JP4538005B2 - 航空機の客室を暖める装置及びその方法 - Google Patents

Description

この発明は、特許請求の範囲の請求項１の序文（プレアンブル）に従う、航空機の客室を暖める装置、及び特許請求の範囲の請求項９の序文に従う、航空機の客室を暖める方法に関する。

航空機の客室の環境を制御するために、通常、航空機のエンジンから高温空気を取り込む。抽気と呼ばれるこの高温空気は、航空機の客室で所望されている温度にまで高温空気を冷却する空調ユニットへの流量を制御する流量制御弁を有する空気ラインを通る。キャビン内に種々の環境区画が設定されている航空機において、空調ユニットを用いて、多様な環境区画において要求されている最も低い温度へと、取り込まれた高温空気を冷却することも知られており、そして、より高い温度を要求する環境区画へと空気を供給するためには、空調ユニットの上流において高温空気の一部を取り出し、環境区画の夫々に要求される温度に応じて、空調ユニットによって冷却された空気とこの高温空気とを混ぜ合わす。「トリム空気システム」としても知られている、かかるシステムにより、航空機の客室における夫々の環境区画は所望の温度へと個々に調節することが可能である。空調すべき航空機の客室が大変に大きい場合には、かかるシステムを多重に、例えば二重に設け、すなわち、二つ以上の空調ユニットを設け、その夫々が固有の高温空気供給及び流量制御を具えるようにする。

しかし、上記システムには、全ての利用可能な空調ユニットに不具合が生じた場合に、空調ユニットを高温空気により損傷から守るために、流量制御が、空調ユニットへと取り込まれる高温空気の量を零にまで絞ってしまうという問題がある。かかる場合においては、航空機の客室の与圧及び温度制御を行うことすら最早できなくなる（これに関して、「航空機の客室」は航空機のコックピットをも含むことに留意すべきである）。全ての利用可能な空調ユニットに不具合が生じた場合、航空機の乗員・乗客にとって必須である新鮮な空気の供給は、現行技術では航空機胴体部のフラップを開くことにより、航空機内に外気を取り込むことによってなされることが知られている。しかし、航空機の通常の飛行高度及び航空機が低空飛行していても寒い地域においては、外気温が−５０℃よりも、更には−６０℃よりも低くなることがあるので、外の冷たい空気を取り込むことにより、航空機の客室内の温度が−１８℃よりも低い数値まで低下することがある。しかし、かかる低い内部温度は、航空機の乗客又はその乗員のどちらにとっても付加的な保護無しに許容できるものではない。

導入部で説明した従来技術のシステムを発端とし、この発明の目的は、解決策を提供し、利用可能な全ての空調ユニットに不具合が生じた場合であっても、航空機の客室の温度制御を可能とするシステムを提案することにある。

この発明によれば、前記の目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載された特徴を具える、航空機の客室を暖める装置の発明により、達成される。したがって、現行技術によりすでに設けられている第一及び第二高温空気供給ラインに加え、この発明に従う装置は流量制御弁の上流に第三高温空気供給ラインを具え、その第三高温空気供給ラインは第一高温空気供給ラインから分岐し、第一高温空気供給ラインを第二高温空気供給ラインに接続されている。更に、第二高温空気供給ラインには、第三高温空気供給ラインが第二高温空気供給ラインに開口する位置の上流に第一閉鎖機構が配置されており、その閉鎖機構を閉じ位置にすると第二高温空気供給ラインから第一高温空気供給ラインへの流体の流れを防止する。最終的に、第二閉鎖機構は、第三高温空気供給ラインが第二高温空気供給ラインに開口する位置よりも上流に配置される。全ての利用可能な空調ユニットに不具合が生じた場合には、流量制御弁及び空調ユニットをバイパスすることにより、この設計は高温空気を航空機の客室に向けることを可能とする。利用可能な高温空気は、一般的には航空機の客室へと直接送り込むには熱過ぎることから、高温空気を、航空機の客室に送入する前に、従来技術の方法により航空機の外から取り込まれた冷たい外気と混合し、所望の温度を得る。この目的のために、正常運転時、すなわち空調ユニットが機能しているときに用いられる空気の温度制御手段を採用することができる。

