JP2002321697A - 航空機用空調システム - Google Patents
航空機用空調システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】エンジン抽気の必要量を低減し、得られる低温
空気温度を降下させ、省エネ、小型軽量化、コスト低減
を図ることのできる航空機用空調システムを提供する。 【解決手段】圧縮後に冷却されたエンジン抽気から水分
を分離し、その水分を分離された抽気を膨張させること
で低温空気とする。熱交換部７により、そのエンジン抽
気の圧縮手段４と膨張手段９との間の抽気流路を流れる
抽気と、その膨張手段９の出口に接続される低温空気流
路１５を流れる低温空気との間で熱交換を行わせる。そ
の低温空気流路１５に、その膨張手段９の出口から流出
する低温空気が熱交換部７をバイパスするためのバイパ
ス流路１０が接続されている。そのバイパス流路１０に
おける低温空気流量を、前記熱交換部７における抽気流
路の入口と出口との圧力差に応じて変更する流量調節手
段１１が設けられている。
空気温度を降下させ、省エネ、小型軽量化、コスト低減
を図ることのできる航空機用空調システムを提供する。 【解決手段】圧縮後に冷却されたエンジン抽気から水分
を分離し、その水分を分離された抽気を膨張させること
で低温空気とする。熱交換部７により、そのエンジン抽
気の圧縮手段４と膨張手段９との間の抽気流路を流れる
抽気と、その膨張手段９の出口に接続される低温空気流
路１５を流れる低温空気との間で熱交換を行わせる。そ
の低温空気流路１５に、その膨張手段９の出口から流出
する低温空気が熱交換部７をバイパスするためのバイパ
ス流路１０が接続されている。そのバイパス流路１０に
おける低温空気流量を、前記熱交換部７における抽気流
路の入口と出口との圧力差に応じて変更する流量調節手
段１１が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定翼機および回
転翼機を含む航空機の空調システムに関する。
転翼機を含む航空機の空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機の空調システムにおいて空気中に
含まれている水分を除去する方式として、低圧除湿方式
と高圧除湿方式の２種類がある。図２に示す従来の低圧
除湿方式の空調システムは、コンプレッサー１０１によ
り圧縮したエンジン１０２の抽気を、熱交換器１０３に
おけるラム空気との熱交換により冷却し、その冷却した
抽気を膨張タービン１０５において膨張させることで低
温空気とし、この低温空気から水分離器１０６により水
分を除去した後に航空機のキャビン等の室内に供給して
いる。その水分離器１０６においては、膨張タービン１
０５で空気が減圧されることで霧状になった水分を、コ
アレッサと呼ばれる布状の部材を用いて凝縮させ、遠心
力を利用して分離している。また、その膨張タービン１
０５と水分離器１０６との間にバルブ１０７を介してエ
ンジン抽気を導入可能とすることで、水分離器１０６に
おける水分の氷結を解消している。
含まれている水分を除去する方式として、低圧除湿方式
と高圧除湿方式の２種類がある。図２に示す従来の低圧
除湿方式の空調システムは、コンプレッサー１０１によ
り圧縮したエンジン１０２の抽気を、熱交換器１０３に
おけるラム空気との熱交換により冷却し、その冷却した
抽気を膨張タービン１０５において膨張させることで低
温空気とし、この低温空気から水分離器１０６により水
分を除去した後に航空機のキャビン等の室内に供給して
いる。その水分離器１０６においては、膨張タービン１
０５で空気が減圧されることで霧状になった水分を、コ
アレッサと呼ばれる布状の部材を用いて凝縮させ、遠心
力を利用して分離している。また、その膨張タービン１
０５と水分離器１０６との間にバルブ１０７を介してエ
ンジン抽気を導入可能とすることで、水分離器１０６に
おける水分の氷結を解消している。
【０００３】図３に示す従来の高圧除湿方式の空調シス
テムは、コンプレッサー２０１により圧縮したエンジン
２０２の抽気を、熱交換器２０３におけるラム空気との
熱交換により冷却し、その冷却した抽気を再生熱交換器
２０５における熱交換によりさらに冷却した後に、コン
