(57)【要約】  航空機内の少なくとも１つの容積部（３）を不活性化させるためのシステム（１）であって、前記システムが、客室から生じる圧縮空気を供給される、不活性ガス（２）の少なくとも１つの生成器と、不活性の状態にされるべき容積部（３）内に不活性ガス（２）を分配するための手段（１１）であって、不活性ガス（２）の生成器に接続された、手段と、を備える、システム。本発明によれば、不活性ガス（２）の生成器が、前記ガスを乾燥させるための手段（７）に接続された酸素の枯渇したガス（６）の出口を含む燃料電池（４）を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機内の少なくとも１つの容積部（３）を不活性化させるためのシステム（１）であって、
前記システムが、客室から圧縮空気を供給される、少なくとも１つの不活性ガス（２）の生成器と、不活性の状態にされるべき前記容積部（３）内に前記不活性ガス（２）を分配するための手段（１１）であって、前記不活性ガス（２）の生成器に接続された、手段（１１）と、を備え、前記不活性ガス（２）の生成器が、前記不活性ガスを乾燥させるための手段（７）に接続された酸素の枯渇したガス（６）の出口を含む燃料電池（４）を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記乾燥させるための手段（７）が、熱交換器（８）を備え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】
前記乾燥させるための手段（７）が、少なくとも１つの空気／水分離メンブレン（９）を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記乾燥させるための手段（７）が、少なくとも１つのエンタルピーホイール（１０）を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記乾燥させるための手段（７）が、２つの連続した乾燥デバイス（８及び９，１０）を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記乾燥させるための手段（７）が、熱交換器（８）の出口に接続された少なくとも１つの空気／水分離メンブレン（９）を備えることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記乾燥させるための手段（７）が、熱交換器（８）の出口に接続された少なくとも１つのエンタルピーホイール（１０）を備えることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本システムは、航空機又は同様のものにおいて、燃料タンク、貨物室、アビオニクス室、隠しエリア又は電気ケーブルのための外装のような少なくとも１つの容積部を不活性化させるためのシステムの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空の分野では、不活性化システムが、窒素のような不活性ガス又は任意の他の不活性ガス、例えば二酸化炭素を生成するために、かつ安全性の理由のために前記不活性ガスを燃料タンク内に噴射して前記タンクの爆発のリスクを低減するために、公知である。
【０００３】
従来型の先行技術の不活性化システムは、典型的には、機上不活性ガス生成システム（ＯＢＩＧＧＳ）を含み、機上不活性ガス生成システムには、圧縮空気、例えば、飛行状況に基づいていわゆる中圧段及び／又はいわゆる高圧段からの少なくとも１つのエンジンからそらされた圧縮空気が供給される。ＯＢＩＧＧＳは、飛行機の燃料タンクに接続され、空気から酸素を分離する。
【０００４】
ＯＢＩＧＧＳは、例えば空気流が通過するポリマーメンブレンのような透過性メンブレンを収容する少なくとも１つの空気分離モジュールからなる。窒素及び酸素に対するメンブレンの異なる透過性に起因して、システムは、窒素量が高い空気流と酸素量が高い空気流とが得られるように、空気流を分ける。不活性ガスとみなされる、窒素が豊富な空気の一部は、タンクの自由容積内に存在する酸素レベルが下げられるように、燃料タンク内に送られる。コンプレッサ、フィルタ、空気冷却モジュール、液体冷却モジュール及び同様のもののような、この工程のために必要とされるデバイスは、不活性ガス設備内に統合されている。
【０００５】
タンクの空の部分での酸素の割合が、“燃料タンク可燃性低減手段”と題され２００８年９月１９日付けのＡＣ２５．９８１−２Ａ及びその添付物に詳述された連邦航空局（ＦＡＡ）規則に従って規定された着火限界よりも低くなると、着火及び爆燃のリスクが、非常に小さくなるか、さらには存在しなくなる。上記から、燃料タンクを不活性化させることは、タンク内に存在する酸素のレベルを所定の閾値、例えば１２％よりも低く維持するために、前記タンク内に不活性ガスを噴射することからなる。
【０００６】
