JP3663167B2 - 燃料タンク防爆機能を備える燃料系統装置および燃料給油方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば航空機に設けられる燃料タンクへの燃料の給油および燃料タンクから発動機などに燃料を供給する燃料系統を利用する燃料タンク防爆機能を備える燃料系統装置および燃料給油方法に関する。
【０００２】
本明細書中において，用語「不活性気体」は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンおよびラドンである周期率第１８族に属する元素から成る気体と窒素ガスとを含む、燃料タンクの爆発に関与しない気体または燃料タンクの爆発を防ぐ気体であって、他の物質と反応しにくい不活性な気体を意味する。
【０００３】
【従来の技術】
燃料タンク防爆の方法の１つとして、燃料タンク内の燃料が存在しない領域である気層領域（以後、この気層領域を「アレージ（ullage）」と呼ぶ）の酸素濃度を所定の基準値よりも低くする方法がある。アレージの酸素濃度が所定の基準値、具体的には９％体積濃度（以後「体積濃度」という用語を省略することがある）を越えると、燃料タンク内において爆発が起こる危険性が急激に高くなる。燃料タンクの爆発の危険性を可及的に低くするためには、アレージの酸素濃度を常に９％以下に維持しなければならない。このような基準値は、たとえば米国航空規則制定諮問委員会（Aviation Rulemaking Advisory Committee；略称：ＡＲＡＣ）による「燃料タンク災害防止・低減に関するレポート」に記載されている。
【０００４】
航空機の離陸および上昇時、燃料タンク内には周囲圧力低下によって、周囲圧力に応じた平衡状態となるように航空機の燃料タンク内の燃料に溶存していた酸素を多く含む気体が燃料からアレージに追い出される。このときアレージの酸素濃度は、航空機が地上に駐機しているときの酸素濃度に比べて高くなる。この状態においても、アレージの酸素濃度を常に９％以下に維持するための従来の技術を以下に述べる。
【０００５】
図６は、従来の技術の燃料タンク１を示す断面図である。燃料タンク１内のアレージ２における酸素濃度を低減するために、アレージ２に窒素富化空気（Nitrogen Enriched Air ；略称：ＮＥＡ）を常に送入することによってアレージ２を掃気して、酸素を多く含む空気をベント３から排気する方法がある。
【０００６】
図７は、他の従来の技術のスクラビングを示す模式図である。スクラビングは、不活性気体を燃料タンク１Ａ内の燃料４に噴射して、燃料４に溶存する酸素を追い出す燃料内溶存酸素処理方法の１つである。
【０００７】
図８は、さらに他の従来の技術のアスピスクラブ５を備える燃料タンク１Ｂを示す断面図である。アスピスクラブ５は、燃料給油源からの燃料を給油するときに、燃料タンク１Ｂ内のアレージ２に予め充填されている不活性気体を混合することによって燃料に溶存する酸素を除去し、酸素濃度の低い燃料と酸素を多く含む気体とに分離する。このようにして燃料タンク１Ｂに燃料を給油しながら、その燃料の酸素濃度を低下させる。
【０００８】
図９は、図８に示すアスピスクラブ５ａ，５ｂ，５ｃを備える複数の燃料タンク１ａ，１ｂ，１ｃを有する航空機の主翼６の一例を模式的に示す平面図である。各燃料タンク１ａ，１ｂ，１ｃには、アスピスクラブ５ａ，５ｂ，５ｃがそれぞれ設けられる。地上に駐機している航空機に燃料を給油する前に、各燃料タンク１ａ〜１ｃ内のアレージに、機上不活性気体発生装置（略称：ＯＢＩＧＧＳ）７から不活性気体供給路７ａを介して供給される不活性気体を充填する。その後、各燃料タンク１ａ〜１ｃのアスピスクラブ５ａ〜５ｃによって、燃料タンク１ａ〜１ｃに酸素濃度の低い燃料を給油する。除去された酸素を含む気体は、ベントライン８を介して主翼６外に排気される。
【０００９】
燃料タンク１ａ〜１ｃへの燃料の給油が終了した後、アレージの酸素濃度が所定の基準値である９％を越える場合には、ＯＢＩＧＧＳ７から各燃料タンク１ａ〜１ｃのアレージに不活性気体が供給され、この不活性気体によってアレージを掃気する。このようなアレージの掃気は、航空機が離陸して飛行している間も行われ、これによって各燃料タンク１ａ〜１ｃのアレージの酸素濃度を９％以下に維持する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示す技術では、燃料タンク１への燃料給油時に、ＮＥＡによってアレージ２を掃気して、アレージ２の酸素濃度を９％以下にしても、航空機の上昇による周囲の圧力の低下、および航空機の飛行によって生じる振動による燃料タンク内の燃料のスロッシングなどによって、燃料に溶存する酸素を多く含む気体がアレージ２に追い出されて、アレージ２における酸素濃度が９％を越えてしまう。アレージ２の酸素濃度を９％以下に維持するためには、航空機の飛行中にも常にＮＥＡによるアレージ２の掃気を行わなければならず、飛行中にこのような掃気を行うためにより多くのエネルギが必要となる。
【００１１】
図７に示すようなスクラビングでは、燃料タンク１Ａに燃料を給油してから、燃料に溶存する酸素の追い出しを行うので、手間がかかる。この技術においても、アレージ２の酸素濃度を９％以下に維持するためには、飛行中も継続してスクラビングを行うか、または図６のような掃気を行う必要があり、いずれにしても酸素濃度維持のために、より多くのエネルギが必要である。
【００１２】
また図８に示すアスピスクラブ５によって、燃料から酸素を除去しながら燃料タンク１Ｂに燃料を給油する場合、アレージ２の酸素濃度が所定の基準値を越える場合には、燃料に溶存する酸素を充分に除去することができず、飛行中にアレージ２の酸素濃度を９％以下に維持することができないので、飛行中にアレージ２の酸素濃度を９％以下に維持するためには、飛行中に不活性気体をアレージ２に供給してアレージ２を掃気する必要がある。
【００１３】
また図９に示すようなアスピスクラブ５ａ，５ｂ，５ｃによる給油燃料の酸素除去と、ＯＢＩＧＧＳ７から供給される不活性気体によるアレージの掃気とを組合わせても、アレージの酸素濃度を９％以下に維持するためには、飛行している間も常に燃料タンクにＯＢＩＧＧＳ７によって不活性気体を供給して、アレージを掃気しなければならず、このような飛行中の不活性気体の供給およびアレージの掃気のために多くのエネルギが必要となる。
【００１４】
図８および図９のアスピスクラブを用いる技術においては、燃料給油前に、燃料タンクに充分に酸素が除去されていない燃料が残っている場合、燃料タンクに残っている燃料を抜き取ってから燃料の給油を行わなければならず、非常に手間がかかる。
【００１５】
したがって本発明の目的は、燃料タンクに給油される燃料および燃料タンク内の燃料に溶存する酸素を除去し、飛行中に燃料タンク内のアレージの掃気を行うことなく、前記アレージの酸素濃度を所定の基準値以下に維持することができる燃料系統装置および燃料給油方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、燃料給油源から燃料タンクに燃料を導くための給油路に介在され、給油される燃料の酸素濃度を低減させる酸素濃度低減手段と、
給油路の前酸素濃度低減手段よりも燃料の給油方向上流側に、燃料タンク内の燃料を導き、前記酸素濃度低減手段を再度通過させて燃料タンクに戻すための循環手段と、
燃料給油源から燃料タンクに燃料が給油された後、燃料タンク内の燃料を循環手段によって循環させるように、循環手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする燃料系統装置である。
【００１７】
本発明に従えば、酸素濃度低減手段によって酸素濃度を低減して、燃料給油源から燃料タンクに燃料が給油された後、制御手段によって循環手段を制御して、燃料タンク内の燃料を給油路の前記酸素濃度低減手段よりも燃料の給油方向上流側に導いて、再度酸素濃度低減手段を通過して戻るように燃料タンク内の燃料を循環させる。このように酸素濃度低減手段によって酸素を除去しながら燃料タンクに燃料を給油し、さらに燃料タンク内の燃料を、再度酸素濃度低減手段を通過するように循環させて酸素を除去するので、燃料タンク内の燃料の酸素濃度を極めて低くすることができる。燃料タンク内の燃料の酸素濃度が極めて低いので、たとえば周囲の圧力の低下および燃料のスロッシングなどによって、燃料タンク内の燃料から燃料タンク内のアレージに酸素が追い出されることがほとんどない。これによって周囲圧力の低下および燃料のスロッシングが起きても前記アレージを掃気することなく、前記アレージの酸素濃度の上昇を可及的に防止して、前記アレージの酸素濃度を所定の基準値以下に維持することができる。
【００１８】
請求項２記載の本発明は、燃料は、液体燃料であって、
酸素濃度低減手段は、不活性気体と燃料とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出する手段であることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、酸素濃度低減手段は、液体燃料である燃料と不活性気体とを混合する。燃料と不活性気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と不活性気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００２０】
請求項３記載の本発明は、燃料は、液体燃料であって、
酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、燃料タンク内の気体と燃料とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出する手段であることを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、液体燃料である燃料と燃料タンク内の気体とを混合する。燃料と燃料タンク内の気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と燃料タンク内の気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００２２】
請求項４記載の本発明は、燃料の酸素濃度を低減する酸素濃度低減手段を介して、燃料給油源から導かれる燃料を燃料タンクに給油し、
燃料タンク内の燃料を、前に酸素濃度低減手段を再度通過するように循環させることを特徴とする燃料給油方法である。
【００２３】
