JPH0536083B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、モレキユラ・シーブを用いたガス
分離装置に関するもので、特に航空の分野におい
て、航空機乗組員に対し呼吸可能ガスとして酸素
が濃縮された空気を得るために、この様なガス分
離装置を使用することに関係するが、これに限定
されるものではない。

１個以上のモレキユラ・シーブ体（以下、シー
ブ体と略称する）を用いたモレキユラ・シーブ型
ガス分離装置を稼働させる一般的方法は、圧力が
かゝつている状態で、空気の様な供給混合ガスを
各シーブ体に通すことゝ、使用や貯蔵のための所
要の生成ガス成分を放出している間、充気圧力を
維持すべくシーブ体に混合ガスを供給し続けるこ
とゝから成つている。シーブ体が飽和状態になる
と、混合ガスの供給が止められ、シーブ体は充気
圧力を解放するために通気され、その後にシーブ
体は浄化される。シーブ体に圧力をかけることは
シーブ体により保持される成分の吸着を促進し、
一方、シーブ体から保持された成分を流すのを助
長するために、続く減圧がこの成分の脱着を促進
する。

航空機への応用において、乗組員に供給される
呼吸可能ガスにおける酸素濃度（分圧）は、機内
高度、すなわち航空機内で得られる周囲の圧力に
関係されることが、一般に要求される。

元来、モレキユラ・シーブ型ガス分離装置の提
案された航空機への応用において、航空機乗組員
への呼吸可能ガス供給装置において従来一般に使
われたほゞ純粋な酸素の供給源として、この様な
ガス分離装置は用いられる。すなわち、ガス分離
装置によつて放出されたほゞ純粋な酸素の生成ガ
スは、高圧貯蔵ボトルや液体酸素変換器の様な供
給源から得られる酸素の使用と同様に、所要の酸
素の分圧を有する呼吸可能混合ガスを供給するた
めに空気で薄められることが提案されている。

呼吸可能ガスとしての酸素濃縮空気を作るため
のほゞ純粋な酸素であるところの生成ガスの使用
は、所要の呼吸可能な混合ガスを得るために、適
当な混合弁と、それに連結される制御装置とを使
うことを含んでいる。この様な弁と制御装置とは
重くなりがちで、周囲の圧力変化を感知するため
のカプセルやそれと同様な部材をこれら弁と制御
装置が備えていることから、不確実になる傾向が
ある。

従つて、下流で薄めることによつてよりも、モ
レキユラ・シーブ型の装置から直接に所要の酸素
の分圧を有する呼吸可能なガスを作るモレキユ
ラ・シーブ型装置を稼働させることが提案され
た。

リンデ（Linde）によるGB−Ａ−2029257号明
細書に開示されたこの考えの一実施例は、高度に
より左右される酸素濃度を有する呼吸可能ガスを
作る方法であり、吸着およびその逆の脱着の段階
から成るサイクルにおいて稼動される反転可能な
吸着器によつて、圧縮空気からの窒素の制御吸着
除去によるだけで、通常の連続使用において所要
の量の呼吸可能ガスを得ることから成つている。
吸着器は次の様に動かされる。各吸着段階中に、
連続的に増加する割合の窒素は活動中の吸着器の
出口端に流れていき、作られた呼吸可能ガスの酸
素濃度が、吸着器を通つて流れるガスの量や脱着
圧力に対する吸着圧力の比をコントロールするこ
とによつて、機内圧力に従う許容範囲内で調節さ
れる。

ノーマライヤーギヤレツト（Normalair−
Garrett）によるEP−Ａ−0046369号明細書に開
示されている様な、この考えの他の実施例におい
ては、生成呼吸可能ガスの成分に反応する制御部
材が、所要の酸素分圧を有する生成ガスの放出を
維持するために吸着体の再生を制御するように設
けられている。この制御部材は、再生段階の制御
のための通気弁部材を部分的にコントロールし、
また装置の他のいろいろな有用な機能を提供する
ためにマイクロプロセツサを利用してもよい。

EP−Ａ−0046369号明細書に示されている装置
は、マイクロプロセツサを基礎にした制御により
与えられた範囲が不適当でないように、更に実現
される潜在能力を有した開発中の、進歩した高性
能戦闘機に元来使用するものと主にみなされてお
り、実際により進歩した生命維持装置の導入に役
立つている。しかし、練習機の様な値段をよく考
えた航空機にモレキユラ・シーブ型ガス分離装置
を用いるならば、注意は地上整備の方に向けられ
る。

