JP4614970B2 - 旅客航空機キャビン区域に送入する供給空気の温度制御方法 - Google Patents

Description

本発明は旅客航空機の供給空気の温度制御に関する。本明細書において「制御」とは、フィードバックループのない制御システムを用いて直接所望の値を設定する真の制御システムに限定することを意図するものではない。全く正反対に、本発明の範囲内における「制御」という用語には、最適値と記録された実際の温度を比較することにより算出された調節差分を調節器により調節するという意味を含む。

キャビン内の適度な温度の維持は、乗客に快適なフライトを提供するために重要である。現代の旅客航空機において、キャビン内の温度は、キャビン内に送入される供給空気の温度により調節される。

これは、旅客機をいくつかのキャビン区域に細分し、供給ラインから各キャビン区域に空気を供給することで構築する。そのため、各キャビン区域は、キャビン区域内の室温が所要最適値となるように、当該キャビン区域に供給される空気の温度を調節する温度調節回路を有する。このようにして、各キャビン区域の室温を目標値に特別に調節することができる。

従来は、各キャビンに対して１個のみの個別温度センサを用いるのが一般的であり、このセンサが当該キャビン区域の室温を記録していた。制御ユニットは、室温の測定値と最適値を比較する。これら２つの温度値の差から、給気温度の最適値、すなわち当該キャビン区域に送入する空気の温度の最適値を求める。制御ユニットはこの最適値と給気温度の測定値を比較する。実際の給気温度と最適な給気温度の差から、制御ユニットは、１個または複数個の要素に制御信号を発信し、これによって当該キャビン区域に送入する供給空気の温度を操作する。

キャビン内の室温は、局所的で周期的であり、比較的大きな変動にさらされることがある。そのため、温度センサを設置しようと計画している場所が局所的な温度ピーク（高温側にも低温側にも）の領域内にあることから、キャビン内のその場所が代表値を示さないことがある。そのような場所に設置されたセンサの「偽りの」信号は、送入された空気が高くなり過ぎたり低くなり過ぎたりすることを招く。これは飛行時の快適さを低減させる。しかしながら、温度センサを個別に配置することは、キャビン内のわずかな空間については考慮することができるものの、非常に高いコストがかかるため、一般的には考慮されない。他の場合には、例えば機内キッチンなどのキャビン設備によって妨げられ、温度センサのための空間が全くない。

この理由から、時折キャビン区域に対して利用可能な実際の室温値がない、又は証明された実際の室温値がないことがある。本発明の目的は、たとえそのような場合においても、当該キャビン区域に快適な雰囲気を作ることのできる方法を提供することである。

この課題を解決するため、本発明の第１の態様は、旅客航空機のキャビン区域へ送入する供給空気の温度の制御方法であって、旅客航空機を、特定の温度に制御された供給空気がそれぞれ供給される複数のキャビン区域に細分し、これにより、センサで測定された、当該キャビン区域に送入された供給空気の給気温度の実測値の、給気温度の最適値に対する偏差に応じて、各キャビン区域に送入する供給空気の温度を制御し、センサで測定された、当該キャビン区域の室温に対する室温の実測値を室温の最適値と比較することにより、キャビン区域の一部に対して、給気温度の最適値を維持するものである。

本発明によれば、少なくとも第１キャビン区域に関して、この第１キャビン区域への給気温度の最適値は、第１キャビン区域とは異なる少なくとも第２キャビン区域の給気温度の最適値及び／又は給気温度の実測値に基づいて構築され、各第２キャビン区域は、当該第２キャビン区域の室温の実測値をセンサで測定する区域である。

前記課題の解決するため、本発明の第２の態様は、旅客航空機のキャビン区域へ送入する供給空気温度の制御方法であって、旅客航空機を、特定の温度に制御された供給空気がそれぞれ供給される複数のキャビン区域に細分し、これにより、センサで測定された、当該キャビン区域に送入された供給空気の給気温度の実測値の、給気温度の最適値に対する偏差に応じて、各キャビン区域に送入する供給空気温度を制御するものである。

