JP6487559B2 - 燃料不活性化システム、方法及び装置 - Google Patents

Description

本願は、「燃料不活性化システム、方法及び装置」という発明の名称の２０１５年１月２３日に出願された米国仮特許出願１４／６０３４５８号に関し、この出願の優先権の利益を主張する。この出願の全ての内容は全ての目的について参照によって本明細書の一部を構成する。

本発明は、燃料不活性化システム、特に、燃料不活性化システムにおける空気分離モジュールを作動させるためのシステム、方法及び装置に関する。

燃料不活性化システムは、大量の燃料が貯蔵される航空機において広く用いられている。飛行中に燃料が消費されると、タンク内の燃料レベルが低下し、タンク内の残りの酸素が、燃焼を防止するために不燃性不活性ガス（例えば窒素富化空気）に置き換えられる。飛行中、航空機のエンジンの圧縮機段（compressor stage）から取られた圧縮空気である抽気（bleed air）が、窒素富化空気を生成するために空気分離モジュール（例えばモレキュラーシーブベッド（molecular sieve beds）を通過させられる。空気分離モジュールを効果的に使用する要求が引き続き存在する。

本発明の態様は、燃料不活性化システムと、燃料タンクを不活性化するための方法とを含む。燃料タンクを不活性化するための方法は、窒素富化空気を生成するように構成された複数の空気分離モジュールの各々についての摩耗レベルを決定するステップと、複数の空気分離モジュールの各々が同様の摩耗レベルを有するように複数の空気分離モジュール弁の各々を選択的に開くステップと、複数の空気分離モジュールによって生成された窒素富化空気を燃料貯蔵タンクに向けるステップとを含む。

本発明の更なる態様は、流入空気を受け取るように構成された空気流入路と、受け取ったときに流入空気から酸素を分離するように構成された複数の空気分離モジュールと、空気流入路と複数の空気分離モジュールとの間に結合された（coupled）複数の空気分離モジュール弁とを含む不活性化システムを含む。複数の空気分離モジュール弁の各々は、空気分離モジュール弁の一つを開くことによって流入空気の少なくとも一部を空気流入路から空気分離モジュール弁の一つに関連付けられた空気分離モジュールに通過させるように複数の空気分離モジュールの一つに関連付けられる。制御装置が、複数の空気分離モジュールの各々が実質的に等しいレベルの摩耗を受けるように複数の空気分離モジュール弁の各々を選択的に開く。

図１は、本発明の態様に係る燃料不活性化システムの概略図である。 図２ａは、本発明の態様に係る燃料不活性化システムの一つの実施例の正面図である。 図２ｂは、本発明の態様に係る燃料不活性化システムの一つの実施例の背面図である。 図３は、本発明の態様に係る、燃料を不活性化するための方法を描くフローチャートである。

本発明は、添付の図面と関連して読まれるとき、以下の詳細な説明から最も良く理解され、同様の要素は同様の参照番号を有する。複数の同様の要素が存在するとき、特定の要素を参照する小文字の指定と共に単一の参照番号が複数の同様の要素に割り当てられ得る。要素をまとめて参照し又は非特定の一つ以上の要素を参照するとき、小文字の指定は省略される。図面には上記の図面が含まれる。

図１は、本発明の態様に従って燃料を不活性化するための例示的なシステム１００を描く。概して、システム１００は、熱交換器１１０、隔離弁１２０、１３０、フィルタ１３５、オゾン触媒コンバータ１４０、複数の空気分離モジュール弁（「ＡＳＭ弁」）１５０、複数の空気分離モジュール（「ＡＳＭ」）１６０、酸素センサ１７０、窒素富化空気弁１８０及び制御装置１９０を含む。

熱交換器１１０は、流入空気の温度及び／圧力を調節し、ＡＳＭ１６０による流入空気の効果的な分離を可能にする流入空気の温度及び／又は圧力を実現するように構成される。流入空気は、航空機のエンジンの圧縮機段から得られる抽気である。流入空気は空気流入路１１１を通って熱交換器１１０に入る。熱交換器１１０は、シェル及びチューブ、二重管、プレート熱交換器、又はシステム１００の実際的な態様を満たす他のタイプの熱交換器である。一つの実施形態では、熱交換器１１０は、空気流入路１１１における約２６０℃（華氏５００度）〜５３８℃（華氏１０００度）の範囲から熱交換器１１０の空気流出路１１２において測定されるような約７０℃（華氏１５８度）〜約９３℃（華氏２００度）の範囲に流入空気の温度を低下させる。熱交換器１１０の冷却剤は空気又は冷却のために典型的に使用される他の流体である。

