JP2001328596A - 航空機用空気調和装置 - Google Patents
航空機用空気調和装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料消費を低減するために、エンジンからの
抽気量、外気取り込み量、および、重量を極力低減した
航空機用空気調和装置を提供する。 【解決手段】 ラムエア６の通路にコンデンサ２０と熱
交換器１６が直列に配置され、ラムエア６によりコンデ
ンサ２０が冷却され、コンデンサ２０を通過した高温空
気とバイパスした低温空気の通路が２分割され、熱交換
器１６でエンジンからの抽気が冷却される。冷却された
抽気はリヒータ８で熱交換され、エバポレータ１７でさ
らに冷却され、ウォータトラップ１８で凝縮した水滴が
除かれ、リヒータ８を経由して、タービン１０で断熱膨
張されて０℃以下まで冷却され、ミキシングチャンバ１
１に送られる。そして、客室１２から再循環ファン１３
によって送られた再循環空気と混合され、適切な調和空
気となって客室１２に送られる。
抽気量、外気取り込み量、および、重量を極力低減した
航空機用空気調和装置を提供する。 【解決手段】 ラムエア６の通路にコンデンサ２０と熱
交換器１６が直列に配置され、ラムエア６によりコンデ
ンサ２０が冷却され、コンデンサ２０を通過した高温空
気とバイパスした低温空気の通路が２分割され、熱交換
器１６でエンジンからの抽気が冷却される。冷却された
抽気はリヒータ８で熱交換され、エバポレータ１７でさ
らに冷却され、ウォータトラップ１８で凝縮した水滴が
除かれ、リヒータ８を経由して、タービン１０で断熱膨
張されて０℃以下まで冷却され、ミキシングチャンバ１
１に送られる。そして、客室１２から再循環ファン１３
によって送られた再循環空気と混合され、適切な調和空
気となって客室１２に送られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機用空気調和
装置に係わり、特に、エンジンからのブリ一ドエアを機
外の冷気をおびたラムエアを利用して、エアサイクルシ
ステムとベーパサイクルシステムの組み合わせで空気調
和を行う装置に関する。
装置に係わり、特に、エンジンからのブリ一ドエアを機
外の冷気をおびたラムエアを利用して、エアサイクルシ
ステムとベーパサイクルシステムの組み合わせで空気調
和を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機用空気調和装置は、機内（キャビ
ン）の冷房、暖房、換気を行うと同時に、与圧用空気を
供給するもので、与圧系統と冷暖房系統に大別される。
与圧系統のない小型機は、エンジンの排気管の熱や、別
に設けたヒータからの熱で機内を暖め、冷房は外気を機
内に取入れることによって行われている。
ン）の冷房、暖房、換気を行うと同時に、与圧用空気を
供給するもので、与圧系統と冷暖房系統に大別される。
与圧系統のない小型機は、エンジンの排気管の熱や、別
に設けたヒータからの熱で機内を暖め、冷房は外気を機
内に取入れることによって行われている。
【０００３】一方、与圧室のある大型機は、エンジンの
圧縮機からの高温・高圧になった空気の一部を取り出し
（これをエンジンフリードエアまたは抽気という）、
（Ａ）機外の冷気を利用（これをラムエアという）した
り、（Ｂ）冷媒を使用したべ一パサイクル冷却方式を利
用したり、（Ｃ）エアサイクル・冷却方式を利用したり
し、これらの組合わせで冷暖房を行っている。旧型の大
型機及び現在のタービンヘリコプタは、（Ａ）と（Ｂ）
の組合わせのベーパサイクル方式を採用し、新型のジェ
ット機は（Ａ）と（Ｃ）の組み合わせのエアサイクル方
式を採用している。
圧縮機からの高温・高圧になった空気の一部を取り出し
（これをエンジンフリードエアまたは抽気という）、
（Ａ）機外の冷気を利用（これをラムエアという）した
り、（Ｂ）冷媒を使用したべ一パサイクル冷却方式を利
用したり、（Ｃ）エアサイクル・冷却方式を利用したり
し、これらの組合わせで冷暖房を行っている。旧型の大
型機及び現在のタービンヘリコプタは、（Ａ）と（Ｂ）
の組合わせのベーパサイクル方式を採用し、新型のジェ
ット機は（Ａ）と（Ｃ）の組み合わせのエアサイクル方
式を採用している。
【０００４】従来の装置はエアサイクルシステム（ＡＣ
Ｓと呼ぶ）として、低圧下で水分を分離する方式（ＬＰ
ＷＳ方式と呼ぶ）が用いられていたが、エンジンからの
抽気量が多く、エンジン又はＡＰＵ（補助動力装置で、
飛行していない時、ここから抽気している。通常、機体
の後方に備えられている）の燃費が悪いため、高圧下で
水分を分離する方式（３−ＷｈｅｅｌＨＰＷＳ方式と呼
ぶ）が採用されている。この３−ＷｈｅｅｌＨＰＷＳ方
式はラムエアを導入するファンとコンプレッサとタービ
ンが一軸に装備され、調和空気中の湿度を高圧下で除去
し、ＡＣＳ出口温度を氷点下に下げることができる。
Ｓと呼ぶ）として、低圧下で水分を分離する方式（ＬＰ
ＷＳ方式と呼ぶ）が用いられていたが、エンジンからの
抽気量が多く、エンジン又はＡＰＵ（補助動力装置で、
飛行していない時、ここから抽気している。通常、機体
の後方に備えられている）の燃費が悪いため、高圧下で
水分を分離する方式（３−ＷｈｅｅｌＨＰＷＳ方式と呼
ぶ）が採用されている。この３−ＷｈｅｅｌＨＰＷＳ方
式はラムエアを導入するファンとコンプレッサとタービ
ンが一軸に装備され、調和空気中の湿度を高圧下で除去
し、ＡＣＳ出口温度を氷点下に下げることができる。
【０００５】そのため従来のＬＰＷＳ方式よりも必要な
冷房能力を得るために使う抽気量が少なくて済むので、
