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JP2001348000A - Nitrogen supply device for fuel tank - Google Patents

Nitrogen supply device for fuel tank

Info

Publication number
JP2001348000A
JP2001348000A JP2000172388A JP2000172388A JP2001348000A JP 2001348000 A JP2001348000 A JP 2001348000A JP 2000172388 A JP2000172388 A JP 2000172388A JP 2000172388 A JP2000172388 A JP 2000172388A JP 2001348000 A JP2001348000 A JP 2001348000A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
nitrogen
fuel tank
separator
engine
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.)
Withdrawn
Application number
JP2000172388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunihiro Ogawara
邦博 小河原
Yoshiaki Iwazawa
嘉昭 岩沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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 Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000172388A priority Critical patent/JP2001348000A/en
Publication of JP2001348000A publication Critical patent/JP2001348000A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low cost nitrogen separator preventing deterioration of airframe performance caused by increase in engine bleed air quantity and improving a mounting property from reduction of size and weight by improving a nitrogen separation efficiency without increasing engine bleed air quantity, for a device supplying nitrogen to a fuel tank provided with a nitrogen separator supplying engine bleed air of an aircraft or the like to the fuel tank after separating nitrogen. SOLUTION: In an air conditioner adjusting temperature of air bled from an engine to a designated temperature and sending it to a coordinated air user in a cabin or the like, and a device supplying nitrogen to a fuel tank provided with a nitrogen separator separating nitrogen from the air and then supplying the air to a space in the fuel tank. A compressed air supply pipe is provided which supplies compressed air from a compressor outlet of the air conditioner or an outlet of a compressor separately provided to the nitrogen separator, and the nitrogen separator separates nitrogen from the compressed air and supplies the same to the fuel tank.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、航空機等のエンジ
ンから抽気された空気を温度調整して調和空気使用先に
送る空調装置と、空気から窒素を分離して燃料タンク内
の空間内に供給する窒素分離器とを備えた燃料タンクへ
の窒素供給装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air conditioner for adjusting the temperature of air extracted from an engine of an aircraft or the like and sending the air to a destination of conditioned air, and separating nitrogen from the air and supplying it to a space in a fuel tank. The present invention relates to an apparatus for supplying nitrogen to a fuel tank provided with a nitrogen separator.

【0002】[0002]

【従来の技術】航空機においては、燃料タンク内の上部
空間に燃料の蒸気(ベーパ)が充満しており、かかる状
態にある燃料タンクが落雷、電線短絡、航空機の不時着
等の事態に遭遇すると、該燃料タンクの爆発、炎上の発
生をみる。かかる事故の発生を防止するための手段とし
て、燃料タンク内の空間に充満している蒸気や空気を放
出し、これに代えて発火性の低い不活性ガスである窒素
ガス(N)を前記空間に供給し、該空間内における酸
素濃度を安全な低レベルに維持する手段が提供されてい
る。
2. Description of the Related Art In an aircraft, a fuel tank (vapor) is filled in an upper space in a fuel tank, and when the fuel tank in such a state encounters a lightning strike, a short circuit of an electric wire, an accidental landing of an aircraft, or the like, See the explosion of the fuel tank and the occurrence on the flame. As means for preventing the occurrence of such an accident, steam or air filling the space in the fuel tank is released, and instead, nitrogen gas (N 2 ), which is an inert gas having low ignitability, is discharged. Means are provided for supplying to the space and maintaining a safe low level of oxygen concentration in the space.

【0003】図3はかかる航空機における燃料タンクへ
の窒素供給装置の従来技術の1例を示す。同図におい
て、1はエンジンで、コンプレッサで圧縮された空気を
燃焼器に送り、該燃焼器にて燃料を供給して燃焼させ、
燃焼ガスでタービンを駆動するように構成されている。
7は空調対象の一つであるキャビン、02は該キャビン
7に調和空気を供給する空調装置であり、該空調装置0
2においては、前記エンジン1のコンプレッサの中間段
(アイドリング時には最終段)から抽気された空気(エ
ンジン抽気)を抽気管11を介して導入して、所要温度
に調整し、調和空気管14を通して前記キャビン7に供
給している。
FIG. 3 shows an example of a conventional apparatus for supplying nitrogen to a fuel tank in such an aircraft. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine, which sends air compressed by a compressor to a combustor, and supplies and burns fuel in the combustor;
The combustion gas drives the turbine.
Reference numeral 7 denotes a cabin to be air-conditioned, and 02 denotes an air conditioner for supplying conditioned air to the cabin 7.
In 2, air (engine bleed) extracted from an intermediate stage (last stage at idling) of the compressor of the engine 1 is introduced through a bleed pipe 11, adjusted to a required temperature, and adjusted through a conditioned air pipe 14. It is supplied to the cabin 7.

