JP2012532749A - 空気分離モジュール用熱調整 - Google Patents

Abstract

一又はそれ以上の空気分離キャニスタを囲む領域の熱調整であり、熱調整ユニットの廃気ガスをキャニスタを囲む領域に向ける。この領域は、キャニスタが配置されているハウジングによって規定することができる。
【選択図】図１

Description

関連出願
本出願は、２００９年７月９日に出願された米国暫定特許出願第６１／２２４，３６５号の優先権を主張する。

本発明は、航空機の燃料タンクあるいは貨物倉などの開放スペースを不活性化するのに使用される、窒素を分離するよう機能する空気分離システムに関する。

空気分離システムの空気分離媒体を構成する中空ファイバ膜は、空気分離キャニスタに保持されている。これらのキャニスタは、空気分離システムに用いられ、窒素富化空気（ＮＥＡ）と酸素富化空気（ＯＥＡ）を生成する。これらのキャニスタの、ＮＥＡ生成率及び純度に関する性能は、流入空気流の作動圧力と作動温度に敏感である。更に、この性能は、周辺環境の熱的条件によって影響を受け、周辺温度が有効作動範囲の温度以下に下がると、性能は有意に悪化する。別の熱調整システムをキャニスタに加えて、キャニスタを電気抵抗ヒータ又は高温ブリード空気によって加熱することができる。しかしながら、電力システム容量は、航空機の燃料タンク不活性化システムなどのアプリケーションでは制限を受ける。更に、ブリード空気供給システム容量は、航空機のアプリケーションでは制限され、追加の熱調整アプリケーションに使用する余剰流を持たない。

したがって、空気分離キャニスタを配置してその性能を最適にする空域の温度を熱的に調整及び制御する有効な方法と装置が求められている。

本発明は、一又はそれ以上の空気分離キャニスタを囲む空域の温度を調整する熱調整方法及び装置を提供することによって、上述の要求に取り組むものである。特に、本発明は、燃料タンク不活性化システムの熱調整ユニットなどのシステムからの廃熱を用いて、一又はそれ以上の空気分離キャニスタに熱調整を行う装置及びシステムを提供する。一の実施例では、本発明は、一又はそれ以上の空気分離キャニスタを囲む空域の温度を調整する装置を具えており、この装置は：
ａ）一又はそれ以上の空気分離キャニスタと；
ｂ）ｉ）高温空気入口と；
ｉｉ）冷気入口と；
ｉｉｉ）一又はそれ以上の空気分離キャニスタに連結された第１の出口送気管であって、熱調整ユニットが第１の出口送気管を通って一又はそれ以上の空気分離キャニスタへ、分離する調整空気を送達するように動作可能である、送気管と；
ｉｖ）一又はそれ以上の空気分離キャニスタが配置されている領域につながっている第２の出口送気管であって、熱調整ユニットが第２の出口送気管を通って前記領域へ加熱廃気を送達するように動作可能である送気管と；を具える、熱調整ユニットと；
を具える。

本発明は更に、一又はそれ以上のキャニスタを囲むハウジングを具え、当該ハウジングは、前記加熱廃気が送達される領域を規定している。このハウシングは熱的に絶縁されている。

本発明は、更に、前記領域又はハウジングに送達された加熱ガスの量を調整するように動作可能なバルブを具えていても良い。

第２の出口送気管は、大気に放出する枝管を具え、前記バルブをこの枝管内、この枝管と前記領域又はハウジング間の第２の出口送気管内、あるいは枝管と第２の出口送気管との分岐点に配置しても良い。

本発明は、更に、前記領域又はハウジング内で検知した温度に応じてバルブを制御するように動作可能な温度センサ及びコントローラを具えていても良い。

冷気吸入口は、第２の出口送気管に連結できる枝管を具えていても良い。

本発明は更に、この枝管内に、この枝管を介して第２の出口送気管に送達される冷却空気の量を制御するように動作可能なバルブを具え、これによって第２の出口送気管を通って前記領域又はハウジングに送達される加熱廃気の温度を最適化する。

本発明は更に、第１の出口送気管で検出した温度に応じてバルブを制御するよう動作可能な温度センサ及びコントローラを具えていても良い。

図１は、本発明の一実施例の概略図である。 図２は、本発明の別の実施例の概略図である。 図３は、本発明の更に別の実施例の概略図である。

ここで図面を参照すると、本発明の代替の実施例が図１乃至３に示されている。各実施例に共通しているものは、熱調整ユニット１０と、一又はそれ以上の空気分離キャニスタ１２であり、矢印１４に示すように、窒素富化空気（ＮＥＡ）源を生成するように動作する。熱調整ユニット１０は、高温空気入口１６（例えば、エンジンブリード空気又はその他の入手可能な高温／加圧空気源）と、冷気入口１８（例えば、大気又はその他の入手可能な冷気源）と、熱調整ユニット１０で一又はそれ以上の空気分離キャニスタ１２に連結されており、分離する調整空気を第１の出口送気管２０を介して一又はそれ以上の空気分離キャニスタ１２に送達するよう動作可能な、第１の出口送気管２０を具える。熱調整ユニット１０は更に、第２の出口送気管２２を具えており、ここから加熱廃気が熱調整ユニット１０を出てゆく。第２の出口送気管２２は、一又はそれ以上の空気分離キャニスタ１２が位置している領域２４に通じている。熱調整ユニットは、従って、第２の出口送気管２２を介して領域２４へ加熱廃気を送達するように動作可能である。熱的に絶縁されている選択的なハウジング２５を用いて、一又はそれ以上のキャニスタ１２を保持して、これによって領域２４を規定する。

