JP2013220681A

JP2013220681A - 航空機用の補助電力システム

Info

Publication number: JP2013220681A
Application number: JP2012092160A
Authority: JP
Inventors: Kuniyuki Imanari; 邦之今成; Tomoaki Asako; 知昭浅子; Shunichi Okaya; 俊一岡屋; Michiya Takeuchi; 道也竹内
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-10-28

Abstract

【課題】燃料電池式の補助電源装置にて生成された温水を有効利用することができる補助電力システムを提供する。
【解決手段】燃料電池式の補助電源装置２を備え、燃料電池式の補助電源装置２が発電するときに生成された温水Ｘを調理、給湯あるいは防氷装置に利用し、冷却された温水Ｘである水Ｙの一部を燃焼器に噴射し、冷却された温水である水Ｙの残りをタンク６に貯留し、タンクに貯留された水Ｙを燃料電池式の補助電源装置２の酸素源として用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、航空機用の補助電力システムに関するものである。

近年、故障に対してロバストである航空機用の電力システムとして、電力源の分散が図られた電力システムが提案されている。このような航空機用の電力システムは、例えば、電力保存手段（再生型燃料電池、２次電池及びスーパーキャパシタ等）、複数の補助電源装置及びエンジン駆動の主発電機等を電力源として備えている。

従来、上述のような電力源の分散化が図られた電力システムの補助電源装置としては、ガスタービン式の補助電源装置が用いられていた。ところが、このようなガスタービン式の補助電源装置は、発電端効率が約２０％と低い。また、騒音も大きく、さらには窒素酸化物、一酸化炭素、及び未燃炭化水素を排出することから、特に空港においての使用が問題視されていた。そこで、例えば、特許文献１に示すように、ガスタービン式の補助電源装置に換えて、燃料電池式の補助電源装置を設置することが提案されている。

特開２００４−２１１７０６号公報

ところで、燃料電池において電力を生成すると、これに付随して温水が生成される。航空機用の電力システムに、燃料電池式の補助電源装置を設置した場合にも、この補助電源装置をしようすることによって当然ながら温水が生成される。したがって、航空機において、燃料電池式の補助電源装置において生成された温水の処理が問題となる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、燃料電池式の補助電源装置にて生成された温水を有効利用することができる補助電力システムの提供を目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

本発明は、燃料電池式の補助電源装置を備え、燃料電池式の補助電源装置が発電するときに生成された温水を調理、給湯あるいは機体やエンジンの防氷装置に利用し、冷却された温水である水の一部を燃焼器に噴射し、冷却された温水である水の残りをタンクに貯留し、タンクに貯留された水を燃料電池式の補助電源装置の酸素源として用いるという構成を採用する。

本発明によれば、燃料電池式の補助電源装置で生成された温水が調理、給湯あるいは防氷装置にて利用される。このため、燃料電池式の補助電源装置にて生成された温水を有効利用することができる。

本発明の一実施形態における航空機用の補助電力システムの概略構成を示すシステムブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る航空機用の補助電力システムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、本実施形態における航空機用の補助電力システムは、航空機用の電力システムの一部に組み込まれている。

図１は、本実施形態の航空機用の補助電力システム１の概略構成を示すシステムブロック図である。この図に示すように、本実施形態の航空機用の補助電力システム１は、燃料電池式の補助電源装置２と、調理及び給湯用の第１加熱器３と、防氷装置用の第２加熱器４と、噴射装置５と、タンク６と、配管７とを備えている。

燃料電池式の補助電源装置２は、外部から供給されるジェット燃料、もしくはバイオ燃料を用いて電力を生成する電池であり、航空機に搭載される制御装置の制御の下、駆動される。この燃料電池式の補助電源装置２にて生成された電力は、例えば、環境制御システムや航空機システムに供給されて消費される。また、このような燃料電池式の補助電源装置２は、電力の生成に伴って温水Ｘを生成する。なお、航空機のエンジンで使用される燃料がバイオ燃料であるときには、この燃料を貯留する燃料タンク１０から燃料電池式の補助電源装置２に燃料が供給される。

