JP2000203496A - 航空機の環境制御装置 - Google Patents
航空機の環境制御装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
- B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
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- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
- B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
- B64D2013/0603—Environmental Control Systems
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency
Abstract
(57)【要約】
【課題】与圧室の居住性を損なうことなく、大気取込量
を極力抑制して燃費向上を図る。 【解決手段】与圧室２からの排気１６ｂを熱交換用低温
空気１６として用いるようにしているので、大気１６ａ
の取込量を抑制してラムペナルティを低減し、燃費向上
を図ることができる。また、大気導入路２１及び排気流
路３１にそれぞれ第１、第２の流量制御手段Ａ、Ｂを設
け、第１の流量制御手段Ａを開いて急激に大量の大気１
６ａを導入する際には第２の流量制御手段Ｂを通常制御
位置よりも閉じぎみに制御して排気量を抑制するととも
に、第２の流量制御手段Ｂを開いて急激に大量の排気１
６ｂを放出する際には第１の流量制御手段Ａを通常制御
位置よりも閉じぎみに制御して大気導入量を抑制する制
御を行うようにしているので、航空機の運転状態の如何
によらず与圧室２の温度や圧力を適正に維持することが
できる。
を極力抑制して燃費向上を図る。 【解決手段】与圧室２からの排気１６ｂを熱交換用低温
空気１６として用いるようにしているので、大気１６ａ
の取込量を抑制してラムペナルティを低減し、燃費向上
を図ることができる。また、大気導入路２１及び排気流
路３１にそれぞれ第１、第２の流量制御手段Ａ、Ｂを設
け、第１の流量制御手段Ａを開いて急激に大量の大気１
６ａを導入する際には第２の流量制御手段Ｂを通常制御
位置よりも閉じぎみに制御して排気量を抑制するととも
に、第２の流量制御手段Ｂを開いて急激に大量の排気１
６ｂを放出する際には第１の流量制御手段Ａを通常制御
位置よりも閉じぎみに制御して大気導入量を抑制する制
御を行うようにしているので、航空機の運転状態の如何
によらず与圧室２の温度や圧力を適正に維持することが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機内に与圧用空気
を供給し、同時に機内の冷房、暖房、換気を行い得るよ
うにした航空機の環境制御装置に関するものである。
を供給し、同時に機内の冷房、暖房、換気を行い得るよ
うにした航空機の環境制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】航空機は、キャビンやコクピット等の与
圧室に適温、適圧の調和空気を供給すべく、一般に環境
制御装置を備えている。この環境制御装置は、調温、調
圧以外にも、除湿の役割、与圧室に酸素を送り込む役
割、筐体から漏れる空気を補う役割など、様々な役割を
兼ねている。そして、これらの役割を果たすために、外
気の取り込みが不可欠なものである。
圧室に適温、適圧の調和空気を供給すべく、一般に環境
制御装置を備えている。この環境制御装置は、調温、調
圧以外にも、除湿の役割、与圧室に酸素を送り込む役
割、筐体から漏れる空気を補う役割など、様々な役割を
兼ねている。そして、これらの役割を果たすために、外
気の取り込みが不可欠なものである。
【０００３】このような外気の取り込みに際して、大気
をそのまま取り込んだのでは多大なドラッグ損失が発生
し、また高高度飛行中は希薄な大気から与圧に必要な圧
力等を直接得ることは期待できない。このため、常に十
分な圧力と量の外気が存在するエンジン又は補助動力部
から高温、高圧の抽気を得、これを調温、調圧して、調
和空気として与圧室に供給する空気調和機構（ＡＣＳ）
が設けられている。
をそのまま取り込んだのでは多大なドラッグ損失が発生
し、また高高度飛行中は希薄な大気から与圧に必要な圧
力等を直接得ることは期待できない。このため、常に十
分な圧力と量の外気が存在するエンジン又は補助動力部
から高温、高圧の抽気を得、これを調温、調圧して、調
和空気として与圧室に供給する空気調和機構（ＡＣＳ）
が設けられている。
【０００４】この空気調和機構は、タービンとコンプレ
ッサを単軸結合したエアサイクルマシン（ＡＣＭ）を主
体として構成されるもので、抽気を１次熱交換器で冷却
した後にコンプレッサで圧縮し、更に２次熱交換器で冷
却した後にタービンで断熱膨脹させるようにしたもので
あり、ハイプレッシャ・ウォータ・セパレーティング方
式を用いる場合は、抽気をタービン入力前に除湿し、タ
ービン出口温度を氷点下に下げることができるようにし
ている。
ッサを単軸結合したエアサイクルマシン（ＡＣＭ）を主
体として構成されるもので、抽気を１次熱交換器で冷却
した後にコンプレッサで圧縮し、更に２次熱交換器で冷