【0004】一方、012は前記抽気管11の途中から
分岐され窒素分離器5に接続される加圧空気管、3及び
4は該加圧空気管012に設けられた圧力レギュレータ
及びプリクーラであり、前記抽気管11から加圧空気管
012に分流された空気(エンジン抽気)は圧力レギュ
レータ3により所要の圧力に調整された後、プリクーラ
4にて所要の温度に冷却されて前記窒素分離器5に導入
される。該窒素分離器5においては、前記加圧空気中の
窒素を分離する。かかる窒素分離方式としては、空気中
の酸素(O)を吸着させて窒素(N)を取り出す吸
着方式、あるいは空気中の窒素と酸素とを分離膜により
連続的に分離させる分離膜方式が用いられる。該窒素分
離器5において空気中から分離された窒素は燃料タンク
6に送られ、該燃料タンク6内の空間内に充填される。
これにより、該燃料タンク6内の酸素濃度は、安全な低
レベルに保持される。また、該窒素分離器5において窒
素を分離した後の空気は排出管19通して系外に排出さ
れる。
On the other hand, 012 is a pressurized air pipe branched from the middle of the bleed pipe 11 and connected to the nitrogen separator 5, and 3 and 4 are a pressure regulator and a precooler provided in the pressurized air pipe 012, respectively. The air (engine bleed air) diverted from the trachea 11 to the pressurized air pipe 012 is adjusted to a required pressure by the pressure regulator 3, cooled to a required temperature by the precooler 4, and introduced into the nitrogen separator 5. . In the nitrogen separator 5, nitrogen in the pressurized air is separated. As such a nitrogen separation method, an adsorption method in which oxygen (O 2 ) in air is adsorbed to extract nitrogen (N 2 ), or a separation membrane method in which nitrogen and oxygen in air are continuously separated by a separation membrane is used. Used. The nitrogen separated from the air in the nitrogen separator 5 is sent to the fuel tank 6 and filled in the space inside the fuel tank 6.
Thus, the oxygen concentration in the fuel tank 6 is maintained at a safe low level. The air from which nitrogen has been separated in the nitrogen separator 5 is discharged through a discharge pipe 19 to the outside of the system.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記窒素分離器5とし
ては、窒素を連続的に分離できる分離膜方式が多く用い
られているが、かかる分離膜方式の窒素分離器5におい
ては、高い窒素分離効率を得るには、窒素分離器5に導
入される空気の圧力を高くする必要がある。然るに、図
3に示される燃料タンクへの窒素供給装置にあっては、
エンジン1のコンプレッサから抽気された空気を窒素分
離器5に導入して空気中の窒素を分離しているが、該空
気はエンジン1のコンプレッサから抽気したままである
ため、殊に燃料タンク6内に大量の窒素ガス供給を必要
とする機体の降下飛行時に、エンジン推力が絞られるこ
とによって、前記窒素分離器5への空気(エンジン抽
気)の圧力レベルが低くなる。
As the nitrogen separator 5, a separation membrane system capable of continuously separating nitrogen is used in many cases. However, in such a separation membrane type nitrogen separator 5, a high nitrogen separation is required. In order to obtain efficiency, it is necessary to increase the pressure of the air introduced into the nitrogen separator 5. However, in the apparatus for supplying nitrogen to the fuel tank shown in FIG.
The air extracted from the compressor of the engine 1 is introduced into the nitrogen separator 5 to separate nitrogen in the air. However, since the air is still extracted from the compressor of the engine 1, the air in the fuel tank 6 is particularly high. When the aircraft descends and requires a large amount of nitrogen gas, the thrust of the engine is reduced, so that the pressure level of the air (engine bleed air) to the nitrogen separator 5 decreases.

【0006】このため、かかる従来技術にあっては、前
記のように、窒素分離器5における窒素ガスの分離作用
が比較的低い圧力レベルの許でなされることとなるた
め、窒素分離効率が低く、前記のような災害の発生を防
止するための所要の窒素ガス量を得るには、多量のエン
ジン抽気量が必要となる。このため、エンジンのコンプ
レッサからの抽気量が増加し、その抽気の程度に応じて
機体性能の低下を引き起こすこととなり、また、窒素分
離器5において所要の窒素ガス量を得るには大型かつ大
重量の窒素分離器を必要とし、航空機への搭載性が悪化
する。
For this reason, in the prior art, as described above, since the nitrogen gas is separated in the nitrogen separator 5 at a relatively low pressure level, the nitrogen separation efficiency is low. In order to obtain the required amount of nitrogen gas for preventing the occurrence of the above-mentioned disaster, a large amount of engine bleed air is required. Therefore, the amount of bleed air from the compressor of the engine increases, and the performance of the airframe deteriorates in accordance with the degree of the bleed air. Requires a nitrogen separator, which deteriorates the mountability on an aircraft.

