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公開番号2025027468
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-27
出願番号2024135268
出願日2024-08-14
発明の名称水素燃料セルを動力源とする航空機のためのナセル空気熱交換器の組み込み方法
出願人ザ・ボーイング・カンパニー,The Boeing Company
代理人園田・小林弁理士法人
主分類B64D 33/10 20060101AFI20250219BHJP(航空機;飛行;宇宙工学)
要約【課題】航空機のための熱交換システムであって、入口及び出口を有するナセルと、ナセル内のナセル熱交換器と、ナセル内のファンシステムとを備えた航空機のための熱交換システムを提供する。
【解決手段】航空機のための熱交換システムが、入口及び出口を有するナセルと、ナセル内のナセル熱交換器と、ナセル内のリング状に配置されたファンと、を含む。空気が、入口を通って、ナセルに流れ込み、出口を通って、ナセルの外に出る。ナセル熱交換器が、当該ナセル熱交換器への気流中の空気を使用して、クーラントから熱を逃がすよう構成される。ファンシステムが、ナセル熱交換器への気流を増大させるよう構成される。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
航空機（１９９、４００、３１２７、３８５５、４５０２）のための熱交換システム（５００）であって、
入口（５０４、６１１、７１１、８１１、９０６、１１３１、１５５１、１６３０）及び出口（５０５、６１２、７１２、８１２、１１３２、１５５２）を有するナセル（５０２、６１０、７１０、８０１、９０２、１１０２、１４００、１５０２、１６３１）であって、空気が、前記入口（５０４、６１１、７１１、８１１、９０６、１１３１、１５５１、１６３０）を通って、前記ナセル（５０２、６１０、７１０、８０１、９０２、１１０２、１４００、１５０２、１６３１）に流れ込み、前記出口（５０５、６１２、７１２、８１２、１１３２、１５５２）を通って、前記ナセル（５０２、６１０、７１０、８０１、９０２、１１０２、１４００、１５０２、１６３１）の外に出る、ナセル（５０２、６１０、７１０、８０１、９０２、１１０２、１４００、１５０２、１６３１）と、
前記ナセル（５０２、６１０、７１０、８０１、９０２、１１０２、１４００、１５０２、１６３１）内のナセル熱交換器（５２０、６００、７００、８００、９０４、１１０４、１４０２、１５０４、１６００）であって、前記ナセル熱交換器（５２０、６００、７００、８００、９０４、１１０４、１４０２、１５０４、１６００）への気流（５３２）中の空気を使用して、クーラントから熱を逃がすよう構成されたナセル熱交換器（５２０、６００、７００、８００、９０４、１１０４、１４０２、１５０４、１６００）と、
前記ナセル熱交換器（５２０、６００、７００、８００、９０４、１１０４、１４０２、１５０４、１６００）への前記気流（５３２）を増大させるよう構成された、前記ナセル（５０２、６１０、７１０、８０１、９０２、１１０２、１４００、１５０２、１６３１）内のファンシステム（５２２、９１０、２７０２）と、
を備えた、航空機（１９９、４００、３１２７、３８５５、４５０２）のための熱交換システム（５００）。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記ナセル熱交換器（５２０、６００、７００、８００、９０４、１１０４、１４０２、１５０４、１６００）が、
チャネル（５５１）を含む中空幾何学形状導管（５５０）を含み、前記気流（５３２）が、前記チャネル（５５１）の表面、又は前記中空幾何学形状導管（５５０）の外側の表面の少なくとも一方を通過する、請求項１に記載の熱交換システム（５００）。
【請求項３】
前記中空幾何学形状導管（５５０）が、
前記ナセル（５０２、６１０、７１０、８０１、９０２、１１０２、１４００、１５０２、１６３１）内に配置された同心円上の円筒（５５２）を含む、請求項２に記載の熱交換システム（５００）。
