(57)【要約】弁を制御するため、かつ警報、指示、および制御信号を航空機のアビオニクスシステムに供給するための、デュアル冗長チャネル電子制御装置を使用する、一体型客室圧力制御システム弁。電子制御装置の各チャネルは、警告、指示、および制御のための複数の異なるセンサおよび信号を使用する計装制御回路を含む。この構成は、仮定された、指示なしで徐々に行われる減圧の事象を生じさせる共通モード故障が発生する可能性を低減させる。
2005518307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体（２０２）と、
前記弁本体（２０２）内に取り付けられ、閉鎖位置と開放位置との間で移動可能な弁（２０４）と、
前記弁本体に取り付けられ、客室圧力を検出して弁作動信号を供給するように各々が動作可能な、少なくとも２つの制御回路（３０１、３０３）と、
前記弁本体（２０２）に取り付けられ、前記弁作動信号の１つまたは複数に応答して動作可能であって前記弁を所定の位置に配置する弁作動装置（２０６）とを含み、
前記制御回路の各々が、
航空機の客室圧力を検出して、前記客室圧力を表す第１の圧力信号を供給するように動作可能な第１の圧力センサ（１０２）と、
前記第１の圧力センサ（１０２）とは異なる、航空機の客室圧力を検出して、前記客室圧力を表す第２の圧力信号を供給するように動作可能な第２の圧力センサ（１０４）と、
前記第１の圧力信号を受けるように接続され、前記第１の圧力信号に応答してデジタル圧力信号を供給するように動作可能なデジタル信号調整回路（１０６）と、
前記第２の圧力信号を受けるように接続され、第２の圧力信号に応答してアナログ圧力信号を供給するように動作可能なアナログ信号調整回路（１０８）と、
前記アナログ圧力信号と前記デジタル圧力信号とを受けるように接続され、前記アナログ圧力信号と前記デジタル圧力信号とに応答して、（ｉ）客室圧力高度を表す、第１のデータ送信フォーマットの信号と、（ｉｉ）弁作動信号とを供給するように動作可能なプロセッサ（１１２）とを含む、
航空機客室圧力制御弁。
【請求項２】
前記プロセッサ（１１２）は、さらに、客室圧力高度の変化率を表す、前記第１のデータ送信フォーマットの信号を供給するように動作可能である、請求項１に記載の弁。
【請求項３】
前記プロセッサ（１１２）は、さらに、前記航空機外部の大気圧（１１３）を表す信号を受けるように接続され、
前記プロセッサ（１１２）は、さらに、前記航空機の客室圧力と前記大気圧との差圧を表す、前記第１のデータ送信フォーマットの信号を供給するように動作可能である、請求項１に記載の弁。
【請求項４】
前記プロセッサ（１１２）は、さらに、客室圧力高度を表す前記信号が少なくとも１つの所定の設定点以上であるときに、前記第１のデータ送信フォーマットの、少なくとも１つの警告／制御信号を供給するように動作可能である、請求項１に記載の弁。
【請求項５】
前記プロセッサ（１１２）は、さらに、客室圧力高度を表す前記信号が少なくとも１つの所定の設定点以上であるときに、第２のデータ送信フォーマットの、少なくとも１つの警告／制御信号を供給するように動作可能である、請求項４に記載の弁。
【請求項６】
前記プロセッサ（１１２）により供給された前記警告／制御信号が、少なくとも高高度警告信号と酸素配備制御信号とをさらに含む、請求項６に記載の弁。
【請求項７】
前記プロセッサ（１１２）により供給された前記警告／制御信号は、高度限界制御信号をさらに含む、請求項６に記載の弁。
【請求項８】
（ｉ）前記第２のデータ送信フォーマットの前記警告／制御信号と、（ｉｉ）前記アナログ圧力信号とを受けるように接続され、前記アナログ圧力信号および処理済みの前記警告／制御信号の１つが少なくとも１つの所定の設定点以下であるときに、少なくとも１つの離散論理信号を供給するように動作可能な離散信号処理回路（１１４）をさらに含む、請求項５に記載の弁。
【請求項９】
前記離散信号処理回路（１１４）は、
警告／制御設定点を表す基準電圧の大きさに接続された第１の入力端子と、前記アナログ圧力信号を受けるように接続された第２の入力端子とを有し、前記アナログ圧力信号が前記基準電圧の大きさ以下であるときに、アナログ警告／制御信号を供給するように各々が動作可能な、少なくとも１つの比較回路（１２２）と、
