[go: up one dir, main page]

KR102331446B1 - 온-보드 불활성 가스 생성 공기 분리 모듈 복원 장치 및 방법 - Google Patents

온-보드 불활성 가스 생성 공기 분리 모듈 복원 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102331446B1
KR102331446B1 KR1020187033544A KR20187033544A KR102331446B1 KR 102331446 B1 KR102331446 B1 KR 102331446B1 KR 1020187033544 A KR1020187033544 A KR 1020187033544A KR 20187033544 A KR20187033544 A KR 20187033544A KR 102331446 B1 KR102331446 B1 KR 102331446B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
asm
heater
heat exchanger
purity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020187033544A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190008250A (ko
Inventor
압둘라 알-야파위
윌리엄 베스탈
Original Assignee
칼튼 라이프 서포트 시스템즈, 아이엔씨.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 칼튼 라이프 서포트 시스템즈, 아이엔씨. filed Critical 칼튼 라이프 서포트 시스템즈, 아이엔씨.
Publication of KR20190008250A publication Critical patent/KR20190008250A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102331446B1 publication Critical patent/KR102331446B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D37/00—Arrangements in connection with fuel supply for power plant
    • B64D37/32—Safety measures not otherwise provided for, e.g. preventing explosive conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/30—Controlling by gas-analysis apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space
    • B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space the air being conditioned
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D2053/221—Devices
    • B01D2053/223—Devices with hollow tubes
    • B01D2053/224—Devices with hollow tubes with hollow fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/10—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4566—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for use in transportation means
    • B01D2259/4575—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for use in transportation means in aeroplanes or space ships
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space
    • B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space the air being conditioned
    • B64D2013/0603—Environmental Control Systems
    • B64D2013/0677—Environmental Control Systems comprising on board oxygen generator systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space
    • B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space the air being conditioned
    • B64D2013/0603—Environmental Control Systems
    • B64D2013/0685—Environmental Control Systems with ozone control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transportation (AREA)

Abstract

공기 분리 모듈(ASM)의 성능을 복원하기 위한 방법이 기재된다. 복원 시스템은 유입 공기를 제공하는 공기 공급원, 청정 공기를 배출하기 위한 필터 및 공기를 가열하기 위한 히터를 포함한다. ASM은 시스템에 결합되고 질소 농후 공기(NEA) 배출물을 배출하도록 구성된 중공 섬유 멤브레인을 포함한다. 방법은 각각의 디폴트 조건에서 히터 및 공기 공급원을 포함한 복원 시스템을 작동하는 단계, NEA 배출물의 초기 순도를 측정하는 단계, 초기 순도를 기초로 하나 이상의 공기 공급원 및 히터를 조절하는 단계, 공기 공급원 및 히터를 조절한 후에 복원 시스템을 작동하는 단계, 디폴트 조건으로 공기 공급원 및 히터를 복귀시키는 단계, NEA 배출물의 복원된 순도를 측정하는 단계, 및 복원된 순도가 미리결정된 허용 오차 내에 있는지를 결정하는 단계를 포함한다. 복원된 순도가 미리결정된 허용 오차 내에 있는 경우 복원 시스템의 작동을 종료한다. 복원된 순도가 미리결정된 허용 오차 내에 있지 않는 경우 단계를 반복한다.

