JPS607918A - モレキユラ・シ−ブ型ガス分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、モレキュラ・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。

７個以上のモレキュラ・シーブ体（以下、シーブ体と略
称する）を用いたモレキュラ・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５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一１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ζこ混合ガスを供給し続けること＼から成ってい
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ζこ通気され。

その後ζこシーブ体は浄化される。シーブ体ζこ圧力を
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１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、すなイつち航空様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、モレキュラ・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イ）ｌｑ、たはゾ純粋
な酸素の供給源吉して。

この様なガス分離装置は用いられる。ずなイつち、カス
分離装置によって放出されたはゾ純粋な酸ネの生成ガス
は、高圧貯蔵ボトルや液体酸素変換器の句な供給源から
得られる酸素の使用と同様に、所要の酸素の分圧を有す
る呼吸可能混合カスを供給するために空気で薄められる
ことが提案さＩ７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はゾ純
粋な酸素であるところの生成ガスの使用は、所要の呼吸
可能な混合カスを得るために、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。

従って、下流で薄めることによってよりも、モレキュラ
・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ュラ・シーブ型装置を稼働
さぜることが提案された。

リンデ（ｂｉｎｄｅ）によるＧＢ−Ａ−２ｏ、２＊、ａ
タフ号明細書に開示されたこの考えの一実施例ば、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
イクルにおいて稼働される反転可能な吸着器ｌこよって
、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ζこおいて所要の量の呼吸可能、ガスを得
ることから成っている。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ζこ流れていき、作られた呼吸可能ガ
スの酸素濃度が、吸着器を通って流れるカスの量や脱着
圧力に対する吸着圧力の比をコントロールすること〔こ
よって、機内圧力ζこ従う許容範囲内でＡ′ＪＲされる
。

ノーマライヤーギャレット（ｌｉｏｒｍａｌａｉｒ　−
Ｇａｒｒｅｔｔ　）によるＢＰ　−Ａ−（：４０　’Ｉ
　ｌ、、３　Ａ　９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１１ｊｌｌ　Ｉ’ｂｌｉ１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ｆｂｌｌ　ｍｌ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ッサを利用し
てもよい。

ＦＯＰ−Ａ−０，Ｏ’ｌ≦、３ｂｑ’４明細書に示され
ている装置は、マイクロプロセッサを基礎をこした制御
により与えられた範囲が不適当でないように、メｌ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
戦闘様に元来使用するものと主ζこみなされており、実
際により進歩した生命維持装置の導入に役立っている。

し７Ｊ）シ、練習機の様な値段をよく考えた航空様にモ
レキュラ・シーブ型ガス分離装置を用いるならば、注意
は地上整備の方に回けられる。

この必要性に合う装置は、ノーマライヤーギャレソト（
Ｎｏｒｍａｌａｉｒ−Ｇａｒｒｅｔｔ　）のｆｆＰ−Ａ
−ｏ、ｏｇｔｙ、Ｊｏｏ号明細書に開示されでおり、浄
化・脱着の「ｆ生段階によって続けら゛れる充気・吸着
の活動段１若に各シーブ体を周期臼′ｊに従わぜるため
に、元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っ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はゾ等しくなる
こと＼、周囲の大気圧の前以って決められた範囲におい
て、全体のサイクル時間と前記二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
学的に各誌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５この制御部材により与えられる。

サイクル時間は、７つ以上の前以っ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
クル時間を減するためにシーケンスの出力信号を変える
ようになっている圧力変換部材により、変えられること
ができる。

ＨｔθＯｍ　（／詑０００ｆｔ）にて働く高度切換器を
使用することによって、この各５００ｍの点より下であ
っても、またこの点より上の高度ζこおいても、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
素の滴足いく濃度を得ることができる。しかし、この装
置は、　名！−００ｍと２０００ｍＣ／ｊ０００ｆｔと
２３，０００ｆｔ）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ってし抜う。この問
題は適宜な高度にて段階的に更ζこ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１重たくなり、整備に時間がか
＼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、生成ガス中の酸素決度が５大体海面
から９０００ｍ（３（：ＪＯＯｏｆｔ）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
にしたモレキュラ・シーブ型ガス分離装置は、少なくと
も１個のシーブ体と、充気・吸着の活動段階から浄化・
脱着の再生段階へとシーブ体を周期的に従わせるための
制御部材とから成り、制御部材が、再生段階中において
シーブ体内のガス圧力が周囲の大気圧や周囲の大気圧に
関係する圧力と少なくともはゾ等しくなるように調節さ
れると共ζこ、周囲の大気圧の前以って決められた範囲
において再生段階と活動段階の相対持続時間が固定され
るように調節されるモレキュラ・シーブ型ガス分離装置
において、出口に放出される生成ガスにおける所要成分
の適宜な濃度に反応すると共に、濃度が前以って決めら
れた制限内で維持されるように総サイクル時間を調節す
るようになっている部材を備えてい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様へのこの
発明に従った装置の応用において。