前記アナログ警告／制御信号の１つを受けるように接続された第１の入力端子と、前記第２のデータ送信フォーマットの前記警告／制御信号の１つを受けるように接続された第２の入力端子とを有し、前記アナログ圧力信号および処理済みの警告／制御信号の１つを受けると、離散論理信号を供給するように動作可能な、少なくとも１つの論理和回路（１２４）とを含む、請求項８に記載の弁。
【請求項１０】
前記第２の信号調整回路と前記プロセッサとの間に接続され、前記アナログ圧力信号を第２のデジタル圧力信号に変換するように動作可能なアナログ／デジタル変換回路（１１０）をさらに含む、請求項１に記載の弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の弁および計装制御装置に関し、より詳細には、改良された計装制御回路を含む、改良された一体型客室圧力制御システム弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
所与の対気速度について、航空機の燃料消費は、低高度よりも高高度で少なくなる。すなわち、航空機は、低高度と比べて高高度でより効率的に飛行する。さらに、悪天候や乱流より上方を飛行することにより、このような悪天候や乱流を避けることができる場合がある。したがって、前記および他の予想される利点のため、多くの航空機が、比較的高高度で飛行するように設計される。
【０００３】
航空機の高度が高くなると、航空機外部の大気圧が減少する。制御されないと、過度の量の空気が航空機客室から漏れて、望ましくないほど低い圧力まで客室を減圧する。航空機客室の圧力が低すぎると、航空機の乗客が、ヒト組織の酸素濃度の欠乏である低酸素症にかかるおそれがある。低酸素症に対する反応は人によって異なるが、その影響は、一般に、嗜眠状態、精神疲労、頭痛、悪心、多幸症、および精神能力低下を含む。
【０００４】
客室圧力高度が２．４３８ｋｍ（８０００フィート）を超えると、低酸素症の症状が顕著になることが、研究からわかっている。このため、多くの航空機が、特に、客室圧力高度を比較的快適な範囲内（例えば、約２．４３８ｋｍ（８０００フィート）前後）に維持するための客室圧力制御システムを備え、客室圧力高度を徐々に変化させることにより、乗客の不快感を最小限にしている。
【０００５】
客室圧力高度を維持するための制御システムに加えて、種々の政府の認定当局により公布された規則は、航空機が、パイロットに減圧の事象を警告するための特定の指示および／または警告を備えることを要求している。特に、これらの規則は、パイロットが、実際の客室圧力高度、ならびに客室圧力高度と航空機外部の実際の圧力高度との差圧の指示を与えられることを要求している。また、これら規則は、パイロットが、指示に加えて、差圧と客室圧力高度とが所定の限界に達したときの可視または可聴警告を備えることを要求している。さらに、航空機に９．１４４ｋｍ（３００００フィート）を超える飛行が認可されるためには、客室圧力高度が４．５７２ｋｍ（１５０００フィート）を超える前に自動的に配備される酸素分配装置を、航空機が含んでいなければならない。
【０００６】
警報、指示、および酸素配備についての前述した要件を満たすために、種々のタイプのシステムおよび装置が開発されている。例えば、一部のシステムは、アナログ空気マイクロメータおよびアネロイドスイッチ、可聴警報、警告灯、および／または色分けされたメッセージを含む。客室圧力取得モジュール（ＣＰＡＭ）として公知の１つの特定のシステムは、単一の圧力センサを使用して警報、指示、および酸素配備能力を提供する独立型の部品である。さらに、一部の客室圧力制御システムは、客室圧力制御動作を行うだけでなく、客室圧力制御システム内の圧力センサを使用して、ＣＰＡＭと同一の警報、指示、および酸素配備機能を提供するように設計される。
【０００７】
航空機および航空機に設置された客室圧力制御システムは、頑丈に設計、製造されており、操作上安全である。それにもかかわらず、前述した警報、指示、および酸素配備機能の提供に加えて、認定当局は、ある極めて稀な状態で発生するある事象について、航空機が分析されることを要求する。例えば、航空機が分析される１つの特定タイプの仮説の事象は、「指示なしで徐々に行われる減圧」として知られる。このような事象の分析では、航空機の客室を徐々に減圧させる部品の故障が仮定される。さらに、警報、指示、および酸素配備機能を提供するシステムが故障して、減圧の指示および／または警告が仮定上行われず、酸素配備がなされないことも仮定される。
【０００８】
