JP4820417B2 - 航空機用の緊急ラムエア導入弁 - Google Patents

Description

本発明は航空機用の緊急ラムエア導入弁，特に導入弁を開閉するための作動部材を具える緊急ラムエア導入弁に関するものである。以下，緊急ラムエア導入弁を「ＥＲＡＩ弁」と称する。

旧い設計様式の航空機では，空調システムが完全に機能しなくなる緊急事態において，長距離フライトの場合にはパイロットが飛行高度を，例えば三万フィートから一万フィートまで低下させた後にコックピットの窓を開け，これによりキャビン内の搭乗者に対して新鮮な外気を供給する必要が生じる。より最近の設計様式の航空機は，機体の下側でウィングボックス内に配置された弁からなる，いわゆる「緊急ラムエア導入弁」（ＥＲＡＩ弁）を装備している。ＥＲＡＩ弁を装備した航空機においては，この種の緊急事態の発生時に，パイロットがコックピットの押しボタンを操作して機体に配置されたＥＲＡＩ弁を開き，新鮮な外気をキャビン内に導入可能とする。ＥＲＡＩ弁の寸法及び開放角度は，航空機が満席状態でも搭乗者に対して充分な新鮮な外気を供給可能とするように適切に設定される。ＥＲＡＩ弁は，緊急事態において全開とされ，それ以外の場合には全閉状態に維持される。

図１は，例えば，押しボタン１２により作動させるＥＲＡＩ弁１の従来技術を示す。この場合，ＥＲＡＩ弁は「全閉（１’）」及び「全開（１’’）」のうち，何れか一方の位置を占める。

例えば極圏経由での長距離飛行の場合，一万フィートの飛行高度では外気温度が容易に−３８℃を下回ることが予想される。空調システムが完全に故障したためにパイロットが飛行高度をこの高度まで降下させる必要が生じた場合，従来型ＥＲＡＩ弁を用いるとキャビン温度が０℃以下まで低下することがあり，一万フィートの高度でのフライトが数時間に亘る場合もあり得るので，少なくとも一部の搭乗者の健康状態に深刻な危険の及ぶことが想定される。また，このような緊急事態下では，搭乗者が暖かい衣類を適切に着用できず，搭乗者に対する毛布の供給量も不十分である状況も想定しておく必要がある。その場合に予想される健康障害や，関連する搭乗者の払い戻し請求により，航空会社は相当な財政的出費を計上せざるを得ず，したがって，このような事態も回避すべきである。

本発明が解決しようとする課題は，前述した形式のＥＲＡＩ弁を改良して，上記のごとき問題の発生を回避することにある。

この課題は，請求項１に記載した特徴を有する航空機用ＥＲＡＩ弁によって達成される。すなわち，上述した課題を解決するために本発明は，コントローラが導入弁に作動的に結合され，該コントローラにより導入弁が異なる開放角度に設定可能とされ，該開放角度が，航空機キャビン内の実際温度又は設定温度の関数として設定されていることを特徴とするものである。

本発明によれば，航空機キャビン内の実際温度に応じてＥＲＡＩ弁が異なる開閉位置を占めるものである。したがって，キャビンに供給される新鮮外気の量は，一定の弁サイズの場合に弁の開放角度で決定されものであり，キャビンのレイアウトや実際の搭乗者数に対して適合させることができる。特に，例えば極圏における寒冷条件下で，ＥＲＡＩ弁の開放状態での飛行中のキャビン温度を，許容限度以上のものとすることが可能である。本発明による解決手段は，更に，航空機に関する限り，大規模の構造変更を必要としない。と言うのは，既存のＥＲＡＩ弁，電気ラインや，コックピット内の作動部材等をそのまま継続使用することが可能だからである。

本発明の好適な実施例では，弁の開放角度が段階的及び／又は連続的に設定可能である。この場合，キャビンスペースに供給される新鮮外気の量を極めて精密に調整することができ，ひいては所望のキャビン温度の精密な設定が容易となるものである。

本発明の好適な実施例において，コントローラはアクチュエータに電気的に接続されており，それによって弁の開放角度を設定することが可能である。コントローラはアクチュエータに対して制御信号を送信し，アクチュエータは制御信号に対応する角度まで弁を開放する。使用するコントローラの型式に応じて，時によってはアクチュエータを適合させる必要がある。これは，コントローラの故障時にシステムエラーを短時間で除去可能とするものである。その理由は，アクチュエータではなく，コントローラのみを交換すれば足りるからである。

本発明による解決手段の更なる発展形態において，アクチュエータは，作動部材によって作動可能とする。作動部材は，通常は航空機のコックピットに配置されており，緊急時には，適正な飛行高度に達した後にパイロットが操作するものである。すなわち，適正な飛行高度に達する前にコントローラが弁を開放することはできず，これは飛行安全性に関して相当の利点となるものである。

