(57)【要約】  本発明は、航空機、特に旅客機の空気供給システムに関し、この空気供給システムは、航空機キャビンに新鮮な外気を供給できる外気システム、この外気システムに接続し、かつこの外気システムに使用済みキャビン空気を供給できる循環空気システム、外気システム内に配置した航空機の空調システムを冷却する冷却空気システム、および空調システムの設置スペースを換気するために冷却空気システムに流体接続した換気システムを有する。空気供給システムは、冷却空気システムおよび換気システムを流体接続する接続装置を有する。この接続装置を航空機の胴体内に配置および構成し、一方のシステム内の空気を他方のシステム内における空気の流れによって駆動することができるようにする。本発明は、さらに、２つの空気ストリームを、航空機におけるこの種の空気供給システム内で混合するための方法にも関する。
2010502501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機、特に旅客機の空気供給システム（１００）において、
航空機キャビンに新鮮な外気を供給できる外気システム（１１０）と、
この外気システム（１１０）に接続し、使用済みキャビン空気を前記外気システムに供給できる循環空気システム（１４０）と、
前記外気システム（１１０）内に配置した航空機の空調システム（１３０）を冷却するための冷却空気システム（１５０）と、および、
前記空調システムの設置スペース（１９０）を換気するため、前記冷却空気システム（１５０）に接続した換気システム（１７０）と
を有し、前記冷却空気システム（１５０）および換気システム（１７０）を流体接続するための接続装置（１６０）を、胴体内に配置および構成し、一方のシステム（１７０）における空気を他方のシステム（１５０）における空気流により駆動することができるよう構成した空気供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載の空気供給システムにおいて、前記接続装置（１６０）は、換気システム（１７０）における空気を他方のシステム（１５０）を流れる冷却気流によりもたらされた吸入効果により駆動できるように、胴体内に配置および構成したことを特徴とする空気供給システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の空気供給システムにおいて、第１エジェクタ混合段により、前記冷却空気システム（１５０）と前記換気システム（１７０）の流体接続を行う構成としたことを特徴とする空気供給システム。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の空気供給システムにおいて、前記循環空気システム（１４０）および外気システム（１１０）を、第２エジェクタ混合段（１２０）により流体接続する構成としたことを特徴とする空気供給システム。
【請求項５】
請求項４に記載の空気供給システムにおいて、前記第２エジェクタ混合段（１２０）を、前記外気システム（１１０）内で前記空調システム（１３０）の上流側に配置したことを特徴とする空気供給システム。
【請求項６】
請求項５に記載の空気供給システムにおいて、複数個の第２エジェクタ混合段（１２０）を、前記外気システム（１１０）内で互いに並列に配置し、前記複数個の第２エジェクタ混合段（１２０）の各々を前記循環空気システム（１４０）の循環空気ライン（１４４）に接続したことを特徴とする空気供給システム。
【請求項７】
請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の空気供給システムにおいて、前記外気システム（１１０）を、２個のブリード空気ライン（１１４ａ，１１４ｂ）により、航空機の２個またはそれ以上のタービンエンジン（１１２ａ，１１２ｂ）における二次空気流回路に流体接続したことを特徴とする空気供給システム。
【請求項８】
請求項７に記載の空気供給システムにおいて、２個のブリード空気ライン（１１４ａ，１１４ｂ）を、航空機の胴体における外気ライン（１１６）に導入させたことを特徴とする空気供給システム。
【請求項９】