エンジン又はＡＰＵの燃費が向上する。ＡＣＳ出口空気
は直接キャビンヘ供給するには冷えすぎるので、再循環
ラインを通って戻ってきたキャビンからの排気の一部と
混合し、快適な温度に調整してからキャビンに供給され
る。さらに、ＡＣＳだけでは冷房能力が不足する場合
は、搭載している電子機器等の冷却用にＡＣＳとは独立
して、冷媒等を用いた冷却装置を備えたベーパサイクル
システム（ＶＣＳと呼ぶ）を設けて冷却を行う。
冷房能力を得るために使う抽気量が少なくて済むので、
エンジン又はＡＰＵの燃費が向上する。ＡＣＳ出口空気
は直接キャビンヘ供給するには冷えすぎるので、再循環
ラインを通って戻ってきたキャビンからの排気の一部と
混合し、快適な温度に調整してからキャビンに供給され
る。さらに、ＡＣＳだけでは冷房能力が不足する場合
は、搭載している電子機器等の冷却用にＡＣＳとは独立
して、冷媒等を用いた冷却装置を備えたベーパサイクル
システム（ＶＣＳと呼ぶ）を設けて冷却を行う。
【０００６】図２に従来の航空機用空気調和装置のシス
テムを示す。エンジン１から抽気される空気を抽気制御
バルブ２で調節し、その空気をＡＣＳ２３に入力する。
このＡＣＳ２３で調和空気中の湿度が除去され、ＡＣＳ
２３出口から氷点下に近い空気がミキシングチャンバ１
１に導入される。一方、コックピット及び客室１２から
再循環フアン１３により排気される暖かい空気が再循環
ラインを通してミキシングチャンバ１１に導入され、前
記ＡＣＳ２３から導入された氷点下に近い空気と混合さ
れ、快適な温度に調整されてからコックピット及び客室
１２に導入される。さらに、ＡＣＳ２３だけでは冷房能
力が不足する場合は、ＡＣＳ２３とは独立してＶＣＳ
（図示せず）が設けられ、搭載している電子機器等の冷
却を行う。そして、コックピット及び客室１２内の圧力
を所定の快適な圧力にするために、アウトフローバルブ
（図示していない）が設けられ、自動的に制御されて、
余分な空気を外部に出している。
テムを示す。エンジン１から抽気される空気を抽気制御
バルブ２で調節し、その空気をＡＣＳ２３に入力する。
このＡＣＳ２３で調和空気中の湿度が除去され、ＡＣＳ
２３出口から氷点下に近い空気がミキシングチャンバ１
１に導入される。一方、コックピット及び客室１２から
再循環フアン１３により排気される暖かい空気が再循環
ラインを通してミキシングチャンバ１１に導入され、前
記ＡＣＳ２３から導入された氷点下に近い空気と混合さ
れ、快適な温度に調整されてからコックピット及び客室
１２に導入される。さらに、ＡＣＳ２３だけでは冷房能
力が不足する場合は、ＡＣＳ２３とは独立してＶＣＳ
（図示せず）が設けられ、搭載している電子機器等の冷
却を行う。そして、コックピット及び客室１２内の圧力
を所定の快適な圧力にするために、アウトフローバルブ
（図示していない）が設けられ、自動的に制御されて、
余分な空気を外部に出している。
【０００７】次に、ＡＣＳ２３の動作について説明す
る。エンジンで高温・高圧になった空気の一部が抽気制
御バルブ２で調圧されて取出され、ＡＣＳ２３に入力さ
れる。そして、外気の冷気をおびたラムエア６によって
冷却された１次熱交換器３で冷却された後、コンプレッ
サ４により圧縮され、再び２次熱交換器５で冷却され、
水蒸気の一部は凝縮する。一方、ラムエア６はファン７
によって外部に放出される。冷却された空気は、リヒー
タ８の高温側回路に入り、コンデンサ９からの冷却され
た空気の低温側回路との熱交換によりさらに冷却され
る。リヒータ８を出た高圧空気は、次にタービン１０で
断熱膨張した低温空気によって、コンデンサ９でさらに
冷却され、含まれていた水蒸気のほとんどすべてが凝縮
する。タービン１０を出た空気はコンデンサ９でリヒー
タ８からの空気と熱交換され、０℃以下でミキシングチ
ャンバ１１に導かれる。
る。エンジンで高温・高圧になった空気の一部が抽気制
御バルブ２で調圧されて取出され、ＡＣＳ２３に入力さ
れる。そして、外気の冷気をおびたラムエア６によって
冷却された１次熱交換器３で冷却された後、コンプレッ
サ４により圧縮され、再び２次熱交換器５で冷却され、
水蒸気の一部は凝縮する。一方、ラムエア６はファン７
によって外部に放出される。冷却された空気は、リヒー
タ８の高温側回路に入り、コンデンサ９からの冷却され
た空気の低温側回路との熱交換によりさらに冷却され
る。リヒータ８を出た高圧空気は、次にタービン１０で
断熱膨張した低温空気によって、コンデンサ９でさらに
冷却され、含まれていた水蒸気のほとんどすべてが凝縮
する。タービン１０を出た空気はコンデンサ９でリヒー
タ８からの空気と熱交換され、０℃以下でミキシングチ
ャンバ１１に導かれる。
【０００８】さらに、ＡＣＳ２３だけでは冷房能力が不
足する場合は、搭載している電子機器等の冷却用にＡＣ
Ｓ２３とは独立して、フロン等の冷媒を用いた冷却装置
を備えたベーパサイクルシステムＶＣＳ（図示せず）が
併用される。
足する場合は、搭載している電子機器等の冷却用にＡＣ
Ｓ２３とは独立して、フロン等の冷媒を用いた冷却装置
を備えたベーパサイクルシステムＶＣＳ（図示せず）が
併用される。
【０００９】上記のように、従来の大型機の航空機用空
気調和装置は、エンジンの圧縮機で高温・高圧になった
空気の一部を取り出し（抽気）、機外の冷気（ラムエ
ア）を利用し、エアサイクルシステムを主とし、補助的
に独立してベーパサイクルシステムを併用して空気調和
を行っている。
気調和装置は、エンジンの圧縮機で高温・高圧になった
空気の一部を取り出し（抽気）、機外の冷気（ラムエ
ア）を利用し、エアサイクルシステムを主とし、補助的
