本發(fā)明涉及飛機的機載應(yīng)急供氧系統(tǒng)以及適用于在緊急情況下向飛機機艙內(nèi)的機組人員或乘客提供氧氣的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及供氧系統(tǒng)，按照空中交通規(guī)則規(guī)定用于飛機駕駛艙內(nèi)機組人員的預(yù)呼吸用途，以及涉及便攜式供氧裝置，比如用于飛機上的機載醫(yī)療或治療用途。根據(jù)下文的說明和權(quán)利要求，這些方法和裝置都可以分別理解為應(yīng)急供氧方法或應(yīng)急供氧系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

眾所周知，通常，在諸如飛機發(fā)生失壓、煙霧或火災(zāi)等緊急情況下，由氧源向飛機上的人提供氧氣。氧源可以是機載制氧系統(tǒng)(obogs)、加壓氧氣瓶或化學(xué)氧氣發(fā)生器(cog)。眾所周知，化學(xué)氧氣發(fā)生器由外殼構(gòu)成，儲存在其中的物質(zhì)可通過化學(xué)反應(yīng)來釋放氧氣。

現(xiàn)有技術(shù)所已知的cog裝置是以發(fā)熱的方式來產(chǎn)生氧氣的，因此這是不需要能量注入且通常不可逆的過程，并且在效率、安全性、啟動階段以及供氧持續(xù)性方面有一些弊端。

已知該過程啟動緩慢，所以在高空發(fā)生失壓的情況下，輸出流量可能不足以安全地防止對乘客的生命機能的影響。此外，放熱反應(yīng)會導(dǎo)致溫度增加，因此導(dǎo)致出現(xiàn)與潛在火災(zāi)或產(chǎn)生煙霧相關(guān)的安全問題。另外，這種cog系統(tǒng)的容量與重量的關(guān)系相對于現(xiàn)代飛機的燃料效率而言也是一個需要持續(xù)優(yōu)化的過程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，一種向飛機的機組人員或乘客提供氧氣的方法，尤其適用于緊急情況，該方法包括：

-提供選自有機金屬配合物的結(jié)晶鹽的化學(xué)吸收物質(zhì)，其中，所述化學(xué)吸收物質(zhì)在化學(xué)吸收作用過程中儲存氧氣，

-將所述化學(xué)吸收物質(zhì)放置在容器中，所述容器具有出口孔，其中，所述出口孔通過氧氣管路連接著氧氣面罩，所述氧氣管路將氧氣流從所述容器引向所述氧氣面罩，其中，所述氧氣面罩分別適合覆蓋所述機組人員或乘客的口和/或鼻，

-在飛機的客艙或駕駛艙發(fā)生緊急情況并需要向所述機組人員或乘客供氧時，所述化學(xué)吸收物質(zhì)釋放氧氣，以及，

-將氣態(tài)的所述氧氣經(jīng)由所述氧氣管路引向所述氧氣面罩。

該方法改善了容量與重量的關(guān)系并減少了啟動時制氧延遲的問題以及與系統(tǒng)組件溫度相關(guān)的安全問題。根據(jù)本發(fā)明，使用一種特殊的化學(xué)吸收物質(zhì)來儲存氧氣和釋放所述氧氣，以便為乘客或機組人員提供氧氣。

具體的實施例如所附的權(quán)利要求所述。

本發(fā)明還涉及一種選自有機金屬配合物的結(jié)晶鹽、用于向機組人員或乘客供氧的化學(xué)吸收物質(zhì)的用法。

本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種適用于向機組人員或乘客供氧的飛機應(yīng)急氧氣裝置，包括選自有機金屬配合物的結(jié)晶鹽的化學(xué)吸收物質(zhì)、容器、氧氣管路以及氧氣面罩，其中：

-所述化學(xué)吸收物質(zhì)適合通過化學(xué)吸收作用過程來儲存氧氣，

-所述化學(xué)吸收物質(zhì)放置在容器內(nèi)，所述容器具有出口孔，其中，所述出口孔通過氧氣管路連接著氧氣面罩，所述氧氣管路將氧氣流從所述容器引向所述氧氣面罩，其中，所述氧氣面罩分別適合覆蓋所述機組人員或乘客的口和/或鼻，