請求項８に記載の空気供給システムにおいて、外気ブロワ（１１８）を、前記外気ライン（１１６）における第２エジェクタ混合段（１２０）の上流側に配置し、前記外気ブロワにより、航空機の地上動作中、ブリード空気ライン（１１４ａ，１１４ｂ）を経て外気を吸引し、また前記外気ライン（１１６）を経て第２エジェクタ混合段（１２０）に外気を供給する構成としたことを特徴とする空気供給システム。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の空気供給システムにおいて、圧縮した混合空気を前記空調システムに供給する、少なくとも１個のキャビン空気圧縮機（１２４）を、空調システム（１３０）の上流側に配置したことを特徴とする空気供給システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の空気供給システムにおいて、前記冷却空気システム（１５０）および前記換気システム（１７０）は、単独のラム空気入口（１５２）から空気を導入することができる構成としたことを特徴とする空気供給システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の空気供給システムにおいて、冷却空気ブロワ（１５６）を、前記冷却空気システム（１５０）内でラム空気入口（１５２）の下流側に配置し、前記冷却空気ブロワ（１５６）により、前記ラム空気入口（１５２）から冷却空気を吸引し、またこの吸引した冷却空気を航空機の地上動作中に前記空調システム（１３０）に供給する構成としたことを特徴とする空気供給システム。
【請求項１３】
請求項１２および請求項９に記載の空気供給システムにおいて、前記冷却空気ブロワ（１５６）および外気ブロワ（１１８）を、共通モータにより駆動できる構成としたことを特徴とする空気供給システム。
【請求項１４】
２つの空気流を、航空機、特に旅客機の空気供給システムにおいて混合するための方法であって、空気供給システムは、航空機キャビンに新鮮な外気を供給する外気システム（１１０）と、この外気システム（１１０）に接続し、使用済みキャビン空気を前記外気システム（１１０）に供給する循環空気システム（１４０）と、前記外気システム（１１０）内に配置した航空機の空調システム（１３０）を冷却するための冷却空気システム（１５０）と、およびこの空調システム（１３０）の設置スペース（１９０）を換気するよう前記冷却空気システム（１５０）に接続した換気システム（１７０）と、を有するものとし、一方のシステム（１７０）における空気を他方のシステム（１５０）における空気流により駆動するよう、前記冷却空気システム（１５０）と前記換気システム（１７０）との流体接続を胴体内部で行う方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、前記冷却空気システム（１５０）における空気流が、換気システム（１７０）内の空気を吸引して、それを前記冷却空気システム（１５０）に送給し、これにより、冷却空気を換気空気に混合することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、前記外気システム（１１０）を流れる外気が、循環空気システム（１４０）から循環空気を吸引し、前記外気システム（１１０）に送給し、これにより、外気を循環空気に混合することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法において、循環空気と混合した外気を、前記外気システム（１１０）に配置した前記空調システム（１３０）により、所定の温度に調整し、その後、前記混合空気を航空機キャビンに供給することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の方法において、外気を、航空機が飛行中、航空機の１個またはそれ以上のタービンエンジン（１１２ａ，１１２ｂ）における二次空気流回路から抽気し、この抽気したブリード空気を、この後、第２エジェクタ混合段（１２０）に供給し、この第２エジェクタ混合段（１２０）でブリード空気を循環空気に混合することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のうちいずれか一項に記載の方法において、冷却空気および換気空気を、ラム空気入口（１５２）から、前記冷却空気システム（１５０）および前記換気システム（１７０）に導入することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記冷却空気を、前記空調システム（１３０）における熱交換器に通過させ、この後、前記冷却空気を第１エジェクタ混合段（１６）に供給し、この第１エジェクタ混合段（１６）内で冷却空気を換気空気と混合してから、換気空気と混合した冷却空気を、胴体における空気出口（１６２）から排出することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機、特に旅客機の空気供給システムにおいて、航空機キャビンに新鮮な外気を供給できる外気システムと、この外気システムに接続し、使用済みキャビン空気を外気システムに供給できる循環空気システムと、外気システム内に配置した航空機の空調システムを冷却するための冷却空気システムと、および空調システムの設置スペースを換気するために冷却空気システムに接続した換気システムとを備える空気供給システムに関する。本発明は、さらに、２つの空気流を、この種の空気供給システム内で混合するための方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
