JP2008534376A - 再循環させた空気を用いた貨物区画空気調整のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、概して、航空機における環境制御システムに関し、より特定的には、航空機キャビンの選択された部分に調整された空気を供給するためのシステムおよび方法に関する。
現在の旅客輸送機は、典型的には、悪天候を避け、概して高度高空飛行に関連付けられる他の重要な利点を得るために、高い高度で動作する。したがって、このような航空機は、加圧され温度制御された空気を航空機のキャビン内の乗客に供給する環境制御システムを備える。簡潔には、そして一般的な用語では、環境制御システムは、典型的には、航空機のうちの1つ以上のエンジンのコンプレッサ部分から高温および高圧の空気を抽出し、抽出された空気を好適に調整し、当該調整された空気をキャビンに分配して航空機内の乗務員および乗客に快適な環境を提供する。
面から当該区画に熱を追加することしかできないことである。代替的には、貨物区画に付加的な熱を与えるために、1つ以上の電気抵抗加熱器を介して当該区画内の空気を移動させてもよい。さらに別の方法においては、1つ以上のエンジンのコンプレッサ部分からの高温の外気が当該区画に導入されてもよい。したがって、貨物区画の空気からの熱の除去は、受動的な手段によって(たとえば、航空機の外板を通じて熱を伝導させることによって)のみ実現可能である。優れた温度制御を達成するために、調整された空気が、キャビンおよび/またはフライトデッキの供給システムから貨物区画に供給され得る。この方策は一般に外気の要件を増大させるので、燃料消費が不利に増大してしまう。
この発明は、調整された空気を航空機キャビンの選択された部分に供給するためのシステムおよび方法を含む。一局面においては、航空機キャビンのための環境制御システムについてのシステムは、貨物区画に流体結合された貨物区画空気再循環システムを含み、当該貨物区画空気再循環システムは、当該区画から空気を抽出し、かつ貨物区画に流体結合された空気加熱装置および空気冷却装置に空気を送るよう動作可能な換気装置を有する。温度制御システムは、空気加熱装置および空気冷却装置に動作可能に結合される。当該制御システムは、検知された区画温度に応じて当該区画内の予め定められた気温を維持するよう構成される。
記載される。
この発明は、貨物区画などの航空機キャビンの選択された部分に調整された空気を供給するためのシステムおよび方法に関する。この発明のいくつかの実施例の特定の詳細の多くが、このような実施例の完全な理解を可能にするために以下の説明および図1から図4に記載される。しかしながら、当業者であれば、この発明が付加的な実施例を有し得ること、または、以下の説明に記載される詳細のうちのいくつかがなくてもこの発明が実施可能であることを理解するだろう。
2を含む。したがって、空気は、熱源および冷却シンク23へと選択的に経路設定され得る。このように経路設定された空気は、電気抵抗加熱器で空気を加熱するステップを含むさまざまな方法によって、外気システム12からの比較的高温の或る量の空気を進入させる(「空気を調整する」)ことによって、または、熱交換器の一方側を通じて除去された空気を経路設定し、熱交換器の反対側を通じてより高温の流体を経路設定することによって、加熱され得る。一実施例においては、より高温の流体は、機器冷却システムから得られる比較的高温の液体である。代替的には、貨物用供給空気を冷却することが所望される場合、空気は、当該システム23の冷却部分に選択的に経路設定され得る。したがって、空気は熱交換器の一方側を通じて経路設定されてもよく、その一方で、熱交換器の反対側が、空気循環機の膨張工程から得られる低温空気、または、熱交換器において除去された空気から熱を受取るよう動作可能であり航空機外部の低温の気流などの比較的低温のシンクへの熱を拒絶する専用の冷却液ループ(または、冷凍ループ)から得られる低温空気などの比較的低温の流体を受取る。別の特定の実施例においては、専用の冷媒ループは、公知の冷凍液を用いる冷凍サイクルである。
るが、有利には、必要に応じて貨物区画24を追加的に加熱するのに用いられてもよい。代替的には、付加的な加熱が所望されない場合、入口弁52に供給される入口空気が区画24にではなく、排出ダクト54を通じて側面領域42に排出され得るように、入口弁52が少なくとも部分的に閉じられた位置に配置されてもよい。