Description

온-보드 불활성 가스 생성 공기 분리 모듈 복원 장치 및 방법
본 발명은 항공기용 온-보드 불활성 가스 생성 공기 분리 모듈 복원 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 공기 분리 효율을 복원하기 위하여 조절된 기류 온도 및 유량 체제를 구현하는 복원 장치 및 방법에 관한 것이다.
항공기의 연료 탱크 내에서 가연성 또는 인화성 재료의 확률을 줄이기 위해, 현재의 온보드 불활성 가스 생성 시스템("OBIGGS")은 전형적으로 연료 탱크의 얼리지 내에 질소를 생성 및 공급하도록 설계된 중공 섬유 멤브레인을 갖는 공기 분리 모듈("ASM")을 포함한다. 증가된 비율의 질소는 얼리지에서 가연성 가스의 농도를 감소시키고 이에 따라 결합된 가스의 가연성을 감소시키는 작용을 한다. 전형적인 OBIGGS는 불활성 가스 생성을 위한 가압 유입 공기의 공급으로 엔진 블리드 공기를 이용한다. 그러나 시간이 지남에 따라 항공기 엔진으로부터 배출되는 오염물은 축적되어 결국 ASM 성능이 저하되어 결국 시스템 고장을 일으킬 수 있다. 이러한 오염물 중 일부는 반응으로 인해 섬유 재료에 영구적인 물리적 손상을 초래하는 방식으로 섬유 재료와 화학적으로 반응할 수 있다. 다른 오염물(예를 들어, 중질 탄화수소, 오일 등)은 중공 섬유 멤브레인 내에 응축되어 가스 분리를 가능하게 하는 이용가능한 섬유 표면적을 감소시킬 수 있다. 이러한 ASM 성능의 저하가 발생하면 중공 섬유 멤브레인의 표면으로부터 응축된 오염물을 제거하여 성능을 복원할 수 있다.
응축된 오염물을 제거하기 위해, 화학 세정 방법, 백-펄싱(back-pulsing) 방법 및 플래싱(flashing) 방법이 각각 과거에 사용되어왔다. 그러나 이러한 방법은 산업 및 정수 여과 응용으로 설계된 ASM의 중공 섬유 멤브레인에 사용되고 OBIGGS 작동 항공기에는 적용되지 않는다. 결과적으로, 이러한 방법은 다른 항공기 시스템에 대한 오염 위험, 세척제에 대한 중공 섬유 멤브레인의 허용오차의 불확실성 및 설치된 ASM 상에서 적절하게 세척을 수행할 수 없기 때문에 항공기에 설치된 OBIGGS용으로 설계된 ASM에서 구현하기가 곤란하다.
따라서, 본 발명의 목적은 이들 방법의 단점을 해결하고 OBIGGS 유닛에서 ASM 성능을 향상시키는 효율적이고 신뢰성있는 방법에 대한 필요성을 추가로 해결하는 것이다.
종래 기술의 ASM 복원 방법의 전술된 단점에 있어서, 허용가능한 성능 수준으로 오염된 ASM을 복원하기 위한 ASM 복원 방법의 실시예는
a) 각각의 디폴트 조건에서 히터 및 공기 공급원을 포함한 복원 시스템을 작동하는 단계, b) NEA 배출물의 초기 순도를 측정하는 단계, c) 초기 순도를 기초로 하나 이상의 공기 공급원 및 히터를 조절하는 단계, d) 공기 공급원 및 히터를 조절한 후에 복원 시스템을 작동하는 단계, e) 디폴트 조건으로 공기 공급원 및 히터를 복귀시키는 단계, f) NEA 배출물의 복원된 순도를 측정하는 단계, 및 g) 복원된 순도가 미리결정된 허용 오차 내에 있는지를 결정하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 i) 복원된 순도가 미리결정된 허용 오차 내에 있는 경우 복원 시스템의 작동을 종료하거나 또는 ii) 복원된 순도가 미리결정된 허용 오차 내에 있지 않는 경우 단계 c) - g)를 반복한다.
방법은 단계 a) 이전에 하나 이상의 항공기 시스템을 차단하고 단계 g)i 까지 동력 없이 항공기 시스템을 유지하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은 또한 단계 a)에 앞서 복원 시스템의 입구 및 출구 커넥터에 ASM을 연결하는 단계 및 다른 항공기 시스템으로부터 ASM을 분리시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 복원 시스템은 항공기 탑재 불활성 가스 생성 시스템(OBIGGS) 내에 통합될 수 있고, 히터 및 공기 공급원의 각각의 디폴트 조건이 표준 OBIGGS 작동 조건을 따를 수 있다(mimic).
본 발명의 추가 양태에서, 초기 순도 및 복원된 순도 각각이 산소 센서로 측정될 수 있고, 공기 공급원 및 히터 중 하나 이상을 조절한 후에 복원 시스템의 작동 단계는 디폴트 조건으로 공기 공급원 및/또는 히터를 복귀시키기 전에 미리결정된 기간 동안에 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, NEA 배출물의 측정된 초기 순도를 기초로 공기 공급원 및 히터 중 하나 이상을 조절하는 단계는 디폴트 공기 유량보다 약 1X 내지 5X 큰 조절된 공기 유량을 출력하도록 공기 공급원을 조절하는 단계를 포함한다. 조절된 공기 유량은 디폴트 공기 유량보다 약 2X 내지 약 3X 크다. NEA 배출물의 측정된 초기 순도를 기초로 공기 공급원 및 히터 중 하나 이상을 조절하는 단계는 약 100 °F 내지 약 300 °F의 조절된 공기 온도를 갖는 가열된 공기를 배출하기 위해 히터를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 조절된 공기 온도는 약 200 °F 내지 약 250 °F이다.
본 발명의 추가 양태에 따라서, 공기 분리 모듈(ASM)의 공기 분리 성능을 복원하기 위한 장치로서, ASM은 가열된 청정 공기를 수용하고 질소 농후 공기(NEA) 배출물을 배출하도록 구성된 중공 섬유 멤브레인을 포함하고, 상기 장치는 ) 장치 내로 고압 유입 공기의 기류를 제공하도록 구성된 공기 공급원, b) 유입 공기를 여과하고 청정 공기를 배출하도록 구성된 필터, c) 유입 공기 또는 청정 공기를 가열하도록 구성된 히터, 및 d) ASM과 결합되도록 구성된 입구 커넥터 및 출구 커넥터를 포함하고, 가열된 청정 공기는 입구 커넥터를 통하여 ASM 내로 전달되고 NEA 배출물은 출구 커넥터를 통하여 배출되고, 공기 공급원 및 히터는 초기에 각각의 디폴트 조건에서 작동되고, 공기 공급원은 디폴트 공기 유량을 출력하고 히터는 디폴트 공기 온도를 갖는 가열된 공기를 배출하며, 공기 공급원 및 히터 중 하나 이상이 조절되어 공기 공급원이 복원 공기 유량을 출력하고 및/또는 히터가 ASM의 공기 분리 성능을 복원하도록 구성된 복원 공기 온도를 갖는 가열된 공기를 배출한다.
본 발명의 추가 양태에 따라서, 상기 장치는 공기 공급원으로부터 하류에 있는 압력 조절 밸브 - 압력 조절 밸브는 고압 유입 공기의 공기 압력을 조절하도록 구성됨 - , 필터의 하류에 유량계 - 유량계는 필터에 의해 배출된 청정 공기의 유량을 모니터링하도록 구성됨 - , 입구 커넥터의 상류에 있는 유동 제어 밸브 - 유동 제어 밸브는 ASM 내로 전달된 가열된 청정 공기의 유량을 조절하도록 구성됨 - , 입구 커넥터의 상류에 차단 밸브 - 차단 밸브는 ASM 내로 공기가 전달되는 것을 방지하도록 구성됨 - , 및 제어기 - 제어기는 히터 및 차단 밸브로부터 피드백 신호를 수신하도록 구성되며, 제어기는 ASM의 공기 분리 성능을 복원하기 위하여 장치의 작동을 제어, 개시 또는 종료하도록 구성됨 - 를 포함한다. 제어기는 ASM의 공기 분리 성능을 복원하기 위해 장치를 수동으로 조절하거나, 시동하거나 또는 종료하기 위해 제어기의 수동 제어를 허용하기 위한 사용자 인터페이스를 추가로 포함한다.