【請求項４】
前記ナセル熱交換器（５２０、６００、７００、８００、９０４、１１０４、１４０２、１５０４、１６００）が、前記航空機の飛行方向に対して略平行に配向される、請求項１に記載の熱交換システム（５００）。
【請求項５】
前記中空幾何学形状導管（５５０）の前記チャネル（５５１）内に位置する燃料セルスタックをさらに含む、請求項２に記載の熱交換システム（５００）。
【請求項６】
前記ナセル熱交換器（５２０、６００、７００、８００、９０４、１１０４、１４０２、１５０４、１６００）が、
前記ナセル（５０２、６１０、７１０、８０１、９０２、１１０２、１４００、１５０２、１６３１）内に配置された固体幾何学形状柱部（５５３）を含み、前記気流（５３２）が、前記固体幾何学形状柱部（５５３）の外側の上を通過する、請求項１に記載の熱交換システム（５００）。
【請求項７】
前記ナセル熱交換器（５２０、６００、７００、８００、９０４、１１０４、１４０２、１５０４、１６００）が、前記気流（５３２）に対して或る角度で配置された矩形の熱交換器（５５５）を含む、請求項１に記載の熱交換システム（５００）。
【請求項８】
前記ナセル熱交換器（５２０、６００、７００、８００、９０４、１１０４、１４０２、１５０４、１６００）が、アルミニウム、銅、銅合金、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、又は複合材料のうちの少なくとも１つから選択された幾つかの材料で構成される、請求項１に記載の熱交換システム（５００）。
【請求項９】
前記ファンシステム（５２２、９１０、２７０２）が、
前記ナセル（５０２、６１０、７１０、８０１、９０２、１１０２、１４００、１５０２、１６３１）内にリング状に配置されたファン（５２３、１３００、１５０６）を含む、請求項１に記載の熱交換システム（５００）。
【請求項１０】
前記ファンシステム（５２２、９１０、２７０２）が、
前記ナセル熱交換器（５２０、６００、７００、８００、９０４、１１０４、１４０２、１５０４、１６００）の前、又は、前記ナセル熱交換器（５２０、６００、７００、８００、９０４、１１０４、１４０２、１５０４、１６００）の後ろの少なくとも一方に位置するファン（５２３、１３００、１５０６）を含む、請求項１に記載の熱交換システム（５００）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【関連出願の相互出願】
【０００１】
本願は、２０２３年８月１４日に出願された「ＭｅｔｈｏｄｏｆＲａｍＡｉｒＨｅａｔＥｘｃｈａｎｇｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｆｏｒａＨｙｄｒｏｇｅｎＦｕｅｌｅｄＦｕｅｌＣｅｌｌＰｏｗｅｒｅｄＡｉｒｃｒａｆｔ」と題する米国仮特許出願第６３／５１９，５０７号の利益を主張し、その全体が、参照により本明細書で援用される。
続きを表示（約 2,000 文字）【０００２】
本願は、以下の米国特許出願、即ち、同日に出願された、「ＰｕｍｐｅｄＴｗｏ－ＰｈａｓｅＣｏｏｌｉｎｇｏｆＡｉｒｃｒａｆｔＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」と題する米国特許出願第１８／６１０，４３８号、弁理士整理番号２３－０６１０－ＵＳ－ＮＰ、同日に出願された、「ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｆｏｒａＬＨ２ＦｕｅｌＣｅｌｌＡｉｒｃｒａｆｔｗｉｔｈＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＳｙｓｔｅｍｓ」と題する米国特許出願第１８／６１０，５２６号、弁理士整理番号２３－１３４８－ＵＳ－ＮＰ、同日に出願された、「ＬｉｑｕｉｄＨｙｄｒｏｇｅｎＦｅｅｄＳｙｓｔｅｍｆｏｒＦｕｅｌＣｅｌｌＰｏｗｅｒｅｄＡｉｒｃｒａｆｔ」と題する米国特許出願第１８／６１０，６９７号、弁理士整理番号２３－１３６８－ＵＳ－ＮＰ、同日に出願された、「Ｓｔａｒｔ－ＵｐｏｆＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＰｒｏｔｏｎＥｘｃｈａｎｇｅＭｅｍｂｒａｎｅ（ＨＴＰＥＭ）ＦｕｅｌＣｅｌｌＡｉｒｃｒａｆｔｗｉｔｈＭｕｌｔｉｐｌｅＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｎｇＵｎｉｔｓ」と題する米国特許出願第１８／６１０，７４２号、弁理士整理番号２３－１３７７－ＵＳ－ＮＰ、同日に出願された、「ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＰｒｏｔｏｎＥｘｃｈａｎｇｅＭｅｍｂｒａｎｅＣｈａｒｇｅＡｉｒＨｅａｔＥｘｃｈａｎｇｅｒ」と題する米国特許出願第１８／６１０，８１６号、弁理士整理番号２３－１３８３－ＵＳ－ＮＰ、及び、同日に出願された、「ＦｕｅｌＣｅｌｌＡｉｒｃｒａｆｔＴｈｅｒｍａｌＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ」と題する米国特許出願第１８／６１０，８６８号、弁理士整理番号２３－１３８５－ＵＳ－ＮＰに関し、これらの全体が、参照により本明細書で援用される。
【技術分野】
【０００３】
本開示は、概して航空機に関し、特に、水素燃料セルを用いて電力供給される推進システムを使用する航空機に関する。
【背景技術】
【０００４】
電気的推進システムを備えた航空機は、航空産業のために多くの利益を提供しうる最新のトレンドである。電動航空機は、環境面で多くの利益をもたらしうる。例えば、電動航空機は、飛行中の排出量ゼロをもたらし、これによりカーボンフットプリントを削減することが可能である。
【０００５】
さらに、電動機は一般的に燃焼機関よりも静かである。結果として、このタイプの航空機を使用することで、騒音公害を低減することが可能である。
【０００６】
電動航空機は、水素を使用した電力供給が可能な電気的推進システムを有する。水素は、タンク内に蓄えることが可能である。上記タンク内に蓄えられた水素は、通常では液体状態にあり、セ氏－２５３度といった極低温で蓄えられている。
【０００７】
上記燃料タンク内の水素は、液体水素、気体水素、又は、液体状態若しくは気体状態のメタン若しくは他の炭化水素といった他の水素担体として貯蔵されうる。改質器が、炭化水素分子から水素を取り出す改質プロセスにおいて使用されうる。
【０００８】
次いで、上記燃料タンク内の水素が、航空機内の推進システム及び他のシステムに電力供給するための電気を発生させる際に使用される燃料セルに送られうる。上記の燃料セルは、水素及び空気から得られた酸素を、航空機内の推進システムに電力供給するための電気に変換する電気化学的な装置である。この種のセルは、高効率で、かつ最小の排出量で動作し、ここで、副生成物は水蒸気である。
【発明の概要】
【０００９】
本開示の一実施形態が、航空機のための熱交換システムであって、入口及び出口を有するナセルと、ナセル内のナセル熱交換器と、ナセル内のファンシステムとを備えた航空機のための熱交換システムを提供する。空気が、入口を介してナセルに流れ込み、出口を介してナセルから流れ出る。ナセル熱交換器が、ナセル熱交換器への気流中の空気を使用して、クーラントから熱を逃がすよう構成される。ファンシステムが、ナセル熱交換器への気流を増大させるよう構成される。
【００１０】
本開示の他の実施形態が、航空機のための熱交換システムであって、入口及び出口を有するナセルと、ナセル内のナセル熱交換器と、を備えた航空機のための熱交換システムを提供する。空気が、入口を介してナセルに流れ込み、出口を介してナセルから流れ出る。ナセル熱交換器が、ナセル熱交換器への気流中の空気から、熱を逃がすよう構成される。ナセル熱交換器が、航空機の飛行方向に対して略平行に配向されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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