为飞机机组人员和乘客提供氧气的呼吸气体供应回路的制作方法
专利名称：为飞机机组人员和乘客提供氧气的呼吸气体供应回路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种呼吸气体供应回路，该供应回^各用于保护飞机上 的乘客和机组成员，用于抵御在一较高的高度下的失压和/或机舱产生 烟雾而造成的危险。在飞机上发生一失压事故或产生烟雾时，为保证所述乘客和机组 人员的安全，航空条例要求所有航班都必须载有安全氧气供应回路， 该供应回路能为每位乘客和机组人员提供随着机輪高度而变化的氧 气流量。在失压事故发生后，所述机舱高度接近于飞行高度。通过机 舱高度，我们可以了解该机舱高度与机舱内维持的增压大气压力相一 致。在一增压机舱中，机舱高度值不同于所述飞行高度，该飞行高度 是飞机实际的物理高度。给定机舱高度要求的最小氧气流量 一般取决于所述飞机的性质，如是民用飞机或军事飞机、以及所述保护的持续时间和等级，例如 紧急下降、弹射、续航能力等。一种现有的用于飞机的乘客和/或机组人员的供应回路通常包括- 一可吸入气体来源，如氧气；-至少一个与所述可吸入气体来源连接的供应管；- 一连接于所述供应管的调节装置，用于控制所述可吸入气体的 供应；- 一适于佩戴于一乘客或机组人员面部的呼吸装置。该呼吸装置 与所述供应管连接，并包括一个外界空气的进口。所述呼吸装置为所 述乘客或机组人员提供一可供呼吸的呼吸气体，所述呼吸气体对应于 外界空气和/或可吸入气体。所述可吸入气体来源可以是加压氧气瓶、化学发生器、机载氧气 发生系统(OBOGS)、或任何常见的氧气来源。所述呼吸气体一般通过一呼吸装置输送给所述乘客或机组人员，该呼吸装置可以是一呼吸面 具、 一插管或其它形式。
背景技术：
在飞机上贮存氧气的需要导致了包括一需求调节器的呼吸面具 的发展，以及利用外界空气进行氧气稀释(通过混合装置)的发展。 这样的需求调节器一般供机组人员使用，并且该需求调节器可以是文献FR 2,781,381或FR 2,827,179中描述的一种气动需求调节器，或文 献WO2006/005372中描述一种电气动需求调节器。根据飞行状况， 这样的呼吸面具被当作 一 个预防措施而被佩戴，或发生紧急状况时被 佩戴，如失压事故。在一种现有的需求调节器中，所述氧气流量与所述面具佩戴者的 吸入需求相关。在每次的吸入周期中，呼吸气体被输送给所述面具佩 戴者，该呼吸气体包括可吸入气体与外界空气的混合物。所述呼吸气 体合适的氧含量被用来补偿在外界机舱压力中的任何下降。所述术语 "稀释"一般指高浓缩氧气或纯氧气气体与外界空气或稀释空气相混合。航空条例(FAR)通过所述机舱压力(或机舱高度)，进一步规定 了所述呼吸气体的最小氧含量。现有的需求调节器，不管是基于气动的或电气动的，通常都是复 杂的装置，该设备需要复杂调整与调节，或特定软件开发(当涉及到 电子设备时)，因为它们需要随着所述周围机舱压力，连续不断地调 节所述呼吸气体的氧含量。此外，气动装置的稀释通常基于一文氏管 (Ventur)系统，这样的气动装置的稀释会导致在可吸入气体来源中 产生的压力损失。因此，具有这样的需求调节器的所述呼吸面具与低 压可吸入气体来源不匹配。现在，需要能与低压气体来源一起使用的一种呼吸面具。还需要 一更为简单的呼吸面具，所述面具需要更少调整或软件的开发，并且 该呼吸面具能够被乘客和机组人员(下文称为终端用户)实际使用。进 一步需要能与这样的面具一起使用的一呼吸气体供应回路。另外，由于现有的需求调节器调节困难，因此一个保守的余量(conservative margins )被考虑以确保FAR的最小氧含量。因此，被 需求调节器输送的实际氧含量显著大于FAR数据，导致更高的耗氧量。此外，在紧急情况下，保护乘客的呼吸装置通常是简单的装置， 并且一般只为乘客提供连续的可吸入气体流。这种方法显著提高了可 吸入气体的需求量，导致高耗氧量。另外现在还需要进一步的节约氧气，无论所述氧气来自发生器或 加压源，机上氧气质量与乘客和机组人员的预计需求量直接相关。对 实际需求的氧气供应的任何优化，都会使得氧气源更加轻便，并且降 低所述飞机结构和燃料消耗的限制。因此，还需要发明一种供应回路，该供应回路能够为一终端用户 提供一种更接近于所述航空条例的可吸入气体含量的呼吸气体，用于 确保最优化的氧气来源。发明内容为此目的，本发明提供了根据权利要求1所述的一种用于载有乘 客和机组成员的飞才几机舱的呼吸气体供应回路，才艮据斥又利要求13所 述的一种呼吸面具，以及根据权利要求24所述的一种载有乘客和/或 机组人员1的飞机机舱的提供呼吸气体的方法。由于外界空气的进口或可吸入气体进口只有一个开启，这样的系 统能选择性地向所述终端用户只提供外界空气或只提供可吸入气体。 本发明基于申请人在有限次数的呼吸周期中的研究结果，所述终端用 户对所述呼吸气体中氧含量的变化不敏感。这种呼吸周期的次数一般 取决于所述终端用户所处的环境，特别是外界压力，在所述呼吸周期 中被保护的终端用户生理上对可吸入气体含量的变化不敏感。根据本发明所述的供应回路，由于不需要外界空气和可吸入气体 进行混合，从而获得了更为简单的系统，该系统能够与低压可吸入气 体一起工作，而在紧急情况中，如一失压事故，不会影响对终端用户的保护。这种简单供应回路对机组人员和乘客都适于^f吏用。
通过下述特定实施例的描述，如给出的非限定性示例，本发明的上述及其它技术特征将，将会更加明晰。所述描述参考下述附图 图1示出了根据本发明第一实施例的一用于载有乘客和机组人员的飞机的呼吸气体供应回路的示意图；图2示出了根据本发明第二实施例的一用于载有乘客和机组人员的飞机的呼吸气体供应回路的示意图；以及图3示出了根据本发明第三实施例的一用于载有乘客和机组人员的飞机的呼吸气体供应回路的示意图。
具体实施方式
图l示出，根据本发明的供应回路包括一可呼吸气体来源5,图 中以两个氧气罐Rl和R2表示。每个氧气罐在它们各自的出口处有 一减压阀，用于通过一供应管20为所述飞机上的所述乘客和机组人 员l输送所述可吸入气体。其它可吸入气体来源也可以#1用于根据本 发明的供应回路中。所述供应管延伸至一呼吸装置，下文被描述为一呼吸面具50,该 呼吸装置适于佩戴在所述终端用户的面部。如下所述，该呼吸面具被 描述为是例如，但不限于一个带有需求调节器6的面具。一外界空气的进口 40被设置于所述呼吸面具50上，使得外界空 气进入一腔35中。所述腔向所述面具出口 42才是供一呼吸气体，该呼 吸气体可选择的对应于所述可吸入气体和所述外界空气。当所述面具 用于所述乘客面部时，该用于供吸入的呼吸气体通过面具50供应给 所述机组人员或乘客1。所述腔35还被用作从所述面具出口 42呼出气体的容器。所述呼出气体通过一呼气岡8排出所述腔，当所述腔35的内部 压力增大到大于一预定值时，该呼气阀开启。所述可吸入气体通过连接所述供应管20的所述需求调节器6，进 入所述混合腔35中。所述需求调节器6包括一第一驱动装置60，用 于至少部分开启或关闭所述可吸入气体的供应。所述第一驱动装置60 可以是，例如一电阀。如图1所示的一需求调节器的示例，所述第一 驱动装置60是一调节装置，用于控制进入所述面具50的可吸入气体 的供应。所述需求调节器通过进口 44与所述腔35连接。在所述供应回路中， 一第二驱动装置4被进一步设置于所述外界 空气的进口 40上，用于至少部分开启或关闭外界空气的进口 。根据 所述供应回路的一个实施例，所述第二驱动装置4是一个开/关驱动装 置，例如， 一个开/关型电石兹阀。所述第一驱动装置60和第二驱动装置4均被操作，使得在每一 时刻，所述第一和第二驱动装置中至少有一个是关闭的。这样的特征 允许所述系统执行只供应可吸入气体阶段，或只供应外界空气阶段。