JP2017110663A

JP2017110663A - エアサイクルマシン内の少なくとも１つの軸受の温度を管理するためのシステムおよび方法

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Publication number: JP2017110663A
Application number: JP2016241742A
Authority: JP
Inventors: イー．アーミードナルド; E Army Donald; マコーリフクリストファー; Christopher Mcauliffe
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Current assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2036-12-14
Also published as: JP6797658B2; US10514065B2; EP3181831B1; EP3181831A1; US20170167541A1

Abstract

【課題】エアサイクルマシン内の軸受の温度を好適な温度に保つ。
【解決手段】エアサイクルマシン内の少なくとも１つの軸受の温度を管理するためのシステムは、冷却空気がエアサイクルマシンに入ることを可能にするための入口と、入口の下流にあり、かつ入口と流体的に連通している少なくとも１つの軸受と、少なくとも１つの軸受の下流にあり、かつ少なくとも１つの軸受と流体的に連通している出口と、入口と出口との間の地点における温度センサと、温度センサに電気的に接続され、かつ温度センサから温度データを受信する電子制御装置であって、温度データに応じてエアサイクルマシンの動作を変更するように構成される、電子制御装置と、を含む。
【選択図】図１

Description

本開示は、航空機環境制御システムに関する。より具体的には、本開示は、エアサイクルマシン内の軸受の温度に応じたエアサイクルマシンの管理に関する。

エアサイクルマシンは、航空機の客室へ送り出すための空気を調和するために、航空機内の環境制御システムで使用される。調和空気とは、航空機の乗客の快適性及び安全性にとって望ましい温度、圧力、及び湿度における空気である。地上または地上の近くでは、空気が航空機の客室に送り出される前に、調和過程の一部として冷却されなければならないほど、周囲空気の温度及び／または湿度は、多くの場合十分に高い。飛行高度では、周囲空気は多くの場合、所望よりもはるかに冷たいが、そのような低い圧力では、調和過程の一部として許容可能な圧力に圧縮されなければならない。飛行高度において周囲空気を圧縮することにより、結果として生じる加圧された空気は、たとえ周囲空気温度が非常に低くても冷却を必要とするほど十分加熱される。よって、ほとんどの条件下において、空気が航空機の客室に送り出される前に、熱をエアサイクルマシンによって空気から除去しなければならない。

エアサイクルマシンは、典型的には、タイロッドに取り付けられた回転構成部品と、回転構成部品を囲む静止ハウジングとを含む。いくつかの軸受が、回転構成部品を静止ハウジング内の適切な位置に保つために使用され得る。軸受は、フォイル、空気、または両方を用い、回転構成部品を支持し得るスラスト軸受、ジャーナル軸受、及び／または他の軸受であり得る。動作中、軸受は、摩擦に起因して高温を経験し得る。温度が高くなりすぎる場合、軸受は損傷を受け、効率を下げ、場合によってはエアサイクルマシンを停止させ得る。

エアサイクルマシン内の少なくとも１つの軸受の温度を管理するためのシステムは、冷却空気がエアサイクルマシンに入ることを可能にするための入口と、入口の下流にあり、かつ入口と流体的に連通している少なくとも１つの軸受と、少なくとも１つの軸受の下流にあり、かつ少なくとも１つの軸受と流体的に連通している出口と、入口と出口との間の地点における温度センサと、温度センサに電気的に接続され、かつ温度センサから温度データを受信する電子制御装置であって、温度データに応じてエアサイクルマシンの動作を変更するように構成される、電子制御装置と、を含む。

エアサイクルマシン内の少なくとも１つの軸受の温度を管理するための方法は、エアサイクルマシン内の冷却流路に冷却空気を取り入れることと、少なくとも１つの軸受の隣接に冷却空気を導くことと、出口を通して冷却流路から冷却空気を排出することと、出口を通って流れる冷却空気の温度を測定することと、冷却空気の温度に応じて、電子制御装置によってエアサイクルマシンの動作を変更することと、を含む。

エンジン内の軸受の温度を管理するためのシステムは、入口と、入口の下流にある軸受と、軸受の下流にある出口と、出口に隣接する温度センサと、温度センサに電気的に接続された電子制御装置であって、システムを通って流れる冷却空気の温度に応じて、エンジンの動作を変更する、電子制御装置と、を含む。

本概要は、例として提供されるに過ぎず、限定するものではない。本開示の他の態様は、本文、特許請求の範囲、及び添付の図面を含む本開示全体を鑑みれば理解されるだろう。

下記の図は本開示の実施形態を説明するが、考察において述べられるように、他の実施形態もまた企図される。すべての場合において、本開示は、表現することを目的として本発明を提示するのであって、限定するものではない。多数の他の修正及び実施形態が、当業者によって考案され得、これらは本発明の原則の範囲及び趣旨に収まることが理解されるべきである。図は、原寸に比例して描写されているとは限らず、本発明の用途及び実施形態は、具体的に図面に示されない特徴及び構成部品を含み得る。