본 발명의 추가 양태에 따라서, 공기 분리 모듈(ASM)의 공기 분리 성능을 복원하기 위한 장치는 항공기 탑재 불활성 가스 생성 시스템(OBIGGS) 및 제어기를 포함할 수 있다. OBIGGS는 엔진 블리드 공기로 구성된 고압 유입 공기의 기류를 제공하도록 구성된 공기 공급원, 청정 공기를 배출하고 엔진 블리드 공기를 여과하도록 구성된 필터, 청정 공기 또는 엔진 블리드 공기를 가열하도록 구성된 히터, 및 ASM을 포함하고, ASM은 가열된 청정 공기를 수용하고 질소 농후 공기(NEA) 배출물을 배출하도록 구성된 중공 섬유 멤브레인을 포함하고, 공기 공급원 및 히터로부터 피드백 시스템을 수용하도록 구성된 제어기를 포함하고, 제어기는 장치의 작동을 제어, 개시 또는 종료하도록 구성되며, 공기 공급원 및 히터는 초기에 각각의 디폴트 조건에서 작동되고, 공기 공급원은 디폴트 공기 유량을 출력하고 히터는 디폴트 공기 온도를 갖는 가열된 공기를 배출하며, 공기 공급원 및 히터 중 하나 이상이 제어기에 의해 조절되어 공기 공급원이 복원 공기 유량을 출력하고 및/또는 히터가 ASM의 공기 분리 성능을 복원하도록 구성된 복원 공기 온도를 갖는 가열된 공기를 배출한다.
본 발명의 추가 양태에 따라서, OBIGGS 공기 공급원의 하류에 압력 조절 밸브를 추가로 포함하고, 제어기는 고압 유입 공기의 공기 압력을 조절하기 위하여 압력 조절 밸브를 제어하도록 구성된다. OBIGGS는 입구 밸브 및 온도 센서를 갖는 열 교환기를 추가로 포함하고, 제어기는 온도 센서로부터의 출력에 응답하여 공기 입력 밸브를 제어하도록 구성된다. OBIGGS는 덤프 밸브를 추가로 포함하고, 제어기는 덤프 밸브를 제어하도록 구성되고 이에 따라 복원 배출물이 ASM의 공기 분리 성능의 복원 중에 덤프 밸브를 통하여 보드에 걸쳐 유도된다. 제어기는 ASM의 공기 분리 성능을 복원하기 위해 장치를 수동으로 조절하거나, 시동하거나 또는 종료하기 위해 제어기의 수동 제어를 허용하기 위한 사용자 인터페이스를 추가로 포함한다.
OBIGGS는 덤프 밸브를 추가로 포함하고, 제어기는 덤프 밸브를 제어하도록 구성되고 이에 따라 복원 배출물이 ASM의 공기 분리 성능의 복원 중에 덤프 밸브를 통하여 보드에 걸쳐 유도된다.
본 발명의 이들 및 다른 특징, 양상 및 이점은 다음의 도면, 상세한 설명 및 청구 범위를 참조하여 더 잘 이해 될 것이다.
도 1은 NEA 순도 대 시간을 비교하는 ASM 복원 방법의 결과의 그래프.
도 2는 복원 시간 대 복원 온도를 비교하는 ASM 복원 방법의 결과의 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 독립형 이동식 ASM 복원 시스템의 개략도.
도 4는 OBIGGS 시스템 내로 통합된 ASM 복원 시스템의 실시예의 개략도.
도 5는 OBIGGS 시스템 내로 통합된 ASM 복원 시스템의 대안의 실시예의 개략도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 ASM 복원 방법의 흐름도.
대응 기준 특성은 다수의 도면을 통하여 대응하는 부분을 나타낸다. 이들 예시는 본 발명의 선호되는 실시예를 나타내며, 이러한 예시는 임의의 방식으로 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
"오염물 복원 테스트"라는 명칭의 종래 기술의 ASM 복원 방법(recovery method)의 기준선 실험(baseline experiment)의 결과의 예시가 도 1을 참조하여 구현된다. 이 실험에서, 2개의 유사한 ASM 중공-섬유 멤브레인(유닛 1과 유닛 2로 각각 지정되고 곡선 4와 6으로 지정됨)은 현저한 ASM 성능 저하가 관찰될 때까지 항공기 엔진 블리드 공기(aircraft engine bleed air)와 유사한 오염된 공기를 포함하는 기류에 우선적으로 노출된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 감소된 ASM 성능은 멤브레인 포화도를 나타내는 안정 평형에 도달되기 전에 관찰된 O2%의 초기 지수 증가로 나타낼 수 있다(O2% 증가는 N2% 감소에 해당함). 곡선 4 및 6에 의해 예시된 바와 같이, 오염된 공기를 수용하는 ASM은 불필요하고 잠재적으로 점화가능한 산소를 원하는 불활성 질소 가스로부터 분리하는 것이 점점 어려워지고 있다.
도면 부호(2)로 도시된 바와 같이, ASM 복원는 오염된 공기(시뮬레이팅된 항공기 엔진 블리드 공기)를 주변 분위기 내에 있는 것과 같은 청정 공기의 유입 부분으로 대체함으로써 개시되고, 여기서 청정 공기는 일반적으로 탄화수소, 분산된 오일 액적, 오존 및 수증기와 같은 제제와 같이 오염이 제거되도록 컨디셔닝된다. 곡선 4 및 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 약 5000 분(83 시간)의 상당한 기간 동안, ASM 유닛은 청정 공기 기류 하에서의 작동 조건에 대응하는 허용가능한 성능 수준으로 복원되었다. 예시로서, 및 이에 제한되는 것은 아니며, 허용가능한 성능 수준은 특정 플랫폼에 대해 정의된 바와 같이 수명 종료 한계(end-of-life limit) 미만의 02%일 수 있다. 전형적으로 ASM 유닛은 복원 작업 후에 02%가 정의된 수명 종료 한계의 약 5% 내에 있는 경우에 오염된 것으로(corrupt) 간주된다. 따라서 오염된 ASM을 통해 정상 작동 온도(예를 들어, 예시적인 복원 방법에서 약 160 ℉)에서 유동하는 청정 공기는 ASM을 허용가능한 성능 수준으로 복귀시키는 데 수 일이 소요되는 것으로 이해될 것이다.
기류 온도(X-축)의 함수로서의 ASM 성능 복원 시간(Y-축)은 도 2에서 곡선 8로 도시된다. 청정 공기의 기류는 3가지의 상이한 온도, 즉 160 °F, 200 °F 및 250 °F의 온도에서 오염된 ASM에 공급되었고, 그 후에 복원 시간이 각각의 온도에서 결정되었다. 도시된 바와 같이 기류 온도가 증가됨에 따라 ASM 복원 시간이 감소된다. 궁극적으로, 250°F의 기류 온도는 1시간 미만의 복원 시간을 달성했다. 청정 공기 기류의 유량을 증가됨에 따라 복원 시간을 추가로 감소시키는 시너지 효과가 발생됨을 추가로 발견했다. 따라서, 청정 기류의 적절하게 조절된 온도 및 유량에 따라 ASM 복원 시간을 1시간 이하로 할 수 있다. 더 높은 온도가 사용될 수 있지만, 이러한 온도는 항공기에 바람직하지 못한 위험을 초래할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 ASM 복원 시스템의 독립형 이동 유닛의 개략도가 일반적으로 도면부호 10으로 도시되어있다. ASM 복원 유닛(10)은 주변 환경으로부터 복원 유닛(10)으로 소정 부피의 주변 공기를 흡입하고 유입 공기의 가압된 기류를 생성하도록 공기를 압축하는 압축기(12)를 포함할 수 있다. 압력 조절기(14)는 공기 공급 라인(13)을 통해 압축기(12)의 하류에 위치될 수 있다. 압력 조절기(14)는 복원될 ASM의 정상 작동 압력, 예를 들어 30 psig에 대응하도록 선택될 수 있는 원하는 압력 수준으로 설정될 수 있다. 압력 조절기(14)의 하류에는 청정 공기 기류를 출력하기 위해 잠재적인 오염물의 상당 부분을 제거함으로써 기류를 필터링하도록 구성된 필터 모듈(16)이 제공된다. 필터 모듈(16)은 예를 들어, 미립자 필터, 카본 베드 필터 및/또는 유착 필터(coalescing filter)와 같은 임의의 개수 또는 유형의 필터를 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