旅客機内の空気供給システムは、近年ますますより複雑になってきており、これは、航空機キャビンにおける異なる温度環境ゾーンに新鮮な外気を供給して、フライトが乗客にとってできるだけ心地よくしなければならないからである。キャビン空気は、さらに連続的な時間間隔で処理しなければならない。このため、使用済みキャビン空気をキャビンから除去し、外気と混合し、そしてキャビンに再び供給する。さらにまた、機内に設置した所定コンポーネント、例えば空調システムに、冷却空気を供給しなければならない。この空調システムの設置スペースを換気して、いかなる漏洩する燃料および／またはオイル蒸気をも除去し、起こり得る火災を排除しなければならない。
【０００３】
このため、新鮮外気の供給、循環空気の循環、冷却空気の供給、および空調システムの設置スペースの換気を解決するコンセプトが近年開発されてきた。これら解決策を、図１〜図５につき以下に示す。この点で、個々の解決策の基礎をなす原理のみ説明し、技術的詳細には立ち入らない。
【０００４】
Ａ）外気システム
図１は、航空機キャビンを新鮮な外気で換気するための従来の解決策１０ａを示す。このため、飛行中はブリード空気として主タービンエンジンの一次回路１２（高圧および中圧圧縮機）から、また地上では補助タービン１８から新鮮な外気を得る。高温度レベルのため、主タービンエンジンの一次回路１２からのブリード空気は予冷却しなければならない。この予冷却は、主タービンエンジンの二次回路１４からのブリード空気によって行い、この二次回路１４からのブリード空気は、熱交換器１６を通過し、その結果主タービンエンジンの一次回路１２から得たブリード空気を予冷却する。航空機の空調システム２０は、さらに主タービンエンジンにおける一次回路１２からのブリード空気の流動エネルギーにより駆動する。
【０００５】
図１に示した従来の外気システムにおいて、主タービンエンジンにおける一次回路からブリード空気を引き込むことは、動力損失および主タービンエンジンによるさらなる石油消費につながる。さらにまた、ブリード空気抽出ラインにおける高い温度および圧力レベルおよび周囲構造を保護するための温度監視を考慮すると、さらなる建造上の出費を必要とする。引き込んだブリード空気の体積流の流速および圧力を適切なバルブにより制御することも必要である。このことは、電磁制御バルブが故障する他の可能性につながり、冗長的にバルブを設けることにより補償しなければならず、このことも建造上の出費を増大させる。さらにまた、新鮮な外気は、タービンエンジンおよび補助タービンにおけるオイルの漏洩により汚染されることがある。
【０００６】
将来の航空機プロジェクト用に、外気供給ためのより最近のコンセプト１０ｂを、図２に示す。まだ未使用のコンセプト１０ｂによれば、外気を別個のラム空気入口２２を経て胴体の外部から供給する。ラム空気入口２２に流入するラム空気を、電動圧縮機２４により圧縮し、これにより、空調システム２０を動作させるための流動エネルギーを生ずる。圧縮機のための駆動エネルギーを、飛行中は主タービンエンジンの発電機により、地上では補助タービンにより生ずる。このコンセプトは、主タービンエンジンおよび補助タービンの一次回路からのブリード空気の引き込みを含まない。
【０００７】
図２に示した、ブリード空気を伴わない外気供給は、均一な流入の供給を必要とし、このことは、ラム空気入口２２において複雑な吸入ダクト形状が必要であることを意味する。加えて、ラム空気入口２２は、航空機の抗力係数を増大させる。複雑性およびそれゆえシステム故障に対する脆弱性は、ラム空気入口２２において入口フラップを開閉するよう制御されるアクチュエータにより増大する。航空機を地上で除氷するとき、除氷液体が胴体からラム空気入口口２２に入り、この結果外気を汚染するリスクも存在する。
【０００８】
Ｂ）循環空気システム
循環空気の再循環および、循環空気を航空機の外気システムに供給することに関して、現行のシステムコンセプト３０によれば、図３に示すように、再循環させた循環空気３６を、空調システム２０の下流側で外気システムに供給する。再循環させた循環空気３６を、空調システムにより送給される外気に対する供給および混合は、混合チャンバ３２内で生ずる。循環空気と混合した外気を、混合チャンバ３２から航空機キャビンへ送る。循環空気通気用の流動エネルギーは、電動ブロワ３４により生ずる。
