JP5156782B2 - 火炎抑制システムおよびその使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハロゲン化物火炎抑制システムに替わる火炎抑制システムおよびその使用方法に関する。

火炎抑制システムは、航空機、ビル、または制限された領域を有する構造物に使用される。火炎抑制システムは、通常、ホロンなどのハロゲン化火炎抑制剤を利用する。しかし、ハロゲンによって大気中のオゾンが減少すると考えられている。

多くのビルや他の構造物では、ホロン系の火炎抑制システムが交換されている。しかし、航空機に使用するためにはスペースおよび重量を抑えることが重要となるため、航空機以外で用いるようには簡単な問題ではない。また、航空機に新たな技術を採用する際には証明の更新や設計のコストなども重要な問題となる。

例示的な火炎抑制システムは、第１のイナートガスアウトプットを供給する高圧イナートガス源と、連続的な第２のイナートガスアウトプットを供給する低圧イナートガス源と、を備える。第１および第２のイナートガスアウトプットを分配するように、高圧および低圧のイナートガス源に対して分配ネットワークが接続される。コントローラは、第１および第２のイナートガスアウトプットの各々の分配方法を制御するように、少なくとも分配ネットワークに操作可能に接続される。

他の態様では、火炎抑制システムは、第１のイナートガスアウトプットを供給する加圧イナートガス源と、第２のイナートガスアウトプットを供給するイナートガス発生器と、を備える。

火炎抑制システムを使用する方法は、火災兆候の酸素濃度を所定の閾値以下に減少させるように、火災の兆候を示す火災兆候信号に応じて第１のイナートガスアウトプットを最初に排出することと、酸素濃度を所定の閾値以下に制限するように、第２のイナートガスアウトプットをその後排出することと、を含む。

後述する詳細な説明によって、本発明の種々の特徴および利点が当業者に明らかになるであろう。詳細な説明に伴う図面について以下に簡単に説明する。

例示的な火炎抑制システムの図。 火炎抑制システムの他の実施例を示す図。 火炎抑制システムに使用されるプログラマブルコントローラの概略図。

図１は、火災の兆候（脅威）を制御するために用いられる例示的な火炎抑制システム１０の一部を示している。火炎抑制システム１０は、航空機１２（概略的に図示する）内に用いられる。しかし、この例示的な火炎抑制システム１０を他の構造物に用いてもよいことを理解されたい。

本実施例では、火炎抑制システム１０は、体積領域（ｖｏｌｕｍｅ ｚｏｎｅ）１４ａ，１４ｂに生じ得る火災の兆候を制御するように航空機内１２に用いられる。例えば、体積領域１４ａ，１４ｂは、貨物室、コンピュータ室、脚室、あるいは火炎の抑制が要求される他の体積領域である。火炎抑制システム１０は、第１のイナートガスアウトプット１８を供給する高圧イナートガス源１６と、第２のイナートガスアウトプット２２を供給する低圧イナートガス源２０と、を備える。例えば、高圧イナートガス源１６は、低圧イナートガス源２０からの第２のイナートガスアウトプット２２より高い質量流量で第１のイナートガスアウトプット１８を供給する。

高圧イナートガス源１６および低圧イナートガス源２０は、第１および第２のイナートガスアウトプット１８，２２を分配するように、分配ネットワーク２４に接続されている。この場合、第１および第２のイナートガスアウトプット１８，２２は、火災の兆候が検知された場所に応じて、体積領域１４ａおよび体積領域１４ｂの少なくとも一方に分配される。理解されるように、航空機１２は、分配ネットワークに接続された複数の付加的な体積領域を有していてもよく、全てのあるいはいずれかの付加的な体積領域に第１および第２のイナートガスアウトプット１８，２２が分配されるようにしてもよい。

火炎抑制システム１０は、少なくとも分配ネットワーク２４に対して操作可能に接続されたコントローラ２６を備え、このコントローラは、分配ネットワーク２４を介した第１および第２のイナートガスアウトプット１８，２２の各々の分配方法を制御する。コントローラは、ハードウエアおよびソフトウエアの少なくとも一方を含んでいてもよい。例えば、コントローラ２６は、体積領域１４ａ，１４ｂに対する第１および第２のイナートガスアウトプット１８，２２の分配、および第１および第２のイナートガスアウトプットの質量および質量流量を制御する。

一実施例として、コントローラ２６は、最初に、火災の兆候を表す信号（火災兆候信号）に応じて、第１のイナートガスアウトプット１８を体積領域１４ａに排出して、この体積領域１４ａ内の酸素濃度を所定の閾値以下に低減させる。酸素濃度が閾値以下になると、コントローラ２６は、酸素濃度を所定の閾値以下に維持するために、第２のイナートガスアウトプット２２を体積領域１４ａに排出する。一実施例として、所定の閾値は、体積領域１４ａ内で酸素濃度レベル１３％以下（例えば、酸素濃度１２％）である。閾値は、例えば、１１．５％〜１２％などの範囲としてもよい。この酸素濃度１２％以下の閾値は、貨物室のパッセンジャーカーゴに存在するエアロゾル物質の発火が酸素濃度１２％以下で制限（ある場合では防止）されることを前提に設定している。一実施例として、航空機１２が地上にあり海面気圧下にある場合の空のカーゴにおける第１および第２のイナートガスアウトプット１８，２２の低温時排出（すなわち、火災でない場合）に基づいて閾値を設定してもよい。

