(57)【要約】本発明は、エンジン（５）から圧縮空気を受け入れる空気取り込み口を有するＰＳＡデバイスを備える航空機の搭乗者（６，７）に酸素を供給するためのシステムに関し、酸素分配ライン（３）が、有利にはモータ駆動三方弁を有するタイプの、圧力調節器（１４）を含み、供給ライン（２）内の圧力変動とは独立に分配ライン（３）内で出口圧力を調製することを可能とする。本発明は、特に大容積ジェット民間航空機に適用できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気供給ライン（２）に接続された入口と酸素リッチのガス混合物送給ライン（３）に接続された出口とを有するＰＳＡ空気分離デバイス（１）を備え、前記送給ライン（３）が、前記ＰＳＡデバイス（１）の出口側において、入口圧力における変動および前記ＰＳＡデバイスの圧力変動とは独立に出口圧力を調節するための圧力調節器（１４）を含むことを特徴とする、航空機の搭乗者に酸素を供給するためのシステム。
【請求項２】
前記圧力調節器が、１つの出口が大気と連通する三方弁（１４）を構成するモータ駆動調節弁からなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記モータ駆動弁（１４）が、それが前記送給ライン（３）を遮断するための弁を形成するところの１つの位置を有することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記モータ駆動弁が、前記航空機の飛行条件に依存する制御信号を受けるように電子制御デバイス（２７）に結合されていることを特徴とする請求項２または３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＰＳＡデバイス（１）が、少なくとも１種のＬｉＬｓＸゼオライトを収容する少なくとも一対の吸着器を収容することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記送給ライン（３）に接続され得る少なくとも１つの酸素ガスボトル（８）を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステムを使用する方法であって、１．１〜１．７Ｐoにわたって変動する入口圧力Ｐiに対し、出口圧力を規定された圧力Ｐoに調節することを特徴とする方法。
【請求項８】
約２．５〜３．８バール（相対）にわたって変動する入口圧力Ｐiに対し、出口圧力を約２．２０バール（相対）の値Ｐoに調節することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、圧縮空気供給ラインに接続された入口と酸素リッチのガス混合物送給ラインに接続された出口とを有するＰＳＡ（圧力スウィング吸着）空気分離デバイスを備えるタイプの、航空機の搭乗者に酸素を供給するためのシステムに関する。
【０００２】
一般にＯＢＯＧとして知られているこのタイプのシステムは、数十年にわたり軍用航空機に使用されてきており、今は、乗務員ばかりでなく乗客にも酸素を供給するために大容積民間航空機に組み込まれ始めている。
【０００３】
そのような民間航空機において、ＰＳＡデバイスの入口における供給空気の圧力は、２倍まで変動し得る。これら条件を考慮に入れるため、入口圧力を最小限の規定された操作圧力に保持するように、圧縮空気送給ラインに圧力リミッタを設けることが提案されている。このアプローチは、ＰＳＡの操作原理が、本質的に、入口圧力が安定であっても、圧力変動を出口側で生じさせるものであり、この可変出口圧力が出口流量の変動を生じさせ、それ故搭乗者に送給される酸素富化の変動を生じさせるのに対し、デバイスの上流でのみ圧力を安定化させるという欠点を有する。
【０００４】
本発明の目的は、供給空気の圧力に大きな変動がある場合でさえ、簡単で、信頼性があり、かつ低コストの配置で、使用者に一定の圧力および一定の流量を保証することを可能とする改善されたシステムを提案することである。
【０００５】
そのために、本発明の１つの特徴によると、送給ラインは、入口空気圧力における変動とは独立に出口圧力を調節するための圧力調節器を含むものである。
【０００６】
本発明のより具体的な特徴によると、
圧力調節器は、１つの出口が周囲大気と連通し、有利には、それが遮断弁を形成するところの１つの位置を有する、三方弁を構成するモータ駆動調節弁からなり、
ＰＳＡデバイスは、少なくとも１種のＬｉＸゼオライト、有利にはＬｉＬＳＸゼオライトを収容する少なくとも一対の吸着器を含む。
【０００７】
本発明の主題は、また、かかるシステムを用いる方法であって、出口圧力を、１．１〜１．７Ｐoにわたって変動する入口圧力Ｐiに対し、規定された圧力Ｐoに調節するところの方法である。
【０００８】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面に関連して、例示として与えられ、限定を意味しない以下の記述から明らかとなるであろう。
【０００９】
図１は、周囲空気の成分から酸素を分離するための少なくとも１種の吸着剤を収容する少なくとも２対の吸着器を収容するＰＳＡ空気ガス分離デバイス１を備える、航空機の搭乗者に酸素を供給するためのシステムを含む主ガス回路を示す。
【００１０】