に独立してベーパサイクルシステムを併用して空気調和
を行っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の航空機用空気調
和装置は、以上のように構成されており、航空機内のコ
ックピット及び客室１２に、快適に必要にして十分な冷
却・除湿された新鮮な空気量の供給（換気）と与圧が必
要である。また、最近の電子機器の発達により、機内の
熱負荷は増大の一途をたどっており、換気・与圧の要求
を満足しながら、いかに効率良く空調を行なうかが課題
となっている。エンジン１または補助動力装置（ＡＰ
Ｕ）での空気圧縮には燃料が必要であり、これを抽気す
ることは燃料消費を助長する。この抽気を外気（ラムエ
ア６）で冷却する時の外気の取り込みは、気体の推進に
対する抗力となるため、燃料消費に影響する。また、装
置の重量が重くなることは、搭載重量の増加であるか
ら、燃料消費の増大につながる。即ち、空調のために抽
気量、抽気圧力、外気量、および、重量を極力低減する
ことが課題である。
和装置は、以上のように構成されており、航空機内のコ
ックピット及び客室１２に、快適に必要にして十分な冷
却・除湿された新鮮な空気量の供給（換気）と与圧が必
要である。また、最近の電子機器の発達により、機内の
熱負荷は増大の一途をたどっており、換気・与圧の要求
を満足しながら、いかに効率良く空調を行なうかが課題
となっている。エンジン１または補助動力装置（ＡＰ
Ｕ）での空気圧縮には燃料が必要であり、これを抽気す
ることは燃料消費を助長する。この抽気を外気（ラムエ
ア６）で冷却する時の外気の取り込みは、気体の推進に
対する抗力となるため、燃料消費に影響する。また、装
置の重量が重くなることは、搭載重量の増加であるか
ら、燃料消費の増大につながる。即ち、空調のために抽
気量、抽気圧力、外気量、および、重量を極力低減する
ことが課題である。
【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、燃料消費を低減するために、エンジン１
からの抽気量、抽気圧力、外気（ラムエア６）取込み
量、および、重量を極力低減した航空機用空気調和装置
を提供することを目的とする。
ものであって、燃料消費を低減するために、エンジン１
からの抽気量、抽気圧力、外気（ラムエア６）取込み
量、および、重量を極力低減した航空機用空気調和装置
を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の航空機用空気調和装置は、航空機のメイン
エンジンまたは補助動力装置の圧縮機から高温・高圧に
なった圧縮空気の一部を抽気し機外の冷気をおびたラム
エアを利用し温調を行うエアサイクルシステムと、冷媒
を蒸発させるエバポレータを用いたベ一パサイクルシス
テムの両システムを用いて機内を空気調和する航空機用
空気調和装置において、機外の冷気をおびたラムエアに
よってベーパサイクルシステムのコンデンサの冷媒を冷
却し、メインエンジンまたは補助動力装置から抽気した
圧縮空気の予冷却を、そのラムエア通路に直列に配置さ
れたエアサイクルシステムの熱交換器で行ない、さら
に、前記コンデンサをバイパスしたラムエアによって抽
気を前記熱交換器で外気温度近くまで冷却し、その熱交
換器の後にリヒータを備え、前記リヒータの高温側を通
過した空気がベ一パサイクルシステムのエバポレータで
冷却され、エバポレータを通過した空気がウォータトラ
ップを通り、エアサイクルシステムの前記リヒータの低
温側に導入され、その出力空気がタービンで断熱膨張さ
れてミキシングチャンバに導入される冷却回路を備える
ものである。
め、本発明の航空機用空気調和装置は、航空機のメイン
エンジンまたは補助動力装置の圧縮機から高温・高圧に
なった圧縮空気の一部を抽気し機外の冷気をおびたラム
エアを利用し温調を行うエアサイクルシステムと、冷媒
を蒸発させるエバポレータを用いたベ一パサイクルシス
テムの両システムを用いて機内を空気調和する航空機用
空気調和装置において、機外の冷気をおびたラムエアに
よってベーパサイクルシステムのコンデンサの冷媒を冷
却し、メインエンジンまたは補助動力装置から抽気した
圧縮空気の予冷却を、そのラムエア通路に直列に配置さ
れたエアサイクルシステムの熱交換器で行ない、さら
に、前記コンデンサをバイパスしたラムエアによって抽
気を前記熱交換器で外気温度近くまで冷却し、その熱交
換器の後にリヒータを備え、前記リヒータの高温側を通
過した空気がベ一パサイクルシステムのエバポレータで
冷却され、エバポレータを通過した空気がウォータトラ
ップを通り、エアサイクルシステムの前記リヒータの低
温側に導入され、その出力空気がタービンで断熱膨張さ
れてミキシングチャンバに導入される冷却回路を備える
ものである。
【００１３】本発明の航空機用空気調和装置は上記のよ
うに構成されており、外気（ラムエア）通路に直列にベ
ーパサイクルシステムのコンデンサとエアサイクルシス
テムの熱交換器が配置され、メインエンジンまたは補助
動力装置から抽気した圧縮空気の予冷却が、その熱交換
器で行なわれ、さらに、上記コンデンサをバイパスした
外気（ラムエア）によって、その熱交換器が外気（ラム
エア）温度近くまで冷却される。その後、リヒータの高
温側を通過した空気がベーパサイクルシステムのエバポ
レータで冷却され、再びリヒータの低温側に導入され
て、タービンで断熱膨張され、ミキシングチャンバに導
入される。
うに構成されており、外気（ラムエア）通路に直列にベ
ーパサイクルシステムのコンデンサとエアサイクルシス
テムの熱交換器が配置され、メインエンジンまたは補助