この必要性に合う装置は、ノーマライヤーギヤ
レツト（Normalair−Garrett）のEP−Ａ−
0080300号明細書に開示されており、浄化・脱着
の再生段階によつて続けられる充気・吸着の活動
段階に各シーブ体を周期的に従わせるために、充
気弁と通気弁の連続的稼働をコントロールする固
定論理シーケンサによつて構成された制御部材を
有している。再生段階中に、シーブ体のガス圧力
は、周囲の大気圧やそれに対応する圧力に少なく
ともほゞ等しくなることゝ、周囲の大気圧の前以
つて決められた範囲において、全体のサイクル時
間と前記段階の相対的な持続時間が、放出された
空気の酸素含有量が呼吸のための生理学的に容認
できる制限内で維持されるような値で固定される
ことが、この制御部材により与えられる。

サイクル時間は、１つ以上の前以つて決められ
た高度点にて、例えば高度切換器の様な、上昇高
度域ごとにサイクル時間を減ずるためにシーケン
スの出力信号を変えるようになつている圧力変換
部材により、変えられることができる。4500ｍ
（15000ft）にて働く高度切換器を使用することに
よつて、この4500ｍの点より下であつても、また
この点より上の高度においても、この点でサイク
ル時間を変更することにより、生成ガス中の酸素
の満足いく濃度を得ることができる。しかし、こ
の装置は、4500ｍと7000ｍ（15000ftと23000ft）
の間の高度域において、少ない生成ガスの流量で
は過度の酸素濃度となつてしまう。この問題は適
宜な高度にて段階的に更にサイクル時間を変える
ことにより解決されるが、これは更に高度切換器
を要し、制御部材を複雑化し、重たくなり、整備
に時間がかゝる。将来の進歩した酸素供給にと
り、高度が上がるにつれて酸素濃度も増加する部
材が望まれると考えられる。

この発明の目的は、生成ガス中の酸素濃度が、
大体海面から9000ｍ（30000ft）の高度範囲にお
いて、一般に受け入れられる許容範囲内で維持さ
れるようにして、制御の容易性を維持し性能を向
上させることにある。

この発明によれば、出口に濃縮生成ガスを放出
するようにしたモレキユラ・シーブ型ガス分離装
置は、海上から航空機の最高飛行高度までの飛行
高度範囲に亙つて飛行する際に航空機の乗組員に
酸素が濃縮された空気を供給するモレキユラ・シ
ーブ型ガス分離装置において、活動段階の際にモ
レキユラ・シーブ体に空気が流れるよう開かれる
充気弁と再生状態の際にモレキユラ・シーブ体か
ら窒素を排出するよう大気圧に開かれる通気弁と
を有する少なくとも１つのモレキユラ・シーブ
体、充気弁と通気弁との開閉を制御してモレキユ
ラ・シーブ体が再生段階に続いて活動段階に周期
的に行われる制御装置、供給される酸素濃縮空気
中の酸素の濃度を検知するセンサを備え、該制御
装置に酸素濃度信号を伝達すべくセンサが接続さ
れ、予定制限内に酸素濃縮空気の酸素濃度を維持
するよう酸素濃度信号に応答して活動段階および
再生段階の総サイクル時間を該制御装置が調節す
るよう出来るので、酸素濃度空気中の酸素の部分
圧力が航空機の飛行高度範囲に亙つて大体一定に
維持されることを特徴としている。

乗組員に酸素濃縮空気を供給するための航空機
へのこの発明に従つた装置の応用において、出口
は必要流量調節器を通つて１つ以上の鼻と口を覆
う呼吸マスクに一般に開放している。

再生段階において、シーブ体が利用できる最低
の圧力に開放されることが、最も効率的な稼働を
得るために好ましい。この圧力は、航空機の応用
において、周囲の大気圧であるが、シーブ体は周
囲の大気圧に直接関係している機内圧力に開放さ
れてもよい。

制御部材は、シーブ体の各々に連結された充気
弁と通気弁の逐次稼働を制御するための固定論理
シーケンサから成り、更に放出されたガス中の濃
縮成分の濃度に反応すると共に、濃縮成分の濃度
に従つて充気弁および通気弁と固定論理要素とを
可変的に連結するために設けられた分圧変換部材
を有している。

