JP2001241791A - エアサイクルマシン及びこれを利用した空調システム - Google Patents
エアサイクルマシン及びこれを利用した空調システムInfo
- Publication number
- JP2001241791A JP2001241791A JP2000052803A JP2000052803A JP2001241791A JP 2001241791 A JP2001241791 A JP 2001241791A JP 2000052803 A JP2000052803 A JP 2000052803A JP 2000052803 A JP2000052803 A JP 2000052803A JP 2001241791 A JP2001241791 A JP 2001241791A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- turbine
- compressor
- cycle machine
- bleed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y02T50/56—
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】効率の良い飛行と適切な空調とを好適に両立さ
せる。 【解決手段】エンジン抽気によってタービンＴを駆動
し、そのタービン動力を機械的にコンプレッサＣに伝え
て、このコンプレッサＣにより、タービンＴに送り込む
エンジン抽気を圧縮するように構成する。そして、その
コンプレッサＣを必要に応じて電気的にも駆動し得るよ
うに電動モータＭを付帯させているため、必要に応じて
タービン動力の補助を行うことができる。
せる。 【解決手段】エンジン抽気によってタービンＴを駆動
し、そのタービン動力を機械的にコンプレッサＣに伝え
て、このコンプレッサＣにより、タービンＴに送り込む
エンジン抽気を圧縮するように構成する。そして、その
コンプレッサＣを必要に応じて電気的にも駆動し得るよ
うに電動モータＭを付帯させているため、必要に応じて
タービン動力の補助を行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機を始め船
舶、自動車などの輸送機械に利用されるエアサイクルマ
シン及びこれを利用した空調システムに関するものであ
る。
舶、自動車などの輸送機械に利用されるエアサイクルマ
シン及びこれを利用した空調システムに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、航空機は、居住室や電子機器室
等の予圧室に適温、適圧の調和空気を供給すべく、一般
に空調システムを備えている。この空調システムは、調
温、調圧以外にも、除湿の役割、予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。
等の予圧室に適温、適圧の調和空気を供給すべく、一般
に空調システムを備えている。この空調システムは、調
温、調圧以外にも、除湿の役割、予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、全て
をラムエア冷却に頼ったのでは多大なドラッグが発生
し、また高高度飛行中は希薄なラムエアから予圧に必要
な圧力等を得ることは期待できない。このため、常に十
分な量の外気が存在するエンジン（補助動力部を含む）
から抽気を得、そのエンジン抽気を調温、調圧して、調
和空気として予圧室に供給する空調システムが確立され
ている。
をラムエア冷却に頼ったのでは多大なドラッグが発生
し、また高高度飛行中は希薄なラムエアから予圧に必要
な圧力等を得ることは期待できない。このため、常に十
分な量の外気が存在するエンジン（補助動力部を含む）
から抽気を得、そのエンジン抽気を調温、調圧して、調
和空気として予圧室に供給する空調システムが確立され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この空調シ
ステムの中枢を担うエアサイクルマシンは、エンジン抽
気によってタービンを駆動し、そのタービン動力を単軸
結合されたコンプレッサに伝えて、このコンプレッサに
より、前記タービンに送り込むエンジン抽気を圧縮する
ように構成されているのが一般的である。
ステムの中枢を担うエアサイクルマシンは、エンジン抽
気によってタービンを駆動し、そのタービン動力を単軸
結合されたコンプレッサに伝えて、このコンプレッサに
より、前記タービンに送り込むエンジン抽気を圧縮する
ように構成されているのが一般的である。
【０００５】そして、このような構成では、タービン動