本発明によれば、少なくとも１個のキャビン区域に関して、このキャビン区域への給気温度の最適値は、センサで測定される旅客機の外気温度に基づいて構築される。

本発明は、あるキャビン区域に対して室温の実測値がない、又は少なくとも室温の代表的な実測値がなく、したがって、このキャビン区域に関する室温の最適値／実測値の比較が実施できない場合においてさえも、このキャビン区域の給気温度の最適値の維持を可能とする。

第１の態様に関して、少なくとも一つの他の（第２）キャビン区域の給気温度の最適値及び／又は実測値について言及し、センサによる室温の測定は適切に行われ、有用な測定結果が得られると仮定する。好ましくは、複数のキャビン区域の給気温度の最適値及び／又は給気温度の実測値について言及する。第２キャビン区域での局所的な温度障害の影響は限られているため、これらキャビン区域の給気温度を測定することができる。平均給気温度（最適値または実測値）は全体的な外部温度状況を反映したものである。

第２の態様に関して、外部温度（すなわち、航空機の外側の温度）は、給気温度の最適値を決定するために、パラメータとして直接使用される。外部温度、室温および給気温度の間に関係があり、この関係は、特定の外部温度の値に対して特定の給気温度の値を与え、その結果、特定の室温を設定することができることを示した。この関係は、例えば、実際の試験及び／又はシミュレーションから実験的に決められ、基準領域、表、もしくは数式によって表される。その他のパラメータ、例えば飛行高度を考慮することができる。

全てのキャビン区域で室温の測定障害が起きたと仮定としても、外部温度を基準とすることにより全てのキャビン区域で給気温度の最適値を決定することができる。もちろん、この方法を一部のキャビン区域だけに用いることもできる。それには、外部温度、室温および給気温度の関係を種々のキャビン区域に対して具体的に求める必要があるであろう。もちろん、複数のもしくは全てのキャビン区域に対してこの関係を一様に決めることができる。

異なるキャビン区域は熱要件が異なるため、区域特有の要因によろうが、室温の温度測定値の差によろうが、２つの態様はともに、好適な変形において、給気温度の最適値を構築する際に、少なくとも１個の補正値を考慮に入れることができる。

第１補正値は、当該キャビン区域に対して特定されるもので、その区域特有の要因を考慮し得る。キャビン区域の熱要件は、例えば、シート、トイレおよび機内キッチン等を搭載したキャビン区域の配置によって決まる。また、窓面の寸法も熱要件に影響する。第１補正値は、このような区域特有の要因に適応することを可能とする。

第２補正値は、このキャビン区域に手動で入力された室温の最適値により決まる。このように、当該キャビン区域の所要の室温を個別に入力することにより、適応することができる。

図１において、１０は、そのキャビンが全長に沿って互いに連続する複数のキャビン区域に細分された旅客航空機を示す。ここでキャビンは、乗客と搭乗員が位置する航空機１０の内側として示されている。図１の実施例において、航空機１０のキャビンは６個の区域に細分され、その位置と範囲は図１では矢印で示される。ここで言うキャビン区域とは、当該キャビン区域に送入される供給空気の温度調節のための個々の温度調節回路が割り当てられるキャビンの範囲を意味する。従って、キャビン区域を、温度調節区域とみなすこともできる。

主供給ライン１２は各キャビン区域に割り当てられ、このラインを経て供給空気を当該キャビン区域に供給する。図１の実施例には、キャビン区域の個数に従い、６個の主供給ライン１２が設けられている。各主供給ラインは混合室１４に接続されており、ここから供給空気が供給される。各主供給ライン１２から供給された空気は、キャビン内部の空気吹き出し口１６（図２）の系統から当該キャビン区域へ送り込まれる。図２中の矢印は、キャビン内部へ送入された空気の流れ方向を概略的に示す。図から分かるように、供給空気を、図２では１８で示されるキャビン上部に、例えば手荷物用収納棚２０付近に送入するのが一般的である。供給空気は、乗客が着席する座席部流れ、キャビン１８の床面高さの側部へ放出される。

