(57)【要約】  航空機キャビン（１２）の空調システム（１０）は中央混合機（１６）に所望の低温の空気を供給するために、前記中央混合機（１６）に接続された空調ユニットを有する。第一再循環システム（１８）は、前記第一航空機キャビン区域（１２ａ）から排気を取り除くように設計され、排気を第一航空機キャビン区域（１２ａ）から前記中央混合機（１６）に導くために、前記中央混合機（１６）に接続される。前記第二再循環システム（２４）は、前記第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から排気を取り除くように設計され、排気を第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から局所混合機（２０，２２）に導くために、前記局所混合機（２０，２２）に接続される。局所混合機（２０，２２）は、混合された空気を中央混合機（１６）から局所混合機（２０，２２）へ供給するために中央混合機（１６）に接続される。第二再循環システム（２４）は、冷却ユニット（２８）を有し、該冷却ユニットは、第二再循環システム（２４）における第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から取り除かれた再循環空気の流れの方向に関して、局所混合機（２０，２２）の上流に配置され、第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から取り除かれた再循環空気を所望の温度に冷却するように設計される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央混合機（１６）に所望の低温の空気を供給するために前記中央混合機（１６）に接続された空調ユニット（１４ａ，１４ｂ）と、
第一航空機キャビン区域（１２ａ）から再循環空気を取り除くように設計され、該再循環空気を前記第一航空機キャビン区域（１２ａ）から前記中央混合機（１６）に導くために、前記中央混合機（１６）に接続された第一再循環システム（１８）と、
第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から再循環空気を取り除くように設計され、該再循環空気を前記第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から第一及び第二局所混合機（２０，２２）へ導くために、前記第一及び第二局所混合機（２０，２２）に接続された第二再循環システム（２４）とを有し、該第一及び第二局所混合機（２０，２２）は、混合された空気を前記中央混合機（１６）から前記第一及び第二局所混合機（２０，２２）へ供給するために前記中央混合機（１６）にそれぞれ接続されている航空機キャビン（１２）の空調システム（１０）であって、
前記第二再循環システム（２４）は、前記第二航空機キャビン区域（１２ｂ）に接続された中央再循環空気除去ダクト（３０）と前記第一局所混合機（２０）とを接続する第一再循環空気分配ダクト（３２）と、
前記中央再循環空気除去ダクト（３０）と前記第二局所混合機（２２）とを接続する第二再循環空気分配ダクト（３８）と、
前記第二再循環システム（２４）内における前記第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から取り除かれた前記再循環空気の流れの方向に関して、前記第一局所混合機（２０）の上流にある前記第一再循環空気分配ダクト（３２）に配置され、及び／又は、前記第二再循環システム（２４）内における前記第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から取り除かれた前記再循環空気の流れの方向に関して、前記第二局所混合機（２２）の上流にある前記第二再循環空気分配ダクト（３８）に配置される少なくとも一つの冷却ユニット（２８）を有し、該冷却ユニットは、前記第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から取り除かれた前記再循環空気を所望の温度に冷却するように設計されたものであることを特徴とする空調システム。
【請求項２】