動力装置から抽気した圧縮空気の予冷却が、その熱交換
器で行なわれ、さらに、上記コンデンサをバイパスした
外気（ラムエア）によって、その熱交換器が外気（ラム
エア）温度近くまで冷却される。その後、リヒータの高
温側を通過した空気がベーパサイクルシステムのエバポ
レータで冷却され、再びリヒータの低温側に導入され
て、タービンで断熱膨張され、ミキシングチャンバに導
入される。
【００１４】そのため、取込んだ外気（ラムエア）が、
ベーパサイクルシステムのコンデンサの冷媒を冷却し、
さらに、エアサイクルシステムの熱交換器でエンジンか
らの抽気の予冷却を行なうので、外気（ラムエア）取り
込み量の低減を達成することが出来る。さらに、熱交換
器を通過する冷却側の外気通路をコンデンサを通過した
外気（ラムエア）用の通路とコンデンサをバイパスした
外気（ラムエア）用の通路に区分けすることで、一つの
熱交換器としているので、少ない外気（ラムエア）取込
み量にて、外気（ラムエア）温度近くまで抽気の冷却が
可能である。そのため外気（ラムエア）通路の簡素化、
重量および外気（ラムエア）取込み量の低減を達成する
ことが出来る。
ベーパサイクルシステムのコンデンサの冷媒を冷却し、
さらに、エアサイクルシステムの熱交換器でエンジンか
らの抽気の予冷却を行なうので、外気（ラムエア）取り
込み量の低減を達成することが出来る。さらに、熱交換
器を通過する冷却側の外気通路をコンデンサを通過した
外気（ラムエア）用の通路とコンデンサをバイパスした
外気（ラムエア）用の通路に区分けすることで、一つの
熱交換器としているので、少ない外気（ラムエア）取込
み量にて、外気（ラムエア）温度近くまで抽気の冷却が
可能である。そのため外気（ラムエア）通路の簡素化、
重量および外気（ラムエア）取込み量の低減を達成する
ことが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の航空機用空気調和装置の
一実施例を図１を参照しながら説明する。図１は本発明
の航空機用空気調和装置のエアサイクルシステム（ＡＣ
Ｓ１５）とベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２２）を組
み合わせた空調系統を示す図である。本航空機用空気調
和装置は、ラムエア６の通路に配置され外気の冷気によ
って冷却され冷媒が液化するコンデンサ２０と、その凝
縮された冷媒を断熱膨張する膨張弁１９と、断熱膨張す
る冷媒が蒸発してＡＣＳ１５の空気を冷却し熱交換する
エバポレータ１７と、蒸発した冷媒を圧縮するコンプレ
ッサ２１とから構成されるベーパサイクルシステム（Ｖ
ＣＳ２２）と、一方、メインエンジン１または補助動力
装置（図示せず）から抽気制御バルブ２を介して抽気し
た高温・高圧の圧縮空気を、ラムエア６の通路にコンデ
ンサ２０と直列に配置され冷却する熱交換器１６と、そ
の熱交換器１６からの空気がエバポレータ１７で冷却さ
れた低温の空気により熱交換されるリヒータ８と、エバ
ポレータ１７で冷却された水蒸気がトラップされるウォ
ータトラップ１８と、リヒータ８を通過した空気を断熱
膨張するタービン１０とから構成されるエアサイクルシ
ステム（ＡＣＳ１５）と、そしてタービン１０で断熱膨
張により低温になった空気と客室１２から再循環ファン
１３および制御バルブ１４を経て再循環される空気とが
混合されるミキシングチャンバ１１と、温度・湿度の調
整された空気が供給される客室１２とから構成される。
一実施例を図１を参照しながら説明する。図１は本発明
の航空機用空気調和装置のエアサイクルシステム（ＡＣ
Ｓ１５）とベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２２）を組
み合わせた空調系統を示す図である。本航空機用空気調
和装置は、ラムエア６の通路に配置され外気の冷気によ
って冷却され冷媒が液化するコンデンサ２０と、その凝
縮された冷媒を断熱膨張する膨張弁１９と、断熱膨張す
る冷媒が蒸発してＡＣＳ１５の空気を冷却し熱交換する
エバポレータ１７と、蒸発した冷媒を圧縮するコンプレ
ッサ２１とから構成されるベーパサイクルシステム（Ｖ
ＣＳ２２）と、一方、メインエンジン１または補助動力
装置（図示せず）から抽気制御バルブ２を介して抽気し
た高温・高圧の圧縮空気を、ラムエア６の通路にコンデ
ンサ２０と直列に配置され冷却する熱交換器１６と、そ
の熱交換器１６からの空気がエバポレータ１７で冷却さ
れた低温の空気により熱交換されるリヒータ８と、エバ
ポレータ１７で冷却された水蒸気がトラップされるウォ
ータトラップ１８と、リヒータ８を通過した空気を断熱
膨張するタービン１０とから構成されるエアサイクルシ
ステム（ＡＣＳ１５）と、そしてタービン１０で断熱膨
張により低温になった空気と客室１２から再循環ファン
１３および制御バルブ１４を経て再循環される空気とが
混合されるミキシングチャンバ１１と、温度・湿度の調
整された空気が供給される客室１２とから構成される。
【００１６】本航空機用空気調和装置は、従来の装置と
比べて、次の３つの特徴を備えている。 （１）ラムエア６通路に直列にベーパサイクルシステム
（ＶＣＳ２２）のコンデンサ２０とエアサイクルシステ
ム（ＡＣＳ１５）の熱交換器１６が配置されている。そ
して、メインエンジン１または補助動力装置（図示せ
ず）から抽気制御バルブ２を介して抽気した高温・高圧
の圧縮空気が熱交換器１６で予備冷却される。
比べて、次の３つの特徴を備えている。 （１）ラムエア６通路に直列にベーパサイクルシステム
（ＶＣＳ２２）のコンデンサ２０とエアサイクルシステ