【0007】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、航
空機等のエンジン抽気から窒素を分離して燃料タンク内
に供給する窒素分離器を備えた燃料タンクへの窒素供給
装置において、エンジン抽気量を増大することなく窒素
分離器における窒素分離効率を上昇せしめて、エンジン
抽気量増大による機体性能の低下を防止するとともに、
小型、軽量化されて搭載性が向上した窒素分離器を得る
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides an apparatus for supplying nitrogen to a fuel tank provided with a nitrogen separator for separating nitrogen from engine bleed air of an aircraft or the like and supplying the separated nitrogen into the fuel tank. By increasing the nitrogen separation efficiency in the nitrogen separator without increasing, to prevent the deterioration of the body performance due to the increase in the amount of engine bleed,
It is an object of the present invention to obtain a nitrogen separator having a small size, light weight, and improved mountability.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、請求項1記載の発明として、エンジンから
抽気された空気を所定の温度に調整してキャビン等の調
和空気使用先に送る空調装置と、空気から窒素を分離し
て燃料タンク内の空間内に供給する窒素分離器とを備え
た燃料タンクへの窒素供給装置において、前記空調装置
のコンプレッサ出口の加圧空気を前記窒素分離器に送る
加圧空気供給管を備え、前記窒素分離器にて前記加圧空
気から窒素を分離して前記燃料タンクへ供給するように
構成したことを特徴とする燃料タンクへの窒素供給装置
を提案する。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention as described in claim 1 regulates air extracted from an engine to a predetermined temperature and sends it to a conditioned air destination such as a cabin. An apparatus for supplying nitrogen to a fuel tank, comprising: an air conditioner; and a nitrogen separator for separating nitrogen from air and supplying the separated nitrogen into a space in a fuel tank. A nitrogen supply device for a fuel tank, comprising a pressurized air supply pipe for sending to the vessel, wherein the nitrogen separator separates nitrogen from the pressurized air and supplies the separated nitrogen to the fuel tank. suggest.

【0009】請求項3記載の発明は、前記空調装置の具
体的構成に係り、請求項1において、前記空調装置は、
前記エンジンからの空気を予冷する予冷熱交換器と予冷
空気を加圧するコンプレッサと、該コンプレッサ出口の
加圧空気を冷却する熱交換器と、該熱交換器を経た加圧
空気を膨張作用させて降温させるタービンとを備え、前
記コンプレッサ出口の加圧空気を前記熱交換器及び前記
窒素分離器に分流させるとともに、前記タービン出口の
降温空気を前記窒素分離器で窒素の一部を分離した空気
と合流させ前記キャビン等の調和空気使用先に送るよう
にしたことを特徴とする。
The invention according to claim 3 relates to a specific configuration of the air conditioner.
A pre-cooling heat exchanger for pre-cooling the air from the engine and a compressor for pressurizing the pre-cooled air, a heat exchanger for cooling the compressed air at the compressor outlet, and expanding the pressurized air passing through the heat exchanger. And a turbine for lowering the temperature, and diverts the pressurized air at the compressor outlet to the heat exchanger and the nitrogen separator, and cools the cooled air at the turbine outlet to air from which a portion of nitrogen has been separated by the nitrogen separator. It is characterized by being merged and sent to a conditioned air destination such as the cabin.

【0010】かかる発明によれば、窒素分離器における
窒素の分離時において、該窒素分離器に導入される空気
は空調装置のコンプレッサにて圧縮され高圧に昇圧され
ている加圧空気となっているので、窒素分離器において
は、高い窒素分離効率で以って加圧空気中の窒素を分離
することができる。従って、航空機において、燃料タン
ク内に窒素ガスを最も必要とする機体の降下飛行時に、
エンジン抽気の圧力レベルが低下しても、前記のよう
に、該エンジン抽気を前記コンプレッサにより高圧化し
て窒素分離器に供給しているので、従来技術のような窒
素分離器における圧力レベルの低下の発生が回避され
る。これにより、窒素分離効率の低下を防止するため
の、エンジン抽気量の増加が不要となり、エンジンから
多量の空気が抽気され消費されることによる機体性能の
低下の発生を防止できるとともに、燃料タンク内の酸素
濃度を安全な低レベルに保持できる。また、前記のよう
な窒素分離器における窒素分離効率の上昇により、所要
の窒素量を得るために大型かつ大重量の窒素分離器を装
備することが不要となり、窒素分離器を小型、軽量化で
き、搭載性が向上する。
According to the invention, when nitrogen is separated by the nitrogen separator, the air introduced into the nitrogen separator is compressed air which is compressed by the compressor of the air conditioner and is pressurized to a high pressure. Therefore, in the nitrogen separator, nitrogen in the pressurized air can be separated with high nitrogen separation efficiency. Therefore, in an aircraft, when descending the aircraft that needs the most nitrogen gas in the fuel tank,
Even if the pressure level of the engine bleed is reduced, as described above, the engine bleed is increased in pressure by the compressor and supplied to the nitrogen separator. Occurrence is avoided. This eliminates the need to increase the amount of engine bleed air in order to prevent a decrease in nitrogen separation efficiency, thereby preventing a decrease in body performance due to bleeding and consumption of a large amount of air from the engine, Oxygen concentration at a safe low level. In addition, the increase in the nitrogen separation efficiency of the nitrogen separator as described above eliminates the need to equip a large and heavy nitrogen separator to obtain a required amount of nitrogen, so that the nitrogen separator can be reduced in size and weight. , Mountability is improved.

