(57)【要約】  少なくとも一部分領域の航空機の空気調和のためのシステムは、換気される航空機領域に供給される空気を所望の温度および圧力にて提供するための空気供給装置を備える。給気ダクトは、第一端部にて空気供給装置に接続される。給気ダクトの第二端部は、床付近で換気される前記航空機領域に開口している空気入口に接続される。制御装置は、空気供給装置によって提供された空気が空気入口を介して空気が換気される前記航空機領域の床付近に分配され、かつ換気される前記航空機領域にある熱源で上昇するような速度にて換気される前記航空機領域に入ることを保証し、ならびに空気供給装置によって提供された空気が空気入口を介して換気される前記航空機領域が所望の周囲温度になるような温度にて換気される前記航空機領域に入ることを保証するよう構成される。
2011500411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
換気される航空機領域に供給される空気を所望の温度および圧力にて提供するための空気供給装置（１８）と、
第一端部にて前記空気供給装置（１８）に接続された給気ダクト（２０）と、
前記給気ダクト（２０）の第二端部に接続され、かつ床付近で前記換気される航空機領域に開口している空気入口（２４）と、
前記空気供給装置（１８）によって提供された前記空気が、前記空気入口（２４）を介して０．１ｍ／ｓ〜０．５ｍ／ｓの速度にて前記換気される航空機領域入り、それによって前記空気が前記換気される航空機領域の前記床付近に分配され、かつ前記換気される航空機領域にある熱源にて上昇することを保証し、ならびに前記空気供給装置（１８）によって提供された前記空気が、前記空気入口（２４）を介して、前記換気される航空機領域が所望の周囲温度になるような温度にて、前記換気される航空機領域に入ることを保証するよう構成された制御装置（２６）と、
を有する少なくとも航空機の一部分領域の空気調和のためのシステム。
【請求項２】
前記空気入口（２４）が床（２２）領域および／または前記換気される航空機領域の前記床付近の側壁（４６）領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記換気される航空機領域に供給される補助空気を所望の温度および圧力にて提供するための装置（５２）と、
第一端部にて前記補助空気供給装置（５２）に接続された補助給気ダクト（５０）と、
前記補助給気ダクト（５０）の第二端部に接続され、かつ前記換気される航空機領域に開口している補助空気入口（４８）と、
によって特徴付けられる請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記補助空気入口（４８）が前記換気される航空機領域の側壁（４６）領域および／または天井（２８）領域に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記補助空気供給装置（５２）によって提供された前記補助空気が、前記換気される航空機領域の前記側壁（４６）領域に配置された補助空気入口（４８）を介して、前記空気が前記換気される航空機領域の前記補助空気入口（４８）の配置によって形成された平面領域に分配され、かつ前記換気される航空機領域にある熱源によって上昇するような速度にて、前記換気される航空機領域に入ることを保証し、ならびに前記補助空気供給装置（５２）によって提供された前記補助空気が、前記換気される航空機領域の前記側壁（４６）領域に配置された前記補助空気入口（４８）を介して、前記換気される航空機領域が所望の周囲温度になるような温度にて、前記換気される航空機領域に入ることを保証するよう構成された補助制御装置によって特徴付けられる請求項３または４に記載のシステム。
【請求項６】
前記補助空気供給装置（５２）によって提供された前記補助空気が、前記換気される航空機領域の前記天井（２８）領域に配置された補助空気入口（４８）を介して、前記空気入口（２４）を介して前記換気される航空機領域に入る前記空気より遅い速度にて、前記換気される航空機領域に入ることを保証するよう構成された補助制御装置によって特徴付けられる請求項３〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記換気される航空機領域から排気を除去するために、前記換気される航空機領域の前記天井（２８）領域に配置された空気出口（３０）であって、前記換気される航空機領域を所望の圧力に設定するために、接続ダクト（５８）を介して圧力調整弁（５６）に接続されている空気出口（３０）によって特徴付けられる請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記圧力調整弁（５６）が航空機胴体上部外殻（３６）の側面領域または航空機胴体下部外殻（５７）の側面領域に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記空気出口（３０）に接続され、少なくとも前記換気される航空機領域の前記天井領域に沿った区画に延在し、かつ排気を前記換気される航空機領域から空気シンクの方向に導く排気ダクト（３２）によって特徴付けられる請求項７または８に記載のシステム。
【請求項１０】
凝縮水保護装置（４２）が前記排気ダクト（３２）に配置され、および／または熱を発熱要素（４４）から除去するために、前記排気ダクト（３２）を通じて流れる排気が前記換気される航空機領域の前記天井領域に取り付けられた前記発熱要素（４４）に熱接触するように、前記排気ダクト（３２）が構成、かつ配置されていることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記換気される航空機領域から除去される排気を、前記空気出口（３０）を通じて前記空気供給装置（１８）に戻すために、前記空気出口（３０）に、および／または前記空気出口（３０）と別に形成された再循環出口（３１）に接続された再循環ダクトによって特徴付けられる請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
換気される航空機領域に所望の温度および圧力にて供給される空気を空気供給装置（１８）によって提供するステップと、
前記空気を前記空気供給装置（１８）から給気ダクト（２０）を通じて、前記換気される航空機領域の床付近に開口している空気入口（２４）へ導くステップであって、制御装置（２６）は、前記空気供給装置（１８）によって提供された前記空気が前記空気入口（２４）を介して０．１ｍ／ｓ〜０．５ｍ／ｓの速度にて前記換気される航空機領域に入り、それによって前記空気が前記換気される航空機領域の前記床付近に分配され、かつ前記換気される航空機領域にある熱源にて上昇することを保証し、ならびに前記空気供給装置（１８）によって提供された前記空気が、前記換気される航空機領域が所望の周囲温度になるような温度にて前記空気入口（２４）を介して前記換気される航空機領域に入ることを保証するステップと、
を有する少なくとも航空機の一部分領域の空気調和のための方法。
【請求項１３】
床（２２）領域および／または前記換気される航空機領域の前記床付近の側壁（４６）領域に配置された空気入口（２４）を通じて前記換気される航空機領域に前記空気が吹き込むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記換気される航空機領域に所望の温度および圧力にて供給される補助空気を補助空気供給装置（５２）によって提供するステップと、
前記補助空気供給装置（５２）から補助給気ダクト（５０）を通じて、前記換気される航空機領域に開口している補助空気入口（４８）へ前記補助空気を導くステップと、
によって特徴付けられる請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記換気される航空機領域の前記側壁（４６）領域および／または前記天井（２８）領域に配置された補助空気入口（４８）を介して、前記換気される航空機領域に前記補助空気が吹き込むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
補助制御装置が、前記補助空気供給装置（５２）によって提供された前記補助空気が、前記換気される航空機領域の前記側壁（４６）領域に配置された補助空気入口（４８）を介して、前記空気が前記換気される航空機領域の前記補助空気入口（４８）の配置によって形成された平面領域に分配され、かつ前記換気される航空機領域にある熱源によって上昇するような速度にて、前記換気される航空機領域に入ることを保証し、ならびに前記補助空気供給装置（５２）によって提供された前記補助空気が、前記換気される航空機領域の前記側壁（４６）領域に配置された前記補助空気入口（４８）を介して、前記換気される航空機領域が所望の周囲温度になるような温度にて、前記換気される航空機領域に入ることを保証することを特徴とする請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