送入された供給空気の温度によりキャビン１８内の室温が決まる。キャビン１８内の雰囲気を快適なものにためには、各キャビン区域への供給空気の温度を調節し、当該キャビン区域の室温が所望の目標値となるように調節する。ここでは、各キャビン区域に対して１個または複数個の温度値を測定することのできる温度センサシステムが設置される。図１に示す実施例において、温度センサシステムは各キャビン区域に対して温度センサ２２を含む。一般に、各キャビン区域に温度センサ２２の取付けを図っている。しかし場合によっては、構造的な要因から、温度センサ２２を全キャビン区域に設置することが妨げられる。他の事例では、温度センサ２２をキャビン区域に取り付けることができても、例えば、当該キャビン区域内の温度分布がこのセンサの位置で局所的なピーク値を示したり、センサの位置の温度が周期的に大きく変動することから、このセンサが有用な測定値を示さない場合がある。キャビン区域に関して測定値又は少なくとも有用な測定値が得られない状態を、図１では温度センサ２２を有さないキャビン区域２によって図示する。

温度センサ２２は、各キャビン区域へ送入する供給空気の温度を調節する電子的に評価及び制御を行うユニット２４に接続される。評価制御ユニット２４は、適当なソフトウェア及び／又はハードウェアを備える。少なくとも有用な実際の室温の測定値を得ることができるキャビン区域においては、評価制御ユニット２４は、当該キャビン区域の室温の実測値と特定された室温の最適値を比較し、その差を計算する。

評価制御ユニット２４は、その差から、当該キャビン区域に送入する供給空気温度の最適値を決める。このようにして、評価制御ユニット２４は、室温実測値と室温最適値の間の差を調整差として構築する調節器の役割を果たす。

次いで、評価制御ユニット２４は、供給空気温度の最適値と当該キャビン区域に送入された供給空気温度の現在値を比較する。この現在値は、当該キャビン区域への主供給ライン１２内の空気の温度を測定する温度センサ２６により与えられる。図１では、この種の温度センサ２６をキャビン区域１、２および３の供給ライン１２にのみ図示する。このようなセンサ２６は、他のキャビン区域４、５および６の供給ライン１２にも設置されることは明白である。

評価制御ユニット２４は、供給空気温度の最適値と現在値からその差を求める。この差は、評価制御ユニット２４により１個またはそれ以上の要素に対する位置決め信号に変換され、これによって送入された供給空気の温度を達成する。ここにおいても、評価制御ユニット２４は、供給空気温度の最適値と現在値の差を構築する調節器の役割を果たす。図１は、キャビン区域２および６の供給ライン１２に設置された位置決め要素２８を示す。これらの位置決め要素は、例えば電気加熱及び／又はいわゆるトリムエア・バルブに影響を与える。この場合も、対応する位置決め装置を、他の供給ライン１２および他のキャビン区域にも設置することは明らかである。

図１の実施例において、キャビン区域２に温度センサ２２がない場合には、これに対応して、キャビン区域２の室温の実測値はない。その結果、キャビン区域２に対して、評価制御ユニット２４によって最適値／実測値の比較を行うこともできない。しかし、キャビン区域２の室温を所望の目標値に設定できるようにするため、給気温度（送入された供給空気の温度）の最適値を、室温に対する最適値／実測値の比較以外の別方法で得る。第１の変形によれば、評価制御ユニット２４は、他のキャビン区域１、３〜６の送入された供給空気の温度の最適値もしくは実測値から、キャビン区域２の給気温度の最適値を決める。他の変形によれば、評価制御ユニット２４は、他の温度センサ３０（図１）を用いて測定された航空機１０外気温度から、キャビン区域２の給気温度の最適値を決める。図３の調節回路の構成は第１の変形を示し、一方、図４の調節回路の構成は第２の変形を示す。