デンサ２０６における低温空気との熱交換により冷却す
ることで、その抽気中の水分を露点以下に冷却し、その
水分を水分離器２０７において遠心力を利用して分離し
ている。その水分を分離された抽気を、再生熱交換器２
０５における水分分離前の抽気の冷却に用いた後に、膨
張タービン２０８において膨張させることで低温空気と
する。この低温空気をコンデンサ２０６における抽気の
冷却に用いた後に航空機の室内に送り出している。ま
た、その膨張タービン２０８とコンデンサ２０６との間
にバルブ２０９を介してエンジン抽気を導入可能とする
ことで、コンデンサ２０６の抽気流路での水分の氷結を
解消している。
テムは、コンプレッサー２０１により圧縮したエンジン
２０２の抽気を、熱交換器２０３におけるラム空気との
熱交換により冷却し、その冷却した抽気を再生熱交換器
２０５における熱交換によりさらに冷却した後に、コン
デンサ２０６における低温空気との熱交換により冷却す
ることで、その抽気中の水分を露点以下に冷却し、その
水分を水分離器２０７において遠心力を利用して分離し
ている。その水分を分離された抽気を、再生熱交換器２
０５における水分分離前の抽気の冷却に用いた後に、膨
張タービン２０８において膨張させることで低温空気と
する。この低温空気をコンデンサ２０６における抽気の
冷却に用いた後に航空機の室内に送り出している。ま
た、その膨張タービン２０８とコンデンサ２０６との間
にバルブ２０９を介してエンジン抽気を導入可能とする
ことで、コンデンサ２０６の抽気流路での水分の氷結を
解消している。
【０００４】上記高圧除湿方式によれば、膨張タービン
２０８の上流で抽気の除湿を行うことで、膨張タービン
出口温度を低圧除湿方式よりも下げ、キャビン等へ供給
する空気を低温にできる。その膨張タービン２０８の出
口温度における空気温度を低くすることで、同じ冷房能
力を達成するために必要な抽気流量を低減できるので、
空調システムを作動させるために必要な燃料の消費量を
低減できる。さらに、その高圧除湿方式によれば、低圧
除湿方式において必要とされるコアレッサが不要になる
ので機体の整備が容易になる。
２０８の上流で抽気の除湿を行うことで、膨張タービン
出口温度を低圧除湿方式よりも下げ、キャビン等へ供給
する空気を低温にできる。その膨張タービン２０８の出
口温度における空気温度を低くすることで、同じ冷房能
力を達成するために必要な抽気流量を低減できるので、
空調システムを作動させるために必要な燃料の消費量を
低減できる。さらに、その高圧除湿方式によれば、低圧
除湿方式において必要とされるコアレッサが不要になる
ので機体の整備が容易になる。
【０００５】しかし、高圧除湿方式の空調システムにお
いては、抽気中に含まれる水分がコンデンサ２０６にお
いて氷結して抽気流路を塞ぐことにより、十分な低温空
気をキャビン等へ供給できなくなるおそれがある。そこ
で、バルブ２０９を介して高温のエンジン抽気を膨張タ
ービン２０８の下流に導入して低温空気と混合し、さら
に、そのコンデンサ２０６における低温空気流路の入口
と出口とを接続するバイパス流路２０６ａを設け、コン
デンサ２０６内で氷結状態が継続するのを防止してい
る。
いては、抽気中に含まれる水分がコンデンサ２０６にお
いて氷結して抽気流路を塞ぐことにより、十分な低温空
気をキャビン等へ供給できなくなるおそれがある。そこ
で、バルブ２０９を介して高温のエンジン抽気を膨張タ
ービン２０８の下流に導入して低温空気と混合し、さら
に、そのコンデンサ２０６における低温空気流路の入口
と出口とを接続するバイパス流路２０６ａを設け、コン
デンサ２０６内で氷結状態が継続するのを防止してい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の高圧除湿方式の
空調システムにおいては、コンデンサ２０６における低
温空気流路の入口と出口とを接続するバイパス流路２０
６ａを設けても、そのバイパス流路２０６ａにおける低
温空気の流路面積は一定であるため、コンデンサ２０６
内での氷結状態が進行すると、高温のエンジン抽気を膨
張タービンの下流に導入せざると得なかった。そのた
め、抽気流量を十分に低減することができず、また、膨