図２は、火炎抑制システム１１０の他の実施例を示している。本実施例では、図１と同様の構成要素には同様の符号を付し、変更した構成要素には図１の実施例の符号に１００を加えた符号を付している。変更された構成要素には、対応する図1のオリジナルの構成要素と同様の特徴および利点が含まれ、同様に、オリジナルの構成要素には、変更された構成要素と同様の特徴および利点が含まれる。火炎抑制システム１１０は、航空機１１２に使用されるが、他の構造物に用いてもよい。

航空機１１２は、第１の貨物室１１４ａおよび第２の貨物室１１４ｂを有する。火炎抑制システム１１０は、第１および第２の貨物室１１４ａ，１１４ｂ内の火災の兆候を制御するように使用される。この場合、火炎抑制システム１１０は、第１のイナートガスアウトプット１１８を供給する加圧イナートガス源１１６と、第２のイナートガスアウトプット１２２を供給するイナートガス発生器１２０と、を有する。また、加圧イナートガス源１１６およびイナートガス発生器１２０を、それぞれ高圧イナートガス源および低圧イナートガス源とみなすことができる。本実施例では、加圧イナートガス源１１６からの第１のイナートガスアウトプット１１８は、イナートガス発生器１２０からの第２のイナートガスアウトプット１２２より高い質量流量で供給される。

加圧イナートガス源１１６およびイナートガス発生器１２０には、第１および第２のイナートガスアウトプット１１８，１１２を貨物室１１４ａ，１１４ｂに分配する分配ネットワーク１２４が接続されている。第１および第２のイナートガスアウトプット１１８，１２２の各々を分配する方法を制御するように、少なくとも分配ネットワーク１２４に対してコントローラ１２６が操作可能に接続されている。前述のように、コントローラ１２６は、第１および第２のイナートガスアウトプット１１８，１２２の分配方法を容易に決定することができるように、フィードバック情報が提供されるか、あるいはそのようにプログラムされる。

加圧イナートガス源１１６は、複数の貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄを有する。貯蔵タンクは、航空機１１２の重量を増加させないように軽量な材料から構成される。図の実施例では、４つの貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄを示しているが、他の実施例として、５つ以上の貯蔵タンク、または３つ以下の貯蔵タンクを用いてもよいことを理解されたい。貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄの数量は、第１および第２の貨物室１１４ａ，１１４ｂ（あるいは他の体積領域）の大きさ、体積領域等の漏洩量（漏洩率）、ＥＴＯＰＳ（双発機延長運行）時間や他の要因に応じて決まる。貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄの各々は、窒素、ヘリウム、アルゴン、あるいはこれらの混合物などの加圧イナートガスを受容する。イナートガスは、二酸化炭素など微量の他の気体を含んでいてもよい。

加圧イナートガス源１１６は、貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄと分配ネットワーク１２４との間に接続されたマニホールド１４２を有する。マニホールド１４２は、貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄから加圧イナートガスを受け、流量調節装置１４３を通して第１のイナートガスアウトプット１１８として体積流量を分配ネットワーク１２４に供給する。流量調節装置１４３は、全開状態と、流量を変更するための中間状態と、を含む。この場合、流量調節装置１４３は、マニホールド１４２から分配ネットワークへの限定された出口であり、これにより、第１のイナートガスアウトプット１１８の質量流量を容易に制御することができる。

貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄは、コントローラ１２６に接続されたバルブ１４４をそれぞれ備える（コントローラ１２６から加圧イナートガス源１１６まで点線で示す）。バルブ１４４は、各貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄからマニホールド１４２へ加圧イナートガス流を排出するように用いられる。さらに、バルブ１４４は、加圧イナートガスが貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄに逆流しないように防ぐチェックバルブとして機能してもよいし、このようなチェックバルブを含んでいてもよい。別の実施例として、チェックバルブを独立させて配設してもよい。任意選択で、バルブ１４４の胴体部は、各貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄ内のガス圧力（または、任意選択で温度）を測定する圧力変換器および温度変換器を含んでいてもよく、圧力をフィールドバックとしてコントローラ１２６に提供して、
火炎抑制システム１１０を制御するようにしてもよい。圧力フィールドバックおよび任意選択である温度フィールドバックは、貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄの状態（すなわち、準備「予測」）をモニタし、排出する貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄを決定し、排出のタイミングおよび排出流量を決定し、あるいは１つの貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄの排出が妨げられているかどうか検知するように用いられる。

