JP2002515113A - 一体型バイパス弁及び空気循環機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 空気循環機械（１０）の構成要素と共に用いられるバイパス弁（１２，１４，２１４）が開示されていて、この構成要素には、調節部材、入口、及び出口が含まれている。空気循環機械（１０）は、構成要素ハウジング部分（２２）を含む。この構成要素ハウジング部分は、第１の体積を画定し、弁を受容するためのポートを含む。弁は、ポートと併合するハウジングと、入口に隣接して配置されるように適合された空気入力開口部と、出口に隣接して配置されるように適合された空気出力開口部と、出口での空気の温度及び圧力の少なくとも一方を制御するための弁部分とを有する。入力開口部から出力開口部へ空気の流れを許可し、調節部材をバイパスすること、及び、入力開口部から出力開口部への空気の流れを禁止して、実質的に全ての空気を調節部材へ送り込むことによって、制御が行われる。前記弁部分は、ポート内の第１の体積内に実質的にその全体が配置されている。このバイパス弁を用いた空気循環装置もまた開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 一体型バイパス弁及び空気循環機械 技術分野 本発明は、空気調節冷却パック及び空気循環機械（ＡＣＭ）に関し、より詳し くは、ＡＣＭ構成要素の出力における温度及び／又は圧力を制御するための、タ ービン及びコンプレッサなどのＡＣＭの構成要素の周りの空気をバイパスするた めに用いられるＡＣＭの構成要素であるバイパス弁に関する。 背景技術 空気循環機械は、通常、人が占有した空間の及び／又は車両の室内の空気を調 節するために用いられる。通常の空気循環機械は、出力及び入力を備えた少なく とも一つのコンプレッサ部分と、ファンと、コンプレッサ部分からの圧縮空気を 受け取り、その圧縮空気を膨張させて冷却し、圧縮部分及びファンを駆動するた めのエネルギーを抽出することに加えて、室内に冷却された調節された空気を提 供するための少なくとも一つのタービン部分とを有する。空気循環機械が通常の 動作をしているとき、低い圧力の空気がコンプレッサの入り口に入り、コンプレ ッサによって圧縮され、次に、コンプレッサの出力を通して高い圧力で排気され 、この圧縮された空気がタービンへ送られる。 循環サイクルのこの点における圧縮された空気の温度によって、タービンの出 力での空気の温度を調節する必要が生ずることがある。このようなシナリオにお いて、空気は、コンプレッサの出力から取り出され、タービン内のバイパス拡張 部へ送られ、次に、拡張されずにタービンの出力へ送られて、このタービンの出 力において冷却されたタービンによって処理された空気と混合される。現在のタ ービンバイパスシステムは、第１Ａ図及び第１Ｂ図に例示された外側に取り付け られた空気通路を含 むものであり、このタービンバイパスシステムは従来の技術に基づくものである 。 第１Ａ図は、通常の半径方向のタービンバイパスシステムが例示されていて、 このバイパスシステムは外側に配置されていて、コンプレサの出口からタービン の出口２へ、タービンを通さずに（タービンをバイパスして）空気を流すための ダクト１と、入力ダクトをタービンのハウジング５へ接続するためのフレックス カップリング３とＶバンドカップリング４とを有する。第１Ｂ図は、軸線方向の タービンバイパスを備えたＡＣＭに用いられる同様のシステムを表している。 第１Ｃ図は、通常のコンプレッサのバイパスであって、このバイパスは、一次 出力ダクトプルアウト１’と、Ｖバンドカップリング２’と、バイパスダクト３ ’と、フレックスカップリング４’と、二次入力プルアウトダクト５’とを含み 、これらは全てＡＣＭのハウジング６’の外側に取り付けられている。 第１Ａ図、第１Ｂ図、及び第１Ｃ図からわかるように、現在のバイパス技術は ＡＣＭハウジングの主要な部分によって占有される有効な体積に対してその他の 外部の空間を必要とするものである。即ち、現在のバイパスシステムに必要とさ れる構成要素の体積を原因として、このバイパスシステムを収容するために必要 な体積が、バイパスシステムを除いた空気循環機械の主ハウジングの実際の体積 を上回ることになる。従って、航空機及びその他の空間などの、及び重量の制約 の厳しい車両などの、空間及び重量が最小化されなければならない状況に於いて 、第１Ａ図、第１Ｂ図、及び第１Ｃ図に例示されたような構成要素としてのバイ パスシステムを備えたＡＣＭを用いることはとりわけ好ましくないものである。 従来の技術では、ＡＣＭハウジングの外側に実際のバイパスループが 配置されるようなバイパス装置を用いているので、システム全体によって占有さ れる空間の体積がかなり増加していた。このような装置は、Ｗａｒｎｅｒに付与 された米国特許第４，０８６，６３３号明細書に例示されており、この米国特許 明細書は、タービン２４をバイパスするように新鮮な空気が流れるようにするた めにバイパス弁７２を用いた環境調節コンベンスシステムを開示している。また 、Ｗａｒｎｅｒに付与された米国特許第４，４３０，８６７号には、コンプレッ サ５３から、コンプレッサの入力の空気の一部をバイパスするために弁１２５を 用いた空気循環冷凍システムが開示されている。また、Ｒｅｎｎｉｎｇｅｒに付 与された米国特許第５，０５６，３３５号明細書は、コンプレッサを出た後に、 タービンの入口を空気の一部がバイパスし、直接第１のタービンの出口へ流れる ようにするためにバイパスループ５５を備えた付加的な冷凍空気システムを開示 している。外付けの様々なバイパスループを用いたその他の米国特許には、米国 特許第４，９６３，１７４号、米国特許第４，３３４，４１１号、米国特許第４ ，５５０，５７３号、米国特許第４，３７４，４６９号、及び米国特許第３，６ ９９，７７７号がある。 他のタービンバイパスシステムが、Ｆｏｒｔｍａｎｎに付与された米国特許第 ４，４４５，８１５号に開示されており、このタービンバイパスシステムは、空 気循環冷凍システムの温度調整を目的とするものである。このシステムは、短距 離巡航ミサイルのエビオニクスシステムを冷却するのに用いるために特に設計さ れたものである。このシステムでは、タービンの排気口の冷却された空気と混合 するようにタービンの周囲の空気をバイパスさせ、エビオニクスシステムを冷却 するための所定の温度の空気をタービンの排気口において得る。バイメタルの温 度調節弁がバイパスラインに於いて用いられていて、温度を検出しこの検出され た 冷却されるべき装置の入口での温度に応じてこの弁のバイメタル素子は、エビオ ニクスシステムに入る入力空気の温度の変化に反応してたわむ。即ち、バイメタ ル素子のたわみが、弁の半径及び円周の長さを制御し、これによって、タービン をバイパスしてバイパスされた空気を排気された空気と混合してタービンの温度 を制御するために、選択的にバイパスポートを開閉する。この特許の装置は、タ ービン部分のハウジングと一体的に形成されており、従って、保守、除去、交換 、その他のアクセスを必要とするような理由によってアクセスすることが容易で はない。即ち、このシステムは、全体として非常に短い寿命を期待された巡航ミ サイルに用いられるという短期間の使用を目的としているので、この装置は、ア クセスするため、除去するため、及び／もしくは修理するための手段を備えてい ない。更に、装置のバイメタル素子を原因として、バイパスのオプションは少な く、且つ、ほとんど融通性がないので、システム全体の制御を非常に困難なもの としている。このシステムは、旅客機などの機体で長期間のフライトに於いて生 ずる異なるフライト条件の下で有効に用いられるための十分な変更可能性を備え たものとは言えない。 従って、アクセス可能性、様々な状況変化に対する応答性、及び冷却装置の占 有する体積の最小化に関して十分な融通性を備えたバイパスシステムを提供する ような、航空機などに適応できる空気循環機械に用いるための実質的にＡＣＭの 内部に配置されたＡＣＭコンポーネントのバイパスシステムが必要とされている 。 発明の開示 本発明の目的は、空気循環機械の内部に配置され、除去、調節、修理、保守、 その他の考えられる目的のためにアクセスするのが容易な、空気循環機械に用い るためのＡＣＭの構成要素バイパスシステムを提供することである。 ここで記載される目的及び利点は、本発明のバイパス弁及び空気循環システム によって達成される。空気循環機械の構成要素と共に用いられるバイパス弁が開 示され、この構成要素は、調節部材、入口及び出口を有する。空気循環機械は、 構成要素ハウジング部分を含む。