JPH077972Y2 - 呼吸空気生成装置 - Google Patents
呼吸空気生成装置Info
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- JPH077972Y2 JPH077972Y2 JP6412889U JP6412889U JPH077972Y2 JP H077972 Y2 JPH077972 Y2 JP H077972Y2 JP 6412889 U JP6412889 U JP 6412889U JP 6412889 U JP6412889 U JP 6412889U JP H077972 Y2 JPH077972 Y2 JP H077972Y2
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- membrane module
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Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、航空機分野において利用される呼吸空気生成
装置に関するものである。
装置に関するものである。
［従来の技術］ 航空機では、飛行高度が高くなるにつれて機外から取込
んだ空気のO2分圧が低くなる。このため、これを搭乗者
に呼吸空気として供給し得るためには、人体に悪影響を
及ぼさない程度にまでO2濃縮を行って一定のO2分圧を確
保しなければならない。そこで、従来では、空気中のO2
濃度を高め得る吸着剤を有したO2濃縮部を設け、この吸
着剤を再生／使用しながら、機外から取込んで調温、調
圧した空気のO2濃度を高めるようにしていた。具体的に
は、ゼオライトを充填したカラムを選択使用可能に対を
なして配設しておき、吸着能力の高い方のカラムを用い
てN2等の除去を行うとともに、N2等で飽和したゼオライ
トに対しては、使用中のゼオライトが生成するO2濃度の
高い空気の一部を再生用ガスとして送り込むことで、該
ゼオライトに吸着されているN2等をカラム外に強制的に
排出させ、その排気を機外に放出するようにしていた。
なお、再生に際しては、カラム両端に差圧を与えるPSA
法（Pressure Swing Adsorption:圧力差再生）を適用す
ることで、再生能力の向上が図られている。
んだ空気のO2分圧が低くなる。このため、これを搭乗者
に呼吸空気として供給し得るためには、人体に悪影響を
及ぼさない程度にまでO2濃縮を行って一定のO2分圧を確
保しなければならない。そこで、従来では、空気中のO2
濃度を高め得る吸着剤を有したO2濃縮部を設け、この吸
着剤を再生／使用しながら、機外から取込んで調温、調
圧した空気のO2濃度を高めるようにしていた。具体的に
は、ゼオライトを充填したカラムを選択使用可能に対を
なして配設しておき、吸着能力の高い方のカラムを用い
てN2等の除去を行うとともに、N2等で飽和したゼオライ
トに対しては、使用中のゼオライトが生成するO2濃度の
高い空気の一部を再生用ガスとして送り込むことで、該
ゼオライトに吸着されているN2等をカラム外に強制的に
排出させ、その排気を機外に放出するようにしていた。
なお、再生に際しては、カラム両端に差圧を与えるPSA
法（Pressure Swing Adsorption:圧力差再生）を適用す
ることで、再生能力の向上が図られている。
ところで、搭乗者が吐出した呼気は従来から無造作に廃
棄されてきたが、かかる呼気中にもかなりの量のO2が残
存していることを考えると、システム効率上、無駄が多
く、これがため機外から調温、調圧して得た空気が多量
に必要であり、O2濃縮部では必要以上のO2をつくり出し
ている問題があった。
棄されてきたが、かかる呼気中にもかなりの量のO2が残
存していることを考えると、システム効率上、無駄が多
く、これがため機外から調温、調圧して得た空気が多量
に必要であり、O2濃縮部では必要以上のO2をつくり出し
ている問題があった。
そこで、本考案者は先だって、搭乗者が吐出する呼気を
循環させ再度搭乗者に供給し得るようにした循環系路を
設け、この循環系路中にCO2除去を行う吸着剤（活性炭
等）を介設して、吸着剤を再生／使用しつつ呼気中のCO
2を除去し、これにより得たO2濃度の高い空気を前記O2
濃縮部で生成されるO2濃度の高い空気とともに搭乗者に
供給する手法を開発した。これによると、呼気中に残存
するO2を無駄にせずに済むので、従来ほど多量に調温、
調圧した空気を導入してO2濃縮を行う必要がなくなり、
O2濃縮部の小形軽量化を図り得るものとなる。
循環させ再度搭乗者に供給し得るようにした循環系路を
設け、この循環系路中にCO2除去を行う吸着剤（活性炭
等）を介設して、吸着剤を再生／使用しつつ呼気中のCO
2を除去し、これにより得たO2濃度の高い空気を前記O2
濃縮部で生成されるO2濃度の高い空気とともに搭乗者に
