(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の機室内温度を自動制御する方法であり、この航空機は、周囲空気入口、排気出口、補助ヒータ、熱いブリードエアの流れを供給するタービンエンジン、ブリードエア遮断バルブ、前記熱いブリードエアの流れを調整する調整バルブアセンブリ、及び冷却空気の流れを供給する空調サブシステムを有し、この空調サブシステムは、コンプレッサ、蒸発器、及び低速、中速、高速の速度を有する蒸発器ファンを含み、前記方法は、
（Ａ）選択された機室内空気温度ＴCBN SELを定めるステップと、
（Ｂ）周囲空気温度を検出するステップと、
（Ｃ）前記周囲空気温度と第一の周囲空気切換点温度とを比較するステップと、
（Ｄ）前記周囲空気温度が前記第一の周囲空気切換点温度よりも高ければ、空調モードを確実に開始するステップと、
（Ｅ）前記周囲空気温度が前記第一の周囲空気切換点温度以下であれば、暖房モードを確実に開始するステップと、
（Ｆ）前記周囲空気温度検出ステップに戻るステップと、を含み、
さらに、前記空調モードは、
（ａ）前記周囲空気入口を確実に閉じるステップと、
（ｂ）前記排気出口を確実に閉じるステップと、
（ｃ）前記コンプレッサを確実に起動するステップと、
（ｄ）機室内空気温度ＴCBNを検出するステップと、
（ｅ）前記機室内空気温度と前記選択された機室内空気温度とを比較するステップと、
（ｆ）前記機室内空気温度が前記選択された機室内空気温度よりも低ければ、第一の冷房サブモードを確実に開始するステップと、
（ｇ）前記機室内空気温度が前記選択された機室内空気温度以上であれば、第二の冷房サブモードを確実に開始するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第一の冷房サブモードは、
（ａ）前記蒸発器ファンを確実に前記低速に設定することで、前記空調サブシステムから前記冷却空気の流れを供給するステップと、
（ｂ）前記ブリードエア遮断バルブを確実に開いて前記熱いブリードエアの流れを供給するステップと、
（ｃ）前記熱いブリードエアの流れと前記冷却空気の流れとを混合して実際の混合空気温度を有する混合空気の流れを形成するステップと、
（ｄ）前記調整バルブアセンブリを用いて前記熱いブリードエアの流れを調整することで、前記実際の混合空気温度を目標混合空気温度に近づけるステップと、を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記目標混合空気温度は、
ｋ（ＴCBN SEL−ＴCBN）＋ＴCBN SELとして定義され、
但し、ｋは、ゲイン係数であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ゲイン係数は、３であることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第二の冷房サブモードは、
（ａ）前記ブリードエア遮断バルブを確実に閉じるステップと、
（ｂ）前記機室内空気温度と空調切換点温度とを比較するステップと、
（ｃ）前記機室内空気温度が前記空調切換点温度よりも高ければ、前記蒸発器ファンを確実に前記高速に設定するステップと、
（ｄ）前記機室内空気温度が前記空調切換点温度以下であれば、前記蒸発器ファンを確実に前記中速に設定するステップと、を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
航空機の機室内温度を自動制御する方法であり、この航空機は、周囲空気入口、排気出口、補助ヒータ、熱いブリードエアの流れを供給するタービンエンジン、ブリードエア遮断バルブ、前記熱いブリードエアの流れを調整する調整バルブアセンブリ、及び冷却空気の流れを供給する空調サブシステムを有し、この空調サブシステムは、コンプレッサ、蒸発器、及び低速、中速、高速の速度を有する蒸発器ファンを含み、前記方法は、
（Ａ）選択された機室内空気温度ＴCBN SELを定めるステップと、
（Ｂ）周囲空気温度を検出するステップと、
（Ｃ）前記周囲空気温度と第一の周囲空気切換点温度とを比較するステップと、
（Ｄ）前記周囲空気温度が前記第一の周囲空気切換点温度よりも高ければ、空調モードを確実に開始するステップと、
（Ｅ）前記周囲空気温度が前記第一の周囲空気切換点温度以下であれば、暖房モードを確実に開始するステップと、
（Ｆ）前記周囲空気温度検出ステップに戻るステップと、を含み、
さらに、前記暖房モードは、
（ａ）前記コンプレッサを確実に停止するステップと、
（ｂ）前記ブリードエア遮断バルブを確実に開いて前記熱いブリードエアの流れを供給するステップと、
（ｃ）機室内空気温度ＴCBNを検出するステップと、
（ｄ）前記機室内空気温度と第一の暖房切換点温度とを比較するステップと、
（ｅ）前記機室内空気温度が前記第一の暖房切換点温度よりも低ければ、前記蒸発器ファンを確実に前記低速に設定するステップと、
（ｆ）前記機室内空気温度が前記第一の暖房切換点温度以上であれば、前記蒸発器ファンを確実に前記高速に設定するステップと、
（ｇ）前記周囲空気温度と第二の周囲空気切換点温度とを比較するステップと、
（ｈ）前記周囲空気温度が前記第二の周囲空気切換点温度よりも低ければ、前記蒸発器ファンが再循環する空気の流れを供給するように前記周囲空気入口と前記排気出口とを確実に閉じるステップと、
（ｉ）前記周囲空気温度が前記第二の周囲空気切換点温度以上であれば、前記蒸発器ファンが周囲空気の流れを供給するように前記周囲空気入口と前記排気出口とを確実に開くステップと、
（ｊ）前記周囲空気温度が前記第二の周囲空気切換点温度よりも低ければ、前記熱いブリードエアの流れと再循環する空気の流れとを混合して実際の混合空気温度を有する混合空気の流れを形成し、前記周囲空気温度が前記第二の周囲空気切換点温度以上であれば、前記熱いブリードエアの流れと前記周囲空気の流れとを混合して実際の混合空気温度を有する混合空気の流れを形成するステップと、
（ｋ）前記調整バルブアセンブリを用いて前記熱いブリードエアの流れを調整することで、前記実際の混合空気温度を目標混合空気温度に近づけるステップと、
（ｌ）前記機室内空気温度と第二の暖房切換点温度とを比較するステップと、
（ｍ）前記機室内空気温度が前記第二の暖房切換点温度よりも低ければ、前記補助ヒータを確実に起動するステップと、
（ｎ）前記機室内空気温度が前記第二の暖房切換点温度以上であれば、前記補助ヒータを確実に起動しないステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記目標混合空気温度は、
ｋ（ＴCBN SEL−ＴCBN）＋ＴCBN SELとして定義され、
但し、ｋは、ゲイン係数であることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記ゲイン係数は、３であることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
航空機の機室内空気温度を自動制御するための装置であって、この航空機は、周囲空気の流れを供給する周囲空気入口、排気出口、及び第一及び第二のブリードエア管路に熱いブリードエアの流れを供給するタービンエンジンを含み、前記装置は、
（ａ）前記装置を制御するシステム制御装置を有し、
（ｂ）前記第一及び第二のブリードエア管路と組み合わせて設けたブリードエア遮断バルブを有し、このブリードエア遮断バルブは、開放位置と閉鎖位置とを有するとともに、前記開放位置と前記閉鎖位置との間で切り換わるための電気信号を受信することができるように前記システム制御装置と電気的に接続しており、
