(57)【要約】【課題】  重量および占有空間の増加を抑制しつつ、低コストかつ比較的簡素な手法で航空機用空調ダクトを補強可能とする。【解決手段】  航空機用空調ダクト１０のダクト本体１１は、繊維で補強された熱硬化性樹脂組成物からなる複合材料製である。このダクト本体１１とは別体として構成される複合材料製のフランジ部１２を、ダクト本体１１の両端および接続部を除く補強箇所の外周面上に、接着剤により接着して固定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の空調設備に用いられる空調ダクトであって、
繊維材料により強化された熱硬化性樹脂組成物からなる複合材料製であって、その断面形状が矩形状であるダクト本体と、
当該ダクト本体の両端および接続部を除く外周面上を周回するように設けられる、複合材料製のフランジ部と、を備え、
前記フランジ部は、前記ダクト本体とは別体として構成されてから接着剤により接着されることにより、当該ダクト本体に固定されていることを特徴とする、
航空機用空調ダクト。
【請求項２】
前記フランジ部には切り欠き部が設けられており、
当該切り欠き部は、前記航空機の内部に前記ダクト本体を固定するための固定具が取り付け可能に構成されていることを特徴とする、
請求項１に記載の航空機用空調ダクト。
【請求項３】
さらに、前記ダクト本体のうち、前記フランジ部を固定する箇所を除く箇所に設けられ、当該ダクト本体の内部間隔を支持するロッド支持部を備え、
当該ロッド支持部は、複合材料製のロッド部材を前記ダクト本体に挿入し、その両端を当該ダクト本体に接着剤で固定することにより構成されていることを特徴とする、
請求項１または２に記載の航空機用空調ダクト。
【請求項４】
航空機の空調設備に用いられる空調ダクトの補強方法であって、
前記空調ダクトのダクト本体は、繊維で補強された熱硬化性樹脂組成物からなる複合材料製であり、
前記ダクト本体とは別体として構成される複合材料製のフランジ部を、前記ダクト本体の両端および接続部を除く補強箇所の外周面上に、接着剤により接着して固定することを特徴とする、
航空機用空調ダクトの補強方法。
【請求項５】
前記ダクト本体の補強箇所のうち、前記フランジ部を固定する箇所を除く箇所には、
複合材料製のロッド部材を前記ダクト本体に挿入し、その両端を当該ダクト本体に接着剤で固定することにより、当該ダクト本体の内部間隔を支持するロッド支持部を設けることを特徴とする、
請求項４に記載の航空機用空調ダクトの補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機用空調ダクトおよび航空機用空調ダクトの補強方法に関し、特に、複合材料製であって矩形状の断面を有するダクト本体を容易に補強することができる航空機用空調ダクトと、この空調ダクトの補強方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、航空機のさらなる軽量化が種々検討されており、その一環として、金属材料製の部品等を複合材料製に置き換えることが行われている。一般的な複合材料は、マトリクス（母材）である熱硬化性樹脂組成物を補強材である繊維材料に含浸させて硬化させたものであり、金属材料よりも軽量であることに加え、強度的にも優れた面を有している。
【０００３】
ここで、航空機は、通常、機内の与圧空間の気温、気圧等を調整（空気調和）するために空気調和装置（空調装置）を備えているが、この空調装置においても軽量化のために、複合材料製の空調ダクトが用いられている。
【０００４】
このような複合材料製の空調ダクトの一例としては、特許文献１に開示される空調システム用の多層ダクトが挙げられる。この多層ダクトは、十分な気密性（流体耐密性）を示し、可能な限り軽量なダクトを得るために、ポリマーフィルム、複合材料製の硬化構造層、任意に選択される機能層（導電層、絶縁層等）を有しており、硬化構造層だけでなく機能層としても複合材料製の層を用いることが可能である。
【０００５】
