JP4732364B2 - 航空機における貨物輸送区画またはキャビンの空気調節のための空調方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は航空機における貨物輸送区画またはキャビンの空気調節のための空調方法および装置に関する。

最新の従来技術によれば、航空機のキャビンは、例えば温度制御した混合空気をキャビンの上方領域、すなわちルーフ領域からキャビン内に吹き出して空気調節する。この用語「空気調節（空調）」は、温度および空気中湿度の調整を示す狭義の意味だけでなく、吹出す空気における重要なパラメータ、従って特にその吹き出し温度に対する調節も包含するものとする。このことは、本願明細書に記載する本発明にも当てはまる。

現代の航空機において、キャビンに吹き出すいわゆる混合空気は、通常３種類の構成成分から成っている。すなわち、再循環空気、温度制御した新鮮な空気（フレッシュエア）、および推進燃料空気いわゆるブリードエアである。再循環空気は、キャビンまたは貨物輸送区画から再利用される空気である。再循環空気および新鮮空気の処理については、例えば独国特許公開第１９９３６６４３号明細書から既知である。従来技術においては、新鮮空気の温度は、通常接続している新鮮空気ユーザー全体（新鮮空気を使用する航空機内のすべてのユニット）の最低レベルに調整する。所望の温度をキャビンにもたらすため、流入させる混合空気に、温度条件に基づいて、量を調節したブリードエアを混合する。従来技術では、温度調節した混合空気は、キャビンの異なる位置に達する複数のラインを介して供給し、異なる位置でキャビン（あるいは貨物輸送区画）に吹き出させる混合空気は、いずれの場合も同一の値に調節あるいは調整した温度である。航空機キャビンの空気調節のためのこの種の方法および装置は、例えば、独国特許第１９６４２２０３号明細書および米国特許第４，７４１，２５５号明細書に記載されている。

航空機キャビンまたは貨物輸送区画の空気調節のためのこれら既知の方法および装置は、乗客に対し快適温度を保証するのに困難があり、特にキャビンの壁が熱的特性において大きく変動する、すなわち特に熱伝導率においてかなり大きな差異がある場合などに、困難がある。熱伝導率におけるこうした比較的大きな差異は、特にキャビンのフロアおよび側壁の間で生じる。

本発明の目的は、乗客に対して質の高い温度的快適性ならびに良質な空気を与えることができる、航空機における貨物輸送区画またはキャビンの空気調節のための空調方法および装置を得るにある。十分質の高い空気を得るためには、特定最小限の空気処理量（スループット）を必要とする。空気の品質は、特に二酸化炭素および一酸化炭素濃度のレベル、空気中湿度、ならびに有害物質の濃度によって測定される。

この目的を達成するために、本発明は、航空機における貨物輸送区画またはキャビンの空気調節をする空調方法において、乗客から遠い位置では、乗客に近接する位置とは異なる温度の空気を、貨物輸送区画および／またはキャビンに導入する。

上述した、乗客に近い位置はフロア領域に配置し、乗客から遠い位置はキャビンのルーフ領域に配置する。乗客に近接する位置と離れている位置とにおける吹き出す空気間の温度差は、その時点における温度条件に依存し、また特に乗客室を暖房するか冷却するかに依存する。乗客室の冷房は、実際上大きな意義を有する。キャビンの冷房が必要な場合、全体的に冷気を吹き出さなければならないが、もちろんこのとき、乗客が直接過度の冷気に晒されることはあってはならない。したがって、本発明の好適な実施例においては、必要な冷房を行う際に、乗客に近接する位置では、乗客から遠い位置よりも若干暖かい空気を吹き出すようにする。

キャビンに必要な暖房を行う場合も、同様の処置を採用する：すなわち、乗客を比較的高温の空気流に直接晒さないために、こうした条件下ではなるべく、若干高めの温度の空気を、乗客に近接する位置ではなく、離れた位置で吹き出すようにする。

航空機における貨物輸送区画またはキャビンの空気調節に関する本発明による空調ラインシステムにおいては、異なる温度の空気を、一方ではキャビンおよび／または貨物輸送区画の乗客から遠い位置で、他方は乗客に近接する位置で供給する、少なくとも第１および第２の分岐ラインを設ける。

本発明の更に好適な実施例においては、キャビンおよび／または貨物輸送区画に導入される、好適には、３種類の成分からなる混合空気を、基本的に２個の供給ラインを介して空調ラインシステムに供給する。供給ラインのうちの一方は、必要に応じて、温度制御した新鮮な空気および再循環空気を送給する。他方の供給ラインは、必要に応じて、より多くの量あるいはより少ない量の、高温のブリードエアを送給する。