却した後にタービンで断熱膨脹させるようにしたもので
あり、ハイプレッシャ・ウォータ・セパレーティング方
式を用いる場合は、抽気をタービン入力前に除湿し、タ
ービン出口温度を氷点下に下げることができるようにし
ている。
【０００５】一方、与圧室からは、抽気給気量に見合う
量の排気を機外に排出することで、与圧室を換気しなが
ら所定圧力に保つようにしており、そのために排気流路
にアウトフローバルブを設け、前記空気調和機構とは独
立に機能する与圧制御機構を構成している。
量の排気を機外に排出することで、与圧室を換気しなが
ら所定圧力に保つようにしており、そのために排気流路
にアウトフローバルブを設け、前記空気調和機構とは独
立に機能する与圧制御機構を構成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成において、従来は前述した１次、２次熱交換器の熱
交換用低温空気として大気をそのまま取り込むようにし
ている。このため、これが飛行抵抗（ラム・ペナルテ
ィ）となり、航空機の燃費に悪影響を与えているという
問題がある。
構成において、従来は前述した１次、２次熱交換器の熱
交換用低温空気として大気をそのまま取り込むようにし
ている。このため、これが飛行抵抗（ラム・ペナルテ
ィ）となり、航空機の燃費に悪影響を与えているという
問題がある。
【０００７】そこで、大気の取り込みを極力抑制して燃
費をより向上させるべく、与圧室を排気流路を介して前
記熱交換器に接続し、与圧室からの排気を大気と共に熱
交換用低温空気として熱交換器に導入し得るように構成
することが、一つの有効な手段として考えられる。すな
わち、与圧室からの排気は、大気よりは高温であるが、
エンジン抽気に比べれば遙かに低温であり、熱交換用低
温空気として十分に機能し得る。このため、熱交換用低
温空気として導入する大気の一部をこの与圧室からの排
気で賄えば、大気の取り込み量を減らすことができ、こ
れにより飛行抵抗を低減して燃費向上を図ることができ
るからである。
費をより向上させるべく、与圧室を排気流路を介して前
記熱交換器に接続し、与圧室からの排気を大気と共に熱
交換用低温空気として熱交換器に導入し得るように構成
することが、一つの有効な手段として考えられる。すな
わち、与圧室からの排気は、大気よりは高温であるが、
エンジン抽気に比べれば遙かに低温であり、熱交換用低
温空気として十分に機能し得る。このため、熱交換用低
温空気として導入する大気の一部をこの与圧室からの排
気で賄えば、大気の取り込み量を減らすことができ、こ
れにより飛行抵抗を低減して燃費向上を図ることができ
るからである。
【０００８】しかしながら、単にこのような構成だけ
で、空気調和機構と与圧制御機構を別個独立に制御した
のでは、一方の制御が他方の制御に悪影響を与えること
がある。例えば、空気調和機構の始動時に大気導入路が
急激に開かれて大量の大気がファン等により導入される
と、与圧制御機構が働く前に与圧室内の空気もこれに連
動して大量に吸い出される。このため、与圧室内に急激
な圧力降下が生じ、搭乗者に不快感を与えてしまう。ま
た、与圧室からの排気量を急激に増大させる必要がある
場合に、排気流路が急激に開かれて大量の排気が与圧室
より放出されると、熱交換用低温空気が一挙に増量す
る。このため、空気調和機構が働く前に熱交換器におい
て抽気が過冷却され、与圧室に供給する空気の異常な温
度低下を招く。
で、空気調和機構と与圧制御機構を別個独立に制御した
のでは、一方の制御が他方の制御に悪影響を与えること
がある。例えば、空気調和機構の始動時に大気導入路が
急激に開かれて大量の大気がファン等により導入される
と、与圧制御機構が働く前に与圧室内の空気もこれに連
動して大量に吸い出される。このため、与圧室内に急激
な圧力降下が生じ、搭乗者に不快感を与えてしまう。ま
た、与圧室からの排気量を急激に増大させる必要がある
場合に、排気流路が急激に開かれて大量の排気が与圧室
より放出されると、熱交換用低温空気が一挙に増量す
る。このため、空気調和機構が働く前に熱交換器におい
て抽気が過冷却され、与圧室に供給する空気の異常な温
度低下を招く。
【０００９】本発明は、これらの不都合を伴うことな
く、大気取込量を極力抑制して燃費向上を図れるように
した航空機の環境制御装置を提供することを目的として
いる。
く、大気取込量を極力抑制して燃費向上を図れるように
した航空機の環境制御装置を提供することを目的として
いる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。すなわち、本発明に係る航空機の環境制御装置は、
航空機のエンジン又は補助動力部から高温高圧の圧縮空
気を抽出し、その抽気を、大気導入路により大気を直接
取り込んで熱交換用低温空気として用いる熱交換器を備
えた空気調和機構で調温、調圧して与圧室に供給すると
ともに、与圧室内の空気を与圧制御機構で与圧制御しな
がら排出することで室内を換気するようにしたものにお
いて、前記与圧室を排気流路を介して前記熱交換器に接
続し、与圧室からの排気を大気と共に熱交換用低温空気
として熱交換器に導入し得るように構成するとともに、
前記大気導入路及び排気流路にそれぞれ第１、第２の流
量制御手段を設ける。
達成するために、次のような構成を採用したものであ
