JP7070267B2 - 航空機用湯水供給システム - Google Patents

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Description

本発明は、航空機内の湯水吐出口に湯水を供給する航空機用湯水供給システムに関する。
従来、航空機内の化粧室等に設けられる湯水吐出口には、湯水と冷水の2系統が接続されており、ユーザの好みで温度の切り替え、または中間温度への調整が可能となっている。
中間温度への調整方式としては、古いタイプではマニュアル(ダイヤル)式、最近ではボタンによる多段階切替(例えば5段階)方式などが採用されている。
ボタンによる多段階方式の多くは電子制御を行っており、例えば電磁弁(ON-OFF弁)のデューティー比を湯水と冷水で変更することで実質的な流量比を変更する方法などが提案されている。
例えば下記特許文献1は、混合手段に冷水取入れ口と温水取入れ口にそれぞれ個別に接続された第1電磁弁及び第2電磁弁とを備えており、温度調節手段で指定された温度を反映した制御信号が、制御用ワイヤを介して混合手段に送信され、指定された温度に基づいて第1電磁弁及び第2電磁弁の各デューティー比を変更することにより混合された湯水の水温が調節される。
特許4457139号公報
しかしながら、航空機内の環境要因(例えば飛行高度(外気温度)や温水用のヒータ性能、連続温水使用量など)により、冷水・温水双方の温度は一定とはならない。よって、従来の方法で電磁弁を制御して冷水と温水を混合しても、湯水吐出口に供給される水の温度は一定とはならない。すなわち、ユーザによる温度設定を行った場合でも、相対的な水温の高低は調整できるものの、一定温度の湯水を供給することは困難であるという課題がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、航空機内で使用される湯水を所望の温度で供給可能とすることにある。
上述の目的を達成するため、本発明の一実施の形態は、航空機内の湯水吐出口に湯水を供給する航空機用湯水供給システムであって、前記湯水吐出口に冷水を供給する冷水流路と、前記湯水吐出口に温水を供給する温水流路と、前記冷水流路を流れる前記冷水の流量を調整する第1の制御弁と、前記温水流路を流れる前記温水の流量を調整する第2の制御弁と、前記湯水吐出口までのいずれかの箇所の水温を検出する温度センサと、前記温度センサで検出された前記水温に基づいて、前記第1の制御弁および前記第2の制御弁の開閉状態を制御する流量制御部と、前記第1の制御弁および前記第2の制御弁より下流で前記冷水と前記温水とを混合し、前記湯水吐出口に供給する混合供給部と備え、前記混合供給部は、前記冷水流路から前記冷水が供給されると共に前記温水流路から前記温水が供給され前記冷水と前記温水が混合される混合槽と、前記混合槽と前記湯水吐出口とを接続する混合流路とを含んで構成され、前記温度センサは、前記混合流路に設けられており、前記流量制御部は、前記混合流路を流れる前記湯水の温度に基づいて、前記第1の制御弁および前記第2の制御弁の開閉状態を制御する、ことを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記温度センサは、更に前記冷水流路および前記温水流路にそれぞれ設けられており、前記流量制御部は、前記混合流路を流れる前記湯水の温度、前記前記冷水流路を流れる前記冷水の温度および前記温水流路を流れる前記温水の温度に基づいて、前記第1の制御弁および前記第2の制御弁の開閉状態を制御する、ことを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記湯水吐出口から吐出する前記湯水の温度をユーザが指定する温度指定部を更に備え、前記流量制御部は、前記温度指定部で指定された温度に基づいて、前記第1の制御弁および前記第2の制御弁の開閉状態を制御する、ことを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態は、前記第1の制御弁および前記第2の制御弁は、開度を任意に調整可能な比例制御弁である、ことを特徴とする。
