JP2010540310A - 航空機用流出弁 - Google Patents

Abstract

航空機用流出弁（１０）は、航空機の外殻（１６）の開口部（１４）内に配置するためのフレーム（１２）と、フレーム（１２）内に旋回可能に配置され、少なくとも１つの第１の流入口（２４）と少なくとも１つの流出口（１５）の流れ断面積を制御するための第１のフラップ（１８）とを有する。航空機の通気システムの構造を単純化するために、流出弁（１０）は、駆動可能な調整部材（２８）によって閉鎖可能に構成された第２の流入口（２６）を有する。

Description

本発明は、航空機の外殻の開口内に配置されたフレームと、フレーム内に旋回可能に配置され、流れ断面積（flow cross-section）を制御するための第１のフラップと、少なくとも１つの第１の流入口と、少なくとも１つの流出口とを有する航空機用流出弁に関する。本発明は、また、そのような流出弁の制御方法に関する。

最初に述べたタイプの流出弁は、航空機において、客室の通気を行い客室圧力を調整するために使用される。空気が客室に均一に流入したとき、客室内に航空機の外部に対して正圧が作り出される。最初に述べたタイプの流出弁は、漏れる空気の単位時間当たりの量をフラップによって決定される流れ断面積によって調整することができる。このようにして、航空機内部の圧力が、フラップによって調整可能である。

着陸後、航空機内の客室圧力が、航空機外部の圧力に対して大きな差を有することがある。客室圧力が外部の圧力より高いと、開く際に航空機の扉が気圧によって突然開くことになる。この危険を防ぐために、一般に、扉を開ける前に航空機の流出弁がほぼ完全に開かれて圧力補正が行われる。

航空機の電子回路は、流入弁と流出弁とによって客室空気と類似の方式で制御された空気流によって冷却される。電子回路を冷却するのに必要な空気の量は、多くの場合、客室を通気するのに必要な空気の量よりかなり多い。

航空機内で望ましくないすきま風、匂いおよび騒音から乗客を保護するために、客室に新鮮な空気を供給するための空気流と電子回路を冷却するための空気流は実質的に分離される。したがって、例えば主客室用の空気流と航空機電子回路用の空気量とは、別個の流出弁によって通気される。

弁のうちの１つまたは複数が故障し、閉じたままになった場合だけ（「故障閉鎖」）、空気流は、一般に、残りの弁のうちの１つにより通気される。これを可能にするために、個々の弁は、比較的大きなサイズを有するように設計されなければならない。故障した場合に、空気流の向きが、乗客にとって好ましくないように変更される場合がある。

最初に述べたタイプの流出弁は、特許文献１に記載されている。この文献に記載された流出弁は、円筒形弁体と、円筒形弁体内の流れ断面積を規定しその断面積を閉じることができるフラップとを有する。フラップの開口角が小さいときの弁の特性を改善するために、壁が挿入された。

特許文献２は、航空機内の客室圧力を調整する方法と、前記方法で使用するための段付き弁とを記載している。この段付き弁は、流出空気流を制御する大きなフラップを有する。大きなフラップ内には、空気流を微調整するための小さなフラップが挿入される。

圧力差が大きい場合、空気流は、小さなフラップの位置によって制御される。圧力差が小さい場合、空気流は、大きなフラップの位置によって制御される。

米国特許出願公開公報第２００４／０２１７３１７号 ドイツ連邦共和国特許１９７１３１２５号

本発明の目的は、航空機の通気システムの単純化された構造を可能にする最初に述べたタイプの流出弁を提供することである。

この問題を解決するために、請求項１によれば、駆動可能な調整部材によって閉鎖可能に構成された第２の流入口を有する最初に述べたタイプの流出弁が示唆される。

本発明による流出弁は、詳細には、航空機の外殻の単一の通気開口に２つの通気経路を組み合わせることができるという利点を有する。これらの手段によって、航空機の外殻の空気力学的および構造的欠点の数が減少する。さらに、空気流を少数の流出弁により選択的に放出して、そにれより通気システムの複雑さを減少させることができる。最も有利な場合、弁のうちのいくつかを完全になくすことができる。