【0011】請求項2記載の発明は、請求項1に加え
て、前記窒素分離器にて窒素を分離した後の空気を前記
空調装置の出口からの調和空気管に接続する合流空気管
を備えたことを特徴とする。かかる発明によれば、窒素
分離器において窒素を分離した後の空気は、合流空気管
を通って空調装置の出口の調和空気管を通流している低
温の調和空気に合流する。そして、この調和空気はキャ
ビン等の空調対象場所に送られて冷房あるいは暖房に供
される。従って、かかる発明によれば、エンジン抽気か
ら窒素分離器において窒素を分離した後の空気を系外に
排出することなく、合流空気管を介して調和空気に合流
させて空調用空気として再利用するので、エンジンの抽
気損失が低減されエンジン効率が上昇する。
According to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, a combined air pipe is provided for connecting the air after the nitrogen is separated by the nitrogen separator to a conditioned air pipe from an outlet of the air conditioner. It is characterized by having. According to this invention, the air after separating the nitrogen in the nitrogen separator joins the low-temperature conditioned air flowing through the conditioned air pipe at the outlet of the air conditioner through the combined air pipe. Then, the conditioned air is sent to a place to be air-conditioned such as a cabin and is provided for cooling or heating. Therefore, according to the invention, the air after separating nitrogen from the engine bleed air in the nitrogen separator is not discharged to the outside of the system, but is combined with the conditioned air through the combined air pipe and reused as air conditioning air. Therefore, the bleed loss of the engine is reduced, and the engine efficiency is increased.

【0012】請求項4記載の発明は、第2実施例に対応
する発明であり、エンジンから抽気された空気を所定の
温度に調整してキャビン等の調和空気使用先に送る空調
装置と、空気から窒素を分離して燃料タンク内の空間内
に供給する窒素分離器とを備えた燃料タンクへの窒素供
給装置において、前記エンジンと空調装置との間の空気
管から分岐されて前記窒素分離器に接続される分岐空気
管に前記エンジンからの空気を加圧して前記窒素分離器
に供給するコンプレッサを設け、前記窒素分離器にて前
記加圧空気から窒素を分離して前記燃料タンクへ供給す
るとともに前記窒素分離器で窒素の一部を分離した空気
を前記空調装置出口の空気と合流させるように構成した
ことを特徴とする。
An invention according to a fourth aspect is an invention corresponding to the second embodiment, comprising: an air conditioner for adjusting the air extracted from the engine to a predetermined temperature and sending the air to a conditioned air use destination such as a cabin; A nitrogen separator for supplying nitrogen into the space inside the fuel tank by separating nitrogen from the fuel tank, wherein the nitrogen separator is branched from an air pipe between the engine and the air conditioner. A compressor that pressurizes air from the engine and supplies it to the nitrogen separator in a branch air pipe connected to the fuel cell, and separates nitrogen from the pressurized air by the nitrogen separator and supplies the nitrogen to the fuel tank The air from which a part of nitrogen is separated by the nitrogen separator is combined with the air at the outlet of the air conditioner.

【0013】かかる発明によれば、エンジン抽気の加圧
に、空調装置のコンプレッサを使用しなくて済むので、
該空調装置に制約されることなく、エンジン抽気加圧用
としてのコンプレッサの形式、容量を自由に選定でき、
窒素分離器の窒素分離効率を最大となる加圧空気圧力が
得られるコンプレッサを選定でき、窒素分離器の窒素分
離効率のさらなる上昇が得られる。
According to this invention, it is not necessary to use the compressor of the air conditioner for pressurizing the engine bleed air.
Without being limited by the air conditioner, the type and capacity of the compressor for engine bleed pressure can be freely selected,
A compressor that can obtain a pressurized air pressure that maximizes the nitrogen separation efficiency of the nitrogen separator can be selected, and the nitrogen separation efficiency of the nitrogen separator can be further increased.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置など
は特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれ
のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to an embodiment shown in the drawings. However, unless otherwise specified, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention thereto, but are merely illustrative examples. It's just

【0015】図1は本発明の第1実施例に係る航空機に
おける燃料タンクへの窒素供給装置の系統図、図2は第
2実施例を示す図1対応図である。
FIG. 1 is a system diagram of an apparatus for supplying nitrogen to a fuel tank in an aircraft according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment.

【0016】本発明の第1実施例を示す図1において、
1はエンジンで、コンプレッサで圧縮された空気を燃焼
器に送り、該燃焼器にて燃料を供給して燃焼させ、燃焼
ガスでタービンを駆動するように構成されたガスタービ
ンエンジンからなる。7は空調対象の一つであるキャビ
ン、2は該キャビン7に調和空気を供給する空調装置で
あり、該空調装置2には、前記エンジン1のコンプレッ
サの中間段(アイドリング時には最終段)から抽気され
た空気(エンジン抽気)が抽気管11を介して導入され
ている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
Reference numeral 1 denotes an engine, which comprises a gas turbine engine configured to send air compressed by a compressor to a combustor, supply fuel in the combustor and burn the fuel, and drive the turbine with the combustion gas. Reference numeral 7 denotes a cabin to be air-conditioned, and reference numeral 2 denotes an air conditioner for supplying conditioned air to the cabin 7. The air conditioner 2 is provided with an air bleed from an intermediate stage of the compressor of the engine 1 (the last stage when idling). The extracted air (engine bleed) is introduced through a bleed pipe 11.

