JP2022157295A - 冷却システム - Google Patents
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Abstract
【課題】簡素で軽い冷却システムを提供する。【解決手段】航空機10の揚力と推力の少なくとも一方を発生させるロータ(VTOLロータ20、クルーズロータ22)と、ロータを回転させる複数の電気コンポーネントからなるコンポーネント群24と、コンポーネント群24を冷却する冷却回路62と、を備える冷却システム60であって、複数のロータに対応する複数の前記コンポーネント群24を有し、複数のコンポーネント群24は、同じ冷却回路62で冷却される。【選択図】図9
Description
本発明は、航空機のロータを回転させるための電気コンポーネントを冷却する冷却システムに関する。
特許文献1には、電動垂直離着陸機(eVTOL機)と称される航空機が示される。この航空機は、複数の離着陸用ロータ(VTOLロータという)と、複数の巡航用ロータ(クルーズロータという)と、を備える。各ロータは、電動モータに接続される。電動モータは、駆動回路(インバータ等)を介して電源に接続される。電動モータ及び駆動回路は、電力の供給に伴い発熱する。特許文献1には、電動モータの冷却を空冷で行うことが開示される。また、特許文献1には、システムの簡素化且つ軽量化という点で、空冷が液冷よりも優れることが開示される。
特許文献1には、電動モータの駆動回路を冷却するための構成が開示されていない。また、液冷の電動モータは、空冷の電動モータよりも出力密度が高い。このため、高出力が要求される場合は、液冷の電動モータが望ましい。また、空冷は、液冷と比較して冷却能力が劣るため、電動モータや駆動回路等の電気コンポーネントを十分に冷却することができない可能性がある。このため、電気コンポーネントを十分に冷却するためには液冷が望ましい。
しかし、特許文献1で開示されるように、液冷には複雑且つ重いといった問題がある。例えば、1つのロータに対応して設けられる電動モータ及び駆動回路に対して1つの冷却回路を設けると、ロータの数に対応した配管や部品(ラジエータ、ポンプ等)が必要になり、冷却システム全体が複雑且つ重くなる。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、簡素で軽い冷却システムを提供することを目的とする。
本発明の態様は、
航空機の揚力と推力の少なくとも一方を発生させるロータと、
前記ロータを回転させる複数の電気コンポーネントからなるコンポーネント群と、
複数の前記電気コンポーネントを冷却する冷却回路と、
を備える冷却システムであって、
複数の前記ロータに対応する複数の前記コンポーネント群を有し、
複数の前記コンポーネント群は、同じ前記冷却回路で冷却される。
航空機の揚力と推力の少なくとも一方を発生させるロータと、
前記ロータを回転させる複数の電気コンポーネントからなるコンポーネント群と、
複数の前記電気コンポーネントを冷却する冷却回路と、
を備える冷却システムであって、
複数の前記ロータに対応する複数の前記コンポーネント群を有し、
複数の前記コンポーネント群は、同じ前記冷却回路で冷却される。
本発明によれば、航空機に設けられる冷却システムが簡素になり且つ軽くなる。
以下、本発明に係る冷却システムについて、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
[1 航空機10の構成]
図1を用いて航空機10の構成を説明する。本実施形態では、航空機10として、駆動源を電動モータ26(図2)とするロータで揚力及び推力を発生させる電動垂直離着陸機(eVTOL機)を想定する。更に、本実施形態では、航空機10として、ハイブリッド航空機を想定する。ハイブリッド航空機は、バッテリ32(図2)から供給される電力で電動モータ26を動作させることができ、モータジェネレータ42(図3)から供給される電力で電動モータ26を動作させることができる。また、ハイブリッド航空機は、バッテリ32を充電することができる。
図1を用いて航空機10の構成を説明する。本実施形態では、航空機10として、駆動源を電動モータ26(図2)とするロータで揚力及び推力を発生させる電動垂直離着陸機(eVTOL機)を想定する。更に、本実施形態では、航空機10として、ハイブリッド航空機を想定する。ハイブリッド航空機は、バッテリ32(図2)から供給される電力で電動モータ26を動作させることができ、モータジェネレータ42(図3)から供給される電力で電動モータ26を動作させることができる。また、ハイブリッド航空機は、バッテリ32を充電することができる。
航空機10は、胴体12と、前翼14と、後翼16と、2つのブーム18と、8つのVTOLロータ20と、2つのクルーズロータ22と、を備える。
前翼14は、胴体12の前部に接続され、航空機10が前方へ移動するときに揚力を発生させるように構成される。後翼16は、胴体12の後部に接続され、航空機10が前方へ移動するときに揚力を発生させるように構成される。
2つのブーム18は、胴体12の右方に配置される右側のブーム18Rと、胴体12の左方に配置される左側のブーム18Lと、からなる。2つのブーム18は、前翼14及び後翼16に接続され、前翼14及び後翼16を介して胴体12に接続される。ブーム18R及びブーム18Lは、ともに4つのVTOLロータ20を支持する。
VTOLロータ20は、航空機10の垂直離陸時、垂直離陸から巡航への移行時、巡航から垂直着陸への移行時、垂直着陸時、及び、停止飛行時に使用される。VTOLロータ20の回転軸は上下方向と平行になるように配置される。VTOLロータ20は、回転軸を中心にして回転して揚力を発生させる。
8つのVTOLロータ20は、胴体12の右方に配置される4つのVTOLロータ20Ra~20Rdと、胴体12の左方に配置される4つのVTOLロータ20La~20Ldと、からなる。右側のVTOLロータ20Ra~20Rdは、ブーム18Rによって支持される。右側のVTOLロータ20Ra~20Rdは、前から後に向かってVTOLロータ20Ra、VTOLロータ20Rb、VTOLロータ20Rc、VTOLロータ20Rdの順で配置される。左側のVTOLロータ20La~20Ldは、ブーム18Lによって支持される。左側のVTOLロータ20La~20Ldは、前から後に向かってVTOLロータ20La、VTOLロータ20Lb、VTOLロータ20Lc、VTOLロータ20Ldの順で配置される。右側のVTOLロータ20Ra~20Rdと左側のVTOLロータ20La~20Ldは、胴体12の中心軸線Aを含む垂直平面を中心にして左右対称に配置される。なお、右側のVTOLロータ20Ra~20Rdと左側のVTOLロータ20La~20Ldは、機体の重心Gに対して点対称になるように配置されていても良い。
クルーズロータ22は、航空機10の巡航時、垂直離陸から巡航への移行時、及び、巡航から垂直着陸への移行時に使用される。クルーズロータ22の回転軸は前後方向と平行になるように配置される。クルーズロータ22は、回転軸を中心にして回転して推力を発生させる。
2つのクルーズロータ22は、胴体12の右側に配置されるクルーズロータ22Rと、胴体12の左側に配置されるクルーズロータ22Lと、からなる。2つのクルーズロータ22は、胴体12によって支持される。2つのクルーズロータ22は、胴体12の中心軸線Aを含む垂直平面を中心にして左右対称に配置される。
航空機10は、VTOLロータ20及びクルーズロータ22を回転させるための駆動機構(不図示)及び電力供給システム23(図2及び図3)を有する。また、航空機10は、電力供給システム23を構成する各々の電気コンポーネントを冷却するための冷却システム60(図9)を有する。
[2 電力供給システム23の構成]