力以上にコンプレッサに仕事をさせることができないた
め、コンプレッサでの仕事量とタービン動力とをバラン
スさせることが不可欠である。
力以上にコンプレッサに仕事をさせることができないた
め、コンプレッサでの仕事量とタービン動力とをバラン
スさせることが不可欠である。
【０００６】しかしながら、タービンに対する駆動力を
エンジン抽気のみに依存していると、抽気圧力や抽気流
量によってエアサイクルマシンの性能が左右されること
が避け難い。例えば抽気流量が少ないとき、タービン動
力が減少してエアサイクルマシンの性能が低下するた
め、これが空調システム全体の冷房能力の低下に直結す
る。したがって、従来の構成では、効率良い飛行と適切
な空調とを両立させる事が難しいという問題があった。
エンジン抽気のみに依存していると、抽気圧力や抽気流
量によってエアサイクルマシンの性能が左右されること
が避け難い。例えば抽気流量が少ないとき、タービン動
力が減少してエアサイクルマシンの性能が低下するた
め、これが空調システム全体の冷房能力の低下に直結す
る。したがって、従来の構成では、効率良い飛行と適切
な空調とを両立させる事が難しいという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、次のような手段を講じたものであ
る。
ために、本発明は、次のような手段を講じたものであ
る。
【０００８】先ず、請求項１記載の発明は、エンジン抽
気によってタービンを駆動し、そのタービン動力を機械
的にコンプレッサに伝えて、コンプレッサにより、前記
タービンに送り込むエンジン抽気を圧縮するようにした
ものにおいて、前記コンプレッサを必要に応じて電気的
にも駆動し得るようにしてハイブリッド形のエアサイク
ルマシンとして構成したことを特徴とする。
気によってタービンを駆動し、そのタービン動力を機械
的にコンプレッサに伝えて、コンプレッサにより、前記
タービンに送り込むエンジン抽気を圧縮するようにした
ものにおいて、前記コンプレッサを必要に応じて電気的
にも駆動し得るようにしてハイブリッド形のエアサイク
ルマシンとして構成したことを特徴とする。
【０００９】このような構成のエアサイクルマシンであ
れば、エンジン抽気の流量や圧力の低減に伴うタービン
動力の低下などがあっても、電気的にタービンを補助駆
動して所定のタービン動力を与えれば、コンプレッサの
圧縮比が上昇し、その結果としてタービンの膨脹比が増
加する。したがって、タービンの出口温度が降下して、
冷房能力の低下が回避されることとなる。
れば、エンジン抽気の流量や圧力の低減に伴うタービン
動力の低下などがあっても、電気的にタービンを補助駆
動して所定のタービン動力を与えれば、コンプレッサの
圧縮比が上昇し、その結果としてタービンの膨脹比が増
加する。したがって、タービンの出口温度が降下して、
冷房能力の低下が回避されることとなる。
【００１０】また、請求項２記載の発明は、上記ハイブ
リット形のエアサイクルマシンを用いた空調システムの
一態様として、エンジン抽気を先ずコンプレッサに導入
して圧縮した後、熱交換器で冷却し、引き続きタービン
で断熱膨脹により自冷させて、高圧の抽気源を必要とす
ることなしに調和空気を得るいわゆるブートストラップ
回路を構成するものである。
リット形のエアサイクルマシンを用いた空調システムの
一態様として、エンジン抽気を先ずコンプレッサに導入
して圧縮した後、熱交換器で冷却し、引き続きタービン
で断熱膨脹により自冷させて、高圧の抽気源を必要とす
ることなしに調和空気を得るいわゆるブートストラップ
回路を構成するものである。
【００１１】さらに、請求項３記載の発明は、上記ハイ
ブリット形のエアサイクルマシンを用いた空調システム
の他の態様として、エンジン抽気をタービンに導入して
これを駆動する一方、外気を取り込んでコンプレッサで
圧縮し、圧縮後の外気とタービンで膨脹した抽気とから
調和空気を得る回路を構成するものである。
ブリット形のエアサイクルマシンを用いた空調システム
の他の態様として、エンジン抽気をタービンに導入して
これを駆動する一方、外気を取り込んでコンプレッサで
圧縮し、圧縮後の外気とタービンで膨脹した抽気とから
調和空気を得る回路を構成するものである。
【００１２】勿論、請求項２、３記載の発明は、一つの
空調システム上に混在させることも可能である。
空調システム上に混在させることも可能である。
【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。 ＜第１実施例＞先ず、図１に本実施例のエアサイクルマ
シン（以下、「ＡＣＭ」と称する）を示す。このもの
は、コンプレッサＣとタービンＴを電動モータＭを備え
た軸Ｓによって単軸結合し、コンプレッサＣの出口とタ