供給する手法を開発した。これによると、呼気中に残存
するO2を無駄にせずに済むので、従来ほど多量に調温、
調圧した空気を導入してO2濃縮を行う必要がなくなり、
O2濃縮部の小形軽量化を図り得るものとなる。
［考案が解決しようとする課題］ ところで、かかるCO2除去部においても、カラムを一対
に設けて背反的に吸着剤の再生／使用を行うといった基
本構成は同じであり、CO2除去後のO2濃度の高い空気の
一部を再生用ガスとして消費しなければならないことに
おいて変わりはない。このため、O2濃縮部とCO2除去部
とをトータルすると、いまだO2濃度の高い空気のかなり
の量が無駄にされている感があり、更に改善の余地が残
されていると考えられる。
に設けて背反的に吸着剤の再生／使用を行うといった基
本構成は同じであり、CO2除去後のO2濃度の高い空気の
一部を再生用ガスとして消費しなければならないことに
おいて変わりはない。このため、O2濃縮部とCO2除去部
とをトータルすると、いまだO2濃度の高い空気のかなり
の量が無駄にされている感があり、更に改善の余地が残
されていると考えられる。
本考案は、このような着眼点にたってなされたものであ
って、簡易な構成により更に高効率化を図った呼吸空気
生成装置を実現することを目的としている。
って、簡易な構成により更に高効率化を図った呼吸空気
生成装置を実現することを目的としている。
［課題を解決するための手段］ 本考案は、かかる目的を達成するために、次のような手
段を講じたものである。
段を講じたものである。
すなわち、本考案の呼吸空気生成装置は、機外から取込
まれる空気の流入端に設けられ吸着剤を再生／使用しな
がらその空気のO2濃縮を行い得るようにしたO2濃縮部
と、搭乗者が吐出す呼気を循環させるために配設した循
環系路と、この循環系路中に介設した少なくともCO2に
対して選択分離機能を有する分離膜モジュールと、前記
O2濃縮部で生成されたO2濃度の高い空気を前記循環系路
に移送する移送系路と、前記分離膜モジュールによって
分離されたCO2濃度の高い空気を前記O2濃縮部に再生用
ガスとして移送する移送系路とを具備してなることを特
徴としている。
まれる空気の流入端に設けられ吸着剤を再生／使用しな
がらその空気のO2濃縮を行い得るようにしたO2濃縮部
と、搭乗者が吐出す呼気を循環させるために配設した循
環系路と、この循環系路中に介設した少なくともCO2に
対して選択分離機能を有する分離膜モジュールと、前記
O2濃縮部で生成されたO2濃度の高い空気を前記循環系路
に移送する移送系路と、前記分離膜モジュールによって
分離されたCO2濃度の高い空気を前記O2濃縮部に再生用
ガスとして移送する移送系路とを具備してなることを特
徴としている。
［作用］ 従来では、O2濃縮部とCO2除去部とで、それぞれ個別に
生成したO2濃度の高い空気の一部を再生用ガスとして消
費しなければならなかったため、トータルでかなりの量
のO2損失があったが、本考案では循環系路におけるCO2
除去を吸着剤によらずに分離膜モジュールによって行う
とともに、この分離膜モジュールによって選択分離され
たCO2濃度の高い空気をO2濃縮部に移送して飽和した吸
着剤に対する再生用ガスとして利用するようにしている
ため、O2濃縮部においても循環系路においても有用なO2
が無駄に消費されることが殆どなくなる。これにより、
調温、調圧された空気から極めて効率よく呼吸用空気を
生成することが可能になる。
生成したO2濃度の高い空気の一部を再生用ガスとして消
費しなければならなかったため、トータルでかなりの量
のO2損失があったが、本考案では循環系路におけるCO2
除去を吸着剤によらずに分離膜モジュールによって行う
とともに、この分離膜モジュールによって選択分離され
たCO2濃度の高い空気をO2濃縮部に移送して飽和した吸
着剤に対する再生用ガスとして利用するようにしている
ため、O2濃縮部においても循環系路においても有用なO2
が無駄に消費されることが殆どなくなる。これにより、
調温、調圧された空気から極めて効率よく呼吸用空気を
生成することが可能になる。
［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。
この呼吸空気生成装置は、機外から取込んで調温、調圧
した空気が導入される流入端１に設けられたO2濃縮部２
と、搭乗者Ａがマスクａ内に吐出す呼気を循環させ再度
搭乗者Ａに供給し得る循環系路３と、この循環系路３に
介設された分離膜モジュール４と、前記O2濃縮部２の下
流を前記循環系路３のマスク直前の帰還部分に接続する
移送系路５と、前記分離膜モジュール４の２次側を前記
O2濃縮部２の一部に接続する移送系路６とから構成され
ている。
した空気が導入される流入端１に設けられたO2濃縮部２
と、搭乗者Ａがマスクａ内に吐出す呼気を循環させ再度
搭乗者Ａに供給し得る循環系路３と、この循環系路３に