アクチュエータは，好適にはリバースアクチュエータ等の機械的アクチュエータである。機械的アクチュエータ，例えばリバースアクチュエータは，ＥＲＡＩ弁の開放角度を非常に高い信頼性をもって設定可能とするものであり，航空機に搭載されている電子機器により送信される可能性のある妨害信号の影響を受けるものではない。

弁の開放角度の自動設定に関し，本発明によるＥＲＡＩ弁は閉ループ制御回路を有しており，その制御回路は導入弁の開放角度を，航空機のキャビン内における実際温度又は設定温度の関数として設定するものである。その温度は，緊急状況下における長い飛行時間の場合でも，搭乗者の健康に深刻な障害が生じないように定める必要がある。制御回路により導入弁の開放角度を，キャビン内における実際温度又は設定温度の関数として自動的に閉ループ制御するため，緊急状況に陥った航空機の搭乗者の快適性を最大限に補償することが可能である。

本発明の好適な実施形態において，制御回路は，コントローラに加えて，航空機キャビン内に配置された温度センサや，開放角度インジケータ及びアクチュエータを含む。この種の制御回路は，作動部材及びキャビン内の温度センサが適当な信号をコントローラに送信し，コントローラがアクチュエータ，例えばリバースアクチュエータに対して信号を送信する。リバースアクチュエータは開放角度インジケータに接続され，開放角度インジケータは導入弁の開放角度に対応する信号をコントローラに送信する。これらは，閉ループ制御回路を構成する。この種の制御回路は，導入弁の開放角度を，キャビン内の温度センサによって検出される実際温度又は設定温度の関数として，定常的に再調整するものである。その結果，キャビン内の温度の角に急激な降下の危険性を排除することが可能である。

本発明による解決手段の更なる発展形態によれば，既存のコントローラに加えて，手動コントローラ，好適には手動操作レバーを航空機のキャビン内及び／又はコックピット内に配置する。手動操作レバーは，例えばトグルスイッチ，スライダ又はロータリーコントローラで構成する。このような手動操作レバーは市販されており，航空機のキャビンエリアやコックピットに容易に取り付け可能であるので，航空機製造業者において手動コントローラの取り付けに要するコスト増は実質的に生じない。この種の手動操作レバーは，導入弁の現在の設定に対応するキャビン内温度が所望レベルに達しない場合に，パイロットや搭乗者が導入弁の開放角度を介入設定する追加的な選択肢を提供する。手動操作レバーは，さらに，制御回路の部品の1つ，例えばキャビン内の温度センサが故障した場合に，導入弁の開放角度の手動修正を可能とするものである。

パイロット又は搭乗者に導入弁の開放角度をフィードバックするため，本発明の更なる発展形態では，操作レバーの位置を導入弁の開放角度に比例させる。これは，同時に，操作レバーを作動する人員が各導入弁について開放角度を知得可能とするものである。

本発明の好適な実施形態において，作動部材は，航空機のコックピットに配置される押しボタンで構成する。この種の押しボタンはパイロットが容易に操作できるものであり，その操作に際してパイロットの注意が，コックピットの他の監視計器類からそらされることはない。その結果，パイロットは全てのＥＲＡＩ弁を起動させる最高の意志決定者である。

以下，本発明を図示の好適な実施形態について更に詳述する。

図２は，本発明に係るＥＲＡＩ弁の作動を示すフローチャートである。パイロットが航空機の空調システムの完全故障を検知した場合，パイロットには２つの選択肢がある。コックピット内のスイッチ又は押しボタン１２がパイロットによって操作されない場合，ＥＲＡＩ弁は全閉のまま（図２の左側に示す状況）である。しかし，キャビン内の搭乗者に新鮮な外気を供給する積りでパイロットが押しボタンを操作すると，コントローラ３，１１に制御信号が送信される。その結果，コントローラ３，１１がＥＲＡＩ弁を開放させるためのアクチュエータを起動させる。例えば，コントローラ３，１１がキャビン内の温度センサと結合されており，その温度センサによって検出されるキャビン温度が搭乗者の許容範囲にあり続ける場合，コントローラ３，１１はアクチュエータによりＥＲＡＩ弁１を完全に開放させる（図２の右側に示す状況）。キャビン温度が既に所望の温度以下まで降下している場合，コントローラ３，１１はＥＲＡＩ弁を特定の開放角度αまで開放させる（図２の中央に示す状況）。

