JP2007132344A - 圧縮空気システムおよび圧縮空気ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 飛行機のコンプレッサにおいて、効率よく急速にインレットを除氷しサージを制御することが可能な除氷およびサージ制御装置を提供する。
【解決手段】 ハウジング４０が、ディフューザシュラウド６８および加熱ハウジング部４６によって形成される加熱プレナム７２を備える。ディフューザシュラウド６８は、インペラ６６の端部から軸方向に延びるに従い半径方向外側へ徐々に広くなる曲線状の環状壁７０を提供する。また、相対的に短いダクト３０がアウトレット２２と加熱プレナムのインレットとを流体が流れるように連結する。これにより、除氷やサージ制御に素早く対応する。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば飛行機において圧縮空気を客室用空調システムに供給するように用いられるコンプレッサに関する。

飛行機におけるあるコンプレッサ応用例では、コンプレッサインレットに入る空気が水分を含み、かつ氷点下で運転する。インレットに形成される氷がコンプレッサの熱力学的性能を低下させ、氷が脱落するに従いコンプレッサを破損する可能性があり、コンプレッサのベアリングや支持構造を破損させる可能性がある。

コンプレッサは時としてコンプレッサアウトレット圧力とコンプレッサインレット圧力との比率が望ましくない、不都合なサージ条件で運転することがある。サージを回避するため、所望の範囲内の圧力比を得るようにコンプレッサアウトレット圧力を低下させる、もしくはコンプレッサインレット圧力を増加させることが望ましい。

効率よく急速にコンプレッサインレットを除氷しサージを制御することが可能な、除氷およびサージ制御装置が必要である。

本発明はインレットとアウトレットとをもつコンプレッサを含んでなる圧縮空気システムを提供する。流体が流れるようにアウトレットをインレットにダクトでつなぐとともに、このダクトに配置された弁をもつ。コントローラが弁と接続され、サージ条件や加熱条件に対応して第１の位置と第２の位置との間を移動するようにこの弁に指令してダクトを通流する流体の量を調節する。インレットを除氷するようにコンプレッサアウトレットから高温空気を供給するため、もしくは所望の範囲の圧力比を得るように高圧力のコンプレッサアウトレット空気を低圧力のコンプレッサインレット空気に供給するため、弁が開く。

本発明の圧縮空気ユニットは、インレットに加熱、加圧空気を供給する弁が素早く応答するようにインレットのすぐそばに配置された、コンパクトな配置を提供するように設計されている。ダクトは、コンプレッサのハウジングに備えられた加熱供給アウトレットと加熱プレナムインレットとを相互接続する相対的に短い配管材料を備える。またハウジングは環状キャビティを提供するようにインレットに配置された環状壁をもつ加熱プレナムを含む。コンプレッサアウトレットからの高温空気がプレナムに供給されて着氷を防ぐようにインレットで急速に環状壁を加熱する。

したがって、本発明はコンプレッサを除氷しサージを防ぐ、除氷およびサージ制御装置を提供する。

圧縮空気システムを図１の符号１０で示す。圧縮空気システム１０は電気モータ１６によって駆動されるコンプレッサ１４を備えた圧縮空気ユニット１２を含む。周知のようにディフューザ１８はコンプレッサ１４のアウトレット２２の前に配置される。ディフューザ１８はその領域を変化させるアクチュエータ１９によって制御される。空気はインレット２０を通してコンプレッサ１４に入る。インレット圧力センサ２４およびインレット温度センサ２６がインレット２０に配置され、アウトレット圧力センサ２８がアウトレット２２に配置される。アクチュエータ１９、センサ２４，２６，２８がコントローラ３４と接続するように模式的に示されている。コントローラ３４はセンサ２４，２６，２８を用いてサージ条件および加熱条件を測定する。上記の圧縮空気システム１０は、例えば圧縮空気を、客室用調和空気（客室用空調）をつくり出す空気循環装置に供給するのに適している。