介設された分離膜モジュール４と、前記O2濃縮部２の下
流を前記循環系路３のマスク直前の帰還部分に接続する
移送系路５と、前記分離膜モジュール４の２次側を前記
O2濃縮部２の一部に接続する移送系路６とから構成され
ている。
具体的に説明すると、O2濃縮部２では、N2に対して吸着
機能を有した吸着剤（例えばゼオライト、特にモルキュ
ラシーブ）を充填してなる一対のO2濃縮カラム7a、7bが
併設されており、これら両カラム7a、7bの両端に互いに
リンクさせてなる対をなす切換バルブ８、９を接続して
いる。そして、両切換バルブ８、９を連動させることに
より、一方のO2濃縮カラム7a（7b）を選択して該カラム
7a（7b）内に前記流入端１から新鮮空気を導入し、内部
を通過させて、移送系路５を介し前記循環系路３に送り
込むことができるようにしている。また、これらの切換
バルブ８、９は同時に、選択されたかった方のカラム7b
（7a）を前記分離膜モジュール４の２次側と機外低圧域
との間に介設する役割を担っており、このために、切換
バルブ９には移送系路６を介して前記分離膜モジュール
４の２次側が接続され、切換バルブ８には一端を機外低
圧域に開放してなる排気系路10が接続されている。な
お、この排気系路10の終端には圧縮機11が設けられ、系
路終端を負圧にする役割をなしている。
機能を有した吸着剤（例えばゼオライト、特にモルキュ
ラシーブ）を充填してなる一対のO2濃縮カラム7a、7bが
併設されており、これら両カラム7a、7bの両端に互いに
リンクさせてなる対をなす切換バルブ８、９を接続して
いる。そして、両切換バルブ８、９を連動させることに
より、一方のO2濃縮カラム7a（7b）を選択して該カラム
7a（7b）内に前記流入端１から新鮮空気を導入し、内部
を通過させて、移送系路５を介し前記循環系路３に送り
込むことができるようにしている。また、これらの切換
バルブ８、９は同時に、選択されたかった方のカラム7b
（7a）を前記分離膜モジュール４の２次側と機外低圧域
との間に介設する役割を担っており、このために、切換
バルブ９には移送系路６を介して前記分離膜モジュール
４の２次側が接続され、切換バルブ８には一端を機外低
圧域に開放してなる排気系路10が接続されている。な
お、この排気系路10の終端には圧縮機11が設けられ、系
路終端を負圧にする役割をなしている。
一方、分離膜モジュール４としては平膜状、スパイラル
型、管状型など各種タイプが適用可能であるが、循環系
路３の仕様に応じ、その系路中に介設した場合にCO2に
対して最も高い分離機能を発揮し得るものを適宜選択し
て使用する。また、図ではこの分離膜モジュール４と搭
乗者マスクａとの間にはモータ駆動のブロア12が配設さ
れており、搭乗者Ａが吐出した呼気を該ブロア12によっ
て前記分離膜モジュール４に強制的に送り込むようにし
ている。
型、管状型など各種タイプが適用可能であるが、循環系
路３の仕様に応じ、その系路中に介設した場合にCO2に
対して最も高い分離機能を発揮し得るものを適宜選択し
て使用する。また、図ではこの分離膜モジュール４と搭
乗者マスクａとの間にはモータ駆動のブロア12が配設さ
れており、搭乗者Ａが吐出した呼気を該ブロア12によっ
て前記分離膜モジュール４に強制的に送り込むようにし
ている。
なお、13は減圧弁、14は圧力調整弁、15は逆止弁であっ
て、これらにより、O2濃縮部２で生成されたO2濃度の高
い空気は適度に調圧され、効率良く循環系路３に送り込
まれる。
て、これらにより、O2濃縮部２で生成されたO2濃度の高
い空気は適度に調圧され、効率良く循環系路３に送り込
まれる。
次に、本実施例の作動を説明する。図における作動状態
では、破線で示す循環系路３に常に呼気が循環してい
る。また、実線（細線）は機外から取込んだ新鮮空気が
流通しているラインであり、実線（太線）は再生用ガス
が流通しているラインである。このうち、再生用ガスが
流通するラインは、圧縮機11によって排気系路10終端と
分離膜モジュール４との間の圧力落差が十分とってある
ため、O2濃縮カラム7a（7b）に対してPSA（圧力差再
生）法が適用された状態にある。
では、破線で示す循環系路３に常に呼気が循環してい
る。また、実線（細線）は機外から取込んだ新鮮空気が
流通しているラインであり、実線（太線）は再生用ガス
が流通しているラインである。このうち、再生用ガスが
流通するラインは、圧縮機11によって排気系路10終端と
分離膜モジュール４との間の圧力落差が十分とってある
ため、O2濃縮カラム7a（7b）に対してPSA（圧力差再
生）法が適用された状態にある。
流れに沿って説明すると、先ず、機外から取込んだ空気
は、調温調圧され、放射能などの汚染物質をフィルタ等
を通して除去された後に、新鮮空気として流入端１に移
送されてくる。この新鮮空気は、切換バルブ８を経てO2
濃縮カラム7aに導入される。そして、該カラム7aでN2が