本発明の一実施の形態によれば、温度センサで検出された水温に基づいて、冷水および温水の流量(第1の制御弁および第2の制御弁の開閉状態)を制御するので、温度センサを用いない場合と比較して湯水吐出口から吐出する湯水の温度を精度よく制御する上で有利となる温度センサが混合供給部に設けられているため、冷水と温水との混合水、すなわち湯水吐出口から吐出する湯水に近い状態の水温を検出することができ、精度よく所望の水温に調整する上で有利となる。
本発明の一実施の形態によれば、温度センサが冷水流路および温水流路にそれぞれ設けられているため、冷水と温水とを混合する段階での混合比を調整し、湯水吐出口から吐出する湯水を所望の水温に調整する上で有利となる
本発明の一実施の形態によれば、温度指定部で指定された温度に基づいて各弁の開閉状態を制御するので、ユーザの所望の温度の湯水を提供する上で有利となる。
本発明の一実施の形態によれば、第1の制御弁および第2の制御弁として比例制御弁を用いるので、冷水および温水の流量をそれぞれ高精度に調整する上で有利となる。
実施の形態1にかかる航空機用湯水供給システム10の構成を示す図である。 実施の形態1における流量制御部40の処理を示すフローチャートである。 実施の形態2にかかる航空機用湯水供給システム50の構成を示す図である。 実施の形態2にかかる航空機用湯水供給システム50の他の構成を示す図である。 実施の形態2における流量制御部40の処理を示すフローチャートである。
(実施の形態1)
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる航空機用湯水供給システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
図1は、実施の形態1にかかる航空機用湯水供給システム10の構成を示す図である。
航空機用湯水供給システム10は、航空機内の湯水吐出口12に湯水を供給する。湯水吐出口12は、例えば航空機内の化粧室やギャレー等に設置されており、ユーザに手洗い用や飲料用の水を提供する。
本実施の形態では、湯水吐出口12は、航空機内の化粧室に設置されているものとする。化粧室内の手洗い用水栓(本実施の形態における湯水吐出口12)は、不特定多数の搭乗客が利用するものであり、利用者が限定されるギャレー等の水栓と比較して水温への要求が多岐に渡る。
湯水吐出口12からの湯水の吐出のオンオフは、吐出指示部39への操作により切り変えられる。吐出指示部39は、湯水吐出口12の近傍に設けられたセンサやコック、スイッチ等の機構である。例えば赤外線センサを吐出指示部39とし、赤外線センサでユーザの手を検知して、ユーザの手がかざされている間湯水を吐出する自動水栓としてもよいし、コックやスイッチを吐出指示部39とし、ユーザによるコックやスイッチの操作に対応して一定期間湯水を吐出する手動水栓としてもよい。
また、本実施の形態では、湯水吐出口12の近傍に温度指定部38が設置されており、湯水吐出口12から吐出する湯水の温度をユーザが指定することが可能である。温度指定部38は、例えばボタンによる多段階切替方式やダイヤルによる連続切替方式などを採用することができる。
なお、温度指定部38を設けず、予め定められた設定温度(固定値)に水温を維持するようにしてもよい。
湯水吐出口12に供給される水は、航空機内に搭載される水タンク14に貯留されている。水タンク14内には、水Wの他、圧縮空気Aが供給されており、圧縮空気Aからの圧力によって湯水吐出口12側に水Wが押し出されるように構成されている。水タンク14内の水Wの温度は、タンク周囲の気温等により変動する。
水タンク14から湯水吐出口12までの水の流路は、冷水流路16、温水流路18および混合流路24を含んでいる。本実施の形態では、水タンク14の下流には、まず元弁(シャットオフバルブ)15が設けられている。元弁15は、異常時に水タンク14と流路とを切り離すための弁である。元弁15の下流で冷水流路16と温水流路18とが分岐している。
冷水流路16は、湯水吐出口12に冷水を供給するための流路であり、水タンク14内の水Wがそのまま(加熱されずに)流れる流路である。本実施の形態では、冷水流路16は、水タンク14と混合槽22とを接続する。
