JP2019189208A - 空気乾燥システムおよび空気乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空気乾燥システムおよび空気を乾燥させる方法を提供する。【解決手段】空気乾燥システム２００は、湿潤空気３５０がそれを通って受け入れられる第１の空気入口２０１に結合された圧縮機２０７と、圧縮機２０７と流体流通する第１のタービン２０５であって、乾燥空気３６０がそれを通って放出される第１の空気出口２０３に結合された第１のタービン２０５と、第２の空気入口２０２および第２の空気出口２０４に結合された第２のタービン２０６であって、第２の空気入口２０２と第２の空気出口２０４との間の圧力差によって引き起こされる空気流によって少なくとも部分的に駆動される第２のタービン２０６と、を備え、第２のタービン２０６は、第２のタービン２０６の回転が圧縮機２０７および第１のタービン２０５の回転を駆動するように駆動機構２１１によって圧縮機２０７および第１のタービン２０５に動作可能に結合される。【選択図】図２

Description

例示的な諸実施形態は、一般に空気乾燥システムに関し、より詳細には航空機の空気乾燥システムに関する。

一般に、水分生成が民間航空機について長年にわたって報告されている。水分生成は、例えば飛行の巡航セグメント(cruise segment)中にクラウン領域(crown area)内の水蒸気が航空機隔離材(aircraft insulation)の低温構造物上ならびに機内および機外の機器上（「まとめて冷表面(cold surfaces)」）で凝縮することから起こり得る（とはいえ、水蒸気は飛行の他のセグメント中に凝縮することもある）。凝縮水蒸気は冷表面上で凍結し、航空機の降下および着陸中に融解し得る。このとき水滴の形をとる融解し凝縮した水蒸気（一般に「飛行機の中の雨(rain in the plane)」と呼ばれる）は、航空機全体にわたって客室領域、航空機機器領域、および／または航空機隔離材領域などの領域へ移動し得る。クラウン領域の湿潤空気の凍結／融解サイクルから生成される水滴は、航空機構成要素の運用寿命を縮め、乗客の快適さを減少させ、かつ航空機隔離材の重量を増大させ得る（このことは、燃料、整備、および他の運用コストを増大させ得る）。

従来、水蒸気は航空機内の空気から除去されている、あるいは隔離材は、例えばゾーナルドライヤ(zonal dryers)およびクラウン換気を使用して乾燥されている。ゾーナルドライヤはクラウン領域から湿潤空気を受け入れ、その湿潤空気を乾燥剤ホイールに通し、次いでそこに乾燥空気が付着されてクラウン領域内に戻される。クラウン換気は、乾燥空気を客室空調パックからクラウン領域内に向ける。これらの空気乾燥方法は共に、クラウン領域内の空気を乾燥させるためのものであるが、航空機の冷表面上の水分蓄積を減少させることができず、それにより航空機の降下および着陸時に水滴を生成することになり得る。さらに、これらの上記の空気乾燥方法は、ぬれた航空機隔離材を乾かすことしかできず、水蒸気凝縮の尤度および上述した凍結融解サイクルを減少させることができない。

したがって、上記の懸念事項のうちの少なくとも１以上に対処するように意図された装置および方法があれば有用性を見いだすであろう。

以下は、本開示による主題の、特許請求されてもよいし、そうでなくてもよい例の非網羅的なリストである。

本開示による手段の一例は空気乾燥システムに関し、空気乾燥システムは、湿潤空気がそれを通って受け入れられる第１の空気入口に結合された圧縮機と、圧縮機と流体流通する第１のタービンであって、乾燥空気がそれを通って放出される第１の空気出口に結合された第１のタービンと、第２の空気入口および第２の空気出口に結合された第２のタービンであって、第２の空気入口と第２の空気出口との間の圧力差によって引き起こされる空気流によって少なくとも部分的に駆動される第２のタービンと、を備え、第２のタービンは、第２のタービンの回転が圧縮機および第１のタービンの回転を駆動するように、駆動機構によって圧縮機および第１のタービンに動作可能に結合される。

本開示による主題の別の例は航空機に関し、航空機は、クラウン領域および隔離領域を含む客室領域を形成するフレームであって、隔離領域が少なくともクラウン領域とフレームに結合された外側外板との間に配置される、フレームと、フレームに結合された空気乾燥システムと、を備え、空気乾燥システムは、クラウン領域から湿潤空気を受け入れるように配置された第１の空気入口に結合される入口を有する圧縮機と、圧縮機と流体流通する第１のタービンであって、乾燥空気がそれを通ってクラウン領域および隔離領域の一方または両方の中に放出される第１の空気出口に結合された第１のタービンと、第２の空気入口および第２の空気出口に結合された第２のタービンであって、第２の空気入口が客室領域から空気を受け入れるように配置され、第２の空気出口が航空機の外部に空気を放出するように配置され、第２のタービンが、第２の空気入口と第２の空気出口との間の圧力差によって引き起こされる空気流によって少なくとも部分的に駆動される、第２のタービンと、を備え、第２のタービンは、第２のタービンの回転が圧縮機および第１のタービンの回転を駆動するように、駆動機構によって圧縮機および第１のタービンに動作可能に結合される。

本開示による主題のもう１つの例は空気を乾燥させる方法に関し、この方法は、湿潤空気を、第１の空気入口を通って圧縮機内に受け入れるステップと、乾燥空気を第１のタービンから第１の空気出口を通って放出し、第１の空気出口で第１のタービンが圧縮機と流体流通するステップと、第２の空気入口と第２の空気出口との間の圧力差によって引き起こされる空気流で第２のタービンを少なくとも部分的に駆動するステップであって、第２の空気入口および第２の空気出口が第２のタービンに結合される、ステップと、圧縮機および第１のタービンの回転を第２のタービンの回転で駆動機構を介して少なくとも部分的に駆動するステップと、を含む。

したがって、本開示の例を概略的に説明してきたので、次に添付図面について説明するが、添付図面は必ずしも原寸に比例して描かれておらず、類似の参照符号は複数の図を通じて同じまたは類似の部分を示す。

本開示の諸態様による例示的な航空機の概略等角図である。 本開示の諸態様による空気乾燥システムの概略ブロック図である。 本開示の諸態様による図１の航空機の一部の概略断面図である。 本開示の諸態様による空気乾燥方法の例示的流れ図である。