ム（ＡＣＳ１５）の熱交換器１６が配置されている。そ
して、メインエンジン１または補助動力装置（図示せ
ず）から抽気制御バルブ２を介して抽気した高温・高圧
の圧縮空気が熱交換器１６で予備冷却される。
【００１７】（２）さらに、熱交換器を通過する冷却側
の外気（ラムエア６）通路をコンデンサを通過した外気
（ラムエア６）用の通路と、コンデンサ２０をバイパス
した外気（ラムエア６）用の通路に区分けして、コンデ
ンサ２０をバイパスしたラムエア６によって、その熱交
換器１６が外気（ラムエア６）温度近くまで冷却され
る。
の外気（ラムエア６）通路をコンデンサを通過した外気
（ラムエア６）用の通路と、コンデンサ２０をバイパス
した外気（ラムエア６）用の通路に区分けして、コンデ
ンサ２０をバイパスしたラムエア６によって、その熱交
換器１６が外気（ラムエア６）温度近くまで冷却され
る。
【００１８】（３）そして、エアサイクルシステム（Ａ
ＣＳ１５）とベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２２）を
用い、抽気がエアサイクルシステム（ＡＣＳ１５）の熱
交換器１６で外気（ラムエア６）温度近くまで冷却され
た後、さらに、ベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２２）
のエバポレータ１７で熱交換されて低温になり、水蒸気
がウォータトラップ１８で除かれるシステムである。
ＣＳ１５）とベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２２）を
用い、抽気がエアサイクルシステム（ＡＣＳ１５）の熱
交換器１６で外気（ラムエア６）温度近くまで冷却され
た後、さらに、ベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２２）
のエバポレータ１７で熱交換されて低温になり、水蒸気
がウォータトラップ１８で除かれるシステムである。
【００１９】次に、本航空機用空気調和装置の動作につ
いて説明する。エンジン１で高温・高圧になった空気の
一部が抽気制御バルブ２で調圧されて、約２００℃程度
で取出されＡＣＳ１５に入力される。そして、熱交換器
１６の上流部分で、ベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２
２）のコンデンサ２０を通過して冷媒を冷却し、高温と
なった約６５℃の外気によって、抽気された空気が約７
０℃まで冷却され、引き続き熱交換器１６の下流部分
で、コンデンサ２０をバイパスした約３９℃の外気によ
って約４０℃まで冷却される。
いて説明する。エンジン１で高温・高圧になった空気の
一部が抽気制御バルブ２で調圧されて、約２００℃程度
で取出されＡＣＳ１５に入力される。そして、熱交換器
１６の上流部分で、ベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２
２）のコンデンサ２０を通過して冷媒を冷却し、高温と
なった約６５℃の外気によって、抽気された空気が約７
０℃まで冷却され、引き続き熱交換器１６の下流部分
で、コンデンサ２０をバイパスした約３９℃の外気によ
って約４０℃まで冷却される。
【００２０】熱交換器１６で冷却された空気は、リヒー
タ８でベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２２）で冷却、
除湿された空気と再生的に熱交換することで、さらに冷
却され、次に、ベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２２）
のエバポレータ１７で除湿に必要な約１５℃程度の低温
まで冷却され、ウォータトラップ１８で凝縮した水滴が
除去される。次に、ウォータトラップ１８を出た空気
は、リヒータ８で加熱されることにより、取り残された
水分を蒸発・温度上昇することで、タービン１０の水滴
侵入による損傷防止およびタービン１０での回収動力の
向上が達成される。
タ８でベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２２）で冷却、
除湿された空気と再生的に熱交換することで、さらに冷
却され、次に、ベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２２）
のエバポレータ１７で除湿に必要な約１５℃程度の低温
まで冷却され、ウォータトラップ１８で凝縮した水滴が
除去される。次に、ウォータトラップ１８を出た空気
は、リヒータ８で加熱されることにより、取り残された
水分を蒸発・温度上昇することで、タービン１０の水滴
侵入による損傷防止およびタービン１０での回収動力の
向上が達成される。
【００２１】タービン１０では高圧空気が断熱膨張する
ことで０℃以下の低温となり、ミキシングチャンバ１１
に導入される。客室１２から再循環ファン１３および制
御バルブ１４を経て帰還される空気がミキシングチャン
バ１１に導入される。そして、混合されて適切な調和空
気となってコックピット（図示せず）および客室１２へ
供給される。タービン１０で回収された動力は、エアサ
イクルマシンとしてタービン１０と同軸上にあるファン
７の駆動に使われる。このファン７はコンデンサ２０お
よびエンジン１からの抽気を冷却する熱交換器１６に送
る外気（ラムエア６）を取込む働きをする。上記の実施
例の温度は最も暑い夏場での値を示す。
ことで０℃以下の低温となり、ミキシングチャンバ１１
に導入される。客室１２から再循環ファン１３および制
御バルブ１４を経て帰還される空気がミキシングチャン