出口は必要流量調節器を通って１つ以上のオロネイザル
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１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、更に放出されたカ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っ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１元気・吸着段階の方が長いコ対／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／対ｔ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λ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
ザイクル時間を変えるようになっている。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って決められる。

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、センサは前以って決め
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
うになっている。

この発明の実施例は、添付図面に沿っての例から説明さ
れるであろう。

第１図ζこ示される様ｌこ、この発明の一実施例に従っ
た、航空機の乗組員に酸素濃縮空気を供給するためのモ
レキュラ・シーブ型ガス分離装置は、高度が高くなるに
つれで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／ぐから
大気中の空気を受けるために各々適当に囲韮れて配置さ
れた３個のシーブ体／／、／２゜／３から成るモレキュ
ラ・シーブ棒組合せ（以下、シーブ体絹合せと略称する
）ｉｏを有している。シーブ棒組合せＩＯは、供給ライ
ン／６を経由して、フィルタ１５から供給源／Ｖに並列
に連結されており、供給ライン／６は圧力調節弁１７を
有している。３個のシーブ体／／。

／２．／３の生成ガスの出口は、必４１１１　？Ａ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７本の放出ライ
ン７ｇに、連結されている。

シーブ体／／　、　／２．　／３は、３個の弁装置２０
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−（Ｂａｙｅｒ　ＡＧ）やユニオン・カ
ーバイド・コーポレーション（Ｕｎｉｏｎ　Ｃａｒｂｉ
ｄｅ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　）から入手できる様な
ｓｐ、型のモレキュラ・シーブ材を用いることにより、
これらシーブ体／／、／２．／３は窒素の吸着に適用さ
れており１才た放出ラインｉｇ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／／、／コ、／３は夫々、逆止め弁２／。

２２．２３を通って放出ラインｌざに連結されており、
また浄化用ループスｌＩｌこより互いに連続して連結さ
れている。このループコクは３個の流量調節用オリフィ
ス２３ａＴ２！ｂ、２ＩＣを！しており、ループ、２１
／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／／、／λ、／３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Ｅこよっ
てコントロールされる同じ措成の充気弁２６，２７，２
ｇと通気弁２”？、３０，３／とから成っている。この
様に、シーブ体／／、／２．／３は夫々、充気弁２６，
２７．２ｇを介して供給ライン／６に連結され、通気弁
コｑ　、　３０　、３　ｉヲｊｃシ”Ｃシーブ体／／、
／２．／３の各々に直接関連された圧力や、回りの大気
圧ζこ対応している。

元気弁２６．２７．２ｇと通気弁２９．．３０，３／の
各列から成る弁のサーボ室は、供給ライン７６に連結さ
れており、また元気弁と通気弁の各列をこ連結された独
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゜３３．３’ｌが夫々、充気弁２
６．’２’７．．２ｇと通気弁ス９，３０，３／の各列
の弁のサーボ室に連結されている。各通気切換弁３２，
３３，３’ｌは、２対ｌの前板って決められ固定された
稼働率を有する弁が閉じ、そして逆も同様になるように
、通気切換弁ぐ７．グに、グデは夫々、充気弁グｌ、グ
コ。

ｌＩ３と通気弁Ｖグ、ゲタ、弘６のために働く。そして
、シーケンサは、充気弁Ｆ／、４’ユ、グ３の開いてい
る時間が通気弁１％ｕ、Ｆｊ、ＩＩ＆の閉じている時間
のコ倍になるように、またｌ対ｌ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１／。