第１加熱器３は、燃料電池式の補助電源装置２で生成された温水Ｘと、調理や給湯に用いられる水との熱交換を行うことで、調理や給湯に用いられる水を加熱するものである。また、第１加熱器３では、調理や給湯に用いられる水のみならず、食材の加熱や食器の加熱を行うこともできる。

第２加熱器４は、燃料電池式の補助電源装置２で生成された温水Ｘを用いて、航空機の翼やエンジンＥの空気取り入れ口を加熱することによって、機体への着氷を防止するものである。

温水Ｘは、第１加熱器３及び第２加熱器４にて熱交換されることによって冷却され、水Ｙとなって排出される。噴射装置５は、第１加熱器３及び第２加熱器４から排出された水Ｙの一部をエンジンＥの燃焼器に噴射するものである。エンジンＥの燃焼器に水Ｙが噴射されることによって、エンジンＥの推力が増大して燃費の改善を図ることができると共に、エンジンＥからの窒素酸化物の排出量を減少させることができる。

タンク６は、噴射装置５で使用されなかった水Ｙを一時的に貯留するものである。燃料電池式の補助電源装置２は、電力の生成にあたり酸素が必要となる。航空機の巡航時は、航空機の高度が高いことから、外気に含まれる酸素量が減少し、燃料電池式の補助電源装置２に供給される酸素量が不足する恐れがある。そこで、タンク６に貯留された水Ｙを用いて燃料電池式の補助電源装置２に酸素を供給する。例えば、水Ｙを電気分解して酸素を生成し、この酸素を燃料電池式の補助電源装置２に供給する。

配管７は、温水Ｘや水Ｙの流路であり、燃料電池式の補助電源装置２と、調理及び給湯用の第１加熱器３と、防氷装置用の第２加熱器４と、噴射装置５と、タンク６とを接続している。

このような構成を有する航空機用の補助電力システム１では、航空機の使用時であれば、エンジンＥの停止時、またエンジンＥの出力が低いときを含め、常時、燃料電池式の補助電源装置２にて発電が行われる。このようにして燃料電池式の補助電源装置２にて発電が行われると、温水Ｘが生成され、この温水Ｘの熱が調理、給湯及び防氷装置にて用いられる。また、温水Ｘが冷却されてできた水Ｙの一部が噴射装置５によって燃焼器に噴射され、残りがタンク６に貯留される。タンク６に貯留された水Ｙは、燃料電池式の補助電源装置２の酸素源として用いられる。

このような本実施形態の航空機用の補助電力システム１によれば、燃料電池式の補助電源装置２を備えているため、ガスタービン式の補助電源装置を備える場合と比較して、高効率（約５０％）にて発電行うことができ、静粛、ゼロエミッションを達成することができる。

また、本実施形態の航空機用の補助電力システム１によれば、燃料電池式の補助電源装置２にて生成された温水Ｘを用いて、機内における調理や給湯を行うため、調理や給湯に必要とされる電力を低減させることができる。また、防氷装置で必要とする電力も低減させることができる。さらに、本実施形態の航空機用の補助電力システム１では、燃料電池式の補助電源装置２にて生成された温水Ｘが水Ｙとなった後にエンジンＥの燃焼器に供給するため、エンジンＥの推力が増大し燃費の改善を図ることも可能となる。このように、本実施形態の航空機用の補助電力システム１によれば、燃料電池式の補助電源装置２で生成された温水Ｘを有効利用しており、航空機におけるエネルギ効率を向上させることが可能となる。

１……補助電力システム、２……補助電源装置、３……第１加熱器、４……第２加熱器、５……噴射装置、６……タンク、７……配管、１０……燃料タンク、Ｅ……エンジン、Ｘ……温水、Ｙ……水

Claims

燃料電池式の補助電源装置を備え、
燃料電池式の補助電源装置が発電するときに生成された温水を調理、給湯あるいは防氷装置に利用し、
冷却された温水である水の一部を燃焼器に噴射し、
冷却された温水である水の残りをタンクに貯留し、
タンクに貯留された水を燃料電池式の補助電源装置の酸素源として用いる
ことを特徴とする航空機用の補助電力システム。