バ１１に導入される。そして、混合されて適切な調和空
気となってコックピット（図示せず）および客室１２へ
供給される。タービン１０で回収された動力は、エアサ
イクルマシンとしてタービン１０と同軸上にあるファン
７の駆動に使われる。このファン７はコンデンサ２０お
よびエンジン１からの抽気を冷却する熱交換器１６に送
る外気（ラムエア６）を取込む働きをする。上記の実施
例の温度は最も暑い夏場での値を示す。
【００２２】一方、ベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２
２）では、冷媒がエバポレータ１７内で蒸発することに
より空気から熱を奪い冷却する。エバポレータ１７を出
た冷媒は、コンプレッサ２１で圧縮され、コンデンサ２
０で外気（ラムエア６）により冷やされて液化し、液体
となった冷媒が膨張弁１９で断熱膨張し、低温の気液二
相流体となってエバポレータ１７に入る。
２）では、冷媒がエバポレータ１７内で蒸発することに
より空気から熱を奪い冷却する。エバポレータ１７を出
た冷媒は、コンプレッサ２１で圧縮され、コンデンサ２
０で外気（ラムエア６）により冷やされて液化し、液体
となった冷媒が膨張弁１９で断熱膨張し、低温の気液二
相流体となってエバポレータ１７に入る。
【００２３】本航空機用空気調和装置は、上記のように
取込んだ外気（ラムエア６）が、ベーパサイクルシステ
ム（ＶＣＳ２２）のコンデンサ２０の冷媒を冷却し、さ
らにエアサイクルシステム（ＡＣＳ１５）の熱交換器１
６でエンジン１からの抽気の予冷却を行なうので、外気
（ラムエア６）取り入れ量を低減することになる。ま
た、熱交換器１６を通過する冷却側外気通路をコンデン
サ２０を通過した外気（ラムエア６）用の通路と、コン
デンサ２０をバイパスした外気（ラムエア６）用の通路
に区分けして、熱交換器１６に上流冷却路と下流冷却路
を設けているので、少ない外気（ラムエア６）取入れ量
にて、外気（ラムエア６）温度近くまで抽気の冷却が可
能である。さらに、ベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２
２）のエバポレータ１７による冷却を、エアサイクルシ
ステム（ＡＣＳ１５）に効率よく用いることができる。
取込んだ外気（ラムエア６）が、ベーパサイクルシステ
ム（ＶＣＳ２２）のコンデンサ２０の冷媒を冷却し、さ
らにエアサイクルシステム（ＡＣＳ１５）の熱交換器１
６でエンジン１からの抽気の予冷却を行なうので、外気
（ラムエア６）取り入れ量を低減することになる。ま
た、熱交換器１６を通過する冷却側外気通路をコンデン
サ２０を通過した外気（ラムエア６）用の通路と、コン
デンサ２０をバイパスした外気（ラムエア６）用の通路
に区分けして、熱交換器１６に上流冷却路と下流冷却路
を設けているので、少ない外気（ラムエア６）取入れ量
にて、外気（ラムエア６）温度近くまで抽気の冷却が可
能である。さらに、ベーパサイクルシステム（ＶＣＳ２
２）のエバポレータ１７による冷却を、エアサイクルシ
ステム（ＡＣＳ１５）に効率よく用いることができる。
【００２４】上記の実施例のエアサイクルシステム（Ａ
ＣＳ１５）では、ラムエアを導入するファンとタービン
が一軸に装備された２−Ｗｈｅｅｌ方式について説明し
たが、ラムエアを導入するファンとコンプレッサとター
ビンが一軸に装備された高圧下で水分を分離する方式
（３−ＷｈｅｅｌＨＰＷＳ方式と呼ぶ）のエアサイクル
マシンと組み合わせて、調和空気中の湿度を高圧下で除
去し、ＡＣＳ１５の出口温度を氷点下に下げることもで
きる。
ＣＳ１５）では、ラムエアを導入するファンとタービン
が一軸に装備された２−Ｗｈｅｅｌ方式について説明し
たが、ラムエアを導入するファンとコンプレッサとター
ビンが一軸に装備された高圧下で水分を分離する方式
（３−ＷｈｅｅｌＨＰＷＳ方式と呼ぶ）のエアサイクル
マシンと組み合わせて、調和空気中の湿度を高圧下で除
去し、ＡＣＳ１５の出口温度を氷点下に下げることもで
きる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の空気調和装置は上記のように構
成されており、取込んだ外気により、コンデンサの冷媒
を冷却し、さらにその外気により熱交換器でエンジンか
らの抽気の予冷却を行なっているので、外気の取り込み
量を低減し、機体の抗力増大を防ぐことが出来る。
成されており、取込んだ外気により、コンデンサの冷媒
を冷却し、さらにその外気により熱交換器でエンジンか
らの抽気の予冷却を行なっているので、外気の取り込み
量を低減し、機体の抗力増大を防ぐことが出来る。
【００２６】また、単一の熱交換器に冷却用の外気の通
路を、コンデンサを通過した高温空気とコンデンサをバ
イパスした低温空気の通路に仕切りを入れて２分割する
だけで、単一ファンと単一の外気通路で冷却が可能なた
め、冷却通路の簡素化により装置の重量が低減できる。
路を、コンデンサを通過した高温空気とコンデンサをバ
イパスした低温空気の通路に仕切りを入れて２分割する
だけで、単一ファンと単一の外気通路で冷却が可能なた
め、冷却通路の簡素化により装置の重量が低減できる。
【００２７】さらに、ベーパサイクルシステムのエバポ
レータによる冷却を、エアサイクルシステムに効率よく
用いることができる。上記のように、外気（ラムエア）
取込み量の低減による機体抗力の減少、外気（ラムエ
ア）による冷却通路の簡素化、それによる装置重量の低
減、冷却効率の向上が図られ、燃料消費を低減すること
が出来る。
レータによる冷却を、エアサイクルシステムに効率よく
用いることができる。上記のように、外気（ラムエア）
