JP3476460B2 - ヘリコプター用一体型環境制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ヘリコプターの環境制御システムに係り、
特に環境制御システムと、単一にしてコンパクトで軽量
の空気流処理システムにおける核／生物学／化学的な生
命支持システムを組み合わせて統合した環境制御システ
ムに関する。空気流処理システムは、過冷却，超乾燥さ
れ、浄化された空気流を、航空電子工学／電子モジュー
ルを冷却するとともに乗員の快適さのために、作戦用装
備収容ベイとヘリコプターコックピットとに順次供給す
る。

発明の背景 最近のヘリコプターは高度技術を備えた航空機であっ
て、非常に多くの航空電子工学／電子モジュールを有
し、このモジュールはヘリコプターの能力を改良し、飛
行動作を向上させるとともに、パイロット（操縦士）／
コパイロット（副操縦士）の作業負担を極めて減少させ
るものである。良く知られているように、これらのモジ
ュールの作用によって多量の熱エネルギーが発生する
が、この熱エネルギーは、航空電子工学／電子モジュー
ルの動作を連続的でかつ信頼性のあるものとするため
に、冷却によって消散されなければならない。そのよう
な熱エネルギーを消散させるために、ヘリコプターは航
空電子工学／電子モジュールの冷却用として温度／圧力
調整された空気流を提供する環境制御システム（ECS）
を備えている。調整された空気流は、一般的に、さらに
乗員の快適さ用にも使用され、かつ汚染物質の侵入を防
止するためにヘリコプターを高圧力化するのに使用可能
である。

戦闘飛行作戦に用いられる軍事用飛行機、特にヘリコ
プターは、化学的，生物学的および／若しくは核の危険
にさらされる。その結果、そのような飛行機は、このよ
うな危険な条件下で戦闘飛行を容易にするために、核／
生物学的／化学的生命支持システム（NBC LSS）が備え
られている。NBC LSSは、NBC因子の汚染物質がECSによ
って処理される空気流から除去されることを確実にす
る。

システム設計技術者たちはヘリコプターサブシステム
の効率を向上させることについて絶えず努力しており、
この結果、ヘリコプターのECSとNBC LSSは一体型の環
境制御システムとして組み合わされている。最近の軍事
用ヘリコプターの一体型の環境制御システムは単一シス
テム内にECSとNBC LSSを組み込んでおり、航空電子工
学／電子モジュールの冷却と乗員用の浄化され冷却され
た空気流を与えるものである。

ヘリコプターシステム設計技術者は、このような一体
型環境制御システムの構造的かつ機能的特性を適正なも
のにするために働き続けている。従来のNBCシステムで
は、NBC粒子／汚染物質を除くために、低圧のカーボン
フィルタが使用されていた。しかしながら、カーボンフ
ィルタNBCシステムはヘリコプター用としてはまず不適
当であることが証明された。NBCシステムを効率的に動
作させるためには、カーボンフィルタは、ヘリコプター
用としては、必然的に大きく重すぎるものであり、シス
テム重量はヘリコプター、特に軍事用ヘリコプター用の
設計の主たる拘束要件の１つである。カーボンフィルタ
の効率は増加し、その大きさはカーボンフィルタの動作
圧力を増すことによって減少した。しかしながら、一体
型環境制御システムの動作圧力が増加すると、これに付
随して一体型環境制御システムの空気流導管の重量が増
加した。