航空機の斜視図である。２つのタービン部を有するエアサイクルマシンの断面図である。１つのタービン部を有するエアサイクルマシンの断面図である。電子制御装置を含む冷却空気流路の概略である。

冷却空気流路を通って流れる冷却空気の温度を測定するための温度センサと、エアサイクルマシンが内部に位置付けられる航空機の冷却空気の温度及び冷却の必要性に応じて、エアサイクルマシンの動作を変更する電子制御装置と、を含む、エアサイクルマシンを冷却するための冷却空気流路が、本明細書に開示される。冷却空気の高温は、エアサイクルマシンに関する問題を意味し得るが、多くの場合、動作を停止させて、エアサイクルマシンを分解することなく、問題の原因を判断することは難しい。電子制御装置は、温度データを評価し、問題が検出された場合、航空機の温度データ及び冷却の必要性に応じて、エアサイクルマシンの動作を変更して、エアサイクルマシンへの損傷を最小化する。電子制御装置が、過熱している軸受等の問題をエアサイクルマシンが経験していると判断した場合、電子制御装置は、エアサイクルマシンの動作を変更することができる。電子制御装置は、ラムドアを調整して、エアサイクルマシンの入口動作温度を減少させるか、または１つもしくは複数の弁を調節して、エアサイクルマシンの回転速度を遅らせ、軸受への負荷を減少させることができる。電子制御装置はまた、タービンバイパス弁または他の手段の使用を通じて、エアサイクルマシンの速度を上げるまたは下げるか、あるいはエアサイクルマシンの動作を停止させて、軸受または他の構成部品への損傷を避けることができる。継続動作が非効率的であり、さらなる損傷を引き起こすのに十分であるほどエアサイクルマシンが損傷を受けていることを、温度データが明らかにする場合、電子制御装置はエアサイクルマシンの動作を停止させ得る。

図１は航空機の斜視図である。航空機８は、内部にエアサイクルマシン１０（図２及び３参照）が通常収容される翼胴フェアリング９を含む。翼胴フェアリング９に隣接するのは、空気が胴体内部に入ることを可能にする航空機８の胴体内の開口部であるラム空気入口１１であり、胴体内部では、空気がエアサイクルマシンを含む様々な構成部品で使用される。

図２は、２つのタービン部（２段階のエアサイクルマシン）を有するエアサイクルマシン１０の断面図であり、ファン部１２、圧縮機部１４、第１のタービン部１６、第２のタービン部１８、タイロッド２０、ファン及び圧縮機ハウジング２２、シール板２４、第１のタービンハウジング２６、及び第２のタービンハウジング２８を含む。図２には軸Ｚも示される。

ファン部１２、圧縮機部１４、第１のタービン部１６、及び第２のタービン部１８はすべて、タイロッド２０上に取り付けられる。タイロッド２０は軸Ｚを中心に回転する。ファン及び圧縮機ハウジング２２は、締結具で、シール板２４及び第１のタービンハウジング２６と接続される。シール板２４は、ファン及び圧縮機ハウジング２２内の流路を、第１のタービンハウジング２６内の流路から分離させる。第１のタービンハウジング２６は、締結具で、第２のタービンハウジング２８と接続される。ファン及び圧縮機ハウジング２２、第１のタービンハウジング２６、及び第２のタービンハウジング２８は、エアサイクルマシン１０のためのハウジング全体を一緒に形成する。ファン及び圧縮機ハウジング２２はファン部１２及び圧縮機部１４を収納し、第１のタービンハウジング２６は第１のタービン部１６を収納し、第２のタービンハウジング２８は第２のタービン部１８を収納する。

ファン部１２は、ファン入口３０、ファンダクト３２、ファン出口３４、及びファンロータ３６を含む。ファン部１２は、典型的には、ラム空気取り入れ口から、または代わりに関連するガスタービンまたは他の航空機構成部品から、ラム空気を吸い込む。空気は、ファン入口３０内に吸い込まれ、ファンダクト３２を通してファン出口３４に伝えられる。ファンロータ３６は、ファン出口３４に隣接するファンダクト３２内に配置され、タイロッド２０に取り付けられ、タイロッド２０と共に回転する。ファンロータ３６は、空気を吸い込み、ファン部１２に引き入れ、空気はエアサイクルマシン１０を通して送られる。