る。すなわち、本発明に係る航空機の環境制御装置は、
航空機のエンジン又は補助動力部から高温高圧の圧縮空
気を抽出し、その抽気を、大気導入路により大気を直接
取り込んで熱交換用低温空気として用いる熱交換器を備
えた空気調和機構で調温、調圧して与圧室に供給すると
ともに、与圧室内の空気を与圧制御機構で与圧制御しな
がら排出することで室内を換気するようにしたものにお
いて、前記与圧室を排気流路を介して前記熱交換器に接
続し、与圧室からの排気を大気と共に熱交換用低温空気
として熱交換器に導入し得るように構成するとともに、
前記大気導入路及び排気流路にそれぞれ第１、第２の流
量制御手段を設ける。
【００１１】そして、第１の流量制御手段を開いて急激
に大量の大気を導入する際には第２の流量制御手段を通
常制御位置よりも閉じぎみに制御して排気量を抑制する
ようにし、或いは、第２の流量制御手段Ｂを開いて急激
に大量の排気を放出する際には第１の流量制御手段を通
常制御位置よりも閉じぎみに制御して大気導入量を抑制
するようにしたことを特徴とする。
に大量の大気を導入する際には第２の流量制御手段を通
常制御位置よりも閉じぎみに制御して排気量を抑制する
ようにし、或いは、第２の流量制御手段Ｂを開いて急激
に大量の排気を放出する際には第１の流量制御手段を通
常制御位置よりも閉じぎみに制御して大気導入量を抑制
するようにしたことを特徴とする。
【００１２】すなわち、前者の構成によれば、空気調和
機構の始動時に排気流路を介し与圧室内の空気が大量に
吸い出されることを防止して急激な与圧低下を回避する
ことができ、後者の構成によれば、与圧室の排気増加時
に熱交換用低温空気が増えて与圧室に供給すべき抽気が
過冷却となることを防止して適正な与圧室温度を維持す
ることができる。このように、本発明によれば、空気調
和機構及び与圧制御機構の一方の制御が他方の制御に影
響を及ぼす状態を事前に感知し、その影響を軽減する方
向にフィードフォワード的にそれら両機構を制御するの
で、それらの機構を別個独立に機能させる場合に比べて
所期の動作を適正に発揮させることができる。
機構の始動時に排気流路を介し与圧室内の空気が大量に
吸い出されることを防止して急激な与圧低下を回避する
ことができ、後者の構成によれば、与圧室の排気増加時
に熱交換用低温空気が増えて与圧室に供給すべき抽気が
過冷却となることを防止して適正な与圧室温度を維持す
ることができる。このように、本発明によれば、空気調
和機構及び与圧制御機構の一方の制御が他方の制御に影
響を及ぼす状態を事前に感知し、その影響を軽減する方
向にフィードフォワード的にそれら両機構を制御するの
で、それらの機構を別個独立に機能させる場合に比べて
所期の動作を適正に発揮させることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。この実施例に係る航空機の環境制御装置は、
エンジン１（補助動力部でもよい）と、キャビン２ａや
コクピット２ｂ等の与圧室２との間を、空気調和機構３
を介して接続するとともに、与圧室２の圧力を制御する
与圧制御機構３０を設けた構成からなるもので、空気調
和機構３は、コンプレッサ４及びタービン５からなるエ
アサイクルマシン６と、コンプレッサ４の入口４ａに抽
気Ｘを導入する抽気ライン７と、コンプレッサ４の出口
４ｂとタービン５の入口５ａとを接続するブートストラ
ップ回路８と、タービン５の出口５ｂから出た空気を与
圧室２に移送するための給気ライン９と、ブートストラ
ップ回路８および給気ライン９の一部を利用して構成さ
れる除湿機構１０とを具備してなる。
説明する。この実施例に係る航空機の環境制御装置は、
エンジン１（補助動力部でもよい）と、キャビン２ａや
コクピット２ｂ等の与圧室２との間を、空気調和機構３
を介して接続するとともに、与圧室２の圧力を制御する
与圧制御機構３０を設けた構成からなるもので、空気調
和機構３は、コンプレッサ４及びタービン５からなるエ
アサイクルマシン６と、コンプレッサ４の入口４ａに抽
気Ｘを導入する抽気ライン７と、コンプレッサ４の出口
４ｂとタービン５の入口５ａとを接続するブートストラ
ップ回路８と、タービン５の出口５ｂから出た空気を与
圧室２に移送するための給気ライン９と、ブートストラ
ップ回路８および給気ライン９の一部を利用して構成さ
れる除湿機構１０とを具備してなる。
【００１４】抽気ライン７には、抽気Ｘが異常な高温状
態で空気調和機構３に流入することを防ぎ、空気調和機
構３を適正に作動させるとともに空気調和機構３に向か
う配管を鉄等の重厚なものに代えて軽量であるが融点の
低いアルミニウム等でまかなうことを可能にするプリク
ーラ１１と、エンジン１の運転状態に関わりなく一定
圧、一定流量の抽気Ｘを確保するためのプレッシャレギ
ュレータ１２及び流量制御バルブ１３と、その抽気Ｘを
熱交換用低温空気１６との熱交換に供して冷却するため
の１次熱交換器１４とが配置してある。
態で空気調和機構３に流入することを防ぎ、空気調和機
構３を適正に作動させるとともに空気調和機構３に向か
う配管を鉄等の重厚なものに代えて軽量であるが融点の
低いアルミニウム等でまかなうことを可能にするプリク
ーラ１１と、エンジン１の運転状態に関わりなく一定
圧、一定流量の抽気Ｘを確保するためのプレッシャレギ
ュレータ１２及び流量制御バルブ１３と、その抽気Ｘを