図３中、温度センサ２２が有用な測定値を与えるこれらキャビン区域給気温度はブロック３２において決定される。Ｔ_Ｌは給気温度の最適値と実測値を示す。例えば算術平均を計算方法として用いることができる。

ブロック３２により与えられる平均給気温度は、合計点３４で２個の補正値により補正される。第１の補正値は、キャビン区域２（または他のキャビン区域、この場合は、図３の調節回路の構成に示される調節方法を用いる。）に対する個々の温度の測定値を考慮する。キャビン区域２の所望の温度を、図３においてブロック３６で示された温度セレクタで設定する。ブロック３８は、温度セレクタ３６で設定した所望の温度を、ブロック３２の平均給気温度に加算される対応する補正値へと変換する。第２の補正値はブロック４０で提供される。第２の補正値はキャビン区域２に対するある特定のオフセット値を示す。この値は、予め決められ、評価制御装置２４に格納される。

これら２個の補正値によって補正された平均給気温度値により、キャビン区域２に対する給気温度の最適値を確立する。差形成点４２にて、この値を対応する温度センサ２６により与えられた給気温度の実測値と比較する。調節器４４において、その差を、キャビン区域２の一つに設置された位置決め装置２８への位置決め信号に変換する。

図４では、同一の要素または同一の効果を有するものを、図３と同じ参照番号で示したが、小文字を追加した。図３のブロック３２が、図４では、温度センサ３０によって測定され、Ｔ_Ａにより表される外部温度を入力信号として得るブロック４６aに置き換わっているという点のみにおいて、図３及び４の２個の調節回路構成は互いに本質的に異なる。ブロック４６aは、キャビン区域２内の具体的な室温の維持に必要な外気温Ｔ_Ａから給気温度を決定する。そのために、表形式になった対応する基準領域が評価制御装置２４に具体的に格納される。外気温Ｔ_Ａ 、及び例えば飛行高度など他の随意のパラメータから決められた給気温度は、区域特有のオフセット値及びキャビン区域２内の所用の室温によって決まる補正値による補正の後、キャビン区域２の給気温度の最適値として使用される。さらに、図４の調節回路の構成は、図３のそれに対応する。

本発明は、キャビン区域内の室温に対する安定した測定値が得られない場合でも、安定した温度調節を提供することを可能とする。キャビン区域の心地よく快適な雰囲気に必要な個別の補正は、当該キャビン区域の温度セレクタに設定された所望の温度からオフセット値を得ることで可能となる。

キャビンへ温度制御された空気を供給する要素を有する旅客航空機の一例を概略的に示す。 キャビンの断面を概略的に示す。 図１の航空機キャビン区域の給気温度を調節する調節回路の第1実施例のブロック図を示す。 図１の航空機キャビン区域の供給空気の温度を調節する調節回路の第２実施例のブロック図を示す。

Claims (12)