制御装置は、充気・吸着段階の方が長い２対１
の比の段階相対持続時間を与え、また充気・吸着
段階に対して等しい時間とする１対１の様な他の
比を与える。制御部材は、短い時間、長い時間、
その中間の時間の間でサイクル時間を切換え、或
は単に２つの異なる時間の間でサイクル時間を切
換える。或はまた、制御装置は、濃度のレベルの
変化に直接比例して長い時間と短い時間の間で総
サイクル時間を変えるようになつている。短い時
間がシーブ体の最高の性能を規定し、長い時間が
低下した性能を規定するように、サイクル時間は
シーブ体の大きさに特有のものとして前以つて決
められる。

分圧変換部材は流電気形のガス・センサを有し
てもよく、また、より迅速な応答のために、流体
素子の分圧センサを用いてもよい。制御部材が切
換運転を利用する装置において、センサは、異な
る固定時間のサイクルで働くように、シーケンサ
を作動するための切換部材を稼働するために設け
られている。これに反して、制御部材が直接の比
例運転を利用する装置においては、センサは前以
つて決められた最大と最小の時間の間でサイクル
時間を変えるようになつている。

この発明の実施例は、添付図面に沿つての例か
ら説明されるであろう。

第１図に示される様に、この発明の一実施例に
従つた、航空機の乗組員に酸素濃縮空気を供給す
るためのモレキユラ・シーブ型ガス分離装置は、
高度が高くなるにつれて酸素が増々濃縮される空
気の形で生成ガスを放出するように、航空機のエ
ンジンにおける圧縮機の様な供給源１４から大気
中の空気を受けるために各々適当に囲まれて配置
された３個のシーブ体１１，１２，１３から成る
モレキユラ・シーブ体組合せ（以下、シーブ体組
合せと略称する）１０を有している。シーブ体組
合せ１０は、供給ライン１６を経由して、フイル
タ１５から供給源１４に並列に連結されており、
供給ライン１６は圧力調節弁１７を有している。
３個のシーブ体１１，１２，１３の生成ガスの出
口は、必要な調節部材（この発明の一部を形成す
るものではなく、図示されていない）に生成ガス
を放出するために１本の放出ライン１８に、連結
されている。

シーブ体１１，１２，１３は、３個の弁装置２
０のコントロール下で、供給ライン１６からの圧
縮空気を受けるように配置されている。この実施
例において、ベイヤー・エージー（Bayer AG）
やユニオン・カーバイド・コーポレーシヨン
（Union Carbide Corporation）から入手できる
様な5A型のモレキユラ・シーブ材を用いること
により、これらシーブ体１１，１２，１３は窒素
の吸着に適用されており、また放出ライン１８に
放出された生成ガスが、以下に説明される様な装
置の運転により決定される酸素濃度（分圧）の酸
素濃縮空気であるために、酸素を通過させてい
る。

シーブ体１１，１２，１３は夫々、逆止め弁２
１，２２，２３を通つて放出ライン１８に連結さ
れており、また浄化用ループ２４により互いに連
続して連結されている。このループ２４は３個の
流量調節用オリフイス２５ａ，２５ｂ，２５ｃを
有しており、ループ２４の各シーブ体の間にある
部分に１個ずつ配置されている。

各弁装置２０はシーブ体１１，１２，１３の
各々の充気入口部と通気部とをコントロールし、
サーボ弁によつてコントロールされる同じ構成の
充気弁２６，２７，２８と通気弁２９，３０，３
１とから成つている。この様に、シーブ体１１，
１２，１３は夫々、充気弁２６，２７，２８を介
して供給ライン１６に連結され、通気弁２９，３
０，３１を介してシーブ体１１，１２，１３の
各々に直接関連された圧力や、回りの大気圧に対
応している。

充気弁２６，２７，２８と通気弁２９，３０，
３１の各対から成る弁のサーボ室は、供給ライン
１６に連結されており、また充気弁と通気弁の各
対に連結された独立したサーボ弁に連結されてい
る。すなわち、ソレノイド式の通気切換弁３２，
３３，３４が夫々、充気弁２６，２７，２８と通
気弁２９，３０，３１の各対の弁のサーボ室に連
結されている。各通気切換弁３２，３３，３４
は、２対１の前以つて決められ固定された稼働率
を有する固定論理シーケンサ３５により動かされ
る。１つの充気弁が開いている間に、その相手の
通気弁が閉じ、そして逆も同様になるように、通
気切換弁３２，３３，３４は夫々充気弁２６，２
７，２８と通気弁２９，３０，３１のために働
く。そして、シーケンサは、充気弁２６，２７，
２８の開いている時間が通気弁２９，３０，３１
の閉じている時間の２倍になるように、また１対
１の稼働率が用いられる他の実施例においては同
じになるようにするために、連結されている。シ
ーブ体１１，１２，１３から周囲への通気路の横
断面区域は、シーブ体１１，１２，１３の供給空
気通路の対応する区域よりも大きい。