ービンＴの入口とを熱交換器ＨＸを備えた回路ＣＩＲで
接続したものである。
説明する。 ＜第１実施例＞先ず、図１に本実施例のエアサイクルマ
シン（以下、「ＡＣＭ」と称する）を示す。このもの
は、コンプレッサＣとタービンＴを電動モータＭを備え
た軸Ｓによって単軸結合し、コンプレッサＣの出口とタ
ービンＴの入口とを熱交換器ＨＸを備えた回路ＣＩＲで
接続したものである。
【００１４】図２は、対比される従来のエアサイクルマ
シンを示す。このものは、コンプレッサＣとタービンＴ
をモータ機能を有しない軸Ｓによって単軸結合している
点が異なる。従来マシンでは、エンジン抽気ＢＡが、温
度Ｔ＝３００°Ｆ、圧力Ｐ＝３８ｐｓｉａ、流量Ｗ＝５
０ｌｂ／ｍｉｎであったとすると、コンプレッサＣの出
口でＴ＝４６８°Ｆ、Ｐ＝圧力６５ｐｓｉａとなり、タ
ービンＴの入口でＴ＝１５０°Ｆ、Ｐ＝６５ｐｓｉａと
なり、タービンＴの出口からＴ＝−１７°Ｆ、Ｐ＝１５
ｐｓｉａの調和空気が得られる。このときコンプレッサ
Ｃの圧縮仕事は、タービン動力に等しく３５ｋＷであ
り、エンジン抽気ＢＡの圧力が下がれば、圧縮比及び膨
脹比が低下し、タービンＴの出口の温度上昇が避けられ
ない。
シンを示す。このものは、コンプレッサＣとタービンＴ
をモータ機能を有しない軸Ｓによって単軸結合している
点が異なる。従来マシンでは、エンジン抽気ＢＡが、温
度Ｔ＝３００°Ｆ、圧力Ｐ＝３８ｐｓｉａ、流量Ｗ＝５
０ｌｂ／ｍｉｎであったとすると、コンプレッサＣの出
口でＴ＝４６８°Ｆ、Ｐ＝圧力６５ｐｓｉａとなり、タ
ービンＴの入口でＴ＝１５０°Ｆ、Ｐ＝６５ｐｓｉａと
なり、タービンＴの出口からＴ＝−１７°Ｆ、Ｐ＝１５
ｐｓｉａの調和空気が得られる。このときコンプレッサ
Ｃの圧縮仕事は、タービン動力に等しく３５ｋＷであ
り、エンジン抽気ＢＡの圧力が下がれば、圧縮比及び膨
脹比が低下し、タービンＴの出口の温度上昇が避けられ
ない。
【００１５】これに対して、図１に示す本実施例では、
仮にエンジン抽気ＢＡのうちの圧力がＰ＝２５ｐｓｉａ
まで下がり、他の条件が図２と同じと考えた場合、電動
モータＭにより３２ｋＷのエネルギを補助してやれば、
コンプレッサＣの出口でＴ＝６１８°Ｆ、Ｐ＝６５ｐｓ
ｉａとなり、タービンＴの入口でＴ＝１５０°Ｆ、Ｐ＝
６５ｐｓｉａとなり、タービンＴの出口から上記と同じ
Ｔ＝−１７°Ｆ、Ｐ＝１５ｐｓｉａに調温、調圧された
調和空気を取り出すことができる。このとき、コンプレ
ッサＣの圧縮仕事は、タービン動力である３５ｋＷにモ
ータ動力の３２ｋＷを加わえた計６７ｋＷに増加する。
仮にエンジン抽気ＢＡのうちの圧力がＰ＝２５ｐｓｉａ
まで下がり、他の条件が図２と同じと考えた場合、電動
モータＭにより３２ｋＷのエネルギを補助してやれば、
コンプレッサＣの出口でＴ＝６１８°Ｆ、Ｐ＝６５ｐｓ
ｉａとなり、タービンＴの入口でＴ＝１５０°Ｆ、Ｐ＝
６５ｐｓｉａとなり、タービンＴの出口から上記と同じ
Ｔ＝−１７°Ｆ、Ｐ＝１５ｐｓｉａに調温、調圧された
調和空気を取り出すことができる。このとき、コンプレ
ッサＣの圧縮仕事は、タービン動力である３５ｋＷにモ
ータ動力の３２ｋＷを加わえた計６７ｋＷに増加する。
【００１６】このように、本実施例のＡＣＭを使用すれ
ば、エンジン抽気圧力の低減に伴うタービン動力の低下
などがあっても、電気的にタービンＴを補助駆動して所
定のタービン動力を与えることで、コンプレッサＣの圧
縮比を上昇させ、その結果としてタービンＴの膨脹比を
増加させて、タービンＴの出口温度の降下により冷房能
力の低下を有効に回避することができる。そして、電動
モータに対して状況に応じた回転数制御をモータコント
ローラＭＣから行えば、補助動力量を制御して、効率良
い飛行と適切な空調とを好適に両立させる事が可能とな
る。
ば、エンジン抽気圧力の低減に伴うタービン動力の低下
などがあっても、電気的にタービンＴを補助駆動して所
定のタービン動力を与えることで、コンプレッサＣの圧
縮比を上昇させ、その結果としてタービンＴの膨脹比を
増加させて、タービンＴの出口温度の降下により冷房能
力の低下を有効に回避することができる。そして、電動
モータに対して状況に応じた回転数制御をモータコント
ローラＭＣから行えば、補助動力量を制御して、効率良
い飛行と適切な空調とを好適に両立させる事が可能とな
る。
【００１７】なお、このような動力補助は、エンジン抽
気流量の低減に対しても有効に行うことができる。 ＜第２実施例＞次に、図３に上記エアサイクルマシンの
機能を応用した空調システムを示す。このものは、エン
ジン（補助動力部を含む）１と、居住室や電子機器室等
の予圧室２との間を、空調部３を介して接続したもの
で、空調部３は、コンプレッサＣ、タービンＴ及びファ
ンＦ１からなるエアサイクルマシンＡＣＭと、コンプレ
ッサＣの入口Ｃ１に抽気を導入する抽気ライン４と、コ
ンプレッサＣの出口Ｃ２とタービンＴの入口Ｔ１とを接
続するブートストラップ回路５と、タービンＴの出口Ｔ
２から出た空気を予圧室２に移送するための給気ライン
６と、ブートストラップ回路５および給気ライン６の一
部を利用して構成される除湿機構７とを具備してなる。
気流量の低減に対しても有効に行うことができる。 ＜第２実施例＞次に、図３に上記エアサイクルマシンの
機能を応用した空調システムを示す。このものは、エン
ジン（補助動力部を含む）１と、居住室や電子機器室等
の予圧室２との間を、空調部３を介して接続したもの
で、空調部３は、コンプレッサＣ、タービンＴ及びファ
ンＦ１からなるエアサイクルマシンＡＣＭと、コンプレ
ッサＣの入口Ｃ１に抽気を導入する抽気ライン４と、コ
ンプレッサＣの出口Ｃ２とタービンＴの入口Ｔ１とを接
続するブートストラップ回路５と、タービンＴの出口Ｔ
２から出た空気を予圧室２に移送するための給気ライン
６と、ブートストラップ回路５および給気ライン６の一
部を利用して構成される除湿機構７とを具備してなる。
【００１８】抽気ライン４には、抽気流量制御バルブＶ
１と、エンジン抽気ＢＡをラムエアＬＡとの熱交換によ
り冷却して異常な高温抽気が空調部３に流入することを
防ぐ１次熱交換器ＰＨＸと、この抽気ライン４をコンプ
レッサＣの手前で絞るモード切換バルブＶ２とが配置し
てある。
１と、エンジン抽気ＢＡをラムエアＬＡとの熱交換によ
り冷却して異常な高温抽気が空調部３に流入することを
防ぐ１次熱交換器ＰＨＸと、この抽気ライン４をコンプ
レッサＣの手前で絞るモード切換バルブＶ２とが配置し
てある。
【００１９】エアサイクルマシンＡＣＭは、コンプレッ
サＣとタービンＴの間を軸Ｓで単軸結合した構成からな
るもので、タービンＴの発生動力をコンプレッサＣに入
力し得ると共に、モータコントローラＭＣの制御を通じ
て軸Ｓに補助動力を入力する電動モータＭを付帯させて
いる。
サＣとタービンＴの間を軸Ｓで単軸結合した構成からな
るもので、タービンＴの発生動力をコンプレッサＣに入
力し得ると共に、モータコントローラＭＣの制御を通じ
て軸Ｓに補助動力を入力する電動モータＭを付帯させて
いる。
【００２０】ブートストラップ回路５は、コンプレッサ
Ｃで圧縮し昇温させた空気をラムエアＬＡ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ＳＨＸを具
備し、この２次熱交換器ＳＨＸを通過した空気をタービ
ンＴに入力して、該タービンＴにおいて断熱膨脹仕事を
させるようにしている。
Ｃで圧縮し昇温させた空気をラムエアＬＡ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ＳＨＸを具
備し、この２次熱交換器ＳＨＸを通過した空気をタービ
ンＴに入力して、該タービンＴにおいて断熱膨脹仕事を
させるようにしている。
【００２１】給気ライン６は、タービンＴの出口Ｔ２と
予圧室２との間をマニホールド８及びリサイキュレーシ
ョン回路ＲＣを介して接続するものである。
予圧室２との間をマニホールド８及びリサイキュレーシ
ョン回路ＲＣを介して接続するものである。
【００２２】除湿機構７は、前記ブートストラップ回路
５に配置したリヒータＲＨ、コンデンサＣＯＮＤ及びウ
ォータセパレータＷＳからなる。コンデンサＣＯＮＤ
は、ブートストラップ回路５においてコンプレッサＣ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６においてタービンＴの
出口Ｔ２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
ォータセパレータＷＳは、例えば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ＣＯＮＤ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ＲＨは、ブートストラップ回路５の上流にあっ
てコンデンサＣＯＮＤに向かう空気の予冷と、同回路５
の下流にあってウォータセパレータＷＳを出た空気をタ
ービンＴの出口Ｔ２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。
５に配置したリヒータＲＨ、コンデンサＣＯＮＤ及びウ
ォータセパレータＷＳからなる。コンデンサＣＯＮＤ
は、ブートストラップ回路５においてコンプレッサＣ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６においてタービンＴの
