CN107933931A - 用于航空器的同轴通风口和流体阀的电子控制 - Google Patents

Abstract

本文公开一种用于对航空器客舱进行通风的通风系统、航空器以及操作该通风系统的方法。该通风系统包括但不限于边框、通风口、电子传感器和阀。边框限定边框孔，通风口限定穿过边框孔的轴线，以引导流经边框的空气流进入客舱。电子传感器与边框相关联，并且配置为产生边框位置信号。阀配置为基于边框位置信号改变流经通风口的空气流的流量。

Description

用于航空器的同轴通风口和流体阀的电子控制

技术领域

本发明总体上涉及一种用于航空器的通风系统，更具体地，涉及一种具有用于流量控制的同轴边框的电子可调式乘客气候控制通风口。

背景技术

现代客机通常包括通风系统，用于将冷(或热)空气流引导到航空器上的每个乘客。通常，每个乘客都具有可调整的通风口，其安装在行李架中，乘客可以操纵和重新定位以控制空气流的方向。例如，通风口可以配置为球体并且可以安装在行李架中的球窝(ballsocket)中。通过移动球窝中的球形通风口，乘客可以控制空气流的方向。

通风口还包括乘客可以随意打开和/或关闭的集成阀。通常，该阀是针阀，包括针和开口，开口配置为与针接合并且可被针堵塞。当乘客顺时针或逆时针转动通风口上的驱动器时，针收回和/或延伸，分别使针阀打开和/或关闭。当针阀打开时，空气流从通风口流出，当针阀关闭时，空气流被切断。因此，上述传统的通风系统允许每个乘客随意打开和关闭空气流，并将空气流引向期望的目标。这种控制水平为乘客提供了舒适。这种风格的可调通风在航空应用中通常被称为“气门(gasper)”。

尽管上述通风系统适用，但是仍有改进的余地。当空气流离开通风口时，流经通风口的空气的运动和加速导致发出明显的嘶嘶声。在许多应用中，通风系统产生的嘶嘶声不明显比航空器机舱中的背景噪声大，因此可以接受。然而，与传统商用航空器相比，一些航空器(例如，私有的公务机)被设计，构造和/或配置为在航空器操作期间在舱室内提供降低的背景噪声水平。在这种航空器中，通风系统产生的噪声对于潜在的客户可能是相当明显和/或不可接受的。

使空气流安静的一种解决方案是在通风口的上游放置电子驱动阀来替代气门的手动开/关功能。这种解决方案对于使空气流安静是有效的，但是不提供与传统的气门阀相同的操作反馈。例如，乘客能够看到他们已经将传统气门转动了多少，但是可能没有同样程度地意识到他们已经将使用椅边的控制台上的开/关按钮调整的电子控制阀调整了多少。

因此，期望提供一种通风系统，该系统利用电子驱动阀，并且向乘客提供对阀的指令位置的反馈和意识。此外，其他期望的特点和特征将从下面的详细描述和所附权利要求书并结合附图和前述技术领域和背景技术而变得明显。

发明内容

本文公开一种用于对航空器的客舱进行通风的通风系统，航空器和操作该通风系统的方法。

在第一非限制性实施例中，该通风系统包括但不限于边框、通风口、电子传感器和阀。该边框限定边框孔，该通风口限定穿过该边框孔的轴线，以引导流经该边框的空气流进入客舱。该电子传感器与该边框相关联，并配置为产生边框位置信号。该阀配置为基于该边框位置信号改变流经该通风口的空气流的流量。

在另一个非限制性实施例中，一种航空器包括但不限于乘客座椅、设置在该座椅上方的行李架、通风系统和控制系统。该控制系统设置在该行李架中，并且包括边框和电子传感器。该边框限定边框孔，该电子传感器与该边框相关联，并且配置为产生边框位置信号。该通风系统设置在行李架中，并且包括通风口和阀。该通风口限定穿过该边框孔的轴线，以引导流经该边框的空气流，该阀配置为基于该边框位置信号改变流经该通风口的空气流的流量。

该通风系统设置在行李架中并且包括通风口和阀。该通风口限定穿过边框孔的轴线，以引导流经该边框的空气流进入客舱。该阀配置为改变流经该通风口的空气流的流量。该控制系统与该通风系统相关联，并且包括边框和电子传感器。该边框限定边框孔，该电子传感器与该边框相关联，并且配置为产生边框位置信号，该信号使该阀改变空气流的流量。