イナートガス発生器１２０は、窒素富化空気（ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｅｎｒｉｃｈｅｄ ａｉｒ）などのイナートガス流を航空機１１２の燃料タンク１９０に供給する周知のオンボード（機内）イナートガス発生システム（例えば、ＯＢＩＧＧＳ：ｏｎ−ｂｏａｒｄ ｉｎｅｒｔ ｇａｓ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）としてもよい。窒素富化空気（窒素エンリッチ空気）には、大気よりも高い濃度の窒素が含まれる。ＯＢＩＧＧＳが周知であるが、開示されたイナートガス発生器１２０は、燃料タンク１９０に対するイナートガスの供給および火炎抑制の助長を含む２つの機能を提供するように、分配ネットワーク１２４への接続を介して修正される。

通常、イナートガス発生器１２０は、航空機１１２のガスタービンエンジンの圧縮機から供給される圧縮空気などの流入する空気（インプット空気）、あるいは補助圧縮機によって圧縮された一方の貨物室１１４ａ，１１４ｂからの空気を受け、この流入するインプット空気と比べて窒素が富化（エンリッチ化）された流出流（アウトプット）を供給するように流入空気中の酸素から窒素を分離する。この流出（アウトプット）された窒素富化空気を第２のイナートガスアウトプット１２２として用いてもよい。イナートガス発生器１２０は、貨物室などからの第２の圧縮空気やチーク空気（ｃｈｅｅｋ ａｉｒ）など第２の供給源からの流入空気の利用することができ、この第２の供給源を用いて要求に応じた能力を向上させるようにしてもよい。一例として、イナートガス発生器１２０は、米国特許第７，２７３，５０７号および第７，５０９，９６８号明細書に開示されたシステムに類似していてもよいが、これに限定されない。

図示した実施例では、分配ネットワーク１２４は、パイプ１５０を有し、このパイプは、貨物室１１４ａ，１１４ｂと、加圧イナートガス源１１６およびイナートガス発生器１２０とを流体的に接続する。他の体積領域に接続するように、図示の実施例から分配ネットワーク１２４を変更してもよい。

分配ネットワーク１２４は、複数のフローバルブ１５２ａ〜１５２ｅを備え、各フローバルブ１５２ａ〜１５２ｅは、コントローラ１２６に接続される（コントローラ１２６から分配ネットワーク１２４まで点線で示す）。フローバルブ１５２ａ〜１５２ｅは、周知の形式のフローバルブや切換（ダイバータ）バルブとしてもよく、貨物室１１４ａ，１１４ｂに対する所望のフロー能力に応じて選択してもよい。一例として、１つまたは複数のフローバルブ１５２ａ〜１５２ｅは、米国特許出願第１０／２５３，２９７号に開示されたバルブとしてもよい。

コントローラ１２６は、第１および第２のイナートガスアウトプット１１８，１２２の分配を制御するように、該バルブに対して選択的に指令を出してバルブ１５２ａ〜１５２ｅを開閉させる。さらに、少なくともフローバルブ１５２ｄは、フローバルブ１５２ｄが作動しない場合に第１のイナートガスアウトプット１１８の流れを許容するように開位置に付勢されるバルブ（例えば、フェイルオープンバルブ）としてもよい。分配ネットワーク１２４、流量調節装置１４３およびバルブ１４４は、貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄの全イナートガスを排出するように、所望の最大排出時間を実現するように設計される。一実施例では、排出時間は約２分である。当業者であれば、上記の説明から特定の要求を満たす他の排出時間を認識されるであろう。

一例として、フローバルブ１５２ａ〜１５２ｅは、火災の兆候の検知に応じて、流れを許容または遮断する開状態および閉状態を有する。火災の兆候がない場合は、バルブ１５２ａは、通常、閉状態であり、バルブ１５２ｂ〜１５２ｅは、通常、開状態である。チェックバルブ１８１ａは、可燃性の蒸気が燃料タンク１９０から火炎抑制システム１１０内に流入しないように防ぐ。チェックバルブ１８１ｂは、パイプを通って火炎抑制システム１１０からの高圧が燃料タンクに流入しないように防ぐ。リリーフバルブ１８２は、システムの故障時に分配ネットワーク１２４およびバルブ１５２ａ〜１５２ｃに過度の圧力が加わらないように防ぐ。バルブ１５２ｂ，１５２ｃは、通常は開状態とし、火災の兆候に応じて閉状態にしてもよく、あるいは通常は閉状態とし、火災の兆候に応じて開状態にしてもよい。

分配ネットワーク１２４は、第１の貨物室１１４ａにおけるイナートガス出口１６０ａおよび第２の貨物室１１４ｂにおけるイナートガス出口１６０ｂを有する。この場合、イナートガス出口１６０ａ，１６０ｂは、複数のオリフィス１６２をそれぞれ有し、該オリフィスは、分配ネットワーク１２４から第１のイナートガスアウトプット１１８および第２のイナートガスアウトプット１２２の少なくとも一方を分配する。