この構成要素ハウジング部分は、第１の弁を画 定し、且つその弁を受用するためのポートを含むものである。バイパス弁は、ポ ートと整合するハウジングと、入口に隣接して配置されるように適合された空気 入力開口部と、出口と隣接して配置されるように適合された空気出力開口部と、 出口での空気の温度及び圧力の少なくとも一方を制御するための弁部分とを有す る。この制御は、入力開口部から出力開口部への空気の流れを許可して調節部材 をバイパスすること、及び入力開口部から出力開口部へ直接空気が流れることを 禁止して調節部材へ実質的に全ての空気の供給することによって行われる。この 弁部分は、ポート内の第１の体積内に実質的にその全体が配置されている。 本明細書に開示されている目的及び利点を更に得るための改良された空気循環 システムは、占有された空間内で用いられるための空気の調節に用いるものであ る。このシステムは、空気圧縮機、空気の供給入口、圧縮された空気の出口、及 びコンプレサのハウジング部分を含むコンプレッサシステムを有する。このシス テムは、また、タービン、タービン入口、及びタービン出口を含むタービンシス テムをも含む。ここで圧縮された空気は、圧縮された空気の出口からタービンの 入口へ供給され、膨張し、冷却されて、コンプレッサを駆動するため、及び、調 節された空気を装置の外層へ供給するために用いられる。ハウジングも設けられ ていて、このハウジングは、第１の内部体積を画定する圧縮機ハウジング部分と 、第２の内部体積を画定するタービンハウジング部分とを含む。このシステムは 、更に、タービンシステムと圧縮機システムの少なくと も一方に用いるためのバイパス弁を含む。このバイパス弁は、タービンハウジン グ部分と、圧縮機ハウジング部分の少なくとも一方と整合するハウジングと、タ ービンの入口及び空気供給入口の少なくとも一方に隣接した空気入力開口部と、 タービンの出口及び圧縮空気の出口の少なくとも一方に隣接した空気出力開口部 と、弁部分とを含む。この弁部分は、タービン出口と圧縮空気出口との少なくと も一方での空気の温度及び圧力の少なくとも一方を制御し、空気入力開口部から 空気出力開口部への空気の流れを許可して、タービン及び圧縮機の少なくとも一 方をバイパスするためのものである。ここで、この弁部分は、第１及び第２の内 部体積の少なくとも一方の中に実質的にその全体が配置されている。 図面の簡単な説明 第１Ａ図、第１Ｂ図、及び第１Ｃ図は、各々、半径方向のタービンのバイパス 、軸線方向のタービンのバイパス、及び圧縮機のバイパスを行うための従来技術 のバイパスシステムの斜視図である。 第２図は、本発明のタービンバイパスシステムの一部組立斜視図であり、組立 のための配置で描かれており、半径方向及び軸線方向のバイパス弁を含む空気循 環機械が取り付けられている。 第２Ａ図は、半径方向の実施例のタービンバイパスシステムが据え付けられた 、第２図の線２Ａ−２Ａから見た空気循環機械のタービン入口プレナムの部分断 面図である。 第３図は、本発明に基づく、第２図及び第２Ａ図のシステムで用いられる半径 方向のタービンバイパス弁の機能を表す概略図である。 第４図は、タービンバイパス弁システムの第１の実施例の側断面図である。 第５図は、第４図に例示されたタービンバイパス弁の上断面図である。 第５Ａ図は、第５図のバイパス弁に関連するピストンを介した先細り 形状の空気流通開口部とその外観の簡略図である。 第６図は、第５図に表された符号６の部分の拡大図である。 第７図は、本発明に基づく、第２のタービン部分内には位置された軸線方向の バイパス弁の、第２図の線７−７に沿った部分断面図である。 第８図は、本発明に基づく軸線方向のタービンバイパス弁の機能を表す概略図 である。 第９図は、第２図の線９−９に沿った、第８図に描かれた軸線方向のタービン バイパス弁の断面図である。 第１０図は、ＡＣＭが取り付けられた状態の圧縮機バイパスチェック弁を含む 、本発明の圧縮機バイパスシステムの部分的に組み立てられた状態での斜視図で ある。 第１０Ａ図は、本発明に基づくＡＣＭの圧縮機部分の、第１０図の線１０Ａ− １０Ａに沿った部分断面図であり、圧縮機部分の圧縮機入口と圧縮機出口との間 に据え付けられた圧縮機バイパスチェック弁を表している。 第１１Ａ図及び第１１Ｂ図は、各々、本発明に基づく圧縮機バイパスチェック 弁の正面図と、部分的な側断面図である。 発明を実施するための最良の形態 図面を詳しく参照すると、第２図には、参照符号１２が付された半径方向のタ ービンバイパス弁と、参照符号１４が付された軸線方向のタービンバイパス弁と を含む空気循環機械１０の斜視図が描かれている。空気循環機械１０の構成要素 には、圧縮機システム１６と、第１ステージのタービンシステム１８と、第２ス テージのタービンシステム２０と、空気循環機械のハウジング２２とからなる形 態の空気調節部材を含む。圧縮機システム１６が以下に詳しく説明される。第１ ステージのタービンシステム１８は、第１のタービン入口２８と第１のバイパス ポート３ ０とを含む。第２ステージのタービンシステム２０は、第２のタービン入口３２ と第２のタービンバイパスポート３４とを含む。ハウジング２２は、圧縮機部分 のハウジング３６と、第１ステージのタービン部分のハウジング３８と、第２ス テージのタービン部分のハウジング４０とを含み、各ハウジングが内側の体積を 画定している。 第２Ａ図には、半径方向の弁１２が、弁を受容するバイパスポート３０内の第 １ステージのタービン入口２８内の入口プレナム４２に隣接して配置された様子 が描かれており、このように配置されることにより、入口２８からの空気の流れ をバイパスさせて直接出口プレナム４４へ向かわせる。第１ステージのタービン ハウジングの部分３８は、部分３８の外側の環状チャネル４５を含み、このチャ ネルは入口２８とバイパスポート３８の各々に向かって延在しこれらの入口２８ とポート３８を流体連結するキャビティを画定している。閉じた位置において、 符号ＣＰを付されたタービンの半径方向弁１２の上側部分により、空気の流れは 実質的に阻止され、複数の矢印によって表されたようにバイパスは行われない。 符号ＯＰが付されている下側部分では、弁１２は開いた位置であり、空気のバイ パスが、図示されているようにタービン入口プレナム４２から出口プレナム４４ へ複数の均一な矢印によって表されているように行われる。 第３図から第４図には、半径方向のタービンバイパス弁１２の構成要素が詳し く表されている。半径方向のタービンバイパス弁１２は、ハウジング５０内で往 復運動をするピストン４８の形態の弁部分４６を含む。ハウジング５０は、ハウ ジング５０を入口プレナム４２と流体連結する少なくとも一つの好ましくは複数 の入力開口部５２を含む。入力開口部５２は、第５図及び第５Ａ図に描かれてい るように、一方の端部から他方の端部へ向けて先細りの形状を有し、ピストン４ ８が出口プレナム４ ４及び第２Ａ図に描かれてた閉じた位置へ向かって移動するときに、開口部５２ が徐々にその寸法を減少させ空気の流れを遮断するようになっている。このよう な先細りの形状によって、弁が閉じる間に非常に狭く且つ薄い開口部が形成され ることで先細り形状となっていない即ち長方形の開口部を閉じるときに生ずる高 い周波数の雑音もしくは笛が鳴るような音が、防止される。従って、チャネル４ ５を通した第１ステージのタービン入口２８からの空気の流れが、開口部５２へ 向かって自由に流れるようになる。ハウジング５０は、出口プレナム４４と流体 連結された出口開口部５１を備えた閉じられた部分５４を画定する。従って、第 ２Ａ図の底部に描かれた開いた位置における弁部材４６に対して、空気は、入口 プレナム４２から出口プレナム４４へと、第２図に例示された第１ステージのタ ービン１８を通ることなしにチャネル４５，開口部５２，及び弁部材４６の閉じ られた部分５４を通って流れる。 ピストン４８は実質的にＩ型の断面を有し、ピストン４８とハウジング５０と の間にリング型のキャビティ５６が画定される。従って、ピストン４８は、両端 に配置された表面５７ａと５７ｂとを備えた端部プレートを含み、両端の間隔を 置いて配置された表面とリング型のキャビティとによって、ピストン４８の端部 における実質的に平衡した空気の圧力が形成され、これによってハウジング５０ 内のピストンの動きが容易となる。リング型のキャビティ５６により、乱流が少 なく、圧力低下が少なく、且つ体積全体にわたって空気の流れがより多くなるピ ストン４８の周り及び下の空気の流れが形成される。弁部材４６は、リンケージ ５８を介して駆動され、このリンケージ５８は回転シャフト６０に接続されてい て、このシャフト６０はモーター６２及びギア６４によって駆動されている。