JP4617469B2 - 航空機における床暖房の装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は航空機における床暖房の装置及び方法に関するものである。

床と航空機構造との間の直接接触により、熱は機室空間から機体外板に失われる。航空機の通常の飛行高度又は寒い日の地上のような、周囲の温度が低いとき、この熱損失は航空機の床が冷えることを意味する。旅客機においては、搭乗者は容易に足が冷え、貨物輸送航空機においては、床に結氷しさえすることもあり得る。これらの課題を解決するために、電気的加熱マットによって床を暖めることが標準的に行われている。しかしながら、全ての床面又は少なくともその大部分をこれらの加熱マットで覆うことは費用がかかる。加えて、動作中にこれらの加熱マットは航空機で発電しなければならない電力を相当レベル必要とし、これにより航空燃料の消費が増大する。

本発明の目的は、航空機の床を暖めるための改善した解決策を提供することであり、できるかぎり、付加的な発電をすることなしにこのことを達成することにある。

本発明によれば、この課題を、特許請求の範囲の請求項１で特定した特徴を有する航空機の床暖房装置によって、及び同請求項１０による航空機の床暖房方法によって、解決する。

本発明による方法は、現今航空機には広範囲にわたり電子機器が設置され、この電子機器は適正な機能を保証するために空気によって冷却される、という事実を利用するものである。航空機内の電子機器の冷却から生じるこの暖かい排熱空気は、事後にコストをまったく必要とせず利用でき、本発明によって提案される方法によれば、それを航空機の床を構成するパネル内の中空室を通って移送する。このようにして、航空機の床を、熱い電子機器の排熱空気と冷たい航空機構造との間の熱交換器として利用し、これにより、搭乗者に快適で、そして貨物輸送航空機においては床での結氷を防ぐ、床面温度を達成する。

暖かい排熱空気は、航空機の全長に沿って、特に好ましくは飛行方向とは反対方向に、床パネルを経て移送するのが好ましい。これにより、暖かい排熱空気を、床を構成するパネル内の中空室を経て通過した後、航空機の貨物室ドアの床パネルに移送することが可能又は容易になり、これにより、貨物室ドアの床パネルも同様に加熱することができる。本発明によって提案される方法の実施例によれば、暖かい排熱空気は、貨物室ドアの床パネルを通過した後に、航空機の機体に流出させる。もちろん代案として、床及び貨物室ドアを暖めるために使用した排熱空気を処理する他の手段を設けることもできる。

本発明による方法の特に好ましい実施例に関しては、暖かい排熱空気は、航空機のための大量の電子機器を収納保持しており、当業者の業界用語としてよく使用されている航空機の”アビオニクスベイ”から生ずる。この種のアビオニクスベイは、通常、航空機コックピット下方で航空機の前部に位置している。もちろん、本発明によれば、電子部品の冷却から生じるいかなる暖かい排熱空気も、床及び／又は貨物室ドアを暖めるために使用することができる。状況に応じて、異なる位置にある電子機器から床及び／又は貨物室ドアに暖かい排熱空気を移送するために、いくつかの供給ラインが床及び／又は貨物室ドアに必要となる。

もし航空機内の電子機器の冷却から生じる暖かい排熱空気が、床及び／又は貨物室ドアを暖めるために、十分に熱くない、又は十分な量利用できない、又はその双方である場合、本発明による方法を更に発展させ、必要に応じて、暖かい電子機器の排熱空気を熱いエンジン抽気空気と混合することが考えられる。熱いエンジン抽気空気は十分な量を利用できる。熱いエンジン抽気空気を混合してから暖かい電子機器の排熱空気を床の中空室に供給するのが好ましい。

本発明による方法のわずかに変更した実施例に関しては、航空機内の電子機器の冷却から生じる排熱空気を、２箇所で熱いエンジン抽気空気と混合し、一方の箇所は排熱空気を使用して床を暖める前、他方の箇所は排熱空気を使用して貨物室ドアを暖める前の箇所であり、混合した後に、排熱空気を床に通過させる。この方法によれば、多くの熱量を床及び貨物室ドアに個別に供給することができる。

