JP2688383B2 - 酸素供給システム及び同システムを制御するための酸素濃度監視方法 - Google Patents
酸素供給システム及び同システムを制御するための酸素濃度監視方法Info
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- JP2688383B2 JP2688383B2 JP2257603A JP25760390A JP2688383B2 JP 2688383 B2 JP2688383 B2 JP 2688383B2 JP 2257603 A JP2257603 A JP 2257603A JP 25760390 A JP25760390 A JP 25760390A JP 2688383 B2 JP2688383 B2 JP 2688383B2
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- A61M2016/1025—Measuring a parameter of the content of the delivered gas the O2 concentration
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野及び発明が解決しようとする課題 本発明は、高圧容器内に貯蔵するために、ブースター
圧縮器が生成ガスに圧力をかけ、酸素センサーが生成ガ
ス中の酸素濃度を監視する、酸素濃度の高い生成ガスを
発生させるための圧力切換吸着装置に関する。
圧縮器が生成ガスに圧力をかけ、酸素センサーが生成ガ
ス中の酸素濃度を監視する、酸素濃度の高い生成ガスを
発生させるための圧力切換吸着装置に関する。
酸素濃度の高い生成ガスを製造するための、圧力切換
吸着技術の使用は公知である。加圧空気を複数の分子篩
い材料床に連続的に供給し、その空気中の窒素が篩いに
吸着され、一方、酸素は篩い材料床を通過する。これら
の床は周期的に大気に連絡させ、生成ガスを逆流させて
分子篩いから窒素を着脱させ、放出するもので、この方
法により、酸素濃度の高い生成ガス流を連続的に発生さ
せることができる。このような装置は酸素濃縮装置とも
呼ばれる。
吸着技術の使用は公知である。加圧空気を複数の分子篩
い材料床に連続的に供給し、その空気中の窒素が篩いに
吸着され、一方、酸素は篩い材料床を通過する。これら
の床は周期的に大気に連絡させ、生成ガスを逆流させて
分子篩いから窒素を着脱させ、放出するもので、この方
法により、酸素濃度の高い生成ガス流を連続的に発生さ
せることができる。このような装置は酸素濃縮装置とも
呼ばれる。
航空機では、酸素濃縮装置を使用して、高空飛行する
乗務員に酸素濃度の高い生成ガスを与えることができ
る。電力または加圧空気の低下により、あるいは濃縮装
置内のモーター又はバルブの故障により濃縮装置が使え
なくなった場合に備えて、呼吸用酸素の供給を必要とし
ない高度にその飛行機が下降するまでの時間、酸素を供
給するための予備酸素供給機構（BOS）を備えている。
そのような機構では、BOSは分子篩いを詰めた高圧容器
（ブレナム）でよく、これに濃縮装置により生成ガスが
充填される。戦闘用飛行機では、その内部の空間的な制
限のために、BOSの物理的な大きさは限られており、濃
縮装置の出力圧で、下降の際に乗務員を持ち堪えさせる
だけの十分な呼吸ガスをBOS内に貯蔵することは不可能
である。
乗務員に酸素濃度の高い生成ガスを与えることができ
る。電力または加圧空気の低下により、あるいは濃縮装
置内のモーター又はバルブの故障により濃縮装置が使え
なくなった場合に備えて、呼吸用酸素の供給を必要とし
ない高度にその飛行機が下降するまでの時間、酸素を供
給するための予備酸素供給機構（BOS）を備えている。
そのような機構では、BOSは分子篩いを詰めた高圧容器
（ブレナム）でよく、これに濃縮装置により生成ガスが
充填される。戦闘用飛行機では、その内部の空間的な制
限のために、BOSの物理的な大きさは限られており、濃
縮装置の出力圧で、下降の際に乗務員を持ち堪えさせる
だけの十分な呼吸ガスをBOS内に貯蔵することは不可能
である。
例えば、乗員２名に対して、毎分26リットルの流量で
呼吸ガスを８分間供給する必要があろう。濃縮装置の出
口圧が60psig程度であれば、BOSに通常割り当てられる
空間内に十分な量の生成ガスを貯蔵することは不可能で
ある。そのため、妥当な大きさの貯蔵高圧容器に必要量
の生成ガスを収容できる様に、増圧装置又はブースター
圧縮器を使用して、BOSに送る生成ガスの圧力を増加さ
せるとよい。
呼吸ガスを８分間供給する必要があろう。濃縮装置の出
口圧が60psig程度であれば、BOSに通常割り当てられる
空間内に十分な量の生成ガスを貯蔵することは不可能で
ある。そのため、妥当な大きさの貯蔵高圧容器に必要量
の生成ガスを収容できる様に、増圧装置又はブースター
圧縮器を使用して、BOSに送る生成ガスの圧力を増加さ
せるとよい。
先行技術のブースター圧縮器は、シャトルバルブから
なる循環装置を必要としている。シャトルバルブは、駆
動ピストンにより作動する２つのパイロットバルブによ
り空気式に駆動及び制御される。これらの部品は摩耗し
易く、濃縮装置をさらに複雑にし、高価なものにする。
なる循環装置を必要としている。シャトルバルブは、駆
動ピストンにより作動する２つのパイロットバルブによ
り空気式に駆動及び制御される。これらの部品は摩耗し
易く、濃縮装置をさらに複雑にし、高価なものにする。
また、生成ガスの酸素濃度が高い場合にのみ濃縮装置
の生成ガスをBOSに充填し、濃縮装置から出る気体の酸
素濃度が低い場合には乗員の呼吸ガス供給を濃縮装置か
らBOSに切り換える、自動制御装置を備えるのが望まし
い。このためには、酸素濃度を正確に指示し、航空機の
温度および圧力環境内で使用するのに適した酸素センサ
ーが必要である。
の生成ガスをBOSに充填し、濃縮装置から出る気体の酸
素濃度が低い場合には乗員の呼吸ガス供給を濃縮装置か
らBOSに切り換える、自動制御装置を備えるのが望まし
い。このためには、酸素濃度を正確に指示し、航空機の
温度および圧力環境内で使用するのに適した酸素センサ
ーが必要である。
課題を解決するための手段 本発明では、高圧容器内に貯蔵できるガスの量を増加
させるために、ブースターコンプレッサーを使用して、
濃縮装置から出る生成ガスの圧力を増加させる。このブ
ースターコンプレッサーは、一つに連結した２つの可動
ピストン、およびコンプレッサーを通るガスの流量を制
御する一連の逆止め弁からなる。ピストンの一つは、濃
縮装置内の回転弁から来る圧縮空気により駆動され、他
のピストンは生成ガスを圧縮して高圧容器に送る。
させるために、ブースターコンプレッサーを使用して、
濃縮装置から出る生成ガスの圧力を増加させる。このブ
ースターコンプレッサーは、一つに連結した２つの可動
ピストン、およびコンプレッサーを通るガスの流量を制
御する一連の逆止め弁からなる。ピストンの一つは、濃
縮装置内の回転弁から来る圧縮空気により駆動され、他
のピストンは生成ガスを圧縮して高圧容器に送る。
濃縮装置生成ガスの少量の試料を使い、酸素センサー
で酸素濃度を監視する。酸素濃度があらゆる高度で使用
できる水準に達すると、濃縮装置から出る生成ガスはブ
ースターコンプレッサーに流れ、高圧容器を充填する。
その後、濃縮装置からパイロットに送られる生成ガスの
濃度が、特定の高度で必要な濃度以下に下がると、高圧
容器内に貯蔵されているガスを乗員に供給する。
で酸素濃度を監視する。酸素濃度があらゆる高度で使用
できる水準に達すると、濃縮装置から出る生成ガスはブ
ースターコンプレッサーに流れ、高圧容器を充填する。
その後、濃縮装置からパイロットに送られる生成ガスの
濃度が、特定の高度で必要な濃度以下に下がると、高圧
容器内に貯蔵されているガスを乗員に供給する。
したがって、本発明の目的は、高圧容器内の生成ガス
の圧力を高くして、高圧容器内に貯蔵できるガスの量を
増加させるためのブースターコンプレッサーを備えた、
酸素濃縮装置を提供することである。
の圧力を高くして、高圧容器内に貯蔵できるガスの量を
増加させるためのブースターコンプレッサーを備えた、
酸素濃縮装置を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、生成ガスの酸素濃度を監
視するための酸素センサーを備えた、酸素濃縮装置を提
供することである。
視するための酸素センサーを備えた、酸素濃縮装置を提
供することである。
本発明のもう一つの目的は、濃縮装置が故障した場
合、あるいは濃縮装置への電力または空気供給が低下し
た場合に起こる様な、濃縮装置から来る生成ガスの酸素
濃度が妥当な水準以下に低下した場合に酸素を送るため
の、予備酸素供給機構を備えた酸素濃縮装置を提供する
ことである。
合、あるいは濃縮装置への電力または空気供給が低下し
た場合に起こる様な、濃縮装置から来る生成ガスの酸素
濃度が妥当な水準以下に低下した場合に酸素を送るため
の、予備酸素供給機構を備えた酸素濃縮装置を提供する
ことである。
本発明の別の目的は、生成ガスの酸素濃度が妥当な水
準よりも高い場合は高圧容器の充填を制御し、濃縮装置
から来る生成ガスの酸素濃度が妥当な水準より低い場合