【０００９】
回転機械要素としての構造に関して、図３に示した、循環空気３６を再循環させるための循環空気ブロワ３４は、潜在的故障源であり、システムのフェールセーフ（故障安全性）に対して永続的に作用し、十分な冗長的ブロワを設けることにより補償しなければならず、相応の重量損失を伴う。さらにまた、混合チャンバ３２が、空調システム２０から送給される外気を再循環される循環空気３６と混合するために必要である。
【００１０】
Ｃ）換気／冷却空気システム
上述したように、空調システムの設置スペースを換気し、いかなる漏洩する燃料および／またはオイル蒸気をも除去し、起こり得る火災を排除できるようにしなければならない。従来システム解決策４０ａは、図４に示すように、換気システムを設け、この換気システムにより換気空気を、空調システム近傍のラム空気入口４２を経て、胴体の外部から供給する。航空機の地上動作中における、空調システムの設置スペース４４の換気は、圧縮機４８により確保する。圧縮機４８は、その駆動エネルギーを、タービン５０を駆動する高圧ブリード空気システム５２から得る。排気空気は、出口開口４６を介して経路付けする。圧縮機４８は、ラム空気入口４２に冷却空気を堰止める作用を考慮して、飛行中、作動させてはならない。
【００１１】
図４に示した換気システムは、他のシステムとは別個に設け、また航空機の抗力係数に対して永続的に影響する、ラム空気入口４２を必要とする。地上動作のための、このシステムに必要な圧縮機４８において、ラム空気が利用できない場合、その代わりに圧縮機４８によりラム空気入口４２を経て外部から吸引した空気を伴う圧縮機４８は、アクチュエータおよびラム空気流入口のフラップに加えて、起こり得る故障源である。
【００１２】
空調システムに対して冷却空気を供給し、また空調システムの設置スペースを換気することに関する、別のコンセプト４０ｂを図５に示す。このコンセプト４０ｂによれば、空調システム４４における設置スペースのための換気空気を、冷却空気ブロワ５４のラム空気流入口４２から引き出す。換気空気は、胴体の境界層における流動条件を考慮して、すなわち、冷却空気出口４６の伴流領域における負圧により、除去する。
【００１３】
図５に示したシステムにおいて、冷却空気出口４６の伴流における出口形状は、換気空気が吸い出されることを確実にするため、複雑なデザインにしなければならない。冷却空気出口の伴流、すなわち、胴体の境界層における流動条件は、予測可能でも制御可能でもない。この状況は、したがって、空調システムの設置スペースで燃料漏洩およびオイル蒸発の観点から安全ハザードにつながる、他の安全阻害因子を示す。
【００１４】
特許文献１（独国特許出願公開第２９０７８２６号）は、エジェクタ混合段により、ブリード空気として引き込んだ新鮮な外気を、客室から再循環した循環空気と混合させる、航空機用の空気循環−冷却システムを記載している。外気を循環空気に混合するのは、熱交換器の下流側で生じ、この熱交換器は、ラム空気を使用して冷却する。
【００１５】
特許文献２（独国特許出願公開第１０３０１４６５号）に記載した空調システムは、少なくとも２個の空調装置を設け、各空調装置は入口を供給ラインに、出口を空調すべきキャビンまたは混合チャンバに接続する。外気を、タービンエンジンからのブリード空気として引き込む。各空調装置は、ブリード空気を冷却するためのラム空気により駆動する。
【００１６】
特許文献３（欧州特許出願公開第１６９５９１０号）は、不活性ガスを生成するためのシステムを記載している。このシステムは、例えば、航空機の貨物室または燃料タンクのための窒素ガスを発生する。このため、圧縮したキャビン空気を予冷却し、続けて再圧縮し、主熱交換器に向かわせ、その後に、それは、冷却したキャビン空気を不活性ガスと透過物に分離する空気-分離モジュールに達する。その透過物を、続けてラム空気ダクトに供給し、大気中に放出する。熱交換器を通る流速を増大させるために、エジェクタを利用し、このエジェクタは、熱交換器の出口末端において低圧領域を発生する。
【００１７】
特許文献４（米国特許出願第２４９１４６１号）は、航空機のための圧力発生システムについて記載し、この圧力発生システムは、とくに、循環したキャビン空気を、空調装置の上流側で圧縮した外気と混合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】独国特許出願公開第２９０７８２６号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０３０１４６５号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１６９５９１０号明細書