-所述化學(xué)吸收物質(zhì)適合在飛機上發(fā)生緊急情況并需要向所述機組人員或乘客供氧時釋放氧氣。

附圖說明

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將通過參考附圖的以下詳細(xì)說明而更加清晰，附圖包括：

圖1圖示顯示了根據(jù)本發(fā)明的飛機緊急裝置的實施例，

圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的替換實施例。

具體實施方式

圖1顯示了在飛機客艙2中的應(yīng)急氧氣裝置1。

應(yīng)急氧氣裝置1包括放置在容器10中的化學(xué)吸收物質(zhì)16。容器10具有出口孔14，所述出口孔連接著用于機組人員62的第一呼吸面罩52以及用于乘客64的多組第二呼吸面罩54。

更準(zhǔn)確地說，在圖1所示的實施例中，容器10包括套管17，其具有第一段11、第二段12和第三段13。容器10進(jìn)一步包括柔性外殼15，用于構(gòu)成密封袋并且容納化學(xué)吸收物質(zhì)16。柔性外殼15置于容器19的第一段11中。

在圖1所示的實施例中，應(yīng)急氧氣裝置1進(jìn)一步包括化學(xué)氧氣發(fā)生器20，其置于第二段12中。化學(xué)氧氣發(fā)生器20主要包括容納化學(xué)物質(zhì)26和啟動裝置24的剛性外殼22。

在圖1所示的實施例中，應(yīng)急氧氣裝置1進(jìn)一步包括空調(diào)系統(tǒng)18，其置于第三段13中，所述空調(diào)系統(tǒng)能夠改變化學(xué)吸收物質(zhì)16的溫度，第一段11、第二段12和第三段13彼此相互熱連通。

在圖1所示的實施例中，應(yīng)急氧氣裝置1進(jìn)一步包括一組可選的氣瓶28，所述氣瓶用于以高壓(通常高于100巴)來儲存純氧。

應(yīng)急氧氣裝置1進(jìn)一步包括分配閥30。分配閥30分別通過第一導(dǎo)管32從化學(xué)吸收物質(zhì)16、通過第二導(dǎo)管34從化學(xué)氧氣發(fā)生器20以及通過第三導(dǎo)管36從一組氣瓶28來供應(yīng)氧氣，從而限定了三個氧源。

機組人員的面罩52和乘客的面罩54由分配閥30通過第一條分配管路42和第二條分配管路44來供應(yīng)氧氣。分配閥30由控制單元控制，用于選擇向第一條分配管路42和第二條分配管路44供氧的氧源。第一導(dǎo)管32、第一條分配管路42和第二條分配管路44限定了氧氣管路，用于將氧氣流從容器10引向機組人員的面罩52和乘客的面罩54。機組人員的面罩52和乘客的面罩54最好能分別適合覆蓋機組人員62和乘客的口和/或鼻。

在剛性外殼中的化學(xué)物質(zhì)26是例如naclo3，有可能具有化學(xué)反應(yīng)催化劑，類似fe2o3或na2o等物質(zhì)。還可以向化學(xué)氧氣發(fā)生器20提供其它添加劑，用于穩(wěn)定和熱驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)和/或穩(wěn)定化學(xué)反應(yīng)。啟動裝置24有利地包括壓電點火元件。一旦向化學(xué)物質(zhì)26提供熱量，得益于啟動裝置24，以便在反應(yīng)中生成氧氣，以便得到o2，而且因為反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以還得到熱量。

根據(jù)本發(fā)明所使用的化學(xué)吸收物質(zhì)16選自有機金屬配合物的結(jié)晶鹽，它可以可逆的、選擇性的以及化學(xué)計量的化學(xué)方法來吸收分子氧。最好，分子氧的化學(xué)吸收作用遵循一個過程，該過程涉及通過同時減少吸收o2的兩個當(dāng)量，以形成μ-η¹,η²過氧化物配體，因此選擇性地取代所述吸收物質(zhì)的其它配體而對絡(luò)合物中兩個雙金屬位點進(jìn)行的電子氧化。