図2及び図3を用いて電力供給システム23の構成を説明する。図2で示されるように、各々のVTOLロータ20に対しては、1組のコンポーネント群24が設けられる。各々のクルーズロータ22に対しては、2組のコンポーネント群24が設けられる。図2及び図3で示される電力供給システム23は、12組のコンポーネント群24を有する。また、この電力供給システム23は、3組のコンポーネント群24と1つのバッテリ32を1グループとする4つのグループ(第1グループG1~第4グループG4)を有する。各々のコンポーネント群24は、複数の電気コンポーネント、ここでは電動モータ26と、インバータ28(INV)と、第1平滑コンデンサ30と、を含む。電動モータ26は、インバータ28と第1平滑コンデンサ30を介してバッテリ32に接続される。
図2及び図3を用いて電力供給システム23の構成を説明する。図2で示されるように、各々のVTOLロータ20に対しては、1組のコンポーネント群24が設けられる。各々のクルーズロータ22に対しては、2組のコンポーネント群24が設けられる。図2及び図3で示される電力供給システム23は、12組のコンポーネント群24を有する。また、この電力供給システム23は、3組のコンポーネント群24と1つのバッテリ32を1グループとする4つのグループ(第1グループG1~第4グループG4)を有する。各々のコンポーネント群24は、複数の電気コンポーネント、ここでは電動モータ26と、インバータ28(INV)と、第1平滑コンデンサ30と、を含む。電動モータ26は、インバータ28と第1平滑コンデンサ30を介してバッテリ32に接続される。
電動モータ26は、三相モータである。電動モータ26の出力軸は、対応するロータ(VTOLロータ20又はクルーズロータ22)の回転軸に連結される。インバータ28は、IGBT等の複数のスイッチング素子を有する。インバータ28の一次側端子は、第1平滑コンデンサ30及びバッテリ32に接続される。インバータ28の二次側端子は、電動モータ26に接続される。インバータ28は、一次側端子に入力された直流の電力を三相交流の電力に変換して二次側端子から出力する。以上の構成により、各々の電動モータ26は、バッテリ32から供給される電力によって動作する。
図3で示されるように、インバータ28の一次側端子、第1平滑コンデンサ30及び各々のバッテリ32(32a~32d)は、スイッチ36と、第2平滑コンデンサ38と、パワーコントロールユニット40(PCU40)を介してモータジェネレータ42に接続される。
モータジェネレータ42は、三相モータとして機能するとともに、三相発電機としても機能する。モータジェネレータ42の回転軸は、エンジン44(ENG)の出力軸に連結される。PCU40は、インバータ回路を有する。PCU40の一次側端子は、モータジェネレータ42に接続される。PCU40の二次側端子は、第2平滑コンデンサ38に接続される。更にPCU40の二次側端子は、スイッチ36を介してバッテリ32及びインバータ28の一次側端子に接続される。PCU40は、一次側端子に入力された三相交流の電力をインバータ回路で直流電力に変換して二次側端子から出力する。また、PCU40は、二次側端子に入力された直流の電力をインバータ回路で三相交流の電力に変換して一次側端子から出力する。スイッチ36は、IGBT等のスイッチング素子とダイオードとで構成される。スイッチ36は、PCU40側からバッテリ32側への電力の供給を常時許容し、バッテリ32側からPCU40側への電力の供給をオン操作時に許容するように配置される。以上の構成により、モータジェネレータ42は、発電した電力をバッテリ32及びインバータ28に出力し得る。また、モータジェネレータ42は、スイッチ36がオンの場合に、バッテリ32から供給される電力によって動作して、エンジン44を起動し得る。エンジン44としては、レシプロエンジン及びガスタービンエンジン等の周知の内燃機関を使用可能である。なお、PCU40は、DC/DCコンバータ回路を有していても良い。
なお、図2及び図3は、電力供給システム23を簡略化して示している。電力供給システム23は、他の電気コンポーネントも含んでいる。図示されない電気コンポーネントとしては、例えば、電動モータ26以外の電気的負荷、抵抗、コイル、コンデンサ、各種センサ類、ヒューズ、リレー、ブレーカ等がある。
図4に示されるように、航空機10には、コントローラ48が設けられる。コントローラ48は、例えば、CPU等のプロセッサ、又は、ASIC、FPGA等の集積回路によって構成される。例えば、プロセッサはメモリに記憶されるプログラムを実行することによって各種機能を実現する。コントローラ48は、各々のインバータ28のスイッチング素子と、各々のスイッチ36のスイッチング素子と、パワーコントロールユニット40のスイッチング素子に制御信号を出力し、各々のスイッチング素子の動作を制御する。
[3 電力供給システム23の動作]
図2及び図3を用いて電力供給システム23の動作を説明する。航空機10の始動時、コントローラ48は、乗員の操作に応じて、少なくとも1つのスイッチ36をオンにするとともに、PCU40の各々のスイッチング素子の動作を制御する。すると、少なくとも1つのバッテリ32(32a~32d)からモータジェネレータ42にPCU40を介して電力が供給される。このとき、PCU40は、バッテリ32から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ42に出力する。電力が供給されることによってモータジェネレータ42は動作し、エンジン44を起動する。
図2及び図3を用いて電力供給システム23の動作を説明する。航空機10の始動時、コントローラ48は、乗員の操作に応じて、少なくとも1つのスイッチ36をオンにするとともに、PCU40の各々のスイッチング素子の動作を制御する。すると、少なくとも1つのバッテリ32(32a~32d)からモータジェネレータ42にPCU40を介して電力が供給される。このとき、PCU40は、バッテリ32から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ42に出力する。電力が供給されることによってモータジェネレータ42は動作し、エンジン44を起動する。
エンジン44の起動後、エンジン44の動作によってモータジェネレータ42は発電する。この状態で、モータジェネレータ42から各々のグループのバッテリ32及びコンポーネント群24にPCU40を介して電力が供給され得る。このとき、PCU40は、モータジェネレータ42が発電する交流電力を直流電力に変換して各々のバッテリ32及びコンポーネント群24に出力する。インバータ28は、PCU40から出力される直流電力又はバッテリ32から供給される直流電力を交流電力に変換して電動モータ26に出力する。電力が供給されることによって電動モータ26は動作し、ロータ(VTOLロータ20又はクルーズロータ22)は回転する。
バッテリ32の電力で電動モータ26を回転させる場合、基本的には各々のスイッチ36のスイッチング素子はオフにされている。このため、1つのグループのバッテリ32から他のグループのコンポーネント群24に電力が供給されることはない。しかし、スイッチ36のスイッチング素子をオンにして、1つのグループのバッテリ32から他のグループのコンポーネント群24に電力を供給することも可能である。
[4 コンポーネント群24とバッテリ32のグループ分けの一例]
図2及び図3で示されるように、電力供給システム23において、複数のコンポーネント群24と複数のバッテリ32は、3つのコンポーネント群24と1つのバッテリ32とを含む4つのグループ(第1グループG1~第4グループG4)にグループ分けされている。同一グループ内の複数のコンポーネント群24は、同一グループ内の1つのバッテリ32から電力を供給される。なお、ここでいう1つのバッテリ32は、1つのバッテリモジュール、又は、複数のバッテリモジュールから構成される。各々のグループのバッテリ32は、他のグループのバッテリ32から独立している。