1. 旅客航空機（１０）のキャビン区域に送入される供給空気の温度を制御する方法であって、キャビン（１８）が、それぞれに対して特別に温度制御された供給空気が供給される複数個のキャビン区域に細分されており、この方法を用いて、各キャビン区域に送入する前記供給空気の温度を、当該キャビン区域に送入された前記供給空気の、センサで測定された給気温度の実測値の、給気温度の目標値からの偏差に応じて制御しており、一部の前記キャビン区域に対して、給気温度の目標値を、当該キャビン区域の室温に対してセンサで測定された室温の実測値と、室温の目標値との比較により構築する温度制御方法において、
   少なくとも第１のキャビン区域に対して、この第１キャビン区域の前記給気温度の目標値を、第１キャビン区域とは別の少なくとも１つの第２キャビン区域の給気温度の目標値及び／又は送入空気の実測温度（Ｔ_Ｌ）より構築しており、各第２キャビン区域は、当該第２キャビン区域の室温の実測値をセンサにより測定している区域であることを特徴する方法。
2. 第１キャビン区域に対する給気温度の目標値を、複数の第２キャビンの給気温度の目標値及び／又は給気温度の実測値（Ｔ_Ｌ）に基づいて構築することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 第１キャビン区域に対する給気温度の目標値を、複数の第２キャビン区域の給気温度の目標値及び／又は給気温度の実測値（Ｔ _Ｌ ）の平均値に基づいて構築することを特徴とする、請求項２記載の方法。
4. 第１キャビン区域に対する給気温度の目標値も、このキャビン区域に対する少なくとも１個の補正値に基づいて構築す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. 第１キャビン区域の給気温度の目標値を、このキャビン区域に対して予め決められた第１の補正値に基づいて構築することを特徴とする、請求項４記載の方法。
6. 第１キャビン区域に対する給気温度の目標値を、手動で入力可能な、このキャビン区域に対する室温の目標値により決まる第２の補正値に基づいて構築することを特徴とする、請求項４又は５記載の方法。
7. 旅客航空機（１０）のキャビン区域に送入される供給空気の温度を制御する方法であって、キャビン（１８）が、それぞれに対して特別に温度制御された供給空気が供給される複数個のキャビン区域に細分されており、この方法を用いて、各キャビン区域に送入される供給空気の温度を、当該キャビンに送入された供給空気の、センサで測定された給気温度の実測値の、給気温度の目標値からの偏差に応じて制御する温度制御方法において、
   少なくとも１個のキャビン区域に対して、このキャビン区域の給気温度の目標値を、このキャビン区域の室温の実測値を使用することなく、センサで測定された航空機（１０）の外気温（Ｔ_Ａ）に基づいて構築することを特徴とする方法。
8. 前記キャビン区域の給気温度の目標値も、このキャビン区域に対する少なくとも１個の補正値に基づいて構築することを特徴とする、請求項７記載の方法。
9. 前記キャビン区域の給気温度の目標値を、このキャビン区域に対して予め決められた第１の補正値に基づいて構築することを特徴とする、請求項８記載の方法。
10. 前記キャビン区域の給気温度の目標値を、手動で入力可能な、このキャビン区域に対する室温の目標値により決まる第２の補正値に基づいて構築することを特徴とする、請求項８又は９記載の方法。
11. キャビンが、特別に温度制御された供給空気が供給される複数個のキャビン区域に細分されており、各キャビン区域に対して送入された供給空気の温度を、センサで測定された給気温度の実測値の、給気温度の目標値からの偏差に応じて制御し、
    当該キャビン区域の室温に対してセンサにより測定された室温の実測値と室温の目標値を比べることにより、一部のキャビン区域の給気温度の目標値を構築するために配置された電子制御ユニット（２４）を含む旅客航空機において、
    前記制御ユニット（２４）は、少なくとも第１キャビン区域に対して、この第１キャビン区域とは異なる第２キャビン区域の給気温度の目標値及び／又は給気温度の実測値（Ｔ_Ｌ）に基づいて、この第１キャビン区域に対する給気温度の目標値を構築しており、各第２キャビン区域は、当該キャビン区域の室温の実測値をセンサにより測定している区域であることを特徴とする航空機。
12. キャビン（１８）が、特別に温度制御された供給空気がそれぞれに供給される複数個のキャビン区域に細分されており、各キャビン区域に対して送入された供給空気の温度を、センサで測定された給気温度の実測値の、給気温度の目標値からの偏差に応じて制御するために配置された電子制御ユニット（２４）を含む旅客航空機において、
    前記制御ユニットが、少なくとも１個のキャビン区域に対して、このキャビン区域の給気温度の目標値を、このキャビン区域の室温の実測値を使用することなく、センサで測定された航空機（１０）の外気温（Ｔ_Ａ）に基づいて構築することを特徴する航空機。

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