以前、指示なしで徐々に行われる減圧の事象は、認定当局により「重大な」事象として分類されていた。これは、事象の発生する確率が、１００００飛行時間当たり１回未満（例えば１０-6回／飛行時間）であることを意味していた。認可当局は、最近、この事象の分類を「突発的な」事象に変更した。突発的な事象は、発生する確率が、１０億飛行時間当たり１回未満（例えば１０-9回／飛行時間）である。
【０００９】
前述した規則を満たすために実施可能な１つの特定の設計オプションは、客室圧力制御システムと組み合わせてＣＰＡＭを使用することである。共通モード故障が発生する可能性を低減させるために、２つのシステムは、異なる送信方法を使用して、警報、指示、および酸素配備の情報を出力する（例えば、一方のシステムがＡＲＩＮＣ４２９プロトコルを使用し、他方がＲＳ４２２プロトコルを使用することができる）。この実施は、指示なしで徐々に行われる減圧の事象が発生する可能性を、１０-9回／飛行時間まで低減させることができるが、ある欠点が生じる。特に、この実施は、コストのかなりの増大と、設置、組込み、保守に関連する航空機の休止時間を生じさせる。さらに、航空機の重量の増加およびスペースの減少を生じさせる。
【００１０】
したがって、必要な警報、指示、および酸素配備機能を提供し、指示なしで徐々に行われる減圧の事象の厳しい安全基準を満たすように設計され、設置コスト、組込みコスト、および保守コストを大きく増大させることがなく、かつ／または航空機の重量を著しく増加させることがなく、かつ／または航空機内の余計なスペースを取ることのない、航空機圧力制御システムが必要である。本発明は、このような必要性の１つまたは複数に対処している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、警告、指示、および制御のための複数の異なるセンサおよび信号を使用する、一体型客室圧力制御システム弁と共に使用可能な計装制御回路を提供する。回路は、指示なしで徐々に行われる減圧の事象が発生する可能性を低減させるように設計され、設置コスト、組込みコスト、および保守コストを大きく増大させることがなく、かつ／または航空機の重量を著しく増加させることがなく、かつ／または航空機内の余計なスペースを取ることがない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施形態では、例としてのみ、航空機客室圧力制御弁が、弁本体と、弁と、少なくとも２つの制御回路と、弁作動装置とを含む。弁は、弁本体内に取り付けられ、閉鎖位置と開放位置とを移動可能である。制御回路は、弁本体に取り付けられ、客室圧力を検出して弁作動信号を供給するように動作可能である。弁作動装置は、弁本体に取り付けられ、弁作動信号の１つまたは複数に応答して動作可能であって流出弁を複数の位置の１つに配置する。各制御回路は、第１の圧力センサと、第２の圧力センサと、デジタル信号調整回路と、アナログ信号調整回路と、プロセッサとを含む。第１の圧力センサは、航空機の客室圧力を検出して、この客室圧力を表す第１の圧力信号を供給するように動作可能である。第２の圧力センサは、第１の圧力センサとは異なり、航空機の客室圧力を検出して、この客室圧力を表す第２の圧力信号を供給するように動作可能である。デジタル信号調整回路は、第１の圧力信号を受けるように接続され、第１の圧力信号に応答してデジタル圧力信号を供給するように動作可能である。アナログ信号調整回路は、第２の圧力信号を受けるように接続され、第２の圧力信号に応答してアナログ圧力信号を供給するように動作可能である。プロセッサは、アナログ圧力信号とデジタル圧力信号とを受けるように接続され、アナログ圧力信号とデジタル圧力信号とに応答して、少なくとも（ｉ）客室圧力高度を表す信号と、（ｉｉ）弁作動信号とを供給するように動作可能である。
【００１３】
別の実施形態では、航空機の客室環境を表す１つまたは複数の信号を供給するための回路が、第１の圧力センサと、第２の圧力センサと、デジタル信号調整回路と、アナログ信号調整回路と、プロセッサとを含む。第１の圧力センサは、航空機の客室圧力を検出して、この客室圧力を表す第１の圧力信号を供給するように動作可能である。第２の圧力センサは、第１の圧力センサとは異なり、航空機の客室圧力を検出して、この客室圧力を表す第２の圧力信号を供給するように動作可能である。デジタル信号調整回路は、第１の圧力信号を受けるように接続され、第１の圧力信号に応答してデジタル圧力信号を供給するように動作可能である。アナログ信号調整回路は、第２の圧力信号を受けるように接続され、第２の圧力信号に応答してアナログ圧力信号を供給するように動作可能である。プロセッサは、アナログ圧力信号とデジタル圧力信号とを受けるように接続され、アナログ圧力信号とデジタル圧力信号とに応答して、少なくとも客室圧力高度を表す信号を供給するように動作可能である。