这样一个供应系统一般能够弥补所述机舱压力的任何变化。根据 所述回路的一个实施例，所述第一驱动装置和第二驱动装置至少随着 所述机舱压力的函数而被操作。为此， 一第一压力传感器9被设置于所述机舱内，用于测量机舱 压力(比如以hPa (百帕斯卡)为单位)，该测量数据等于上文定义 的机舱高度(通常以英尺为单位)。所述机舱压力传感器9将一代表 所述机舱压力的机舱压力信号提供给一 电子电路2。根据所述供应回路的实施例，所述第一驱动装置和第二驱动装置 通过控制信号被操作，该控制信号至少是所述机舱压力的函数，并且 该控制信号由所述电子电路2所提供。所述压力传感器9是所述飞机内可以使用的压力传感器之一，其 数值由于连接到飞机总线上而可以使用。或者，为确保一独立于所述 飞机总线系统的可靠的所根据所述供应回路的一个实施例，所述调节装置60由所述电子电路2提供的一第一控制信号CS1驱动。所述电子电路精确产生被发 送至调节装置60的所述控制信号CS1。驱动装置4由电子电路2提 供的一控制信号CS2驱动。因此，驱动装置60和驱动装置4分别由 控制信号CS1和CS2驱动，所述控制信号至少是所述机舱压力的函 数。这样的实施例允许所述驱动装置的独立控制，用于允许只供应可 吸入气体阶段、或只供应外界空气阶段、或供应所述两种气体混合物 阶段。所述供应回路的功能如下。通过读取由压力传感器9提供的所述 机舱压力信号，电子电路2确定所述呼吸气体中可吸入气体的比率(通 常称之为F^2),例如，针对当前座舱压力值根据航空条例FAR而 确定。其它参数也可以被考虑，用于确定所述比率。为了代替如现有 装置中的使用调节装置6来输送一符合所述比率的外界空气和可吸入 气体的混合物，所述电子电路2确定两个时间间隔，；故称为第一时间 间隔Tl和第二时间间隔T-T1。所述第一时间间隔Tl对应于将"只 有可吸入气体"供应给所述呼吸装置，而所述第二时间间隔T-T1对 应于只供应外界空气。所述第 一 时间间隔与第二时间间隔的总和T是 一时间段，在此时间段中，所述终端用户生理上对所述F:02的变化不 敏感。所述时间间隔Tl和T-T1可以被表示成若干个呼吸周期。所述时间间隔使得，所述T1时间间隔内输送的可吸入气体的量 与在T-T1时间间隔内输送的所述外界空气的量的比值对应于上文所 述的比率&02。该方法是基于申请人的研究结果，该结果为在所述有 限时间间隔T内，所述终端用户对所述可吸入气体含量的变化是不敏 感的。无论-呼吸气体以合适的比率F!02输送； 或-首先在Tl时间间隔内只提供可吸入气体，随后在T-T1时间间 隔内只提供外界空气，使得在所述时间T内满足F:02;如果所述时间段T是有限的，则从生理学观点来看，对所述终端用户来说，其结果是等效的。所述时间段T可以通过测试和实验确定， 例如通过监测Pa02 (动脉血中的氧分压)，用来避免任何不必要的 低水平值。才艮据该方法，所述时间间隔Tl和T-T1可以长于一次吸气的时间 间隔，这也就是说，在一次吸气时间间隔中，吸入的气体只包括可吸 入气体或外界空气。计算所述时间间隔后，在一相当于所述第 一时间间隔Tl的时间 段内，所述电子电路2关闭所述第一驱动装置和第二驱动装置中的一 个，同时开启另一个。然后在所述时间段后，在一相当于所述第二时 间间隔T-T1的连续时间^:内，所述电子电^各2开启所述^皮关闭的驱 动装置，同时关闭所述被开启的驱动装置。在所述时间段T内的每一 时刻，所述第一驱动装置和第二驱动装置中只有一个是开启的。所获 得的呼吸气体供应周期包括一个只供应可吸入气体阶段和一个只供 应外界空气阶段。所述回路可以从前者或后者开始运行。在相当于总时间间隔T的所述时间段结束后，上述调节器重新确 定第一时间间隔和第二时间间隔。在时间间隔T结束时，电子电路2至少通过机舱压力传感器9传 来的最新信息，计算出所述可吸入气体的新比率Ft02。然后，Tl和 T-T1的新值;故计算出来，使得下一个呼吸气体供应周期可以如前所 述进行。根据所述供应回路的一个实施例，所述第一时间间隔Tl和第二 时间间隔T-T1大体对应于佩戴所述呼吸装置的所述终端用户的整数 个呼吸周期，分别为Nl和N-N1。每个呼，吸周期可以^皮定义成一个吸 气阶段和一个呼气阶段。N为所述呼吸周期的次数，在该次数中，所述终端用户生理上对所述F^2的变化不敏感。为此， 一第二压力传感器7被设置于所述呼吸装置上，用于探测 佩戴所述呼吸装置的所述终端用户的呼吸周期的特征。而且，所述电 子电路2通过第二压力传感器7可以适于计算呼吸周期。例如，所述计算可以基于在呼吸周期中的所述吸气阶段导致的压力降低和/或在 所述呼气阶段导致的压力升高。因此，在N1个呼吸周期中，只有可
吸入气体一皮供应给所述终端用户。在接下来的N-N1个周期中，只有 外界空气被供应给所述终端用户。在第N次呼吸周期(或者之前)的 呼气阶段中，电子电路2计算出新的F:02的数值，使得下一个调节程 序可以进4亍。
通过使用根据本发明的供应回路，驱动装置4和60可以正常的 开启或关闭，可以是双稳态或单稳态，或可以一皮如图2所示的一特有 的控制装置驱动，所述控制装置在下文将会详述。
才艮据所述供应回路的一个实施例，为进一步加强对所述终端用户 的安全，当由第一传感器9提供的机舱压力信号的变化 一旦超出给定 安全偏差时，所述第一时间间隔和第二时间间隔都,皮重新确定，这可 以发生在总时间间隔T结束之前。
所述阀门8可以被置于所述供应回路中，或由所述驱动装置4替 代，当一个呼气阶段被第二压力传感器7检测到时，所述驱动装置4 被电子电路2驱动开启。
上述根据本发明的供应回路的调节器允许 一 个更为经济的系统。 实际上，与现有的稀释技术相比，只供应可吸入气体阶段与只供应外 界空气阶段的交替进行能更好地控制可吸入气体的供应，在所述现有 的稀释技术中，需要考虑一个很大的佘量，用于确保达到FAR的最 低要求。所述稀释有效地被可控的、交替进行的只供应外界空气阶段 和只供应可吸入气体阶段替代，其结果使得呼吸气体的供应更接近于 FAR曲线。
根据图2所示的所述供应回路的第二实施例，用同样的参考号表 示上文所述的同样的元件。
第一驱动装置11被设置于所述外界空气的进口 40处，而第二驱 动装置12被设置在所述需求调节器6的上游。所述供应回路还进一 步包括第三驱动装置10,该第三驱动装置由一控制信号操作，所述控 制信号至少是所述机舱压力的函数，所述控制信号由电子电路2提供。如所述第一实施例，第一压力传感器9被设置于所述机舱内，用于测 量所述机舱压力，并且将 一代表机舱压力的机舱压力信号传递给所述 电子电路。根据第二实施例，所述第一驱动装置11和第二驱动装置
12气动连接于所述第三驱动装置10,该第三驱动装置可以是一电力
4空制阀，例3口， 一电》兹阀。
根据第二实施例，所述第一驱动装置11和第二驱动装置12是气 动装置，通常其中一个关闭时另一个开启。而且，所述电子电路2通 过读取由传感器9提供的所述机舱压力信号，以及计算出前述的可吸 入气体的比率，确定第一时间间隔Tl和第二时间间隔T-T1。在一相 当于T1的时间段内，所述第三驱动装置IO并不被运行。所述第一驱 动装置和第二驱动装置维持在正常状态，即开启或关闭。
所述正常开启的第一驱动装置或第二驱动装置分别允许可吸入 气体或外界空气进入所述混合腔35。在所述随后的时间间隔T-T1内， 所述第三驱动装置10被电子电路2操作，使得关闭所述正常开启的 驱动装置，并且开启所述正常关闭的驱动装置。因此，在每一时刻所 述第一驱动装置11和第二驱动装置12中只有一个是开启的。