図２において，参照数字１’は導入弁の全閉位置を，参照数字１’’は導入弁の全開位置を，そして参照数字１は全閉位置１’と全開位置１’’との間の導入弁開放角度αをそれぞれ表す。

上述した方法により，キャビン２内の温度レベルを確実に許容範囲内に維持することが可能であり，その温度レベルレベルは搭乗者数及びキャビンレイアウトに適合させることが可能である。例えば，キャビン２が満席である場合，ＥＲＡＩ弁１はより少人数の搭乗者が搭乗している場合よりも大きい開放角度αまで開放される。

図３は，本発明による解決手段の二種の実施形態における構成要素を示す略線図である。

これら実施形態の基本的な相違点は，ＥＲＡＩ弁１が，一方では制御回路３，５，６，７により特定の開放角度αまで自動制御下で開放され，他方では，手動操作レバー１１の操作によって手動で開放されることである，いずれの場合においても，ＥＲＡＩ弁は，押しボタン１２の解除又は操作によって起動する。

この種の制御回路３，５，６，７を，図３では破線で例示する。緊急時には，パイロットが先ずスイッチ又は押しボタン１２を操作し，それによって信号がコントローラ３に送信され，リバースアクチュエータ６によって導入弁１を開放させる。この場合，導入弁１は外気温度に応じて予め設定されている位置まで開放される。外気温度は，コックピット内に適切に配置されているディスプレイ装置を通じてパイロットが視認できるものである。

キャビン温度を所望レベルに自動制御するためには，制御装置３に加えて，温度センサ５ろ，開放角度αのインジケータ７も寄与する。図３に示すように，コントローラ３は，リバースアクチュエータ６を起動させるための押しボタン１２からの指令と，導入弁の位置に関する開放角度αインジケータ７からの情報と，キャビン２内の温度レベルに関するセンサ５からの情報を受信する。例えば，特定値を下回る温度降下を生じた場合，コントローラ３はリバースアクチュエータ６を介して導入弁１の開放角度αを自動的に変更し，そのために搭乗者の介入が必要とされることはない。導入弁１の開放角度αを変更することにより，キャビン２は可変量の外気４で充満される。このようにして，新鮮外気がキャビン温度の関数として自動制御されるものである。

さらに，パイロット及び／又は搭乗者は，図３に破線で示すように，制御回路３，５，６，７を作動不能とし，バルブの位置を手動操作で設定する選択肢がある。これは，制御回路の構成要素の１つが故障した場合でも飛行の安全性を担保する上で有効である。

ＥＲＡＩ弁１の制御システムがパイロットによって起動されると，センサ５に表示される温度に応じてパイロット及び／又は搭乗者が手動操作レバー１１を操作することができる。それにより導入弁１は，リバースアクチュエータ６に送信される信号に基づいて段階的又は連続的に開閉され，所望の温度レベルに設定される。この場合，好適には手動操作レバー１１の位置を導入弁１の開放角度αに比例させる。そのために手動操作レバー１１を，トグルスイッチ，スライダコントローラ又はロータリーコントローラとして構成する。このように，本実施形態では，手動操作レバー１１が，リバースアクチュエータ６によりＥＲＡＩ弁を制御するコントローラとしての機能を担うものである。

リバースアクチュエータ６は，リンク機構を介してＥＲＡＩ弁に接続する。このリンク機構は，リバースアクチュエータ６のピストンの力をＥＲＡＩ導入弁１に正確に伝達し，ＥＲＡＩ弁を，高い信頼性をもってその旋回軸線周りで旋回させるものである。

導入弁１が開放されると，外気４が供給管路９及び分配システム１０を経てキャビン２内に導入される。特に極圏上の飛行に際しては，導入される外気のためにキャビン温度が顕著に降下する。その場合，キャビン温度の過度に急激な降下や，キャビン２への過少の酸素供給量は，手動操作レバー１１を再設定することによって修正可能である。

言うまでもなく，自動ＥＲＡＩ弁の制御回路において，押しボタン１２の代わりに手動操作レバー１１を使用することもできる。さらに，リバースアクチュエータ６の代わりに，導入弁１の開放角度αを調整可能な他の調整手段を使用することもできる。さらに，キャビンに対する新鮮外気の供給量を，キャビン温度以外のパラメータに応じて制御することも考えられる。導入弁１の開放角度αを手動で制御する場合，例えば，手動操作レバー１１を温度センサ５に対して電気的に接続することも可能である。温度センサ５から，手動操作レバー１１用の駆動系統に対して適当な信号を送信し，それによって手動操作レバー１１の旋回運動を生じさせることも可能である。この場合，搭乗者は，操作レバー１１を手動作動する必要がない。導入弁１の開放角度αは，操作レバー１１の位置に応じて設定されるため，搭乗者が視認可能である。