【００１４】
さらに別の実施形態では、客室圧力制御システム流出弁の位置を制御するための制御回路が、第１の圧力センサと、第２の圧力センサと、デジタル信号調整回路と、アナログ信号調整回路と、プロセッサとを含む。第１の圧力センサは、航空機の客室圧力を検出して、この客室圧力を表す第１の圧力信号を供給するように動作可能である。第２の圧力センサは、第１の圧力センサとは異なり、航空機の客室圧力を検出して、この客室圧力を表す第２の圧力信号を供給するように動作可能である。デジタル信号調整回路は、第１の圧力信号を受けるように接続され、第１の圧力信号に応答してデジタル圧力信号を供給するように動作可能である。アナログ信号調整回路は、第２の圧力信号を受けるように接続され、第２の圧力信号に応答してアナログ圧力信号を供給するように動作可能である。プロセッサは、アナログ圧力信号とデジタル圧力信号とを受けるように接続され、アナログ圧力信号とデジタル圧力信号とに応答して、少なくとも（ｉ）客室圧力高度を表す信号と、（ｉｉ）弁作動信号とを供給するように動作可能である
本発明のさらに別の実施形態では、航空機客室内の客室圧力高度を測定する方法が、第１の圧力測定方法を使用して客室圧力を測定するステップと、第１の圧力測定方法とは異なる第２の圧力測定方法を使用して客室圧力を測定するステップと、第１の圧力測定方法および第２の圧力測定方法の少なくとも１つを使用して測定された客室圧力に基づき、客室圧力高度を測定するステップとを含む。
【００１５】
更なる実施形態では、航空機内の客室圧力を制御するために使用される流出弁を有する航空機客室圧力制御システムにおいて、流出弁の位置を制御する方法が、第１の圧力測定方法を使用して客室圧力を測定するステップと、第１の圧力測定方法とは異なる第２の圧力測定方法を使用して客室圧力を測定するステップと、第１の圧力測定方法および第２の圧力測定方法の少なくとも１つを使用して測定された客室圧力に基づき、客室圧力高度を測定するステップと、測定された客室圧力高度に基づき、流出弁の位置を制御するステップとを含む。
【００１６】
好ましい回路および弁の、その他の独立した特徴および利点は、本発明の原理を例として示す添付図面を参照しながら、以下の詳細な説明を読めば明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の特定の好ましい実施形態による計装制御回路の機能概略ブロック線図が、図１に示される。図に示すように、計装制御回路１００は、第１の（または一次）圧力センサ１０２と第２の（または二次）圧力センサ１０４との２つの圧力センサを含む。また、回路１００は、第１の信号調整回路１０６と第２の信号調整回路１０８との２つの信号調整回路を含み、さらに、アナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ）回路１１０と、プロセッサ１１２と、離散信号処理回路１１４とを含む。一次圧力センサ１０２および二次圧力センサ１０４は、同一の目的で働き、客室圧力を検出して、客室圧力を表す信号を供給する。しかし、好ましい実施形態では、一次圧力センサ１０２および二次圧力センサ１０４が、物理的もしくは機能的に異なり、または物理的にも機能的にも異なる。例えば、好ましい実施形態では、一次圧力センサ１０２が静電容量式圧力センサで、二次圧力センサ１０４がピエゾ抵抗式センサである。したがって、センサ１０２、１０４は、物理的にも機能的にも異なる。しかし、センサ１０２、１０４が、物理的には異なるが、機能的には類似していてもよいことを理解されたい。例えば、両センサ１０２、１０４が、物理的に異なるように構成された静電容量式圧力センサ（またはピエゾ抵抗式圧力センサ）であってもよい。これらのセンサのタイプは、単に好ましい実施形態の例であって、一次圧力センサ１０２および二次圧力センサ１０４は、物理的かつ／または機能的に異なる限り、ひずみゲージセンサ、光学式センサ、および熱式センサを含むがこれに限定されない他のタイプのセンサとすることができる。
【００１８】