前記冷却ユニット（２８）は航空機の既存の冷却システムにより冷却エネルギーが供給されるように設計され、又は独立した冷却システムとして構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
空調ユニット（１４）を用いて所望の低温の空気を発生させる工程と、
前記空調ユニット（１４）によって発生した空気を中央混合機（１６）に供給する工程と、
第一再循環システム（１８）を用いて第一航空機キャビン区域（１２ａ）から再循環空気を取り除く工程と、
前記第一再循環システム（１８）によって前記第一航空機キャビン区域（１２ａ）から取り除かれた空気を前記中央混合機（１６）に導く工程と、
第二再循環システム（２４）を用いて第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から再循環空気を取り除く工程と、
前記第二再循環システム（２４）によって前記第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から取り除かれた空気を第一及び第二局所混合機（２０，２２）に導く工程と、
混合された空気を前記中央混合機（１６）から前記第一及び第二局所混合機（２０，２２）へと供給する工程とを有する航空機キャビン（１２）の空調方法であって、
前記第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から取り除かれた前記再循環空気は、前記第二航空機キャビン区域（１２ｂ）に接続された中央再循環空気除去ダクト（３０）と前記第一局所混合機（２０）とを接続する第一再循環空気分配ダクト（３２）を通って、前記第一局所混合機（２０）へ供給され、かつ、前記中央再循環空気除去ダクト（３０）と前記第二局所混合機（２２）とを接続する第二再循環空気分配ダクト（３８）を通って前記第二局所混合機（２２）へ供給されることを特徴とし、さらに、前記第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から取り除かれた前記再循環空気は、前記第一及び／又は前記第二局所混合機（２０，２２）へ供給される前に、前記第二再循環システム（２４）の少なくとも一つの冷却ユニット（２８）により所望の温度に冷却され、該冷却ユニット（２８）は、前記第二再循環システム（２４）内における前記第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から取り除かれた前記再循環空気の流れの方向に関して、前記第一局所混合機（２０）の上流にある前記第一再循環空気分配ダクト（３２）に配置され、及び／又は、前記第二再循環システム（２４）内における前記第二航空機キャビン区域（１２ｂ）から取り除かれた前記再循環空気の流れの方向に関して、前記第二局所混合機（２２）の上流にある前記第二再循環空気分配ダクト（３８）に配置されることを特徴とする空調方法。
【請求項４】
前記冷却ユニット（２８）は前記航空機の既存の冷却システムにより冷却エネルギーが供給され、又は、独立した冷却システムとして構成されることを特徴とする請求項３に記載の空調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、公知のシステム及び方法と比べて改良された冷却能力を実現する航空機キャビンの空調システム及び空調方法に関する。
【０００２】
現在の旅客機のキャビンは、通常、航空機が飛行中及び地上にあるときの両方で航空機自身の空調システムを用いて空気調節される。例えば、航空機の翼の付け根部分に配置される航空機の空調システムの空調ユニットには、エンジンコンプレッサー又は補助パワーユニットコンプレッサーから得られ、その空調ユニット内で所望の低温に冷却されるブリードエアーが供給される。必要ならば、空調ユニットは航空機キャビンを暖めるための暖かい空気を運ぶこともできる。航空機の空調システムの空調ユニット内で冷却された空気は、該空気と航空機キャビンから吸い出された再循環空気とが混合される混合機内に導かれる。混合機内で発生し、空調ユニットより供給された低温の新鮮な空気と航空機キャビンから吸い出された再循環空気とからなる混合された空気は、最終的に航空機キャビンの空調のために航空機キャビン内に導かれる。
【０００３】