ほとんどの場合には、従来型の不活性化システムは、エンジン速度に依存し、従って不活性化システムのために利用可能な圧力プロファイルに依存する。不活性ガス生成器の出口で生成された窒素が豊富な不活性ガスは、一定の酸素濃度を有しておらず、不活性化システムの入口での圧力に依存する。
【０００７】
最後に、現在の不活性化システムの出口での不活性ガスは、高流量及び低い酸素量を組み合わせることを可能にしない。これは、同じ動作圧力において、低速で流れる不活性ガスが、より純度が高く、すなわち、より低い酸素量を有するからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的の１つは、既知の制御された酸素量を有する不活性ガスであって、その流量及び純度並びに圧力プロファイルシステムの動作が独立している、不活性ガスが航空機の少なくとも１つの容積部内に噴射されることを可能にする不活性ガス生成器を提供することによって、先行技術の欠点を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このために、本発明に従って、客室から圧縮空気を供給される少なくとも１つの不活性ガス生成器と、不活性の状態にされるべき容積部内に不活性ガスを分配するための手段であって、不活性ガス生成器に接続された、手段と、を備える不活性化システムが、提供される。
【００１０】
本発明によれば、不活性ガスが、例えば、燃料タンク内に噴射され得るように、不活性ガス生成器が、前記不活性ガスを乾燥させるための手段に接続された酸素の枯渇したガスの出口を含む燃料電池を備える。
【００１１】
このようにして、本発明は、燃料電池からのガス状流出物が回収されることを可能にし、先行技術の不活性化システムへの代替案を提供することを可能にする。
【００１２】
さらに、燃料電池の１つの利点は、不活性ガス中に存在する酸素量が、航空機のエンジン速度に依存せず、従って、圧力プロファイルに依存しないことである。燃料電池出口での不活性ガスの圧力は、エンジンから空気を流す不活性化システムよりも極めて小さく変動し、不活性ガス中に存在する酸素量に影響を有しない。不活性ガスの純度は、実質的に一定のままである。これは、酸素量が、燃料電池の化学両論のみに依存し、容易に１２％よりも低くできるからである。
【００１３】
従って、不活性ガスは、ミッションプロファイル中に、既知の一定の酸素濃度を有し、好都合に、低い流量又は酸素量が少ないときに高い流量を有することができる。
【００１４】
乾燥させるための手段は、好ましくは熱交換器を備える。これは、燃料電池出口での不活性ガスが、高温であり、不活性ガスを冷却することが、水を凝縮させて第１乾燥工程を行うことを可能にするからである。
【００１５】
さらなる実施形態によれば、乾燥させるための手段は、２つの連続した乾燥デバイス、すなわち熱交換器の出口に接続された、少なくとも１つの空気／水分離メンブレン又は少なくとも１つのエンタルピーホイールを備える。
【００１６】
これは、不活性ガス中の水分量が少なくなりかつ燃料タンク内への噴射に適合するように、第２乾燥工程が行われることを可能にする。
【００１７】
この形態では、空気／水分離メンブレンが、例えば、過度に高い温度、すなわち６５℃以上に耐性を有しないので、熱交換器は、水が凝縮によって取り除かれ、ガスが所定温度で準備されることを可能にする。燃料電池出口でのガスが６５℃よりも低い温度を有しかつ水分量が単一の乾燥デバイスと適合する状況では、熱交換器の存在は必要ではない。従って、乾燥させるための手段は、少なくとも１つの空気／水分離メンブレン及び／又はエンタルピーホイールによって直接的に作り出され得る。
【００１８】
別の利点は、燃料電池が、航空機エンジンからの空気を節約することである。これは、燃料電池には、電気コンプレッサによって客室の圧縮空気が供給されるからである。
【００１９】
本発明の他の利点及び特徴は、本発明による不活性化システムを概略的に示す添付された唯一の図を参照する、非限定的な例として与えられる以下の説明からよりはっきりと明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】航空機又は同様のものにおいて、燃料タンク、貨物室、アビオニクス室、隠しエリア又は電気ケーブルのための外装のような少なくとも１つの容積部（３）内に不活性ガス（２）の流れを噴射するための不活性化システム（１）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１を参照すると、図１は、航空機又は同様のものにおいて、燃料タンク、貨物室、アビオニクス室、隠しエリア又は電気ケーブルのための外装のような少なくとも１つの容積部（３）内に不活性ガス（２）の流れを噴射するための不活性化システム（１）を示す。
【００２２】
不活性化システム（１）は、水素のような還元ガスと、空気のような酸化ガス（５）と、を供給されるように構成された燃料電池（４）を備える。実際には、空気は、航空機の客室から生じ、電気コンプレッサによって前もって圧縮されている。燃料電池（４）は、出口において、電力と、熱と、水と、また、不活性の状態にされるべき容積部（３）内に噴射されるべき不活性ガス（２）を形成するよう意図された、酸素の枯渇した湿った空気（６）と、を生成する。航空機、ミッションプロファイル及び飛行フェーズに応じて、燃料電池（４）の出力は、例えば４ｋＷから２５ｋＷの間である。