本明細書における説明が、流入空気が航空機のエンジンの圧縮機段から得られた抽気である実施形態に主に向けられているが、外気のような他の空気源が用いられてもよいと考えられる。本明細書において使用されるとき、用語「流入空気」はこれら他の空気源をカバーすることが意味されている。これら他の空気源を調節するための適切な技術が本明細書における説明から当業者によって理解されるだろう。例えば、流入空気が外気である場合、外気は、複数のＡＳＭ１６０による効果的な空気の分離を可能とする圧力及び／又は温度を実現すべく、例えば圧縮機及び／又は熱交換器によって加圧及び／又は加熱される。

第１隔離弁１２０が、過度の且つ／又は適切でない温度及び／又は圧力から下流の構成部品を保護するために使用される。温度スイッチ１１５及び圧力スイッチ１１６が、第１隔離弁１２０よりも上流の流入空気の圧力及び／又は圧力に基づいて第１隔離弁１２０を制御するために利用される。流入空気の温度及び圧力が適切である場合、弁１２０が開かれる。温度及び／又は圧力が適切でない場合（例えば温度及び／又は圧力がシステム１００の構成部品を損傷させる可能性がある場合）、弁１２０は流入空気流を制限する（例えば減少させ又は停止させる）ために使用される。

システム１００は、制御装置１９０によって制御される第２隔離弁１３０も含む。また、弁１３０は、システム１００にとって適切でない温度及び／又は圧力を有する流入空気からシステム１００を保護する。温度及び圧力を決定するために、第１温度センサ１２５及び第１圧力センサ１２６が弁１３０よりも上流に配置される。その後、制御装置１９０は、過度の且つ／又は適切でない圧力及び／又は温度が下流の構成部品を損傷させることを防止すべく、温度センサ１２５及び／又は圧力センサ１２６によって決定された温度及び／又は圧力に基づいて弁１３０を制御する。

フィルタ１３５が、流入空気中の粒子の量及び／又は水分子の量を減少させるために用いられる。例えば、０．１μｍの孔径を有するフィルタが、ＡＳＭ１６０を損傷させる可能性がある０．１μｍよりも大きなサイズを有する粒子を除去するために利用される。いつフィルタ１３５を交換すべきかを決定するための一つの方法は、フィルタ１３５を横切る圧力降下を計算することである。この方法に従って、第１圧力センサ１２６及び第２圧力センサ１４６はフィルタ１３５を横切る圧力降下を決定するために制御装置１９０によって利用される。その後、制御装置１９０は、例えば公称値（nominal value）の二倍から四倍の閾値と圧力降下を比較して、フィルタ１３５を清浄にし且つ／又は交換する必要があるかを判定する。

ドレン弁１３７が、望ましくない物質、副産物及び／又は材料を流入空気から廃棄流路１３８内に吸い上げるために使用される。例えば、フィルタ１３５によって流入空気から除去された粒子がドレン弁１３７を介して廃棄流路１３８を通して清浄にされて処分される。処分を促進するために、廃棄流路１３８は真空圧下にあり、又は望ましくない物質、副産物及び／又は材料が上流から加圧される。

オゾン触媒コンバータ１４０が、オゾン分子によって損傷されうる構成部品を保護するためにシステム１００に組み込まれる。

示されたシステムは、第１ＡＳＭ１６０ａ、第２ＡＳＭ１６０ｂ及び第３ＡＳＭ１６０ｃを含む。各ＡＳＭ１６０は、受け取った流入空気の一部から酸素を分離して窒素富化空気を生成するように構成される。本明細書において使用されるとき、流入空気の一部は、複数のＡＳＭ１６０の各々によって受け取られる流入空気の一部（例えば２５％、１／３、１／２、２／３等）又は全てについて言及するのに使用される。複数のＡＳＭ１６０は、ポリマー、セラミック又は他の選択的多孔質材料（selectively porous material）から構成される膜及び／又は繊維を備える。代替的に、窒素富化空気流１６３及び／又は酸素枯渇空気流を生成すべく、空気分子をイオン化する方法又は化学的プロセスを利用する方法がシステム１００に実装されてもよい。一つの実施形態では、ＡＳＭ１６０はモレキュラーシーブベッドである。適切なＡＳＭ１６０が本明細書における説明から当業者によって理解されるだろう。

示されたシステム１００は、第１ＡＳＭ弁１５０ａ、第２ＡＳＭ弁１５０ｂ及び第３ＡＳＭ弁１５０ｃを含む。各ＡＳＭ弁１５０はＡＳＭ１６０の一つに関連付けられる。例えば、ＡＳＭ弁１５０ａはＡＳＭ１６０ａに関連付けられ、ＡＳＭ弁１５０ｂはＡＳＭ１６０ｂに関連付けられ、ＡＳＭ弁１５０ｃはＡＳＭ１６０ｃに関連付けられる。ＡＳＭ弁１５０は、制御装置１９０の制御の下、ＡＳＭ１６０の各々に向けられる流入空気の一部を調節する。三つのＡＳＭ弁１５０及び関連付けられたＡＳＭ１６０が描かれているが、より少ない又はより多いＡＳＭ弁１５０及び／又はＡＳＭ１６０が用いられてもよい。

