(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の一のまたは複数の燃料タンク（３）の不活性化装置であって、少なくとも、
エンジンから転向したパージ空気および／または客室から取り込まれた空気が供給される不活性ガス生成器（１）と、
前記航空機の使用中に、前記航空機の前記一のまたは複数の燃料タンク（３）の不活性ガスの必要量をリアルタイムで決定する手段（４）と、
前記不活性ガス生成器（１）の流速を調整する手段（８）と、
前記複数の燃料タンク（３）へのおよび／または前記一の燃料タンク（３）の複数の区域への不活性ガスの分配を制御する手段（９）と、
前記決定する手段（４）から伝送される前記一のまたは複数の燃料タンク（３）の不活性ガスの前記必要量に基づいて、前記不活性ガス生成器（１）の流速の設定値をリアルタイムで決定することが可能であり、当該設定値をリアルタイムで前記調整する手段（８）に伝送する一方、他方では、前記複数の燃料タンク（３）および／または前記一の燃料タンク（３）の複数の区域への不活性ガスの分配制御の設定値をリアルタイムで決定することが可能であり、当該設定値を、前記分配を制御する手段（９）にリアルタイムで伝送する制御部（１０）と、を有し、
前記決定する手段（４）は、
前記一のまたは複数の燃料タンク（３）内のおよび／または前記一の燃料タンクの複数の区域内の、燃料の容量および／または酸素の量および／または温度を、リアルタイムで測定可能な多数のセンサ（５）と、
前記航空機の飛行に関する情報を処理する手段（６）と、
前記センサからの測定値および前記航空機の飛行に関する情報の関数として前記不活性ガスの前記必要量を計算する手段（７）と、を備えることを特徴とする、不活性化装置。
【請求項２】
前記航空機の飛行に関する情報は、前記航空機の高度、および／または、前記航空機の速度、および／または、前記航空機の飛行フェーズによって構成していることを特徴とする、請求項１に記載の不活性化装置。
【請求項３】
前記不活性ガス生成器（１）は、ゼオライト分離膜ガス生成器によって構成していることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の不活性化装置。
【請求項４】
前記不活性ガス生成器（１）は、燃料電池によって構成していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の不活性化装置。
【請求項５】
前記不活性ガス生成器（１）の不活性ガスの流速を調整する手段（８）は、圧力源に接続されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の不活性化装置。
【請求項６】
前記圧力源は、前記航空機のジェットエンジンからの圧力および／または電動圧縮器および／またはターボ圧縮器によって構成していることを特徴とする、請求項５に記載の不活性化装置。
【請求項７】
前記制御部（１０）は、
前記不活性ガスの前記必要量を決定する手段（４）が伝送する前記航空機の前記一のまたは複数の燃料タンク（３）の不活性ガスの前記必要量に基づいて、前記不活性ガス生成器（１）からの不活性ガスの流速の設定値をリアルタイムで決定し、当該設定値を前記不活性ガス生成器（１）の不活性ガスの流速を調整する手段（８）にリアルタイムで伝送する第１のアルゴリズムと、
前記航空機の前記複数の燃料タンク（３）へのおよび／または前記一の燃料タンク（３）の複数の区域への不活性ガスの分配を制御する手段（９）の不活性ガスの分配制御の設定値を決定する第２のアルゴリズムと、を備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の不活性化装置。
【請求項８】
前記制御部（１０）の前記第１のアルゴリズムは、前記不活性ガスの前記必要量を決定する手段（４）から伝送された前記航空機の前記一のまたは複数の燃料タンク（３）の不活性ガスの前記必要量に基づいて、前記不活性ガス生成器（１）のエネルギー消費の設定値をリアルタイムで決定することを特徴とする、請求項７に記載の不活性化装置。
