Brevet FR2874509A1 — publié le 20060303

La présente invention porte sur l'utilisation d'un sytème de type OBOGS pour produire de l'oxygène servant à apporter un premier secours , une assistance thérapeutique ou de confort à bord d'un aéronef civil durant son vol. Classiquement, il existe différents types de besoins en oxygène complémentaire à bord des avions de transport commerciaux, à savoir : - en cas de décompression accidentelle de la cabine et tout au long du profil de descente de l'avion à une altitude de 10.000 pieds afin de protéger les passagers contre l'hypoxie d'altitude (oxygène d'urgence), - pour les passagers souffrant de troubles suite à un événement de décompression après retour de l'avion à 10.000 pieds. L'oxygène utilisé dans ce cas est appelé oxygène de premier secours , - en vol normal pour un passager malade nécessitant dès avant l'embarquement de l'oxygène sous prescription médicale.L'oxygène utilisé dans ce cas est appelé oxygène thérapeutique , et - en vol normal pour un passager ne montrant pas de symptômes avant l'embarquement mais dont un vol prolongé en cabine provoque un malaise ou un état d'inconfort pouvant être soigné par un apport d'oxygène complémentaire. L'oxygène utilisé dans ce cas est appelé oxygène de confort . Actuellement, l'oxygène d'urgence est habituellement produit dans l'aéronef par un système de type générateurs chimiques d'oxygène ou cylindres d'oxygène gazeux. Depuis peu de temps, ces systèmes de stockage d'oxygène peuvent avantageusement être remplacés par des systèmes de type OBOGS, c'est à dire un système embarqué de génération sur site d'oxygène mettant en oeuvre un ou plusieurs adsorbants servant à séparer les constituants de l'air de manière à produire de l'oxygène d'une pureté élevée, typiquement d'une pureté supérieure de 80 à 90 % en volume. De tels systèmes OBOGS sont bien connus de l'art antérieur et décrits dans de nombreux documents auxquels on pourra se référer pour plus de détail, notamment EP-A-1 358 911. Par ailleurs, l'oxygène de premier secours , thérapeutique ou de confort est actuellement obtenu, dans les aéronefs, au moyen de réserves d'oxygène embarquées utilisables aux fins précitées, par exemple des bouteilles de gaz ou autres récipients de conditionnement de gaz. Il est à noter, toutefois, que certains passagers nécessitant, en permanence, une assistance respiratoire en oxygène thérapeutique embarquent avec des systèmes PSA individuels portables ou avec leurs propres bouteilles d'oxygène. Toutefois, si ces manières de produire de l'oxygène fonctionnent parfaitement, il apparaît que ces réserves d'oxygène embarquées représentent une masse embarquée et un encombrement supplémentaires importants pour l'aéronef. De plus, ces réserves d'oxygène embarquées ont aussi les inconvénients de présenter elles-mêmes un danger pour l'aéronef et les passagers, sont généralement d'autonomie limitée, et engendrent une logistique également importante, ce qui conduit inévitablement à une augmentation du coût global du transport. Le problème qui se pose alors est de proposer un procédé et un système de production d'oxygène de premier secours , thérapeutique et/ou de confort utilisable à bord des aéronefs commerciaux, c'est à dire civils, qui ne présentent pas les inconvénients susmentionnés. La solution de l'invention est alors un système de production d'oxygène embarqué comprenant : - au moins un adsorbeur permettant de produire par adsorption de l'oxygène gazeux à partir d'air, chaque adsorbeur contenant au moins un adsorbant pour adsorber préférentiellement l'azote contenu dans l'air d'alimentation, - au moins une entrée de gaz pour permettre une alimentation de chaque adsorbeur avec de l'air à séparer et au moins une sortie de gaz pour récupérer l'oxygène produit au sein de chaque adsorbeur, - au moins une source d'air alimentant l'entrée dudit au moins un adsorbeur, - au moins une première canalisation de gaz reliée, directement ou indirectement à la sortie de gaz et permettant d'alimenter un ou plusieurs masques de la cabine passagers en oxygène d'urgence, en cas de décompression accidentelle de ladite cabine passagers,caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, des moyens de fourniture d'oxygène de premier secours , thérapeutique et/ou de confort reliés, directement ou indirectement, à la sortie de gaz de manière à permettre de fournir, en cas de besoin, de l'oxygène de premier secours , de l'oxygène thérapeutique et/ou de l'oxygène de confort à au moins un passager au moyen d'un ou plusieurs masques spécifiques. Par un ou plusieurs masques spécifiques , on entend des masques qui ne sont pas les masques de la cabine passagers distribuant de l'oxygène d'urgence. Autrement dit, l'invention consiste à utiliser une source embarquée centrale de génération d'oxygène de type OBOGS, telle qu'envisagée pour la phase de vol dépressurisé de l'aéronef, afin de remplir les autres besoins en oxygène supplémentaire à bord. Selon le cas, le système de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la source d'air est choisie parmi un piquage d'air moteur, un compresseur et une source interne à l'aéronef. - il comporte plusieurs adsorbeurs agencés en parallèle, de préférence de 2 à 10 adsorbeurs. - les moyens de fourniture d'oxygène de premier secours , thérapeutique et/ou de confort comprennent au moins une deuxième canalisation de distribution d'oxygène de premier secours , thérapeutique et/ou de confort comprenant une ou plusieurs prises de raccordement pour y connecter les masques de distribution d'oxygène de premier secours , thérapeutique et/ou de confort .