胴体の幅が広い航空機、特に航空機の全長にわたり広がる二つの客室デッキを有する胴体の幅が広い航空機では、例えば特許文献１に記載され、航空機キャビンから再循環空気を吸い出すための二つの再循環システムを有する空調システムが現在使われている。低圧再循環システムはキャビンの上部デッキ区域から空気を引き出し、一方で高圧再循環システムはキャビンの中央デッキ区域から空気を引き出す機能を果たす。高圧再循環システムによりキャビンの中央デッキ区域から取り除かれた再循環空気は航空機の空調システムの中央混合機に吹き込まれる。対照的に、低圧再循環システムにより上部デッキ区域から吸い出された空気は、中央混合機で予め混合された空気、すなわち空調ユニットにより供給された低温の新鮮な空気とキャビンの中央デッキ区域からの再循環空気とからなる混合空気が送り込まれた局所混合機に供給される。その局所混合機内で発生し、中央混合機からの予め混合された空気とキャビンの上部デッキ区域からの再循環空気とからなるこの混合空気は、最終的に航空機キャビンの空調のために使われる。特に、空気は中央デッキ区域に配置された局所混合機からキャビンの中央デッキ区域へ導かれ、一方で空気は上部デッキ区域に配置された局所混合機からキャビンの上部デッキ区域へ吹き込む。
【０００４】
現在の旅客機では、航空機自身の空調システムの設計は、通常、用途特異的な冷却要求に適合される。結果として、冷却要求が増大した場合には、航空機の空調システムの冷却能力もそれに相応して増大しなければならない。冷却能力の増大は空調ユニットを補強することにより達成されることができる。しかしながら、補強された、結果としてより高能力の空調ユニットは、追加のコスト、追加の重量、及び航空機内の限られた取付スペースに統合されることに関する問題を生じる。さらに、空調ユニットの能力は、空調ユニットに供給されたエンジンブリードエアーの温度及び圧力に実質的に依存するので、航空機が地上にあるときに処理空気の空調ユニットへの供給を確保する補助パワーユニットコンプレッサーの能力も増大させなければならない。しかしながら、補助パワーユニットコンプレッサーの能力の増大は、やはり、追加のコスト、追加の重量、及び統合問題、又は少なくともコンプレッサーの耐用年数の顕著な減少を生じる。最後に、空調ユニットの補強は、例えば再循環送風機やダクトシステムなどの更なる航空機のコンポーネント及びシステムに適合する必要があると思われ、追加のコスト、追加の重量、及び統合問題がもう一度生じる結果となるだろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ特許公開公報ＤＥ４４２５８７１Ｃ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は公知のシステム及び方法と比べて改良された冷却能力が実現され、空調ユニットの補強に関する上述の欠点を回避できる航空機キャビンの空調システム及び空調方法を示すことを目的とする。
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴を有する航空機キャビンの空調システムと、請求項６の特徴を有する航空機キャビンの空調方法により達成される。
【０００８】
本発明の航空機キャビンの空調システムは、所望の低温の空気を中央混合機に供給するために、中央混合機に接続された空調ユニットを有する。この空調ユニットは、エンジンコンプレッサー又は補助パワーユニットコンプレッサーからの高められた圧力のブリードエアーを供給されることができる。望むならば又は必要ならば、本発明の空調システムは複数の空調ユニットを有することもできる。本発明の空調システムの第一再循環システムは再循環空気を第一航空機キャビン区域から取り除くように設計される。第一再循環システムは、第一航空機キャビン区域に配置され、例えば第一航空機キャビン区域の床に近い部分の側壁又は床部分に形成される複数の排気口を有することができる。さらに、本発明の空調システムの第一再循環システムは、第一航空機キャビン区域から中央混合機へ取り除かれた再循環空気を導くために、中央混合機に接続される。
【０００９】