補助制御装置が、前記補助空気供給装置（５２）によって提供された前記補助空気が、前記換気される航空機領域の前記天井（２８）領域に配置された補助空気入口（４８）を介して、前記空気入口（２４）を介して前記換気される航空機領域に入る前記空気より遅い速度にて、前記換気される航空機領域に入ることを保証することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記換気される航空機領域の前記天井（２８）領域に配置され、かつ接続ダクト（５８）を介して圧力調整弁（５６）に接続された空気出口（３０）を通じて、前記換気される航空機領域からの排気が前記換気される航空機領域から除去され、かつ必要な場合に、前記換気される航空機領域の所望の圧力を設定するために、前記換気される航空機領域からの排気が前記圧力調整弁（５６）を介して外部大気へ除去されることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記換気される航空機領域に所望の圧力を設定するために、必要な場合に、航空機胴体上部外殻（３６）の側面領域または航空機胴体下部外殻（５７）の側面領域に配置された圧力調整弁（５６）を介して、前記換気される航空機領域からの前記排気が外部大気へ除去されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記空気出口（３０）に接続され、かつ少なくとも前記換気される航空機領域の前記天井領域に沿った区画に延在する排気ダクト（３２）を通じて、前記換気される航空機領域からの前記排気が空気シンクの方向に導かれることを特徴とする請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記排気ダクト内の凝縮水が凝縮水保護装置（４０）によって受けとめられること、および／または発熱要素（４４）から熱を除去するために、前記排気ダクト（３２）を通じて流れる排気が前記換気される航空機領域の前記天井領域に取り付けられた前記発熱要素（４４）に熱接触することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記空気出口（３０）および／または前記空気出口（３０）と別に形成された再循環出口（３１）を通じて、前記換気される航空機領域から除去される排気が、前記空気出口（３０）および／または前記再循環出口（３１）接続された再循環ダクトを介して前記空気供給装置（１８）に戻ることを特徴とする請求項１２〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の少なくとも一部分領域の空気調和のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、航空機客室および／または貨物室の換気および与圧のために航空機内にて使用される空気調和システムは、換気の混合の原理に基づいて機能している。また希釈換気、またはジェット換気と呼ばれる換気の混合の場合、必要に応じ任意に温度制御された空気は、換気される航空機の一部の天井領域に通常配置された空気入口を通じて、換気される航空機の一部に高衝撃、および高速度（約０．７ｍ／ｓ〜３ｍ／ｓ）にて吹き込む。高衝撃、および高速度の空気の吹き込みにより、周囲の空気と事実上一様な空気の混合を確実にするタンブル空気移動は、換気される航空機の一部に、熱源、およびタンブル空気移動の強制流動によって支配される冷たいまたは暖かい表面によって引き起こされる自由対流を形成する。タンブル空気移動の空気ジェットは、乗客および乗務員の快適性限界を超える気流速度に達する場合がある。排気は、換気される航空機の一部の床領域に設けられた空気出口を通じて換気される航空機の一部から通常除去される。空気出口を通じて除去された排気は、通常少なくとも部分的にろ過され、混合機にて新鮮な外部空気と混合され、最後に換気される航空機の一部に戻される。所望の客室圧力設定のために、必要に応じて、航空機の与圧領域を外部大気に接続する圧力調整弁（流出弁）を通じて周囲へ余分な排気が除去される。
【０００３】
タンブル空気移動の形成は、自由対流および強制流動が互いに補足する、または互いに追加される領域、および自由対流が強制流動に対抗する領域に必然的に起こる。したがって結果として生じた周囲の流れは、流速が速い領域、および遅い領域を有する。流速の差異は、熱負荷が増すことにより大きくなる。さらに、換気される航空機の一部への相対的に集中した冷たい空気の導入、ジェット形成および不均一な速度および冷房負荷の導入は、一様でない温度分配を招く。さらに非常に冷たい空気を客室に供給することは、乗客および乗務員の快適性を著しく損なう結果となる。結果として、空気入口を介して供給される空気の温度、および換気される航空機の周囲空気の温度の差は、大きすぎるべきではない。しかし高い熱負荷は、対応する大容量の空気の流れによってのみ取り除かれることができ、それには超高速度の空気の供給、および／または空気出口の拡大が必要である。これは、不快な気流および騒音を招く。
【０００４】
旅客機の空気入口と乗客の座席の位置との間の距離の短さは、空気入口を通じて吹く空気の利用可能なジェット長さおよび速度を制限する。しかし、ある特定の状況では、客室の他の領域が十分換気されないと同時に、少なくとも局所的に快適な範囲を上回る気流速度が発生する場合がある。さらに例えば、調理室、乗務員の休憩ゾーンまたはバーエリアのような航空機客室に特別に設けられた領域、およびまた航空機客室を区分するために使用されるカーテンが少なくとも局所的に形成された客室領域における混合換気のタンブル空気移動特性の形成を乱し、これはさらに乗客および乗務員の快適性を損ねる。さらに、混合換気に発生する部分的な乱流状態は、５〜１５％相対湿度の低い客室の大気湿度によって起こる皮膚、目および粘膜の乾燥を増加させる。
【０００５】
混合換気原理のさらなる不都合さは、タンブル空気移動により、航空機を横断する全体の流れに有害物質が迅速に分配され、かつさらに縦方向の流れが促進されることである。特に煙の形成を伴う火事の場合これは問題である。なぜなら汚染されていない避難領域を残さないような混合換気が起こる気流状態によって、煙が早く分配されるからである。
【０００６】
最後に、混合換気原理によって機能する空気調和システムによって換気される航空機客室は、縦方向に個別の気候帯に細分される。これは、市場によってますます要求される航空機客室の設計における柔軟性の厳しい制約を導く。
【０００７】
過去には、乗客のためのエンターテイメント電子システム、照明システムなどの設置により航空機客室から取り除かれる熱負荷が断続的に増加した。この傾向が継続した場合、混合換気原理によって機能する航空機空気調和システムの運転における快適な空気温度および速度と適切な熱除去との間の適切な妥協点を見つけることが将来的にはますます難しくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、航空機の少なくとも一部分領域の空気調和システムおよび方法に特化した目的に対し、これは換気される航空機の一部からの高熱負荷の適切な除去、および同時に換気される航空機の一部に位置する乗客および乗務員のための快適な環境状態の作成を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を実現するために、本発明による少なくとも航空機一部分領域の空気調和のためのシステムは、換気される航空機領域に供給される空気を所望の温度、圧力および湿度および所望の量にて提供し、かつ空気を調整するための空気供給装置を備える。換気される航空機領域は、客室または客室の一区画とすることができるが、また例えば貨物室または貨物室の一区画のような他の航空機の領域とすることができる。空気供給装置は、圧縮装置を備えることができる。圧縮装置は、例えば、航空機のエンジンから提供される抽気、または航空機の圧縮機または他の空気供給源から提供される空気を供給するエアサイクルマシンの形で設計されることができる。また空気供給装置、または空気供給装置の圧縮装置は、換気される航空機領域に供給される空気を脱水することに適していることが好ましい。さらに、空気供給装置から提供された空気の温度および／または湿度を制御するために、空気供給装置は、圧縮装置から提供された空調空気を再循環空気と混合する混合機を好ましく備える。航空機の個々の気候帯に供給される空気の温度の良好な制御は、混合機の追加的な暖かい空気の下流の供給に影響されることがある。暖かい空気は、抽気として航空機のエンジンから分岐されるがまた他の任意の暖かい空気供給源から提供されることもできる。別の方法としては、またはこれに追加して、必要ならば適した加熱装置、例えば電熱装置のようなに装置によって、空気供給装置の圧縮装置によって提供された空調空気を所望の温度に加熱することももちろん可能である。
【００１０】