【特許文献４】米国特許出願第２４９１４６１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、したがって、航空機、特に旅客機のための、増大したフェールセーフ（故障安全性）を有する、空気供給システムにおいて、例えばブロワおよび圧縮機のような故障-危険コンポーネントの数を最小化した空気供給システムを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的は、本発明の第１態様により達成し、この第１態様は、航空機、特に旅客機の空気供給システムは、航空機キャビンに新鮮な外気を供給できる外気システムと、この外気システムに接続し、使用済みキャビン空気を外気システムに供給できる循環空気システムと、外気システム内に配置した航空機の空調システムを冷却するための冷却空気システムと、および空調システムの設置スペースを換気するため、冷却空気システムに接続した換気システムとを有し、冷却空気システムおよび換気システムを流体接続するための接続装置を、胴体内に配置および構成し、一方のシステムにおける空気を他方のシステムにおける空気流により駆動することができるよう構成する。
【発明の効果】
【００２１】
一方のシステムにおける空気を、他方のシステムにおける空気流により駆動し、かつ他方のシステムにおける空気流からエネルギーを受け取るので、２つのシステムの流体接続が達成される。このことは、冷却空気システムを換気システムに結合することに関係する。例えばブロワまたは圧縮機のように、従来の解決策コンセプトの場合に必要な、非フェールセーフな機械的構造要素の数を、本発明による空気供給システムにおいて同時に最小化する。図５に示した解決策コンセプトとは対照的に、結合が胴体の境界層における流動条件から独立するように、２個のシステムを航空機内で流体接続する。したがって、換気空気を、空気供給システムからの冷却空気と共に除去するための、冷却空気出口における複雑なフロー形状を必要としない。
【００２２】
流体接続を、一方のシステムにおける空気を、他方のシステムにおける空気流によりもたらされた吸引効果により駆動することができるように、航空機内に配置および構成すると好適である。
一方のシステムにおける気流により生じた吸引効果の結果として、他方のシステムにおける空気を駆動することができ、このことは、結果として２つの空気流が流体接続領域において混合することになる。空気流により生じた吸引効果は、流動断面を適切に選択することにより影響を受けるようにできる。吸引効果、および、一方のシステムからの空気を他方のシステムにおける空気流に混合する混合速度を、結果として、何らの非フェールセーフである機械的コンポーネントもなしに、変化させることができる。
【００２３】
本発明の１つの好適な実施形態によれば、第１エジェクタ混合段により、冷却空気システムと換気システムの流体接続を行う構成とする。この種のエジェクタ混合段は、システムの信頼性に対して永続的な影響を有する可能性のある、いかなる可動または回転構造要素も含まない、フェールセーフなコンポーネントである。
【００２４】
本発明の他の好適な実施形態によれば、循環空気システムおよび外気システムを、第２エジェクタ混合段により流体接続する。したがって、循環空気システムにおける再循環した循環空気は、第２エジェクタ混合段を用いた外気システムにおける外気流により、吸引および混合することができる。したがって、循環空気を外気システムに送給する循環空気システムにおいて、ブロワを必要としない。さらにまた、外気を循環空気に混合するために別個の混合チャンバを設ける必要がない。
【００２５】
第２エジェクタ混合段は、好適には、外気システム内で空調システムの上流側に配置する。図３に示したシステムにおいて、空調システムの排気空気は、循環空気システムにおけるブロワによって生じた高い混合空気温度を補償できるように、低温でなければならない。これは、空調システムの出口における着氷問題を引き起こす。さらにまた、図３に示したシステムにおいて、混合空気の温度、およびそれゆえキャビン温度は、個別の永続的に制御される調整システムでしか調整できない。これらの問題を、本発明の空気供給システムにおいて、エジェクタ混合段により、空調システムの上流側で外気を循環空気に混合することによって回避する。
【００２６】