（ｃ）前記熱いブリードエアの流れを調整するために前記第一のブリードエア管路と組み合わせて設けた調整バルブアセンブリを有し、前記調整バルブアセンブリは、前記第一のブリードエア管路を通って流れる前記熱いブリードエアの流れを調整するための電気信号を前記システム制御装置から受信することができるように前記システム制御装置と電気的に接続しており、
（ｄ）前記第二のブリードエア管路に接続した補助ヒータを有し、
（ｅ）前記熱いブリードエアの流れを調整して前記補助ヒータへ供給するために前記第二のブリードエア管路と組み合わせて設けた補助ヒータ調整バルブアセンブリを有し、この補助ヒータ調整バルブアセンブリは、前記第二のブリードエア管路を通って流れる前記熱いブリードエアの流れを調整するための電気信号を前記システム制御装置から受信することができるように前記システム制御装置と電気的に接続しており、
（ｆ）冷却空気の流れを供給するための空調サブシステムを有し、前記空調サブシステムは、コンプレッサ、蒸発器、及び複数の速度を有する蒸発器ファンを有し、前記コンプレッサは、作動設定と停止設定とを有し、前記空調サブシステムは、前記ファンの前記速度と前記コンプレッサの前記設定とを定めるための電気信号を前記システム制御装置から受信することができるように前記システム制御装置と電気的に接続しており、
（ｇ）周囲空気温度を検出するための周囲空気温度センサを有し、前記周囲空気温度センサは、前記システム制御装置と電気的に接続しており、前記周囲空気温度センサは、前記周囲空気温度を示す電気信号を前記システム制御装置に送信することができ、
（ｈ）前記航空機の機室内空気温度を検出するとともにこの機室内空気温度を示す電気信号を前記システム制御装置に送信するための機室内空気温度センサを有し、
（ｉ）前記空調サブシステムと前記周囲空気入口とに接続した一次ダクトサブシステムを有し、
（ｊ）前記空調サブシステム、前記周囲空気入口、及び前記第一のブリードエア管路に接続した二次ダクトサブシステムを有し、前記熱いブリードエアの流れ、前記冷却空気の流れ、及び前記周囲空気の流れは、前記二次ダクトサブシステム内で選択的に混合されて実際の混合空気温度を有する混合空気の流れを形成し、
（ｋ）前記実際の混合空気温度を検出するために前記二次ダクト内に配置された二次ダクト温度センサを有し、前記二次ダクト温度センサは、前記システム制御装置に電気的に接続しているとともに前記実際の混合空気温度を示す電気信号をシステム制御装置に送信することを特徴とする航空機の機室内空気温度を自動制御するための装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、主に、航空機の機室の暖房及び冷房を行うための装置及び方法に関し、特に、航空機の機室内空気温度を自動制御する装置及び方法に関する。
背景技術
固定翼もしくは回転翼の航空機の客室内空気温度は、飛行中に大きく変動するおそれがある。このような温度変化は、航空機の物理的特性と、地上もしくは飛行中の航空機に関連する運航条件や周囲条件と、の組み合わせに左右される。
機室内空気温度に影響を与え得るこのような航空機の物理的特性には、機室の断熱性の程度、設けられている窓の数及び大きさ、エンジンと機室との近さ、及び航空機構造に使用される材料がある。これらの要因により、熱が、対流、伝導、または放射によって機室に出入りする。対流、伝導、または放射もまた、外部周囲温度、航空機の高度、航空機の速度、及び航空機が雲の上下、もしくは雲の内部を飛行している場合における雲に覆われる程度などの航空機に関連する運航条件や周囲条件に左右される。
乗客が機室で快適に過ごせるようにするためには、航空機の機室設計に暖房及び冷房装置を組み込むことが周知である。航空機の機室で使用される一般の冷房装置は、機室で周囲空気のみもしくは周囲空気と航空機内に設けられた空調ユニットより提供される冷却空気との混合空気を循環させるための手動調整可能な装置を含む。このような冷房装置では、通常、周囲空気入口を通じて周囲空気が流入し、ファンや送風機によって機内を循環する。これらのファンや送風機は、空調機ユニットとともに冷却空気もしくは冷却空気と周囲空気との混合空気を機室内で循環させるためにも使用することができる。
このような従来型の冷房装置の調整は、全て手動で行わる。即ち、このタイプの冷却装置では、オペレータが、乗客の快適度が増すと考える装置設定の組み合わせを手動で選択しなければならない。これらの装置設定は、周囲空気を航空機に流入させる速度、種々の循環ファンや送風機の速度設定、及び空調ユニットが使用される場合には、空調装置のコンプレッサが空調装置の蒸発器コイルに冷媒を供給する速度を含む。
これらの従来型冷房装置の難点は、これらの装置が、航空機の機室の温度変化を引き起こす航空機に関連する動的な運航条件及び周囲条件を自動的に補償することができない点にある。例えば、回転翼機の飛行中には、回転翼機の高度の関数として回転翼機を取り巻く周囲温度が変動する。更に、通常、回転翼機は、広い範囲にガラスが用いられているので、回転翼機が雲の上を飛行する場合には太陽放射も１つの要因となる。垂直方向の操縦性が回転翼機の利点の１つであるので、これらの動的な変化は、かなり急速に起こり得る。従って、従来型冷房装置のオペレータは、回転翼機の運航条件及び周囲条件に関連するこれらの動的な変化に応じて機室内温度が変動するのに伴い、冷房装置の設定を手動で調節する必要がある。このような動的な変化は、オペレータが装置設定の調整値を入力する速度及び機室内温度がこれらの手動調整を反映し得る速度よりも急速に起こり得るので、手動調整によって必ずしも乗客の快適度は増さない。タービンエンジンを有する通常の暖房システムでは、タービンエンジンのコンプレッサから機内に熱いブリードエアを導く手動調整可能な暖房装置を通じて機室に熱が提供される。暖房装置の調節は、機室へのブリードエアの流れを、ブリードエアバルブによって手動で調整することで行われる。上述した従来型冷房装置と同様に、従来型暖房装置も全て手動の調整に頼る。更に、従来型冷房装置と同様に、従来型暖房装置は、航空機の機室内温度を変動させる航空機に関連する動的な運航条件及び環境条件を自動的に補償することができない。
特に、タービンエンジンの出力設定は、従来型暖房装置の有効性に影響を与え得る。ブリードエアの温度及び流量が、ブリードエアを供給するタービンエンジンの出力設定の関数であることは、従来技術において周知である。従って、特定の運航条件のセット次第では、ブリードエアの温度及び流量が航空機の暖房要求よりも大きいかもしくは小さいおそれがある。更に、タービンエンジンのコンプレッサから導くブリードエアを減少させると、エンジン効率が向上することが周知である。従って、特定の運航条件においてエンジン効率を向上させることが必要となれば、暖房目的で利用可能なブリードエアの流れが減少してしまう。従来型の暖房装置は、手動調整に頼るので、航空機に関連する周囲条件及びブリードエアの温度及び流量の変化などの運航条件の動的な変化に応じてオペレータがシステム制御装置を適切に調整することは非常に困難である。
発明の開示
よって、本発明の目的は、航空機の機室内空気温度を自動制御する装置及び方法を提供することである。
本発明の他の目的は、航空機に関連する運航条件及び周囲条件の動的な変化に自動的に対応して、航空機における機室内空気温度を自動制御する装置及び方法を提供することである。