には高圧容器からの配送を制御するための、酸素センサ
ーを備えた酸素濃縮装置を提供することである。
準よりも高い場合は高圧容器の充填を制御し、濃縮装置
から来る生成ガスの酸素濃度が妥当な水準より低い場合
には高圧容器からの配送を制御するための、酸素センサ
ーを備えた酸素濃縮装置を提供することである。
以下に、本発明のこれらの、および他の目的を添付の
図面を参照しながら説明するが、図面中で使用する番号
は説明文中で使用する番号に対応している。
図面を参照しながら説明するが、図面中で使用する番号
は説明文中で使用する番号に対応している。
好ましい実施形態の説明 第1A図は、全体的に番号（10）で表わす濃縮装置およ
びブースターの機構を示す。濃縮装置機構（10）は、濃
縮装置（15）、圧力ブースター（16）、BOS貯蔵高圧容
器（17）、および監視制御装置（18）からなる。濃縮装
置機構（10）は、複数の空気管および電線により、第1B
図に示す。パネルに取り付けた一つ以上の調整器（19）
と結合している。当業者なら分かる様に、パネルに取り
付けた各調整器（19）は、乗員に生成ガスを配送するマ
スク（図には示していない）と接続している。
びブースターの機構を示す。濃縮装置機構（10）は、濃
縮装置（15）、圧力ブースター（16）、BOS貯蔵高圧容
器（17）、および監視制御装置（18）からなる。濃縮装
置機構（10）は、複数の空気管および電線により、第1B
図に示す。パネルに取り付けた一つ以上の調整器（19）
と結合している。当業者なら分かる様に、パネルに取り
付けた各調整器（19）は、乗員に生成ガスを配送するマ
スク（図には示していない）と接続している。
第1A図に示すように、濃縮装置（15）は、フィルター
（22）および遮断弁と調整器（23）に接続した空気の入
り口（21）を有する。差圧計（24）は、フィルター（2
2）、および制御安全弁（26）および流量制御器（27）
を含むライン（25）に接続している。ガス抜き（29）を
備えた調整器制御弁（28）は、以下にさらに詳しく説明
するように高圧容器内（17）の圧力を関知し、流量制御
器（27）、制御安全弁（26）、および調整器（23）に接
続している。
（22）および遮断弁と調整器（23）に接続した空気の入
り口（21）を有する。差圧計（24）は、フィルター（2
2）、および制御安全弁（26）および流量制御器（27）
を含むライン（25）に接続している。ガス抜き（29）を
備えた調整器制御弁（28）は、以下にさらに詳しく説明
するように高圧容器内（17）の圧力を関知し、流量制御
器（27）、制御安全弁（26）、および調整器（23）に接
続している。
電気モータ（30）は、２つの分子篩い床（32）に交互
に空気を送る回転弁（31）を駆動する。床（32）の出口
は逆止め弁（33）および流量抑制器（36）を含むパージ
ライン（34）に接続し、床（32）の入り口は、回転弁
（31）により、交互にパージガス抜き（35）に接続す
る。逆止め弁（33）は、濃縮装置出口（37）および圧力
スイッチ（38）に接続している。
に空気を送る回転弁（31）を駆動する。床（32）の出口
は逆止め弁（33）および流量抑制器（36）を含むパージ
ライン（34）に接続し、床（32）の入り口は、回転弁
（31）により、交互にパージガス抜き（35）に接続す
る。逆止め弁（33）は、濃縮装置出口（37）および圧力
スイッチ（38）に接続している。
濃縮装置出口は、BOS充填用二方電磁弁（41）、ライ
ン（40）、監視制御装置（18）内の自己試験用三方電磁
弁（42）、および出口フィルター（45）（第1B図に示
す）に接続した生成ガス配送用三方電磁弁（43）に接続
している。BOS充填用電磁弁（41）はライン（45）によ
り、圧力ブースター（16）の圧縮シリンダー（46）に生
成ガスを送る二つの逆止め弁（44）に接続している。圧
縮シリンダー（46）内の圧縮ピストン（47）は、棒（4
8）により、駆動シリンダー（51）内のより大型の駆動
ピストン（49）に接続している。駆動シリンダー（51）
は、二つのライン（52および53）により、回転弁（31）
から交互に空気を受け、その二つのライン（52および5
3）の一つは逆止め弁（54）およびブースター制御弁（5
7）に接続したガス抜きライン（56）を含む。圧縮シリ
ンダー（46）の二つの出口（58）は、逆止め弁（59）お
よびブースター出口（61）に接続している。ブースター
出口（61）からつながつている圧力タップ（62）はブー
スター制御弁（57）および調整器制御弁（28）に接続し
ている。ブースター出口（61）は、高圧容器（17）に接
続し、圧力タップ（63）を通して圧力安全弁（64）に、
および導管（97）を通して生成ガス配送用の電磁弁（4
3）に、さらにパネルに取り付けた調整器（19）内の圧
力計（87）に接続されている。
ン（40）、監視制御装置（18）内の自己試験用三方電磁
弁（42）、および出口フィルター（45）（第1B図に示
す）に接続した生成ガス配送用三方電磁弁（43）に接続
している。BOS充填用電磁弁（41）はライン（45）によ
り、圧力ブースター（16）の圧縮シリンダー（46）に生
成ガスを送る二つの逆止め弁（44）に接続している。圧
縮シリンダー（46）内の圧縮ピストン（47）は、棒（4
8）により、駆動シリンダー（51）内のより大型の駆動
ピストン（49）に接続している。駆動シリンダー（51）
は、二つのライン（52および53）により、回転弁（31）
から交互に空気を受け、その二つのライン（52および5
3）の一つは逆止め弁（54）およびブースター制御弁（5
7）に接続したガス抜きライン（56）を含む。圧縮シリ
ンダー（46）の二つの出口（58）は、逆止め弁（59）お
よびブースター出口（61）に接続している。ブースター
出口（61）からつながつている圧力タップ（62）はブー
スター制御弁（57）および調整器制御弁（28）に接続し
ている。ブースター出口（61）は、高圧容器（17）に接
続し、圧力タップ（63）を通して圧力安全弁（64）に、
および導管（97）を通して生成ガス配送用の電磁弁（4
3）に、さらにパネルに取り付けた調整器（19）内の圧
力計（87）に接続されている。
監視制御装置（18）は、自己試験電磁弁（42）を含む
が、これは流量抑制器（67）を通して酸素センサー（6
6）に接続しており、絶対圧力調整器（68）およびガス
抜き（69）を通して大気中に通じている。圧力変換器
（70）は、圧力感知ライン（71）により操縦室（80）に
接続しており、空気ライン（72）が自己試験電磁弁（4
2）を回転弁（31）の入り口に接続している。監視制御
装置（18）は、電源（73）、および操縦室（80）（第1B
図）内に位置する校正試験スイッチ（75）、ビルト−イ
ン−テスト（BIT）スイッチ（88）、モード選択スイッ
チ（89）および入−切スイッチ（86）に接続している。
監視制御装置は信号を、低酸素および低圧力の両方を示
す操縦室（80）内の警告灯（93）、および閉鎖弁および
調整器（23）、回転弁（31）用のモーター（30）、BOS
充填用電磁弁（41）、および生成ガス配送用電磁弁（4
3）に送る。監視制御装置（18）は、第４〜７図に関し
てより詳しく説明する。
が、これは流量抑制器（67）を通して酸素センサー（6
6）に接続しており、絶対圧力調整器（68）およびガス
抜き（69）を通して大気中に通じている。圧力変換器
（70）は、圧力感知ライン（71）により操縦室（80）に
接続しており、空気ライン（72）が自己試験電磁弁（4
2）を回転弁（31）の入り口に接続している。監視制御
装置（18）は、電源（73）、および操縦室（80）（第1B
図）内に位置する校正試験スイッチ（75）、ビルト−イ
ン−テスト（BIT）スイッチ（88）、モード選択スイッ
チ（89）および入−切スイッチ（86）に接続している。
監視制御装置は信号を、低酸素および低圧力の両方を示
す操縦室（80）内の警告灯（93）、および閉鎖弁および
調整器（23）、回転弁（31）用のモーター（30）、BOS
充填用電磁弁（41）、および生成ガス配送用電磁弁（4
3）に送る。監視制御装置（18）は、第４〜７図に関し
てより詳しく説明する。
ここで第1B図に関して、パネルに取り付けた調整器
（19）、警告灯（93）および校正試験スイッチ（75）は
すべて操縦室（80）内に取り付けてある。パネルに取り
付けた調整器（19）は、入−切スイッチ（86）、高圧容
器の圧力計（87）、BITスイッチ（88）とBIT灯（91）、
およびモード選択スイッチ（89）を含む。
（19）、警告灯（93）および校正試験スイッチ（75）は
すべて操縦室（80）内に取り付けてある。パネルに取り
付けた調整器（19）は、入−切スイッチ（86）、高圧容
器の圧力計（87）、BITスイッチ（88）とBIT灯（91）、
およびモード選択スイッチ（89）を含む。
次に第２図に関して、監視制御装置（18）内の酸素セ
ンサー（66）をより詳細に示す。酸素センサー（66）
は、ZrO2‐Y2O3およびその両側に取り付けた電極（77）
からなるジルコニア電解質素子（76）を含む。拡散孔
（79）を有する中空の蓋（78）が素子（76）の上に取り