本発明に従えば、酸素濃度低減手段によって酸素濃度を低減して、燃料給油源から燃料タンクに燃料が給油された後に、燃料タンク内の燃料を、再度前記酸素濃度低減手段を通過して戻るように循環させる。このように酸素濃度低減手段によって酸素を除去しながら燃料タンクに燃料を給油し、さらに燃料タンク内の燃料を、再度酸素濃度低減手段を通過するように循環させて酸素を除去するので、燃料タンク内の燃料の酸素濃度を極めて低くすることができる。燃料タンク内の燃料の酸素濃度が極めて低いので、たとえば周囲の圧力の低下および燃料のスロッシングなどによって、燃料タンク内の燃料から燃料タンク内のアレージに酸素が追い出されることがほとんどない。これによって周囲圧力の低下および燃料のスロッシングが起きても前記アレージを掃気することなく、前記アレージの酸素濃度の上昇を可及的に防止して、前記アレージの酸素濃度を所定の基準値以下に維持することができる。
【００２４】
請求項５記載の本発明は、燃料は、液体燃料であって、
酸素濃度低減手段は、不活性気体と燃料とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出することを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、酸素濃度低減手段は、液体燃料と不活性気体とを混合する。液体燃料と不活性気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、液体燃料と不活性気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００２６】
請求項６記載の本発明は、燃料は、液体燃料であって、
酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、燃料タンク内の気体と燃料とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出することを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、液体燃料である燃料と燃料タンク内の気体とを混合する。燃料と燃料タンク内の気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と燃料タンク内の気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の燃料系統装置１０の構成を示すブロック図である。燃料系統装置１０は、航空機に搭載され、たとえば航空機の主翼の桁およびリブで囲まれる空間内に形成されるインテグラルタンクと呼ばれる燃料タンク３０に、燃料給油源１００からの液体の燃料に溶存する酸素を除去しながら給油し、さらに燃料タンク３０内の燃料３１に溶存する酸素を除去し、燃料タンク３０内の液体状態の燃料が存在しない気層領域であるアレージ３２の酸素濃度を所定の基準値以下にする燃料タンク防爆機能を備えるとともに、航空機に搭載されるジェットエンジンなどの発動機８１に燃料を供給する装置である。燃料は航空タービン燃料であり、たとえば低析出点灯油形燃料ＪｅｔＡ−１、灯油形燃料ＪｅｔＡおよび広範囲沸点形燃料ＪｅｔＢなどである。
【００２９】
燃料系統装置１０は、第１バルブ１１、第２バルブ１２、第３バルブ２７、第４バルブ３３、給油路１３、循環路１４、供給路２８、ポンプ１５、第１センサ１６ａ、第２センサ１６ｂ、制御部１７、不活性気体供給路１８、アスピスクラブ２０および窒素富化空気供給源（以後「ＮＥＡ供給源」と略して表記することがある）５０を含んで構成される。
【００３０】
第１バルブ１１は、燃料給油源１００から燃料タンク３０に燃料を導くための給油路１３に介在されるアスピスクラブ２０の、燃料給油源１００から燃料タンク３０に向かう給油方向Ａ上流側の給油路１３に介在され、制御部１７の制御に基いて、アスピスクラブ２０に対する燃料給油源１００および後述する循環路１４との接続状態を切換える方向切換バルブである。
【００３１】
第２バルブ１２は、ＮＥＡ供給源５０からアスピスクラブ２０および燃料タンク３０内のアレージ３２に不活性気体を導くための不活性気体供給路１８に介在され、制御部１７の制御に基いて、ＮＥＡ供給源５０に対するアスピスクラブ２０およびアレージ３２の接続状態を切換える。第３バルブ２７は、ＮＥＡ供給源５０からアスピスクラブ２０に不活性気体を導くための不活性気体供給路１８に介在され、燃料タンク３０内のアレージ３２に配置され、制御部１７の制御に基いて、アスピスクラブ２０に対するＮＥＡ供給源５０およびアレージ３２の接続状態を切換える。
【００３２】
第２バルブ１２を、ＮＥＡ供給源５０と燃料タンク３０内のアレージ３２とが接続されるように切換えると、不活性気体がＮＥＡ供給源５０からアレージ３２に供給される。第２バルブ１２および第３バルブ２７を、ＮＥＡ供給源５０とアスピスクラブ２０とが接続されるように切換えると、不活性気体がＮＥＡ供給源５０からアスピスクラブ２０に供給される。
【００３３】
ポンプ１５は、燃料タンク３０から航空機に搭載される発動機８１へ燃料を導くための供給路２８に介在され、制御部１７からの指令に基いて、燃料タンク３０から第１バルブ１１および発動機８１に向かう供給方向Ｄに、燃料タンク３０内の燃料３１を流下させる。循環路１４は、一端部がポンプ１５よりも供給方向Ｄ下流側の供給路２８に接続されるとともに、他端部が第１バルブ１１に接続される。第４バルブ３３は、供給路２８の循環路１４との接続部よりも供給方向Ｄ下流側の供給路２８に介在され、制御部１７からの指令に基いて、燃料タンク３０と発動機８１との接続状態を切換える開閉バルブである。本実施の形態において、循環手段は、第１バルブ１１、循環路１４、供給路２８およびポンプ１５を含んで構成される。
【００３４】
第１バルブ１１を、燃料給油源１００とアスピスクラブ２０とが接続されるように切換えると、燃料給油源１００からの燃料が、給油路１３を給油方向Ａに流下し、アスピスクラブ２０に導かれて、燃料タンク３０に給油される。第１バルブ１１を給油路１３と循環路１４とを接続するように切換えるとともに、第４バルブ３３を、燃料タンク３０と発動機８１とが接続されないように切換えると、燃料タンク３０内の燃料が、ポンプ１５によって、第４バルブ３３よりも供給方向Ｄ上流側の供給路２８を供給方向Ｄに流下し、循環路１４を循環方向Ｂに流下し、第１バルブ１１よりも給油方向Ａ下流側の給油路１３を給油方向Ａに流下し、アスピスクラブ２０に導かれる。第１バルブ１１を燃料給油源１００とアスピスクラブ２０とが接続されるように切換えるとともに、第４バルブ３３を燃料タンク３０と発動機８１とが接続されるように切換えると、燃料タンク３０内の燃料が、ポンプ１５によって、供給路２８を供給方向Ｄに流下して、発動機８１に供給される。
【００３５】
第１センサ１６ａは、燃料タンク３０内に設けられ、燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度を検出して、制御部１７に与える。第２センサ１６ｂは、燃料タンク３０内に設けられ、燃料タンク３０内のアレージ３２の酸素濃度を検出して、制御部１７に与える。制御手段である制御部１７は、第１バルブ１１、第２バルブ１２、第３バルブ２７および第４バルブ３３の接続状態の切換え、ならびにポンプ１５の制御を行う。
【００３６】
ベントライン１９は、燃料タンク３０内のアレージ３２と燃料タンク３０外部とを接続するとともに、アスピスクラブ２０と燃料タンク３０外部とを接続する。燃料が燃料給油源１００から燃料タンク３０に給油されると、燃料タンク３０における燃料３１の占める容積が大きくなり、これによってアレージ３２の気体は加圧されて、ベントライン１９を介して燃料タンク３０外に排出される。また不活性気体がＮＥＡ供給源５０からアレージ３２に供給されると、アレージ３２の気体は、不活性気体によって加圧されて、ベントライン１９を介して燃料タンク３０外に排出される。このようにしてＮＥＡ供給源５０からの不活性気体によって、アレージ３２を掃気する。
【００３７】
図２は、アスピスクラブ２０を示す断面図である。図２は、理解を容易にするために、部分的に厚みを省略して簡略化して示す。酸素濃度低減手段であるアスピスクラブ２０は、アスピスクラブ２０に供給された燃料に、不活性気体を混合することによって、燃料に溶存する酸素を除去して、燃料の酸素濃度を低減する。
【００３８】
詳細に述べると、まずアスピスクラブ２０のエジェクタ部２１において、供給された燃料を、流下方向Ｃに高速で流下させることによって、燃料が有する圧力エネルギを運動エネルギに変換して、燃料の圧力を低下させる。燃料の圧力が低下することによって、燃料に溶存する酸素を含む気体が燃料から追い出される。次にスクラブ部２０に不活性気体を導入してスクラブ部２０の酸素濃度を低減するとともに、スクラブ部２０を流下方向Ｃに流下する燃料に不活性気体を混合することで、燃料に溶存する酸素を含む気体がさらに追い出される。その後、スクラブ部２０を流下する燃料および燃料から追い出された酸素を含む気体は、セパレータ部２３に流入して、燃料と気体とが分離されて、気体はベントライン１９を介して燃料タンク３０外に排出され、酸素濃度が低減された燃料は燃料タンク３０に向けて排出される。
【００３９】
窒素富化空気供給源５０は、液化された不活性気体、たとえば液体窒素が充填されるボンベ、および機上不活性気体発生装置などで実現される。機上不活性気体発生装置（On-Board Inert Gas Generating System；略称：ＯＢＩＧＧＳ）は、航空機に搭載されるジェットエンジンの圧縮機から取り出したエンジンブリードエアから窒素などの不活性気体を抽出し、窒素富化空気（Nitrogen Enriched Air ；略称：ＮＥＡ）を生成する装置である。
【００４０】
図３は、燃料給油方法の手順を示すフローチャートである。ステップｓ０で燃料給油方法の手順が開始されて、ステップｓ１に進む。
【００４１】
ステップｓ１では、制御部１７によって、燃料給油源１００とアスピスクラブ２０とが接続されるように第１バルブ１１を切換えるとともに、ＮＥＡ供給源５０とアスピスクラブ２０とが接続されるように第２および第３バルブ１２，２７を切換えて、ステップｓ２に進む。これによって、燃料給油源１００からの燃料がアスピスクラブ２０に導かれるとともに、ＮＥＡ供給源５０からの不活性気体がアスピスクラブ２０に供給される。
【００４２】
ステップｓ２では、アスピスクラブ２０によって、燃料給油源１００からの燃料とＮＥＡ供給源５０からの不活性気体とを混合して、燃料に溶存する酸素を除去しながら、所定の給油量の燃料を燃料タンク３０に給油してステップｓ３に進む。
【００４３】
