用于氧流量的电子调节的能量收集的制作方法
【专利摘要】一种用于为飞机的紧急供氧系统的氧调节、测量或控制设备供电的方法和系统。乘客安全单元包括连接至氧供应源的流量控制装置，以及将废弃能量转化为可存储在能量存储装置中的电能的能量收集装置。使用从废弃能量中获得的电能使用能量存储装置为氧流量的控制供电。
【专利说明】用于氧流量的电子调节的能量收集
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年12月20日提交的美国临时专利申请号61/918，910和于2014年12月15日提交的美国非临时申请号14/570，695的优先权，所述的申请的全文以引用方式并入本文中。
【背景技术】
[0003]本发明整体涉及一种为对于飞机中紧急供氧的氧供应/调节系统供电的方法，以及用于检测或控制所述氧调节系统的能量收集和存储设备。
[0004]氧系统(如许多气体供应系统)被广泛应用于许多不同的领域(包括医疗、工业、商业)中，特别是在运输领域中。例如，当减压在高海拔下发生在飞机内部时，氧气的水平急剧下降。在这种情况下，飞机配备有紧急系统以供应必要的氧气，以维持乘客需求，同时飞机下降到低海拔直到不再需要氧气供应人工方法。在这种情况下，必须携带以供应乘客需求的氧是有限的，并且由于该原因，行业始终追求使用氧调节系统供应应急供氧的更有效的方法。
[0005]在上述的示例中，间歇释放气体的氧调节系统(具体地，基于脉冲或饱和度的系统)提高对乘客的供氧效率。这些系统需要在飞机上存储较少的氧气，进而转化为飞机的较少固定重量并且降低成本。此外，脉冲系统是当启动呼吸循环时仅使用电力的被动系统。即，每个呼吸循环供应有小的氧剂量并且氧流量的存在由照明信号指示。在飞机的紧急供氧系统中对于减重的持续需要，以及在紧急情况期间所需要的供电系统的额外燃料的限制，继续要求通常为飞机部件并且特别地为供氧系统供电的更有效的方法。本发明通过利用来自飞机周围环境的环境或剩余能量解决这一需要以为氧气测量/调节系统供电。
[0006]Voege等人的美国专利7，298，280，标题为“点燃流体流量指示装置(LightedFluid Flow Indicat1n Apparatus)”，其内容通过引用并入本文，其公开用于氧供给管的指示器，当气体正流经管时，当管已经从供应源断开连接时，或当由于在气体供应源中泄漏或压降而在管中的压力已经下降到低于预定的水平时，该指示器提供可视、可听或其他指不O
【发明内容】
[0007]飞机(如同任何其他交通工具)具有多个电气部件和机械部件，并且这些装置的不断运行以产生振动、热和光的形式的未使用的“废弃”能量。本发明为将这种废弃能量转化为电力的能量收集装置，该电力然后能够在飞机中(如在供氧系统中)被再利用。本发明的废弃能量收集系统通过消除对飞机内额外的电源线的需要而降低飞机的总重量，因为能量收集器可以位于靠近每个氧输送站，其也被称为“乘客服务单元”(或PSU)。对于每个PSU系统具有独立能量存储可以释放飞机在紧急情况(包括传统的飞机电源的故障)下可以使用的能源。
[0008]本发明包括能量收集装置，其可位于PSU附近。能量收集装置能够包括压电转换器、光伏转换器、热电转换器或其他此类将废弃能量(如振动、热或光)转化为可存储电能的能量转换装置。根据能量收集装置的类型，在飞机中的来自周围环境的振动能/光子能/热能被转换为电荷，其进而由控制器面板和电能存储装置(电池、电容器、燃料电池)转换成直流电流。能量存储装置被选择以在没有之前由能量收集装置充电的要求下，具有存储足够大小的电荷以为PSU目标系统(为氧脉冲系统、信号/警报产生系统，等)供电的能力。在需要立即供氧的紧急情况下，所存储的电荷能够在无预先充电或补充电力的情况下立即且充分操作该系统。因此，能量收集装置为整个飞行保持能量存储装置上的电荷，并且该系统始终没有用二次供电要求激活。当在机舱压力下发生意外损失时，传感器检测到压降并且发送信号到PSU的控制器面板以启动系统的激活。含有氧气面罩的门将会通过打开机制而打开，并且氧气将开始通过面罩流动，其中每个电气装置通过存储在能量存储装置中的能量供电。
[0009]结合附图，本发明的其它特征和优点将根据以下【具体实施方式】变得更加显而易见，其以举例的方式示出本发明的操作。
【附图说明】
[0010]图1是对于供氧系统的能量收集系统的示意图。
【具体实施方式】
[0011]虽然本发明在乘客供氧系统的环境中描述，但是本发明不限于这种应用，并且能够起到与不需要经常或间歇低需求电力的飞机子系统相关的许多功能。因此，本发明适当地解释为涵盖了能够从本发明中受益的大量能量系统。
[0012]图1示出用于为飞机上的乘客氧输送站提供功率的能量收集系统。能量收集系统利用环境能量(如振动、热量、光等)，并且将这种“废弃”能量转化为存储的电能。能量收集系统3 (其可为压电的、光伏的、热电的等)被定位在能量客户端(如PSU)附近，其可存储在飞机上的乘客座位的上方。能量收集装置3根据转化器的类型将来自周围环境的振动能/光子能/热能I转化为电荷。振动能量收集器操作，使得机械能(例如，采用的外力或加速)被转化为在主结构中的机械能。然后通过压电元件将后者转化为电能，并且最终以电气形式转移到存储装置。光伏器件将照射光转化为电能，其然后被存储在电气存储装置中。热电转化器将环境热量转化为电能，其能够被存储在电气存储装置中，如在授予Fleurial等的美国专利6,787,691，标题为“微制造的热电发电设备(Microfabricated Thermoelectric Power-Generat1n Devices)”中所描述的，其内容以引用方式并入本文中。
