燃料タンク内のアレッジの生成方法および装置
【課題】火災防止のために、燃料タンク４０，４５におけるアレッジの酸素濃度を適切に維持する。
【解決手段】航空機の燃料タンク区画６０内に一対の翼タンク４０と中央タンク４５とが設けられ、互いに連通している。翼タンク４０はサージタンク３５を介して外気に開放されている。不活性ガスとして窒素を多く含むＮＥＡが、ＮＥＡ供給源１５からバルブ２５，３０を介して導入される。外気圧力が上昇する航空機の下降中には、バルブ３０を介して混合チャンバ５５へＮＥＡが導かれ、外気と混合して翼タンク４０さらには中央タンク４５に導かれる。外気圧力が相対的に低くなる上昇中あるいは巡航中には、バルブ２５を介して中央タンク４５にＮＥＡが導かれ、さらに翼タンク４０へと流れる。これにより、タンク４０，４５全体の酸素濃度が適切なものとなる。
【解決手段】航空機の燃料タンク区画６０内に一対の翼タンク４０と中央タンク４５とが設けられ、互いに連通している。翼タンク４０はサージタンク３５を介して外気に開放されている。不活性ガスとして窒素を多く含むＮＥＡが、ＮＥＡ供給源１５からバルブ２５，３０を介して導入される。外気圧力が上昇する航空機の下降中には、バルブ３０を介して混合チャンバ５５へＮＥＡが導かれ、外気と混合して翼タンク４０さらには中央タンク４５に導かれる。外気圧力が相対的に低くなる上昇中あるいは巡航中には、バルブ２５を介して中央タンク４５にＮＥＡが導かれ、さらに翼タンク４０へと流れる。これにより、タンク４０，４５全体の酸素濃度が適切なものとなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、窒素富化空気（ＮＥＡ）を用いて航空機等の燃料タンク内に適切なアレッジを生成する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の航空機は、一般に、不活性ガスの生成に基づく、火災・爆発の防止システムないし抑制システムを備えている。この種のシステムは、搭載型不活性ガス生成システムつまり「ＯＢＩＧＧＳ」（onboard inert gas generation system）としても知られている。このＯＢＩＧＧＳシステムにおいては、窒素富化空気（ＮＥＡ：nitrogen enriched air）が燃料タンク内の空気と混合される。この混合物は、一般に、「アレッジ（ullage）」と呼ばれる。戦闘時や火花が生じた場合など燃料が点火され易い状況においても、燃焼が生じないように、酸素濃度が希釈される。燃料タンクの全ての箇所において、酸素濃度が、燃焼の虞を最小とするような十分に低い濃度となるように、燃料タンク内に導入されるＮＥＡが既存のアレッジと適切に混合される必要がある。
【０００３】
ボーイング７４７（登録商標）のような大型の航空機における燃料タンクとしては、燃料タンクの領域（区画）の中に、左右の翼タンクと中央タンクとが配置されている。また、サージタンクが翼タンクの外側に配置されており、操縦中に生じうる燃料タンクから飛び跳ねた燃料（sloshing）を捕捉する。このサージタンクは、翼タンクの外側に位置し、捕捉した燃料を重力により翼タンクに戻す構成となっている。燃料タンクはサージタンクを介して外気圧に開放されており、サージタンクを介して空気が流入可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の燃料タンクにおけるアレッジの生成方法は、下降中に、ＮＥＡを混合チャンバ内に導入し、上記混合チャンバを外気に開放し、ＮＥＡと外気との混合気を燃料タンクに導入する、ことを特徴とする。
【０００５】
また、本発明に係る運転中の燃料タンクにおけるアレッジの制御方法においては、下降中には、ＮＥＡを混合チャンバ内に導入し、上記混合チャンバを外気に開放し、ＮＥＡと外気との混合気を燃料タンクに導入する。そして、上昇中あるいは巡航中は、ＮＥＡを上記燃料タンクに導入する。
【０００６】
さらに、本発明に係る燃料タンク内にアレッジを生成する装置は、下降中にＮＥＡが導入される混合チャンバと、下降中に上記混合チャンバと外気とを連通させる連通路と、下降中でない場合に、上記ＮＥＡを燃料タンクに導く連通路と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のＮＥＡ分配システムを下降モードにある状態で示した構成説明図。
【図２】上昇中あるいは水平に飛行している状態におけるＮＥＡ分配システムの構成説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、航空機（図示せず）内に設けられたＮＥＡ分配システム１０の一実施例を示す構成説明図であって、特に、下降モードにあるシステム１０を示している。このＮＥＡ分配システム１０は、ＮＥＡ供給源１５と、供給されたＮＥＡ内の酸素の量を測定する酸素センサ２０と、一対のバルブ２５，３０と、一対のサージタンク３５と、一対の翼タンク４０と、中央タンク４５と、任意選択的な一対のＯ2センサ５０と、一対の混合チャンバ５５と、を備えている。一般的に、酸素希釈システムには窒素が用いられるが、他の酸素希釈用ガス（窒素を含む複数のガス、窒素を含まない複数のガス、複数の元素、およびこれらの組み合わせ、などを含む）を用いることもでき、これらも本実施例に含まれるものである。従って、本発明における用語「ＮＥＡ」は、これらの酸素減少システムをも包含するように解釈されるべきものである。