ステップｓ３では、燃料タンク３０に所定の給油量の燃料が給油されると、制御部１７によって、供給路２８と循環路１４とが接続されるように第４バルブ３３を切換えるとともに、循環路１４と給油路１３とが接続されるように第１バルブ１１を切換えて、ステップｓ４に進む。
【００４４】
ステップｓ４では、制御部１７はポンプ１５を制御して、燃料タンク３０内の燃料３１を、供給路２８、循環路１４および給油路１３を流下させて、アスピスクラブ２０に導く。このように燃料タンク３０内の燃料３１をポンプ１５によって、燃料タンク３０、供給路２８、循環路１４、給油路１３、アスピスクラブ２０、燃料タンク３０という順に循環させて、アスピスクラブ２０によって燃料３１とＮＥＡ供給源５０からの不活性気体とを混合し、燃料３１に溶存する酸素を除去して、ステップｓ５に進む。
【００４５】
ステップｓ５では、燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度が所定の値以下、具体的には９％体積濃度（以後「体積濃度」という用語を省略することがある）以下になったとセンサ１６によって検出されると、制御部１７はポンプ１５を制御して、燃料３１の循環を終了し、ステップｓ６に進む。
【００４６】
ステップｓ６では、制御部１７によって、ＮＥＡ供給源５０とアレージ３２とが接続されるように第２バルブ１２を切換え、ＮＥＡ供給源５０から不活性気体をアレージ３２に供給してアレージ３２を掃気し、アレージ３２の酸素濃度が所定の基準値以下、具体的には９％以下になったとセンサ１６によって検出されると、掃気を終了して、ステップｓ７に進み、全ての手順を終了する。
【００４７】
アレージ３２を掃気するタイミングに関して、たとえば給油時にアレージ３２の掃気を行うと、アスピスクラブ２０に循環される前の燃料タンク３０内の燃料３１は、酸素濃度が所定の値以下になっておらず、循環している間に燃料タンク３０内の燃料３１に溶存している酸素がアレージ３２に追い出され、この酸素を含むアレージ３２の気体を排出するために、循環後さらに掃気する必要がある。上述のステップｓ６のように、燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度を所定の値以下にした後にアレージ３２の掃気を行うことによって、アレージ３２の掃気が終了した後に、燃料３１からアレージ３２に酸素が追い出されることがほとんどなく、前述の給油時にアレージ３２の掃気を行うことに比べて、極めて効率よく掃気を行うことができる。
【００４８】
図４は、燃料給油前の燃料タンク３０のアレージ３２の酸素濃度が、所定の値以下である場合の燃料給油方法の手順を示すフローチャートである。この燃料給油方法は、燃料タンク３０に燃料を給油する前のアレージ３２の酸素濃度が所定の値以下、具体的には約９％以下の場合において行うことができる。ステップｔ０で燃料給油方法の手順が開始されて、ステップｔ１に進む。
【００４９】
ステップｔ１では、制御部１７によって、燃料給油源１００とアスピスクラブ２０とが接続されるように第１バルブ１１を切換えるとともに、アレージ３２とアスピスクラブ２０とが接続されるように第３バルブ２７を切換えて、ステップｔ２に進む。これによって、燃料給油源１００からの燃料がアスピスクラブ２０に導かれるとともに、酸素濃度が所定の値であるアレージ３２からの気体がアスピスクラブ２０に供給される。
【００５０】
ステップｔ２では、アスピスクラブ２０によって、燃料給油源１００からの燃料とアレージ３２からの気体とを混合して、燃料に溶存する酸素を除去しながら、所定の給油量の燃料を燃料タンク３０に給油して、ステップｔ３に進む。
【００５１】
ステップｔ３では、燃料タンク３０に所定の給油量の燃料が給油されると、制御部１７によって、供給路２８と循環路１４とが接続されるように第４バルブ３３を切換えるとともに、循環路１４と給油路１３とが接続されるように第１バルブ１１を切換えて、ステップｔ４に進む。
【００５２】
ステップｔ４では、制御部１７はポンプ１５を制御して、燃料タンク３０内の燃料３１を、供給路２８、循環路１４および給油路１３を流下させて、アスピスクラブ２０に導く。このように燃料タンク３０内の燃料３１をポンプ１５によって、燃料タンク３０、供給路２８、循環路１４、給油路１３、アスピスクラブ２０、燃料タンク３０という順に循環させて、アスピスクラブ２０によって燃料３１とアレージ３２からの気体とを混合し、燃料３１に溶存する酸素を除去して、ステップｔ５に進む。
【００５３】
ステップｔ５では、燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度が所定の値以下、具体的には９％以下になったとセンサ１６によって検出されると、制御部１７はポンプ１５を制御して、燃料３１の循環を終了して、ステップｔ６に進み、全ての手順を終了する。
【００５４】
このように燃料給油前の燃料タンク３０のアレージ３２の酸素濃度が所定の値以下である場合、燃料タンク３０内の燃料３１の循環終了後に、アレージ３２をＮＥＡ供給源５０からの不活性気体によって掃気する必要がない。
【００５５】
上述のステップｔ１において、制御部１７によって、燃料給油源１００とアスピスクラブ２０とが接続されるように第１バルブ１１を切換えるとともに、アレージ３２およびＮＥＡ供給源５０がアスピスクラブ２０にそれぞれ接続されるように第３バルブ２７を切換えるようにしてもよい。これによって、アレージ３２からの気体とＮＥＡ供給源５０からの不活性気体とが、同時にアスピスクラブ２０に供給される。この場合、上述のステップｔ２およびステップｔ４では、アスピスクラブ２０によって、燃料とアレージ３２からの気体とＮＥＡ供給源５０からの不活性気体とを混合して、燃料に溶存する酸素を除去する。
【００５６】
図５は、複数の燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃを備える主翼８０への燃料系統装置の適用例を模式的に示す平面図である。主翼８０には、主翼８０の桁およびリブで囲まれる空間内に３つの第１燃料タンク３０Ａ、第２燃料タンク３０Ｂおよび第３燃料タンク３０Ｃが設けられる。また主翼８０には、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃに燃料を給油する管路構成体４０が設けられる。各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃには、管路構成体４０に接続されるアスピスクラブ２０がそれぞれ１つずつ設けられる。
【００５７】
燃料給油源１００から管路構成体４０を介して、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃのアスピスクラブ２０に導かれた燃料は、アスピスクラブ２０によって溶存する酸素が除去されて、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃに給油される。その後、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃ内の燃料は、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃに設けられるポンプ１５によって管路構成体４０を介してアスピスクラブ２０に循環されて、溶存する酸素がさらに除去される。
【００５８】
各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃ内の燃料の酸素濃度が所定の値以下になると、ポンプ１５を停止して燃料の循環を停止し、ＮＥＡ供給源５０からの不活性気体が、不活性気体供給路１８を介して各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃに供給されて、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃのアレージの気体がベントライン１９から排出されて、アレージが掃気される。
【００５９】
上述の主翼８０の各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃには、アスピスクラブ２０がそれぞれ１つずつ設けられるとしたが、たとえば第１〜第３燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃのいずれか１つだけがアスピスクラブ２０が設けられるようにしてもよい。この場合、燃料給油時にアスピスクラブ２０によって溶存する酸素を除去しながら、燃料を各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃに給油し、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃの燃料を循環して、アスピスクラブ２０によって溶存する酸素を除去する。
【００６０】
以上のように本実施の形態の燃料系統装置１０および燃料給油方法によれば、アスピスクラブ２０によって酸素を除去しながら燃料タンク３０に燃料を給油し、さらに燃料タンク３０内の燃料３１をアスピスクラブ２０に循環して酸素を除去するので、燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度を極めて低くすることができる。燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度が極めて低いので、従来の技術で示したような飛行中にスクラビングするために用いる手段を別途設ける必要がなく、燃料系統装置１０の構成を単純にすることができる。また燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度が極めて低いので、たとえば飛行中における周囲の圧力の低下および燃料のスロッシングなどによって、燃料タンク３０内の燃料３１からアレージ３２に酸素が追い出されることがほとんどない。これによって周囲圧力の低下および燃料のスロッシングが起きても、飛行中に不確定な燃料からの酸素の追い出しに対してアレージ３２を掃気することなく、アレージ３２の酸素濃度の上昇を可及的に防止して、アレージ３２の酸素濃度を所定の基準値以下、すなわち９％以下に維持することができる。
【００６１】
また本実施の形態の燃料系統装置１０および燃料給油方法によれば、アスピスクラブ２０は、液体燃料である燃料とＮＥＡ供給源５０からの不活性気体とを混合する。燃料と不活性気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。またアスピスクラブ２０は、燃料と不活性気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク３０外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク３０外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンク３０に向けて排出することができる。