一次圧力センサ１０２および二次圧力センサ１０４により供給される客室圧力信号は、第１の信号調整回路１０６および第２の信号調整回路１０８により、更なる処理および送信のために適切に調整される。一次圧力センサ１０２と二次圧力センサ１０４とが異なるのと同様に、第１の信号調整回路１０６と第２の信号調整回路１０８とも異なる。すなわち、第１の信号調整回路１０６はデジタル信号調整回路であって、一次圧力センサ１０２からの圧力信号をデジタル信号に変換するが、第２の信号調整回路１０８はアナログ調整回路である。例えば、一次圧力センサ１０２が静電容量式圧力センサである図示した実施形態では、第１の信号調整回路１０８が周波数／デジタル変換回路（Ｆ／Ｄ）である。一般に公知のように、静電容量式圧力センサでは、検出要素の静電容量が圧力と共に変化するため、Ｆ／Ｄ変換回路が使用される。したがって、静電容量式圧力センサにより供給された交流電流（ＡＣ）信号の周波数が、検出された圧力に比例して変化する。図示した実施形態では、第２の信号調整回路１０８が、検出された客室圧力に比例する直流電流（ＤＣ）信号を供給する、スロープ、オフセット、および温度補償回路を持つ、アナログ増幅回路である。図１に示す第１の信号調整回路１０６および第２の信号調整回路１０８は、単に好ましい実施形態の例であり、他のタイプのデジタル信号調整回路およびアナログ信号調整回路を使用して、一次圧力センサ１０２および二次圧力センサ１０４の適切な信号調整を行うこともできる。しかし、使用される信号調整回路のタイプにかかわらず、第１の信号調整回路１０６と第２の信号調整回路１０８とが異なることが好ましい。
【００１９】
次に、回路の残りの部分に注目すると、第２の信号調整回路１０８により供給された調整済みのアナログ圧力信号が、Ａ／Ｄ回路１１０に供給され、この圧力信号を、バッファ増幅器１０９と入／出力（Ｉ／Ｏ）コネクタ１１８とを介して、外部アビオニクスシステムに直接供給することができることが見て取れる。調整済みのアナログ圧力信号は、さらに後述する離散信号処理回路１１４にも供給されることに留意されたい。Ａ／Ｄ回路１１０は、第２の信号調整回路１０８から調整済みのアナログ圧力信号を受け、従来の方法で、アナログ圧力信号を相当するデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ回路１１０は、この機能を提供するための、従来技術で公知の多数のＡ／Ｄ回路の１つとすることができる。以下で説明するように、Ａ／Ｄ回路１１０を別個の回路要素とすることができ、または、Ａ／Ｄ回路１１０をプロセッサ１１２の一体部品とすることができることにさらに留意されたい。
【００２０】
プロセッサ１１２は、第１の信号調整回路１０６およびＡ／Ｄ回路１１０により供給されたデジタル圧力信号を受ける。プロセッサ１１２は、航空機高度１１３を表すデジタル信号を外部源から受ける。次に、プロセッサ１１２は、外部または実装メモリに記憶されたソフトウェアを使用して、これらのデジタル圧力信号を処理し、航空機の認可要件を満たすのに必要な警報、指示、および制御信号と、認可要件を満たすのに特に必要でない更なる指示信号とを供給する。すなわち、プロセッサ１１２は、少なくとも客室圧力高度、客室圧力高度の変化率、客室と大気との差圧、および高客室高度警告を表す信号と、酸素配備制御信号とを供給する。このために、プロセッサ１１２は、適切な変換ソフトウェアを使用して、一次センサ圧力信号（Ｐc一次）に基づく客室圧力（Ｐc）、二次圧力信号（Ｐc二次）に基づく客室圧力、および航空機高度信号（Ｐa）に基づく大気圧を測定する。プロセッサ１１２は、測定された一次客室圧力（Ｐc一次）または二次客室圧力（Ｐc二次）を、測定された大気圧（Ｐa）と組み合わせて使用して、客室圧力高度、客室圧力高度の変化率、および客室と大気との差圧を測定し、高客室高度警告信号、高度限界信号、および酸素配備論理信号等の離散論理信号を発生する。プロセッサ１１２は、特定の航空機の必要に応じて、他の離散警報、警告、または論理信号を発生することもできる。一般に、プロセッサ１１２は、測定された一次圧力（Ｐc一次）を使用して、警報、指示、および論理信号を決定し、測定された二次圧力（Ｐc二次）はバックアップとして使用される。プロセッサ１１２は、特に、入力信号および電源電圧が特定の許容差内にある場合に、センサからの出力信号が所定範囲内にあることを判定することにより、かつ圧力センサからの出力信号を互いに比較することにより、一次圧力信号および二次圧力信号の妥当性を判定する、組込み試験（ＢＩＴ）ソフトウェアを含む。したがって、ＢＩＴソフトウェアが、一次圧力信号がないこと、またはセンサが動作不可能であることを判定した場合、プロセッサ１１２は、測定された二次客室圧力（Ｐc二次）を代わりに使用する。