【０００９】
ＮＥＡ分配システム１０は、航空機（図示せず）の一領域における燃料タンク区画６０（この区画６０内には燃料が存在する可能性がある）内に配置されている。基本的に、燃料は、燃料タンク内およびサージタンク内に留まるように意図されているが、たまに漏洩することがある。航空機（図示せず）は、少量の燃料が燃料タンク区画６０内に存在していても支障がないように設計されている。
【００１０】
飛行機の下降中には、周囲環境からより高密度な空気（図示せず）が、サージタンク３５ならびに開口部６５，７０を介して翼タンク４０および中央タンク４５へと流入するので、これらタンク４０，４５内の圧力が上昇する。この空気が翼タンク４０へ流入する前に、翼タンク４０および中央タンク４５内のアレッジが適度な濃度となるように、混合チャンバ５５においてこの空気がＮＥＡと混合する。配管７５を介してＮＥＡが混合チャンバ５５へ向かうように、バルブ３０は開、バルブ２５は閉、となり、サージタンク３５を介して外部から流入してくる周囲空気と混合される。翼タンク４０の内側にＯ2センサ５０が配置されており、これにより、ＮＥＡ分配システム１０は、適切な濃度の酸素が各翼タンク４０内のアレッジ中に存在しているか否か判定することができる。翼タンク４０内の圧力が上昇することで、矢印７０で示すように、中央タンク４５へ向かう自然な流れが発生し、従って、ＮＥＡとの混合気が翼タンク４０に流入するに伴って、中央タンク４５においても適切な量のアレッジが確保される。これらのタンク内でのアレッジおよび空気の流れは、矢印によって示されている。
【００１１】
図２は、航空機の非下降運転つまり巡航中あるいは上昇中の状態におけるＮＥＡ分配システム１０を示している。この場合には、バルブ２５が開で、バルブ３０が閉、となる。ＮＥＡは、先ず中央タンク４５に導入され、ここからライン７０を介して各翼タンク４０内へと分配される。航空機の上昇中には外気の圧力が低下し、また一般に巡航中は地上レベルに比較して低い圧力であるので、ＮＥＡは相対的に僅かに高い圧力でもって中央タンク４５に導入され、アレッジがライン７０を介して翼タンク４０へと流れていく。これにより、全てのタンクのアレッジ中の酸素濃度が適切な濃度に維持される。タンク内でのアレッジおよび空気の流れが、矢印８５によって示されている。
【符号の説明】
【００１２】
１０…ＮＥＡ分配システム
２５，３０…バルブ
３５…サージタンク
４０…翼タンク
４５…中央タンク
【技術分野】
【０００１】
この発明は、窒素富化空気（ＮＥＡ）を用いて航空機等の燃料タンク内に適切なアレッジを生成する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の航空機は、一般に、不活性ガスの生成に基づく、火災・爆発の防止システムないし抑制システムを備えている。この種のシステムは、搭載型不活性ガス生成システムつまり「ＯＢＩＧＧＳ」（onboard inert gas generation system）としても知られている。このＯＢＩＧＧＳシステムにおいては、窒素富化空気（ＮＥＡ：nitrogen enriched air）が燃料タンク内の空気と混合される。この混合物は、一般に、「アレッジ（ullage）」と呼ばれる。戦闘時や火花が生じた場合など燃料が点火され易い状況においても、燃焼が生じないように、酸素濃度が希釈される。燃料タンクの全ての箇所において、酸素濃度が、燃焼の虞を最小とするような十分に低い濃度となるように、燃料タンク内に導入されるＮＥＡが既存のアレッジと適切に混合される必要がある。
【０００３】
ボーイング７４７（登録商標）のような大型の航空機における燃料タンクとしては、燃料タンクの領域（区画）の中に、左右の翼タンクと中央タンクとが配置されている。また、サージタンクが翼タンクの外側に配置されており、操縦中に生じうる燃料タンクから飛び跳ねた燃料（sloshing）を捕捉する。このサージタンクは、翼タンクの外側に位置し、捕捉した燃料を重力により翼タンクに戻す構成となっている。燃料タンクはサージタンクを介して外気圧に開放されており、サージタンクを介して空気が流入可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の燃料タンクにおけるアレッジの生成方法は、下降中に、ＮＥＡを混合チャンバ内に導入し、上記混合チャンバを外気に開放し、ＮＥＡと外気との混合気を燃料タンクに導入する、ことを特徴とする。
【０００５】
また、本発明に係る運転中の燃料タンクにおけるアレッジの制御方法においては、下降中には、ＮＥＡを混合チャンバ内に導入し、上記混合チャンバを外気に開放し、ＮＥＡと外気との混合気を燃料タンクに導入する。そして、上昇中あるいは巡航中は、ＮＥＡを上記燃料タンクに導入する。
【０００６】
さらに、本発明に係る燃料タンク内にアレッジを生成する装置は、下降中にＮＥＡが導入される混合チャンバと、下降中に上記混合チャンバと外気とを連通させる連通路と、下降中でない場合に、上記ＮＥＡを燃料タンクに導く連通路と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のＮＥＡ分配システムを下降モードにある状態で示した構成説明図。