上記の及びその他の目的は、航空機の機室内温度を自動制御する装置である本発明によって達成され、この装置は、周囲空気の流れを供給する周囲空気入口、排気出口、及び第一及び第二のブリードエア管路に熱いブリードエアの流れを供給するタービンエンジンとを有する。また、この装置は、装置の制御を行うシステム制御装置と、第一及び第二のブリードエア管路と組み合わせて配置したブリードエア遮断バルブと、を有し、このブリードエア遮断バルブは、開放位置と閉鎖位置とを有するとともに、ブリードエア遮断バルブを開放位置と閉鎖位置との間で切り換えるための電気的な信号をシステム制御装置から受信することができるようにシステム制御装置に接続されている。熱いブリードエアの流れを調整するために、調整バルブが第一のブリードエア管路と組み合わせて設けられており、この調整バルブアセンブリは、第一のブリードエア管路を通って流れる熱いブリードエアの流れを制御するために、システム制御装置から電気信号を受信することができるようにシステム制御装置に電気的に接続されている。
また、第二のブリードエア管路に接続された補助ヒータと、補助ヒータへの熱いブリードエアの流れを調整するために第二のブリードエア管路と組み合わせて配置した補助ヒータ調整バルブアセンブリと、が設けられており、補助ヒータ調整バルブアセンブリは、第二のブリードエア管路を通じて流れる熱いブリードエアの流れを調整するためにシステム制御装置からの電気信号を受信することができるようにシステム制御装置と電気的に接続されている。
航空機内の温度を自動制御する装置は、更に、冷却空気の流れを提供するための空調サブシステムを含む。この空調サブシステムは、コンプレッサ、蒸発器、及び複数の速度を有する蒸発器ファンを含み、上記コンプレッサは、作動設定と停止設定とを有する。空調サブシステムは、ファンの速度とコンプレッサの設定とを定めるためにシステム制御装置からの電気信号を受信できるようにシステム制御装置に電気的に接続されている。
周囲空気温度センサが周囲空気温度を検出するために設けられており、この周囲空気温度センサは、システム制御装置に電気的に接続されており、周囲空気温度を示す電気信号をシステム制御装置に送信することができる。航空機の機室内温度を検出するために機室内空気温度センサが設けられており、この機室内空気温度センサは、システム制御装置に電気的に接続されており、機室内温度を示す電気信号をシステム制御装置に送信することができる。
また、空調サブシステムと周囲空気入口に接続された一次ダクトサブシステムと、空調サブシステム、周囲空気入口、及び第一のブリードエア管路に接続された二次ダクトサブシステムと、が設けられており、熱いブリードエアの流れ、冷却空気の流れ、及び周囲空気の流れは、二次ダクトサブシステム内で混合され、実際の混合空気温度を有する混合空気となる。実際の混合空気温度を検出するために、二次ダクト温度センサが二次ダクト内に設けられており、この二次ダクト温度センサは、システム制御装置に電気的に接続されており、実際の混合空気温度を示す電気信号をシステム制御装置に送信することができる。
航空機の機室内温度を自動制御する方法も提供されており、この方法では、航空機は、周囲空気入口、排気出口、補助ヒータ、熱いブリードエアの流れを供給するタービンエンジン、ブリードエア遮断バルブ、熱いブリードエアの流れを調整する調整バルブアセンブリ、及び冷却空気の流れを供給するための空調サブシステムを有し、空調サブシステムは、コンプレッサ、蒸発器、及び低速、中速、高速の速度を有する蒸発器ファンを含む。この方法は、選択された機室内空気温度を定めるステップと、周囲空気温度を検出するステップと、周囲空気温度と第一の周囲空気切換点温度とを比較するステップと、周囲空気温度が第一の周囲空気切換点温度よりも高ければ空調モードを確実に開始するステップと、周囲空気温度が第一の周囲空気切換点温度以下であれば確実に暖房モードを開始するステップと、周囲空気温度検出ステップに戻るステップと、を含む。
本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細な説明によって当業者にとって明らかとなる。この説明では、本発明の好適実施例が、単に本発明を実行するための最適な実施形態を示すことによって開示及び説明されている。本発明は、本発明から離れない範囲で種々の点を変更することが可能である。従って、図面及び説明は、例示的なものであり、発明を限定するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の特徴を含むとともに空調モードと暖房モードとを有する、航空機の機室内温度を自動制御する方法を示したフローチャートである。
図２は、図１の方法を実行し得る装置を具体的に示した航空機の機室内温度を制御する装置の概略図である。
図２ａは、図２で示したブリードエア供給サブシステムの概略図である。
図２ｂは、図２で示した一次ダクトサブシステムの概略図である。
図２ｃは、図２で示した二次ダクトサブシステムの概略図である。
図２ｄは、図２で示した空調サブシステムの概略図である。
図２ｅは、図２で示した周囲空気入口サブシステムの概略図である。
図２ｆは、図２で示した排気サブシステムの概略図である。
図２ｇは、図２で示した補助暖房サブシステムの概略図である。
図３は、図１に示した空調モードのフローチャートである。
図３ａは、図３で示した空調モードと共に使用する混合ルーチンを示したフローチャートである。
図４は、図１に示した暖房モードのフローチャートである。
図５は、図２で示した調整バルブアセンブリの一部切り欠き部分平面図である。
発明を実施するための最良の形態
図１は、本発明の特徴を備える航空機（図示省略）の機室内空気温度ＴCBNを自動制御する方法を示すフローチャート２００である。フローチャート２００は、特に、所定のパラメータのセットに応じて空調モード３００と暖房モード４００とのいずれかを選択する方法を示している。
次に、図２を参照すると、シコルスキー（登録商標）Ｓ−７６型（登録商標）ヘリコプタ（シコルスキー及びＳ−７６は、シコルスキー  エアクラフト  コーポレイションの登録商標である）の機室内空気温度を自動制御するための装置１０が示されており、この装置は、本発明の方法を実行し得る装置の具体例である。機室内温度自動制御装置１０は、ブリードエア供給サブシステム２０、一次ダクトサブシステム４０、二次ダクトサブシステム５０、空調サブシステム６０、周囲空気入口サブシステム７０、排気サブシステム８０、補助暖房サブシステム９０、及びシステム制御装置１２、を含む。
図２ａを参照すると、ブリードエアデリバリサブシステム２０は、２つのタービンエンジン２２を含み、これらのタービンエンジン２２は、それぞれコンプレッサセクション（図示省略）と、第１及び第２のブリードエア管路２４，２６と、を含み、これらの管路は、熱いブリードエアの流れがコンプレッサセクションから第１及び第２の管路２４，２６に導かれるようにタービンエンジン２２のコンプレッサセクションに接続されている。２つのブリードエア遮断バルブ２８がタービンエンジン２２に近接して配置され、これらの遮断バルブ２８により各タービンエンジン２２から第１及び第２の空気管路２４，２６に流入する熱いブリードエアの流れが制御される。説明する実施例では、ブリードエア遮断バルブ２８は、システム制御装置１２に電気的に接続されたソレノイドバルブを含む。この実施例では、システム制御装置１２からソレノイドバルブへ所定の電圧が供給されてソレノイドバルブが励磁されると、ブリードエア遮断バルブ２８は、完全に閉じた構成となる。システム制御装置１２がソレノイドバルブに所定の電荷を供給するのを停止してソレノイドバルブが非励磁となると、ブリードエア遮断バルブ２８は、完全に開いた構成となる。
ブリードエアデリバリサブシステム２０は、第１のブリードエア管路システム２４と組み合わせて設けられた調整バルブアセンブリ１００も含み、この調整バルブアセンブリ１００によって二次ダクトサブシステム５０へ流入する熱いブリードエアの流れを調整することができる。完全に開いたもしくは完全に閉じた構成のみとなり得るブリードエア遮断バルブ２８とは異なり、調整バルブアセンブリ１００は、種々の段階に調整可能となっている。