【請求項９】
航空機のエンジンから転向したパージ空気および／または客室からの空気が供給される少なくとも一つの不活性ガス生成器（１）によって、前記航空機の一のまたは複数の燃料タンク（３）を不活性化する方法であって、
ｉ）前記航空機の使用中に、前記航空機の前記一のまたは複数の燃料タンク（３）の不活性ガスの必要量をリアルタイムで決定し、
ｉｉ）前記一のまたは複数の燃料タンク（３）内のおよび／または前記一の燃料タンクの複数の区域内の、燃料の容量のおよび／または酸素の量および／または温度のリアルタイムの測定と前記航空機の飛行に関する情報とに基づいて予め計算されるとともに、不活性ガスの前記必要量を決定する手段（４）によって伝送された前記一のまたは複数の燃料タンク（３）の不活性ガスの前記必要量に基づいて、前記不活性ガス生成器（１）の流速の設定値をリアルタイムで決定し、当該設定値を前記不活性ガス生成器（１）の流速を調整する手段（８）にリアルタイムで伝送し、
ｉｉｉ）前記複数の燃料タンク（３）へのおよび／または前記一の燃料タンクの複数の区域への不活性ガスの分配制御の設定値を決定し、当該設定値を前記複数の燃料タンク（３）へのおよび／または前記一の燃料タンクの複数の区域への不活性ガスの分配を制御する手段（９）にリアルタイムで伝送することを特徴とする、不活性化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機、ヘリコプター等に使用される燃料タンクを不活性化する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空の分野では、燃料の爆発のリスクを低減するという安全性の理由から、窒素や例えば二酸化炭素等の中性ガスを生成して燃料タンクに導入するために、不活性化システム（ｉｎｅｒｔ  ｓｙｓｔｅｍ）を使用する方法が知られている。
【０００３】
これらの不活性システムは、ＯＢＩＧＧＳ（機上不活性ガス生成システム：Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）の略称で知られている。
【０００４】
先行技術に係る従来の不活性化システムは、図１に示されている。当該不活性化システムは、エンジンから取得したパージ空気によって空気が供給されるＯＢＩＧＧＳ１として知られる機上不活性ガス生成システムを有している。実際に、エンジンから転向したパージ空気は、現在のところ、最も広く使用されているモデルである。このようなシステムでは、パージ空気は、一般的に、飛行状況に依存する中間圧力の解放および／または高圧の解放と呼ばれる手段を用いて、一のまたは複数のエンジンから外れる。パージ空気は比較的高圧かつ比較的高温であるから、空気を広い範囲において所望の圧力および温度に調整することができる。このため、空気の調整にパージ空気を使用することは、利点である点に留意されたい。ＯＢＩＧＧＳシステム１は、航空機の燃料タンク２に接続され、空気から酸素を分離する。
【０００５】
一般的に、ＯＢＩＧＧＳシステム１は、例えば空気の流れが押し込まれるゼオライト膜を有する空気分離モジュールによって構成している。窒素と酸素の物質移動速度は異なるため、このシステムは、空気の流れを分け、その結果、窒素含有量の高い空気の流れおよび酸素含有量の高い空気の流れが得られる。空気の窒素が豊富な部分は、燃料タンクに供給され、その結果、その容量の空気と灯油の蒸気との混合体と置換される。空気の酸素が豊富な部分は、一般的に、再使用されない。代わりに、空気の酸素が豊富な部分は、適切な手段による処置の後に客室に戻されるか、および／または、燃焼を改善するためにジェットエンジンの燃焼チャンバに供給される。このような操作に要求される圧縮器、フィルタ、空冷および水冷モジュールのような装置や、同様の装置が、不活性ガス設備に組み込まれている。このような酸素が豊富な空気を取り扱う装置は、不活性化装置の重量および寸法を増加させると同時に、余分なコストを発生させる。
【０００６】
