JPH06298191A - ガス供給システム - Google Patents

ガス供給システム

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JPH06298191A
JPH06298191A JP6039834A JP3983494A JPH06298191A JP H06298191 A JPH06298191 A JP H06298191A JP 6039834 A JP6039834 A JP 6039834A JP 3983494 A JP3983494 A JP 3983494A JP H06298191 A JPH06298191 A JP H06298191A
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pressure swing
adsorption system
air
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ロナルド・フレデリック・カシディ
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 航空機において、再循環されたキャビンの空
気から二酸化炭素および水蒸気を除去するだけでなく、
また緊急の際に加圧システムブリード空気から酸素を生
成させるためにも圧力スィング吸着システム（２３）を
使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】この発明は密閉空間に供給されるガスの組
成の変化に関し、とくに航空機に適用可能である。
【０００２】異なる組成のガスを必要とする密閉空間の
一例は、航空機内の乗客および乗務員を乗せる区域によ
って形成される空間である。商業的な航空機において
は、キャビンの乗客およびフライトデッキの乗務員のた
めの空気は外部源からキャビンおよびフライトデッキに
導入される。このような外部の空気源からの空気に対す
る要求を減らすために、フライトデッキおよびキャビン
から空気を取り入れ、濾過し、冷却してからキャビンお
よびフライトデッキに戻し、しばしば少量の新鮮な空気
を加える空気再循環システムが通常備えられている。キ
ャビンおよびフライトデッキからの空気にはかなりの量
の二酸化炭素および水蒸気が含まれている。再循環空気
中の二酸化炭素および水蒸気の量を減らすために、再循
環空気の一部を圧力スィング吸着システムに通し、該シ
ステムで、二酸化炭素および水蒸気を除去し、二酸化炭
素および水蒸気の除去された空気を残りの再循環空気に
戻し、さらにキャビンやフライトデッキに戻す。
【０００３】適切な圧力スィング吸着システムは周知の
ことであって、たとえばＥＰ−Ａ−０３３２３９０に記
載されている。
【０００４】航空機には、万一キャビンおよび／または
フライトデッキが圧力低下するような緊急の場合の酸素
の供給という要求もある。これは、別の酸素源から供給
される乗客およびフライトデッキの乗務員用のマスクを
含む別のシステムを用いることによって達成される。た
とえば、爆発時に、酸素を逃すのに役立つキャンドルが
ある。
【０００５】別法がＵＳ−Ａ−４４２８３７２に開示さ
れており、その方法では、圧力スィング吸着システムが
エンジンブリード空気を取り入れ、窒素の吸着によって
該空気中の酸素含量を高め、さらに該酸素富有空気を緊
急酸素供給システムに供給する。若干の酸素富有空気は
圧力スィング吸着システムから貯蔵タンクに供給され、
万一圧力スィング吸着システムからの酸素富有空気の供
給が中断した場合に、該タンクから酸素富有空気を取り
出す。
【０００６】この発明の第１の態様によれば、第１の組
成を有する第１ガスを前記密閉空間から圧力スィング吸
着システムに供給し、該システムで前記第１ガスの組成
を変化させて、その変化したガスを該密閉空間に供給
し、次いで、圧力スィング吸着システムへの前記第１ガ
スの供給を停止し、前記密閉空間の外部から、前記圧力
スィング吸着システムへ、第２の組成を有する第２ガス
を供給し、該第２ガスの組成を変化させて、その変化し
た第２ガスを密閉空間に供給することを含んで成る密閉
空間内のガスの組成を変化させる方法が提供される。
【０００７】この発明の第２の態様によれば、第１の組
成を有する第１ガスを含有する密閉空間、前記空間に接
続される第１出口および前記空間に接続される第２出口
を有する圧力スィング吸着システム、前記密閉空間から
圧力スィング吸着システムに至る入口ならびに圧力スィ
ング吸着システムに接続される第２の組成を有する第２
ガス源を含んで成り、該圧力スィング吸着システムが第
１および第２ガスの双方の組成を変化させることができ
る吸着剤、第１出口を開いて、第２出口を閉じるときに
は、密閉空間が変化した第１ガスを受け入れるように、
密閉空間を圧力スィング吸着システムに接続させ、ま
た、第２出口を開いて、第１出口を閉じる場合には、密
閉空間が変化した第２ガスを受け入れるように、圧力ス
ィング吸着システムへの前記第１ガスの供給を停止し
て、圧力スィング吸着システムへ第２ガス源を接続する
制御手段を含むガス供給システムが提供される。
【０００８】以下に、再循環空気処理用のみならず、ま
た緊急酸素供給用の圧力スィング吸着システムが設置さ
れている貨物／床下区分室とともに航空機のキャビンお
よびフライトデッキを示す航空機の略図である添付図面
を参照しながら、実施例によって、この発明の態様をさ
らに詳細に説明する。
【０００９】図面について説明すると、航空機は乗客キ
ャビン１０、フライトデッキ１１、および床下区分室１
２，１３を含む。航空機は、また、少なくとも１個のエ