説明する実施例では、図２ａ及び図５で示されているように、調整バルブアセンブリ１００ａは、（パーカ  ハニファン  コーポレイション（Ｐａｒｋｅｒ  Ｈａｎｎｉｆａｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のニュートロニクス部門によって製造されている電圧感応オリフィス等のような）ソレノイド作動の比例バルブ１０４に接続管１０６によって接続された調整バルブ１０２を含む。ソレノイド作動の比例バルブ１０４は、プランジャヘッド１１０を有するプランジャ１０８を含み、このプランジャヘッド１１０は、接続管１０６の一方の端部を定めるオリフィス１１２にはまるような形状となっている。プランジャ１０８は、その周囲に配置された導電性コイル１１４によって形成される磁界に応答して直線移動が可能となるようにソレノイド作動の比例バルブ１０４内に設けられている。電荷は、コイル１１４とシステム制御装置１２との間の電気接続を通じてコイル１１４に供給される。説明する実施例では、プランジャ１０８の直線移動は、システム制御装置１２よりコイル１１４に供給される電圧に比例し、つまり、システム制御装置１２からコイル１１４に所定の段階の電圧が供給されると、プランジャ１０８は、これに従って所定の距離だけ直線移動する。特に、システム制御装置１２が電圧を一段階高めると、プランジャ１０８がオリフィス１１２から直線移動で離れ、システム制御装置１２が電圧を一段階低くすると、プランジャ１０８がオリフィス１１２に直線移動で近づくように、コイル１１４をプランジャ１０８の周囲に配置する必要がある。
調整バルブ１０２は、ブリードエア入口１１６、ブリードエア出口１１８、ブリードエア入口１１６とブリードエア出口１１８との間に配置されたばね式バルブ１２０、堅いステム部１２４によってばね式バルブ１２０と接続されたダイヤフラム１２２、及び熱いブリードエアの流れをブリードエア入口１１６からダイヤフラム１２２の上側の調整バルブ１０２の領域１２３へと導くための絞り管１２１を含む。ダイヤフラム１２２は、ばね式バルブ１２０及びステム部１２４と組み合わせて設けられ、ダイヤフラム１２２が下方に移動すると、これに応じてばね式バルブ１２０も下方に移動し、ブリードエア入口１１６からブリードエア出口１１８への熱いブリードエアの流れが増加する。反対に、ダイヤフラム１２２が上方に移動すると、これに対応してばね式バルブ１２０も上方に移動し、ブリードエア入口１１６からブリードエア出口１１８への熱いブリードエアの流れが減少する。ダイヤフラム１２２のこのような上下移動は、ダイヤフラム１２２の上面及び下面に加わる圧力差を通じて制御される。
ダイヤフラム１２２の下面に加わる圧力は、ばね式バルブ１２０の位置とブリードエア入口１１６における熱いブリードエアの圧力との作用である。ダイヤフラム１２２の上面に加わる圧力は、ダイヤフラム１２２の上側領域１２３の圧力、ダイヤフラム１２２の下面に加わる圧力、及びダイヤフラム１２２の上方への移動によって調整バルブ１０２から流出して接続管１０６を通じて流れるように移動する空気の作用である。具体的には、ダイヤフラム１２２が上方に移動すると、ダイヤフラム１２２の上面に近い空気がダイヤフラム１２２から離れるように移動するとともにソレノイド作動の比例バルブ１０４に向かって接続管１０６内に押し込められる。上述したように、接続管１０６の他方端は、ソレノイド作動の比例バルブ１０４内のオリフィス１１２を含む。
従って、プランジャ１０８が、システム制御装置１２からの電気信号に応答してオリフィス１１２から離れるように、つまりプランジャヘッド１１０とオリフィス１１２との間の間隙が増加するように移動すると、接続管１０６内に移動した空気は、急速に流出してダイヤフラム１２２は、確実に上方に移動可能となる。しかし、プランジャ１０８がオリフィス１１２に向かって、つまりプランジャヘッド１１０とオリフィス１１２との間の間隙が減少するように移動すると、接続管１０６内に移動した空気は、比較的遅い速度で流出してダイヤフラム１２２が上方に移動するのを防止する。
作動時には、調整バルブ１０２は、ソレノイド作動の比例バルブ１０４と協働し、ダイヤフラム１２２が上下移動する能力、即ちばね式バルブ１２０が熱いブリードエアの流れを調整する能力は、ソレノイド作動の比例バルブ１０４内のプランジャ１０８の直線移動の関数となる。具体的には、プランジャ１０８がオリフィス１１２に向かって直線移動すると、調整バルブ１０２を通じて流れる熱いブリードエアの流量が増加する。反対に、プランジャ１０８がオリフィス１１２から離れるように直線移動すると、調整バルブ１０２を通じて流れる熱いブリードエアの流量が減少する。
説明する実施例では、各電圧段階は、０．１ボルトであり、電圧段階とプランジャ１０８の直線移動との関係は、プランジャヘッド１１０とオリフィス１１２とが完全に分離した状態を特徴とする完全に開いた構成と、プランジャヘッド１１０とオリフィス１１２とが完全に接触した状態を特徴とする完全に閉じた構成と、の間でプランジャ１０８が完全に直線移動を行うのに、２０の電圧段階が必要なものとなっている。
図２ｂを参照すると、一次ダクトサブシステム４０は、冷気または周囲空気が一次ダクトサブシステム４０を通じて循環するように空調サブシステム６０と周囲空気入口サブシステムとに接続された一次ダクト４２を含む。調整可能な天井レジスタ４４が、各乗客用座席（図示省略）に対応する不連続な位置に一次ダクト４２と組み合わせて配置され、機内の乗客が冷気または周囲空気を受けることが可能となっている。説明する実施例では、調整可能な天井レジスタ４４は、ピューリタン−ベネット  アエロ  システムズ  カンパニー（Ｐｕｒｉｔａｎ−Ｂｅｎｎｅｔ  Ａｅｒｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ）により製造されたＷＥＭＡＣ（登録商標）（ＷＥＭＡＣは、ピューリタン−ベネット  アエロ  システムズ  カンパニーの登録商標である）可調整空気出口を含む。
図２ｃを参照すると、二次ダクトサブシステム５０は、空調サブシステム６０、周囲空気入口サブシステム７０、及び複数のバッフル５４を使用する第１のブリードエア管路２４に接続した二次ダクト５２を含む。作動時には、第１のブリードエア管路２４から二次ダクト５２へと熱いブリードエアが導かれるのに従って、熱いブリードエアが冷気または周囲空気と混合して二次ダクト５２の混合領域５６で混合空気となる。二次ダクト温度センサ５８が混合領域５６の一方に配置されており、この二次ダクト温度センサ５８は、混合領域５６の混合空気の温度を検出してシステム制御装置１２に実際の混合空気温度ＴMIX ACTを示す電気信号を提供するようにシステム制御装置１２に電気的に接続されている。混合空気が客室に供給されるように、二次ダクト５２と組み合わさって二次ダクト通気孔５９が設けられている。説明する実施例では、二次ダクト通気孔５９は、Ｓ−７６型ヘリコプタの客室の天井と一体に設けられた固定式ウォーターフォールタイプの通気孔を含む。