張タービン出口での空気温度を十分に低減することがで
きなかった。
空調システムにおいては、コンデンサ２０６における低
温空気流路の入口と出口とを接続するバイパス流路２０
６ａを設けても、そのバイパス流路２０６ａにおける低
温空気の流路面積は一定であるため、コンデンサ２０６
内での氷結状態が進行すると、高温のエンジン抽気を膨
張タービンの下流に導入せざると得なかった。そのた
め、抽気流量を十分に低減することができず、また、膨
張タービン出口での空気温度を十分に低減することがで
きなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、エンジン抽気
の圧縮手段と、その圧縮された抽気の冷却手段と、その
冷却された抽気から水分を分離する手段と、その水分を
分離された抽気を膨張させることで低温空気とする膨張
手段とを備え、その冷却手段として、その圧縮手段と膨
張手段との間の抽気流路を流れる抽気と、その膨張手段
の出口に接続される低温空気流路を流れる低温空気との
間で熱交換を行わせる熱交換部を有する航空機用空調シ
ステムにおいて、その低温空気流路に、その膨張手段の
出口から流出する低温空気が前記熱交換部をバイパスす
るためのバイパス流路が接続され、そのバイパス流路に
おける低温空気流量を、前記熱交換部における抽気流路
の入口と出口との圧力差に応じて変更する流量調節手段
が設けられていることを特徴とする。その流量調節手段
は前記圧力差に応じて開度が変化するバルブにより構成
することができる。
の圧縮手段と、その圧縮された抽気の冷却手段と、その
冷却された抽気から水分を分離する手段と、その水分を
分離された抽気を膨張させることで低温空気とする膨張
手段とを備え、その冷却手段として、その圧縮手段と膨
張手段との間の抽気流路を流れる抽気と、その膨張手段
の出口に接続される低温空気流路を流れる低温空気との
間で熱交換を行わせる熱交換部を有する航空機用空調シ
ステムにおいて、その低温空気流路に、その膨張手段の
出口から流出する低温空気が前記熱交換部をバイパスす
るためのバイパス流路が接続され、そのバイパス流路に
おける低温空気流量を、前記熱交換部における抽気流路
の入口と出口との圧力差に応じて変更する流量調節手段
が設けられていることを特徴とする。その流量調節手段
は前記圧力差に応じて開度が変化するバルブにより構成
することができる。
【０００８】この構成によれば、膨張手段から熱交換部
に向かう低温空気の一部はバイパス流路を流れるので、
その熱交換部における低温空気流量が減少し、その熱交
換部における抽気と低温空気との熱交換効率が低下す
る。また、その熱交換部の抽気流路を抽気中に含まれる
水分が氷結して塞ぐと、その抽気流路が狭くなる程にコ
ンデンサにおける抽気流路の入口と出口との圧力差が増
大し、バイパスバルブの開度が大きくなり、その熱交換
部における低温空気流量が減少してバイパス流路におけ
る低温空気流量が増大する。これにより、その氷結の程
度に応じて熱交換部における低温空気流量を調整して熱
交換効率を変化させることができ、その氷結を解消する
と同時に低温空気温度を可及的に降下させることができ
る。すなわち、その氷結解消を従来のように高温抽気を
低温空気と混合することなく行い、最終的にキャビン等
に供給する低温空気を従来技術では達成できない温度ま
で降下させることができる。しかも、その氷結解消のた
めに高温抽気を用いないため、抽気流量の必要量を低減
でき、空調システムを作動させるために必要な燃料の消
費量を低減できる。
に向かう低温空気の一部はバイパス流路を流れるので、
その熱交換部における低温空気流量が減少し、その熱交
換部における抽気と低温空気との熱交換効率が低下す
る。また、その熱交換部の抽気流路を抽気中に含まれる
水分が氷結して塞ぐと、その抽気流路が狭くなる程にコ
ンデンサにおける抽気流路の入口と出口との圧力差が増
大し、バイパスバルブの開度が大きくなり、その熱交換
部における低温空気流量が減少してバイパス流路におけ
る低温空気流量が増大する。これにより、その氷結の程
度に応じて熱交換部における低温空気流量を調整して熱
交換効率を変化させることができ、その氷結を解消する
と同時に低温空気温度を可及的に降下させることができ
