JP2007516888A - 航空旅客機における供給空気温度の制御方法 - Google Patents

Abstract

航空旅客機(１０)のキャビン領域に供給される供給空気温度の制御方法によって、キャビン領域における大気温度測定値を温度センサシステム(２４)を用いて測定する。供給空気の温度は、大気温度の適正値に対する大気温度測定値の偏差に応じて制御される。本発明によれば、大気温度測定値は、キャビン領域内の異なる点における多数の個々の温度値から推定される。一つの例としては、キャビン区画内の個々の温度値を定めるために使用される温度センサシステムは、当該キャビン区画に設置された多数の目立たない温度センサ(２４)を含み、それらの各温度センサが個々の温度値を提供する。さらには温度センサ(２４)は当該キャビン区画の全体の長さに沿って等間隔に配置されることが好ましい。

Description

本発明は航空旅客機の供給空気温度の制御に関する。ここでいう「制御」とは、厳密な制御システムに限定することは全く意図しておらず、従ってフィードバックループのない制御システムによって所望の値が直接設定される。また全く対照的に、本発明の構成における「制御」という用語は調整をも意味し、従って調整差は、適正値と記録された実現値とを比較することで求められ、これを調整器に入力する。

快適な雰囲気は、市場において優勢な航空会社になるためには、現代の航空旅客機の重要な基準である。快適な雰囲気の鍵となる要因は機体キャビン内の大気温度である。この温度はキャビンに送り込まれる供給空気の温度によって調整される。

航空旅客機内のキャビンをいくつかのキャビン区画に細分化し、各々のキャビン区画に、各々のキャビン区画固有の供給ラインから空気を供給することが標準的な慣行である。このため、各々のキャビン区画は固有の温度調整回路を有する。この温度調整回路は、キャビン内の大気温度が必要とされる適性値となるように、当該キャビン区画内の供給空気の温度を調整する。このようにして、それぞれのキャビン区画の大気温度を特に目的とする値に調整することができる。

しかし、従来は、必ずしもキャビン全体に快適な大気温度が供給できるとは限らないことが分かっている。特に、異なる区画の調整回路は上記のように正確に作動しているのにも関わらず、多くのキャビン区画では温度が高過ぎることがある一方で、他のキャビン区画では温度が低すぎ、また同時に、他のキャビン区画では適度な温度になることがあり得ることが分かっている。

したがって、本発明の目的は、航空旅客機のキャビン全体に、確実かつ快適な大気温度を供給することを可能とすることにある。

この問題を解決するため、本発明は、航空旅客機のキャビン領域に供給される供給空気の温度を制御する方法において、温度センサシステムがキャビン領域の大気温度測定値を取り出し、大気温度の適正値に対する大気温度測定値の偏差に応じて供給空気の温度を制御することを特徴とする方法を提案する。本発明によれば、大気温度測定値を、キャビン領域内の種々の位置における多数の個々の温度値から推定することが提案されている。

本発明に従う解決方法によれば、航空機の特定のキャビン領域における大気温度を要求される目的値に制御するために、キャビン領域内の異なる位置における大気温度を反映する、いくつかの個々の温度値を測定する。次に、大気温度測定値を個々の温度値から推定し、そしてこれを基準値と比較する。基準値は、キャビン領域内の目的温度、または適正温度を与える。次いで、大気温度測定値と基準値との差を、供給空気温度の調整回路に制御差として送る。

それゆえ本発明に従う解決方法により、いくつかの異なった位置における個々の値は、大気温度の適正値と後で比較される温度値を与える。しかしながら伝統的な解決方法によると、目立たない場所にある単一の温度センサによって、各キャビン区画内において、一定の時間間隔で、温度測定が行われる。キャビン内の空気は時に比較的に不安定であり、この不安定な空気は、キャビン区画において温度センサによって測定された値に対応した変動をもたらすかもしれないということが分かった。各キャビン区画に１個の温度センサしかない場合、供給空気の温度に、対応した強い変動をもたらす。