温水流路18は、湯水吐出口12に温水を供給するための流路である。本実施の形態では、温水流路18は、水タンク14と混合槽22とを接続する。温水流路18には、ウォーターヒーター(WH)20が設けられている。ウォーターヒーター20内には加熱材が設けられており、温水流路18を流れる水はウォーターヒーター20で加熱され、温水となり湯水吐出口12に供給される。ウォーターヒーター20で加熱された温水の温度は、例えば水タンク14における水Wの温度やウォーターヒーター20の加熱性能、連続温水使用量(連続温水使用量が多いほど加熱性能が低下する)などの要因により変動する。
混合槽22では、冷水流路16を流れる冷水と温水流路18を流れる温水とが混合される。
混合流路24は、混合槽22と湯水吐出口12とを接続し、混合槽22で混合された冷水と温水の混合水が流れる。
本実施の形態では、混合槽22から混合流路24までを混合供給部26とする。混合供給部26は、後述する第1の制御弁30および第2の制御弁32より下流で冷水と温水とを混合し、湯水吐出口12に供給する。
混合流路24には、湯水吐出口12に供給される湯水の量を一定とする定流量弁34が設けられている。これにより、湯水吐出口12から吐出される湯水の量は一定となる。定流量弁34は、上流側の水圧が低くなると水路を広くし、上流側の水圧が高くなると水路を狭くすることにより、下流側に供給される湯水の量を一定とする。
温度センサ36は、水タンク14から湯水吐出口12までのいずれかの箇所の水温を検出する。実施の形態1では、温度センサ36は、混合供給部26に設けられており、冷水流路16を流れる冷水と温水流路18を流れる温水とが混合された状態の水温を検出する。図1では、温度センサ36を混合槽22より下流かつ定流量弁34より上流の混合流路24上に設けているが、温度センサ36を例えば混合槽22内に設けたり、定流量弁34より下流に設けてもよい。
温度センサ36の検出値は、後述する流量制御部40に出力される。
冷水流路16および温水流路18には、各流路を流れる水の流量を調整する制御弁が設けられている。
すなわち、冷水流路16を流れる冷水の流量を調整する第1の制御弁30と、温水流路18を流れる温水の流量を調整する第2の制御弁である。
第1の制御弁30および第2の制御弁32は、例えば電磁弁であり、本実施の形態では弁の開度が入力する電流値に依存する比例制御弁である。
第1の制御弁30および第2の制御弁32として用いる弁は、各流路を流れる水の流量を調整可能であれば種類は問わないが、比例制御弁を用いれば、弁の開度を任意に(連続的に)調整可能となり、より高精度に各流路における流量を調整可能となる。
第1の制御弁30および第2の制御弁32として用いる弁の他の例としては、デューティー比を変更することにより単位時間当たりの開時間(または閉時間)を調整可能なON-OFF弁などを用いることができる。
流量制御部40(コントローラ)は、温度センサ36で検出された水温に基づいて、第1の制御弁30および第2の制御弁32の開閉状態を制御する。本実施の形態では、温度センサ36は混合供給部26に設けられている。このため、流量制御部40は、混合供給部26における水温に基づいて、第1の制御弁30および第2の制御弁32の開閉状態を制御する。
流量制御部40は、温度指定部38で指定された温度に基づいて、第1の制御弁30および第2の制御弁32の開閉状態を制御する。すなわち、湯水吐出口12から吐出される湯水の温度が温度指定部38で指定された温度(以下「指定水温」という)となるように各制御弁30,32の開閉状態を制御する。
なお、温度指定部38が設けられていない場合などは、予め定められた設定温度(固定値)に基づいて、第1の制御弁30および第2の制御弁32の開閉状態を制御する。すなわち、湯水吐出口12から吐出される湯水の温度が設定温度となるように各制御弁30,32の開閉状態を制御する。
本実施の形態では、温度センサ36が混合供給部26に設けられているため、温度センサ36の検出値≒湯水吐出口12から吐出される湯水の温度となる。よって、例えば温度センサ36の検出値が指定水温より高温の場合は、第1の制御弁30(冷水側)は開方向、第2の制御弁32(温水側)は閉方向に制御して、混合槽22に流入する冷水を増、温水を減とする。また、例えば温度センサ36の検出値が指定水温より低温の場合は、第1の制御弁30(冷水側)は閉方向、第2の制御弁32(温水側)は開方向に制御して、混合槽22に流入する冷水を減、温水を増とする。