【００６２】
また本実施の形態の燃料系統装置１０および燃料給油方法によれば、アスピスクラブ２０は、燃料タンク３０内のアレージ３２の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、液体燃料である燃料とアレージ３２からの気体とを混合する。燃料とアレージ３２からの気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。またアスピスクラブ２０は、燃料とアレージ３２からの気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク３０外に排出するとともに液体を燃料タンク３０に向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク３０外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンク３０に向けて排出することができる。
【００６３】
また本実施の形態の燃料系統装置１０および燃料給油方法によれば、アスピスクラブ２０によって、燃料タンク３０に給油しながら燃料に溶存する酸素を除去し、さらに燃料タンク３０内の燃料をアスピスクラブ２０に循環して、燃料タンク３０内の燃料に溶存する酸素を除去するので、従来の技術で示したような、燃料タンクに燃料を給油してから燃料タンク内の燃料に溶存する酸素を除去するスクラビングに比べて、燃料タンクに酸素濃度の極めて低い燃料を効率的かつ確実に給油することができる。
【００６４】
また本実施の形態の燃料系統装置１０および燃料給油方法によれば、燃料タンク３０内の燃料をアスピスクラブ２０に循環して、燃料タンク３０内の燃料に溶存する酸素を除去した後に、不活性気体でアレージ３２を掃気するので、給油前に予め燃料タンク３０に残っている燃料を抜き取ってからアレージ３２を掃気することなく、極めて容易に燃料タンク３０内の燃料の酸素濃度を所定の値以下にすることができる。
【００６５】
また本実施の形態の燃料系統装置１０によれば、燃料供給源１００からの燃料を燃料タンク３０に給油するために用いる給油路１３、ならびに燃料タンク３０の燃料３１を発動機８１に供給するために用いる供給路２８およびポンプ１５を含み、燃料供給源１００からの燃料を燃料タンク３０に給油するとともに、燃料タンク３０内の燃料３１を発動機８１に供給するための既存の燃料系統に、第１バルブ１１、循環路１４、第１センサ１６ａ、第２センサ１６ｂおよび第４バルブ３３を追加するとともに、制御部１７によって図３および図４に示される手順で燃料の供給を行うことで、既存の燃料系統における給油路１３、供給路２８およびポンプ１５を、燃料タンク３０内の燃料３１を循環させるために極めて効率的に用いることができる。これによって、燃料タンク３０内の燃料３１を循環するためだけの専用の流路およびポンプを別途設ける必要がなく、燃料系統装置１０の構成を単純にでき、軽量化することができる。
【００６６】
また本実施の形態の燃料系統装置１０によれば、第４バルブ３３を、供給路２８の循環路１４との接続部よりも供給方向Ｄ下流側の供給路２８に介在させるので、第４バルブ３３を開閉バルブで実現することができる。これによって第４バルブ３３として第１バルブ１１のような方向切換バルブを用いる場合に比べて燃料系統装置１０の構成を単純にできるとともに、第４バルブ３３の制御を容易に行うことができる。
【００６７】
また本実施の形態の燃料系統装置１０によれば、ポンプ１５によって燃料タンク３０内の燃料３１を、燃料タンク３０、供給路２８、循環路１４、給油路１３、アスピスクラブ２０、燃料タンク３０という順に循環させるので、循環にともなって燃料タンク３０内で燃料の流れが生じ、燃料タンク３０が複雑な形状であるインテグラルタンクであっても、燃料タンク３０内全体にわたって燃料が流れて、燃料タンク３０内のほぼ全ての燃料をアスピスクラブ２０に導くことができる。これによって燃料タンク３０内の燃料に溶存する酸素を確実に除去することができる。
【００６８】
上述の実施の形態の燃料系統装置１０は、航空機に搭載されるとしたが、航空機に限らず、燃料タンクを備えるものであれば、車両および船舶などの移動体、ならびに発電所などのプラントに搭載されてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、酸素濃度低減手段によって酸素を除去しながら燃料タンクに燃料を給油し、さらに燃料タンク内の燃料を、再度酸素濃度低減手段を通過するように循環して酸素を除去するので、燃料タンク内の燃料の酸素濃度を極めて低くすることができる。燃料タンク内の燃料の酸素濃度が極めて低いので、たとえば周囲の圧力の低下および燃料のスロッシングなどによって、燃料タンク内の燃料から燃料タンク内のアレージに酸素が追い出されることがほとんどない。これによって周囲圧力の低下および燃料のスロッシングが起きても前記アレージを掃気することなく、前記アレージの酸素濃度の上昇を可及的に防止して、前記アレージの酸素濃度を所定の基準値以下に維持することができる。
【００７０】
請求項２記載の本発明によれば、酸素濃度低減手段は、液体燃料である燃料と不活性気体とを混合する。燃料と不活性気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と不活性気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００７１】
請求項３記載の本発明によれば、酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、液体燃料である燃料と燃料タンク内の気体とを混合する。燃料と燃料タンク内の気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と燃料タンク内の気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００７２】
請求項４記載の本発明によれば、酸素濃度低減手段によって酸素を除去しながら燃料タンクに燃料を給油し、さらに燃料タンク内の燃料を、再度酸素濃度低減手段を通過するように循環して酸素を除去するので、燃料タンク内の燃料の酸素濃度を極めて低くすることができる。燃料タンク内の燃料の酸素濃度が極めて低いので、たとえば周囲の圧力の低下および燃料のスロッシングなどによって、燃料タンク内の燃料から燃料タンク内のアレージに酸素が追い出されることがほとんどない。これによって周囲圧力の低下および燃料のスロッシングが起きても前記アレージを掃気することなく、前記アレージの酸素濃度の上昇を可及的に防止して、前記アレージの酸素濃度を所定の基準値以下に維持することができる。
【００７３】
請求項５記載の本発明によれば、酸素濃度低減手段は、液体燃料である燃料と不活性気体とを混合する。燃料と不活性気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と不活性気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００７４】
請求項６記載の本発明によれば、酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、液体燃料である燃料と燃料タンク内の気体とを混合する。燃料と燃料タンク内の気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と燃料タンク内の気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の燃料系統装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】アスピスクラブ２０を示す断面図である。
【図３】燃料給油方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】燃料給油前の燃料タンク３０のアレージ３２の酸素濃度が、所定の値以下である場合の燃料給油方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】複数の燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃを備える主翼８０への燃料系統装置１０の適用例を模式的に示す平面図である。
【図６】従来の技術の燃料タンク１を示す断面図である。
【図７】他の従来の技術のスクラビングを示す模式図である。
【図８】さらに他の従来の技術のアスピスクラブ５を備える燃料タンク１Ｂを示す断面図である。
【図９】アスピスクラブ５ａ，５ｂ，５ｃを備える複数の燃料タンク１ａ，１ｂ，１ｃを有する航空機の主翼６の一部を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 燃料系統装置
１１ 第１バルブ
１２ 第２バルブ
１３ 給油路
１４ 循環路
１５ ポンプ
１７ 制御部
２０ アスピスクラブ
２８ 供給路
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 燃料タンク
４０ 管路構成体
１００ 燃料給油源
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば航空機に設けられる燃料タンクへの燃料の給油および燃料タンクから発動機などに燃料を供給する燃料系統を利用する燃料タンク防爆機能を備える燃料系統装置および燃料給油方法に関する。
【０００２】
本明細書中において，用語「不活性気体」は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンおよびラドンである周期率第１８族に属する元素から成る気体と窒素ガスとを含む、燃料タンクの爆発に関与しない気体または燃料タンクの爆発を防ぐ気体であって、他の物質と反応しにくい不活性な気体を意味する。
【０００３】
【従来の技術】
