JP2022022105A - 航空機で使用するための給気システム - Google Patents

Abstract

【課題】乗客間の交差循環を制限するための、航空機で使用するための給気システムを提供する。【解決手段】航空機の客室およびクラウン区画を少なくとも部分的に画定する側壁を有する胴体を含む航空機。客室は、オーバーヘッドゾーン、乗客ゾーンおよびフロアゾーンを含む。給気ダクトがクラウン区画内に位置決めされ、給気ダクトは、クラウン区画を空気で加圧するように構成される。少なくとも1つの戻り排気口がフロアゾーンに画定される。内部構造が、側壁に結合され、客室とクラウン区画との間に延在する。内部構造は、オーバーヘッドゾーンを通って下方に延び、乗客ゾーンを通って下方に延び、次いで少なくとも1つの戻り排気口に向かって延びる空気流路に沿ってクラウン区画から加圧された空気を排出するように配向された複数のノズルを含む。【選択図】図1

Description

本分野は、一般に、人が占有するように設計された限られた空間で使用するための環境制御システムに関し、より具体的には、航空機の客室などの限られた空間内の乗客間の空気流を最小限にするのを容易する給気システムに関する。

いくつかの既知の与圧航空機は、環境制御システム（「ECS」）を使用して、飛行中、キャビンの加圧を維持し、キャビンの温度を制御する。ECSは、一般に、エンジンからの外気を航空機のキャビンに向けて運ぶことでキャビンを加圧する。いくつかの既知のシステムは、空調パックを使用して空気を調整し、調整された空気は、給気システムを介してキャビン内に分配される。いくつかの給気システムは、乗客の上方の航空機の胴体の内部の両側に配置された複数の別個のノズルを含む。ノズルは、そこから調整された空気を排出して、キャビンの床に配置された戻り空気グリルを通ってキャビンを出る前に乗客の座席を横切って循環する、対向し、反対方向に回転する空気の「セル」を生成する。しかしながら、反対方向に回転するセルを生成するには、空気を比較的高い速度で排出する必要があり、このことは、キャビン内に望ましくない騒音公害を発生させる可能性がある。さらに、反対方向に回転するセルは、乗客間に交差循環を引き起こす可能性があり、これは、最近の世界的な健康危機を考慮すると重要な考慮すべき事項である。

このセクションは、以下に記載される、および／または以下で特許請求される本開示の様々な態様に関連し得る技術の様々な態様を読者に紹介することが意図されている。この議論は、本開示の様々な態様のより良い理解を容易にするために、読者に背景情報を提供するのに役立つと考えられている。したがって、これらの記述は、このような観点から読まれるべきであり、従来技術の承認として読まれるべきではないことを理解されたい。

一態様は、航空機の客室およびクラウン区画を少なくとも部分的に画定する側壁を含む航空機である。客室は、オーバーヘッドゾーン、乗客ゾーンおよびフロアゾーンを含む。給気ダクトがクラウン区画内に位置決めされ、給気ダクトは、クラウン区画を空気で加圧するように構成される。少なくとも1つの戻り排気口がフロアゾーンに画定される。内部構造が、側壁に結合され、客室とクラウン区画との間に延在する。内部構造は、オーバーヘッドゾーンを通って下方に延び、乗客ゾーンを通って下方に延び、次いで少なくとも1つの戻り排気口に向かって延びる空気流路に沿ってクラウン区画から加圧された空気を排出するように配向された複数のノズルを含む。

別の態様は、航空機の客室およびクラウン区画を少なくとも部分的に画定する側壁を含む航空機である。客室は、オーバーヘッドゾーン、乗客ゾーンおよびフロアゾーンを含む。給気ダクトがクラウン区画に位置決めされ、給気ダクトは、そこを通して空気を運ぶように構成される。少なくとも1つの戻り排気口がフロアゾーンに画定される。複数の内部パネルが客室とクラウン区画との間に延在し、各内部パネルは給気ダクトと流れ連通して結合される。複数の内部パネルは各々、オーバーヘッドゾーンを通って下方に延び、乗客ゾーンを通って下方に延び、次いで少なくとも1つの戻り排気口に向かって延びる空気流路に沿って空気を排出するように構成された複数の穿孔を含む。