유량계(18)는 필터 모듈(16)의 하류에 위치하여 제어기(20)와 통신할 수 있다. 적어도 하나의 압력 센서(22)는 또한 청정 공기 공급 라인(15)에 연결될 수 있고 제어기(20)와 통신할 수 있다. 제어기(20)와 통신하고 압력 센서(22) 및 유량계(18)의 하류에는 차단 밸브(24) 및 히터(26)(예를 들어, 전기 히터)가 배열된다. 차단 밸브(24) 및 히터(26)의 하류에서 하나 이상의 온도 센서(28)는 제어기(20)와 통신하고 청정 공기 공급 라인(15)에 연결될 수 있다. 히터(26) 및 차단 밸브(24)의 하류에 있는 유동 제어 밸브(30)는 또한 제어기(20)와 통신하고 청정 공기 공급 라인(15)에 연결될 수 있다.
유동 제어 밸브의 하류에는 ASM(33)의 멤브레인 입구와 인터페이싱하기 위해 사용될 수 있는 적절한 입구 커넥터(32)가 배열된다. 복원 유닛(10)은 또한 ASM(33)의 멤브레인 출구와 인터페이싱하기 위해 사용되는 적절한 출구 커넥터(34)를 포함할 수 있다. 산소(O2) 센서(36)는 출구 커넥터(34)에 연결될 수 있고 제어기(20)와 통신하여 ASM 배출물 내의 02%를 측정하고 결과 질소 농후 공기(NEA) 순도 및 ASM(33)의 공기 분리의 효율을 나타내도록 제어기(20)와 통신할 수 있다. ASM 배출물이 그 뒤에 출구(38)를 통하여 배출될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 실선은 시스템 구성요소(18)(유량계), 22(압력 센서), 28(온도 센서) 및 36(02 센서)으로부터 제어기(20)에 대한 입력을 나타낸다. 점선은 제어기(20)가 시스템 구성요소(24)(차단 밸브), 26(히터) 및 30(유동 제어 밸브)으로의 출력을 나타낸다.
유량계(18)(예를 들어, 기계적, 압력 기반, 광학적 등)는 청정 공기 공급 라인(15)에서 청정 공기의 필터링된 기류의 체적 유량을 감지, 측정, 통신 및/또는 기록하도록 기능을 할 수 있다. 압력 센서(22)(예를 들어, 변환기)는 청정 공기 공급 라인(15) 내에서 기류의 압력을 감지, 특정, 통신 및/또는 기록하도록 기능을 할 수 있고 반면 온도 센서(28)(예를 들어, 온도계, 서미스터 등)는 청정 공기 공급 라인(15) 내에서 기류의 온도를 감지, 특정, 통신 및/또는 기록하도록 기능을 할 수 있다. 히터(26)는 청정 공기 공급 라인(15) 내의 기류의 온도를 조절(상승 및/또는 하강)하도록 기능을 할 수 있다. 차단 밸브(24)는 압축기(12)로부터 입구 커넥터(32)로의 기류를 효과적으로 정지시키도록 기능할 수 있다. 유동 제어 밸브는 청정 공기 공급 라인(15) 내의 기류 유량을 조절하도록 기능을 할 수 있고, 02 센서(36)는 ASM 배출물 내의 02%를 감지, 측정, 통신 및/또는 기록하도록 기능을 할 수 있으며, 02%는 ASM 유닛으로부터 배출된 질소 농후 공기(NEA) 배출 공기를 나타낸다. 복원 유닛(10)은 ASM 출력 공기 샘플을 포착 및 측정하도록 구성된 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
시스템 작동 동안, 제어기(20)는 유량계(18), 압력 센서(22), 온도 센서(28) 및/또는 02 센서(36)로부터의 임의의 통신된 데이터도 수신, 모니터링 및 분석할 수 있다. 제어기(20)는 룩업 테이블 또는 다른 프로그래밍된 로직을 저장하는 메모리를 포함할 수 있고, 그에 따라 제어기(20)는 수신된 데이터의 일부 또는 전부를 비교 및 계산하고 기류에 대한 적절한 유량 및 온도를 자동으로 결정하여 원하는 ASM 복원 속도를 구현한다. 이어서, 제어기(20)는 히터(26) 및 유동 제어 밸브를 통해 유량 및 청정 공기 기류 온도들 중 하나 또는 둘 모두를 조절할 수 있다.
계산된 유량 및 온도는 ASM 배출물의 측정된 순도를 기반으로 할 수 있다. 이와 같이, 일정 기간에 걸쳐, 제어기(20)는 통신된 측정 순도에 따라 공기 유량 및/또는 온도를 주기적으로 조절하도록 프로그래밍될 수 있다. 이러한 주기적 조절은 측정된 순도가 완전 복원으로 간주되거나 또는 소정의 기간의 완료 때까지 발생될 수 있다. 전술된 바와 같이, "전체 복원"은 하나 이상의 복원 사이클 이후의 최종 순도가 특정 ASM 및 플랫폼에 대해 정의된 수명 종료 한계 미만이 되도록 플랫폼 특정적일 수 있다.
제어기(20)는 작동가능하게 연결된 ASM으로부터 측정된 특성에 기초하여 모든 계산 및/또는 결정을 수행하고 및/또는 수행하지 않을 수 있다. 제어기(20)는 ASM의 중공 섬유 멤브레인이 플러깅되거나 또는 손상될 때를 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 기류의 측정된 온도가 예를 들어 ASM 재료의 구조적 일체성을 손상시킬 수 있는 상승된 온도와 같은 불안전한 수준에 있을 때 또는 조작자 명령이 제공되는 경우, 제어기(20)는 임의의 하류 시스템 구성요소(즉, 히터(26), 유동 제어 밸브, 청정 공기 공급 라인(15) 등) 및/또는 연결된 ASM 유닛(33)을 손상시키기 전에 기류를 완전히 중단시키는 차단 밸브(24)를 구현할 수 있다.
이에 제한되지 않은 특정 경우에, 복원 유닛(10)이 압력 센서(22) 및/또는 온도 센서(28)를 포함하지 않을 때, 제어기(20)는 제어기 메모리에 저장된 다양한 사전결정된 복원 데이터 프로파일 또는 사이클 프로그램을 구현할 수 있다. 복원 유닛(10)은 초기 ASM 배출물 순도가(예를 들어, O2 센서(36)를 통해) 측정될 수 있는 디폴트 조건 하에서 작동할 수 있다. 제어기(20)는 복원 데이터 프로파일 또는 사이클 프로그램에 따라 기류 속도 및/또는 온도를 주기적으로 조절하도록 프로그래밍될 수 있고, 이러한 조절의 파라미터는 측정된 초기 ASM 배출물 순도로부터 유도된다.
이제 도 4를 참조하면, 도 4는 항공기의 OBIGGS에 통합될 수 있는 ASM 복원 시스템(40)을 도시한다. OBIGGS 유닛의 예시가 공동 소유된 미국 특허 제6,997,970호에 기재되고 이 전체는 본원에 참고로 인용된다. OBIGGS(40)는 일반적으로 제어기 로직 내에 저장된 사전 설치된 복원 사이클 프로그램을 가질 수 있는 OBIGGS 제어기(42)를 포함한다. 복원 사이클 프로그램은 적어도 하나의 엔진이 작동하는 상태에서 항공기가 지상에 있을 때 제어기(42)가 ASM 복원 사이클을 작동하게 할 수 있다. 항공기 조작자(예를 들어, 조종사, 지상 대원 또는 유지 보수 작업자)는 하나 이상의 명령을 구현하여 ASM 복원 사이클 프로그램의 작동을 개시하기 위하여 복원 사이클을 개시할 수 있다.
OBIGGS(40)는 제어기(42)와 통신하며 OBIGGS 공급 라인(41)의 입구에 위치될 수 있는 압력 조절/차단 밸브(44)("압력 조절기")를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 항공기 엔진이 작동될 때, 압력 조절기(44)는 항공기 엔진(들)으로부터의 블리드 공기의 유입 공기(수증기, 오존, 탄화수소 및 미세 미립자를 포함하는 오염 된 공기일 가능성이 있음)가 선택된 압력에서 OBIGGS(40)에 유입하도록 허용하기 위해 조절될 수 있다. 압력 조절기(44)는 기류 압력이 소정의 압력 임계값에 도달하거나 또는 이를 초과하면 유입 공기의 기류를 정지시켜 공급 라인(41) 및/또는 임의의 OBIGGS 구성요소가 손상되지 않도록 보장할 수 있다.