本発明による少なくとも航空機の一部分領域の空気調和のためのシステムの給気ダクトは、第一端部において空気供給装置に接続される。給気ダクトの第二端部は、換気される航空機領域の床付近に開いた空気入口に接続される。給気ダクトはこのように空気供給装置および空気入口の間の接続を形成する。本発明によるシステムは、ひとつの、例えば大面積の空気入口を有することができる。しかし別の方法として、換気される航空機領域の床付近に開いた複数の空気入口を設けることができる。例えば、複数の大面積の空気入口を設けることが可能である。必要であれば、全ての空気入口に空気供給装置によって提供された空気を供給するために給気ダクトを適切に分岐することも可能である。
【００１１】
最後に、本発明による航空機空気調和システムは、空気供給装置によって提供された空気が換気される航空機領域の床付近に空気が分配され、かつ換気される航空機領域にある熱源にて上昇するようなるような速度にて空気入口を介して換気される航空機領域に入ることを保証するために構成される制御装置を備える。言い換えれば制御装置は、混合換気原理によって機能するシステムを著しく下回る衝撃および速度を伴って空気が空気入口から出ることを保証するような給気ダクトの圧力がセットされることを保証する。制御装置は、空気供給装置を制御するための電気または電子制御装置を備えることができ、これは空気が所望の圧力にて空気供給装置から給気ダクトに出ることを保証する。このような制御装置はまた、空気供給装置によって提供される空気の量および湿度を要望どおりに制御するために使用されることができる。しかし別の方法として、またはこれに追加して、給気ダクト内の空気圧力を設定するために、制御装置はまた例えばバルブ、スロットル、スクリーンなどのような機械的な構成品を有することができる。これらの機械的な構成品は、電子的、または電気的に制御されることができ、また空気供給装置を制御するために使用される電気または電子制御装置をこれに使用することができる。
【００１２】
本発明による航空機空気調和システムによって換気される航空機領域において、混合換気原理によって換気される航空機領域とは完全に異なる流動状態が起こる。特にタンブル空気移動が形成されない。空気入口から出る空気の速度および衝撃は、換気される航空機領域において空気入口の間近でのみ周囲の流れに影響を与える。その代わり、換気される航空機領域での流動状態は、熱効果、特に換気される航空機領域にある熱源のリフト力によって決定される。本発明による空気調和システムによって換気される航空機領域に起こる流動状態は、置換換気原理による建物の換気において形成される流動状態に類似している。
【００１３】
空気供給装置によって提供された空気が空気入口から出る流速は、すでに述べたように、給気ダクトの空気圧力に影響を受けるが、また１つまたは複数の空気入口の流れ断面によっても影響を受ける。空気入口が一定の流れ断面積を有する場合、制御装置は空気入口の一定の流れ断面を考慮に入れて給気ダクトの空気圧力を制御する。つまり、空気が空気入口の流れ断面を通過する場合、換気される航空機領域における所望の、予め決められた流動状態を導く流速および流れ衝撃が設定されるように給気ダクト内の空気圧力が制御される。しかし別の方法として、また空気入口は可変の流れ断面を有することができる。換気される航空機の領域に所望の、予め決められた流動状態がセットされるような速度および衝撃にて空気が空気入口を出るように、制御装置は給気ダクトの空気圧力および空気入口の流れ断面双方を制御するよう構成されることができる。しかし別の方法として、空気入口の可変流れ断面を制御するための個別の制御装置、例えば電子制御装置をまた使用することができる。
【００１４】
航空機内で使用される空気供給装置は、エネルギー効率的な運転において限られた空気量の流れを提供することができる。したがって本発明による空気調和システムにおいて、換気される航空機領域の周囲温度は、換気される航空機領域に供給される空気量の流れを適切に制御することにより限られた範囲に制御されることができる。したがって航空機の少なくとも一部分領域の空気調和のための本発明によるシステムの制御装置は、空気供給装置の適切な制御によって、空気供給装置によって提供される空気が空気入口を介して、換気される航空機領域が所望の周囲温度になるような温度にて換気される航空機領域に入ることを保証するようさらに構成される。空気供給装置によって提供された空気の温度は、例えば、空気供給装置の圧縮装置によって作られた空気の温度を適切に設定することにより、再循環空気を空気供給装置の混合機の圧縮装置によって作られた空気と混合することにより、および／または混合機の暖かい空気の下流を混合することにより制御されることができる。換気される航空機領域内の周囲温度は、換気される航空機領域に配置された温度センサによって制御装置に送られる信号を用いて制御されることができる。
【００１５】
本発明による空気調和システムにおいて、空調空気は、混合換気原理によって機能する空気調和システムの場合より著しく低い速度および著しく少ない衝撃にて換気される航空機領域に供給される。したがって混合換気原理によって機能する空気調和システムにおける高速度の空気の供給によって起こる騒音公害は、本発明による装置において確実に回避される。さらに本発明による空気調和システムによって換気される航空機領域は、混合換気に特有のタンブル空気移動ができない。むしろ空調空気は、換気される航空機領域の床全体にゆっくりと分配され、かつ自由対流を通じて熱源にてゆっくりと上がる。したがって換気される航空機領域に起こる周囲の流れは、広い範囲にわたる低い気流速度として特徴づけられる。結果として、乗客および乗務員の快適性を損なう気流が回避される。さらに、皮膚、目および粘膜の乾燥が減少し、その結果乾燥した空気がそれほど不快ではなくなる。最後に、換気される航空機領域に配置された表面における下部空気の交換は、客室を覆う汚れを少なくする。
【００１６】
本発明による空気調和システムによって換気された航空機領域の流動状態のさらなる好都合は、もはや有害な物質および病原菌が横方向に均等に分配されることはないということである。これは、換気される航空機領域における空気の質の著しい改善を可能にする。本発明による空気調和システムによって換気された航空機領域に起こる流動状態は、換気される航空機領域内に煙がそれほど早く分配されないため、煙を形成する火事の場合に特に好都合である。さらに、床付近に配置された空気入口を通じる空気供給は、床付近に主に新鮮な空気を含む空気の層を作り、したがって煙によって汚染されることがほとんどない。したがって乗客および乗務員は、汚染されていない空気を吸いながら
例えば緊急照明に沿って床に身をかがめ、または床を這って進むことができる。
【００１７】
最後に、本発明による空気調和システムによって換気された航空機領域の流動状態は、強制タンブル空気移動流れによって決定されないため、個別の気候帯を作ること関係する費用（センサ、ヒーター、暖かい空気供給および空気ダクト）は同様に残るが、換気される航空機領域の柔軟な区分の基底が作られる。例えば、本発明による空気調和システムによって換気された航空機客室は、また横方向の個々の気候帯に細分されることができる。これは、客室設計の相当な柔軟性を可能にする。
【００１８】
本発明による航空機空気調和システムは、高い熱負荷を換気される航空機領域から適切に除去することができる。さらに、個々のさまざまな熱負荷に特によく反応することができる。特に、制御装置は、個々の航空機領域の個々の換気および温度制御を保証するよう構成されることができる。言い換えれば、個々の航空機領域の異なる熱負荷または異なる利用に対応するために、空気入口を介して換気される航空機領域に入る空気の流速および／または温度をひとつひとつの航空機領域において変化させることができる。
【００１９】
本発明による航空機の少なくとも一部分領域の空気調和のためのシステムの好ましい実施形態において、空気供給装置によって提供された空気が空気入口を介して０．１〜０．５ｍ／ｓの速度にて換気される航空機領域に入ることを保証するよう制御装置は構成される。空気進入速度は、一方でタンブル空気移動が形成されないように、および他方で乗客が気流を感じないように（それは乗客近くの気流速度が快適性限界の約０．２５ｍ／ｓを下回るといった場合）、好ましく選択される。したがって好ましい空気進入速度は、また乗客から空気入口までの距離に依存する。空気が乗客の近くに導入された場合、空気進入速度は約０．２５ｍ／ｓが好ましい。空気入口が乗客から十分離れた距離である、または供給空気が置換システムにおいて事実上層状の流れとして導入される状況においては、速い空気進入速度がまた選ばれることもできるが、乗客近くにおいては、快適性限界が観察される程度まで減らされなければならない。
【００２０】
１つまたは複数の空気入口を換気される航空機領域の床に配置することができる。特に複数の空気入口が設けられる場合、空気入口を換気される航空機領域床全体にわたって分布させることができる。これと別の方法としては、また床のある１つまたは複数の区画に空気出口を集めることができる。換気される航空機領域が航空機客室の場合、例えば、通路部分を形成している客室の床区画、または乗客の座席下に空気出口を配置することができる。
【００２１】