さらに別の態様は、そこを通して空気を運ぶように構成された給気ダクトを含む給気システムである。複数の内部パネルは、給気ダクトと流れ連通して各々結合され、複数の内部パネルは、内部構造を画定するために一列に互いに対して結合される。各内部パネルは、吸気口および排気口を画定する側壁を有するハウジングを含む。多孔質支持構造体が、排気口で側壁に結合される。吸気口と多孔質支持構造体の第1の側面との間に空気プレナムが画定され、そこから空気を排出するように構成された複数の穿孔が、多孔質支持構造体の第2の側面上に画定される。

本開示の上述の態様に関連して述べた特徴の様々な改良が存在する。さらなる特徴もまた、本開示の上述の態様に組み込むことができる。これらの改良および追加の特徴は、個別にまたは任意の組み合わせで存在してもよい。例えば、本開示の図示された実施形態のいずれかに関連して以下で考察される様々な特徴は、単独でまたは任意の組み合わせで、本開示の上述の態様のいずれかに組み込まれてもよい。

例示的な給気システムを内部に有する航空機の断面図である。 代替の給気システムを内部に有する航空機の断面図である。 図2に示す給気システムで使用され得る例示的な内部パネルの断面図である。 図2に示す給気システムで使用され得る代替の内部パネルの断面図である。 例示的な航空機の側面図である。

対応する参照符号は、図面全体を通して対応する部品を示している。

以下に記載する例には、航空機の客室などの限られた空間内での乗客間の空気流を最小限にするのを容易にする給気システムが含まれる。記載される例示的なシステムは、限られた空間内にバルク下向き空気流を生成する排気換気方式を提供する。一例では、バルク下向き空気流は、限られた空間の着座した乗客の上方から、乗客を通過して下方に、限られた空間の床に配置された出口に向かって排出される。この指向性のバルク下向き空気流は、例えば、航空機のそれぞれの列において互いに隣接して着座した乗客間の交差循環を制限することを容易にする。例示的なシステムは、すぐ近くの乗員間の浮遊汚染物質の拡散の低減、ノイズおよび望ましくない通気の低減、ならびに限られた空間内での循環の不活発なゾーンの形成を制限することを容易にする。

図1は、内部に例示的な給気システム102を有する航空機100の断面図である。航空機100は、航空機100の客室108およびクラウン区画110を少なくとも部分的に画定する側壁106を有する胴体104を含む。クラウン区画110は、客室108の上方に位置決めされ、側壁106に結合された内部構造112は、クラウン区画110と客室108との間に延在する。客室108は、オーバーヘッドゾーン114と、乗客ゾーン116と、フロアゾーン118とを含む。乗客ゾーン116は、人が占有するように設計された複数の座席120を含む。座席120は、客室108を横切る一列または複数の列122に配列される。オーバーヘッドゾーン114は、乗客の座席120の上方に配置され、フロアゾーン118は、乗客の座席120の下方に配置される。

給気システム102は、クラウン区画110内に位置決めされた給気ダクト124を含む。一例では、内部構造112は、クラウン区画110が側壁106と内部構造112との間に開放空間を画定するように構成される。給気ダクト124は、調整空気126を運ぶように構成され、この空気は、航空機100の環境制御システム（図示せず）から受け取られる。給気ダクト124は、クラウン区画110内に調整空気126を排出して、クラウン区画110を調整空気126で加圧するように構成される。クラウン区画110を調整空気126で加圧することにより、客室108に調整空気126を供給することが容易になる。例えば、少なくとも1つの戻り排気口128がフロアゾーン118に画定され、以下でより詳細に説明するように、クラウン区画110から排出された調整空気126は、客室108を通って運ばれ、次いで戻り排気口128を通って客室108から排出される。図1を参照すると、戻り排気口128は、胴体の側壁106に画定された戻り空気グリルである。あるいは、排気口は、客室108の床130に画定されてもよい。