제어기(42)와 통신하고 압력 조절기(44)의 하류에는 블리드 공기가 오존 변환기(45)를 통과한 후에 기류의 압력 강하를 측정하도록 구성된 압력 강하 유동 센서(46)가 배열될 수 있다. 유동 센서(46)로부터의 하류에는 열 교환기(48)가 배열될 수 있다. 열 교환기(48)의 앞 및 뒤에 배열된 온도 센서(47, 49)는 열 교환기의 효율을 결정하는데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 예정된 유지보수 활동이 센서(47, 49)가 열교환 효율 문제를 나타내지 않으면 제거될 수 있다. 열 교환기(48)의 하류에는 중질 탄화수소, 오일 등과 같은 잠재 오염물의 상당한 부분을 제거함으로써 유입 공기 기류를 여과하여 청정 공기 공급 라인(43)을 통하여 ASM(58)에 전달하기 위해 청정 공기를 배출하도록 구성될 수 있는 ASM 입구 필터(50)가 배열된다. 압력 강하 유동 센서(51)는 입구 필터(50)를 통한 기류의 압력 강하를 모니터링할 수 있다. 제어기(42)와 통신하고 입구 필터(50)로부터의 하류에는 유입되는 ASM(58)이 있는 청정 공기 공급 라인(43) 내에 청정 공기 기류의 온도 및 압력을 측정하도록 구성된 하나 이상의 온도 센서(54) 및 하나 이상의 압력 센서(52)가 배열될 수 있다. 압력 강하 유동 센서(59)는 ASM(58)을 통한 기류의 압력 강하를 모니터링할 수 있고, O2 센서(56)는 ASM 배출물의 퍼센트 산소(02%)를 모니터링할 수 있다. 전술된 바와 같이, 02%는 ASM 배출물 내의 N2%와 상관 관계가 있다.
본 발명의 일 양태에서, 열 교환기(48)는 열 교환기(48)가 블리드 공기 기류가 열 교환기(48)를 통고하기 전에(온도 센서(47) 및 이후에(온도 센서(49) 기록된 공기 온도를 비교함으로써 지시된 바와 같이 OBIGGS 내의 블리드 공기 기류의 온도를 대류적으로 조절할 수 있도록 제어기(42)와 통신하는 램 공기 밸브(60)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 양태에서, 램 공기 밸브(60)를 사용하기보다는, 열 교환기(48) 근처의 위치에서 공급 라인(41) 상에 바이패스 밸브(도시되지 않음)가 설치될 수 있다. 이러한 경우, 바이패스 밸브는 열 교환기(48)를 통해 기류를 조절함으로써 OBIGGS 내의 엔진 블리드 공기의 유입 공기 기류의 온도를 조절하도록 구성된다. 최종적으로, O2 센서(56)는 ASM 배출물(즉, EA 배출 공기)의 순도를 감지, 측정, 통신 및/또는 기록하도록 기능을 할 수 있다. OBIGGS(40)는 ASM 배출물 샘플을 포획하고 측정하도록 구성된 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
점선으로 도시된 바와 같이 시스템 작동 중에, 제어기(42)는 압력 조절기(44), 유동 센서(46, 51, 59), 온도 센서(47, 49, 54), 압력 센서(52), O2 센서(56), 및 램 공기 밸브(60)와 같은 시스템 구성요소부터 임의의 통신된 데이터를 수신, 모니터링 및 분석할 수 있다. 구성요소 데이터에 의해 지시된 시스템 조건에 따라, 제어기(42)는 복원 사이클을 개시할 수 있다. 복원 사이클은 항공기 조작자(예를 들어, 조종사, 지상 대원 또는 유지 보수 요원)에 의해 수동으로 개시될 수 있거나 제어기 메모리 내의 저장된 로직에 의해 결정되는 바와 같이 제어기(42)에 의해 자동으로 개시될 수 있다. ASME 공기 분리 복원이 사전결정된 NEA 순도를 달성하거나 또는 사이클이 미리결정된 기간 동안 작동할 때까지 복원 사이클이 작동할 수 있다. ASM 배출물은 전형적으로 O2 센서(56)로부터 하류에 있는 항공기로부터 방출되고, 덤프 밸브(도시되지 않음)에 의해 또는 ASM(58)의 출구(62)를 다른 모든 항공기 시스템으로부터 분리하고 대기로의 ASM 배출물을 유도함으로써 배출될 수 있다. 이 방식으로, 복원 사이클을 통해 생성된 임의의 출력 공기는 항공기의 연료 탱크에 주입되지 않는다.
이제 도 5를 참조하면, OBIGGS에 통합된 ASM 복원 시스템의 다른 실시예는 일반적으로 도면 부호(70)로 표시되어 있다. ASM(70)을 갖는 OBIGGS는 제어기 로직에 사전설치된 복원 사이클 프로그램을 가질 수 있는 가연성 감소 시스템(FRS) 제어기(72)를 포함한다. 복원 사이클 프로그램은 항공기는 작동 시에 적어도 하나의 엔진이 작동하는 상태로 지상에 있을 때 FRS 제어기(72)가 ASM 복원 사이클을 작동하도록 할 수 있다. 항공기 조작자(예를 들어, 조종사)는 FRS 제어기(72) 내에 하나 이상의 명령어를 구현함으로써 수동으로 개시 사이클을 개시하여 ASM 복원 사이클 프로그램의 동작을 개시하도록 FRS 제어기(72) 내의 하나 이상의 명령을 구현함으로써 복원 사이클을 수동으로 개시할 수 있다. ASM(70)을 갖는 OBIGGS는 FRS 제어기(72)와 통신하고 항공기 엔진으로부터(오염된) 블리드 공기의 유입 공기를 수용하고 OBIGGS 공급 라인(71)을 통하여 이러한 유입 공기를 유도하도록 배열된 블리드 공기 차단 밸브(74)를 포함할 수 있다. 차단 밸브(74)를 통과하는 유입 공기(엔진 블리드 공기)는 FRS 제어기(72)에 의해 제어된 바이패스 밸브(76)의 작동 시에 ASM 입구 필터(80) 또는 열 교환기(78) 내로 유도되기 전에 오존 변환기(75)를 통과할 수 있다. 임의의 경우에, 온도 센서(77)는 유입 공기가 ASM 입구 필터(80)에 유입되기 전에 유입 공기의 온도를 측정하고 이러한 데이터를 FRS 제어기(72)에 통신한다. ASM 차단 밸브(79)는 또한 ASM(88) 내로의 유입 공기의 유입을 조절하도록 ASM 입구 필터(80) 이전에 일렬로 배치될 수 있다. FRS 제어기(72)와 통신하고 ASM 차단 밸브(79)의 하류에는 ASM 입구 필터(80)를 통한 기류의 압력 강하를 측정하도록 구성된 유동 센서(81)가 배열될 수 있다.
FRS 제어기(72)와 통신하고 ASM 입구 필터(80)로부터의 하류에는 하나 이상의 온도 센서(84) 및 하나 이상의 압력 센서(82)가 배열될 수 있다. 압력 센서(82)(예를 들어, 변환기)는 청정 공기 공급 라인(73) 내에서 청정 공기의 기류의 압력을 감지, 특정, 통신 및/또는 기록하도록 기능을 할 수 있고, 온도 센서(84)(에를 들어, 온도계, 서미스터 등)는 청정 공기 공급 라인(73) 내의 청정 공기 기류의 온도를 감지, 측정, 통신 및/또는 기록하도록 기능을 할 수 있다. 청정 공기는 청정 공기 공급 라인(73)을 통해 ASM(88)에 전달된다. 압력 강하 유동 센서(89)는 ASM(88)을 가로지르는 기류의 압력 강하를 모니터링할 수 있고, ASM 배출물의 퍼센터 산소(02%)를 모니터링할 수 있다.
온도 센서(90)는 도시된 바와 같이 이중 유동 밸브(91)를 통한 NEA 가스의 흐름 제어된 통과 및 연료 탱크의 충전에 앞서 NEA 가스 라인(83)을 통해 ASM(88)에서 배출되는 NEA 배출물 기류의 온도를 감지, 측정, 통신 및/또는 기록하도록 기능을 할 수 있다. 기류를 덤핑하기 위해 포함될 수 있는 덤프 밸브(93)는 열료 탱크(92)가 추가로 이너팅할(inerting) 필요가 없고 FRS 제어기(72)가 온도 센서(90) 및/또는 산소 센서(86)로부터 수신된 데이터를 통하여 ASM(88)이 허용가능한 성능 임계값 외에서 작동하는 것을 결정하며, 원치않는 또는 위험한 가스를 생성한다. 화염 억제기(94)는 서브-표준 ASM에 의해 생성될 수 있는 임의의 화염을 끄기 위하여 연료 탱크(92) 및 ASM(88) 사이에 배열될 수 있다. 하나 이상의 체크 밸브(96, 98)가 NEA 가스 라인(83) 내에서 임의의 공기의 역류를 방지하도록 포함될 수 있다. ASM(70)을 갖는 OBIGGS는 ASM 배출물(배출 공기) 샘플을 포착하고 측정하도록 구성된 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