ところで、一部の航空機の空調ダクトとしては、平面で仕切られた空間等においては矩形状の断面を有するもの（角ダクト）が用いられている。この角ダクトは、円形の断面を有するもの（丸ダクト）に比べて断面積をより大きく確保することができるので、特に小型航空機では、機内の限られた空間を有効に活用する上で角ダクトの使用が好ましくなる。ただし、角ダクトは丸ダクトに比べて変形しやすいことから、必要に応じて補強が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３０８２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複合材料製の航空機用空調ダクトを補強する場合、通常、板状のハニカムコア材を補強箇所（ダクト本体の外面）に接着し、オートクレーブにより加熱硬化する方法が用いられている。ハニカムコア材はサンドイッチ構造体の芯材として用いられ、軽量であり好適な強度を有する。これをオートクレーブによりダクト本体の外面に強固に取り付けることにより、十分な補強が可能である。しかしながら、この方法は、複合材料を加熱硬化させるオートクレーブ設備が必要となるため、製造コストが大きく、また、製造可能な業者も限定される。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、重量および占有空間の増加を抑制しつつ、低コストかつ比較的簡素な手法で航空機用空調ダクトを補強可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る航空機用空調ダクトは、前記の課題を解決するために、航空機の空調設備に用いられる空調ダクトであって、繊維材料により強化された熱硬化性樹脂組成物からなる複合材料製であって、その断面形状が矩形状であるダクト本体と、当該ダクト本体の両端および接続部を除く外周面上を周回するように設けられる、複合材料製のフランジ部と、を備え、前記フランジ部は、前記ダクト本体とは別体として構成されてから接着剤により接着されることにより、当該ダクト本体に固定されている構成である。
【００１０】
前記構成によれば、ダクト本体の補強箇所の外周にフランジ部を接着剤で固定するだけで補強箇所を補強することができる。しかも補強構造であるフランジ部により重量および占有空間の大幅な増加を招くことがなく、また補強のためにオートクレーブを用いる必要がない。それゆえ、重量および占有空間の増加を抑制して、低コストかつ比較的簡素な手法で航空機用空調ダクトを良好に補強することができる。
【００１１】
前記航空機用空調ダクトにおいては、前記フランジ部には切り欠き部が設けられており、当該切り欠き部は、前記航空機の内部に前記ダクト本体を固定するための固定具が取り付け可能に構成されてもよい。
【００１２】
また、前記航空機用空調ダクトにおいては、さらに、前記ダクト本体のうち、前記フランジ部を固定する箇所を除く箇所に設けられ、当該ダクト本体の内部間隔を支持するロッド支持部を備え、当該ロッド支持部は、複合材料製のロッド部材を前記ダクト本体に挿入し、その両端を当該ダクト本体に接着剤で固定することにより構成されてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る航空機用空調ダクトの補強方法は、前記の課題を解決するために、航空機の空調設備に用いられる空調ダクトの補強方法であって、前記空調ダクトのダクト本体は、繊維で補強された熱硬化性樹脂組成物からなる複合材料製であり、前記ダクト本体とは別体として構成される複合材料製のフランジ部を、前記ダクト本体の両端および接続部を除く補強箇所の外周面上に、接着剤により接着して固定する構成である。
【００１４】
前記構成の補強方法においては、前記ダクト本体の補強箇所のうち、前記フランジ部を固定する箇所を除く箇所には、複合材料製のロッド部材を前記ダクト本体に挿入し、その両端を当該ダクト本体に接着剤で固定することにより、当該ダクト本体の内部間隔を支持するロッド支持部を設ける構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明では、重量および占有空間の増加を抑制しつつ、低コストかつ比較的簡素な手法で航空機用空調ダクトを補強することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る航空機用空調ダクトの構成の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、図１に示す航空機用空調ダクトの補強方法の概略を示す模式的工程図であり、（ｂ）は、ハニカムコア材を貼り付けて補強する方法の概略を示す模式的工程図である。
【図３】図１に示す航空機用空調ダクトが備えるロッド支持部の構成の一例を示す概略断面図である。
【図４】図１に示す航空機用空調ダクトの変形例であり、航空機本体へ空調ダクトを取り付ける構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００１８】
［空調ダクトの構成］