本発明はインレット２０とアウトレット２２とを流体が流れるように連結したダクト３０を利用する。弁３２がダクト３０内のインレット２０とアウトレット２２との間に配置される。サージ条件および加熱条件に対応してこの弁が第１の位置Ｆと第２の位置Ｓとの間を移動するようにコントローラ３４が弁３２に接続される。本発明により、これらの条件に対して一つの弁しか使用されない。一実施例では、弁３２はバタフライバルブである。

図２および図３を参照すると、ワイヤ３８がハウジング４０から延びて電気モータ１６に電力を供給している。ハウジング４０は、互いに留め具４９によって固定された、モータハウジング部４２、アウトレットハウジング部４４、加熱ハウジング部４６およびインレットハウジング部４８を含んでなる。スクリーン５０は加熱ハウジング部４６とインレットハウジング部４８との間に配置される。冷却供給プレナム５２がインレット２０に配置されて電気モータ１６に冷却空気を供給する。冷却供給プレナム５２は、一部、第１のフランジ５１および第２のフランジ５３によって画定される。冷却供給プレナム５２は、ベアリング冷却ダクト３６によって冷却インレット５６に連結されたアウトレット５４を含む（図２に示す）。ベアリング６２は電気モータ１６のロータ６４を支持する。ベアリング冷却インレット５８はダクトを介してベアリング冷却アウトレット６０に冷却空気を供給する（図示せず）。

インペラ６６がロータ６４に固定されている。インペラ６６はインレット側６５およびアウトレット側６７をもつ。ディフューザ１８はインペラ６６とアウトレット２２との間のアウトレット側６７に配置される。ハウジング４０はインペラ６６のすぐそばにディフューザシュラウド６８を含む。ディフューザシュラウド６８はインペラ６６の端部６９を越えるように延びる。

ハウジング４０はディフューザシュラウド６８と加熱ハウジング部４６とによって形成される加熱プレナム７２を提供する。ディフューザシュラウド６８は、インペラ６６の端部６９から軸方向に延びるに従い半径方向外側へ向かうテーパ状をなす曲線状の環状壁７０を提供する。

アウトレットハウジング４４は、加熱ハウジング部４６の加熱プレナムインレット７６に連結された加熱供給アウトレット７４（図２に最もよく示す）を提供する。例に示すように、ダクト３０は圧縮空気ユニット１２の長さＬ１に比べて短い長さＬ２（破線により示す）をもち、相対的に短い。この相対的に短い長さにより、曲線状の環状壁７０は加熱条件の感知に応答して素早く加熱される。同様に、サージ条件を感知したときの応答時間は素早い。離れたところに位置する弁は望ましい応答時間を提供しない。

本発明の圧縮空気システムの概略図。 加熱およびサージ制御特徴が一体化した、連結された電気モータおよびコンプレッサをもつ本発明の圧縮空気ユニットの斜視図。 図２に示す本発明の圧縮空気ユニットの断面図。

符号の説明

２２…アウトレット
３０…ダクト
４０…ハウジング
４６…加熱ハウジング部
６６…インペラ
６８…ディフューザシュラウド
７０…環状壁
７２…加熱プレナム

Claims (16)