- les moyens de fourniture d'oxygène de premier secours , thérapeutique et/ou de confort comprennent une ligne de distribution de gaz unique formée de la première canalisation sur laquelle sont aménagées une ou plusieurs prises de raccordement pour y connecter les masques de distribution d'oxygène de premier secours , thérapeutique et/ou de confort . - la première canalisation et/ou la deuxième canalisation comprennent au moins une vanne et/ou en ce que l'adsorbant est formé de particules zéolitiques ou , de préférence de zéolite X ou A L'invention porte aussi sur un aéronef équipé d'un système de production d'oxygène embarqué selon l'invention. Par ailleurs, l'invention concerne aussi un procédé pour produire de l'oxygène à bord d'un aéronef, dans lequel : - on alimente au moins un adsorbeur contenant au moins un adsorbant avec de l'air, - on produit de l'oxygène ou un gaz riche en oxygène dans ledit au moins un adsorbeur par séparation de l'air par adsorption d'au moins une partie de l'azote sur ledit adsorbant, caractérisé en ce qu'on utilise au moins une partie de l'oxygène ou du gaz riche en oxygène produit pas ledit au moins un adsorbeur en tant qu'oxygène de premier secours en tant qu'oxygène thérapeutique et/ou en tant qu'oxygène de confort . Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'air provient d'une source d'air interne ou externe à l'aéronef et en ce qu'on utilise plusieurs adsorbeurs agencés en parallèle. - au moins une partie de l'oxygène ou du gaz riche en oxygène produit est utilisé pour alimenter des masques respiratoire en oxygène d'urgence en cas de décompression accidentelle de la cabine passagers. Les avantages de la solution proposée par rapport aux solutions existantes sont les suivants : - elle permet d'offrir un service nouveau à bord qui est l'oxygène de confort, qui est un besoin croissant dans le cadre de vols prolongés, de populations vieillissantes à bord des avions de ligne, d'effet classe économique , - pour les avions déjà équipés d'un OBOGS pour le mode d'urgence, l'utilisation du même système, moyennant des modifications mineures, pour les besoins mentionnés ci-dessus permet un gain de coût et de masse pour un service apporté supplémentaire - elle a tous les avantages d'une génération embarquée d'oxygène de type VPSA à bord d'un aéronef, à savoir l'absence de dangers car pas d'oxygène gazeux embarqué et l'autonomie pour une masse réduite par rapport à l'équivalent bouteille,- la conception est modulaire permettant d'être adaptative aux besoins de l'avion en oxygène. L'invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description qui suit, faite en référence à la figure annexée, d'un mode de réalisation d'un système de production d'oxygène selon l'invention. La figure 1 annexée représente un schéma du fonctionnement d'un système de production d'oxygène embarqué pour aéronef civil selon l'invention comprenant au moins une source d'air pouvant être un compresseur d'air, un piquage d'air issu des moteurs ou une unité de génération d'air interne à l'avion. Cette source 1 d'air alimente, via une ligne 5 d'acheminement d'air, l'entrée 11 d'un système de séparation d'air 10 de type OBOGS comportant plusieurs adsorbeurs 1 à 3 agencés en parallèle et contenant chacun des particules d'un ou plusieurs adsorbants, tels que alumine et/ou zéolite par exemple, de préférence une zéolite, de préférence encore une zéolite X ou A telles celles décrites dans les documents EP-A-1358911. De manière classique, les particules de zéolite servent à adsorber les molécules d'azote de l'air et à produire ainsi un flux de gaz riche en oxygène, c'est à dire contenant typiquement de 80 à 99% en volume d'oxygène, chaque adsorbeur fonctionnant selon un cycle de production de type PSA ou VSA avec variations de pression et/ou de vide. L'oxygène ainsi produit sort du système de séparation d'air 10 de type OBOGS par une sortie 12 avant d'être envoyé, de façon classique via une première ligne de distribution 17 d'oxygène, à la cabine passagers 14 pour y alimenter en oxygène d'urgence des masques respiratoires 18 utilisés en cas de décompression accidentelle de la cabine passagers 14. Selon l'invention, on utilise aussi une partie de l'oxygène