まず、本実施の形態に係る航空機用空調ダクト（以下、単に空調ダクトと略す。）の一例について、図１を参照して具体的に説明する。図１に示すように、空調ダクト１０は、複合材料製のダクト本体１１と同じく複合材料製のフランジ部１２と、同じく複合材料製のロッド支持部１３とを備えており、航空機の空調設備に用いられる。
【００１９】
ダクト本体１１は、その断面形状が矩形状であり、いわゆる角ダクトあるいは矩形ダクトと称されるものである。具体的な断面形状としては、長方形状であるか、長方形に近い台形状であることが一般的であるが、正方形状であってもよい。つまり、本発明における矩形状には、長方形状だけでなく、正方形あるいは台形状も含むものとする。また、矩形状とは、図形としての長方形または正方形のように四方の角が直角となっていることを意味せず、図１に示すように、それぞれの角部が曲線（アール）を形成するように構成されてもよい。
【００２０】
図１に示すダクト本体１１は、断面積の大きな本管ダクト本体１１１と、この本管ダクト本体１１１から分岐し、断面積の小さな枝管ダクト本体１１２とから構成されている。もちろん、ダクト本体１１はこの構成に限定されず、本管ダクト本体１１１のみから構成されてもよいし、２本以上の枝管ダクト本体１１２を有してもよいし、２本以上の本管ダクト本体１１１同士が連結している構成であってもよい。
【００２１】
フランジ部１２は、ダクト本体１１（より具体的には本管ダクト本体１１１）の外周に設けられ、図１に示す例では、略等間隔で４つのフランジ部１２が設けられている。フランジ部１２は、ダクト本体１１を補強するための構成であり、ダクト本体１１の補強箇所の外周面上を周回するように設けられていればよい。また、後述するように、フランジ部１２は、ダクト本体１１の外周面全体を周回せず、一部が切り欠かれてもよい。
【００２２】
補強構成としてのフランジ部１２は、ダクト本体１１の両端には設けられない。例えば、図１では、枝管ダクト本体１１２の端部に連結用フランジ１４が設けられているが、本発明に係るフランジ部１２は、この連結用フランジ１４とは異なり、ダクト本体１１が凹んだり膨らんだりするような変形を抑制する補強構造として機能する。したがって、空調ダクト１０が複数のダクト本体１１を連結して構成されるものである場合、フランジ部１２は、端部および接続部には設けられることはない。
【００２３】
フランジ部１２は、ダクト本体１１とは別体として構成されてから接着剤により接着されることにより、当該ダクト本体１１に固定されている。この点については後述する。また、フランジ部１２の断面形状は特に限定されず、補強箇所に要求される補強の程度、フランジ部１２に許容される占有空間（許容スペース）等の条件に応じて、Ｚ型、Ｌ型、ハット型等の公知の形状が好適に用いられる。また、フランジ部１２の厚み等も特に限定されず、一般的な複合材料製であれば２〜３ｍｍ程度の厚みで十分な補強強度を実現することができる。
【００２４】
ロッド支持部１３は、本実施の形態では、枝管ダクト本体１１２に設けられており、枝管ダクト本体１１２の変形を抑制する補強構造として機能する。なお、ロッド支持部１３の具体的な構成については後述する。
【００２５】
ダクト本体１１、フランジ部１２、およびロッド支持部１３は、いずれも複合材料製である。本発明における複合材料は、繊維材料により強化された熱硬化性樹脂組成物からなる。
【００２６】
具体的な複合材料としては、まず母材の主成分である熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これら樹脂は単一種類のみを用いてもよいし、複数種類を適宜組み合わせて用いてもよい。母材である熱硬化性樹脂組成物には、前記熱硬化性樹脂に加えて、溶剤、硬化剤、硬化促進剤等の各種の添加剤が含まれてもよい。強化材である繊維材料としては、例えば、炭素繊維、ポリエステル繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維、ボロン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、シリカ繊維（石英繊維）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）繊維、ナイロン繊維、等が挙げられる。これら繊維材料は単一種類のみを用いてもよいし、複数種類を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
ダクト本体１１、フランジ部１２、およびロッド支持部１３は、それぞれ異なる複合材料で構成されてもよいが、同一種類の複合材料で構成されることが好ましい。これにより、ダクト本体１１と、補強構造であるフランジ部１２およびロッド支持部１３との一体性が向上するので、空調ダクト１０全体として補強した状態を安定化させることができる。