熱交換用低温空気１６との熱交換に供して冷却するため
の１次熱交換器１４とが配置してある。
【００１５】エアサイクルマシン６は、コンプレッサ４
とタービン５の間をシャフト１５で単軸結合した構成か
らなるもので、タービン５の発生動力をコンプレッサ４
に入力するようにしている。ブートストラップ回路８
は、コンプレッサ４で圧縮し昇温した空気を熱交換用低
温空気１６との熱交換によって効率良く冷却するための
２次熱交換器１７を具備し、この２次熱交換器１７を通
過した空気をタービン５に入力して、該タービン５にお
いて断熱膨脹仕事をさせるようにしている。
とタービン５の間をシャフト１５で単軸結合した構成か
らなるもので、タービン５の発生動力をコンプレッサ４
に入力するようにしている。ブートストラップ回路８
は、コンプレッサ４で圧縮し昇温した空気を熱交換用低
温空気１６との熱交換によって効率良く冷却するための
２次熱交換器１７を具備し、この２次熱交換器１７を通
過した空気をタービン５に入力して、該タービン５にお
いて断熱膨脹仕事をさせるようにしている。
【００１６】給気ライン９は、タービン５の出口５ｂと
与圧室２との間を連通させるものである。除湿機構１０
は、前記ブートストラップ回路８に配置したリヒータ１
８、コンデンサ１９及びウォータエキストラクタ２０か
らなる。コンデンサ１９は、ブートストラップ回路８に
おいてコンプレッサ４で圧縮され露点の上がった空気を
効率良く冷却して水分を凝縮させる目的と、給気ライン
９においてタービン５の出口５ｂから流出する空気の極
端な低温状態を解消する目的とを兼ねて、両空気を熱交
換させるものである。ウォータエキストラクタ２０は、
内部に流入した空気を旋回流状態にすることができる内
部構造を有したもので、コンデンサ１９で水分を凝縮さ
せた空気を導いて旋回流により比重の大きい水分のみを
遠心力で分離し主として除湿した空気のみを流出させ得
るものである。リヒータ１８は、ブートストラップ回路
８の上流にあってコンデンサ１９に向かう空気の予冷
と、同回路８の下流にあってウォータエキストラクタ２
０を出た空気をタービン５の出口５ｂで氷結させないた
めの予熱とを兼ねて、両空気を熱交換させるものであ
る。
与圧室２との間を連通させるものである。除湿機構１０
は、前記ブートストラップ回路８に配置したリヒータ１
８、コンデンサ１９及びウォータエキストラクタ２０か
らなる。コンデンサ１９は、ブートストラップ回路８に
おいてコンプレッサ４で圧縮され露点の上がった空気を
効率良く冷却して水分を凝縮させる目的と、給気ライン
９においてタービン５の出口５ｂから流出する空気の極
端な低温状態を解消する目的とを兼ねて、両空気を熱交
換させるものである。ウォータエキストラクタ２０は、
内部に流入した空気を旋回流状態にすることができる内
部構造を有したもので、コンデンサ１９で水分を凝縮さ
せた空気を導いて旋回流により比重の大きい水分のみを
遠心力で分離し主として除湿した空気のみを流出させ得
るものである。リヒータ１８は、ブートストラップ回路
８の上流にあってコンデンサ１９に向かう空気の予冷
と、同回路８の下流にあってウォータエキストラクタ２
０を出た空気をタービン５の出口５ｂで氷結させないた
めの予熱とを兼ねて、両空気を熱交換させるものであ
る。
【００１７】一方、与圧制御機構３０は、与圧室２への
抽気Ｘの給気量に見合う排気１６ｂを放出することで、
与圧室２を所定圧に保つものである。なお、本実施例で
は、与圧室２の排気１６ｂの一部を循環させるリサイキ
ュレーション部２３を設けている。このリサイキュレー
ション部２３は、与圧室２の空気の一部をファン２４に
より取り込んで前記給気ライン９の末端付近に配置した
チャンバ２５に導き、新たに導入される低温空気と合流
させるようにしたもので、与圧室２に極端に低い空気が
導入されることを防ぐ温度調整機能を主目的としてい
る。
抽気Ｘの給気量に見合う排気１６ｂを放出することで、
与圧室２を所定圧に保つものである。なお、本実施例で
は、与圧室２の排気１６ｂの一部を循環させるリサイキ
ュレーション部２３を設けている。このリサイキュレー
ション部２３は、与圧室２の空気の一部をファン２４に
より取り込んで前記給気ライン９の末端付近に配置した
チャンバ２５に導き、新たに導入される低温空気と合流
させるようにしたもので、与圧室２に極端に低い空気が
導入されることを防ぐ温度調整機能を主目的としてい
る。
【００１８】以上のような構成において、本実施例は、
前記熱交換用低温空気１６に、機外から導入した大気１
６ａ及び与圧室２から排出される排気１６ｂの双方を混
合して用いるようにしている。そのために、熱交換用低
温空気１６の流通系路１６Ｘの流入端側を分岐させ、一
方の分岐端をダクト２１を介して機外の大気１６ａを取
り入れ得る位置に連通させるとともに、他方の分岐端を
排気流路３１を介して与圧室２の排気部分に接続して、
与圧室２から排出される排気１６ｂのほぼ全量を新たに
取り入れる大気１６ａと合流させて両熱交換器１７、１
４に導入するようにしている。
前記熱交換用低温空気１６に、機外から導入した大気１
６ａ及び与圧室２から排出される排気１６ｂの双方を混
合して用いるようにしている。そのために、熱交換用低
温空気１６の流通系路１６Ｘの流入端側を分岐させ、一
方の分岐端をダクト２１を介して機外の大気１６ａを取