図１および図２を参照すると、本開示の諸態様は、上記の従来のゾーナルドライヤおよびクラウン換気システムに比べて改良された航空機水分制御アーキテクチャを提供することができる。例えば、本開示は、航空機１００のクラウン領域１３０から湿潤空気３５０を受け入れ、湿潤空気３５０を圧縮機２０７、熱交換器２１０、水分離器２０９、および第１のタービン２０５に通して乾燥空気３６０を少なくともクラウン領域１３０内に戻す空気乾燥システム２００（空気乾燥システム２００内にタービンを含むため「Ｔｕｒｂｏ Ｄｒｙｅｒ（ターボドライヤ）」と呼ばれることがある）を提供する。空気乾燥システム２００は、例えば航空機１００の巡航飛行中に、例えば航空機１００の与圧区画室の客室領域１２０および／または他の部分（便宜上、航空機の与圧区画室全体が一般に客室領域１２０と称される）からの客室空気２９０の流れによって駆動される第２のタービン２０６によって少なくとも部分的に動力を供給される。第２のタービン２０６の第２のタービン排気２８０は、航空機１００から航空機１００の外部の大気圧に出て行く、ただし、大気圧は例えば巡航高度に対応する圧力である。本開示の諸態様によれば、例えば、第２のタービン２０６を駆動する客室領域１２０からの客室空気２９０の流れは、客室空気２９０の空気圧と航空機１００の外部の空気圧との間の圧力差によって引き起こされる。第２のタービン２０６の動作は、例えば巡航飛行中に（または第２のタービン２０６を駆動するのに十分な圧力差を与える高度で）空気乾燥システム２００に動力を供給するための環境発電および減少もしくはゼロ出力要件を提供することができる。航空機１００が例えば地上にあるとき、空気乾燥システム２００は、電気モーター２０８などの任意適当なモーターによって動力を供給され得る。航空機１００が巡航高度から上昇および降下する間、電気モーター２０８は、第２のタービン２０６（および空気乾燥システムの他の回転構成要素）を部分的に駆動することもできる。上記の一例として、第１のタービン２０５は、駆動機構２１１が次に圧縮機２０７を駆動するように、第２のタービン２０６および／または電気モーター２０８と協調して駆動機構２１１を駆動する。

空気乾燥システム２００は、乾燥空気３６０（図３）を、航空機１００内の水蒸気凝縮を減少させるまたは除去するのに十分な体積流量で生成することができる。一態様では、空気乾燥システム２００の体積流量は、航空機１００のフレームベイ１８５当たり約８立方フィート（または８立方フィート以上）／分（ＣＦＭ）（例えば約１３．５立方メートル（または１３．５立方メートル以上）／時）である。他の態様では、体積流量は約８ ＣＦＭ未満とすることができ、フレームベイの寸法に依存することができる。各フレームベイ１８５は、航空機１００のフレーム１８０の縦方向に離間されたフレーム部材１８１の間に配置された領域を含むことに留意されたい。空気乾燥システム２００によって生成された乾燥空気３６０は、普通なら外側外板３１０に隣接して存在するはずのクラウン領域１３０（または航空機１００の他の適当な部分）内の湿潤空気３５０を変位させるために、例えば航空機隔離材３２０（図３）と外側外板３１０（図３）の内側表面３１１（図３）との間に、または航空機１００の他の適当な箇所で注入され得る。空気乾燥システム２００、および空気乾燥システム２００によって生成された乾燥空気３６０は、航空機１００の少なくともクラウン領域１３０内の水蒸気凝縮を減少させるまたは実質的になくし、航空機隔離材３２０（図３）によって吸収される水分を減少させ、かつ航空機１００の内部での水蒸気凝縮の効果を低下させるまたは実質的になくすことができる。

本開示による主題の、特許請求されてもよいし、そうでなくてもよい例示的な非網羅的例が以下に提供される。

引き続き図１を参照すると、航空機１００は、フレーム１８０、翼１０６、およびエンジン１０８を有する固定翼航空機として例示されている。フレーム１８０は、航空機１００の外側外板３１０と共に胴体１０２を形成する縦方向に離間されたフレーム部材１８１および縦通材１８２を含む。胴体１０２は、クラウン領域１３０を含む客室領域１２０と貨物／ビルジ領域１４０とを有する。他の態様では、航空機１００は、任意適当な固定翼航空機および／または回転翼航空機とすることができる。一態様では、空気乾燥システム２００は航空機１００のフレーム１８０に結合され、例えば航空機１００のクラウン領域１３０内に配置され得る。他の態様では、空気乾燥システム２００は、貨物／ビルジ領域１４０や任意の航空機機器保管領域など、航空機の任意適当な領域内に配置され得る。一態様では、空気乾燥システム２００は、少なくとも空気乾燥システム２００の回転構成要素（例えば、圧縮機２０７、第１のタービン２０５、および第２のタービン２０６（図２参照））、熱交換器２１０（図２）、および水分離器２０９（図２）がモジュール式ユニットとしてフレーム１８０に結合されるように、空気乾燥パック１７０の形をとることができる。１以上の空気乾燥パック１７０が単一航空機１００内に配置され得る。他の態様では、空気乾燥システム２００構成要素のうちの１以上が、他の空気乾燥システム２００構成要素とは無関係にフレームに個々に結合され得るが、回転構成要素は互いに任意適当な態様で駆動可能に結合され（例えば、駆動機構において互いに流通するまたは駆動機構２１１によって互いに結合される）、適当な導管２３５、２３６、２３７、２３８、２３９、２３１、２３２、２３３、２３４（図２における導管に組み込まれた矢印は空気乾燥システム２００を流れる流体流れの方向を示すことに留意されたい）は、本明細書に記載されているように空気を乾燥させるために空気乾燥システム２００構成要素が互いに流体流通するように設けられる。

空気乾燥システム２００は、フレーム１８０に任意適当な態様で結合され得る。例えば、１以上の防振装置１９０が、普通なら空気乾燥システム２００からフレーム１８０に誘導されるはずの振動を実質的に防止するまたはなくすように空気乾燥システム２００とフレーム１８０との間に配置され得る。空気乾燥システム２００の防振は、例えば、少なくとも客室領域１２０の乗客座席領域１２０Ｐへの空気乾燥システム２００の作動音の知覚（または伝達）を低減することもできる。

図１および図２を参照すると、空気乾燥システム２００は、圧縮機２０７、熱交換器２１０、水分離器２０９、第１のタービン２０５、第２のタービン２０６、および電気モーター２０８を含む。第１の空気入口２０１は、クラウン領域１３０の内部と流体流通することができる。圧縮機２０７は、例えば任意適当な導管２３５を介して第１の空気入口２０１に結合されており、クラウン領域１３０からの湿潤空気３５０が第１の空気入口２０１を通って圧縮機２０７の中に受け入れられる。