図２ｄを参照すると、空調サブシステム６０は、蒸発器コイル６４と流体的に連通するように設けられたコンプレッサ６２を含み、これらの蒸発器コイル６４は、低速、中速、高速のファン速度設定を有する蒸発器ファン６６と組み合わせて設けられている。作動時には、コンプレッサ６２が、蒸発器コイル入口６８へ冷媒を送り込むとともに蒸発器コイル出口６９から冷媒を受け入れることで、閉ループの冷媒循環路が提供される。蒸発器ファン６６は、蒸発器コイル６４に近接するように設けられており、蒸発器ファン６６は、作動時に蒸発器コイル６４を通過して一次及び二次ダクト４２，５２内へと流れる空気流を供給する。蒸発器ファン６６から供給される空気が蒸発器コイル６４を通過するのに従って冷媒が空気流から熱を奪うので、一次及び二次ダクト４２，５２に冷気の流れが供給される。説明する実施例では、コンプレッサ６２と蒸発器ファン６６とは、システム制御装置１２に電気的に接続されており、システム制御装置１２は、蒸発器ファン６６の速度やコンプレッサ６２の動作状態を含む空調サブシステム６０の運転を制御する。Ｓ−７６型ヘリコプタに関する実施例では、空調サブシステム６０は、約６１５５Ｗ（２１，０００ＢＴＵ／ｈ）を供給する単一のベーパサイクル空調装置を含む。
図２ｅを参照すると、周囲空気入口サブシステム７０は、周囲空気入口７２、周囲空気入口バルブアセンブリ７４、及び周囲空気温度センサ７６を含む。周囲空気入口７２は、周囲空気が周囲空気入口７２を通じて周囲空気入口サブシステム７０に流入するようにＳ−７６型ヘリコプタの外部面に設けられている。周囲空気温度センサ７６は、システム制御装置１２に電気的に接続されるとともに周囲空気入口７２に近接して配置されており、周囲空気の温度を検出してこの温度を示す電気信号をシステム制御装置１２に提供する。
周囲空気入口バルブアセンブリ７４は、周囲空気入口７２と一次及び二次ダクトサブシステム４０，５０との間に設けられており、一次及び二次ダクト４２，５２への周囲空気の流れを選択的に制御する。周囲空気入口バルブアセンブリ７４は、周囲空気入口バルブモータ７９と組み合わせて設けられた周囲空気入口バルブ７８を含む。周囲空気入口バルブモータ７９は、システム制御装置１２と電気的に接続されており、システム制御装置１２が周囲空気入口バルブ７８の開閉を制御する。周囲空気入口バルブ７８が開いていると、一次及び二次ダクト４２，５２に周囲空気が流入可能となる。逆に、周囲空気入口バルブ７８が閉じていると、一次及び二次ダクト４２，５２への周囲空気の流入が阻止される。以下でより詳しく説明するように、周囲空気入口バルブアセンブリ７４は、周囲空気入口サブシステム７０の一部として機能することに加えて、排気サブシステム８０と組合わさって働く。
図２ｆを参照すると、排気サブシステム８０は、排気入口８２、排気入口ファン８３、機室内空気温度センサ８４、排気出口８５、排気出口バルブアセンブリ８６、機室内空気再循環入口８７、及び周囲空気入口バルブアセンブリ７４を含む。説明する実施例では、排気入口８２、排気入口ファン８３、及び機室内空気温度センサ８４は、Ｓ−７６型ヘリコプタの客室における乗客座席のアームレスト内に設けられており、入口ファン８３により機室内空気温度センサ８４付近での機室内空気の停滞が防止される。排気入口ファン８３は、システム制御装置１２に電気的に接続しており、システム制御装置１２は、排気入口ファン８３の運転、即ち機室内空気温度センサ８４を通過する機室内空気の流れを制御する。機室内空気温度センサ８４は、システム制御装置１２とも電気的に接続しており、機室内空気温度センサ８４は、機室内空気温度ＴCBNを示す電気信号をシステム制御装置１２に提供する。
排気出口８５は、Ｓ−７６型ヘリコプタの外部面に設けられており、ヘリコプタからヘリコプタを囲む周囲空気内へ機室内空気を排気することが可能となっている。説明する実施例では、排気出口８５は、Ｎ．Ａ．Ｃ．Ａ．型の排気口を含み、その形状によって排出出口８５は流体エゼクタとなる。ヘリコプタの外部面に沿った排出出口８５の形状は、低圧領域が形成されるような形状となっており、この低圧領域によって、排気サブシステム８０内の空気と排気出口８５における空気との間に圧力差が生じる。この圧力差によって、排気入口８２を通じて排気サブシステム８０に流入する機室内空気が、排気出口８５を通じてヘリコプタから排出される。排気出口バルブアセンブリ８６は、排気出口８５に近接して設けられており、排気出口８５を通じてヘリコプタから排出される機室内空気の流れを制御する。排気出口バルブアセンブリ８６は、排気出口バルブモータ８９と組み合わせて設けられた排気出口バルブ８８を含む。排気出口バルブモータ８９は、システム制御装置１２と電気的に接続しており、システム制御装置１２は、排気出口バルブ８８の開閉を制御する。排気出口バルブ８８が開いていると、機室内空気がヘリコプタより排出可能となり、排気出口バルブ８８が閉じていると、機室内空気がヘリコプタより排出されることが阻止されるとともに、この空気は、代わりに機室内空気再循環入口８７へと導かれる。
説明する実施例では、周囲空気入口バルブ７８が、機室内空気再循環入口８７と組合わさったバルブとしても機能するように、周囲空気入口バルブアセンブリ７４が配置されている。作動時は、周囲空気入口バルブ７８が周囲空気入口サブシステム７０に対して開いた位置となっている時には、周囲空気入口バルブ７８は、同時に、機室内空気再循環入口８７を通じて流れる機室内空気の流れを制限する。逆に、周囲空気入口バルブ７８が周囲空気入口サブシステム７０に対して閉じた位置となっている時には、周囲空気入口バルブ７８は、同時に、機室内空気が機室内空気再循環入口８７を通じて流れることを可能とする。周囲空気入口バルブ７８が後者の位置にあり、かつ排気出口バルブ８８が閉じた位置にある場合には、排気入口８２を通じて排気サブシステム８０に流入する機室内空気は、機室内空気再循環入口８７を通じて一次及び二次ダクト４２，５２へと再循環する。周囲空気入口バルブ７８が開いた位置にあり、かつ排気出口バルブ８８も開いた位置にある場合には、周囲空気が一次及び二次ダクト４２，５２に流入可能となり、機室内空気は、排気出口８５を通じてヘリコプタより排出される。上述したように、システム制御装置１２は、周囲空気入口バルブモータ７９及び排気出口バルブモータ８９の両方を制御しており、これにより、制御装置１２が、ヘリコプタに流入する周囲空気の流れ、及び機室内空気が一次及び二次ダクト４２，５２内へと再循環されるかもしくは排気出口８５を通じてヘリコプタより排出されるかに関して制御を行うことが可能となっている。
図２ｇを参照すると、補助暖房サブシステム９０は、補助ヒータ９１と、補助ヒータ調節バルブアセンブリ９２と、を含み、これらは、補助ヒータ調節バルブアセンブリ９２が補助ヒータへの熱いブリードエアの流れを調節するように、共に第２のブリードエア管路２６と組合わさって設けられている。補助ヒータ調節バルブアセンブリ９２の構造及び機能は、上述した調節バルブアセンブリ１００と同様である。補助ヒータ調節バルブアセンブリ９２は、システム制御装置１２と電気的に接続されており、システム制御装置１２は、補助ヒータ９１への熱いブリードエアの流れの制御を行う。補助ヒータ９１は、機室内空気入口９３、ブリードエア入口９４、及び補助ヒータ出口９５を含む。動作時には、熱いブリードエアがブリードエア入口９４を通じて補助ヒータ９１に流入するのに従って、機室内空気入口９３を通じて補助ヒータ９１に導かれる機室内空気と組み合わさってベンチュリ効果が生じ、機室内空気が熱いブリードエアの流れに混入してこの流れと混合される。この混合空気は、続いて、補助ヒータ出口９５を通じて機室へと導かれる。
図２ａ〜図２ｇに示した機室内温度自動制御装置１０内に配置された種々のセンサ５８，７６，８４から電気信号を受信すること、また、バルブ２８、調整バルブアセンブリ１００，９２、モータ７９，８９、及びファン６６，８３に種々の電気信号を送信することに加えて、制御装置１２には、図１に示した方法で使用する切換点温度の値が予めプログラムされている。切換点温度の関連性に関しては、以下でより詳しく説明するが、以下の表は、これらの各切換点温度の名称の省略形を示している。
0003999818.tif 000002