り入れ得る位置に連通させるとともに、他方の分岐端を
排気流路３１を介して与圧室２の排気部分に接続して、
与圧室２から排出される排気１６ｂのほぼ全量を新たに
取り入れる大気１６ａと合流させて両熱交換器１７、１
４に導入するようにしている。
【００１９】また、前記エアサイクルマシン６のシャフ
ト１５に大気導入用のファン２２を一体回転可能に取り
付け、また前記ダクト２１に大気導入用のラムドア２１
ａを設けて、ラムドア２１ａを例えばエンジン１のスロ
ットル開度等に応じてコントローラ１００で制御するこ
とにより熱交換器１７、１４へ供給する大気１６ａの導
入量を調節するとともに、与圧室２の排気部分にアウト
フローバルブ３０ａを設け、このバルブ３０ａを所定与
圧となるようにコントローラ２００で制御することによ
り排気放出量を調節するようにしている。ラムドア２１
ａ及びコントローラ１００は本発明に係る第１の流量制
御手段Ａを構成し、アウトフローバルブ３０ａ及びコン
トローラ２００は本発明に係る第２の流量制御手段Ｂを
構成している。
ト１５に大気導入用のファン２２を一体回転可能に取り
付け、また前記ダクト２１に大気導入用のラムドア２１
ａを設けて、ラムドア２１ａを例えばエンジン１のスロ
ットル開度等に応じてコントローラ１００で制御するこ
とにより熱交換器１７、１４へ供給する大気１６ａの導
入量を調節するとともに、与圧室２の排気部分にアウト
フローバルブ３０ａを設け、このバルブ３０ａを所定与
圧となるようにコントローラ２００で制御することによ
り排気放出量を調節するようにしている。ラムドア２１
ａ及びコントローラ１００は本発明に係る第１の流量制
御手段Ａを構成し、アウトフローバルブ３０ａ及びコン
トローラ２００は本発明に係る第２の流量制御手段Ｂを
構成している。
【００２０】ここで、この航空機の環境制御装置の作動
について説明しておく。先ず、エンジン１からの抽気Ｘ
は抽気ライン７の始端にあるプリクーラ１１で降温さ
れ、プレッシャレギュレター１２及び流量制御バルブ１
３で一定圧、一定量とされて、１次熱交換器１４で冷却
された後にエアサイクルマシン６のコンプレッサ４に入
力され、圧縮される。このコンプレッサ４を出た空気
は、２次熱交換器１７で効率良く冷却され、リヒータ１
８で更に冷却された後、コンデンサ１９に入力されて水
分を凝縮される。その水分は、次段に配置したウォータ
エキストラクタ２０で除去され、除湿後の空気がリヒー
タ１８により適度に昇温されてタービン５に入力され
る。その後、タービン５で断熱膨脹仕事をすることによ
って自ら自冷した空気は、コンデンサ１９を通過した
後、チャンバ２５で与圧室２の循環空気と合流すること
により適温となって与圧室２の入口より該与圧室２に導
入される。
について説明しておく。先ず、エンジン１からの抽気Ｘ
は抽気ライン７の始端にあるプリクーラ１１で降温さ
れ、プレッシャレギュレター１２及び流量制御バルブ１
３で一定圧、一定量とされて、１次熱交換器１４で冷却
された後にエアサイクルマシン６のコンプレッサ４に入
力され、圧縮される。このコンプレッサ４を出た空気
は、２次熱交換器１７で効率良く冷却され、リヒータ１
８で更に冷却された後、コンデンサ１９に入力されて水
分を凝縮される。その水分は、次段に配置したウォータ
エキストラクタ２０で除去され、除湿後の空気がリヒー
タ１８により適度に昇温されてタービン５に入力され
る。その後、タービン５で断熱膨脹仕事をすることによ
って自ら自冷した空気は、コンデンサ１９を通過した
後、チャンバ２５で与圧室２の循環空気と合流すること
により適温となって与圧室２の入口より該与圧室２に導
入される。
【００２１】一方、与圧室２からの排気１６ｂは排気流
路３１を通じて機外から取り込まれる大気１６ａと共に
熱交換用低温空気１６として両熱交換器１７、１４に導
入され、それらの熱交換器１７、１４を通過する抽気Ｘ
から熱を奪った後、再び機外に排出される。このよう
に、上記の構成によれば、与圧室２からの排気１６ｂは
大気１６ａよりは高温であるが、抽気Ｘに比べれば遙か
に低温であり、熱交換用低温空気１６として十分に機能
し得る。このため、熱交換用低温空気１６として導入す
る大気１６ａの一部をこの与圧室２からの排気１６ｂで
賄えば、大気１６ａの取り込み量を減らせることにな
り、これにより飛行抵抗を低減して燃費向上を図ること
ができる。
路３１を通じて機外から取り込まれる大気１６ａと共に
熱交換用低温空気１６として両熱交換器１７、１４に導
入され、それらの熱交換器１７、１４を通過する抽気Ｘ
から熱を奪った後、再び機外に排出される。このよう
に、上記の構成によれば、与圧室２からの排気１６ｂは
大気１６ａよりは高温であるが、抽気Ｘに比べれば遙か
に低温であり、熱交換用低温空気１６として十分に機能
し得る。このため、熱交換用低温空気１６として導入す
る大気１６ａの一部をこの与圧室２からの排気１６ｂで
賄えば、大気１６ａの取り込み量を減らせることにな
り、これにより飛行抵抗を低減して燃費向上を図ること
ができる。
【００２２】例えば、従来例に相当する図２（ａ）の構
成で、同図中括弧書きで示すように抽気流量（すなわち
排気流量）と機外からの大気の取込量とが１：２である
とする。これに対して、図１を模式化した図２（ｂ）で
は、熱交換用低温空気１６の総量は（ａ）の場合と同じ
であるが、機外からの大気１６ａの取込量は（ａ）の１