有利な実施形態は、従属クレームの対象である。

フレームは、調整部材が接触して第２の流入口を閉じることができる接触面を有すると有利である。これにより、製造し易さが改善される。

有利な実施形態では、調整部材は円柱形を有し、それにより、調整部材を、円筒の基本形状を有する流出弁に単純に挿入することができる。

接触面は、調整部材の形状に適合する環状形状を有することができると有利である。

有利な実施形態では、調整部材と接触面とは、長方形の基本形状を有してもよい。流出口は、実質的に長方形の形状を有すると有利である。これは、例えば推力回復する際に流出のエネルギー利点を利用するのに役立つ。

流出口は、実質的に円形または卵形の形状を有することができる。

第１のフラップは、フレーム内に取り付けられた軸のまわりに旋回可能であると有利である。これにより、フレーム上でフラップの向きを正確に決めることができる。

第１のフラップは、第１のフラップが閉じている間に流出口の一部分を開くことを可能にする旋回可能な第２のフラップを備えてもよい。これにより、特に、小さな流れ断面を単純に作成することができる。

さらに有利な実施形態では、フレームは、可動式に接続された供給ダクトを有し、フレームと供給ダクトを接続するために柔軟な取り付け要素を提供することができる。

フレームは、第２の流出口を画定する凹部を有すると有利である。流出弁の組み立ては、この一体構成によって単純化される。

フレームは、収束くびれ要素を有すると有利である。このくびれ要素は、空気が流れるときにノズルのようにベンチュリ効果を作り出し、更に他の流入開口の領域に負圧を作り出して空気流を吸い込ませる。これより、追加の空気供給手段をなくすことができる。

電子回路領域からの排気は第１の流入口に供給され、客室空気は第２の流入口に供給されると有利である。

さらに、請求項１６によれば、本発明による流出弁の制御方法が示唆され、航空機が地上にあり低速でのみ移動する第１の飛行フェーズでは、第１のフラップが開く。これにより、単純で迅速な圧力補正が可能になる。航空機が飛行中の第２の飛行フェーズでは、第１のフラップを閉じることができ、流れ断面積を第２のフラップによって制御することができる。これは、飛行中の航空機の外部と内部の高い圧力差によって特に高速で流れる空気流を、小さな断面でより正確に制御できるという利点を有する。

調整部材は、必要に応じて第２の流入口を開くことができる。これは、圧力補正のためと、他の流出弁を支援するかその機能と置き換えるための両方のために行うことができる。

本発明は、添付図面に概略的に示された例示的な実施形態を参照してより詳細に説明される。

第１の飛行フェーズ中の本発明の実施形態による流出弁の断面図である。 第２の飛行フェーズ中の図１と同様の図である。 調整部材が第２の流入口を開いた図２と同様の図である。

図１に示された流出弁１０の実施形態は、航空機の外殻１６の開口１４に挿入されたフレーム１２を含む。取り付けを単純にするために、外殻１６の開口１４には芯出しフランジ１６ａが設けられ、フレーム１２がそこに挿入される。フレーム１２は、円形の流出口１５を画定する流出部分１２ｂを有する。

流出口１５は、第１のフラップ１８によって閉じることができる。第１のフラップ１８は、フレーム１２に取り付けられた第１の軸（図示せず）のまわりに旋回可能である。流出口１５は、第１のフラップ１８の位置によって、決まった程度まで開かれる。

第２のフラップ３８が第１のフラップ１８に提供され、それにより、第１のフラップ１８が閉じれたときに、流出口１５の実質的に長方形の断面を開くことができる。

フレーム１２は、さらに、航空機の電子回路から排気３４を導入するための第１の流入口２４を画定する流入部分１２ｃを有する。流入部分１２ｃは、円筒形状を有し、排気３４の流れの向きに収束するくびれ要素１２ｄを有する。

流入部分１２ｃは、第１の流入口２４に周辺取り付けビード１２ｅを有し、周辺取り付けビード１２ｅは、弾性取り付け要素３０が取り付けられ、流入部分１２ｃを供給ダクト３２と接続する。排気３４は、供給ダクト３２によって航空機電子回路から流出弁１０に導かれる。供給ダクト３２は、接続要素３０を取り付ける取り付けビード３２ａも有する。