なお、第1の制御弁30または第2の制御弁32(温水側)のいずれか一方のみを調整するようにしてもよい。例えば温度センサ36の検出値が指定水温より高温の場合、第1の制御弁30(冷水側)は開方向に制御して、第2の制御弁32(温水側)の開度はそのままとしたり、第1の制御弁30(冷水側)の開度はそのままで、第2の制御弁32(温水側)は閉方向に制御する、などである。
また、温度指定部38が設けられていない場合には、流量制御部40は、温度センサ36の検出値が予め定められた設定温度(固定値)となるように第1の制御弁30および第2の制御弁32の開閉状態を制御する。
図2は、実施の形態1における流量制御部40の処理を示すフローチャートである。
初期状態では、第1の制御弁30および第2の制御弁32の目標弁開度は所定の初期設定値とされている(ステップS200)。
温度指定部38に対して温度設定の変更がなされた場合(ステップS202:Yes)、流量制御部40は、湯水吐出口12から吐出する湯水の目標温度を指定水温(温度指定部38で指定された温度)とする(ステップS204)。また、温度指定部38への操作が行われない場合には(ステップS202:No)、目標温度を現在の温度設定に維持する(ステップS206)。
吐出指示部39への操作(吐出オン操作)が行われ、通水が開始されるまでは(ステップS208:Noのループ)、ステップS202に戻り以降の処理を継続する。
吐出指示部39への操作(吐出オン操作)が行われると、流量制御部40は、第1の制御弁30および第2の制御弁32をステップS200で設定した目標弁開度まで開放し、通水を開始する(ステップS208)。
流量制御部40は、温度センサ36の検出値を取得し(ステップS210)、現在の混合供給部26内の湯水温度(現在温度)が目標温度±α(αは予め定められた許容値)の範囲にあるか否かを判断する(ステップS212)。
現在温度が目標温度±αの範囲にない場合(ステップS212:No)、流量制御部40は、混合供給部26内の湯水温度が目標温度に近づくように第1の制御弁30および第2の制御弁32の弁開度を変更する(ステップS214)。具体的には、例えば上述のように、現在温度が目標温度より高温の場合は、第1の制御弁30(冷水側)は開方向、第2の制御弁32(温水側)は閉方向に制御する。また、例えば現在温度が目標温度より低温の場合は、第1の制御弁30(冷水側)は閉方向、第2の制御弁32(温水側)は開方向に制御する。
また、現在温度が目標温度±αの範囲にある場合(ステップS212:Yes)、流量制御部40は、第1の制御弁30および第2の制御弁32の弁開度を現在の状態に維持する(ステップS216)。
吐出指示部39への操作(吐出オフ操作)が行われ、通水が終了するまでは(ステップS218:Noのループ)、ステップS202に戻り以降の処理を継続する。例えば湯水の吐出中に指定水温の変更操作が行われた場合には、目標温度を変更後の指定水温とする。
そして、吐出指示部39への操作(吐出オフ操作)が行われると、第1の制御弁30および第2の制御弁32を全閉として通水を終了して(ステップS218:Yes)、本フローチャートの処理を終了する。
以上説明したように、実施の形態1にかかる航空機用湯水供給システム10は、温度センサ36で検出された水温に基づいて、冷水および温水の流量(第1の制御弁30および第2の制御弁32の開閉状態)を制御するので、温度センサ36を用いない場合と比較して湯水吐出口12から吐出する湯水の温度を精度よく制御する上で有利となる。
また、航空機用湯水供給システム10は、温度センサ36が混合供給部26に設けられているため、冷水と温水との混合水、すなわち湯水吐出口12から吐出する湯水に近い状態の水温を検出することができ、精度よく所望の水温に調整する上で有利となる。
また、航空機用湯水供給システム10は、温度指定部38で指定された温度に基づいて各弁30,32の開閉状態を制御するので、ユーザが所望する温度の湯水を提供する上で有利となる。
また、航空機用湯水供給システム10において、第1の制御弁30および第2の制御弁32として比例制御弁を用いるようにすれば、冷水および温水の流量をそれぞれ高精度に調整する上で有利となる。
(実施の形態2)
実施の形態1では、温度センサ36を混合供給部26に設けた。実施の形態2では、温度センサ36を冷水流路16および温水流路18に設ける場合について説明する。