吸着除去されO2濃度が高められた後、切換バルブ９を経
て減圧バルブ13で減圧され、循環系路３に移送されてく
る。
は、調温調圧され、放射能などの汚染物質をフィルタ等
を通して除去された後に、新鮮空気として流入端１に移
送されてくる。この新鮮空気は、切換バルブ８を経てO2
濃縮カラム7aに導入される。そして、該カラム7aでN2が
吸着除去されO2濃度が高められた後、切換バルブ９を経
て減圧バルブ13で減圧され、循環系路３に移送されてく
る。
一方、循環系路３では、搭乗者Ａがマスクａ内に吐出し
た呼気中のCO2が分離膜モジュール４によって除去され
た後、これが逆止弁15を経て新たに移送系路５から流入
した空気と合流し、O2濃度を増して再度搭乗者Ａのマス
クａに供給されている。そして、これと並行して分離膜
モジュール４の２次側から分離されたCO2濃度の高い空
気が移送系路６及び切換バルブ９を経て、飽和したO2濃
縮カラム7bに再生用ガスとして送り込まれて来る。この
空気はカラム7b内を通過する間に該カラム7bに吸着され
ているN2等を連行してカラム外に強制排出させ、しかる
後切換バルブ８及び圧縮機10を介して機外に放出され
る。これにより、O2濃縮カラムは徐々に吸着能力を回復
しつつある。そして、一定時間後にカラム7aが飽和した
ら、切換バルブ８、９を切換えてカラム7bを代替使用
し、同時にカラム7aの再生を開始する。
た呼気中のCO2が分離膜モジュール４によって除去され
た後、これが逆止弁15を経て新たに移送系路５から流入
した空気と合流し、O2濃度を増して再度搭乗者Ａのマス
クａに供給されている。そして、これと並行して分離膜
モジュール４の２次側から分離されたCO2濃度の高い空
気が移送系路６及び切換バルブ９を経て、飽和したO2濃
縮カラム7bに再生用ガスとして送り込まれて来る。この
空気はカラム7b内を通過する間に該カラム7bに吸着され
ているN2等を連行してカラム外に強制排出させ、しかる
後切換バルブ８及び圧縮機10を介して機外に放出され
る。これにより、O2濃縮カラムは徐々に吸着能力を回復
しつつある。そして、一定時間後にカラム7aが飽和した
ら、切換バルブ８、９を切換えてカラム7bを代替使用
し、同時にカラム7aの再生を開始する。
しかして、このような構成であれば、従来のものがO2濃
縮部とCO2除去部とでそれぞれ個別に生成したO2濃度の
高い空気の一部を再生用ガスとして消費しなければなら
なかったのに対し、本実施例では循環系路３中のCO2除
去を吸着剤によらずに分離膜モジュール４によって行う
とともに、この分離膜モジュール４から分離除去された
システム上不必要なCO2濃度の高い空気をO2濃縮部２に
移送して飽和したカラム7a（7b）に対する再生用ガスと
して言わば廃物利用するようにしているため、循環系路
３においてもO2濃縮部２においても有用なO2が消費され
ることが殆どなくなる。このため、本装置において生成
されたO2濃度の高い空気は全て搭乗者ａの呼吸によって
のみ消費されると言っても過言ではなく、極めて高効率
のシステムとして実用に供することができる。そして、
これによりO2濃縮部２は従来に比して更に小型化したも
ので賄い得るので、結果的に航空機の小型軽量化を促進
し得るものとなる。
縮部とCO2除去部とでそれぞれ個別に生成したO2濃度の
高い空気の一部を再生用ガスとして消費しなければなら
なかったのに対し、本実施例では循環系路３中のCO2除
去を吸着剤によらずに分離膜モジュール４によって行う
とともに、この分離膜モジュール４から分離除去された
システム上不必要なCO2濃度の高い空気をO2濃縮部２に
移送して飽和したカラム7a（7b）に対する再生用ガスと
して言わば廃物利用するようにしているため、循環系路
３においてもO2濃縮部２においても有用なO2が消費され
ることが殆どなくなる。このため、本装置において生成
されたO2濃度の高い空気は全て搭乗者ａの呼吸によって
のみ消費されると言っても過言ではなく、極めて高効率
のシステムとして実用に供することができる。そして、
これによりO2濃縮部２は従来に比して更に小型化したも
ので賄い得るので、結果的に航空機の小型軽量化を促進
し得るものとなる。
なお、分離膜モジュール４と機外低圧域との間に十分な
圧力落差が存在する場合には、圧縮機11を用いる必要は
ない。また、ブロア12は分離膜モジュール４の下流に設
けても特に問題はない。さらに、移送系路６に図中想像
線で示すヒータ16を介設すれば、PSA法とともに一般に
知られたTSA法（Temperature Swing Adsorption:熱再
生）を適用した状態が簡単に実現するため、カラム7a
（7b）に対する再生能力を更に高めることが可能であ
る。この際、PSA法及びTSA法は状況に応じて何れを選択
することもでき、或いは同時に適用することもできる。
その他、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可