【００２８】
ダクト本体１１、フランジ部１２、およびロッド支持部１３の製造方法は特に限定されず、通常、プリプレグにより所望の形状にプライアップし、オートクレーブで加圧しながら加熱硬化させたり、自然乾燥で硬化させたりする公知の方法を好適に用いることができる。
【００２９】
［空調ダクトの補強方法］
次に、前述した構成を有する空調ダクト１０の製造方法、言い換えれば、空調ダクト１０（ダクト本体１１）の補強方法について、図２（ａ），（ｂ）を参照して具体的に説明する。なお、図２（ａ）は本実施の形態の補強方法の一例であるが、図２（ｂ）では、本実施の形態の補強方法の対比として、板状のハニカムコア材５０２を補強箇所に貼り付ける補強方法を例示している。
【００３０】
本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、ダクト本体１１とは別体として構成される２つのフランジ断片１２１を、ダクト本体１１の外周面上を周回するように配置し、それぞれをつなげて外周面上に接着剤で固定することにより、１本のフランジ部１２が取り付けられ、本実施の形態に係る空調ダクト１０が製造される。図２（ａ）においては接着剤に関しては図示していないが、この接着剤の具体的な種類は特に限定されず、公知のエポキシ樹脂系のものを好適に用いることができる。
【００３１】
一方、図２（ｂ）に示す補強方法では、ダクト本体１１の補強箇所にハニカムコア材５０２を貼り付け（図中小矢印）、オートクレーブ設備５００（図中枠で模式的に図示）により加圧しながら加熱硬化することになる。得られる比較空調ダクト５０は、本実施の形態に係る空調ダクト１０のようにフレームで補強箇所を補強するのではなく、ハニカムコア材５０２という面により補強することになる。
【００３２】
この補強方法では、オートクレーブ設備５００が必須であるため、本発明に係る補強方法のように随時空調ダクト１０を補強することができず、オートクレーブ設備５００が所在する特定の場所（工場等）でしか補強方法を実施することができない。
【００３３】
これに対して、本発明に係る補強方法は、ダクト本体１１に後から複数のフランジ断片１２１を固定することによりフランジ部１２を設けることができるので、１本のダクト本体１１のうち補強箇所に要求される強度に応じて、Ｚ型、Ｌ型、ハット型等種々のフランジ部１２を自由に設けることが可能となる。それゆえ、オートクレーブ設備５００を用いる補強方法等と比較して、低コストで容易に補強ができるだけでなく、補強の自由度も向上させることができる。
【００３４】
［ロッド支持部］
次に、前述した空調ダクト１０の補強構造のうち、枝管ダクト本体１１２に設けられるロッド支持部１３の構成の一例について、図３を参照して具体的に説明する。
【００３５】
枝管ダクト本体１１２の外周面には、占有可能な空間が小さいため、本管ダクト本体１１１のようにフランジ部１２を設けることが困難となっている。このように、ダクト本体１１のうち、内部が負圧になる箇所であってフランジ部１２を固定する箇所を除く箇所には、図３に示すように、当該ダクト本体１１の内部間隔を支持するロッド支持部１３が設けられる。
【００３６】
ロッド支持部１３による補強方法について説明すると、まず、複合材料製のロッド部材１３１を、ダクト本体１１（図３では枝管ダクト本体１１２）の外側から挿入し、その両端を接着剤１３３で固定する。これにより、図３に示すように、ダクト本体１１の内部間隔を一定に支持するロッド支持部１３が構成される。
【００３７】
ここで、ロッド部材１３１の両端をダクト本体１１に良好に固定するために、図３に示すように、ロッド部材１３１の両端にワッシャー部材１３２を取り付けてもよい。このワッシャー部材１３２を接着剤１３３でダクト本体１１に接着することにより、接着面積を大きくすることができるので、ロッド部材１３１の他端をダクト本体１１に良好に固定することが可能となり、ロッド支持部１３による補強作用を向上させることができる。
【００３８】
なお、ロッド部材１３１およびワッシャー部材１３２は前述したようにダクト本体１１と同一の複合材料製であればよいが、必要に応じて、それぞれの材料が異なる複合材料であってもよい。また、接着剤１３３としては、フランジ部１２（フランジ断片１２１）をダクト本体１１に取り付けるものと同じもの、例えば、エポキシ樹脂系接着剤を好適に用いることができる。また、空調ダクト１０が、負圧のみ作用する条件で使用される場合には、ロッド部材１３１は１本ではなく２本に分割されていてもよい。
【００３９】