この発明に従う装置は、空調ユニットが正常に運転されているときには、第一閉鎖機構はその開き位置となり、第二閉鎖機構はその閉じ位置となることが好ましい。これにより、高温空気は、高温空気供給ライン内に配置された流量制御弁を通って、一部は空調ユニットへと、また、一部は空調ユニットをバイパスして航空機の客室へと流れる。このことは、第三高温空気供給ラインが機能していない、この発明に従う加熱装置の正常運転モードに相当する。

上記記載の装置を多重に設けることができ、すなわち対応する夫々の空調ユニットへと到達する複数の第一高温空気供給ラインを設けることができる。このとき、流量制御弁を夫々の第一高温空気供給ラインに配置し、前記のように、第一高温空気供給ラインの夫々から第二及び第三高温空気供給ラインが分岐しており、同じく前記のように、第二高温空気供給ラインには第一閉鎖機構を、第三高温空気供給ラインには第二閉鎖機構を配置している。

前記の空調ユニット又は全ての空調ユニットに不具合が生じた場合に、この発明に従う装置は、前記の流量制御弁（又は全ての流量制御弁）及び前記の第一閉鎖機構（又は全ての第一閉鎖機構）がその／それらの閉じ位置となり、前記の第二閉鎖機構（又は全ての第二閉鎖機構）がその／それらの開き位置となることが好ましい。これにより、航空機の客室への暖かい空気の供給を確保しつつ、高温空気が不具合の生じた空調ユニットに到達し、これを損傷することを防止する。このようにして、航空機のコックピットを含む航空機の客室を暖め続けることができ、更なる処置を行うことなく新鮮な空気の取り込みを維持し続けることができる。

この発明に従う装置の好ましい実施形態によれば、第一閉鎖機構は逆止弁となる。逆止弁は技術的には単純な設計であり、運転時の信頼性が高い。また、その操作に作動装置を必要としないことから重量を抑制することができる。逆止弁の代わりに、第一閉鎖機構は、通常の操作においては第一高温空気供給ラインから第二高温空気供給ラインへの流体の流れを可能とし、それに関連する空調ユニットに不具合が生じた場合には、第一高温空気供給ラインから第二高温空気供給ラインへの流体の逆流を抑制するような装置であり、当業者に公知である任意の装置により形成することができる。

この発明に従う装置の好ましい実施形態によれば、第一閉鎖機構は停止弁であり、その停止弁は自動的に作動することが好ましい。しかし、第二閉鎖機構は、通常運転の場合には、第一高温空気供給ラインを出た流体の流れが第三高温空気供給ラインに入り、これを通り抜けることを防止し、空調ユニットに不具合が生じた場合には、この流体の流れを可能とするような装置である。

空調ユニットに不具合が生じた場合に、第三高温空気供給ラインを通る流体経路を開くために、夫々の停止弁を制御手段へと、特には関連した空調ユニットの制御手段へと接続することが好ましい。代替的に、その／夫々の停止弁を、航空機のコックピット内のスイッチを用いて、第三高温空気供給ラインが開き位置となる位置へと設定することもできる。

導入部で述べた目的は、高温空気の供給源からの制御された高温空気の流れの一部を空調ユニットへと取り込み、その一部が空調ユニットを通って航空機の客室へと送り込まれる航空機の客室を暖める方法において、この発明に従い、空調ユニットに不具合が生じた場合には、高温空気を低温の外気と混合し、流量制御弁及び空調ユニットをバイパスして航空機の客室へと送入する方法によっても達成される。その低温の外気を高温の空気と任意の適当な時点で混合することができる。

一部の空調ユニット又は全ての利用可能な空調ユニットに不具合が生じた場合に、航空機の客室へと特に所望する温度の空気の送入を依然として調節することを可能とするために、この発明に従う好ましい方法の実施形態では、通常運転時には客室の空気の温度を制御する役割を果たす制御手段を採用し、この場合、この制御手段により高温空気と航空機の外側にある低温の外気を必要な比率で混ぜ合わせて所望の温度を達成する。

また、この発明に従う方法の例示でもある、この発明に従う実施形態の装置を、高温空気供給ライン及び様々な閉鎖機構の基本構成を示す概略図を参照し、以下により詳細に説明する。

この図は航空機の客室（図示せず）を暖める装置１０の一部を概略的に表している。図に示されている装置１０は、航空機の客室が複数の環境区画を具え、すなわち客室の温度は全ての客室において同一ではなく、環境区画に応じて種々に調節されるべき航空機の装置１０に関する。

