(57)【要約】      （修正有）【課題】サイズを低減すると同時に、乗客及び乗員に対して高い快適性を保証できる航空機用の低圧空気混合・分配システムを提供する。【解決手段】タンク２内でキャビン内の空気を調節して、出口ダクト４における空気流が均一な室温となるようにするために、航空機キャビンからの温風流用の少なくとも１つの入口ダクト３ａと、航空機の外部から取り込まれ、圧力及び温度に関して調節される冷気流用の少なくとも１つの入口ダクト３ｂとからの流れを流体の上方への旋回移動を生成するように混合させ、混合を増幅させる手段５を少なくとも１つ備え、該手段は、タンクの中心線と同一線上にある少なくとも１つの入口ダクトの形態を取り、且つタンクの下部に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク（２）から構成される空気流混合装置（１）であって、
中心線を有すると共に、出口における温度を確実に均一にするために前記タンク内で流体の上方への旋回移動を生成するように構成される入口ダクト（３）及び出口ダクト（４）が設けられ、
流体混合を増幅させる手段（５）を少なくとも１つ備えることを特徴とする空気流混合装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの流体混合を増幅させる手段（５）は、前記タンク（２）の前記中心線と同一線上にあるか又は実質的に同一線上にあるように、前記タンクの下部に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の空気流混合装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの流体混合を増幅させる手段（５）は、少なくとも１つの入口ダクト（３ｃ）であり、該少なくとも１つの入口ダクト（３ｃ）は、その近位端を部分的に閉塞する手段（６）を少なくとも１つ備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の空気流混合装置。
【請求項４】
前記部分的に閉塞する手段（６）は、前記入口ダクト（３ｃ）の壁の一部又は少なくとも１つの別個の物理的部材（７）を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気流混合装置。
【請求項５】
前記物理的部材（７）は、前記入口ダクト（３ｃ）の前記近位端に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気流混合装置。
【請求項６】
前記物理的部材（７）は、前記入口ダクト（３ｃ）の前記近位端の直径、弦、及び／又は少なくとも２つの別個の半径方向に沿って配置されることを特徴とする、請求項４又は５に記載の空気流混合装置。
【請求項７】
前記物理的部材（７）は、前記入口ダクト（３ｃ）の長さ及び／又は高さ全体にわたって配置されることを特徴とする、請求項４に記載の空気流混合装置。
【請求項８】
前記入口ダクト（３ｃ）は、少なくとも１つの調整可能な閉止手段を備えることを特徴とする、請求項３〜７のいずれか一項に記載の空気流混合装置。
【請求項９】
前記タンク（２）は、円筒形、長方形、卵型、球形、又は台形であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の空気流混合装置。
【請求項１０】
前記タンク（２）は、レーキ、ダイアフラム、ファン、及び／又は加速器のような、内部に追加の補助的装置を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の空気流混合装置。
【請求項１１】
航空学、特に航空機の空調用、陸上交通、特にエンジン用、又は物理学、特に熱交換器用に用いられることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空気流混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空学、陸上交通、及び／又は物理学の分野に適用可能であるガス状流体混合装置に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、航空機用の低圧空気混合・分配システムを提供することを意図する。
【背景技術】
【０００３】
一般的には、混合装置は、その中心線に対して下部に４つの入口と、上部にいくつかの出口とを有する混合タンクから構成される。
【０００４】