本発明の１つの好適な実施形態によれば、複数個の第２エジェクタ混合段を、外気システム内で互いに並列に配置し、複数個の第２エジェクタ混合段の各々を循環空気システムの循環空気ラインに接続する。外気システムにおいて互いに並列に配置した複数個のエジェクタ混合段により、胴体内の異なる位置において、より多くの量の外気をより多くの量の循環空気に混合でき、このことは、循環空気供給の効率を増大する。
【００２７】
外気システムを、好適には、２個のブリード空気ラインにより、航空機の２個またはそれ以上のタービンエンジンにおける二次空気流回路に流体接続する。したがって、外気は、ブリード空気として航空機のタービンエンジンの二次空気流回路から引き込み、このことによって外気を供給するための別個のラム空気入口フラップが不要になる。これは、航空機の抗力係数に対して有利な効果を有する。
【００２８】
本発明の他の実施形態によれば、２個のブリード空気ラインを、航空機の胴体における外気ラインに導入させる。この結果、十分な量の外気を、１個のタービンエンジンが故障した場合でも利用できる。
【００２９】
本発明の好適な実施形態によれば、外気ブロワを、外気ラインにおける第２エジェクタ混合段の上流側に配置する。この外気ブロワにより、航空機の地上動作中、ブリード空気ラインを経て外気を吸引し、また外気ラインを経て第１エジェクタ混合段に外気を供給する構成とする。したがって、十分な外気供給を、主タービンエンジンが作動しない場合でも保証する。
【００３０】
圧縮した混合空気を空調システムに供給する、少なくとも１個のキャビン空気圧縮機を、好適には、空調システムの上流側に配置する。このキャビン空気圧縮機は、空調システムを作動するために必要な十分圧縮した混合空気を生じる。結果として、圧縮機を減少した混合空気量となるように設定できるので、空調システムの機能は、少量の混合空気でも保証される。
【００３１】
本発明の好適な実施形態によれば、冷却空気システムおよび換気システムは、単独のラム空気入口フラップから空気を導入することができる構成とする。したがって、航空機の抗力係数に対して永続的に作用する第２の個別ラム空気入口フラップを必要としない。
【００３２】
本発明の好適な実施形態によれば、冷却空気ブロワを、冷却空気システム内でラム空気入口フラップの下流側に配置する。航空機の地上動作中、この冷却空気ブロワは、空調システムの熱交換器を冷却するラム空気入口フラップにより冷却空気を吸引する。したがって、熱交換器の十分な冷却も、航空機の地上動作中、保証する。
【００３３】
冷却空気システムにおける冷却空気ブロワおよび外気システムにおける外気ブロワを、好適には、共通のモータにより駆動するものとする。共通のモータにより両方のブロワを駆動するので、これは、さらなる重量の節減につながる。
【００３４】
本発明の第２態様によれば、２つの空気流を、航空機、特に旅客機の空気供給システムにおいて混合する方法であって、空気供給システムが、航空機キャビンに新鮮な外気を供給する外気システムと、外気システムに接続し、使用済みキャビン空気を外気システムに供給する循環空気システムと、外気システム内に配置した航空機の空調システムを冷却するための冷却空気システムと、およびこの空調システムの設置スペースを換気するよう冷却空気システムに接続した換気システムと、を有するものとし、一方のシステムにおける空気を他方のシステムにおける空気流により駆動するよう、冷却空気システムと換気システムとの流体接続を胴体内部で行う方法を提供する。
【００３５】
本発明の好適な実施形態によれば、冷却空気システムにおける空気流は、換気システム内の空気を吸引する。
【００３６】
循環空気システムからの循環空気は、好適には、外気システムの中を流れる外気により吸引され、外気システムに送給され、これにより、外気を循環空気に混合する。
【００３７】
本発明の好適な実施形態によれば、混合空気を、外気システムに配置した空調システムにより、所定の温度に調整し、その後航空機キャビンに供給する。
【００３８】
本発明の好適な実施形態によれば、外気を、航空機が飛行中、航空機のタービンエンジンにおける二次回路から抽気する。この抽気したブリード空気を、この後、第２エジェクタ混合段に供給し、この第２エジェクタ混合段でブリード空気を循環空気に混合する。
【００３９】
冷却空気システムを流れる冷却空気は、好適には、換気システムからの換気空気を吸引し、換気空気を冷却空気システムに送給し、これにより、冷却空気を換気空気と混合する。
【００４０】
本発明の好適な実施形態によれば、冷却空気および換気空気を、ラム空気入口フラップから、冷却空気システムおよび換気システムに導入するものとする。
【００４１】
