JP2003081194A

JP2003081194A - 航空機用空調システム

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Publication number: JP2003081194A
Application number: JP2001274382A
Authority: JP
Inventors: Koichi Obara; 孝一小原; Masanao Ando; 昌尚安藤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2021-09-11
Also published as: JP4483150B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】圧力損失を引き起こしたり空調システムへ取り
込まれるエンジン抽気の量が減ることを抑制し、かつ、
エンジン抽気からダストを除去できる航空機用空調シス
テムの提供。【解決手段】空調用にエンジン抽気を取り込む際、ダ
ストセパレータ１１によって、エンジン抽気からダスト
を分離する。さらに、ダストセパレータ１１で分離され
たダストを一部のエンジン抽気とともにダストを含むエ
ンジン抽気ＳＡとして排出し、配管１５に設けたダスト
を捕捉するフィルタ１３を通過させた後、その一部のエ
ンジン抽気をダストセパレータ１１を通過してきたエン
ジン抽気Ｆに合流させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、航空機用の空調シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の航空機用空調システムは、図４に
示すように、コンプレッサ１０１により圧縮したエンジ
ン１０２からのエンジン抽気を、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
をリヒータ１０５における熱交換によりさらに冷却した
後に、コンデンサ１０６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、その水分をウォータセパレータ１０７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、リヒータ１０５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１０８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１０
６における抽気の冷却に用いた後に航空機のキャビンに
送り出している。なお、抽気が膨張して膨張タービン１
０８を回転させることで、回転軸Ｓを介してコンプレッ
サ１０１の駆動力としても作用している。なお、その膨
張タービン１０８とコンデンサ１０６との間にバルブ１
０９を介して高温のエンジン抽気を導入可能とすること
で、コンデンサ１０６の抽気流路での水分の氷結を防止
している。

【０００３】そして、このような航空機用空調システム
に取り込むエンジン１０２からのエンジン抽気にダスト
が含まれていると、ダストにより、熱交換器１０３の圧
力損失が増加したり、タービン１０８のノズルの侵食が
促進するなどして、空調システムの性能や構成部品に悪
影響を及ぼす。

【０００４】そこで、航空機用空調システムにエンジン
抽気を取り込む際、（１）フィルタを通過させ、ダスト
を除去してからエンジン抽気を取り込んだり、（２）遠
心力によりダストを分離して除去する後述のダストセパ
レータを通過させ、ダストを除去してから取り込むこと
で、上記したような空調システムへの悪影響を低減して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）のように、フィルタを通過させてエンジン抽気を
取り込む場合、フィルタで圧力損失が発生し、エンジン
抽気の圧力が低下するので、コンプレッサ１０１を通過
した後でも、所定の圧縮空気が得られない。それによっ
て、所定の冷房能力が得られなくなる。また、上記
（２）の場合、後述するように、遠心力で分離したダス
トを、取り込まれるべきエンジン抽気の一部を利用し
て、外部へ排出するので、結果的に空調システムへ取り
込まれるエンジン抽気の量が減り、空調システムの冷却
能力を低下させる。

【０００６】そこで、本発明では、圧力損失を引き起こ
したり空調システムへ取り込まれるエンジン抽気の量が
減ることを抑制し、かつ、エンジン抽気からダストを除
去できる航空機用空調システムを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１発明の航空機用空調
システムは、空調用にエンジン抽気を取り込む際、ダス
トセパレータによって、エンジン抽気からダストを分離
して除去し、さらに、ダストセパレータで除去されたダ
ストを一部のエンジン抽気とともに排出し、ダストを捕
捉するフィルタを通過させた後、その一部のエンジン抽
気をダストセパレータを通過してきたエンジン抽気に合
流させることを特徴とする。

【０００８】第２発明の航空機用空調システムは、空調
用にエンジン抽気を取り込む際、ダストセパレータによ
って、エンジン抽気からダストを分離して除去し、さら
に、ダストセパレータで除去されたダストを一部のエン
ジン抽気とともに、適宜開閉可能なバルブを介して、航
空機外部へ排出することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、第１発明の実施例の航空
機用空調システムを示す。なお、空調システム本体につ
いては、図４で示した従来の航空機用空調システムと同
様であり、その説明については省略する。