出口Ｔ２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
ォータセパレータＷＳは、例えば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ＣＯＮＤ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ＲＨは、ブートストラップ回路５の上流にあっ
てコンデンサＣＯＮＤに向かう空気の予冷と、同回路５
の下流にあってウォータセパレータＷＳを出た空気をタ
ービンＴの出口Ｔ２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。
【００２３】なお、前記両熱交換器ＳＨＸ、ＲＨＸに供
すべきラムエアＬＡは、ラムエアダクト（図示せず）に
配置されたファンＦ１によって取り込まれるものであ
り、本実施例ではこのファンＦ１を前記エアサイクルマ
シンＡＣＭの軸Ｓによって駆動するようにしている。こ
のように単一の軸ＳにコンプレッサＣ、タービンＴ及び
ファンＦ１の３つの翼車を取り付けたエアサイクルマシ
ン構造は、３ホイールタイプと称される。一方、高圧空
気中にて露点を高くして水分を凝縮させる上記のような
除湿機構７はＨＰＷＳ（ハイプレッシャ・ウオータ・セ
パレータ）方式と称される。
すべきラムエアＬＡは、ラムエアダクト（図示せず）に
配置されたファンＦ１によって取り込まれるものであ
り、本実施例ではこのファンＦ１を前記エアサイクルマ
シンＡＣＭの軸Ｓによって駆動するようにしている。こ
のように単一の軸ＳにコンプレッサＣ、タービンＴ及び
ファンＦ１の３つの翼車を取り付けたエアサイクルマシ
ン構造は、３ホイールタイプと称される。一方、高圧空
気中にて露点を高くして水分を凝縮させる上記のような
除湿機構７はＨＰＷＳ（ハイプレッシャ・ウオータ・セ
パレータ）方式と称される。
【００２４】また、リサイキュレーション回路ＲＣは、
予圧室２の排気の一部を循環させるためのもので、一旦
予圧室２から排気された空気の一部をファンＦ２により
取り込んで前記給気ライン６の末端付近に配置したマニ
ホールド８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ある。
予圧室２の排気の一部を循環させるためのもので、一旦
予圧室２から排気された空気の一部をファンＦ２により
取り込んで前記給気ライン６の末端付近に配置したマニ
ホールド８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ある。
【００２５】以上のような構成に加え、本実施例は、コ
ンプレッサＣの入口と２次熱交換器ＳＨＸの出口とをバ
ルブＶ４を介して接続するバイパス回路Ｂ４、１次熱交
換器ＰＨＸの入口とタービンＴの出口Ｔ２とをバルブＶ
６を介して接続するバイパス回路Ｂ６、２次熱交換器Ｓ
ＨＸの出口とコンデンサＣＯＮＤの出口とをバルブＶ５
を介して接続するパイパス回路Ｂ５、１次熱交換器ＰＨ
Ｘの出口とタービンＴの出口とをバルブＶ３を介して接
続するパイパス回路Ｂ３、１次熱交換器ＰＨＸの出口と
２次熱交換器ＳＨＸの出口とを接続するバイパス回路Ｂ
０を備えている。前記バイパス回路Ｂ４には、外部から
ラムエアＬＡを導入することができるようにしている。
図において符合Ａ１、Ａ２、Ａ３で示すものは逆止弁で
ある。
ンプレッサＣの入口と２次熱交換器ＳＨＸの出口とをバ
ルブＶ４を介して接続するバイパス回路Ｂ４、１次熱交
換器ＰＨＸの入口とタービンＴの出口Ｔ２とをバルブＶ
６を介して接続するバイパス回路Ｂ６、２次熱交換器Ｓ
ＨＸの出口とコンデンサＣＯＮＤの出口とをバルブＶ５
を介して接続するパイパス回路Ｂ５、１次熱交換器ＰＨ
Ｘの出口とタービンＴの出口とをバルブＶ３を介して接
続するパイパス回路Ｂ３、１次熱交換器ＰＨＸの出口と
２次熱交換器ＳＨＸの出口とを接続するバイパス回路Ｂ
０を備えている。前記バイパス回路Ｂ４には、外部から
ラムエアＬＡを導入することができるようにしている。
図において符合Ａ１、Ａ２、Ａ３で示すものは逆止弁で
ある。
【００２６】次に、この空調システムの作動について説
明する。この空調システムは、モード切換バルブＶ２の
開閉によって、ノーマルモード、ラムモードが選択され
る。先ず、ノーマルモードについて説明する。このモー
ドではバルブＶ２は全開、バルブＶ４、Ｖ５は全閉とさ
れる。エンジン１からの抽気は抽気ライン７の始端にあ
る１次熱交換器ＰＨＸで降温され、バルブＶ１で一定
圧、一定量とされて、エアサイクルマシンＡＣＭのコン
プレッサＣに入力され、圧縮される。このコンプレッサ
Ｃを出た空気は、２次熱交換器ＳＨＸで効率良く冷却さ
れ、リヒータＲＨで更に冷却された後、コンデンサＣＯ