在另一个非限制性实施例中，一种操作航空器的行李架中的通风口的电子驱动阀的方法包括但不限于检测由通风系统引导空气流经的边框的角度位置。该方法还包括响应于该边框的角度转动，命令该电子驱动阀调整空气流。

附图说明

下面将结合附图描述本发明，其中相同的附图标记表示相同的元件，

图1是示出包括根据本公开的教导制造的通风系统的实施例的航空器的舱室的内部的环境视图；

图2是示出本公开的通风系统的实施例的行李架外壳的内部的透视图；

图3、图4和图5是示出图2的通风系统的控制系统的实施例的简化示意图；和

图6是示出用于操作图2的通风系统的方法的实施例的简化流程图。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅是示例性的，并不意图限制本发明或本发明的应用和用途。此外，不意图受前面背景技术或以下详细描述中呈现的任何理论的束缚。

本文公开一种改进的通风系统。与传统的通风系统相比，本公开的通风系统利用响应于乘客对边框的转动而打开和关闭的电子驱动阀。边框与通风系统的通风口同轴，以提供与传统的手动控制气门类似的外观和用户控制。通过与审查下面的详细描述一起审查本申请的附图，可以获得对上述通风系统的更多理解。

图1是示出私有商务机的客舱10的内部的环境图。尽管本文所包含的讨论的背景是关于私人拥有的商务机，但是应当理解，本公开的教导适用于所有类型的航空器，包括但不限于私人螺旋桨驱动的航空器、私人喷气机、商用喷气式客机、商用螺旋桨驱动的客机、货机、军用航空器等。此外，尽管本文公开的通风系统被描述为适合于用在航空器上，但是应当理解，本通风系统适用于所有类型的运载工具。例如但非限制性的，本文公开的通风系统可以在汽车、公共汽车、火车、船舶、航天器和任何其它类型的运载工具上实现。此外，本文公开的通风系统不限于在运载工具上实现，而是也可以适合于用在帐篷、房屋、建筑物、体育场、剧院和其他永久性和/或半永久性结构中。

舱室10包括根据本公开的教导制造的通风系统12的实施例。在所示的实施例中，通风系统12容纳在行李架14中，行李架14配置为容纳通风系统12以及支撑通风系统12所需的其他设备，并且支持航空器的操作。通风系统12包括通风口16和控制系统17。

通风口16具有球在窝中(ball-in-socket)类型的结构，具有通风口底座(图1中未示出)，允许乘客操纵通风口16，进而引导通风系统12排出的空气流朝向期望的区域。在所提供的示例中，通风口16具有不能由乘客调整的固定的横截面积。在一些实施例中，通风口16可以具有由控制系统17调整的可调横截面积。

乘客座椅18位于通风系统12的下方，并且配置为容纳航空器的乘客。在所示实施例中，单一通风系统12用于制冷和/或制热单一乘客座椅18的乘客。在其他实施例中，多个通风系统12可配置为引导空气流朝向单一乘客座椅18。在其他实施例中，单一通风系统12可以配置为向多个乘客座椅18提供多个空气流。

继续参考图1，图2是示出行李架14的内部的透视图。通风系统12安装到行李架14的底板20。通风系统12包括通风口16、通风孔底座22、软管部24、消声器26、软管部28、电子驱动阀30。

如图所示，通风口16具有大致球形构造，允许通风口16相对于通风口底座22围绕至少两个轴线旋转。这在选择通风口16排出的空气流的方向时为机舱10中的乘客提供大的自由度和灵活性。还示出了通风口16的内部部件。例如，通风口16包括通道38，其配置为引导和加速流经通气系统12的空气流，以形成由通风口16排出的相对高速的空气流。通风口16还装配有针40，其位于通道38的上游部分。针40基本上是轴对称的并且轮廓为具有翼面的一般外形。针40由多个突出(tab)构件42保持在通道38中的适当位置。应当理解，通风口16的构造可以在不脱离本公开的范围的情况下变化。

通风口底座22和通风口16以球在窝中的结构彼此连接，因此，通风口16能够相对于通风口底座22围绕X轴和Y轴旋转。因此，坐在通风口16下方的乘客可以举手并随意地将通风口16排出的空气流引导到期望的区域。通风口底座22可以包括一个或多个开口，以容纳紧固件，该紧固件可用于将通风口底座22固定到底板20。