【００１０】図１において、エンジン抽気からダストを
除去するダストセパレータ１１が設けられ、ダストセパ
レータ１１を通過したエンジン抽気は、流量制御バルブ
１２を介して空調システム本体に取り込まれるように構
成されている。

【００１１】ダストセパレータ１１は、遠心力を利用し
てダストをエンジン抽気の一部とともに除去するもので
あって、図２に示すように、円筒状のボディ５１内部
に、スクリュー状の旋回板５２が固設され、ボディ５１
内部を通過するエンジン抽気が旋回板５２によって渦流
となり、その渦流による遠心力によってダストをボディ
５１の内周壁側へ押しやり、そのダストを一部のエンジ
ン抽気とともに、ダストを含むエンジン抽気（Scavenge
Air、以下、ＳＡという）として排出するものであり、
一方、ダストを含まないエンジン抽気Ｆは、ボディ５１
に挿入されたアウトレットチューブ５３を通過して排出
される。このようなダストを含むエンジン抽気ＳＡは、
ボディ５１とアウトレットチューブ５３との間に形成さ
れた隙間５４から排出される。なお、ダストセパレータ
１１に取り込まれるエンジン抽気のうち、約５％がダス
トを含むエンジン抽気ＳＡとして隙間５４を通過して排
出され、残りの約９５％がダストを含まないエンジン抽
気Ｆとして、アウトレットチューブ５３を通過して排出
される。また、隙間５４の大きさを変えることで、隙間
５４を通過するエンジン抽気の量を変更することも可能
である。

【００１２】また、図１に示すように、ダストセパレー
タ１１から排出されるダストを含むエンジン抽気ＳＡ
は、配管１５を通過中に、配管１５に設けられたダスト
を捕捉するフィルタ１３を通過することでダストが除去
された後、ダストセパレータ１１のアウトレットチュー
ブ５３を通過し、配管１６を通過してきたダストを含ま
ないエンジン抽気Ｆと合流するよう構成される。

【００１３】さらに、フィルタ１３の入口側と出口側と
の差圧を検出する差圧センサ１４を配管１５に設け、ダ
ストによるフィルタの目詰まりに起因する圧力損失を検
出することで、空調システムに悪影響を与える圧力損失
に達したことを検知して、フィルタ１３の点検等を行な
うことが可能である。なお、フィルタ１３を定期的に点
検することで、このような差圧センサ１４を省くことも
可能である。

【００１４】次に、本実施例である図１の航空機用空調
システムについて、図２を用いてその動作を説明する。
エンジンから空調用に抽気されたエンジン抽気が、ダス
トセパレータ１１に取り込まれると、ボディ５１内部に
固設されたスクリュー状の旋回板５２によって渦流が発
生する。

【００１５】そのエンジン抽気にはダストが含まれてお
り、そのダストは、旋回板５２によって発生する渦流に
よる遠心力でボディ５１の内周壁側へ押しやられ、ダス
トセパレータ１１に取り込まれた全エンジン抽気の約５
％を占める一部のエンジン抽気とともに、ダストを含む
エンジン抽気ＳＡとなって、ボディ５１とアウトレット
チューブ５３との間に形成された隙間５４から排出され
る。一方、ダストを除去されたエンジン抽気は、アウト
レットチューブ５３を通過して、ダストを含まないエン
ジン抽気Ｆとして排出される。

【００１６】ダストセパレータ１１から排出されたダス
トを含むエンジン抽気ＳＡは、配管１５を通過し、フィ
ルタ１３を通過する際、ダストを捕捉され、フィルタ１
３通過後は、ダストを含まないエンジン抽気となり、ダ
ストセパレータ１１を通過し、配管１６を通過してきた
ダストを含まないエンジン抽気Ｆと合流させられ、その
後、空調システム本体に取り込まれる。