もし電子機器の排熱に含まれる熱量が床及び／又は貨物室ドアに要求される暖房に不十分な場合、代案として、もしくは熱いエンジン抽気空気に混合することに加えて、床を構成するパネル及び／又は貨物室ドアの対応する素子に電気的加熱装置を付加することができる。この方法によれば、付加的な電気的加熱装置は、床及び／又は貨物室ドアに必要とされる加熱に応じて付加的な熱量を発生するだけでよいので、本発明による方法のこの実施例はエネルギーに関して、従来の純粋に電気に頼る解決策よりも経済的である。

本発明による方法の好ましい実施例によれば、例えば、ベンチレータ又は類似の手段によって、床又は貨物室ドアのパネルに強制送気を発生させ、熱伝導を改善し、また均一にする。

本発明による航空機のための床暖房装置は、航空機の床を構成するパネル内に形成した連続な第１中空室を設ける。航空機内の電子機器の冷却から生じる暖かい排熱空気のための供給ラインを第１中空室に接続する。このようにして、特に航空機の床を暖めるのに上述の排熱空気を用いることができる。

パネル内の第１中空室は、航空機の全長に沿って延在させるのが好ましい。そして排熱空気は、飛行方向とは反対方向に床を通過できるようにし、また貨物室又は航空機キャビンの端部で更に他の部分を暖房するために用いることができる。このために、本発明による床暖房の他の実施例によれば、第１中空室を、航空機の貨物室ドアの床パネル内に設けた第２中空室に流体連通するように接続する。第１中空室内を通過し、同時に床を暖めた後、暖かい排熱空気を貨物室ドアの第２中空室内に通過させ、同様にこの貨物室ドアを暖めることができる。第２中空室は航空機の機体に自由に流出できるようにするが、第２中空室からの排熱空気排出のために、別個の出口ラインを設けることもできる。

本発明による床暖房装置の好ましい実施例においては、第１中空室に接続した供給ラインを、第１中空室を航空機の上述したアビオニクスベイと接合するのに用いる。もし電子機器の冷却から生じる暖かい排熱空気を、航空機内の他の位置から又はいくつかの位置から第１中空室に移送するような場合、供給ラインをこの位置又はこれらの位置に流体連通するように接続しなければならない。いくつか別個の供給ラインをそれぞれ使用し、暖かい電子機器の排熱空気を各電子機器の位置から第１中空室まで移送することができる。

本発明による床暖房の更に発展させた実施例によれば、第１中空室を熱いエンジン抽気空気と接続する付加的な供給ラインを設ける。もし利用可能な電子機器の排気が、量及び／又は温度に関してどちらも十分でない場合、他の熱源からの十分な量利用可能な付加的な暖かい空気により第１中空室に補充することができる。もしそのようなことが必要な場合、電子機器の排熱空気を全く用いず、熱いエンジン抽気空気によって、床及び／又は貨物室ドアを暖めることもできる。熱いエンジン抽気空気を航空機内の電子機器の冷却から生じる排熱空気に混合してから、第１中空室に流入させるよう、付加的な供給ラインを配置すると好適である。もしそのようなことが必要又は望ましい場合、供給ラインに調整弁を設けることができ、これら調整弁は温度センサと連動して所定の混合温度にセットし、このセットされた所定混合温度で、電子機器の排熱空気及びエンジン抽気空気との混合気を第１中空室へ流入させる。

代案として、熱いエンジン抽気空気を、航空機内の電子機器の冷却から生じる暖かい排熱空気といくつかのポイントで混合することができる。例えば、第１中空室に排熱空気が流入する前に、そして更に、第２中空室に流入する前に、混合することができる。混合したエンジン抽気空気量を調整する１つの可能な実施例として、熱いエンジン抽気空気を混合位置に移送する供給ライン又は給気ラインの流路断面積を相応に選択して混合ポイントに送給し、このラインを通過する最大熱量を必要な熱量にする。