示された各ＡＳＭ１６０は窒素富化空気出口１６１及び窒素枯渇空気出口１６２を有する。ＡＳＭ１６０が作動しているとき（例えば流入空気がＡＳＭ１６０を通って流れているとき）、燃料貯蔵タンク１８５内に向けられる窒素富化空気流１６３と、廃棄流路１３８を介して処分される窒素枯渇空気流とが生成される。

酸素センサ１７０が、窒素富化空気流１６１ａ、１６１ｂ及び／又は１６１ｃの組合せを含む窒素富化空気流１６３を検査するために使用される。酸素センサ１７０は窒素富化空気流１６３中の酸素の量を検知する。代替的に（又は加えて）、窒素センサが窒素富化空気流１６３中の窒素の量を検知するために用いられてもよい。

酸素センサ１７０は第２温度センサ１７５及び／又は第３圧力センサ１７６を含む。複数のＡＳＭ１６０の各々をいつ交換すべきかを判定するための一つの方法は、各ＡＳＭ１６０を横切る圧力降下を計算することである。例えば、圧力センサ１４６、１７６は、ＡＳＭ１６０ａ、１６０ｂ及び／又は１６０ｃを横切る圧力降下を決定するために制御装置１９０によって利用される。圧力降下が例えば公称値（nominal value）の二倍から四倍の予め定められた閾値を超えると、制御装置１９０は、交換のためのＡＳＭ１６０を特定し、ＡＳＭ１６０を交換すべきであることを示す信号を生成する。

窒素富化空気弁１８０が窒素富化空気流１６３の燃料貯蔵タンク１８５への流れを調節するために使用される。一つの実施形態では、窒素富化空気弁１８０は、例えば窒素富化空気流１６３中の酸素濃度が高すぎる場合に、窒素富化空気流１６３が燃料貯蔵タンク１８５に流れることを防止するように設計される。別の実施形態では、窒素富化空気弁１８０は、温度及び／又は圧力が適切でない場合に、窒素富化空気流１６３を妨げ又は制限する。

システム１００は、システム１００の構成部品に結合された制御装置１９０を含む。制御装置１９０は、温度センサ１１５、１２５及び／又は１７５及び／又は圧力センサ１１６、１２６、１４６及び／又は１７６からのデータを検知し、弁１３０、１３７、１５０及び／又は１８０を制御し、ＡＳＭ１６０をいつ交換すべきかを判定するように構成される。制御装置１９０は、システム１００の様々な構成部品及び／又はセンサからデータを受信し、検知されたデータに基づいて弁を制御するマイクロプロセッサである。加えて、制御装置１９０は、本明細書に記載された一つ以上の他の機能を実行するように構成される。制御装置１９０は、システム１００の設置及び使用に便利なように、接続箱１９２に接続される。一つの実施形態では、制御装置１９０はデバイスの構成部品についての性能試験を実行する。これら性能試験は、それぞれの構成部品に関する接続性、精度、正確さ及び他の試験を含む。システム１００と共に使用するのに適した制御装置１９０が本明細書における説明から当業者によって理解されるだろう。

制御装置１９０はメモリデバイス１９１に結合される。制御装置１９０はメモリデバイス１９１に情報を書き込み且つメモリデバイス１９１から情報を受信するように構成される。本明細書に記載された一つ以上の機能を実行するように制御装置１９０を構成するための命令がメモリデバイス１９１に格納される。加えて、制御装置１９０は、本明細書に記載された機能を実行するために必要な一つ以上のパラメータをメモリデバイス１９１に格納する。メモリデバイス１９１は、不揮発性メモリ及び／又は揮発性メモリを含む一つ以上のメモリデバイスの構成部品を含む。適切なメモリデバイス１９１が本明細書における説明から当業者によって理解されるだろう。別個の構成部品として示されているが、メモリデバイス１９１（又はその一部）は制御装置１９０に統合されてもよい。

制御装置１９０は摩耗平準化アルゴリズム（wear leveling algorithms）を実行するように構成される。摩耗平準化アルゴリズムは、複数のＡＳＭ１６０の利用及び交換を改善することによってシステム１００の効率を高める。摩耗平準化アルゴリズムは、制御装置１９０が各ＡＳＭ１６０によって受信された摩耗レベルを調節する（本明細書において「摩耗の平準化」とも記載される）ことを可能とする。ＡＳＭ１６０によって受信された摩耗レベルは、ＡＳＭ１６０の劣化量を示し、且つ／又は、ＡＳＭ１６０をどれくらい早く交換する必要があるかの指標を提供する。摩耗平準化アルゴリズムは、制御装置１９０が、複数のＡＳＭ１６０が実質的に等しいレベルの摩耗を受けるように、ＡＳＭ１６０ａ、１６０ｂ及び／又は１６０ｃの各々についての摩耗レベルに基づいて各ＡＳＭ１６０ａ、１６０ｂ及び／又は１６０ｃを選択的に作動させることによってＡＳＭ１６０を調節することを可能とする。このため、一つの例では、システム１００における摩耗平準化アルゴリズムの利用は、ＡＳＭ１６０の交換が同時に生じるように、ＡＳＭ１６０に亘る均一な摩耗を可能とする。このことは、メンテナンス費用を減少させ、システム１００が動作する時間の量を増加させる。