由于各自的活塞装置110和120，所述驱动装置11、 12可以由所 述第三驱动装置10进行气动地操作。更具体地，所述活塞组件110 和120被可操作地(operatively)，即气动地，分别连接于驱动装置 10和20。根据所述供应回路的第二实施例，所述第一驱动装置和第 二驱动装置实际上是间接地(通过所述第三驱动装置)至少通过所述 机舱压力的函数而被操作。
例如，每个活塞装置包括一滑岡腔(piston chamber),该滑阀腔可 以被连接至所述大气或其它具比所述大气高的压力级别的氧气来源。 为此，驱动装置IO还被连接至所述供应管20。由于所述驱动装置10 与两个滑阀腔都连接，它用来将所述滑阀腔内的压力从外界空气的压 力水平转换到可吸入气体的压力水平。
在所述呼吸气体供应周期的一个阶段中，所述活塞装置110和 120的滑阀腔被连接至所述大气，即所述第三驱动装置10并非由电子电路2操作和/或不连接至大气。所述第一驱动装置ll和第二驱动装 置12处于它们的初始状态(其一正常开启而另一个正常关闭)。只
有所述正常开启的驱动装置允许气体进入腔35中。在所述所获得的 呼吸气体供应周期的另一个阶段中，第三驱动装置IO通过来自电子 电路2的一个信号连接至所述供应管20，并且活塞装置扩张，使得驱 动所述正常开启的驱动装置进入关闭状态，而驱动所述正常关闭的驱 动装置进入开启状态。另一种气体被送入腔35中。在每一时刻，可 吸入气体和外界空气中只有一种被送入腔35中。
如果在很高的巡航高度发生突发失压事故时，只启动氧气周期的 呼吸气体的供应是可取的。纯氧气的周期数应当足以保证所述机组人 员和乘客的安全。上述经济的调节方法将在飞机到达其改航高度 (diversion altitude)时被执行，该改航高度是飞机在发生所述事故后必 须返回到的一较低高度。
PID ( proportional, integral, derivative: 比侈'J、积、分、樣么分)才莫^: 可以被包含在电子电路2中，用于产生精确所述控制信号，所述驱动 信号用来驱动所述不同驱动装置。
客使用的具有连续流量调节器的面具或呼吸面具。
图3示出了一第三实施例，其中与上述其它实施例中同一种或同 样的元件具有同样的参考号。
所述腔35通过其进口 40接收外界空气。所述进口 40的开关通 过如上述实施例中的驱动装置4控制。所述驱动装置4通过控制信号 CS2被操作，该控制信号CS2至少是所述机舱压力的函数，并且该控 制信号CS2由所述电子电路2所提供。如前所述的电子电路2从所述 压力传感器9处接收到一机舱压力信号，并从所述第二压力传感器7 处接收到 一 腔内压力信号。所述电子电路2使用所述腔内压力信号监 测所述终端用户1的呼吸节奏(breathing rhythm )。
根据第三实施例，所述需求调节器6与所述可吸入气体的所述供 应管20直接连接，并且作为开/关装置使用。该实施例中所述供应回路的操作基于这样的事实，即所述调节需 求器通常处于关闭状态，并在呼吸阶段中打开，在该阶段中，所述腔
35的内部压力低于一预定压力值Pb。所述需求调节器6包括一个连 接隔膜82的阀。所述隔膜将压力为恒定值Pb的第一区84与压力值 为Pa的第二区86分隔开。
由于所述区86连接至所述呼吸装置，所述压力值随所述终端用 户的呼吸而变化。当所述终端用户吸气，并且进口 40关闭时，所述 压力Pa降低，而当所述用户呼气时，所述压力值Pb增加。当所述压 力值Pa降至低于所述第一区84的压力值Pb时，所述隔膜推动阀80 至开启状态。
当所述驱动装置4开启时，所述腔35内部的压力大于所述设定 压力值Pb。实际上，Pb是被确定的，使得只有在一呼吸阶段且所述 驱动装置4处于关闭状态时，所述腔35内的压力低于Pb。
2006/005372中所描述的。
本领域的普通技术人员可以理解，所述需求调节器6作为一个被 动的驱动装置使用，用于开启或关闭所述可吸入气体回路20。
通过上述实施例及附图对本发明进行的具体描述，这些阐述和描 述被认为是说明性的或典型性的，但没有限制性，本发明并不局限于 已描述的实施例。
例如，在以上描述中，驱动装置4和调节装置6被置于呼吸面具 中。在一变化实施例中，这些特征可以;故置于所述面具上游的所述供 应管处。
在现有阐述中，所述调节装置6驱动所述可吸入气体，以供应面 具50。由于控制信号是基于所述机舱压力的，本领域的普通技术人员 可以简单地将发明中的教导应用于一调节装置，该调节装置可以调节 供应纟合一组面具50的所述可吸入气体。
通过所述附图、已公开的信息和所附的权利要求，上述公开的实 施例的其它变化实施例可以-波本领域的普通4支术人员理解并实施。在本发明的权利要求中，"包括(comprising)" —词并没有排除其它的组 件，并且不定代词"一 (a)"或"一个(an)"不排除多个。
权利要求
1.一种用于载有乘客和/或机组人员(1)的飞机机舱的呼吸气体供应回路，包括-一可吸入气体来源(R1，R2)；-至少一个与所述气体来源连接的供应管(20)；-一第一驱动装置(6，60，12)，其被设置于所述供应管上，用于至少部分开启或关闭所述可吸入气体的供应；-一适于一个乘客或机组人员面部佩戴的呼吸装置(50)，所述呼吸装置与所述供应管连接；并且进一步包括一外界空气的进口(40)，所述呼吸装置为所述一个乘客或机组人员提供可供呼吸的呼吸气体，所述呼吸气体对应于外界空气和/或可吸入气体；-所述外界空气的进口进一步包括一第二驱动装置(4，11)，用于至少部分开启或关闭所述外界空气的进口；以及-所述第一驱动装置和第二驱动装置均被操作，使得在每一时刻，所述第一驱动装置和第二驱动装置中至少有一个是关闭的。
2. 根据权利要求1所述的回路，其特征在于，所述第二驱动装置是一开 /关驱动装置(4)。
3. 根据权利要求1或2所述的回路，其特征在于，所述第二驱动装置(4 ) 至少由所述电子电路(2)控制，所述电子电路至少使用所述机抢压力 作为一输入参数。
4. 根据权利要求3所述的回路，其特征在于，第一压力传感器(9)被 设置在所述机抢内，以为所述电子电路提供一代表所述机舱压力的机抢 压力信号，并且所述电子电路读取所述机舱压力信号，确定一第一时间 间隔(Tl)和一第二时间间隔(T-T1),在一相当于所述第一时间间隔 的时间段内，所述电子电路至少操作所述第二驱动装置开启或者关闭， 然后在一相当于所述第二时间间隔的连续第二时间段内，操作所述第二 驱动装置关闭或者开启，以致在每一时刻，所述第一和第二驱动装置中 只有一个是开启的。
5. 根据权利要求4所述的回路，其特征在于，所述第一和第二时间间隔 大体对应于佩戴所述呼吸装置的所述乘客或机组人员的整数个呼吸周期，每个呼吸周期包括一个吸气阶段和一个呼气阶段。
6. 根据权利要求5所述的回路，其特征在于， 一第二压力传感器(7) 被设置在所述呼吸装置上，用于确定佩戴所述呼吸装置的所述乘客或机 组人员的所述呼吸周期，所述电子电路(2)适用于通过所述第二压力 传感器计算所述呼吸周期。
7. 根据权利要求4至6中任一项所述的回路，其特征在于，在相当于所 述第 一 时间间隔和第二时间间隔的时间段之后，或当所述机抢压力信号 的变化超出 一给定偏差时，所述电子电路重新确定所述第 一和第二时间 间隔。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的回路，其特征在于，所述呼吸装置 是包括一需求调节器(6)的一个呼吸面具。
9. 根据权利要求8所述的回路，其特征在于，所述需求调节器包括一第 一驱动装置(60, 70 )。
10. 根据权利要求9所述的回路，其特征在于，所述第一驱动装置是一 被动的开/关装置，该装置对在所述呼吸装置(50)内部的压力与一预 定压力(Pb)之间的一压力差值作出反应。
11. 根据上述权利要求中任一项所述的回路，其特征在于，所述第一和 第二驱动装置至少随着所述机艙压力的函数而被操作。