この実施例において、逆止め弁２１，２２，２
３と、充気弁２６，２７，２８と、通気弁２９，
３０，３１とは弾力性のあるダイアフラム型（構
造的には図示されていない）である。

充気弁２６，２７，２８と通気弁２９，３０，
３１は、これらのダイアフラムが狭くされたダク
ト３６，３７を夫々通つてサーボ室に供給された
供給圧力により弁座を閉じるように加圧するため
に、そして狭くされてないダクト３６，３７を
夫々通してサーボ室の開放のために、配置されて
いる。

シーブ体１１，１２，１３は、装置および利用
できる空間に適した形ならどんなものでもよい。
しかし、この実施例では、各シーブ体１１，１
２，１３の基礎板は、内部でシーブ体を分ける壁
の一方の側に配置された充気部と通気部、および
壁の他方の側に配置された浄化用ループ２４との
連結部と、放出ライン１８との連結部を有してい
る。

この実施例におけるシーケンサ３５は、リレー
と、この実施例においては９秒と30秒である２つ
の異なる総サイクル時間を提供するタイミング・
モードを備えたソリツド・ステート式タイマ要素
とから成つている。

所要の値に関して生成ガス内の酸素濃度の増加
や減少に応じて、一方のサイクル時間モードから
他方のサイクル時間モードにタイマ要素を切換え
るために、切換装置はシーケンサ３５に接続され
ている。

この発明のこの実施例において、切換装置４０
は流体素子のガス濃度センサ４３、すなわち酸素
の分圧のセンサ４３を有しており、このセンサ４
３は、供給ライン１６からの基準ガスと放出ライ
ン１８からの試料ガスを夫々、ライン４１，４２
を介して引込むように配置されている。第２図に
示される様に、このセンサ４３は、その構成と働
きがノーマライヤーギヤレツトのEP−Ａ−
0036285号明細書に詳しく述べられており、一方
の出口部の方への出力バイアスを有する層流に比
例する流体素子の増幅器４４と結合している。空
気作用によつて稼働される電気的切換部材４５は
出力ライン４６，４７によつて増幅器４４の出力
部に接続されている。センサ４３の補足的な部分
は、基準ガスのライン４１と試料ガスのライン４
２に夫々連結された２本のブリツジの脚４８，４
９を有する流体素子のブリツジ回路から一般に成
つている。脚４８，４９は夫々、線型抵抗器５
０，５２とオリフイス型抵抗器５１，５３を有し
ている。各脚４８，４９の抵抗器は、連続して且
つブリツジの脚４８，４９を通る流量が不均斉平
衡となるように、配置されている。この不均斉平
衡は、稼働中に一定の圧力信号が変化する高度条
件における試料の生成ガス内の酸素の選ばれた分
圧に対して発生されるように、選択される。この
実施例において、高度に対するパーセンテージで
表わした酸素の選ばれた分圧の関係が第４図に示
されている。

小さな流体素子である吸引器５４がブリツジの
脚４８，４９を通つてガスを引込むために設けら
れ、その駆動力を得るために基準ガスのライン４
１に連結されることが好ましい。また、ライン４
１は増幅器４４の２本のジエツト力のライン５
５，５６を補うために配置されており、一方、増
幅器４４の出力ライン４６，４７は、分離用可撓
性ダイアフラム５９の両側の切換部材４５の室５
７，５８の各々に接続する。このダイアフラム５
９は、室５７に固定されたマイクロ・スイツチに
僅かに接触するように、２つの相対する軽いばね
６０によつて零位置にて保持される。マイクロ・
スイツチ６１の２本の電気導線６２，６３は、シ
ーケンサ３５と適宜な電気供給源（図示しない）
とを接続する。