図2及び図3で示されるように、電力供給システム23において、複数のコンポーネント群24と複数のバッテリ32は、3つのコンポーネント群24と1つのバッテリ32とを含む4つのグループ(第1グループG1~第4グループG4)にグループ分けされている。同一グループ内の複数のコンポーネント群24は、同一グループ内の1つのバッテリ32から電力を供給される。なお、ここでいう1つのバッテリ32は、1つのバッテリモジュール、又は、複数のバッテリモジュールから構成される。各々のグループのバッテリ32は、他のグループのバッテリ32から独立している。
第1グループG1は、VTOLロータ20Raに対応するコンポーネント群24Raと、VTOLロータ20Ldに対応するコンポーネント群24Ldと、クルーズロータ22Rに対応するコンポーネント群24R1と、バッテリ32aと、を含む。第1グループG1の各々の電気コンポーネントは、配線34aで接続される。
第2グループG2は、VTOLロータ20Laに対応するコンポーネント群24Laと、VTOLロータ20Rdに対応するコンポーネント群24Rdと、クルーズロータ22Lに対応するコンポーネント群24L1と、バッテリ32bと、を含む。第2グループG2の各々の電気コンポーネントは、配線34bで接続される。
第3グループG3は、VTOLロータ20Rbに対応するコンポーネント群24Rbと、VTOLロータ20Lcに対応するコンポーネント群24Lcと、クルーズロータ22Rに対応するコンポーネント群24R2と、バッテリ32cと、を含む。第3グループG3の各々の電気コンポーネントは、配線34cで接続される。
第4グループG4は、VTOLロータ20Lbに対応するコンポーネント群24Lbと、VTOLロータ20Rcに対応するコンポーネント群24Rcと、クルーズロータ22Lに対応するコンポーネント群24L2と、バッテリ32dと、を含む。第4グループG4の各々の電気コンポーネントは、配線34dで接続される。
冗長化のために、コンポーネント群24R1の電動モータ26と、コンポーネント群24R2の電動モータ26は、同一のクルーズロータ22Rに接続される。通常は、コンポーネント群24R1、24R2が共にクルーズロータ22Rを回転させるために使用される。そして、一方のコンポーネント群24が故障した場合に、他方のコンポーネント群24がクルーズロータ22Rを回転させるために使用される。同様に、コンポーネント群24L1の電動モータ26と、コンポーネント群24L2の電動モータ26は、同一のクルーズロータ22Lに接続される。
[4.1 グループ分けの理由(1)]
バッテリ32の削減という観点では、1つのバッテリ32を全てのコンポーネント群24で共用することが考えられる。しかし、この場合は、大容量のバッテリ32が必要となる等、他の問題が発生する。このため、バッテリ32をある程度分けた方が好ましい。更に、コンポーネント群24とバッテリ32を効率的に組み合わせることが好ましい。本実施形態では、次の理由から複数のコンポーネント群24と複数のバッテリ32とが4つのグループ(第1グループG1~第4グループG4)に分けられている。
バッテリ32の削減という観点では、1つのバッテリ32を全てのコンポーネント群24で共用することが考えられる。しかし、この場合は、大容量のバッテリ32が必要となる等、他の問題が発生する。このため、バッテリ32をある程度分けた方が好ましい。更に、コンポーネント群24とバッテリ32を効率的に組み合わせることが好ましい。本実施形態では、次の理由から複数のコンポーネント群24と複数のバッテリ32とが4つのグループ(第1グループG1~第4グループG4)に分けられている。
図1で示されるように、本実施形態においては、重心Gを中心にして互いに対称となる位置に配置される2つのVTOLロータ20は、互いに回転方向が逆である。例えば、右側のVTOLロータ20Raの回転方向はR1である。この回転方向は、VTOLロータ20Raと対をなす左側のVTOLロータ20Ldの回転方向(R2)と逆である。また、左側のVTOLロータ20Laの回転方向はR2である。この回転方向は、VTOLロータ20Laと対をなす右側のVTOLロータ20Rdの回転方向(R1)と逆である。また、右側のVTOLロータ20Rbの回転方向はR2である。この回転方向は、VTOLロータ20Rbと対をなす左側のVTOLロータ20Lcの回転方向(R1)と逆である。また、左側のVTOLロータ20Lbの回転方向はR1である。この回転方向は、VTOLロータ20Lbと対をなす右側のVTOLロータ20Rcの回転方向(R2)と逆である。
VTOLロータ20が回転すると、ロータブレードによって推力及び反力(トルク反力)が生成される。上記のように、対をなす2つのVTOLロータ20を互いに逆方向に回転させることで、機体に発生する反力を打ち消すことができる。
例えば、1つのVTOLロータ20に関連する電気系統又は機械系統が故障すると、そのVTOLロータ20は停止する。この場合、停止したVTOLロータ20と対をなす他のVTOLロータ20を回転させたままにすると、他のVTOLロータ20が発生させる反力が打ち消されずに機体に作用する。すると、機体にヨーモーメントが発生する。また、停止したVTOLロータ20と対をなす他のVTOLロータ20を回転させたままにすると、左右のVTOLロータ20の推力のバランスが崩れる。すると、機体にロールモーメントとピッチングモーメントが発生する。このような事態を避けるために、対をなす一方のVTOLロータ20が故障等で停止した場合は、他方のVTOLロータ20を停止させる必要がある。このようにすることで、反力(トルク反力)のバランスが崩れることに起因するヨーモーメント、及び、推力のバランスが崩れることに起因するロールモーメントとピッチングモーメントを抑制することができる。
このようなことから、複数のコンポーネント群24でバッテリ32を共用する場合には、対をなす2つのVTOLロータ20に対応する2つのコンポーネント群24でバッテリ32を共用することが効率的である。従って、本実施形態では、対をなす2つのVTOLロータ20に対応する2つのコンポーネント群24と、1つのバッテリ32と、が同一グループにまとめられている。
なお、互いに反力を打ち消し合う2つのVTOLロータ20は、上記例とは別の組み合わせであっても良い。例えば、VTOLロータ20RaとVTOLロータ20Laのように、左右に隣り合う2つのVTOLロータ20が対をなしていても良い。また、VTOLロータ20RaとVTOLロータ20Rcのように、1つのVTOLロータ20を挟んで前後に並ぶ2つのVTOLロータ20が対をなしていても良い。他に、回転方向が互いに逆方向となる2つのVTOLロータ20が対をなしていても良い。なお、上記思想に基づいて、図1で示されるVTOLロータ20以外のロータに対しても、各ロータの回転方向を設定することによって、対となるロータの組み合わせを設定することが可能である。
[4.2 グループ分けの理由(2)]
図5で示される横軸は、航空機10の飛行時間[s]である。図5で示される縦軸は、バッテリ32又はモータジェネレータ42からインバータ28に入力される電力[W]及び気液温度当たりの放熱量[W/K]である。気液温度当たりの放熱量というのは、放熱量/(冷媒温度-外気温度)で定義される。また、気液温度当たりの放熱量は、インバータ28(と電動モータ26)の発熱量[W]と相関関係がある。気液温度当たりの放熱量及びインバータ28(と電動モータ26)の発熱量[W]の推移は、後述する第4推移56と同様の特徴を持ちうる。
図5で示される横軸は、航空機10の飛行時間[s]である。図5で示される縦軸は、バッテリ32又はモータジェネレータ42からインバータ28に入力される電力[W]及び気液温度当たりの放熱量[W/K]である。気液温度当たりの放熱量というのは、放熱量/(冷媒温度-外気温度)で定義される。また、気液温度当たりの放熱量は、インバータ28(と電動モータ26)の発熱量[W]と相関関係がある。気液温度当たりの放熱量及びインバータ28(と電動モータ26)の発熱量[W]の推移は、後述する第4推移56と同様の特徴を持ちうる。