また１つまたは複数の空気入口を換気される航空機領域の床付近の側壁に配置することができる。特に複数の空気入口がある場合、空気入口を換気される航空機領域の床付近の側壁全体にわたって分散することができる。しかし別の方法として、空気入口を換気される航空機領域床付近の側壁のある１つまたは複数の区画に集めることもまた考えられる。さらに換気される航空機領域の床部分にひとつのまたは複数の空気入口を提供し、かつ換気される航空機領域の床付近の側壁に追加的な１つまたは複数の空気入口を提供することも考えられる。
【００２２】
本発明による航空機空気調和システムの好ましい実施形態は、換気される航空機に供給される補助空気を所望の温度、圧力および湿度および所望の量にて提供および調整するための装置をさらに備える。補助空気供給装置は、空気供給装置と類似の構造を有する別の装置とすることができる。しかし、あるいはまた補助空気供給装置を空気供給装置に一体化した、または空気供給装置に接続された空気供給装置によって形成することができる。重要なのは、空気入口に供給される空気の圧力、温度、湿度および／または量から独立して好ましく設定されうる補助空気の圧力、温度、湿度および／または量にて、空気入口に供給される空気とは別に補助空気が補助空気入口に導かれることである。
【００２３】
補助空気供給装置は、補助空気ダクトの第一端部に好ましく接続される。補助空気ダクトの第二端部を換気される航空機領域の補助空気入口開口部に接続することができる。ひとつの補助空気入口を例えば大面積または間隙形状の設計として設けることができる。しかし代わりに、複数の補助空気入口とすることも可能である。そして補助空気供給装置によって提供された補助空気を全ての補助空気入口に供給するために、補助空気ダクトを適切に分岐することができる。
【００２４】
１つまたは複数の補助空気入口を換気される航空機領域の側壁に配置することができる。別の方法として、またはこれに追加して、１つまたは複数の補助空気入口をまた換気される航空機領域の天井領域に配置することができる。換気される航空機領域の側壁または天井に配置された補助空気入口のために、個別の補助空気供給装置および／または補助給気ダクトを各場合に設けることができる。しかし、また１つの補助空気供給装置を対応する補助給気ダクトを介して換気される航空機領域の側壁および天井に配置された補助空気入口に接続することができる。
【００２５】
本発明による航空機空気調和システムは、補助空気供給装置によって提供された補助空気が、空気が換気される航空機領域の補助空気入口の配置によって形成された平面、すなわち補助空気入口の高さに概ね水平に分配され、かつ換気される航空機領域にある熱源にて上昇するような速度にて、換気される航空機領域の側壁に配置された補助空気入口を介して換気される航空機領域に入ることを保証するように構成された補助制御装置を好ましくはさらに備える。補助制御装置は、補助空気供給装置を制御する電気または電子制御装置を備えることができる。この制御装置は、空気を所望の圧力にて補助空気供給装置から補助給気ダクトに導くように補助空気供給装置を制御することができる。このような制御装置をまた必要に応じて補助空気供給装置によって提供された空気の量および湿度を制御するために使用することができる。しかし別の方法として、またはこれに追加して、補助給気ダクトの空気圧力を設定するために補助制御装置はまた例えばバルブ、スロットル、スクリーン等のような機械的な構成品を有することができる。これら機械的な構成品は、電子的または電気的に制御することができ、補助空気供給装置を制御するためにも使用する電気または電子制御装置をこれに使用することができる。
【００２６】
補助制御装置は、補助空気供給装置によって提供された補助空気が換気される航空機領域の側壁に配置された補助空気入口を介して最大でも１ｍ／ｓの速度にて換気される航空機領域に入ることを保証するよう好ましく構成される。このような空気吹き入れ速度およびそこから得られた吹き入れ補助空気の衝撃により、前述の流動状態が換気される航空機領域に起こることが保証される。
【００２７】
補助空気が換気される航空機領域の側壁領域に配置された補助空気入口を介して前述の流動状態が換気される航空機領域に起こる、すなわち混合換気の特徴のタンブル空気移動が形成されないような速度および衝撃にて換気される航空機領域に吹き込む場合、本発明による航空機空気調和システムの使用によって得られる前述の好都合が完全に維持される。同時に、空気入口を介して吹き込む空気の速度よりわずかに速い速度、および／または空気入口を介して吹く空気の温度よりもわずかに低い温度による補助空気の供給は、例えば航空機が地上を走行している場合などの、ある要求される状況において、本発明による空気調和システムの電力を柔軟に適応させることができる。結果として、換気される航空機領域からの適切な熱除去が常に、すなわち高い熱負荷であっても保証される。
【００２８】
さらに、換気される航空機領域の側壁区域に配置された補助空気入口を介して、換気される航空機領域が所望の周囲温度になるような温度にて補助空気供給装置によって提供された補助空気が換気される航空機領域に吹き込むことを保証するように補助制御装置を構成することができる。
【００２９】
補助制御装置を個別の装置として設計することができる。しかし補助制御装置は、空気入口を介して換気される航空機領域に入る空気の速度および温度を制御するための制御装置の構成品によって少なくとも部分的に形成されることが好ましい、またはこの制御装置と一体化される。
【００３０】
また換気される航空機領域の側壁に配置された補助空気入口を介して、混合換気に特有なタンブル空気移動が換気される航空機領域に生じ、かつ換気される航空機領域の自由対流が実質的に抑えられる速度にて、補助空気供給装置によって提供された補助空気が換気される航空機領域に入ることを保証するように補助制御装置は構成されることができる。このような補助気流速度の制御は、ある状況、例えば航空機が地上にある場合、特に高い熱負荷を換気される航空機領域から除去しなければならない場合に、都合が良い。空気入口を介して換気される航空機領域に入る空気の速度、および補助空気入口を介して換気される航空機領域に入る補助空気の速度はまた、換気される航空機領域の下部の流動状態が自由対流によって決定されるのに対して、混合換気に特有のタンブル空気移動が換気される航空機領域の上部に形成するように制御されることができる。
【００３１】
最後に、補助空気供給装置によって提供された補助空気が、空気が換気される航空機領域の補助空気入口の配置によって形成された平面、すなわち補助空気入口の高さに概ね水平に分配され、かつ換気される航空機領域にある熱源にて上昇するような速度にて、換気される航空機領域の側壁に配置された補助空気入口を介して換気される航空機領域に入ることを保証するように、または補助空気供給装置によって提供された補助空気が混合換気の特徴のタンブル空気移動が換気される航空機領域に形成されるような速度にて補助空気入口を介して換気される航空機領域に入ることを保証するように、補助制御装置は構成されることができる。これにより、ある要求される状況における本発明によるシステム空気調和電力について特に柔軟に適応することができる。また補助空気入口を介する補助空気の供給は、乗客が搭乗していない場合、例えば寒い、または暑い日の航空機の第一始動時の、加熱、または冷却工程に特に好都合に用いられることができる。
【００３２】
本発明による航空機空気調和システムは、補助空気供給装置によって提供された補助空気が換気される航空機領域の天井に配置された補助空気入口を介して、空気入口を介して換気される航空機領域に入る空気の速度よりも遅い速度にて換気される航空機領域に入ることを保証するように構成された補助制御装置をさらに備えることが好ましい。補助制御装置は、空気が補助空気入口から少しずつ出て、およびそれによりまた換気される航空機領域の天井および通路にのみ実質的に有効であるように、換気される航空機領域の天井に配置された補助空気入口から出る空気の速度を制御するように好ましく構成される。
【００３３】
例えば補助制御装置は、換気される航空機領域の天井領域に配置された補助空気入口を介して、補助空気供給装置によって提供された補助空気が１ｍ／ｓ未満の速度にて換気される航空機領域に入ることを保証するよう構成されることができる。補助制御装置は、補助空気供給装置を制御するための電気または電子制御装置を備えることができる。この制御装置は、空気が所望の圧力にて補助空気供給装置から補助給気ダクトへ導かれるよう補助空気供給装置を制御することができる。またこのような制御装置は必要に応じて補助空気供給装置によって提供された空気の量および湿度を制御するために使用されることができる。しかし別の方法として、またはこれに追加して、補助給気ダクトの空気圧力を設定するために補助制御装置はまた例えばバルブ、スロットル、スクリーンなどのような機械的な構成品を有することができる。これら機械的な構成品は、電子または電気制御されることができ、補助空気供給装置を制御するために使用される電気または電子制御装置をこのために使用することができる。
【００３４】