このタイプの混合装置は、例えば、航空機内の快適さが一定レベルであるように、キャビン内において空調用に均一な周囲温度の空気流を得るために、例えば上記航空機のキャビンからの温風流を、航空機の外部から取り込まれ、次いで圧力及び温度に関して調節される冷気流と混合するのに使用される。
【０００５】
より正確には、そのような装置の空気流入口は一般的に、タンク内の流体の旋回移動を生成するためにタンクの壁に対して接線方向である。
【０００６】
混合装置は、当該混合装置の異なる出口から出る空気温度の均一な分布と、最小限の流体損失ヘッドと、低雑音とのような、いくつかの特定の及び不可欠な技術的特徴に適合する必要がある。
【０００７】
さらに、混合装置は、例えば、入口及び／又は出口に位置付けられるファンの故障のとき、又はその出口のうちの１つが詰まった場合に、その不可欠な特徴の作用を維持することができなくてはならない。
【０００８】
米国特許第４５１７８１３号明細書は、空気流の加速度的な熱混合を提供すると共に、温風流と冷気流との接触に起因して生じる水凝縮及び／又は氷粒子の回復を可能にする空気混合装置を有する、航空機キャビンの空調システムに関する。
【０００９】
欧州特許第０８０８２７３号明細書は、水分離器を有する空気混合装置を備えた、航空機キャビンの空調用の除湿空気を給送するシステムと、そのような空気を供給する環境制御システムとを開示している。このシステムは、最初は湿気が充満しているキャビンからの温まった使用済み空気を混合室へ向けて流すように構成される温風ダクト手段と、調節された空気を同じ混合室へ流す冷気ダクト手段と、混合室から湿気を集めて除去する収集手段と、除湿され合流した気流をキャビンへ向けるマニフォルド手段とを含む。
【００１０】
欧州特許第１１８８６６６号明細書は、間に密閉されたパーテーションを画定する加圧領域又は非加圧領域において使用するように適合され得る航空機の空調システム及び方法を示している。より詳細には、この空調システムは、空気流を渦流させるように設計された空力的な閉止弁及び混合装置を有する。
【００１１】
現行のシステムの欠点は、第１に、タンク内の流動形態に関し、第２に、それらのサイズに関する。
【００１２】
その理由は、公知の混合装置は嵩張り、騒音が生じることもあるためであり、また、これらの混合装置の幾何学的形状及び伴う流動形態によって、かなりの損失ヘッドにつながり、供給ファンのサイズを大きくすることが必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明による混合装置は、サイズを低減すると同時に、例えば航空機に搭乗している乗客及び乗員に対して高い快適性を保証することによって、従来技術の欠点をなくす。本発明による混合装置によって、低圧混合室の空気、温度及び音響の性能を最適化することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上述の欠点を改善することを目的とし、そのために、空気のようなガス状流体を混合するタンクを備えた混合装置であって、中心線を有すると共に、出口における温度を確実に均一にするためにタンク内で流体の上方への旋回移動を生成するように構成される入口ダクト及び出口ダクトが設けられ、流体混合を増幅させる手段を少なくとも１つ有することを特徴とする装置から混合構成される。
【００１５】
流体混合を増幅させる手段は、タンクの中心線と同一線上にあるか又は実質的に同一線上にあるように当該タンクの下部に配置されるのが好ましい。以下の説明において、「下部」及び「上部」という用語は、タンクの拡大延長部に沿って互いに対向して位置付けられ、それに従ってタンクの垂直方向組み立て位置に配置されることになるタンクの部分を形容する形容詞として使用される。
【００１６】
有利には、流体混合を増幅させる手段は、少なくとも１つの入口ダクトであり、少なくとも１つの入口ダクトは、その近位端を部分的に閉止する手段を少なくとも１つ備える。
【００１７】
実際には、部分的に閉塞する手段は、入口ダクトの壁の一部、又は少なくとも１つの別個の物理的部材から構成されてもよい。
【００１８】
より正確には、物理的部材は、入口ダクトの近位端に配置され、入口ダクトの近位端の直径、弦、及び／又は少なくとも２つの別個の半径方向に沿って位置付けられてもよい。
【００１９】
代替的には、物理的部材は、入口ダクトの長さ及び／又は高さ全体にわたって配置されてもよい。
【００２０】
さらに、入口ダクトは、少なくとも１つの調整可能な閉止手段を備える。
【００２１】
本発明による混合装置は、円筒形、長方形、卵型、球形、又は台形のタンクを有してもよい。
