汚染物質は、それぞれの第１又は第２の液体吸着剤に蓄積された物質、又は第２の液体吸着剤から脱着され、汚染物質流に排出された物質のうちの少なくとも一方である、実施例１１～１４のいずれかに記載の汚染物質除去システム。

【0072】

実施例１６：水スクラバー及び水ストリッパーの各々が、１つ以上の疎水性多孔質膜を含む中空繊維膜セパレータを備える、実施例１１～１５のいずれかに記載の方法。

【0073】

実施例１７：膜除湿器によって、水スクラバーの前にキャビン空気流から水を除去することを更に含む、実施例１１～１６のいずれかに記載の方法。

【0074】

実施例１８：加熱器によって、水ストリッパーの上流で第１の液体吸着剤を加熱することと、冷却器によって、水スクラバーの上流で第１の液体吸着剤を冷却することと、を更に含む、実施例１１～１７のいずれかに記載の方法。

【0075】

実施例１９：熱交換器によって、水ストリッパーによって排出された相対的に高温の第１の液体吸着剤を使用して、水スクラバーによって排出された相対的に低温の第１の液体吸着剤を加熱することを更に含む、実施例１１～１８のいずれかに記載の方法。

【0076】

実施例２０：二酸化炭素スクラバーによって、除湿された空気流から第２の液体吸着剤に二酸化炭素を吸収し、二酸化炭素ストリッパーによって、第２の液体吸着剤から汚染物質流に二酸化炭素を脱着する、実施例１１～１９のいずれかに記載の方法。

【0077】

様々な実施例が記載されている。これら及び他の実施例は、以下の特許請求の範囲の範疇内である。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【外国語明細書】