／、２．／、７から周囲への通気路の横断面区域は。

シーブ体／／、／２．／３の供給空気通路の対応する区
域よりも太きい。

この実施例において、逆止め弁２／、２２．２１と、充
気弁２６，２り１．２ｇと１通−気弁２’？、３０゜３
／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２１．．２７，２１ｆと通気弁、２９．．７０，
３／は、これらのダイアフラムが狭くされたダクト３６
゜３７を夫々通っ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３ｂ、、７７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／／、／、２．／、？は、装置および利用でき
る梁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／／、ｌス。

／３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２９との連結部と、放出ライン／
ｇ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
ッド・ステート式タイマ要素とから成っている。

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’１−．７５に接続されている。

／ ／ １、′・１ １・パ　・ ／″′ この発明のこの実施例において、切換装置りθは流体素
子のガス濃度センサ４１３、すなわち酸素の分圧のセン
サグ３を有しており、このセンサｌＩ３は、供給ライン
／６からの基準ガスと放出ライン１６からの試料ガスを
夫々、ラインＦ／、４＋４Ｊ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ｌＩ３は、その（
１り成と働きがノーマライヤーギャレソトのＥＰ　−Ｊ
＞−０，０，３４２ｇ　３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方バイアスを有する層流
に比例する流体素子の増幅器ｌＩ−りと結合している。

空気作用によって稼働される電気的切換部材り！は出力
ラインｘ６．＋７によって増幅器＋＋の出力部に接続さ
れている。センサグ３の補足的な部分は、基準ガスのマ
イクロ／と試料ガスのラインクコに夫々連結された２本
のブリッジの脚ｌＩｇ、ｌＩｑを有する流体素子のブリ
ッジ回路から一般に成っている。脚’Ｉｇ　、４’９は
夫々、線型抵抗器３０．に２とオリフィス型抵抗器に／
　劃３を有している。各脚’Ｉｇ、’１９の抵抗器は、
連続して且つブリッジの脚４ｆｆ、ｆ？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
圧の関係が第グ図に示されている。

小さな流体素子である吸引器ｓｙがブリッジの脚ダざ、
弘９を通っ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１１．ｌに連結されるこ
とが好ましい、また、ライン’Ｉ／は増幅器グｌの２本
のジェット力のライン５Ｂｓｔを補うために配置されて
おり、一方、増幅器４ｔケの出力ラインダ嶋り７は、分
離用可撓性ダイアフラム５９の両側の切換部材ｌｌｓの
室ｓｔ、ｓｇの各々に接続する。このダイアフラム５９
は、室ｓ７１こ固定されたマイクロ・スイッチに僅かに
接触するように、２つの相対する軽いぼね１０によって
零位置にて保持される。

マイクロ・スイッチ６／のコ本の電気導線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
量調節器とオロネイザル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Ｊ口宿空気を供給する。第１
図に示される様に、供給空気は、航空（＾のエンジンの
供給源／りから得られ、適当な圧力調節弁／７の上流に
配置されたフィルタ／Ｓを通って、シーブ体／／、／２
゜／３に連結する供給ライン／６に送られる。この圧力
調節弁／７は、例えば、供給源／ｌ／、の圧力がユクＡ
　ｋＰａ　（グＯｐｓｉｇ　）で開くようセットされ、
３　／　ＯｋＰａ　（グｓ　ｐｓｉｇ　）でコントロー
ルする。放出ライン／ｇ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）を通ってオロネイヂル
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／／、／、２．／３
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／θθ係酸素
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板って決められてもよい）、
維持される。これに関して、シーブ体／／、／２．／３
の７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／／、／：ｌ。

／３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／ｌ、／、２．／３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ζこ十分な時間、浸潤の範囲を越
えて、充気・吸着中に谷シーブ体を稼働させてもよいし
、或はまた元気・吸着中にシーブ体が所要酸素分圧を有
す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って連続的に稼働される３個
のシーブ体／／、／、２．／、３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。この装置によって放出される生成
ガスは、相当に安定した組成のものである。

シーブ体／／、／２．／３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／／
、／、ｌ、／、３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／／、／２．／ｌは航空機内に開かれても
よい。