図5では3つの電力と1つの熱抵抗の時間経過に伴う変化が第1推移50~第4推移56として示される。第1推移50は、2つのVTOLロータ20に対応する2つのインバータ28の入力電力の推移を示す。2つのVTOLロータ20というのは、対をなす2つのVTOLロータ20である(上記[4.1]参照)。第2推移52は、1つのクルーズロータ22に対応する1つのインバータ28の入力電力の推移を示す。第3推移54は、第1推移50の入力電力と第2推移52の入力電力の合計値の推移を示す。第4推移56は、第3推移54の電力を気液温度当たりの放熱量(発熱量)に換算した値の推移を示す。
時点t1~時点t2の飛行状態は垂直離陸である。この時間帯では、基本的に、VTOLロータ20が使用され、クルーズロータ22は使用されない。このため、第1推移50で示されるように、VTOLロータ20に対応するインバータ28の入力電力は大きい。一方、第2推移52で示されるように、クルーズロータ22に対応するインバータ28の入力電力は小さい。
時点t2~時点t3の飛行状態は垂直離陸から巡航への移行である。この時間帯では、基本的に、VTOLロータ20の使用率が徐々に減らされ、クルーズロータ22の使用率が徐々に増やされる。このため、第1推移50で示されるように、VTOLロータ20に対応するインバータ28の入力電力は徐々に小さくなる。一方、第2推移52で示されるように、クルーズロータ22に対応するインバータ28の入力電力は徐々に大きくなる。
時点t3以降の飛行状態は巡航である。この時間帯では、基本的に、クルーズロータ22が使用され、VTOLロータ20は使用されないか又は若干使用される程度である。このため、第2推移52で示されるように、クルーズロータ22に対応するインバータ28の入力電力は大きい。一方、第1推移50で示されるように、VTOLロータ20に対応するインバータ28の入力電力は小さい。
なお、冷却システム60の性能は、冷媒の液温と外気温度との差に比例する。航空機10の高度が高くなるにつれて外気温度が低くなるため、冷却システム60の冷却能力は高くなる。つまり、冷却システム60の冷却能力は、時点t1よりも時点t2及びそれ以降の方が高くなり得る。
なお、図6で示されるように、垂直離陸時に必要な揚力は、VTOLロータ20の回転によって得られる(ロータリフト)。一方、垂直離陸から巡航への移行時に必要な揚力は、VTOLロータ20の回転によって得られるとともに、翼(前翼14及び後翼16)によって得られる。翼によって得られる揚力(ウイングリフト)は、移動速度の増加に伴い大きくなる。巡航時に必要な揚力は、翼によって得られる。VTOLロータ20の回転で揚力を発生させる垂直離陸時(及び垂直着陸時)に、VTOLロータ20に対応するインバータ28の入力電力は大きい。一方、翼で揚力を発生させる巡航時に、VTOLロータ20に対応するインバータ28の入力電力は比較的小さい。
航空機10の離陸から巡航までの間(時点t1~時点t3)及び巡航している間(時点t3以降)、第3推移54の最大値は、第1推移50の最大値及び第2推移52の最大値と大きな差はない。つまり、1つのバッテリ32を、2つのVTOLロータ20に対応する2つのコンポーネント群24と、1つのクルーズロータ22に対応する1つのコンポーネント群24と、で共用することができる。こうしたことから、本実施形態では、対をなす2つのVTOLロータ20に対応する2つのコンポーネント群24と、1つのクルーズロータ22に対応する1つのコンポーネント群24と、1つのバッテリ32と、が同一グループにまとめられている。
[4.3 クルーズロータ22のコンポーネント群24の組み合わせ方]
各グループは、対をなす2つのVTOLロータ20に対応する2つのコンポーネント群24と、1つのクルーズロータ22に対応するコンポーネント群24と、の組み合わせによって構成される。クルーズロータ22は、左右に1つずつ設けられている。各グループにおいて、クルーズロータ22Rに対応するコンポーネント群24R1、24R2と、クルーズロータ22Lに対応するコンポーネント群24L1、24L2のいずれを組み合わせるかは、次の考え方で決められている。
各グループは、対をなす2つのVTOLロータ20に対応する2つのコンポーネント群24と、1つのクルーズロータ22に対応するコンポーネント群24と、の組み合わせによって構成される。クルーズロータ22は、左右に1つずつ設けられている。各グループにおいて、クルーズロータ22Rに対応するコンポーネント群24R1、24R2と、クルーズロータ22Lに対応するコンポーネント群24L1、24L2のいずれを組み合わせるかは、次の考え方で決められている。
対をなす2つのVTOLロータ20のうち、一方のVTOLロータ20から右側のクルーズロータ22Rまでの長さと、他方のVTOLロータ20から右側のクルーズロータ22Rまでの長さと、の差をD1とする。また、一方のVTOLロータ20から左側のクルーズロータ22Lまでの長さと、他方のVTOLロータ20から左側のクルーズロータ22Lまでの長さと、の差をD2とする。各グループでは、差が小さくなる組み合わせが採用されている。
例えば、第1グループG1で説明する。VTOLロータ20Raから右側のクルーズロータ22Rまでの長さと、VTOLロータ20Ldから右側のクルーズロータ22Rまでの長さと、の差をD1とする。一方、VTOLロータ20Raから左側のクルーズロータ22Lまでの長さと、VTOLロータ20Ldから左側のクルーズロータ22Lまでの長さと、の差をD2とする。D1はD2よりも小さい。従って、第1グループG1は、コンポーネント群24Raと、コンポーネント群24Ldと、コンポーネント群24R1と、の組み合わせによって構成される。他のグループも同じである。このようにすることで、同一グループ内で2つのコンポーネント群24の距離の偏りが少なくなる。
[4.4 バッテリ32の位置]
バッテリ32は、配線34の長さが最小となるように配置される。例えば第1グループG1で説明する。バッテリ32aから一方のVTOLロータ20Raを回転させる電動モータ26までの配線34aの長さをL1とする。バッテリ32aから他方のVTOLロータ20Ldを回転させる電動モータ26までの配線34aの長さをL2とする。バッテリ32aからクルーズロータ22Rを回転させる電動モータ26までの配線34aの長さをL3とする。この場合、バッテリ32aは、長さの合計値L1+L2+L3が最小となるように配置される。
バッテリ32は、配線34の長さが最小となるように配置される。例えば第1グループG1で説明する。バッテリ32aから一方のVTOLロータ20Raを回転させる電動モータ26までの配線34aの長さをL1とする。バッテリ32aから他方のVTOLロータ20Ldを回転させる電動モータ26までの配線34aの長さをL2とする。バッテリ32aからクルーズロータ22Rを回転させる電動モータ26までの配線34aの長さをL3とする。この場合、バッテリ32aは、長さの合計値L1+L2+L3が最小となるように配置される。
[5 コンポーネント群24とバッテリ32のグループ分けの別例]
図2及び図3で示される例とは別のグループ分けも可能である。例えば、図7及び図8で示されるようなグループ分けでも良い。この例において、複数のコンポーネント群24と複数のバッテリ32は、第1グループG1~第4グループG4にグループ分けされている。第1グループG1と第2グループG2は、4つのコンポーネント群24と1つのバッテリ32とを含む。第3グループG3と第4グループG4は、2つのコンポーネント群24と1つのバッテリ32とを含む。