圧縮機部１４は、圧縮機入口４０、圧縮機ダクト４２、圧縮機出口４４、圧縮機ロータ４６、及びディフューザ４８を含む。空気は、圧縮機入口４０内に送られ、圧縮機ダクト４２を通して圧縮機出口４４に伝えられる。圧縮機ロータ４６及びディフューザ４８は、圧縮機ダクト４２内に配置される。圧縮機ロータ４６は、タイロッド２０に取り付けられ、タイロッド２０と共に回転し、圧縮機ダクト４２を通って流れる空気を圧縮する。ディフューザ４８は、圧縮機ロータ４６で圧縮された後に圧縮機空気が通って流れ得る静止構造である。ディフューザ４８を出る空気は、次いで、圧縮機出口４４を通して圧縮機ダクト４２を出ることができる。

第１のタービン部１６は、第１のタービン入口５０、第１のタービンダクト５２、第１のタービン出口５４、及び第１のタービンロータ５６を含む。空気は、第１のタービン入口５０内に送られ、第１のタービンダクト５２を通して第１のタービン出口５４に伝えられる。第１のタービンロータ５６は、第１のタービンダクト５２内に配置され、タイロッド２０に取り付けられ、タイロッド２０と共に回転する。第１のタービンロータ５６は、第１のタービン部１６を通る空気からエネルギーを抽出し、タイロッド２０の回転を駆動することになる。

第２のタービン部１８は、第２のタービン入口６０、第２のタービンダクト６２、第２のタービン出口６４、及び第２のタービンロータ６６を含む。空気は、第２のタービン入口６０内に送られ、第２のタービンダクト６２を通して第２のタービン出口６４に伝えられる。第２のタービンロータ６６は、第２のタービンダクト６２内に配置され、タイロッド２０に取り付けられ、タイロッド２０と共に回転する。第２のタービンロータ６６は、第２のタービン部１８を通る空気からエネルギーを抽出し、タイロッド２０の回転を駆動することになる。

エアサイクルマシン１０は、第１のジャーナル軸受７０、第１の回転軸７２、第２のジャーナル軸受７４、第２の回転軸７６、第１のスラスト軸受７８、及び第２のスラスト軸受８０をさらに含む。第１のジャーナル軸受７０は、ファン部１２内に配置され、ファン及び圧縮機ハウジング２２によって支持される。第１の回転軸７２は、ファンロータ３６と圧縮機ロータ４６との間に延在し、それらと共に回転する。第１の回転軸７２の径方向外表面は、第１のジャーナル軸受７０の径方向内表面に接する。第２のジャーナル軸受７４は、第１のタービン部１６内に配置され、第１のタービンハウジング２６によって支持される。第２の回転軸７６は、第１のタービンロータ５６と第２のタービンロータ６６との間に延在し、それらと共に回転する。第２の回転軸７６の径方向外表面は、第２のジャーナル軸受７４の径方向内表面に接する。第１のスラスト軸受７８は、第１のタービン部１６内に配置され、第１のタービンハウジング２６によって支持され、タイロッド２０及び第２の回転軸７６がファン部１２に対して軸方向に移動するのを防ぐ。第２のスラスト軸受８０は、第２のタービン部１８内に配置され、第１のタービンハウジング２６によって支持され、タイロッド２０及び第２の回転軸７６が第２のタービン部１８に対して軸方向に移動するのを防ぐ。

エアサイクルマシン１０は、図２の矢印によって示される冷却空気流路８２を含む。冷却空気は、冷却空気入口８４において冷却空気流路８２に入り、冷却空気入口８４は、第２のタービン部１８内に、より具体的には、第２のタービン入口６０に隣接して位置付けられる。冷却空気は、次いで、第２のジャーナル軸受７４を通って流れる前に、第１のスラスト軸受７８及び第２のスラスト軸受８０の中を進み、それらの構成部品を冷却する。流路８２は、次いで、タイロッド２０に沿って第１のジャーナル軸受７０まで続き、そこでは、冷却空気が、冷却空気出口８６を出る前に、第１のジャーナル軸受７０を冷却する。冷却空気出口８６は、ファンダクト３２の方へ通じ、それは、次いで、ファン出口３４を通してエアサイクルマシン１０から冷却空気を排出する。冷却空気流路８２の他の構成は、第１のジャーナル軸受７０、第２のジャーナル軸受７４、第１のスラスト軸受７８、第２のスラスト軸受８０、及び他の構成部品を冷却するように、エアサイクルマシン１０内に存在し得る。後述のように、エアサイクルマシン１０は、冷却空気流路８２に沿っての温度センサ８８と、温度センサ８８によって測定されるような、冷却空気流路８２を通って流れる冷却空気の温度に応じて、エアサイクルマシン１０の動作を変更するように構成されたエアサイクルマシン１０に隣接する電子制御装置９０と、を含む。