第１のタービン２０５は、圧縮機２０７から圧縮空気を受け入れるために圧縮機２０７と流体流通する。例えば、熱交換器２１０は、導管２３６を介してなど任意適当な態様で圧縮機２０７の出口２５１に結合された第１の熱交換器入口２５０を含む。水分離器２０９は、導管２３７、２３８を介してなど任意適当な態様で熱交換器２１０の第１の熱交換器出口２５２と第１のタービン２０５の入口２５３とに結合される。この場合、第１のタービン２０５は、熱交換器２１０および水分離器２０９を介して圧縮機２０７と流体流通する。第１のタービン２０５の出口２５８は、導管２３９を介してなど任意適当な態様で第１の空気出口２０３に結合される。第１の空気出口２０３は、航空機１００の隔離領域３００（図３）など、航空機１００の任意適当な領域内に配置することができ、そこで第１のタービン２０５からの乾燥空気３６０が第１の空気出口２０３から放出される。

第２の空気入口２０２は、客室空気２９０を受け入れるように航空機１００の客室領域１２０内に配置され得る。第２のタービン２０６の入口２５４は、導管２３１を介してなど任意適当な態様で第２の空気入口２０２に結合される。第２のタービン２０６の出口２５５は、第２のタービン２０６からの第２のタービン排気２８０を航空機１００の外部に放出する第２の空気出口２０４と流体流通する。本明細書に記載されている第２のタービン２０６は、第２の空気入口２０２と第２の空気出口２０４との間の圧力差によって引き起こされる客室領域１２０からの空気流によって少なくとも部分的に駆動される。第２のタービン２０６は、熱交換器２１０を介して第２の空気出口２０４と流体流通することができる。例えば、第２のタービン２０６の出口２５５は、導管２３２、２３３を介してなど任意適当な態様で熱交換器２１０の第２の熱交換器入口２５６に結合される。熱交換器２１０の第２の熱交換器出口２５７は、第２のタービン２０６を第２の空気出口２０４と流体流通した状態に置くように、導管２３４を介してなど任意適当な態様で第２の空気出口２０４に結合される。

引き続き図２を参照すると、水分離器２０９は、熱交換器２１０の上流側で第２のタービン２０６の出口２５５に水分２４１を注入するように第２のタービン２０６の出口に結合された凝縮水導管２４０を備える。例えば、混合室２２０は、第２のタービン２０６からの第２のタービン排気２８０が混合室２２０を通過するように導管２３２、２３３に結合され得る。凝縮水導管２４０は、水分２４１が第２のタービン２０６から排出された空気と混合して第２のタービン２０６から排出された空気の水分含有量を増大させるように混合室２２０に結合され得る。第２のタービン２０６から排出された空気の水分含有量を、空気が第２の熱交換器入口２５６に入る前に増大させると、熱交換器２１０の熱伝達能力を増大させることができる。別の態様では、第２のタービンから排出された空気が水の凍結温度（すなわち、３２°Ｆまたは０℃）を下回るような場合、凝縮水導管２４２（図２に破線で示されているが、凝縮水導管２４０と実質的に同様のものでよい）は、固体粒子（氷晶など）が熱交換器２１０に入るのを実質的に妨げるように、第２の熱交換器出口２５７でまたは第２の熱交換器出口２５７の下流側で導管２３４に結合され得る。一態様では、第２のタービン２０６から排出された空気は、熱交換器２１０の上流側での氷晶などの固体粒子の形成を実質的に妨げるように水の凍結温度（すなわち、３２°Ｆまたは０℃）を上回る。他の態様では、第２のタービンから排出された空気が水の凍結温度（すなわち、３２°Ｆまたは０℃）を下回る場合、空気粒子分離器２６５は、第２のタービン２０６の出口２５５と熱交換器２１０の第２の熱交換器入口２５６との間に、例えば導管２３２、２３３の中にまたは導管２３２、２３３に結合されて配置され得る。空気粒子分離器２６５は、第２のタービン２０６から排出された空気から固体粒子２６６（氷晶など）があればこれを除去するように構成された任意適当な分離装置（例えば、サイクロン分離器など）とすることができる。

第２のタービン２０６は、第２のタービン２０６の回転が圧縮機２０７および第１のタービン２０５の回転を駆動するように、駆動シャフト２１３などの駆動機構２１１によって圧縮機２０７および第１のタービン２０５に動作可能に結合される。一態様では、第２のタービン２０６は、第１の伝動装置２１４を介して駆動機構２１１に結合され得る。第１の伝動装置２１４は、任意適当な伝動装置（例えば、ギヤボックス、クラッチ付きギヤボックス、ベルトおよび滑車、など）とすることができる。例えば、圧縮機２０７、第１のタービン２０５、および第２のタービン２０６はそれぞれ、圧縮機２０７、第１のタービン２０５、および第２のタービン２０６が駆動機構２１１の回転軸線２７０を中心に単一ユニットとして回転するように駆動機構２１１に結合される。電気モーター２０８は、第２の伝動装置２１２を介してなど任意適当な態様で駆動機構２１１に結合され得る。第２の伝動装置２１２は、任意適当な伝動装置（例えば、ギヤボックス、クラッチ付きギヤボックス、ベルトおよび滑車、など）とすることができる。例えば、第２の伝動装置２１２は、電気モーター２０８を駆動シャフト２１３に結合することができる。電気モーター２０８および第２のタービン２０６は、図２には駆動機構２１１の回転軸線２７０と共に実質的に一列に並ぶものとして（例えば、駆動機構２１１を直接駆動するように）示されているが、他の態様では、電気モーター２０８および第２のタービン２０６は、それぞれ第１の伝動装置２１４および第２の伝動装置２１２を介して駆動機構２１１を駆動するために回転軸線２７０からずらして置かれてもよい。

図１および図２を参照すると、例示的な目的だけのために、クラウン領域１３０および乗客座席領域１２０Ｐを含む客室領域１２０内の空気圧は、約７５°Ｆ（例えば、約２４℃）の温度で約１２ポンド／平方インチ絶対圧力（ＰＳＩＡ）（例えば、約８３キロパスカル（ｋＰａ））でよいが、航空機１００の乗客にとって快適な任意所望の圧力および温度でもよい。約３５，０００フィート（ｆｔ）（例えば、約１０，６００メートル（ｍ））〜約４０，０００ｆｔ（例えば、約１２，２００ｍ）の巡航高度で、航空機１００の外部の空気圧は約３ＰＳＩＡ（例えば、２１ｋＰａ）でよいが、巡航高度によって異なっていてもよい。航空機１００のクラウン領域１３０内に存在する湿潤空気３５０は、空気１ポンド当たり水約１０グレーン（ｇｒ／ｌｂ）（例えば、空気１キログラム当たり約１．４グラム（ｇ／ｋｇ））を超える水分含有量を有することができる。空気乾燥システムによって生成される乾燥空気３６０は、水の約氷点（例えば、約３２°Ｆまたは約０℃）〜カ氏約零度（例えば、約−１８℃）の温度で空気の水分含有量約１０ｇｒ／ｌｂ（例えば、約１．４ｇ／ｋｇ）以下を有することができる。一態様では、乾燥空気３６０は空気の水分含有量約６ｇｒ／ｌｂ（例えば、約０．８ｇ／ｋｇ）以下を有することができるが、別の態様では、空気の水分含有量は約４ｇｒ／ｌｂ（例えば、約０．６ｇ／ｋｇ）以下とすることができる。