上述の第１および第２の分岐ライン中の異なる空気温度は、調節装置、例えばバルブを用いて、第１および第２の分岐ラインにおいて新鮮な空気および再循環空気に対するブリードエアの比率を調節することにより、簡単に確保される。

本発明によれば、特に、輸送機の貨物輸送区画をより多くの人員を輸送するのにも使用する場合において、乗客に快適性をもたらすことができる。このとき、フロアの低い断熱能力によってフロアが側壁と比較して相対的に低温となる場合に、乗客の快適性を確保する。従来技術と比べると、本発明によれば、フロア領域における過度に高温な空気によって乗客の快適性に悪影響が及ぶことがないという点において、乗客の快適性はやはり確保される。本発明によれば、貨物輸送区画またはキャビンまたはその双方における空気の一様な温度分布および流速分布が確保され、また乗客を囲む壁部においても一様な温度が確保されるために、いわゆる熱的快適性は向上する。同時に、本発明は、このために必要な空気処理量によって、良質な空気を提供する。本発明の一実施例を、以下に図面を参照して、更に詳細に説明する。

図は、航空機、およびこの航空機の貨物輸送区画またはキャビンを空調するための空調ラインシステムを示す線図的説明図である。線図的に示した航空機１０は、貨物輸送区画１２，１４を有する。貨物輸送区画１２，１４においては、また、多くの乗客を輸送することもできる。図示した実施例の変更例として、貨物輸送区画の代わりに、キャビンでも、以下に詳細に説明する空調ラインシステムによって同様に空調が可能である。いずれにせよ、貨物輸送区画１２，１４は、フロア領域１８およびルーフ領域２０を有する。

乗客輸送も担う貨物輸送区画１２，１４に混合空気を送り込む、図示の空調ラインシステムは、ルーフ領域２０に達する第１分岐ライン２２，２４を有する。

第２分岐ライン２６，２８は、フロア領域１８に達する。供給ライン３０は混合室（図示せず）から到来するが、この混合室において、温度調整した新鮮な空気と再循環空気とを混合する。矢印は、供給ライン３０の流れの方向を示す。

他方の供給ライン３２は、高温のブリードエアを送給する。

センサおよびそれ自体既知の調整装置によって調整した調温空気を、第１分岐ライン２２，２４から、キャビンの長手方向に延在するパイプＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを経て、貨物輸送区画もしくはキャビンに吹き込ませる。このためパイプＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄには、一定間隔で空気吹出用の開口を分布させる。

第２分岐ライン２６，２８によって送られる調温空気を、フロア領域１８におけるパイプＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈを経て貨物輸送区画またはキャビンまたはその双方に吹き出させる。フロア領域１８においても同様にパイプＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈを長手方向に延在させ、また開口を設ける。

周囲状況によってキャビンを冷却する必要のある場合、乗客から離れて敷設してあるパイプＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを経て吹き出させる空気は、パイプＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈを経て吹出させる空気よりもやや低温にして吹き出させる。これは、乗客に不快と感じさせる冷たい気流に晒すことを防止し、風邪をひかせる危険が伴わないようにする。

パイプＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの開口から吹き出す空気を調整すべきそれぞれの温度は、周囲状況に応じ、制御システムによって望ましい値に設定する。温度調整は、以下の通りに行う：

供給ライン３２を経てラインシステムに導入された高温のブリードエアを、空気流出量に関して制御可能なバルブ３４，３６を配置した２個の分岐ライン３８，４０に分割する。バルブ３４によって制御した高温のブリードエアを、ライン４２，４４から、２個の第１分岐ライン２２，２４に流入させる。換言すると、第１分岐ライン２２，２４に対する高温のブリードエアの供給は、バルブ34を介して調整する。

調整可能なバルブ３６を通過する高温の推進力燃料空気は、ライン４６，４８から、２個の第２分岐ライン２６，２８に流入する。フロア領域１８に対し第２分岐ライン２６，２８を経て吹き込まれる空気温度は、このようにバルブ３６を設定することによって調整する。

バルブ３４または３６のうち一方を更に開くと、関連する第１または第２の分岐ラインにおける高温ブリードエアの流量が増加し、従ってこのラインを経て吹出される混合空気の温度も上昇する。貨物輸送区画あるいはキャビンの温度測定のためのセンサは既知であり、従来技術に従って用いることができる。同様に、新鮮な空気の確保およびその温度調節のための装置、ならびにキャビン空気を再循環させてから上述の供給ライン３０を経て本発明による空調ラインシステムにこの再循環したキャビン空気を送給する装置も既知である。吹き出す空気を必要な温度に調節するのに必要な温度センサおよびコンピュータ制御の調整装置についても、同様のことがいえる。調整は、例えば貨物輸送区画またはキャビンの所望の内部温度、外部温度およびキャビン収容能力などさまざまなパラメータによって決定される。これによって、パイプＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈの開口を経てフロア領域１８に吹き出る空気は、ルーフ領域２０においてパイプＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの開口から吹き出る空気よりも２，３゜Ｃほど低い温度となる。しかし、貨物輸送区画あるいはキャビンの温度を実際の値よりも高くすべき場合、通常フロア領域１８に吹き出す空気はこの実際の値よりも高い温度とする。