換気される航空機領域の天井領域に配置された補助空気入口を介して換気される航空機領域に供給される空気の速度を制御するための補助制御装置を個別の装置として設計することができる。しかし補助制御装置は、空気入口を介して換気される航空機領域に入る空気の速度および温度を制御するための制御装置の構成品、および／または換気される航空機領域の側壁部分に配置された補助空気入口を介して換気される航空機領域に供給される空気の速度を制御するための補助制御装置の構成品によって少なくとも部分的に形成される、またはこの制御装置に一体化して形成されることが好ましい。
【００３５】
換気される航空機領域の天井領域に配置された補助空気入口を介して換気される航空機領域に供給される空気の速度を制御するための補助制御装置はまた、補助空気供給装置によって提供された補助空気が換気される航空機領域天井領域に配置された補助空気入口を介して換気される航空機領域の空気の温度より低い温度にて供給されることを保証するように構成されることができる。
【００３６】
本発明による航空機空気調和システムにおいて、換気される航空機領域におこる流動状態によって、換気される航空機領域からの排気を除去するための空気出口を換気される航空機領域の天井領域に配置することができる。空気出口は、例えば換気される航空機領域天井カバーに形成された間隙によって形成されることができる。しかし必要に応じ、また複数の空気出口を換気される航空機領域の天井領域に設けること、または換気される航空機領域の天井領域を空気透過性に設計することが可能である。別の方法として、またはこれに追加して、１つまたは複数の空気出口を換気される航空機領域の天井領域に取り付けられた照明に形成することができる。換気される航空機領域の天井領域を介する適切な排気除去を保証するために、換気される航空機領域の床部分および側面部分は、十分気密に設計されることが好ましい。
【００３７】
空気出口は、接続ダクトを介して、換気される航空機領域の所望の圧力を設定するための圧力調整弁に接続されることが好ましい。接続ダクトは、航空機外板に沿って延在し、かつ例えば枠の方向に従って進むことが好ましい。また必要であれば、換気される航空機領域から排気を除去するために、対応する接続ダクトを介して複数の圧力調整弁を１つまたは複数の空気出口に接続することができる。
【００３８】
本発明による航空機空気調和システムにおいて空気出口が換気される航空機領域の天井領域に配置されているため、圧力調整弁を航空機胴体上部外殻の側面部分、または航空機胴体下部外殻の側面部分に配置することができる。またさらに、圧力調整弁を圧力隔壁に配置すること、または圧力調整弁を既存の排気ダクトに一体化することが可能である。この場合、圧力調整弁の流れ断面は、バルブに作用する圧力差が小さくても圧力調整弁が適切に機能するよう保証するよう設計されなければならない。換気される航空機領域の天井領域に配置された空気出口を有する本発明による航空機空気調和システムの設計によって、１つまたは複数の圧力調整弁の位置の選択における著しく高い柔軟性がこのように達成される。
【００３９】
従来の慣例により、換気され、かつ与圧された航空機領域、または航空機胴体下部外殻の下部の換気、かつ与圧された全ての航空機領域における所望の圧力を設定するための１つまたは複数の圧力調整弁を配置する必要がない場合、航空機胴体下部外殻の下部を１つまたは複数の圧力調整弁に接続されたパイプのための貯蔵空間としてもはや使用する必要はないが、別の用途に使用することができる。例えば、この領域を通常のプレプレグ側面境界壁の代わりに耐火性のシートからなる横方向の側面境界壁を有する重量最適化のための追加的な貨物室として使用することができる。さらに、完全にまたは部分的に換気されない床下の形成も可能である。
【００４０】
さらにまた、もはや胴体下部外殻の下を通るパイプを過度に低い温度から保護する必要がないため、任意に航空機胴体下部外殻の絶縁体を使用しなくてもよい。しかし、この領域の冷却が重要でない場合、航空機胴体下部外殻の絶縁体を使用しないことは賢明である。これは例えば、航空機胴体下部外殻に配置された貨物室の周囲温度が、低い水準を有してもよい／有するべきである場合、および乗務員のための休憩領域が航空機胴体下部外殻に設けられていない場合、のいずれかの場合である。絶縁されていない航空機胴体下部外殻の過度の冷却に対抗するために、また客室から航空機胴体下部外殻または航空機胴体下部外殻に配置された貨物室に加熱された空気を任意に導くことができる。航空機胴体下部外殻の絶縁体を使用しないことにより、重量の減少を好都合に可能にする。さらに、航空機胴体下部外殻の領域において例えば貨物室として使用可能な空間が増える。
【００４１】
航空機胴体下部外殻が絶縁されていない場合、絶縁されていない航空機胴体下部外殻に配置された床下領域および客室の間の連結がないことが好ましい。しかし結果として、床下領域および客室の間の圧力の均一化は不可能である。例えば床下領域に配置された貨物室などの床下領域、または客室においてにおいて突然圧力降下が起こる場合に、迅速な圧力均一化を可能にし、かつ胴体構造の損傷を防ぐために、必要な場合に床下領域および客室の間の圧力の均一化を保証する、移動可能な圧力均一化装置があることが好ましい。圧力均一化装置は、床下領域の圧力および客室の圧力差が所定の差を越えた場合に、圧力均一化を保証するために床下領域および客室の間の接続を開く、例えば移動可能なフラップ、または圧力逃がし弁によって形成されることができる。
【００４２】
既に説明したとおり、絶縁されていない航空機胴体下部外殻の床下領域に配置された貨物室および航空機客室の間の接続がないので、このような配置において貨物室に発生するガスまたは臭気が客室に入り込むことを防ぐ。例えばベンチュリ装置またはフラップの形で設計された通気装置を介して貨物室が外部大気に接続される場合に、貨物室の特に良好な通気が保証される。
【００４３】
本発明による航空機空気調和システムに関連して上記態様が説明された。しかし、それらはまた本発明による航空機空気調和システムから独立して、および互いに独立して実現することができる。空気出口が本発明による航空機空気調和システムの構成要素ではなく、例えば混合換気原理によって機能する航空機空気調和システムの構成品である場合、例えば、換気される航空機領域からの排気の除去のために換気される航空機領域の天井領域に配置された空気出口はまた、接続ダクトを介して航空機胴体上部外殻の側面部分または航空機胴体下部外殻の側面部分に配置された換気される航空機領域を所望の圧力に設定するための圧力調整弁に接続されることができる。同様に、本発明による航空機空気調和システムと独立して、航空機胴体下部外殻の絶縁体を使用しないこと、床下領域および客室との間の移動可能な圧力均一化装置を設けること、および／または貨物室を外部大気に接続するための通気装置を有する貨物室を備えつけることがまた可能である。
【００４４】
本発明による航空機空気調和システムは、空気出口に接続され、空気出口を通じて換気される航空機領域から除去される排気を空気シンク（ｓｉｎｋ）の方向に導く排気ダクトをさらに備えることが好ましい。排気ダクトは、少なくとも換気される航空機領域の天井領域に沿った区画に延在することが好ましい。換気される航空機領域から排気を積極的に吸引するために、例えばファンまたは圧縮機などの吸引装置を排気ダクトに配置することができる。しかし、別の方法として、排気ダクトはまた受動的に作動させることができる。この場合、排気ダクトを介して空気シンクに供給されるために、換気される航空機領域および排気ダクトの間の圧力差により、排気は排気ダクトに逃れる。
【００４５】
客室または客室の一区画によって換気される航空機領域が形成される場合、排気ダクトは、例えば航空機胴体の上部外殻、客室の天井カバーを形成するパネル部材および横の分離部材、または客室に配置された手荷物区画によって囲まれる。しかし別の方法としては、換気される航空機領域の天井領域に沿って好ましく延在するパイプによって排気ダクトをまた形成することができる。互いに換気接続された荷物室を通じて排気を除去することがさらに可能であり、かつこの場合照明装置を入口として設計することができる。
【００４６】
排気ダクトの排気が流れる冷たい表面に凝縮水が生じる場合がある。この凝縮水が換気される航空機領域または航空機の他の領域に落ちる、またはしみ込むことを防ぐために、凝縮水保護装置が排気ダクトに配置されることが好ましい。凝縮水保護装置は、排気ダクトに生じた凝縮水を集め、かつ周囲空気に逃がす、または蒸発させることを確実にする。例えば、凝縮水保護装置を排気ダクトに配置されたニードルフェルトによって形成することができる。
【００４７】
発熱要素から熱を除去するために、排気ダクトを通じて流れる排気が発熱要素と熱接触するように排気ダクトが構成され、かつ配置されることが好ましい。発熱要素は、例えば換気される航空機領域天井領域に取り付けられたシステム、例えば照明部材または電子部材とすることができる。このような排気ダクトの設計は、排気に蓄えられた冷却エネルギーの最適な利用を可能にし、特に高い熱負荷に対して好都合な効果を有する。
【００４８】