第１および第２の貨物室１１４ａ，１１４ｂの各々は、貨物室の内部と、外部（チーク（ｃｈｅｅｋ）／ビルジ（ｂｉｌｇｅ））との間の差圧を制限する船外バルブ（オーバボードバルブ：ｏｖｅｒｂｏａｒｄ ｖａｌｖｅ）１７０を備える。貨物室１１４ａ，１１４ｂは、ビルジ体積部（ｂｉｌｇｅ ｖｏｌｕｍｅ）１８４から貨物室を隔てるフロアを有する。ある種の航空機では、フロアにシールを施さずに貨物室内の気圧とビルジ内の気圧の連通を許容している。このような通気を許容するフロアに対して、火災の兆候に応じて貨物室からビルジ体積部１８４を封止するようにコントローラ１２６と協働するシール、シャッタ、膨張式シールなどのシール部材１８３（概略的に示す）を配設してもよい。これにより、貨物室の容積および漏洩を制限し、イナートガス源１１８，１２２からのイナートガス量を最小限にすることができる。

貨物室１１４ａ，１１４ｂの各々は、各貨物室１１４ａ，１１４ｂ内の酸素濃度レベルを検知する少なくとも１つの酸素センサ１７６を備える。しかし、他の実施例では、火炎抑制システムは、酸素センサを備えていなくてもよい。酸素センサ１７６は、コントローラ１２６に接続され、酸素濃度を示す信号をフィールドバックとしてコントローラ１２６に送信する。また、イナートガス発生器１２０は、窒素富化空気の酸素濃度を示す信号をフィールドバックとしてコントローラ１２６に供給する１つまたは複数の酸素センサ（図示せず）を備える。また、貨物室１１４ａ，１１４ｂは、温度を示す信号をフィールドバックとしてコントローラ１２６に供給する温度センサ（図示せず）を備えていてもよい。

火炎抑制システム１１０のコントローラ１２６は、航空機１１２のメインコントローラやマルチ分散コントローラなど他のオンボードコントローラや警告システム１８０、およびイナートガス発生器１２０のコントローラ（図示せず）に接続される。例えば、他のコントローラつまり警告システム１８０は、航空機１１２の他のシステムに接続されていてもよく、貨物室１１４ａ，１１４ｂ内の火災の兆候を検知する火災兆候検知システムを含み、検知した火災の兆候に応じてあるいはテストの目的で火災兆候信号を提供し、火炎抑制システム１１０を評価し認証する。

コントローラ１２６は、イナートガス発生器１２０のコントローラに接続され、イナートガス発生器１２０がどのイナートガス源からインプット空気を受けるかをコントロールするとともに、第２のイナートガスアウトプット１２２の酸素濃度および流量を調節する。例えば、コントローラ１２６は、イナートガス発生器１２０に対して、火災の兆候のない貨物室１１４ａ，１１４ｂの一方から空気を受けるように指令を出し、あるいは、航空機１１２の飛行サイクルに応じてイナートガス発生器１２０がどこからインプット空気を受けるかを制御する。さらに、コントローラ１２６は、火災の兆候のある体積領域内の検知した酸素濃度に応じて、あるいは航空機１１２の飛行サイクルに応じて、第２のイナートガスアウトプット１２２の酸素濃度および流量の少なくとも一方を調節する。

以下の実施例は、第１の貨物室１１４ａ内の火災の兆候を想定したものである。他のオンボードコントローラつまり警告システム１８０は、貨物室１１４ａ内の火災の兆候を周知の方法で検知する。周知の方法としては、煙検知、ビデオ、温度、火炎検知、燃焼ガス検知、あるいは他の周知かつ適切な火災兆候検出方法がある。火災兆候の検知は、所定の閾値と関連させてもよく、あるいは煙、温度、火炎検知、燃焼ガス検知の増加（上昇）の割合や他の特性と関連させてもよい。

火災の兆候に応じて、コントローラ１２６、他のオンボードコントローラつまり警告システム１８０、またはこれらの双方は、火炎抑制システム１１０を使用する前に、空気管理／換気システムを停止する。コントローラ１２６は、受信したフィールドバック情報に応じて、空気管理／換気システムを停止するタイミングを決定する。火災の兆候がない場合は、空気管理／換気システムは、貨物室１１４ａ，１１４ｂの通気を行う。しかし、火災の兆候が存在する場合は、通気を減少させることにより、火災の兆候を容易に抑制することができる。

コントローラ１２６は、貨物室１１４ａの体積および他の情報とともにプログラムされ、第１のイナートガスアウトプット１１８を知能的に排出する。コントローラ１２６は、最初に、貨物室１１４ａの周知の体積に基づいて、要求される数の加圧イナートガス源１１６から第１のイナートガスアウトプット１１８を排出させて、貨物室１１４ａにおける火災の兆候の酸素濃度を所定の閾値以下に減少させる。例として、所定の閾値は、１２％である。この場合、コントローラ１２６は、第１のイナートガスアウトプット１１８を貨物室１１４ａに分配する方法を制御する。例えば、コントローラ１２６の使用目的は、火災の兆候を効果的に制御するとともに、貨物室１１４ａの過度の圧力およびガスの乱流を制限するように、第１および第２のイナートガスアウトプット１１８，１２２の分配を制御することである。貨物室１１４ａの気圧を変えることにより、貨物室１１４ａを冷却する効果をもたらすとともに、火災兆候の抑制および航空機構造の保護に寄与する。

