JP6050474B2 - 音響および熱を遮蔽するギャレーの外殻体 - Google Patents

Description

この出願は、２０１２年３月２３日に出願された米国仮出願第６１／６１４，７５５号、および、２０１３年２月２２日に出願された米国非仮出願第１３／７７３，９０８号の優先権を要求し、その全体が参照により援用される。

数百もの乗客に一斉にサービスを提供する大型の商業航空機では、一般的には、乗客や乗務員の飲食サービスのための設備と食材のすべてを格納するサービスステーション、すなわち、ギャレーを備える。ギャレーは、すべての航空機にとっての重要課題である重量節減や空間効率性という目標と制約を守りつつ航空機のニーズに対応できるように設計され、一般的には、航空機の一部の構造物に組み込まれている。ギャレーは、一般的には、食べ物を温めるためのオーブン、コーヒーやエスプレッソを作るための飲料メイカー、ゴミの廃棄用領域、サービスに出されるまで食事や生ものを保存するための冷却室（chillers or coolers）を備える。これらの冷却室は、通常はギャレーに内蔵され、数時間のフライト後でも食材を安全に提供できる温度にて、牛乳、果物、冷凍食品、その他の生ものを収納できなければならない。

フライトのケータリングサービス中に乗客に供される生ものを健全かつ安全に保存したいという要望に応えるため、ギャレーのような収納体には、伝導損失（conductive loss）に抵抗できるだけの断熱性がなければならず、ギャレーが備えるギャレー冷却システムにより、一定期間の食べ物の安全保存に対する製造者や航空官庁（airworthiness authrity's）の要求水準にも応え、あるいは、それを超えなくてはならない。食料保存構造物（food storage structure）に必要とされる断熱性（熱抵抗性）の最低限のレベルは、冷却されたコンパートメントとより暖かい外気温との間に形成される冷橋（cold bridge：コールドブリッジ）からのロスを考慮して、通常は、構造物全体の平均値によって規定される。

冷橋は、典型的には、埋め込み式のパネル、切り欠き（cut outs：カットアウト）、ケーブル路（cable pass）のようなきちんと遮蔽されていない非金属領域だけでなく、床の取り付け（floor fitting）、框材、ポッテド・インサーツ（potted inserts）、ボビン、埋め込み式のネズミ穴ふさぎ（embedded and mouse hole blocks）、すべりテーブル、ドアのヒンジ、ラッチ、点検用パネルのような金属部品の形態を有する。こういったタイプの連結構造から熱がギャレーに入り込んでくるので、この熱を冷却装置によって除去しなければならない。これらの構造物の許容熱量は、熱抵抗性とよばれる性質に依存する。冷却室（chillers or coolers）のような冷却保存構造（chilled storage structure）の平均熱抵抗力とは、収納部を構成する非金属パネルの性能から、冷橋や断熱不十分な領域からのロスを差し引いたものである。

１３ｍｍ（１／２"）のノーメックス繊維（Ｒ）を芯材に充填した構造のパネル（Nomex(R) cored pre-impregnated structural panel）から作られたギャレー・パネルでは、生鮮食品に必要な安全温度以下に航空機ギャレーの冷却室を保つには不十分である。このため、構造物の温度特性を改善して生ものを安全に保存するためには、パネルを厚くするか、補強断熱材（supprimental insulation）を構造物に追加しなければならない。

熱損失だけでなく、機内でのケータリングサービスに関わる一般的な作業によって発生し、航空機客室に入り込んでくる雑音を低減することも、航空機製造業者の主要な目的である。客室乗務員が食事を用意するときに発生する雑音（incumbent noise）のほかにも、オーブン、冷蔵庫、飲料メイカーなどのギャレー設備品（GAINS:galley insert equipment）からも多くの雑音が発生する。食事の用意には、収納庫から標準食ボックス（standard meal box）を取り出したり、オーブンに食事運搬台（meal carrier）を詰め込んだり、収納庫の扉を開閉したり、収納庫からカートを取り出すことも含まれる。航空機製造業者は、吸音材などのさまざまな音声減衰機構を導入して客室の雑音を全体的に減らそうとしている。このような素材をギャレー外面に導入することで、飲食サービスの準備・清掃にともなう客室内の音量レベルを大きく減らすことができる。