本発明の好適な実施形態によれば、冷却空気を、航空機キャビンに供給すべき混合空気を冷却するための空調システムにおける熱交換器に通過させ、この後冷却空気を、第１エジェクタ混合段に供給し、この第１エジェクタ混合段内で冷却空気を換気空気と混合してから、換気空気と混合した冷却空気を、胴体における空気出口から排出する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の外気システムの第１例であって、飛行中は航空機のタービンエンジンの主回路から新鮮な外気を引込み、また陸上動作中は補助タービンから外気を導入する外気システムを示す。
【図２】従来の外気システムの第２例であって、外気をラム空気入口から外気システムに供給する外気システムを示す。
【図３】従来の循環空気システムを示す。
【図４】従来の冷却空気システムにおける第１例を示す。
【図５】従来の冷却空気システムにおける第２例を示す。
【図６】本発明の実施例による空気供給システムであって、外気システム、循環空気システム、冷却空気システムおよび換気システムを有する空気供給システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
航空機、特に旅客機の空気供給システムの好適な実施例を図６に示す。
【００４４】
空気供給システムは４個のサブシステムを有し、これらサブシステムは、それぞれ航空機内で異なる機能を果たす。空気供給システムは、新鮮な外気をキャビン隔室に供給する役割を果たす外気システム１１０、使用済みキャビン空気をキャビン室から除去するとともに、使用済みキャビン空気を再循環し、また適切な処理後に外気システムに供給する、循環空気システムを有する。図６に示した、空気供給システムの他のサブシステムとしては、代表的には冷却空気システムがあり、この冷却空気システムには、空調システムのため冷却空気を供給するものでありまだ比較的暖かく、ブリード空気として引き込んだ外気を調整し、乗客にとって心地よいキャビン温度にする。空気供給システムは、さらに空調システムの設置スペースを換気する作用を行う換気システムを有する。空調システムの設置スペースを換気する必要があるのは、空調システムから漏洩するいかなる燃料および／またはオイル蒸気を除去しなければならないためであり、これにより、起こり得る火災を除外する。
【００４５】
この点において、用語「胴体内（inside the fuselage）」と用語「航空機内（on board the aircraft）」との間には本発明の意味の範囲内で、実質上差異がない点に留意されたい。
【００４６】
用語「空気供給システム（air supply system）」は、図５に示した構成に対して選択した。しかし、この用語は、より狭義に解釈すべきではない。図５に示した構成を、同時に「空調または換気システム（air conditioning or ventilation system）」と称することもできる。
【００４７】
図６に示した空気供給システム１００の外気システム１１０は、航空機キャビンに外気を供給する作用を行う。このため、ブリード空気を主タービンエンジンの二次回路１１２ａ，１１２ｂから引き込む。ブリード空気導出ライン１１４ａ，１１４ｂを、単独の外気ライン１１６に導入する。このことは、外気システム１１０への十分な新鮮外気供給を、主タービンエンジンが故障した場合でも保証するという利点を有する。
【００４８】
航空機の地上動作中は、ブリード空気を利用できないので、外気ブロワ１１８を外気ライン１１６内に配置する。この外気ブロワ１１８は、航空機の地上動作中、外気ライン１１６およびブリード空気ライン１１４ａ，１１４ｂを経て航空機の外部から新鮮な外気を吸引する。外気ブロワ１１８を、モータ１１９により駆動する。外気ライン１１６は、エジェクタ混合段１２０に導入する。外気ライン１１６は、エジェクタ混合段１２０から、キャビン空気圧縮機１２４まで連続し、このキャビン空気圧縮機１２４をモータ１２６により駆動し、流れの流動エネルギーが空調システム１３０の動作を保証するに十分な程度に、外気を圧縮する。オゾンコンバータ１２８を空調システム１３０とキャビン空気コンプレッサー１２４との間に配置し、このコンバータは普通の触媒機に相当し、オゾンを酸素に転換する。空調システム１３０は熱交換器１３２を有し、この熱交換器１３２内では、コンプレッサー１２４により圧縮し、この時点でまだ比較的暖かい空気を、以下に説明する冷却空気システム１５０の冷却空気により温度を調節する。
【００４９】