取込み量の低減による機体抗力の減少、外気（ラムエ
ア）による冷却通路の簡素化、それによる装置重量の低
減、冷却効率の向上が図られ、燃料消費を低減すること
が出来る。
【図１】 本発明の空気調和装置の一実施例を示す図で
ある。
ある。
【図２】 従来の航空機用空気調和装置を示す図であ
る。
る。
１…エンジン ２…抽気制御バルブ ３…一次熱交換器 ４…コンプレッサ ５…二次熱交換器 ６…ラムエア ７…ファン ８…リヒータ ９…コンデンサ １０…タービン １１…ミキシングチャンバ １２…客室 １３…再循環ファン １４…制御バルブ １５…ＡＣＳ １６…熱交換器 １７…エバポレータ １８…ウォータトラップ １９…膨張弁 ２０…コンデンサ ２１…コンプレッサ ２２…ＶＣＳ ２３…ＡＣＳ
Claims (1)
- 【請求項１】航空機のメインエンジンまたは補助動力装
置の圧縮機から高温・高圧になった圧縮空気の一部を抽
気し機外の冷気をおびたラムエアを利用し温調を行うエ
アサイクルシステムと、冷媒を蒸発させるエバポレータ
を用いたベ一パサイクルシステムの両システムを用いて
機内を空気調和する航空機用空気調和装置において、機
外の冷気をおびたラムエアによってベーパサイクルシス
テムのコンデンサの冷媒を冷却し、メインエンジンまた
は補助動力装置から抽気した圧縮空気の予冷却を、その
ラムエア通路に直列に配置されたエアサイクルシステム
の熱交換器で行ない、さらに、前記コンデンサをバイパ
スしたラムエアによって抽気を前記熱交換器で外気温度
近くまで冷却し、その熱交換器の後にリヒータを備え、
前記リヒータの高温側を通過した空気がベ一パサイクル
システムのエバポレータで冷却され、エバポレータを通
過した空気がウォータトラップを通り、エアサイクルシ
ステムの前記リヒータの低温側に導入され、その出力空
気がタービンで断熱膨張されてミキシングチャンバに導
入される冷却回路を備えることを特徴とする航空機用空
気調和装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000147626A JP4211196B2 (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 航空機用空気調和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000147626A JP4211196B2 (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 航空機用空気調和装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001328596A true JP2001328596A (ja) | 2001-11-27 |
| JP4211196B2 JP4211196B2 (ja) | 2009-01-21 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000147626A Expired - Fee Related JP4211196B2 (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 航空機用空気調和装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4211196B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008534376A (ja) * | 2005-03-31 | 2008-08-28 | ザ・ボーイング・カンパニー | 再循環させた空気を用いた貨物区画空気調整のためのシステムおよび方法 |
| DE102008053320A1 (de) * | 2008-10-27 | 2010-05-12 | Airbus Deutschland Gmbh | Verfahren und System zur Steuerung einer Flugzeugklimaanlage mit optimiertem Treibstoffverbrauch |
| EP2915746A1 (en) * | 2014-03-07 | 2015-09-09 | Airbus Operations GmbH | Aircraft air conditioning system and method of operating an aircraft air conditioning system |
| CN105966625A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-09-28 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种电子设备冷却系统 |
| JP2017137047A (ja) * | 2016-02-01 | 2017-08-10 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 航空機熱管理システム |
| KR20210054676A (ko) * | 2019-11-06 | 2021-05-14 | 주식회사 케이에스씨 | 헬기장착형 공조냉방장치 |
| EP3945024A1 (en) * | 2020-07-30 | 2022-02-02 | Hamilton Sundstrand Corporation | Aircraft environmental control system |