付けてあり、その蓋（78）に電源に接続するためのリー
ド線（82）を有する加熱器（81）が取り付けてある。
ンサー（66）をより詳細に示す。酸素センサー（66）
は、ZrO2‐Y2O3およびその両側に取り付けた電極（77）
からなるジルコニア電解質素子（76）を含む。拡散孔
（79）を有する中空の蓋（78）が素子（76）の上に取り
付けてあり、その蓋（78）に電源に接続するためのリー
ド線（82）を有する加熱器（81）が取り付けてある。
次に第３図に関して、分子篩いを詰めた高圧容器（1
7）のすぐ隣に圧力ブースター（16）を示す。高圧容器
（17）には、必要に応じて生成ガスを放出するための、
および隣接する、また離れたとこにある追加の高圧容器
に接続するための導管（97）を取り付けてある。図に示
すように、回転弁から駆動シリンダー（51）に配送する
空気により圧縮シリンダー（46）中の生成ガスを圧縮す
るために、駆動ピストン（49）の直径は圧縮ピストン
（47）の直径よりも大きい。
7）のすぐ隣に圧力ブースター（16）を示す。高圧容器
（17）には、必要に応じて生成ガスを放出するための、
および隣接する、また離れたとこにある追加の高圧容器
に接続するための導管（97）を取り付けてある。図に示
すように、回転弁から駆動シリンダー（51）に配送する
空気により圧縮シリンダー（46）中の生成ガスを圧縮す
るために、駆動ピストン（49）の直径は圧縮ピストン
（47）の直径よりも大きい。
第4Aおよび4B図は、監視制御装置（18）および操縦室
（80）内のパネルに取り付けた装置への接続を詳細に示
す。二つ以上の調整器（19）を備えていることがあり、
各調整器（19）上の入−切スイッチ（86）がリレーおよ
び整相コンデンサー（106）の回路に接続してあり、そ
の回路は電力変換器（107）に接続してある。リレーお
よび整相コンデンサー（106）は、第１図に示す閉鎖弁
（23）および回転弁（31）のモーター（30）に接続して
ある。電力変換器（107）は、濃縮装置の、必要とする
様々な部分に＋５ボルトおよび±15ボルトの電力を与え
る。入−切スイッチ（86）は、三方電磁制御器（111）
に接続され、その制御器はライン（109）により第１図
に示す三方電磁弁（43）に接続してある。
（80）内のパネルに取り付けた装置への接続を詳細に示
す。二つ以上の調整器（19）を備えていることがあり、
各調整器（19）上の入−切スイッチ（86）がリレーおよ
び整相コンデンサー（106）の回路に接続してあり、そ
の回路は電力変換器（107）に接続してある。リレーお
よび整相コンデンサー（106）は、第１図に示す閉鎖弁
（23）および回転弁（31）のモーター（30）に接続して
ある。電力変換器（107）は、濃縮装置の、必要とする
様々な部分に＋５ボルトおよび±15ボルトの電力を与え
る。入−切スイッチ（86）は、三方電磁制御器（111）
に接続され、その制御器はライン（109）により第１図
に示す三方電磁弁（43）に接続してある。
ビルト−イン−テストスイッチ（88）は、20秒の時間
を有するセルフ−テストタイマー（112）に接続してあ
り、そのスイッチ上のライト（91）はラッチ（133）に
接続してある。モード選択スイッチ（89）は遅延を伴う
モード選択（113）に接続し、それはさらに基準O2レベ
ル近似回路（114）に接続している。このレベル近似回
路（114）はさらに、感知ライン（71）を通して操縦室
（80）内の圧力を測定し、飛行機操縦室の高度を表わす
信号を発生する圧力変換器（70）に接続している。この
圧力変換器（70）の出力は、高度検出器（117）にも接
続している。レベル近似回路（114）は、酸素センサー
（66）から信号調節回路（121）を通して信号を受け取
るレベル比較器（118）の回路に接続している。酸素セ
ンサー（66）は、三方電磁弁（42）を通して生成ガスま
たは空気を受取り、調整器（68）を通して大気中に放出
する。酸素センサー（66）は、加熱器制御装置（83）を
通して給電される加熱器（81）を含む。
を有するセルフ−テストタイマー（112）に接続してあ
り、そのスイッチ上のライト（91）はラッチ（133）に
接続してある。モード選択スイッチ（89）は遅延を伴う
モード選択（113）に接続し、それはさらに基準O2レベ
ル近似回路（114）に接続している。このレベル近似回
路（114）はさらに、感知ライン（71）を通して操縦室
（80）内の圧力を測定し、飛行機操縦室の高度を表わす
信号を発生する圧力変換器（70）に接続している。この
圧力変換器（70）の出力は、高度検出器（117）にも接
続している。レベル近似回路（114）は、酸素センサー
（66）から信号調節回路（121）を通して信号を受け取
るレベル比較器（118）の回路に接続している。酸素セ
ンサー（66）は、三方電磁弁（42）を通して生成ガスま
たは空気を受取り、調整器（68）を通して大気中に放出
する。酸素センサー（66）は、加熱器制御装置（83）を
通して給電される加熱器（81）を含む。
レベル比較装置回路（118）は、高圧容器（17）の充
填を制御する二方電磁弁（41）にライン（120）を通し
て制御信号を送り、また、論理回路（131）に低酸素信
号をライン（122）を通して、校正信号をライン（123）
を通して送る。論理回路（131）は、校正チェックタイ
マー（132）を通して校正試験スイッチ（75）に接続さ
れている。論理回路（131）は、警告信号を、ライン（1
46）を通して三方電磁制御器（111）、操縦室内の警告
灯（93）、およびラッチング回路（133）に送る。ラッ
チング回路（133）は、ANDゲート（143）の出力に接続
した第一の入力（138）、論理回路（131）の警告出力
（146）に接続した第二の入力（139）、ラッチ入力（14
0）、および負のラッチ入力（141）を有する。ラッチ
（133）の出力（142）は、操縦室内のBITライト（91）
に接続している。ANDゲート（143）の入力は発振器（13
6）に接続し、ORゲート（144）の出力およびORゲート
（144）の入力は、CAL-CHECKタイマー（132）およびセ
ルフ−テストタイマー（112）に接続している。ORゲー
ト（134）の出力は三方電磁弁（42）に接続している。
セルフ−テストタイマー（112）は電力変換器（107）に
接続したパワーアップ回路（137）に接続している。
填を制御する二方電磁弁（41）にライン（120）を通し
て制御信号を送り、また、論理回路（131）に低酸素信
号をライン（122）を通して、校正信号をライン（123）
を通して送る。論理回路（131）は、校正チェックタイ
マー（132）を通して校正試験スイッチ（75）に接続さ
れている。論理回路（131）は、警告信号を、ライン（1
46）を通して三方電磁制御器（111）、操縦室内の警告
灯（93）、およびラッチング回路（133）に送る。ラッ
チング回路（133）は、ANDゲート（143）の出力に接続
した第一の入力（138）、論理回路（131）の警告出力
（146）に接続した第二の入力（139）、ラッチ入力（14
0）、および負のラッチ入力（141）を有する。ラッチ
（133）の出力（142）は、操縦室内のBITライト（91）
に接続している。ANDゲート（143）の入力は発振器（13
6）に接続し、ORゲート（144）の出力およびORゲート
（144）の入力は、CAL-CHECKタイマー（132）およびセ
ルフ−テストタイマー（112）に接続している。ORゲー
ト（134）の出力は三方電磁弁（42）に接続している。
セルフ−テストタイマー（112）は電力変換器（107）に
接続したパワーアップ回路（137）に接続している。
次に第５図に関して、曲線（150）は、稀釈モード
（濃縮装置出力100％未満）または100％モード（純濃縮
装置出力）における、高度の関数としてのその系に必要
な最小酸素出力を示す。曲線（151）は、酸素分圧（P
O2）を330mmHgに保持した、稀釈モードにおける系の出
力に対する、高度の関数としての調整器への最小酸素濃
度を示す。曲線（152）は、263mmHgPO2に保持した100％
モードにおける系の出力に対する、高度の関数としての
最小酸素濃度を示す。曲線（153）は、稀釈モードにお
ける系により配送し得る最大酸素濃度を示す。
（濃縮装置出力100％未満）または100％モード（純濃縮
装置出力）における、高度の関数としてのその系に必要
な最小酸素出力を示す。曲線（151）は、酸素分圧（P
O2）を330mmHgに保持した、稀釈モードにおける系の出
力に対する、高度の関数としての調整器への最小酸素濃
度を示す。曲線（152）は、263mmHgPO2に保持した100％
モードにおける系の出力に対する、高度の関数としての
最小酸素濃度を示す。曲線（153）は、稀釈モードにお
ける系により配送し得る最大酸素濃度を示す。
第６図は、ビルト−イン−テスト中の時間の関数とし
ての、酸素センサー（66）の電圧出力VO2を示す。電圧
出力曲線（156）は20秒間の試験期間内に、警告レベル
（157）より下に下降し、この系が適切に機能している
ことを示している。
ての、酸素センサー（66）の電圧出力VO2を示す。電圧
出力曲線（156）は20秒間の試験期間内に、警告レベル