本明細書に記載されているように、第２のタービン２０６は、第２の空気入口２０２と第２の空気出口２０４との間の圧力差によって引き起こされる空気の流れによって少なくとも部分的に駆動される。一例として、第２の空気入口における空気は約１２ＰＳＩＡ（例えば、約８３ｋＰａ）であり、第２の空気出口における空気は約３ＰＳＩＡ（例えば、約２１ｋＰａ）であり、したがって圧力差は約９ＰＳＩＡ（例えば、約６２ｋＰａ）である。他の態様では、第２のタービン２０６を少なくとも部分的に駆動するための圧力差は、約９ＰＳＩＡ（例えば、約６２ｋＰａ）より大きくても小さくてもよい。第２のタービン２０６は、第１のタービン２０５によって回収されるエネルギーから少なくとも部分的に駆動されてもよい（例えば、第２のタービン２０６を駆動するためのエネルギー量が低減され得る）。例えば、圧縮機２０７の出口２５１と第１の空気出口２０３との間に圧力差が存在し、この圧力差により空気が圧縮機２０７から第１の空気出口２０３に向かって流れる。圧縮機の出口２５１における圧力は約６０ＰＳＩＡ（例えば、約４１４ｋＰａ）とすることができ、上述したように、第１の空気出口における圧力は約１２ＰＳＩＡ（例えば、約８３ｋＰａ）であり、したがって、この例での圧縮機２０７の出口２５１と第１の空気出口２０３との圧力差は約４８ＰＳＩＡ（例えば、約３３１ｋＰａ）である。第１のタービン２０５は、圧縮機２０７の出口２５１と第１の空気出口２０３との間の空気流圧力差によって少なくとも部分的に駆動され、したがって、圧縮機は、空気乾燥システムの空気乾燥プロセスから回収されたエネルギーから少なくとも部分的に駆動される。この場合、第１のタービン２０５は、第１のタービン２０５の両側の圧力差を使用して圧縮機２０７の回転を駆動し、第２のタービン２０６を駆動するのに必要なエネルギーを低減するエネルギー回収システムを形成する。第１のタービン２０５によって回収されるエネルギーは、第１のタービン２０５によって回収されるエネルギーのない空気乾燥システム２００の運転に比べると、第２の空気入口２０２と第２の空気出口２０４との間のより低い圧力差で空気乾燥システム２００の運転を可能にすることができる。

引き続き図１および図２を参照すると、本明細書に記載されているように、電気モーター２０８は、第２の空気入口２０２と第２の空気出口２０４との間の圧力差が、例えば航空機１００の地上運転中、上昇中、および／または降下中に第２のタービンを駆動するのに不十分であるときに、圧縮機２０７、第１のタービン２０５、および第２のタービン２０６の回転を駆動するように駆動機構２１１に結合される。電気モーター２０８は航空機の任意適当なコントローラーの制御下にあってもよく、一態様では、空気乾燥システム２００は、本明細書に記載されているように電気モーター２０８を駆動するための任意適当な非一時的コンピュータプログラムコードを含むコントローラー２９５を含むことができる。例えば、コントローラー２９５は、電気モーターが駆動機構２１１を駆動するための変動トルクを与えるように電気モーター２０８を駆動するように構成され得る。変動トルクは、第２の空気出口２０４に、または第２の空気出口２０４に隣接して配置された任意適当な第１の圧力センサ２９７と、第２の空気入口２０２に、または第２の空気入口２０２に隣接して、または客室領域１２０内の任意適当な箇所に配置された任意適当な第２の圧力センサ２９８と、によって決定される、第２の空気入口２０２と第２の空気出口２０４との間の圧力差に基づくことができる。第２の空気入口２０２と第２の空気出口２０４との間の圧力差が増大するにつれて、電気モーター２０８によって駆動機構２１１に加えられるトルクが小さくなり、巡航高度では、圧縮機２０７および第１のタービン２０５は第２のタービン２０６だけで駆動され得る。

図１、図２、図３、および図４を参照すると、空気乾燥システム２００を使用して空気を乾燥させる例示的な一方法が提供される。上述したように、第２のタービン２０６は、第２の空気入口２０２と第２の空気出口２０４との間の圧力差によって引き起こされる空気流で少なくとも部分的に駆動される（図４、ブロック４０２）。圧縮機２０７および第１のタービン２０５の回転は、第２のタービン２０６によって回転／駆動される駆動機構２１１を介して少なくとも部分的に駆動される（図４、ブロック４０３）。圧縮機２０７、第１のタービン２０５、および第２のタービン２０６の回転は、例えば、第２の空気入口２０２と第２の空気出口２０４との間の圧力差が、実質的に電気モーター２０８からの補助なしに第２のタービン２０６の回転（この回転は圧縮機２０７および第１のタービン２０５の回転を駆動する）を維持するのに十分となるまで、電気モーター２０８によって駆動され得る（図４、ブロック４０８）。この場合、空気乾燥システム２００の回転構成要素を駆動するための電気モーター２０８の機械的入力は、第２の空気入口２０２と第２の空気出口２０４との間の圧力差が増大するにつれて減少させることができる。例えば、上述したように、巡航高度では、第２の空気入口２０２と第２の空気出口２０４との間の圧力差は、電気モーター２０８からの入力が実質的にまたは全くない状態で乾燥空気３６０を生成する第２のタービン２０６の回転を駆動するためのエネルギーをすべて（またはほぼすべて）を供給することができる。

圧縮機２０７の回転は、湿潤空気３５０が圧縮機２０７内に受け入れられる（図４、ブロック４００）ように第１の空気入口２０１を通る湿潤空気３５０を吸い込む。圧縮機２０７は、湿潤空気３５０を例えば約６０ＰＳＩＡ（例えば、約４１４ｋＰａ）に圧縮し、そこで、圧縮された湿潤空気は圧縮機２０７からの圧縮機排気２８１として排出され、湿潤空気の温度は圧縮から上昇する。圧縮機排気２８１の温度は第１のタービンの上流側の熱交換器２１０で低下する（第１のタービン２０５から上流側の圧縮機排気２８１中の水分は凝縮される）（図４、ブロック４０５）。圧縮機排気２８１の温度を低下させる（そして圧縮機排気２８１中の水を凝縮する）ために、第２のタービン２０６からの空気（例えば、第２のタービン排気２８０）は、第２の熱交換器入口２５６と第２の熱交換器出口２５７との間で熱交換器２１０に通され、したがって、第１の熱交換器入口２５０と第１の熱交換器出口２５２との間で熱交換器２１０を流れる圧縮機排気２８１から熱が伝達される。熱交換器２１０は、第１のタービン２０５の上流側で圧縮機排気２８１中の水を凝縮し、したがって水は、水分離器２０９によって圧縮機排気２８１から（例えば、より暖かい圧縮機排気に比べて効率よく）除去することができる。