【００２１】
圧力指示、警報、および配備論理信号が決定されると、プロセッサ１１２は、これらのデータ信号を、少なくとも２つの異なるデータ送信フォーマットで送信する。第１の送信フォーマットは、データバス通信フォーマットである。好ましい実施形態では、この第１の送信フォーマットがＡＲＩＮＣ４２９プロトコルであるが、ＲＳ４２２およびＡＲＩＮＣ６２９を含むがこれに限定されない種々の他のデータバス通信プロトコルを使用することもできる。さらに後述するように、データバス通信フォーマットを使用して送信されたデータ信号は、通信バス１２０およびＩ／Ｏコネクタ１１８を介して、航空機の表示／指示／警告システム（例えばアビオニクスシステム）に供給されて、さらに処理される。第１の送信フォーマットを、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）回路を使用して実行することができるが、好ましい実施形態では、ソフトウェアを使用して、コストを削減し、軽量化し、かつ小型化することに留意されたい。第２のデータ送信フォーマットは、離散信号フォーマットである。離散信号フォーマットで送信されたデータ信号は、離散信号処理回路１１４に供給される。
【００２２】
離散信号処理回路１１４は、第２の信号調整回路１０８からの調整済みのアナログ圧力信号と、プロセッサ１１２からの離散論理信号の少なくとも一部とを受け、適切な離散論理信号を、出力コネクタ１１８を介して航空機のアビオニクスシステムに供給する。図示した実施形態では、離散信号処理回路１１４が、複数の比較回路１２２と、複数の論理和回路１２４と、複数のインバータバッファ増幅回路１２６とを含む。アビオニクスシステムに供給される離散論理信号の各々に、これらの各回路が１つずつ設けられる。図示したように、各比較回路１２２は少なくとも２つの入力端子を有し、一方の入力端子が、調整済みのアナログ圧力信号を受けるように接続され、他方の入力端子が、所定の電圧設定点に設定された可変電圧分割器１２３に接続される。各比較回路１２２は、同様に動作する。すなわち、調整済みのアナログ圧力信号の大きさが特定の電圧設定点よりも小さいときに、比較回路１２２は論理ハイ信号を出力し、特定の電圧設定点よりも大きいときに、論理ロー信号を出力する。各比較回路１２２の出力は、論理和回路１２４の１つに接続される。
【００２３】
比較回路１２２と同様に、各論理和回路１２４は少なくとも２つの入力端子を含む。前述したように、入力端子の一方が、比較回路１２２の一方の出力に接続される。他方の入力端子が、プロセッサ１１２により供給された離散信号の１つを受けるように接続される。一般に公知のように、論理和回路は、入力の１つまたは複数がハイのときに、論理ハイ信号を出力し、すべての入力がローのときにのみ、論理ロー信号を出力する。したがって、図示した実施形態では、各論理和回路１２４は、対応する比較回路１２２がハイ信号を出力するか、またはプロセッサ１１２により供給された離散信号がハイ信号であるときに、論理ハイ信号を出力する。各論理和回路１２４の出力は、インバータバッファ増幅器１２６の１つの入力に接続される。このインバータバッファ増幅器１２６は、論理和回路出力を反転させて、この反転された離散論理信号を、Ｉ／Ｏコネクタ１２０を介してアビオニクスシステムに供給する。信号を論理和する代わりに、プロセッサ１１２の離散出力およびアナログ離散出力（すなわち比較回路１２２の出力）を、別個にアビオニクスシステムに供給することができる。しかし、信号を論理和することにより、離散信号ごとに単一の出力が使用されるため、航空機全体の配線の節約になる。さらに、バッファ増幅器１２６は、実行される論理に応じて、ハイ側ドライバまたはロー側ドライバとすることができることを理解されたい。
【００２４】