さらに、NBC粒子／汚染物質は高圧力カーボンフィル
タを用いることによって効果的に取り除くことが出来る
けれども、このようなフィルタは、空気流の効果的な使
用を容易にするために、冷却され、浄化された空気流か
ら充分な量の湿気成分を除去するものではない。通常、
一体型環境制御システムのECS部分から出る冷却され浄
化された空気流は、湿気成分を含むので、所望の冷却効
果を達成するために、航空機コックピットと航空工学／
電子モジュールとに平行な経路で送らなければならな
い。もし、そのような冷却され浄化された空気流が航空
電子工学／電子モジュールを冷却するために直接使用さ
れると、そのような空気流は水分の凝縮および／若しく
は航空電子工学／電子モジュール内での凍結を誘起する
危険がある。冷却され浄化された空気流の湿気成分によ
るそのような作用の可能性を打ち消すために、冷却され
浄化された空気流は、航空電子工学／電子モジュールを
冷却するのに先立って、凍結温度（32゜F）よりわずか
に上の温度に上げるために、例えば暖かい空気流の混合
あるいは熱交換装置を用いることによって、さらに調整
される。

システム空気流の下流の調整を行う必要性のため、一
体型環境制御システムの効率は厳しく制限される。第１
に、一体型環境制御システムのECS部分の空気流冷却容
量は、冷却空気流の下流の調整すなわち加熱に対する必
要性については効率的に使用されない。第２に、作戦用
装備収容ベイにおける航空電子工学／電子モジュールを
冷却する際に、調整された冷却流では、基本的に、吐出
される熱的冷却容量が制限されていた。この点に鑑み
て、一体型環境制御システムでは、コックピット用の第
２の冷却流が必要である。しかしながら、コックピット
に直接送られた冷却され浄化された空気流は、コックピ
ットに使用するには低く過ぎる温度である。それ故に、
コックピット冷却空気流を快適なコックピット環境を与
える温度まで上げるために、コックピット冷却空気流は
熱交換装置によって、さらに調整される。冷却空気流を
平行な流路とするのにダクトが必要であるとともに、冷
却され浄化された空気流の下流側調整に必要な構成要素
と、調整された空気流の冷却容量を減少させるためのダ
クトの大きさとによって、従来の一体型環境制御システ
ムにおいては、複雑さと重量が増加する。

一体型環境制御システムの一部分として、圧力振動吸
着（PSA）NBCろ過装置を使用することは、当業者には知
られている。そのようなシステムの代表的な例は米国特
許第4,769,051号に示されている。'051特許において述
べられているPSA装置は、発生した空気流からのNBC粒子
／汚染物質を取り除くばかりでなく、実質的に全ての湿
気成分をも取り除くように作用する。すなわち、PSA装
置は超乾燥；浄化された空気流を提供するものである。

しかしながら、'051特許において述べられている一体
型の環境制御システムの試験は、ヘリコプター用として
は適していないことを示している。'051特許に述べられ
ている環境制御システムは、原子炉で用いられている２
つの閉ループシステムと同様の構造および機能を有する
閉じた２つの冷却ループシステムからなる。このような
閉じた２つのループ冷却システムは、ヘリコプターへの
適用としては正しい構造ではなく、所望の冷却機能を実
現するために補助の構成要素と空気ダクトとを必要と
し、複雑で重く、しかも効率が低いものである。

'051特許においては、PSA装置とエアサイクルマシン
とによって発生し、冷却され、乾燥され、かつ浄化され
た空気流は、負荷熱交換器を通して通過する第１のルー
プを介して送られる。冷却されるべき閉ざされた環境を
含む第２のループも負荷熱交換器を通して通過する。従
って、第１のループにおいて冷却され、乾燥され、浄化
された空気流は、閉ざされた環境を冷却するための第２
のループを間接的に冷却するために用いられる。

改良された動作効率を有しシステム重量の低い一体型
環境制御システムを得る必要がある。一体型環境制御シ
ステムは、過冷却，超乾燥，浄化された空気流を供給す
べきであり、かつヘリコプター航空電子工学／電子モジ
ュールと乗員用として直接冷却するための過冷却され、
超乾燥、浄化された空気流の熱的冷却容量を充分に使用
するのに適正化された設計でなければならない。

