(57)【要約】【解決手段】航空機配管システム用の逆流抵抗停止弁（４６）は、入口（１１８）と、入口チャンバ（１０４）と、移動チャンバ（１０６）と、出口チャンバ（１０８）と、出口（１２０）と、を画成する弁本体（１０２）を備える。逆流抵抗停止弁は、出口（１２０）で逆流を防止する逆流防止デバイス（１１２）を組み込み、弁本体を通る流れが旋回パドル（１１０）によって制御される。旋回パドル（１１０）は、上側フラップ（１１６）と、スピンドル（１２２）と、下側フラップ（１１４）と、を有し弁本体の中に配置される。旋回パドル（１１０）が第１位置に回転するとき、上側フラップ（１１６）が入口チャンバ（１０４）を封止し下側フラップ（１１４）が出口チャンバ（１０８）を封止する。逆流抵抗停止弁は、十分な水柱が付勢に打ち勝つまで停止弁を閉じるように付勢する負圧を出口チャンバ（１０８）で利用する。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機配管システム用の逆流抵抗停止弁であって、
入口と、入口チャンバと、移動チャンバと、出口チャンバと、出口と、を画成する弁本体と、
前記出口の逆流防止デバイスと、
上側フラップと、スピンドルと、下側フラップと、を有し前記弁本体の中に配置される旋回パドルであって、該旋回パドルが第１位置に回転するとき、前記上側フラップが前記入口チャンバを封止し前記下側フラップが前記出口チャンバを封止する、旋回パドルと、
を備え、
十分な水柱が付勢に打ち勝つまで、前記出口チャンバにおける負圧が前記停止弁を閉じるように付勢することを特徴とする逆流抵抗停止弁。
【請求項２】
前記旋回パドルは、両側に水を通過させるような台形状の上側フラップを有することを特徴とする請求項１に記載の逆流抵抗停止弁。
【請求項３】
前記旋回パドルの回転軸が前記上側フラップからオフセットされていることを特徴とする請求項１に記載の逆流抵抗停止弁。
【請求項４】
前記逆流防止デバイスがポペット弁であることを特徴とする請求項１に記載の逆流抵抗停止弁。
【請求項５】
前記逆流防止デバイスがボールフロートであることを特徴とする請求項１に記載の逆流抵抗停止弁。
【請求項６】
前記下側フラップに第２逆流防止デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の逆流抵抗停止弁。
【請求項７】
前記出口にベル形チャンバをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の逆流抵抗停止弁。
【請求項８】
前記旋回パドルは、前記上側フラップと前記下側フラップの間に中間部を有しており、
前記中間部は、その内部に少なくとも一つの流体移動開口部を有し、該流体移動開口部を通して前記旋回パドルを迂回する流れを可能にすることを特徴とする請求項１に記載の逆流抵抗停止弁。
【請求項９】
前記上側フラップは、その回転軸を通過する半径に対して角度が付けられていることを特徴とする請求項１に記載の逆流抵抗停止弁。
【請求項１０】
ケーブルと、取付ブラケットと、前記ケーブルを使用して前記旋回パドルを回転させるように該旋回パドルに連結されるレバーと、を有する手動解放機構をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の逆流抵抗停止弁。
【請求項１１】
前記ケーブルが前記弁本体の側部に取り付けられることを特徴とする請求項１０に記載の逆流抵抗停止弁。
【請求項１２】
前記ケーブルが前記弁本体の正面に取り付けられることを特徴とする請求項１０に記載の逆流抵抗停止弁。
【請求項１３】
前記上側フラップの表面積が前記下側フラップの表面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の逆流抵抗停止弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１２年５月２５日に出願された米国特許出願第６１／６５１，７４０号、および２０１３年５月２３日に出願された米国特許出願第１３／９０１，３５４号の優先権を要求し、その全体が参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