ＮＤに入力されて水分を凝縮される。その水分は、次段
に配置したウオータセパレータＷＳで除去され、除湿後
の空気がリヒータＲＨにより適度に昇温されてタービン
Ｔに入力される。その後、タービンＴ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ＣＯ
ＮＤを通過した後、マニホールド８で予圧室２の循環空
気と合流することにより適温となって予圧室２の入口よ
り該予圧室２に導入される。
明する。この空調システムは、モード切換バルブＶ２の
開閉によって、ノーマルモード、ラムモードが選択され
る。先ず、ノーマルモードについて説明する。このモー
ドではバルブＶ２は全開、バルブＶ４、Ｖ５は全閉とさ
れる。エンジン１からの抽気は抽気ライン７の始端にあ
る１次熱交換器ＰＨＸで降温され、バルブＶ１で一定
圧、一定量とされて、エアサイクルマシンＡＣＭのコン
プレッサＣに入力され、圧縮される。このコンプレッサ
Ｃを出た空気は、２次熱交換器ＳＨＸで効率良く冷却さ
れ、リヒータＲＨで更に冷却された後、コンデンサＣＯ
ＮＤに入力されて水分を凝縮される。その水分は、次段
に配置したウオータセパレータＷＳで除去され、除湿後
の空気がリヒータＲＨにより適度に昇温されてタービン
Ｔに入力される。その後、タービンＴ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ＣＯ
ＮＤを通過した後、マニホールド８で予圧室２の循環空
気と合流することにより適温となって予圧室２の入口よ
り該予圧室２に導入される。
【００２７】そして、必要に応じて、モータコントロー
ラＭＣにより電動モータＭの回転数制御を行えば、コン
プレッサＣに適宜の補助動力を与えてコンプレッサＣの
圧縮比が増加し、冷房能力の増加が見込めることとな
る。
ラＭＣにより電動モータＭの回転数制御を行えば、コン
プレッサＣに適宜の補助動力を与えてコンプレッサＣの
圧縮比が増加し、冷房能力の増加が見込めることとな
る。
【００２８】また、上空でラムエアを取り入れる場合に
は、ラムモードに切り換える。手順は、先ずバルブＶ２
を徐々に閉める。これにより、コンプレッサ入口Ｃ１及
び出口Ｃ２の圧力が低下する。そして、リヒータＲＨの
入口で抽気圧がコンプレッサ出口Ｃ２の圧力を上回る
と、逆止弁Ａ２が開き、バイパス回路Ｂ０を介してエン
ジン抽気が直接リヒータＲＨの入口に流れ始める。バル
ブＶ２を絞ることにより、コンプレッサＣへの流量が一
時的に減少するため、バルブＶ４を開いて一時的なサー
ジ制御を行う。コンプレッサ入口Ｃ１が外気圧（ラムス
クーブ入口の圧力）以下になると逆止弁Ａ３が開き、ラ
ムエアが流れ始める。そこで、バルブＶ５を開く。これ
により、圧縮後の外気とタービンＴで膨脹した抽気とが
マニホールド８の近くで合流し、調和空気として与圧室
２に供給されることとなる。そして、モータコントロー
ラＭＣによる電動モータの回転数制御を行えば、ラムエ
ア流量を調節して適温、適圧の調和空気を得ることが可
能となる。
は、ラムモードに切り換える。手順は、先ずバルブＶ２
を徐々に閉める。これにより、コンプレッサ入口Ｃ１及
び出口Ｃ２の圧力が低下する。そして、リヒータＲＨの
入口で抽気圧がコンプレッサ出口Ｃ２の圧力を上回る
と、逆止弁Ａ２が開き、バイパス回路Ｂ０を介してエン
ジン抽気が直接リヒータＲＨの入口に流れ始める。バル
ブＶ２を絞ることにより、コンプレッサＣへの流量が一
時的に減少するため、バルブＶ４を開いて一時的なサー
ジ制御を行う。コンプレッサ入口Ｃ１が外気圧（ラムス
クーブ入口の圧力）以下になると逆止弁Ａ３が開き、ラ
ムエアが流れ始める。そこで、バルブＶ５を開く。これ
により、圧縮後の外気とタービンＴで膨脹した抽気とが
マニホールド８の近くで合流し、調和空気として与圧室
２に供給されることとなる。そして、モータコントロー
ラＭＣによる電動モータの回転数制御を行えば、ラムエ
ア流量を調節して適温、適圧の調和空気を得ることが可
能となる。
【００２９】なお、各部の具体的な構成は、上述した実
施例のみ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。
施例のみ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。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定の冷房能力を得る上で抽気圧力及び流量を変化させ
る必要がないため、エンジン抽気の変動による飛行性能
への影響や空調における燃料消費量の増大を抑えつつ、
効率良い飛行と適切な空調とを好適に両立させる事が可
能となる。
所定の冷房能力を得る上で抽気圧力及び流量を変化させ