一態様では、水分離器２０９からの凝縮水は、熱交換器２１０の上流側で水分２４１を第２のタービン２０６の出口２５５に（例えば、第２のタービン排気２８０中に）注入する（図４、ブロック４０４）ように第２のタービン２０６の出口２５５に排出され得る。例えば、一態様では、水分離器２０９からの水分２４１は、熱交換器２１０を通って起こる熱伝達の量を増大させるために注入され得る、またはそうでなければ熱交換器２１０の上流側で第２のタービン排気２８０と混合され得る。他の態様では、水分離器２０９からの凝縮水は、熱交換器２１０の下流側で第２のタービン排気２８０中に注入され得る。第２のタービン排気２８０の温度は、第２のタービン排気２８０の温度が水の氷点を上回るように熱交換器２１０に通して上昇させ、それにより、第２のタービン排気２８０が第２の空気出口２０４から航空機１００の外部に出て行くときに氷（例えば、固体粒子）の形成を妨げる（または減少させる）ことができる。本明細書に記載されているように、第２のタービン２０６と熱交換器２１０との間に配置された空気粒子分離器２６５および／またはヒータ２６７で第２のタービン排気２８０から固体粒子が分離され得る。

熱交換器２１０と第１のタービン２０５との間に配置された水分離器２０９で圧縮機排気２８１から水分が分離される（図４、ブロック４０６）。圧縮機排気２８１から分離される水分２４１の量は、圧縮機排気２８１が水分離器２０９に入るときの圧縮機排気２８１の圧力および温度に依存することができる。上記に提供された例によれば、圧縮機排気２８１の温度および圧力は、得られる乾燥空気３６０が上述した水分含有量を有するようなものとすることができる。圧縮機排気２８１の温度は、圧縮機排気２８１が水分離器２０９に通されるときにさらに低下することができる。乾燥した圧縮機排気２８１の空気流は、例えば圧縮機出口２５１と第１の空気出口２０３との間に温度差があるために、第１のタービン２０５を通過し、第１のタービン２０５を少なくとも部分的に駆動する（図４、ブロック４０７）。第１のタービン２０５は乾燥した空気の空気流を膨張させ、乾燥空気の温度をさらに低下させ、それにより、乾燥空気３６０は第１のタービン２０５から第１の空気出口２０３を通って放出される（図４、ブロック４０１）。本明細書に記載されているように、乾燥空気３６０は、約１２ ＰＳＩＡ（例えば、約８３ ｋＰａ）の圧力および約３２°Ｆ（例えば、０℃）〜約０°Ｆ（例えば、約−１８℃）の温度を有する。

図３に見られるように、第１の空気出口２０３は、乾燥空気３６０を航空機１００の隔離領域３００に注入する空気注入器の形をとることができる。例えば、航空機の隔離領域３００は、外側外板３１０の内側表面３１１および内側表面３１１に隣接して配置されたカバー３３０によって形成され得る。隔離領域３００は、外側外板３１０の内側表面３１１に隣接して配置される航空機隔離材３２０を含む。カバー３３０は、航空機隔離材３２０が外側外板３１０の内側表面３１１とカバー３３０との間に配置されるように航空機隔離材３２０の上に配置される、例えば非金属被覆などの任意適当な被覆とすることができる。カバー３３０は、外側外板３１０の内側表面３１１上および／または航空機隔離材３２０上に生じ得る結露の少なくとも一部を含むように構成され得る。第１の空気出口２０３は、乾燥空気３６０が内側表面３１１と航空機隔離材３２０との間に注入されるように航空機隔離材３２０および内側表面３１１に対して配置され得る。注入された乾燥空気３６０は、隔離領域３００内に存在し得る水分の少なくとも一部を変位させかつ／または乾燥させることができる。第１のタービン２０５によって放出される乾燥空気３６０の温度は、その温度が外側外板３１０の少なくとも内側表面３１１の温度に実質的に匹敵するようなものとすることができ、これにより、乾燥空気３６０が内側表面３１１に当たるまたはその他の方法で内側表面３１１に接触するときに結露の形成を防止することができる。

次の例は、本開示の諸態様に従って提供される。
Ａ１．湿潤空気がそれを通って受け入れられる第１の空気入口に結合された圧縮機と、
圧縮機と流体流通する第１のタービンであって、乾燥空気がそれを通って放出される第１の空気出口に結合された第１のタービンと、
第２の空気入口および第２の空気出口に結合された第２のタービンであって、第２の空気入口と第２の空気出口との間の圧力差によって引き起こされる空気流によって少なくとも部分的に駆動される第２のタービンと、
を備える空気乾燥システムであって、
第２のタービンは、第２のタービンの回転が圧縮機および第１のタービンの回転を駆動するように駆動機構によって圧縮機および第１のタービンに動作可能に結合される、空気乾燥システム。

Ａ２．圧縮機の出口に結合される第１の熱交換器入口を有する熱交換器と、
熱交換器の第１の熱交換器出口および第１のタービンの入口に結合された水分離器と、
をさらに備える、Ａ１項に記載の空気乾燥システム。

Ａ３．第２のタービンの出口が熱交換器の第２の熱交換器入口に結合され、
熱交換器の第２の熱交換器出口が第２の空気出口に結合される、
Ａ２項に記載の空気乾燥システム。

Ａ４．水分離器が、熱交換器の上流側または下流側で第２のタービンの出口に水分を注入するように第２のタービンの出口に結合された凝縮水導管を備える、Ａ３項に記載の空気乾燥システム。

Ａ５．第２のタービンの出口と熱交換器の第２の熱交換器入口との間に配置された空気粒子分離器をさらに備える、Ａ３項に記載の空気乾燥システム。

Ａ６．水分離器が、熱交換器の第２の熱交換器出口に結合された凝縮水導管を備える、Ａ３項に記載の空気乾燥システム。

Ａ７．第１のタービンが、圧縮機の出口と第１の空気出口との間の空気流圧力差によって少なくとも部分的に駆動される、Ａ１項からＡ６項のいずれか一項に記載の空気乾燥システム。

Ａ８．駆動機構に結合された電気モーターをさらに備える、Ａ１項からＡ６項のいずれか一項に記載の空気乾燥システム。

Ａ９．電気モーターは、第２の空気入口と第２の空気出口との間の圧力差が第２のタービンを駆動するのに十分であるときに圧縮機、第１のタービン、および第２のタービンを駆動するように構成される、Ａ８項に記載の空気乾燥システム。