根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)吸收物質(zhì)16最好包含有機金屬鈷化合物或有機金屬鉻化合物。

在一個優(yōu)選的方面，化學(xué)吸收物質(zhì)16選自雙金屬[(bpbp)co2(o2)(o2cr)](a)2和四金屬[{(bpbp)co2(o2)}2(bdcr4)](a)4，其中：r選自由下列物質(zhì)組成的基團：甲基、苯基、氯甲基、二氯甲基硅烷和三氯甲基，a選自由下列物質(zhì)組成的基團：高氯酸鹽、六氟磷酸鹽、四氟硼酸鹽、三氟甲基硫酸鹽和硝酸鹽。在上述化學(xué)式中，(bpbp)表示2,6-bis(n,n-bis(2-pyridylmethyl)-aminomethyl)-4-tert-butylphenolato配體，(bdc)表示1,4-benzenedicarboxylato配體。在chem.sci.,2014,5,4017中描述了上述雙金屬化合物以及四金屬化合物的合成，本專利申請說明書通過引用完全包括chem.sci.,2014,5,4017。按照化學(xué)計量吸收o2時，上述有機金屬鈷化合物的晶體經(jīng)受可逆的單晶到單晶(sc-to-sc)轉(zhuǎn)換。所述sc-to-sc過程涉及到中性分子氧通過晶格的共同快速遷移。同樣，通過解吸過程從吸收物質(zhì)釋放分子氧，所述解吸過程包括單晶到單晶(sc-to-sc)轉(zhuǎn)換。

在另一個優(yōu)選的方面，吸收物質(zhì)是cr3(1,3,5-benzenetricarboxylate)2，根據(jù)j.am.chem.soc.,2010,132,7856，可以通過cr(co)6與均苯三甲酸的反應(yīng)制得所述吸收物質(zhì)，本專利申請說明書通過引用完全包括j.am.chem.soc.2010,132,7856。cr3(1,3,5-benzenetricarboxylate)2能夠可逆地、選擇性地在其金屬有機骨架配合物(mof)中以高加載能力結(jié)合分子氧，所述金屬有機骨架配合物(mof)的特征是開式cr(ii)配位點。cr3(1,3,5-benzenetricarboxylate)2表示第一個以cr(ii)為基礎(chǔ)的金屬有機骨架配合物(mof)，既呈現(xiàn)較高的分子氧加載能力，對于在298k結(jié)合分子氧與分子氮又呈現(xiàn)較強的選擇性。按照化學(xué)計量吸收o2時，有局部電荷從cr(ii)中心轉(zhuǎn)移到結(jié)合分子氧的分子，這就會導(dǎo)致完整的電荷轉(zhuǎn)移，以得到cr(iii)-過氧化物加何物。

化學(xué)吸收物質(zhì)16有利于循環(huán)加載和卸載氧氣。在化學(xué)反應(yīng)或解吸過程中，可將氧氣儲存在化學(xué)吸收物質(zhì)16中以及從所述化學(xué)吸收物質(zhì)16釋放所述氧氣，以便供應(yīng)給機組人員62和乘客64。其后，通過吸收或化學(xué)吸收作用過程將氧氣再次儲存在所述化學(xué)吸收物質(zhì)16中，以便以后進(jìn)一步使用氧氣。該循環(huán)可重復(fù)多次，從而有助于優(yōu)化資源的利用并減少浪費。

為此目的，例如，有利于將化學(xué)吸收物質(zhì)16在機載氧氣系統(tǒng)(obogs)60中用作吸收物質(zhì)，而不是在obogs中通常用作吸收材料的沸石。根據(jù)該實施例，吸收物質(zhì)在循環(huán)變壓吸附過程中以加壓狀態(tài)吸收氧氣并在失壓或低壓狀態(tài)下釋放氧氣。