使用済みキャビン空気（再循環空気）１４２を空気供給システム１００の循環空気システム１４０において再循環させ、循環空気ライン１４４を経てエジェクタ混合段１２０に供給する。エジェクタ混合段１２０は、循環空気１４２を、外気システム１１０中を流れる外気と混合させる。外気の流動エネルギーを、エジェクタ混合段１２０において使用して、循環空気１４２を循環空気システム１４０から吸い出し、エジェクタ混合段１２０に接続した外気ライン１１６に流入させる。外気の流体接続および外気の循環空気との混合は、単に外気の流動エネルギーにより生ずる。流動エネルギーは、一方では、主タービンエンジンの二次回路１１２ａ，１１２ｂから引き込んだブリード空気の圧力レベルにより決定される。外気の流動エネルギーは、他方では、外気ライン１１６の幾何学的形状によっても影響を受ける可能性がある。外気の流動エネルギーを、地上動作中、外気ブロワ１１８により設定することができ、これにより、外気が循環空気に与える吸入効果を相応に変化することができる。
【００５０】
ブリード空気を主タービンエンジンの二次回路１１２ａ，１１２ｂから引き込み、このブリード空気の圧力レベルおよび温度レベルは、主タービンエンジン一次回路から引き込んだブリード空気の圧力レベルおよび温度レベルよりも明確により低いので、高温空気ラインのための他の制御バルブおよび監視素子を必要とせず、そのため、外気システム１１０の故障のない動作モードに必要な構成素子の数が減少する
【００５１】
図６に示した空気供給システム１００は、さらに、空調システム１３０における熱交換器１３２を通過する外気を冷却するための冷却空気システム１５０、および空調システムの設置スペース１９０を換気する換気システム１７０を有する。
【００５２】
冷却空気は、通常航空機の胴体における外殻に配置する、ラム空気入口１５２を経て、冷却空気システム１５０の冷却空気ライン１５４に流入する。冷却空気ブロワ１５６を、冷却空気システム１５０において、航空機の地上動作のためのラム空気入口１５２の下流に配置し、この冷却空気ブロワを、外気システム１１０における外気ブロワ１１８を駆動するために既に使用されている同一のモータ１１９により駆動する。冷却空気ブロワ１５０は、ラム空気入口１５２により、冷たい外部空気を吸引し、外部空気を冷却空気システム１５０にもたらす。冷却空気は、空調システム１３０の熱交換器１３２内を、冷却空気ブロワ１５６の下流側において流れる。冷却空気が熱交換器１３２の中を流れるので、外気システム１１０および空調システム１３０の中を流れる外気を、航空機キャビンにおける乗客にとって必要な快適さを保証する所定の温度まで冷却する。冷却空気は、熱交換器１３２からエジェクタ混合段１６０に入り、ここから冷却空気出口１６２を経て大気に流出する。冷却空気出口１６２を、航空機の胴体における外殻に配置する。
【００５３】
空調システム１３０の設置スペース１９０を換気するために必要な換気空気は、同様にラム空気入口１５２から、換気システム１７０に流入する。換気空気１７４は、換気空気ライン１７１から空調システム１３０の設置スペース１９０に入り、設置スペース１９０を出てすぐ、エジェクタ混合段１６０に導入される。換気空気が熱交換器１３２の高温面に接触することを回避するために、換気空気を、熱交換器１３２の下流における冷却空気をエジェクタ混合段１６０内で混合する。換気空気と混合した冷却空気を、冷却空気出口１６２を経て大気に排出する。逆止バルブ１７２を、ラム空気入口１５２の下流側における換気システム１７０内に配置し、この逆止バルブは換気の流れが反対方向に逆流するのを回避する作用を行う。
【００５４】
エジェクタ混合段１６０の動作モードは、少なくともエジェクタ混合段１２０の動作モードと類似または同一である。冷却空気の流動エネルギーを、エジェクタ混合段１６０で使用して、換気空気１７４を換気システム１７０から吸い出し、冷却空気を換気空気と混合し、下流側で冷却空気出口１６２から排出する。冷却空気の流動エネルギーは、冷却空気ライン１５４、１５８の幾何学的形状を適切に選択し、また航空機の地上動作中に、冷却空気ブロワ１５６を適切に設定することにより変化させることができる。空調システム１３０の設置スペース１９０における換気空気１７４の通過量は、したがって、冷却空気の流動エネルギーにより影響を受ける。
【００５５】
当業者は、図６に示した空気供給システムの構成が旅客機に限定されず、同時に一般型の航空機においても使用できることを気付くであろう。
【００５６】
エジェクタ混合段１２０，１６０は、一方のシステムから他方のシステムへの空気逆流を阻止するダイヤフラム、ロックを有するものとすることができる。
【００５７】
図６に示した構成およびこの構成の基礎をなす本発明のコンセプトは、空気以外のガスが流れるシステムに適用できる。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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