図3は、実施の形態2にかかる航空機用湯水供給システム50の構成を示す図である。
図3に示す構成において、図1と同様の箇所は同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
実施の形態2にかかる航空機用湯水供給システム50では、温度センサ36(36A,36B)は、冷水流路16および温水流路18にそれぞれ設けられている。冷水流路16に設けられた温度センサを温度センサ36A、温水流路18に設けられた温度センサを温度センサ36Bとする。
なお、図3の例では、温度センサ36Aは、冷水流路16のうち水タンク14より下流かつ第1の制御弁30より上流の箇所に、温度センサ36Bは、温水流路18のうちウォーターヒーター20より下流かつ第2の制御弁32より上流の箇所に、それぞれ設けられている。
流量制御部40は、温度センサ36Aおよび温度センサ36Bの検出値をそれぞれ取得して、冷水流路16を流れる冷水の温度および温水流路18を流れる温水の温度に基づいて、第1の制御弁30および第2の制御弁32の開閉状態を制御する。
すなわち、温度が異なる複数の水が所定量ずつ混合した場合の混合水の温度は、一定の精度で予測可能である。よって、流量制御部40は、温度センサ36A,36Bから取得した冷水および温水の温度に基づいて、冷水と温水との混合水が目標温度となるようにその混合比(≒弁開度)を制御する。
なお、流量制御部40は、例えば温度センサ36A,36Bより下流の構成部、例えば混合槽22や混合流路24の材料の熱伝導率やこれら周辺の気温等に基づいて、温度センサ36A,36Bより下流における冷水・温水の温度変化を予測し、これを加味して第1の制御弁30および第2の制御弁32の開閉状態を制御するようにしてもよい。
また、例えば図4に示すように、温度センサ36A,36Bに加えて、混合供給部26に温度センサ36Cを設けてもよい。この場合、流量制御部40は、冷水流路16を流れる冷水の温度、温水流路18を流れる温水の温度、および混合供給部26における水温に基づいて、第1の制御弁30および第2の制御弁32の開閉状態を制御する。
例えば、流量制御部40は、温度センサ36Cから取得した混合水の温度に基づいて、冷水と温水との混合水が目標温度となるように弁開度の変更方向を決定する。さらに流量制御部40は、弁開度の変更量について、温度センサ36A,36Bから取得した冷水および温水の温度に基づいて決定する。例えば温度センサ36Cの検出値が目標温度よりも高い場合、流量制御部40は、第1の制御弁30(冷水側)は開方向、第2の制御弁32(温水側)は閉方向とすることを決定する。具体的にどの程度弁開度を変更するかは、温度センサ36A,36Bから取得した冷水および温水の温度に基づいて決定する。
このように、3つの温度センサ36を用いることにより、より精度よく湯水吐出口12から吐出する湯水の温度を目標温度に近づけることができる。
図5は、実施の形態2(図3に示す構成の場合)における流量制御部40の処理を示すフローチャートである。
初期状態では、第1の制御弁30および第2の制御弁32の目標弁開度は所定の初期設定値とされている(ステップS500)。
温度指定部38に対して温度設定の変更がなされた場合(ステップS504:Yes)、流量制御部40は、湯水吐出口12から吐出する湯水の目標温度を指定水温(温度指定部38で指定された温度)とする(ステップS506)。また、温度指定部38への操作が行われない場合には(ステップS504:No)、目標温度を現在の温度設定に維持する(ステップS508)。
吐出指示部39への操作(吐出オン操作)が行われ、通水が開始されるまでは(ステップS509:Noのループ)、ステップS504に戻り以降の処理を継続する。
吐出指示部39への操作(吐出オン操作)が行われると、流量制御部40は、第1の制御弁30および第2の制御弁32をステップS500で設定した目標弁開度まで開放し、通水を開始する(ステップS509)。
流量制御部40は、温度センサ36A,36Bの検出値を取得し(ステップS510)、温度センサ36A,36Bから取得した冷水温度、温水温度および目標温度に基づいて第1の制御弁30および第2の制御弁32の目標弁開度をそれぞれ決定する(ステップS512)。すなわち、冷水と温水の混合水が目標温度となるような冷水と温水の混合比を算出し、混合供給部26側に流れる冷水および温水が当該混合比となるような弁開度を算出する。