【0017】前記空調装置2は次のように構成されてい
る。即ち、21は前記エンジン1からの空気(エンジン
抽気)を冷却する熱交換器A、22は該熱交換器Aを経
た空気を加圧するコンプレッサである。12は該コンプ
レッサ22の吐出口に接続される加圧空気供給管で、該
加圧空気供給管12は前記加圧空気を冷却する熱交換器
B24及び後述する窒素分離器5に接続されている。2
3は該コンプレッサと同軸に設けられて前記熱交換器B
24を経た加圧空気を膨張させるタービンである。該タ
ービン23から送出された調和空気は調和空気管14を
経て前記キャビン7に供給されるようになっている。
The air conditioner 2 is configured as follows. That is, 21 is a heat exchanger A for cooling the air (engine bleed air) from the engine 1, and 22 is a compressor for pressurizing the air passing through the heat exchanger A. A pressurized air supply pipe 12 is connected to a discharge port of the compressor 22. The pressurized air supply pipe 12 is connected to a heat exchanger B24 for cooling the pressurized air and a nitrogen separator 5 described later. . 2
3 is provided coaxially with the compressor and has the heat exchanger B
This is a turbine that expands the pressurized air that has passed through 24. The conditioned air sent from the turbine 23 is supplied to the cabin 7 via a conditioned air pipe 14.

【0018】前記加圧空気管12は、前記熱交換器B2
4への管路及び後述する窒素分離器5への管路に分岐さ
れ、窒素分離器5への管路には、前記加圧空気を所要の
圧力に調整する圧力レギュレータ3及び該加圧空気を所
要の温度に冷却するプリクーラ4が配設されている。5
は窒素分離器である。該窒素分離器5は従来技術と同様
な構成であり、前記加圧空気中の窒素を分離するもので
ある。かかる窒素分離方式としては、空気中の酸素(O
)を吸着させて窒素(N)を取り出す吸着方式、あ
るいは空気中の窒素と酸素とを分離膜により連続的に分
離させる分離膜方式が用いられるが、この実施例におい
ては、加圧空気から窒素を連続的に分離できる分離膜方
式を用いている。6は燃料タンクであり、その上部空間
は、窒素供給管16により前記窒素分離器5の窒素出口
に接続されている。17は前記窒素分離器5の空気(窒
素を分離した後の空気)出口と前記調和空気管14の途
中とを接続する合流空気管である。
The pressurized air pipe 12 is connected to the heat exchanger B2.
A pressure regulator 3 for adjusting the pressurized air to a required pressure, and a pressurized air which is branched into a pipe to a nitrogen pipe 4 and a pipe to a nitrogen separator 5 described later. A pre-cooler 4 is provided for cooling to a required temperature. 5
Is a nitrogen separator. The nitrogen separator 5 has the same configuration as that of the prior art, and separates nitrogen in the pressurized air. As such a nitrogen separation method, oxygen in the air (O
2 ) An adsorption method of adsorbing nitrogen to remove nitrogen (N 2 ) or a separation membrane method of continuously separating nitrogen and oxygen in air by a separation membrane is used. In this embodiment, pressurized air is used. A separation membrane system capable of continuously separating nitrogen from nitrogen is used. Reference numeral 6 denotes a fuel tank, the upper space of which is connected to a nitrogen outlet of the nitrogen separator 5 by a nitrogen supply pipe 16. Reference numeral 17 denotes a merging air pipe that connects the air (air after separating nitrogen) outlet of the nitrogen separator 5 and the middle of the conditioned air pipe 14.

【0019】かかる構成からなる航空機の燃料タンクへ
の窒素供給装置において、前記エンジン1のコンプレッ
サの中間段(アイドリング時には最終段)から抽気され
た空気(エンジン抽気)は、抽気管11を介して空調装
置2の熱交換器A21に導入され、ここで所定温度に冷
却された後、コンプレッサ22に送られる。該コンプレ
ッサ22は同軸のタービン23により回転駆動されてお
り、前記熱交換器A21からの空気を圧縮して昇圧させ
る。かかる昇圧とともに昇温がなされた加圧空気は、加
圧空気供給管12に入り、その一方即ち前記タービン2
3側への分流空気は空気管13を通って前記熱交換器B
24に導かれ、他方即ち窒素分離器5側への分流空気は
前記圧力レギュレータ3に導かれる。前記熱交換器B2
4に導かれた加圧空気は、ここで冷却されて降温され前
記タービン23に送られる。そして、該加圧空気はター
ビン23において膨張仕事をなすことにより降圧、降温
されて低圧、低温の調和空気となって前記調和空気管1
4に入る。
In the apparatus for supplying nitrogen to the fuel tank of the aircraft having the above construction, the air (engine bleed) extracted from the intermediate stage (the last stage at the time of idling) of the compressor of the engine 1 is air-conditioned through the bleed pipe 11. It is introduced into the heat exchanger A21 of the device 2, where it is cooled to a predetermined temperature and then sent to the compressor 22. The compressor 22 is rotationally driven by a coaxial turbine 23 and compresses air from the heat exchanger A21 to increase the pressure. The pressurized air whose temperature has been raised along with the pressurization enters the pressurized air supply pipe 12, and one of the two, ie, the turbine 2
The diverted air to the third side passes through the air pipe 13 to the heat exchanger B.
The air diverted to the other side, that is, to the nitrogen separator 5 side, is guided to the pressure regulator 3. The heat exchanger B2
The pressurized air guided to 4 is cooled here, cooled, and sent to the turbine 23. The pressurized air is reduced in pressure and temperature by performing expansion work in the turbine 23 to become low-pressure, low-temperature conditioned air, and the conditioned air pipe 1 is cooled.
Enter 4.