発明の概要 本発明の目的は、環境制御システムと改良された動作
効率を有する核／生物学的／化学的生命支援システムか
らなる、ヘリコプター用の単一の、コンパクトで軽量の
一体型環境制御（IEC）システムを提供する、ことであ
る。

本発明の他の目的は、航空電子工学／電子モジュール
と乗員用としての過冷却，超乾燥，浄化された空気流を
供給するヘリコプター用IECシステムを提供することで
ある。

本発明のさらに他の目的は、作戦用装備収容ベイとコ
ックピットとに、順次、過冷却，超乾燥および浄化され
た空気流を送り、これらの航空電子工学／電子モジュー
ルを直接冷却するとともに乗員の快適性を得る空気流分
配ネットワークを有するIECシステムを提供することで
ある。

これらのおよび他の目的は、本発明によるヘリコプタ
ー用の一体型環境制御（IEC）システムの実施例によっ
て達成されるものであり、上記ヘリコプターは、電子モ
ジュールを収容した複数の作戦用装備収容ベイを備える
とともに、電子モジュールを有するコックピットを備え
ている。IECシステムは、高圧縮空気流を提供する冷媒
サブシステムと、この冷媒サブシステムからの高圧縮空
気流を浄化するとともに乾燥させて、超乾燥，浄化状態
の空気流を提供する浄化サブシステムと、空気流分配ネ
ットワークと、を含んでおり、上記冷媒サブシステム
は、さらに、上記浄化サブシステムからの超乾燥，浄化
状態の空気流を過冷却して、過冷却，超乾燥，浄化状態
の空気流を提供するように作用する。このIECシステム
は、上記空気流分配ネットワークが、上記の過冷却，超
乾燥，浄化状態の空気流を、電子モジュールの冷却と乗
員の快適さのために、複数の作戦用装備収容ベイの少な
くとも１つとコックピットとに、順次、直接に送ること
を特徴としている。

IECシステムは、また、少なくとも１つの作戦用装備
収容ベイの下流から、該作戦用装備収容ベイを出た、冷
却，超乾燥，浄化状態の空気流を、複数の作戦用装備収
容ベイの中の他の作戦用装備収容ベイへと方向転換させ
て該作戦用装備収容ベイ内の電子モジュールを冷却する
ダクト手段を含むことができる。このダクト手段は、さ
らに、上記の冷却，超乾燥，浄化状態の空気流を、少な
くとも１つの作戦用装備収容ベイに送るように作用する
ものであってもよく、作戦用装備収容ベイを加圧し、汚
染物質の侵入を防止する。

IECシステムは、さらに、コックピットの上流におい
て空気流分配ネットワークと機能的に組み合わされた補
助熱交換サブシステムを備えていてもよく、寒い気候の
飛行中における乗員の快適さのために、少なくとも１つ
の作戦用装備収容ベイから出た冷却，超乾燥，浄化状態
の空気流を加熱する。IECシステムは、加えて、空気流
分配ネットワークに流体的に接続された周囲支援サブシ
ステムを備えていてもよく、これが、電子モジュールの
冷却と乗員の快適さのために、少なくとも１つの作戦用
装備収容ベイとコックピットとに、緊急用冷却空気流を
供給する。

本発明のヘリコプター用の一体型環境制御（IEC）シ
ステムの他の実施例においては、ヘリコプターが、電子
モジュールを収容した左右および中間の作戦用装備収容
ベイを備えるとともに、電子モジュールを有するコック
ピットを備えており、IECシステムは、高圧縮空気流を
供給するコンプレッサステージとタービンステージとを
有するエアサイクルマシーンと、パージ空気流を供給す
る手段と、上記高圧縮空気流から上記パージ空気流に熱
エネルギーを転送する復熱式熱交換装置と、圧力振動吸
着式の核／生物学／化学的ろ過装置と、空気流分配ネッ
トワークと、を備えている。上記ろ過装置は、高効率粒
子エアフィルタと、交互に動作する再生可能な第１と第
２のベッドと、を含み、これらが組み合わされて、上記
高圧縮空気流を浄化するとともに水分を除去して超乾燥
かつ浄化された空気流を生成し、かつ上記第１と第２の
ベッドは、その汚染物質が上記パージ空気流によって交
互にパージされる。上記エアサイクルマシーンのタービ
ンステージは、上記の超乾燥，浄化状態の空気流を過冷
却して、過冷却，超乾燥，浄化状態の空気流を提供す
る。