熱いエンジン抽気空気を混合する２個又はそれ以上のポイントによって、例えば、床及び貨物室ドアの温度を個別に調整できる。

代案として、暖かい電子機器の排熱空気が床及び／又は貨物室ドアの暖房に不十分である場合、付加的な電気的加熱装置を床及び／又は貨物室ドアを構成するパネルに設けることができる。この付加的な電気的加熱は、例えば、床を構成するパネルの上面及び／又は下面に配置した従来の電熱マットによって得られる。もし床の上面に過酷な使用条件が課せられる場合、電熱マットをパネルの下面にだけ配置するのが好ましい。

更にもう一つの代替案によれば、付加的な電気的加熱は、床及び貨物室ドアの中空室に組み込まれる電熱コイル又は電熱線によって行う。この実施例は、上述の電熱マットによる付加的加熱の代替案として、もしくは電熱マットによる前記付加的加熱に加えて用いることができる。

上述の代替案に対応して、付加的な電気的加熱を設ける場合であっても、本発明による床暖房は、電熱マットだけを用いる従来の加熱よりも依然として経済的である。電子機器の排熱空気ですでに得られている熱に対して付加的に必要とされる熱部分だけ電気的に発生させることが必要であるからである。

熱伝導を改善及び均一にするために、本発明による床暖房の好ましい実施例によれば、ベンチレータを床及び／又は貨物室の中空室に配置し、中空室を通過する暖かい空気の強制送気流を発生する。

本発明による床暖房の効率を向上させるために、床を構成するパネルは、好ましくは床を支持するあらゆる構造から熱的に遮断し、パネルから構造物への熱損失を最小化する。更に効率を増大させるために、パネルは床を支持する構造と接触してない位置で下面に断熱材を設ける。この断熱材は、例えば、パネル又はマットの形態であってもよく、この特定の目的のこの分野の専門家に広く知れ渡る材料から作ることができる。しかしながら、床を支持する構造からパネルを熱的に遮断するために、好ましくは床の荷重支持性に悪影響を及ぼさないよう剛性断熱材層を選択する。

本発明による床暖房のすべての実施例において、床を構成するパネルを、押出成形によって、好ましくは連続押出成形によって、生産した特殊輪郭成形（プロファイル）部材とする。これらの特殊輪郭成形（プロファイル）部材によれば、暖かい排熱空気を移送するために必要な中空室は、押出成形プロセスの一部として、コスト的に有利に生産することができる。

以下に、添付された線図的図面を参照して、本発明の実施例をより詳細に説明する。

図１は、貨物輸送航空機の機体１０を線図的に示す。機体１０の前端部にコックピット部１２を設け、このコックピット部１２の下方には、航空機のための大量の電子機器を収納保持するアビオニクス（航空電子工学機器用の）ベイ１４を設ける。用語「電子機器」とは、例えば、航空機の航行、および航空機における多数の構成機器を制御するのに必要とされる電子機器を意味する。

航空機の全長に沿って、コックピット１２及びアビオニクスベイ１４の後方に、機体１０の最も大きな部分を占める貨物室１６がある。貨物室１６は、床２０の下に位置する機底ビルジ（機底湾曲部）２２から貨物室１６を区分するパネル１８により構成した床２０を有する。

機体１０の後方下部に貨物室ハッチ又はドア２４を設け、このドアは、図１では閉鎖状態を示し、開放状態では傾斜路として用いられ、これにより外部から貨物室１６に達することができる。

図２及び図３に明示するように、パネル１８は特殊輪郭（プロファイル）に押し出し成形したプロファイル部材であり、これら部材の内部には第１中空室２６が床２０の全長に沿って延びている。通常これらの特殊輪郭成形（プロファイル）部材はアルミニウム合金により形成する。

供給ライン２８を、パネル１８の前端部（飛行方向に見て）とアビオニクスベイ１４との間に敷設し、これによって、アビオニクスベイ１４内の電子機器を冷却するのに使用した排熱空気を、第１中空室２６へ移送することができる。ディストリビュータ（図示せず）により、パネル１８におけるすべての第１中空室２６に排熱空気を均等に確実に分配する。