る。すなわち、その氷結解消を従来のように高温抽気を
低温空気と混合することなく行い、最終的にキャビン等
に供給する低温空気を従来技術では達成できない温度ま
で降下させることができる。しかも、その氷結解消のた
めに高温抽気を用いないため、抽気流量の必要量を低減
でき、空調システムを作動させるために必要な燃料の消
費量を低減できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１に示す高圧除湿方式の航空機
用空調システム１は、空気冷凍サイクルにより低温空気
を得るもので、エンジン２の抽気を、第一熱交換器３に
より機体外から導入されるラム空気との熱交換により冷
却した後に、遠心型コンプレッサー４により圧縮し、第
二熱交換器５でラム空気との熱交換により再度冷却し、
さらに再生熱交換器６における熱交換により冷却した後
に、コンデンサ（熱交換部）７において冷却する。その
再生熱交換器６およびコンデンサ７における冷却により
抽気中の水分を凝縮させる。その凝縮させた水分を水分
離器８において遠心力を利用して分離して取り去ってい
る。その水分を分離された抽気を、再生熱交換器６にお
ける水分分離前の抽気の冷却に用いた後に膨張タービン
９に導入し、その膨張タービン９において膨張させるこ
とで低温空気とする。この低温空気をコンデンサ７にお
ける抽気の冷却に用いた後に調和空気として航空機のキ
ャビン等の室内に供給している。なお、そのコンプレッ
サー４は始動時はモータ４ａにより起動され、起動後は
膨張タービン９から取り出される動力により駆動され
る。
用空調システム１は、空気冷凍サイクルにより低温空気
を得るもので、エンジン２の抽気を、第一熱交換器３に
より機体外から導入されるラム空気との熱交換により冷
却した後に、遠心型コンプレッサー４により圧縮し、第
二熱交換器５でラム空気との熱交換により再度冷却し、
さらに再生熱交換器６における熱交換により冷却した後
に、コンデンサ（熱交換部）７において冷却する。その
再生熱交換器６およびコンデンサ７における冷却により
抽気中の水分を凝縮させる。その凝縮させた水分を水分
離器８において遠心力を利用して分離して取り去ってい
る。その水分を分離された抽気を、再生熱交換器６にお
ける水分分離前の抽気の冷却に用いた後に膨張タービン
９に導入し、その膨張タービン９において膨張させるこ
とで低温空気とする。この低温空気をコンデンサ７にお
ける抽気の冷却に用いた後に調和空気として航空機のキ
ャビン等の室内に供給している。なお、そのコンプレッ
サー４は始動時はモータ４ａにより起動され、起動後は
膨張タービン９から取り出される動力により駆動され
る。
【００１０】そのコンデンサ７においては、そのコンプ
レッサー４と膨張タービン９との間の抽気流路を流れる
抽気と、その膨張タービン９の出口に接続される低温空
気流路１５を流れる低温空気との間で熱交換を行わせる
ことでエンジン抽気を冷却する。
レッサー４と膨張タービン９との間の抽気流路を流れる
抽気と、その膨張タービン９の出口に接続される低温空
気流路１５を流れる低温空気との間で熱交換を行わせる
ことでエンジン抽気を冷却する。
【００１１】その低温空気流路１５に、その膨張タービ
ン９の出口から流出する低温空気がコンデンサ７をバイ
パスするためのバイパス流路１０が接続されている。本
実施形態では、そのバイパス流路１０は低温空気流路１
５におけるコンデンサ７の上下流部に連結されている。
これにより、その膨張タービン９の出口から流出する低
温空気の一部がコンデンサ７をバイパスしてキャビン等
の低温空気供給空間への供給口に至る。そのバイパス流
路１０における低温空気流量を、コンデンサ７における
抽気流路の入口と出口との圧力差に応じて変更する流量
調節手段として、そのバイパス流路１０にバイパスバル
ブ１１が設けられている。そのバイパスバルブ１１は、
コンデンサ７における抽気流路の入口７ａと出口７ｂと
の圧力差が増大すると開度が大きくなり、その圧力差が
小さくなると開度が小さくなる。例えば、その入口７ａ
と出口７ｂの圧力差を検知する差圧検知センサを航空機
に搭載される制御装置に接続し、その検知される差圧に
応じてその制御装置により制御される電磁バルブをバイ
パスバルブ１１としたり、あるいは、その入口７ａと出