能である。
圧力落差が存在する場合には、圧縮機11を用いる必要は
ない。また、ブロア12は分離膜モジュール４の下流に設
けても特に問題はない。さらに、移送系路６に図中想像
線で示すヒータ16を介設すれば、PSA法とともに一般に
知られたTSA法（Temperature Swing Adsorption:熱再
生）を適用した状態が簡単に実現するため、カラム7a
（7b）に対する再生能力を更に高めることが可能であ
る。この際、PSA法及びTSA法は状況に応じて何れを選択
することもでき、或いは同時に適用することもできる。
その他、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可
能である。
［考案の効果］ 本考案の呼吸空気生成装置は、以上のように呼気中に残
存するCO2を分離膜モジュールによって除去するように
し、しかも、これにより除去したCO2濃度の高い空気をO
2濃縮部に移送して吸着剤の再生用ガスとして利用する
ようにしているので、循環系路においてもO2濃縮部にお
いても有用なO2を消費することが殆どなくなる。したが
って、従来に比して少量の調温、調圧された空気から十
分な量の呼吸用空気を効率良く得ることが可能になり、
その結果O2濃縮部等の小型化が促進されるとともに、ひ
いては航空機の小型軽量化に資するものとなる。
存するCO2を分離膜モジュールによって除去するように
し、しかも、これにより除去したCO2濃度の高い空気をO
2濃縮部に移送して吸着剤の再生用ガスとして利用する
ようにしているので、循環系路においてもO2濃縮部にお
いても有用なO2を消費することが殆どなくなる。したが
って、従来に比して少量の調温、調圧された空気から十
分な量の呼吸用空気を効率良く得ることが可能になり、
その結果O2濃縮部等の小型化が促進されるとともに、ひ
いては航空機の小型軽量化に資するものとなる。
図面は、本考案の一実施例を示す模式的な回路図であ
る。 １…流入端、２…O2濃縮部 ３…循環系路、４…分離膜モジュール ５…移送系路、６…移送系路 Ａ…搭乗者
る。 １…流入端、２…O2濃縮部 ３…循環系路、４…分離膜モジュール ５…移送系路、６…移送系路 Ａ…搭乗者
Claims (1)
- 【請求項１】機外から取込まれる空気の流入端に設けら
れ吸着剤を再生／使用しながらその空気のO2濃縮を行い
得るようにしたO2濃縮部と、搭乗者が吐出す呼気を循環
させるために配設した循環系路と、この循環系路中に介
設された少なくともCO2に対して選択分離機能を有する
分離膜モジュールと、前記O2濃縮部で生成されたO2濃度
の高い空気を前記循環系路に移送する移送系路と、前記
分離膜モジュールによって分離されたCO2濃度の高い空
気を前記O2濃縮部に再生用ガスとして移送する移送系路
とを具備してなることを特徴とする呼吸空気生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6412889U JPH077972Y2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 呼吸空気生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6412889U JPH077972Y2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 呼吸空気生成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH033361U JPH033361U (ja) | 1991-01-14 |
| JPH077972Y2 true JPH077972Y2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
ID=31594790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6412889U Expired - Fee Related JPH077972Y2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 呼吸空気生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077972Y2 (ja) |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP6412889U patent/JPH077972Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH033361U (ja) | 1991-01-14 |
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