【００２２】
有利には、タンクは、レーキ、ダイアフラム、ファン、及び／又は加速器のような、内部に追加の補助的装置を備える。
【００２３】
本発明は、添付の図面を参照することによって、決して限定的ではない本発明の例示的な例に関連して、以下の説明に照らして明確に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明による混合装置は、例えば温度を均一に調節しながら、航空機の全ての低圧システムに空気を給送するのに使用される混合装置に関する。
【００２５】
図１は、本発明による混合装置の前方の部分概略図である。
【００２６】
混合装置１は概して、中心線を有するタンク２を備え、タンク２内で旋回移動を生成するように構成された入口ダクト及び出口ダクトが設けられている。
【００２７】
好ましくは、本発明による混合装置１のタンク２は、出口における温度を確実に均一にするためにタンク２内で流体の上方への旋回移動を生成するように構成された、中心線に対して下部にある入口ダクト３と、上部にある出口ダクト４とを有している。
【００２８】
このように、タンク２は、
キャビン内の空気を調節して、出口ダクト４における空気流が均一な室温となるようにするために、
航空機キャビンからの温風流用の少なくとも１つの入口ダクト３ａと、
航空機の外部から取り込まれ、圧力及び温度に関して調節される冷気流用の少なくとも１つの入口ダクト３ｂと
からの流れを混合することを可能にする。
【００２９】
流入する空気流を最良の方法で混合するために、タンク２内で流体の旋回移動を生成して、内部において必要とされる流体の動きに従って入口ダクト３を構成することが必要である。
【００３０】
好適な構成によると、いくつかの入口ダクトは、上記旋回移動を生成するように、タンク２の壁に対して実質的に接線方向である。
【００３１】
好ましくは、入口ダクトは、タンク２の壁に対して接線方向から垂直方向の範囲の角度に配置してもよい。
【００３２】
代替的に、入口ダクト３及び出口ダクト４は、可変的な向き（タンク２の中心線に対して必要な角度）を有していてもよい。
【００３３】
好適には、入口ダクト３及び出口ダクト４は、それら（入口及び入口）の間で、他のもの（入口及び出口）に対して可変的である高さに配置される。
【００３４】
好ましくは、入口ダクト３及び出口ダクト４の数、構成及び幾何学的形状は可変である。
【００３５】
入口ダクト３及び／又は出口ダクト４は、タンク２の中心線に対して互いに対称であってもよい。
【００３６】
好ましくは、タンク２は、温風流及び冷気流用である、同じ数の入口ダクト３を両側に有する。
【００３７】
代替的には、タンク２の片側には奇数個の入口ダクト３があり、他方の側には偶数個の入口ダクト３があってもよい。
【００３８】
別の構成によると、タンク２は、中心線に対して、片側のみに温風用の入口ダクト３ａを有し、反対側に冷気流用の入口ダクト３ｂを有していてもよい。
【００３９】
オリフィス、入口ダクト３及び出口ダクト４の断面、直径及び寸法も可変であり、混合装置１に必要とされる排出量に依存する。
【００４０】
全ての入口ダクト３及び出口ダクト４は、閉止することができるか、又はそれらの排出量は、弁、プラグ、又はそれ自体公知であるタイプの他の任意の手段のような少なくとも１つの調整可能な閉止手段によって調節することができる。
【００４１】
タンク２は、好ましくは円筒形であるが、長方形、卵型、球形、台形等であってもよい。
【００４２】
流動形態及びタンク２内で達成される温度の混合の質は、
本発明による混合装置１の入口ダクト３と、同様に混合装置１の出口ダクト４との方向及び／又は幾何学的形状の特徴と、
混合装置１のタンク２内の流体の動きと、混合装置１の内壁付近に位置付けられる固定旋回構造体との相互作用と
に依存する。
【００４３】
本発明による混合装置は、幾何学的形状（入口ダクト及び出口ダクトの寸法及び数）が変更されているか又は変更されていない混合装置のサイズを最適化することを可能にする。
【００４４】
よって、本発明による混合装置は、タンク２のサイズ、したがって混合装置１のサイズを縮小するために、少なくとも１つの流体混合を増幅する手段５、すなわち流体混合を最適化又は加速する手段が設けられたタンク２を備えている。
【００４５】
図１に示されるように、本発明による混合装置は、タンク２の壁に対して接線方向及び水平方向である入口ダクト３を備えることが好ましい。
【００４６】
図２〜図４は、本発明による混合装置の前方の部分図である。
【００４７】