また、旅客機内の同一のキャビン区画内でも、１個のみの温度センサでは記録することのできない明瞭な温度差が起こり得ることも分かっている。したがって、センサの設置位置における温度はキャビン区画全体の平均温度を代表していないということにもなり得る。このことは、要求された目標温度が温度センサの設定位置では事実上達成されているが、当該キャビン区画に座っている乗客の温度に関する反応は顕著に異なり、暑すぎると感じたり寒すぎると感じたりすることがあるということを意味している。それゆえ乗客にとっての飛行の快適さはそれに相応して低いものとなる。

一方で、局所的で周期的な温度の変動による強い影響は、少なくとも、特定のキャビン領域内の異なる位置における、いくつかの代表的な個々の温度値を使用することで減らすことができる。また、個々の温度値から推定された大気温度測定値は、単一の目立たないセンサによる測定値よりも、当該キャビン領域の全体的な温度をより良く代表することができる。局所的な温度障害への応答を低減しているので、乗客にとっての快適な周辺雰囲気をキャビン全体に確実に実現することができる。

個々の温度値は、少なくとも部分的に、航空機の長さに沿って、互いに所定の距離をおいたキャビン領域内の位置で測定することができる。また、個々の温度値の少なくともいくつかについては、航空機の横方向に、互いに所定の距離をおいたキャビン領域内の位置で測定することも可能である。

大気温度測定値を、個々の温度値の少なくとも一部を用いることで求めることが適当である。最も簡便な方式では、全ての個々の温度値を使用した等価平均計算が行われる。例えば、調査により、キャビン領域内のある観測点において他の観測点よりも一時的な温度の変動が起きやすいことが判明した場合には、異なる個々の温度値には、当然異なる重み付けがされる。これらの点における個々の温度値は、他の個々の温度値に比べて、大気温度測定値に対する影響の少ない温度変動を示す可能性が高い。

算術平均以外の他の計算方法も基本的には可能であり、例えば幾何平均とするこができる。平均値を出すことで、一つのセンサの位置における局所的な温度障害が、供給空気の給気温度に及ぼす影響を低減することができる。

好ましい実施態様では、個々の温度値は少なくとも一つの基準値と比較される。基準値に関するある一定の条件に合致する個々の温度値だけを、大気温度測定値に含める。このようにして、特に顕著な干渉や歪曲を受ける個々の温度値を取り除くことができる。

本発明はまた、いくつかのキャビン区画に分割され、各キャビン区画は固有の供給ラインから供給空気が供給される航空旅客機にも関する。本発明によれば、このような航空機は、少なくともいくつかのキャビン区画について、当該キャビン区画内の異なる地点に対して、多数の個々の温度値を決める温度センサシステムと、温度センサシステムに接続され、キャビン区画の個々の温度値から大気温度測定値を推定し、かつ大気温度適正値に対する、このキャビン区画の大気温度測定値の偏差に応じて、このキャビン区画に供給される供給空気の温度を制御するために設置された電子制御ユニットを含む。

温度センサシステムは、このキャビン区画に多数の目立たない温度センサを含むことができ、それらはそれぞれキャビン区画の温度値を決めるための個々の温度値を提供する。

以下では、添付の図表を参照しながら本発明をより詳細に説明する。

図１は全体として１０で示される航空旅客機の一例を示しており、そのキャビンは、航空機１０の長さに沿って順次連続する、複数のキャビン区画に細分化される。ここでキャビンとは、乗客と乗務員が乗っている、航空機１０の内部空間を表す。図示された例では、航空機１０のキャビンは６つの区画に細分化され、その長さと範囲が図１において矢印によって示されている。これらの区画は互いを離して区分した区画ではない。むしろ、このキャビン区画という語は、固有の供給空気の供給回路を持ったキャビン内の区画を表す。このキャビン区画はまた、温度制御区画と同一視しても良い。

主供給ライン１２はそれぞれのキャビン区画に割り当てられ、当該キャビン区画にはこれによって供給空気が供給される。キャビン区画の数に従い、図１に示す例では６つの主供給ライン１２が設けられている。主供給ラインは混合室１４に接続され、ここから主供給ラインは供給空気を供給される。各主供給ライン１２から供給された空気は、キャビン内部の吹き出し口システム１６（図２）を経て当該のキャビン区画に送り込まれる。図２の矢印は、キャビン内に送り込まれた供給区空気の流れ方向を概略的に示している。一般に、供給空気は、例えば手荷物用の収納ロッカー２０付近の、図２では１８によって同定されるキャビンの上部に送り込まれることが分かる。供給空気は乗客席２２を通って流れ、キャビン１８の床高さにある側面に排出される。