本発明は、熱損失管理のための熱障壁（thermal barrier）を有し、軽量、施工容易、着脱自在な、航空機のギャレー構造物（galley monument）のための保護パネル（protective panel）に関する。熱障壁でギャレー冷却室の冷却コンパートメント（chilled compartment）と外部環境をつなぐ冷橋の大部分を囲むことにより、航空機ギャレー冷却室は効率的かつ経済的に目標温度を達成しやすくなる。保護パネルは、複数枚を設置可能であり、特定航空機の要件に合わせてカスタマイズ可能である。更に、もっとも必要な箇所を熱障壁で断熱する一方で、それほど重要ではない箇所を除外することにより重量を節約している。このパネルは、冷却不要な構造物（non-chilled monuments）では断熱性を有さないで同様に使えるほどの多目的性も備える。パネルの構造や材質によっては、非常に高い断熱性を最小限の厚みで実現可能であるため、全体としてギャレーでの設置面積をそれほど増やさなくても済む。熱効率の高いギャレーであるだけでなく超静粛なギャレーとするために、ギャレーは音響抑制層（acoustic suppressing layer）も有してもよい。客室吸音材としてセンターライン・ギャレーパネル（center line galley panels）の使用にまでこのコンセプトを適用し、全体としての航空機客室の雑音レベルを減らしてもよい。キャビンの吸音に使う場合でも、外殻面は清掃容易である。

本発明を採用するギャレーの外観斜視図である。 好ましい実施形態における飲料ステーションの正面図である。 第１の実施形態における調理ステーションの正面図である。 図１から図３のギャレーの断熱性外殻体の一部を示す断面図である。 図１から図３のギャレーの音響抑制性能も有する断熱性外殻体の一部を示す断面図である。

図１は、モジュラー式の統合型ギャレーの外観図を示す。ギャレーは、独立型の飲料ステーション１００と独立型の調理ステーション２００を含む。飲料ステーション１００は、コーヒー、エスプレッソなどさまざまな飲料を準備して乗客に提供する。一方、調理ステーション２００は、オーブンや冷蔵庫など食事サービスに必要な保管・調理・清掃のための設備を有する。各ステーション１００，２００の外部には、たとえば、ＬＥＤスクリーンのような表示スクリーン１１０，２１０があり、乗客に指示したり、航空会社の収益に貢献する広告を表示したり、ギャレーが提供するアメニティの情報を提供できる。より好ましくは、各ステーションの外部に、航空会社を宣伝したり、航空会社によって貸し出し可能な広告スペースを提供するブランディング・プレースホルダー２１５（branding placeholder 215：ブランド表示領域）を設置してもよい。ブランディング・プレースホルダー２１５は、大きく、露出と可視性を最大化するために乗客からよく見えるところに置かれる。飲料ステーション１００と調理ステーション２００のどちらにも、環境からギャレーを熱的に遮断し、好ましくは音声も減衰（防音）させるための外殻体３００（outer shell）が形成される。

図２は、ギャレーにおける独立型の飲料ステーション１００を例示し、このステーションは断熱殻体３００に囲まれる軽量構造体１３を含む。飲料ステーション１００は商用航空機における飲料配布センターとして機能する。モジュラー式の飲料センター１００は、乗客にソフトドリンクをセルフサービスで提供するサイド冷却ユニット（side refrigeration unit）、２つのハーフ・オーブン１２、２つのコーヒー・メイカー１４、２つのエスプレッソ・メイカー１６、２つの給湯器１８、を含めた乗客サービス用の統合設備を有する。構造体１３は、乗客サービスを補助するための飲料カートを収納する６つの飲料カート格納室２０、シンク３０、蛇口２９、トップ・ローディング方式のゴミ捨て、作業照明、タッチスクリーン・ユーザインタフェースを備える。すべての部材は、作業性を犠牲にせずに機能性を実現できるように、コストと空間の観点からみて効率的な利用が可能な配置がなされる。