さらに、本発明の空調システムは、第二航空機キャビン区域から再循環空気を取り除くように設計された第二再循環システムを有する。第一再循環システムと同様に第二再循環システムも、第二航空機キャビン区域の床の近くの側壁部分、又は床部分に形成された複数の排気口を有することができる。二つの旅客デッキを有する胴体の幅が広い航空機では、第一航空機キャビン区域は、例えば航空機キャビンの中央デッキ区域とすることができる。そして、第二航空機キャビン区域は、例えばキャビンの上部デッキ区域とすることができる。第二再循環システムは、第二航空機キャビン区域から局所混合機へ再循環空気を導くために、局所混合機に接続される。システムの設計により、本発明の空調システムは複数の局所混合機を有することもできる。二つの旅客デッキを有する胴体の幅が広い航空機のキャビンの空調システムは、例えば中央デッキ区域に配置された第一局所混合機、及び上部デッキ区域に配置された第二局所混合機を有することができる。
【００１０】
局所混合機は中央混合機に接続される。その結果、中央混合機内で発生し、空調ユニットにより供給される低温の新鮮な空気と第一航空機キャビン区域からの再循環空気とからなる混合された空気は、中央混合機から局所混合機内へ導かれることができる。局所混合機内では、混合された空気が局所混合機から航空機キャビンに導かれる前に、中央混合機から供給された混合された空気は、最終的に、第二航空機キャビン区域から取り除かれた再循環空気とも混合される。例えば、中央デッキ区域に配置された第一局所混合機からの混合された空気は、航空機キャビンの中央デッキ区域の空気調整に用いられることができ、一方で上部デッキ区域に配置された局所混合機からの混合された空気は、航空機キャビンの上部デッキ区域の空調に用いられることができる。
【００１１】
本発明の航空機キャビンの空調システムでは、第二再循環システムは、空調ユニット又は空調システムの空調ユニットから独立して構成される冷却ユニットを有する。この冷却ユニットは、第二再循環システム内における第二航空機キャビン区域から取り除かれた再循環空気の流れの方向に関して、局所混合機の上流に配置され、第二航空機キャビン区域から取り除かれた再循環空気を所望の温度まで冷却するように設計される。すなわち、第二再循環システムの冷却ユニットは、第二航空機キャビン区域から取り除かれた再循環空気が局所混合機に導かれる前に所望の温度まで予め冷却されることを確保する。
【００１２】
第二航空機キャビン区域からの再循環空気の予冷却により、中央混合機から局所混合機へ低温の混合された空気を供給する必要なく、局所混合機を出る空調空気の温度は効率的に下げられる。その結果、本発明の空調システムでは、局所混合機から出て航空機キャビンへ導かれる空調空気の温度は、一又は複数の空調ユニットの冷却能力を増大させる必要なく下げられることができる。その結果、本発明の空調システムは、要求に特化した寸法に形成された追加の冷却ユニットの第二再循環システムへの統合により、一又は複数の空調ユニットを補強する必要なく、システム全体の冷却能力を増大させることを可能とする。その結果、本発明の空調システムでは、追加のコスト、追加の重量、及び典型的な一又は複数の空調ユニットの補強に関する統合の問題のような欠点は回避することができる。
【００１３】
本発明の空調システムの一実施態様では、冷却ユニットは、第二再循環システム内における第二航空機キャビン区域から取り除かれた再循環空気の流れの方向に関して、第二再循環システムの再循環送風機の上流にある第二再循環システムの中央再循環空気除去ダクトに配置される。これに代えて、冷却ユニットは、第二再循環システム内における第二航空機キャビン区域から取り除かれた再循環空気の流れの方向に関して、再循環送風機の下流にある第二再循環システムの中央再循環空気除去ダクトに配置されることもできる。
【００１４】
本発明の空調システムの代替実施態様では、冷却ユニットは、第二再循環システムの第一再循環空気分配ダクト内に配置される。第一再循環空気分配ダクトは、第二再循環システムの中央再循環空気除去ダクトから分岐し、中央再循環空気除去ダクトと第一局所混合機とを接続することが好ましい。第一再循環空気分配ダクトでは、冷却ユニットは、第二再循環システムにおける第二航空機キャビン区域から取り除かれた再循環空気の流れの方向に関して、局所混合機の上流に配置されることができる。
【００１５】