図１にさらに示すように、回路１００を使用して、一次圧力センサ１０２により検出された圧力に基づく第１の高度限界離散信号１５２と、二次圧力センサ１０４により検出された圧力に基づく第２の高度限界離散信号１５４との２つの別個の高度限界離散信号を提供することもできる。これらの離散信号は論理和されず、別個の離散信号出力として提供される。一般に公知のように、高度限界離散信号１５２、１５４を、客室圧力制御システムに供給することができ、この場合、客室圧力制御弁の自動制御および手動制御を無効にすることができる。したがって、この機能は、４つのうち２つの一致論理方式で実行されるため、１つが故障しても、オーバライド機能を生じさせることも妨げることもない。さらに後述するように、調整済みの圧力信号の１つまたは複数が、客室圧力が高度限界設定点以上であることを示すときに、これらの信号１５２、１５４が実際に客室圧力制御システムに供給される場合、客室圧力制御システムが航空機の流出弁を閉鎖する。
【００２５】
計装制御回路１００は、客室圧力を検出するための２つの異なる圧力センサと、２つの異なる信号調整回路とを使用する。回路１００は、さらに、複数の異なるデータ送信フォーマットを使用して、データをフォーマットし、送信する。これにより、回路１００を非動作状態にしたりデータの送信を妨げたりする共通モード故障が発生する可能性が極端に小さくなる。回路１００を、独立型の計装制御回路として、または冗長デュアルチャネルシステムとして実装することができ、これにより、共通モード故障による信号の障害または損失が発生する可能性がさらに低減する。また、回路１００を、航空機の客室圧力制御システムの一部として実装することもできる。実際には、特定の好ましい実施形態では、回路１００は、デュアル冗長電子制御装置を有する一体型客室圧力制御システムに実装される。回路１００がこの構成で実装されると、プロセッサ１１２は、指示、警報、および酸素配備論理信号を供給するだけでなく、１つまたは複数の客室圧力制御システム弁の位置を制御するのに使用される作動制御信号も供給する。以下で、この実装について説明する。その際に、図２を参照すべきである。
【００２６】
本発明の一実施形態による一体型客室圧力制御システム弁２００の全体構造は、弁本体２０２と、弁体２０４と、作動アセンブリ２０６と、電子制御装置２０８とを含む。弁本体２０２は、好ましくは、入口２１０と出口２１２とを有するほぼ管状のダクトとして構成される。弁体２０４は、入口２１０と出口２１２との間で弁本体２０２内に回転可能に取り付けられる。好ましくは、弁体２０４は蝶形板であるが、他のタイプの弁体を使用してもよいことを理解されたい。弁体２０４は、作動アセンブリ２０６に接続され、この作動アセンブリ２０６を使用して、弁体２０４を開放位置と閉鎖位置との間で配置する。電子制御装置２０８は、ハウジング２１４内に含まれ、少なくとも２つの冗長チャネルを含む。これらの冗長チャネルの各々は、前述した計装制御回路１００と、さらに後述するモータ制御回路とを含む。電子制御装置ハウジング２１４は、複数の開口２１６を、好ましくは、電子制御装置２０８の各冗長チャネルに１つずつ含む。これらの開口２１６により、各回路１００の一次圧力センサ１０２および二次圧力センサ１０４が、航空機の客室圧力を検出することができる。
【００２７】
一体型客室圧力制御システム弁２００の好ましい実施形態の構造的な構成について説明したが、以下で、弁２００のさらに詳細な説明、および弁２００が航空機や種々の外部計装制御装置と連係する方法について説明する。その際に、図３の機能ブロック線図を参照すべきである。図示したように、一体型客室圧力制御システム弁２００は、入口２１０が航空機客室３０４に向けられ、出口２１２が航空機３０６外部の大気に向けられるように、航空機隔壁３０２に取り付けられる。したがって、飛行中に、航空機客室３０４の圧力を、弁体２０４の位置を制御することにより制御することができる。前述したように、弁体２０４は、作動アセンブリ２０６により配置される。図示した実施形態では、作動アセンブリ２０６は、各々が歯車列３０８に機械的に接続された複数のモータ３０６（電子制御装置２０８の各チャネルに１つずつ）を含み、この歯車列３０８は、弁体２０４に機械的に接続される。歯車列３０８は、加算接合点を含むので、必要であれば、両モータ３０６が同時に歯車列３０８を駆動することができる。単一のモータ３０６または３つ以上のモータ３０６を使用する作動アセンブリ２０６を、実装することもできることを理解されたい。
【００２８】