口７ｂの圧力差が直接作用することにより変位するスプ
ールを有する圧力制御バルブをバイパスバルブ１１とす
ることができる。
ン９の出口から流出する低温空気がコンデンサ７をバイ
パスするためのバイパス流路１０が接続されている。本
実施形態では、そのバイパス流路１０は低温空気流路１
５におけるコンデンサ７の上下流部に連結されている。
これにより、その膨張タービン９の出口から流出する低
温空気の一部がコンデンサ７をバイパスしてキャビン等
の低温空気供給空間への供給口に至る。そのバイパス流
路１０における低温空気流量を、コンデンサ７における
抽気流路の入口と出口との圧力差に応じて変更する流量
調節手段として、そのバイパス流路１０にバイパスバル
ブ１１が設けられている。そのバイパスバルブ１１は、
コンデンサ７における抽気流路の入口７ａと出口７ｂと
の圧力差が増大すると開度が大きくなり、その圧力差が
小さくなると開度が小さくなる。例えば、その入口７ａ
と出口７ｂの圧力差を検知する差圧検知センサを航空機
に搭載される制御装置に接続し、その検知される差圧に
応じてその制御装置により制御される電磁バルブをバイ
パスバルブ１１としたり、あるいは、その入口７ａと出
口７ｂの圧力差が直接作用することにより変位するスプ
ールを有する圧力制御バルブをバイパスバルブ１１とす
ることができる。
【００１２】上記構成によれば、膨張タービン９からコ
ンデンサ７に向かう低温空気の一部はバイパス流路１０
を流れるのでコンデンサ７における低温空気流量が減少
し、コンデンサ７における抽気と低温空気との熱交換効
率が低下する。また、コンデンサ７において抽気中に含
まれる水分が氷結して抽気流路を塞ぐと、その抽気流路
が狭くなる程にコンデンサ７における抽気流路の入口７
ａと出口７ｂとの圧力差が増大し、バイパスバルブ１１
の開度が大きくなり、コンデンサ７における低温空気流
量が減少してバイパス流路１０における低温空気流量が
増大する。これにより、その氷結の程度に応じてコンデ
ンサ７における低温空気流量を調整して熱交換効率を変
化させることができ、氷結を解消すると同時に低温空気
温度を可及的に降下させることができる。すなわち、そ
の氷結解消を従来のように高温抽気を低温空気と混合す
ることなく行い、最終的にキャビン等に供給する低温空
気を降下させることができる。しかも、その氷結解消の
ために高温抽気を用いないため、抽気流量の必要量を低
減でき、空調システムを作動させるために必要な燃料の
消費量を低減できる。これにより、最終的にキャビン等
に供給する低温空気を従来技術では達成できない温度ま
で降下させることができる。例えば、従来であれば調和
空気の下限温度が−１０ｄｅｇＦＤＡＲ（乾球温度）程
度あったのを、−２０ｄｅｇＦＤＡＲ以下にすることが
できる。
ンデンサ７に向かう低温空気の一部はバイパス流路１０
を流れるのでコンデンサ７における低温空気流量が減少
し、コンデンサ７における抽気と低温空気との熱交換効
率が低下する。また、コンデンサ７において抽気中に含
まれる水分が氷結して抽気流路を塞ぐと、その抽気流路
が狭くなる程にコンデンサ７における抽気流路の入口７
ａと出口７ｂとの圧力差が増大し、バイパスバルブ１１
の開度が大きくなり、コンデンサ７における低温空気流
量が減少してバイパス流路１０における低温空気流量が
増大する。これにより、その氷結の程度に応じてコンデ
ンサ７における低温空気流量を調整して熱交換効率を変
化させることができ、氷結を解消すると同時に低温空気
温度を可及的に降下させることができる。すなわち、そ
の氷結解消を従来のように高温抽気を低温空気と混合す
ることなく行い、最終的にキャビン等に供給する低温空
気を降下させることができる。しかも、その氷結解消の
ために高温抽気を用いないため、抽気流量の必要量を低
減でき、空調システムを作動させるために必要な燃料の
消費量を低減できる。これにより、最終的にキャビン等
に供給する低温空気を従来技術では達成できない温度ま
で降下させることができる。例えば、従来であれば調和
空気の下限温度が−１０ｄｅｇＦＤＡＲ（乾球温度）程
度あったのを、−２０ｄｅｇＦＤＡＲ以下にすることが
できる。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、エンジン抽気の必要量