摩耗平準化アルゴリズムを実行する制御装置１９０は、各ＡＳＭ１６０が作動している時間の量、各ＡＳＭ１６０によって受け取られた流入空気の一部の強度、及び／又は各ＡＳＭ１６０を横切る圧力降下に基づいて、各ＡＳＭ１６０についての摩耗レベルを決定する。各ＡＳＭ１６０についての作動時間の量は、関連付けられたＡＳＭ弁１５０が開いていた時間の量に関するデータに基づいて、摩耗平準化アルゴリズムによって決定される。摩耗平準化アルゴリズムは、圧力センサ１４６及び／又は１７６及び／又は流量センサ１４９によって検知されるような、ＡＳＭ１６０によって受け取られた流入空気の圧力及び／又はＡＳＭ１６０を通る流入空気の流量に関するデータに基づいて、ＡＳＭ１６０によって受け取られた流入空気の一部の強度を決定する。摩耗平準化アルゴリズムは、各ＡＳＭ１６０を横切る圧力降下に関するデータも用いてもよい。受信されたデータに基づいて、摩耗平準化アルゴリズムは、制御装置１９０が、各ＡＳＭ１６０についての摩耗レベルを決定し、次いで、最小レベルの摩耗を有するＡＳＭ１６０を作動させるための信号を送信することを可能とする。示されたシステム１００では、制御装置１９０は、最小レベルの摩耗を有するＡＳＭ１６０に関連付けられたＡＳＭ弁１５０を開く。制御装置１９０は、摩耗平準化アルゴリズムを使用して、各ＡＳＭ１６０についての摩耗レベルを周期的に又は連続的に決定する。制御装置１９０が摩耗レベルを決定する頻度は飛行計画及び／又は飛行連隊（flight regiment）に依存する。例えば、制御装置１９０は、飛行機が巡航している間、摩耗平準化アルゴリズムをより頻繁に利用する。例えば、飛行機が上昇している間、典型的には、全てのＡＳＭ１６０が作動しており、このため、制御装置１９０は、摩耗平準化アルゴリズムを利用してどのＡＳＭ１６０が作動しているか及び／又はどのＡＳＭ１６０が作動していないかを決定する必要がない。

例として、制御装置１９０は、摩耗平準化アルゴリズムを利用して、最小レベルの摩耗を有するＡＳＭ１６０を特定し、摩耗レベルに基づいて必要に応じてＡＳＭ１６０を作動させる。例えば、第１ＡＳＭ１６０ａが最小レベルの摩耗を有する場合、制御装置１９０は、信号を送信し、第１ＡＳＭ弁１５０ａを開いて、ＡＳＭ１６０が必要とされるときに第１ＡＳＭ１６０ａを作動させる。より多くの窒素富化空気がシステム１００から必要とされる場合、制御装置１９０は、次の最小レベルの摩耗を有するＡＳＭ１６０ｂ又は１６０ｃを特定する。第２ＡＳＭ１６０ｂが次の最小レベルの摩耗を有する場合、制御装置１９０は、信号を送信し、第２ＡＳＭ弁１５０ｂを開いて第２ＡＳＭ１６０ｂを作動させる。制御装置１９０は、一つのＡＳＭ１６０を別のＡＳＭ１６０の代わりに用いて、ＡＳＭ１６０間の実質的に等しい摩耗レベルを維持する。例えば、予め定められた量の時間の後、制御装置１９０が摩耗平準化アルゴリズムを利用して第３ＡＳＭ１６０ｃが現在最小レベルの摩耗を有すると判定した場合、制御装置１９０は、信号を送信し、最大レベルの摩耗を有するＡＳＭ１６０に関連付けられたＡＳＭ弁１５０を閉じて最大レベルの摩耗を有するＡＳＭ１６０の作動を停止し、第３ＡＳＭ弁１５０ｃを開いて第３ＡＳＭ１６０ｃを作動させる。この例では、制御装置１９０は摩耗平準化アルゴリズムを使用して摩耗レベルを周期的に決定する。複数のＡＳＭ１６０間の実質的に等しい摩耗を実現すべく、この例示的なプロセスが繰り返される。本明細書において、摩耗の実質的に等しいレベルは、１０％を超えないＡＳＭ１６０間の摩耗レベルの差を意味するように定義される。