図３は、１つのタービン部（単一段階のエアサイクルマシン）だけを有するエアサイクルマシン１１０の断面図であり、ファン部１１２、圧縮機部１１４、タービン部１１６、タイロッド１２０、及びハウジング１２２を含む。タイロッド１２０は、中心軸Ｚを中心に回転する。ファン部１１２、圧縮機部１１４、及びタービン部１１６はすべて、タイロッド１２０上に取り付けられる。ファン部１１２は、ファンロータ１３６及びジャーナル軸受１７０を含む。圧縮機部１１４は、圧縮機入口１４０、圧縮機出口１４４、及び圧縮機ロータ１４６を含む。タービン部１１６は、タービン入口１５０、タービン出口１５４、及びタービンロータ１５６を含む。エアサイクルマシン１１０は１つのタービン部１１６だけを有し、冷却空気流路１８２がエアサイクルマシン１１０を通して少し異なる経路を有することを除いて、図３のエアサイクルマシン１１０は、図２のエアサイクルマシン１０と類似して機能する。

エアサイクルマシン１１０は、図３の矢印によって示される冷却空気流路１８２を含む。冷却空気は冷却空気入口１８４において冷却空気流路１８２に入り、それは、タービン部１１６内に位置付けられる。冷却空気は、タービン入口１５０から抽気されるか、または関連するガスタービンもしくは他の航空機構成部品等の別の発生源に由来し得る。冷却空気は、次いで、ジャーナル軸受１７０の中を進み、冷却空気出口１８６を出る前にジャーナル軸受１７０を冷却する。冷却空気出口１８６はファン部１１２内に位置付けられる。冷却空気流路１８２の他の構成は、ジャーナル軸受１７０及び他の構成部品を冷却するように、エアサイクルマシン１１０内に存在し得る。後述のように、エアサイクルマシン１１０は、冷却空気流路１８２に沿っての温度センサ１８８と、温度センサ１８８によって測定されるような、冷却空気流路１８２を通って流れる冷却空気の温度に応じて、エアサイクルマシン１１０の動作を変更するように構成されたエアサイクルマシン１１０に隣接する電子制御装置１９０と、を含む。冷却空気流路１８２は、冷却空気流路１８２を通って流れる冷却空気の量を変化させ、エアサイクルマシン１１０の効率を上げるためにより多くのまたはより少ない冷却容量を提供する、他の構成部品を含み得る。

図４は冷却空気流路の概略である。冷却空気流路２８２は、冷却空気入口２８４、第１のスラスト軸受２７８、第２のスラスト軸受２８０、第２のジャーナル軸受２７４、第１のジャーナル軸受２７０、温度センサ２８８、電子制御装置２９０、及び冷却空気出口２８６を含む。電子制御装置２９０は、ラム空気入口ドア２９２及び制御ユニット２９４と電気的に接続されている。電子制御装置２９０（及び制御ユニット２９４）は、航空機全体を監視及び制御するエンジン制御ユニットまたは全自動デジタルエンジン制御装置（ＦＡＤＥＣ）であり得る、エンジン制御ユニット２９６の一部であるかその内に包含され得る。冷却空気流路２８２は、内部構成部品の冷却を必要とする１つ、２つ、またはそれ以上のタービン部を有するエアサイクルマシンまたは他のエンジン内に取り込まれ得る。

図２及び３に関して簡潔に考察されたように、冷却空気は、乾燥した加圧発生源に、または代わりに関連するガスタービンまたは他の航空機構成部品に接続され得る開口部である冷却空気入口２８４を通して冷却空気流路２８２に入る。冷却空気入口２８４は、冷却空気流路２８２に入る冷却空気が粒子及び不純物を含まないことを確実にするフィルターを有し得るか、または他の何らかのろ過システムが、冷却空気が冷却空気入口２８４に到達する前に冷却空気をろ過するための適切な位置にあり得る。冷却空気入口２８４は、エアサイクルマシンの周囲の様々な配置及び位置に置かれ得るが、冷却空気を冷却空気流路２８２に沿って第１のスラスト軸受２７８及び第２のスラスト軸受２８０に案内するように構成されるべきである。