【図２】上昇中あるいは水平に飛行している状態におけるＮＥＡ分配システムの構成説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、航空機（図示せず）内に設けられたＮＥＡ分配システム１０の一実施例を示す構成説明図であって、特に、下降モードにあるシステム１０を示している。このＮＥＡ分配システム１０は、ＮＥＡ供給源１５と、供給されたＮＥＡ内の酸素の量を測定する酸素センサ２０と、一対のバルブ２５，３０と、一対のサージタンク３５と、一対の翼タンク４０と、中央タンク４５と、任意選択的な一対のＯ2センサ５０と、一対の混合チャンバ５５と、を備えている。一般的に、酸素希釈システムには窒素が用いられるが、他の酸素希釈用ガス（窒素を含む複数のガス、窒素を含まない複数のガス、複数の元素、およびこれらの組み合わせ、などを含む）を用いることもでき、これらも本実施例に含まれるものである。従って、本発明における用語「ＮＥＡ」は、これらの酸素減少システムをも包含するように解釈されるべきものである。
【０００９】
ＮＥＡ分配システム１０は、航空機（図示せず）の一領域における燃料タンク区画６０（この区画６０内には燃料が存在する可能性がある）内に配置されている。基本的に、燃料は、燃料タンク内およびサージタンク内に留まるように意図されているが、たまに漏洩することがある。航空機（図示せず）は、少量の燃料が燃料タンク区画６０内に存在していても支障がないように設計されている。
【００１０】
飛行機の下降中には、周囲環境からより高密度な空気（図示せず）が、サージタンク３５ならびに開口部６５，７０を介して翼タンク４０および中央タンク４５へと流入するので、これらタンク４０，４５内の圧力が上昇する。この空気が翼タンク４０へ流入する前に、翼タンク４０および中央タンク４５内のアレッジが適度な濃度となるように、混合チャンバ５５においてこの空気がＮＥＡと混合する。配管７５を介してＮＥＡが混合チャンバ５５へ向かうように、バルブ３０は開、バルブ２５は閉、となり、サージタンク３５を介して外部から流入してくる周囲空気と混合される。翼タンク４０の内側にＯ2センサ５０が配置されており、これにより、ＮＥＡ分配システム１０は、適切な濃度の酸素が各翼タンク４０内のアレッジ中に存在しているか否か判定することができる。翼タンク４０内の圧力が上昇することで、矢印７０で示すように、中央タンク４５へ向かう自然な流れが発生し、従って、ＮＥＡとの混合気が翼タンク４０に流入するに伴って、中央タンク４５においても適切な量のアレッジが確保される。これらのタンク内でのアレッジおよび空気の流れは、矢印によって示されている。
【００１１】
図２は、航空機の非下降運転つまり巡航中あるいは上昇中の状態におけるＮＥＡ分配システム１０を示している。この場合には、バルブ２５が開で、バルブ３０が閉、となる。ＮＥＡは、先ず中央タンク４５に導入され、ここからライン７０を介して各翼タンク４０内へと分配される。航空機の上昇中には外気の圧力が低下し、また一般に巡航中は地上レベルに比較して低い圧力であるので、ＮＥＡは相対的に僅かに高い圧力でもって中央タンク４５に導入され、アレッジがライン７０を介して翼タンク４０へと流れていく。これにより、全てのタンクのアレッジ中の酸素濃度が適切な濃度に維持される。タンク内でのアレッジおよび空気の流れが、矢印８５によって示されている。
【符号の説明】
【００１２】
１０…ＮＥＡ分配システム
２５，３０…バルブ
３５…サージタンク
４０…翼タンク
４５…中央タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下降中に、ＮＥＡを混合チャンバ内に導入し、
上記混合チャンバを外気に開放し、
ＮＥＡと外気との混合気を燃料タンクに導入する、
ことを特徴とする燃料タンクにおけるアレッジの生成方法。
【請求項２】
上記の混合気の導入が、
上記混合気を翼タンクへ導くステップと、
この翼タンクから中央タンクへと混合気を導くステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の生成方法。
【請求項３】
下降中でない場合は上記ＮＥＡを上記中央タンクへ導き、この中央タンクから上記翼タンクへアレッジを導くことを特徴とする請求項２に記載の生成方法。
【請求項４】
運転中の燃料タンクにおけるアレッジの制御方法であって、
下降中には、ＮＥＡを混合チャンバ内に導入し、
上記混合チャンバを外気に開放し、
ＮＥＡと外気との混合気を燃料タンクに導入し、
上昇中あるいは巡航中は、ＮＥＡを上記燃料タンクに導入する、
ことを特徴とするアレッジの制御方法。
【請求項５】
上記の混合気の導入が、
上記混合気を翼タンクへ導くステップと、
この翼タンクから中央タンクへと混合気を導くステップと、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
【請求項６】
上記の上昇中あるいは巡航中におけるＮＥＡの導入が、
ＮＥＡを中央タンクへ導くステップと、