図示実施例にお〉て、シーブ化／／、／、２．／３は、
弁装置２０の稼働により交互に且つ一部重なって順次に
、活動状態に置かれ、また再生される。この弁装置３θ
においては、ソレノイド式の通気切換弁、３２．３３．
３’ｌがシーケンサ３Ｓによりコントロールされ、充気
弁２４、．２７．２　ｇと、外部への通気弁２９，３０
，３／とのサーボ室に交互に連通ずることによってシー
ブ化″・″す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２Ａ、２７．ηｒ　、、２９、．７θ、３／の
開いている時間と、３個のシーブ化／／、／２．／Ｊ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／
／の充気弁、２乙が開いている場合に、通気切換弁３２
が通気弁２ｑ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　供給空気はシーブ化／ｌに
送られ、このシーブ体／／において、窒素がモレキュラ
・シーブ材により吸着され、酸素濃縮空気が逆止め弁２
／の開いている時に放出ライン／ざの中に通される。充
気および生成ガスの放出の時間の最後にて、切換弁３コ
は充気弁２乙を閉じて通気弁λ９を開けるように逆転さ
れ、そこで、シーブ体／／、／２の間のループ２Ｉｌに
おけるオリフィス、２５ａの下流の部分およびシーブ体
／／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、一部重なった第一のシーブ化／２からの最初
の段階の生成ガスが、シーブ体／ｌを浄化するためにシ
ーブ体／／に流れ込む。

この様に、圧縮された供給空気は、シーケンサ＼３Ｓに
より夫々が制御された弁装置２Ｑを通って、シーブ体／
／、／ｌ、／３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ｌざに流入される際に、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／／からの生成
ガスはシーブ体／３を浄化し、シーブ体７．２からの生
成ガスはシーブ体／／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７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、各シーブ休セットにおいて残っているもう１
つのシーブ化が、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／／、／２．／Ｊ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
亘っ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ｔｉｏによるシーケンサ３左の制御によっ
て達成される。この切換装置ｑｏは、装置の空気供給ラ
イン／６からブリッジのｎｑｇに基準ガスを送り込み、
生成ガス放出ライン／１からブリッジの脚’１９に試料
ガスを送り込む。そして、流体素子のセンサグ３のブリ
ッジ回路が増幅器’ＩＱのバイアスに前以って調節され
る酸素分圧所要値を、試料ガスの酸素ｃ濃度が下回って
いる間に、第２図の右方にスイッチ部材のダイアフラム
左９を曲げるために、切換装置グ０はダクトグ６を介し
て増幅器ｌ／−り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のタイマをセットする。

他方、試料ガスの酸素の分圧が前以って調節された値を
越えている場合は、出力信号が、反対にダクトｑりを通
って導かれ、ダイアフラムＳ９がマイクロ−スイッチ６
／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３左のタイマがセット
される。この様に、前以っ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って、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、普通の必要みされる高度範囲で
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
ある第む６図を参照することによって、理解される。

第左図は、装置への空気の圧力がλ／　Ｏｋｐａ　（３
０ｐｅｉｇ）一定で２θｏｏｍ　（３ｏ、ｏｏｏｆｔ）
までの高度と、シーケンサ３Ｓに連結された切換装置ダ
θを用いてのｌθ、左Ｏおよび／　００−Ｖｍｉｎ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　
（、、？　ｏ　ｐｓｉｇ　）一定で’２ｏθθｒｎ（３
０，ｏｏｏｆｔ）までの高度と、９秒と３ｏ秒の一定サ
イクル時間に対する、すなわぢシーケンサ３夕に切換装
置ｔｔｔｏが連結されてない場合の、ＩＯおよび／　０
０−ｇ／ｍｉｎの生成ガスの流量における、酸素がＭＷ
　ｈ’ｉ６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３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、その比がコ対／となるように働く固定輪シーケン
サを用いた装置に関するものであるが、比がｌ対ｌ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
って、高い高度での生成ガスにおける酸素濃度を極虜か
に向上させ、低高度にて高流量と低流量の夫々ζこおけ
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ｐ＜ｃにより空気的に働かされるよう成
った可変抵抗部材と切換部材ｑｓ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、前以っ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池の実施例において、流体素子の
センサｌ／３と切換部材１５とを有する第１，２図の装
置の切換装置け・、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、前取っ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３夕に直接送られる。