1. 圧縮空気システムであって、
   インレットとアウトレットとをもつコンプレッサと、
   前記アウトレットを前記インレットに連結するとともに、弁が配置されたダクトと、
   前記弁と接続されるとともに、サージ条件や加熱条件に対応して第１の位置と第２の位置との間を移動するように指令して前記ダクトを通流する流体の量を調節するコントローラと、
   を備えてなる圧縮空気システム。
2. 前記インレットおよび前記アウトレットの各々に対応した、インレット圧力センサと、アウトレット圧力センサと、を備えるとともに、前記コントローラが、前記インレット圧力センサおよびアウトレット圧力センサの各々からインレット圧力とアウトレット圧力との圧力比を監視してサージ条件を測定することを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気システム。
3. 前記インレットに対応したインレット温度センサを備えるとともに、前記コントローラが、前記インレット温度センサからインレット温度を監視して加熱条件を測定することを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気システム。
4. 前記コンプレッサが、概ね環状の壁をもつ加熱プレナムを提供するハウジングを含み、前記加熱プレナムを前記アウトレットに加熱ダクトで連結することを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気システム。
5. 前記ハウジングが、前記コンプレッサのインペラを少なくとも部分的に取り囲むシュラウドを含み、このシュラウドが前記の概ね環状の壁を提供することを特徴とする請求項４に記載の圧縮空気システム。
6. 前記弁が、前記加熱条件に対応して前記第１の位置から前記第２の位置へと移動して、前記環状壁を加熱するように前記アウトレットから前記加熱プレナムに流体を供給することを特徴とする請求項４に記載の圧縮空気システム。
7. 圧縮空気ユニットであって、
   インレットとアウトレットの各々を提供する第１のハウジング部と第２のハウジング部とを含むとともに、この第１のハウジング部および第２のハウジング部が、各々、前記インレットおよび前記アウトレットに連通する加熱プレナムインレットおよび加熱供給アウトレットを提供するハウジングと、
   前記ハウジングの前記インレットと前記アウトレットとの間に配置された流体を圧縮するインペラと、
   前記加熱供給アウトレットと前記加熱プレナムインレットとを連結するとともに、前記アウトレットから前記インレットへの流体の流れを調整するように配置された弁をもつダクトと、
   を備えてなる圧縮空気ユニット。
8. 前記第１のハウジングがアウトレットハウジングであり、前記第２のハウジングが前記アウトレットハウジングに取り付けられた加熱ハウジングであって、前記ハウジングが、前記加熱ハウジングにおける前記アウトレットハウジングの反対側に取り付けられたインレットハウジングを含むとともに、前記加熱ハウジングおよびインレットハウジングがインペラの上流に配置されることを特徴とする請求項７に記載の圧縮空気ユニット。
9. シュラウドが前記インペラと前記加熱ハウジングとの間に配置されて前記加熱プレナムインレットと連通する加熱プレナムを形成するとともに、このシュラウドが環状壁を提供することを特徴とする請求項８に記載の圧縮空気ユニット。
10. 前記ハウジングが、前記アウトレットハウジングにおける前記加熱ハウジングの反対側に取り付けられたモータハウジングと、このモータハウジングに配置され、かつ前記インペラに連結されたロータを含む電気モータと、を含んでなることを特徴とする請求項８に記載の圧縮空気ユニット。
11. 前記ハウジングが、前記ダクトを上回る長さをもつことを特徴とする請求項７に記載の圧縮空気ユニット。
12. 可変式ディフューザが、前記インペラと前記アウトレットとの間に配置されることを特徴とする請求項７に記載の圧縮空気ユニット。
13. 圧縮空気ユニットであって、
    インレットとアウトレットとを含むハウジングと、
    前記インレットと前記アウトレットとの間に配置されたインペラと、
    環状キャビティを画定する環状壁を含んでなるプレナムを提供するとともに、前記環状キャビティが前記インレットおよび前記アウトレットと連通し、かつ前記環状壁が前記インペラに隣接するハウジングの一部と、
    を備えてなる圧縮空気ユニット。
14. ダクトによって前記アウトレットと前記プレナムとを連結するとともに、弁が前記ダクトに配置されることを特徴とする請求項１３に記載の圧縮空気ユニット。
15. 前記インペラが端部を含み、前記環状壁が前記端部を横切って前記インペラから離れるように延びることを特徴とする請求項１３に記載の圧縮空気ユニット。
16. 前記環状壁が、軸方向に前記インペラから離れるに従って半径方向外側へテーパ状となることを特徴とする請求項１３に記載の圧縮空気ユニット。

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