航空機内の状況如何によっては，本発明に係るＥＲＡＩ弁の個別的な構成要素（図３に例示された要素）をキャビン２内の異なる位置，例えばキャビン床面や，コックピット内に配置することも可能である。

以上詳述した本発明に係るＥＲＡＩ弁は，これを装備する航空機に対して簡単かつ安価に取り付け可能である。航空機に関する限り，仕事集約型で高価な改修が不要だからである。アクチュエータを有するＥＲＡＩ弁，電気ライン，押しボタン等の既存部品は，そのまま使用を継続することができる。

従来のＥＲＡＩ弁の作動を示すフローチャートである。 本発明に係るＥＲＡＩ弁の作動を示すフローチャートである。 本発明に係る二種の実施形態の構成要素を示す略線図である。

符号の説明

１ ＥＲＡＩ弁
２ キャビン
３，１１ コントローラ
５ 温度センサ
６ アクチュエータ
７ 開放角度インジケータ
１２ 押しボタン

Claims (12)

1. 航空機用の緊急ラムエア導入弁（１）であって，
   該導入弁（１）を開閉するための作動部材（１２）を含む制御手段を具え，
   コントローラ（３，１１）が導入弁（１）に作動的に結合され，該コントローラ（３，１１）により導入弁（１）が異なる開放角度（α）に設定可能とされ，該開放角度（α）が，航空機キャビン（２）内の実際温度又は設定温度の関数として設定されていることを特徴とする緊急ラムエア導入弁。
2. 請求項１記載の緊急ラムエア導入弁であって，前記開放角度（α）が段階的又は連続的に設定されていることを特徴とする緊急ラムエア導入弁。
3. 請求項１記載の緊急ラムエア導入弁であって，前記コントローラ（３，１１）がアクチュエータ（６）に電気的に接続しており，該アクチュエータ（６）により導入弁（１）の開放角度（α）が設定可能とされていることを特徴とする緊急ラムエア導入弁。
4. 請求項３記載の緊急ラムエア導入弁であって，前記作動部材（１２）によりアクチュエータ（６）を作動可能とし，導入弁（１）の開放角度（α）が，前記コントローラ（３，１１）により前記アクチュエータ（６）を介して設定可能とされていることを特徴とする緊急ラムエア導入弁。
5. 請求項３記載の緊急ラムエア導入弁であって，前記アクチュエータが，機械的アクチュエータ（６）であることを特徴とする緊急ラムエア導入弁。
6. 請求項５記載の緊急ラムエア導入弁であって，前記機械的アクチュエータが，リバースアクチュエータ（６）であることを特徴とする緊急ラムエア導入弁。
7. 請求項１記載の緊急ラムエア導入弁であって，前記開放角度（α）が，航空機キャビン（２）内の実際温度又は設定温度に応じて制御回路（３，５，６，７）により自動的に設定されることを特徴とする緊急ラムエア導入弁。
8. 請求項７記載の緊急ラムエア導入弁であって，前記制御回路（３，５，６，７）が，前記コントローラ（３）と，キャビン（２）内に配置される温度センサ（５）と，導入弁（１）の開放角度（α）を表示する開放角度インジケータ（７）と，前記アクチュエータ（６）とを含み，前記作動部材（１２）がアクチュエータ（６）を作動させて導入弁（１）を開閉し，導入弁（１）の開放角度（α）が，コントローラ（３）を介してアクチュエータ（６）により，キャビン（２）内の温度センサ（５）で検出した温度と，開放角度インジケータ（７）で検出した導入弁（１）の位置の関数として設定可能とされていることを特徴とする緊急ラムエア導入弁。
9. 請求項１記載の緊急ラムエア導入弁であって，前記導入弁（１）の開放角度（α）を手動制御するために航空機のキャビン（２）及び／又はコックピット内に配置された手動コントローラ（１１）を更に具えることを特徴とする緊急ラムエア導入弁。
10. 請求項９記載の緊急ラムエア導入弁であって，前記手動コントローラが，トグルスイッチ，スライダ又はロータリーコントローラ等の手動操作レバー（１１）であり，該操作レバーにより導入弁（１）の開放角度（α）が手動設定可能であることを特徴とする緊急ラムエア導入弁。
11. 請求項１０記載の緊急ラムエア導入弁であって，前記手動操作レバー（１１）の位置が，導入弁（１）の開放角度（α）に比例することを特徴とする緊急ラムエア導入弁。
12. 請求項１記載の緊急ラムエア導入弁であって，前記作動部材が，航空機コックピット内に配置される押しボタン（１２）であることを特徴とする緊急ラムエア導入弁。

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