少なくとも１つの流体混合を増幅させる手段５は、タンク２の外部／内部と連通する少なくとも１つの追加の手段である。
【００４８】
有利には、少なくとも１つの追加の手段は、タンク２内の上方への旋回流と同一線上にあるか又は実質的に同一線上にある、すなわちタンク２内の上方への旋回流と同じ線に沿うように、タンク２の下部に位置付けられる少なくとも１つの特定の追加の入口ダクト３ｃの形態を取る。
【００４９】
実質的に同一線上にあるという用語は、タンク２の中心線に対する少なくとも１つの特定の入口ダクト３ｃの角度のずれが、１度から数十度であることを意味する。
【００５０】
そのように、タンク２の底面に配置された少なくとも１つの同一線上の入口ダクト３ｃによって、タンク２の中心線に対して軸方向であるように流体を流入させることができる。
【００５１】
例示的な例として、同一線上の入口ダクト３ｃ及びタンク２は、タンク２の中心線に対して垂直に配置される。
【００５２】
有利には、上記少なくとも１つの同一線上の入口ダクト３ｃは、流入する空気流を部分的に閉塞する手段又は閉止する手段６を少なくとも１つ備える。
【００５３】
例えば、より詳細には、その目的のために設けられたタンク２のオリフィス３ｄと協働するようになっている少なくとも１つの同一線上の入口ダクト３ｃは、流入する空気流を部分的に閉塞するか又は閉止する手段６をその近位端に少なくとも１つ備える。
【００５４】
入口ダクト３ｃの近位端は、タンク２の壁に最も近い端を意味し、遠位端は、タンク２の壁から最も遠い端である。
【００５５】
「部分的に閉塞する手段」とは、（タンク２のオリフィス３ｄと協働するようになっている）入口ダクト３ｃの近位端を閉塞するか、分割するか、仕切るか若しくは分画する閉塞物又は部材、或いは同一線上の入口ダクト３ｃ自体を、縦方向及び／又は高さに沿って分画する閉塞物を意味する。
【００５６】
同一線上の入口ダクト３ｃは、少なくとも１つの調整可能な閉止手段（図示しないが、それ自体公知のタイプのもの）によって閉止するか又は調節してもよい。
【００５７】
これらの同一線上の入口ダクト３ｃのうちの少なくとも１つの構成は、流動形態の変更を可能にして、本発明による混合装置の高さを公知のタイプの混合装置の高さに対して少なくとも４０％低減することを可能にする少なくとも１つの部分的に閉塞する手段６を備える。
【００５８】
タンク２の壁に対して実質的に接線方向である（したがって、少なくとも１つの同一線上の入口ダクト３ｃに対して垂直である）少なくとも１つの別の入口ダクト３を備えた少なくとも１つの同一線上の入口ダクト３ｃの位置において、少なくとも１つの部分的に閉塞する手段６によって生成される流体の動きは、混合装置１のタンク２内において流体が回転する少なくとも２つの源となり、したがってその空気、温度、及び均一な音響の性能を改善する。
【００５９】
流体の動きは、回転の少なくとも２つの極の存在を特徴とする旋回効果を有する。そのように、タンク２の内壁近くに位置付けられる固定旋回構造体は、縮小するか又はなくなる。
【００６０】
タンク２内で発生するこの現象は、得られる流出空気流の温度が均一になると同時に、タンク２の容積及びサイズが縮小して混合装置１のサイズが縮小するように、流入空気流の混合及び熱交換を最適化するのに用いられる。
【００６１】
少なくとも１つの同一線上の入口ダクト３ｃ及び少なくとも１つの部分的に閉塞する手段６の直径、断面、寸法並びに幾何学的形状は可変であり、混合装置１の想定される構成及び作用に依存する。
【００６２】
上記少なくとも１つの部分的に閉塞する手段６を備えた少なくとも１つの同一線上の入口ダクト３ｃは、可変的に配置され、すなわち、タンク２の底面の全面に位置付けられてもよい。換言すると、少なくとも１つの流体混合を増幅する手段５は、タンク２の底面において変位し得ると同時に、常にタンク２と同一線上にある。
【００６３】
有利には、少なくとも１つの流体混合を増幅する手段５は、タンク２の中心線に対して可変な方向を有してもよい。
【００６４】
図５及び図６は、本発明による混合装置の部材の部分斜視図である。
【００６５】
例えば、同一線上の入口ダクト３ｃは、その壁の一部によって部分的に閉塞され得る。これは、その端の部分を閉塞することができるそれらの特定の幾何学的形状、それらの断面、特定の端、構成、又はそれ自体公知であるタイプの少なくとも１つの別個の内部の物理的部材７があるためである。
【００６６】
代替的には、少なくとも１つの部分的に閉塞する手段６は、実質的に平行６面体若しくは卵型の形状であるダイアフラム又は内部の物理的部材７の形態で表され得る。