そして、目標弁開度に合わせて第1の制御弁30および第2の制御弁32の弁開度をそれぞれ変更する(ステップS514)。
吐出指示部39への操作(吐出オフ操作)が行われ、通水が終了するまでは(ステップS516:Noのループ)、ステップS504に戻り以降の処理を継続する。例えば湯水の吐出中に指定水温の変更操作が行われた場合には、目標温度を変更後の指定水温とする。
そして、吐出指示部39への操作(吐出オフ操作)が行われると、第1の制御弁30および第2の制御弁32を全閉として通水を終了して(ステップS516:Yes)、本フローチャートの処理を終了する。
以上説明したように、実施の形態2にかかる航空機用湯水供給システム50によれば、実施の形態1の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
すなわち、航空機用湯水供給システム50は、温度センサ36A,36Bが冷水流路16および温水流路18にそれぞれ設けられているため、冷水と温水とを混合する段階での混合比を調整し、湯水吐出口12から吐出する湯水を所望の水温に調整する上で有利となる。
また、図4のように温度センサ36A,36B,36Cを冷水流路16、温水流路18に加えて混合供給部26にも設けるようにすれば、より高精度に湯水吐出口12から吐出する湯水の温度を調整する上で有利となる。
10,50 航空機用湯水供給システム
12 湯水吐出口
14 水タンク
16 冷水流路
18 温水流路
20 ウォーターヒーター
22 混合槽
24 混合流路
26 混合供給部
30 第1の制御弁
32 第2の制御弁
34 定流量弁
36(36A,36B,36C) 温度センサ
38 温度指定部
39 吐出指示部
40 流量制御部
A 圧縮空気
W 水

Claims (4)

  1. 航空機内の湯水吐出口に湯水を供給する航空機用湯水供給システムであって、
    前記湯水吐出口に冷水を供給する冷水流路と、
    前記湯水吐出口に温水を供給する温水流路と、
    前記冷水流路を流れる前記冷水の流量を調整する第1の制御弁と、
    前記温水流路を流れる前記温水の流量を調整する第2の制御弁と、
    前記湯水吐出口までのいずれかの箇所の水温を検出する温度センサと、
    前記温度センサで検出された前記水温に基づいて、前記第1の制御弁および前記第2の制御弁の開閉状態を制御する流量制御部と、
    前記第1の制御弁および前記第2の制御弁より下流で前記冷水と前記温水とを混合し、前記湯水吐出口に供給する混合供給部と備え、
    前記混合供給部は、前記冷水流路から前記冷水が供給されると共に前記温水流路から前記温水が供給され前記冷水と前記温水が混合される混合槽と、前記混合槽と前記湯水吐出口とを接続する混合流路とを含んで構成され、
    前記温度センサは、前記混合流路に設けられており、
    前記流量制御部は、前記混合流路を流れる前記湯水の温度に基づいて、前記第1の制御弁および前記第2の制御弁の開閉状態を制御する、
    ことを特徴とす航空機用湯水供給システム。
  2. 前記温度センサは、更に前記冷水流路および前記温水流路にそれぞれ設けられており、
    前記流量制御部は、前記混合流路を流れる前記湯水の温度、前記冷水流路を流れる前記冷水の温度および前記温水流路を流れる前記温水の温度に基づいて、前記第1の制御弁および前記第2の制御弁の開閉状態を制御する、
    ことを特徴とする請求項1記載の航空機用湯水供給システム。
  3. 前記湯水吐出口から吐出する前記湯水の温度をユーザが指定する温度指定部を更に備え、
    前記流量制御部は、前記温度指定部で指定された温度に基づいて、前記第1の制御弁および前記第2の制御弁の開閉状態を制御する、
    ことを特徴とする請求項1または2記載の航空機用湯水供給システム。
  4. 前記第1の制御弁および前記第2の制御弁は、開度を任意に調整可能な比例制御弁である、
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の航空機用湯水供給システム。
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