(57)【要約】【課題】空気分離モジュールの温度を制御する効率的な方法およびシステムを提供する。【解決手段】機内イナートガス発生システム１０は、電動モータ１８により駆動される第１の圧縮機１６を有する圧縮機システム１４と、非濃縮空気から窒素濃縮空気を生成する空気分離モジュール３０と、を備える。圧縮機１６は、キャビン空気１２を受け、かつ熱交換器アッセンブリ２０の中間冷却器２２へと圧縮空気を供給する。熱交換器２０は、ラム空気ダクト４０に配設され、ラム空気流５０を受ける。ラム空気流５０によって圧縮空気が冷却される。システム１４は、所望の運転温度範囲を有する非濃縮空気をモジュール３０に供給する。コントローラ４２は、所望の運転温度範囲を超える非濃縮空気温度をもたらす望ましくない値に達するパラメータに応じて速度を減少させる。この減少速度は、非濃縮空気温度を所望の運転温度範囲に維持するように選択される。【選択図】図１
2010064733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非濃縮空気から窒素濃縮空気を生成するように構成され、かつ所望の運転温度範囲を有する空気分離モジュールと、
空気分離モジュールと流体連通するとともに、所定の速度で回転し、かつ空気分離モジュールに非濃縮空気を供給する圧縮機システムと、
圧縮機システムと流体連通するコントローラと、
を備え、
コントローラは、所望の運転温度範囲を超える非濃縮空気温度をもたらす望ましくない値に達するパラメータに応じて速度を減少させるように構成され、減少された速度は、非濃縮空気温度が所望の運転温度範囲に維持されるように選択されることを特徴とする機内イナートガス発生システム。
【請求項２】
モータは、コントローラと連通する電動モータであり、コントローラは、減少された速度に対応する電動モータに速度コマンド信号を送るように構成されることを特徴とする請求項１に記載の機内イナートガス発生システム。
【請求項３】
圧縮機システムは、モータに接続された第１の圧縮機および第２の圧縮機を備え、第１および第２の圧縮機の少なくとも一方の圧縮機により、非濃縮空気が供給されることを特徴とする請求項２に記載の機内イナートガス発生システム。
【請求項４】
空気分離モジュールと圧縮機システムとの間で流体連通するように配設された熱交換器を備えることを特徴とする請求項１に記載の機内イナートガス発生システム。
【請求項５】
熱交換器を収容するとともに、ラム空気流を受けるように構成されたラム空気ダクトを備えることを特徴とする請求項４に記載の機内イナートガス発生システム。
【請求項６】
コントローラと連通するとともに、パラメータに相当する空気速度を検知する空気速度センサを備え、
コントローラは、速度コマンド信号を圧縮機システムに送り、望ましくない値に相当する望ましくない空気流に応じて速度を減少させることを特徴とする請求項５に記載の機内イナートガス発生システム。
【請求項７】
コントローラと連通するとともに、パラメータに相当する非濃縮空気温度を検知する温度速度センサを備え、
コントローラは、速度コマンド信号を圧縮機システムに送り、望ましくない値に相当する非濃縮空気温度に応じて速度を減少させることを特徴とする請求項１に記載の機内イナートガス発生システム。
【請求項８】
所望の運転温度範囲は、約１７５°Ｆ〜約２０５°Ｆ（約７９°Ｃ〜約９６°Ｃ）であることを特徴とする請求項１に記載の機内イナートガス発生システム。
【請求項９】
空気分離モジュールに流入する供給空気の温度を管理する方法であって、
空気分離モジュールへの非濃縮空気の温度に対応するパラメータを検知するステップと、
前記温度と、非濃縮空気に対する所望の運転温度範囲とを比較するステップと、
前記温度が所望の運転温度範囲を超えている場合に圧縮機の速度を減少させるステップと、
を含むことを特徴とする供給空気温度管理方法。
【請求項１０】
前記パラメータは、熱交換器に亘る空気流に対応することを特徴とする請求項９に記載の供給空気温度管理方法。
【請求項１１】
前記パラメータは、ラム空気ダクトを通る空気流に対応する空気速度であることを特徴とする請求項１０に記載の供給空気温度管理方法。
【請求項１２】
前記パラメータは、空気分離モジュール付近の非濃縮空気の温度であることを特徴とする請求項９に記載の供給空気温度管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の機内イナートガス発生システムに関し、特に、該システム内の空気分離モジュールの温度を制御する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