【0020】一方、前記圧力レギュレータ3に導かれた
加圧空気はここで所要の圧力に調整された後、プリクー
ラ4にて所要の温度に冷却されて前記窒素分離器5に導
入される。該窒素分離器5においては、前記プリクーラ
4から供給された加圧空気中の窒素を分離する。前記の
ように、この実施例においては、分離膜により窒素と酸
素とを連続的に分離させる分離膜方式を用いている。該
窒素分離器5における窒素の分離時において、該窒素分
離器5に導入される加圧空気は前記空調装置2のコンプ
レッサ22にて圧縮され高圧に昇圧されているので、該
分離膜方式の窒素分離器5においては、高い窒素分離効
率で以って加圧空気中の窒素を分離することができる。
従って、燃料タンク6内に窒素ガスを最も必要とする機
体の降下飛行時に、エンジン抽気の圧力レベルが低下し
ても、前記のように、該エンジン抽気を前記コンプレッ
サ22により高圧化して前記窒素分離器5に供給してい
るので、従来技術のような窒素分離器5における圧力レ
ベルの低下は無い。
On the other hand, the pressurized air guided to the pressure regulator 3 is adjusted to a required pressure here, cooled to a required temperature by the precooler 4 and introduced into the nitrogen separator 5. In the nitrogen separator 5, nitrogen in the pressurized air supplied from the precooler 4 is separated. As described above, in this embodiment, a separation membrane system in which nitrogen and oxygen are continuously separated by the separation membrane is used. At the time of separating nitrogen in the nitrogen separator 5, the pressurized air introduced into the nitrogen separator 5 is compressed by the compressor 22 of the air conditioner 2 and is pressurized to a high pressure. In the separator 5, nitrogen in the pressurized air can be separated with high nitrogen separation efficiency.
Therefore, even if the pressure level of the engine bleed air drops during the descent flight of the airframe that requires the most nitrogen gas in the fuel tank 6, as described above, the engine bleed air is pressurized by the compressor 22 and the nitrogen separation is performed. Since it is supplied to the separator 5, the pressure level in the nitrogen separator 5 does not decrease as in the prior art.

【0021】前記窒素分離器5において空気中から分離
された窒素は燃料タンク6に送られ、該燃料タンク6内
の空間内に充填される。これにより、該燃料タンク6内
の酸素濃度は、安全な低レベルに保持される。また、該
窒素分離器5において窒素を分離した後の空気は、合流
空気管17を通って前記調和空気管14を通流している
低温の調和空気に合流する。この調和空気は、前記キャ
ビン7に送られ、該キャビン7の冷房あるいは暖房に供
される。従って、前記エンジン抽気から窒素分離器5に
おいて窒素を分離した後の空気を系外に排出することな
く、合流空気管17を介して調和空気に合流させて空調
用空気として再利用するので、エンジン1の抽気損失が
低減されエンジン効率が上昇する。
The nitrogen separated from the air in the nitrogen separator 5 is sent to a fuel tank 6 and filled in the space inside the fuel tank 6. Thus, the oxygen concentration in the fuel tank 6 is maintained at a safe low level. The air from which nitrogen has been separated in the nitrogen separator 5 passes through the combined air pipe 17 and joins with the low-temperature conditioned air flowing through the conditioned air pipe 14. This conditioned air is sent to the cabin 7 and is used for cooling or heating the cabin 7. Therefore, the air after the nitrogen is separated from the engine bleed air in the nitrogen separator 5 is not discharged to the outside of the system, but is combined with the conditioned air through the merged air pipe 17 and reused as air for air conditioning. 1, the bleeding loss is reduced, and the engine efficiency is increased.