燃料タンク防爆の方法の１つとして、燃料タンク内の燃料が存在しない領域である気層領域（以後、この気層領域を「アレージ（ullage）」と呼ぶ）の酸素濃度を所定の基準値よりも低くする方法がある。アレージの酸素濃度が所定の基準値、具体的には９％体積濃度（以後「体積濃度」という用語を省略することがある）を越えると、燃料タンク内において爆発が起こる危険性が急激に高くなる。燃料タンクの爆発の危険性を可及的に低くするためには、アレージの酸素濃度を常に９％以下に維持しなければならない。このような基準値は、たとえば米国航空規則制定諮問委員会（Aviation Rulemaking Advisory Committee；略称：ＡＲＡＣ）による「燃料タンク災害防止・低減に関するレポート」に記載されている。
【０００４】
航空機の離陸および上昇時、燃料タンク内には周囲圧力低下によって、周囲圧力に応じた平衡状態となるように航空機の燃料タンク内の燃料に溶存していた酸素を多く含む気体が燃料からアレージに追い出される。このときアレージの酸素濃度は、航空機が地上に駐機しているときの酸素濃度に比べて高くなる。この状態においても、アレージの酸素濃度を常に９％以下に維持するための従来の技術を以下に述べる。
【０００５】
図６は、従来の技術の燃料タンク１を示す断面図である。燃料タンク１内のアレージ２における酸素濃度を低減するために、アレージ２に窒素富化空気（Nitrogen Enriched Air ；略称：ＮＥＡ）を常に送入することによってアレージ２を掃気して、酸素を多く含む空気をベント３から排気する方法がある。
【０００６】
図７は、他の従来の技術のスクラビングを示す模式図である。スクラビングは、不活性気体を燃料タンク１Ａ内の燃料４に噴射して、燃料４に溶存する酸素を追い出す燃料内溶存酸素処理方法の１つである。
【０００７】
図８は、さらに他の従来の技術のアスピスクラブ５を備える燃料タンク１Ｂを示す断面図である。アスピスクラブ５は、燃料給油源からの燃料を給油するときに、燃料タンク１Ｂ内のアレージ２に予め充填されている不活性気体を混合することによって燃料に溶存する酸素を除去し、酸素濃度の低い燃料と酸素を多く含む気体とに分離する。このようにして燃料タンク１Ｂに燃料を給油しながら、その燃料の酸素濃度を低下させる。
【０００８】
図９は、図８に示すアスピスクラブ５ａ，５ｂ，５ｃを備える複数の燃料タンク１ａ，１ｂ，１ｃを有する航空機の主翼６の一例を模式的に示す平面図である。各燃料タンク１ａ，１ｂ，１ｃには、アスピスクラブ５ａ，５ｂ，５ｃがそれぞれ設けられる。地上に駐機している航空機に燃料を給油する前に、各燃料タンク１ａ〜１ｃ内のアレージに、機上不活性気体発生装置（略称：ＯＢＩＧＧＳ）７から不活性気体供給路７ａを介して供給される不活性気体を充填する。その後、各燃料タンク１ａ〜１ｃのアスピスクラブ５ａ〜５ｃによって、燃料タンク１ａ〜１ｃに酸素濃度の低い燃料を給油する。除去された酸素を含む気体は、ベントライン８を介して主翼６外に排気される。
【０００９】
燃料タンク１ａ〜１ｃへの燃料の給油が終了した後、アレージの酸素濃度が所定の基準値である９％を越える場合には、ＯＢＩＧＧＳ７から各燃料タンク１ａ〜１ｃのアレージに不活性気体が供給され、この不活性気体によってアレージを掃気する。このようなアレージの掃気は、航空機が離陸して飛行している間も行われ、これによって各燃料タンク１ａ〜１ｃのアレージの酸素濃度を９％以下に維持する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示す技術では、燃料タンク１への燃料給油時に、ＮＥＡによってアレージ２を掃気して、アレージ２の酸素濃度を９％以下にしても、航空機の上昇による周囲の圧力の低下、および航空機の飛行によって生じる振動による燃料タンク内の燃料のスロッシングなどによって、燃料に溶存する酸素を多く含む気体がアレージ２に追い出されて、アレージ２における酸素濃度が９％を越えてしまう。アレージ２の酸素濃度を９％以下に維持するためには、航空機の飛行中にも常にＮＥＡによるアレージ２の掃気を行わなければならず、飛行中にこのような掃気を行うためにより多くのエネルギが必要となる。
【００１１】
図７に示すようなスクラビングでは、燃料タンク１Ａに燃料を給油してから、燃料に溶存する酸素の追い出しを行うので、手間がかかる。この技術においても、アレージ２の酸素濃度を９％以下に維持するためには、飛行中も継続してスクラビングを行うか、または図６のような掃気を行う必要があり、いずれにしても酸素濃度維持のために、より多くのエネルギが必要である。
【００１２】
また図８に示すアスピスクラブ５によって、燃料から酸素を除去しながら燃料タンク１Ｂに燃料を給油する場合、アレージ２の酸素濃度が所定の基準値を越える場合には、燃料に溶存する酸素を充分に除去することができず、飛行中にアレージ２の酸素濃度を９％以下に維持することができないので、飛行中にアレージ２の酸素濃度を９％以下に維持するためには、飛行中に不活性気体をアレージ２に供給してアレージ２を掃気する必要がある。
【００１３】
また図９に示すようなアスピスクラブ５ａ，５ｂ，５ｃによる給油燃料の酸素除去と、ＯＢＩＧＧＳ７から供給される不活性気体によるアレージの掃気とを組合わせても、アレージの酸素濃度を９％以下に維持するためには、飛行している間も常に燃料タンクにＯＢＩＧＧＳ７によって不活性気体を供給して、アレージを掃気しなければならず、このような飛行中の不活性気体の供給およびアレージの掃気のために多くのエネルギが必要となる。
【００１４】
図８および図９のアスピスクラブを用いる技術においては、燃料給油前に、燃料タンクに充分に酸素が除去されていない燃料が残っている場合、燃料タンクに残っている燃料を抜き取ってから燃料の給油を行わなければならず、非常に手間がかかる。
【００１５】
したがって本発明の目的は、燃料タンクに給油される燃料および燃料タンク内の燃料に溶存する酸素を除去し、飛行中に燃料タンク内のアレージの掃気を行うことなく、前記アレージの酸素濃度を所定の基準値以下に維持することができる燃料系統装置および燃料給油方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、燃料給油源から燃料タンクに燃料を導くための給油路に介在され、給油される燃料の酸素濃度を低減させる酸素濃度低減手段と、
給油路の前酸素濃度低減手段よりも燃料の給油方向上流側に、燃料タンク内の燃料を導き、前記酸素濃度低減手段を再度通過させて燃料タンクに戻すための循環手段と、
燃料給油源から燃料タンクに燃料が給油された後、燃料タンク内の燃料を循環手段によって循環させるように、循環手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする燃料系統装置である。
【００１７】
本発明に従えば、酸素濃度低減手段によって酸素濃度を低減して、燃料給油源から燃料タンクに燃料が給油された後、制御手段によって循環手段を制御して、燃料タンク内の燃料を給油路の前記酸素濃度低減手段よりも燃料の給油方向上流側に導いて、再度酸素濃度低減手段を通過して戻るように燃料タンク内の燃料を循環させる。このように酸素濃度低減手段によって酸素を除去しながら燃料タンクに燃料を給油し、さらに燃料タンク内の燃料を、再度酸素濃度低減手段を通過するように循環させて酸素を除去するので、燃料タンク内の燃料の酸素濃度を極めて低くすることができる。燃料タンク内の燃料の酸素濃度が極めて低いので、たとえば周囲の圧力の低下および燃料のスロッシングなどによって、燃料タンク内の燃料から燃料タンク内のアレージに酸素が追い出されることがほとんどない。これによって周囲圧力の低下および燃料のスロッシングが起きても前記アレージを掃気することなく、前記アレージの酸素濃度の上昇を可及的に防止して、前記アレージの酸素濃度を所定の基準値以下に維持することができる。
【００１８】
請求項２記載の本発明は、燃料は、液体燃料であって、
酸素濃度低減手段は、不活性気体と燃料とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出する手段であることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、酸素濃度低減手段は、液体燃料である燃料と不活性気体とを混合する。燃料と不活性気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と不活性気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００２０】
請求項３記載の本発明は、燃料は、液体燃料であって、
酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、燃料タンク内の気体と燃料とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出する手段であることを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、液体燃料である燃料と燃料タンク内の気体とを混合する。燃料と燃料タンク内の気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と燃料タンク内の気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００２２】
請求項４記載の本発明は、燃料の酸素濃度を低減する酸素濃度低減手段を介して、燃料給油源から導かれる燃料を燃料タンクに給油し、
燃料タンク内の燃料を、前に酸素濃度低減手段を再度通過するように循環させることを特徴とする燃料給油方法である。
【００２３】
本発明に従えば、酸素濃度低減手段によって酸素濃度を低減して、燃料給油源から燃料タンクに燃料が給油された後に、燃料タンク内の燃料を、再度前記酸素濃度低減手段を通過して戻るように循環させる。このように酸素濃度低減手段によって酸素を除去しながら燃料タンクに燃料を給油し、さらに燃料タンク内の燃料を、再度酸素濃度低減手段を通過するように循環させて酸素を除去するので、燃料タンク内の燃料の酸素濃度を極めて低くすることができる。燃料タンク内の燃料の酸素濃度が極めて低いので、たとえば周囲の圧力の低下および燃料のスロッシングなどによって、燃料タンク内の燃料から燃料タンク内のアレージに酸素が追い出されることがほとんどない。これによって周囲圧力の低下および燃料のスロッシングが起きても前記アレージを掃気することなく、前記アレージの酸素濃度の上昇を可及的に防止して、前記アレージの酸素濃度を所定の基準値以下に維持することができる。
【００２４】
請求項５記載の本発明は、燃料は、液体燃料であって、