装置１０は、高温空気を航空機の一つの又は複数のエンジンから、及び／又は補助エンジン（補助動力エンジン）から取り込む、二つの第一高温空気供給ライン１２を具える。航空機のエンジンから発生する高温空気はしばしば抽気とも呼ばれている。

夫々の第一高温空気供給ライン１２では、高温空気を空調ユニット１４へと送り込み、この空調ユニット１４は、取り込んだ空気を、最も低い温度となる航空機客室の環境区画で要求されている最も低い温度にまで冷却する。夫々の第一高温空気供給ライン１２には、夫々の空調ユニット１４へと流れる高温空気の量を監視し制御することができるように、流量制御弁１６が配置されている。

最も低い温度の環境区画へと供給することが要求されている空気は、空調ユニット１４から航空機の客室へと直接送り込まれる。残りの環境区画に対しては、空調ユニット１４から排出される空気を、程度の差はあれ、暖めなければならない。このため、第二高温空気供給ライン１８は、流量制御弁１６の下流であるが空調ユニット１４の上流である位置で夫々の第１高温空気供給ライン１２から分岐し、この第二高温空気供給ライン１８を介して高温空気は空調ユニット１４をバイパスする。この高温空気は、空調ユニット１４から送り出される冷却された空気と要求される分量で混ぜ合わされ、この際に、客室の空気温度に関与している制御手段が、冷却された空気及び高温空気を混合する比率を調節することにより、要求されている温度を達成する。この構成は「トリムエアシステム（ｔｒｉｍ ａｉｒ ｓｙｓｔｅｍ）」とも呼ばれている。

空調ユニット１４に不具合が生じた場合、空調ユニット１４が高温空気により破壊されることを防止するために、流量制御弁１６を閉じる。さらに、流量制御バルブ１６上流で、夫々の第一高温空気供給ライン１２から第三高温空気供給が２０が分岐している場合には、航空機の客室の温度を制御することができるように、第三高温空気供給ライン２０により第一高温空気供給ライン１２を第二高温空気供給ライン１８へと接続する。夫々の第三高温空気供給ライン２０には、自動的に作動する停止弁２２が配設されており、この停止弁２２は、通常運転時、すなわち空調ユニット１４が機能している状態においては、空気が第三高温空気供給ライン２０を流れるのを防止するために閉じ位置となる。

緊急時には、すなわち空調ユニット１４の不具合が生じた場合においては、停止弁２２を、航空機のコックピットに位置するスイッチにより開き位置へと操作し、又は停止弁２２に接続された操作手段により作動して、高温空気を流量制御弁１６及び空調ユニット１４をバイパスして航空機の客室へと送入することができる。第三高温空気供給ライン２０を通り抜ける高温空気が、第二高温空気供給ライン１８を通って第一高温空気供給ライン１２へと逆流し、そこから空調ユニット１４へと流れて、空調ユニット１４を損傷することを防止するために、第二高温空気供給ライン１８の、第三高温空気供給ライン２０の開口部の上流に、逆止弁２４を夫々に配設する。

第三高温空気供給ライン２０を出て第二高温空気供給ライン１８に入り、そしてそこから航空機の客室へと送り出される高温空気を、航空機の客室に送り出される前に、当業者に公知であり、したがってここでは詳細に説明しない従来技術のフラップを介して装置１０へと取り込まれる冷たい外気と混合する。通常運転で使用されるこの制御手段は客室を所望の温度とするために採用されている。

この発明に従う航空機の客室を暖める装置の一部の概略構成図である。

Claims (10)