旅客機の重要なシステムの一つは、ギャレー配管システムである。飲料水と廃水の両方を、配管システムを通して航空機上で貯蔵し、循環しおよび収集しなければならない。旅客機では、飲料水、コーヒーや紅茶などの飲料、および調理（スチームオーブン、炊飯器など）を含む多くの用途で飲料水が使用されるので、飲料水は特定の安全規制要件を満たさなければならない。すなわち、人の消費に適したものとするために、航空機で使用される飲料水は、最小限の健康および安全規準を満たす必要がある。これは、積極的に濾過を用いることで部分的に達成される。濾過は味および臭いを改善し、不純物や有害な細菌を除去する。航空機配管システムは、ギャレーでの水使用の全ての態様に及び、関連するハードウェアおよび部品を備えるとともに、水の消費または生成のいずれかを行う他のギャレー設備を備える。
【０００３】
飲料水の要件を満たすために、ギャレー配管システムは、飲料水、廃水および下水の各システムが分離されており相互汚染が発生し得ないことを保証する、航空機メーカによって規定される設計要件および実証実験をパスしなければならない。また、航空機がフライトの終了後にシャットダウンするとき、または長期間の保管やメンテナンスのために、全ての残留水を完全に取り除いて、潜在的に汚染されたり細菌が繁殖したりする可能性のある保持されている全ての水を除去するような排水が、システムの全てで可能でなければならない。この目的のために、配管システムは、重力排水、すなわち捕らわれている水を急速に移動および除去するために、システム内に空気を受け入れることができなければならない。
【０００４】
航空会社では、配管システムの水フィルタを通過した飲料水を廃水とみなすことが慣習である。しかしながら、水を節約する必要性によって動機付けされた航空機メーカによるポリシーの最近の変化により、ギャレーシンクに入ったときにのみ飲料水が廃水になるという要件になっている。この観点では、水ボイラー、蛇口、オーブン、フィルタ等を含む全ての他の水供給デバイスを新鮮な水タンク内に排水することによって、飲料水を回収することが可能になる。加えて、サービスの再開時に、手による補助なしで飲料水供給回路を自動的に満たす能力がなければならず、空気を潜在的に捕らえうる全ての区画が自己排気可能でなければならない。飲料水回路を充填するとき、航空機および設計に応じて圧力が異なることを念頭に置くことが重要である。
【０００５】
航空機の配管システムを設計するときの課題の一つは、廃水の逆流を防止することである。廃水の逆流はシステムを汚染し、排水管および通気デバイスを詰まらせるおそれがある。さらに、深刻なケースでは、廃水から汚れた空気が上昇し乗客を不快にさせる可能性がある。したがって、システムを通る流れを許容するが廃水の逆流を防止する、信頼性があり有効な停止弁が不可欠である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、航空機配管システム用の空気停止弁である。空気停止弁は、設置面積を削減したウェット／冷蔵ギャレー内の完全な飲料水／廃水／真空配管システムの一部である。ギャレー配管システム内の廃水の排水が空気停止弁によって制御される。空気停止弁は逆流防止デバイスを兼ねる。空気停止弁は、廃水タンク内への排水のために、出口の下流の航空機に適用される真空を利用する。これによって、入口上方の停止弁へのホース内の水柱が真空に打ち勝って停止弁を自動的に開くまで、真空と停止弁が協働して弁を閉じた状態に保持する。真空を使用することで、廃水タンク内に廃水が効果的に排水される。システム内を真空に維持するために停止弁が閉じた状態に保持され、廃水タンクからの汚れた臭いがキャビンに侵入するのを防止する。空気停止弁は、廃水が廃水ラインを逆流してキャビンのシンク内に流れるのを防止するように動作する。
【０００７】
本発明の停止弁は、外部寸法を大きく減少させ閉じた空間内に据付可能とするコンパクトな流量制御本体を備えている。停止弁内部の旋回パドルが開位置から閉位置に回転し、停止弁を封止して廃水および汚れた空気が停止弁を通過するのを防止する。好適な実施形態では、パドルは台形であり、特定の条件で水がパドルを迂回して停止弁を通って流れるようにする。
【０００８】