コントローラ１２６は、第１のイナートガスアウトプット１１８の分配方法を判断することができるように、貨物室１１４ａ，１１４ｂの体積、および他の情報（１つの貯蔵タンクが保護できる体積など）とともに事前にプログラムされる。例えば、貨物室１１４ａは、第１のイナートガスアウトプット１１８の４つの貯蔵タンクを要求するが、貨物室１１４ｂは、３つの貯蔵タンクしか要求しない。コントローラ１２６は、要求される数のバルブ１４４を開にして、正確な量のガスを正確な位置へと排出する。さらに、コントローラ１２６は、貨物室１１４ｂの過剰圧力を避けるためにバルブ１４４を順次開にすることによって、小さい体積の貨物室１１４ｂに応じて質量流量を制限する。

コントローラ１２６は、貨物室１１４ａに対する第１のイナートガスアウトプット１１８の適切な質量流量を確実にするように、複数の貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄを開放する。例えば、コントローラ１２６に対するフィールドバックは、以前に選択されたイナートガス源１１６が予測流量で排出していないことを示す。この場合、コントローラ１２６は、所望の質量流量をもたらすように他の貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄを開放して、酸素濃度を所定の閾値以下に低下させる
コントローラ１２６は、フローバルブ１５２ｄにより第１のイナートガスアウトプット１１８のパルスを解放させる。例えば、コントローラに対するフィールドバックは、所望の酸素濃度を維持するためにさらなるイナートガスが必要であることを示す。この場合、コントローラ１２６は、フローバルブ１５２ｄにパルスをもたらす。パルスは、貯蔵されたイナートガスを過度に消費することなく、許容可能な最大酸素濃度レベルで酸素濃度を維持することを意図するものである。この運転モードは、飛行サイクルの降下時に用いられる。

さらに、コントローラ１２６は、火炎抑制システム１１０内の異常（故障）に対応するようにプログラムされる。例えば、フローバルブ１５２ａ〜１５２ｅやバルブ１４４のうち１つのバルブが機能しない場合、コントローラ１２６は、他のバルブ１５２ａ〜１５２ｅ，１４４を開閉して、第１および第２のイナートガスアウトプット１１８，１２２の分配方法を変更する。

一実施例では、バルブ１４４の圧力変換器からコントローラ１２６にフィールドバックとして提供された貯蔵タンク圧力によって、コントローラ１２６は、貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄが空の状態に近づいていることを判断する。この場合、貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄのうちいずれか１つのタンクの圧力が激減すると、コントローラ１２６は、貨物室１１４ａに対する第１のイナートガスアウトプット１１８の質量流量の制御を助長するように、他の貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄを開放する。コントローラ１２６は、航空機１１２の飛行サイクルに関する周知の情報とともに圧力および温度のフィールドバックを用いて、貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄに必要なメンテナンス（例えば、タンクの交換）までの時間を判断する。例えば、コントローラ１２６は、ガスの漏洩率を計算することによって、１つの貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄからのスローなガス漏洩を検知するとともに、航空機１１２の使用サイクルに適切であり、かつ圧力が過度に低いレベルまで激減する前に行う交換までの時間を確定する。

第１のイナートガスアウトプット１１８からの所定のガス量が閾値１２％より低い酸素濃度まで減少すると、コントローラ１２６は、イナートガス発生器１２０から第２のイナートガスアウトプット１２２を順次排出する。コントローラ１２６は、第２のイナートガスアウトプット１２２の排出とともに、第１のイナートガスアウトプット１１８の分配を減少させるか、完全に中止する。この場合、第２のイナートガスアウトプット１２２は、通常、燃料タンク１９０へと流れる。しかし、コントローラ１２６は、火災の兆候に応じて、この流れを分配ネットワーク１２４を通して貨物室１１４ａに分流する。例えば、コントローラ１２６は、フローバルブ１５２ｂ，１５２ｅを閉にし、フローバルブ１５２ａを開にして、貨物室１１４ａへと第２のイナートガスアウトプット１２２を分配する。

第２のイナートガスアウトプット１２２は、加圧された第１のイナートガスアウトプット１１８に比べて、低圧であり、より低い質量流量で供給される。このより低い質量流量は、酸素濃度を閾値１２％以下に維持することを意図する。つまり、第１のイナートガスアウトプット１１８は、急速に酸素濃度を減少させ、第２のイナートガスアウトプット１２２は、酸素濃度を１２％以下に維持する。このように、火炎抑制システム１１０は、イナートガス発生器１２０の更新可能なイナートガスを用いて、加圧イナートガス源１１６の有限の高圧イナートガスを節約する。