図1を参照すると、給気ダクト124は、内部に画定された複数の空気流開口部134を有する側壁132を含む。空気流開口部134は、給気ダクト124からクラウン区画110への流れ連通を実現して、その加圧を容易にする。空気流開口部134は、給気システム102が本明細書で説明するように機能することを可能にする任意のサイズおよび／または形状であってよい。例えば、空気流開口部134は、給気ダクト124の長さおよび胴体104に沿って離間された、側壁106内の複数の別個の穴または切り欠きによって画定されてもよい。別の例では、給気ダクト124は、ピッコロ型の供給ダクトである。

内部構造112は、内部パネル136、収納棚138、オーバーヘッドコンソール140などの複数の構成要素から形成される。一例では、構成要素の少なくともいくつかは、それらの間にギャップ142を画定するために互いに離間される。例えば、内部パネル136、収納棚138およびオーバーヘッドコンソール140は、互いに結合されてもよいが、ギャップ142を介してクラウン区画110と客室108との間の空気流連通を実現するために互いに離間されてもよい。そのような例では、ブロック部材144が、複数のギャップ142のうちの少なくとも1つを横切って延在してもよい。ブロック部材144は、依然として客室とクラウン区画との間の空気流連通を可能にしつつ、客室108からクラウン区画110への視認性を制限するように適合される。オーバーヘッドコンソール140などの構成要素はまた、側壁106から離間されて追加のギャップ142を画定する場合もある。

したがって、ギャップ142は、内部構造112内に複数のノズル146を画定する。代替の一例では、構成要素自体が、内部構造112のノズル146を画定するために内部に画定された空気流開口部（図示せず）を含む。例えば、ギャップは、照明カーテンまたは他の内部機構の背後に隠されて内部構造112内に追加のノズル146を画定してもよい。ノズル146は、クラウン区画110に対して実質的に下向きの方向にそこから調整空気126を排出するように設計されている。図1を参照すると、調整空気126は、オーバーヘッドゾーン114を通って下方に延び、乗客ゾーン116を通って下方に延び、次いでフロアゾーン118に配置された戻り排気口128に向かって延びる空気流路148に沿って進む。空気流の排出速度、調整空気126の排出の方向性、および／または戻り排気口128で規定された圧力差などの要因の組み合わせの結果として、例えば、空気流路148は、客室108を通って下方に延びることで、航空機100のそれぞれの列122において互いに隣接して着座した乗客間の交差循環を制限するのを容易にする。本明細書で使用する場合、「下方」とは、ノズル146から戻り排気口128までなどの2点間の高さが減少し、2点間の高さが増加しない、一方向の移動方向を指す。

図2は、代替の給気システム150を内部に有する航空機100の断面図である。図示の例では、内部構造112は、クラウン区画110と客室108との間に延在する複数の内部パネル136を含む。内部パネル136は、天井パネル、側壁パネル、オーバーヘッドコンソールパネルなどであってよく、これらは、客室108の乗員にとって視認可能かつ審美的に満足できるように設計されている。各内部パネル136は、給気ダクト124と流れ連通して結合されている。例えば、給気ダクト124と各内部パネル136との間に分岐ダクト152を連結して、調整空気126を給気ダクト124から複数の内部パネル136に運ぶことを可能にする。以下でより詳細に説明するように、各内部パネル136は、クラウン区画110に対して実質的に下方向に、調整空気126をそこから排出するように構成された複数の穿孔154（図3に示す）を含む。

図2に示すように、調整空気126は、オーバーヘッドゾーン114を通って下方に延び、乗客ゾーン116を通って下方に延び、次いでフロアゾーン118に配置された戻り排気口128に向かって延びる空気流路156に沿って進む。空気流路148と同様に、空気流路156は、客室108を通って下方に延びることで、航空機100のそれぞれの列122において互いに隣接して着座した乗客間の交差循環を制限するのを容易にする。

図3は、給気システム150（図2に示す）で使用することができる例示的な内部パネル158の断面図である。図示の例では、各内部パネル158は、吸気口164および排気口166を画定する側壁162を有するハウジング160を含む。吸気口164は、分岐ダクト152（図2に示す）と流れ連通して結合されて、調整空気126がそこを通って運ばれることを可能にする。調整空気126は、ハウジング160の中を通って運ばれ、次いで、排気口166から客室108（図2に示す）に直接排出される。