【図面の簡単な説明】

第７図は、航空機への適用に適するこの発明に従ったモ
レキュラ・シーブ型ガス分離装置の概略説明図、第一図
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示す図、第７図は海面からｚ６θｏ
ｍ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’１０
００ｒｎ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７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７００θｍ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、／θ：モレキュラ・シー
ブ棒組合せ、／／、／コ、／３　：モレキュラ昏シーブ
体、　ｌ＋：供給源、１５：フィルタ、／ル：供給ライ
ン、７ｇ：放出ライン、コθ：弁装置１．２／、、２．
！、、２．？　：逆止め弁、２１：ループ、ｌｔａ、２
！；ｂ、：Ｚ！；ｃ　ニオリフイス、コル。 、２７．．２ざ：充気弁、２ｑ、３θ、３１：通気弁、
３２゜３Ｂ３ｑ：通気切換弁、３．ダニシーケンサ、ダ
θ：切換装置、ｑ／、ｌＩ２．ｓｒ、ｓｂ　ニライン、
１３：センサ、＋４！−：増幅器、グＳ：切換部材、グ
６゜り７：出力ライン、ｐｇ、ｔｑ　：脚、！；０．！
／、タコ。 ｓ３：抵抗器１．１１Ｉ：吸引器、ｓｔ、ｔｔｒ　：室
、５９：ダイアフラム、６０：ばね、６／：マイクロ・
スイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／　少なくとも１個のモレキュラ・シーブ体（／／、　
   ／２．　／、？）　と、充電・吸着の活動段階から浄化
   ・脱着の再生段階へと該モレキュラ・シーブ体を周期的
   に従わせるための制御部材（３Ｓ）とから成り、該制御
   部材は、再生段階中において該モレキュラ・シーブ体内
   のガス圧力が周囲の大気圧や周囲の大気圧に関係する圧
   力と少なくともはゾ等しくなるように調節されると共に
   、周囲の大気圧の前以って決められた範囲において再生
   段階と活動段階との相対的な持続時間が固定されるよう
   に調節される、出口に濃縮生成ガスが放出するようにし
   たモレキュラ・シーブ型ガス分離装置において、出口に
   放出される生成ガスにおける所要成分の適宜な濃度に反
   応すると共に、該濃度が前以って決められた制限内で維
   持されるように総サイクル時間を調節するようになって
   いる部材（≠Ｏ）を備えていることを特徴とするモレキ
   ュラ・シーブ型ガス分離装置。 −制御部材はモレキュラ・シーブ体Ｃ／／、／２゜／３
   ）の夫々に連結された充気弁（，２６，コア、２ｇ）と
   通気弁（，２９，３０，３／）　の逐次稼働を制御する
   ための固定論理シーケンサ（３υから成ることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のモレキュラ・シーブ型
   ガス分離装置。 ３、　所要成分の適宜な濃度に反応する部材は流体素子
   の分圧センサ（り３）から成ることを特徴とする特許請
   求の範囲第１または２項いずれか記載のモレキュラ・シ
   ーブ型分離装置。 弘　制御部材は、出口の大気圧の前以って決められた範
   囲の少なくとも１つにおいて、活動および再生段階の相
   対持続時間がｌ対ｌとなるようにすることを特徴とする
   特許請求の範囲第１乃至３項いずれか７項記載のモレキ
   ュラ・シーブ型ガス分離装置。 ふ　装置に送り込まれる空気か・ら窒素を吸着すること
   ｌこより酸素が濃縮された空気を出口に放出するようｌ
   こしたモレキュラ・シーブ型ガス分ＮＩ￥装置から成り
   、該ガス分離装置は、少なくとも２１固のモレキュラ・
   シーツ体（／／。 ／２．　／３）　と、充気・吸着の活動段階から浄化・
   脱着の再生段階へと各モレキュラ・シーブ体を周期的に
   従わせると共に、再生段階中において各モレキュラ・シ
   ーブ体が周囲の大気圧才たは周囲の大気圧ｔこ関係する
   圧力ｔこ開放されるようにする制御部材（３υとを備え
   た、航空機用の機内酸素発生装置において、周囲の大気
   圧の前以って決められた範囲内で、活動段階と再生段階
   との相対的な持続時間が固定され、出口に放出される酸
   素が濃縮された空気中の酸素の適宜な濃度に反応すると
   共に。 前以って決められた範囲内で酸Ｘ　ＵＦｋ度を維持する
   ために一つのサイクル時間の間で制御部材を切換えるよ
   うにした流体素子の分圧センザ部材（り３）により、制
   御部材が選択可能な一つの異なる総サイクル時間を提供
   することを特徴とする、航空機用の機内酸素発生装置。