この航空機への適用において、この装置は一般
に必要流量調節器と呼吸マスクを通して、乗組員
に呼吸可能ガスとしての酸素濃縮空気を供給す
る。第１図に示される様に、供給空気は、航空機
のエンジンの供給源１４から得られ、適当な圧力
調節弁１７の上流に配置されたフイルタ１５を通
つて、シーブ体１１，１２，１３に連結する供給
ライン１６に送られる。この圧力調節弁１７は、
例えば、供給源１４の圧力が276kPa（40psig）で
開くようセツトされ、310kPa（45psig）でコント
ロールする。放出ライン１８は適宜な形の要求さ
れた型の呼吸可能ガス調節器（図示しない）を通
つて呼吸マスク（図示しない）に通じている。こ
の上流には、代わりの一定圧力にされた呼吸可能
ガス源（図示しない）があり、このガス源は、低
い供給空気圧力や低機内圧力、またはシーブ体１
１，１２，１３から放出された生成ガスにおける
低酸素濃度（分圧）の状態において、調節器に供
給できるように100％酸素を与える酸素シリンダ
ーの様なものである。この代わりのガス源は、適
当な監視・作動装置により作動されるとよい。

稼働中において、放出された生成ガスの所要濃
度（分圧）は（海面レベルの状態と同等な状態に
等しいか、或はそれ以上の値になるよう前以つて
決められてもよい）、維持される。これに関して、
シーブ体１１，１２，１３の１個が稼働中に、そ
のシーブ体が十分に浄化された窒素のない状態に
ある場合に、最高のガス分離効率が得られること
に注目すべきである。残された窒素が徐々にシー
ブ体にしみ込むにつれて、その分離効率は低下す
る。

この発明において、充気・吸着段階の間に、所
要の分圧で酸素が濃縮された空気の形で所要量の
生成ガスを得るために、各シーブ体１１，１２，
１３が部分的に浸潤された状態で連続的に働かさ
れる。再生時に各シーブ体１１，１２，１３を十
分に浄化し、それから、所要分圧に対応する量の
酸素を含む生成ガスの全所要量を得るのに十分な
時間、浸潤の範囲を越えて、充気・吸着中に各シ
ーブ体を稼働させてもよいし、或はまた充気・吸
着中にシーブ体が所要酸素分圧を有する生成ガス
を放出するように、部分的にシーブ体を浄化する
だけでもよい。

先に示された様に一部重なつて連続的に稼働さ
れる３個のシーブ体１１，１２，１３の場合に、
シーブ体活動段階の開始時に放出される酸素が過
剰な生成ガスは、隣りのシーブ体を浄化するため
に一部が使用され、また一部が酸素の少ない生成
ガスと混ぜ合わされ、次いでもう１個のシーブ体
による活動開始時にて放出されることに注目すべ
きである。この装置によつて放出される生成ガス
は、相当に安定した組成のものである。

シーブ体１１，１２，１３の最も効率的な稼働
を得るために、それらの圧力が、再生時におい
て、利用できる最低圧力に下げられるべきであ
る。このために、航空機の外の大気中に機内のシ
ーブ体１１，１２，１３を開くことが好適であ
る。しかしながら、航空機内圧力は周囲大気圧力
に直接関連しているので、シーブ体１１，１２，
１３は航空機内に開かれてもよい。

図示実施例において、シーブ体１１，１２，１
３は、弁装置２０の稼働により交互に且つ一部重
なつて順次に、活動状態に置かれ、また再生され
る。この弁装置３０においては、ソレノイド式の
通気切換弁３２，３３，３４がシーケンサ３５に
よりコントロールされ、充気弁２６，２７，２８
と、外部への通気弁２９，３０，３１とのサーボ
室に交互に連通することによつてシーブ体１１，
１２，１３の各々の充気部と通気部を交互に開け
たり閉じたりする。

全ての弁２６，２７，２８，２９，３０，３１
の開いている時間と、３個のシーブ体１１，１
２，１３のサイクルにおける重なりの関係は、第
３図を参照にすると最も理解される。順番に一応
第１とするシーブ体１１の充気弁２６が開いてい
る場合に、通気切換弁３２が通気弁２９のサーボ
圧力を維持し充気弁２６からサーボ圧力を解放し
ている際に、供給空気はシーブ体１１に送られ、
このシーブ体１１において、窒素がモレキユラ・
シーブ材により吸着され、酸素濃縮空気が逆止め
弁２１の開いている時に放出ライン１８の中に通
される。充気および生成ガスの放出の時間の最後
にて、切換弁３２は充気弁２６を閉じて通気弁２
９を開けるように逆転され、そこで、シーブ体１
１，１２の間のループ２４におけるオリフイス２
５ａの下流の部分およびシーブ体１１における圧
力を減らしながら、シーブ材からの窒素の脱着を
開始するように、シーブ体は開かれ排気を行う。
そして、一部重なつた第２のシーブ体１２からの
最初の段階の生成ガスが、シーブ体１１を浄化す
るためにシーブ体１１に流れ込む。