内部パネル158は、排気口166で側壁162に結合されたノズル168を含む。図示の例では、ノズル168は、以下でより詳細に説明するように、多孔質支持構造体170と、それに結合された少なくとも一つの材料の層とを含む。多孔質支持構造体170は、空気流をその中を通して運ぶことを可能にする任意の可撓性の、半剛性の、または剛性の構造体であってよい。図示の例では、多孔質支持構造体170は、それを通って延びる複数の中空チャネルを有するハニカム構造体の形態である。あるいは、図4に示すように、内部パネル171は、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルイミド、ポリフッ化ビニリデンなどの多孔質発泡材料の形態の多孔質支持構造体170を含む。

ノズル168は、第1の側面172および第2の側面174を有する。ノズル168は、排気口166の全体を横切って延在して、吸気口164とノズル168の第1の側面172との間に空気プレナム176を画定する。穿孔154が、ノズル168の第2の側面174に画定される。ノズル168を排気口166を横切るように延在させることにより、ハウジング160を少なくとも部分的に密閉することが容易になり、これにより、空気プレナム176を吸気口164を通って運ばれる調整空気126で加圧することが可能になる。したがって、調整空気126は、第1の側面172の全表面積にわたって分配されてよい。一例では、吸気口164は、排気口166よりも断面サイズが小さい。したがって、ハウジング160の側壁162は、吸気口164から排気口166まで断面のサイズが増大するように先細にされてよく、このことは、ノズル168の第1の側面172にわたる調整空気126の圧力を均等にするのを容易にする。

再び図3を参照すると、ノズル168は、その第1の側面172または第2の側面174の少なくとも一方に結合された多孔質材料の層178をさらに含む。多孔質材料は、内部パネル158が本明細書に記載されるように機能することを可能にする任意の材料であってよい。例えば、多孔質材料は、絡み織りパターンなどの織物繊維材料であってもよい。織物繊維材料はまた、樹脂、接着剤などで予め含浸されてもよい（すなわち、「プリプレグ」複合材）。したがって、層178は、第1の側面172および／または第2の側面174にわたって延在して多孔質支持構造体170を支持し、多孔性支持構造体を通る空気流を依然として許容しつつ多孔質支持構造体170の剛性を高める。

図示の例では、ノズル168はまた、第2の側面174上で多孔質材料の層178の上に結合された装飾用多孔質材料の層180を含む。したがって、層180は、客室108（図2に示す）の乗員が見ることが可能な、内部パネル158の外面を画定する。層180は、層178と比較して、客室108の乗員の視認性に適した改善された美的外観を提供する。装飾用多孔質材料は、内部パネル158が本明細書に記載されるように機能することを可能にする任意の材料であってよい。例えば、層180は、レーザ、化学エッチング、研磨ブラスト、ピンを有するドラムローラとの接触、または他の適切な方法によって穿孔された熱可塑性シートであってもよい。層180はまた、布織物材料であってもよい。したがって、内部パネル158の第2の側面174には、複数の穿孔154が設けられている。一例では、穿孔154は、層180から排出される調整空気126が、分散されたバルク空気流の形態になるように、層180にわたってほぼ実質的に均一に分散される。したがって、空気流は、層180の露出した表面領域にわたって提供される。

動作中、調整空気126は、客室108を通る所望の空気流再循環率を満たすために、第1の閾値よりも大きい流量で、かつ第2の閾値よりも小さい速度でノズル146および168から排出される。流量閾値は、輸送するように設計された、航空機100の乗員の数に少なくともある程度基づいている。したがって、一例では、給気システム102および150は、乗員あたり約0．25ポンド／分（ポンド／分／乗員）を超える、約0．4ポンド／分／乗員を超える、約0．5ポンド／分／乗員を超える、または約0．55ポンド／分／乗員を超える流量でノズル146および168から調整空気を排出するように動作可能である。速度閾値は、客室108の乗員の知覚される快適性レベルに少なくともある程度基づいている。したがって、動作中、給気システム102および150は、客室108の乗員が自分の座席120で、望ましくない通風を知覚し得る閾値を下回る速度で、ノズル146および168から客室108内に調整空気126を排出するように動作可能である。したがって、給気システム102および150は、調整空気126を約500フィート／分（ft／分）未満、約250 ft／分未満、約100ft／分未満、または約50ft／分未満の速度で排出する。