（157）より下に下降し、この系が適切に機能している
ことを示している。
第７図は、校正試験中の時間の関数としての、酸素セ
ンサーの電圧出力VO2を示す。曲線（156）は、２分の試
験期間内に、警告レベル（157）より下に下降し、限界
（162および163）の間の校正閾にはいる。
ンサーの電圧出力VO2を示す。曲線（156）は、２分の試
験期間内に、警告レベル（157）より下に下降し、限界
（162および163）の間の校正閾にはいる。
濃縮装置の運転 加圧空気を入り口（21）に接続し、フィルター（22）
で濾過して水分および微粒物質を除去し、調整器（23）
により圧力を調整し、回転弁（31）に導く、調整器（2
3）は回転弁（31）への空気の圧力を、以下により詳細
に説明する様に、ブースター（16）が作動して高圧容器
（17）内の生成ガスを加圧しているか、否かに応じて、
二つの圧力の内の一つに保持する。回転弁（31）が、分
子篩いの床（32）に加圧空気を交互に供給し、酸素濃度
の高い生成ガスが逆止め弁（33）を通って濃縮装置出口
（37）に向かう。床（32）の一つからくる生成ガスの一
部は、流量抑制器（36）を通り、他方の床を通って逆洗
し、そこから窒素を脱着し、その窒素をパージガス抜き
（35）を通して大気中に放出する。
で濾過して水分および微粒物質を除去し、調整器（23）
により圧力を調整し、回転弁（31）に導く、調整器（2
3）は回転弁（31）への空気の圧力を、以下により詳細
に説明する様に、ブースター（16）が作動して高圧容器
（17）内の生成ガスを加圧しているか、否かに応じて、
二つの圧力の内の一つに保持する。回転弁（31）が、分
子篩いの床（32）に加圧空気を交互に供給し、酸素濃度
の高い生成ガスが逆止め弁（33）を通って濃縮装置出口
（37）に向かう。床（32）の一つからくる生成ガスの一
部は、流量抑制器（36）を通り、他方の床を通って逆洗
し、そこから窒素を脱着し、その窒素をパージガス抜き
（35）を通して大気中に放出する。
ブースターの運転 ブースター駆動ピストン（49）は、濃縮装置の回転弁
（31）から来る空気により駆動する。第1A図に関して、
回転弁が分子篩い床（１）に空気を送っている時は、ラ
イン（53）からの空気圧は駆動ピストンを左に押す。同
時に、回転弁がピストン（49）の反対側にある空気を弁
（57）、ライン（56）、およびパージガス抜き（35）を
通して放出する。同時に、生成ガスは弁（41）から右側
の逆止め弁（44）を通ってコンプレッサーシリンダー
（46）に入り、コンプレッサーピストン（47）が生成ガ
スを圧縮し、その生成ガスは左側の出口（58）、逆止め
弁（59）、およびブースター出口（61）を通って生成ガ
ス貯蔵用の高圧容器（17）に流れる。この行程が完了し
た後、ブースターポンプは、回転弁（31）が篩い床
（２）に圧力をかけ始めるまで、戻り行程を遅延させ、
それから空気がライン（52）および弁（54）を通して駆
動ピストン（49）を右に押す。これによって、コンプレ
ッサーピストン（47）の右側にある生成ガスを圧縮す
る。このようにして、ピストン（47）の左または右への
各行程は、生成ガスを圧縮するので、圧縮行程である。
（31）から来る空気により駆動する。第1A図に関して、
回転弁が分子篩い床（１）に空気を送っている時は、ラ
イン（53）からの空気圧は駆動ピストンを左に押す。同
時に、回転弁がピストン（49）の反対側にある空気を弁
（57）、ライン（56）、およびパージガス抜き（35）を
通して放出する。同時に、生成ガスは弁（41）から右側
の逆止め弁（44）を通ってコンプレッサーシリンダー
（46）に入り、コンプレッサーピストン（47）が生成ガ
スを圧縮し、その生成ガスは左側の出口（58）、逆止め
弁（59）、およびブースター出口（61）を通って生成ガ
ス貯蔵用の高圧容器（17）に流れる。この行程が完了し
た後、ブースターポンプは、回転弁（31）が篩い床
（２）に圧力をかけ始めるまで、戻り行程を遅延させ、
それから空気がライン（52）および弁（54）を通して駆
動ピストン（49）を右に押す。これによって、コンプレ
ッサーピストン（47）の右側にある生成ガスを圧縮す
る。このようにして、ピストン（47）の左または右への
各行程は、生成ガスを圧縮するので、圧縮行程である。
二方電磁弁（41）が開いている限り、高圧容器が十分
に充填されるまでこの工程が続く。二方電磁弁（41）が
閉じると、生成ガスはコンプレッサーシリンダー（46）
に流れず、高圧容器（17）に生成ガスが貯蔵されない。
高圧容器の最大圧力は圧力安全弁（64）により制限さ
れ、最大入り口空気圧および駆動ピストン（49）のコン
プレッサーピストン（47）に対する大きさの比により決
定される。高圧容器の最大圧力に達した場合、圧力ブー
スターは自動的に停止し、BOS（17）が十分に充填され
ている限り必要としない入り口空気を保持する。ライン
（61および62）内の高圧容器の圧力が増加し、ブースタ
ー制御弁（57）を閉鎖位置に押し、これによって駆動シ
リンダー（51）の左側のガス抜きを阻止することによっ
て、ブースターは停止する。次いで、高圧容器の圧力が
低下し、停止弁（57）を開き、駆動ピストン（49）の圧
力サイクルを再開するまで、ピストン（49）はブースタ
ー室の右側に留まる。この機構により、高圧容器は加圧
ガスにより確実に、十分に充填される。
に充填されるまでこの工程が続く。二方電磁弁（41）が
閉じると、生成ガスはコンプレッサーシリンダー（46）
に流れず、高圧容器（17）に生成ガスが貯蔵されない。
高圧容器の最大圧力は圧力安全弁（64）により制限さ
れ、最大入り口空気圧および駆動ピストン（49）のコン
プレッサーピストン（47）に対する大きさの比により決
定される。高圧容器の最大圧力に達した場合、圧力ブー
スターは自動的に停止し、BOS（17）が十分に充填され
ている限り必要としない入り口空気を保持する。ライン
（61および62）内の高圧容器の圧力が増加し、ブースタ
ー制御弁（57）を閉鎖位置に押し、これによって駆動シ
リンダー（51）の左側のガス抜きを阻止することによっ
て、ブースターは停止する。次いで、高圧容器の圧力が
低下し、停止弁（57）を開き、駆動ピストン（49）の圧
力サイクルを再開するまで、ピストン（49）はブースタ
ー室の右側に留まる。この機構により、高圧容器は加圧
ガスにより確実に、十分に充填される。
実使用において、分子篩いを詰めた高圧容器中の生成
ガス圧力を約５のファクターだけ増加させることによっ
て、その高圧容器の貯蔵容量が約３のファクターだけ増
加することが分かっている。当業者から分かるように、
篩いを詰めた高圧容器の圧力増加時の比例貯蔵容量増加
は、篩いを含まない高圧容器の圧力増加時の比例容量増
加ほど大きくはないが、篩いを詰めた高圧容器の圧力増
加時の総容量は、篩いを含まない高圧容器の圧力増加時
の総容量よりも大きい。
ガス圧力を約５のファクターだけ増加させることによっ
て、その高圧容器の貯蔵容量が約３のファクターだけ増
加することが分かっている。当業者から分かるように、
篩いを詰めた高圧容器の圧力増加時の比例貯蔵容量増加
は、篩いを含まない高圧容器の圧力増加時の比例容量増
加ほど大きくはないが、篩いを詰めた高圧容器の圧力増
加時の総容量は、篩いを含まない高圧容器の圧力増加時
の総容量よりも大きい。
調整器制御弁（28）はブースター制御弁（57）に機械
的に結合しており、高圧容器（17）が十分に充填されて
いるためにブースター制御弁（57）が閉じると、調整器
制御弁（28）が圧力調整器のライン（25）からの空気圧
をガス抜き（29）を通して大気中に放出する。調整器制
御弁（28）は閉鎖弁および調整器（23）にライン（25）
により接続しており、通常は、ライン（25）の圧力が調
整器（23）の作動を制御する。調整器制御弁（28）がガ
ス抜き（29）を閉じると、ライン（25）内の圧力は約30
psigまで蓄積し、この点で圧力は安全弁（26）により放
出される。これにより、調整器（23）は、約55psigで調
整することができる。しかし、制御弁（28）がガス抜き
（29）を大気中に開くと、調整器（23）は25psigで調整
する。
的に結合しており、高圧容器（17）が十分に充填されて
いるためにブースター制御弁（57）が閉じると、調整器
制御弁（28）が圧力調整器のライン（25）からの空気圧
をガス抜き（29）を通して大気中に放出する。調整器制
御弁（28）は閉鎖弁および調整器（23）にライン（25）
により接続しており、通常は、ライン（25）の圧力が調
整器（23）の作動を制御する。調整器制御弁（28）がガ
ス抜き（29）を閉じると、ライン（25）内の圧力は約30
psigまで蓄積し、この点で圧力は安全弁（26）により放
出される。これにより、調整器（23）は、約55psigで調
整することができる。しかし、制御弁（28）がガス抜き
（29）を大気中に開くと、調整器（23）は25psigで調整
する。
この運転により、ブースター（16）による加圧および
高圧容器（17）中の貯蔵を行なうために、生成ガスの圧
力を濃縮装置出口（37）で55psigより僅かに低くし、高
圧容器（17）が十分に充填され、同時にブースターを停
止したときに、濃縮装置床の入り口圧を25psigに下げる