したがって、酸素はその後ＯＢＩＧＧＳシステム１から放出され、酸素消耗空気は燃料タンク２に、より具体的には、空気と灯油の蒸気との混合体を燃料タンク２の外部に排気するために、燃料タンクの空の部分に供給される。燃料は、その後、エネルギーを発生させるために、エンジンにまたは所謂ＡＰＵ（補助動力装置：Ａｕｘｉｌｉａｒｙ  Ｐｏｗｅｒ  Ｕｎｉｔ）に供給することができる。したがって、燃料タンク２の空の部分における燃料と酸素の比率が、ＦＡＡ（連邦航空局：Ｆｅｄｅｒａｌ  Ａｖｉａｔｉｏｎ  Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）の要請によって定められた着火限界よりも低い場合、自然発火は起こりえない。詳細は、“ＡＣ２５．９８１−２Ａ  ｏｆ  １９  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００８  ｅｎｔｉｔｌｅｄ  “ＦＵＥＬ  ＴＡＮＫ  ＦＬＡＭＭＡＢＩＬＩＴＹ  ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ  ＭＥＡＮＳ”およびその添付書類で説明されている。
【０００７】
代わりに、不活性化システムには、客室から抜き取った空気または航空機の外部から取得した空気を供給することもできる。客室内の空気は、通常、新鮮な空気を客室に供給すると同時に客室から廃棄空気を抜き取ることによって、新しくなる。
【０００８】
多くの不活性化システムが、先行技術において説明されている。特に、米国特許第７１７２１５６号では、航空機のエンジンのパージ空気が供給される不活性ガス設備が開示されている。パージ空気は、空気分離モジュールに到達する前に、フィルタおよび熱交換器を用いて予め調整されている。空気の窒素が豊富な部分は、燃料タンクに送られ、空気の酸素が豊富な部分は、航空機の外部の環境に排気される。不活性化システムは、圧縮器およびタービンを備えている。このため、不活性ガス生成システムは、さらに複雑になり、さらに重量が増加する。
【０００９】
国際公開第２０１２／０７６３７３号では、機上不活性ガス生成システムが開示されている。当該システムは、客室からの空気または比較的低圧の別のソースからの空気を受容する。空気の一の部分は、容積圧縮器を駆動するのに必要なエネルギーの一部または全てに供給するのに使用されるエネルギーを抽出するために、エネルギー回収タービンを介して大気に向かい、空気の他の部分の圧力を高めるために、空気の他の部分を圧縮する。その結果、空気の他の部分は、空気分離モジュールに供給するのに適切になる。圧縮された空気は、その後、冷却され、不活性化のために窒素が豊富な空気を生成すべく、空気分離モジュールに供給される。客室の空気は、空気分離モジュールに供給される前に、圧縮された客室の空気から熱を抽出する熱交換器を加熱する工程において、冷却空気として使用することができる。エネルギー回収タービンは、容積圧縮器を直接的に駆動することができ、または、発電機を駆動することができる。発電機のエネルギーは、場合によっては航空機のエネルギー源からのエネルギーとともに、容積圧縮器を駆動する電気モータを駆動するために使用される。
【００１０】
最後に、米国特許出願第２０１１／０６２２８８号では、航空機向けの不活性化システムが開示されている。当該不活性化システムは、少なくとも一つの空気取り込み口と、第１の空気排出口および第２の空気排出口と、を備える空気分離モジュールを有している。空気分離モジュールは、取り込んだ空気流れを第１空気流れと第２空気流れとに分けるために、備え付けられている。第１空気流れは、取り込んだ空気流れと比較すると酸素が豊富であり、第１の空気排出口から排気される。第２空気流れは、取り込んだ空気流れと比較すると窒素が豊富であり、第２の空気排出口から排気される。この発明に係る不活性化システムは、空気取り込み口が空調システムから空気を吸引するシステムに接続される点および不活性化システムが、空調のために第１空気流れを客室に導くように設計されている点において、既知の不活性システムと比較して特徴づけられる。
【００１１】