さらに、冷却ユニットは、中央再循環空気除去ダクトと第二局所混合機とを接続する第二再循環システムの第二再循環空気分配ダクト内に配置されることもできる。第二再循環空気分配ダクトでは、冷却ユニットは、第二再循環システムにおける第二航空機キャビン区域から取り除かれた再循環空気流れの方向に関して、第二局所混合機の上流に配置されることが好ましい。
【００１６】
望むならば又は必要ならば、本発明の空調システムの第二再循環システムは一を超える冷却ユニットを有することもできる。そして、複数の冷却ユニットは、第二再循環システム内の上述した位置に配置されることができ、二又はそれ以上の冷却ユニットを直列に並べる、又は複数の冷却ユニットを第二再循環システム内の異なる位置に分散させることができる。
【００１７】
本発明の空調システムの第二再循環システム内に設けられた冷却ユニットは、航空機の既存の冷却システムによって冷却エネルギーを供給されるように設計されることができる。例えば、その冷却ユニットは、冷却エネルギーが航空機の既存の冷却システムから供給される熱交換器の形式で構成されることができる。本発明の空調システムの冷却ユニットに冷却エネルギーを供給する適切な冷却システムは、例えば調理室部分に設置される複数の冷却システム又は航空機の電子機器を冷却する機能を果たす複数の冷却システムである。しかしながら、これに代えて本発明の空調システムの第二再循環システムに設置された冷却ユニットは、冷却エネルギーそれ自体を発生させる独立した冷却システムとして構成されることもできる。例えば、冷却ユニットはエアーチラーの形式で設計されることができる。
【００１８】
本発明の航空機キャビンの空調方法では、空気は、空調ユニットを用いて所望の低温で発生される。該空調ユニットにより発生した低温の新鮮な空気は、中央混合機に供給される。再循環空気は第一再循環システムを用いて第一航空機キャビン区域から取り除かれる。第一再循環システムにより第一航空機キャビン区域から取り除かれた空気は、中央混合機へ導かれる。再循環空気は第二再循環システムを用いて第二航空機キャビン区域から取り除かれる。第二再循環システムにより第二航空機キャビン区域から取り除かれたその空気は、局所混合機に導かれる。混合された空気は、中央混合機から局所混合機に供給される。第二航空機キャビン区域から取り除かれた再循環空気は、局所混合機内に供給される前に、空調システムの一又は複数の空調ユニットから独立して構成される第二再循環システムの冷却ユニットにより所望の温度に冷却される。
【００１９】
上述したように、冷却ユニットは再循環送風機の上流又は下流にある第二再循環システムの中央再循環空気除去ダクト、第一局所混合機の上流にある第二再循環システムの第一再循環空気分配ダクト、又は、第二混合機の上流にある第二再循環システムの第二再循環空気分配ダクトに配置されることができる。さらに、上述したように、冷却ユニットは航空機の既存の冷却システム又は独立した冷却システムとして構成されることにより冷却エネルギーが供給されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明の好ましい実施態様について添付図面を用いてより詳細に説明する。
【図１】航空機キャビンの空調システムの一般的な図を示す。
【図２】本発明の空調システムの第一態様の詳細な図を示す。
【図３】本発明の空調システムの第二態様の詳細な図を示す。
【図４】本発明の空調システムの第三態様の詳細な図を示す。
【図５】本発明の空調システムの第四態様の詳細な図を示す。
【００２１】
航空機キャビン１２の空調システム１０を図１に示す。航空機キャビン１２は二つの客室デッキを有し、そのため、第一航空機キャビン区域１２ａは航空機キャビン１２の中央デッキにより構成され、第二航空機キャビン区域１２ｂは航空機キャビン１２の上部デッキにより構成される。
【００２２】
空調システム１０は、航空機の翼付け根部分に配置され、中央混合機１６に供給される低温の新鮮な空気を発生させるための二つの空調ユニット１４ａ，１４ｂを有する。逆止弁１７ａ，１７ｂはその混合機１６から空調ユニット１４ａ１４ｂへの空気の逆流を防ぐ。中央混合機１６内で、空調ユニット１４ａ，１４ｂにより発生した低温の新鮮な空気は、第一再循環システム１８により、第一航空機キャビン区域１２ａ、すなわち、航空機キャビン区域１２の中央デッキから取り除かれた再循環空気と混合される。第一航空機キャビン区域１２ａからのこの再循環空気は、二つの再循環送風機１９ａ，１９ｂを用いて、第一航空機キャビン区域の床部分に配置された複数の排気口を介して除去される。