【００２３】
燃料電池出口は、乾燥させるための手段（７）に接続され、このため、乾燥した不活性ガス（２）が、不活性の状態にされるべき容積部（３）、特に燃料タンク内に噴射され得る。これは、燃料電池（４）の出口において、高温の湿った不活性ガス（６）を、その不変状態で燃料タンク内に噴射することができないからである。
【００２４】
そして、湿った不活性ガス（６）は、熱交換器（８）を通って運ばれ、熱交換器（８）は、不活性ガス（６）が冷却され、従って第１乾燥工程が行われることを可能にする。熱交換器（８）は、いかなるタイプ、例えば凝縮器であってもよい。一例として、航空機、ミッションプロファイル及び飛行フェーズに応じて、凝縮器は、乾燥した空気のｋｇあたり１０ｇから７０ｇより多くの量の水を吸収することができるようなサイズとされる。
【００２５】
さまざまな実施形態によれば、冷却された不活性ガスは、熱交換器（８）の出口において、透過により少なくとも１つの空気／水分離メンブレン（９）を通って、又は少なくとも１つのエンタルピーホイール（１０）を通って運ばれ、水が吸収されて第２乾燥ステップを行うことを可能にする。
【００２６】
実際には、空気／水分離メンブレン（９）及びエンタルピーホイール（１０）は、残りの水分量が、乾燥した空気のｋｇあたり１．９０ｇから２．１０ｇの水となるようなサイズとされる。
【００２７】
シミュレーションは、燃料タンク内に噴射されることに適合するためには、不活性ガス（２）の水分量が、乾燥した空気の１ｋｇあたり２ｇの水の値、すなわち１ｂａｒの絶対圧よりも低く−１０℃の露点の不活性ガス（２）に到達しなければならないことを示した。熱交換器（８）及び透過メンブレン（９）を組み合わせること又は熱交換器（８）及びエンタルピーホイール（１０）を組み合わせることは、このような水分量が達成されることを可能にする。乾燥した空気のｋｇあたり２ｇの水の最大値が、燃料タンク内への乾燥した空気の噴射が結露現象をもたらさないことを保証するために設定される。
【００２８】
冷却された不活性ガス（２）は、出口で乾燥しており、その後、不活性の状態にされるべき容積部（３）内に不活性ガス（２）の不変状態で噴射するために不活性ガス（２）を分配するための手段（１１）に運ばれ得る。分配するための手段（１１）は、周知であり、分配パイプ、チェックバルブのようなさまざまなタイプのバルブなどからなる。容積部（３）内への噴射は、例えば噴射ノズルによって行われる。燃料電池（４）と、乾燥させるための手段（７）、特に熱交換器（８）、分離メンブレン（９）又はエンタルピーホイール（１０）、バルブ、圧力センサ及び湿度センサを備えるさまざまなデバイスと、に接続された制御装置（１２）が、不活性ガス（２）の発生及び分配が管理及び制御されることを可能にする。
【００２９】
従って、不活性化システム（１）は、安全性の理由のために、不活性ガス（２）が生成されて、航空機の容積部（３）、例えば燃料タンク内に噴射されることを可能にし、これにより、前記容積部（３）の爆発のリスクを低減させる。噴射された不活性ガス（２）は、容積部（３）を不活性の状態にすることを目的としており、すなわち、前記タンク（３）内に存在する酸素量が減少されることを可能にし、特にこの量を所定の閾値よりも低く、例えば１２％よりも低く維持することを可能にする。
【００３０】
不活性ガス（２）内に存在する酸素量は、航空機のエンジン速度に依存せず、従って、圧力プロファイルに依存しない。燃料電池（４）の出口での不活性ガス（２）の圧力は、エンジンから空気を流す不活性化システムよりも極めて小さく変動し、不活性ガス（２）中に存在する酸素量への影響を有しない。不活性ガス（２）の純度は、既知であり、航空機のミッション中にわたって実質的に一定のままである。それは、航空機エンジンからの空気を節約もする。
【００３１】
本発明は、所定の先入観、特に航空機内に加圧水素が存在することに逆らうことと、湿度センサ、空気／水透過メンブレン（９）のような、航空の分野においていまだ成熟を証明されない新たなデバイスを設置することと、低温環境において湿った空気を管理することと、故障の間の平均時間及び動作する安全機能に関するいまだ十分なフィードバックを有することなく航空機内に燃料電池（４）を配置する事実と、によって達成された。
【符号の説明】
【００３２】
１  不活性化させるためのシステム、２  不活性ガス、３  容積部、４  燃料電池、６  酸素の枯渇したガス、７  乾燥させるための手段、８  熱交換器、９  空気／水分離メンブレン、１０  エンタルピーホイール、１１  分配するための手段
【図１】
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【国際調査報告】
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