Ａ１０．第２のタービンの第２のタービン排気が水の氷点を上回る温度である、Ａ１項からＡ９項のいずれか一項に記載の空気乾燥システム。

Ａ１１．乾燥空気が、空気１ポンド当たり水約１０グレーン以下を有する空気を含む、Ａ１項からＡ９項のいずれか一項に記載の空気乾燥システム。

Ａ１２．乾燥空気が、空気１ポンド当たり水約６グレーン以下を有する空気を含む、Ａ１項からＡ９項のいずれか一項に記載の空気乾燥システム。

Ａ１３．乾燥空気が、水の約氷点〜カ氏約０度の温度を含む、Ａ１項からＡ９項のいずれか一項に記載の空気乾燥システム。

Ａ１４．湿潤空気が、空気１ポンド当たり水約１０グレーン超を有する空気を含む、Ａ１項からＡ９項のいずれか一項に記載の空気乾燥システム。

Ｂ１．クラウン領域および隔離領域を含む客室領域を形成するフレームであって、隔離領域が少なくともクラウン領域とフレームに結合された外側外板との間に配置される、フレームと、
フレームに結合された空気乾燥システムと、
を備える航空機であって、空気乾燥システムが、
クラウン領域から湿潤空気を受け入れるように配置された第１の空気入口に結合される入口を有する圧縮機と、
圧縮機と流体流通する第１のタービンであって、乾燥空気がそれを通ってクラウン領域および隔離領域の一方または両方の中に放出される第１の空気出口に結合された第１のタービンと、
第２の空気入口および第２の空気出口に結合された第２のタービンであって、第２の空気入口が客室領域から空気を受け入れるように配置され、第２の空気出口が航空機の外部に空気を放出するように配置され、第２のタービンが、第２の空気入口と第２の空気出口との間の圧力差によって引き起こされる空気流によって少なくとも部分的に駆動される、第２のタービンと、
を備え、
第２のタービンは、第２のタービンの回転が圧縮機および第１のタービンの回転を駆動するように、駆動機構によって圧縮機および第１のタービンに動作可能に結合される、
航空機。

Ｂ２．フレームに結合された熱交換器であって、圧縮機の出口に結合される第１の熱交換器入口を有する熱交換器と、
熱交換器の第１の熱交換器出口および第１のタービンの入口に結合された水分離器と、
をさらに備える、Ｂ１項に記載の航空機。

Ｂ３．第２のタービンの出口が熱交換器の第２の熱交換器入口に結合され、
熱交換器の第２の熱交換器出口が第２の空気出口に結合される、
Ｂ２項に記載の航空機。

Ｂ４．水分離器が、熱交換器の上流側または下流側で第２のタービンの出口に水分を注入するように第２のタービンの出口に結合された凝縮水導管を備える、Ｂ３項に記載の航空機。

Ｂ５．第２のタービンの出口と熱交換器の第２の熱交換器入口との間に配置された空気粒子分離器をさらに備える、Ｂ３項に記載の航空機。

Ｂ６．水分離器が、熱交換器の第２の熱交換器出口に結合された凝縮水導管を備える、Ｂ３項に記載の航空機。

Ｂ７．第１のタービンが、圧縮機の出口と第１の空気出口との間の空気流圧力差によって少なくとも部分的に駆動される、Ｂ１項からＢ６項のいずれか一項に記載の航空機。

Ｂ８．駆動機構に結合された電気モーターをさらに備える、Ｂ１項からＢ７項のいずれか一項に記載の航空機。

Ｂ９．電気モーターは、第２の空気入口と第２の空気出口との間の圧力差が第２のタービンを駆動するのに十分であるときに圧縮機、第１のタービン、および第２のタービンを駆動するように構成される、Ｂ８項に記載の航空機。

Ｂ１０．第２のタービンの第２のタービン排気が水の氷点を上回る温度である、Ｂ１項からＢ９項のいずれか一項に記載の航空機。

Ｂ１１．乾燥空気が、空気１ポンド当たり水約１０グレーン以下を有する空気を含む、Ｂ１項からＢ１０項のいずれか一項に記載の航空機。

Ｂ１２．乾燥空気が、空気１ポンド当たり水約６グレーン以下を有する空気を含む、Ｂ１項からＢ１１項のいずれか一項に記載の航空機。

Ｂ１３．乾燥空気が、水の約氷点〜カ氏約０度の温度を含む、Ｂ１項からＢ１２項のいずれか一項に記載の航空機。

Ｂ１４．湿潤空気が、空気１ポンド当たり水約１０グレーン超を有する空気を含む、Ｂ１項からＢ１３項のいずれか一項に記載の航空機。

Ｃ１．空気を乾燥させる方法であって、
湿潤空気を、第１の空気入口を通って圧縮機内に受け入れるステップと、
乾燥空気を第１のタービンから第１の空気出口を通って放出し、第１の空気出口で第１のタービンが圧縮機と流体流通する、ステップと、
第２の空気入口と第２の空気出口との間の圧力差によって引き起こされる空気流で第２のタービンを少なくとも部分的に駆動するステップであって、第２の空気入口および第２の空気出口が第２のタービンに結合される、ステップと、
圧縮機および第１のタービンの回転を第２のタービンの回転で駆動機構を介して少なくとも部分的に駆動するステップと、
を含む方法。

Ｃ２．圧縮機からの圧縮機排気の温度を第１のタービンの上流側の熱交換器で低下させるステップと、
熱交換器と第１のタービンとの間の水分離器で圧縮機排気から水分を分離するステップと、
をさらに含む、Ｃ１項に記載の方法。

Ｃ３．熱交換器の上流側または下流側で第２のタービンの出口に水分を注入するように水分離器からの凝縮水を第２のタービンの出口に排出するステップをさらに含む、Ｃ２項に記載の方法。

Ｃ４．第２のタービンと熱交換器との間に配置された空気粒子分離器で第２のタービン排気から固体粒子を分離するステップをさらに含む、Ｃ３項に記載の方法。

Ｃ５．熱交換器の下流側で水分離器からの凝縮水を排出するステップをさらに含む、Ｃ２項からＣ４項のいずれか一項に記載の方法。

Ｃ６．第１のタービンを圧縮機の出口と第１の空気出口との間の空気流圧力差で少なくとも部分的に駆動するステップをさらに含む、Ｃ１項からＣ５項のいずれか一項に記載の方法。

Ｃ７．第２の空気入口と第２の空気出口との間の圧力差が第２のタービンを駆動するのに不十分であるときに、圧縮機、第１のタービン、および第２のタービンを電気モーターで駆動するステップをさらに含む、Ｃ１項からＣ６項のいずれか一項に記載の方法。