従 って、モーター６２はギア列６４に接続されてこのギア列６４を駆動し、このギ ア列６４が回転シャフト６０に係合してこの シャフト６０を回転させている。ギア比は、弁部材４６が所定の速度で開いた位 置と閉じた位置との間を移動するように所定のシャフトの回転数を得るように選 択されている。手動のレンチノブ６６がギア列６４に接続されていて、モーター ６２が機能停止した場合、もしくは他の問題が生じた場合に、ギア列64を動かす ことができるようになっている。位置インジケータ６８が回転シャフト６０に接 続されていて、空気循環機械のハウジングの外側まで延在し、弁部材４６の位置 を手動で観測できるようになっている。 リンケージ５８は、クランクアーム７０とリンク７２とからなる。クランクア ーム７０は、回転シャフト６０から実質的に直角に延在している。従って、第５ 図において実線及び破線によって描かれている、シャフト６０が回転するときに 、クランクアーム７０の端部７４は円形の軌道７６上を移動する。リンク７２は 、一方の端部７８でピストン４８と枢支されるように接続され、もう一方の端部 ８０においてクランクアーム７０の端部７４に接続されている。従って、端部７ ４が回転シャフト６０の回転によって円形の軌道７６上を移動するとき、リンク ７４とピストン４８は、振動するように動き、即ち、弁部材４６のハウジング５ ０内を前後に動き、開口部５２を出口プレナム４４に対して露出させもしくは遮 蔽する阻止する。この往復運動によって、弁部材４６は、第２Ａ図の弁部材４６ の上側部分及び下側部分によって各々例示されているように、閉じた位置と開い た位置とに移動する。 ピストン４８の外側面と、ハウジング５０の内側面５３との間の空隙は、第５ Ａ図及び第６図に例示されているように、ピストンリングのシール５７及び５９ を用いて、これらの面の間を空気が流れることのないように密閉されている。第 ６図にはリング５７のみが例示されているが、以下の説明がリングシール５９に 対しても同様に成り立つことが理解さ れる。ハウジング５０の内側面５３は、その両方の端部に閉鎖面５５を含んでい る。この閉鎖面は内径Ｄを有する。内側面５３はさらに、内径ＤＤを備えた移動 面６１を有する。内径Ｄは、内径ＤＤよりも短く、ピストン４８の外側面とハウ ジング５０の内側面との溝との間でリングシール５７及び５９を圧縮して、閉じ た位置にあるときに均一な閉鎖シールが形成されるような寸法となっている。ピ ストン４８が内径ＤＤの移動面６１上を動く間は、シールの近傍に緩やかな係合 が形成されて、ピストンの移動が容易となるようにされている。閉鎖するために ピストン４８が内径ＤＤから内径Ｄへ移動することを容易にするために、面取り 部分Ｃが内側面の変化領域６３に設けられている。従って、内側シールは、段階 的に圧縮されて閉鎖面５５に対して閉鎖されるようになっている。 半径方向のバイパス弁１２は、第２Ａ図、第４図、及び第５図に例示されてい るようにＡＣＭ１０に接続されている。即ち、これらの図面に例示されたように 、半径方向弁１２は、フランジ８４を備えた外側ハウジング８２を含み、このフ ランジは、弁部材４６のハウジング５０を第１ステージのタービン１８のバイパ スポート３０内に保つようにＡＣＭのハウジング２２と整合している。従って、 第４図に例示されているようにファスナー８４が用いられて、ＡＣＭ１０のハウ ジング２２へ半径方向のバイパス弁１２を固定するために用いられている。弁１ ２がＡＣＭのハウジング２２と接続された状態では、半径方向の弁１２の弁部材 ４６は実質的にその全体が第１ステージのタービンハウジング３８内に配置され ていて、一方、ハウジングのピストン８４と、モーター６２及びギア列６４を含 むアクチエイタのみが、ハウジング２２の外側に配置されていて、チャネル４５ が入口４２と弁部材４６とを流体連結させている。このような配置によって、及 び第１図に例示された従来技術の外 付けの半径方向バイパスシステムと比較してわかるように、ハウジング２２の外 側に配置された構成要素及び配管を必要とせず、これによって、ＡＣＭによって 占有される体積及び空間を減少させることができる。 図面に例示されているように、第２Ａ図、第４図、及び第５図に例示されたよ うに取り付けられて半径方向のバイパス１２が動作しているとき、弁１２は、空 気の一部を入口プレナム４２から出口プレナム４４へ送り、タービン１８をバイ パスするように働く。温度センサー（図示されていない）が第１ステージのター ビンバイパスポート３０の下流側に設けられていて、コントローラ（図示されて いない）へ温度情報を提供する。検出された温度情報に基づいて、コントローラ ーはモーター６２に命令を送り、ギア列６４とリンケージ５８とを駆動して、弁 部材４６を下流側の温度を調節するために適切となるように開いた位置もしくは 閉じた位置へ移動させる。従って、第２Ａ図の下側部分に例示されたように、及 び第４図の実線で描かれたように、開いた位置では、空気の流れは、入口プレナ ム４２からチャネル４５を通して、ピストン４８を通過し出口プレナム４４へ達 して、第１ステージのタービン１８をバイパスする。このバイパスした空気は、 タービンをバイパスしなかった他の空気と混合されて、二つの混合された空気の 温度差に基づいて、出口プレナム４４の所望の温度が調節される。 本発明のタービンバイパス弁の第２の実施例、即ち、軸線方向のバイパス弁１ ４が、第２図の組立られた配置において例示され、第７図の部分断面図に例示さ れ、且つ第８図の模式図に例示されている。モーター、ギア列、回転シャフト、 レンチノブ及び位置インジケーターは、弁を駆動させるためのクランクカムと同 様に、半径方向のバイパス弁１２に関して説明されたものと実質的に等しいので 、以下に更に説明されることはないが、同じ参照符号が付されている。軸線方向 のバイパス弁の１４ のリンケージ及び実際の弁部材は、異なるので以下に説明される。弁部材及びリ ンケージに加えて、軸線方向弁１４が第２ステージのタービン２０に用いられて いるのが好ましく、第２図に例示されているように空気循環機械１８の軸線方向 に配置されるように設計されているので、以下にさらに説明が行われる。 第７図から第９図には、好ましくはスプール弁の形式の弁部分８８有する弁１ ４が例示されていて、この弁１４はロッド９０内を往復運動する摺動式の実質的 にリング形状をした弁ピストン９０を含んでいる。ロッド９２は中空形状もしく は円筒形状であり、第８図に例示されているように、タービンシュラウド９４の ピストンガイド拡張部として機能し、且つ軸線方向のタービン出口と整合するた めのハウジングとして機能する。ロット９２の外側面９５は、第２ステージのタ ービン２の入口プレナム９６に隣接して配置されていて、ロット９２の内側面９ ８は、第２ステージのタービン２０の出口プレナム１００に隣接している。ロッ ド９２は、外側面９５から内側面９８へ延在する複数の入力開口部１００を含み 、弁部材８８が開いた位置にあるときに、空気の流れが入口プレナム９６から出 口プレナム１００へむかって直接形成され、これにより第２ステージのタービン ２０をバイパスするようになっている。閉じた位置では、空気は外側面９５に対 して循環され、入力開口部１０２が露出されていないので、空気は第２ステージ のタービン２０をバイパスせず、第２ステージのタービン２０内を矢印によって 描かれているように通る。弁ピストン９０は、弁ロッド９２の外側面９５の上を 移動して、軸線方向弁１４を開閉するように開口部１０２を覆い及び露出する。 従って、弁ピストン９０は好ましくは弁ロッド９２の外側面９５その形状が対応 する内側面１０４を備えた円筒形である。モーター６２、ギア列６４、回転シャ フト６０、クランクアーム７０、及びリンケージ１０６ によって、弁ピストン９０がロット９２の外側面９５の上を移動し、軸線方向の バイパス弁１４を開閉する。第８図及び第９図に例示されているように、リンケ ージ１０６は好ましくはピストン９０を跨ぐ鎖骨型のもしくはＵ字型のリンケー ジ１０９に取り付けられた中心から離れた回動点を備えたレバー１０７の形状で ある。クランクアーム７０が角度変位したとき、レバーアーム１０７と鎖骨リン ケージ１０９とが回動点１０８を中心として回動し、ピストン９０の平衡点１１ １Ａ及び１１１Ｂを押したり引いたりするので、弁ピストン９０を開いた位置及 び閉じた位置の間で振動させる。従って、開口部１０２が露出及び閉鎖され、各 々、軸線方向の弁１４５開き及び閉じる。弁ピストン９０は、第７図に例示され ているようにシール１１０および１１２によってロッド９２に対して気密されて いる。軸線方向の弁１４は、第７図に例示されているように、半径方向のバイパ ス弁１２に関して説明されたのと同じように、フランジ１２０及びファスナー１ ２２を介して、ハウジング４０の外側壁部分１１３に接続されている。