JP4758480B2 - サイクロン式排出装置を備える航空機空調システム - Google Patents

Description

本発明は、航空機キャビン内に外気を搬送するための少なくとも１つの外気供給ラインを備える航空機空調システムにおいて、外気が少なくとも１つの排出装置を介して航空機キャビン内に吹出される、航空機空調システムに関する。ここでいう「外気」とは、まだ航空機キャビン内にはない空気を意味する。外気は、通常は「ＡＧＵ」（空気発生ユニット）、すなわち、エンジン抽気を利用して適宜に調整された外気を提供し、この外気を航空機キャビン内に送ることができる空気処理システムから入ってくる。本明細書においては、「航空機キャビン」とは、航空機キャビンの内部と理解される。これは、パイロットの操縦室、客室キャビンおよび／または貨物室であってもよい。

航空機キャビンのために必要とされる外気量を減じるためには、航空機キャビン内に含まれる空気の所定の割合を再循環させること、すなわち、この所定の割合を航空機キャビンから抜き取り、処理し、次いで、通常はいずれにせよ航空機キャビンに連続的に供給される外気と一緒に航空機キャビンに戻すことが知られている。この目的のためには、循環された空気が外気と混合される必要があり、これは、通常は中央箇所、例えば中央空気処理ユニット（ＡＧＵ）の下流側に接続された混合機内で行われる。このようなことは、明らかに長いライン経路を必要とし、航空機の生産コストを増大させるだけではなく、設置スペースをとり、重量を増大させる結果となる。

そこで本発明の課題は、上記問題を取り除く、改良された航空機空調システムを提供することである。

冒頭で述べたような一般に知られている航空機空調システムから出発して、この課題は、サイクロンユニットが排出装置の近傍に配置されており、このユニットが、外気供給ラインと連通する吸気口と、航空機キャビンから空気を吸い込む流入口と、少なくとも１つの排出装置と連通する少なくとも１つの流出口とを有しており、航空機空調システムの作動時に流入空気として働く外気によって、サイクロン流がサイクロンユニット内で生成され、空気が航空機キャビンから流入口を通って吸い込まれ、外気と共に流出口を通って吐き出されるようになっている本発明により解決される。したがって、本発明によるシステムは、供給される外気のためだけに長いラインを必要とし、一方、航空機キャビンから取り出され、再循環されることになる空気は、外気と混合され、任意にサイクロンユニット内で局所的に浄化されてもよい。したがって本発明によるシステムは、重量を低減し、生産および組み立てコストをわずかにしか必要としない。さらにこのシステムは流体条件が最適化された形態を有している。

ここでは、「排出装置の近傍に」という文言は、サイクロンユニットが、複数の排出装置に関与する中央の混合ユニットを表すのではなく、サイクロンユニットが、それぞれの排出装置または幾つかの排出装置を一緒にしたものと関連づけられており、サイクロンユニットの流入口が、航空機キャビンと直接に連通するか、または短い吸入導管を介して連通することを意味する。最も単純な場合には、排出装置は、流出口を規定する構成部品である。さらに発展した形態では、排出装置は、流出口にわたる１つ以上の案内羽根を有しており、これにより、流出空気は、より均一に分配され、かつ／または所定方向に向けられる。

好ましい実施形態によれば、サイクロンユニットの本体は、水平方向に分割されて構成されており、中央領域に流出口を規定する上部と、この上部と共に環状中空スペースを画定する下部とを備え、環状中空スペースの半径方向内側の壁は、下部から上方へ流出口の領域内に延びる中空円錐台形部によって形成される。サイクロン流は、流入空気を接線方向に導入することにより環状中空スペース内で生成される。このような実施形態は、製造が安価で組み立てが容易である。

中空円錐台形部の最大横断面は、上記実施形態では好ましくは流入口を形成する。既に述べたように、この流入口は、例えば、サイクロンユニットを隠すことなく配置することのできる、航空機の貨物室内で空気を航空機キャビンから直接に吸い込んでもよいし、または、流入口は短い吸入導管と連通しており、この吸入導管を介して、空気が、例えば商業用航空機の客室から吸い込まれてもよい。後者の場合には、サイクロンユニットは、好ましくは隠されていて、例えば航空機キャビンのカバーパネルの後方に取り付けられる。流入口が航空機キャビンと直接に連通しており、保護格子が、好ましくは流入口横断面に広がっており、これにより、望ましくない小片がサイクロンユニットに入り込むことが阻止される。

既に述べたように、サイクロンユニットの流出口は、１つではなく２つ以上の排出装置と連通していてもよい。具体的には、流出口が２つ以上の排出装置と連通している場合には、それぞれの排出装置は、排出ラインを介して流出口と連通する。中央の混合ユニットを有する空調システムで必要とされるラインと比較した場合、これらの排出ラインはまた著しく短く、吸入導管が設けられている場合には、排出ラインの長さは吸入導管の長さにほぼ対応していてよい。