1. 航空機の客室を暖める装置（１０）において、該装置は
   空調ユニット（１４）へと通じている第一高温空気供給ライン（１２）、
   該空調ユニット（１４）の上流で該第一高温空気供給ライン（１２）に配置されている流量制御弁（１６）、及び
   流量制御弁（１６）と空調ユニット（１４）との間において、該第一高温空気供給ライン（１２）から分岐しており、空調ユニット（１４）をバイパスする第二高温空気供給ライン（１８）を具え、
   第三高温空気供給ライン（２０）は、流量制御弁（１６）の上流で該第一高温空気供給ライン（１２）から分岐しており、該第三高温空気供給ライン（２０）は該第一高温空気供給ライン（１２）を該第二高温空気供給ライン（１８）へと連結し、該第三高温空気供給ライン（２０）の連結部の下流にある第二高温空気供給ライン（１８）は航空機の客室の方向に連続して延びており、
   該第三高温空気供給ライン（２０）との連結部の上流にある該第二高温空気供給ライン（１８）には第一閉鎖機構（２４）が配置されており、該第一閉鎖機構をその閉じ位置とすることで第二高温空気供給ライン（１８）から該第一高温空気供給ライン（１２）への流れを防止し、
   該第二高温空気供給ライン（１８）との連結部の上流にある該第三高温空気供給ライン（２０）には第二閉鎖機構（２２）が配置されていることを特徴とする装置。
2. 前記空調ユニット（１４）が機能している場合、前記第一閉鎖機構は開き位置となり、前記第二閉鎖機構は閉じ位置となることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記空調ユニット（１４）に不具合が生じた場合、前記流量制御弁（１６）及び第一閉鎖機構は閉じ位置となり、前記第二閉鎖機構は開き位置となることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 空調ユニット（１４）へと通じている複数の第一高温空気供給ライン（１２）を設け、夫々の該第一高温空気供給ライン（１２）は該空調ユニット（１４）の上流に配置され、流量制御弁（１６）及び第二高温空気供給ライン（１８）は、該流量制御弁（１６）と該空調ユニット（１４）との間で夫々の該第一高温空気供給ライン（１２）から分岐して関連する空調ユニット（１４）をバイパスしており、第三高温空気供給ライン（２０）は流量制御弁（１６）上流において夫々の第一高温空気供給ライン（１２）から分岐しており、該第三高温空気供給ライン（２０）は第一高温空気供給ライン（１２）を関連する第二高温空気供給ライン（１８）へと接続しており、そして夫々の該第二高温空気供給ライン（１８）には、該第三高温空気供給ライン（２０）との連結部の上流において第一閉鎖機構を配置しており、閉じ位置にある第一閉鎖機構は第二高温空気供給ライン（１８）から第一高温空気供給ライン（１２）への流体の流れを防止し、夫々の第三高温空気供給ライン（２０）には、関連する第二高温空気供給ライン（１８）との連結部の上流に第二閉鎖機構を配置してい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装置。
5. 夫々の前記第一閉鎖機構は逆止弁（２４）であ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装置。
6. 夫々の前記第二閉鎖機構は停止弁（２２）であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 夫々の前記停止弁（２２）は自動的に作動することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 夫々の前記停止弁（２２）は制御手段へと接続されることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 航空機の客室を暖める方法において、
   高温空気の供給源からの高温空気の制御された流れの一部を、流量制御弁（１６）の配置された第一高温空気供給ライン（１２）を通して空調ユニット（１４）に取り込み、
   高温空気の供給源からの高温空気の制御された流れの一部を、該流量制御弁（１６）と該空調ユニット（１４）との間において該第一高温空気供給ライン（１２）から分岐させ、第一閉鎖機構（２４）の配置された第二高温空気供給ライン（１８）を通して空調ユニット（１４）をバイパスさせ、
   高温空気の供給源からの高温空気の制御された流れの一部を、該流量制御弁（１６）の上流で該第一高温空気供給ライン（１２）から分岐させ、第二閉鎖機構（２２）の配置された第三高温空気供給ライン（２０）を通して、該第一閉鎖機構（２４）の下流で該第二高温空気供給ライン（１８）へと連結し、
   該空調ユニットが機能している状態においては、該流量制御弁（１６）を開き、該第２閉鎖機構（２２）を閉じ位置として、該空調ユニット（１４）をバイパスした高温空気を、該空調ユニット（１４）から送り出される冷却した空気と混ぜ合わせて客室に供給し、
   該空調ユニット（１４）に不具合が生じた場合には、該流量制御弁（１６）を閉じ、該第２閉鎖機構（２２）を開き位置として、高温空気の供給源からの高温空気の制御された流れを、該流量制御弁（１６）及び該空調ユニット（１４）をバイパスして低温の外気と混合し、客室へと送入することを特徴とする方法。
10. 航空機の客席へと送入される空気を、通常運転時に使用されている制御手段により所望の温度へと設定することを特徴とする、請求項９に記載の方法。

Images