図2及び図3で示される例とは別のグループ分けも可能である。例えば、図7及び図8で示されるようなグループ分けでも良い。この例において、複数のコンポーネント群24と複数のバッテリ32は、第1グループG1~第4グループG4にグループ分けされている。第1グループG1と第2グループG2は、4つのコンポーネント群24と1つのバッテリ32とを含む。第3グループG3と第4グループG4は、2つのコンポーネント群24と1つのバッテリ32とを含む。
図7及び図8で示される例とは別のグループ分けも可能である。例えば、VTOLロータ20に対応する1つのコンポーネント群24と、1つのクルーズロータ22に対応する1つのコンポーネント群24と、1つのバッテリ32と、が同一グループにまとめられていても良い。
[6 冷却システム60の構成]
図9を用いて冷却システム60の構成を説明する。本実施形態では、電力供給システム23の1つのグループに対して、1つの独立した冷却システム60が設けられる。図2及び図3で示される電力供給システム23には、4つの独立した冷却システム60が設けられる。図9は、図2及び図3で示される第1グループG1の冷却システム60を示す。
図9を用いて冷却システム60の構成を説明する。本実施形態では、電力供給システム23の1つのグループに対して、1つの独立した冷却システム60が設けられる。図2及び図3で示される電力供給システム23には、4つの独立した冷却システム60が設けられる。図9は、図2及び図3で示される第1グループG1の冷却システム60を示す。
冷却システム60は、空冷式よりも冷却能力が高い液冷式である。冷却システム60は、冷媒を流す配管64に1つのラジエータ66と3つのポンプ(第1ポンプ68a~第3ポンプ68c)を有する冷却回路62を有する。冷却回路62は閉回路である。冷媒は液体である。
配管64は、互いに並列に接続される3つの並列配管70a、70b、70cと、各々の並列配管70a、70b、70cの上流側と下流側を連通する共通配管72と、を有する。共通配管72には、ラジエータ66が設けられる。
並列配管70aは、VTOLロータ20Raに対応するコンポーネント群24Ra、例えば電動モータ26とインバータ28を冷却するように配置される。並列配管70aは、コンポーネント群24Raのその他の電気コンポーネントを冷却するように配置されても良い。並列配管70aにおいて、コンポーネント群24Raよりも上流側には第1ポンプ68aが設けられる。
並列配管70bは、VTOLロータ20Ldに対応するコンポーネント群24Ld、例えば電動モータ26とインバータ28を冷却するように配置される。並列配管70bは、コンポーネント群24Ldのその他の電気コンポーネントを冷却するように配置されても良い。並列配管70bにおいて、コンポーネント群24Ldよりも上流側には第2ポンプ68bが設けられる。
並列配管70cは、クルーズロータ22Rに対応するコンポーネント群24R1、例えば電動モータ26とインバータ28を冷却するように配置される。並列配管70cは、コンポーネント群24R1のその他の電気コンポーネントを冷却するように配置されても良い。並列配管70cにおいて、コンポーネント群24R1よりも上流側には第3ポンプ68cが設けられる。
なお、図9で示される冷却回路62では、各々の並列配管70a、70b、70cにそれぞれポンプ(第1ポンプ68a~第3ポンプ68c)が設けられている。これに代わり、共通配管72に共通のポンプが設けられても良い。
図5で示されるように、航空機10の離陸から巡航までの間(時点t1~時点t3)及び巡航している間(時点t3以降)、第3推移54の最大値は、第1推移50の最大値及び第2推移52の最大値と大きな差はない。これは、第4推移56の最大値が、2つのVTOLロータ20に対応する2つのコンポーネント群24の発熱量の最大値、及び、1つのクルーズロータ22に対応する1つのコンポーネント群24の発熱量の最大値と大きな差がないことを意味する。つまり、1つの冷却回路62を、2つのVTOLロータ20に対応する2つのコンポーネント群24と、1つのクルーズロータ22に対応する1つのコンポーネント群24と、で共用することができる。従って、本実施形態では、対をなす2つのVTOLロータ20に対応する2つのコンポーネント群24と、1つのクルーズロータ22に対応する1つのコンポーネント群24と、が同一の冷却回路62でまとめて冷却されている。更に、バッテリ32aが冷却回路62によって冷却されても良い。
[7 冷却システム60の動作]
図9を用いて冷却システム60の動作を説明する。第1ポンプ68aが動作すると、冷媒は、並列配管70a及び共通配管72を循環する。第2ポンプ68bが動作すると、冷媒は、並列配管70b及び共通配管72を循環する。第3ポンプ68cが動作すると、冷媒は、並列配管70c及び共通配管72を循環する。冷媒は、各々のコンポーネント群24の各々の電気コンポーネントから熱を吸収し、ラジエータ66で熱を放出する。このようにして、各々の電気コンポーネントは冷却される。
図9を用いて冷却システム60の動作を説明する。第1ポンプ68aが動作すると、冷媒は、並列配管70a及び共通配管72を循環する。第2ポンプ68bが動作すると、冷媒は、並列配管70b及び共通配管72を循環する。第3ポンプ68cが動作すると、冷媒は、並列配管70c及び共通配管72を循環する。冷媒は、各々のコンポーネント群24の各々の電気コンポーネントから熱を吸収し、ラジエータ66で熱を放出する。このようにして、各々の電気コンポーネントは冷却される。
上記[4.3]で説明したように、同一グループ内では、2つのコンポーネント群24の距離の偏りが少ない。このため、同一グループ内で並列配管70a、70b、70cの長さの偏りが少ない。従って、ラジエータ66を適切な位置に配置することによって、並列配管70a、70b、70cを流れる冷媒の圧力損失の差を少なくすることができ、第1ポンプ68a~第3ポンプ68cの揚程の差を小さくすることができる。
[8 その他の実施形態]
上記実施形態では、8つのVTOLロータ20と2つのクルーズロータ22を有する航空機10を例にして、電力供給システム23及び冷却システム60を説明した。しかし、電力供給システム23及び冷却システム60は、ロータの数が異なる他の航空機10に設けることも可能である。例えば、電力供給システム23及び冷却システム60は、2つ以上のVTOLロータ20を有する航空機10に設けることも可能である。その場合も同様に、対となる2つのVTOLロータ20に対応する2つのコンポーネント群24と、1つのバッテリ32と、を同一グループにしても良い。また、航空機10がクルーズロータ22を有する場合、1以上のVTOLロータ20に対応する1以上のコンポーネント群24と、クルーズロータ22に対応するコンポーネント群24と、1つのバッテリ32と、を同一グループにしても良い。
上記実施形態では、8つのVTOLロータ20と2つのクルーズロータ22を有する航空機10を例にして、電力供給システム23及び冷却システム60を説明した。しかし、電力供給システム23及び冷却システム60は、ロータの数が異なる他の航空機10に設けることも可能である。例えば、電力供給システム23及び冷却システム60は、2つ以上のVTOLロータ20を有する航空機10に設けることも可能である。その場合も同様に、対となる2つのVTOLロータ20に対応する2つのコンポーネント群24と、1つのバッテリ32と、を同一グループにしても良い。また、航空機10がクルーズロータ22を有する場合、1以上のVTOLロータ20に対応する1以上のコンポーネント群24と、クルーズロータ22に対応するコンポーネント群24と、1つのバッテリ32と、を同一グループにしても良い。
電力供給システム23は、図3及び図8で示される回路以外の回路であっても良い。要するに、上記したような組み合わせで各々のコンポーネント群24が組み合わされていれば良く、電力供給システム23の回路は問わない。