12. 根据权利要求4至9中任一项所述的回路，其特征在于，进一步包 括一第三驱动装置(10),并且所述第一和第二驱动装置气动连接到所 述第三驱动装置，所述第三驱动装置通过所述控制信号进行操作，所述 控制信号至少是所述机舱压力的函数，该控制信号由所述电子电路(2) 提供。
13. —种呼吸装置(50),用于为飞机机抢内的乘客或机组人员(l)提 供对应与外界空气和/或可吸入气体的可供呼吸的呼吸气体，并且在紧 急情况下适于所述乘客或机组人员的面部佩戴，所述呼吸装置通过至少 一个供应管(20)与一可吸入气体来源(R1,R2)连接，它包括——第一驱动装置(6， 60, 12),该装置净皮设置于所述供应管上，用-包括一第二驱动装置(4, 11)的外界空气的进口 (40),用于至少 部分打开或关闭所述外界空气的进口；以及-所述第一和第二驱动装置均被操作，使得在每一时刻，所述第一和 第二驱动装置中至少有一个是关闭的。
14. 根据权利要求13所述的呼吸装置，其特征在于，所述第二驱动装置 是一个开/关驱动装置(4)。
15. 根据权利要求13或14所述的呼吸装置，其特征在于，至少所述第 二驱动装置(4)由所述电子电路(2)控制，所述电子电路至少使用所 述机抢压力作为 一输入参数。
16. 根据权利要求15所述的呼吸装置，其特征在于，第一压力传感器(9 ) 被设置在机抢内，以为所述电子电路提供一代表所述机舱压力的机抢压 力信号，并且所述电子电路通过读取所述机抢压力信号，确定一第一时 间间隔(Tl)和一第二时间间隔(T-Tl)，在一相当于所述第一时间间 隔的时间段内，所述电子电路至少操作所述第二驱动装置开启或者关 闭，然后在一相当于所述第二时间间隔的连续第二时间段内，操作所述 第二驱动装置关闭或者开启，以致在每一时刻，所述第一和第二驱动装 置中只有一个是开启的。
17. 根据权利要求16所述的呼吸装置，其特征在于，所述第一和第二时 间间隔大体对应于佩戴所述呼吸装置的所述乘客或机组人员的整数个 呼吸周期，每个呼吸周期包括一个吸气阶段和一个呼气阶段。
18. 根据权利要求17所述的呼吸装置，其特征在于， 一第二压力传感器 (7 )被设置于所述呼吸装置上，用于确定佩戴所述呼吸装置的所述乘客或机组人员的所述呼吸周期，所述电子电路适用于通过所述第二压力 传感器计算所述呼吸周期。
19. 根据权利要求13至18任一项所述的呼吸装置，其特征在于，在相 当于所述第一时间间隔和第二时间间隔的时间,殳之后，或在所述机抢压力信号的变化超出 一给定偏差时，所述电子电路重新确定所述第 一和第 二时间间隔。
20. 根据权利要求13至19中任一项所述的呼吸装置，其特征在于，所 述呼吸装置是包括一需求调节器的 一个呼吸面具。
21. 根据权利要求20所述的呼吸装置，其特征在于，所述需求调节器包 括所述第一驱动装置(60, 70 )。
22. 根据权利要求21所述的呼吸装置，其特征在于，所述第一驱动装置 是一被动的开/关装置，该被动的开/关装置对在所述呼吸装置内部的压 力与一预定压力(Pb)之间的一压力差值作出反应。
23. 根据权利要求15至20中的任一项所述的呼吸装置，其特征在于， 进一步包括一第三驱动装置(10),并且所述第一和第二驱动装置气动 连接到所述第三驱动装置，所述第三驱动装置通过控制信号进行操作， 该控制信号至少是所述机舱压力的函数，所述控制信号由所述电子电路(2 )提供。
24. —种在一载有乘客和/或机组人员(1)的飞机机舱内提供呼吸气体 的方法，所述飞机包括——可吸入气体来源(R1, R2);-至少一个与所述气体来源连接的供应管(20);——第一驱动装置(6， 60, 12),其被设置于所述供应管上，用于至少部分开启或关闭所述可呼入气体的供应；——适于一个乘客或机组人员面部的佩戴的呼吸装置(50),所述呼 吸装置与所述供应管连接；并且进一步包括一外界空气的进口 (40),所述呼吸装置为所述一个 乘客或机组人员提供可供呼吸的呼吸气体，所述呼吸气体对应于外界 空气和/或可吸入气体；——第二驱动装置(4, 11)，其被设置于所述外界空气的进口上，以至少部分开启或关闭所述外界空气的进口 ； 所述方法包括如下步骤 a)操作所述第一和第二驱动装置中的一个，使得在每一时刻，所述第一和第二驱动装置中至少有一个是关闭的。
25. 根据权利要求24所述的方法，其特征在于，步骤a)进一步包括如 下步骤al)测量所述机艙压力；以及a2 )至少随着所述已测机抢压力的函数而至少操作所述第二驱动装置。
26. 根据权利要求24至25中任一项所述的方法，其特征在于，所述第 二驱动装置是一开/关驱动装置(4)。
27. 根据上述权利要求24至26中任一项所述的方法，其特征在于，步 骤a2)进一步包括如下步骤-至少通过所述已测4几抢压力，确定一第一时间间隔(Tl)和一第二时 间间隔(T-T1 );-在一相当于所述第一时间间隔的时间段内，至少操作所述第二驱动装 置开启或者关闭；-在一相当于所述第二时间间隔的连续时间段内，操作所述第二驱动装 置关闭或者开启，使得在每一时刻，所述第一和第二驱动器中只有一个是开启的。
28. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述第一和第二时间间 隔大体对应于佩戴所述呼吸装置的所述乘客或机组人员的整数个呼吸 周期，每个呼吸周期包括一个吸气阶段和一个呼气阶段。
29. 根据权利要求28所述的方法，其特征在于， 一第二压力传感器(7) 被设置于所述呼吸装置上，所述方法进一步包括确定佩戴所述呼吸装置 的所述乘客或机组人员的所述呼吸周期的步骤。
30. 根据权利要求24至29中任一项所述的方法，其特征在于，还包括 在相当于所述第 一和第二时间间隔的时间段之后，或在所述机舱压力信 号的变化超出 一给定偏差时，重新确定所述第 一和第二时间间隔的步骤。
31. 根据权利要求24至30中任一项所述的方法，其特征在于，所述呼 吸装置是包括一需求调节器的一个呼吸面具。
32. 根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述需求调节器包括所 述第一驱动装置。
33. 根据权利要求32述的方法，其特征在于，所述第一驱动装置是一被 动的开/关装置，该装置对在所述呼吸装置的压力与 一预定压力之间的 一压力差值作出反应。
34. 根据权利要求24至33中任一项所述的方法，其特征在于，所述第 一和第二驱动装置至少随着所述机抢压力的函数而被操作。
35. 根据权利要求25至32中任一项所述的方法，其特征在于，所述飞 机进一步包括一第三驱动装置(10),所述第一和第二驱动装置气动连 接于所述第三驱动装置，并且步骤a2)进一步包括如下步骤-至少随着所述已测才几抢压力的函数而才喿作所述第三驱动装置。
全文摘要
本发明涉及用于载有乘客和/或机组人员(1)的飞机机舱的呼吸气体供应回路，包括可吸入气体来源(R1，R2)，至少与气体来源连接的供应管(20)，第一驱动装置(60，12)，被置于供应管上，用于至少部分开启或关闭可吸入气体的供应，适于佩戴于一乘客或机组人员面部的呼吸装置(50)，该呼吸装置与供应管连接，并进一步包括一外界空气的进口(40)，该呼吸装置为一个乘客或机组人员提供的呼吸气体，呼吸气体对应于外界空气和/或可吸入气体，其中外界空气的进口包括第二驱动装置(4，11)以至少部分开启或关闭外界空气的进口；并且，第一和第二驱动装置被操作，使得在每一时刻，第一和第二驱动装置中只有一个是关闭的。
文档编号A62B7/14GK101616716SQ200680056862
公开日2009年12月30日 申请日期2006年12月5日 优先权日2006年12月5日