前述したように、電子制御装置２０８は、好ましくは、第１のチャネル３０１と第２のチャネル３０３とを含む冗長デュアルチャネル制御装置である。当業者は、電子制御装置を、３つ以上の冗長チャネルにより構成することもできることを理解するだろう。動作時には、チャネル３０１（３０３）の一方が活動状態にあり、他方のチャネル３０３（３０１）が非活動状態にある。チャネルヘルスが、チャネル間通信リンク３０９を介してチャネル３０１、３０３間で通信され、チャネル３０１、３０３によりモニタされる。したがって、活動中のチャネル３０１（３０３）が自身の故障を検出した場合、または非活動状態になった場合、前から非活動中のチャネル３０３（３０１）がこれを検出して、活動状態のチャネルになり、前から活動中のチャネル３０３（３０１）が非活動状態となる。
【００２９】
各制御装置チャネル３０１、３０３は、前述した計装制御回路１００と、モータ制御回路３１０とを含む。前述したように、この構成では、各チャネルの計装制御回路１００が、作動制御信号３１１と前述した高度限界離散論理信号１５２、１５４とを、他のチャネルのモータ制御回路３１０と自身のモータ制御回路３１０とに供給する。各チャネルの計装制御回路１００は、さらに、前述した警報、指示、および酸素配備信号を、航空機のアビオニクスシステム３０５に、種々のデータ送信フォーマットで供給する。モータ制御回路３１０は、計装制御回路１００または手動制御盤３１２から作動制御信号を受け、これらの信号に応答して、作動アセンブリ２０６を制御することにより、弁体２０４の位置、したがって客室圧力を制御する。多数の公知のモータ制御方式の１つを使用するモータ制御回路３１０を、実装することができることに留意されたい。さらに、当業者は、別個の手動制御盤３１２を使用するシステムを実装することができ、または、システムが、制御チャネル３０１、３０３の各々を完全に迂回して作動信号をモータ３０６に直接供給する、１つまたは複数の更なる手動制御盤を含むことができることを理解するだろう。弁２００を空圧式制御弁または油圧式制御弁として実装できることも、さらに留意されたい。
【００３０】
アビオニクスシステム３０５は、電子制御装置２０８の計装制御回路１００から供給された種々の指示、警報、および酸素配備論理信号を受ける。アビオニクスシステム３０５は、これらの信号を適切に処理し、客室圧力高度、客室圧力高度の変化率、客室と大気との差圧、および高高度警告をフライトデッキ表示盤３３０に表示し、適切な酸素配備信号を航空機の酸素供給システム３３２に供給する。アビオニクスシステム３０５の各チャネルが計装制御回路１００から供給された信号を処理する特定の方法を変更することができ、特定の回路構成およびソフトウェア処理も変更することができる。使用される特定の方法は、本発明の理解に不要であるため、さらに説明しない。
【００３１】
計装制御回路１００は、警告、指示、および制御のための複数の異なるセンサを使用し、指示なしで徐々に行われる減圧の事象が発生する可能性を低減させる。回路１００を、制御弁２００と一体の客室圧力制御システム内に実装することができる。その際に、一体型客室圧力制御システムは、指示なしで徐々に行われる減圧の事象が発生する可能性を低減させ、設置コスト、組込みコスト、および保守コストを大きく増大させることがなく、航空機の重量を著しく増加させることがなく、または航空機内の余計なスペースを取ることがない。
【００３２】
本発明について、好ましい実施形態を参照しながら説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更を加えることができ、要素を等価物に置き換えることができることを当業者は理解するだろう。さらに、本発明の基本的範囲を逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に合わせるために、多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために考慮された最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内のすべての実施形態を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態による計装制御回路の機能概略ブロック線図である。
【図２】図１に示す回路の１つまたは複数を使用する、一体型客室圧力制御システム弁の斜視図である。
【図３】図２の客室圧力制御システムおよび他の装置とのインタフェースの機能ブロック線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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