점선으로 도시된 바와 같이 시스템 작동 중에, FRS 제어기(72)는 온도 센서(77, 84 및 90), 유동 센서(81 및 89), 압력 센서(82) 및 O2 센서(86)와 같은 시스템 센서로부터 임의의 통신된 데이터를 수신, 모니터링 및 분석할 수 있다. 압력 센서(82) 및 O2 센서(86)를 포함한다. FRS 제어기(72)는 구성요소 데이터에 의해 지시된 시스템 조건에 따라 복원 사이클을 개시할 수 있다(예를 들어, 제어기 메모리에 저장된 로직에 의해 결정된 바와 같이 자동으로 또는 항공기 조작자에 의해 수동으로). 복원 사이클은 ASM 공기 분리 복원이 미리결정된 NEA 순도를 달성할 때까지 작동될 수 있거나 또는 사이클은 차단 밸브(74), 바이패스 밸브(76), ASM 차단 밸브(79), 이중 유동 밸브(91) 및 덤프 밸브(93)와 같은 시스템 구성요소에 적절한 제어 신호를 전송함으로써(FRS 제어기(72)로부터 실선으로 도시됨) 미리결정된 기간 동안에 작동될 수 있다. ASM 배출물은 전형적으로 02 센서(86)로부터 하류에 있는 항공기로부터 방출되고, 덤프 밸브(93)에 의해 또는 다른 모든 항공기 시스템으로부터 ASM(88)의 출구(87)를 분리하고 ASM 배출물을 대기로 유도함으로써 방출될 수 있다. 이 방식으로, 복원 사이클을 통해 생성된 임의의 배출 공기는 항공기의 연료 탱크에 주입되지 않는다.
일반적으로, 복원 시스템에 대응하는 복원 방법(100)의 단계가 도 6에 도시되고 후술된다. 선택적 단계(101)에서, 일부 또는 모든 항공기 시스템의 작동이 방법의 나머지 부분 동안 전원 없이 중단(완료)되고 유지될 수 있다. 선택적인 단계(102)에서, 필요한 경우, ASM 입구 포트 및 출구 포트는 항공기 인터페이스 커넥터로부터 분리 가능하게 분리될 수 있다(즉, ASM을 다른 항공기 시스템으로부터 분리시킴). 선택적인 단계(104)에서, 복원 유닛(10)을 사용할 때, 이전에 사용된(즉, 오염된 또는 고갈된) ASM은 도 3에 도시된 바와 같이 입구 커넥터(32) 및 출구 커넥터(34)를 통해 복원 시스템(10)에 분리가능하게 연결될 수 있다.
적절히 연결되면, 복원 시스템 작동 공정은 복원 시스템 구성요소(예를 ㄷ르어, 히터(26), 열 교환기(48, 78), 및 차단 밸브(예를 들어, 차단 밸브(24)(도 3), 압력 조절/차단 밸브(44)(도 4), 차단 밸브(74)(도 5))에 의해 조절된 공기 공급원을 디폴트 조건(단계(107))으로 설정하는 단계를 포함하는 단계(106)에서 개시될 수 있다. 전술한 바와 같이, 온도 및 압력 디폴트 조건은 플랫폼 및 ASM 특정적일 수 있으며, 예를 들어, 각각 160 ℉ 및 30 psig일 수 있다. 본 발명의 일 양태에서, 이 디폴트 조건은 비행 중 표준 OBIGGS 기류 작동 조건(예를 들어, 전형적인 블리드 기류 유량 및 온도)을 생성하거나 모방한다. 단계(108)에서, 초기 ASM 질소 농후 공기(NEA) 배출물 순도 측정은 디폴트 조건에서의 기류 유량 및 온도 동안에 수행된다(예를 들어, 센서(36)(도 3), 센서(56)(도 4) 또는 센서(86)(도 5)와 같은 02 센서를 통해).
일단 초기 NEA 배출물 순도가 측정되고 관련 제어기(예를 들어, 제어기(20)(도 3), (42)(도 4) 또는(72)(도 5))에 통신되면, 단계(110)에서 시스템 제어기(20, 42, 72)는 초기 순도 측정에 의해 지시되는 경우 완전한 ASM 공기 분리를 촉진시키는 것으로 예상되는 히터/열 교환기 및/또는 공기 공급원 조절기에 대한 하나 이상의 조절을 수행할 수 있다. 이러한 조절은 자동으로 수행될 수 있고, 이전에 저장된 복원 사이클을 통해 프로그래밍될 수 있거나, 또는 제어기를 통해 하나 이상의 명령을 개시하는 조작자에 의해 복원 시스템 구성요소에 대한 원하는 상태를 설정할 수 있다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 공기 공급원 조절기/밸브는 약 1X 내지 약 5X의 디폴트 조건, 보다 상세하게는 약 2X 내지 약 3X의 디폴트 조건 정도의 ASM을 통한 기류를 증가시키도록 조절될 수 있다. 히터는 약 100 ℉ 내지 300 ℉, 보다 특히 약 200 ℉ 내지 250 ℉의 온도로 가열된 공기를 배출하도록 조절될 수 있다.
단계(112)에서, 복원 시스템은 기류 온도 및/또는 유량에 대한 조절에 이어 ASM 복원 작업을 개시할 수 있다. 단계(113)에서 설정된 바와 같이 미리결정된 기간 및/또는 소정의 측정된 EA 배출물 순도 값(예컨대, O2 센서(36, 56, 86)) 이후에 발생될 수 있는 단계(114)에서, 시스템 제어기(20, 42, 72)는 그 뒤에 구성요소를 이들의 디폴트 셋팅으로 리셋팅하기 위해 복원 시스템 구성요소를 조절할 수 있다. 단계(116)에서, 일단 시스템 구성요소가 디폴트 조건에서 작동을 재개하면, NEA 배출물의 회수된 순도가 측정될 수 있다. 복원된 순도가 제어기에 의해 소정의 허용 오차(예를 들어, 규정된 종료 수명 한계보다 10% 초과 낮은 것) 내에 있도록 결정되면(단계 117), 단계(218)에서 복원 시스템의 작동이 종료될 수 있다. 단계(118a) 동안, 필요한 경우, ASM은 복원 시스템으로부터 분리될 수 있다(즉, 도 3에 도시된 바와 같이 ASM(33)으로부터 복원 유닛(10)의 입구 커넥터(32) 및 출구 커넥터(34)를 분리). 그러나, 복원된 순도가 소정의 허용 오차 내에 있지 않으면, 단계(120)에서, 시스템 제어기(20, 42, 72)는 복원 시스템을 추가 조절할 수 있다. 단계(112, 114, 116 및 120)을 포함하는 사이클은 복원된 순도가 소정의 허용 오차 내에 있을 때까지 반복될 수 있다. 허용 가능한 순도 오차 내에서 NEA를 산출하기 위해 ASM을 회수할 수 없는 경우 ASM은 폐기되고 교체될 필요가 있다.
본 명세서에 제시된 방법의 단계들은 반드시 제시된 순서대로 이루어질 필요는 없다는 것을 이해해야 한다. 또한, 요소가 다른 요소의 "위에" 있거나, "이와 연결되거나" 또는 "이에 결합되는" 것으로 언급될 때, 요소는 직접 다른 요소 상에 있거나 이와 연결되거나 또는 이와 결합될 수 있고, 개재 요소가 또한 존재할 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 당업자는 다양한 변경이 이루어질 수 있고, 그 요소 또는 구성 요소가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 특정 상황에 적응할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 고려된 최선의 모드로서 개시된 특정 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명은 다음의 청구항들의 범위 및 사상 내에 있는 모든 실시예들을 포함할 것이다.