この様に、圧縮された供給空気は、シーケンサ
３５により夫々が制御された弁装置２０を通つ
て、シーブ体１１，１２，１３に周期的に導かれ
る。シーブ体の１つが働いており、且つ酸素濃縮
空気がそのシーブ体から放出ライン１８に流入さ
れる際に、また充気弁と通気弁を反対のモードに
切換えたすぐ後に、そのシーブ体は作動している
他のシーブ体の１つからの新しい生成ガスにより
浄化される。この様にして、シーブ体１１からの
生成ガスはシーブ体１３を浄化し、シーブ体１２
からの生成ガスはシーブ体１１を浄化し、シーブ
体１３からの生成ガスはシーブ体１２を浄化す
る。流れの均斉は、シーブ体の１つからいくらか
の生成ガスを他のシーブ体の浄化のために回収し
ている間においても、失われない。何故ならば、
各シーブ体セツトにおいて残つているもう１つの
シーブ体が、この時間中において、生成ガスを放
出し続けているからである。

シーブ体１１，１２，１３の１つにより作られ
た酸素濃縮空気の酸素の分圧における変動は、周
囲の状態の圧力の変化で生じる。このシーブ体
は、増加するシーブ材からの窒素の脱着の影響に
応じて周囲の圧力の減少につれ（同じ速度ではな
いが）、酸素の濃度が増加するように周囲に開放
される。しかし、更に、機内高度の全範囲に亘つ
て所要の値の近くに酸素濃度を維持するための制
御が、切換装置４０によるシーケンサ３５の制御
によつて達成される。この切換装置４０は、装置
の空気供給ライン１６からブリツジの脚４８に基
準ガスを送り込み、生成ガス放出ライン１８から
ブリツジの脚４９に試料ガスを送り込む。そし
て、流体素子のセンサ４３のブリツジ回路が増幅
器４４のバイアスに前以つて調節される酸素分圧
所要値を、試料ガスの酸素濃度が下回つている間
に、第２図の右方にスイツチ部材のダイアフラム
５９を曲げるために、切換装置４０はダクト４６
を介して増幅器４４から出力信号を発する。これ
により、９秒のサイクル時間が与えられるモード
で稼働するように、シーケンサ３５のタイマをセ
ツトする。他方、試料ガスの酸素の分圧が前以つ
て調節された値を越えている場合は、出力信号
が、反対にダクト４７を通つて導かれ、ダイアフ
ラム５９がマイクロ・スイツチ６１を押すように
動く。この様にして、30秒のサイクル時間が与え
られるモードで稼働するように、シーケンサ３５
のタイマがセツトされる。この様に、前以つて決
められた所要分圧と比較した試料ガスの酸素の分
圧に従つて、一方の値から他方の値へと交互にサ
イクル時間を切換えることにより、生成ガス内の
酸素濃度は、普通の必要とされる高度範囲で一般
に受け入れられる許容範囲内に、容易に維持され
る。

これは、実験室で行われたテストの結果を示す
グラフである第５，６図を参照することによつ
て、理解される。

第５図は、装置への空気の圧力が210kPa
（30psig）一定で9000ｍ（30000ft）までの高度
と、シーケンサ３５に連結された切換装置４０を
用いての10，50および100／minの生成ガスの
流量とでの、酸素が濃縮された生成ガス中の測定
された酸素濃度を示している。

また、第６図は、装置への空気の圧力が
210kPa（30psig）一定で9000ｍ（30000ft）までの
高度と、９秒と30秒の一定サイクル時間に対す
る、すなわちシーケンサ３５に切換装置４０が連
結されてない場合の、10および100／minの生
成ガスの流量における、酸素が濃縮された生成ガ
ス中の測定された酸素濃度を示している。