送り込まれた供給空気の温度によりキャビン１８の内部の大気温度が決まる。キャビン１８内の快適な雰囲気を作るために、それぞれのキャビン区画の供給空気温度を、当該キャビン区画の大気温度が所望の目標値となるように、温度制御回路を用いてそれぞれ制御する。このため、各キャビン区画には複数の温度センサ２４が取り付けられ、各温度センサは電子制御ユニット２６に測定信号を送信する。図１では、明確化のために、このようなキャビン区画３及びキャビン区画５における温度センサ２４のみを示している。また、温度センサ２４は、他のキャビン区画１、２、４及び６にも設置されていることは明らかである。温度センサ２４の数は各キャビン区画の数と同じとすることができる。しかし、少なくともいくつかのキャビン区画について、このこれらの数を異ならせることもできる。各キャビン区画における温度センサ２４は、当該のキャビン区画全体の長さに沿って、本質的に互いに等間隔で設置されることが好ましい。これらセンサ２４はセンサが順次一列に配置することができる。また、２つ以上の温度センサ２４を、航空機の長さに沿っては同じ位置であるが、横方向には互いに離間して配置することができ、又は長さ方向に異なる位置に配置することができる。この可能性は、キャビン１８の左半分においてハッチを用いて描かれた温度センサ２４によって図２に図示されている。特に、大きな胴体やそれに対応してシート列の幅が広い航空機の場合は、温度センサ２４を長さ方向にだけではなく横方向にも配置することが有効である。温度センサ２４は例えば、抵抗値の温度係数が正または負であるサーミスターセンサでも可能である。

図３は、大気温度がキャビン区画内部の長さに沿ってどのように分布するかについての一例を示している。大気温度（図３ではＴで表す）が、当該キャビン区画における縦方向の位置（図３ではｓで表す）に依存して、比較的大きく変動することが明らかに見てとれる。このようにして、当該キャビン領域内の多くの点において、大気温度の頻繁な局所的上昇や下落を記録することができる。図３のダイヤグラムにおいて、この種の温度の頂点２８があり、一方、局所的な温度低下３０が示されている。キャビン内の大気温度の変動は観測点に依存するだけではなく、時間にも関係しても起こりうる。このことは、図３のダイヤグラムにおいて、温度の頂点２８が、ｓ軸に沿った時間の異なる他の点においても見られることから容易に分かろう。

それぞれのキャビン区画に送り込まれた供給空気温度の調整方法の一例が図４に記載されている。この調整方法は、そのための適切なソフトウェアかつ／またはハードウェアを備えた、制御ユニット２６によって実現される。

ステップＳ１において、制御ユニット２６は個々の測定値をキャビン区画内の各温度センサ２４から受け取る。個々の値はそれぞれの温度センサ２４の観測点における温度を代表する。続くステップＳ２では、制御ユニット２６が個々の測定値のそれぞれをすくなくとも一つの所定の基準値とを比較する。この比較により、一つもしくはそれ以上の個々の測定値が強く干渉されていることにより、後の計算で考慮に入れるかどうかを決定することができる。例えば、温度領域を定める基準値の上限（上閾値）及び基準値の下限（下閾値）を、制御ユニット２６に記憶し、またはこの内部で定義することができる。この温度領域を満たす個々の測定値のみが使用されるのである。この温度領域を満たさない個々の測定値は考慮されることはない。他の例によれば、平均温度値を、基準値として、制御装置２６に記憶し、またはこの内部で定義することができる。次いで、制御ユニット２６は個々の測定値のそれぞれをこの平均基準値と比較し、個々の測定値が所定量以上に基準値から外れているか否かをテストする。偏差が平均基準値との関係で許容される偏差よりも大きなものであれば、その個々の測定値を考慮に入れることはない。その基準値からの偏差が許容量以内であるような測定値のみを使用するのである。

少なくとも一つの基準値に関する特定の基準に適合する、これら個々の測定値の全てを識別するステップ２の後、ステップS３において、制御ユニット２６がこのようにして識別された個々の測定値から平均値を、例えば算術平均によって定める。この平均値によって当該キャビン区画の大気温度測定値を定める。