酸素濃度低減手段は、不活性気体と燃料とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出することを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、酸素濃度低減手段は、液体燃料と不活性気体とを混合する。液体燃料と不活性気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、液体燃料と不活性気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００２６】
請求項６記載の本発明は、燃料は、液体燃料であって、
酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、燃料タンク内の気体と燃料とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出することを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、液体燃料である燃料と燃料タンク内の気体とを混合する。燃料と燃料タンク内の気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と燃料タンク内の気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の燃料系統装置１０の構成を示すブロック図である。燃料系統装置１０は、航空機に搭載され、たとえば航空機の主翼の桁およびリブで囲まれる空間内に形成されるインテグラルタンクと呼ばれる燃料タンク３０に、燃料給油源１００からの液体の燃料に溶存する酸素を除去しながら給油し、さらに燃料タンク３０内の燃料３１に溶存する酸素を除去し、燃料タンク３０内の液体状態の燃料が存在しない気層領域であるアレージ３２の酸素濃度を所定の基準値以下にする燃料タンク防爆機能を備えるとともに、航空機に搭載されるジェットエンジンなどの発動機８１に燃料を供給する装置である。燃料は航空タービン燃料であり、たとえば低析出点灯油形燃料ＪｅｔＡ−１、灯油形燃料ＪｅｔＡおよび広範囲沸点形燃料ＪｅｔＢなどである。
【００２９】
燃料系統装置１０は、第１バルブ１１、第２バルブ１２、第３バルブ２７、第４バルブ３３、給油路１３、循環路１４、供給路２８、ポンプ１５、第１センサ１６ａ、第２センサ１６ｂ、制御部１７、不活性気体供給路１８、アスピスクラブ２０および窒素富化空気供給源（以後「ＮＥＡ供給源」と略して表記することがある）５０を含んで構成される。
【００３０】
第１バルブ１１は、燃料給油源１００から燃料タンク３０に燃料を導くための給油路１３に介在されるアスピスクラブ２０の、燃料給油源１００から燃料タンク３０に向かう給油方向Ａ上流側の給油路１３に介在され、制御部１７の制御に基いて、アスピスクラブ２０に対する燃料給油源１００および後述する循環路１４との接続状態を切換える方向切換バルブである。
【００３１】
第２バルブ１２は、ＮＥＡ供給源５０からアスピスクラブ２０および燃料タンク３０内のアレージ３２に不活性気体を導くための不活性気体供給路１８に介在され、制御部１７の制御に基いて、ＮＥＡ供給源５０に対するアスピスクラブ２０およびアレージ３２の接続状態を切換える。第３バルブ２７は、ＮＥＡ供給源５０からアスピスクラブ２０に不活性気体を導くための不活性気体供給路１８に介在され、燃料タンク３０内のアレージ３２に配置され、制御部１７の制御に基いて、アスピスクラブ２０に対するＮＥＡ供給源５０およびアレージ３２の接続状態を切換える。
【００３２】
第２バルブ１２を、ＮＥＡ供給源５０と燃料タンク３０内のアレージ３２とが接続されるように切換えると、不活性気体がＮＥＡ供給源５０からアレージ３２に供給される。第２バルブ１２および第３バルブ２７を、ＮＥＡ供給源５０とアスピスクラブ２０とが接続されるように切換えると、不活性気体がＮＥＡ供給源５０からアスピスクラブ２０に供給される。
【００３３】
ポンプ１５は、燃料タンク３０から航空機に搭載される発動機８１へ燃料を導くための供給路２８に介在され、制御部１７からの指令に基いて、燃料タンク３０から第１バルブ１１および発動機８１に向かう供給方向Ｄに、燃料タンク３０内の燃料３１を流下させる。循環路１４は、一端部がポンプ１５よりも供給方向Ｄ下流側の供給路２８に接続されるとともに、他端部が第１バルブ１１に接続される。第４バルブ３３は、供給路２８の循環路１４との接続部よりも供給方向Ｄ下流側の供給路２８に介在され、制御部１７からの指令に基いて、燃料タンク３０と発動機８１との接続状態を切換える開閉バルブである。本実施の形態において、循環手段は、第１バルブ１１、循環路１４、供給路２８およびポンプ１５を含んで構成される。
【００３４】
第１バルブ１１を、燃料給油源１００とアスピスクラブ２０とが接続されるように切換えると、燃料給油源１００からの燃料が、給油路１３を給油方向Ａに流下し、アスピスクラブ２０に導かれて、燃料タンク３０に給油される。第１バルブ１１を給油路１３と循環路１４とを接続するように切換えるとともに、第４バルブ３３を、燃料タンク３０と発動機８１とが接続されないように切換えると、燃料タンク３０内の燃料が、ポンプ１５によって、第４バルブ３３よりも供給方向Ｄ上流側の供給路２８を供給方向Ｄに流下し、循環路１４を循環方向Ｂに流下し、第１バルブ１１よりも給油方向Ａ下流側の給油路１３を給油方向Ａに流下し、アスピスクラブ２０に導かれる。第１バルブ１１を燃料給油源１００とアスピスクラブ２０とが接続されるように切換えるとともに、第４バルブ３３を燃料タンク３０と発動機８１とが接続されるように切換えると、燃料タンク３０内の燃料が、ポンプ１５によって、供給路２８を供給方向Ｄに流下して、発動機８１に供給される。
【００３５】
第１センサ１６ａは、燃料タンク３０内に設けられ、燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度を検出して、制御部１７に与える。第２センサ１６ｂは、燃料タンク３０内に設けられ、燃料タンク３０内のアレージ３２の酸素濃度を検出して、制御部１７に与える。制御手段である制御部１７は、第１バルブ１１、第２バルブ１２、第３バルブ２７および第４バルブ３３の接続状態の切換え、ならびにポンプ１５の制御を行う。
【００３６】
ベントライン１９は、燃料タンク３０内のアレージ３２と燃料タンク３０外部とを接続するとともに、アスピスクラブ２０と燃料タンク３０外部とを接続する。燃料が燃料給油源１００から燃料タンク３０に給油されると、燃料タンク３０における燃料３１の占める容積が大きくなり、これによってアレージ３２の気体は加圧されて、ベントライン１９を介して燃料タンク３０外に排出される。また不活性気体がＮＥＡ供給源５０からアレージ３２に供給されると、アレージ３２の気体は、不活性気体によって加圧されて、ベントライン１９を介して燃料タンク３０外に排出される。このようにしてＮＥＡ供給源５０からの不活性気体によって、アレージ３２を掃気する。
【００３７】
図２は、アスピスクラブ２０を示す断面図である。図２は、理解を容易にするために、部分的に厚みを省略して簡略化して示す。酸素濃度低減手段であるアスピスクラブ２０は、アスピスクラブ２０に供給された燃料に、不活性気体を混合することによって、燃料に溶存する酸素を除去して、燃料の酸素濃度を低減する。
【００３８】
詳細に述べると、まずアスピスクラブ２０のエジェクタ部２１において、供給された燃料を、流下方向Ｃに高速で流下させることによって、燃料が有する圧力エネルギを運動エネルギに変換して、燃料の圧力を低下させる。燃料の圧力が低下することによって、燃料に溶存する酸素を含む気体が燃料から追い出される。次にスクラブ部２０に不活性気体を導入してスクラブ部２０の酸素濃度を低減するとともに、スクラブ部２０を流下方向Ｃに流下する燃料に不活性気体を混合することで、燃料に溶存する酸素を含む気体がさらに追い出される。その後、スクラブ部２０を流下する燃料および燃料から追い出された酸素を含む気体は、セパレータ部２３に流入して、燃料と気体とが分離されて、気体はベントライン１９を介して燃料タンク３０外に排出され、酸素濃度が低減された燃料は燃料タンク３０に向けて排出される。
【００３９】
窒素富化空気供給源５０は、液化された不活性気体、たとえば液体窒素が充填されるボンベ、および機上不活性気体発生装置などで実現される。機上不活性気体発生装置（On-Board Inert Gas Generating System；略称：ＯＢＩＧＧＳ）は、航空機に搭載されるジェットエンジンの圧縮機から取り出したエンジンブリードエアから窒素などの不活性気体を抽出し、窒素富化空気（Nitrogen Enriched Air ；略称：ＮＥＡ）を生成する装置である。
【００４０】
図３は、燃料給油方法の手順を示すフローチャートである。ステップｓ０で燃料給油方法の手順が開始されて、ステップｓ１に進む。
【００４１】
ステップｓ１では、制御部１７によって、燃料給油源１００とアスピスクラブ２０とが接続されるように第１バルブ１１を切換えるとともに、ＮＥＡ供給源５０とアスピスクラブ２０とが接続されるように第２および第３バルブ１２，２７を切換えて、ステップｓ２に進む。これによって、燃料給油源１００からの燃料がアスピスクラブ２０に導かれるとともに、ＮＥＡ供給源５０からの不活性気体がアスピスクラブ２０に供給される。
【００４２】
ステップｓ２では、アスピスクラブ２０によって、燃料給油源１００からの燃料とＮＥＡ供給源５０からの不活性気体とを混合して、燃料に溶存する酸素を除去しながら、所定の給油量の燃料を燃料タンク３０に給油してステップｓ３に進む。
【００４３】
ステップｓ３では、燃料タンク３０に所定の給油量の燃料が給油されると、制御部１７によって、供給路２８と循環路１４とが接続されるように第４バルブ３３を切換えるとともに、循環路１４と給油路１３とが接続されるように第１バルブ１１を切換えて、ステップｓ４に進む。
【００４４】
ステップｓ４では、制御部１７はポンプ１５を制御して、燃料タンク３０内の燃料３１を、供給路２８、循環路１４および給油路１３を流下させて、アスピスクラブ２０に導く。このように燃料タンク３０内の燃料３１をポンプ１５によって、燃料タンク３０、供給路２８、循環路１４、給油路１３、アスピスクラブ２０、燃料タンク３０という順に循環させて、アスピスクラブ２０によって燃料３１とＮＥＡ供給源５０からの不活性気体とを混合し、燃料３１に溶存する酸素を除去して、ステップｓ５に進む。
【００４５】
ステップｓ５では、燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度が所定の値以下、具体的には９％体積濃度（以後「体積濃度」という用語を省略することがある）以下になったとセンサ１６によって検出されると、制御部１７はポンプ１５を制御して、燃料３１の循環を終了し、ステップｓ６に進む。
【００４６】