この中央タンクから翼タンクへとＮＥＡを導くステップと、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
【請求項７】
燃料タンク内にアレッジを生成する装置であって、
下降中にＮＥＡが導入される混合チャンバと、
下降中に上記混合チャンバと外気とを連通させる連通路と、
上記ＮＥＡと上記外気との混合気を燃料タンクに導く連通路と、
を備えてなる装置。
【請求項８】
上記燃料タンクと連通した第２の燃料タンクをさらに備え、アレッジが両タンクの間で通流することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
下降中に上記ＮＥＡを上記混合チャンバへ導くための第１のバルブをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
下降中でないときに上記ＮＥＡを上記第２の燃料タンクへ導くための第２のバルブをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
下降中でないときに上記ＮＥＡを上記燃料タンクへ導くための第２のバルブをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１】
下降中に、ＮＥＡを混合チャンバ内に導入し、
上記混合チャンバを外気に開放し、
ＮＥＡと外気との混合気を燃料タンクに導入する、
ことを特徴とする燃料タンクにおけるアレッジの生成方法。
【請求項２】
上記の混合気の導入が、
上記混合気を翼タンクへ導くステップと、
この翼タンクから中央タンクへと混合気を導くステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の生成方法。
【請求項３】
下降中でない場合は上記ＮＥＡを上記中央タンクへ導き、この中央タンクから上記翼タンクへアレッジを導くことを特徴とする請求項２に記載の生成方法。
【請求項４】
運転中の燃料タンクにおけるアレッジの制御方法であって、
下降中には、ＮＥＡを混合チャンバ内に導入し、
上記混合チャンバを外気に開放し、
ＮＥＡと外気との混合気を燃料タンクに導入し、
上昇中あるいは巡航中は、ＮＥＡを上記燃料タンクに導入する、
ことを特徴とするアレッジの制御方法。
【請求項５】
上記の混合気の導入が、
上記混合気を翼タンクへ導くステップと、
この翼タンクから中央タンクへと混合気を導くステップと、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
【請求項６】
上記の上昇中あるいは巡航中におけるＮＥＡの導入が、
ＮＥＡを中央タンクへ導くステップと、
この中央タンクから翼タンクへとＮＥＡを導くステップと、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
【請求項７】
燃料タンク内にアレッジを生成する装置であって、
下降中にＮＥＡが導入される混合チャンバと、
下降中に上記混合チャンバと外気とを連通させる連通路と、
上記ＮＥＡと上記外気との混合気を燃料タンクに導く連通路と、
を備えてなる装置。
【請求項８】
上記燃料タンクと連通した第２の燃料タンクをさらに備え、アレッジが両タンクの間で通流することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
下降中に上記ＮＥＡを上記混合チャンバへ導くための第１のバルブをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
下降中でないときに上記ＮＥＡを上記第２の燃料タンクへ導くための第２のバルブをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
下降中でないときに上記ＮＥＡを上記燃料タンクへ導くための第２のバルブをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−６３２５９（Ｐ２０１１−６３２５９Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３５４２（Ｐ２０１０−１８３５４２）
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（５００１０７７６２）ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション (165)
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｗｉｎｄｓｏｒ Ｌｏｃｋｓ， ＣＴ ０６０９６−１０１０， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（５００１０７７６２）ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション (165)
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｗｉｎｄｓｏｒ Ｌｏｃｋｓ， ＣＴ ０６０９６−１０１０， Ｕ．Ｓ．Ａ．
[ Back to top ]