Claims (25)

  1. 복원 시스템(10, 40, 70)을 통하여 항공기 내에서 사용하도록 구성된 공기 분리 모듈(ASM)의 공기 분리 성능을 복원하기 위한 방법으로서, 복원 시스템(10, 40, 70)은 복원 시스템으로 유입 공기의 기류를 제공하도록 구성된 공기 공급원 - 상기 유입 공기는 압축기(12)에 의해 압축되고, 항공기 엔진으로부터의 엔진 블리드 공기임 - , 청정 공기를 배출하고 유입 공기를 여과하도록 구성된 필터(16, 50, 80), 청정 공기 또는 유입 공기의 온도를 조정하도록 구성된 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78), 및 ASM(33, 58, 88)과 결합되도록 구성된 입구 커넥터(32) 및 출구 커넥터(34)를 포함하고, 가열된 청정 공기는 입구 커넥터(32)를 통하여 ASM(33, 58, 78) 내로 전달되고 질소 농후 공기(NEA) 배출물은 출구 커넥터(34)를 통하여 배출되고,
    ASM(33, 58, 88)은 가열된 청정 공기를 수용하고 NEA 배출물을 배출하도록 구성된 중공 섬유 멤브레인을 포함하고,
    상기 방법은
    a) 각각의 디폴트 조건에서 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78) 및 공기 공급원을 포함한 복원 시스템(10, 40, 70)을 작동하는 단계 - 공기 공급원은 디폴트 공기 유량을 배출하고 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78)는 디폴트 공기 온도를 갖는 가열된 공기를 배출함 - ,
    b) NEA 배출물의 초기 순도를 측정하는 단계,
    c) NEA 배출물의 측정된 초기 순도를 기초로 공기 공급원 및 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78) 중 하나 이상을 조절하는 단계,
    d) 디폴트 조건으로 공기 공급원 및 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78)를 복귀시키기 전에 미리결정된 기간 동안에 공기 공급원 및 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78) 중 하나 이상을 조절한 후에 복원 시스템(10, 40, 70)을 작동하는 단계,
    e) 각각의 디폴트 조건으로 공기 공급원 및 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78)를 복귀시키는 단계,
    f) NEA 배출물의 복원된 순도를 측정하는 단계, 및
    g) 복원된 순도가 미리결정된 허용 오차 내에 있는지를 결정하는 단계를 포함하고, i) 복원된 순도가 미리결정된 허용 오차 내에 있는 경우 복원 시스템의 작동을 종료하거나 또는
    ii) 복원된 순도가 미리결정된 허용 오차 내에 있지 않는 경우 단계 c)-g)를 반복하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 초기 순도 및 복원된 순도 각각은 산소 센서(36, 56, 86)에 의해 측정되는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 복원 시스템은 항공기 탑재 불활성 가스 생성 시스템(OBIGGS)(40, 70) 내에 통합되는 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서, 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78) 및 공기 공급원의 각각의 디폴트 조건이 표준 OBIGGS 작동 조건에 대응하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, NEA 배출물의 측정된 초기 순도를 기초로 공기 공급원 및 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78) 중 하나 이상을 조절하는 단계는 디폴트 공기 유량보다 1배 내지 5배 큰 조절된 공기 유량을 출력하도록 공기 공급원을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 조절된 공기 유량은 디폴트 공기 유량보다 2배 내지 3배 큰 방법.
  10. 제1항에 있어서, NEA 배출물의 측정된 초기 순도를 기초로 공기 공급원 및 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78) 중 하나 이상을 조절하는 단계는 37.778 °C(100 °F) 내지 148.889 °C(300 °F)의 조절된 공기 온도를 갖는 가열된 공기를 배출하기 위해 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78)를 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 조절된 공기 온도는 93.333 °C(200 °F) 내지 121.111 °C(250 °F)인 방법.
  12. 항공기 내에서 사용하도록 구성된 공기 분리 모듈(ASM)(33, 58, 78)의 공기 분리 성능을 복원하기 위한 장치(10, 40, 70)로서, ASM(33, 58, 78)은 가열된 청정 공기를 수용하고 질소 농후 공기(NEA) 배출물을 배출하도록 구성된 중공 섬유 멤브레인을 포함하고,
    상기 장치(10, 40, 70)는
    a) 장치(10, 40, 70)로 유입 공기의 기류를 제공하도록 구성된 공기 공급원 - 상기 유입 공기는 압축기(12)에 의해 압축되고, 항공기 엔진으로부터의 엔진 블리드 공기임 - ,
    b) 유입 공기를 여과하고 청정 공기를 배출하도록 구성된 필터(16, 50, 80),
    c) 유입 공기 또는 청정 공기의 온도를 조정하도록 구성된 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78), 및
    d) ASM(33, 58, 78)과 결합되도록 구성된 입구 커넥터(32) 및 출구 커넥터(34) - 가열된 청정 공기는 입구 커넥터(32)를 통하여 ASM(33, 58, 78) 내로 전달되고, NEA 배출물은 출구 커넥터(34)를 통하여 배출됨 - ,
    e) 공기 공급원 및 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78)에 결합된 유량계(18) 또는 차단 밸브(44, 74)로부터 피드백 신호를 수신하도록 구성된 제어기(20, 42, 72) - 상기 제어기는 장치(10, 40, 70)의 작동을 제어, 개시 또는 종료하도록 구성됨 -
    를 포함하고,
    상기 제어기(20, 42, 72)는 공기 공급원 및 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78)가 초기에 각각의 디폴트 조건에서 작동되게 하고, 상기 공기 공급원은 디폴트 공기 유량을 출력하고, 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78)는 디폴트 공기 온도를 갖는 가열된 공기를 배출하며,
    상기 제어기(20, 42, 72)는 공기 공급원 및 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78) 중 하나 이상이 조절되어 공기 공급원이 복원 공기 유량을 출력하고 및/또는 히터(26) 또는 열 교환기(48, 78)가 ASM의 공기 분리 성능을 복원하도록 구성된 복원 공기 온도를 갖는 가열된 공기를 배출하게 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 공기 공급원으로부터 하류에 있는 압력 조절 밸브(14, 44, 74)를 추가로 포함하고, 상기 압력 조절 밸브(14, 44, 74)는 유입 공기의 공기 압력을 조절하도록 구성되는 장치.
  14. 제12항에 있어서, 필터(16)의 하류에 유량계를 추가로 포함하고, 상기 유량계는 필터(16)에 의해 배출된 청정 공기의 유량을 모니터링하도록 구성되는 장치.
  15. 제12항에 있어서, 입구 커넥터(32)의 상류에 있는 유동 제어 밸브(30)를 추가로 포함하고, 상기 유동 제어 밸브는 ASM(33) 내로 전달된 가열된 청정 공기의 유량을 조절하도록 구성되는 장치.
  16. 제12항에 있어서, 입구 커넥터(32)의 상류에 차단 밸브(24)를 추가로 포함하고, 상기 차단 밸브(24)는 ASM(33) 내로 공기가 전달되는 것을 방지하도록 구성되는 장치.
  17. 제12항에 있어서, 제어기(20)는 ASM(33)의 공기 분리 성능을 복원하기 위해 장치를 수동으로 조절하거나, 시동하거나 또는 종료하기 위해 제어기의 수동 제어를 허용하기 위한 사용자 인터페이스를 추가로 포함하는 장치.
  18. 제12항에 있어서, 상기 장치는
    d) 공기 공급원으로부터 하류에 있는 압력 조절 밸브(14) - 상기 압력 조절 밸브(14)는 유입 공기의 공기 압력을 조절하도록 구성됨 - ,
    e) 필터(16)의 하류에 유량계(18) - 상기 유량계(18)는 필터(16)에 의해 배출된 청정 공기의 유량을 모니터링하도록 구성됨 - ,
    f) 입구 커넥터(32)의 상류에 있는 유동 제어 밸브(30) - 상기 유동 제어 밸브(30)는 ASM(10) 내로 전달된 가열된 청정 공기의 유량을 조절하도록 구성됨 - ,
    g) 입구 커넥터의 상류에 차단 밸브(24) - 상기 차단 밸브(24)는 ASM(33) 내로 공기가 전달되는 것을 방지하도록 구성됨 -
    를 추가로 포함하는 장치.
  19. 제12항, 제13항 또는 제17항 중 어느 한 항에 따른 공기 분리 모듈(ASM)의 공기 분리 성능을 복원하기 위한 장치(40, 70)로서,
    상기 장치는
    항공기 탑재 불활성 가스 생성 시스템(OBIGGS)을 포함하고,
    상기 OBIGGS는 엔진 블리드 공기의 기류를 제공하도록 구성된 공기 공급원, 청정 공기를 배출하고 엔진 블리드 공기를 여과하도록 구성된 필터(50, 80), 청정 공기 또는 엔진 블리드 공기의 온도를 조정하도록 구성된 열 교환기(48, 78), 및 ASM(58, 88)을 포함하고, 상기 ASM(58, 88)은 가열된 청정 공기를 수용하고 질소 농후 공기(NEA) 배출물을 배출하도록 구성된 중공 섬유 멤브레인을 포함하는 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 OBIGGS는 열 교환기(48)에 결합된 온도 센서(T2) 및 공기 입력 밸브(60)를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 온도 센서(T2)로부터의 출력에 응답하여 공기 입력 밸브(60)를 제어하도록 구성되는 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 OBIGGS는 덤프 밸브(93)를 추가로 포함하고, 상기 제어기는 덤프 밸브(93)를 제어하도록 구성되고 이에 따라 복원 배출물이 ASM(88)의 공기 분리 성능의 복원 중에 덤프 밸브(93)를 통하여 보드에 걸쳐 유도되는 장치.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
KR1020187033544A 2016-04-20 2017-04-07 온-보드 불활성 가스 생성 공기 분리 모듈 복원 장치 및 방법 Active KR102331446B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662325177P 2016-04-20 2016-04-20
US62/325,177 2016-04-20
PCT/US2017/026543 WO2017184359A1 (en) 2016-04-20 2017-04-07 On-board inert gas generating air separation module recovery apparatus and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190008250A KR20190008250A (ko) 2019-01-23
KR102331446B1 true KR102331446B1 (ko) 2021-11-26