发明者文森特·葛丽泰圣 申请人:联合技术公司
技术领域：
本发明涉及一种呼吸气体供应回路，该供应回^各用于保护飞机上 的乘客和机组成员，用于抵御在一较高的高度下的失压和/或机舱产生 烟雾而造成的危险。在飞机上发生一失压事故或产生烟雾时，为保证所述乘客和机组 人员的安全，航空条例要求所有航班都必须载有安全氧气供应回路， 该供应回路能为每位乘客和机组人员提供随着机輪高度而变化的氧 气流量。在失压事故发生后，所述机舱高度接近于飞行高度。通过机 舱高度，我们可以了解该机舱高度与机舱内维持的增压大气压力相一 致。在一增压机舱中，机舱高度值不同于所述飞行高度，该飞行高度 是飞机实际的物理高度。给定机舱高度要求的最小氧气流量 一般取决于所述飞机的性质，如是民用飞机或军事飞机、以及所述保护的持续时间和等级，例如 紧急下降、弹射、续航能力等。一种现有的用于飞机的乘客和/或机组人员的供应回路通常包括- 一可吸入气体来源，如氧气；-至少一个与所述可吸入气体来源连接的供应管；- 一连接于所述供应管的调节装置，用于控制所述可吸入气体的 供应；- 一适于佩戴于一乘客或机组人员面部的呼吸装置。该呼吸装置 与所述供应管连接，并包括一个外界空气的进口。所述呼吸装置为所 述乘客或机组人员提供一可供呼吸的呼吸气体，所述呼吸气体对应于 外界空气和/或可吸入气体。所述可吸入气体来源可以是加压氧气瓶、化学发生器、机载氧气 发生系统(OBOGS)、或任何常见的氧气来源。所述呼吸气体一般通过一呼吸装置输送给所述乘客或机组人员，该呼吸装置可以是一呼吸面 具、 一插管或其它形式。
背景技术：
在飞机上贮存氧气的需要导致了包括一需求调节器的呼吸面具 的发展，以及利用外界空气进行氧气稀释(通过混合装置)的发展。 这样的需求调节器一般供机组人员使用，并且该需求调节器可以是文献FR 2,781,381或FR 2,827,179中描述的一种气动需求调节器，或文 献WO2006/005372中描述一种电气动需求调节器。根据飞行状况， 这样的呼吸面具被当作 一 个预防措施而被佩戴，或发生紧急状况时被 佩戴，如失压事故。在一种现有的需求调节器中，所述氧气流量与所述面具佩戴者的 吸入需求相关。在每次的吸入周期中，呼吸气体被输送给所述面具佩 戴者，该呼吸气体包括可吸入气体与外界空气的混合物。所述呼吸气 体合适的氧含量被用来补偿在外界机舱压力中的任何下降。所述术语 "稀释"一般指高浓缩氧气或纯氧气气体与外界空气或稀释空气相混合。航空条例(FAR)通过所述机舱压力(或机舱高度)，进一步规定 了所述呼吸气体的最小氧含量。现有的需求调节器，不管是基于气动的或电气动的，通常都是复 杂的装置，该设备需要复杂调整与调节，或特定软件开发(当涉及到 电子设备时)，因为它们需要随着所述周围机舱压力，连续不断地调 节所述呼吸气体的氧含量。此外，气动装置的稀释通常基于一文氏管 (Ventur)系统，这样的气动装置的稀释会导致在可吸入气体来源中 产生的压力损失。因此，具有这样的需求调节器的所述呼吸面具与低 压可吸入气体来源不匹配。现在，需要能与低压气体来源一起使用的一种呼吸面具。还需要 一更为简单的呼吸面具，所述面具需要更少调整或软件的开发，并且 该呼吸面具能够被乘客和机组人员(下文称为终端用户)实际使用。进 一步需要能与这样的面具一起使用的一呼吸气体供应回路。另外，由于现有的需求调节器调节困难，因此一个保守的余量(conservative margins )被考虑以确保FAR的最小氧含量。因此，被 需求调节器输送的实际氧含量显著大于FAR数据，导致更高的耗氧量。此外，在紧急情况下，保护乘客的呼吸装置通常是简单的装置， 并且一般只为乘客提供连续的可吸入气体流。这种方法显著提高了可 吸入气体的需求量，导致高耗氧量。另外现在还需要进一步的节约氧气，无论所述氧气来自发生器或 加压源，机上氧气质量与乘客和机组人员的预计需求量直接相关。对 实际需求的氧气供应的任何优化，都会使得氧气源更加轻便，并且降 低所述飞机结构和燃料消耗的限制。因此，还需要发明一种供应回路，该供应回路能够为一终端用户 提供一种更接近于所述航空条例的可吸入气体含量的呼吸气体，用于 确保最优化的氧气来源。发明内容为此目的，本发明提供了根据权利要求1所述的一种用于载有乘 客和机组成员的飞才几机舱的呼吸气体供应回路，才艮据斥又利要求13所 述的一种呼吸面具，以及根据权利要求24所述的一种载有乘客和/或 机组人员1的飞机机舱的提供呼吸气体的方法。由于外界空气的进口或可吸入气体进口只有一个开启，这样的系 统能选择性地向所述终端用户只提供外界空气或只提供可吸入气体。 本发明基于申请人在有限次数的呼吸周期中的研究结果，所述终端用 户对所述呼吸气体中氧含量的变化不敏感。这种呼吸周期的次数一般 取决于所述终端用户所处的环境，特别是外界压力，在所述呼吸周期 中被保护的终端用户生理上对可吸入气体含量的变化不敏感。根据本发明所述的供应回路，由于不需要外界空气和可吸入气体 进行混合，从而获得了更为简单的系统，该系统能够与低压可吸入气 体一起工作，而在紧急情况中，如一失压事故，不会影响对终端用户的保护。这种简单供应回路对机组人员和乘客都适于^f吏用。
通过下述特定实施例的描述，如给出的非限定性示例，本发明的上述及其它技术特征将，将会更加明晰。所述描述参考下述附图 图1示出了根据本发明第一实施例的一用于载有乘客和机组人员的飞机的呼吸气体供应回路的示意图；图2示出了根据本发明第二实施例的一用于载有乘客和机组人员的飞机的呼吸气体供应回路的示意图；以及图3示出了根据本发明第三实施例的一用于载有乘客和机组人员的飞机的呼吸气体供应回路的示意图。
具体实施方式
图l示出，根据本发明的供应回路包括一可呼吸气体来源5,图 中以两个氧气罐Rl和R2表示。每个氧气罐在它们各自的出口处有 一减压阀，用于通过一供应管20为所述飞机上的所述乘客和机组人 员l输送所述可吸入气体。其它可吸入气体来源也可以#1用于根据本 发明的供应回路中。所述供应管延伸至一呼吸装置，下文被描述为一呼吸面具50,该 呼吸装置适于佩戴在所述终端用户的面部。如下所述，该呼吸面具被 描述为是例如，但不限于一个带有需求调节器6的面具。一外界空气的进口 40被设置于所述呼吸面具50上，使得外界空 气进入一腔35中。所述腔向所述面具出口 42才是供一呼吸气体，该呼 吸气体可选择的对应于所述可吸入气体和所述外界空气。当所述面具 用于所述乘客面部时，该用于供吸入的呼吸气体通过面具50供应给 所述机组人员或乘客1。所述腔35还被用作从所述面具出口 42呼出气体的容器。所述呼出气体通过一呼气岡8排出所述腔，当所述腔35的内部 压力增大到大于一预定值时，该呼气阀开启。所述可吸入气体通过连接所述供应管20的所述需求调节器6，进 入所述混合腔35中。所述需求调节器6包括一第一驱动装置60，用 于至少部分开启或关闭所述可吸入气体的供应。所述第一驱动装置60 可以是，例如一电阀。如图1所示的一需求调节器的示例，所述第一 驱动装置60是一调节装置，用于控制进入所述面具50的可吸入气体 的供应。所述需求调节器通过进口 44与所述腔35连接。在所述供应回路中， 一第二驱动装置4被进一步设置于所述外界 空气的进口 40上，用于至少部分开启或关闭外界空气的进口 。根据 所述供应回路的一个实施例，所述第二驱动装置4是一个开/关驱动装 置，例如， 一个开/关型电石兹阀。所述第一驱动装置60和第二驱动装置4均被操作，使得在每一 时刻，所述第一和第二驱动装置中至少有一个是关闭的。这样的特征 允许所述系统执行只供应可吸入气体阶段，或只供应外界空气阶段。这样一个供应系统一般能够弥补所述机舱压力的任何变化。根据 所述回路的一个实施例，所述第一驱动装置和第二驱动装置至少随着 所述机舱压力的函数而被操作。