機300は概して商業用の旅客機を表わしており、これには、たとえば、イリノイ州(Illinois)シカゴ(Chicago)にあるボーイング社(Boeing Company)から入手可能な737、747、757、767および777型機の商業用旅客機が含まれ得る。図4に示される航空機300は概して商業用旅客機を示しているが、この発明のさまざまな実施例が他の種類の飛行体にも組込み可能であることが理解される。このような飛行体の例には、英国のサリー州(Surrey)、コールズドン(Coulsdon)にあるジェーンズ・インフォメーション・グループ(Jane's Information Group, Ltd.)から入手可能な「ジェーン航空機年鑑(″Jane's All The World's Aircraft″)」などのさまざまな解説書により十分に例示されるような有人もしくはさらには無人の軍用機、回転翼航空機、または弾道飛行機が含まれ得る。加えて、この発明のさまざまな実施例はまた、さまざまな種類の旅客鉄道車両、旅客バスまたは他の同様の地上車両を含む他の輸送車両に組込まれてもよい。
Claims (25)
- 航空機貨物区画のための環境制御システムであって、
空気の源および貨物区画に流体結合される貨物区画空気システムを含み、前記貨物区画空気システムは、前記貨物区画から空気を抽出し、前記貨物区画に流体結合された空気加熱装置および空気冷却装置に空気を送るよう動作可能な換気装置を有し、環境制御システムはさらに、
少なくとも前記空気加熱装置および前記空気冷却装置に動作可能に結合された温度制御システムを含み、前記温度制御システムは、検知された区画温度に応じて前記区画内の予め定められた気温をほぼ維持するよう構成される、環境制御システム。 - 前記貨物区画空気システムはさらに、前記空気の源に結合された再循環ダクトを含み、前記換気装置ならびに前記空気加熱装置および前記空気冷却装置に流体結合され、前記再循環ダクトは、前記換気装置と前記空気加熱装置および前記空気冷却装置との間で移動する抽出された空気の量を制御するための前記温度制御システムから信号を受信するよう構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記再循環ダクトはさらに、前記抽出された空気の少なくとも一部を機外の排出位置に排出するよう動作可能な排出ダクトを含み、排出速度は、前記空気の源から供給される空気量以上である、請求項2に記載のシステム。
- 前記貨物区画空気システムはさらに、前記空気加熱装置と前記空気冷却装置との間に延在し前記装置を前記貨物区画に流体結合する分配ダクトを含み、前記分配ダクトは、前記貨物区画のライナを通って突き出る2つ以上の排出口を有する、請求項1に記載のシステム。
- 前記温度制御システムはさらに、前記貨物区画内に配置され、前記温度制御システムと動作可能に結合された少なくとも1つの温度センサを含む、請求項1に記載のシステム。
- 航空機のための貨物区画再循環システムであって、
前記貨物区画に流体結合され、或る量の空気を移動させるよう動作可能な換気装置と、
前記区画に流体結合された空気加熱装置および空気冷却装置と、
前記換気装置に流体結合され、前記或る量の空気の少なくとも一部を選択的に前記空気加熱装置および前記空気冷却装置に導くよう構成される再循環ダクトと、
前記空気加熱装置および前記空気冷却装置と動作可能に結合され、検知された区画温度に応じて前記区画内の予め定められた気温を維持するよう構成される温度制御システムとを含む、貨物区画再循環システム。 - 前記空気加熱装置および前記空気冷却装置を前記区画に流体結合する空気分配ダクトをさらに含み、前記分配ダクトは、前記区画の壁を通って延在する、間隔をあけられた複数の排出位置を有する、請求項6に記載のシステム。
- 前記再循環ダクトはさらに、機外の排出位置に流体結合された排出ダクト部分を含む、請求項6に記載のシステム。
- 前記再循環ダクトはさらに、航空機の胴体部分を通って延在する流出弁を含む、請求項8に記載のシステム。
- 前記再循環ダクトはさらに、前記排出ダクト部分および前記換気装置に流体結合された排出弁と、前記換気装置ならびに前記空気加熱装置および前記空気冷却装置に流体結合さ
れた再循環弁とを含む、請求項8に記載のシステム。 - 調整された空気の源に結合され、前記空気加熱装置および前記空気冷却装置に流体結合され、さらに前記再循環ダクトに流体結合される入口弁をさらに含む、請求項6に記載のシステム。