本発明による航空機空気調和システムは、空気出口および／または空気出口と別に形成された再循環出口に接続された再循環ダクトをさらに備えることが好ましく、それは換気される航空機領域からの排気を空気供給装置および／または補助空気供給装置に戻すために作用する。例えば、再循環ダクトは排気ダクトから分岐することができる。しかし別の方法としては、排気ダクトはまた排気の除去のために作用することができ、かつ再循環ダクトは空気出口と別に形成された１つまたは複数の再循環出口に接続されることができる。１つまたは複数の再循環出口は、例えば換気される航空機領域の側壁部分に配置されることができる。換気される航空機領域の側壁部分に配置された再循環出口を介して換気される航空機領域から除去される再循環空気は、通常換気される航空機領域の天井領域を介して除去される空気より冷たい。再循環空気として冷たい空気を使用することは、特に空気調和装置の設計において好都合な効果を有するエネルギーの好都合をもたらす。再循環ダクトを介して戻る排気を例えば空気供給装置の混合機および／または補助空気供給装置の混合機に導くことができる。
【００４９】
航空機の少なくとも一部分領域の空気調和のための本発明による方法において、所望の温度、圧力および湿気および所望の量にて換気される航空機の領域に供給される空気は、上記に説明されたように設計される空気供給装置によって提供される。空気供給装置によって提供された空気は、空気供給装置から給気ダクトを通じて換気される航空機領域の床付近に開いた空気入口に導かれる。制御装置は、空気供給装置によって提供された空気が換気される航空機領域の床付近に空気が分配され、かつ換気される航空機領域にある熱源にて上昇するような速度にて空気入口を介して換気される航空機領域に入ることを保証する。さらに制御装置は、空気供給装置によって提供された空気が、空気入口を介して換気される航空機領域が所望の周囲温度になるような温度にて換気される航空機領域に入ることを保証する。
【００５０】
制御装置は、空気供給装置により提供された空気が空気入口を介して０．１〜０．５ｍ／ｓの速度にて換気される航空機領域に入ることを保証することが好ましい。
【００５１】
本発明による方法の好ましい実施形態において、換気される航空機領域の床に配置された空気入口を通じて換気される航空機領域に空気が吹き込む。しかしこれに追加して、または別の方法として、空気は、換気される航空機領域の床付近の側壁に配置された空気入口を通じて換気される航空機領域に吹き込むことができる。空気は、ひとつの空気入口を通じて換気される航空機領域に吹き込むことができる。しかしまた別の方法として、空気が複数の空気入口通じて換気される航空機領域に吹き込むことが可能である。
【００５２】
本発明による方法の好ましい発展形において、所望の温度、圧力および湿気／水分および所望の量にて換気される航空機に供給される補助空気は、追加的な補助空気供給装置によって提供される。補助空気は、補助空気供給装置から補助給気ダクトを通じて換気される航空機領域に開いた補助空気入口に導かれる。
【００５３】
補助空気は、換気される航空機領域の側壁部分および／または天井領域に配置された補助空気入口を介して、換気される航空機領域に吹き込むことができる。
【００５４】
補助制御装置は、補助空気供給装置によって提供された補助空気が換気される航空機領域の側壁部分に配置された補助空気入口を介して空気が換気される航空機領域の補助空気入口の配置によって形成された平面に分配され、かつ換気される航空機領域にある熱源で上昇るような速度にて換気される航空機領域に入ることを好ましく保証する。例えば補助制御装置は、補助空気供給装置によって提供された補助空気が、換気される航空機領域の側壁部分に配置された補助空気入口を介して最大でも１ｍ／ｓの速度にて換気される航空機領域に入ることを保証する。
【００５５】
さらに補助制御装置は、空気供給装置によって提供された補助空気補助が、換気される航空機領域の側壁部分に配置された補助空気入口を介して、換気される航空機領域が所望の周囲温度になる温度にて換気される航空機領域に入ることを好ましく保証する。
【００５６】
補助制御装置はまた、補助空気供給装置によって提供された補助空気が換気される航空機領域の側壁部分に配置された補助空気入口を介して、換気される航空機領域に混合換気に特有なタンブル空気移動が生じ、かつ換気される航空機領域に自由対流が実質的に抑えられるような速度にて、換気される航空機領域に入ることを保証することができる。最後に、補助制御装置はまた、必要に応じ、補助空気供給装置によって提供された補助空気が、換気される航空機領域の側壁部分に配置された補助空気入口を介して空気が換気される航空機領域の補助空気入口の配置によって形成された平面、すなわち補助空気入口の大体の高さに水平に分配され、かつ換気される航空機領域にある熱源で上昇するような速度にて換気される航空機領域に入ることを保証する、または補助空気供給装置によって提供された補助空気が補助空気入口を介して換気される航空機領域に混合換気の特徴のタンブル空気移動が生じるような速度にて換気される航空機領域に入ることを保証することができる。
【００５７】
選択された状況、例えば特に換気される航空機領域において有効な換気が要求される場合においてのみ、補助空気は補助空気供給装置によって提供され、かつ補助空気は換気される航空機領域に供給されることが好ましい。
【００５８】
補助制御装置はさらに、補助空気供給装置によって提供された補助空気が換気される航空機領域の天井領域に配置された補助空気入口を介して、空気入口を介して換気される航空機領域に入る空気より遅い速度にて換気される航空機領域に入ることを保証することが好ましい。補助制御装置は、空気が補助空気入口から少しずつ出て、またそれにより換気される航空機領域の天井および通路にのみ実質的に有効であるような方法にて、換気される航空機領域の天井領域に配置された補助空気入口を出る空気の速度を好ましく制御する。
【００５９】
例えば補助制御装置は、補助空気供給装置によって提供された補助空気が、換気される航空機領域の天井領域に配置された補助空気入口を介して１ｍ／ｓ未満の速度にて換気される航空機領域に入ることを保証することができる。
【００６０】
換気される航空機領域の天井領域に配置された補助空気入口を介して換気される航空機領域に供給される空気の速度を制御するための補助制御装置はさらに、補助空気供給装置によって提供された補助空気が、換気される航空機領域の天井領域に配置された補助空気入口を介して換気される航空機領域の空気の温度より低い温度にて供給されることを保証することが好ましい。
【００６１】
換気される航空機領域からの排気は、換気される航空機領域の天井領域に配置され、かつ接続ダクトを介して圧力調整弁に接続された空気出口を通じて換気される航空機領域から除去されることが好ましい。換気される航空機領域を所望の圧力にするために、排気は圧力調整弁を介して外部大気に排出される。
【００６２】
換気される航空機領域を所望の圧力にするために必要であれば、換気される航空機領域からの排気は、航空機胴体上部外殻の側面部分または航空機胴体下部外殻の側面部分に配置された圧力調整弁を介して外部大気へ除去されることが好ましい。
【００６３】
換気される航空機領域からの排気は、空気出口に接続され、かつ少なくとも換気される航空機領域の天井領域に沿った区画に延在する排気ダクトを通じて空気シンクの方向に導かれる。
【００６４】
排気ダクトの凝縮水は、凝縮水保護装置によって受け取られることが好ましい。
【００６５】
発熱要素からの熱を除去するために、排気ダクトを通じて流れる排気は、換気される航空機領域の天井領域に取り付けられた発熱要素に熱接触する。
【００６６】
空気出口および／または空気出口と別に形成された再循環出口を通じて換気される航空機領域から除去される排気は、空気出口および／または再循環出口に接続された再循環ダクトを介して空気供給装置におよび／または補助空気供給装置戻ることができる。
【００６７】
本発明の好ましい実施形態を添付の概略図面を用いてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】混合換気原理によって機能している従来技術の空気調和システムによって客室が換気されている場合に起こる流動状態を図示した航空機胴体の断面を示す。
【図２】本発明による航空機空気調和システムの第一実施形態によって換気されている航空機客室の断面を示す。
【図３】本発明による航空機空気調和システムの第二実施形態によって換気されている航空機客室の断面を示す。
【図４】本発明による航空機空気調和システムの第三実施形態によって換気されている航空機客室の断面を示す。
【図５】本発明による航空機空気調和システムの第四実施形態によって換気されている航空機客室の断面を示す。
【図６】本発明による航空機空気調和システムの第五実施形態によって換気されている航空機客室の断面を示す。
【図７】本発明による航空機空気調和システムの第六実施形態によって換気されている航空機客室の断面を示す。
【図８】本発明による航空機空気調和システムの第四実施形態によって換気されている航空機客室を有する航空機胴体部分の３次元図を示す。
【図９】本発明による航空機空気調和システムの排気ダクトの概略図を示す。
【図１０】図９に示す排気ダクトの断面図を示す。