ことによって、濃縮装置の空気消費を低下させる。
高圧容器（17）中の貯蔵を行なうために、生成ガスの圧
力を濃縮装置出口（37）で55psigより僅かに低くし、高
圧容器（17）が十分に充填され、同時にブースターを停
止したときに、濃縮装置床の入り口圧を25psigに下げる
ことによって、濃縮装置の空気消費を低下させる。
酸素センサーの作動 酸素センサーの活性素子、ジルコニア電解質素子（7
6）は、市販の固体電流制限酸素センサーであるが、素
子の出力は温度と圧力により異なるので、航空機内で十
分な性能を得るためには改良が必要である。加熱器（8
1）は、周囲温度に関係なく、素子（76）を400〜600℃
の運転温度に維持するが、センサーの応答は高温におけ
る方が早いので、600℃に近い温度が好ましいことが分
かっている。センサー（66）への生成ガスの流量は流量
抑制器（67）により制御し、濃縮装置出口（37）に生じ
得る急激な、および定期的な圧力変動から酸素センサー
（66）を隔離する。絶対圧調整器（68）は、ガス抜き
（69）により大気中に通じており、高度の変化により引
き起こされる、周囲圧力に依存するセンサー出力の変動
を防止するために、センサーを一定圧力に維持する。
6）は、市販の固体電流制限酸素センサーであるが、素
子の出力は温度と圧力により異なるので、航空機内で十
分な性能を得るためには改良が必要である。加熱器（8
1）は、周囲温度に関係なく、素子（76）を400〜600℃
の運転温度に維持するが、センサーの応答は高温におけ
る方が早いので、600℃に近い温度が好ましいことが分
かっている。センサー（66）への生成ガスの流量は流量
抑制器（67）により制御し、濃縮装置出口（37）に生じ
得る急激な、および定期的な圧力変動から酸素センサー
（66）を隔離する。絶対圧調整器（68）は、ガス抜き
（69）により大気中に通じており、高度の変化により引
き起こされる、周囲圧力に依存するセンサー出力の変動
を防止するために、センサーを一定圧力に維持する。
運転中は、電極（77）に印加される電圧により、酸素
イオンが素子（76）中を通り、酸素イオンを電気化学的
に送り込み、電極（76）を通して、一定温度では拡散孔
（79）を通る酸素分子の正味拡散速度に比例する制限電
流が発生する。調整器（68）により維持される一定圧力
では、酸素分子の拡散速度は、弁（42）から来るガスの
酸素濃度の関数である。
イオンが素子（76）中を通り、酸素イオンを電気化学的
に送り込み、電極（76）を通して、一定温度では拡散孔
（79）を通る酸素分子の正味拡散速度に比例する制限電
流が発生する。調整器（68）により維持される一定圧力
では、酸素分子の拡散速度は、弁（42）から来るガスの
酸素濃度の関数である。
電磁弁（41,42および43）の作動 酸素センサー（66）の出力電流を処理して、濃縮装置
出口（37）からセンサー（66）に送られる生成ガスの酸
素濃度の関数である電圧を与える。監視制御装置（18）
内のレベル比較器（118）が、この電圧を基準レベルと
比較し、制御および警告信号を発生する。例えば、高圧
容器充填用の二方電磁弁（41）を制御するために、93％
O2基準電圧を使用できる。生成ガスの酸素濃度が93％よ
りも高い場合には、電磁弁（41）が作動してコンプレッ
サー（16）を通して高圧容器（17）への流れを起こす。
センサー（66）が測定した酸素濃度が操縦士の呼吸に必
要な最小値よりも低い場合、あるいは濃縮装置出口（3
7）の低圧によりスイッチ（38）が外れた時、警告灯（9
3）が点灯する。電力低下時には、安全運転を行なうた
めに、生成ガス配送弁（43）が切れ、高圧容器（17）か
ら生成ガスを乗員に与える。
出口（37）からセンサー（66）に送られる生成ガスの酸
素濃度の関数である電圧を与える。監視制御装置（18）
内のレベル比較器（118）が、この電圧を基準レベルと
比較し、制御および警告信号を発生する。例えば、高圧
容器充填用の二方電磁弁（41）を制御するために、93％
O2基準電圧を使用できる。生成ガスの酸素濃度が93％よ
りも高い場合には、電磁弁（41）が作動してコンプレッ
サー（16）を通して高圧容器（17）への流れを起こす。
センサー（66）が測定した酸素濃度が操縦士の呼吸に必
要な最小値よりも低い場合、あるいは濃縮装置出口（3
7）の低圧によりスイッチ（38）が外れた時、警告灯（9
3）が点灯する。電力低下時には、安全運転を行なうた
めに、生成ガス配送弁（43）が切れ、高圧容器（17）か
ら生成ガスを乗員に与える。
自己試験用電磁弁（42）は、通常は作動せず、生成ガ
スを濃縮装置出口（37）から酸素センサー（66）に導
く。酸素センサー（66）の作動を試験する場合、ビルト
−イン−テストボタン（88）または校正試験スイッチ
（75）を押すことにより、電磁弁（42）が、回転弁（3
1）からライン（72）を通して酸素センサー（66）に空
気を送る。試験が完了したら、自己試験弁（42）はその
正常な状態に戻り、生成ガスをセンサー（66）に流す。
スを濃縮装置出口（37）から酸素センサー（66）に導
く。酸素センサー（66）の作動を試験する場合、ビルト
−イン−テストボタン（88）または校正試験スイッチ
（75）を押すことにより、電磁弁（42）が、回転弁（3
1）からライン（72）を通して酸素センサー（66）に空
気を送る。試験が完了したら、自己試験弁（42）はその
正常な状態に戻り、生成ガスをセンサー（66）に流す。
監視制御装置の運転 濃縮装置生成ガスの酸素濃度が必要な最小値よりも低
い場合は必ず、酸素監視制御装置（18）が警告灯（93）
を点灯させ、三方電磁弁（43）を切り、BOS（17）内に
貯蔵したガスから呼吸ガスを操縦士に配送する。この制
御機構は、緊急時（電力低下、低酸素、等）に二方弁
（41）が閉じ、三方弁（43）が自動的に高圧容器（17）
から操縦士に空気流を与える安全補償機構である。
い場合は必ず、酸素監視制御装置（18）が警告灯（93）
を点灯させ、三方電磁弁（43）を切り、BOS（17）内に
貯蔵したガスから呼吸ガスを操縦士に配送する。この制
御機構は、緊急時（電力低下、低酸素、等）に二方弁
（41）が閉じ、三方弁（43）が自動的に高圧容器（17）
から操縦士に空気流を与える安全補償機構である。
第４図に関して、二つの希釈要求呼吸調整器（19）
が、操縦士のマスクに供給する呼吸ガスを制御および調
整する。この調整器（19）は、酸素濃縮装置に電気的に
接続しており、調整器上の切−入スイッチ（86）の設定
により、この機構の始動を制御する。両スイッチ（86）
が「切」位置にある場合、調整器は閉じ、高圧容器（1
7）中の圧力を維持し、酸素濃縮装置には給電しない。
どちらかの調整器を「入」の位置にすると、リレー（10
6）および電力変換器（107）を通じて濃縮装置に給電
し、調整器を「入」にした操縦士は、濃縮装置生成ガス
の酸素センサー（66）における組成が希釈に適したレベ
ルより上になり、下記の100％呼吸モードになるまで、
高圧容器（17）から呼吸することができる。次いで監視
制御装置（18）は、三方電磁弁（43）を作動させ、酸素
濃縮装置から直接操縦士に呼吸ガスを送る。この機構
は、濃縮装置の出力に接続した低圧スイッチ（38）を含
むが、この低圧スイッチは、濃縮装置入り口（21）の低
圧または入り口フィルター（22）の目詰まりに応じて、
制御装置を通して警告灯（93）を点灯させ、BOS（17）
から呼吸ガスを与える。
が、操縦士のマスクに供給する呼吸ガスを制御および調
整する。この調整器（19）は、酸素濃縮装置に電気的に
接続しており、調整器上の切−入スイッチ（86）の設定
により、この機構の始動を制御する。両スイッチ（86）
が「切」位置にある場合、調整器は閉じ、高圧容器（1
7）中の圧力を維持し、酸素濃縮装置には給電しない。
どちらかの調整器を「入」の位置にすると、リレー（10
6）および電力変換器（107）を通じて濃縮装置に給電
し、調整器を「入」にした操縦士は、濃縮装置生成ガス
の酸素センサー（66）における組成が希釈に適したレベ
ルより上になり、下記の100％呼吸モードになるまで、
高圧容器（17）から呼吸することができる。次いで監視
制御装置（18）は、三方電磁弁（43）を作動させ、酸素
濃縮装置から直接操縦士に呼吸ガスを送る。この機構
は、濃縮装置の出力に接続した低圧スイッチ（38）を含
むが、この低圧スイッチは、濃縮装置入り口（21）の低
圧または入り口フィルター（22）の目詰まりに応じて、
制御装置を通して警告灯（93）を点灯させ、BOS（17）
から呼吸ガスを与える。
生成ガスの酸素濃度は、第２図に示すジルコニア固体
酸素センサーで測定する。酸素センサーの出力は信号調
節回路（121）で処理し、レベル比較器（118）中で適当
な基準値と比較し、必要に応じて警告信号を発生し、特
定の制御機能を行なう。自己試験または校正試験のため
にビルト−イン−テストを使用する場合、論理回路（13
1）がレベル比較器（118）から低酸素信号（122）およ
び校正信号（123）を受取り、ラッチ回路（133）がBIT
作動の最後にその結果をラッチする。試験中はBIT灯（9
1）が点滅し、装置がセルフ−テストまたは校正試験に