ファスナ ー１２２によって、軸線方向の弁１４０は、点検、修理及び保守のために容易に 取り外すことができる。 軸線方向の弁１４が動作中に、半径方向の弁１２に関して説明されたものと同 様の温度センサー及びコントローラーが用いられて、軸線方向の弁１４の開閉を 制御するために用いられる。実際、半径方向の弁に用いられた物と同様のコント ローラーが、良好に用いられて、別個の温度センサー（図示されていない）が第 ２ステージのタービン２０のバイパスポート３４の下流側に配置されてコントロ ーラーへ温度の情報をフィードバックする。従って、検出された温度に基づいて 、軸線方向の弁１４は弁部材８８の動きによって開閉されて、空気がタービンを バイパスするようにするため、及び空気によってタービンをブロックするために 用いられる。従って、温度センサー（図示されていない）によって検出 されたように、第２ステージのタービン出口の下流側での温度を上げることが必 要な場合、コントローラー（図示されていない）はモーター６２に命令を与えて ギア列６４を駆動させて、シャフト６０を回転させてクランクアーム７０を動か し、これにより第８図に例示されているように、弁ピストン９０を開いた位置へ 移動させる。開いた位置に達するために、弁ピストン９０はロット９０に沿って 移動し、開口部１０２を露出させ、この開口部を空気が流れるようにして、第２ ステージのタービンシステムヘ流れ込む空気の一部をこの第２ステージのタービ ンをバイパスするようにさせ、直接出口プレナム１１０へ向かうようにする。し かしながら、下流側に配置された温度センサーが、温度が低下されること若しく は保持されるべきことをコントローラーに対して指示した場合、モーター、ギア 列、回転シャフト、及びクランクアームは、開口部が完全に覆われていない場合 には、リンケージ１０７及び１０９を介して弁ピストン９０を反対の方向へ移動 させ、開口部１０２を覆う。。このような構成により、空気が弁ピストン９０の 外側面１１４に対して流れ、第２ステージのタービン２４へ流れ込み、膨張及び 冷却が行われる。 圧縮機バイパス弁２１４の実施例に対して、バイパスチェック弁２１４を備え た第２図のＡＣＭ１０を反対側から描いた第１０図と、第１０Ａ図とが参照され 、圧縮機システム１６が、ガスタービンエンジン（図示されていない）などの供 給源からの空気を受容するための入口２２０と、入口からの空気が圧縮のために 送られるコンプレッサ２２２と、コンプレッサ２２２からの圧縮された空気をコ ンプレッサ２２２から排出するための出口２２４とを含む。圧縮機ハウジング部 分２３４は、空気供給源入口２２０と出口２２４との間のバイパスポート２３６ を含み、このバイパスポートにはバイパス弁２１４が以下に詳しく説明されるよ うに、ハウジング２３４の外側面２２５からハウジング２３４の内側の 壁によって画定される内部体積２２７へ向けて延在している。空気出口２２４か らの圧縮された空気は、タービン部分１６へ送られ、このタービン部分１６はタ ービン入口２８とタービンと、タービンバイパスポート３０とを、第２図に例示 されているように含んでいる。従って、空気は圧縮機２２２の出口２２４からタ ービン入口２８へ送られ、このタービン入口２８で空気は回転するタービンブレ ードを通過して、膨張し冷却される。タービンブレート部分において圧縮された 空気から抽出されたエネルギーは、圧縮機２１２及びファンを駆動するために用 いられる。その結果、冷却された空気はタービン出口（図示されていない）から 出力され、続いて、乗務員、乗客もしくはその他の者が占有する空間もしくはキ ャビンへ向けて送られる。 第１０図のバイパス弁２１４を含む圧縮機システム１６の断面図を参照すると 、バイパス弁２１４が圧縮機の空気供給入口２２０とバイパスポート２３６内の 空気出口２２４との間に配置されていることが分かる。従って、バイパスポート ２３６は、バイパス弁２１４を受容する開口部を含んだ圧縮機ハウジング部分２ ３４を有する。第１０Ａ図に例示されているように、バイパス弁２１４が圧縮機 ハウジング部分２３４取り付けられた状態では、第１の通路２３８が空気を入口 ２２０からバイパス弁２１４の入力開口部２４４へ送るために設けられている。 更に、第２の通路２４２が設けられて、圧縮機２２２を出た空気をバイパス弁２ １４の出口開口部２４４へ送るようになっている。従って、空気供給入口２２０ での空気の圧力Ｐ１が、空気出口２２４の空気の圧力Ｐよりも大きい場合、以下 により詳しく説明されるように、バイパス弁２１４は開いた位置へ移動し、これ により、空気は入口２２０から、第１の通路２３８及び入力開口部２４０を通っ て、開口部２４４から流出し、最後に第２の通路２４２を通って出口２２４へ達 する。このようにして、入口 ２２０と出口２２４との間の過剰な圧力差が接続される。 第１１Ａ図及び第１１Ｂ図を参照しながら、バイパス弁２１４が以下に詳しく 説明される。バイパス弁２１４は、実質的にＩ型の断面を備えたボディもしくは ハウジング部分２４６を含み、このボディもしくはハウジング部分２４６は、プ レート２４８を有する第１端部と、プレート２５０を有する第２端部とを含む。 好ましくは、この第１の端部のプレートと第２の端部のプレートの各々は、第１ １Ａ図に例示されているように円形の形状を有する。第１の端部のプレート２４ ８及び第２の端部のプレート２５０は、中間支持体２５２によって接続されてい る。リング型のキャビティ２５４が中間支持体２５２の周囲に形成され、このキ ャビティ２５４は、第１の端部のプレートと第２の端部のプレートの内側壁と中 間支持体２５２の内側壁とによって画定されている。 リング型キャビティ２５４は、第１０Ａ図に例示されているように、第１の通 路２３８と第２の通路２４２との一体形成された部分を形成している。バイパス 弁２１４の弁部分に対して、フラップ又はバッフル２５８及び２６０が、第２の 端部プレート２５０の外側面２６２の上に配置されている。フラップ２５８及び ２６０は、ピン２６４によって第２の端部部レート２５０に回動するように接続 されている。任意的な構成として、バネ２６５がプラップ２５８及び２６０を付 勢するように設けられていて、この二つのフラットが閉じた位置となるように付 勢されている。この付勢力は、重力によってフラップが開くような姿勢にＡＣＭ が配置されているような場合に、閉じた状態を保つことのできるものであれば十 分である。フラップ２５８及び２６０は、空気が流れることによって入口側及び 出口側に圧力が加わり、結果ピン２６４を中心として回動するようになっていて 、この場合、フラップを開くためには、入口側の圧力が、バネ２６５を付勢する 力と圧力Ｐ１とを凌駕しなければな らず、フラップを閉じるためには出口側の圧力が圧力Ｐ２を凌駕しなければなら ない。従って、上述されたように、空気入口供給源２２０における圧力Ｐ１が空 気出口２２４での圧力Ｐ２（とバネ２６５の最小の付勢力の合計(もしバネが使 われている場合)）よりも大きい場合、、フラップ２５８及び２６０は、第１１ Ｂ図において破線で描かれているように、空気の流れとほとんど平行するように 回動する。一方、圧力Ｐ２が圧力Ｐ１よりも大きい場合、フラップ２５８及び２ ６０はそして弁２１４は、第１１Ｂ図の実線で描かれているように閉じた状態を 保つ。 バイパス弁２１４は、フランジ２６６によって圧縮機ハウジング部分２３４に 接続され、または整合されており、このフランジ２６６は第１０図及び第１１Ａ 図に例示されているように、ハウジングに対してバイパス弁２１４を固定するた めの複数のファスナー２６７を受容するようになっている。第１０図からわかる ように、バイパス弁２１４をハウジング２３４をポート２３６に配置するように 接続することによって、バイパス弁２１４は、空気循環機械２１０によって占有 される空間の体積に実質的に寄与しない。従って、実質的な空間の節約が、空気 循環機械２１０に本発明のバイパス弁２１４を用いることによって達成される。 加えて、バイパス弁２１４は複数のファスナーによって圧縮機ハウジング部分２ ３４に接続されているので、バイパス弁２１４は、保守、修理、及びその他の例 によって容易に取り除くことができる。 稼働中に、バイパス弁２１４が圧縮機ハウジング部分２３４のポート２３６内 に保持された状態で、空気循環機械は入口２２０を通して空気供給源（図示され ていない）からの空気を受け入れる。通常の動作時には、空気供給入口２２０か ら入ってくる空気の圧力Ｐ１は、出口２２４を通る圧縮機２２２を出てくる空気 の圧力よりも実質的に低い。この様な状況の下で、プラップ２５８及び２６０は 、第２端部２５０に対して 閉じた状態を保ち、バイパス弁２１４を閉じている。