図１及び図２を参照して、本発明の特徴を含む航空機の機室内空気温度ＴCBNを自動制御するための方法を、上述したＳ−７６型ヘリコプタ用の機室内温度自動制御装置１０を用いて以下で例示的に詳しく説明する。以下で説明する方法のステップは、装置１０の種々のコンポーネントと組合わさって動作するシステム制御装置によって実行される。
ステップ２０２では、選択された機室内空気ＴCBN SELが、例えば、乗客による手動での入力によって決定され、機室内の所望空気温度となる。説明する実施例では、選択された機室内空気温度ＴCBN SELは、システム制御装置１２と電気的に接続された主制御パネル１６に入力される。判断点２０４では、システム制御装置１２によって、周囲空気温度センサ７６により検出された周囲空気温度と第一の周囲空気切換点温度ＴAIR SP1とが比較され、空調モード３００もしくは暖房モード４００を開始すべきか、または、一方のモード３００，４００から他方のモード３００，４００への切換えを行うべきかが判断される。第一の周囲空気切換点温度ＴAIR SP1の値は、予測される航空機の周囲条件及び運航条件を考慮してシステム制御装置１２に予めプログラムされ、空調モード３００と暖房モード４００との間の適切な切換点を提供する。
Ｓ−７６型ヘリコプタに関する実施例では、第一の周囲空気切換点温度ＴAIR SP1は、モード３００，４００のいずれのモードが実行されているかによって異なる。室外空気温度が上昇中であり、かつ暖房モード４００が既に実行されている場合には、空調モード３００は、約１１℃（５２°Ｆ）の第一の周囲空気切換点温度ＴAIR SP1で開始される。室外空気温度が下降中であり、かつ空調モード３００が既に実行されている場合には、暖房モード４００は、約７℃（４５°Ｆ）の第一の周囲空気切換点温度ＴAIR SP1で開始される。空調モード３００と暖房モード４００とに関するそれぞれの第一の周囲空気切換点温度ＴAIR SP1の間の約４℃（７°Ｆ）の差は、モードサイクリングを防止するための温度バッファとなる。言い換えると、第一の周囲空気切換点温度ＴAIR SP1の値が１つしかなければ、システム制御装置１２は、周囲温度の非常に小さい変化に応じて空調モード３００と暖房モード４００との間で連続的にサイクル即ち切り替わってしまう。
判断点２０４では、周囲空気温度が第一の周囲空気切換点温度ＴAIR SP1よりも大きければ、システム制御装置１２は、確実に空調モード３００を開始する。周囲空気温度が第一の周囲空気切換点温度ＴAIR SP1以下の場合には、システム制御装置１２は確実に暖房モードを開始する。適切なモード３００，４００の選択及び実行に続いて、処理は、戻りステップ２０６を介して判断点２０４に戻る。
図２ａ〜図２ｆ及び図３を参照して、空調モード３００を更に詳しく説明する。ステップ３０２では、システム制御装置１２は、周囲空気がヘリコプタに流入することを防止するとともに機内空気が再循環するように、空気入口バルブ７８及び排気出口バルブ８８を確実に閉じる。ステップ３０４では、システム制御装置１２は、コンプレッサ６２を確実に作動させて、蒸発器コイル６４に冷媒を送り込む。判断点３０６では、システム制御装置１２は、機室内空気温度センサ８４が検出した機室内空気温度ＴCBNと選択された機室内空気温度ＴCBN SELとを比較する。機室内空気温度ＴCBNが選択された機室内空気温度ＴCBN SELよりも低ければ、システム制御装置１２は、ステップ３１２，３１４，３１６を含む第一の冷房サブモード３１０を開始する。機室内空気温度ＴCBNが選択された機室内空気温度ＴCBN SEL以上であれば、システム制御装置１２はステップ３２２，３２４，３２６，３２８を含む第二の冷房サブモード３２０を開始する。機室内空気温度ＴCBNが選択された機室内空気温度ＴCBN SELよりも低い場合に空調サブモードを開始することは、直感に反するように感じられるかもしれないが、選択された機室内空気温度ＴCBN SELよりも機室内空気温度ＴCBNを高くしてしまうおそれのある周囲条件の影響をうち消すために第一の冷房サブモード３１０が必要となる。
適切な冷房サブモード３１０，３２０を選択した後に、空調モード３００は、ステップ３３０から出て、図１の戻りステップ２０６に入る。
次に、図２ａ〜図２ｆ及び図３、特に、第一の冷房サブモード３１０を参照する。ステップ３１２では、システム制御装置１２は、蒸発器ファン６６の速度を確実に低速に設定する。コンプレッサ６２が作動しており、かつ蒸発器ファン６６が低速に設定されているので、冷却空気の流れは、一次及び二次ダクト４２，５２内へと導かれる。ステップ３１４では、熱いブリードエアが第一のブリードエア管路２４に流入することができるように、システム制御装置１２は、ブリードエア遮断バルブ２８が確実に開く。上述したように、熱いブリードエアは、第一のブリードエア管路２４に接続されたバッフル５４を利用して二次ダクトに導かれる。熱いブリードエアは、二次ダクトに流入するのに従って、空調サブシステム６０によって二次ダクト５２に導かれる冷却空気と混合して実際の混合空気温度ＴMIX ACTを有する混合空気となる。二次ダクト温度センサ５８は、混合空気の温度を検出して実際の混合空気温度ＴMIX ACTを示す電気信号をシステム制御装置１２に送信する。
ステップ３１６では、熱いブリードエアが、調整バルブアセンブリ１００によって調整され、二次ダクト５２内の実際の混合空気温度ＴMIX ACTが以下の式によって定義される目標混合空気温度ＴMIX TRGTに近づけられる。
ｋ（ＴCBN SEL−ＴCBN）＋ＴCBN SEL  （１）
式１に示されているように、目標混合空気温度ＴMIX TRGTは、選択された機室内空気温度ＴCBN SELと等しい値に設定されない。機室内空気温度は、最終的に選択された機室内空気温度ＴCBN SELと等しくなることが望ましいが、目標混合空気温度ＴMIX TRGTを必ずしも選択された機室内空気温度ＴCBN SELと等しくする必要はない。機室内空気温度ＴCBNが二次ダクト５２に流入する混合空気の温度から主に影響を受ける場合には、機室を取り巻く混合空気の循環が、機室内空気温度ＴCBNを、選択された機室内空気温度ＴCBN SELと最終的に等しくなるように次第に変化させるので、目標混合空気温度ＴMIX TRGTは、選択された機室内空気温度ＴCBN SELに等しく設定されることが望ましい。しかし、前述したように、機室内空気温度ＴCBNは、一次ダクト４２から流出する冷却空気の温度、太陽放射による機室内の温度上昇、雲に覆われることによる機室内の温度低下、周囲空気の温度変化、及び航空機構造を通じた熱損失を含むいくつかの要因によって影響を受ける。従って、目標混合空気温度ＴMIX TRGTは、混合空気が機室内を循環するのに従って、機室内空気温度ＴCBNが選択された機室内空気温度ＴCBN SELに達するように定める必要がある。
式１では、温度を補償する項であるｋ（ＴCBN SEL−ＴCBN）は、機室内空気温度ＴCBNに影響を与える上記の要因を補償するために選択された機室内空気温度ＴCBN SELに加算される。この温度を補償する項では、選択された機室内空気温度ＴCBN SELから機室内空気温度ＴCBNが差し引かれ、その値にゲイン係数ｋが積算される。温度を補償する項の効果は、目標混合空気温度ＴMIX TRGTの値を拡大することで、機室内空気温度ＴCBNが選択された機室内空気温度ＴCBN SELにより速く到達するようにすることである。ゲイン係数ｋは、特に、補償項を増幅させることで、ヘリコプタや他の航空機が通常経験する機室内空気温度ＴCBNの動的な変化に対応して、目標混合空気温度ＴMIX TRGTを速く調節することができるようにする。Ｓ−７６型ヘリコプタに関する実施例では、ゲイン係数を３とした場合に補償項を最も適切に拡大することができることがわかった。迅速な調節の必要性は、従来の自動車及び住宅用の空調装置に比べて著しく重要である。自動車や住宅における周囲条件及び運転条件は、航空機に関連するものほど動的ではないので、自動車や自宅では、内部温度の調整を迅速に行う必要がない。