[0013]然后，由收集装置3产生的电荷通过能量收集控制器面板7'被转化为直流电流，其进而被用于为能量存储装置5(如电池、电容器或燃料电池)充电。能量存储装置5被选择以在不需要被能量收集器先前充电的情况下，收集并且保持足够大的电荷以为PSU目标系统(如，氧脉冲、信号、传感器、警报等)供电。在立即需要氧的紧急情况下也是如此，该系统将能够在能量收集器3能够提供激活PSU目标系统所需最小能量之前立即供应氧气。能量收集器装置3将继续在整个飞行期间为能量存储装置5充电。
[0014]当解压缩事件在飞机中发生时，压力传感器15读取机舱压力P，并且如果压力P在对于当前高度的特定值以下，则发送测量信号16至PSU 20的控制器面板7。测量信号16的接收触发在供氧调节系统11中的氧生成，以及开门机制9。然后控制器面板7引导来自能量存储装置5的DC电流以为供氧调节系统11供电，启动流动到可用于乘客的氧面罩(未示出)。在主电源无效或不足以处理所需负载的紧急情况或其它应急情况下，也能够提供辅助电源25。
[0015]当以上所述实施例被示出用于监测氧系统并且启动该系统二者时，本发明也能够各自用于两个应用中。因此，本发明用作一种为对于飞机中紧急供氧的氧调节、测量或控制器装置供电的方法，以及用于所述氧调节系统的能量收集和存储设备。这里，该系统只使用能量收集的电力，并因此是自供电的。飞机的供氧系统能够被实施，其中每个呼吸循环供应有氧剂量并且氧流量的存在由照明信号指示。该系统也能够用合适的传感器以检测对使用者呈现的浓度和使用者的氧饱和度。然后这种数据/信息能够用于控制氧到全体人员和乘客的可变分配。发电方法也能够在通过机舱的区域(环境控制系统、空气抓紧器(gasper)/管道、增压设备)中利用以收集(生成)并存储用于生命保障系统的目的电力。
[0016]本发明具有许多有益效果，包括用于气体流量调节的目的消除辅助电源接线到PSU或其它装置/系统(例如，全体人员面罩)的需要。本发明还具有在不存在任何电力连接至子系统时更简单的存储容器的有益效果。乘客的安全性也提高，因为不存在与氧气供应相邻的电源，并且由于消除布线和电气系统的其它部件导致的重量减轻导致为飞机运营商节约成本。
[0017]前面的描述旨在仅为说明性的，并且不应被解释为以任何方式限制。相反，本领域普通技术人员将容易设想许多变型和修改，并且本发明的范围旨在涵盖所有此类修改和变型。本发明的范围仅由以下权利要求的文字使用它们的普通和习惯含义适当的限制。
【主权项】
1.一种用于为飞机的紧急供氧系统的氧调节、测量或控制设备供电的方法，所述方法包括: 接近乘客提供乘客安全单元，所述乘客安全单元包括流量控制装置； 将氧供应源连接到所述流量控制装置； 接近所述乘客安全单元提供能量收集装置，所述能量收集装置将选自振动、热和光的能量转换为电能； 将从所述能量收集装置获得的所述电能存储在能量存储装置中；并且 当需要所述流量控制装置时，使用所述能量存储装置为所述流量控制装置供电。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述能量收集装置为压电转换器。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述能量收集装置为热电转换器。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述能量收集装置为光伏转换器。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述流量控制装置仅使用来自所述能量收集装置的能量。6.根据权利要求1所述的方法，其中氧的释放由照明信号指示。7.—种用于对乘客的飞机紧急供氧系统的氧流量控制系统，其包括: 用于将环境能转换成电能的能量收集装置； 耦合至所述能量收集装置的电路控制板； 用于存储从所述能量收集装置产生的电能的电能存储装置； 用于检测飞机机舱气压的气压传感器； 乘客安全单元，其用于在接收所选择的来自所述气压传感器的信号，控制由所述电能存储装置供电的氧流量的流动时接收来自所述气压传感器的信号并且启动所述氧流量到乘客。8.根据权利要求7所述的氧流量控制系统，其中所述能量收集装置将振动能量转化为电能。9.根据权利要求7所述的氧流量控制系统，其中所述能量收集装置将光能转化为电能。10.根据权利要求7所述的氧流量控制系统，其中所述能量收集装置将热能转化为电會K。11.根据权利要求7所述的氧流量控制系统，其还包括耦合到所述电能存储装置的补充电力供应源。12.根据权利要求7所述的氧流量控制系统，其中所述电能存储装置被选择以在没有进一步充电的情况下，保持足够大小的电荷以为所述乘客安全单元供电。13.根据权利要求7所述的氧流量控制系统，其中所述乘客安全单元包括控制器面板，其控制门打开机制并且引导电力从所述电能存储装置到调节氧流量的流量控制装置。
【文档编号】A62B7/14GK105828887SQ201480068476
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月17日
【发明人】A·埃利奥特, D·戴维斯, K·布兹
【申请人】Be航天公司