付勢バネ２６５は、プラッ プが誤って開いてしまうような方向にＡＣＭが向けられている状態にいくような 特定の状況において閉じた状態を保持することを援助する。タービンシステム１ ６を介しているような下流側のタービンを介した空気の流れを調節することによ り、空気供給入口２２５に流れ込む空気の圧力Ｐ１は、空気出口２２４を通る圧 縮機２２２から流れ出る空気の圧力Ｐ２とバネ２６５の最小の付勢力との合計よ りも大きくなる。このようなシナリオでは、バイパス弁２１４は、空気入口２２ ４での圧力Ｐ２を凌駕してプラップ２５８及び２６０に作用するより高い空気の 圧力によって、開かれる。従って、空気がバイパス弁２１４のキャビティ２５４ を通過して流れ、圧力Ｐ２の空気と混合されて、圧縮機２２２から流れ出る。こ のようにして、圧縮機２２２における圧力低下が制御され圧力Ｐ１とＰ２とが等 しくなり、最終的に通常の動作状態となる。このようにして、バイパス弁２１４ を通して圧縮機２２２をバイパスして空気が流れ、デフューサ（図示されていな い）の下流側に空気が配置されるので、圧縮機の空気力学的効率には影響が及ぼ されない。 本発明の第１の利点は、空気循環機械と共に用いられるＡＣＭの構成要素であ るバイパスシステムが提供されることであり、このバイパスシステムは空気循環 機械の内部に実質的に配置されていて、除去、調節、交換、保守、もしくはその 他の生じ得る目的のためにアクセスすることが容易となっている。本発明の他の 利点は、少なくともタービン及びコンプレッサバイパスシステムの一方が提供さ れることであり、このタービン及びコンプレッサバイパスシステムは、バイパス システムに関連する外付けの接続用ダクト、クランプ、シールなどを用いる必要 性がなく、空気循環機械から取り外すためにアクセスすることが容易である。本 発明の更に他の利点は、空気循環機械の空気力学的特性を乱すことのない タービン及び圧縮機バイパスシステムの少なくとも１つを提供することである。 本発明の更に他の利点は、空気循環機械によって占有される空間の体積を、その 空気循環機械のハウジングの体積に実質的に保つような実質的に内部に配置され たバイパス弁の形態が提供されることである。本発明の更に他の利点は、ＬＲＵ として除去及び交換することが容易な実質的に内部に配置されたバイパス弁の形 態のタービン及び圧縮機バイパスシステムの少なくとも一方が提供されることで ある。 本発明がその最良の実施形態に関して提示され説明されてきたが、当業者には 、これまで、説明された最良の実施形態及びその他さまざまな変更、省略、追加 が、形態及び細部に亘って、本発明の技術的視点を逸脱せずに可能なことは、容 易に理解される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１２月２４日（１９９８．１２．２４） 【補正内容】 冷却されるべき装置の入口での温度に応じてこの弁のバイメタル素子は、エビオ ニクスシステムに入る入力空気の温度の変化に反応してたわむ。即ち、バイメタ ル素子のたわみが、弁の半径及び円周の長さを制御し、これによって、タービン をバイパスしてバイパスされた空気を排気された空気と混合してタービンの温度 を制御するために、選択的にバイパスポートを開閉する。この特許の装置は、タ ービン部分のハウジングと一体的に形成されており、従って、保守、除去、交換 、その他のアクセスを必要とするような理由によってアクセスすることが容易で はない。即ち、このシステムは、全体として非常に短い寿命を期待された巡航ミ サイルに用いられるという短期間の使用を目的としているので、この装置は、ア クセスするため、除去するため、及び／もしくは修理するための手段を備えてい ない。更に、装置のバイメタル素子を原因として、バイパスのオプションは少な く、且つ、ほとんど融通性がないので、システム全体の制御を非常に困難なもの としている。このシステムは、旅客機などの機体で長期間のフライトに於いて生 ずる異なるフライト条件の下で有効に用いられるための十分な変更可能性を備え たものとは言えない。 欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０ １７４ ７２８において、独立請求項１の２つの 部分が依拠する空気循環冷却システムが開示されている。この欧州特許出願ＥＰ −Ａ−０ １７４ ７２８では、再生可能な熱交換器が再生可能な熱交換器と膨 張タービンとを取り囲む拡張された外装内に配置されている。タービンバイパス 弁もまたタービンから隔てられた熱交換器の端部において拡張された外装内に配 置されていて、このシステムの入口の空気の一部を直接システムの出口へ送り、 タービン及び熱交換器をバイパスさせている。 従って、アクセス可能性、様々な状況変化に対する応答性、及び冷却装置の占 有する体積の最小化に関して十分な融通性を備えたバイパスシ ステムを提供するような、航空機などに適応できる空気循環機械に用いるための 実質的にＡＣＭの内部に配置されたＡＣＭコンポーネントのバイパスシステムが 必要とされている。 発明の開示 本発明の目的は、上述された問題点を解消するための、コンポーネントバイパ スシステムを備えた空気循環機械を提供することである。 上記の目的を達成するために、本発明に基づけば、占有された空間内で用いる ための空気調節システムであって、空気圧縮機と、空気供給入口と、圧縮空気出 口とを備えた圧縮機システムと、タービンと、タービン入口と、タービン出口と を備えたタービンシステムであって、圧縮された空気が前記圧縮空気出口から前 記タービン入り口へ送られて前記占有された空間へ調節された空気を供給し且つ 前記圧縮機を駆動するために前記空気が膨張され且つ冷却される、前記タービン システムと、第１の内部体積を画定する圧縮機ハウジング部分と、第２の内部体 積を画定するタービンハウジング部分とを備えたハウジングと、前記タービンシ ステムと前記圧縮機システムとの少なくとも一方の空気の流れをバイパスするた めに用いられる少なくとも１つのバイパス弁手段とを有し、前記バイパス弁手段 が、前記タービンハウジング部分と前記圧縮機ハウジング部分との少なくとも一 方に整合するための手段と、前記タービン入り口と前記空気供給源入り口との少 なくとも一方に隣接して配置された空気入力開口部と、前記タービン出口と前記 圧縮空気出口との少なくとも一方に隣接して配置された空気出力開口部と、前記 タービン及び前記圧縮機の少なくとも一方をバイパスするために、前記空気入力 開口部から前記空気出力開口部への空気の流れを許可して、前記タービン出口と 前記圧縮機出口との少なくとも一方における空気の温度及び圧力の少なくとも一 方を制御するための弁部分手段とを有し、前記弁部分手段が、 前記第１の内部体積と前記第２の内部体積との少なくとも一方のなかに実質的に その全体が配置されており、前記少なくとも１つのバイパス弁手段が、前記圧縮 機ハウジング部分と前記タービンハウジング部分との少なくとも一方に取り外し 可能に接続されている、空気調節システムが提供される。 図面の簡単な説明 第１Ａ図、第１Ｂ図、及び第１Ｃ図は、各々、半径方向のタービンのバイパス 、軸線方向のタービンのバイパス、及び圧縮機のバイパスを行うための従来技術 のバイパスシステムの斜視図である。 第２図は、本発明のタービンバイパスシステムの一部組立斜視図であり、組立 のための配置で描かれており、半径方向及び軸線方向のバイパス弁を含む空気循 環機械が取り付けられている。 第２Ａ図は、半径方向の実施例のタービンバイパスシステムが据え付けられた 、第２図の線２Ａ−２Ａから見た空気循環機械のタービン入口プレナムの部分断 面図である。 第３図は、本発明に基づく、第２図及び第２Ａ図のシステムで用いられる半径 方向のタービンバイパス弁の機能を表す概略図である。 第４図は、タービンバイパス弁システムの第１の実施例の側断面図である。 第５図は、第４図に例示されたタービンバイパス弁の上断面図である。 第５Ａ図は、第５図のバイパス弁に関連するピストンを介した先細り請求の範囲 １．