機内イナートガス発生システムは、カーゴ領域や燃料タンクなど航空機内の種々の領域にイナートガス（希ガス）を供給するように用いられている。従来の装置の一例として、システムは、空気分離モジュールに非濃縮空気（ｎｏｎ−ｅｎｒｉｃｈｅｄ  ａｉｒ）を供給するように、直列に配設された２つの圧縮機を有する。空気分離モジュールは、イナートガスとして窒素濃縮空気を生成する。
【０００３】
窒素濃縮空気を生成するため、所望の運転温度範囲内で非濃縮空気を空気分離モジュールに供給することが望ましい。熱交換器は、通常、ラム空気ダクトに配設され、圧縮機と空気分離モジュールとの間で流体連通し、非濃縮空気を冷却する。ラム空気が熱交換器を通過する際に非濃縮空気は冷却され、これにより、非濃縮空気が所望の運転温度範囲内に維持される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空気分離モジュールに流入する非濃縮空気が冷却されていない場合、航空機の運転状態によって、非濃縮空気の温度が所望の運転温度範囲よりも高くなることがある。非濃縮空気の温度が望ましくないほど高温になる、例えば、航空機が地上にある場合やラム空気ダクトを空気が通流しない場合など、非濃縮空気を他の手段によって冷却しなければならない。このような状態に対処するために、空気流を熱交換器に亘って誘導するエジェクタに抽気を供給することによって、空気分離モジュールに到達する前に非濃縮空気を冷却する手段を用いる。抽気は、エンジン、あるいは一方の圧縮機から供給されるため、航空機の効率が低下してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、空気分離モジュールの温度を制御する効率的な方法およびシステムが求められている。
【０００６】
機内イナートガス発生システムは、非濃縮空気から窒素濃縮空気を生成するように構成された空気分離モジュールを備える。空気分離モジュールへの非濃縮空気は、所望の運転温度範囲を有する。圧縮機システムは、空気分離モジュールと流体連通する。圧縮機システムは、所定の速度で回転し、空気分離モジュールに非濃縮空気を供給するように構成される。コントローラは、圧縮機システムと連通する。さらに、コントローラは、所望の運転温度範囲を超える非濃縮空気温度をもたらす望ましくない値に達するパラメータに応じて速度を減少させるように構成される。減少された速度は、非濃縮空気温度を所望の運転温度範囲に維持するように選択される。
【０００７】
当業者であれば、以下に記載の発明を実施するための形態から本発明の種々の特徴および利点を理解されるであろう。以下に発明を実施するための形態に伴う図面について簡単に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】機内イナートガス発生システムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１を参照すると、機内イナートガス発生システム１０が概略的に図示されている。機内イナートガス発生システム１０は、例えば、キャビンの空気１２を受ける圧縮機システム１４を備える。圧縮機システム１４は、例えば、電動モータ１８によって駆動される第１の圧縮機１６を有する。第１の圧縮機１６は、タービンや他の変速駆動要素によっても駆動されてもよい。第１の圧縮機１６は、入口ダクト１６ａを通してキャビン空気１２を受け、出口ダクト１６ｂを通して熱交換器アッセンブリ２０の中間冷却器２２へと圧縮空気を供給する。熱交換器アッセンブリ２０は、ラム空気ダクト４０に配設され、ラム空気流５０を受ける。圧縮空気は、入口ダクト２４ａを通して第２の圧縮機２４に供給される前に、熱交換器アッセンブリ２０を通流するラム空気流５０によって冷却される。本実施例では、第２の圧縮機２４は、電動モータ１８によって駆動される。機内イナートガス発生システム１０において１つの圧縮機だけを用いてもよいことを理解されたい。
【００１０】
第２の圧縮機２４は、さらに圧縮された空気を出口ダクト２４ｂを通して熱交換器アッセンブリ２０に供給する。さらに圧縮された空気は、熱交換器アッセンブリ２０によって冷却され、ダクト２６を通してフィルタ２８に送られる。非濃縮空気は、フィルタ２８を通って空気分離モジュール３０に流れる。空気分離モジュール３０は、例えば、窒素濃縮空気を、窒素濃縮空気ダクト３１を通して燃料タンク３６に供給する。空気分離モジュール３０からの浸透液は、例えば、浸透液ダクト３８を通してラム空気ダクト４０に排出される。