／２で済む。したがってラムペナルティが１／２にな
る。
成で、同図中括弧書きで示すように抽気流量（すなわち
排気流量）と機外からの大気の取込量とが１：２である
とする。これに対して、図１を模式化した図２（ｂ）で
は、熱交換用低温空気１６の総量は（ａ）の場合と同じ
であるが、機外からの大気１６ａの取込量は（ａ）の１
／２で済む。したがってラムペナルティが１／２にな
る。
【００２３】そして、本実施例は更に、前記コントロー
ラ１００、２００の付加的な制御機能として、第１の流
量制御手段Ａのラムドア２１ａを急激に開いてファン２
２により大量の大気１６ａを導入する際には第２の流量
制御手段Ｂのアウトフローバルブ３０ａを通常制御位置
よりも閉じぎみに制御して排気量を抑制するようにし、
また、第２の流量制御手段Ｂのアウトフローバルブ３０
ａを開いて急激に大量の排気１６ｂを放出する際には第
１の流量制御手段Ａのラムドア２１ａを通常制御位置よ
りも閉じぎみに制御して大気導入量を抑制するようにし
ている。
ラ１００、２００の付加的な制御機能として、第１の流
量制御手段Ａのラムドア２１ａを急激に開いてファン２
２により大量の大気１６ａを導入する際には第２の流量
制御手段Ｂのアウトフローバルブ３０ａを通常制御位置
よりも閉じぎみに制御して排気量を抑制するようにし、
また、第２の流量制御手段Ｂのアウトフローバルブ３０
ａを開いて急激に大量の排気１６ｂを放出する際には第
１の流量制御手段Ａのラムドア２１ａを通常制御位置よ
りも閉じぎみに制御して大気導入量を抑制するようにし
ている。
【００２４】具体的な作動例としては、空気調和機構３
の始動時には大気導入路２１を介して与圧室２内の空気
が大量に吸い出されることを予測する信号がコントロー
ラ１００からコントローラ２００に入力され、これによ
りアウトフローバルブ３０ａが事前に閉じられて、急激
な与圧低下が回避される。また、与圧制御機構３０のア
ウトフローバルブ３０ａが機内空気の排気１６ｂを急激
に大きくした場合には、熱交換器１７、１４を冷却する
熱交換用低温空気量が増加することを予測する信号がコ
ントローラ２００からコントローラ１００に入力され、
これによりラムドア２１ａが事前に閉じられて、空気調
和機構３から与圧室２へ向かう抽気Ｘの急激な過冷却が
回避される。
の始動時には大気導入路２１を介して与圧室２内の空気
が大量に吸い出されることを予測する信号がコントロー
ラ１００からコントローラ２００に入力され、これによ
りアウトフローバルブ３０ａが事前に閉じられて、急激
な与圧低下が回避される。また、与圧制御機構３０のア
ウトフローバルブ３０ａが機内空気の排気１６ｂを急激
に大きくした場合には、熱交換器１７、１４を冷却する
熱交換用低温空気量が増加することを予測する信号がコ
ントローラ２００からコントローラ１００に入力され、
これによりラムドア２１ａが事前に閉じられて、空気調
和機構３から与圧室２へ向かう抽気Ｘの急激な過冷却が
回避される。
【００２５】このように、本実施例によれば、空気調和
機構３及び与圧制御機構３０の一方の制御が他方の制御
に影響を及ぼす状態を事前に感知してその影響を軽減す
る方向に両コントローラ１００、２００を通じてフィー
ドフォワード的に制御するので、両機構３、３０を独立
に機能させる場合に比べてそれら両機構３、３０の適正
な動作を確保し、搭乗者により快適な居住性を提供する
ことが可能となる。
機構３及び与圧制御機構３０の一方の制御が他方の制御
に影響を及ぼす状態を事前に感知してその影響を軽減す
る方向に両コントローラ１００、２００を通じてフィー
ドフォワード的に制御するので、両機構３、３０を独立
に機能させる場合に比べてそれら両機構３、３０の適正
な動作を確保し、搭乗者により快適な居住性を提供する
ことが可能となる。
【００２６】なお、流量制御手段の構成は配置を始め、
各部の具体的な構成は図示実施例のものに限定されるも
のではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
が可能である。また、スロットルのオンオフ動作のよう
に抽気の圧力が急激に変化する場合、空気調和機構３か
ら与圧室２内への供給空気量が変化する。このため、そ
の変化を予測する信号を与圧制御機構３０に送ることに
よって、与圧室２内の急激な圧力変化による不快現象を
避けるようにすることもできる。さらに、上記実施例で
はエアサイクルマシン６に３ホイールタイプを用い、除
湿機構１０に露点を高くして水分を凝縮させるＨＰＷＳ
方式を採用したが、２ホイールタイプ＋ＬＰＷＳ（ロー
プレッシャウォータセパレータ）方式のものや、２ホイ
ールタイプ＋ＨＰＷＳ方式のもの、３ホイールタイプ＋
ＬＰＷＳ方式のもの、４ホイールタイプ＋ＨＰＷＳ方式
のものなど、種々の空気調和機構を主体として航空機の
環境制御装置を構成することができる。
各部の具体的な構成は図示実施例のものに限定されるも
のではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
が可能である。また、スロットルのオンオフ動作のよう
に抽気の圧力が急激に変化する場合、空気調和機構３か
ら与圧室２内への供給空気量が変化する。このため、そ
の変化を予測する信号を与圧制御機構３０に送ることに
よって、与圧室２内の急激な圧力変化による不快現象を