なお、本発明は、エンジン44とモータジェネレータ42を有するハイブリッド航空機の他に、エンジン44とモータジェネレータ42を有さない電動航空機にも適用可能である。一例として、図3及び図8で示される回路において、第2平滑コンデンサ38~エンジン44の構成がなくても良い。この場合、必要に応じて各々のスイッチ36を切り替えることで、あるグループのバッテリ32から他のグループへ電力を供給することが可能となる。別例として、図3及び図8で示される回路において、第2平滑コンデンサ38~エンジン44の構成に加えて、各グループのスイッチ36がなくても良い。この場合、各々のグループは、互いに絶縁されている。
上記実施形態の電力供給システム23及び冷却システム60は、チルトロータを有する航空機10に対して設けられても良い。
[9 実施形態から得られる技術的思想]
上記実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
上記実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
本発明の態様は、
航空機10の揚力と推力の少なくとも一方を発生させるロータ(VTOLロータ20、クルーズロータ22)と、
前記ロータを回転させる複数の電気コンポーネントからなるコンポーネント群24と、
複数の前記コンポーネント群24を冷却する冷却回路62と、
を備える冷却システム60であって、
複数の前記ロータに対応する複数の前記コンポーネント群24を有し、
複数の前記コンポーネント群24は、同じ前記冷却回路62で冷却される。
航空機10の揚力と推力の少なくとも一方を発生させるロータ(VTOLロータ20、クルーズロータ22)と、
前記ロータを回転させる複数の電気コンポーネントからなるコンポーネント群24と、
複数の前記コンポーネント群24を冷却する冷却回路62と、
を備える冷却システム60であって、
複数の前記ロータに対応する複数の前記コンポーネント群24を有し、
複数の前記コンポーネント群24は、同じ前記冷却回路62で冷却される。
上記構成によれば、複数のコンポーネント群24を同じ冷却回路62で冷却するため、各々のコンポーネント群24に対して個別に冷却回路62を設ける必要がない。つまり、上記構成によれば、冷却回路62の部品(配管64、ラジエータ66等)が複数のコンポーネント群24によって共用されるため、航空機10に設けられる冷却システム60の部品数を少なくすることができる。結果として、航空機10に設けられる冷却システム60が簡素になり且つ軽くなる。
本発明の態様において、
前記ロータとして、前記航空機10の垂直方向の移動時に揚力を発生させるVTOLロータ20と、前記航空機10の水平方向の移動時に推力を発生させるクルーズロータ22と、を有し、
前記コンポーネント群24として、前記VTOLロータ20に対応するVTOLコンポーネント群(例えばコンポーネント群24Ra)と、前記クルーズロータ22に対応するクルーズコンポーネント群(例えばコンポーネント群24R1)と、を有し、
前記VTOLコンポーネント群と前記クルーズコンポーネント群は、同じ前記冷却回路62で冷却されても良い。
前記ロータとして、前記航空機10の垂直方向の移動時に揚力を発生させるVTOLロータ20と、前記航空機10の水平方向の移動時に推力を発生させるクルーズロータ22と、を有し、
前記コンポーネント群24として、前記VTOLロータ20に対応するVTOLコンポーネント群(例えばコンポーネント群24Ra)と、前記クルーズロータ22に対応するクルーズコンポーネント群(例えばコンポーネント群24R1)と、を有し、
前記VTOLコンポーネント群と前記クルーズコンポーネント群は、同じ前記冷却回路62で冷却されても良い。
VTOLロータ20は、主に垂直離陸時と垂直着陸時に使用される。一方、クルーズロータ22は、主に巡航時に使用される。このため、VTOLロータ20に対応するコンポーネント群24の第1入力電力と、クルーズロータ22に対応するコンポーネント群24の第2入力電力と、の合計値の最大値は、第1入力電力の最大値及び第2入力電力の最大値と比較して大きな差はない。従って、バッテリ32を、VTOLロータ20に対応するコンポーネント群24と、クルーズロータ22に対応するコンポーネント群24と、で共用したとしても、バッテリ32に大きな容量は必要ない。こうしたことから、回路の簡素化及びバッテリ32の小型化という観点では、VTOLロータ20に対応するコンポーネント群24と、クルーズロータ22に対応するコンポーネント群24と、バッテリ32と、の組み合わせは適切である。
コンポーネント群24の入力電力は、コンポーネント群24の発熱量に相当する。従って、冷却回路62を、VTOLロータ20に対応するコンポーネント群24と、クルーズロータ22に対応するコンポーネント群24と、で共用したとしても、冷却回路62に大きな冷却能力は必要ない。こうしたことから、冷却回路62の簡素化、小型化という観点では、VTOLロータ20に対応するコンポーネント群24と、クルーズロータ22に対応するコンポーネント群24と、バッテリ32と、の組み合わせは適切である。
本発明の態様において、
前記ロータとして、前記航空機10の垂直方向の移動時に揚力を発生させ且つ互いに反力を打ち消しあう2つのVTOLロータ20を有し、
前記コンポーネント群24として、2つの前記VTOLロータ20に対応する2つのVTOLコンポーネント群(例えばコンポーネント群24Ra、24Ld)を有し、
2つの前記VTOLコンポーネント群は、同じ前記冷却回路62で冷却されても良い。
前記ロータとして、前記航空機10の垂直方向の移動時に揚力を発生させ且つ互いに反力を打ち消しあう2つのVTOLロータ20を有し、
前記コンポーネント群24として、2つの前記VTOLロータ20に対応する2つのVTOLコンポーネント群(例えばコンポーネント群24Ra、24Ld)を有し、
2つの前記VTOLコンポーネント群は、同じ前記冷却回路62で冷却されても良い。
反力を打ち消しあう2つのVTOLロータ20のうち、一方のVTOLロータ20が故障等で停止した場合は、他方のVTOLロータ20も停止させる必要がある。つまり、反力を打ち消しあう2つのVTOLロータ20は、常に一緒に動作する。こうしたことから、効率的に電気コンポーネントを冷却するという観点では、反力を打ち消しあう2つのVTOLロータ20に対応する2つのコンポーネント群24と、バッテリ32と、の組み合わせは適切である。
本発明の態様において、
前記ロータとして、前記航空機10の垂直方向の移動時に揚力を発生させ且つ互いに反力を打ち消しあう2つの第1VTOLロータ(例えばVTOLロータ20Ra、VTOLロータ20Ld)及び2つの第2VTOLロータ(例えばVTOLロータ20La、VTOLロータ20Rd)と、前記航空機10の水平方向の移動時に推力を発生させる第1クルーズロータ(例えばクルーズロータ22R)及び第2クルーズロータ(例えばクルーズロータ22L)と、を有し、
前記コンポーネント群として、2つの前記第1VTOLロータに対応する2つの第1VTOLコンポーネント群(例えばコンポーネント群24Ra、24Ld)と、2つの前記第2VTOLロータに対応する2つの第2VTOLコンポーネント群(例えばコンポーネント群24La、24Rd)と、前記第1クルーズロータに対応する第1クルーズコンポーネント群(例えばコンポーネント群24R1)と、前記第2クルーズロータに対応する第2クルーズコンポーネント群(例えばコンポーネント群24L1)と、を有し、
前記冷却回路62として、第1冷却回路と、第2冷却回路と、を有し、
2つの前記第1VTOLコンポーネント群と前記第1クルーズコンポーネント群は、前記第1冷却回路で冷却され、2つの前記第2VTOLコンポーネント群と前記第2クルーズコンポーネント群は、前記第2冷却回路で冷却されても良い。
前記ロータとして、前記航空機10の垂直方向の移動時に揚力を発生させ且つ互いに反力を打ち消しあう2つの第1VTOLロータ(例えばVTOLロータ20Ra、VTOLロータ20Ld)及び2つの第2VTOLロータ(例えばVTOLロータ20La、VTOLロータ20Rd)と、前記航空機10の水平方向の移動時に推力を発生させる第1クルーズロータ(例えばクルーズロータ22R)及び第2クルーズロータ(例えばクルーズロータ22L)と、を有し、