それぞれの排出装置が排気ラインを介してサイクロンユニットの流出口と連通している実施形態では、好ましくはそれぞれの排気ラインは、排出装置とは反対側の端部によって分配エレメント内に開口しており、この分配エレメントは、サイクロンユニットの流出口と直接に連通している。このように、同一のサイクロンユニットを用いることで、複数の排出装置を省スペースで設けることができる。好ましい構成によれば、分配エレメントは、中央開口を備えた環状体を有しており、中央開口はサイクロンユニットの流出口との連通を形成し、排気ラインは、環状体から半径方向外側に延びている。最初にサイクロンユニット内で生成されたサイクロン流は、このような分配エレメント内に保持され、これにより、再循環された空気と混合された外気は、個々の排出装置に均一に分配される。それぞれの排気ラインが、好ましくは水平方向に分割されて形成されており、したがって、例えば射出成形部品として簡単に構成することができ、容易に組み立てることができることが、構造上有利である。

所望であれば、サイクロンユニットは、高い付加的な構成上の手間なしに、空気中に含まれる粒子のための分離器として同時に働いてもよい。

次に航空機空調システムのための本発明によるサイクロンユニットの実施形態を添付の概略的な図面に基づき詳細に説明する。

図１は、サイクロンユニット１０の三次元分解図を示している。このサイクロンユニット１０の吸気口１２は、航空機空調システムの外気供給ライン１４と連通している。供給ライン１４は、通常は航空機の中央空気処理ユニット（ＡＧＵ＝air generation unit:空気発生ユニット）から流入する外気をサイクロンユニット１０に搬送する。

サイクロンユニット１０は、下部１８と上部２０（図１参照）とからなる本体１６（図２参照）を有し、下部１８と上部２０とは、一緒に本体１６の内部に環状中空スペース２２を画定する。上部２０は、サイクロンユニット１０の流出口２４を形成する中央開放領域を有している。環状中空スペース２２の半径方向内側の壁が、中空円錐台形部２６によって形成されており、この中空円錐台形部２６は、下部１８の底部から上方に延びており、ほぼ流出口２４の領域で終了している（特に図２参照）。図示の実施形態では、中空円錐台形部２６は下部１８と一体的に形成されている。

下部１８の底部の領域に位置する、中空円錐台形部２６の最大横断面が、サイクロンユニット１０の流入口２８を形成しており、この流入口２８は、安全性の理由から保護格子３０を張りわたされており、この保護格子３０は、下部１８でリングに固定されている（図１および図３参照）。

分配エレメント３４が、サイクロンユニット１０の流出口２４と直接に連通している。このエレメントは、図示の実施例では一体的に構成されており、下部中央開口３８を備える環状体３６を有しており、下部中央開口３８は、流出口２４に面しており、組み立てられた状態では流出口２４と連通する。サイクロンユニット１０の流出口２４および分配エレメント３４の下部開口３８を介して、環状中空スペース２２は、環状体３６の内部に形成されたさらなる環状中空スペース３７と流体連通している（図２および図３参照）。図示の実施形態では、分配エレメント３４から、より具体的には、分配エレメント３４の環状体３６からは、互いに向かい合って配置された２つのフランジ４０が延びており、これらのフランジ４０は、分配エレメント３４内のさらなる環状中空スペース３７につながっており、各排気ライン４２に嵌合するために役立つ。これらの排気ラインは、環状体３６から実質的に半径方向外側に延びている。凹部４３（図３参照）が、分配エレメント３４の上面の中央領域に形成されており、この凹部４３は、サイクロンユニット１０の中空円錐台形部２６の自由端の方向に、分配エレメント３４内に延びている。

それぞれの排気ライン４２は、水平方向に分割されており、これにより、排気ライン下部４４と排気ライン上部４６とからなっている（図１参照）。排出装置４８が、それぞれの排気ライン４２の自由端に配置されており、図示の実施形態では、排気ライン４２の自由端に形成された開口内に組み込まれた吹出しグリルによって形成されている。

次にサイクロンユニット１０の動作を説明する。外気が流入空気として供給ライン１４を通ってサイクロンユニット１０に供給される。この流入空気は、吸気口１２を通ってサイクロンユニット１０の環状中空スペース２２内へ接線方向に流れ込み、この環状中空スペース２２内にサイクロン状の流れを形成する。サイクロン流は、半径方向内側中央部に「目」とも呼ばれる負圧を発生させ、この負圧により、流入口２８および中空円錐台形部２６を介してキャビン空気がサイクロンユニット１０内に吸い込まれる。吸い込まれたキャビン空気は、中空円錐台形部２６の自由端を貫流した後には、分配エレメント３４の中央凹部４３によって形成された、この場合は平坦な、面５０に当たり、この面５０は、吸い込まれた、循環されようとする空気を半径方向外側に偏向する。