図２ａ及び図２ｂは、本発明の態様に従った燃料不活性化システム１００の一つの実施例を示す。この実施例は、システム１００のこの実施例に適した空きスペースを含む旅客機及び貨物機を含む大型の商用又は軍用の航空機に特に適する。軍用戦闘機のようなより小さい飛行機に適合するように構成された適切な実施例が本明細書における説明から当業者によって理解されるだろう。燃料不活性化システム１００は取付プレート２００に装着される。図２ａは取付プレート２００の第１の側２１０を示し、図２ｂは取付プレート２００の第２の側２２０を示す。

熱交換器１１０が取付プレート２００の第１の側２１０に取り付けられる。熱交換器１１０はパイプによって第１隔離弁１２０に接続される。さらに、温度スイッチ１１５が、隔離弁１２０よりも上流の流入空気を検知し、ワイヤを通して弁１２０に信号を送信することによって弁１２０を制御する。付加的且つ独立して、取付プレート２００の第１の側２１０において、圧力スイッチ１１６が、隔離弁１２０よりも上流の流入空気を検知し、ワイヤを通して弁１２０に信号を送信することによって弁１２０を制御する。

第１隔離弁１２０は、取付プレート２００の第１の側２１０に配置されたパイプを介して第２隔離弁１３０に接続される。第２隔離弁１３０は制御装置１９０によって制御され、制御装置１９０はワイヤを直接通して且つ／又は中間の接続箱１９２を介して弁１３０に信号を送信する。制御装置１９０は、取付プレート２００の第１の側２１０に配置された温度センサ１２５及び圧力センサ１２６から弁１３０よりも上流の流入空気の温度及び圧力に関するデータを受信する。

また、取付プレート２００の第１の側２１０において、フィルタ１３５がパイプを介して第２隔離弁１３０に接続される。さらに、フィルタ１３５は、取付プレート２００の第１の側２１０に配置されたオゾン触媒コンバータ１４０と、取付プレート２００の第２の側２２０に配置されたドレン弁１３７とにパイプによって接続される。ドレン弁１３７が閉じられると、流入空気はフィルタ１３５を通ってオゾン触媒コンバータ１４０に流れる。ドレン弁１３７が開かれると、水及び／又は粒子が、フィルタ１３５から取り除かれ、廃棄流路１３８を含むパイプを通して処分される。

オゾン触媒コンバータ１４０が取付プレート２００の第１の側２１０に位置付けられて流入空気からオゾンを除去する。オゾン触媒コンバータ１４０はパイプによって複数のＡＳＭ弁１５０に接続される。取付プレート２００の第１の側２１０に配置された第２圧力センサ１４６が、触媒コンバータ１４０から複数のＡＳＭ弁１５０に移動する流入空気の圧力を検知する。圧力センサ１４６は、流入空気の圧力に関するデータをワイヤを通して制御装置１９０に送信する。

第１ＡＳＭ弁１５０ａ、第２ＡＳＭ弁１５０ｂ及び第３ＡＳＭ弁１５０ｃが取付プレート２００の第１の側２１０に位置付けられる。制御装置１９０は、例えばワイヤを通して各ＡＳＭ弁１５０に信号を送信することによって、各ＡＳＭ弁１５０を開くことができる。

第１ＡＳＭ１６０ａ、第２ＡＳＭ１６０ｂ及び第３ＡＳＭ１６０ｃが取付プレート２００の第２の側２２０（図２ｂ）に取り付けられる。制御装置１９０は、関連付けられたＡＳＭ弁１５０を開くための信号を送信することによってＡＳＭ１６０を作動させる。

窒素富化空気弁１８０が取付プレート２００の第１の側２１０に配置される。窒素富化空気弁１８０は、パイプのネットワークを通してＡＳＭ１６０の少なくとも一つから受け取った窒素富化空気が燃料貯蔵タンク１８５に流れることを制限又は防止することができる。酸素センサ１７０が、取付プレート２００の第１の側２１０に取り付けられて、窒素富化空気流１６３を通って窒素富化空気弁１８０に流れる空気を検知する。図２ａにおいて見られないが、酸素センサ１７０は温度センサ１７５及び／又は圧力センサ１７６を含む。酸素センサ１７０は、窒素富化空気流１６３に関する信号を制御装置１９０に送信する。その後、制御装置１９０は、窒素富化空気弁１８０を制御して、燃料貯蔵タンク１８５に流れる窒素富化空気の量を調節する。

制御装置１９０は取付プレート２００の第２の側２２０（図２ｂ）に取り付けられる。接続箱１９２も取付プレート２００の第２の側２２０に取り付けられる。

図３は、燃料を不活性化するための例示的な方法３００を示す。説明を容易にするために、方法３００は燃料不活性化システム１００に関連して説明される。他の適切な燃料不活性化システムが本明細書における説明から当業者によって理解されるだろう。