本発明の動作を例示として図解する添付の図面とともに好適な実施形態についての以下の詳細な説明から、本発明の他の特徴および利点がさらに明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の空気停止弁を利用する例示的なギャレーの模式図である。
【図２ａ】図１の空気停止弁の第１断面図である。
【図２ｂ】図１の空気停止弁の第２断面図である。
【図３】弁のパドルの側面図および正面図である。
【図４ａ】空気停止弁の代替実施形態の第１断面図である。
【図４ｂ】空気停止弁の代替実施形態の第２断面図である。
【図５】代替実施形態のパドルの側面図および正面図である。
【図６ａ】空気停止弁の別の代替実施形態の第１断面図である。
【図６ｂ】図６の別の代替実施形態の第２断面図である。
【図７】手動解放ケーブルを持つ空気停止弁の模式図である。
【図８】正面取付手動解放ケーブルを持つ空気停止弁の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に示す配管システムは、設置面積を削減した冷蔵／ウェットギャレー内で使用するために設計されたコンパクト統合配管システムの模式図である。モニュメントの底部から水が供給される底供給飲料水配送システムを介して水が提供されるが、同様のシステムは上部からの水が供給される。本発明はいずれのシステムにも適しており、同様に他の配管システムとも良く機能する。（矢印１０で示す）飲料水は、リモート操作される止水弁を含む「Ｔ字形」弁１２を介して配管システムに入る。主要フィード１４は、二方向弁１７を通して水分配／濾過ブロック１６に水を供給する。ここで、例えば、自己通気ユニット１８を含むスピンオン型浄水カートリッジなどの選択された濾過方法を使用して水が濾過される。二つ以上のフィルタ１８を使用してシステム内の背圧を低減し、航空会社が、異なるレベルの濾過、ＧＡＩＮＳ供給ライン水フィルタ１８ａ、および蛇口供給ライン水フィルタ１８ｂを選択できるようにすると好ましい。フィルタ１８ａに接続される一方のライン２０は、コーヒーメーカ、スチームオーブンなどのギャレーインサート設備（galley insert equipment：ＧＡＩＮＳ）に水を供給し、フィルタ１８ｂからの他方のライン２２は新鮮な水の蛇口２４に水を供給する。分配ブロック１６は、リモート非常用飲料水止水弁２１と、ケーブル２７によって制御される逆流防止弁マニュアル・オーバーライド２３と、を備える。
【００１１】
Ｔバルブ１２の第２分岐は、コンパクト圧力逆止弁２６に所定の圧力で加圧された水を供給する。この逆止弁２６は弁１２を閉じ、ＧＡＩＮ水分配マニホルド２８からの排水を防止する。この分配マニホルド２８は、クイック分離取付具３０を介して飲料水を供給する。ＧＡＩＮＳは、柔軟ホース３２によってマニホルド２８に接続される。マニホルド２８は、蛇口２４のように、（飲料水の）充填過程を助ける自己通気デバイス３４を含むことが好ましい。蛇口２４からの水、復水排水キャッチポット３８を経由するＧＡＩＮドリップトレイ３６からの水、およびギャレー空冷ユニットからの復水が、排水ライン５２を通りＴ部品４２を通って排水ライン４４に捨てられる。シンクに入る廃水の排水は、廃水排水ライン４４内のＴ部品４２と、部分真空下で動作するコンパクト逆流防止デバイスまたは空気停止弁４６（部分真空下で動作する）と、によって実現される。手動オーバーライドは分配フィルタブロック１６にリモートで接続される。飲料水排水ライン５２と廃水ライン４４の両方が、ライン４８を通って航空機廃水タンク内に排水する。
【００１２】
上述の配管システムでは、全ての廃水が航空機廃水タンク（図示せず）に排水される。濾過された水は、フィルタ１８ａからＧＡＩＮＳマニホルド２８に分配され、その後、柔軟なホース接続３２を介してＧＡＩＮＳに分配される。このシステムは、様々な自己通気デバイス３４、水フィルタ１８および蛇口２４を通して自己通気する。システムの汚染を防止するために、全ての静水を迅速に通気させることができ、これは飲料水システムの規則に適合している。
【００１３】