これらの全ての不活性化システムは、ＯＢＩＧＧＳの最大の容量まで消耗された空気を生成する際に、および、一のまたは複数の燃料タンクの現実の必要量がいかなるものであろうと、膨大な量のエネルギーを浪費するという欠点を備えている。これらの不活性化システムは、膨大な量のエネルギーを浪費するのに加え、大型であり、航空機の離陸中の荷重を無益に増加させる。
【発明の概要】
【００１２】
したがって本発明の目的の一つは、航空機の燃料タンクまたは同様のシステムを不活性化し、単純な設計かつ低コストであり、特に間接的に燃料の消費を低減するために不活性ガスの現実の必要量に沿った不活性ガスの配分に適した装置および方法を提供することによって、これらの欠点を改善することである。
【００１３】
上記目的を達成する本発明の不活性化装置は、航空機の一のまたは複数の燃料タンク用の不活性化装置であって、少なくとも、
−エンジンから転向したパージ空気および／または客室から取り出された空気が供給される不活性ガス生成器と、
−前記航空機の使用中に、前記航空機の前記一のまたは複数の燃料タンクの不活性ガスの必要量をリアルタイムで決定する手段と、
−前記不活性ガス生成器の流速を調整する手段と、
−前記複数の燃料タンクへのおよび／または前記一の燃料タンクの複数の区域への不活性ガスの分配を制御する手段と、
−前記決定する手段が伝送した前記一のまたは複数の燃料タンクの不活性ガスの前記必要量に基づいて、リアルタイムで前記調整する手段の流量の設定値を決定することが可能であり、前記調整する手段にリアルタイムで当該流量の設定値を伝送する一方、他方では、前記複数の燃料タンクへのおよび／または前記一の燃料タンクの複数の区域への不活性ガスの分配制御の設定値を決定可能であり、当該分配制御の設定値をリアルタイムで前記分配を制御する手段に伝送する制御部と、を有している。
【００１４】
本発明の一の特徴によれば、前記決定する手段は、
−前記一のまたは複数の燃料タンク内のおよび／または前記一の燃料タンクの複数の区域内の、燃料の容量および／または酸素の量および／または温度を、リアルタイムで測定可能な多数のセンサと、
−前記航空機の飛行に関する情報を処理する手段と、
−前記センサの測定値および前記航空機の飛行に関する情報の関数として前記不活性ガスの前記必要量を計算する手段と、を備えている。
【００１５】
不活性ガス生成装置の最大容量まで、窒素や酸素消耗空気等のような不活性ガスを常に分配する先行技術に係る不活性化装置と異なり、本発明に係る不活性化装置は、現実の不活性ガスの必要量に適するように、不活性ガスを分配できることが、容易に理解される。このため、本発明に係る不活性化装置は、間接的に燃料消費を低減することができる。
【００１６】
前記航空機の飛行に関する情報は、前記航空機の高度および／または前記航空機の速度および／または前記航空機の飛行フェーズによって構成している。
【００１７】
好ましくは、前記不活性ガス生成器は、ゼオライト分離膜のガス生成器および／または燃料電池によって構成している。
【００１８】
さらに、前記不活性ガス生成器からの不活性ガスの流れを調整する手段、および、前記不活性ガス生成器のエネルギー消費部は、圧力源に接続されている。
【００１９】
前記圧力源は、前記航空機のエンジンからの圧力および／または電気的圧縮器および／またはターボ圧縮器によって構成している。
【００２０】
さらに、前記制御部は、前記不活性ガスの前記必要量を決定する手段が伝送した前記航空機の前記一のまたは複数の燃料タンクの前記不活性ガスの前記必要量に基づいて、前記不活性ガス生成器の不活性ガスの流速の設定値をリアルタイムで決定し、当該設定値を、前記不活性ガス生成器の前記不活性ガスの流速を調整する手段にリアルタイムで伝送する第１のアルゴリズムと、前記航空機の複数の燃料タンクへのおよび／または前記一の燃料タンクの複数の区域への前記不活性ガスの分配を制御する手段の前記不活性ガスの分配制御の設定値を決定する第２のアルゴリズムと、を備えている。
【００２１】
さらに、前記第１のアルゴリズムは、前記不活性ガスの前記必要量を決定する手段によって伝送された前記航空機の前記一のまたは複数の燃料タンクの前記不活性ガスの前記必要量に基づいて、前記不活性ガス生成器のエネルギー消費の設定値をリアルタイムで決定することができる。