冷却空気入口２８４の下流にあるのは、第１のスラスト軸受２７８及び第２のスラスト軸受２８０であり、それらは、当業界で既知であり、タイロッドまたは別の軸の軸移動を防ぐ空気軸受であり得る。エアサイクルマシンの動作中、第１のスラスト軸受２７８及び第２のスラスト軸受２８０は、摩擦に起因して高温を経験し得る。この摩擦は、フォイル等の第１のスラスト軸受２７８及び／または第２のスラスト軸受２８０の構成部品に、損傷を受けさせ得る。第１のスラスト軸受２７８及び／または第２のスラスト軸受２８０への損傷は、エアサイクルマシンの効率を下げるか、エアサイクルマシンを故障させて、動作を停止させ得る。したがって、冷却空気流路２８２を通って流れる冷却空気が、第１のスラスト軸受２７８及び第２のスラスト軸受２８０を好適な温度に保つことが重要である。

第１のスラスト軸受２７８及び第２のスラスト軸受２８０の下流にあるのは、順番に、第２のジャーナル軸受２７４及び第１のジャーナル軸受２７０であり、それらは、当業界で既知で、タイロッドまたは別の軸を径方向に支持する空気軸受であり得る。第１のスラスト軸受２７８及び第２のスラスト軸受２８０に類似して、第１のジャーナル軸受２７０及び第２のジャーナル軸受２７４は、タイロッドまたは別の軸と、第１のジャーナル軸受２７０及び第２のジャーナル軸受２７４の構成部品との間の摩擦にそれぞれ起因して、動作中に高温を経験し得る。この摩擦は損傷を引き起こし得、それは、エアサイクルマシンの効率を下げるか、エアサイクルマシンを故障させ、動作を停止させ得る。第１のジャーナル軸受２７０及び第２のジャーナル軸受２７４を好適な温度に保つためには、冷却空気は、軸受を通って流れ、軸受の構成部品の周囲を流れる。エアサイクルマシンがいくつかの構成を有し得る一方、図４は、冷却空気がまず第２のジャーナル軸受２７４を通って、次いで、第１のジャーナル軸受２７０を通って流れる構成を示す。

冷却空気流路２８２に沿って、かつ好ましくは第１のジャーナル軸受２７０の下流（または他の軸受がある場合、最後の軸受の下流）にあるのは、温度センサ２８８である。温度センサ２８８は、冷却空気の温度を測定し、その温度データを電子制御装置２９０に伝達することができる任意のセンサである。温度センサ２８８は、冷却空気流路２８２に沿ってのどこにでも位置し得るが、好ましくは、冷却空気が軸受を冷却するために使用された後、冷却空気温度の正確な読み取りを得るように、冷却空気流路２８２の最下流である軸受の下流に位置し得る。温度センサ２８８は、比較的高い温度を測定することができるべきであり、好ましくは抵抗温度検出器である。

電子制御装置２９０は、温度センサ２８８に電気的に接続され、冷却空気の温度に関する温度データを温度センサ２８８から受信する。電子制御装置２９０は、ラム空気入口ドア２９２、制御ユニット２９４、及び、任意選択的に航空機の他の構成部品に電気的に接続され、命令を送信し、エアサイクルマシンの回転速度を監視するセンサ等のデータを受信する。電子制御装置２９０は、エアサイクルマシン及び温度センサ２８８の近くに局所的に位置付けられるスタンドアロンコンピュータプロセスまたは他の電子構成部品であり得るか、または、エンジン制御ユニットもしくは他の主コンピュータシステムの近くまたは内部に収容され得、これによって、電子制御装置２９０がエアサイクルマシンから分離する（すなわち、温度センサ２８８から分離する）。電子制御装置２９０は、エアサイクルマシンから必要とされる冷却空気の温度及び冷却容量に応じて、どの措置を取るべきかを判断する論理を含む。電子制御装置２９０が取り得る措置は、ラム空気入口ドア２９２を調整／調節し、冷却空気流路２８２を通って流れる冷却空気の温度を上げるかまたは下げ、制御ユニット２９４への命令を通じて、及び／もしくはタービンバイパス弁の使用を通じてエアサイクルマシンの速度を上げるかまたは下げ、ならびに／またはエアサイクルマシンの動作を停止させ得る。本開示に明示的に述べられなかった他の措置が、エアサイクルマシンの動作を変更するために、電子制御装置２９０によって取られてもよい。

電子制御装置２９０は、冷却空気流路２８２を通って流れる冷却空気の温度に関して、温度データを温度センサ２８８から受信する。冷却空気の温度は、冷却空気流路２８２によって冷却されることを意図される軸受の温度を表し、及び／または損傷を受けたまたは正しく作動しない構成部品等のエアサイクルマシンに関する問題を表し得る。冷却空気流路２８２を通って流れる冷却空気の量は、軸受の温度及びエアサイクルマシンの容量に比例し、それで、冷却空気の温度の上昇は、エアサイクルマシンが動作速度を上げたことと、冷却空気流路２８２を通って流れる冷却空気の量が減少したことと、及び／または損傷がエアサイクルマシン内の１つまたは複数の構成部品に起こったことと、を意味し得る。軸受（第１のスラスト軸受２７８、第２のスラスト軸受２８０、第２のジャーナル軸受２７４、及び第１のスラスト軸受２７０）が過熱する及び損傷を受けることを防ぐために、電子制御装置２９０は、上述の措置のうちの１つまたは多くを取り得る。