図２は、本発明の空気停止弁４６の第１実施形態の複数の断面図である。弁本体１０２は三つの主要チャンバ、すなわち入口チャンバ１０４、移動チャンバ１０６、出口チャンバ１０８に分割されている。本体１０２の中には、水密シールを提供する回転作動パドル１１０と、ポペット弁１１２またはボール弁などの逆流防止デバイス１１２とがある。通常動作では、回転パドル１１０の下側フラップ１１４を閉じるシステムの下流側の真空圧によって、停止弁４６が閉じた状態に保持される。真空圧は、航空機排水システムによって提供される。出口チャンバ１０８と移動チャンバ１０６の間の通路に対する下側フラップ１１４の回転も上側フラップ１１６を閉じ、停止弁を水が通過するのを防止する。排水ホース４４内の水の柱（頭）が十分な圧力に達すると、停止弁４６の上側フラップ１１６がシールから遠ざけられて排水管を開き、水が移動チャンバ１０６を通過して出口チャンバ１０８を流れ出る。標準的な排水廃水接続用の差し込み部が入口１１８と出口１２０に設けられる。
【００１４】
パドル１１０の上側フラップ１１６が図３に示すように台形に構成されると好ましい。フラップ１１６が開くと、それぞれのチャンバ内で両側に水が流れるようにすることによって、排水が容易になる。停止弁４６を通って水が排出された後、これに続く水圧（頭）の低下が弁の下方を真空にして弁を再び閉じる。好適な実施形態では、パドル機構１１０の回転軸１２２がフラップ１１６からオフセットされており、閉鎖を助けるパドルの下部に重み付きの付勢を与える。圧力下での開放を助けるために、上側フラップ１１６は下側フラップよりも大きな表面積を持つように形成されることが好ましい。入口フラップ１１６と出口フラップ１１４は両方とも丈夫なシール材料１４２で裏打ちされていることが好ましいが、代替的または追加的に弁本体１０２に取り付けられていてもよい。
【００１５】
航空機の真空システムが故障した場合、重力の作用によって廃水が停止弁４６を通して排出し続ける。しかしながら、弁を開くのに必要な水圧（頭）は大きく減少する。真空システムの故障に続いて逆流サージが発生する場合（廃水タンクから弁出口１２０まで排水ホースを水が流れる）、停止弁４６には、一方向ポペット弁の形態の逆流防止デバイスが取り付けられる（図２ａにその開位置を示し図２ｂに閉位置を示す）。
【００１６】
通常の動作条件下では、図２ａに示すように、ポペット弁１１２は航空機真空システムによって開いた状態に保持される。あるケースでは、ポペットヘッドの周りにベル形チャンバ１２４を組み込むことによって、流出の制限が減少する。効果的な閉弁を助けるために、軽量材、浮力材、または含気キャップ１２８の形態の浮力補助部を停止弁に組み込むことが好ましい。排水中の停止弁の振動は、使用をしなかったことによるかじりの可能性を弱める役割も持つ。
【００１７】
図３は、パドル１１０の形状および外形を示している。パドル１１０は、台形の上側フラップ１１６と略正方形の下側フラップ１１４とを備えている。パドル１１０は、ピンを受け入れる大きさの穴１３０の周りに旋回する。穴１３０は、上側フラップ１１６と下側フラップ１１４の両方からオフセットしている。好適な実施形態では、下側フラップ１１４よりも上側フラップ１１６の近くに穴１３０が配置される。この構成では、普通の環境下で真空とともに停止弁が確実に閉じるような閉位置にパドル１１０を付勢することができる。
【００１８】
図４ａおよび４ｂは、パドル１１０の出口フラップ１１４に取り付けられる第２逆流ポペット弁１５０を持つ停止弁４６ａの変形例を示す。追加のポペット弁１５０は、第１逆流防止デバイス１１２のシールがかじったり故障したりしたときに、廃水の逆流による開弁の防止を補助する。通常動作では、ポペット弁１５０は航空機真空システムによって閉じた状態に保持されており、上述と同様にして排水が機能する。しかしながら、逆流の発生時には、第２ポペット弁１５０により、移動チャンバ１０６の外側に制御された速度の水が進入可能になる。出口フラップ１１４に関連する回転軸１２２の位置に起因して、廃水は、パドル１１４の下側半分に停止弁を開くのに必要な圧力を作用させることができなくなる。加えて、パドルの中心部１５２は水密ではないので、移動チャンバ１０６の入口側に到達するあらゆる水が、そのシールに対して入口フラップ１１６を押し付け、入口チャンバ１０４に水が到達するのを防止する。さらに、真空は回復したが移動チャンバ１０６が廃水で満たされていると、自動排水をリセットするために手動オーバーライドが必要となる。図５は、下側フラップ１１４内に埋め込まれた第２逆流防止デバイス１５０を持つパドル１１０ａを示す。図示のデバイスの代わりに、他の逆流防止デバイスを使用してもよい。