【００２２】
本発明の他の目的は、例えば航空機やヘリコプターの一のまたは複数の燃料タンクや同様の装置を不活性化し、エンジンから分岐したパージ空気および／または客室からの空気および／または航空機の外から取り込まれた空気が供給されるＯＢＩＧＧＳ装置として知られる少なくとも一つの不活性ガス生成器を備える方法を提供することである。本発明に係る方法によれば、少なくとも、
ｉ）航空機の使用中に、前記航空機の一のまたは複数の燃料タンクの不活性ガスの必要量をリアルタイムで決定し、
ｉｉ）前記一のまたは複数の燃料タンクのおよび／または前記一の燃料タンクの複数の区域の、前記燃料の容量および／または前記酸素の量および／または温度のリアルタイムの測定、および、前記航空機の飛行に関する情報に基づいて予め計算されるとともに前記不活性ガスの前記必要量を決定する手段から伝送された前記一のまたは複数の燃料タンクの前記不活性ガスの前記必要量に基づいて、前記不活性ガス生成器の流速の設定値をリアルタイムで決定し、当該設定値を、前記不活性ガス生成器の流速を調整する手段にリアルタイムで伝送し、
ｉｉｉ）前記複数の燃料タンクへのおよび／または前記一の燃料タンクの複数の区域への不活性ガスの分配制御の設定値を決定し、当該設定値を、複数の前記燃料タンクへのおよび／または一の前記燃料タンクの複数の区域への不活性ガスの分配を制御する手段にリアルタイムで伝送することを特徴とする。
【００２３】
他の利点や構成は、添付した図面を参照して、本発明に準じた機上の燃料タンクを不活性化する方法およびシステムの非限定的な例として示される下記の各実施形態の詳細な説明によって理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】先行技術に係る不活性化システムを概略的に示している。
【図２】本発明に係る不活性化システムを概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図２を参照して、例えば航空機やヘリコプターのような離陸機や同様の装置の燃料タンクに使用される本発明に係る機上の不活性化システムは、例えば、エンジンから転向したパージ空気からの空気または客室からの空気が供給されるＯＢＩＧＧＳ１として知られる機上の不活性ガス生成システムを有している。不活性ガス生成器１は、消耗空気の排出部を備えている。不活性ガス生成器は、例えば、ゼオライト分離膜および／または燃料電池のように、当業者に知られるいかなる不活性ガス生成器１によって構成してもよい。
【００２６】
この装置は、本発明の枠組みから外れることなく、直列または並列に組み合わされた多数の不活性ガス生成器１を備えていてもよいことがわかる。
【００２７】
さらに、本発明に係る装置は、航空機の使用中に、航空機の一のまたは複数の燃料タンクの不活性ガスの必要量をリアルタイムで決定する手段を有している。航空機の使用中に、航空機の一のまたは複数の燃料タンク３の不活性ガスの必要量をリアルタイムで決定する手段４は、一のまたは複数の燃料タンク３および／または一の燃料タンク３の多数の区域が含有する燃料の容量、および／または、一のまたは複数の燃料タンク３および／または一の燃料タンク３の多数の区域が含有する酸素の量、および／または、温度を、リアルタイムで測定可能な多数のセンサ５と、航空機の飛行に関する情報を処理する手段６と、一のまたは複数の燃料タンク３および／または一の燃料タンク３の多数の区域が含有する燃料の容量の測定値、および／または、一のまたは複数の燃料タンク３および／または一の燃料タンク３の多数の区域が含有する酸素の量の測定値、および／または、温度の測定値、および、航空機の飛行に関する情報に基づいて、不活性ガスの必要量を計算する手段７と、を備えている。航空機の飛行に関する情報は、例えば、航空機の高度、および／または、航空機の速度、および／または、航空機の飛行フェーズによって構成しており、航空機上のコンピュータから提供される。
【００２８】