一実施例では、イナートガス発生器１２０の能力が、酸素濃度を閾値以下に維持するように用いられる第２のイナートガスアウトプット１２２の量を超えた場合、コントローラ１２６は、補助高圧圧縮機などを用いて貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄの少なくとも一部のイナートガスを補充する付加的な能力を利用する。例えば、付加的な容量のイナートガスは、イナートガス発生器１２０から分流され、加圧されて貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄに供給される。

飛行プロフィール（サイクル）のある時点において、第２のイナートガスアウトプット１２２を供給しているにもかかわらず、ＯＢＩＧＧＳアウトプットの酸素濃度が所定の閾値を超えた場合、コントローラ１２６は、第２のイナートガスアウトプット１２２に関してＯＢＩＧＧＳコントローラと通信を行い、供給される窒素富化空気が、要求された不活性雰囲気を希釈しないようにアウトプットを調節し、再び酸素濃度を閾値以下に維持するようにさらなる第１のイナートガスアウトプット１１８を排出する。一実施例では、さらなる第１のイナートガスアウトプット１１８は、酸素濃度が所定の閾値に近づき始めたとき、あるいは酸素濃度の上昇率がある割合の閾値を超えたときに、トリガされる。ある場合には、コントローラ１２６は、酸素濃度を閾値以下に維持するため第２のイナートガスアウトプット１２２を補助するように第１のイナートガスアウトプット１１８のパルスを解放する。第１のイナートガスアウトプット１１８のパルスあるいは連続的な流れは、第２のイナートガスアウトプット１２２のより低い質量流量、あるいは中間的な質量流量で供給される。この場合、貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄのうち１つのタンクが空の状態に近づいた場合、この貯蔵タンク内の残存イナートガス（相対的に低圧）を用いてもよい。別の実施例として、酸素濃度を閾値以下に維持するように第２のイナートガスアウトプット１２２を補助するように、付加的なイナートガス源を設けてもよい。

図３は、コントローラ１２６の概略的な流れ図であり、コントローラ１２６が火炎抑制システム１１０を作動させるために用いる例示的なインプットおよびアウトプットを図示している。例えば、コントローラ１２６は、他のコントローラつまり警告システム１８０からのマスタアラーム信号、貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄの状態（例えば、ガス圧）、空気管理／換気システムの状態を示す信号、酸素センサ１７６からの酸素濃度を示す信号、およびイナートガス発生器１２０からの第２のイナートガスアウトプット１２２の酸素濃度を示す信号をインプットとして受信する。アウトプットは、この受信したインプットに対応する。例えば、貨物室１１４ａ，１１４ｂの一方における火災の兆候に応じて、コントローラ１２６は、この一方の貨物室１１４ａ，１１４ｂを危険領域として指定し、第１のイナートガスアウトプット１１８の流れをこの指定した危険領域に分流する。さらに、コントローラ１２６は、火災の兆候に対処するために、開放する貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄの数を決定する。さらに、コントローラ１２６は、貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄを開放するタイミングを決定する。例えば、コントローラ１２６は、酸素濃度、温度や他のインプットを示すフィールドバック信号を受け、火災抑制の効果、次いで貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄを開放するタイミングの決定に利用する。

コントローラ１２６は、火災の兆候を抑制するように貯蔵タンク１４０ａ〜１４０ｄの順次的な開放を決定するとともに、過度の加圧を回避するように第１のイナートガスアウトプット１１８の質量流量を制御するようにインプットを用いてもよい。しかし、所定の圧力の閾値に対して過度の加圧が生じた場合は、船外バルブ１７０によって圧力が開放される。過度の加圧を回避あるいは制限するために第１のイナートガスアウトプット１１８の質量流量を制御することにより、より小さいサイズの船外バルブ１７０を用いることが可能となる。

火炎抑制システム１１０が所望の基準を満たしているかを判断するために、火炎抑制システム１１０をテストし認証してもよい。例えば、火炎抑制システム１１０は、航空機１１２が地上にある場合、所望の大気圧（例えば、海面）、飛行高度、あるいは飛行サイクルの下降時などの所定の火災兆候が存在しない状態でテストしてもよい。一例として、火災兆候信号は、所定の状態下で火炎抑制システム１１０をトリガするように手動で起動される。

一実施例では、火炎抑制システム１１０は、空の貨物室１１４ａ，１１４ｂとともに起動され、第１のイナートガスアウトプット１１８が貨物室１１４ａ，１１４ｂの一方に排出される。火炎抑制システム１１０は、選択された貨物室１１４ａ，１１４ｂにおいて海抜レベルで酸素濃度１２％あるいはそれ以下（体積比：ｖｏｌ／ｖｏｌ）に２秒以下で達し、これを維持する。このテストは、火炎抑制システム１１０を用いて保護する各体積領域に関して行われてもよい。