- 前記調整された空気の源は、前記航空機内の電気/電子(E/E)区画から排出される空気を含む、請求項11に記載のシステム。
- 前記温度制御システムは、前記区画と熱導通している少なくとも1つの温度センサに結合される、請求項6に記載のシステム。
- 前記空気加熱装置は電気抵抗加熱装置であり、温度制御システムは、前記電気抵抗加熱装置に供給される電流を制御するよう構成される、請求項6に記載のシステム。
- 前記空気冷却装置は、流体冷却ループに結合される熱交換器、ヒートシンク、冷気源および冷凍ループのうちの少なくとも1つを含み、前記温度制御システムは前記流体冷却ループにおける流体の流れを制御するよう構成される、請求項6に記載のシステム。
- 航空機貨物区画における気温を制御するための方法であって、
設定点温度を選択するステップと、
前記区画内の温度を測定し、前記測定された温度を前記設定点温度と比較して偏差値を生成するステップと、
前記生成された偏差値が正値であり、予め定められた偏差基準よりも大きければ、前記貨物区画に流体結合された空気再循環システムの冷却部分を作動させて、前記区画から抽出された空気量を冷却するステップと、
前記生成された偏差値が負値であれば、前記貨物区画に流体結合された前記空気再循環システムの加熱部分を作動させて、前記区画から抽出された空気量を加熱するステップとを含む、方法。 - 前記区画内の温度を測定するステップはさらに、前記区画に間隔をあけて配置されたセンサから複数の温度を得て、前記複数の温度を好適に平均化して前記測定された温度を得るステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 冷却部分を作動させるステップはさらに、前記抽出された空気量を受取るよう構成された熱交換器に流体冷却ループを結合するステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 加熱部分を作動させるステップはさらに、前記抽出された空気量を受取るよう構成された抵抗加熱装置に電流を結合するステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 航空機貨物区画における気温を制御するための方法であって、
空気の源から或る量の空気を進入させるステップと、
前記貨物区画に結合された空気再循環システムから或る量の空気を受取るステップと、
前記区画の空気量の温度を測定し、前記温度を予め選択された設定点温度と比較して偏差値を生成するステップと、
前記偏差値を予め定められた偏差基準と比較するステップと、
前記比較に基づいて前記区画の温度を変えるステップとを含む、方法。 - 前記偏差値を比較するステップはさらに、前記偏差値が正値であり前記偏差基準よりも大きいかどうか判断するステップを含み、前記区画の温度を変えるステップはさらに、前
記貨物区画に流体結合された空気再循環システムの冷却部分を作動させて、前記区画から抽出された空気量を冷却するステップを含む、請求項20に記載の方法。 - 前記偏差値を比較するステップはさらに、前記偏差値が負値であるかどうか判断するステップを含み、前記区画の温度を変えるステップはさらに、前記貨物区画に流体結合された前記空気再循環システムの加熱部分を作動させて、前記区画から抽出された空気量を加熱するステップを含む、請求項20に記載の方法。
- 冷却部分を作動させるステップはさらに、前記抽出された空気量を受取るよう構成された熱交換器に流体冷却ループを結合するステップを含む、請求項21に記載の方法。
- 加熱部分を作動させるステップはさらに、前記抽出された空気量を受取るよう構成された抵抗加熱装置に電流を結合するステップを含む、請求項22に記載の方法。
- 航空宇宙機であって、
少なくとも1つの貨物区画を有する航空機キャビンを囲む胴体と、
前記胴体内に配置された貨物区画空気再循環システムとを含み、前記システムはさらに、
前記貨物区画に流体結合された換気装置を含み、前記換気装置は、前記区画から空気を抽出し、前記貨物区画に流体結合された空気加熱装置および空気冷却装置に前記空気を送るよう動作可能であり、前記システムはさらに、
前記空気加熱装置および前記空気冷却装置に動作可能に結合された温度制御システムを含み、前記温度制御システムは、検知された区画温度に応じて前記区画内の予め定められた気温を維持するよう構成される、航空宇宙機。
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