【0022】図2に示す第2実施例においては、前記エ
ンジン1のコンプレッサの中間段(アイドリング時には
最終段)から抽気された空気(エンジン抽気)を、分岐
空気管120を通し圧力レギュレータ3を介して、該分
岐空気管120に設置されたコンプレッサ8に導き、該
コンプレッサ8にて高圧に加圧し、プリクーラ4を経て
窒素分離器5に供給し、該窒素分離器5で窒素の一部を
分離した空気を合流空気管17を介して空調装置2出口
の調和空気管14に合流させるように構成されている。
かかる実施例によれば、前記第1実施例のように、エン
ジン抽気の加圧に空調装置2のコンプレッサ22を使用
しないので、該空調装置に制約されることなく、エンジ
ン抽気加圧用としてのコンプレッサ8の形式、容量を自
由に選定でき、窒素分離器5の窒素分離効率を最大とな
る加圧空気圧力が得られるコンプレッサ8を選定でき
る。
In the second embodiment shown in FIG. 2, air (engine bleed) extracted from an intermediate stage (last stage at idling) of the compressor of the engine 1 passes through a branch air pipe 120 and passes through a pressure regulator 3. Then, it is guided to the compressor 8 installed in the branch air pipe 120, pressurized to a high pressure by the compressor 8, supplied to the nitrogen separator 5 via the precooler 4, and a part of nitrogen is separated by the nitrogen separator 5. The air thus joined is combined with the conditioned air pipe 14 at the outlet of the air conditioner 2 via the combined air pipe 17.
According to this embodiment, unlike the first embodiment, since the compressor 22 of the air conditioner 2 is not used for pressurizing the engine bleed air, the compressor for pressurizing the engine bleed air is not limited by the air conditioner. The type and capacity of the compressor 8 can be freely selected, and a compressor 8 that can obtain a pressurized air pressure that maximizes the nitrogen separation efficiency of the nitrogen separator 5 can be selected.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上記載の如く本発明によれば、窒素分
離器に導入される空気はコンプレッサにて圧縮された高
圧の加圧空気となっているので、該窒素分離器において
は高い窒素分離効率で以って空気中の窒素を分離するこ
とができる。従って、航空機において、燃料タンク内に
窒素ガスを最も必要とする機体の降下飛行時に、エンジ
ン抽気の圧力レベルが低下しても、該エンジン抽気をコ
ンプレッサにより高圧化して窒素分離器に供給できるの
で、従来技術のような窒素分離器における圧力レベルの
低下の発生が回避される。
As described above, according to the present invention, since the air introduced into the nitrogen separator is high-pressure pressurized air compressed by the compressor, the nitrogen separator has a high nitrogen separation. The nitrogen in the air can be separated with efficiency. Therefore, in an aircraft, even when the pressure level of the engine bleed air drops during the descent flight of the airframe that requires the most nitrogen gas in the fuel tank, the engine bleed air can be pressurized by the compressor and supplied to the nitrogen separator. The occurrence of reduced pressure levels in the nitrogen separator as in the prior art is avoided.

【0024】これにより、エンジン抽気量を増加するこ
となく窒素分離効率の低下を防止でき、かかるエンジン
抽気が消費されることによる機体性能の低下の発生を防
止できるとともに、燃料タンク内の酸素濃度を常時安全
な低レベルに保持できる。また、窒素分離器における窒
素分離効率の上昇により、所要の窒素量を得るために大
型かつ大重量の窒素分離器を装備することが不要とな
り、窒素分離器を小型、軽量化でき、搭載性が向上し低
コスト化された窒素分離器を得ることができる。
Thus, it is possible to prevent a decrease in nitrogen separation efficiency without increasing the amount of engine bleed air, to prevent a decrease in body performance due to consumption of the engine bleed air, and to reduce the oxygen concentration in the fuel tank. Can be kept at a safe low level at all times. In addition, the increase in the nitrogen separation efficiency of the nitrogen separator makes it unnecessary to equip a large and heavy nitrogen separator to obtain the required amount of nitrogen. An improved and low-cost nitrogen separator can be obtained.

【0025】また請求項2のように構成すれば、エンジ
ン抽気から窒素分離器において窒素を分離した後の空気
を系外に排出することなく、合流空気管を介して調和空
気に合流させて空調用空気として再利用するので、エン
ジンの抽気損失が低減されエンジン効率が上昇する。
According to a second aspect of the present invention, the air after the separation of nitrogen from the engine bleed air in the nitrogen separator is not discharged to the outside of the system, but is joined to the conditioned air via the merged air pipe for air conditioning. Since it is reused as working air, the bleeding loss of the engine is reduced and the engine efficiency is increased.

【0026】さらに請求項4のように構成すれば、エン
ジン抽気加圧用としてのコンプレッサの形式、容量を自
由に選定でき、窒素分離器の窒素分離効率を最大となる
加圧空気圧力が得られるコンプレッサを選定でき、窒素
分離器の窒素分離効率のさらなる上昇が得られる。
Further, according to the present invention, the type and capacity of the compressor for pressurizing the engine bleed air can be freely selected, and the compressed air pressure which maximizes the nitrogen separation efficiency of the nitrogen separator can be obtained. And a further increase in the nitrogen separation efficiency of the nitrogen separator can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1実施例に係る航空機における燃
料タンクへの窒素供給装置の系統図である。
FIG. 1 is a system diagram of an apparatus for supplying nitrogen to a fuel tank in an aircraft according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 第2実施例を示す図1対応図である。FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment.