失敗すると、ライン（146）上の警告信号が警告灯（9
3）を点灯させる。装置が試験に合格すると、警告信号
（146）は「切」条件になり、BIT灯（91）が消える。
酸素センサーで測定する。酸素センサーの出力は信号調
節回路（121）で処理し、レベル比較器（118）中で適当
な基準値と比較し、必要に応じて警告信号を発生し、特
定の制御機能を行なう。自己試験または校正試験のため
にビルト−イン−テストを使用する場合、論理回路（13
1）がレベル比較器（118）から低酸素信号（122）およ
び校正信号（123）を受取り、ラッチ回路（133）がBIT
作動の最後にその結果をラッチする。試験中はBIT灯（9
1）が点滅し、装置がセルフ−テストまたは校正試験に
失敗すると、ライン（146）上の警告信号が警告灯（9
3）を点灯させる。装置が試験に合格すると、警告信号
（146）は「切」条件になり、BIT灯（91）が消える。
酸素センサー（66）の出力信号は、信号調節回路（12
1）で処理し、生成ガス酸素濃度の関数として電圧を与
える。この電圧を、レベル比較器（118）中で、そのレ
ベル比較器（118）中にプログラム化した基準レベルと
比較し、制御および警告信号を発する。二方電磁弁（4
1）による高圧容器充填を調整するのに、93％酸素基準
電圧を使用する。生成ガスの酸素濃度が93％よりも高い
場合、電磁弁（41）はレベル比較器（118）からくるラ
イン（120）により作動し、高圧容器（17）に生成ガス
を送る。
1）で処理し、生成ガス酸素濃度の関数として電圧を与
える。この電圧を、レベル比較器（118）中で、そのレ
ベル比較器（118）中にプログラム化した基準レベルと
比較し、制御および警告信号を発する。二方電磁弁（4
1）による高圧容器充填を調整するのに、93％酸素基準
電圧を使用する。生成ガスの酸素濃度が93％よりも高い
場合、電磁弁（41）はレベル比較器（118）からくるラ
イン（120）により作動し、高圧容器（17）に生成ガス
を送る。
第５図に関して、制御および警告レベルは、曲線（15
2）および（151）により与えられる。好ましい実施形態
では、希釈または100％モードのどちらかでこの機構に
より配送すべき最低酸素濃度は、海面では21％であり、
25,000フィートより上では93％である。海面と25,000フ
ィートとの間で、曲線（150）はその最小値を示す。曲
線（153）は、希釈モードでこの機構により配送できる
最大酸素濃度を示す。
2）および（151）により与えられる。好ましい実施形態
では、希釈または100％モードのどちらかでこの機構に
より配送すべき最低酸素濃度は、海面では21％であり、
25,000フィートより上では93％である。海面と25,000フ
ィートとの間で、曲線（150）はその最小値を示す。曲
線（153）は、希釈モードでこの機構により配送できる
最大酸素濃度を示す。
曲線（152）は、酸素濃度と、263mmHgの一定酸素分圧
になるための高度との関係を示す。曲線（152）により
示される酸素濃度レベルは、すべての高度において、同
じ高度で曲線（150）が示す酸素濃度よりも高いことが
分かる。したがって、曲線（150）が示す最小値よりも
常に高い濃度で酸素を配送するために、曲線（152）を
たどることができる。酸素の分圧は、酸素濃度に総圧を
乗じた積であるので（PO2＝％O2×Ｐ）、％O2は、固定P
O2信号を圧力変換器（70）から引き出される操縦室の圧
力信号で割ることによって得られる。この基準レベル限
界は、レベル比較器（118）の中で、測定した％O2レベ
ルと比較し、測定した物質が263mmHg未満であれば、低O
2信号（122）が論理回路（131）に送られる。
になるための高度との関係を示す。曲線（152）により
示される酸素濃度レベルは、すべての高度において、同
じ高度で曲線（150）が示す酸素濃度よりも高いことが
分かる。したがって、曲線（150）が示す最小値よりも
常に高い濃度で酸素を配送するために、曲線（152）を
たどることができる。酸素の分圧は、酸素濃度に総圧を
乗じた積であるので（PO2＝％O2×Ｐ）、％O2は、固定P
O2信号を圧力変換器（70）から引き出される操縦室の圧
力信号で割ることによって得られる。この基準レベル限
界は、レベル比較器（118）の中で、測定した％O2レベ
ルと比較し、測定した物質が263mmHg未満であれば、低O
2信号（122）が論理回路（131）に送られる。
曲線（151）は酸素濃度と、330mmHg一定酸素分圧にな
るための高度との関係を表わす。この曲線は、この機構
を希釈モードで運転する場合の、パネル調整装置（19）
に供給される生成ガス中の酸素濃度に対する下限として
使用し、したがって、調整器により呼吸混合物に空気を
加えることにより、実際に乗員に配送されるガスの酸素
濃度が低下する。
るための高度との関係を表わす。この曲線は、この機構
を希釈モードで運転する場合の、パネル調整装置（19）
に供給される生成ガス中の酸素濃度に対する下限として
使用し、したがって、調整器により呼吸混合物に空気を
加えることにより、実際に乗員に配送されるガスの酸素
濃度が低下する。
調整器により空気を加えても、曲線（150）が示す最
小値よりも酸素濃度が低くならないことが分かってい
る。上記の100％モードにおける機構の運転で説明した
ように、330mmHgに相当する％O2値は、固定基準PPO2信
号を、圧力変換器（70）から得られる高度信号で割るこ
とによって求められる。この基準％O2レベルは、レベル
比較器（118）中で、測定した％O2と比較し、比較した
物質が330mmHgPPO2未満であれば、低O2信号（122）が論
理回路（131）に送られる。
小値よりも酸素濃度が低くならないことが分かってい
る。上記の100％モードにおける機構の運転で説明した
ように、330mmHgに相当する％O2値は、固定基準PPO2信
号を、圧力変換器（70）から得られる高度信号で割るこ
とによって求められる。この基準％O2レベルは、レベル
比較器（118）中で、測定した％O2と比較し、比較した
物質が330mmHgPPO2未満であれば、低O2信号（122）が論
理回路（131）に送られる。
希釈モードで、23,000フィートの操縦室高度より下で
は、基準レベルは、330mmHgPO2曲線（151）または90％
酸素曲線（154）の、第５図に示すようにどちらか少な
い方に従う。
は、基準レベルは、330mmHgPO2曲線（151）または90％
酸素曲線（154）の、第５図に示すようにどちらか少な
い方に従う。
操縦室高度が23,000フィートを超えると、呼吸調節装
置（19）が自動的に100％モードに切り換えるので、23,
000フィートを超える所では100％モード基準レベルを使
用する。100％モードでは、警告および制御のための基
準レベルは263mmHg曲線（152）または93％酸素曲線（15
5）のどちらか少ない方を使用する。
置（19）が自動的に100％モードに切り換えるので、23,
000フィートを超える所では100％モード基準レベルを使
用する。100％モードでは、警告および制御のための基
準レベルは263mmHg曲線（152）または93％酸素曲線（15
5）のどちらか少ない方を使用する。
調整装置作動モード（希釈または100％）に対して与
えられた適当な基準レベルを下回る生成ガス酸素濃度
は、レベル比較器（118）で低酸素信号（122）を発生さ
せる。論理回路（131）がこの低酸素信号を検出し、警
告信号をライン（146）に発する。この警告信号は、三
方電磁制御器（111）を作動させ、三方電磁弁（43）を
切り、警告灯（93）を点灯させる。この時、呼吸ガスは
BOS高圧容器（17）から乗員に供給される。
えられた適当な基準レベルを下回る生成ガス酸素濃度
は、レベル比較器（118）で低酸素信号（122）を発生さ
せる。論理回路（131）がこの低酸素信号を検出し、警
告信号をライン（146）に発する。この警告信号は、三
方電磁制御器（111）を作動させ、三方電磁弁（43）を
切り、警告灯（93）を点灯させる。この時、呼吸ガスは
BOS高圧容器（17）から乗員に供給される。
まとめると、呼吸調整装置を100％モードで運転して
いる場合、濃縮装置生成ガスの組成が、第５図の263mmH
g PO2曲線（152）が示すレベルよりも低くなると、三方
電磁弁（43）が切れ、高圧容器のガスを乗員に与え、警
告信号（146）を発する。呼吸調整装置を希釈モードで
運転している場合、濃縮装置生成ガスの組成が、330mmH
g PO2曲線（151）および90％酸素曲線（154）の、23,00
0フィートより下の部分が示すレベルよりも低くなる
と、高圧容器のガスを乗員に与え、警告信号（146）を
発する。高度検出器（171）が23,000フィートよりも高
いことを検出すると、モード選択スイッチ（89）の位置
に関係なく、呼吸調整装置は自動的に100％モードに切
り換える。
いる場合、濃縮装置生成ガスの組成が、第５図の263mmH
g PO2曲線（152）が示すレベルよりも低くなると、三方
電磁弁（43）が切れ、高圧容器のガスを乗員に与え、警
告信号（146）を発する。呼吸調整装置を希釈モードで
運転している場合、濃縮装置生成ガスの組成が、330mmH