【図１１】圧力調整弁の配置を図示する航空機胴体部分の３次元図を示す。
【図１２】特に移動可能な圧力均一化装置および貨物室出口の配置を図示する航空機胴体の断面を示す。
【図１３】本発明による航空機空気調和システムの基本的な設計および運転モードの概略線図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
図１は、客室１２および貨物室１４が配置された航空機胴体１０の断面を示す。従来技術によって知られた混合換気原理によって機能する航空機空気調和システムによって客室１２は換気、かつ与圧される。このシステムにおいては、客室１２の天井領域に配置された空気入口を通じて約０．７〜３ｍ／ｓの高速度および高衝撃にて客室１２に空気が吹き込まれる（矢印Ｐｉｎ参照）。吹き込む空気が高衝撃かつ高速度であるため、供給された空気の周囲空気との事実上一様な混合を保証するタンブル空気移動（矢印Ｐｗ）が客室１２に生じ、熱源および強制タンブル空気移動の流れによって支配される冷たいまたは暖かい面によって自由対流が引き起こされる。排気は、客室の床部分に設けられた空気出口を通じて客室１２から除去される（矢印Ｐｏｕｔ）。
【００７０】
これに対して図２は、航空機空気調和システム１６の第一実施形態によって換気および与圧される航空機客室１２の断面を示す。航空機空気調和システム１６は、給気ダクト２０を介して客室１２の床２２部分に配置された複数の空気入口２４に接続された空気供給装置１８を備える。空気供給装置１８は、エンジン抽気によって供給される圧縮機、および圧縮機の下流に接続された混合機を備える。通常圧縮機によって提供された新鮮な空気は、航空機空気調和システム１６によって換気される航空機領域の所望の最低温度に一致した温度を有する。必要に応じ圧縮機の新鮮な空気は、混合機にて再循環空気と混合されることができる。さらに、必要な場合には、追加的な暖かい空気を混合機の下流空気に混合することができる。
【００７１】
空気供給装置１８は、電子制御装置２６によって制御される。電子制御装置２６は、空気供給装置１８を制御し、かつ空気供給装置１８によって提供された空気が圧力を有し、このような空気圧力が給気ダクト２０に蓄積することを保証するように調整されている。このような空気圧力とは、空気が客室１２の床２２部分に均一に分配され、かつ自由対流の原理により客室１２にある熱源にて上昇するような速度にて、一定の流れ断面を有する複数の空気入口２４を介して空気が客室１２に吹き込まれるような圧力である。言い換えれば、電子制御装置２６は、空気入口２４を介して客室１２に吹き込む空気が客室１２に図２に示す流れパターンを生じるように、空気供給装置１８および給気ダクト２０の圧力を制御する。図において、人２７が各場合の熱源の例として図示されている。
【００７２】
空気入口２４が一定の流れ断面を有するため、空気入口２４を介して客室１２に吹き込まれる空気の速度は、給気ダクト２０内の圧力を制御することにより制御される。空気供給装置１８によって提供された空気が入口２４を介して０．１〜０．５ｍ／ｓの速度にて客室１２に吹き込まれる場合に、客室１２内における所望の流れパターンの確立が保証される。
【００７３】
空気供給装置１８は、エネルギー効率的な運転において限られた空気量の流れのみを提供することができる。結果として、客室１２の周囲温度は、客室１２に供給される空気量の流れの適切な適合によって限られた範囲のみに制御されることができる。したがって、客室１２が所望の周囲温度になるような温度にて、空気供給装置１８によって提供された空気が空気入口２４を介して客室１２に吹き込むように空気供給装置１８を制御するために、電子制御装置２６がさらに調整される。つまり、客室１２の周囲温度は、空気供給装置１８によって提供された空気の適切な温度制御によって制御される。
【００７４】
床２２および側壁における客室１２の境界面は、十分に気密である。したがって排気は、客室１２の天井２８部分に配置された間隙状の複数の空気出口３０を介して客室１２から除去されることができる。別の方法として、また客室１２の天井２８は部分的または完全に空気透過性として設計されることができる。空気出口３０は、排気ダクト３２に通じている。特に図９および図１０において明らかなように、排気ダクト３２は航空機胴体１０の長軸に沿って客室１２の天井２８部分に延在し、かつ客室１２の天井カバーを形成しているパネル３４、航空機胴体上部外殻３６および客室１２に配置された荷物室３８によって囲まれている。排気ダクト３２は、空気出口３０を通じて客室１２から出る排気を空気シンク方向へ導く。
【００７５】
凝縮水４０（図１０参照）の水滴が排気ダクト３２の排気が流れる冷たい面に生じる場合がある。排気ダクト３２から客室１２に凝縮水が垂れることを防ぐために、凝縮水保護装置４２が排気ダクト３２に配置されるニードルフェルト（ｎｅｅｄｌｅ ｆｅｌｔ）の形で設計される。さらに図１０は、その上に排気が流れ、かつプロセス中に熱を排気に放出する、例えば、排気ダクト３２に配置された照明要素のような発熱要素４４を示す。最後に、図１２に示される再循環ダクト３３は、排気ダクト３２から分岐され、かつ排気ダクト３２を空気供給装置１８の混合機に接続する。
【００７６】
図３は、航空機空気調和システム１６の第二実施形態によって換気、および与圧されている航空機客室１２の横断面図を示す。図３に示される航空機空気調和システム１６の第二実施形態は、複数の空気入口２４が客室１２の床２２部分に配置されておらず、客室１２床付近の側壁４６に形成されているという点で図２の第一実施形態とは異なっている。空気入口２４は、適切に構成された給気ダクト２０によって空気供給装置１８に接続されている。そのほかの点では、図３の航空機空気調和システム１６の設計および運転モードは、図２による配置の設計および運転モードに一致している。
【００７７】
図４は、航空機空気調和システム１６の第三実施形態によって換気される航空機客室１２の横断面図を示す。図４に示す航空機空気調和システム１６の第三実施形態は、複数の補助空気入口４８が荷物室３８の下の客室１２の側壁４６に形成されているという点において図２の第一実施形態とは異なっている。複数の補助空気入口４８は、それぞれ補助給気ダクト５０に接続されている。各補助給気ダクト５０は、補助空気供給装置５２に接続されて、補助空気供給装置５２は、一方で対応する接続ダクト５４を介して空気供給装置１８に接続されている。補助空気供給装置５２は、例えばバルブの形で設計された圧力調整装置、および温度調整装置を備える。結果として補助空気供給装置は、所望の温度および所望の圧力を有する補助空気を提供することが可能であり、必要であれば、補助空気供給装置５２によって提供された補助空気の温度および圧力を、空気供給装置１８によって提供された空気の圧力および温度と異なるようにすることが可能である。
【００７８】
空気供給装置１８のように補助空気供給装置５２は、電子制御装置２６によって制御される。図４に示される航空機空気調和システム１６の運用の際には、空気が客室１２の補助空気入口４８の配置によって形成された平面に分配され、かつ客室１２にある熱源によって上昇する速度にて、補助空気供給装置５２から提供された補助空気が補助空気入口４８を介して航空機客室１２に吹き込むように、電子制御装置２６が補助空気供給装置５２および補助給気ダクト５０の圧力を制御する。図４に示す補助空気入口４８を介して客室１２に吹き込まれる補助空気の流れの動きが起こることを保証するために、補助空気入口４８を介して客室１２に吹き込む場合の補助空気の速度は、最大でも１ｍ／ｓである。
【００７９】
さらに、客室１２が所望の周囲温度になるような温度で、補助空気供給装置５２から提供された補助空気が補助空気入口４８を介して客室１２に吹き込むように、電子制御装置２６は補助空気供給装置５２を制御する。
【００８０】
さらに必要であれば、混合換気に特有なタンブル空気移動が客室１２に生じ、かつ客室１２の自由対流が実質的に抑圧されるような速度および衝撃にて、補助空気供給装置５２から提供された補助空気が補助空気入口４８を介して客室１２に吹き込むように、電子制御装置２６は補助空気供給装置５２および補助給気ダクト５０の圧力を制御するよう構成される。特定な状況において可能な限り早い客室１２の空気調和が望まれる、または要求される場合に、このような航空機空気調和システム１６の運転モードが選択される。
【００８１】
図５は、航空機空気調和システム１６の第四実施形態によって換気、および与圧される航空機客室１２の横断面図を示す。航空機空気調和システム１６の第四実施形態によって換気、および与圧される客室１２を有する航空機胴体断面の３次元図を図８に示す。図５および図８に示す航空機空気調和システム１６第四実施形態は、空気入口２４が客室１２の床２２部分に配置されず、客室１２の床付近の側壁４６に形成されているという点でのみ図４による第三実施形態とは異なっている。複数の空気入口２４は、対応する給気ダクト２０によって空気供給装置１８にそれぞれ接続されている。その他の点では、図５および図８による航空機空気調和システム１６の第四実施形態の設計および運転モードは、図４に示す配置の設計および運転モードと一致する。
【００８２】