前記コンポーネント群として、2つの前記第1VTOLロータに対応する2つの第1VTOLコンポーネント群(例えばコンポーネント群24Ra、24Ld)と、2つの前記第2VTOLロータに対応する2つの第2VTOLコンポーネント群(例えばコンポーネント群24La、24Rd)と、前記第1クルーズロータに対応する第1クルーズコンポーネント群(例えばコンポーネント群24R1)と、前記第2クルーズロータに対応する第2クルーズコンポーネント群(例えばコンポーネント群24L1)と、を有し、
前記冷却回路62として、第1冷却回路と、第2冷却回路と、を有し、
2つの前記第1VTOLコンポーネント群と前記第1クルーズコンポーネント群は、前記第1冷却回路で冷却され、2つの前記第2VTOLコンポーネント群と前記第2クルーズコンポーネント群は、前記第2冷却回路で冷却されても良い。
上記したように、冷却回路62の簡素化、小型化という観点では、VTOLロータ20に対応するコンポーネント群24と、クルーズロータ22に対応するコンポーネント群24と、バッテリ32と、の組み合わせは適切である。また、効率的に電気コンポーネントを冷却するという観点では、反力を打ち消しあう2つのVTOLロータ20に対応する2つのコンポーネント群24と、バッテリ32と、の組み合わせは適切である。
本発明の態様において、
一方の前記第1VTOLロータ(例えばVTOLロータ20Ra)から前記第1クルーズロータ(例えばクルーズロータ22R)までの長さと他方の前記第1VTOLロータ(例えばVTOLロータ20Ld)から前記第1クルーズロータ(例えばクルーズロータ22R)までの長さとの差(D1)は、一方の前記第1VTOLロータ(例えばVTOLロータ20Ra)から前記第2クルーズロータ(例えばクルーズロータ22L)までの長さと他方の前記第1VTOLロータ(例えばVTOLロータ20Ld)から前記第2クルーズロータ(例えばクルーズロータ22L)までの長さとの差(D2)よりも小さくても良い。
一方の前記第1VTOLロータ(例えばVTOLロータ20Ra)から前記第1クルーズロータ(例えばクルーズロータ22R)までの長さと他方の前記第1VTOLロータ(例えばVTOLロータ20Ld)から前記第1クルーズロータ(例えばクルーズロータ22R)までの長さとの差(D1)は、一方の前記第1VTOLロータ(例えばVTOLロータ20Ra)から前記第2クルーズロータ(例えばクルーズロータ22L)までの長さと他方の前記第1VTOLロータ(例えばVTOLロータ20Ld)から前記第2クルーズロータ(例えばクルーズロータ22L)までの長さとの差(D2)よりも小さくても良い。
上記構成によれば、同一グループ内で2つのコンポーネント群24の距離の偏りが少ない。このため、同一グループ内で並列配管70a、70b、70cの長さの偏りが少ない。従って、ラジエータ66を適切に配置することによって、第1ポンプ68a~第3ポンプ68cの揚程の差を小さくすることができる。
本発明の態様において、
各々の前記コンポーネント群24は、前記電動モータ26の駆動回路(インバータ28)を有しても良い。
各々の前記コンポーネント群24は、前記電動モータ26の駆動回路(インバータ28)を有しても良い。
本発明の態様において、
少なくとも1つの前記コンポーネント群24は、前記駆動回路を介して電動モータ26に電力を供給するバッテリ32を有しても良い。
少なくとも1つの前記コンポーネント群24は、前記駆動回路を介して電動モータ26に電力を供給するバッテリ32を有しても良い。
本発明の態様において、
前記冷却回路62は、配管64とラジエータ66と複数のポンプ(第1ポンプ68a~第3ポンプ68c)を有し、
前記配管64は、互いに並列に接続される複数の並列配管70a、70b、70cと、各々の前記並列配管70a、70b、70cの上流側と下流側とを連通する共通配管72とを有し、
前記並列配管70a、70b、70cは、前記コンポーネント群24の数だけ設けられ、且つ、前記コンポーネント群24を冷却するように配置され、
前記ポンプは、各々の前記並列配管70a、70b、70cに設けられ、
前記ラジエータ66は、前記共通配管72に設けられ、
前記ポンプの吐出揚程は、前記並列配管70a、70b、70cと前記共通配管72で構成される循環路の長さに応じて決められても良い。
前記冷却回路62は、配管64とラジエータ66と複数のポンプ(第1ポンプ68a~第3ポンプ68c)を有し、
前記配管64は、互いに並列に接続される複数の並列配管70a、70b、70cと、各々の前記並列配管70a、70b、70cの上流側と下流側とを連通する共通配管72とを有し、
前記並列配管70a、70b、70cは、前記コンポーネント群24の数だけ設けられ、且つ、前記コンポーネント群24を冷却するように配置され、
前記ポンプは、各々の前記並列配管70a、70b、70cに設けられ、
前記ラジエータ66は、前記共通配管72に設けられ、
前記ポンプの吐出揚程は、前記並列配管70a、70b、70cと前記共通配管72で構成される循環路の長さに応じて決められても良い。
本発明の態様において、
前記航空機10は、前方向の移動時に揚力を発生させる翼(前翼14、後翼16)を備えても良い。
前記航空機10は、前方向の移動時に揚力を発生させる翼(前翼14、後翼16)を備えても良い。
なお、本発明に係る冷却システムは、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
10…航空機
14…前翼(翼)
16…後翼(翼)
20、20La~20Lb、20Ra~20Rd…VTOLロータ(ロータ、第1VTOLロータ、第2VTOLロータ)
22、22L、22R…クルーズロータ(ロータ、第1クルーズロータ、第2クルーズロータ)
24、24L1、24La~24Ld、24R1、24Ra~24Rd、…コンポーネント群(VTOLコンポーネント群、第1VTOLコンポーネント群、第2VTOLコンポーネント群、クルーズコンポーネント群、第1クルーズコンポーネント群、第2クルーズコンポーネント群)
26…電動モータ(電気コンポーネント)
28…インバータ(電気コンポーネント、駆動回路)
32、32a~32d…バッテリ(電気コンポーネント)
60…冷却システム
62…冷却回路(第1冷却回路、第2冷却回路)
64…配管
66…ラジエータ
68a…第1ポンプ(ポンプ)
68b…第2ポンプ(ポンプ)
68c…第3ポンプ(ポンプ)
70a…並列配管
70b…並列配管
70c…並列配管
72…共通配管
14…前翼(翼)
16…後翼(翼)
20、20La~20Lb、20Ra~20Rd…VTOLロータ(ロータ、第1VTOLロータ、第2VTOLロータ)
22、22L、22R…クルーズロータ(ロータ、第1クルーズロータ、第2クルーズロータ)
24、24L1、24La~24Ld、24R1、24Ra~24Rd、…コンポーネント群(VTOLコンポーネント群、第1VTOLコンポーネント群、第2VTOLコンポーネント群、クルーズコンポーネント群、第1クルーズコンポーネント群、第2クルーズコンポーネント群)
26…電動モータ(電気コンポーネント)
28…インバータ(電気コンポーネント、駆動回路)
32、32a~32d…バッテリ(電気コンポーネント)
60…冷却システム
62…冷却回路(第1冷却回路、第2冷却回路)
64…配管
66…ラジエータ
68a…第1ポンプ(ポンプ)
68b…第2ポンプ(ポンプ)
68c…第3ポンプ(ポンプ)
70a…並列配管
70b…並列配管
70c…並列配管
72…共通配管
上記[4.3]で説明したように、同一グループ内では、2つのコンポーネント群24の距離の偏りが少ない。このため、同一グループ内で並列配管70a、70b、70cの長さの偏りが少ない。従って、ラジエータ66を適切な位置に配置することによって、並列配管70a、70b、70cを流れる冷媒の圧力損失の差を少なくすることができ、第1ポンプ68a~第3ポンプ68cの吐出揚程の差を小さくすることができる。