る必要がないため、エンジン抽気の変動による飛行性能
への影響や空調における燃料消費量の増大を抑えつつ、
効率良い飛行と適切な空調とを好適に両立させる事が可
能となる。
【００３１】特に、十分な電力量を確保できれば新鮮空
気の一部を大気又はラムから取り入れることもできるた
め、抽気を一層低減できる降下も見込めるものとなる。
気の一部を大気又はラムから取り入れることもできるた
め、抽気を一層低減できる降下も見込めるものとなる。
【図１】本発明の第１実施例を示す概略的なシステム
図。
図。
【図２】図１に対応した従来システムを示す概略的なシ
ステム図。
ステム図。
【図３】本発明の第２実施例を示す概略的なシステム
図。
図。
ＡＣＭ…エアサイクルマシン ＢＡ…エンジン抽気 Ｃ…コンプレッサ ＨＸ、ＰＨＸ、ＳＨＸ…熱交換器 Ｔ…タービン
Claims (3)
- 【請求項１】エンジン抽気によってタービンを駆動し、
そのタービン動力を機械的にコンプレッサに伝えて、こ
のコンプレッサにより、前記タービンに送り込むエンジ
ン抽気を圧縮するようにしたものにおいて、前記コンプ
レッサを必要に応じて電気的にも駆動し得るように構成
したことを特徴とするエアサイクルマシン。 - 【請求項２】請求項１記載のエアサイクルマシンを利用
するものであって、エンジン抽気を先ずコンプレッサに
導入して圧縮した後、熱交換器で冷却し、引き続きター
ビンで断熱膨脹により自冷させて、高圧の抽気源を必要
とすることなしに調和空気を得ることを特徴とする空調
システム。 - 【請求項３】請求項１記載のエアサイクルマシンを利用
するものであって、エンジン抽気をタービンに導入して
これを駆動する一方、外気を取り込んでコンプレッサで
圧縮し、圧縮後の外気とタービンで膨脹した抽気とから
調和空気を得ることを特徴とする空調システム。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000052803A JP2001241791A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | エアサイクルマシン及びこれを利用した空調システム |
| US09/785,560 US6427471B1 (en) | 2000-02-29 | 2001-02-20 | Air cycle machine and air conditioning system using the same |
| DE60132506T DE60132506T2 (de) | 2000-02-29 | 2001-02-26 | Luftkreislauf- Klimaregelungssystem |
| EP01103694A EP1129941B1 (en) | 2000-02-29 | 2001-02-26 | Air cycle environmental control system |
| EP05009128A EP1555205B1 (en) | 2000-02-29 | 2001-02-26 | Air cycle environmental control system |
| DE60111976T DE60111976T2 (de) | 2000-02-29 | 2001-02-26 | Luftkreislauf- Klimaregelungssystem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000052803A JP2001241791A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | エアサイクルマシン及びこれを利用した空調システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001241791A true JP2001241791A (ja) | 2001-09-07 |
Family
ID=18574262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000052803A Pending JP2001241791A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | エアサイクルマシン及びこれを利用した空調システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001241791A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011504844A (ja) * | 2007-11-29 | 2011-02-17 | エアバス・オペレーションズ・ゲーエムベーハー | 混合型ブリード空気運用を行う空調システム |