電子制御装置２９０は、冷却空気入口２８４を通して冷却空気流路２８２内に入る冷却空気の温度を変えるように、ラム空気入口ドア２９２が開くまたは閉じるように命令し得る。冷却のためのより多くの容量がエアサイクルマシンから必要とされるとき、及び／またはエアサイクルマシン内の軸受が所望の温度より上の温度を経験しているとき、ラム空気入口ドア２９２は、開く、または広く開く（既に開いている場合）ように命令され得る。（冷却空気の取り入れが効率を下げるので）エアサイクルマシンからのより多くの効率が所望であるとき、及び／または軸受が所望の温度以下であるとき、ラム空気入口ドア２９２は、部分的または完全に閉じるように命令され得る。

電子制御装置２９０は、タービンバイパス弁を調節すること、動作のためにエアサイクルマシンに提供されたエネルギー量を調節すること、またはエアサイクルマシンの動作速度を上げるまたは下げるための他の手段によって、制御ユニット２９４がエアサイクルマシンの速度を上げるまたは下げる（動作速度を上げるまたは下げる）ように命令し得る。より小さな冷却容量が必要とされるとき、効率を上げることが必要とされるとき（速度を下げることによって軸受にかかる応力が下がり、軸受の温度が下がって冷却空気の必要性が下がるとともに効率が上がる）、軸受が熱くなりすぎて（すなわち、所望の温度より上の温度を経験している）、冷却空気流路２８２を通って流れる冷却空気を増加させることが、冷却の必要性を満たさないとき、もしくは、冷却空気を増加させることが実行可能ではないとき、及び／またはエアサイクルマシン内の１つ以上の構成部品が損傷を受けるとき、エアサイクルマシンの速度は下げられ得る。追加として、電子制御装置２９０は、タービンバイパス弁を直接調節する、さもなければ、制御ユニット２９４または別の機上用コンピュータ制御システムと通信せずに、エアサイクルマシンの速度を上げるまたは下げるように構成され得る。制御ユニット２９４は、エアサイクルマシンを監視及び制御するだけか、選択された数の構成部品を監視及び制御するか、または、エンジン制御ユニットまたは他の主制御システム内に収容される制御システムであり得る。

電子制御装置２９０はまた、制御ユニット２９４がエアサイクルマシンの動作を停止させるように命令し得るか、または電子制御装置２９０は、制御ユニット２９４に命令を伝えることなく、エアサイクルマシンの動作それ自体を停止させ得る。冷却空気の（及び、したがって、軸受の）温度が高温になりすぎるか、冷却空気の温度を減少させるための他の措置が非効率的であるか、またはエアサイクルマシン内の１つ以上の構成部品が損傷を受けていると判断される場合、エアサイクルマシンは完全に停止される必要があり得る。

追加として、電子制御装置２９０は、エンジンヘルスモニタリング及び故障診断等のエアサイクルマシン性能分析における使用のために、温度センサ２８８、制御ユニット２９４、及び／またはエンジン制御ユニット２９６によって電子制御装置２９０に提供される温度データを記録及び記憶し得る。電子制御装置２９０はまた、エアサイクルマシンの回転速度を監視するセンサと通信して、温度データ及び速度データを分析して、システム性能を変えて最大化するように構成され得る。温度データは、冷却空気流路２８２内の軸受が劣化したか、または時間と共に劣化しているかどうかを判断する上で有用であり得、エアサイクルマシンの効率、及びメインテナンスがいつ必要とされるかを正確に判断できる。

第１のジャーナル軸受２７０の下流にあるのは、冷却空気出口２８６であり、それは、冷却空気が冷却空気流路２８２を出て、環境に入ることを可能にする。冷却空気出口２８６は、様々な構成及び位置であり得、冷却空気が任意の抵抗なしに冷却空気流路２８２を出ることを可能にするように構成されるべきである。

温度センサ２８８及び電子制御装置２９０を含む冷却空気流路２８２は、エアサイクルマシンだけでなくエンジン構成部品を冷却する冷却空気を必要とする任意の種類のエンジン内で利用され得る。冷却空気流路２８２の構成及び配向、ならびに冷却空気流路２８２内の構成部品は、様々なエンジンにおける使用のために変更され得る。