図３は、飲料ステーション１００と連携してフルサービスのギャレーを構成する調理ステーション２００を示す。調理ステーション２００は、乗客のセルフサービス用の冷蔵庫となるサイド冷却ユニットと、ダブル冷蔵庫５０と、ダブル・オーブン６０と、ハーフ・オーブン６５と、６つの飲料カート格納室２０と、伸縮型作業デッキを有する。飲料ステーション１００と同じく、調理ステーション２００はギャレーの中身を断熱保護する保温殻体３００により囲われ、適切な温度にてその内部に生ものを保存する。

図４は、図１から図３の航空機構造物（aircraft monument）の外面を覆う外殻体３００を示す。殻体３００は、背面壁と両側壁（たとえば、センターライン・ギャレー）を有するので、殻体３００は飛行中であっても簡単に着脱可能である。殻体３００は、奥行き１．５ミリメートル程度の耐衝撃性のある外板（impact resistant skin）としての外層３１０を含む。外板３１０は、炭素強化充填複合材（carbon reinforced composite pre-impregnated）、繊維ガラス（fiberglass）、ケブラー繊維、その他の熱可塑性物質などの硬質材（hard material）によって形成され、構造体各部にフィットするようにデザインされる。外板３１０の機能は２つである。一つは真空遮断パネル（VIP:vaccum insulated panel）の保護層であり、もう一つは、航空会社が選んだ装飾（decor or trim）の担体としてである。外板３１０は、高耐熱性接着材（high temperature contact adhesive）により既存の方法により接着されてもよい。外板３１０の下には、構造物に接着される炭素繊維複合材の層３２０（a layer of carbon fiber composite material）がある。炭素繊維複合材は、１０ミリメートル程度の厚みにすることができる。

ニューメキシコ州アルバカーキ−にあるNanopore社が提供しているNanopore（登録商標）のような断熱層３３０が、殻体３００の耐衝撃性外板３１０と炭素繊維複合パネル３２０に挟まれている。断熱層３３０は、３ミリメートル厚の真空遮断パネル（ＶＩＰ）のタイルにより形成してもよく、構造体１３または外板３１０の内壁に設置されてもよい。このようなタイルを使う利点は、断熱層タイルならギャレーの断熱性能改善が必要とされる場所に選択的に配置できることである。断熱を必要としない非冷却領域では、構造体の外面から正確な距離を維持するために、殻体３００を軽量の充填パネル、芯材、スペーサーと取り替えてもよい。このような方法によれば、熱効率を最大化しつつ、コストと重量が最小化される。

殻体３００の外板３１０を炭素繊維複合パネル３２０に固定するために、一連の固定ピン（anchor pin）を複数層を介して硬いパネルに押し込むことで、ピンを外板からパネル内部に挿入する。ギャレーの外観をよりクリーンでなめらかにするために、美観に配慮した固定ピンカバー３５０でピン３４０を覆ってもよい。

図５は、図４に示した構造を含み、２０〜２５ミリメートル厚の、連続気泡音響発泡体（open cell acoustic foam）のような音響発泡体３７０からなる追加の層も含む第２の実施形態における殻体３６０を示す。発泡体３７０は、ＶＩＰ断熱層３３０である３ミリメートルの層とともに、ギャレーの作業場所で発生する反響音吸収だけでなく断熱も含めた２つの目的を有する。発泡体３７０は、ＶＩＰパネル３３０の外面か、外板３１０の内面にくっつけられる。熱的には、発泡体３７０の本来的な断熱特性により、ギャレーの熱損失への抵抗性がいっそう高まり、発泡体と断熱パネルの組み合わせによって衝撃音吸収性能だけでなく構造物の外部からの耐衝撃性能も強化される。