二次ダクト５２内の冷却空気の温度及び流量は、選択された蒸発器ファン速度に対して実質的に一定に保たれるので、実際の混合空気温度ＴMIX ACTを目標混合空気温度ＴMIX TRGTに近づけるためには、調整バルブアセンブリ１００を用いて二次ダクト５２に流入する熱いブリードエアの流れを調整する必要がある。しかし、熱いブリードエアの温度及び流量は、エンジン出力設定の直接の関数であるので、予め定められた調整バルブアセンブリ１００の不連続的な調整のみに基づいて実際の混合空気温度ＴMIX ACTの変化を予測することは大変難しい。
説明する実施例では、図３ａに示した混合ルーチン３１６ａを使用してステップ３１６を実行することができる。混合ルーチン３１６ａは、調整バルブアセンブリ１００ａを徐々に調整し、実際の混合空気温度ＴMIX ACTを目標混合空気温度ＴMIX TRGTに近づけるように機能する。判断点２１０では、システム制御装置１２が実際の混合空気温度ＴMIX ACTの値と計算された目標混合空気温度ＴMIX TRGTの値とを比較する。実際の混合空気温度ＴMIX ACTが目標混合空気温度ＴMIX TRGTよりも大きければ、システム制御装置１２は、ステップ２１１でソレノイド作動の比例バルブ１０４の電圧を１段階上げる。実際の混合空気温度ＴMIX ACTが目標混合空気温度ＴMIX TRGT以下であれば、システム制御装置１２は、ステップ２１２でソレノイド作動の比例バルブ１０４への電圧を１段階下げる。上述したように、ソレノイド作動の比例バルブ１０４の電圧がシステム制御装置１２によって上げられるかもしくは下げられると、ソレノイド作動の比例バルブ１０４内でプランジャ１０８が線形移動し、調整バルブ１０２を通って流れる熱いブリードエアの流量に影響を与える。混合ルーチン３１６ａは、出口ステップ２１３から出て、図３のステップ３３０に入る。
第一の冷房サブモード３１０、またこれに従って混合ルーチン３１６ａを何度も繰り返し実行することで、混合ルーチン３１６ａによって実際の混合空気温度ＴMIX ACTが目標混合空気温度ＴMIX TRGTに近づいていく。混合ルーチンが繰り返し実行される度に、実際の混合空気温度ＴMIX ACTだけでなく、機室内空気温度ＴCBNの変化に応じて目標混合空気温度ＴMIX TRGTも変化する点が重要である。従って、システム制御装置１２は、機室内空気温度センサ８４及び二次ダクト温度センサ５８からの読取り値を連続的に処理し、これに従って目標混合空気温度ＴMIX TRGTを再度計算して、この値を実際の混合空気温度ＴMIX ACTと比較する。
また、混合ルーチン３１６ａは、タービンエンジン２２の出力設定の変更によって引き起こされる実際の混合空気温度ＴMIX ACTの動的な変化に対応することもできる。混合ルーチン３１６ａの実行中に二次ダクト５２に流入する熱いブリードエアの温度または流量が変化した場合には、システム制御装置１２は、二次ダクト温度センサ５８より実際の混合空気温度ＴMIX ACTの変化を受信し、上述のようにソレノイド作動の比例バルブ１０４を作動させて実際の混合空気温度ＴMIX ACTを目標混合空気温度ＴMIX TRGTへと近づける。
図３で示したように、ステップ３１６の終了時には、空調モード３００は、ステップ３３０から出て、図１に示した戻りステップ２０６から本発明の方法が続けられる。
図２ａ〜図２ｆ及び図３を参照して第二の冷房サブモード３２０をより詳細に説明していく。ステップ３２２では、システム制御装置１２は、ブリードエア遮断バルブ２８を確実に閉じ、これにより、熱いブリードエアの流れがブリードエア管路２４，２６のいずれにも流入しないようにする。判断点３２４では、システム制御装置１２は、機室内空気温度ＴCBNと予めプログラムされた空調切換点温度ＴAC SPとを比較する。機室内空気温度ＴCBNが空調切換点温度ＴAC SPよりも高ければ、システム制御装置１２は、ステップ３２６で蒸発器ファン６６の速度を確実に高速に設定する。機室内空気温度ＴCBNが空調切換点温度ＴAC SP以下であれば、システム制御装置１２は、ステップ３２８で蒸発器ファン６６の速度を確実に中速に設定する。ステップ３２６，３２８では、ブリードエア遮断バルブ２８が閉じており、かつコンプレッサ６２が作動しているので、蒸発器ファン６６は、一次及び二次ダクト４２，５２に冷却空気の流れを供給する。ステップ３２６とステップ３２８との違いは、蒸発器ファン６６の速度、即ち冷却空気の流量である。
空調装置切換点温度ＴAS SPの値は、予測される航空機の周囲条件及び運航条件を考慮してシステム制御装置１２に予めプログラムされ、蒸発器ファン速度の中速と高速との間における適切な切換点を提供して、冷却空気の流量変化を生じさせる。Ｓ−７６型ヘリコプタに関する実施例では、空調切換点温度ＴAC SPの値は、蒸発器ファンの初速と機室内空気温度ＴCBNが上昇しているかもしくは低下しているかによって決まってくる。蒸発器ファンの初速が中速に設定されており、かつ機室内空気温度ＴCBNが上昇している場合には、高速に切り替わる空調切換点温度ＴAC SPは、選択された機室内空気温度ＴCBN SELに約３℃（６°Ｆ）を足した値である。蒸発器ファンの初速が高速に設定されており、かつ機室内空気温度ＴCBNが低下している場合には、中速に切り替わる空調切換点温度ＴAC SPは、選択された機室内空気温度ＴCBN SELに約２℃（３°Ｆ）を足した値である。
図３で示されているように、ステップ３２６もしくはステップ３２８の終了時には、処理は、ステップ３３０から空調モード３００を出て、図１で示される戻りステップ２０６から本発明の方法が引き続き実行される。
図２ａ〜図２ｇ及び図４を参照して、次に、暖房モード４００をより詳しく説明していく。ステップ４０１では、システム制御装置は、コンプレッサ６２を確実に停止させ、これにより、蒸発器コイル６４への冷媒の流れを停止する。ステップ４０２では、システム制御装置１２は、ブリードエア遮断バルブ２８を確実に開き、熱いブリードエアが第一及び第二のブリードエア管路２４，２６に流入可能となるようにする。判断点４０４では、システム制御装置１２は、機室内空気温度ＴCBNと第一の暖房切換点温度ＴHEAT SP1とを比較する。機室内空気温度ＴCBNが第一の暖房切換点温度ＴHEAT SP1よりも低ければ、システム制御装置１２は、ステップ４０６で蒸発器ファン６６の速度を確実に低速に設定する。機室内空気温度ＴCBNが第一の暖房切換点温度ＴHEAT SP1以上であれば、システム制御装置１２は、ステップ４０８で蒸発器ファン６６の速度を確実に高速に設定する。
第一の暖房切換点温度ＴHEAT SP1の値は、予測される航空機の周囲条件及び運航条件を考慮してシステム制御装置１２に予め設定され、蒸発器ファン速度の低速と高速との間における適切な切換点を提供し、これにより、周囲もしくは再循環空気の流れに変化を生じさせる。Ｓ−７６型ヘリコプタに関する実施例では、第一の暖房切換点温度ＴHEAT SP1の値は、蒸発器ファンの初速と機室内空気温度ＴＣＢＮが上昇しているかもしくは低下しているかによって決まってくる。蒸発器ファンの初速が低速に設定され、かつ機室内空気温度ＴCBNが上昇している場合には、高速に切り替わる第一の暖房切換点温度ＴHEAT SP1は、選択された機室内空気温度ＴCBN SELに約２℃（４°Ｆ）を足した値である。蒸発器ファンの初速が高速に設定され、かつ機室内空気温度ＴCBNが低下している場合には、低速に切り替わる第一の暖房切換点温度ＴHEAT SP1は、選択された機室内空気温度ＴCBN SELと等しくなる。