【図3】 従来技術を示す図1対応図である。FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 空調装置 3 圧力レギュレータ 4 プリクーラ 5 窒素分離器 6 燃料タンク 7 キャビン 8 コンプレッサ 11 抽気管 12 加圧空気供給管 14 調和空気管 16 窒素供給管 17 合流空気管 21 熱交換器A 22 コンプレッサ 23 タービン 24 熱交換器B 120 分岐空気管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Air conditioner 3 Pressure regulator 4 Precooler 5 Nitrogen separator 6 Fuel tank 7 Cabin 8 Compressor 11 Extraction pipe 12 Compressed air supply pipe 14 Conditioned air pipe 16 Nitrogen supply pipe 17 Combined air pipe 21 Heat exchanger A 22 Compressor 23 Turbine 24 Heat exchanger B 120 Branch air pipe

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンから抽気された空気を所定の温
度に調整してキャビン等の調和空気使用先に送る空調装
置と、空気から窒素を分離して燃料タンク内の空間内に
供給する窒素分離器とを備えた燃料タンクへの窒素供給
装置において、前記空調装置のコンプレッサ出口の加圧
空気を前記窒素分離器に送る加圧空気供給管を備え、前
記窒素分離器にて前記加圧空気から窒素を分離して前記
燃料タンクへ供給するように構成したことを特徴とする
燃料タンクへの窒素供給装置。
1. An air conditioner that adjusts air extracted from an engine to a predetermined temperature and sends it to a conditioned air destination such as a cabin, and a nitrogen separator that separates nitrogen from air and supplies it to a space in a fuel tank. And a pressurized air supply pipe for sending pressurized air at a compressor outlet of the air conditioner to the nitrogen separator, wherein the pressurized air is supplied from the pressurized air at the nitrogen separator. An apparatus for supplying nitrogen to a fuel tank, wherein nitrogen is separated and supplied to the fuel tank.
【請求項2】 前記窒素分離器にて窒素を分離した後の
空気を前記空調装置の出口からの調和空気管に接続する
合流空気管を備えたことを特徴とする請求項1記載の燃
料タンクへの窒素供給装置。
2. The fuel tank according to claim 1, further comprising a merging air pipe for connecting the air from which nitrogen has been separated by the nitrogen separator to a conditioned air pipe from an outlet of the air conditioner. Nitrogen supply device to the plant.
【請求項3】 前記空調装置は、前記エンジンからの空
気を予冷する予冷熱交換器と、予冷後の空気を加圧する
コンプレッサと、該コンプレッサ出口の加圧空気を冷却
する熱交換器と、該熱交換器を経た加圧空気を膨張作用
させて降温させるタービンとを備え、前記コンプレッサ
出口の加圧空気を前記熱交換器及び前記窒素分離器に分
流させるとともに、前記タービン出口の降温空気を前記
窒素分離器で窒素の一部を分離した空気と合流させ前記
キャビン等の調和空気使用先に送るようにしたことを特
徴とする請求項1記載の燃料タンクへの窒素供給装置。
3. The air conditioner includes a pre-cooling heat exchanger for pre-cooling air from the engine, a compressor for pressurizing the pre-cooled air, a heat exchanger for cooling pressurized air at an outlet of the compressor, A turbine that expands the pressurized air that has passed through the heat exchanger to lower the temperature by causing the pressurized air to flow through the heat exchanger and the nitrogen separator. The nitrogen supply device for a fuel tank according to claim 1, wherein a part of the nitrogen is combined with the air separated by a nitrogen separator and sent to a conditioned air destination such as the cabin.
【請求項4】 エンジンから抽気された空気を所定の温
度に調整してキャビン等の調和空気使用先に送る空調装
置と、空気から窒素を分離して燃料タンク内の空間内に
供給する窒素分離器とを備えた燃料タンクへの窒素供給
装置において、前記エンジンと空調装置との間の空気管
から分岐されて前記窒素分離器に接続される分岐空気管
に前記エンジンからの空気を加圧して前記窒素分離器に
供給するコンプレッサを設け、前記窒素分離器にて前記
加圧空気から窒素を分離して前記燃料タンクへ供給する
とともに前記窒素分離器で窒素の一部を分離した空気を
前記空調装置出口の空気と合流させるように構成したこ
とを特徴とする燃料タンクへの窒素供給装置。
4. An air conditioner that adjusts air extracted from the engine to a predetermined temperature and sends it to a conditioned air destination such as a cabin, and a nitrogen separator that separates nitrogen from the air and supplies the separated nitrogen to a space in a fuel tank. In a nitrogen supply device for a fuel tank having a device, the air from the engine is pressurized to a branch air tube branched from an air pipe between the engine and the air conditioner and connected to the nitrogen separator. A compressor for supplying to the nitrogen separator is provided, the nitrogen is separated from the pressurized air by the nitrogen separator and supplied to the fuel tank, and the air from which a part of nitrogen is separated by the nitrogen separator is air-conditioned. An apparatus for supplying nitrogen to a fuel tank, wherein the apparatus is configured to be combined with air at an outlet of the apparatus.
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