【００１７】したがって、全エンジン抽気の約５％とい
う少量のエンジン抽気にダストを集め、フィルタ１３を
通過させてダストを捕捉するので、そのフィルタ１３に
おける圧力損失は、全エンジン抽気の約５％について起
こるものであり、全エンジン抽気における圧力損失とし
ては極めて少ないものとなる。しかも、ダストを捕捉し
た後の少量のエンジン抽気でさえ、最終的に空調システ
ム本体へ取り込まれるので、エンジン抽気を有効に利用
でき、ひいては、空調システムの冷房能力の低下を引き
起こさない。そして、フィルタ１３の大きさも小型化で
きるので、コストダウンや軽量化、また、メンテナンス
の簡便化を図ることもできる。

【００１８】また、第２発明の実施例について図３に示
す。本実施例では、特に、ダストセパレータ１１に接続
され、ダストを含むエンジン抽気ＳＡを機外へ排出する
配管１５にシャットオフバルブ２１を設け、そのシャッ
トオフバルブ２１を開けているときだけ、シャットオフ
バルブ２１を介し、ダストを含むエンジン抽気ＳＡを機
外へ排出できるよう構成することで、エンジン抽気から
ダストを除去する必要がある時だけ、ダストセパレータ
１１を機能させることができる。なお、シャットオフバ
ルブ２１は、操縦者の操作に基づき、コントローラから
の信号で開閉制御可能とする。

【００１９】例えば、火山の降灰の中や砂漠の上空を飛
行するときなど、エンジン抽気に必ずダストが含まれる
環境条件において、操縦者の操作に基づき、シャットオ
フバルブ２１を開くと、ダストセパレータ１１が機能
し、バルブ２１を通過してダストを含むエンジン抽気Ｓ
Ａが機外へ排出可能となるので、エンジン抽気からダス
トが除去される。一方、シャットオフバルブ２１を閉じ
ると、ダストセパレータ１１の機能が停止し、ダストセ
パレータからバルブ２１側に、エンジン抽気（全エンジ
ン抽気の約５％の量）が排出されない。

【００２０】これにより、降灰などの環境を飛行する時
だけバルブ２１を開け、ダストセパレータ１１を機能さ
せ、全エンジン抽気の約５％からなるダストを含むエン
ジン抽気ＳＡを機外へ排出する。しかし、通常の環境を
飛行する時は、バルブ２１を閉じて、ダストセパレータ
１１の機能を停止するので、全エンジン抽気を空調シス
テムに取り込むことができるので、空調システムの冷却
能力の低下は起こらない。よって、ダスト除去の必要な
とき以外、空調システムへ取り込まれるエンジン抽気の
量が減らないので、飛行中の空調システムの冷却能力の
低下を抑制できる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、ダストが空調システム
に混入されないので、圧力損失無く、エンジン抽気を空
調システムに取り込むことができるので、空調システム
の冷房能力が低下しない。また、構成部品の侵食も防止
でき、部品交換やメンテナンスの機会も低減できる。さ
らに、空調システムへ取り込まれるエンジン抽気の量が
減ることも抑制できるので、冷房能力が低下することも
抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の航空機用空調システムのブロック
図。

【図２】ダストセパレータの概略構成図。

【図３】第２発明の航空機用空調システムのブロック
図。

【図４】従来の航空機用空調システムの概略構成図。

【符号の説明】

１１ダストセパレータ１３フィルタ１５配管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン抽気からダストを分離し、一部
のエンジン抽気とともに排出するダストセパレータを具
備し、そのダストセパレータを通過させることでダスト
を除去したエンジン抽気を空調用に取り込むよう構成し
た航空機用空調システムにおいて、ダストとともに排出
された前記一部のエンジン抽気を通過させる配管にダス
トを捕捉するフィルタを設け、そのフィルタを通過させ
た後の前記一部のエンジン抽気を、前記ダストセパレー
タを通過したエンジン抽気に合流させるよう構成したこ
とを特徴とする航空機用空調システム。
【請求項２】エンジン抽気からダストを分離し、一部
のエンジン抽気とともに排出するダストセパレータを具
備し、そのダストセパレータを通過させることでダスト
を除去したエンジン抽気を空調用に取り込むよう構成し
た航空機用空調システムにおいて、ダストとともに排出
された前記一部のエンジン抽気を航空機外部へ排出する
配管に、適宜開閉可能なバルブを設けたことを特徴とす
る航空機用空調システム。