(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側が与圧されるコックピットと、
前記コックピット内に比べて圧力が低い前記コックピット外に少なくとも一部が配置される機器と、
前記コックピット外における前記機器の周辺空間から排気ファンで排気することにより、前記コックピット内を空調した空調排気の主流から分配された支流を冷却用空気として前記機器に供給する強制送風機構と、
前記周辺空間と前記コックピット内とを連通する通気開口を通じて、前記コックピット内と前記コックピット外との圧力差により、前記コックピット内の空気を冷却用空気として前記機器に供給する自然送風機構と、を備える、
ことを特徴とする航空機。
【請求項２】
前記強制送風機構が機能不全に陥ったとしても、
前記機器は、前記自然送風機構により送風される、
ことを特徴とする請求項１に記載の航空機。
【請求項３】
前記主流と前記周辺空間とを結ぶ流路を備え、
前記流路には、
前記排気ファンの作動時は、
前記主流から分配された前記支流が流れ、
前記排気ファンの停止時は、
前記周辺空間の空気が前記主流に向けて流れる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の航空機。
【請求項４】
前記主流は、
前記コックピット外である床下空間へと流れ、
前記支流は、
前記周辺空間を経由し、前記排気ファンが位置する前記床下空間へと流れる、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の航空機。
【請求項５】
前記通気開口は、
前記コックピット内の高さの１／２よりも下方に位置する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の航空機。
【請求項６】
前記機器は、
前記機器の熱を前記周辺空間へと排出する冷却ファンを備える、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の航空機。
【請求項７】
前記通気開口は、
前記冷却ファンにより前記周辺空間から吸気される前記機器の吸気口の付近に位置する、
ことを特徴とする請求項６に記載の航空機。
【請求項８】
前記機器は、
前記航空機のフライトに必要な情報を表示するディスプレイ装置である、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機のコックピットに設置された機器を冷却する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機のコックピットには、フライトに必要な情報を表示するディスプレイ装置が設置されている。ディスプレイ装置のモニタ部はコックピット内に配置され、ディスプレイ装置の制御部はコックピット外に配置されている。
作動に伴い発熱するディスプレイ装置を冷却するため、ディスプレイ装置に内蔵されたファンにより装置内部の熱を筐体の外へと排出するとともに、コックピット外に配置した排気ファンによりディスプレイ装置周辺の空気をコックピット外へと排出している。排気ファンを作動させることで、コックピット内を空調した後でコックピット外に排出された空気の一部を冷却用空気としてディスプレイ装置に供給するようにしている。
【０００３】
特許文献１には、空調装置により得られた冷却空気を複数の電子機器に分配する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−８８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、排気ファンによりディスプレイ装置周辺の空気をコックピット外へと排出することで、コックピット内の空調空気の排気をディスプレイ装置に供給する冷却機構は、排気ファンが故障により停止すると、機能を失う。
そのとき、ディスプレイ装置に内蔵されたファンが作動していたとしても、排気ファンが停止しているため、筐体から排出された空気がすぐに内蔵ファンにより吸い込まれてしまい（ショートサーキット）、周辺に滞留した熱によりディスプレイ装置の温度が上昇してしまう。安全飛行に直結する情報を表示するディスプレイ装置の温度上昇による故障を回避する必要がある。
そこで、本発明は、航空機のコックピットに備えられた機器を冷却する機構が機能不全に陥ったとしても、新たな動力を必要とせず、当該機器を許容温度以下に冷却する空気の流動を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の航空機は、内側が与圧されるコックピットと、コックピット内に比べて圧力が低いコックピット外に少なくとも一部が配置される機器と、コックピット外における機器の周辺空間から排気ファンで排気することにより、コックピット内を空調した空調排気の主流から分配された支流を冷却用空気として機器に供給する強制送風機構と、周辺空間とコックピット内とを連通する通気開口を通じて、コックピット内とコックピット外との圧力差により、コックピット内の空気を冷却用空気として機器に供給する自然送風機構と、を備えることを特徴とする。