Ｃ８．第２のタービンの第２のタービン排気が水の氷点を上回る温度である、Ｃ１項からＣ７項のいずれか一項に記載の方法。

Ｃ９．乾燥空気が、空気１ポンド当たり水約１０グレーン以下を有する空気を含む、Ｃ１項からＣ８項のいずれか一項に記載の方法。

Ｃ１０．乾燥空気が、空気１ポンド当たり水約６グレーン以下を有する空気を含む、Ｃ１項からＣ９項のいずれか一項に記載の方法。

Ｃ１１．乾燥空気が、水の約氷点〜カ氏約０度の温度を含む、Ｃ１項からＣ１０項のいずれか一項に記載の方法。

Ｃ１２．湿潤空気が、空気１ポンド当たり水約１０グレーン超を有する空気を含む、Ｃ１項からＣ１１項のいずれか一項に記載の方法。

上記の図では、様々な要素および／または構成要素を接続している実線がある場合、その実線は、機械的結合、電気的結合、流体結合、光学的結合、電磁結合、無線結合、およびその他の結合、ならびに／あるいはそれらの結合を組み合わせたものを表することがある。本明細書では、「結合される(coupled)」という用語は、直接的ならびに間接的に関連付けられることを意味する。例えば、部材Ａは、部材Ｂに直接的に関連付けられてもよく、または、例えば別の部材Ｃを介して部材Ｂに間接的に関連付けられてもよい。様々な開示済み要素の間のすべての関係が必ずしも表されるわけではないことを理解されたい。したがって、図面に示されているもの以外の結合も存在することがある。様々な要素および／または構成要素を表すブロックを接続する破線がある場合、その破線は、実線で表されたものと機能および目的が似ている結合を表すが、破線で表された結合は、選択的に提供されてもよく、あるいは本開示の代替例に関係していてもよい。同様に、破線で表される要素および／または構成要素がある場合、その要素は本開示の代替例を示す。実線および／または破線で示されている１以上の要素が、本開示の範囲から逸脱することなく特定例から除外され得る。環境要素がある場合、その要素は破線で表される。仮想（想像上の）要素が明瞭にするために示されることもある。当業者なら、各図に示されている形態のうちのいくつかは、図、他の作図、および／または付随する開示に記載されている他の形態を含める必要なく様々な方法で組み合わされ得ることを理解するであろうが、そのような１以上の組合せは本明細書に明確には記載されていない。同様に、提示される例に限定されない追加の形態は、本明細書に示され記載されている形態の一部または全部と組み合わされてもよい。

上記の図４では、ブロックは、動作および／または動作の各部分を表すことができ、様々なブロックを接続する線は、動作または動作の各部分の特定の順番または依存関係を何ら含意するものではない。破線で表されているブロックがある場合、そのブロックは代替動作および／または代替動作の各部分を示す。様々なブロックを接続する破線がある場合、その破線は、動作または動作の各部分の代替依存関係を表す。様々な開示済み動作の間のすべての依存関係が必ずしも表されていないことを理解されたい。本明細書に記載されている方法の動作を説明する図４および付随する開示は、動作が実行されるべき順序を必ず決定するものと解釈されるべきではない。むしろ、１つの例示的な順番が示されているが、動作の順序は適切な場合に変更され得ることを理解すべきである。したがって、いくつかの動作は、異なる順番でまたは実質的に同時に実行されてもよい。さらに、当業者なら、記載されているすべての動作が実行されなくてもよいことを理解するであろう。

前述の説明では、多くの特定の詳細が、これらの詳細の一部または全部なしに実施され得る開示済み概念の完全な理解を提供するために記述されている。他のインスタンスでは、既知の装置および／またはプロセスの詳細が、本開示を不必要に曖昧にするのを回避するために除外されている。いくつかの概念について具体例に関連して説明するが、これらの例は限定するものではないことを理解されたい。

特に指示がない限り、「第１の(first)」、「第２の(second)」などの用語は、本明細書では単にラベルとして用いられ、これらの用語が参照する項目に順序、位置、または階層の要件を課すものではない。さらに、例えば「第２の」項目への言及は、例えば「第１の」すなわち低い番号を付けられた項目、および／または、例えば「第３の（ｔｈｉｒｄ）」すなわち高い番号を付けられた項目の存在を必要とするまたは排除するものではない。

本明細書での「一例(one example)」への言及は、その例に関連して記載されている１以上の形態、構造、または特性が少なくとも１つの実施態様に含まれることを意味する。本明細書内の様々な箇所の「一例」という語句は、同じ例を参照する場合もありそうでない場合もある。

本明細書では、特定の機能を実行する「ように構成された(configured to)」システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、またはハードウェアは、確かに、さらなる変更後に特定の機能を実行する可能性を単に有するのではなく、何ら改変することなく特定の機能を実行することができる。言い換えると、特定の機能を実行する「ように構成された」システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、またはハードウェアは、具体的には、特定の機能を実行するために選択、生成、実装、利用、プログラム設定、および／または設計される。本明細書では、「〜ように構成された」は、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、またはハードウェアの既存の特徴を表し、既存の特徴により、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、またはハードウェアは、さらなる変更なしに特定の機能を実行することが可能になる。この開示の目的のために、特定の機能を実行する「ように構成される」ものとして記載されているシステム、装置、構造、物品、要素、構成要素、またはハードウェアは、付加的にまたは代替的に、その機能を実行する「ようになされた(adapted to)」かつ／または「よう動作する(operative to)」ものとして記述される場合がある。

本明細書で開示される１以上の装置および方法の様々な例は、種々の構成要素、形態、および機能性を含む。本明細書で開示される１以上の装置、システム、および方法の様々な例は、本明細書で開示される１以上の装置および方法の他の例のいずれかの構成要素、形態、および機能性のいずれかを任意に組み合わせて含むことがあり、そのような可能性はすべて本開示の範囲内にあることを意図していることが理解されるべきである。

本明細書に記載されている例の多くの変更形態は、前述の説明および関連図面に提示されている教示の恩恵を受ける、本開示が関係している当業者に思いつくであろう。

したがって、本開示は例示される具体例に限定されるべきでなく、変更形態および他の例は添付の特許請求の範囲内に含まれると意図されていることが理解されるべきである。さらに、前述の説明および関連図は、要素および／または機能の特定の例示的な組合せの状況で本開示の例を説明しているが、要素および／または機能の様々な組合せが添付の特許請求の範囲から逸脱することなく代替実施態様によって提供され得ることが理解されるべきである。したがって、添付の特許請求の範囲内の括弧に入った参照番号は単に例示目的で提示され、特許請求された主題の範囲を本開示内に提供されている具体例に限定するものではない。