ステップ３１０では、流入空気が複数のＡＳＭ弁１５０に向けられる。流入空気は航空機のエンジンの圧縮機段からの抽気である。流入空気は、複数のＡＳＭ弁１５０に到達する前に調節される。流入空気は、例えば、熱交換器１１０によって温度及び／又は圧力を変化させ、フィルタ１３５によって微粒子及び／又は水分を除去し、且つ／又はオゾン触媒コンバータ１４０によってオゾンを除去するように調節される。隔離弁１２０及び／又は１３０は、例えば制限されていない流入空気流によって損傷される可能性があるシステム１００の構成部品を保護すべく流入空気の下流の流れを調節するために利用される。

ステップ３２０では、ＡＳＭ１６０の各々についての摩耗レベルが決定される。制御装置１９０はメモリから各ＡＳＭ１６０についての摩耗レベルを読み出すことによって各ＡＳＭ１６０についての摩耗レベルを決定する。摩耗レベルは、ＡＳＭ１６０の各々が作動されていた時間の量に基づく。各ＡＳＭ１６０が作動されていた（又は関連付けられたＡＳＭ弁１５０が開かれていた）時間の量は制御装置１９０による読み出しのためにメモリデバイス１９１に格納される。任意選択的に、各ＡＳＭ１６０によって受け取られた流入空気の一部の強度（例えば圧力）及び／又は各ＡＳＭ１６０を横切る圧力降下も考慮されてよい。ＡＳＭ１６０が作動されていた時間の量の部分に重み係数を適用することによって強度が考慮される。例えば、ＡＳＭ１６０によって受け取られた流入空気の一部が比較的高い強度を有する場合、流入空気のその部分は、重み係数（例えば１．３）を乗ずることによって重み付けされる。一方、ＡＳＭ１６０によって受け取られた流入空気の一部が比較的低い強度を有する場合、流入空気のその部分は、別の重み係数（例えば０．８）によって重み付けされる。本明細書において、作動時間の重み付けされた量は有効な使用（effective use）と称される。ＡＳＭ１６０によって受け取られた流入空気の一部の強度は、流量センサ１４９から受信されたデータに基づく。

ステップ３３０では、ＡＳＭ１６０を横切る圧力降下が決定される。例えば、制御装置１９０がＡＳＭ１６０の摩耗レベルを決定するときはいつでも、定期的に（例えば１５分、３５分、５０分毎等）、又は作動中のＡＳＭ１６０に変化があるたびに、一つ以上のＡＳＭ１６０について、圧力降下を決定する。制御装置１９０は、複数のＡＳＭ１６０よりも上流に配置された圧力センサ１４６と、複数のＡＳＭ１６０よりも下流に配置された圧力センサ１７６とから受信されたデータを処理することによって、ＡＳＭ１６０を横切る圧力降下を決定する。圧力センサの配置は、各ＡＳＭ１６０を横切る圧力降下を制御装置１９０が決定することを可能とする。一つの実施形態では、制御装置１９０は、ＡＳＭ１６０を横切る圧力降下を閾値と比較して、ＡＳＭ１６０の交換が必要であるかを判定する。制御装置１９０は、現在作動しているＡＳＭ１６０についての圧力降下を決定する。一つのみのＡＳＭ１６０が作動している場合、そのＡＳＭ１６０を横切る圧力降下が、単一のＡＳＭ１６０についてのＡＳＭ１６０の圧力降下閾値と比較される。二つのＡＳＭ１６０が作動している場合、二つの作動中のＡＳＭ１６０を横切る圧力降下が、二つのＡＳＭ１６０についてのＡＳＭ１６０の圧力降下閾値、例えば単一のＡＳＭ１６０についての圧力降下閾値の二倍と比較される。三つのＡＳＭ１６０が作動している場合、三つの作動中のＡＳＭ１６０を横切る圧力降下が、三つのＡＳＭ１６０についてのＡＳＭ１６０の圧力降下閾値、例えば単一のＡＳＭ１６０についての圧力降下閾値の三倍と比較される。

ステップ３４０では、ＡＳＭ弁１５０が制御装置１９０によって選択的に開かれる。制御装置１９０は、各ＡＳＭ１６０に関連付けられた摩耗レベルに適用される摩耗平準化アルゴリズムを使用して、ＡＳＭ弁１５０を選択的に開く。摩耗レベルは、各ＡＳＭ１６０が作動している時間の量にのみ基づき、又は、加えて、ＡＳＭ１６０によって受け取られた空気の強度及び／又はＡＳＭ１６０を横切る最近の圧力降下の数値のような他の因子に基づく。別のＡＳＭ１６０が必要とされるとき又は作動中のＡＳＭ１６０がもはや必要でないとき、特定のＡＳＭ１６０を選択的に作動させ且つ／又は特定のＡＳＭ１６０の作動を選択的に停止すべく、ＡＳＭ弁１５０を開き且つ／又は閉じる。加えて、特定のＡＳＭ１６０が比較的長い時間（例えば１時間）作動されていた場合、ＡＳＭ弁１５０を開き且つ／又は閉じて一つのＡＳＭ１６０を別のＡＳＭ１６０の代わりに用いる。例として、窒素富化空気が必要とされるとき、制御装置１９０は、最小レベルの摩耗を有するＡＳＭ１６０を決定し、最小レベルの摩耗を有するＡＳＭ１６０に関連付けられたＡＳＭ弁１５０を選択的に開いて流入空気をそのＡＳＭ１６０に通過させる（すなわちそのＡＳＭ１６０を作動させる）。