g PO2曲線（151）および90％酸素曲線（154）の、23,00
0フィートより下の部分が示すレベルよりも低くなる
と、高圧容器のガスを乗員に与え、警告信号（146）を
発する。高度検出器（171）が23,000フィートよりも高
いことを検出すると、モード選択スイッチ（89）の位置
に関係なく、呼吸調整装置は自動的に100％モードに切
り換える。
酸素監視制御装置のビルト−イン−テスト（BIT）機
能により、飛行前の機構自己試験および酸素レベル維持
のための酸素センサー校正試験を行なうことができる。
機構の飛行前自己試験の目的は、監視制御装置が作動し
ており、濃縮装置生成ガスの組成が最低値より低くなっ
たときに、低酸素警告信号を発し、自動的に高圧容器に
切り換えることを確認することである。
能により、飛行前の機構自己試験および酸素レベル維持
のための酸素センサー校正試験を行なうことができる。
機構の飛行前自己試験の目的は、監視制御装置が作動し
ており、濃縮装置生成ガスの組成が最低値より低くなっ
たときに、低酸素警告信号を発し、自動的に高圧容器に
切り換えることを確認することである。
この機構をONにして最少90秒間のウォームアップ時間
を経過した後、BITスイッチ（88）を押せば、自己試験
を開始することができる。同時にセルフ−テストタイマ
ー（112）が始動し、三方BIT電磁弁（42）が作動し、セ
ンサーを通して空気を流し、BIT灯（91）が点滅して自
己試験が進行していることを示す。空気がセンサー（6
6）に到達すると、センサーの出力は低下し始め、警告
レベル（157）に近付く、自己試験には、調整装置が希
釈、または100％モードになっているかに関係なく、遅
延を伴うモード選択（113）が基準酸素レベル近似回路
（114）に信号を送り、263mmHg PO2警告レベル、V REF
をレベル比較器に与える。センサー出力VO2が警告レベ
ルより下に低下した場合、レベル比較器（118）は低酸
素信号をライン（122）を通して論理回路（131）に送
る。次いで、論理回路は下記の内容を開始する。
を経過した後、BITスイッチ（88）を押せば、自己試験
を開始することができる。同時にセルフ−テストタイマ
ー（112）が始動し、三方BIT電磁弁（42）が作動し、セ
ンサーを通して空気を流し、BIT灯（91）が点滅して自
己試験が進行していることを示す。空気がセンサー（6
6）に到達すると、センサーの出力は低下し始め、警告
レベル（157）に近付く、自己試験には、調整装置が希
釈、または100％モードになっているかに関係なく、遅
延を伴うモード選択（113）が基準酸素レベル近似回路
（114）に信号を送り、263mmHg PO2警告レベル、V REF
をレベル比較器に与える。センサー出力VO2が警告レベ
ルより下に低下した場合、レベル比較器（118）は低酸
素信号をライン（122）を通して論理回路（131）に送
る。次いで、論理回路は下記の内容を開始する。
a.ラッチ（133）の入力（139）に信号を送り、BIT灯（9
1）の点滅を停止し、試験に合格したことを示し、直ち
にBOS（17）からの流れを起こし、操縦室内の警告灯（9
3）を点灯し、低酸素を指示する。
1）の点滅を停止し、試験に合格したことを示し、直ち
にBOS（17）からの流れを起こし、操縦室内の警告灯（9
3）を点灯し、低酸素を指示する。
b.セルフ−テストタイマー（112）をリセットし、 c.セルフ−テストタイマーのORゲートへの出力を使用
し、三方セルフ−テスト弁（42）を切り、生成ガスを酸
素センサー（66）を通して流す。
し、三方セルフ−テスト弁（42）を切り、生成ガスを酸
素センサー（66）を通して流す。
警告灯（93）は、センサー（66）（VO2）の出力（15
6）が、生成ガスの酸素濃度に相当する値への経路の中
で警告レベルを超えて増加するまで短期間（５秒間未
満）点灯する。自己試験を開始する際、センサー（66）
の出力（156）が第６図に示すように20秒間以内に警告
レベル（157）より下に低下しない場合、自己試験は失
敗したと見なされ、BIT灯（91）は、第４図に示すよう
にラッチ（133）により制御されるので、点灯し続け
る。
6）が、生成ガスの酸素濃度に相当する値への経路の中
で警告レベルを超えて増加するまで短期間（５秒間未
満）点灯する。自己試験を開始する際、センサー（66）
の出力（156）が第６図に示すように20秒間以内に警告
レベル（157）より下に低下しない場合、自己試験は失
敗したと見なされ、BIT灯（91）は、第４図に示すよう
にラッチ（133）により制御されるので、点灯し続け
る。
また、自己試験は、電源変換器（107）により給電さ
れ、セルフ−テストタイマー（112）に信号を送るパワ
ーアップ回路（137）によっても自動的に開始される。
この試験は、自己試験が失敗しない限りBIT灯（91）が
点灯しないこと以外は、上記と同じ段階をたどる。
れ、セルフ−テストタイマー（112）に信号を送るパワ
ーアップ回路（137）によっても自動的に開始される。
この試験は、自己試験が失敗しない限りBIT灯（91）が
点灯しないこと以外は、上記と同じ段階をたどる。
酸素センサー校正試験は、空気校正により行ない、合
格した場合は、酸素センサーの出力が20〜95％範囲の酸
素濃度に対して校正されていることを示す。この試験
は、校正試験スイッチ（75）により開始する。
格した場合は、酸素センサーの出力が20〜95％範囲の酸
素濃度に対して校正されていることを示す。この試験
は、校正試験スイッチ（75）により開始する。
この試験が開始すると、校正試験タイマー（132）が
パルスを発生して三方弁（42）を作動させ、酸素センサ
ーを通して空気を２分間流し、発振器（136）およびラ
ッチ（133）を経由してBIT灯（91）を点滅させ、校正試
験が進行中であることを表示する。試験中にセンサーの
出力（156）が第７図に示す（162）と（163）の間の校
正閾内に落ちると、ライン（123）上にCAL信号が生じ、
センサーは校正試験に合格したのである。
パルスを発生して三方弁（42）を作動させ、酸素センサ
ーを通して空気を２分間流し、発振器（136）およびラ
ッチ（133）を経由してBIT灯（91）を点滅させ、校正試
験が進行中であることを表示する。試験中にセンサーの
出力（156）が第７図に示す（162）と（163）の間の校
正閾内に落ちると、ライン（123）上にCAL信号が生じ、
センサーは校正試験に合格したのである。
２分後、校正試験タイマー（132）が三方弁（42）を
切り、生成ガスが酸素センサー（66）を通過する。警告
灯（93）は、校正試験の終わりから点灯し続け、センサ
ー（66）の出力が増加して263mmHg PO2の警告レベルを
超える時点で消灯し、試験は完了する。
切り、生成ガスが酸素センサー（66）を通過する。警告
灯（93）は、校正試験の終わりから点灯し続け、センサ
ー（66）の出力が増加して263mmHg PO2の警告レベルを
超える時点で消灯し、試験は完了する。
２分間の校正試験の終了時に、論理回路（131）によ
ってライン（123）上でCAL信号が検出されない（つまり
センサー（66）の出力が校正閾に入ってそこに留まらな
い）場合、そのセンサーは校正試験に不合格であり、警
告灯（93）は点灯し続ける。
ってライン（123）上でCAL信号が検出されない（つまり
センサー（66）の出力が校正閾に入ってそこに留まらな
い）場合、そのセンサーは校正試験に不合格であり、警
告灯（93）は点灯し続ける。
以上、本発明を説明したが、当業者には各種の変形お
よび修正が可能であることは明らかであり、そのような
変形および修正は、請求項に記載する本発明の範囲に含
まれる。
よび修正が可能であることは明らかであり、そのような
変形および修正は、請求項に記載する本発明の範囲に含
まれる。
第1Aおよび1B図は、本発明に係わる酸素濃縮装置および
パネルに取り付けた調整器の模式図であり、 第２図は、本発明で使用する酸素センサーの断面図であ
り、 第３図は、ブースターコンプレッサーおよび隣接する高
圧容器の断面図であり、 第4Aおよび4B図は、濃縮装置の監視制御装置およびパネ
ルに取り付けた調整器の電気回路の模式図であり、 第５図は、監視制御装置の運転を支配する酸素濃度曲線
図であり、 第６図は、ビルト−イン−テスト中の、酸素センサーの
出力図であり、 第７図は、校正試験中の、酸素センサーの出力図であ
る。
パネルに取り付けた調整器の模式図であり、 第２図は、本発明で使用する酸素センサーの断面図であ
り、 第３図は、ブースターコンプレッサーおよび隣接する高
圧容器の断面図であり、 第4Aおよび4B図は、濃縮装置の監視制御装置およびパネ
ルに取り付けた調整器の電気回路の模式図であり、 第５図は、監視制御装置の運転を支配する酸素濃度曲線
図であり、 第６図は、ビルト−イン−テスト中の、酸素センサーの
出力図であり、 第７図は、校正試験中の、酸素センサーの出力図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビット エヌ．アルフティン アメリカ合衆国，52722 アイオワ，ベ ッテンドルフ，ハイシオン ドライヴ 1880 (72)発明者 トゥアン カオ アメリカ合衆国，52804 アイオワ，デ ィヴンポート，ヘザルトン コート 3001