記載されたシステムおよび方法は、本明細書に記載された特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、システムの構成要素および／または方法のステップは、本明細書に記載された他の構成要素および／またはステップから独立して別個に利用されてもよい。

本開示の様々な実施形態の特有の特徴は、一部の図面に示され、他の図面には示されない場合があるが、これは便宜上のものにすぎない。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求されてよい。

本明細書で使用される場合、単数形で列挙され、単語「a」または「an」の後に続く要素またはステップは、そのような除外が明示的に列挙されない限り、複数の要素またはステップを除外しないものとして理解されるべきである。さらに、本発明の「一実施形態」または「例示的な実施形態」への言及は、列挙された特徴も組み込む追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈されることは意図されていない。

この書面による説明は、例を使用して、最良の形態を含む様々な実装形態を開示する、ならびに任意の装置またはシステムの製作および使用、ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含めた、様々な実装形態の実施を当業者にとって可能にする。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、本明細書を読んだ後に当業者が想到する他の例を含むことができる。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。

100 航空機
102 給気システム
104 胴体
106 側壁
108 客室
110 クラウン区画
112 内部構造
114 オーバーヘッドゾーン
116 乗客ゾーン
118 フロアゾーン
120 座席
122 列
124 給気ダクト
126 調整空気
128 戻り排気口
130 床
132 側壁
134 空気流開口部
136 内部パネル
138 収納棚
140 オーバーヘッドコンソール
142 ギャップ
144 ブロック部材
146 ノズル
148 空気流路
150 給気システム
152 分岐ダクト
154 穿孔
156 空気流路
158 内部パネル
160 ハウジング
162 側壁
164 吸気口
166 排気口
168 ノズル
170 多孔質支持構造体
171 内部パネル
172 第1の側面
174 第2の側面
176 空気プレナム
178 多孔質材料の層
180 装飾用多孔質材料の層

Claims (20)