一つの実施形態では、飛行機の燃料貯蔵タンク１８５の不活性化を提供し且つ維持するために、全てよりも少ないＡＳＭ１６０（例えば一つのみのＡＳＭ１６０）が必要とされる予め定められた飛行連隊中（すなわち巡航中）にステップ３４０が実行される。全てのＡＳＭ１６０が必要とされるとき（例えば、地上にある間、上昇中及び下降中）、摩耗が均一であるので、全てよりも少ないＡＳＭ１６０が必要とされるまで、摩耗の平準化が中断される。

ステップ３４５では、各ＡＳＭ１６０の作動時間が記録される。制御装置１９０は、ＡＳＭ１６０の作動が停止されたとき（例えばその関連付けられたＡＳＭ弁１５０がオフにされたとき）、ＡＳＭ１６０の作動時間をメモリデバイス１９１に記録する。意選択的に、制御装置１９０は、さらに、ＡＳＭ１６０が作動されていた時間の部分の間、空気流の強度レベルを記録する。

一実施形態では、制御装置１９０は、窒素富化空気についての要求が終わるまで、ステップ３２０、３３０、３４０及び３４５を繰り返す。制御装置１９０は斯かるステップを周期的（例えば数分毎、数時間毎等）に又は実質的に連続的に繰り返す。ステップ３２０、３４０及び３４５から独立して且つ／又は異なる割合でステップ３３０が実行されてもよいと考えられる。

ステップ３５０では、例えば、燃料貯蔵タンク１８５における燃焼のリスクを低減するために使用済み燃料の体積に取って代わるべく、窒素富化空気が燃料貯蔵タンク１８５に向けられる。第３圧力センサ１７６及び／又は第２温度センサ１７５を含む酸素センサ１７０が、ＡＳＭ１６０によって生成された窒素富化空気を検知するために用いられる。酸素センサ１７０は、検知された窒素富化空気に関するデータを制御装置１９０に伝達する。窒素富化空気弁１８０が酸素センサ１７０よりも下流で用いられる。酸素センサ１７０から受信されたデータに基づいて、制御装置１９０は、窒素富化空気弁１８０を制御して、窒素富化空気の燃料貯蔵タンク１８５への流れを調節する。

ステップ３５５では、制御装置１９０が、ＡＳＭ１６０を交換すべきかを判定する。一つの例では、制御装置１９０は、（例えば上記のステップ３２０において決定されたような）ＡＳＭ１６０の摩耗レベルと閾値との比較に基づいて、ＡＳＭ１６０を交換すべきかを判定する。例えば、制御装置１９０は、いずれか一つのＡＳＭ１６０の摩耗レベルが有効な使用の１００時間を超えたときにＡＳＭ１６０を交換すべきであると判定する。上述されたように、摩耗レベルは、強度及び／又は圧力降下によって修正されたような実際の時間の量である。別の例では、制御装置１９０は、（例えば上記のステップ３２０において決定されたような）作動中のＡＳＭ１６０を横切る圧力降下と閾値との比較に基づいて、ＡＳＭ１６０を交換すべきかを判定する。例えば、制御装置１９０は、いずれか一つのＡＳＭ１６０（又はＡＳＭ１６０のいずれかの群）の圧力降下が製造業者の仕様を超えたときにＡＳＭ１６０を交換すべきであると判定する。

ステップ３６０では、制御装置１９０は、ステップ３５５においてなされた決定に基づいて、ＡＳＭ１６０を交換すべきであるという指標を提供する。例えば、制御装置１９０は、航空機のコックピット内のインジケータを照らす信号を発生させる。

本発明が本明細書において特定の実施形態を参照して示され且つ説明されているが、示された詳細に本発明が限定されることは意図されていない。むしろ、本発明から逸脱することなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲の均等物の範囲内で、細部に亘って様々な修正を行うことができる。

Claims (15)