生成ガスの流量のこの広い範囲における酸素濃
度の変動は、第６図と比較して第５図のほうが小
さい。

先に述べたこの実施例で得られたテストの結果
は、各シーブ体の通気弁に対して充気弁の開いて
いる時間の方が長い、その比が２対１となるよう
に働く固定論シーケンサを用いた装置に関するも
のであるが、比が１対１となるように働くことの
できるシーケンサを用いることによつて、高い高
度での生成ガスにおける酸素濃度を極僅かに向上
させ、低高度にて高流量と低流量の夫々における
生成ガスの酸素濃度の違いを減じる。更に、この
実施例のテストにおいて用いられた30秒と９秒以
外の総サイクル時間を用いることが有利かもしれ
ない。

この発明の別の実施例は別個に図示されていな
いが、流体素子の増幅器４４により空気的に働か
されるよう成つた可変抵抗部材と切換部材４５と
を交換した、第１，２図に示されたものと関連し
ている。この様な抵抗部材からの変化する電圧出
力がシーケンサ３５の適宜に反応するタイマ要素
に送られ、所要の値から離れる試料ガスの酸素の
分圧の大きさを考慮したサイクル時間の調節を行
うことにより、生成ガスにおいて所要の酸素の分
圧を適宜に維持するように、前以つて決められた
最小と最大のサイクル時間の間で多段階または無
段階でサイクル時間を変化させる。

図示されていない更に他の実施例において、流
体素子のセンサ４３と切換部材４５とを有する第
１，２図の装置の切換装置は、流電気の酸素の分
圧のセンサと交換され、このセンサの出力は、前
以つて決められた最小および最大のサイクル時間
の間でサイクル時間を変えるためのセンサ３５に
直接送られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、航空機への適用に適するこの発明に
従つたモレキユラ・シーブ型ガス分離装置の概略
説明図、第２図は第１図に示される装置に用いる
のに適した、流体素子の酸素分圧センサを備える
切換装置の概略説明図、第３図は第１図に示され
る装置の主要な弁の稼働シーケンスを示す図、第
４図は海面から7600ｍまでの間で第２図の切換装
置を切換える酸素濃度の値の範囲をグラフで示し
ており、第５図は、装置が第２図の切換装置を用
いて稼働される場合に、海面から9000ｍまでの間
での３つの異なる流量における第１図に示される
装置の生成ガス中の酸素濃度をグラフで示してお
り、第６図は、第１図の装置が２つの異なる流量
に対する２つの異なるサイクル時間で稼働される
場合に、海面から9000ｍまでの間での生成ガス中
の酸素濃度をグラフで示している。図中、１０…
…モレキユラ・シーブ体組合せ、１１，１２，１
３……モレキユラ・シーブ体、１４……供給源、
１５……フイルタ、１６……供給ライン、１８…
…放出ライン、２０……弁装置、２１，２２，２
３……逆止め弁、２４……ループ、２５ａ，２５
ｂ，２５ｃ……オリフイス、２６，２７，２８…
…充気弁、２９，３０，３１……通気弁、３２，
３３，３４……通気切換弁、３５……シーケン
サ、４０……切換装置、４１，４２，５５，５６
……ライン、４３……センサ、４４……増幅器、
４５……切換部材、４６，４７……出力ライン、
４８，４９……脚、５０，５１，５２，５３……
抵抗器、５４……吸引器、５７，５８……室、５
９……ダイアフラム、６０……ばね、６１……マ
イクロ・スイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 海上から航空機の最高飛行高度までの飛行高
   度範囲に亙つて飛行する際に航空機の乗組員に酸
   素が濃縮された空気を供給するモレキユラ・シー
   ブ型ガス分離装置において、活動段階の際にモレ
   キユラ・シーブ体に空気が流れるよう開かれる充
   気弁と再生状態の際にモレキユラ・シーブ体から
   窒素を排出するよう大気圧に開かれる通気弁とを
   有する少なくとも１つのモレキユラ・シーブ体、
   充気弁と通気弁との開閉を制御してモレキユラ・
   シーブ体が再生段階に続いて活動段階に周期的に
   行われる制御装置、供給される酸素濃縮空気中の
   酸素の濃度を検知するセンサを備え、該制御装置
   に酸素濃度信号を伝達すべくセンサが接続され、
   予定制限内に酸素濃縮空気の酸素濃度を維持する
   よう酸素濃度信号に応答して活動段階および再生
   段階の総サイクル時間を該制御装置が調節するよ
   う出来るので、酸素濃縮空気中の酸素の部分圧力
   が航空機の飛行高度範囲に亙つて大体一定に維持
   されることを特徴とするモレキユラ・シーブ型ガ
   ス分離装置。