ステップｓ６では、制御部１７によって、ＮＥＡ供給源５０とアレージ３２とが接続されるように第２バルブ１２を切換え、ＮＥＡ供給源５０から不活性気体をアレージ３２に供給してアレージ３２を掃気し、アレージ３２の酸素濃度が所定の基準値以下、具体的には９％以下になったとセンサ１６によって検出されると、掃気を終了して、ステップｓ７に進み、全ての手順を終了する。
【００４７】
アレージ３２を掃気するタイミングに関して、たとえば給油時にアレージ３２の掃気を行うと、アスピスクラブ２０に循環される前の燃料タンク３０内の燃料３１は、酸素濃度が所定の値以下になっておらず、循環している間に燃料タンク３０内の燃料３１に溶存している酸素がアレージ３２に追い出され、この酸素を含むアレージ３２の気体を排出するために、循環後さらに掃気する必要がある。上述のステップｓ６のように、燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度を所定の値以下にした後にアレージ３２の掃気を行うことによって、アレージ３２の掃気が終了した後に、燃料３１からアレージ３２に酸素が追い出されることがほとんどなく、前述の給油時にアレージ３２の掃気を行うことに比べて、極めて効率よく掃気を行うことができる。
【００４８】
図４は、燃料給油前の燃料タンク３０のアレージ３２の酸素濃度が、所定の値以下である場合の燃料給油方法の手順を示すフローチャートである。この燃料給油方法は、燃料タンク３０に燃料を給油する前のアレージ３２の酸素濃度が所定の値以下、具体的には約９％以下の場合において行うことができる。ステップｔ０で燃料給油方法の手順が開始されて、ステップｔ１に進む。
【００４９】
ステップｔ１では、制御部１７によって、燃料給油源１００とアスピスクラブ２０とが接続されるように第１バルブ１１を切換えるとともに、アレージ３２とアスピスクラブ２０とが接続されるように第３バルブ２７を切換えて、ステップｔ２に進む。これによって、燃料給油源１００からの燃料がアスピスクラブ２０に導かれるとともに、酸素濃度が所定の値であるアレージ３２からの気体がアスピスクラブ２０に供給される。
【００５０】
ステップｔ２では、アスピスクラブ２０によって、燃料給油源１００からの燃料とアレージ３２からの気体とを混合して、燃料に溶存する酸素を除去しながら、所定の給油量の燃料を燃料タンク３０に給油して、ステップｔ３に進む。
【００５１】
ステップｔ３では、燃料タンク３０に所定の給油量の燃料が給油されると、制御部１７によって、供給路２８と循環路１４とが接続されるように第４バルブ３３を切換えるとともに、循環路１４と給油路１３とが接続されるように第１バルブ１１を切換えて、ステップｔ４に進む。
【００５２】
ステップｔ４では、制御部１７はポンプ１５を制御して、燃料タンク３０内の燃料３１を、供給路２８、循環路１４および給油路１３を流下させて、アスピスクラブ２０に導く。このように燃料タンク３０内の燃料３１をポンプ１５によって、燃料タンク３０、供給路２８、循環路１４、給油路１３、アスピスクラブ２０、燃料タンク３０という順に循環させて、アスピスクラブ２０によって燃料３１とアレージ３２からの気体とを混合し、燃料３１に溶存する酸素を除去して、ステップｔ５に進む。
【００５３】
ステップｔ５では、燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度が所定の値以下、具体的には９％以下になったとセンサ１６によって検出されると、制御部１７はポンプ１５を制御して、燃料３１の循環を終了して、ステップｔ６に進み、全ての手順を終了する。
【００５４】
このように燃料給油前の燃料タンク３０のアレージ３２の酸素濃度が所定の値以下である場合、燃料タンク３０内の燃料３１の循環終了後に、アレージ３２をＮＥＡ供給源５０からの不活性気体によって掃気する必要がない。
【００５５】
上述のステップｔ１において、制御部１７によって、燃料給油源１００とアスピスクラブ２０とが接続されるように第１バルブ１１を切換えるとともに、アレージ３２およびＮＥＡ供給源５０がアスピスクラブ２０にそれぞれ接続されるように第３バルブ２７を切換えるようにしてもよい。これによって、アレージ３２からの気体とＮＥＡ供給源５０からの不活性気体とが、同時にアスピスクラブ２０に供給される。この場合、上述のステップｔ２およびステップｔ４では、アスピスクラブ２０によって、燃料とアレージ３２からの気体とＮＥＡ供給源５０からの不活性気体とを混合して、燃料に溶存する酸素を除去する。
【００５６】
図５は、複数の燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃを備える主翼８０への燃料系統装置の適用例を模式的に示す平面図である。主翼８０には、主翼８０の桁およびリブで囲まれる空間内に３つの第１燃料タンク３０Ａ、第２燃料タンク３０Ｂおよび第３燃料タンク３０Ｃが設けられる。また主翼８０には、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃに燃料を給油する管路構成体４０が設けられる。各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃには、管路構成体４０に接続されるアスピスクラブ２０がそれぞれ１つずつ設けられる。
【００５７】
燃料給油源１００から管路構成体４０を介して、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃのアスピスクラブ２０に導かれた燃料は、アスピスクラブ２０によって溶存する酸素が除去されて、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃに給油される。その後、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃ内の燃料は、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃに設けられるポンプ１５によって管路構成体４０を介してアスピスクラブ２０に循環されて、溶存する酸素がさらに除去される。
【００５８】
各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃ内の燃料の酸素濃度が所定の値以下になると、ポンプ１５を停止して燃料の循環を停止し、ＮＥＡ供給源５０からの不活性気体が、不活性気体供給路１８を介して各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃに供給されて、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃのアレージの気体がベントライン１９から排出されて、アレージが掃気される。
【００５９】
上述の主翼８０の各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃには、アスピスクラブ２０がそれぞれ１つずつ設けられるとしたが、たとえば第１〜第３燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃのいずれか１つだけがアスピスクラブ２０が設けられるようにしてもよい。この場合、燃料給油時にアスピスクラブ２０によって溶存する酸素を除去しながら、燃料を各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃに給油し、各燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃの燃料を循環して、アスピスクラブ２０によって溶存する酸素を除去する。
【００６０】
以上のように本実施の形態の燃料系統装置１０および燃料給油方法によれば、アスピスクラブ２０によって酸素を除去しながら燃料タンク３０に燃料を給油し、さらに燃料タンク３０内の燃料３１をアスピスクラブ２０に循環して酸素を除去するので、燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度を極めて低くすることができる。燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度が極めて低いので、従来の技術で示したような飛行中にスクラビングするために用いる手段を別途設ける必要がなく、燃料系統装置１０の構成を単純にすることができる。また燃料タンク３０内の燃料３１の酸素濃度が極めて低いので、たとえば飛行中における周囲の圧力の低下および燃料のスロッシングなどによって、燃料タンク３０内の燃料３１からアレージ３２に酸素が追い出されることがほとんどない。これによって周囲圧力の低下および燃料のスロッシングが起きても、飛行中に不確定な燃料からの酸素の追い出しに対してアレージ３２を掃気することなく、アレージ３２の酸素濃度の上昇を可及的に防止して、アレージ３２の酸素濃度を所定の基準値以下、すなわち９％以下に維持することができる。
【００６１】
また本実施の形態の燃料系統装置１０および燃料給油方法によれば、アスピスクラブ２０は、液体燃料である燃料とＮＥＡ供給源５０からの不活性気体とを混合する。燃料と不活性気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。またアスピスクラブ２０は、燃料と不活性気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク３０外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク３０外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンク３０に向けて排出することができる。
【００６２】
また本実施の形態の燃料系統装置１０および燃料給油方法によれば、アスピスクラブ２０は、燃料タンク３０内のアレージ３２の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、液体燃料である燃料とアレージ３２からの気体とを混合する。燃料とアレージ３２からの気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。またアスピスクラブ２０は、燃料とアレージ３２からの気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク３０外に排出するとともに液体を燃料タンク３０に向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク３０外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンク３０に向けて排出することができる。