占有された空間内で用いるための空気調節システムであって、 空気圧縮機（２２２）と空気供給入口（２２０）と圧縮空気出口（２２４）と を備えた圧縮機システム（１６）と、 タービンと、タービン入口（２８；３２）と、タービン出口とを備えたタービ ンシステム（１８；２０）であって、圧縮された空気が前記圧縮空気出口（２２ ４）から排出されて、前記タービン入り口（２８；３２）で膨張及び冷却されて 、前記圧縮機（２２２）を駆動するため及び前記占有された空間に調節された空 気を供給するために用いられる、前記タービンシステムと、 第１の内部体積（２２７）を画定する圧縮機ハウジング部分（３６；２３４） と、第２の内部体積を画定するタービンハウジング部分（３８，４０）とを備え たハウジング（２２）と、 前記タービンシステム（１８；２０）と前記圧縮機システム（１６）の少なく とも一方での空気の流れをバイパスするために用いられる少なくとも１つのバイ パス弁手段（１２；１４；２１４）とを有し、 前記バイパス弁手段（１２；１４；２１４）が、 前記タービンハウジング部分（３８；４０）と前記圧縮機ハウジング部分（３ ６；２３４）の少なくとも一方と整合させるための手段（８２，８４；１２０； ２４６）と、前記タービン入り口（２８；３２）と前記空気供給入り口（２２０ ）の少なくとも一方に隣接して配置された空気入力開口部（５２；１０２；２４ ０）と、 前記タービン及び前記圧縮機（２２２）の少なくとも一方をバイパスするため に前記空気入力開口部（５２；１０２；２４０）から前記空気出力開口部（５１ ；２４４）への空気の流れを許可して、前記タービン出口及び前記圧縮空気出口 （２２４）の少なくとも一方での前記空気の温度及び圧力の少なくとも一方を制 御するための弁部分手段（４６；８８）とを有し、 前記弁部分手段（４６；８８）が、前記第１の内部体積と前記第２の内部体積 の少なくとも一方の中にその実質的にその全体が配置され、 前記バイパス弁手段（１２，１４，２１４）の少なくとも１つが、前記圧縮機 ハウジング部分（３６；２３４）と前記タービンハウジング部分（３８；４０） の少なくとも一方に取り外し可能に接続されていることを特徴とする空気調節シ ステム。 ２．前記タービンハウジング部分（４０）が、前記バイパス弁手段（１４）を係 合させるための手段（１１３）を含み、 前記係合させるための手段（１１３）が、前記タービンハウジング部分（４０ ）に対して軸線方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調 節システム。 ３．前記バイパス弁手段（１４）が、前記タービンハウジング部分（４０）に対 して前記係合させるための手段（１１３）内で軸線方向に配置されていることを 特徴とする請求項２に記載の空気調節システム。 ４．前記タービンハウジング部分（３８）が、前記バイパス弁手段（１２）を係 合させる手段を含み、 前記整合させるための手段が、前記タービンハウジング部分に対して半径方向 に配置されていることを特徴とする請求項１ に記載の空気調節システム。 ５．前記バイパス弁手段（１２）が前記タービンハウジング部分（３８）に対し て前記係合させるための手段内で半径方向に配置されていることを特徴とする請 求項４に記載の空気調節システム。 ６．前記弁部分手段を通して空気をバイパスして流し前記タービン及び前記圧縮 機の一方がバイパスされる開いた位置と、前記空気が前記入力開口部（５２；１ ０２）へ入ることを阻止する閉じた位置とへ、前記弁部分手段（４６；８８）を 駆動するための手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の空気調節シ ステム。 ７．前記駆動するための手段が、前記入力開口部（５２；１０２）を開閉するた めの前記弁手段（４６；８８）を移動させるべく前記弁部分手段（４６；８８） に接続されたリンケージ（５８；１０６）を有することを特徴とする請求項６に 記載の空気調節システム。 ８．前記駆動させるための手段が、モータ（６２）と、前記入力開口部（５２； １０２）を開閉するための前記リンケージを移動するための前記リンケージ（５ ８；１０６）に接続されたギア列（６４）とを更に有することを特徴とする請求 項７に記載の空気調節システム。 ９．前記弁部分手段（４６；８０）が、前記入力開口部を開閉するために移動可 能な摺動部材（４８；９０）を有することを特徴とする請求項１に記載の空気調 節システム。 １０．前記バイパス弁手段（１２；１４）を前記タービンハウジング部分（３８ ；４０）に取り外し可能に接続するための手 段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の空気調節システム。 １１．前記取り外し可能に接続する手段が、 前記バイパス弁手段（１２）の前記タービンハウジング部分（３８）に固定す るためのファスナー手段（８６）を受容するハウジング（８２）を含む前記バイ パス弁手段（１２）を有することを特徴とする請求項１に記載の空気調節システ ム。 １２．前記圧縮機ハウジング部分（２３４）が、 外側壁と、 前記第１の内側体積（２２７）を画定する内側壁と、 前記バイパス弁手段（２１４）を受容するための前記空気供給入口（２２０） と前記圧縮空気出口（２２４）との間に配置されたポート（２３６）とを含むこ とを特徴とする請求項１に記載の空気調節システム。 １３．前記バイパス弁手段（２１４）が、前記外側壁から前記内部へ延在し、前 記弁部分手段（２１４）が、前記圧縮機ハウジング部分（２３４）の前記第１の 内側体積（２２７）内に実質的にその全体が配置されていることを特徴とする請 求項１２に記載の空気調節システム。 １４．前記整合させる手段が、第１の端部（２４８）と第２の端部（２５０）と を備えたバイパス弁ハウジング（２４６）を有し、 前記バイパス弁ハウジング（２４６）が前記圧縮機ハウジング部分（２３４） の前記ポート（２３６）内に配置され、 前記第１端部（２４８）が前記圧縮機ハウジング（２３４）の外側に配置され 、 前記第２の端部（２５０）が前記第１の内部体積（２２７）内に配置されるこ とを特徴とする請求項１２に記載の空気調節システム。 １５．前記弁部分手段が、前記入力開口部（２４０）と前記出力開口部（２４４ ）との間に配置された少なくとも１つの移動可能なフラップ（２５８）を有する ことを特徴とする請求項１に記載の空気調節システム。 １６．前記弁部分手段が、前記整合させるための手段に接続され且つ前記整合さ せるための手段に対して回動する少なくとも２つの回動バタフライフラップ（２ ５８，２６０）を有することを特徴とする請求項１に記載の空気調節システム。 １７．前記弁部分手段を駆動するための手段を更に有することを特徴とする請求 項１に記載の空気調節システム。 １８．前記駆動させるための手段が、前記空気供給入り口（２２０）を前記空気 入力開口部（２４０）へ接続する第１の空気通路（２３８）と、前記圧縮空気出 口（２４４）を前記空気出力開口部（２２４）へ接続する第２の空気通路（２４ ２）とを有し、 前記弁部分手段が、入力サイド及び出力サイドを含み、 前記第１の空気通路（２３８）を通して前記入力サイドに作用する供給側の空 気が、前記第２の空気通路（２４２）を通して前記出力サイドに作用する空気よ りも低い圧力を有する時、前記弁部分手段が、前記バイパス弁（２１４）を通っ て空気が流れることを禁止するように閉鎖され、前記第１の空気通路(２３８)を 通して前記入力サイドに作用する供給側の前記空気が、前記第２の空気通路（２ ４２）を通して前記出力サイドに作用 する空気よりも高い圧力を有する時、前記弁部分手段が、前記バイパス弁（２１ ４）を通して空気を流れることを許容するように開き、 これによって、圧力差が調節されることを特徴とする請求項１７に記載の空気 調節システム。 １９．前記弁部分手段が、前記入力開口部（２４０）と前記出力開口部（２２４ ）との間に配置された複数の移動可能なフラップ（２５８，２６０）を有するこ とを特徴とする請求項１８に記載の空気調節システム。 ２０．前記複数の移動可能なフラップ（２５８，２６０）が、前記整合させるた めの手段（２４６）に接続され且つ前記整合させるための手段に対して回動する 少なくとも１つの回動バタフライフラップ（２５８，２６０）を有することを特 徴とする請求項１９に記載の空気調節システム。 ２１．前記移動可能なフラップ（２５８；２６０）を閉じた状態に付勢するため の手段（２６５）を更に有することを特徴とする請求項２０に記載の空気調節シ ステム。 ２２．前記少なくとも１つのバイパス弁手段が、前記圧縮機システム（１６）に 用いるための圧縮機バイパス弁（２１４）を有し、 前記タービンシステム（１８）内の空気の流れをバイパスするために用いられ る内部に配置された取り外し可能なタービンバイパス弁手段（１２）を更に有す ることを特徴とする請求項１に記載の空気調節システム。 ２３．