管部34从通风口底座22的后部伸出。管部34被弯曲为将空气流从软管部24引导到通风口底座22中。通风口底座22、通风口16和管部34可以由任何合适的材料构成，包括但不限于塑料、金属、聚合物材料以及任何其它合适的材料，在空气流流经各个部件时其有效地容纳空气流。

软管部24和软管部28可以包括有效地容纳和引导空气流的任何类型的传统软管。软管部24和软管部28可由任何合适的材料构成，包括但不限于橡胶、塑料和聚合材料。在其他实施例中，软管部24和软管部28可以不包括软管部，而是可以包括配置为容纳和引导空气流的管部或其它类型的导管。因此，在一些实施例中，软管部24和软管部28可以由诸如橡胶的材料构成，其使得软管部24和软管部28基本上是柔性的，而在其它实施例中，软管部24和软管部28可以由金属构成，其使得软管部24和软管部28基本上是刚性的。在所示实施例中，软管部24的一端连接到管部34，另一端连接到消声器26。

消声器26配置为直通式消声器。因此，消声器26不包括通常在消声器中发现的挡板或其它障碍物。相反，消声器26具有基本上中空的内部，其尺寸、轮廓和构成材料使得可以通过电子驱动阀30减小由空气流产生的不期望声音的量。这种减小声音技术、设计和构造是本领域普通技术人员所熟知的。如上所述，消声器26的一端连接到软管部24。消声器26的另一端连接到软管部28。在一些实施例中，省略了消声器26。

电子驱动阀30可以包括有效地控制(即，选择性地允许和抑制)空气流的任何类型的阀。例如，在一些实施例中，电子驱动阀30可以包括蝶阀或板阀。电子驱动阀30包括本领域公知的电子部件，并允许电子驱动阀30被电子和/或远程驱动。在所提供的示例中，电子驱动阀30包括驱动器，如螺线管。以这种方式配置，流经通风系统12的空气流可以由乘客或其他用户使用控制系统17选择性地远程停止和启动。

在所示实施例中，电子驱动阀30被多个螺纹紧固件(未示出)固定到底板20。电子驱动阀30的下游部分连接到软管部28，而电子驱动阀30的上游部分连接到配置为供应加压空气的软管32。因此，当电子驱动阀30打开时，电子驱动阀30的下游侧的空气(低压)和电子驱动阀30的上游侧的空气(高压)之间的压力差使空气经由电子驱动阀30向下游流动。

如图2所示，由软管32供应的加压空气在进入舱室10之前将流经电子驱动阀30、软管部28、消声器26、软管部24、通风口底座22和通风口16。电子驱动阀30通过软管部24、消声器26和软管部28与通风口16间隔开。以这种方式布置，软管32供应的空气流产生的任何不期望的声音在流经电子驱动阀30的内部部件时，在进入舱室10之前，会有充分的机会消散。另外，如上所述，消声器26被设计和配置为进一步抑制经由通风系统12进入舱室10的不期望声音的传输。因此，当流经通风系统12的空气流在通风口16作为相对高速的空气流排出时，这样的排出与传统通风系统排出的空气流相比，会相对安静。在其它实施例中，通风系统12可以不包括消声器26。在这样的系统中，通风口16与电子驱动阀30的间隔本身会大大减小从通风口16发出的不希望的噪声的量。在这种系统中，通风口16和电子驱动阀30之间的任何距离量都可能足以使系统安静或者至少减小由该系统的操作引起的噪声。

应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以调整电子驱动阀30在流路中的位置。例如，在一些实施例中，电子驱动阀30可设置在通风口16内或者在上游歧管处。

控制系统17包括边框50、边框传感器52和阀控制器53。边框50限定边框孔54，通风口16至少部分设置在其中。在所提供的示例中，通风口16与边框孔54同轴。例如，通风口16在限定边框孔54的边框50的大致环形内壁内居中。如本文所使用的，术语“与...同轴”是指由各个部件在中心位置限定的轴线。例如，尽管通风口16可以被转动和调整以将空气流引导到乘客，但是当通风口16固定在通风口底座22中时，通风口16仍然与边框50同轴，使得当通风口16在通风口底座22中居中时，通风口16与边框孔54同轴。在一些实施例中，边框50固定到通风口底座22，使得对于通风口16的所有调整位置，边框50保持与通风口16同轴。在一些实施例中，边框50和限定边框孔54的通风口16的延伸部分在结构上结合成嵌入到通风口16或通风口底座22中的单件。