接続ライン３０により、パネル１８の第１中空室２６を、貨物室ドア２４の床パネル３４内に設けた第２中空室３２に流体連通するよう接続する。床パネル３４は、床２０のパネル１８に類似した、特殊輪郭成形（プロファイル）部材である。図示の実施例における第２中空室３２は、航空機の機体１０で終端させる。

床２０のパネル１８の下面を、図示しない方法で床２０を支持する構造の一部である支持体３６上に固定する。支持体３６の位置は、パネル１８に交差する方向に延在して、座席を床２０に固定することが出来るシートトラックアダプタ３８の位置に対応するのが一般的である。支持体３６からパネル１８を熱的に分離するために、パネル１８の下面及びこの下面に対面する各支持体３６の上面との間に、剛性断熱材層４０を配置する。用語「剛性断熱材」とは、圧力を受けたときに圧縮されない又は少なくとも顕著には圧縮されない断熱材を意味する。従って、それは床２０の荷重支持性に影響を及ぼさない。

支持体３６相互間の領域では、剛性断熱材層４０よりも相当厚さのある断熱材層４２をパネル１８の下面に布設する。断熱材４２は圧力に耐える必要はないので、断熱材４２は硬い必要はない。断熱材４２は、例えば、断熱に適しているウレタンフォーム又は他のあらゆる発泡材料からなる要素で、パネル１８上に固定された要素でもよい。押出工程の間に断熱材層４２をパネル１８と組み合わせることも可能である。これにより、例えば、共押出によって断熱材層４２はパネル１８と一体に形成することができる。断熱材層４２の断熱性を更に改善するために、パネル１８と接触してない断熱材４２の外面を、高反射材の層４４で覆うことができる。

パネル１８の上面に断熱層４６を設け、この断熱層の上に床２０の実際の歩行面を形成するカバーパネル４８を配置する。もし必要であれば、カーペットをパネル４８の上に固定することができる。以下に、加熱可能な床暖房システムの機能を記載する。アビオニクスベイ１４に収容される電子機器を冷却するために、通常は送風機によって、空気をアビオニクスベイ１４に送り込む。空気は、電子機器から熱を奪い、暖かい排熱空気として供給ライン２８を経て床２０のパネル１８の第１中空室２６に流入する。この第１中空室２６において、暖かい排熱空気は、床２０全体を通って長手方向かつ飛行の反対方向に流れる（図２の流れを表す矢印Ｖを参照）。

床２０の端部では、もし必要であれば、ここでは図示しない第２のディストリビュータによって、図示しない部材が第１中空室２６から生じる空気を集めて、この空気を接続ライン３０に転送し、この接続ライン３０から第２中空室３２に空気を流入させる。これら第2中空室３２は貨物室ドア２４の床パネル３４に組み込む。第２中空室３２の端部において、このときクールダウンしている空気を航空機の機体１０に流出する。あるいは、代案として、この空気を制御状態の下に、外部に移送することができる。

上述の機能に関する記載から明らかなように、床２０及び貨物室ドア２４の床パネル３４は共に、暖かい電子機器の排熱空気によって快適温度まで加熱される。もし利用可能な電子機器の排熱空気が床２０及び／又は床パネル３４の加熱のために温度及び量に関して不十分な場合、エンジンから抽気した熱い空気を混ぜることができる。

貨物輸送航空機の一部切除した線図を示す。 航空機の機底ビルジから貨物室を区分する床暖房システムの部分の縦断面図を示す。 図２に示す床システムの横断面図を示す。

Claims (23)