を低減し、得られる低温空気温度を降下させ、省エネ、
システムを小型軽量化してコスト低減を図ることのでき
る航空機用空調システムを提供できる。
を低減し、得られる低温空気温度を降下させ、省エネ、
システムを小型軽量化してコスト低減を図ることのでき
る航空機用空調システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の航空機用空調システムの構
成説明図
成説明図
【図２】従来の航空機用空調システムの構成説明図
【図３】従来の航空機用空調システムの構成説明図
１ 航空機用空調システム ４ コンプレッサー ７ コンデンサ（熱交換部） ８ 水分離器 ９ 膨張タービン １０ バイパス流路 １１ バイパスバルブ １５ 低温空気流路
Claims (1)
- 【請求項１】エンジン抽気の圧縮手段と、その圧縮され
た抽気の冷却手段と、その冷却された抽気から水分を分
離する手段と、その水分を分離された抽気を膨張させる
ことで低温空気とする膨張手段とを備え、その冷却手段
として、その圧縮手段と膨張手段との間の抽気流路を流
れる抽気と、その膨張手段の出口に接続される低温空気
流路を流れる低温空気との間で熱交換を行わせる熱交換
部を有する航空機用空調システムにおいて、その低温空
気流路に、その膨張手段の出口から流出する低温空気が
前記熱交換部をバイパスするためのバイパス流路が接続
され、そのバイパス流路における低温空気流量を、前記
熱交換部における抽気流路の入口と出口との圧力差に応
じて変更する流量調節手段が設けられていることを特徴
とする航空機用空調システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001131035A JP4453795B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 航空機用空調システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001131035A JP4453795B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 航空機用空調システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002321697A true JP2002321697A (ja) | 2002-11-05 |
| JP4453795B2 JP4453795B2 (ja) | 2010-04-21 |
Family
ID=18979288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001131035A Expired - Fee Related JP4453795B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 航空機用空調システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4453795B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010105516A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Shimadzu Corp | 熱交換器 |
-
2001
- 2001-04-27 JP JP2001131035A patent/JP4453795B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010105516A (ja) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Shimadzu Corp | 熱交換器 |
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| JP4453795B2 (ja) | 2010-04-21 |
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