他の実施例では、火炎抑制システム１１０は、第１のイナートガスアウトプット１１８が貨物室１１４ａ，１１４ｂの一方に排出されるように、ある高度でかつ空の貨物室１１４ａ，１１４ｂを有する航空機１１２において起動される。火炎抑制システム１１０は、選択された貨物室１１４ａ，１１４ｂにおいて酸素濃度１２％（ｖｏｌ／ｖｏｌ）あるいはそれ以下に達し、これを維持する。最悪の状態の飛行高度および換気状態の間、酸素濃度１２％（ｖｏｌ／ｖｏｌ）あるいはそれ以下の維持に要求されるように、第２のイナートガスアウトプット１２２が排出される。このテストは、下降テストとともに順次行ってもよいし、別々に行ってもよく、また、火炎抑制システム１１０を用いて保護する各体積領域に関して行われてもよい。

他の実施例では、火炎抑制システム１１０は、第１のイナートガスアウトプット１１８が貨物室１１４ａ，１１４ｂの一方に排出されるように、飛行サイクルの巡航状態でかつ空の貨物室１１４ａ，１１４ｂを有する航空機１１２において起動される。火炎抑制システム１１０は、選択された貨物室１１４ａ，１１４ｂの一方において酸素濃度１２％あるいはそれ以下（ｖｏｌ／ｖｏｌ）に達し、これを維持する。最悪の状態の飛行高度および換気状態の間、酸素濃度１２％あるいはそれ以下（ｖｏｌ／ｖｏｌ）の維持に要求されるように、第２のイナートガスアウトプット１２２が排出される。次いで、航空機は、飛行サイクルにおける最悪の下降状態におかれる。必要であれば、要求される酸素濃度を１２％あるいはそれ以下に維持するために、補助的な第１のイナートガスアウトプット１１８を利用してもよい。このテストは、高度テストとともに順次行ってもよいし、別々に行ってもよく、また、火炎抑制システム１１０を用いて保護する各体積領域に関して行われてもよい。

図示の実施例では本願の特徴を組み合わせたものを示しているが、本開示の種々の実施例の利点を実現するために、必ずしも全ての特徴を組み合わせる必要はない。換言すると、本開示の実施例によると、設計されたシステムは、いずれかの図に示した全ての特徴、あるいは図に概略的に示した全ての部分を必ずしも含む必要はない。さらに、一実施例の特徴は、他の実施例の特徴と組み合わせてもよい。

上記の説明は、例示的なものであって、限定的なものではない。当業者であれば、本開示の趣旨から逸脱することなく、開示された実施例に対する種々の変更および修正が可能であることを理解されるであろう。本発明の開示に付与される法的保護の範囲は、以下の特許請求の範囲を検討することにより決定される。

１０，１１０ 火炎抑制システム
１２，１１２ 航空機
１４ａ，１４ｂ 体積領域
１６ 高圧イナートガス源
１８，２２ 第１および第２のイナートガスアウトプット
２０ 低圧イナートガス源
２４，１２４ 分配ネットワーク
２６，１２６ コントローラ
１１４ａ，１１４ｂ 第１および第２の貨物室
１１６ 加圧イナートガス源
１１８，１２２ 第１および第２のイナートガスアウトプット
１２０ イナートガス発生器
１４０ａ〜１４０ｄ 貯蔵タンク
１４２ マニホールド
１４３ 流量調節装置
１４４ バルブ
１５０ パイプ
１５２ａ〜１５２ｅ フローバルブ
１６０ａ，１６０ｂ イナートガス出口
１６２ オリフィス
１７０ 船外バルブ
１７６ 酸素センサ
１８０ 警告システム
１８１ａ，１８１ｂ チェックバルブ
１８２ リリーフバルブ
１８４ ビルジ体積部
１８３ シール部材
１９０ 燃料タンク

Claims (22)