ＰＳＡデバイス１は、空気供給ライン２を介して圧縮空気が供給され、大幅に酸素付加された混合物を送給ライン３に送給するものであり、酸素貧化ガス混合物は、外部に排出されるか、排出ライン４を介してタンクを不活性化するために用いられる。
【００１１】
通常、送給ライン２は、航空機のターボマシーン圧縮機ステージの出口５から来る圧縮空気が供給され、送給ライン３は、生成した酸素を乗務員マスク６および乗客マスク７へ送る。マスク６および７への酸素の供給を補給または補うために、送給ライン３内の下流に配置された調節器／圧力逃しデバイスの制御下に、加圧酸素ガスボトル８が設けられている。上流側では、圧縮空気供給ライン２は、まず、冷却流体１１、典型的には冷周囲空気が流れる熱交換器１０を通った後、遮断弁１２を介して、水／蒸気分離器１３を通る。
【００１２】
本発明の１つの側面によると、出口圧力を所定の値に、典型的には空気供給ライン２内に通常入手し得る最小圧力よりもやや下の値に調節するための圧力調節器１４が、ＰＳＡデバイス１の出力側で送給ライン３に介挿されている。この圧力調節器１４は、遮断弁１２および調節器／圧力逃しデバイス９のように、航空機の飛行条件を代表する信号１６、供給ライン２および送給ライン３それぞれの圧力センサー１７および１８からの信号、送給ライン内の少なくとも１つの温度センサー１９からの信号および圧力調節器１４の下流側の酸素含有率検出器２０からの信号を受け取る電子制御装置１５に接続されている。
【００１３】
図２は、本出願人名義の文献ＥＰ−Ａ−０４９９５０５（ザパタ／アルノー）に記載されているもののような、モータ駆動弁の周りに連接された圧力調節器１４の１つの態様を示す。
【００１４】
この弁は、本質的に、スライド２１を備え、該スライドの位置は、スライド２１の内部端を位置決めするための電気モータにより位置が決定され、該端は、出口通路２４に対して漸進的なカット２３を備え、かくして漏れ流２５を周囲大気に向けて偏向させ、マスク６および７に接続した出口通路２６内の流量および圧力を調節することを可能とする。モータ２２は、調節器１４における実際の上流圧力を代表する信号２８と、航空機の飛行条件に対応する表示圧力の画像である信号２９を受け取る電子装置２７により制御される。
【００１５】
有利には、図２に示すように、スライド２１は、さらに、漏れ出口オリフィス２４に完全に供給を行う極端走行位置において、送給ライン３に介挿された弁座３１をブロックし、かくして該ラインを遮断する機能を提供する末端ヘッド３０を含む。
【００１６】
かくして、モータ駆動弁１４により、航空機の臨界高度、航空機上の乗客の数等のような種々の飛行パラメータに依存する出口圧力制御設定点を該弁に容易に適用することが可能である。
【００１７】
上記システムは、使用者に送られる出口圧力を効果的に調節することばかりでなく、送給ライン２における減圧器を省くことを可能とし、したがって、ＰＳＡデバイス１をＰＳＡシステムの最小入口圧力に対応する設計条件よりも良好な条件で操作することを可能とする。
【００１８】
かくして、ＰＳＡデバイス１における吸着剤、有利には文献ＥＰ−Ａ−１３５８９１１に記載されているＬｉＬＳＸタイプのゼオライトの量は、典型的には２．５バール（相対）である最小供給圧力のために計量され、８０％以上の、可能的には９０％を超える実質的に一定の酸素含有率を有する混合物を供給するために、この圧力閾値のために最適化され得る。
【００１９】
供給圧力が増加し、可能的に約３．８バール（相対）の値に到達すると、生成される酸素の含有量に関するＰＳＡデバイスの性能が改善される一方、入口圧力を維持する減圧器を用いると、ＰＳＡデバイスは基本設計条件下でのみ最適に動作する。
【００２０】
約２．５〜３．８バール（相対）にわたる供給圧力の変動に対し、圧力調節器１４は、ライン３において、約２．２０バール（相対）の実質的に一定の圧力を維持する。
【００２１】
本発明を具体的な態様をもって説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、特許請求の範囲内で当業者に明らかな修飾および変更を行えるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による航空機の搭乗者に酸素を供給するためのシステムの概略図。
【図２】図１のシステムに使用される、モータ駆動弁を備える調節器の概略断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１…ＰＳＡ空気分離デバイス
２…圧縮空気供給ライン
３…ガス混合物送給ライン
４…排出ライン
５…圧縮機ステージの出口
６…乗務員マスク
７…乗客マスク
８…酸素ガスボトル
９…調節器／圧力逃しデバイス
１０…熱交換器
１１…冷却流体
１２…遮断弁
１３…水／蒸気分離器
１４…圧力調節器
１５…電子制御装置
１６…信号
１７，１８…圧力センサー
１９…温度センサー
２０…酸素含有率検出器
２１…スライド
２２…モータ
２３…カット
２４…出口通路
２５…漏れ流
２６…出口通路
２７…電子制御デバイス
２８…信号
２９…信号
３０…末端ヘッド
３１…弁座
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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