根據(jù)另一方面，化學(xué)吸收物質(zhì)16暴露于溫度循環(huán)，所述溫度循環(huán)包括一個接一個的加熱階段和冷卻階段。在這種溫度循環(huán)中，吸收物質(zhì)可循環(huán)的加載氧氣和釋放氧氣。

溫度循環(huán)最好通過空調(diào)系統(tǒng)18由控制單元50來控制。在一個替換實施例中，空調(diào)系統(tǒng)18可以用加熱器來代替。在這種情況下，控制單元50可以控制解吸過程。在另一個替換實施例中，可以去除空調(diào)系統(tǒng)18。

另外，化學(xué)氧氣發(fā)生器20中的反應(yīng)提供在容器10中熱量，所述容器10可用于化學(xué)吸收物質(zhì)16的解吸過程并受控制單元50控制。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，化學(xué)吸收物質(zhì)16在受壓狀態(tài)下儲存。因為外殼15是柔性的，所以施加到化學(xué)吸收物質(zhì)16的壓力等于容器10第一段11中的壓力。所以，對容器10的第一段11加壓，以便提高化學(xué)吸收物質(zhì)16儲存氧氣的能力。解吸過程通過向化學(xué)吸收物質(zhì)16施加低氧壓來加強，換言之，通過降低施加到化學(xué)吸收物質(zhì)16的壓力來強化解吸過程。為此目的，控制單元50控制排氣閥68，從而使得第一段11中的加壓空氣能夠泄露到客艙2或者防止其泄露。控制單元50還控制壓縮器66，從而在關(guān)閉排氣閥68時可增加容器10第一段11中的壓力。

根據(jù)這方面，防止化學(xué)吸收物質(zhì)16暴露到環(huán)境壓力的暴露量在客艙2中的變化類似于在飛機上正常使用時的那樣變化，因此，要禁止解吸和吸收或化學(xué)吸收作用過程產(chǎn)生這種壓力變化。

在一個選擇性實施例中，可以連續(xù)地保持容器10的第一段11與客艙2的環(huán)境空氣之間的流體連通。所以，在客艙2失壓的情況下，施加到化學(xué)吸收物質(zhì)16的壓力相應(yīng)地減少，這就有助于解吸過程。

控制單元50進(jìn)一步包括至少一個傳感器4，所述傳感器適合檢測所述飛機上的緊急情況，例如，失壓情況或者煙霧或火災(zāi)情況。

在檢測到緊急情況時，控制單元50控制向機組人員的面罩62以及向乘客的面罩64供氧。為此目的，控制單元50控制化學(xué)吸收物質(zhì)16的解吸過程并且選擇性地控制由于化學(xué)氧氣發(fā)生器20產(chǎn)生氧氣的放熱反應(yīng)。如上文所述，控制單元50控制施加到化學(xué)吸收物質(zhì)16的壓力和/或溫度，從而控制解吸過程。控制單元50還控制分配閥30選擇向機組人員的面罩62和/或乘客的面罩64供氧的氧源。

圖2闡釋了附接著乘客的面罩54的預(yù)熱袋56中所容納的化學(xué)吸收物質(zhì)16。這種袋56通常用于臨時儲存氧氣，以便補償來自氧源的持續(xù)氧氣流以及乘客的不連續(xù)呼吸。這種袋通常置于第二條分配管路44下游以及乘客的面罩54上游的較細(xì)線路46中。預(yù)熱袋56局部裝有化學(xué)吸收物質(zhì)16，以便快速開始供應(yīng)以及提供輔助氧儲備，從而能夠減少氧源的尺寸和流量。

根據(jù)本發(fā)明，化學(xué)吸收物質(zhì)16可容納在每個呼吸面罩的預(yù)熱袋56中，如圖2所示，而且/或者容納在遠(yuǎn)離呼吸面罩的容器10中并且向多個呼吸面罩52、54供氧，如圖1所示。