1. 窒素富化空気を生成して燃料貯蔵タンク内の燃料を不活性化するためのシステムであって、
   流入空気を受け取るように構成された空気流入路と、
   受け取ったときに前記流入空気から酸素を分離して窒素富化空気を生成するように構成された複数の空気分離モジュールと、
   前記空気流入路と前記複数の空気分離モジュールとの間に結合された複数の空気分離モジュール弁であって、該複数の空気分離モジュール弁の各々が、該空気分離モジュール弁の一つを開くことによって流入空気の少なくとも一部を前記空気流入路から該空気分離モジュール弁の一つに関連付けられた前記空気分離モジュールに通過させるように前記複数の空気分離モジュールの一つに関連付けられる、複数の空気分離モジュール弁と、
   前記複数の空気分離モジュール弁の各々に結合された制御装置であって、前記複数の空気分離モジュールの各々についての摩耗レベルを決定し、前記複数の空気分離モジュールの各々についての摩耗レベルが実質的に等しくなるように前記複数の空気分離モジュール弁の各々を選択的に開くように構成された制御装置と
   を備える、システム。
2. 前記複数の空気分離モジュールの上流の圧力を検出するように構成された第１圧力センサと、前記複数の空気分離モジュールの下流の圧力を検出するように構成された第２圧力センサとを更に備え、
   前記制御装置は、前記第１圧力センサ及び第２圧力センサに結合され、さらに、前記第１圧力センサにおいて検出された圧力と前記第２圧力センサにおいて検出された圧力との差に基づいて、前記複数の空気分離モジュールの少なくとも一つに亘る圧力降下を検出するように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記制御装置は、さらに、前記圧力降下が交換の閾値を超えたときに前記複数の空気分離モジュールの一つ以上が交換を必要としていると判定するように構成される、請求項２に記載のシステム。
4. 前記制御装置は、さらに、前記複数の空気分離モジュール弁の一つ以上についての開時間の量が閾値を超えたときに該複数の空気分離モジュールの一つ以上が交換を必要としていると判定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記制御装置は、さらに、前記複数の空気分離モジュールの一つが受ける摩耗レベルを、該一つの空気分離モジュールが流入空気の一部を受け取る時間の量に基づいて決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
6. 前記制御装置は、さらに、前記空気分離モジュールによって受け取られた流入空気の一部の圧力に基づいて、前記複数の空気分離モジュールの一つが受ける摩耗レベルを決定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
7. 前記複数の空気分離モジュールは、前記燃料貯蔵タンクに結合され、該燃料貯蔵タンクから燃料が除去される速度に対応する速度で窒素富化空気を提供する、請求項１に記載のシステム。
8. 複数の空気分離モジュール弁の各々を複数の空気分離モジュールの一つに関連付けるステップであって、該空気分離モジュールが、窒素富化空気を生成するように作動するときに流入空気の一部から酸素を分離するように構成される、ステップと、
   前記流入空気の一部を流入空気路から前記複数の空気分離モジュール弁に通過させるステップと、
   前記複数の空気分離モジュールの各々についての摩耗レベルを決定するステップと、
   前記複数の空気分離モジュールの各々についての摩耗レベルが実質的に等しくなるように、決定された摩耗レベルに基づいて前記複数の空気分離モジュール弁の各々を選択的に開くステップと、
   前記複数の空気分離モジュールによって生成された窒素富化空気を燃料貯蔵タンクに向けるステップと
   を含む、燃料を不活性化するための方法。
9. 窒素富化空気を生成するように構成された複数の空気分離モジュールの各々についての摩耗レベルを決定するステップと、
   前記複数の空気分離モジュールの各々が同様の摩耗レベルを有するように複数の空気分離モジュール弁の各々を選択的に開くステップと、
   前記複数の空気分離モジュールによって生成された窒素富化空気を燃料貯蔵タンクに向けるステップと
   を含む、燃料を不活性化するための方法。
10. 前記複数の空気分離モジュールの上流の圧力と該複数の空気分離モジュールの下流の圧力とを検出することによって該複数の空気分離モジュールの少なくとも一つを横切る圧力降下を決定するステップと、
    前記圧力降下が閾値を超えたときに交換のための前記複数の空気分離モジュールの少なくとも一つを特定するステップと
    を更に含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記決定するステップは、前記複数の空気分離モジュールの一つ以上についての摩耗レベルを、該一つ以上の空気分離モジュールが流入空気の一部を受け取る時間の量に基づいて決定することを含む、請求項９に記載の方法。
12. 前記決定するステップは、前記複数の空気分離モジュールの一つ以上についての摩耗レベルを、該一つ以上の空気分離モジュールによって受け取られた流入空気の一部の圧力に基づいて決定することを含む、請求項９に記載の方法。
13. 前記複数の空気分離モジュールの上流の圧力と該複数の空気分離モジュールの下流の圧力とを検出することによって該複数の空気分離モジュールの少なくとも一つを横切る圧力降下を決定するステップと、
    前記圧力降下が閾値を超えたときに交換のための前記複数の空気分離モジュールの少なくとも一つを特定するステップと
    を更に含む、請求項８に記載の方法。
14. 前記決定するステップは、前記複数の空気分離モジュールの一つ以上についての摩耗レベルを、該一つ以上の空気分離モジュールが流入空気の一部を受け取る時間の量に基づいて決定することを含む、請求項８に記載の方法。
15. 前記決定するステップは、前記複数の空気分離モジュールの一つ以上についての摩耗レベルを、該一つ以上の空気分離モジュールによって受け取られた流入空気の一部の圧力に基づいて決定することを含む、請求項８に記載の方法。

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