本発明に係る装置は、不活性ガス生成器１からの不活性ガスの流速および付加的に不活性ガス生成器１のエネルギー消費を調整する手段８と、航空機の複数の燃料タンク３へのおよび／または一の燃料タンク３の複数の区域への不活性ガスの分配を制御する手段９と、を備えている。不活性ガス生成器１の不活性ガスの流速および付加的に不活性ガス生成器１のエネルギー消費を調整する手段８は、エネルギー源を得るために、圧力源に接続されていることに留意されたい。圧力源は、例えば、航空機のジェットエンジンからの圧力、および／または、電動圧縮器、および／または、ターボ圧縮器によって構成している。
【００２９】
エネルギー源は、明らかに、例えば電池のような電気的なエネルギー源や、例えば回転シャフトのような機械的エネルギー源によって構成することができる。
【００３０】
さらに、この装置は、航空機の一のまたは複数の燃料タンク３の不活性ガスの必要量を決定する手段４と、不活性ガス生成器１の不活性ガスの流速を調整する手段８と、複数の燃料タンク３への不活性ガスの分配を制御する手段９と、に接続される制御部１０を有している。制御部１０は、不活性ガスの必要量を決定する手段４から伝送された航空機の一のまたは複数の燃料タンク３の不活性ガスの必要量に基づいて、不活性ガス生成器１の不活性ガスの流速の設定値をリアルタイムで決定し、当該設定値を、不活性ガス生成器１の不活性ガスの流速および不活性ガス生成器１のエネルギー消費を調整する手段８にリアルタイムで伝送する第１のアルゴリズムと、航空機の複数の燃料タンク３へのおよび／または一の燃料タンク３の複数の区域への不活性ガスの分配を制御する手段９の不活性ガスの分配制御の設定値を決定する第２のアルゴリズムと、を備えている。
【００３１】
さらに、制御部１０の第１のアルゴリズムは、不活性ガスの必要量を決定する手段４から伝送された航空機の一のまたは複数の燃料タンク３の不活性ガスの必要量に基づいて、不活性ガス生成器１のエネルギー消費の設定値をリアルタイムで決定することを保証することができる。
【００３２】
図２を参照して、本発明に係る装置の操作について説明する。
【００３３】
第１ステップでは、決定する手段４は、センサ５によって測定された一のまたは複数の燃料タンク３および／または一の燃料タンク３の複数の区域の燃料の容量の測定値、および／または、一のまたは複数の燃料タンク３および／または一の燃料タンク３の複数の区域に含有される酸素の量の測定値、および／または、温度の測定値、および、航空機の飛行に関する情報（高度および／または速度および／または飛行フェーズ）に基づいて、不活性ガスの必要量を計算する。
【００３４】
不活性ガスの必要量に関する情報は、制御部１０にリアルタイムで伝送される。第２ステップでは、制御部１０は、不活性ガスの必要量を決定する手段４が予め計算して伝送した航空機の一のまたは複数の燃料タンク３の不活性ガスの必要量に基づいて、不活性ガス生成器１の不活性ガスの流速および付加的に不活性ガス生成器１のエネルギー消費の設定値をリアルタイムで決定する。当該設定値は、不活性ガス生成器１の不活性ガスの流速および不活性ガス生成器１のエネルギー消費を調整する手段８にリアルタイムで伝送される。制御部１０は、航空機の複数の燃料タンク３へのおよび／または一の燃料タンク３の複数の区域への不活性ガスの分配制御の設定値も決定する。これらの設定値は、航空機の複数の燃料タンク３または一の燃料タンク３の複数の区域への分配を制御する手段９にリアルタイムで伝送される。分配を制御する手段９は、その後、航空機の複数の燃料タンク３のおよび／または一の燃料タンク３の複数の区域に接続された不活性ガス回路におけるソレノイドの開閉を制御する。
【００３５】
本発明に係る装置が実際の不活性ガスの必要量に応じた不活性ガスの分配に適用できることは、明確に理解される。この方法では、本発明に係る装置は、燃料の消費を間接的に低減することも可能である。
【００３６】
本明細書で示した例は、簡単な特定の図で示されており、本発明の範囲を限定するものでないことは明白である。
【図１】
0006463368.tif 000002
【図２】
0006463368.tif 000003