このように、本発明によれば、ダクト本体１１の補強箇所の外周にフランジ部１２を接着剤で固定したり、フランジ部１２を設けることができなければロッド支持部１３を設けたりするだけで、当該補強箇所を補強することができる。しかも、補強構造であるフランジ部１２およびロッド支持部１３は空調ダクト１０の重量および占有空間の大幅な増加を招くことがなく、また補強に際してオートクレーブを用いる必要がない。それゆえ、重量および占有空間の増加を抑制して、低コストかつ比較的簡素な手法で航空機用空調ダクトを良好に補強することができる。
【００４０】
［変形例］
前述した図２（ａ）に示す例では、１本のフランジ部１２は、２つのフランジ断片１２１ａ，１２１ｂから構成されているが、フランジ部１２を構成するフランジ断片１２１は、図４に示すように、３つ以上であってもよい。図４に示す例では、１つのフランジ部１２は、ダクト本体１１の外周面の約半分に対応するフランジ断片１２１ａと、残りの約半分のうち角部を含む１／３程度に対応するフランジ断片１２１ｃ，１２１ｄとの合計３つから構成されている。
【００４１】
なお、フランジ部１２を構成するフランジ断片１２１の数が多すぎると、ダクト本体１１の外周面上で、１本のフランジ部１２を構成する手間が増えるおそれがある。それゆえ、補強工程の煩雑化を回避する観点から、フランジ断片１２１の数は４個以下程度であると好ましい。
【００４２】
ここで、フランジ断片１２１は、互いのつなぎ目（接続部位）が矩形断面の角部近傍に位置しないことが好ましい。言い換えれば、フランジ断片１２１は、矩形断面の角部を少なくとも一つ挟み込む形状（Ｌ型またはＵ型）を有していることが好ましい。これにより、１本につながれたフランジ部１２によりダクト本体１１の周囲を十分に補強することができるので補強性をより向上することが可能である。それゆえ、フランジ断片１２１の数は、この観点からも４個以下であることが好ましい。
【００４３】
また、図４に示すように、フランジ断片１２１ｃとフランジ断片１２１ｄとの間には、切り欠き部１５（図中点線矢印）が設けられており、この切り欠き部１５は、航空機の内部にダクト本体１１を固定するための固定具が取り付け可能に構成されている。図４に示す例では、模式的に柱状に航空機本体２０の一部を図示しており、切り欠き部１５には、金属板３１が公知のファスナ部材３３によりフランジ部１２に固定されている。そして金属板３１は同じくファスナ部材３３により固定金具３２に固定され、固定金具３２はファスナ部材３３により航空機本体２０の一部に固定されている。
【００４４】
このようにフランジ部１２に切り欠き部１５が設けられることで、補強構造としてのフランジ部１２を、ダクト固定用フランジとしても兼用することができる。なお、金属板３１および固定金具３２の具体的な構成は特に限定されず、航空機分野で公知の例えばアルミニウムまたはその合金製のものを好適に用いることができる。あるいは、金属板３１および固定金具３２に代えて、同形状の複合材料板および複合材料製固定具を用いることもできる。また、切り欠き部１５の切り欠きの寸法も特に限定されず、空調ダクト１０を航空機本体２０に安定して固定可能な金属板３１および固定金具３２を取り付け可能な寸法として設計されればよい。
【００４５】
また、本実施の形態のように、金属板３１および固定金具３２を用いて空調ダクト１０を取り付けてもよいが、空調ダクト１０の固定構成はこれに限定されず、例えば、固定金具３２を介さずに金属板３１を航空機本体２０にファスナ部材３３で直接固定することもできる。
【００４６】
なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、航空機用空調ダクトの分野に広く好適に用いることができ、特に、小型航空機の空調ダクトの分野等に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０    航空機用空調ダクト（空調ダクト）
１１    ダクト本体
１２    フランジ部
１３    ロッド支持部
１５    切り欠き部
３１    金属板（固定具）
３２    固定金具（固定具）
１１１    本管ダクト本体
１１２    枝管ダクト本体
１２１    フランジ断片
１３１    ロッド部材
１３２    ワッシャー部材
１３３    接着剤
【図１】
2014184790.tif 000003
【図２】
2014184790.tif 000004
【図３】
2014184790.tif 000005
【図４】
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