在所提供的示例中，通风口16和边框50的形状为环形，并且相对于通风口16和边框50的外表面是同轴的。例如，通风口16的外表面可以是半球形，并且边框50可以具有与通风口16同轴的大致圆柱形的外表面56。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，通风口16和边框50可以具有其它形状。

边框传感器52是与边框50相关联的电子传感器并配置为在通信总线55上产生边框位置信号。边框位置信号配置为传送可由电子阀控制器53使用的信息或命令，以调整电子驱动阀30的位置以及流经通风口16的空气的量。因此，电子驱动阀30配置为基于边框位置信号改变流经通风口16的空气流的流量，以提供与传统手动气门阀类似的转动控制。在一些实施例中，边框位置信号指示边框50的转动位置。在一些实施例中，边框位置信号指示开关已响应于边框50转动到预定开关闭合位置而被关闭或打开。在一些实施例中，边框传感器52和阀控制器53的功能可以组合在单一装置中。

在所提供的示例中，通信总线55是将边框位置信号从边框传感器52直接传输到阀控制器53的电导线。在一些实施例中，通信总线55可以是运载工具通信总线的一部分。在一些实施例中，通信总线55可以是无线网络。

继续参考图2，图3是示出在控制系统17A中使用的边框50A的内部的示意图。控制系统17A类似于控制系统17，其中相同的附图标记表示相同的部件。然而，控制系统17A包括边框50A。在所提供的示例中，边框传感器52是一开关，其配置为响应于转动边框50A导致的开关的闭合而命令电子驱动阀30改变空气流的流量。

边框50A包括转动固定的第一接触件60、第二接触件62、第三接触件64和包括偏置构件66的触觉反馈系统。第二和第三接触件62和64与边框50A耦合在一起用于共同转动。第一接触件60定位成当边框50A顺时针转动预定量时接触第二接触件62，并且当边框50A逆时针转动预定量时接触第三接触件64。第一接触件60在第二接触件62接触第一接触件60时，闭合第一开关电路，并且当第三接触件64接触到第一接触件60时，闭合第二开关电路。在所提供的实施例中，阀控制器53配置为响应于第一开关电路的闭合而关闭电子驱动阀30以减少流过通风口16的空气的量。相反，阀控制器53配置为响应于第二开关电路的闭合而打开电子驱动阀30以增加流过通风口16的空气的量。因此，可以使用乘客对边框50A的转动来增加和减少流经通风口16的空气流。应当理解，用于打开和关闭电子驱动阀30的转动的方向可以不同于所描述的方向而不脱离本公开的范围。

偏置构件66设置在边框50A和固定的非转动构件68之间。偏置构件66将边框50A朝向第二和第三接触件62和64之间的中心位置偏置，以在乘客不使用时使位边框50A返回到中立位置。

继续参考图2，图4是示出在控制系统17B中使用的边框50B的内部的示意图。控制系统17B类似于控制系统17，其中相同的附图标记表示相同的部件。然而，控制系统17B包括具有触觉反馈系统的边框50B，该触觉反馈系统配置为在边框转动期间向用户提供触觉反馈。在所提供的示例中，该触觉反馈系统是具有多个棘爪的棘爪系统70，其配置为当在多个离散的静止位置之间转动边框时提供转动阻力。控制系统17B的边框传感器52是配置为检测边框50B的角度位置的角度传感器。

继续参考图2，图5是示出在控制系统17C中使用的边框50C的内部的示意图。控制系统17C类似于控制系统17，其中相同的附图标记表示相同的部件。然而，控制系统17C包括具有触觉反馈系统的边框50C。在所提供的示例中，该触觉反馈系统是在边框50C和通风口16之间的摩擦配合。应当理解，图3、图4和图5的传感器类型和触觉反馈系统可以以任何组合使用而不脱离本公开的范围。

继续参考图1-2，图6是示出操作航空器的通风系统的流体阀的方法200的流程图。在所提供的示例中，方法200由控制系统17执行。在一些实施例中，其他系统可以执行方法200的操作。

在操作210中，传感器检测与通风口同轴的边框的角度位置。例如，边框传感器52可以检测边框50的角度位置。操作212确定边框是否已被转动。例如，边框位置信号可以指示边框50是否已被转动。