| KR20220135023A (ko) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | (주)윈디스 | 회전익 항공기용 냉방장치 |
| EP4082911A1 (en) * | 2021-04-29 | 2022-11-02 | Hamilton Sundstrand Corporation | 100% ambient air environmental control system with bleed turbine in series |
| US11840344B2 (en) | 2020-07-30 | 2023-12-12 | Hamilton Sundstrand Corporation | Aircraft environmental control system |
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|---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-05-19 JP JP2000147626A patent/JP4211196B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008534376A (ja) * | 2005-03-31 | 2008-08-28 | ザ・ボーイング・カンパニー | 再循環させた空気を用いた貨物区画空気調整のためのシステムおよび方法 |
| DE102008053320A1 (de) * | 2008-10-27 | 2010-05-12 | Airbus Deutschland Gmbh | Verfahren und System zur Steuerung einer Flugzeugklimaanlage mit optimiertem Treibstoffverbrauch |
| DE102008053320B4 (de) * | 2008-10-27 | 2010-12-02 | Airbus Deutschland Gmbh | Verfahren und System zur Steuerung einer Flugzeugklimaanlage mit optimiertem Treibstoffverbrauch |
| US8333078B2 (en) | 2008-10-27 | 2012-12-18 | Airbus Operations Gmbh | Method and system for controlling an aircraft air conditioning system with optimised fuel consumption |
| EP2915746A1 (en) * | 2014-03-07 | 2015-09-09 | Airbus Operations GmbH | Aircraft air conditioning system and method of operating an aircraft air conditioning system |
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| JP2017137047A (ja) * | 2016-02-01 | 2017-08-10 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 航空機熱管理システム |
| CN105966625A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-09-28 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种电子设备冷却系统 |
| KR20210054676A (ko) * | 2019-11-06 | 2021-05-14 | 주식회사 케이에스씨 | 헬기장착형 공조냉방장치 |
| KR102294034B1 (ko) * | 2019-11-06 | 2021-08-26 | 주식회사 케이에스씨 | 헬기장착형 공조냉방장치 |
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| US20220033087A1 (en) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | Hamilton Sundstrand Corporation | Aircraft environmental control system |
| US11840344B2 (en) | 2020-07-30 | 2023-12-12 | Hamilton Sundstrand Corporation | Aircraft environmental control system |
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| KR102481400B1 (ko) * | 2021-03-29 | 2022-12-27 | (주)윈디스 | 회전익 항공기용 냉방장치 |
| KR20220135023A (ko) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | (주)윈디스 | 회전익 항공기용 냉방장치 |
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