領域２４への流量を調整する、流量調整バルブＶ４が図１に示すように送気管２２に設けられている。図２に示す実施例では、バルブＶ４は、枝管２６に配置されており、この枝管は矢印２８で示すように、ラムエア排気管として、通気されている。図３に示す実施例では、バルブＶ４が送気管２２と枝管２６の分岐に位置しており、三方弁として動作する。ハウジング領域２４と管２８を連結する廃気管２７に選択的にバルブＶ５を設けて、これを閉じるあるいは部分的に閉じて、領域２４の温度を更に調整すると便利である。

調整点（ＰＯＲ）温度センサＴ４を領域２４に配置して、バルブＶ４を操作して、領域２４に入る加熱排ガス量を調整し、これによって、領域２４を所定の温度に維持する、あるいは華氏３０度より高く、華氏２２０度より低いある範囲の温度内に維持するようにしてもよい。従って、センサＴ４が、キャニスタ１２が動作する最適温度より低い領域２４の温度を検出すると、バルブＶ４に信号が送られて、バルブが開き、領域２４に加熱されたガスが入り、これによって領域２４内の空気の温度が上がり、キャニスタ１２の温度が上がる。逆に、領域２４で検出した温度がキャニスタ１２の最適動作温度より高い場合は、バルブＶ４を閉じる信号が送られ、加熱したガスが領域２４に入るのが遅くなる、あるいは防止される。領域２４を更に冷却する必要がある場合、冷気入口１８のオフになった枝管１９がそこに位置するバルブＶ６によって領域２４に連結され、必要に応じてバルブを空けて領域２４に冷却空気が入るようにする。

ガスが入っている領域２４の温度を更に調整するには、枝管３０を冷却空気入口１８から延在させて、第２の出口送気管２２ａにつなぐ。バルブＶ３を枝管３０に設けて、冷却空気が入る領域２４の温度を最適化する。これと共に、温度センサＴ３を出口送気管２０に設けて、これを用いてバルブＶ３を制御して、送気管２０を通ってキャニスタ１２に入る空気の温度を制御するのに使用する。このように、センサＴ３が、送気管２０を介してキャニスタ１２に送達されている空気分離キャニスタが作動するガスの最適温度範囲より高い温度（例えば、華氏約１７０−１９０度）を検出したら、センサＴ３は、バルブＶ３を閉鎖するあるいは部分的に閉鎖する信号を送る。逆に、センサＴ３が送達されている作動ガスの最適温度より低い温度を検出したら、センサＴ３はバルブＶ３を開くあるいは部分的に開く信号を送り、管１８からの冷却空気を迂回させる。バルブＶ３は管１８に配置しても良く、あるいは管１８と管３０との分岐に配置しても良いと考えられる。バルブＶ３は、送気管２０の作動ガスの温度を温度センサＴ３からの信号を介して調整するばかりでなく、領域２４へのガスの送達を制御するバルブＶ４に届く管２２におけるガスの温度を制御するのに使用することができることは、自明である。

Claims (9)

1. 一又はそれ以上の空気分離キャニスタの温度を制御する装置において：
   ａ）一又はそれ以上の空気分離キャニスタと；
   ｂ）ｉ）高温空気入口と；
   ｉｉ）冷気入口と；
   ｉｉｉ）一又はそれ以上の空気分離キャニスタに連結された第１の出口送気管であって、前記熱調整ユニットが前記第１の出口送気管を通って前記一又はそれ以上の空気分離キャニスタへ、分離する調整空気を送達するように動作可能である、送気管と；
   ｉｖ）前記一又はそれ以上の空気分離キャニスタが配置されている領域につながっている第２の出口送気管であって、熱調整ユニットが前記第２の出口送気管を通って前記領域へ加熱廃気を送達するように動作可能である送気管と；
   ｖ）前記冷気入口と前記第２の出口送気管との間に連結されて前記領域につながっている第１の枝管と；
   ｖｉ）前記第１の枝管内の第１のバルブであって、前記第１の枝管を通って前記第２の出口送気管に送達される冷却空気の量を調整し、これによって、前記第２の出口送気管を通って前記領域に送達される加熱廃気の温度を最適化する第１のバルブと；を具える熱調整ユニットと；
   を具えることを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置が更に、一又はそれ以上のキャニスタを囲むハウジングを具え、当該ハウジングが、前記加熱廃気が送達される領域を規定していることを特徴とする装置。
3. 請求項２に記載の装置において、前記ハウシングが熱的に絶縁されていることを特徴とする装置。
4. 請求項３に記載の装置において、前記第２の出口送気管が、大気に放出する第２の枝管を具えることを特徴とする装置。
5. 請求項４に記載の装置において、前記第２のバルブが前記第２の枝管に配置されていることを特徴とする装置。
6. 請求項５に記載の装置において、前記第２のバルブが前記第２の枝管と前記ハウジングとの間の前記第２の出口送気管内に配置されていることを特徴とする装置。
7. 請求項５に記載の装置において、前記第２のバルブが前記第２の出口送気管と前記第２の枝管の分岐に配置されていることを特徴とする装置。
8. 請求項１に記載の装置が更に、前記ハウジング内で検出した温度に応じて前記第１のバルブを制御するように動作可能である温度センサとコントローラを具えることを特徴とする装置。
9. 請求項５に記載の装置が更に、前記第１の出口送気管で検出した温度に応じて前記第２のバルブを制御するように動作可能である温度センサとコントローラを具えることを特徴とする装置。
   

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