１００ 航空機、１０２ 胴体、１０６ 翼、１０８ エンジン、１２０ 客室領域、１２０Ｐ 乗客座席領域、１３０ クラウン領域、１４０ 貨物／ビルジ領域、１７０ 空気乾燥パック、１８０ フレーム、１８１ フレーム部材、１８２ 縦通材、１８５ フレームベイ、１９０ 防振装置、２００ 空気乾燥システム、２０１ 第１の空気入口、２０２ 第２の空気入口、２０３ 第１の空気出口、２０４ 第２の空気出口、２０５ 第１のタービン、２０６ 第２のタービン、２０７ 圧縮機、２０８ 電気モーター、２０９ 水分離器、２１０ 熱交換器、２１１ 駆動機構、２１２ 第２の伝動装置、２１３ 駆動シャフト、２１４ 第１の伝動装置、２２０ 混合室、２３１ 導管、２３２ 導管、２３３ 導管、２３４ 導管、２３５ 導管、２３６ 導管、２３７ 導管、２３８ 導管、２３９ 導管、２４０ 凝縮水導管、２４１ 水分、２４２ 凝縮水導管、２５０ 第１の熱交換器入口、２５１ 圧縮機出口、２５２ 第１の熱交換器出口、２５３ 第１のタービンの入口、２５４ 第２のタービンの入口、２５５ 第２のタービンの出口、２５６ 第２の熱交換器入口、２５７ 第２の熱交換器出口、２５８ 第１のタービンの出口、２６５ 空気粒子分離器、２６６ 固体粒子、２６７ ヒータ、２７０ 回転軸線、２８０ 第２のタービン排気、２８１ 圧縮機排気、２９０ 客室空気、２９５ コントローラー、２９７ 第１の圧力センサ、２９８ 第２の圧力センサ、３００ 隔離領域、３１０ 外側外板、３１１ 内側表面、３２０ 航空機隔離材、３３０ カバー、３５０ 湿潤空気、３６０ 乾燥空気

Claims (14)

1. 湿潤空気（３５０）を受け入れる第１の空気入口（２０１）に結合された圧縮機（２０７）と、
   前記圧縮機（２０７）と流体流通する第１のタービン（２０５）であって、乾燥空気（３６０）を放出する第１の空気出口（２０３）に結合された第１のタービン（２０５）と、
   第２の空気入口（２０２）および第２の空気出口（２０４）に結合された第２のタービン（２０６）であって、前記第２の空気入口（２０２）と前記第２の空気出口（２０４）との間の圧力差によって引き起こされる空気流によって少なくとも部分的に駆動される第２のタービン（２０６）と、
   を備え、
   前記第２のタービン（２０６）は、駆動機構（２１１）によって前記圧縮機（２０７）および前記第１のタービン（２０５）に動作可能に結合され、それにより、前記第２のタービン（２０６）の回転が前記圧縮機（２０７）および前記第１のタービン（２０５）の回転を駆動する、空気乾燥システム（２００）。
2. 前記圧縮機（２０７）の出口（２５１）に結合される第１の熱交換器入口（２５０）を有する熱交換器（２１０）と、
   前記熱交換器（２１０）の第１の熱交換器出口（２５２）におよび前記第１のタービン（２０５）の入口（２５３）に結合された水分離器（２０９）と、
   をさらに備える、請求項１に記載の空気乾燥システム（２００）。
3. 前記第２のタービン（２０６）の出口（２５５）が前記熱交換器（２１０）の第２の熱交換器入口（２５６）に結合され、
   前記熱交換器（２１０）の第２の熱交換器出口（２５７）が前記第２の空気出口（２０４）に結合される、
   請求項２に記載の空気乾燥システム（２００）。
4. 前記水分離器（２０９）が、前記第２のタービン（２０６）の出口（２５５）に結合された凝縮水導管（２４０、２４２）を備え、それにより、前記熱交換器（２１０）の上流側または下流側で前記第２のタービン（２０６）の前記出口（２５５）に水分（２４１）を注入する、請求項３に記載の空気乾燥システム（２００）。
5. 前記第１のタービン（２０５）が、前記圧縮機（２０７）の出口（２５１）と前記第１の空気出口（２０３）との間の空気流圧力差によって少なくとも部分的に駆動される、請求項１から４のいずれか一項に記載の空気乾燥システム（２００）。
6. 前記駆動機構（２１１）に結合された電気モーター（２０８）をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の空気乾燥システム（２００）。
7. 前記乾燥空気（３６０）が、空気１ポンド当たり水約１０グレーン以下を有する空気を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の空気乾燥システム（２００）。
8. 前記乾燥空気（３６０）が、水の約氷点〜カ氏約０度の温度である、請求項１から７のいずれか一項に記載の空気乾燥システム（２００）。
9. 空気を乾燥させる方法であって、前記方法は、
   湿潤空気（３５０）を、第１の空気入口（２０１）を通って圧縮機（２０７）内に受け入れるステップと、
   乾燥空気（３６０）を第１のタービン（２０５）から第１の空気出口（２０３）を通って放出するステップであって、前記第１のタービン（２０５）が前記圧縮機（２０７）と流体流通する、ステップと、
   第２の空気入口（２０２）と第２の空気出口（２０４）との間の圧力差によって引き起こされる空気流で第２のタービン（２０６）を少なくとも部分的に駆動するステップであって、前記第２の空気入口（２０２）および前記第２の空気出口（２０４）が前記第２のタービン（２０６）に結合される、ステップと、
   前記圧縮機（２０７）および前記第１のタービン（２０５）の回転を前記第２のタービン（２０６）の回転で駆動機構（２１１）を介して少なくとも部分的に駆動するステップと、
   を含む方法。
10. 前記圧縮機（２０７）からの圧縮機排気（２８１）の温度を前記第１のタービン（２０５）の上流側の熱交換器（２１０）で低下させるステップと、
    前記熱交換器（２１０）と前記第１のタービン（２０５）との間の水分離器（２０９）で前記圧縮機排気（２８１）から水分（２４１）を分離するステップと、
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記水分離器（２０９）からの凝縮水を前記第２のタービン（２０６）の出口（２５５）に排出し、それにより、前記熱交換器（２１０）の上流側または下流側で前記第２のタービン（２０６）の前記出口（２５５）に水分（２４１）を注入するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１のタービン（２０５）を前記圧縮機（２０７）の出口（２５１）と前記第１の空気出口（２０３）との間の空気流圧力差で少なくとも部分的に駆動するステップをさらに含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記第２の空気入口（２０２）と前記第２の空気出口（２０４）との間の前記圧力差が前記第２のタービン（２０６）を駆動するのに不十分であるときに、前記圧縮機（２０７）、前記第１のタービン（２０５）、および前記第２のタービン（２０６）を電気モーター（２０８）で駆動するステップをさらに含む、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記乾燥空気（３６０）が、空気１ポンド当たり水約１０グレーン以下を有する空気を含む、請求項９から１３のいずれか一項に記載の方法。