排気ファンの故障等に起因して強制送風機構が機能不全に陥ったとしても、機器は、自然送風機構により送風される。
【０００７】
本発明の航空機は、主流と周辺空間とを結ぶ流路を備え、流路には、排気ファンの作動時は、主流から分配された支流が流れ、排気ファンの停止時は、周辺空間の空気が主流に向けて流れることが好ましい。
【０００８】
本発明の航空機において、主流は、コックピット外である床下空間へと流れ、支流は、周辺空間を経由し、排気ファンが位置する床下空間へと流れることが好ましい。
【０００９】
本発明の航空機において、通気開口は、コックピット内の高さの１／２よりも下方に位置することが好ましい。
【００１０】
本発明の航空機において、機器は、機器の熱を周辺空間へと排出する冷却ファンを備えることが好ましい。
【００１１】
本発明の航空機において、通気開口は、冷却ファンにより周辺空間から吸気される機器の吸気口の付近に位置することが好ましい。
【００１２】
本発明による冷却対象は、航空機のフライトに必要な情報を表示するディスプレイ装置であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コックピットに備えられた機器を冷却する機構が機能不全に陥ったとしても、自然送風機構により、当該機器を許容される温度以下に冷却する空気の流動を確保することができるので、航空機の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の航空機のコックピット内を空調した空気の排気の経路（実線矢印）と、コックピットに設置されたディスプレイ装置に送風する強制送風機構の経路（一点鎖線矢印）とを示す模式図である。
【図２】図１に示す排気ファンが停止した状態であってもディスプレイ装置に送風する自然送風機構の経路（破線矢印）を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る航空機について説明する。
図１に示す航空機１が備えるコックピット２の内部空間２Ａは、図示しない機器室に設置された空調装置により与圧、空調、および換気がなされている。
【００１６】
コックピット２の内部空間２Ａは、パイロットが座る図示しないシートが設置される床４と、床４から立ち上がる壁５と、壁５に連なる天井６とにより区画されている。
コックピット２の外板７（スキン）と、床４や壁５、天井６との間には外部空間３が形成されている。外部空間３の圧力ＰＬは、内部空間２Ａの圧力ＰＨよりも低い。
外部空間３の圧力ＰＬに対して内部空間２Ａの圧力ＰＨを高く保つことにより、コックピット２外で発生した煙等が内部空間２Ａに流入しないようにしている。
なお、外部空間３の圧力ＰＬは、外板７よりも外側の外気圧よりは高い。
以下では、内部空間２Ａのことをコックピット２内と称し、外部空間３のことをコックピット２外と称することがある。
【００１７】
空調装置により、航空機のエンジンからの抽気を熱源および圧力源とする空調空気が得られる。
コックピット２は、空調装置から送られた空調空気をコックピット２内へと導入する導入口８と、コックピット２内を空調した空気をコックピット２外へと排出する排出口９とを備えている。
導入口８は、壁５や天井６に設けられている。
排出口９は、床４と壁５との間の隙間等に該当する。
床４は、上段パネル４１と、その下方に配置される下段パネル４２と、これらのパネル４１，４２を支持する図示しない支持部材とを備えている。
上段パネル４１と下段パネル４２との間には、パネル４１，４２が延在する水平方向に通気可能な流路１０が存在している。流路１０は、航空機１の進行方向前方に位置する壁５の部位と外板７との間まで続いている。
【００１８】
導入口８からコックピット２内へと吹き出した空調空気は、コックピット２内を巡り、コックピット２内を空調する。それによって温度が低下した空調空気は、コックピット２内とコックピット２外との圧力差（ＰＨ−ＰＬ）によって排出口９へと吸い込まれる。
排出口９から排出された空調空気（以下、空調排気）は、図１に実線の矢印で示すように、一旦流路１０に入り、下段パネル４２に設けられた通風口１１を通じて床４の下方の床下空間１２へと導かれる。そして、床下空間１２を後方に向けて流れ、機内と機外とを隔てる圧力隔壁に設けられた図示しないバルブを介して機外へと排出される。
床下空間１２および上述の流路１０は、コックピット２の外部空間３に該当する。
【００１９】
コックピット２には、フライトに必要な各種の情報を表示するディスプレイ装置３０が備えられている。
ディスプレイ装置３０は、パイロットに対して情報を表示するモニタ部３１と、モニタ部３１への表示を制御する制御部３２とを備えており、作動に伴い発熱する。
ディスプレイ装置３０は、コックピット２の壁５に設置されている。