1. 航空機であって、
   前記航空機の客室およびクラウン区画を少なくとも部分的に画定する側壁を備える胴体であって、前記客室は、オーバーヘッドゾーン、乗客ゾーンおよびフロアゾーンを含む、胴体と、
   前記クラウン区画内に位置決めされた給気ダクトであって、前記給気ダクトは、前記クラウン区画を空気で加圧するように構成される、給気ダクトと、
   前記フロアゾーンに画定された少なくとも1つの戻り排気口と、
   前記側壁に結合され、前記客室と前記クラウン区画との間に延在する内部構造であって、前記内部構造は、前記オーバーヘッドゾーンを通って下方に延び、前記乗客ゾーンを通って下方に延び、次いで前記少なくとも1つの戻り排気口に向かって延びる空気流路に沿って前記クラウン区画から前記空気を排出するように配向された複数のノズルを備える、内部構造とを備える、航空機。
2. 前記内部構造は、複数の構成要素を備え、前記複数の構成要素の少なくともいくつかは、前記複数のノズルのそれぞれのノズルを画定するギャップをそれらの間に画定するために互いに離間されている、請求項1に記載の航空機。
3. 前記内部構造は、前記ギャップを横切って延在するブロック部材をさらに備え、前記ブロック部材は、前記客室から前記クラウン区画への視認性を制限する、請求項2に記載の航空機。
4. 前記内部構造は、内部パネル、収納棚またはオーバーヘッドコンソールのうちの少なくとも1つを備える、請求項1から3のいずれか一項に記載の航空機。
5. 前記内部構造は、それらの間にそれぞれのノズルを画定するために前記側壁から離間されており、ギャップが前記複数のノズルのそれぞれのノズルを画定する、請求項1から4のいずれか一項に記載の航空機。
6. 前記複数のノズルは、約50フィート／分未満の速度で加圧された前記空気を排出するように構成される、請求項1から5のいずれか一項に記載の航空機。
7. 前記給気ダクトは、側壁と、前記側壁内に画定された複数の空気流開口部とを備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の航空機。
8. 航空機であって、
   前記航空機の客室およびクラウン区画を少なくとも部分的に画定する側壁を含む胴体であって、前記客室は、オーバーヘッドゾーン、乗客ゾーンおよびフロアゾーンを含む、胴体と、
   前記クラウン区画内に位置決めされた給気ダクトであって、前記給気ダクトは、そこを通して空気を運ぶように構成される、給気ダクトと、
   前記フロアゾーンに画定された少なくとも1つの戻り排気口と、
   前記客室と前記クラウン区画との間に延在し、各内部パネルは、前記給気ダクトと流れ連通して結合される複数の内部パネルであって、前記複数の内部パネルは、各々、前記オーバーヘッドゾーンを通って下方に延び、前記乗客ゾーンを通って下方に延び、次いで前記少なくとも1つの戻り排気口に向かって延びる空気流路に沿って前記空気を排出する複数の穿孔を備える、複数の内部パネルとを備える、航空機。
9. 各内部パネルは、
   吸気口および排気口を画定する側壁を備えるハウジングと、
   前記排気口で前記側壁に結合された多孔質支持構造体であって、前記吸気口と前記多孔質支持構造体の第1の側面との間に空気プレナムが画定され、前記複数の穿孔は、前記多孔質支持構造体の第2の側面上に画定される、多孔質支持構造体とを備える、請求項8に記載の航空機。
10. 前記ハウジングの前記側壁は、前記吸気口から前記排気口まで断面サイズが増大するように先細にされる、請求項9に記載の航空機。
11. 各内部パネルは、前記多孔質支持構造体の前記第1の側面または前記第2の側面の少なくとも一方に結合された多孔質材料の層をさらに備える、請求項9または10に記載の航空機。
12. 前記多孔質支持構造体の前記第2の側面上で前記多孔質材料の層の上に結合された装飾用多孔質材料の層をさらに備える、請求項11に記載の航空機。
13. 前記給気ダクトと各内部パネルとの間に結合された分岐ダクトをさらに備える、請求項8から12のいずれか一項に記載の航空機。
14. 前記複数の穿孔は、約50フィート／分未満の速度で前記空気を排出するように構成される、請求項8から12のいずれか一項に記載の航空機。
15. そこを通して空気を運ぶ給気ダクトと、
    前記給気ダクトと流れ連通して各々結合された複数の内部パネルであって、前記複数の内部パネルは、内部構造を画定するために一列に互いに対して結合されており、各内部パネルは、
    吸気口および排気口を画定する側壁を備えるハウジングと、
    前記排気口で前記側壁に結合された多孔質支持構造体であって、前記吸気口と前記多孔質支持構造体の第1の側面との間に空気プレナムが画定され、そこから前記空気を排出するように構成された複数の穿孔が前記多孔質支持構造体の第2の側面に画定されている、多孔質支持構造体とを備える、複数の内部パネルと
    を備える、給気システム。
16. 前記ハウジングの前記側壁は、前記吸気口から前記排気口まで断面サイズが増大するように先細にされる、請求項15に記載の給気システム。
17. 各内部パネルは、前記多孔質支持構造体の前記第1の側面または前記第2の側面の少なくとも一方に結合された多孔質材料の層をさらに備える、請求項15または16に記載の給気システム。
18. 前記多孔質支持構造体の前記第2の側面上で前記多孔質材料の層の上に結合された装飾用多孔質材料の層をさらに備える、請求項17に記載の給気システム。
19. 前記多孔質支持構造体は、連続気泡フォーム材料またはハニカム構造体から形成される、請求項15から18のいずれか一項に記載の給気システム。
20. 前記給気ダクトと各内部パネルの前記吸気口との間に結合された分岐ダクトをさらに備える、請求項15から19のいずれか一項に記載の給気システム。

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