ンジン１４を含む。
【００１０】キャビン１０およびフライトデッキ１１は
２つの空気を通すガス出口システムを含んでいる。第１
の出口システム１５は、航空機が正常に運行している間
は、キャビン１０およびフライトデッキ１１に空気を供
給する。第２のシステム１６は、万一、キャビン１０お
よびフライトデッキ１１が圧力低下して、緊急事態にな
った場合に、航空機に乗っている人々が酸素または酸素
富有空気を受容できるマスク１７を備えた緊急酸素シス
テムである。正常の運行時には、空気は空気出口システ
ム１５からキャビン１０およびフライトデッキ１１に入
り、第１床下区分室１２内を循環さらに、通風孔１８か
ら第２床下区分室１３に移行する。第２床下区分室１３
内には、概略１９で示すキャビンの空気再循環システム
がある。この系１９内では、区分室１３内の空気がファ
ン２０によって微粒子／脱臭フィルター２１から吸引さ
れる。濾過された空気は、次に熱交換器２２に入り、該
空気の一部はダクト２５から圧力スィング吸着システム
２３に移行する。該空気はダクト２５から分岐ダクト２
６を経て圧力スィング吸着システム２３に流れ、ファン
２７によって、系２３内に吸引される。該系は業界では
周知のものであって、１対の吸着カラムを含み、空気は
順番に各カラムに送られる。一方のカラムが吸着作用を
行っている間、他方のカラムはパージされている。この
ような圧力スィング吸着システムは、たとえばＥＰ−Ａ
−０３３２３９０に示されている。
【００１１】圧力スィング吸着システム２３からのパー
ジ流は、出口２８を経て航空機外に移行する。系２３
は、一方ではキャビン１０およびフライトデッキ１１内
の圧力と他方では外気圧との圧力差に基づいて作動す
る。
【００１２】この作動態様における圧力スィング吸着シ
ステム２３の機能は、給気から二酸化炭素および水蒸気
を除くことによって空気の組成を変えることであって、
カラム内の吸着剤は適宜選択される。これらの成分の吸
着後、変化した空気を出口ダクト２９から戻して、系２
５を通らなかったダクト２５内の空気に加える。次いで
全空気流を熱交換器２２に通す。
【００１３】熱交換器２２は航空機外部から外気を取り
入れ、冷たい外気を、所望の温度に再循環空気を冷却す
るのに使用する。次に、冷却された空気を混合装置３１
に通す。この装置３１は、また、濾過装置３３で外気を
濾過した後の外気を受け入れる入口３２を有している。
混合装置３１は再循環空気と濾過した外気とを混合す
る。概して、加える外気の容量は再循環空気の容量に比
して少ない。
【００１４】次に、混合した空気を供給ダクト３４から
空気出口システム１５に送る。
【００１５】酸素システム１６は、圧力スィング吸着シ
ステム２３の出口ダクト２９から分岐する酸素供給ダク
ト３５より酸素を受け入れる。第１弁３６は、第１弁の
第１の位置においては、処理された空気流がダクト２９
を通り、ダクト２９内の残りの再循環空気と再合流し
（前記）、第１弁３６の第２の位置においては、圧力ス
ィング吸着システム２３からの産出物が酸素供給ダクト
３５に移行するように流れを制御する。
【００１６】エンジン３０は、圧力スィング吸着システ
ム２３への入口となる分岐ダクト２６に至る加圧空気ブ
リード管路３７を備えている。第２弁３８は、第２弁３
８の第１の位置において、第２弁３８の上流で分岐ダク
ト２６が開いて、ファン２７の制御下で再循環空気が圧
力スィング吸着システム２３に移行するように、分岐ダ
クト２６および空気ブリード管路３７内の流れを制御す
る。空気ブリード管路３７は閉じられる。第２弁３８の
第２の位置において、第２弁３８の上流で分岐ダクト２
６が閉じられて、空気ブリード管路３７が開き、エンジ
ン３０からの加圧ブリード空気が空気ブリード管路３７
を経て、圧力スィング吸着システム２３に供給される。
【００１７】第１および第２弁３６、３８は、キャビン
圧力センサー４０からの信号をも入力として有している
制御装置３９によって制御される。
【００１８】圧力センサー４０が、キャビン１０および
フライトデッキ１１内の人々への酸素または酸素富有空
気の供給を必要とするほどのキャビン１０内の圧力低下
を感知する場合には、制御装置３９は、再循環空気が圧
力スィング吸着システム２３によって処理される第１の
位置から、圧力スィング吸着システム２３への該空気の
供給を停止して、エンジン３０からのブリード空気を、
システム内の吸着剤が窒素ならびに二酸化炭素を吸着で
きる圧力スィング吸着システム２３に供給する第２の位
置に、弁３６、および３８を切り換える。このような吸
着剤は業界では周知になっている。このブリード空気は
かなり高圧下にあるので、圧力スィング吸着システムが
窒素をブリード空気から除去することによってブリード
空気の組成を変化させるように働らき、また、圧力スィ
ング吸着システム２３を出ると、酸素供給ダクト３５を
経て酸素システム１６およびマスク１７に移行する酸素
富有空気を供給できるように圧力スィング吸着システム
２３を極めて迅速なサイクル時間に切り換えることが必
要である。
【００１９】このようにして、単一の圧力スィング吸着
システムを、再循環されるキャビンの空気の再生および
緊急酸素の供給のいずれにも使用することができる。こ
のことによって、航空機内のこれらの目的に必要な設備
の重量および複雑性が著しく低減される。
【００２０】いうまでもなく、この系を単に航空機だけ
に使用する必要はない。該系は、圧力スィング吸着シス
テムが空間からの第１ガスの組成を変えて、それを空間
に戻し、次いで密閉空間外の第２の源からの第２ガスの
組成を変えて、それを密閉空間に移行させることによっ
て密閉空間内のガスの組成を変化させるのに用いること
ができよう。