1. 加熱可能なパネル（１８）で構成する床（２０）を具えた航空機の床暖房装置において、前記パネル（１８）に、これらパネル内に貫通して航空機の長手方向に延びているように構成した第１中空室（２６）を設け、航空機内の電子機器と、前記第１中空室（２６）との間に延在する供給ライン（２８）を設け、この供給ライン（２８）により、前記航空機内の電子機器の冷却から生じる暖かい排熱空気を前記第1中空室（２６）に供給するよう構成したことを特徴とする航空機の床暖房装置。
2. 請求項１記載の床暖房装置において、前記供給ライン（２８）は前記第１中空室（２６）を航空機のアビオニクスベイ（１４）に接続するのに使用したことを特徴とする床暖房。
3. 請求項１または２に記載の床暖房装置において、前記第１中空室（２６）を航空機の貨物室ドア（２４）の床パネル（３４）内の第２中空室（３２）に流体連通するように接続したことを特徴とする床暖房装置。
4. 請求項３に記載の床暖房装置において、前記第２中空室（３２）を航空機の機体（１０）で終端させたことを特徴とする床暖房装置。
5. 請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の床暖房装置において、他の供給ラインにより、前記第１中空室（２６）を熱いエンジン抽気空気に接続したことを特徴とする床暖房装置。
6. 請求項３に係る請求項５に記載の床暖房装置において、更に他の供給ラインにより、前記第２中空室（３２）を熱いエンジン抽気空気に接続したことを特徴とする床暖房装置。
7. 請求項５または６に記載の床暖房装置において、前記供給ラインの断面積が、熱いエンジン抽気空気の供給量を決定するようにしたことを特徴とする床暖房装置。
8. 請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の床暖房装置において、前記パネル（１８）は、床（２０）を支持する構造から熱的に遮断するようにしたことを特徴とする床暖房装置。
9. 請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の床暖房装置において、前記パネル（１８）に、補助的加熱のために電熱マットを設けたことを特徴とする床暖房装置。
10. 請求項９に記載の床暖房装置において、前記電熱マットをパネル（１８）の下面に配置したことを特徴とする床暖房装置。
11. 請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の床暖房装置において、電熱コイル又は電熱線を、補助加熱のために前記中空室（２６，３２）に組み込んだことを特徴とする床暖房装置。
12. 請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の床暖房装置において、ベンチレータを前記中空室（２６，３２）に配置し、前記中空室（２６，３２）を通る強制送気を生じるようにしたことを特徴とする床暖房装置。
13. 請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の床暖房装置において、前記パネル（１８）の下面に、断熱材（４２）を設けたことを特徴とする床暖房装置。
14. 請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載の床暖房装置において、パネル（１８）は、押出成形によって生じる特殊輪郭成形部材としたことを特徴とする床暖房装置。
15. 航空機の床暖房方法において、床を構成するパネル（１８）内に貫通して航空機の長手方向に延びているよう設けた中空室（２６）と、航空機内の電子機器との間に延在する供給ライン（２８）を経て、航空機内の電子機器の冷却から生じる暖かい排熱空気を前記第1中空室（２６）に移送するようにしたことを特徴とする航空機の床暖房方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、前記暖かい排熱空気を、航空機の飛行方向と反対方向にパネルを経て移送するようにしたことを特徴とする方法。
17. 請求項１５又は１６に記載の方法において、前記暖かい排熱空気を、航空機のアビオニクスベイから生じるようにすることを特徴とする方法。
18. 請求項１５〜１７のうちいずれか一項に記載の方法において、前記暖かい排熱空気を、床を構成するパネル内の中空室を通過させた後、航空機の貨物室ドアの床パネルを通過するよう移送するようにしたことを特徴とする方法。
19. 請求項１８に記載の方法において、前記暖かい排熱空気を、貨物室ドアの床パネルを通過させた後、航空機の機体に流入させるようにしたことを特徴とする方法。
20. 請求項１５〜１９のうちいずれか一項に記載の方法において、航空機内の電子機器の冷却から生じた暖かい排熱空気を、熱いエンジン抽気空気と混合さこせてから前記中空室に移送するようにしたことを特徴とする方法。
21. 請求項１８に記載の方法において、熱いエンジン抽気空気を、航空機内の電子機器の冷却から生じる暖かい排熱空気に混合してから前記床の中空室に移送し、また、排熱空気が床の中を通過した後の排熱空気であって、貨物室ドア内を通過する前の暖かい排熱空気に、熱いエンジン抽気空気を混合するようにしたことを特徴とする方法。
22. 請求項１５〜２１のうちいずれか一項に記載の方法において、床を構成するパネルを、電力により付加的に加熱するようにしたことを特徴とする方法。
23. 請求項１５〜２２のうちいずれか一項に記載の方法において、強制送気を前記中空室で生じるようにしたことを特徴とする方法。

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