【００１１】
一実施例では、積層弁３２は、窒素濃縮空気ダクト３１およびエジェクタ３４に配設されており、エジェクタ３４は、ラム空気ダクト４０内に配設され、出口ダクト２４ｂと連通している。積層弁３２は、アクチュエータ（図示せず）からの入力に応答して可動する。積層弁３２は、例えば、機内イナートガス発生システム１０を通流する流れを調節するとともに、第１および第２の圧縮機１６，２４のサージ状態を防ぐように用いられる。
【００１２】
空気が第１および第２の圧縮機１６，２４を通流することによって非濃縮空気の温度が上昇する。航空機の飛行中、ラム空気ダクト４０を通るラム空気流５０は、熱交換器アッセンブリ２０を通流し、これにより、非濃縮空気が所望の運転温度範囲内に維持される。この温度範囲は、空気分離モジュール３０が所望の質を有する窒素濃縮空気を生成する温度に対応している。一実施例では、所望の運転温度範囲は、約１７５°Ｆ〜２０５°Ｆ（約７９°Ｃ〜９６°Ｃ）である。ある状態下、例えば、ラム空気流５０がほとんど、あるいは全く存在しない状態などでは、非濃縮空気の温度つまり空気分離モジュール３０に流入する供給空気の温度は、所望の運転温度範囲よりも高温になることがある。そのため、所望の質を有する窒素濃縮空気を生成するために、空気分離モジュール３０に流入する非濃縮空気の温度を低温にしなければならない。
【００１３】
コントローラ４２は、電動モータ１８の速度を減少させるように構成されている。パラメータが、所望の運転温度範囲を超える非濃縮空気の温度をもたらす望ましくない値に達したときに、コントローラ４２は、モータに速度コマンド信号を送ることによって電動モータ１８の速度を減少させる。減少した速度は、より低い温度を有する圧縮空気を生成するように選択される。この空気は、所望の運転温度範囲内の温度を有する非濃縮空気に対応している。
【００１４】
一実施例では、パラメータは、空気分離モジュール３０付近の非濃縮空気の温度である。コントローラ４２は、空気分離モジュール３０に流入する非濃縮空気の温度に対応する温度センサ４４と連通する。温度が所望の運転温度範囲を超えた場合、コントローラ４２は、速度コマンド信号を電動モータ１８に送り、第１および第２の圧縮機１６，２４の速度を減少させる。これにより、非濃縮空気の温度が所望の運転温度範囲に維持される。
【００１５】
他の実施例では、パラメータは、空気速度センサ４６によって検知される空気速度であり、これは、ラム空気ダクト４０を通流するラム空気流５０を示す。コントローラ４２は、空気速度センサ４６と連通する。熱交換器アッセンブリ２０を通るラム空気流５０が十分にない場合、望ましくない空気速度に達し非濃縮空気の温度を所望の運転温度範囲まで冷却する。空気速度によって所望の運転温度範囲を超えた場合、コントローラ４２は、速度コマンド信号を電動モータ１８に送り、第１および第２の圧縮機１６，２４の速度を減少させ、非濃縮空気の温度を所望の運転温度範囲に維持する。例えば、ラム空気流５０が十分にないことを示すように空気／グランド信号（ａｉｒ／ｇｒｏｕｎｄ  ｓｉｇｎａｌ）を用いる。この場合、コントローラ４２は、速度コマンド信号を電動モータ１８に送る。
【００１６】
上記の記載は、例示的なものであり、限定的なものではない。したがって、当業者であれば、本発明の趣旨から逸脱することなく、開示された実施例に対して種々の修正および変更がなされることを理解されるであろう。本発明の真の範囲および内容を判断するために、以下の特許請求の範囲を検討されたい。
【符号の説明】
【００１７】
１０    機内イナートガス発生システム
１２    キャビン空気
１４    圧縮機システム
１６    第１の圧縮機
１６ａ  入口ダクト
１６ｂ  出口ダクト
１８    電動モータ
２０    熱交換器アッセンブリ
２２    中間冷却器
２４    第２の圧縮機
２４ａ  入口ダクト２
２４ｂ  出口ダクト
２６    ダクト
２８    フィルタ
３０    空気分離モジュール
３１    窒素濃縮空気ダクト
３２    積層弁
３４    エジェクタ
３６    燃料タンク
３８    浸透液ダクト
４０    ラム空気ダクト
４２    コントローラ
４４    温度センサ
４６    空気速度センサ
５０    ラム空気流
【図１】
2010064733.tif 000003