上述のように、エアサイクルマシンを冷却するための冷却空気流路２８２は、冷却空気流路２８２を通って流れる冷却空気の温度を測定するための温度センサ２８８と、（図２及び３に関して考察された）エアサイクルマシンが内部に位置付けられる航空機８（図１参照）の冷却空気の温度及び冷却の必要性に応じて、エアサイクルマシンの動作を変更する電子制御装置２９０と、（いくつかある構成部品の中で特に）を含む。冷却空気の高温は、エアサイクルマシンに関する問題を意味し得るが、多くの場合、動作を停止させて、エアサイクルマシンを分解することなく、問題の原因を判断することは難しい。問題が検出される場合（過熱している軸受等）、電子制御装置２９０は、エアサイクルマシンの容量を上げるか、エアサイクルマシンの効率を上げるか、またはエアサイクルマシンへの損傷を最小化するように、エアサイクルマシンの動作を変更することができる。電子制御装置２９０は、ラム空気入口ドア２９２を調整して、エアサイクルマシンの冷却空気入口２８４に入る空気の温度を減少させるか、または１つもしくは複数の弁を調節して、エアサイクルマシンの回転速度を遅らせ、軸受への負荷を減少させることができる。電子制御装置２９０はまた、タービンバイパス弁または他の手段の使用を通じて、エアサイクルマシンの速度を上げるまたは下げるか、あるいはエアサイクルマシンの動作を停止させて、軸受または他の構成部品への損傷を避けることができる。継続動作が非効率的であり、さらなる損傷を引き起こすほどエアサイクルマシンが損傷を受けていることを、温度データが明らかにする場合、電子制御装置２９０はエアサイクルマシンの動作を停止させ得る。電子制御装置２９０は、軸受が過熱するのを防ぎ、エアサイクルマシンの効率を上げるための措置を取る。
可能な実施形態の考察
以下は、本発明の可能な実施形態の非排他的記述である。

前段落のシステムは、追加として及び／または代わりに、以下の特徴、構成、及び／または追加の構成部品のうちの任意の１つ以上を任意選択的に含み得る。

電子制御装置は、少なくとも１つの弁を調節して、エアサイクルマシンを通って流れる空気の量を変更するように構成される。

電子制御装置は、ラム空気入口ドアを調節して、入口を通って流れる空気の量を変化させるように構成される。

電子制御装置は、エアサイクルマシンの速度を上げるまたは下げるように構成される。

温度データが、冷却空気の温度が所望の温度よりも高いことを示すとき、電子制御装置は、エアサイクルマシンを停止させるように構成される。

少なくとも１つの軸受はスラスト軸受及びジャーナル軸受を含む。

電子制御装置は、エアサイクルマシン性能分析における使用のために、温度データを収集及び記憶するように構成される。

温度センサは抵抗温度検出器である。

電子制御装置は、温度センサに隣接して位置付けられる。

電子制御装置は、エンジン制御ユニット内に包含される。

前段落の方法は、追加として及び／または代わりに、以下の特徴、構成、及び／または追加の構成部品のうちの任意の１つ以上を任意選択的に含み得る。

冷却空気の温度が所望の温度よりも高いまたは低いとき、弁を調節して、エアサイクルマシンを通って流れる空気の量を変化させるステップ。

入口を通って流れる空気の量を調節するステップは、ラム空気入口ドアを調整して、入口を通って流れる空気の量を調節することをさらに含む。

電子制御装置によってエアサイクルマシンの動作を変更するステップは、エアサイクルマシンの速度を上げるまたは下げることをさらに含む。

電子制御装置によってエアサイクルマシンの動作を変更するステップは、冷却空気の温度が所望の温度よりも高いとき、エアサイクルマシンを停止させることをさらに含む。

電子制御装置は、少なくとも１つの弁を調節して、エンジンを通って流れる空気の量を変更するように構成される。

電子制御装置は、冷却空気の温度に応じて入口を通って流れる空気の量を変化させるように、ラム空気入口ドアが開くまたは閉じるように命令する。

電子制御装置は、冷却空気の温度に応じて、エンジンの速度を上げるまたは下げる。

冷却空気の温度が所望の温度よりも高いとき、電子制御装置はエンジンを停止させる。

「実質的に」、「本質的に」、「概して」、「約」等の本明細書で使用された任意の相対用語または程度の用語は、本明細書で明示的に述べられた任意の適用可能な定義または制限に従って、かつそれらを条件として解釈されるべきである。すべての実例において、本明細書で使用された任意の相対用語または程度の用語は、通常の製造公差の変化、付随調整の変化、熱の、回転の、または振動の動作条件によって引き起こされる調整または形状の変化等を包含する等、概して、任意の関連する開示された実施形態、ならびに、本開示全体を鑑みれば当業者によって理解されるであろうそのような範囲または変化を包含するように解釈されるべきである。