délivré par la sortie 12 de l'adsorbeur pour alimenter un ou plusieurs autres masques respiratoires 15 utilisant de l'oxygène soit de premier secours , thérapeutique et/ou de confort , comme expliqué ci-avant. Sur la Figure 1, l'alimentation du ou des masques 15 se fait par au moins une deuxième canalisation 16 de distribution de gaz comprenant une ou plusieurs prises de raccordement 19 permettant d'y connecter le ou les masques 15 à l'endroit de leur utilisation dans l'aéronef ou à proximité de celui-ci. Selon un autre mode de réalisation schématisé en Figure 2, on utilise la même ligne 17 de distribution de gaz que la ligne d'oxygène urgence alimentant la cabine passagers 14, sur laquelle on aménage une ou plusieurs prises de raccordement 19 pour y connecter les masques 15. Dans ce mode de réalisation, on régule la pression de sortie du système 12 de type OBOGS à un niveau suffisamment faible, typiquement de l'ordre de 1,3 barg, pour ne pas risquer de faire tomber les masques d'urgence dans la cabine passagers 14. La présente invention est utilisable sur tout type d'aéronef civil durant son vol. REVENDICATIONS 1. Système de production d'oxygène embarqué comprenant : - au moins un adsorbeur (2 à 4) permettant de produire par adsorption de l'oxygène gazeux à partir d'air, chaque adsorbeur (2 à 4) contenant au moins un adsorbant pour adsorber préférentiellement l'azote contenu dans l'air d'alimentation, - au moins une entrée (11) de gaz pour permettre une alimentation de chaque adsorbeur (2 à 4) avec de l'air à séparer et au moins une sortie (12) de gaz pour récupérer l'oxygène produit au sein de chaque adsorbeur (2 à 4), -au moins une source d'air (1) alimentant l'entrée dudit au moins un adsorbeur (2 à 4), - au moins une première canalisation de gaz (17) reliée, directement ou indirectement à la sortie (12) de gaz et permettant d'alimenter un ou plusieurs masques (18) de la cabine passagers (14) en oxygène d'urgence,en cas de décompression accidentelle de ladite cabine passagers (14), caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, des moyens (15, 16, 17, 19) de fourniture d'oxygène de premier secours , thérapeutique et/ou de confort reliés, directement ou indirectement, à la sortie (12) de gaz de manière à permettre de fournir, en cas de besoin, de l'oxygène de premier secours , de l'oxygène thérapeutique et/ou de l'oxygène de confort à au moins un passager au moyen d'un ou plusieurs masques (15) spécifiques. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source d'air (1) est choisie parmi un piquage d'air moteur, un compresseur et une source interne à l'aéronef. 3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs adsorbeurs (2 à 4) agencés en parallèle, de préférence de 2 à 10 adsorbeurs. 4. Sysètme selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens (15, 16, 17, 19) de fourniture d'oxygène de premier secours , thérapeutique et/ou de confort comprennent au moins une deuxième canalisation (16) de distribution d'oxygène de premier secours , thérapeutique et/ou de confort comprenant une ou plusieurs prises de raccordement (19) pour y connecter les masques (15) de distribution d'oxygène de premier secours , thérapeutique et/ou de confort . 5. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens (15, 17, 19) de fourniture d'oxygène de premier secours , thérapeutique et/ou de confort comprennent une ligne de distribution de gaz unique formée de la première canalisation (17) sur laquelle sont aménagées une ou plusieurs prises de raccordement (19) pour y connecter les masques (15) de distribution d'oxygène de premier secours , thérapeutique et/ou de confort . 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première canalisation (17) et/ou la deuxième canalisation (16) comprennent au moins une vanne et/ou en ce que l'adsorbant est formé de particules zéolitiques ou , de préférence de zéolite X ou A 7. Aéronef équipé d'un système de production d'oxygène embarqué selon l'une des revendications 1 à 6. 8. Procédé pour produire de l'oxygène à bord d'un aéronef, dans lequel : - on alimente au moins un adsorbeur (2 à 4) contenant au moins un adsorbant avec de l'air, - on produit de l'oxygène ou un gaz riche en oxygène dans ledit au moins un adsorbeur (2 à 4) par séparation de l'air par adsorption d'au moins une partie de l'azote sur ledit adsorbant, caractérisé en ce qu'on utilise au moins une partie de l'oxygène ou du gaz riche en oxygène produit pas ledit au moins un adsorbeur (2 à 4) en tant 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'air provient d'une source (1) d'air interne ou externe à l'aéronef et en ce qu'on utilise plusieurs adsorbeurs (2 à 4) agencés en parallèle. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'oxygène ou du gaz riche en oxygène produit est utilisé pour alimenter des masques (18) respiratoire en oxygène d'urgence en cas de décompression accidentelle de la cabine passagers (14).