【００２１】ある場合には、別の源からの酸素を、圧力
スィング吸着システムから供給された酸素に加えること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス供給システムの概念図であ
る。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 密閉空間（１０，１１）内のガスの組成
    を変化させる方法において、前記密閉空間（１０，１
    １）から第１の組成を有する第１ガスを圧力スィング吸
    着システム（２３）に供給し、該システムによって前記
    第１ガスの組成を変化させ、その変化したガスを前記密
    閉空間（１０，１１）に供給し、さらに、圧力スィング
    吸着システム（２３）への第１ガスの前記の供給を停止
    し、第２の組成を有する第２ガスを、前記密閉空間（１
    ０，１１）の外部から前記圧力スィング吸着システム
    （２３）に供給し、第２ガスの組成を変えて、その変化
    した第２ガスを密閉空間（１０，１１）に供給すること
    を特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 第２ガスが圧力スィング吸着システム
    （２３）に供給される圧力を下回る圧力で第１ガスを圧
    力スィング吸着システム（２３）に供給し、圧力スィン
    グ吸着システム（２３）が前記圧力に応じて調節された
    サイクル時間を有することを特徴とする請求項１の方
    法。
  3. 【請求項３】 第１ガスが密閉空間（１０，１１）から
    再循環された空気であり、圧力スィング吸着システム
    （２３）が該空気から二酸化炭素、水蒸気を除去し、第
    ２ガスが外部の加圧空気源から導入される空気であり、
    圧力スィング吸着システム（２３）が密閉空間（１０，
    １１）へ供給するために、窒素を除去して、酸素富有空
    気を生成させることを特徴とする請求項２の方法。
  4. 【請求項４】 密閉空間（１０，１１）が航空機内にあ
    り、第２ガスが航空機のエンジン（３０）からの加圧ブ
    リード空気であることを特徴とする請求項３の方法。
  5. 【請求項５】 第１の組成を有する第１ガスを含む密閉
    空間（１０，１１）、前記空間（１０，１１）に接続さ
    れる第１出口（１５）および該空間（１０，１１）に接
    続される第２出口（１６）を有する圧力スィング吸着シ
    ステム（２３）、前記密閉空間（１０，１１）から圧力
    スィング吸着システム（２３）に通じる入口（１８）、
    および圧力スィング吸着システム（２３）に接続される
    第２の組成を有する第２ガス源（３０）を含んで成り、
    前記圧力スィング吸着システム（２３）が第１および第
    ２ガスの両者の組成を変えることができる吸着剤、第１
    出口（１５）を開いて、第２出口（１６）を閉じるとき
    には密閉空間（１０，１１）が変化した第１ガスを受け
    入れるように、密閉空間（１０，１１）を圧力スィング
    吸着システム（２３）に接続し、また第２出口（１６）
    を開いて、第１出口（１５）を閉じるときには、密閉空
    間（１０，１１）が変化した第２ガスを受け入れるよう
    に、前記第１ガスの圧力スィング吸着システム（２３）
    への供給を停止して、第２ガス源を圧力スィング吸着シ
    ステムに接続する制御手段（３６，３８）を含むことを
    特徴とするガス供給システム。
  6. 【請求項６】 第１ガスが空気であり、圧力スィング吸
    着システム（２３）が前記空気から二酸化炭素および水
    蒸気を除くことによって空気を変化させることを特徴と
    する請求項５のシステム。
  7. 【請求項７】 第２ガス源（３０）が第１ガス源の圧力
    よりも高い圧力下にあることを特徴とする請求項５また
    は請求項６のシステム。
  8. 【請求項８】 第２ガス源が密閉空間外の源（３０）か
    ら導入される空気であることを特徴とする請求項７のシ
    ステム。
  9. 【請求項９】 密閉空間（１０，１１）が航空機内にあ
    り、前記第２ガス源が、加圧下の空気を圧力スィング吸
    着システム（２３）に流す航空機のエンジン（３０）で
    あることを特徴とする請求項８のシステム。
JP6039834A 1993-03-10 1994-03-10 ガス供給システム Pending JPH06298191A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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GB939304858A GB9304858D0 (en) 1993-03-10 1993-03-10 Gas supply systems
GB9304858:5 1993-03-10

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JPH06298191A true JPH06298191A (ja) 1994-10-25

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JP6039834A Pending JPH06298191A (ja) 1993-03-10 1994-03-10 ガス供給システム

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