1. 第１のイナートガスアウトプットを供給する高圧イナートガス源と、
   前記高圧イナートガス源に対して低圧であって、第２のイナートガスアウトプットを供給する低圧イナートガス源と、
   第１および第２のイナートガスアウトプットを分配するように、高圧および低圧のイナートガス源に接続された分配ネットワークと、
   火災の兆候を示す火災兆候信号に応じて、第１および第２のイナートガスアウトプットの各々の分配方法を制御するように、少なくとも分配ネットワークに操作可能に接続されたコントローラと、
   を備え、
   高圧イナートガス源は、マニホールドに接続された複数の貯蔵タンクを備え、該マニホールドは、貯蔵タンクと分配ネットワークとの間に接続され、かつ分配ネットワークに接続される単一の限定的な出口を有し、該単一の限定的な出口は、流量調節装置であり、
   複数の貯蔵タンクは、各貯蔵タンクからマニホールドに流れる加圧されたイナートガスを制御するようにコントローラに接続されるバルブをそれぞれ備え、該バルブは、各貯蔵タンクの圧力を測定する圧力変換器を備え、
   マニホールドは、貯蔵タンクから加圧イナートガスを受け、流量調節装置を通して第１のイナートガスアウトプットとして体積流量を分配ネットワークに供給し、
   コントローラは、最初に、火災の兆候に応じて第１のイナートガスアウトプットを排出して該火災兆候の酸素濃度を所定の閾値１２％以下に低下させ、次いで、酸素濃度が１２％以下になると第２のイナートガスアウトプットを排出することを特徴とする火炎抑制システム。
2. 低圧イナートガス源は、インプット空気を第２のイナートガスアウトプットとして窒素富化空気に変換するように構成されたイナートガス発生器であることを特徴とする請求項１に記載の火炎抑制システム。
3. コントローラは、複数のインプット空気源の中から、イナートガス発生器にインプット空気を供給するインプット空気源を選択することを特徴とする請求項２に記載の火炎抑制システム。
4. 低圧イナートガス源は、インプット空気を窒素富化空気に変換するように構成されたイナートガス発生器であることを特徴とする請求項１に記載の火炎抑制システム。
5. 分配ネットワークは、コントローラに接続された複数のフローバルブを備えることを特徴とする請求項１に記載の火炎抑制システム。
6. コントローラに接続される少なくとも１つの酸素センサをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の火炎抑制システム。
7. 分配ネットワークは、複数の体積領域に配置されたイナートガス出口を有することを特徴とする請求項１に記載の火炎抑制システム。
8. 分配ネットワークは、第１および第２のイナートガスアウトプットの各々を制御するように加圧イナートガス源に配設された流量調節器および複数のフローバルブを備えることを特徴とする請求項１に記載の火炎抑制システム。
9. 分配ネットワークは、フェイルオープンバルブを含むことを特徴とする請求項１に記載の火炎抑制システム。
10. コントローラは、分配ネットワークにおけるバルブの異常に応じて、第１および第２のイナートガスアウトプットの分配方法を変更することを特徴とする請求項１に記載の火炎抑制システム。
11. 請求項１に記載の火炎抑制システムを使用する方法であって、
    第１のイナートガスアウトプットを受ける所与の体積領域内の酸素濃度を所定の閾値以下に減少させるように、火災兆候信号に応じて高圧イナートガス源から第１のイナートガスアウトプットを最初に排出することと、
    酸素濃度を所定の閾値以下に維持するように、低圧イナートガス源から第２のイナートガスアウトプットをその後排出することと、
    を含むことを特徴とする火炎抑制システムの使用方法。
12. 第１のイナートガスアウトプットを最初に排出することは、酸素濃度を所定の閾値以下に低下させるように、高圧イナートガス源の複数の貯蔵タンクから加圧ガスを順次排出することを含むことを特徴とする請求項１１に記載の火炎抑制システム使用方法。
13. 第２のイナートガスアウトプットをその後排出することは、分配ネットワーク内の他の目的地から火災兆候へと第２のイナートガスアウトプットを切り換えることを含むことを特徴とする請求項１１に記載の火炎抑制システム使用方法。
14. 第１のイナートガスアウトプットを最初に排出することは、高圧イナートガス源における所定数の複数の貯蔵タンクを開放することを含み、該所定数は、第２のイナートガスアウトプットが導かれる体積領域の体積に基づくことを特徴とする請求項１１に記載の火炎抑制システム使用方法。
15. 低圧イナートガス源から排出された第２のイナートガスアウトプットの酸素濃度を調節することをさらに含む請求項１１に記載の火炎抑制システム使用方法。
16. 第１のイナートガスアウトプットが導かれる体積領域の体積を冷却するように、高圧イナートガス源から第１のイナートガスアウトプットを排出することをさらに含む請求項１１に記載の火炎抑制システム使用方法。
17. 第１のイナートガスアウトプットを排出する前に、ビルジ体積部から、第１のイナートガスアウトプットが導かれる貨物室をシールすることをさらに含む請求項１１に記載の火炎抑制システム使用方法。
18. 第２のイナートガスアウトプットの流量および飛行サイクルに基づいた第２のイナートガスアウトプットの酸素濃度の少なくとも一方を制御することをさらに含む請求項１１に記載の火炎抑制システム使用方法。
19. 貯蔵タンクからのタンク圧力フィールドバックおよびに高圧イナートガス源が配設される航空機の飛行サイクル応じて、高圧イナートガス源の貯蔵タンクのメンテナンスまでの時間を決定することをさらに含む請求項１１に記載の火炎抑制システム使用方法。
20. 第１のイナートガスアウトプットを排出すること、および第２のイナートガスアウトプットを排出することは、火炎抑制システムをテストするように火災兆候信号のトリガに応じて所定のテスト状態下で実行されることを特徴とする請求項１１に記載の火炎抑制システム使用方法。
21. 体積領域内の圧力が体積領域の貨物室ライナのシールを解く過度の圧力以下となるように、体積領域の船外バルブを設けることともに、第１および第２のイナートガスアウトプットの少なくとも一方の流れを確立することをさらに含む請求項１１に記載の火炎抑制システム使用方法。
22. コントローラが、分配ネットワークの異常に応じて第１および第２のイナートガスアウトプットを体積領域に分配する方法を変更するように作動することを特徴とする請求項１１に記載の火炎抑制システム使用方法。

Images