フレーム１２は、流入部分１２ｃと流出部分１２ｂの間に第２の流入口２６を画定する凹部１２ｆを有する。第２の流入口２６は、排気３４に加えて客室空気３６が流出弁１０から流出することを可能にする。

第２の流出口２６は、凹部１２ｆ内に配置された調整部材２８によって閉じることができる。

調整部材２８は、円筒形状を有し、流入部分１２ｃとくびれ要素１２ｄの外周とに可動式に配置される。調整部材２８は、駆動機構（図示せず）によってｙ方向に調整可能である。調整部材２８が、図２に示したように、フレーム１２の接触面１３に接触するように調整された場合、第２の流入口２６は完全に閉じられる。

フレーム１２は、流入部分１２ｃに止め部１２ｆを有し、止め部１２ｆは、調整部材２８の動きを制限し、それにより第２の流入口２６の最大開口部を画定する。

図１は、航空機が地上にある場合の流出弁１０を示す。一般に、航空機の扉は、内部と外部の圧力差が数ｍｂａｒに低下するまで開かれない。圧力差が小さいので、迅速な圧力補正を保証するには十分な断面積の流出口１５が必要である。周囲大気による航空機電子回路と客室の良好な圧力補正を可能にするために、調整部材２８は、止め部１２ｆまで引き上げられ、第１のフラップ１８が開かれる。

流出弁１０から流れ出る排気３４は、くびれ要素１２ｄ内で、断面積の減少によって加速される。ベンチュリ効果によって、くびれ要素１２ｄの出口に負圧が生じ、これにより、第２の流入口２６から客室空気３６を吸い込む。次に、排気３４と客室空気３６からなる混合空気流が、完全に開かれた流出口１５を介して航空機から流れ出ることができる。

しかし、図２に示したように、航空機が、例えば４３，０００フィートの第２の飛行フェーズにある場合は、航空機の外部と内部に大きな圧力差が観察される可能性がある。この例示的実施形態では、客室内に７７０ｍｂａｒの圧力があり、航空機の外部に１６２ｍｂａｒの圧力があると仮定する。

この飛行フェーズでは、調整部材２８は閉じられフレーム１２に接触している。客室空気３６は、他の弁を介して放出される。

この圧力差のとき、空気の流出量の確実で正確な制御は、第１のフラップ１８だけでは保証されなくなる。したがって、この場合、第１のフラップ１８は閉じられる。代わりに、流出開口１５の流れ断面積は、軸２０のまわりに旋回可能な第２のフラップ３８によって画定される。こうして、流出空気の量を第２のフラップ３８によって制御することができる。

複数の流出弁１０の総合作用によって、航空機の客室内の空気流を制御することができる（流量調整）。

第２のフラップ３８は、第１のフラップ１８よりかなり小さい表面積を有する。閉じた表面積が小さいので、第２のフラップ３８を位置決めするのに必要な力は、第１のフラップ１８を位置決めするのに必要な力より小さい。したがって、第２のフラップ３８の位置を第１のフラップ１８の位置より正確に制御することができる。

客室空気３６を放出する他の弁のどれかが故障した場合は、調整部材２８を引き上げ、これにより、図３に示したように、流出弁１０から客室空気３６を制御式に放出することができる。この場合、流出弁１０は、故障した弁の機能に置き換わる。

第２の実施形態では、フレーム１２は、閉じた状態で調整部材２８が溝の底と接触するように、調整部材２８に対応する形状を有する溝を備える。これにより、閉じた状態の密閉効果が向上する。

密閉効果を更に改善するために、調整部材２８とフレーム１２の間の隙間を確実に封止するために溝の底に隆起部が配置される。

開口１４は、多角形または円形を有することもできる。これにより、開口１４の厳密な形状を、推力回復などの航空力学的基準に従って、各取り付け位置に適応させることができる。