本発明の態様は、
航空機10の揚力と推力の少なくとも一方を発生させるロータ(VTOLロータ20、クルーズロータ22)と、
前記ロータを回転させる複数の電気コンポーネントからなるコンポーネント群24と、
複数の前記電気コンポーネントを冷却する冷却回路62と、
を備える冷却システム60であって、
複数の前記ロータに対応する複数の前記コンポーネント群24を有し、
複数の前記コンポーネント群24は、同じ前記冷却回路62で冷却される。
航空機10の揚力と推力の少なくとも一方を発生させるロータ(VTOLロータ20、クルーズロータ22)と、
前記ロータを回転させる複数の電気コンポーネントからなるコンポーネント群24と、
複数の前記電気コンポーネントを冷却する冷却回路62と、
を備える冷却システム60であって、
複数の前記ロータに対応する複数の前記コンポーネント群24を有し、
複数の前記コンポーネント群24は、同じ前記冷却回路62で冷却される。
本発明の態様において、
各々の前記コンポーネント群24は、電動モータ26の駆動回路(インバータ28)を有しても良い。
各々の前記コンポーネント群24は、電動モータ26の駆動回路(インバータ28)を有しても良い。
本発明の態様において、
少なくとも1つの前記コンポーネント群24は、前記駆動回路を介して前記電動モータ26に電力を供給するバッテリ32を有しても良い。
少なくとも1つの前記コンポーネント群24は、前記駆動回路を介して前記電動モータ26に電力を供給するバッテリ32を有しても良い。
10…航空機
14…前翼(翼)
16…後翼(翼)
20、20La~20Ld、20Ra~20Rd…VTOLロータ(ロータ、第1VTOLロータ、第2VTOLロータ)
22、22L、22R…クルーズロータ(ロータ、第1クルーズロータ、第2クルーズロータ)
24、24L1、24L2、24La~24Ld、24R1、24R2、24Ra~24Rd…コンポーネント群(VTOLコンポーネント群、第1VTOLコンポーネント群、第2VTOLコンポーネント群、クルーズコンポーネント群、第1クルーズコンポーネント群、第2クルーズコンポーネント群)
26…電動モータ(電気コンポーネント)
28…インバータ(電気コンポーネント、駆動回路)
32、32a~32d…バッテリ(電気コンポーネント)
60…冷却システム
62…冷却回路(第1冷却回路、第2冷却回路)
64…配管
66…ラジエータ
68a…第1ポンプ(ポンプ)
68b…第2ポンプ(ポンプ)
68c…第3ポンプ(ポンプ)
70a…並列配管
70b…並列配管
70c…並列配管
72…共通配管
14…前翼(翼)
16…後翼(翼)
20、20La~20Ld、20Ra~20Rd…VTOLロータ(ロータ、第1VTOLロータ、第2VTOLロータ)
22、22L、22R…クルーズロータ(ロータ、第1クルーズロータ、第2クルーズロータ)
24、24L1、24L2、24La~24Ld、24R1、24R2、24Ra~24Rd…コンポーネント群(VTOLコンポーネント群、第1VTOLコンポーネント群、第2VTOLコンポーネント群、クルーズコンポーネント群、第1クルーズコンポーネント群、第2クルーズコンポーネント群)
26…電動モータ(電気コンポーネント)
28…インバータ(電気コンポーネント、駆動回路)
32、32a~32d…バッテリ(電気コンポーネント)
60…冷却システム
62…冷却回路(第1冷却回路、第2冷却回路)
64…配管
66…ラジエータ
68a…第1ポンプ(ポンプ)
68b…第2ポンプ(ポンプ)
68c…第3ポンプ(ポンプ)
70a…並列配管
70b…並列配管
70c…並列配管
72…共通配管
Claims (9)
- 航空機の揚力と推力の少なくとも一方を発生させるロータと、
前記ロータを回転させる複数の電気コンポーネントからなるコンポーネント群と、
複数の前記電気コンポーネントを冷却する冷却回路と、
を備える冷却システムであって、
複数の前記ロータに対応する複数の前記コンポーネント群を有し、
複数の前記コンポーネント群は、同じ前記冷却回路で冷却される、冷却システム。 - 請求項1に記載の冷却システムであって、
前記ロータとして、前記航空機の垂直方向の移動時に揚力を発生させるVTOLロータと、前記航空機の水平方向の移動時に推力を発生させるクルーズロータと、を有し、
前記コンポーネント群として、前記VTOLロータに対応するVTOLコンポーネント群と、前記クルーズロータに対応するクルーズコンポーネント群と、を有し、
前記VTOLコンポーネント群と前記クルーズコンポーネント群は、同じ前記冷却回路で冷却される、冷却システム。 - 請求項1に記載の冷却システムであって、
前記ロータとして、前記航空機の垂直方向の移動時に揚力を発生させ且つ互いに反力を打ち消しあう2つのVTOLロータを有し、
前記コンポーネント群として、2つの前記VTOLロータに対応する2つのVTOLコンポーネント群を有し、
2つの前記VTOLコンポーネント群は、同じ前記冷却回路で冷却される、冷却システム。 - 請求項1に記載の冷却システムであって、
前記ロータとして、前記航空機の垂直方向の移動時に揚力を発生させ且つ互いに反力を打ち消しあう2つの第1VTOLロータ及び2つの第2VTOLロータと、前記航空機の水平方向の移動時に推力を発生させる第1クルーズロータ及び第2クルーズロータと、を有し、
前記コンポーネント群として、2つの前記第1VTOLロータに対応する2つの第1VTOLコンポーネント群と、2つの前記第2VTOLロータに対応する2つの第2VTOLコンポーネント群と、前記第1クルーズロータに対応する第1クルーズコンポーネント群と、前記第2クルーズロータに対応する第2クルーズコンポーネント群と、を有し、
前記冷却回路として、第1冷却回路と、第2冷却回路と、を有し、
2つの前記第1VTOLコンポーネント群と前記第1クルーズコンポーネント群は、前記第1冷却回路で冷却され、2つの前記第2VTOLコンポーネント群と前記第2クルーズコンポーネント群は、前記第2冷却回路で冷却される、冷却システム。 - 請求項4に記載の冷却システムであって、
一方の前記第1VTOLロータから前記第1クルーズロータまでの長さと他方の前記第1VTOLロータから前記第1クルーズロータまでの長さとの差は、一方の前記第1VTOLロータから前記第2クルーズロータまでの長さと他方の前記第1VTOLロータから前記第2クルーズロータまでの長さとの差よりも小さい、冷却システム。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の冷却システムであって、
各々の前記コンポーネント群は、電動モータの駆動回路を有する、冷却システム。 - 請求項6に記載の冷却システムであって、
少なくとも1つの前記コンポーネント群は、前記駆動回路を介して前記電動モータに電力を供給するバッテリを有する、冷却システム。 - 請求項1~7のいずれか1項に記載の冷却システムであって、
前記冷却回路は、配管とラジエータと複数のポンプを有し、
前記配管は、互いに並列に接続される複数の並列配管と、各々の前記並列配管の上流側と下流側とを連通する共通配管とを有し、
前記並列配管は、前記コンポーネント群の数だけ設けられ、且つ、前記コンポーネント群を冷却するように配置され、
前記ポンプは、各々の前記並列配管に設けられ、
前記ラジエータは、前記共通配管に設けられ、
前記ポンプの吐出揚程は、前記並列配管と前記共通配管で構成される循環路の長さに応じて決められる、冷却システム。 - 請求項1~8のいずれか1項に記載の冷却システムであって、
前記航空機は、前方向の移動時に揚力を発生させる翼を備える、冷却システム。
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