为此， 一第一压力传感器9被设置于所述机舱内，用于测量机舱 压力(比如以hPa (百帕斯卡)为单位)，该测量数据等于上文定义 的机舱高度(通常以英尺为单位)。所述机舱压力传感器9将一代表 所述机舱压力的机舱压力信号提供给一 电子电路2。根据所述供应回路的实施例，所述第一驱动装置和第二驱动装置 通过控制信号被操作，该控制信号至少是所述机舱压力的函数，并且 该控制信号由所述电子电路2所提供。所述压力传感器9是所述飞机内可以使用的压力传感器之一，其 数值由于连接到飞机总线上而可以使用。或者，为确保一独立于所述 飞机总线系统的可靠的所根据所述供应回路的一个实施例，所述调节装置60由所述电子电路2提供的一第一控制信号CS1驱动。所述电子电路精确产生被发 送至调节装置60的所述控制信号CS1。驱动装置4由电子电路2提 供的一控制信号CS2驱动。因此，驱动装置60和驱动装置4分别由 控制信号CS1和CS2驱动，所述控制信号至少是所述机舱压力的函 数。这样的实施例允许所述驱动装置的独立控制，用于允许只供应可 吸入气体阶段、或只供应外界空气阶段、或供应所述两种气体混合物 阶段。所述供应回路的功能如下。通过读取由压力传感器9提供的所述 机舱压力信号，电子电路2确定所述呼吸气体中可吸入气体的比率(通 常称之为F^2),例如，针对当前座舱压力值根据航空条例FAR而 确定。其它参数也可以被考虑，用于确定所述比率。为了代替如现有 装置中的使用调节装置6来输送一符合所述比率的外界空气和可吸入 气体的混合物，所述电子电路2确定两个时间间隔，；故称为第一时间 间隔Tl和第二时间间隔T-T1。所述第一时间间隔Tl对应于将"只 有可吸入气体"供应给所述呼吸装置，而所述第二时间间隔T-T1对 应于只供应外界空气。所述第 一 时间间隔与第二时间间隔的总和T是 一时间段，在此时间段中，所述终端用户生理上对所述F:02的变化不 敏感。所述时间间隔Tl和T-T1可以被表示成若干个呼吸周期。所述时间间隔使得，所述T1时间间隔内输送的可吸入气体的量 与在T-T1时间间隔内输送的所述外界空气的量的比值对应于上文所 述的比率&02。该方法是基于申请人的研究结果，该结果为在所述有 限时间间隔T内，所述终端用户对所述可吸入气体含量的变化是不敏 感的。无论-呼吸气体以合适的比率F!02输送； 或-首先在Tl时间间隔内只提供可吸入气体，随后在T-T1时间间 隔内只提供外界空气，使得在所述时间T内满足F:02;如果所述时间段T是有限的，则从生理学观点来看，对所述终端用户来说，其结果是等效的。所述时间段T可以通过测试和实验确定， 例如通过监测Pa02 (动脉血中的氧分压)，用来避免任何不必要的 低水平值。才艮据该方法，所述时间间隔Tl和T-T1可以长于一次吸气的时间 间隔，这也就是说，在一次吸气时间间隔中，吸入的气体只包括可吸 入气体或外界空气。计算所述时间间隔后，在一相当于所述第 一时间间隔Tl的时间 段内，所述电子电路2关闭所述第一驱动装置和第二驱动装置中的一 个，同时开启另一个。然后在所述时间段后，在一相当于所述第二时 间间隔T-T1的连续时间^:内，所述电子电^各2开启所述^皮关闭的驱 动装置，同时关闭所述被开启的驱动装置。在所述时间段T内的每一 时刻，所述第一驱动装置和第二驱动装置中只有一个是开启的。所获 得的呼吸气体供应周期包括一个只供应可吸入气体阶段和一个只供 应外界空气阶段。所述回路可以从前者或后者开始运行。在相当于总时间间隔T的所述时间段结束后，上述调节器重新确 定第一时间间隔和第二时间间隔。在时间间隔T结束时，电子电路2至少通过机舱压力传感器9传 来的最新信息，计算出所述可吸入气体的新比率Ft02。然后，Tl和 T-T1的新值;故计算出来，使得下一个呼吸气体供应周期可以如前所 述进行。根据所述供应回路的一个实施例，所述第一时间间隔Tl和第二 时间间隔T-T1大体对应于佩戴所述呼吸装置的所述终端用户的整数 个呼吸周期，分别为Nl和N-N1。每个呼，吸周期可以^皮定义成一个吸 气阶段和一个呼气阶段。N为所述呼吸周期的次数，在该次数中，所述终端用户生理上对所述F^2的变化不敏感。为此， 一第二压力传感器7被设置于所述呼吸装置上，用于探测 佩戴所述呼吸装置的所述终端用户的呼吸周期的特征。而且，所述电 子电路2通过第二压力传感器7可以适于计算呼吸周期。例如，所述计算可以基于在呼吸周期中的所述吸气阶段导致的压力降低和/或在 所述呼气阶段导致的压力升高。因此，在N1个呼吸周期中，只有可
吸入气体一皮供应给所述终端用户。在接下来的N-N1个周期中，只有 外界空气被供应给所述终端用户。在第N次呼吸周期(或者之前)的 呼气阶段中，电子电路2计算出新的F:02的数值，使得下一个调节程 序可以进4亍。
通过使用根据本发明的供应回路，驱动装置4和60可以正常的 开启或关闭，可以是双稳态或单稳态，或可以一皮如图2所示的一特有 的控制装置驱动，所述控制装置在下文将会详述。
才艮据所述供应回路的一个实施例，为进一步加强对所述终端用户 的安全，当由第一传感器9提供的机舱压力信号的变化 一旦超出给定 安全偏差时，所述第一时间间隔和第二时间间隔都,皮重新确定，这可 以发生在总时间间隔T结束之前。
所述阀门8可以被置于所述供应回路中，或由所述驱动装置4替 代，当一个呼气阶段被第二压力传感器7检测到时，所述驱动装置4 被电子电路2驱动开启。
上述根据本发明的供应回路的调节器允许 一 个更为经济的系统。 实际上，与现有的稀释技术相比，只供应可吸入气体阶段与只供应外 界空气阶段的交替进行能更好地控制可吸入气体的供应，在所述现有 的稀释技术中，需要考虑一个很大的佘量，用于确保达到FAR的最 低要求。所述稀释有效地被可控的、交替进行的只供应外界空气阶段 和只供应可吸入气体阶段替代，其结果使得呼吸气体的供应更接近于 FAR曲线。
根据图2所示的所述供应回路的第二实施例，用同样的参考号表 示上文所述的同样的元件。
第一驱动装置11被设置于所述外界空气的进口 40处，而第二驱 动装置12被设置在所述需求调节器6的上游。所述供应回路还进一 步包括第三驱动装置10,该第三驱动装置由一控制信号操作，所述控 制信号至少是所述机舱压力的函数，所述控制信号由电子电路2提供。如所述第一实施例，第一压力传感器9被设置于所述机舱内，用于测 量所述机舱压力，并且将 一代表机舱压力的机舱压力信号传递给所述 电子电路。根据第二实施例，所述第一驱动装置11和第二驱动装置
12气动连接于所述第三驱动装置10,该第三驱动装置可以是一电力
4空制阀，例3口， 一电》兹阀。
根据第二实施例，所述第一驱动装置11和第二驱动装置12是气 动装置，通常其中一个关闭时另一个开启。而且，所述电子电路2通 过读取由传感器9提供的所述机舱压力信号，以及计算出前述的可吸 入气体的比率，确定第一时间间隔Tl和第二时间间隔T-T1。在一相 当于T1的时间段内，所述第三驱动装置IO并不被运行。所述第一驱 动装置和第二驱动装置维持在正常状态，即开启或关闭。
所述正常开启的第一驱动装置或第二驱动装置分别允许可吸入 气体或外界空气进入所述混合腔35。在所述随后的时间间隔T-T1内， 所述第三驱动装置10被电子电路2操作，使得关闭所述正常开启的 驱动装置，并且开启所述正常关闭的驱动装置。因此，在每一时刻所 述第一驱动装置11和第二驱动装置12中只有一个是开启的。
由于各自的活塞装置110和120，所述驱动装置11、 12可以由所 述第三驱动装置10进行气动地操作。更具体地，所述活塞组件110 和120被可操作地(operatively)，即气动地，分别连接于驱动装置 10和20。根据所述供应回路的第二实施例，所述第一驱动装置和第 二驱动装置实际上是间接地(通过所述第三驱动装置)至少通过所述 机舱压力的函数而被操作。