次に、ステップＳ３で定められた大気温度の値は、ステップＳ４において、制御ユニット２６に記憶された当該キャビン区画の大気温度の適正値と比較される。測定された大気温度の値と大気温度の適正値との差が定められる。続くステップＳ５において、この差異を参照して、制御ユニット２６により当該キャビン区画に送られる供給空気の温度の適正値を決定する。このため、制御ユニット２６は、測定された大気温度の値と大気温度の適正値との差を調整差として定める調整器として機能する。

さらにステップＳ５で決定された供給空気温度の適正値は、ステップＳ６において、供給空気温度の現在値と比較される。この現在値は、当該キャビン区画に対する主供給ライン１２の空気の温度を測定する温度センサ３０（図１）によって提供される。供給空気温度の適正値と現在値とから、制御ユニット２６は、さらに調整差として調整器に送られる相違値を決定する。さらなる調整器からの出力信号を参照することで、制御ユニットは、ステップＳ７において、一つまたは複数の構成要素に対する位置信号を生成し、これを用いて送風される供給空気の温度に影響を与える。このような構成要素の例としては、図１に概略的に表したような電気加熱器３２が挙げられる。他の例としてはいわゆる空調弁が挙げられる（図１において３４として概略的に表している。）。温度センサ２４からの単一の測定信号と温度センサ３０からの測定信号に依存する、このような位置決め構成要素の適切な制御によって、制御ユニット２６は送風される供給空気を調整し、それによって常時快適な雰囲気が当該キャビン区画に行き渡る。

航空機のキャビンへ温度が制御された空気を供給するための構成要素を持つ航空旅客機を概略的に示す。 キャビンの断面を概略的に示す。 航空機キャビンにおける可能性のある温度シーケンスを表すダイヤグラムを概略的に示す。 航空機キャビン温度の制御手順のステップを表したフローチャートを示す。

Claims (7)

1. 航空機(１０)のキャビン領域に供給される供給空気の温度を制御する方法であって、温度センサシステム(２４)がキャビン領域の大気温度測定値を取り出し、大気温度の適正値に対する大気温度測定値の偏差に応じて供給空気の温度を制御する方法において、大気温度測定値を、キャビン領域内の種々の位置における多数の個々の温度値から推定することを特徴とする方法。
2. 個々の温度値を、少なくとも部分的に、特には全てについて、航空機(１０)の長さに沿って、互いに所定の距離をおいたキャビン領域内の位置で測定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 大気温度測定値を、個々の温度値の少なくとも一部を用いることで求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 個々の温度値は少なくとも一つの基準値と比較され、基準値に関して予め特定された条件に合致する個々の温度値だけを、温度測定値の決定に際して考慮に入れることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 航空機(１０)のキャビン(１８)が縦方向に複数のキャビン区画に細分化され、それぞれのキャビン区画が固有の供給ライン（１２）から供給空気を供給されており、少なくともいくつかのキャビン区画について、当該キャビン区域内の異なる地点に対する多数の個々の温度値から大気温度測定値を推定しており、大気温度適正値に対する、このキャビン区画の大気温度測定値の偏差に応じて、キャビン区画へ供給される供給空気の温度を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. キャビン(１８)が複数のキャビン区画に細分化されており、各々のキャビン区画が固有の供給ライン(１２)によって供給空気が供給される航空旅客機において、少なくともいくつかのキャビン区画について、当該キャビン区画内の異なる地点に対して、多数の個々の温度値を決める温度センサシステム（２４）と、温度センサシステムに接続され、キャビン区画の個々の温度値から大気温度測定値を推定し、かつ大気温度適正値に対する、このキャビン区画の大気温度測定値の偏差に応じて、このキャビン区画に供給される供給空気の温度を制御するために設置された電子制御ユニット（２６）を含むことを特徴とする航空旅客機。
7. キャビン区画に対する個々の温度値を測定するために用いられる温度センサシステム(２４)が、当該キャビン区画に取り付けられ、それぞれが個々の温度値を提供するする、多数の目立たない温度センサ(２４)を含むことを特徴とする請求項６に記載の航空機。

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