Family

ID=60088777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187033544A Active KR102331446B1 (ko) 2016-04-20 2017-04-07 온-보드 불활성 가스 생성 공기 분리 모듈 복원 장치 및 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10392123B2 (ko)
EP (1) EP3445655B1 (ko)
JP (1) JP7021424B2 (ko)
KR (1) KR102331446B1 (ko)
CA (1) CA3021717C (ko)
WO (1) WO2017184359A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11035768B2 (en) * 2017-12-13 2021-06-15 South-Tek Systems, LLC Early warning system for error detection in nitrogen generators
FR3098795B1 (fr) 2019-07-18 2021-10-15 Dassault Aviat Systeme d'inertage et aeronef et methode d'inertage associes
US12091184B2 (en) * 2020-06-05 2024-09-17 Eaton Intelligent Power Limited Fuel tank inerting system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050279208A1 (en) 2004-06-21 2005-12-22 Gregory Schwalm Ejector to reduce permeate backpressure of air separation module
US20050286054A1 (en) 2004-01-05 2005-12-29 Southwest Sciences, Inc. Oxygen sensor for aircraft fuel inerting systems

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4544388A (en) 1983-12-27 1985-10-01 Ford Motor Company Apparatus for periodically oxidizing particulates collected from exhaust gases
US4793832A (en) 1986-04-14 1988-12-27 Fmc Corporation Air purification and temperature controlling system and method
US4838902A (en) 1988-02-03 1989-06-13 The Boeing Company System and method for self-cleaning barrier-type air filter
US6491739B1 (en) 1999-11-09 2002-12-10 Litton Systems, Inc. Air separation module using a fast start valve for fast warm up of a permeable membrane air separation module
JP2001329830A (ja) 2000-03-15 2001-11-30 Ibiden Co Ltd 排気ガス浄化フィルタの再生装置及びフィルタ再生方法、排気ガス浄化フィルタの再生プログラム及びそのプログラムを格納する記録媒体
US6604558B2 (en) 2001-01-05 2003-08-12 L'Air Liquide Société Anonyme à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Étude et l'Exploitation des Procedes Georges Claude Aircraft fuel inerting system for an airport
DE10158569A1 (de) 2001-11-29 2003-06-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Anordnung zur Regeneration von Dieselpartikelfiltern
CN100518908C (zh) 2002-01-09 2009-07-29 美国海德能公司 用于改进空心纤维薄膜的过滤性能的方法
DE10323137B4 (de) 2003-05-22 2008-04-30 DRäGER AEROSPACE GMBH Vorrichtung zur Anreicherung von Luft mit Sauerstoff in einem Flugzeug und einem Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung
US7081153B2 (en) * 2003-12-02 2006-07-25 Honeywell International Inc. Gas generating system and method for inerting aircraft fuel tanks
US7152635B2 (en) 2004-02-10 2006-12-26 The Boeing Company Commercial aircraft on-board inerting system
US7013905B2 (en) * 2004-04-14 2006-03-21 Shaw Aero Devices, Inc. System and method for monitoring the performance of an inert gas distribution system
DE102004041263A1 (de) 2004-08-26 2006-03-02 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit einer Lufttrenneinheit und Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine
US7410529B2 (en) 2004-10-05 2008-08-12 Caterpillar Inc. Filter service system and method
FR2882662B1 (fr) 2005-03-03 2007-04-27 Air Liquide Systeme et procede de filtration d'un flux d'air comprime et aeronef pourvu d'un tel systeme de filtration
US7625434B2 (en) * 2006-09-12 2009-12-01 Honeywell International Inc. Enhanced OBIGGS
US7806966B2 (en) * 2007-12-27 2010-10-05 Bose Ranendra K Nitrogen inerting system for explosion prevention in aircraft fuel tank and oxygenating system for improving combustion efficiency of aerospace rockets/ aircraft engines
DE102008038720A1 (de) 2008-08-12 2010-02-18 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration eines im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters
JP2010150936A (ja) 2008-12-24 2010-07-08 Hino Motors Ltd 排気浄化装置の再生不良診断方法
US8241403B2 (en) 2009-06-08 2012-08-14 Catalytic Solutions, Inc. Apparatus and method for regenerating a carbon filter
EP2452056B1 (en) 2009-07-09 2014-11-05 Carleton Life Support Systems Inc. Thermal conditioning for air separation modules
GB2499577A (en) * 2011-11-29 2013-08-28 Eaton Aerospace Ltd Aircraft on board inert gas generation system
US8667977B1 (en) * 2012-03-05 2014-03-11 Oxigraf, Inc. Oxygen sensor for tank safety
US9114886B2 (en) 2012-03-27 2015-08-25 The Boeing Company Method and system for reducing the flammability of fuel-tanks onboard an aircraft
US20140360373A1 (en) 2013-06-11 2014-12-11 Hamilton Sundstrand Corporation Air separation module with removable core
US9694314B2 (en) * 2014-10-15 2017-07-04 Parker-Hannifin Corporation OBIGGS ASM performance modulation via temperature control
US10022663B2 (en) * 2015-07-14 2018-07-17 Hamilton Sundstrand Corporation Oxygen sensor protection

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050286054A1 (en) 2004-01-05 2005-12-29 Southwest Sciences, Inc. Oxygen sensor for aircraft fuel inerting systems
US20050279208A1 (en) 2004-06-21 2005-12-22 Gregory Schwalm Ejector to reduce permeate backpressure of air separation module

Also Published As

Publication number Publication date
US20170305576A1 (en) 2017-10-26
EP3445655A1 (en) 2019-02-27
CA3021717A1 (en) 2017-10-26
KR20190008250A (ko) 2019-01-23
JP2019514775A (ja) 2019-06-06
CA3021717C (en) 2024-05-28
WO2017184359A1 (en) 2017-10-26
JP7021424B2 (ja) 2022-02-17
US10392123B2 (en) 2019-08-27
EP3445655A4 (en) 2020-01-08
EP3445655C0 (en) 2024-07-03
EP3445655B1 (en) 2024-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102331446B1 (ko) 온-보드 불활성 가스 생성 공기 분리 모듈 복원 장치 및 방법
KR102186988B1 (ko) 온-보드 불활성 기체 생성 시스템 예측 헬스 모니터링
US6514313B1 (en) Gas purification system and method
US7306644B2 (en) Gas generating system and method for inerting aircraft fuel tanks
US7682574B2 (en) Safety, monitoring and control features for thermal abatement reactor
CN103121508B (zh) 燃料箱可燃性降低和惰化系统及其方法
US9409460B2 (en) Cab air filtration system for agricultural machines
US7299690B2 (en) Particulate sampling system and method
US10207813B1 (en) Regenerative activated carbon filtration for aircraft obiggs
US20070101688A1 (en) Nbc filtration unit providing unfiltered and filtered air paths
KR101686404B1 (ko) Dpf 온도제어 시스템 및 dpf 필터를 재생하기 위한 방법
EP0734513B1 (fr) Procede et dispositif d'analyse rapide en continu de melange gazeux
CN109308082A (zh) 低温等离子体处理污水收集、储存、处理环节释放气中VOCs的安全控制方法
EP1858623A1 (fr) Systeme et procede de filtration d'un flux d'air comprime et aeronef pourvu d'un tel systeme de filtration
EP3900798A1 (en) Expendable air separation module operation for cargo fire suppression low rate of discharge
RU156432U1 (ru) Установка подготовки импульсного газа
US20220176313A1 (en) Air treatment system
US8211215B2 (en) Instrument gas conditioning system and apparatus
KR102483291B1 (ko) 화재안전 배기시스템
US20240109106A1 (en) Air separation module (asm) contamination apparatus and removal process
US4609003A (en) Method and apparatus for generation of a pneumatic feedback trigger signal
EP4174376B1 (de) Verfahren zum betreiben eines heizgerätes, computerprogramm, speichermedium, regel- und steuergerät, heizgerät und verwendung eines erfassten ionisationsstromes und einer erfassten temperatur
JP5294905B2 (ja) バグフィルタ装置の運転方法及びバグフィルタシステム
JP4553255B2 (ja) 燃焼設備の安全確認方法および燃焼システム
JP2023132840A (ja) 判定装置及び制御装置および水素精製システム

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20181120

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20190925

Comment text: Request for Examination of Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20200917

Patent event code: PE09021S01D

E90F Notification of reason for final refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Final Notice of Reason for Refusal

Patent event date: 20210316

Patent event code: PE09021S02D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20211013

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20211123

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20211123

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20241120

Start annual number: 4

End annual number: 4