例如，每个活塞装置包括一滑岡腔(piston chamber),该滑阀腔可 以被连接至所述大气或其它具比所述大气高的压力级别的氧气来源。 为此，驱动装置IO还被连接至所述供应管20。由于所述驱动装置10 与两个滑阀腔都连接，它用来将所述滑阀腔内的压力从外界空气的压 力水平转换到可吸入气体的压力水平。
在所述呼吸气体供应周期的一个阶段中，所述活塞装置110和 120的滑阀腔被连接至所述大气，即所述第三驱动装置10并非由电子电路2操作和/或不连接至大气。所述第一驱动装置ll和第二驱动装 置12处于它们的初始状态(其一正常开启而另一个正常关闭)。只
有所述正常开启的驱动装置允许气体进入腔35中。在所述所获得的 呼吸气体供应周期的另一个阶段中，第三驱动装置IO通过来自电子 电路2的一个信号连接至所述供应管20，并且活塞装置扩张，使得驱 动所述正常开启的驱动装置进入关闭状态，而驱动所述正常关闭的驱 动装置进入开启状态。另一种气体被送入腔35中。在每一时刻，可 吸入气体和外界空气中只有一种被送入腔35中。
如果在很高的巡航高度发生突发失压事故时，只启动氧气周期的 呼吸气体的供应是可取的。纯氧气的周期数应当足以保证所述机组人 员和乘客的安全。上述经济的调节方法将在飞机到达其改航高度 (diversion altitude)时被执行，该改航高度是飞机在发生所述事故后必 须返回到的一较低高度。
PID ( proportional, integral, derivative: 比侈'J、积、分、樣么分)才莫^: 可以被包含在电子电路2中，用于产生精确所述控制信号，所述驱动 信号用来驱动所述不同驱动装置。
客使用的具有连续流量调节器的面具或呼吸面具。
图3示出了一第三实施例，其中与上述其它实施例中同一种或同 样的元件具有同样的参考号。
所述腔35通过其进口 40接收外界空气。所述进口 40的开关通 过如上述实施例中的驱动装置4控制。所述驱动装置4通过控制信号 CS2被操作，该控制信号CS2至少是所述机舱压力的函数，并且该控 制信号CS2由所述电子电路2所提供。如前所述的电子电路2从所述 压力传感器9处接收到一机舱压力信号，并从所述第二压力传感器7 处接收到 一 腔内压力信号。所述电子电路2使用所述腔内压力信号监 测所述终端用户1的呼吸节奏(breathing rhythm )。
根据第三实施例，所述需求调节器6与所述可吸入气体的所述供 应管20直接连接，并且作为开/关装置使用。该实施例中所述供应回路的操作基于这样的事实，即所述调节需 求器通常处于关闭状态，并在呼吸阶段中打开，在该阶段中，所述腔
35的内部压力低于一预定压力值Pb。所述需求调节器6包括一个连 接隔膜82的阀。所述隔膜将压力为恒定值Pb的第一区84与压力值 为Pa的第二区86分隔开。
由于所述区86连接至所述呼吸装置，所述压力值随所述终端用 户的呼吸而变化。当所述终端用户吸气，并且进口 40关闭时，所述 压力Pa降低，而当所述用户呼气时，所述压力值Pb增加。当所述压 力值Pa降至低于所述第一区84的压力值Pb时，所述隔膜推动阀80 至开启状态。
当所述驱动装置4开启时，所述腔35内部的压力大于所述设定 压力值Pb。实际上，Pb是被确定的，使得只有在一呼吸阶段且所述 驱动装置4处于关闭状态时，所述腔35内的压力低于Pb。
2006/005372中所描述的。
本领域的普通技术人员可以理解，所述需求调节器6作为一个被 动的驱动装置使用，用于开启或关闭所述可吸入气体回路20。
通过上述实施例及附图对本发明进行的具体描述，这些阐述和描 述被认为是说明性的或典型性的，但没有限制性，本发明并不局限于 已描述的实施例。
例如，在以上描述中，驱动装置4和调节装置6被置于呼吸面具 中。在一变化实施例中，这些特征可以;故置于所述面具上游的所述供 应管处。
在现有阐述中，所述调节装置6驱动所述可吸入气体，以供应面 具50。由于控制信号是基于所述机舱压力的，本领域的普通技术人员 可以简单地将发明中的教导应用于一调节装置，该调节装置可以调节 供应纟合一组面具50的所述可吸入气体。
通过所述附图、已公开的信息和所附的权利要求，上述公开的实 施例的其它变化实施例可以-波本领域的普通4支术人员理解并实施。在本发明的权利要求中，"包括(comprising)" —词并没有排除其它的组 件，并且不定代词"一 (a)"或"一个(an)"不排除多个。
权利要求
1.一种用于载有乘客和/或机组人员(1)的飞机机舱的呼吸气体供应回路，包括-一可吸入气体来源(R1，R2)；-至少一个与所述气体来源连接的供应管(20)；-一第一驱动装置(6，60，12)，其被设置于所述供应管上，用于至少部分开启或关闭所述可吸入气体的供应；-一适于一个乘客或机组人员面部佩戴的呼吸装置(50)，所述呼吸装置与所述供应管连接；并且进一步包括一外界空气的进口(40)，所述呼吸装置为所述一个乘客或机组人员提供可供呼吸的呼吸气体，所述呼吸气体对应于外界空气和/或可吸入气体；-所述外界空气的进口进一步包括一第二驱动装置(4，11)，用于至少部分开启或关闭所述外界空气的进口；以及-所述第一驱动装置和第二驱动装置均被操作，使得在每一时刻，所述第一驱动装置和第二驱动装置中至少有一个是关闭的。
2. 根据权利要求1所述的回路，其特征在于，所述第二驱动装置是一开 /关驱动装置(4)。
3. 根据权利要求1或2所述的回路，其特征在于，所述第二驱动装置(4 ) 至少由所述电子电路(2)控制，所述电子电路至少使用所述机抢压力 作为一输入参数。
4. 根据权利要求3所述的回路，其特征在于，第一压力传感器(9)被 设置在所述机抢内，以为所述电子电路提供一代表所述机舱压力的机抢 压力信号，并且所述电子电路读取所述机舱压力信号，确定一第一时间 间隔(Tl)和一第二时间间隔(T-T1),在一相当于所述第一时间间隔 的时间段内，所述电子电路至少操作所述第二驱动装置开启或者关闭， 然后在一相当于所述第二时间间隔的连续第二时间段内，操作所述第二 驱动装置关闭或者开启，以致在每一时刻，所述第一和第二驱动装置中 只有一个是开启的。
5. 根据权利要求4所述的回路，其特征在于，所述第一和第二时间间隔 大体对应于佩戴所述呼吸装置的所述乘客或机组人员的整数个呼吸周期，每个呼吸周期包括一个吸气阶段和一个呼气阶段。
6. 根据权利要求5所述的回路，其特征在于， 一第二压力传感器(7) 被设置在所述呼吸装置上，用于确定佩戴所述呼吸装置的所述乘客或机 组人员的所述呼吸周期，所述电子电路(2)适用于通过所述第二压力 传感器计算所述呼吸周期。
7. 根据权利要求4至6中任一项所述的回路，其特征在于，在相当于所 述第 一 时间间隔和第二时间间隔的时间段之后，或当所述机抢压力信号 的变化超出 一给定偏差时，所述电子电路重新确定所述第 一和第二时间 间隔。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的回路，其特征在于，所述呼吸装置 是包括一需求调节器(6)的一个呼吸面具。
9. 根据权利要求8所述的回路，其特征在于，所述需求调节器包括一第 一驱动装置(60, 70 )。
10. 根据权利要求9所述的回路，其特征在于，所述第一驱动装置是一 被动的开/关装置，该装置对在所述呼吸装置(50)内部的压力与一预 定压力(Pb)之间的一压力差值作出反应。
11. 根据上述权利要求中任一项所述的回路，其特征在于，所述第一和 第二驱动装置至少随着所述机艙压力的函数而被操作。
12. 根据权利要求4至9中任一项所述的回路，其特征在于，进一步包 括一第三驱动装置(10),并且所述第一和第二驱动装置气动连接到所 述第三驱动装置，所述第三驱动装置通过所述控制信号进行操作，所述 控制信号至少是所述机舱压力的函数，该控制信号由所述电子电路(2) 提供。