【００６７】
別の代替形態によると、少なくとも１つの同一線上の入口ダクト３ｃに含まれる少なくとも１つの部分的に閉塞する手段６は、長方形の断面を有するのが好ましい。
【００６８】
有利には、同一線上の入口ダクト３ｃは、いくつかの種類の部分的に閉塞する手段、すなわち、同一線上の入口ダクト３ｃの端の直径、入口ダクトの少なくとも１つの弦、及び／又は、近位端、端の少なくともいくつかの部分、若しくは上記同一線上の入口ダクト３ｃ自体の、少なくとも２つの別個の半径方向（例えば直径を形成しないが、４分割の２つ分である）を占有する断面を有する閉塞物又は閉塞する手段６を備え得る。
【００６９】
代替的に、少なくとも１つの部分的に閉塞する手段６は、同一線上のダクト３ｃの長さ全体、高さ全体及び／又は断面にわたって配置される物理的部材７の形態を取ってもよい。
【００７０】
同一線上の入口ダクト３ｃの部分的な閉塞物の構成及び数は、本発明による混合装置の必要とされる空気排出量及び必要とされるサイズに依存する。
【００７１】
少なくとも１つの部分的に閉塞する手段６を備えた少なくとも１つの軸方向の入口ダクト３ｃを備える本発明による混合装置の構成は、入口ダクト３ｃに対して垂直であるか又は実質的に垂直である他の入口ダクト３の構成によって、タンク２の寸法を縮小しつつも、熱交換及び流体交換の最適化を可能にする、タンク２の内壁付近に位置付けられた固定旋回構造体と相互作用する二重回転極を生じさせる。
【００７２】
実質的に垂直であるという用語は、タンク２の中心線に対して少なくとも１つの特定の入口ダクト３ｃの角度のずれが、１度から数十度の範囲の角度であることを意味する。
【００７３】
さらに、本発明による混合装置は、航空交通及び／又は陸上交通の、特にサイズ及び音響に関しての制約に適合できるようにする。
【００７４】
さらに、少なくとも１つの部分的に閉塞する手段６を備えた少なくとも１つの同一線上の入口ダクト３ｃを備える本発明による混合装置は、損失ヘッドを低減する（最大２０％）ことを可能にし、これは、タンク２の入口部分及び出口部分間のエネルギー節約につながり、したがって供給電力が少なくなる。また、騒音も低減される。
【００７５】
さらにまた、混合装置１は、タンク内で生成される音響出力を低減することを可能にする。
【００７６】
少なくとも１つのレーキ及び／又は乱流ダイアフラム（図示しないがそれ自体公知のタイプのもの）のような、追加の補助的な接続機構をタンク２内に設けてもよい。
【００７７】
代替的には、少なくとも１つのファン及び／又は流体加速器を、流体速度を増すために入口ダクト３及び／又はタンク２の内壁近くに設けてもよい。
【００７８】
さらに、タンク出口における荷重が変更される場合、流体特性及び熱特性は変わらないままである。
【００７９】
したがって、本発明による混合装置は、例えば、その寸法及び同様にその質量、並びに空気、温度、音響及び出力の性能に関して従来技術の低圧空気分配システムの公知の欠点を効果的に低減しつつ、航空機内の空気の調節を可能にする。
【００８０】
有利には、得られる混合物の品質は、少なくとも１つの同一線上の入口ダクトの閉塞物、及び同様に接線方向又は実質的に接線方向の入口と少なくとも１つの同一線上の入口ダクトとの間の分配速度に応じて変わる。
【００８１】
代替的には、本発明による混合装置は、別のタイプの流体を混合することができ、且つ例えば陸上交通業界（内燃機関）において、又は物理学における特に熱交換器用に用いられることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明による混合装置の前方の部分概略図である。
【図２】本発明による混合装置の前方の部分図である。
【図３】本発明による混合装置の前方の部分図である。
【図４】本発明による混合装置の前方のブブン図である。
【図５】本発明による混合装置の部材の部分斜視図である。
【図６】本発明による混合装置の部材の部分斜視図である。
【図１】
2009145036.tif 000003
【図２】
2009145036.tif 000004
【図３】
2009145036.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2009145036.tif 000008
【外国語明細書】
2009145036.tif 000009
2009145036.tif 000010
2009145036.tif 000011
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