また、調整部材２８の位置の変化によって第１のフラップ１８が回転するように、調整部材２８と第１のフラップ１８を正作動機構によって接続することもできる。

本発明による流出弁１０は、航空機内の複数の排気経路を結合し、これにより、個々の弁が故障した場合でも客室の容易な通気が可能になり、第２の飛行フェーズでは容易な圧力調整が可能になり、第１の飛行フェーズでは迅速で効率的な圧力補正が可能になる。

１０ 流出弁
１２ フレーム
１２ｂ 流出部分
１２ｃ 流入部分
１２ｄ くびれ要素
１２ｅ 取り付けビード
１２ｆ 凹部
１２ｇ 止め部
１３ 接触面
１４ 開口部
１５ 流出口
１６ 外殻
１６ａ 芯出しフランジ
１８ 第１のフラップ
２０ 軸
２４ 第１の流入口
２６ 第２の流入口
２８ 調整部材
３０ 接続要素
３２ 供給ダクト
３２ａ 取り付けビード
３４ 排気
３６ 客室空気
３８ 第２のフラップ
ｙ 方向

Claims (17)

1. 航空機の外殻（１６）の開口部（１４）内に配置するためのフレーム（１２）と、前記フレーム（１２）内に旋回可能に配置され、流れ断面積を制御するための第１のフラップ（１８）と、少なくとも１つの第１の流入口（２４）と、少なくとも１つの流出口（１５）とを有する、航空機用の流出弁（１０）であって、前記前記流出弁（１０）は、駆動可能な調整部材（２８）によって閉鎖可能に構成された第２の流入口（２６）を有する流出弁（１０）。
2. 前記フレーム（１２）は、前記調整部材（２８）が接触して前記第２の流入口（２６）を閉じることができる接触面（１３）を有する、請求項１に記載の流出弁（１０）。
3. 前記調整部材（２８）が、円筒形状を有する、請求項２または３に記載の流出弁（１０）。
4. 前記接触面（１３）が、環状形状を有する、請求項３または４に記載の流出弁（１０）。
5. 前記調整部材（２８）が、長方形の基本形状を有する、請求項２または３に記載の流出弁（１０）。
6. 前記接触面（１３）が、長方形の基本形状を有する、請求項３または６に記載の流出弁（１０）。
7. 前記流出口（１５）が、実質的に長方形形状を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の流出弁（１０）。
8. 前記流出口（１５）が、実質的に円形または卵形形状を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の流出弁（１０）。
9. 前記第１のフラップ（１８）が、前記フレーム（１２）内に取り付けられた軸のまわりに旋回可能である、請求項１から８のいずれか１項に記載の流出弁（１０）。
10. 前記第１のフラップ（１８）が、軸（２０）のまわりに旋回可能な第２のフラップ（３８）を有し、前記第２のフラップ（３８）が、前記第１のフラップ（１８）が閉じられている間に前記流出口（１５）の一部分を開くことを可能にする、請求項１から９のいずれか１項に記載の流出弁（１０）。
11. 前記フレーム（１２）が、供給ダクト（３２）と可動式に接続された、請求項１から１０に記載の流出弁（１０）。
12. 前記フレーム（１２）が、柔軟な接続要素（３０）によって前記供給ダクト（３２）と接続された、請求項１３に記載の流出弁（１０）。
13. 前記フレーム（１２）が、前記第２の流入口（２６）を画定する凹部（１２ｆ）を有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の流出弁（１０）。
14. 前記フレーム（１２）が、収束くびれ要素（１２ｄ）を有する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の流出弁（１０）。
15. 電子回路領域からの排気（３４）が、前記第１の流入口（２４）に供給され、客室空気（３６）が、前記第２の流入口（２６）に供給される、請求項１から１４に記載の流出弁（１０）。
16. 前記航空機が地上にあって低速でのみ移動する第１の飛行フェーズでは、前記第１のフラップ（１８）が開かれ、前記航空機が飛行中の第２の飛行フェーズでは、前記第１のフラップ（１８）が閉じられ、前記第２のフラップ（３８）が流れ断面積を制御する、請求項１から１５のいずれか１項に記載の流出弁（１０）を制御する方法。
17. 前記調整部材（２８）が、必要に応じて、圧力補正のために前記第２の流入口（２６）を開く、請求項１５に記載の方法。