避けるようにすることもできる。さらに、上記実施例で
はエアサイクルマシン６に３ホイールタイプを用い、除
湿機構１０に露点を高くして水分を凝縮させるＨＰＷＳ
方式を採用したが、２ホイールタイプ＋ＬＰＷＳ（ロー
プレッシャウォータセパレータ）方式のものや、２ホイ
ールタイプ＋ＨＰＷＳ方式のもの、３ホイールタイプ＋
ＬＰＷＳ方式のもの、４ホイールタイプ＋ＨＰＷＳ方式
のものなど、種々の空気調和機構を主体として航空機の
環境制御装置を構成することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
与圧室からの排気を熱交換用低温空気として用いること
により、大気の取込量を抑制してラムペナルティを低減
し、これにより燃費を大巾に向上させた航空機の環境制
御装置を構築することができる。また、本発明は、空気
調和機構と与圧制御機構とを連動して制御するので、従
来に比べて木目細かい空調制御ができ、搭乗者の居住性
もより快適なものにすることが可能となる。すなわち、
空気調和機構の始動時には事前に排気流路を絞って与圧
室内の圧力低下につながる空気の吸出現象を防止し、ま
た、与圧室の排気増加時には事前に大気導入路を絞って
与圧室の過冷却につながる熱交換用への低温空気の増量
現象を防止するので、両機構の制御が相互に悪影響を及
ぼし合うことを回避して与圧室に本来の快適な制御状態
を確保することができる。
与圧室からの排気を熱交換用低温空気として用いること
により、大気の取込量を抑制してラムペナルティを低減
し、これにより燃費を大巾に向上させた航空機の環境制
御装置を構築することができる。また、本発明は、空気
調和機構と与圧制御機構とを連動して制御するので、従
来に比べて木目細かい空調制御ができ、搭乗者の居住性
もより快適なものにすることが可能となる。すなわち、
空気調和機構の始動時には事前に排気流路を絞って与圧
室内の圧力低下につながる空気の吸出現象を防止し、ま
た、与圧室の排気増加時には事前に大気導入路を絞って
与圧室の過冷却につながる熱交換用への低温空気の増量
現象を防止するので、両機構の制御が相互に悪影響を及
ぼし合うことを回避して与圧室に本来の快適な制御状態
を確保することができる。
【図１】本発明の一実施例を示すシステム図。
【図２】同実施例を模式化して従来構成と対比して示す
図。
図。
１…エンジン ２…与圧室 ３…空気調和機構 １４…１次熱交換器 １６…熱交換用低温空気 １６ａ…大気 １６ｂ…排気 １７…２次熱交換器 ２１…大気導入路 ３０…与圧制御機構 ３１…排気流路 Ａ…第１の流量制御手段 Ｂ…第２の流量制御手段 Ｘ…抽気
Claims (2)
- 【請求項１】航空機のエンジン又は補助動力部から高温
高圧の圧縮空気を抽出し、その抽気を、大気導入路によ
り大気を直接取り込んで熱交換用低温空気として用いる
熱交換器を備えた空気調和機構で調温、調圧して与圧室
に供給するとともに、与圧室内の空気を与圧制御機構で
与圧制御しながら排出することで室内を換気するように
したものにおいて、 前記与圧室を排気流路を介して前記熱交換器に接続し、
与圧室からの排気を大気と共に熱交換用低温空気として
熱交換器に導入し得るように構成するとともに、前記大
気導入路及び排気流路にそれぞれ第１、第２の流量制御
手段を設け、第１の流量制御手段を開いて急激に大量の
大気を導入する際には第２の流量制御手段を通常制御位
置よりも閉じぎみに制御して排気量を抑制するようにし
たことを特徴とする航空機の環境制御装置。 - 【請求項２】航空機のエンジン又は補助動力部から高温
高圧の圧縮空気を抽出し、その抽気を、大気導入路によ
り大気を直接取り込んで熱交換用低温空気として用いる
熱交換器を備えた空気調和機構で調温、調圧して与圧室
に供給するとともに、与圧室内の空気を与圧制御機構で
与圧制御しながら排出することで室内を換気するように
したものにおいて、 前記与圧室を排気流路を介して前記熱交換器に接続し、
与圧室からの排気を大気と共に熱交換用低温空気として
熱交換器に導入し得るように構成するとともに、前記大
気導入路及び排気流路にそれぞれ第１、第２の流量制御
手段を設け、第２の流量制御手段を開いて急激に大量の
排気を放出する際には第１の流量制御手段を通常制御位
置よりも閉じぎみに制御して大気導入量を抑制するよう
にしたことを特徴とする航空機の環境制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01011299A JP4023018B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 航空機の環境制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01011299A JP4023018B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 航空機の環境制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000203496A true JP2000203496A (ja) | 2000-07-25 |
| JP4023018B2 JP4023018B2 (ja) | 2007-12-19 |
Family