他方、貨物輸送区画またはキャビンの温度を実際の値と比較して低くすべき場合、パイプＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈの開口からフロア領域１８において吹き出す空気は、パイプＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの開口からルーフ領域２０において吹き出す空気よりも２，３゜Ｃほど高い温度とする。この結果、フロア領域１８およびルーフ領域２０において吹き出す空気は、実際の値よりも低い温度とする。

航空機と、この航空機の貨物輸送区画または航空機のキャビンを空調するための空調ラインシステムとを示す線図的説明図である。

Claims (12)

1. 航空機における乗客キャビンの空気調節をする空調方法において、前記乗客キャビンを冷却することが必要であるとき、前記乗客に近接する位置（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）で前記乗客キャビン内に導入する空気よりも低い温度の空気を、前記乗客キャビン内に乗客から離れている位置（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）において導入する、ことを特徴とする航空機の空調方法。
2. 請求項１記載の方法において、前記乗客キャビンを加熱することが必要であるとき、前記乗客に近接する位置（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）で前記乗客キャビン内に導入する空気よりも高い温度の空気を、前記乗客キャビン内に乗客から離れている位置（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）において導入する、ことを特徴とする航空機の空調方法。
3. 乗客に近接する位置（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）を、乗客から遠い位置（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）よりも前記乗客キャビンのフロア領域（１８）により一層近接して配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 乗客に近接する位置（Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ）を、前記乗客キャビンのフロア領域（１８）に配置し、乗客から遠い位置（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を、前記乗客キャビンの上方領域（２０）に配置したことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 導入される空気は、新鮮な空気であって、温度制御した新鮮な空気とし、またブリードエアを含むものとしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 導入される空気は、再循環空気も含むものとしたことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 航空機における乗客キャビンの空気調節のための空調システムにおいて、
   ・ 前記乗客キャビンにおける乗客から遠い領域（２０）に達するよう構成した少なくとも１個の第１分岐ライン（２２，２４）と、
   ・ 前記乗客キャビンにおける乗客に近接する領域（１８）に達するよう構成した少なくとも１個の第２分岐ライン（２６，２８）と、および
   ・ 前記第１および第２の分岐ライン（２２，２４，２６，２８）を経て異なる温度の空気を同時に供給する制御手段（３４，３６）であって、前記乗客キャビンを冷却することが必要であるとき、前記第１分岐ライン（２２，２４）から、前記第２分岐ライン（２６，２８）によって供給する空気よりも低い温度の空気を、前記第１分岐ライン（２２，２４）によって前記乗客キャビンに供給するよう構成した、該制御手段（３４，３６）と
   備えたことを特徴とする空調システム。
8. 請求項７記載の空調システムにおいて、前記乗客キャビンを加熱することが必要であるとき、前記制御手段（３４，３６）は、前記第２分岐ライン（２６，２８）によって供給する空気よりも高い温度の空気を、前記第１分岐ライン（２２，２４）によって前記乗客キャビンに供給するよう構成した、ことを特徴とする空調システム。
9. 第１分岐ライン（２２，２４）を上方領域（２０）に達せしめ、第２分岐ライン（２６，２８）を前記乗客キャビンのフロア領域（１８）に達せしめたことを特徴とする請求項７または８に記載の空調システム。
10. 第１分岐ライン（２２，２４）を、一方では温度制御した新鮮空気または再循環空気またはその双方を供給する少なくとも１個の供給ライン（３０）に接続し、他方では高温のブリードエアを供給する少なくとも１個の供給ライン（３２）に接続したことを特徴とする請求項７〜９のうちいずれか一項に記載の空調システム。
11. 第２分岐ライン（２６，２８）を、一方では温度制御した新鮮空気または再循環空気またはその双方を供給する少なくとも１個の供給ライン（３０）に接続し、他方では高温のブリードエアを供給する少なくとも１個の供給ライン（３２）に接続したことを特徴とする請求項７〜１０のうちいずれか一項に記載の空調システム。
12. 前記制御手段（３４，３６）は、第１および第２の分岐ラインにおける、新鮮空気および再循環空気に対するブリードエアの比率を制御するよう構成したことを特徴とする請求項７〜１１のうちいずれか一項に記載の空調システム。

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