図６は、航空機空気調和システム１６の第５実施形態によって換気される航空機客室１２の横断面図を示す。図６に示す航空機空気調和システム１６の第５実施形態は、１つまたは複数の補助空気入口４８が客室１２の天井２８部分に形成されているという点において、図５に示す第４実施形態とは異なっている。補助空気入口４８は、それぞれ補助給気ダクト５０に接続され、かつそれぞれの補助給気ダクト５０は補助空気供給装置５２に接続されて、補助空気供給装置５２は一方で対応する接続ダクト５４を介して空気供給装置１８に接続されている。
【００８３】
補助空気供給装置５２は、電子制御装置２６によって制御される。図６に示す航空機空気調和システム１６の運用において、空気入口２４を介して航空機客室１２に吹き込まれる空気より低い速度にて、補助空気供給装置５２から提供された補助空気が補助空気入口４８を介して航空機客室１２に吹き込むように、電子制御装置２６は補助空気供給装置５２および補助給気ダクト５０内の圧力を制御する。さらに、客室１２の空気温度より低い温度にて補助空気供給装置５２から提供された補助空気が補助空気入口４８を介して客室１２に吹き込むように、電子制御装置２６は補助空気供給装置５２を制御する。
【００８４】
図６による航空機空気調和システム１６は、客室１２の側壁４６部分に配置された複数の再循環出口３１をさらに備える。再循環出口３１は、一方で空気供給装置１８の混合機に通じている再循環ライン３３にそれぞれ接続される。客室１２の側壁４６部分に配置された再循環出口３１を介して除去される空気は、客室１２の天井２８を介して除去される空気より通常冷たい。冷たい空気を再循環空気として使用することは、空気供給装置１８の設計において有利な効果を有するエネルギーの好都合をもたらす。
【００８５】
最後に図７は、航空機空気調和システム１６の第６実施形態によって換気される航空機客室１２の横断面図を示す。図７に示す航空機空気調和システム１６の第６実施形態は、補助空気入口４８はないが、再循環空気を客室１２から除去し、かつ対応する再循環ライン３３を介して空気供給装置１８の混合機に導く作用する再循環出口３１が客室１２の側壁４６部分に配置されているという点で図６に示す第５実施形態と異なっている。
【００８６】
航空機空気調和システム１６において、排気は客室１２の天井２８部分に配置された空気出口３０を通じて客室１２から除去される。したがって図９、図１１および図１２に示すように、与圧される航空機領域を所望の圧力に設定するための圧力調整弁５６を航空機胴体１０の側面部分に配置することができる。図９および図１１において、圧力調整弁５６は航空機胴体下部外殻５７の側面部分に配置され、図１２においては、航空機胴体上部外殻３６の側面部分に配置される。また別の方法として、圧力調整弁５６を圧力隔壁に配置すること、または既存の排気ダクトに統合することが可能である。
【００８７】
圧力調整弁５６は、排気ダクト３２から分岐された接続ダクト５８を介して空気出口３０に接続される。接続ダクト５８は、航空機外板に沿って、互いに隣に配置された二つの枠６０、６２の間に延在する（図１１参照）。
【００８８】
圧力調整弁５６が航空機胴体１０の側面部分に配置されているため、航空機胴体下部外殻５７の下部領域４６は、もはや圧力調整弁５６に接続されたパイプのための貯蔵空間として使用する必要はない。したがって下部領域６４は、例えば追加的な貨物室または他の目的のために使用することができる。さらに、もはや胴体下部外殻５７の下部領域６４に伸びるパイプを過度に低い温度から保護する必要がないため、航空機胴体下部外殻５７の絶縁体を使用しないことも可能である。部分的に換気されない床下領域６５を持つ絶縁されていない胴体下部外殻５７を有する航空機胴体１０の横断面図を図１２に示す。航空機胴体１０の床下領域６５に配置された貨物室１４は、重量最適化方法による耐火性シートからなる側面境界壁６６によって境界が定められる。
【００８９】
図１２の配置においては、絶縁されていない航空機胴体下部外殻５７に配置された床下領域６５と客室１２との接続がない。床下領域６５または客室１２の突然の圧力降下時に、航空機のこれら二つの領域の間の迅速な圧力均一化を可能にするために、圧力均一化装置６８が設けられる。圧力均一化装置６８は、床下領域を６５客室１２から隔離する床２２に配置されたフラップの形で設計される。客室１２と航空機胴体１０の床下領域６５との圧力差が所定の値を越える場合、圧力均一化装置６８を形成しているフラップは自動的に開き、客室１２と航空機胴体１０の床下領域６５との間の圧力均一化が可能となる。客室１２および床下領域６５の間の圧力差によって起こる胴体構造の損傷は、それにより回避される。
【００９０】
図１２に示す配置において、すべに述べたように、客室１２および航空機胴体下部外殻の間の接続がないため、貨物室１４に発生するガスまたは臭気が客室１２に入ることを防いでいる。貨物室１４の特に良好な換気を保証するために、貨物室１４は、航空機胴体下部外殻に配置され、フラップの形で設計される換気装置７０を介して外部大気に接続される。
【００９１】
上述した航空機空気調和システムの基本的な設計および運転モードは、図１３に概略が示される。混合場所または空気供給装置の混合機において、外部空気が再循環空気と混合される。空気は、混合場所から空気入口を介して客室に導かれ、そこで上述した流れパターンが生じる。排気は、客室の天井領域に形成された空気出口を介して客室から除去される。客室の圧力を調整するために、空気出口を介して客室から除去される排気は、必要であれば、圧力調整弁を介して外部大気へ除去される。排気のいくらかは、再循環空気として空気供給装置の混合場所へ戻り、再循環空気は再循環空気ファンによって再循環ラインを通じて運ばれる。
【００９２】
航空機の床下領域を完全または部分的に換気しないこと、または客室のように航空機空気調和システムによって換気することが可能である。床下領域を換気するために、空気は空気供給装置の混合場所から床下領域に導かれる。排気は、床下領域を再循環ライン、または空気供給装置の混合場所に接続するラインによって航空機の床下領域から除去されることができる。この場合排気は、床下領域から空気供給装置の混合場所に再循環空気として戻る。しかし別の方法として、またはこれに追加して、適切な排気弁を通じて床下領域から排気を除去することがまた可能である。排気は、排気ファンによって排気弁の方向に運ばれる。
【符号の説明】
【００９３】
１０  航空機胴体
１２  客室
１４  貨物室
１６  航空機空気調和システム
１８  空気供給装置
２０  給気ダクト
２２  床
２４  空気入口
２６  電子制御装置
２７  人
２８  天井
３０  空気出口
３２  排気ダクト
３３  再循環ダクト
３４  パネル
３６  航空機胴体上部外殻
３８  荷物室
４０  凝縮水
４４  発熱要素
４６  側壁
４８  補助空気入口
５０  補助給気ダクト
５２  補助空気供給装置
５４  接続ダクト
５６  圧力調整弁
５７  航空機胴体下部外殻
５８  接続ダクト
６０  枠
６２  枠
６４  下部領域
６５  床下領域
６６  側面境界壁
６８  圧力均一化装置
７０  換気装置
【図１】
2011500411.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2011500411.tif 000014
【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年6月17日(2010.6.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
１つまたは複数の空気入口を換気される航空機領域の床に配置することができる。特に複数の空気入口が設けられる場合、空気入口を換気される航空機領域床全体にわたって分布させることができる。これと別の方法としては、また床のある１つまたは複数の区画に空気出口を集めることができる。換気される航空機領域が航空機客室の場合、例えば、通路部分を形成している客室の床区画、または乗客の座席下に空気入口を配置することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
圧力調整弁５６が航空機胴体１０の側面部分に配置されているため、航空機胴体下部外殻５７の下部領域６４は、もはや圧力調整弁５６に接続されたパイプのための貯蔵空間として使用する必要はない。したがって下部領域６４は、例えば追加的な貨物室または他の目的のために使用することができる。さらに、もはや胴体下部外殻５７の下部領域６４に伸びるパイプを過度に低い温度から保護する必要がないため、航空機胴体下部外殻５７の絶縁体を使用しないことも可能である。部分的に換気されない床下領域６５を持つ絶縁されていない胴体下部外殻５７を有する航空機胴体１０の横断面図を図１２に示す。航空機胴体１０の床下領域６５に配置された貨物室１４は、重量最適化方法による耐火性シートからなる側面境界壁６６によって境界が定められる。
【国際調査報告】
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