判断点４１０では、周囲空気の温度が第二の周囲空気切換点温度ＴAIR SP2と比較される。周囲空気温度が第二の周囲空気切換点温度ＴAIR SP2よりも低ければ、システム制御装置１２は、ステップ４１２で周囲空気入口バルブ７８及び排気出口バルブ８８を共に確実に閉じた位置とする。上述した通り、周囲空気入口バルブ７８及び排気出口バルブ８８が共に閉じている場合には、機室内空気は、機室内空気再循環入口８７を通じて再度循環する。
周囲空気温度が第二の周囲空気切換点温度ＴAIR SP2以上であれば、システム制御装置１２は、ステップ４１４で周囲空気入口バルブ７８及び排気出口バルブ８８を共に確実に開いた位置とする。上述の通り、周囲空気入口バルブ７８及び排気出口バルブ８８が共に開いた位置である場合には、周囲空気が、周囲空気入口７２を通じて航空機内に導かれるとともに排気出口８５を通じて航空機より排出される。
第二の周囲空気切換点温度ＴAIR SP2の値は、予測される航空機の周囲条件及び運航条件を考慮してシステム制御装置１２に予めプログラムされ、周囲空気入口バルブ７８及び排気出口バルブ８８の開放と閉鎖との間の適切な切換点を提供するとともに、結果として生じる周囲もしくは再循環空気の航空機内への導入量の変化も考慮している。Ｓ−７６ヘリコプタに関する実施例では、第二の周囲空気切換点温度ＴAIR SP2は、周囲空気入口バルブ７８及び排気出口バルブ８８の初期構成と周囲空気温度が上昇しているかもしくは低下しているかによって決まってくる。周囲空気入口バルブ７８及び排気出口バルブ８８が初期状態で共に閉じており、かつ周囲空気温度が上昇している場合には、周囲空気入口バルブ７８及び排気出口バルブ８８を開いた位置へと切り換える第二の周囲空気切換点温度ＴAIR SP2は、約２℃（３５°Ｆ）である。周囲空気入口バルブ７８及び排気出口バルブ８８が初期状態で共に開いており、かつ周囲空気温度が低下している場合には、周囲空気入口バルブ７８及び排気出口バルブ８８を閉じた位置へと切り換える第二の周囲空気切換点温度ＴAIR SP2は、約−４℃（２５°Ｆ）である。
ステップ４１６では、二次ダクト５２内の混合空気の実際の混合空気温度ＴMIX ACTが、式１で定義される目標混合空気温度ＴMIX TRGTに近づくように、調整バルブアセンブリ１００によって熱いブリードエアが調整される。
熱いブリードエアを調整して空気を混合する方法は、上述した空調モード３００の第一の冷房サブモード３１０において説明した方法と実質的に同じである。しかし、これらの２つの方法の間には、熱いブリードエアと混合される空気の性質に違いがある。上述した空調モード３００では、熱いブリードエアは、空調サブシステム６０からの冷却空気と混合され、混合空気となる。暖房モード４００では、熱いブリードエアと混合される空気の性質は、判断点４１０での結果によって異なる。周囲空気入口バルブ７８及び排気出口バルブ８８が共に閉じていれば、再循環する機室内空気が熱いブリードエアと混合され、混合空気が形成される。周囲空気入口バルブ７８及び排気出口バルブ８８が共に開いていれば、周囲空気が熱いブリードエアと混合され、混合空気となる。
判断点４１８では、機室内空気温度ＴCBNと第二の暖房切換点温度ＴHEAT SP2とが比較される。機室内空気温度ＴCBNが第二の暖房切換点温度ＴHEAT SP2よりも低ければ、システム制御装置１２は、ステップ４２０で補助暖房サブシステム９０を確実に作動させる。補助暖房サブシステム９０を確実に作動することに加えて、Ｓ−７６ヘリコプタに関する実施例の場合には、機室内空気温度ＴCBNが選択された機室内空気温度ＴCBN SELよりも約２℃（３°Ｆ）以上低ければ、システム制御装置１２は、補助ヒータ調整バルブアセンブリ９２に適切な電圧を送ることで補助ヒータ９１への熱いブリードエアの流れを調整する。上述した調整バルブアセンブリ１００を通じて熱いブリードエアを調整する方法と同様に、システム制御装置１２から補助ヒータ調整バルブアセンブリ９２に送られる電圧の段階は、所望の機室内空気温度ＴCBNの調整値に従って増加もしくは減少する。機室内空気温度ＴCBNと選択された機室内空気温度ＴCBN SELとの差が２℃（３°Ｆ）よりも小さい点まで機室内空気温度ＴCBNが上昇すると、システム制御装置１２は、補助ヒータ調整バルブアセンブリ９２の設定を固定し、機室内へ流入する熱いブリードエアの流量がそれ以上変化しないようにする。
機室内空気温度ＴCBNが第二の暖房切換点温度ＴHEAT SP2以上であれば、システム制御装置１２は、ステップ４２２で補助暖房サブシステム９０を確実に停止させる。第二の暖房切換点温度ＴHEAT SP2の値は、予測される航空機の周囲条件及び運航条件を考慮してシステム制御装置１２に予めプログラムされ、熱いブリードエアを利用して機室に更に暖房を供給するための適切な切換点を提供する。
図４で示されているように、ステップ４２０もしくはステップ４２２の終了時には、処理は、ステップ４２４から暖房モードを出て、図１に示される戻りステップ２０６から本発明の方法が引き続き実行される。
他の実施例では、本発明の方法を実行するために種々の装置を使用することができる。また、他の実施例では、ダクト、ファン、及びバルブの数、配置、及び作動特性を、Ｓ−７６ヘリコプタの実施例について開示したものから変更してもよい。更に、他の実施例では、所望の混合空気温度を得るために、熱いブリードエア、冷却空気、周囲空気、及び再循環機室内空気の流量及び温度を、ファンやバルブの種々の構成を用いて調整することができる。また、更に、開示した実施例では、システム制御装置が装置の運転を電気的に制御しているが、他の実施例では、電気的、機械的、電気機械的、または油圧式の装置の種々の組み合わせを用いて装置を運転及び制御することができる。
他の実施例では、それぞれの装置の動作必要条件を考慮して切換点温度を選択することができる。いくつかの実施例では、切換点温度は、予めプログラムするか、手動で入力するか、もしくはシステム制御装置によって動的に変更することができる。また、いくつかの実施例では、機室内温度を自動制御するシステムは、自動及び手動の両方の温度制御モードを有するより大きな航空機用の冷暖房システムのコンポーネントであってもよい。この実施例では、自動温度制御モード中に、特定の手動冷暖房モードを作動させることによって手動冷暖房モードを優先させることができる。
本発明が上述した全ての目的を満たすことは、当業者には明らかである。当業者は、本明細書を参照して、上記のような広い範囲で種々の変更、同等なものや本発明の他の種々の構成の代用を行うことができる。よって、本発明に与えられる保護は、付随する請求項及びそれと同様の記載に含まれる定義によってのみ限定されるものである。
【図１】
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【図３ａ】
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【図２】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図２ｅ】
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【図２ｆ】
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【図２ｇ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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