本発明が例示的実施形態（複数可）を参照して説明された一方、様々な修正が行われ得、同等物が、本発明の範囲を逸脱せずに、本発明の要素と置き換えられ得ることが当業者によって理解されるだろう。加えて、多くの修正が行われて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合し得る。したがって、本発明が開示された特定の実施形態（複数可）に限定されないが、本発明が添付の特許請求の範囲に収まるすべての実施形態を含むことになることが意図される。

Claims

エアサイクルマシン内の少なくとも１つの軸受の温度を管理するためのシステムであって、
冷却空気が前記エアサイクルマシンに入ることを可能にするための入口と、
前記入口の下流にあり、かつ前記入口と流体的に連通している少なくとも１つの軸受と、
前記少なくとも１つの軸受の下流にあり、かつ前記少なくとも１つの軸受と流体的に連通している出口と、
前記入口と前記出口との間の地点における温度センサと、
前記温度センサに電気的に接続され、かつ前記温度センサから温度データを受信する電子制御装置であって、前記温度データに応じて前記エアサイクルマシンの動作を変更するように構成される、電子制御装置と、を備える、システム。
前記電子制御装置が、少なくとも１つの弁を調節して、前記エアサイクルマシンを通って流れる空気の量を変更するように構成される、請求項１に記載のシステム。
前記電子制御装置が、ラム空気入口ドアを調節して、前記入口を通って流れる空気の量を変化させるように構成される、請求項２に記載のシステム。
前記電子制御装置が、前記エアサイクルマシンの速度を上げるまたは下げるように構成される、請求項１に記載のシステム。
前記温度データが、前記冷却空気の温度が所望の温度よりも高いことを示すとき、前記電子制御装置が、前記エアサイクルマシンを停止させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
前記少なくとも１つの軸受がスラスト軸受及びジャーナル軸受を含む、請求項１に記載のシステム。
前記電子制御装置が、エアサイクルマシン性能分析における使用のために、前記温度データを収集及び記憶するように構成される、請求項１に記載のシステム。
前記温度センサが抵抗温度検出器である、請求項１に記載のシステム。
前記電子制御装置が、前記温度センサに隣接して位置付けられる、請求項１に記載のシステム。
前記電子制御装置が、エンジン制御ユニット内に包含される、請求項１に記載のシステム。
エアサイクルマシン内の少なくとも１つの軸受の温度を管理するための方法であって、
エアサイクルマシン内の冷却流路に冷却空気を取り入れることと、
前記少なくとも１つの軸受の隣接に冷却空気を導くことと、
出口を通して前記冷却流路から冷却空気を排出することと、
前記出口を通って流れる冷却空気の温度を測定することと、
前記冷却空気の温度に応じて、電子制御装置によって前記エアサイクルマシンの動作を変更することと、を含む、方法。
前記電子制御装置によって前記エアサイクルマシンの動作を変更するステップが、
前記冷却空気の温度が所望の温度よりも高いまたは低いとき、弁を調節して、前記エアサイクルマシンを通って流れる空気の量を変化させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
前記電子制御装置によって前記エアサイクルマシンの動作を変更するステップが、
ラム空気入口ドアを調整して、前記入口を通って流れる空気の温度を調節することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
前記電子制御装置によって前記エアサイクルマシンの動作を変更するステップが、
前記エアサイクルマシンの速度を上げるまたは下げることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
前記電子制御装置によって前記エアサイクルマシンの動作を変更するステップが、
前記冷却空気の温度が所望の温度よりも高いとき、前記エアサイクルマシンを停止させることをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
エンジン内の軸受の温度を管理するためのシステムであって、
入口と、
前記入口の下流にある軸受と、
前記軸受の下流にある出口と、
前記出口に隣接する温度センサと、
前記温度センサに電気的に接続された電子制御装置であって、システムを通って流れる冷却空気の温度に応じて、前記エンジンの動作を変更する、電子制御装置と、を備える、システム。
前記電子制御装置が、少なくとも１つの弁を調節して、前記エンジンを通って流れる空気の量を変更するように構成される、請求項１６に記載のシステム。
前記電子制御装置が、前記冷却空気の温度に応じて前記入口を通って流れる空気の温度を変化させるように、ラム空気入口ドアが開くまたは閉じるように命令する、請求項１７に記載のシステム。
前記電子制御装置が、前記冷却空気の温度に応じて、前記エンジンの速度を上げるまたは下げる、請求項１６に記載のシステム。
前記冷却空気の温度が所望の温度よりも高いとき、前記電子制御装置が前記エンジンを停止させる、請求項１６に記載のシステム。