壁５は、床４の前端部から立ち上がる起立部５１と、起立部５１の上端から後方に向けて退いた後退部５２とを有している。
【００２０】
制御部３２は、後退部５２と、その裏側の外板７との間に形成された壁裏空間１４に配置されている。壁裏空間１４は、起立部５１と外板７との間から床４の上段パネル４１と下段パネル４２との間にかけて形成された流路１０に連通している。この壁裏空間１４も、コックピット２の外部空間３に該当する。
後退部５２には、コックピット２の内部空間２Ａと壁裏空間１４とを連通させる通気孔１０１が厚み方向に貫通している。この通気孔１０１は、ディスプレイ装置３０へと強制送風する強制送風機構Ｗ１（後述）の機能不全時に備えて用意されている。
通気孔１０１は、コックピット２内の高さの１／２よりも下方に位置していることが好ましい。コックピット２内の下方では、コックピット２内の上方と比べて相対的に温度が低い空気が存在している。
【００２１】
ディスプレイ装置３０の筐体３０Ａ内には、壁裏空間１４の空気を吸い込み、ディスプレイ装置３０の内部の熱を筐体３０Ａの外へと排出する内蔵ファン３３が配置されている。筐体３０Ａの内部の部品からの放熱により温度が上昇した空気は、浮上して筐体３０Ａの上部から壁裏空間１４へと排出される。
筐体３０Ａの上部に位置する排気口の付近には、ディスプレイ装置３０からの排気をダクト１６内へと受け入れる排気ポート１６Ａか配置されている。
ダクト１６は、壁裏空間１４に位置する排気ポート１６Ａから、壁５と外板７との間を経由して床下空間１２へと取り回されている。
筐体３０Ａ内へと壁裏空間１４の空気を吸い込む吸気口は、筐体３０Ａの下部に位置している。上述の通気孔１０１は、その吸気口の付近に位置していることが好ましい。
【００２２】
ディスプレイ装置３０は、空調排気の一部を壁裏空間１４へと送風する強制送風機構Ｗ１により冷却される。
強制送風機構Ｗ１は、ディスプレイ装置３０に備えられた内蔵ファン３３と、ディスプレイ装置３０の排熱を床下空間１２へと排出する排気ファン１７と、空調空気が排出される排出口９および壁裏空間１４に通じた流路１０と、壁裏空間１４から床下空間１２へと取り回されたダクト１６とを備えている。
図１に、強制送風機構Ｗ１による送風経路を一点鎖線の矢印で示している。
床下空間１２に配置された排気ファン１７により、壁裏空間１４からダクト１６を通じて床下空間１２へと排気すると、壁裏空間１４の減圧により、空調排気の主流Ｆ１（白抜き矢印）の一部が流路１０へと分配されて支流Ｆ２を形成し、ディスプレイ装置３０へと供給される。空調排気の支流Ｆ２は、内蔵ファン３３により筐体３０Ａの下部から吸い込まれてディスプレイ装置３０を冷却し、筐体３０Ａの上部から排出されてすぐにダクト１６内へと吸い込まれ、床下空間１２に排出される。その後は、空調排気と同様に、床下空間１２を後方に向けて流れ、機外へと排出される。
【００２３】
重要な機器であるディスプレイ装置３０が熱により故障しないように、強制送風機構Ｗ１は、ディスプレイ装置３０に許容される温度を余裕を持って下回るように壁裏空間１４の温度を維持している。
この強制送風機構Ｗ１は、排気ファン１７が故障により停止すると、機能を喪失する。排気ファン１７が停止すると、図２に示すように、空調排気の主流Ｆ１から支流Ｆ２が分配されないので、ディスプレイ装置３０に送風されない。
【００２４】
そこで、航空機１は、図２に示すように、上述の通気孔１０１を含む自然送風機構Ｗ２を備えている。
本明細書において「自然送風」は、動力によらずに機器の外部から機器へと送風することを意味する。つまり、自然送風機構Ｗ２は排気ファン１７を使わずにディスプレイ装置３０へと送風する。
自然送風機構Ｗ２は、通気孔１０１と、排気ファン１７の作動時には支流Ｆ２が流れる流路１０とを備えている。
コックピット２内と壁裏空間１４とを隔てる壁５に通気孔１０１が形成されているため、コックピット２内外の圧力差（ＰＨ−ＰＬ）により、コックピット２内の空気が通気孔１０１を通じて壁裏空間１４へと流入する（Ｆ３の矢印を参照）。このとき流入するのは、コックピット２内の足元のスペースに存在する、コックピット２内で相対的に温度が低い空気である。その空気が供給されることで、ディスプレイ装置３０が冷却される。
【００２５】
図２に、自然送風機構Ｗ２による送風経路を破線の矢印で示している。
後退部５２よりも下方から通気孔１０１を通じて壁裏空間１４へと流入した空気（Ｆ３）は、そのまま内蔵ファン３３により筐体３０Ａ内に吸い込まれてディスプレイ装置３０を冷却した後、筐体３０Ａの外に排気される。その排気は、筐体３０Ａの排気口から周囲に拡がるように流路１０へと導かれ、流路１０を排出口９に向けて流れる。そして、空調排気の主流Ｆ１と同様に、通風口１１を通じて床下空間１２へと排気される。
筐体３０Ａからの排気の一部が内蔵ファン３３により吸い込まれたとしても、通気孔１０１を通じて低温の空気が供給されていることで、壁裏空間１４の熱の滞留を防ぐことができる。
【００２６】