環状中空スペース２２内を循環する外気は、連続的に循環しながら、サイクロンユニット１０の流出口２４および分配エレメントの開口３８を通って上方へ分配エレメント３４内に移動し、そこで、外気は、面５０によって偏向され、流入口２８を通ってサイクロンユニット１０内へ流れ込んだキャビン空気に出合う。２種の空気、すなわち、外気と吸い込まれたキャビン空気とは、分配エレメント３４の環状体３６によって形成されたさらなる環状中空スペース３７内を一緒に循環し、その過程で密に混ざり合う。したがって、サイクロン流はさらなる環状中空スペース３７内にも形成される。

このようにして混合された空気はフランジ４０を通って半径方向に分配エレメント３４を離れ、排気ライン４２を通って排出装置４８へ流れ、この排出装置４８を通って航空機キャビン内に流れ込む。

上記装置の全ての構成部品は、プラスチック射出成形部品として安価に構成することができる。

本発明による航空機空調システムのサイクロンユニットを示す三次元分解図である。 図１のサイクロンユニットを横断方向に破断して示す三次元図である。 図１のサイクロンユニットを長手方向に破断して示す三次元図である。

Claims (11)

1. 外気を航空機キャビン内へ搬送するための少なくとも１つの外気供給ライン（１４）を備え、前記外気が、少なくとも１つの排出装置（４８）を介して航空機キャビン内に吹出される航空機空調システムにおいて、
   サイクロンユニット（１０）が、前記排出装置（４８）の近傍に配置されており、前記ユニットが、本体（１６）と、分配エレメント（３４）と、前記外気供給ライン（１４）と連通する吸気口（１２）と、航空機キャビンから空気を吸い込む流入口（２８）と、少なくとも１つの前記排出装置（４８）と連通する少なくとも１つの流出口（２４）とを有しており、
   第１のサイクロン流が、航空機空調システムの動作中に、前記外気供給ライン（１４）からの外気によってのみ、前記サイクロンユニット（１０）の前記本体（１６）内で生成され、
   第２のサイクロン流が、流入空気として働く前記第１のサイクロン流の外気と、キャビン空気とによって、前記分配エレメント（３４）内で生成され、
   前記キャビン空気が、流入口（２８）を通って航空機キャビンから吸い込まれ、前記流出口（２４）を通って外気と一緒に吐き出されることを特徴とする航空機空調システム。
2. 前記流入口（２８）が、吸入導管を介して航空機キャビンと連通する、請求項１記載の航空機空調システム。
3. 前記流入口（２８）が、航空機キャビンと直接に連通する、請求項１記載の航空機空調システム。
4. 前記サイクロンユニット（１０）の前記本体（１６）が、水平方向に分割されて構成されており、上部領域で前記流出口（２４）を画定する上部（２０）と、該上部（２０）と共に環状中空スペース（２２）を画定する下部（１８）とを有しており、前記環状中空スペース（２２）の半径方向内側の壁が、前記下部（１８）から上方へ流出口（２４）の領域内へ延びる中空円錐台形部（２６）によって形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の航空機空調システム。
5. 前記中空円錐台形部（２６）の最大横断面が、前記流入口（２８）を形成している、請求項４記載の航空機空調システム。
6. 前記流出口（２４）が、２つ以上の前記排出装置（４８）と連通している、請求項１から５までのいずれか１項記載の航空機空調システム。
7. それぞれの前記排出装置（４８）が、排気ライン（４２）を介して前記流出口（２４）と連通している、請求項１から６までのいずれか１項記載の航空機空調システム。
8. それぞれの前記排気ライン（４２）が、前記排出装置（４８）とは反対側の端部によって分配エレメント（３４）に開口しており、該分配エレメント（３４）が、前記流出口（２４）と直接に連通している、請求項７記載の航空機空調システム。
9. 前記分配エレメント（３４）が、中央開口（３８）を備える環状体（３６）を有しており、前記中央開口（３８）が、前記流出口（２４）との連通を形成し、前記排気ライン（４２）が、前記環状体（３６）から半径方向外側に延びている、請求項８記載の航空機空調システム。
10. それぞれの排気ライン（４２）が、水平方向に分割されて形成されている、請求項９記載の航空機空調システム。
11. 前記サイクロンユニット（１０）が、空気中に含まれる粒子のための分離機として同時に働く、請求項１から１０までのいずれか１項記載の航空機空調システム。

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