着脱可能な外板３１０は、影響を受けやすい（susceptible）断熱層３３０をダメージから守る保護障壁（protective barrier）として機能し、外部装飾の担体としても機能する。ＶＩＰ熱障壁３３０（VIP thermal barrier）は、更に、構造物の作業場所（たとえば、センターライン・ギャレー）以外のすべての冷却コンパートメント（chilled compartment）からの潜在的な冷橋をすべて囲む。側面部が冷却されるギャレー（lateral refregerated galleys）では、保護板３１０なしのＶＩＰパネルで裏面を遮蔽してもよい。本システムの利点は、航空機に対する構造体の接続点をいじることなく、サービス中であっても、損傷した外板３１０および／またはＶＩＰパネル３３０を取り替え可能なことである。

熱遮蔽パネル３３０（と吸音発泡体３７０）を選択的に取り付けることにより、重要または効果的と考えられる場所の遮蔽性を強化しつつ、その他の場所を対象外とすることで重量を節約できる。本発明によれば、図４の例では４．５ミリメートル厚のΔ１、図５の例では２４．５ミリメートル厚という、最小限の厚み増加をギャレー設置場所にもたらすだけでありながら、すぐれた熱損失抵抗性および音響減衰性を提供できる。

板３１０用にオープン・ウィーブで事前に充填される炭素強化パネル３８０（open weave pre-impregnated carbon reinforced panel）を使い、装飾薄板に小孔を開けることにより、外殻体３６０でほとんどの外音を吸収し、客室の全体的な音レベルを低下させる。本発明は、新規または既存のさまざまな航空機について、広狭さまざまな本体を有する商用航空機構造物に適用可能である。

Claims (10)

1. 金属の冷橋を形成する外面を持つ少なくとも一つの冷却ユニットを含む航空機構造物のための保護パネルであって、
   耐衝撃性のある外板（an impact-resistant outer skin）と、
   前記航空機構造物に接着された炭素繊維複合パネルと、
   金属の冷橋（cold bridge）のそばに選択的に配置される断熱パネルであって、複数の真空遮蔽パネルのタイルを含む前記断熱パネルと、
   前記保護パネル内において前記耐衝撃性のある外板と前記断熱パネルの間に配置された連続気泡音響発泡体の遮蔽層と、
   を備え、
   前記断熱パネルは、前記連続気泡音響発泡体の遮蔽層と前記炭素繊維複合パネルに挟まれていることを特徴とする航空機構造物（an aircraft monument）のための保護パネル。
2. 冷橋がない領域では、前記断熱パネルの代わりにスペーサ（spacer）を備えることを特徴とする請求項１に記載の保護パネル。
3. 前記断熱パネルの厚みは、前記耐衝撃性のある外板の厚みの略２倍であるであることを特徴とする請求項１に記載の保護パネル。
4. 前記連続気泡音響発泡体は、少なくとも、前記炭素繊維複合パネルの２倍の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の保護パネル。
5. 前記耐衝撃性のある外板と前記断熱パネルは、前記保護パネルの全体としての厚みの半分よりも薄い厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の保護パネル。
6. 前記耐衝撃性のある外板は、繊維ガラスによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の保護パネル。
7. 前記耐衝撃性のある外板は、熱可塑性物質によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の保護パネル。
8. 前記耐衝撃性のある外板は、図柄（design）の担体とするためのオープン・ウィーブで事前に充填される炭素強化パネル（open weave pre-impregnated carbon reinforced panel）を含むことを特徴とする請求項１に記載の保護パネル。
9. 前記耐衝撃性のある外板を前記炭素繊維複合パネルに取り付ける複数の固定ピンをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の保護パネル。
10. 前記複数の固定ピンのそれぞれが固定ピンカバーにより覆われていることを特徴とする請求項９に記載の保護パネル。

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