-
2000
- 2000-02-29 JP JP2000052803A patent/JP2001241791A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011504844A (ja) * | 2007-11-29 | 2011-02-17 | エアバス・オペレーションズ・ゲーエムベーハー | 混合型ブリード空気運用を行う空調システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7797962B2 (en) | Method of operating an aircraft system | |
| EP1129941B1 (en) | Air cycle environmental control system | |
| US6681592B1 (en) | Electrically driven aircraft cabin ventilation and environmental control system | |
| JP4489776B2 (ja) | 適応可能なラム熱交換器を備えたエアサイクル空気調和 | |
| US10202197B2 (en) | Aircraft air conditioning system with an electrically driven ambient air compressor and method for operating such an aircraft air conditioning system | |
| US7222499B2 (en) | Closed loop air conditioning system | |
| JP6134326B2 (ja) | 航空機内のエネルギーの回収方法およびエネルギーの回収アーキテクチャ | |
| US20180057175A1 (en) | Operating-phase-dependently controllable aircraft air conditioning system and method for operating such an aircraft air conditioning system | |
| US11820517B2 (en) | Using bleed air to supply outside air to a cabin | |
| US11731768B2 (en) | Using bleed air to supply outside air to a cabin | |
| JP4211196B2 (ja) | 航空機用空気調和装置 | |
| JP4144414B2 (ja) | 航空機用空調システム | |
| JP4206615B2 (ja) | 航空機用空調装置 | |
| JP4341142B2 (ja) | 航空機用空調システム | |
| JP2001241791A (ja) | エアサイクルマシン及びこれを利用した空調システム | |
| JP4023018B2 (ja) | 航空機の環境制御装置 | |
| JP4170492B2 (ja) | 航空機の環境制御装置 | |
| US11884404B2 (en) | Environmental control system trim air heat exchanger | |
| JPH1144463A (ja) | 航空機用空気調和装置 | |
| JP2002096799A (ja) | 航空機用空気調和装置 | |
| JPH0331099A (ja) | 航空機用空気調和装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060602 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071225 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080219 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080513 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080612 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20080725 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20080912 |