前記タービンバイパス弁手段（１２）が、前記タービンハウジング部分（ ３８）と整合させるための手段（８２，８４） と、前記タービン入り口（２８）に隣接して配置されたタービン空気入力開口部 （５２）と、前記タービン出口に隣接して配置されたタービン空気出力開口部（ ５１）と、前記タービンをバイパスするために前記タービン空気入力開口部（５ ２）から前記タービン空気出力開口部（５１）への空気の流れを許可することに より前記タービン出口での前記空気の温度を制御するためのタービン弁部分手段 （４６）とを有し、 前記タービン弁部分手段（４６）が、前記第２の内部体積内に実質的にその全 体が配置されていることを特徴とする請求項２２に記載の温度調節システム。 ２４．前記タービンバイパス弁手段（１２）が、半径方向のタービンバイパス弁 （１２）を有し、 第２タービンと、第２タービン入口（３２）と第２タービン出口とを備えた第 ２のタービンシステム（２０）を更に有し、 前記タービンシステムから前記第２のタービン入り口（３２）へ供給される空 気が、前記占有された空間へ調節された空気を供給するために膨張され且つ冷却 され、 前記ハウジング（２２）が、第３の内部体積を画定する第２のタービンハウジ ング部分（４０）を含み、 前記第２のタービンシステム（２０）が、前記第２のタービンシステム（２０ ）内を流れる空気をバイパスするために用いられる内部に配置された取り外し可 能な軸線方向のタービンバイパス弁手段（１４）を含むことを特徴とする請求項 ２３に記載の空気調節システム。 ２５．前記軸線方向のタービンバイパス弁手段（１４）が、前記第２のタービン ハウジング部分（４０）と整合させるための 第３の手段（１２０）と、前記第２のタービン入り口（３２）に隣接して配置さ れた第２のタービン空気入力開口部（１０２）と、前記第２のタービンをバイパ スするために前記第２のタービン空気入力開口部（１０２）から前記第２のター ビン空気出力開口部への空気の流れを許可することによって、前記第２のタービ ン出口における前記空気の温度を制御するための第２のタービン弁部分手段（８ ８）とを有し、 前記第２のタービン弁部分手段（８８）が、前記第３の内部体積内に実質的に その全体が配置されていることを特徴とする請求項２４に記載の空気調節システ ム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マコーリフィ、クリストファー アメリカ合衆国コネチカット州06095・ウ インザー・ケロッグストリート 18 (72)発明者 グリーンバーグ、マイケル・ディー アメリカ合衆国コネチカット州06002・ブ ルームフィールド・ウィントンバリーアベ ニュー 115

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．空気循環機械の構成要素と共に用いられるバイパス弁であって、前記構成要 素には、調節部材、入口、及び出口が含まれ、前記空気循環機械は、構成要素ハ ウジング部分を含み、前記構成要素ハウジング部分は、第１の体積を画定すると 共に前記バイパス弁を受容する手段を含む、前記バイパス弁であって、 前記受容する手段に整合させる手段と、 前記入口に隣接して配置されるように適合された空気入力開口部と、 前記出口に隣接して配置されるように適合された空気出力開口部と、 前記出口での前記空気の温度及び圧力の少なくとも一方を制御する弁手段であ って、前記入力開口部から前記出力開口部への空気の流れを許可して前記調節部 材をバイパスし、及び、前記入力開口部から前記出力開口部への空気の流れを禁 止して前記空気の実質的に全てが前記調節部材へ流れ込むようにする、前記弁手 段とを有し、 前記弁手段が前記受容する手段内の前記第１の体積の内側に実質的にその全て が配置されるように適合されていることを特徴とするバイパス弁。 ２．バイパスされた前記空気が前記バイパス手段を通って流れ前記調節部材をバ イパスする開いた位置と、前記バイパスされた空気が前記入力開口部へ入ること を阻止される閉じた位置とへ、前記弁手段を駆動するための手段を更に有するこ とを特徴とする請求項１に記載のバイパス弁。 ３．前記調節部材がタービンを有し、前記入口がタービン入口を有し、 前記出口がタービン出口を有し、 前記駆動するための手段が、前記入力開口部を開閉するための前記弁手段を動 かすための前記弁手段に接続されたリンケージを有することを特徴とする請求項 ２に記載のバイパス弁。 ４．前記リンケージが、クランクアームに接続された回転シャフトを有し、 前記クランクアームが、前記弁手段に接続されていて、前記回転シャフトが回 転する時に前記クランプアームが前記弁手段に対して角度変位されて、前記弁が 駆動されることを特徴とする請求項３に記載のバイパス弁。 ５．前記クランクアームが、回動レバーを介して前記弁手段に接続されているこ とを特徴とする請求項４に記載のバイパス弁。 ６．前記駆動するための手段が、モータと、前記リンケージを前記入り口開口部 を閉鎖するように駆動するために前記リンケージに接続されたギア列と、更にを 有することを特徴とする請求項３に記載のバイパス弁。 ７．前記弁手段が、前記入り口開口部を開閉するように往復運動する部材を有す ることを特徴とする請求項１に記載のバイパス弁。 ８．前記調節部材がタービンを有し、前記入り口がタービン入口を有し、前記出 力がタービン出力を有し、 前記部材が、前記タービン入口に対してハウジング内を摺動するピストンを有 し、 前記入力開口部が、前記弁を開くために前記タービン入口に対して開かれ、前 記弁を閉じるために前記タービン入口から遮蔽されるように適合さていることを 特徴とする請求項７に記載のバイパス弁。 ９．前記ピストンが、両端に隔てられて配置された面と、前記ハウジング内での 前記ピストンの移動を容易にするように前記隔てられて配置された面における空 気の圧力を平衡させるための手段とを含むことを特徴とする請求項８に記載のバ イパス弁。 １０．前記ピストンが、ガイド部材に沿って摺動するリングを有し、 前記リングがその上を摺動する複数の入力開口部を含み、 前記ガイド部材が前記バイパス弁を開くように前記タービン入口内の流れる空 気に対して前記入力開口部を露出させ、前記バイパス弁を閉鎖するように前記タ ービン入口内を流れる空気から前記入力開口部を遮蔽することを特徴とする請求 項８に記載のバイパス弁。 １１．前記整合させるための手段と、前記弁手段とが、前記タービン出口に対し て半径方向に配置されるように適合されていることを特徴とする請求項８に記載 のバイパス弁。 １２．前記整合させるための手段と、前記弁手段とが、前記タービン出口に対し て軸線方向に配置されるように適合されていることを特徴とする請求項８に記載 のバイパス弁。 １３．前記弁手段を前記受容するための手段から取り外すことを容易にするため の前記構成要素ハウジング部分に対して前記弁手段を接続及び切り離すための手 段を更に有することを特徴とする請求項１に記載のバイパス弁。 １４．前記整合させるための手段が、前記受容する手段に整合する形状を有する 弁ハウジングを有し、 前記弁ハウジングが、前記第１の体積内に実質上その全体が配置されるように 適合されていることを特徴とする請求項１に記載のバイパス弁。 １５．前記受容する手段が、前記構成要素ハウジング部分内の開口部を有し、 前記弁ハウジングが、前記開口部と整合するような形状を有する外側壁を有す ることを特徴とする請求項１５に記載のバイパス弁。 １６．前記構成要素ハウジング部分が、外側壁を含み、 前記弁部分の一部を前記外側壁に保持する手段を更に有することを特徴とする 請求項１に記載のバイパス弁。 １７．前記保持する手段が、前記弁ハウジングを前記構成要素ハウジン グ部分と接続するためのファスナーを受容するフランジを含む前記弁ハウジング からなることを特徴とする請求項１６に記載のバイパス弁。 １８．前記弁手段が、前記入力開口部と前記出力開口部との間に配置された複数 の移動可能なフラップを有することを特徴とする請求項１に記載のバイパス弁。 １９．前記複数の移動可能なフラップが、前記出力開口部を開閉するための前記 整合させるための手段に接続され且つ前記整合させるための手段に対して回動す る少なくとも２つの回動バタフライフラップを有することを特徴とする請求項１ ８に記載のバイパス弁。 ２０．