13. —种呼吸装置(50),用于为飞机机抢内的乘客或机组人员(l)提 供对应与外界空气和/或可吸入气体的可供呼吸的呼吸气体，并且在紧 急情况下适于所述乘客或机组人员的面部佩戴，所述呼吸装置通过至少 一个供应管(20)与一可吸入气体来源(R1,R2)连接，它包括——第一驱动装置(6， 60, 12),该装置净皮设置于所述供应管上，用-包括一第二驱动装置(4, 11)的外界空气的进口 (40),用于至少 部分打开或关闭所述外界空气的进口；以及-所述第一和第二驱动装置均被操作，使得在每一时刻，所述第一和 第二驱动装置中至少有一个是关闭的。
14. 根据权利要求13所述的呼吸装置，其特征在于，所述第二驱动装置 是一个开/关驱动装置(4)。
15. 根据权利要求13或14所述的呼吸装置，其特征在于，至少所述第 二驱动装置(4)由所述电子电路(2)控制，所述电子电路至少使用所 述机抢压力作为 一输入参数。
16. 根据权利要求15所述的呼吸装置，其特征在于，第一压力传感器(9 ) 被设置在机抢内，以为所述电子电路提供一代表所述机舱压力的机抢压 力信号，并且所述电子电路通过读取所述机抢压力信号，确定一第一时 间间隔(Tl)和一第二时间间隔(T-Tl)，在一相当于所述第一时间间 隔的时间段内，所述电子电路至少操作所述第二驱动装置开启或者关 闭，然后在一相当于所述第二时间间隔的连续第二时间段内，操作所述 第二驱动装置关闭或者开启，以致在每一时刻，所述第一和第二驱动装 置中只有一个是开启的。
17. 根据权利要求16所述的呼吸装置，其特征在于，所述第一和第二时 间间隔大体对应于佩戴所述呼吸装置的所述乘客或机组人员的整数个 呼吸周期，每个呼吸周期包括一个吸气阶段和一个呼气阶段。
18. 根据权利要求17所述的呼吸装置，其特征在于， 一第二压力传感器 (7 )被设置于所述呼吸装置上，用于确定佩戴所述呼吸装置的所述乘客或机组人员的所述呼吸周期，所述电子电路适用于通过所述第二压力 传感器计算所述呼吸周期。
19. 根据权利要求13至18任一项所述的呼吸装置，其特征在于，在相 当于所述第一时间间隔和第二时间间隔的时间,殳之后，或在所述机抢压力信号的变化超出 一给定偏差时，所述电子电路重新确定所述第 一和第 二时间间隔。
20. 根据权利要求13至19中任一项所述的呼吸装置，其特征在于，所 述呼吸装置是包括一需求调节器的 一个呼吸面具。
21. 根据权利要求20所述的呼吸装置，其特征在于，所述需求调节器包 括所述第一驱动装置(60, 70 )。
22. 根据权利要求21所述的呼吸装置，其特征在于，所述第一驱动装置 是一被动的开/关装置，该被动的开/关装置对在所述呼吸装置内部的压 力与一预定压力(Pb)之间的一压力差值作出反应。
23. 根据权利要求15至20中的任一项所述的呼吸装置，其特征在于， 进一步包括一第三驱动装置(10),并且所述第一和第二驱动装置气动 连接到所述第三驱动装置，所述第三驱动装置通过控制信号进行操作， 该控制信号至少是所述机舱压力的函数，所述控制信号由所述电子电路(2 )提供。
24. —种在一载有乘客和/或机组人员(1)的飞机机舱内提供呼吸气体 的方法，所述飞机包括——可吸入气体来源(R1, R2);-至少一个与所述气体来源连接的供应管(20);——第一驱动装置(6， 60, 12),其被设置于所述供应管上，用于至少部分开启或关闭所述可呼入气体的供应；——适于一个乘客或机组人员面部的佩戴的呼吸装置(50),所述呼 吸装置与所述供应管连接；并且进一步包括一外界空气的进口 (40),所述呼吸装置为所述一个 乘客或机组人员提供可供呼吸的呼吸气体，所述呼吸气体对应于外界 空气和/或可吸入气体；——第二驱动装置(4, 11)，其被设置于所述外界空气的进口上，以至少部分开启或关闭所述外界空气的进口 ； 所述方法包括如下步骤 a)操作所述第一和第二驱动装置中的一个，使得在每一时刻，所述第一和第二驱动装置中至少有一个是关闭的。
25. 根据权利要求24所述的方法，其特征在于，步骤a)进一步包括如 下步骤al)测量所述机艙压力；以及a2 )至少随着所述已测机抢压力的函数而至少操作所述第二驱动装置。
26. 根据权利要求24至25中任一项所述的方法，其特征在于，所述第 二驱动装置是一开/关驱动装置(4)。
27. 根据上述权利要求24至26中任一项所述的方法，其特征在于，步 骤a2)进一步包括如下步骤-至少通过所述已测4几抢压力，确定一第一时间间隔(Tl)和一第二时 间间隔(T-T1 );-在一相当于所述第一时间间隔的时间段内，至少操作所述第二驱动装 置开启或者关闭；-在一相当于所述第二时间间隔的连续时间段内，操作所述第二驱动装 置关闭或者开启，使得在每一时刻，所述第一和第二驱动器中只有一个是开启的。
28. 根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述第一和第二时间间 隔大体对应于佩戴所述呼吸装置的所述乘客或机组人员的整数个呼吸 周期，每个呼吸周期包括一个吸气阶段和一个呼气阶段。
29. 根据权利要求28所述的方法，其特征在于， 一第二压力传感器(7) 被设置于所述呼吸装置上，所述方法进一步包括确定佩戴所述呼吸装置 的所述乘客或机组人员的所述呼吸周期的步骤。
30. 根据权利要求24至29中任一项所述的方法，其特征在于，还包括 在相当于所述第 一和第二时间间隔的时间段之后，或在所述机舱压力信 号的变化超出 一给定偏差时，重新确定所述第 一和第二时间间隔的步骤。
31. 根据权利要求24至30中任一项所述的方法，其特征在于，所述呼 吸装置是包括一需求调节器的一个呼吸面具。
32. 根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述需求调节器包括所 述第一驱动装置。
33. 根据权利要求32述的方法，其特征在于，所述第一驱动装置是一被 动的开/关装置，该装置对在所述呼吸装置的压力与 一预定压力之间的 一压力差值作出反应。
34. 根据权利要求24至33中任一项所述的方法，其特征在于，所述第 一和第二驱动装置至少随着所述机抢压力的函数而被操作。
35. 根据权利要求25至32中任一项所述的方法，其特征在于，所述飞 机进一步包括一第三驱动装置(10),所述第一和第二驱动装置气动连 接于所述第三驱动装置，并且步骤a2)进一步包括如下步骤-至少随着所述已测才几抢压力的函数而才喿作所述第三驱动装置。
全文摘要
本发明涉及用于载有乘客和/或机组人员(1)的飞机机舱的呼吸气体供应回路，包括可吸入气体来源(R1，R2)，至少与气体来源连接的供应管(20)，第一驱动装置(60，12)，被置于供应管上，用于至少部分开启或关闭可吸入气体的供应，适于佩戴于一乘客或机组人员面部的呼吸装置(50)，该呼吸装置与供应管连接，并进一步包括一外界空气的进口(40)，该呼吸装置为一个乘客或机组人员提供的呼吸气体，呼吸气体对应于外界空气和/或可吸入气体，其中外界空气的进口包括第二驱动装置(4，11)以至少部分开启或关闭外界空气的进口；并且，第一和第二驱动装置被操作，使得在每一时刻，第一和第二驱动装置中只有一个是关闭的。
文档编号A62B7/14GK101616716SQ200680056862
公开日2009年12月30日 申请日期2006年12月5日 优先权日2006年12月5日
发明者文森特·葛丽泰圣 申请人:联合技术公司
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