【００２３】
中央混合機１６で生じる混合された空気、すなわち低温の新鮮な空気と第一再循環システム１８により第一航空機キャビン区域１２ａから送られた再循環空気との混合空気は、第一及び第二局所混合機２０，２２に供給される。第一局所混合機２０は航空機キャビン１２の中央デッキ区域内に配置され、一方で第二局所混合機２２は航空機キャビン１２の上部デッキ区域内に配置される。さらに、第一又は第二局所混合機２０，２２は、第二再循環システム２４によって第二航空機キャビン区域１２ｂから吸い出された再循環空気を送られる。第二航空機キャビン区域１２ｂからのこの再循環空気は、再循環送風機２５を用いて、第二航空機キャビン区域１２ｂの側壁部分に配置された複数の排気口を介して除去される。第二再循環システム２４内における第二航空機キャビン区域１２ｂから取り除かれた再循環空気の流れの方向に関して再循環送風機２５の上流に配置されるフィルター２６は、第二航空機キャビン区域１２ｂから取り除かれた再循環空気の清浄を確保する。
【００２４】
さらに、第二再循環システム２４は、空調ユニット１４ａ，１４ｂから独立して構成された冷却ユニット２８を有し、第二再循環システム２４内での可能な構成を図２〜５に示す。冷却ユニット２８は、第二航空機キャビン区域１２ｂから取り除かれた再循環空気を、それが第一及び第二局所混合機２０，２２に供給される前に、所望の温度まで冷却する機能を果たす。冷却ユニット２８は、例えば熱交換器形式に構成でき、既存の航空機の冷却システムによって冷却エネルギーを供給されることができる。例えば航空機の調理室部分に設置される冷却システム又は航空機電子冷却システムは、冷却ユニット２８に冷却エネルギーを供給するのに用いることができる。しかし、これに代えて、冷却ユニット２８は独立した冷却システム、例えばエアーチラー形式として具体化することも出来る。
【００２５】
図２に示される空調システム１０の実施態様では、冷却ユニット２８は第二再循環システム２４の中央再循環空気除去ダクト３０内に配置される。冷却ユニット２８は、第二再循環システム２４における第二航空機キャビン区域１２ｂから取り除かれた再循環空気の流れの方向に関して、第二再循環システム２４の再循環送風機２５の下流に配置される。
【００２６】
しかしながら、図３に示されるように、冷却ユニット２８は、再循環送風機２５の上流にある第二再循環システム２４の中央再循環空気除去ダクト３０に配置されることもできる。図３で示される態様では、冷却ユニット２８はフィルター２６の下流に位置する。しかしながら、これに代えて、冷却ユニット２８はフィルター２６の上流に配置されることもできる。
【００２７】
図４に示される空調システム１０の実施態様では、冷却ユニット２８は、中央再循環空気除去ダクト３０と第一局所混合機２０とを接続する第二再循環システム２４の第一再循環空気分配ダクト３２内に配置される。第一再循環空気分配ダクト３２内の冷却ユニット２８は、第二再循環システム２４における第二航空機キャビン区域１２ｂから取り除かれた再循環空気の流れの方向に関して、中央再循環空気除去ダクト３０と第一再循環空気分配ダクト３２との接続点３６の下流で、第一局所混合機２０の上流に配置される。
【００２８】
最後に、図５は空調システム１０の更なる他の実施態様を示し、冷却ユニット２８は、中央再循環空気除去ダクト３０と第二局所混合機２２とを接続する第二再循環空気分配ダクト３８内に配置される。第二再循環空気分配ダクト３８内の冷却ユニット２８は、第二再循環システム２４における第二航空機キャビン区域１２ｂから取り除かれた再循環空気の流れの方向に関して、中央再循環空気除去ダクト３０と第二再循環空気分配ダクト３８との接続点３６の下流で、第二局所混合機２２の上流に配置される。
【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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【国際調査報告】
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