在操作214中，控制器响应于边框的顺时针转动而命令阀关闭流体阀。例如，阀控制器53可以响应于由边框位置信号指示的边框50的顺时针转动而命令电子驱动阀30关闭。在操作216中，控制器响应于边框的逆时针转动而命令阀打开流体阀。例如，阀控制器53可以响应于由边框位置信号指示的边框50的逆时针转动而命令电子驱动阀30打开。

虽然在本公开的以上详细描述中已经呈现了至少一个示例性实施例，但是应当理解，存在大量的变型。还应当理解，所述一个或多个示例性实施例仅是示例，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，以上详细描述会为本领域技术人员提供用于实现本发明的示例性实施例的方便的路线图。应当理解，在不脱离如所附权利要求中阐述的本公开的范围的情况下，可以对示例性实施例中描述的元件的功能和布置进行各种改变。

Claims (20)

1.一种用于对航空器的客舱进行通风的通风系统，所述通风系统包括：

边框，其限定边框孔；

通风口，其限定穿过所述边框孔的轴线，以引导流经所述边框的空气流进入所述客舱；

电子传感器，其与所述边框相关联并且配置为产生边框位置信号；和

阀，其配置为基于所述边框位置信号改变流经所述通风口的空气流的流量。

2.根据权利要求1所述的通风系统，还包括驱动器，其配置为响应于由所述边框位置信号指示的所述边框的转动而调整所述阀的位置。

3.根据权利要求1所述的通风系统，其中所述通风口至少部分设置在所述边框孔中。

4.根据权利要求1所述的通风系统，其中所述通风口与所述边框孔同轴。

5.根据权利要求1所述的通风系统，其中所述通风口是环形通风口，所述边框是环形边框，并且所述环形通风口和所述环形边框同轴。

6.根据权利要求1所述的通风系统，其中所述电子传感器是一开关，其配置为响应于由所述边框的转动导致的所述开关的闭合而命令所述阀改变所述空气流的流量。

7.根据权利要求6所述的通风系统，还包括偏置元件，所述偏置元件将所述边框偏置到中立位置，在所述中立位置时，所述开关是打开的。

8.根据权利要求1所述的通风系统，其中所述电子传感器是角度传感器，其配置为检测所述边框的角度位置。

9.根据权利要求8所述的通风系统，还包括触觉反馈系统，所述触觉反馈系统配置为在所述边框转动期间向用户提供触觉反馈。

10.根据权利要求9所述的通风系统，其中所述触觉反馈系统包括多个棘爪，所述棘爪配置为当在多个离散的静止位置之间转动所述边框时提供转动阻力。

11.根据权利要求9所述的通风系统，其中所述触觉反馈系统是所述边框和所述通风口之间的摩擦配合。

12.根据权利要求1所述的通风系统，其中所述阀与所述通风口间隔开并且位于所述通风口的上游。

13.一种航空器，包括：

乘客座椅；

设置在所述座椅上方的行李架；

控制系统，其设置在所述行李架中，所述控制系统包括：

边框，其限定边框孔；和

电子传感器，其与所述边框相关联并且配置为产生边框位置信号；和

通风系统，其设置在所述行李架中，所述通风系统包括：

通风口，其限定穿过所述边框孔的轴线，以引导流经所述边框的空气流；和

阀，其配置为基于所述边框位置信号改变流经所述通风口的空气流的流量。

14.根据权利要求13所述的航空器，其中所述通风系统还包括驱动器，所述驱动器配置为响应于由所述边框位置信号指示的所述边框的转动调整所述阀的位置。

15.根据权利要求13所述的航空器，其中所述通风口至少部分设置在所述边框孔中。

16.根据权利要求13所述的航空器，其中所述通风口与所述边框孔同轴。

17.根据权利要求13所述的航空器，其中所述控制系统还包括触觉反馈系统，所述触觉反馈系统配置为在所述边框转动期间向用户提供触觉反馈。

18.一种操作航空器的行李架中的通风口的电子驱动阀的方法，所述方法包括：

检测通风系统引导空气流经的边框的角度位置；和

响应于所述边框的角度转动，命令所述电子驱动阀调整空气流。

19.根据权利要求18所述的方法，其中命令所述电子驱动阀包括响应于所述边框的顺时针转动命令所述电子驱动阀闭合。

20.根据权利要求19所述的方法，其中命令所述电子驱动阀还包括响应于所述边框的逆时针转动命令所述电子驱动阀打开。