【００１９】
図６ａおよび６ｂは、クランク付きパドル２１０を収容する小さくされた弁本体２００を持つ本発明の停止弁４６の別の変形例を示す。パドル２１０は、オフセットされた上側フラップを備えている。上側フラップは、その回転軸２２５を貫通する半径に対して角度が付けられている。移動チャンバ２０６を通る流体の流れを無制限にするために、パドルは、少なくとも一つ、好ましくは複数の流体移動開口部２２０をスピンドル２２５の両側にさらに備えている。この構成のホース接続は、主本体２２１上で蛇口状の接続部２１８を使用しているが、他のタイプの接続部も同様に利用可能である。図４に示すように、第２逆流ポペット弁１５０を下側出口フラップ２１４に取り付けてもよい。しかしながら、逆流サージは流体移動開口部２２０を容易に通過するが、入口フラップ２１６を越えて進むことはできず、増加した圧力が封止能力を増加させる。また、弁本体の両側に、貫通取付穴２３５が示されている。係留ボールフロート逆流防止デバイス２５０によって、第１の逆流防止保護が提供される。この変形例は、詰まったりかじったりする可能性が小さくなるため、単純で信頼性が高いという利点を有している。重量減少の利益を受けるボールフロートデバイス２５０は、支持リング２５２の上に乗っており、ボール２５０の両側の流れを可能にするベル形チャンバ１２４内の幅の広い着座部２５４を封止する。通常動作では、ボール２５０は支持リング２５２上に乗り、廃水ホース出口接続部での真空（吸引）によって静止状態を保つ。真空が喪失し逆流サージが生じると、ボール２５０が着座部２５４に対して押し付けられ、停止弁の出口チャンバ１０８に水が入るのを防止する。
上述した例と同じく、出口フラップに第２逆流ポペット弁が取り付けられてもよい。
【００２０】
図７は、停止弁のパドルスピンドル２２５に取り付けられる手動解放機構のバージョンを示す。解放機構は、ケーブル２６０と、ケーブル取付部２６２と、駆動レバー２６４と、スピンドルボス２５２と、を備える。この設計では、解放機構が弁の正面に取り付けられる。何らかの理由で停止弁が自動動作に失敗すると、ギャレー上部にあるサービスエリア内に配置される水分配／濾過ブロック１６内に組み込まれている非常解放制御部を引っ張ることによって、手動解放機構を手動で作動させることができる。図８は、停止弁のパドルスピンドル２２５に取り付けられる手動解放機構の第２のバージョンを示しており、停止弁の側部に取り付けられている。側部取付により、停止弁が占有する必要のある物理的深さが減少する。停止弁が自動動作に失敗すると、例５で上述したように停止弁を解放することができる。
【００２１】
本発明は、従来技術に対して多数の利点を有している。すなわち、従来の停止弁と比較して、本発明の停止弁の深さ方向の設置面積は顕著に減少しており、限られた空間への設置が可能である。本発明の停止弁は、回転パドル設計を使用ことによって既存のデバイスとは完全に異なる原理で動作する一方、航空機メーカによって要求される機能的な要件を維持している。これは、フラップ、パドル、パドル回転軸設計の組み合わせによって、水の逆流を確実に阻害する。さらに、必要に応じて、第１および第２の機械的な逆流防止デバイス、または単純なボールフロートデバイス、またはそれらの組み合わせを停止弁に取り付けることができる。好適な実施形態では、第１ポペット逆流防止デバイスはフロートで補助されており、その結果、廃水の排水中に生じる振動で停止弁が自由で詰まりにくい状態になる。停止弁はわずか二つの可動部で経済的に製造でき、また非金属材料で全体を構成することができる。本発明の停止弁は、最大で三つの逆流保護の段階を備えることができる。最後に、本発明の停止弁は、非常用の手動解放機構を設ける場所を選択できる柔軟性を有している。
【００２２】
本発明の特定の形態について図解し説明してきたが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく様々な修正をなし得ることが上記から明らかになるだろう。したがって、添付の請求項によるものを除き、本発明を限定する意図はない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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