Claims (23)
- 【請求項１】回転弁により加圧空気を複数の分子篩い材
料の床に交互に配送する酸素濃縮装置、 分子篩い床から酸素濃度の高い生成ガスを配送する濃縮
装置出口、 濃縮装置が故障した場合に使用する、濃縮装置出口から
来る酸素濃度の高い生成ガスを貯蔵するための高圧容
器、および 高圧容器内に貯蔵するガスの量を増加するために、高圧
容器中の生成ガスの圧力を高くするための圧力ブースタ
ー、 からなる航空機用酸素機構において、圧力ブースター
が、 駆動シリンダーおよび圧力シリンダーの中にそれぞれ位
置する駆動ピストンおよび圧縮ピストン、 駆動ピストンを圧縮ピストンに固く連結している棒、 圧力ブースターを通してガスの流れを制御する一連の
弁、 濃縮装置中の回転弁から来る空気を駆動シリンダーに接
続する手段、 駆動シリンダーの両端に接続した一対の空気入り口、 圧縮シリンダーの両端に接続した一対の生成ガス入り口
を含み、回転弁から来る空気が駆動ピストンを駆動し、
それによって、高圧容器中に貯蔵するために、圧縮ピス
トンが生成ガスの圧力を増加させる、濃縮装置出口から
来る酸素濃度の高い生成ガスを圧縮シリンダーに接続す
るための手段、および 圧縮シリンダーの両端に接続した一対の生成ガス出口 からなることを特徴とする酸素供給システム。 - 【請求項２】一連の弁が、生成ガス入り口にある一対の
一方向弁および生成ガス出口にある一対の一方向弁から
なり、圧縮シリンダーの一端から離れていく圧縮ピスト
ンの動きにより、該一端中に生成ガスを取り込み、圧縮
シリンダーの該一端に向かう圧縮ピストンの動きによ
り、該一端中の生成ガスを圧縮することを特徴とする請
求項１記載のシステム。 - 【請求項３】さらに、 駆動シリンダーの各端から空気を排出するための排出
路、 その排出路を通る流れを制御するための、その排出路の
中にある制御弁、 高圧容器をその制御弁に接続する圧力タップを含み、高
圧容器内の予め選定した圧力により、制御弁が排出路を
閉じ、駆動ピストンの作動を阻止することを特徴とする
請求項１記載のシステム。 - 【請求項４】回転弁により加圧空気を複数の分子篩い材
料の床に交互に配送する酸素濃縮装置、 分子篩い床から酸素濃度の高い生成ガスを配送する濃縮
装置出口、 濃縮装置が故障した場合に使用する、濃縮装置出口から
来る酸素濃度の高い生成ガスを貯蔵するための高圧容
器、 高圧容器内に貯蔵するガスの量を増加するために、高圧
容器中の生成ガスの圧力を高くするための圧力ブースタ
ー、および 生成ガスの酸素濃度が予め選定した基準レベルよりも高
い場合にのみ、貯蔵のために高圧容器に生成ガスを配送
する手段 からなることを特徴とする酸素供給システム。 - 【請求項５】さらに、 生成ガスの酸素濃度を測定するための酸素センサー手
段、 酸素センサー手段を、濃縮装置から来る生成ガスに接続
するための導管手段、 酸素センサーを急激な圧力変動から隔離するための、導
管内の流量抑制装置、および 周囲の圧力に依存する酸素センサー出力の変動を防ぐた
めに、酸素センサー手段の所で一定圧力に保つ、絶対圧
力調整器 を含むことを特徴とする請求項４記載のシステム。 - 【請求項６】さらに、酸素センサーを周囲の温度に関係
なく、予め選定した温度に維持するための加熱器手段を
含むことを特徴とする請求項５記載のシステム。 - 【請求項７】予め選定した温度範囲が400℃〜600℃であ
ることを特徴とする請求項６記載のシステム。 - 【請求項８】酸素センサー手段がジルコニア電解質素子
からなることを特徴とする請求項７記載のシステム。 - 【請求項９】回転弁により加圧空気を複数の分子篩い材
料の床に交互に配送する酸素濃縮装置、 分子篩い床から酸素濃度の高い生成ガスを配送する濃縮
装置出口、 濃縮装置が故障した場合に使用する、濃縮装置出口から
来る酸素濃度の高い生成ガスを貯蔵するための高圧容
器、 高圧容器内に貯蔵するガスの量を増加するために、高圧
容器中の生成ガスの圧力を高くするための圧力ブースタ
ー、および 濃縮装置から来る生成ガスの酸素濃度が航空機内で呼吸
に必要な酸素濃度よりも低い場合に、航空機内で使用す
るために高圧容器から生成ガスを配送する手段 からなることを特徴とする酸素供給システム。 - 【請求項１０】さらに、 濃縮装置出口又は高圧容器から生成ガスを配送するよう
に配置することができる生成ガス配送弁、および その生成ガス配送弁を制御するための酸素センサー手段
を含むことを特徴とする請求項９記載のシステム。 - 【請求項１１】酸素センサー手段を、濃縮装置から来る
生成ガスに接続するための導管手段、 酸素センサーを急激な圧力変動から隔離するための、導
管内の流量抑制装置、および 周囲の圧力に依存する酸素センサー出力の変動を防ぐた
めに、酸素センサー手段の所で一定圧力に保つ、絶対圧
力調整器 を含むことを特徴とする請求項10記載のシステム。 - 【請求項１２】さらに、酸素センサーを周囲の温度に関
係なく、予め選定した温度に維持するための加熱器手段
を含むことを特徴とする請求項11記載のシステム。 - 【請求項１３】予め選定した温度範囲が400℃〜600℃で
あることを特徴とする請求項12記載のシステム。 - 【請求項１４】酸素センサー手段がジルコニア電解質素
子からなることを特徴とする請求項13記載のシステム。 - 【請求項１５】回転弁により加圧空気を複数の分子篩い
材料の床に交互に配送する酸素濃縮装置、 分子篩い床から酸素濃度の高い生成ガスを配送する濃縮
装置出口、 濃縮装置が故障した場合に使用する、濃縮装置出口から
来る酸素濃度の高い生成ガスを貯蔵するための高圧容
器、 生成ガスの酸素濃度が予め選定した基準レベルよりも高
い場合にのみ、貯蔵のために高圧容器に生成ガスを配送
する手段、 濃縮装置から来る生成ガスの酸素濃度が航空機内で呼吸
に必要な酸素濃度よりも低い場合に、航空機内で使用す
るために高圧容器から生成ガスを配送する手段、および 高圧容器に貯蔵するガスの量を増加するために、高圧容
器中の生成ガスの圧力を高くするための圧力ブースタ
ー、 からなる酸素供給システムにおいて、圧力ブースター
が、 駆動シリンダーおよび圧縮シリンダーの中にそれぞれ位
置する駆動ピストンおよび圧縮ピストン、 駆動ピストンを圧縮ピストンに固く連結している棒、 圧力ブースターを通してガスの流れを制御する一連の
弁、 濃縮装置中の回転弁から空気を駆動シリンダーに接続す
る手段、および濃縮装置出口から来る酸素濃度の高い生
成ガスを圧縮シリンダーに接続するための手段 からなり、回転弁から来る空気が駆動ピストンを駆動
し、それにより、高圧容器中に貯蔵するために、圧縮ピ
ストンが生成ガスの圧力を増加させることを特徴とする
酸素供給システム。 - 【請求項１６】さらに、 濃縮装置出口又は高圧容器から生成ガスを配送するよう
に配置することができる生成ガス配送弁、および生成ガ
スの酸素濃度を測定し、 該生成ガス配送弁を制御するための酸素センサー手段 を含むことを特徴とする請求項15記載のシステム。 - 【請求項１７】酸素センサー手段を、濃縮装置から来る
生成ガスに接続するための導管手段、 酸素センサーを急激な圧力変動から隔離するための、導
管内の流量抑制装置、および 周囲の圧力に依存する酸素センサー出力の変動を防ぐた
めに、酸素センサー手段の所で一定圧力に保つ、絶対圧
力調整器を含むことを特徴とする請求項16記載のシステ
ム。 - 【請求項１８】さらに、酸素センサーを周囲の温度に関
係なく、予め選定した温度に維持するための加熱器手段
を含むことを特徴とする請求項17記載のシステム。 - 【請求項１９】酸素センサー手段がジルコニア電解質素
子からなることを特徴とする請求項18記載の酸素供給シ
ステム。 - 【請求項２０】酸素供給システムを制御するための酸素
濃度監視方法において、 （１）複数の高度における最低酸素濃度を表わす第一の
曲線C1を作成する過程、 （２）第一の固定酸素分圧（P2）に対する、複数の高度
における酸素濃度の、第一の曲線C1よりも上にある、第
二の曲線C2を作成する過程、 （３）呼吸ガスの酸素濃度および操縦室における大気圧
を監視し、この２つの量を乗じて、積P3を得る過程、お
よび （４）P1とP2を比較して、P2がP1よりも大きいか、否か
を決定する過程 からなることを特徴とする酸素供給システムを制御する
ための酸素濃度監視方法。 - 【請求項２１】希釈しない呼吸ガスを使用することを特
徴とする請求項20記載の方法。 - 【請求項２２】さらに、 （１）第二の固定酸素分圧（P2）に対する、複数の高度
における酸素濃度の、第一の曲線C1および第二の曲線C2
よりも上にある、第三の曲線C3を作成する過程、及び （２）呼吸ガスの酸素濃度および操縦室における大気圧
を監視し、この二つの量を乗じて、積P3を得ること、お
よびP1とP3を比較して、P3がP1よりも大きいか否かを決
定する過程 を含むことを特徴とする請求項20記載の方法。 - 【請求項２３】希釈した呼吸ガスを使用することを特徴
とする請求項22記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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