ID=11741242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01011299A Expired - Fee Related JP4023018B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 航空機の環境制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4023018B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004506166A (ja) * | 2000-08-04 | 2004-02-26 | ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション | ２つのエアサイクルマシンを利用する環境制御装置 |
| GB2443964A (en) * | 2006-11-17 | 2008-05-21 | Boeing Co | An environmental control system for controlling the environment in a pressurised compartment |
| US10598511B2 (en) | 2012-08-29 | 2020-03-24 | Ponsse Oyj | Detector arrangement in connection with a mobile work machine |
| US20200283155A1 (en) * | 2016-01-14 | 2020-09-10 | Hamilton Sundstrand Corporation | Low pressure pack |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106005429A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-10-12 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种集中式座舱温度调节系统 |
-
1999
- 1999-01-19 JP JP01011299A patent/JP4023018B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004506166A (ja) * | 2000-08-04 | 2004-02-26 | ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション | ２つのエアサイクルマシンを利用する環境制御装置 |
| JP4906225B2 (ja) * | 2000-08-04 | 2012-03-28 | ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション | ２つのエアサイクルマシンを利用する環境制御装置 |
| GB2443964A (en) * | 2006-11-17 | 2008-05-21 | Boeing Co | An environmental control system for controlling the environment in a pressurised compartment |
| GB2443964B (en) * | 2006-11-17 | 2009-01-28 | Boeing Co | Environmental control system and a method for controlling the interior environment of a pressurized compartment |
| US7778735B2 (en) | 2006-11-17 | 2010-08-17 | The Boeing Company | Environmental control system, method, and computer program product for controlling the interior environment of a pressurized compartment |
| US10598511B2 (en) | 2012-08-29 | 2020-03-24 | Ponsse Oyj | Detector arrangement in connection with a mobile work machine |
| US20200283155A1 (en) * | 2016-01-14 | 2020-09-10 | Hamilton Sundstrand Corporation | Low pressure pack |
| US11614261B2 (en) * | 2016-01-14 | 2023-03-28 | Hamilton Sundstrand Corporation | Low pressure pack |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4023018B2 (ja) | 2007-12-19 |
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