【００６３】
また本実施の形態の燃料系統装置１０および燃料給油方法によれば、アスピスクラブ２０によって、燃料タンク３０に給油しながら燃料に溶存する酸素を除去し、さらに燃料タンク３０内の燃料をアスピスクラブ２０に循環して、燃料タンク３０内の燃料に溶存する酸素を除去するので、従来の技術で示したような、燃料タンクに燃料を給油してから燃料タンク内の燃料に溶存する酸素を除去するスクラビングに比べて、燃料タンクに酸素濃度の極めて低い燃料を効率的かつ確実に給油することができる。
【００６４】
また本実施の形態の燃料系統装置１０および燃料給油方法によれば、燃料タンク３０内の燃料をアスピスクラブ２０に循環して、燃料タンク３０内の燃料に溶存する酸素を除去した後に、不活性気体でアレージ３２を掃気するので、給油前に予め燃料タンク３０に残っている燃料を抜き取ってからアレージ３２を掃気することなく、極めて容易に燃料タンク３０内の燃料の酸素濃度を所定の値以下にすることができる。
【００６５】
また本実施の形態の燃料系統装置１０によれば、燃料供給源１００からの燃料を燃料タンク３０に給油するために用いる給油路１３、ならびに燃料タンク３０の燃料３１を発動機８１に供給するために用いる供給路２８およびポンプ１５を含み、燃料供給源１００からの燃料を燃料タンク３０に給油するとともに、燃料タンク３０内の燃料３１を発動機８１に供給するための既存の燃料系統に、第１バルブ１１、循環路１４、第１センサ１６ａ、第２センサ１６ｂおよび第４バルブ３３を追加するとともに、制御部１７によって図３および図４に示される手順で燃料の供給を行うことで、既存の燃料系統における給油路１３、供給路２８およびポンプ１５を、燃料タンク３０内の燃料３１を循環させるために極めて効率的に用いることができる。これによって、燃料タンク３０内の燃料３１を循環するためだけの専用の流路およびポンプを別途設ける必要がなく、燃料系統装置１０の構成を単純にでき、軽量化することができる。
【００６６】
また本実施の形態の燃料系統装置１０によれば、第４バルブ３３を、供給路２８の循環路１４との接続部よりも供給方向Ｄ下流側の供給路２８に介在させるので、第４バルブ３３を開閉バルブで実現することができる。これによって第４バルブ３３として第１バルブ１１のような方向切換バルブを用いる場合に比べて燃料系統装置１０の構成を単純にできるとともに、第４バルブ３３の制御を容易に行うことができる。
【００６７】
また本実施の形態の燃料系統装置１０によれば、ポンプ１５によって燃料タンク３０内の燃料３１を、燃料タンク３０、供給路２８、循環路１４、給油路１３、アスピスクラブ２０、燃料タンク３０という順に循環させるので、循環にともなって燃料タンク３０内で燃料の流れが生じ、燃料タンク３０が複雑な形状であるインテグラルタンクであっても、燃料タンク３０内全体にわたって燃料が流れて、燃料タンク３０内のほぼ全ての燃料をアスピスクラブ２０に導くことができる。これによって燃料タンク３０内の燃料に溶存する酸素を確実に除去することができる。
【００６８】
上述の実施の形態の燃料系統装置１０は、航空機に搭載されるとしたが、航空機に限らず、燃料タンクを備えるものであれば、車両および船舶などの移動体、ならびに発電所などのプラントに搭載されてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、酸素濃度低減手段によって酸素を除去しながら燃料タンクに燃料を給油し、さらに燃料タンク内の燃料を、再度酸素濃度低減手段を通過するように循環して酸素を除去するので、燃料タンク内の燃料の酸素濃度を極めて低くすることができる。燃料タンク内の燃料の酸素濃度が極めて低いので、たとえば周囲の圧力の低下および燃料のスロッシングなどによって、燃料タンク内の燃料から燃料タンク内のアレージに酸素が追い出されることがほとんどない。これによって周囲圧力の低下および燃料のスロッシングが起きても前記アレージを掃気することなく、前記アレージの酸素濃度の上昇を可及的に防止して、前記アレージの酸素濃度を所定の基準値以下に維持することができる。
【００７０】
請求項２記載の本発明によれば、酸素濃度低減手段は、液体燃料である燃料と不活性気体とを混合する。燃料と不活性気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と不活性気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００７１】
請求項３記載の本発明によれば、酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、液体燃料である燃料と燃料タンク内の気体とを混合する。燃料と燃料タンク内の気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と燃料タンク内の気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００７２】
請求項４記載の本発明によれば、酸素濃度低減手段によって酸素を除去しながら燃料タンクに燃料を給油し、さらに燃料タンク内の燃料を、再度酸素濃度低減手段を通過するように循環して酸素を除去するので、燃料タンク内の燃料の酸素濃度を極めて低くすることができる。燃料タンク内の燃料の酸素濃度が極めて低いので、たとえば周囲の圧力の低下および燃料のスロッシングなどによって、燃料タンク内の燃料から燃料タンク内のアレージに酸素が追い出されることがほとんどない。これによって周囲圧力の低下および燃料のスロッシングが起きても前記アレージを掃気することなく、前記アレージの酸素濃度の上昇を可及的に防止して、前記アレージの酸素濃度を所定の基準値以下に維持することができる。
【００７３】
請求項５記載の本発明によれば、酸素濃度低減手段は、液体燃料である燃料と不活性気体とを混合する。燃料と不活性気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と不活性気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【００７４】
請求項６記載の本発明によれば、酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、液体燃料である燃料と燃料タンク内の気体とを混合する。燃料と燃料タンク内の気体との混合によって、燃料に溶存する酸素が燃料から追い出される。また酸素濃度低減手段は、燃料と燃料タンク内の気体とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出するので、燃料から追い出された酸素を燃料タンク外に排出するとともに、酸素濃度が低減された燃料を燃料タンクに向けて排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の燃料系統装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】アスピスクラブ２０を示す断面図である。
【図３】燃料給油方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】燃料給油前の燃料タンク３０のアレージ３２の酸素濃度が、所定の値以下である場合の燃料給油方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】複数の燃料タンク３０Ａ〜３０Ｃを備える主翼８０への燃料系統装置１０の適用例を模式的に示す平面図である。
【図６】従来の技術の燃料タンク１を示す断面図である。
【図７】他の従来の技術のスクラビングを示す模式図である。
【図８】さらに他の従来の技術のアスピスクラブ５を備える燃料タンク１Ｂを示す断面図である。
【図９】アスピスクラブ５ａ，５ｂ，５ｃを備える複数の燃料タンク１ａ，１ｂ，１ｃを有する航空機の主翼６の一部を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 燃料系統装置
１１ 第１バルブ
１２ 第２バルブ
１３ 給油路
１４ 循環路
１５ ポンプ
１７ 制御部
２０ アスピスクラブ
２８ 供給路
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 燃料タンク
４０ 管路構成体
１００ 燃料給油源
Claims (6)
- 燃料給油源から燃料タンクに燃料を導くための給油路に介在され、給油される燃料の酸素濃度を低減させる酸素濃度低減手段と、
給油路の前酸素濃度低減手段よりも燃料の給油方向上流側に、燃料タンク内の燃料を導き、前記酸素濃度低減手段を再度通過させて燃料タンクに戻すための循環手段と、
燃料給油源から燃料タンクに燃料が給油された後、燃料タンク内の燃料を循環手段によって循環させるように、循環手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする燃料系統装置。 - 燃料は、液体燃料であって、
酸素濃度低減手段は、不活性気体と燃料とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出する手段であることを特徴とする請求項１記載の燃料系統装置。 - 燃料は、液体燃料であって、
酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、燃料タンク内の気体と燃料とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出する手段であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料系統装置。 - 燃料の酸素濃度を低減する酸素濃度低減手段を介して、燃料給油源から導かれる燃料を燃料タンクに給油し、
燃料タンク内の燃料を、前に酸素濃度低減手段を再度通過するように循環させることを特徴とする燃料給油方法。 - 燃料は、液体燃料であって、
酸素濃度低減手段は、不活性気体と燃料とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出することを特徴とする請求項４記載の燃料給油方法。 - 燃料は、液体燃料であって、
酸素濃度低減手段は、燃料タンク内の気体の酸素濃度が所定の基準値以下の場合、燃料タンク内の気体と燃料とを混合した後、気体と液体とを分離し、気体を燃料タンク外に排出するとともに液体を燃料タンクに向けて排出することを特徴とする請求項４または５記載の燃料給油方法。
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