占有された空間内で用いられるように設計された空気調節システムであっ て、 空気圧縮機、空気供給入口、及び圧縮された空気出口とを含む圧縮機システム と、 タービンと、タービン入口と、タービン出口とを含むタービンシステムであっ て、圧縮された空気が前記圧縮された空気出口から前記タービン入口へ供給され て、前記圧縮機を駆動し、且つ調節された空気を前記空間内へ供給するために、 前記空気が膨張され冷却される、前記タービンシステムと、 第１の内部体積を画定する圧縮機ハウジング部分と、第２の内部体積を画定す るタービンハウジング部分とを含むハウジングと、 前記タービンシステムと前記圧縮機システムとの少なくとも一方における空気 の流れをバイパスするために用いられる少なくとも１つのバイパス弁手段であっ て、前記バイパス弁手段が、前記タービンハウジング部分と前記圧縮機ハウジン グ部分との少なくとも一方に整合するための手段と、前記タービン入り口と前記 空気供給入り口との少なくとも一方に隣接して配置された空気入力開口部と、前 記タービン出口と前記圧縮 された空気の出口との少なくとも一方に隣接して配置された空気出力開口部と、 前記空気出力開口部から前記空気出口開口部への空気の流れを形成して前記ター ビンと前記圧縮機との少なくとも１つをバイパスすることにより、前記タービン 出口と前記圧縮された空気出口との少なくとも一方における前記空気の温度及び 圧力の少なくとも一方を制御するための弁部分手段とを有する、前記少なくとも １つのバイパス弁とを有し、 前記弁部分手段は、前記第１の体積及び前記第２の体積の少なくとも一方の中 に実質的にその全体が配置されていることを特徴とする空気調節システム。 ２１．前記タービンハウジング部分が、前記バイパス弁手段と係合するための手 段を含み、 前記係合するための手段が前記タービンハウジング部分に対して軸線方向に配 置されていることを特徴とする請求項２０に記載の空気調節システム。 ２２．前記バイパス弁手段が、前記タービンハウジング部分に対して前記係合す るための手段内において軸線方向に配置されていることを特徴とする請求項２１ に記載の空気調節システム。 ２３．前記タービンハウジング部分が、前記バイパス弁手段と係合するための手 段を有し、 前記係合するための手段が、前記タービンハウジング部分に対して軸線方向に 配置されていることを特徴とする請求項２０に記載の空気調節システム。 ２４．前記バイパス弁手段が、前記タービンハウジング部分に対して前記係合す るための手段内において半径方向に配置されていることを特徴とする請求項２３ に記載の空気調節システム。 ２５．前記弁部分手段を流れる前記空気をバイパスさせて前記タービン 及び前記圧縮機の少なくとも一方をバイパスさせる開いた位置と、前記空気が前 記入力開口部へ流れ込むことを阻止される閉じた位置とへ、前記弁部分手段を駆 動するための手段を更に有することを特徴とする請求項２０に記載の空気調節シ ステム。 ２６．前記駆動するための手段が、前記入力開口部を開閉するための前記弁部分 手段を移動させる前記弁部分手段と接続されたリンケージを有することを特徴と する請求項２５に記載の空気調節システム。 ２７．前記駆動させるための手段が、モータと、前記入り口開口部を開閉するた めに前記リンケージを動かすべく前記リンケージに接続されたギア列とを更に有 することを特徴とする請求項２６に記載の空気調節システム。 ２８．前記弁部分手段が、前記入力開口部を開閉するために移動する摺動部材を 有することを特徴とする請求項２０に記載の空気調節システム。 ２９．前記バイパス弁手段を前記タービンハウジング部分に取り外し可能に接続 するための手段を更に有することを特徴とする請求項２０に記載の空気調節シス テム。 ３０．前記取り外し可能に接続する手段が、前記バイパス弁手段を前記タービン ハウジング部分に固定するためのファスナー手段を受容するためのハウジングを 含む前記バイパス弁手段を有することを特徴とする請求項２９に記載の空気調節 システム。 ３１．前記圧縮機ハウジング部分が、外側壁と、前記第１の体積を画定する内側 壁と、前記バイパス弁手段を受容するための前記空気供給入り口と前記圧縮され た空気出口との間に配置されたポートとを有することを特徴とする請求項２０に 記載の空気調節システム。 ３２．前記バイパス弁手段が、前記外側壁から前記内部へと延在し、前記弁部分 手段が前記圧縮機ハウジング部分の前記第１の内側の体積内に 実質的にその全体が配置されることを特徴とする請求項３１に記載の空気調節シ ステム。 ３３．前記整合させるための手段が、第１の端部と第２の端部とを備えたバイパ ス弁ハウジングを有し、 前記バイパス弁ハウジングは、前記第１の端部が前記圧縮機ハウジング部分の 外側に配置され前記弁の端部が前記第１の内側体積内に配置されるように、前記 圧縮機ハウジング部分の前記ポート内に配置されていることを特徴とする請求項 ３１に記載の空気調節システム。 ３４．前記弁部分手段が、前記入力開口部と前記出力開口部との間に配置された 少なくとも１つの移動可能なフラップを有することを特徴とする請求項２０に記 載の空気調節システム。 ３５．前記弁部分手段が、前記整合させるための手段に接続され且つ前記整合さ せるための手段に対して回動する少なくとも２つの回動バタフライフラップを有 することを特徴とする請求項３４に記載の空気調節システム。 ３６．前記弁部分手段を駆動させるための手段を更に有することを特徴とする請 求項２０に記載の空気調節システム。 ３７．前記駆動させるための手段が、前記空気供給入り口と前記空気出力開口部 とを接続する第１の空気通路と、前記圧縮された空気出口を前記空気出力開口部 と接続する第２の空気通路とを有し、 前記弁部分手段が、入力サイドと出力サイドとを含み、 前記第１の空気通路を介して前記入力サイドに作用する供給源の空気が、前記 第２の空気通路を介して前記出力サイドに作用する空気の圧力よりも低い圧力を 有する時、前記弁部分手段が前記バイパス弁を通る空気の流れを遮断するように 閉じ、前記第１の空気通路を介して前記入力サイドに作用する供給源の前記空気 が、前記第２の空気通路を介して前 記出力サイドに作用する前記空気の圧力よりも高い圧力を有する時、前記弁部分 手段が、前記バイパス弁を通って空気が流れることを許可するように開いて、圧 力差を調節することを特徴とする請求項３６に記載の空気調節システム。 ３８．前記弁部分手段が、前記入力開口部と前記出力開口部との間に配置された 複数の移動可能なフラップを有することを特徴とする請求項３７に記載の空気調 節システム。 ３９．前記複数の移動可能なフラップが、前記整合させるための手段に接続され 且つ前記整合させるための手段に対して回動する少なくとも２つの回動バタフラ イフラップを有することを特徴とする請求項３８に記載の空気調節システム。 ４０．前記移動可能なフラップを閉じるように付勢するための手段を更に有する ことを特徴とする請求項３９に記載の空気調節システム。 ４１．前記少なくとも１つのバイパス弁手段が、前記圧縮機システムに用いられ る圧縮機バイパス弁を有し、 前記タービンシステム内の空気の流れをバイパスするために用いられる内側に 配置された取り外し可能なタービンバイパス弁手段を更に有することを特徴とす る請求項２０に記載の空気調節システム。 ４２．前記タービンバイパス弁手段が、 前記タービンハウジング部分と整合させるための手段と、前記タービン入り口 に隣接して配置されたタービン空気入力開口部と、前記タービン出口に隣接して 配置されたタービン空気出力開口部と、前記タービンをバイパスするために前記 タービン空気入力開口部から前記タービン空気出力開口部への空気の流れを許可 することによって前記タービン出口における前記空気の温度を制御するためのタ ービン弁部分手段とを備えた第２の手段を有し、 前記タービン弁部分手段が、前記第２の内側体積内に実質的にその全体が配置 されていることを特徴とする請求項４１に記載の空気調節システム。 ４３．前記タービンバイパス弁手段が、半径方向のタービンバイパス弁を有し、 第２のタービンと、第２のタービン入口と、第２のタービン出口とを備えた第 ２のタービンシステムを更に有し、 前記タービンシステムから前記第２のタービン入口へ供給される空気が、前記 空間への調節された空気を供給するために更に膨張及び冷却され、 前記ハウジングが、第３の内部体積を画定する第２のタービンハウジング部分 も含み、前記第２のタービンシステムが、前記第２のタービンシステム内の空気 の流れをバイパスするために用いられる、内部に配置された移動可能な軸線方向 タービンバイパス弁手段を含むことを特徴とする請求項４２に記載の空気調節シ ステム。 ４４．前記軸線方向タービンバイパス弁手段が、 前記第２のタービンハウジング部分に整合させるための第３の手段と、前記第 ２のタービン入口に隣接して配置された第２のタービン空気入力開口部と、前記 第２のタービン出口に隣接して配置された第２のタービン空気出力開口部と、前 記第２のタービンをバイパスするために前記第２のタービン空気入力開口部から 前記第２のタービン空気出力開口部への空気の流れを許可することによって前記 第２のタービン出口における前記空気の温度を制御するための第２のタービン弁 部分手段とを有し、 前記第２のタービン弁部分手段が、前記第３の内部体積内に実質的にその全体 が配置されていることを特徴とする請求項４３に記載の空気調節システム。