本実施形態によれば、排気ファン１７の故障により強制送風機構Ｗ１が機能不全に陥ったとしても、通気孔１０１を通じてディスプレイ装置３０へと送風する自然送風機構Ｗ２によって、ディスプレイ装置３０を許容温度以下に維持することができる。
コックピット２内外の圧力差に基づいて機能する自然送風機構Ｗ２によれば、排気ファン１７の停止時には内蔵ファン３３の風量を過度に増加させるといった制御が必要ないので、効率よくかつ確実にディスプレイ装置３０を冷却することができる。
【００２７】
排気ファン１７が作動している間、つまり強制送風機構Ｗ１が機能している間も、通気孔１０１を通じてコックピット２内の空気が圧力差により壁裏空間１４へと流入し、ディスプレイ装置３０に供給される。その空気（Ｆ３）も冷却に寄与する。
通気孔１０１を通じて流入した空気（Ｆ３）は、空調排気の支流Ｆ２と合流し、ダクト１６を通じて排気される。
排気ファン１７から見て主流Ｆ１よりも道程が近い通気孔１０１からコックピット２内の空気を吸引できるので、強制送風路の風量を確保できる。
【００２８】
排気ファン１７の停止以外に、排気ファン１７の風量低下、ダクト１６の破損等に起因して強制送風機構Ｗ１が機能不全に陥いることが考えられる。そのとき強制送風機構Ｗ１だけではディスプレイ装置３０を許容温度以下に維持できなくとも、自然送風機構Ｗ２によりディスプレイ装置３０を許容温度以下に維持することができる。
【００２９】
本実施形態では、強制送風機構Ｗ１における送風経路（図１の一点鎖線）の一区間であって主流Ｆ１と壁裏空間１４とを結ぶ流路１０を、自然送風機構Ｗ２における送風経路の一区間としても用いている。排気ファン１７の停止により支流Ｆ２が流れなくなった流路１０を、通気孔１０１から壁裏空間１４へと流入した空気（Ｆ３）が支流Ｆ２とは逆向きに流れる。このように流路１０を自然送風機構Ｗ２にも利用することにより、壁裏空間１４とコックピット２内とを連通させる通気孔１０１をあけるだけで、自然送風機構Ｗ２を具備することができる。
【００３０】
自然送風機構Ｗ２は、コックピット２内外の圧力差（ＰＨ−ＰＬ）に基づいて、ディスプレイ装置３０を許容温度以下に維持するために必要な流量でディスプレイ装置３０に送風する。
必要な流量は、コックピット２内外の圧力差、ディスプレイ装置３０の発熱量および許容温度、ディスプレイ装置３０を許容温度以下に維持することが必要な時間等に基づいて定めることができる。
【００３１】
通気孔１０１の開口面積は、コックピット２内外の圧力差（ＰＨ−ＰＬ）と、許容温度以下に維持するために必要な冷却用空気の流量Ｑとを用いて、例えば次に示すように定めることができる。
まず、下記の式により必要な流速ｖを求める。
【数１】
0006482897.tif 000002
【００３２】
求めた流速ｖと、必要流量Ｑとから、通気孔１０１の開口面積Ａは、次のように求められる。
【数２】
0006482897.tif 000003
【００３３】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
上記実施形態に限らず、強制送風機構Ｗ１における送風経路と、自然送風機構Ｗ２における送風経路とが、独立していてもよい。
上記実施形態に示した強制送風機構Ｗ１および自然送風機構Ｗ２の各々の経路は、一例に過ぎず、空気がスムーズに流動することを考慮して両者の経路を適宜に設定することができる。
また、本発明は、ディスプレイ装置３０の他にもコックピット２に備えられた各種の機器を冷却するために利用することができる。
排気ファンにより作られた空気の流動のみによって機器を冷却できる場合には、当該機器に冷却ファンが備えられていなくてもよい。
【００３４】
上記実施形態において、通気孔１０１の代わりにスリットを形成したり、部材同士の隙間を通気孔１０１の代わりに用いることも可能である。
それらの通気開口（通気孔１０１、スリット、隙間）の位置は、コックピット２内で相対的に温度が低い空気が流入するように定めることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１     航空機
２     コックピット
２Ａ   内部空間
３     外部空間
４     床
５     壁
６     天井
７     外板
８     導入口
９     排出口
１０   流路
１１   通風口
１２   床下空間
１４   壁裏空間（周辺空間）
１６   ダクト
１６Ａ 排気ポート
１７   排気ファン
３０   ディスプレイ装置（機器）
３０Ａ 筐体
３１   モニタ部
３２   制御部
３３   内蔵ファン（冷却ファン）
４１   上段パネル
４２   下段パネル
１０１ 通気孔（通気開口）
５１   起立部
５２   後退部
Ｆ１   主流
Ｆ２   支流
ＰＨ   圧力
ＰＬ   圧力
Ｗ１   強制送風機構
Ｗ２   自然送風機構
【図１】
0006482897.tif 000004
【図２】
0006482897.tif 000005