このIECシステムは、上記空気流分配ネットワーク
が、上記の過冷却，超乾燥，浄化状態の空気流を、電子
モジュールの冷却と乗員の快適さのために、左右の作戦
用装備収容ベイとコックピットとに、順次、直接に送る
ことを特徴としている。上記空気流分配ネットワーク
は、上記過冷却，超乾燥，浄化状態の空気流を、左右の
作戦用装備収容ベイに直接に送るための第１の分配ダク
トと、上記第１の分配ダクトに流体的に連結され、上記
過冷却，超乾燥，浄化状態の空気流を、左右の作戦用装
備収容ベイにそれぞれ案内して、その電子モジュールを
冷却するための上流側平行分配ダクトと、上記の左右の
作戦用装備収容ベイからそれぞれ放出された、冷却，超
乾燥，浄化状態の空気流を受けるための下流側平行分配
ダクトと、上記下流側平行分配ダクトに流体的に連結さ
れ、上記の冷却，超乾燥，浄化状態の空気流を、電子モ
ジュールの冷却と乗員の快適さのために、コックピット
に送るための共通分配ダクトと、を含んでいる。

この異なる実施例における空気流分配ネットワーク
は、上記共通分配ダクトに流体的に連結された転換ダク
トと、上記転換ダクトおよび中間作戦用装備収容ベイに
流体的に連結された第１の補助分配ダクトと、を含むこ
とができ、上記転換ダクトと第１の補助分配ダクトとが
協同して、上記共通分配ダクトからの上記冷却，超乾
燥，浄化状態の空気流の第１の部分を、電子モジュール
を冷却するために中間作戦用装備収容ベイに送るように
なっている。さらに、上記空気流分配ネットワークは、
上記転換ダクトおよび左右の作戦用装備収容ベイに流体
的に連結された第２の補助分配ダクトを含むことがで
き、上記転換ダクトと上記第２の補助分配ダクトとが協
同して、上記共通分配ダクトからの上記冷却，超乾燥，
浄化状態の空気流の第２の部分を、左右の作戦用装備収
容ベイに送り、これらを加圧して汚染物質の侵入を防止
するようになっている。

IECシステムの異なる実施例では、上記エアーサイク
ルマシンのコンプレッサステージに流体的に連結され、
ヘリコプターの運転中に該コンプレッサステージに圧縮
空気流を供給するサブシステムパワーユニットを備える
ことができる。このIECシステムの実施例では、さら
に、左右の作戦用装備収容ベイ内にそれぞれ配置され、
かつ上記上流側平行分配ダクトおよび下流側平行分配ダ
クトに流体的に連結された、左右のコールドプレートを
含むことができ、左右の作戦用装備収容ベイの電子モジ
ュールは、左右のコールドプレートとの間に熱伝達経路
を形成するように該コールドプレートにそれぞれ物理的
に取り付けられている。

IECシステムの異なる実施例では、さらに、上記共通
分配ダクトに組み合わされて配置された補助熱交換サブ
システムを備えることができ、寒い気候での飛行中にお
ける乗員の快適さのために、上記共通分配ダクトを介し
てコックピットに供給される上記の冷却，超乾燥，浄化
状態の空気流を加熱するようになっている。このIECシ
ステムは、さらに、上記第１の分配ダクトと上記共通分
配ダクトとに流体的に連結された周囲支援サブシステム
を備えることができ、このサブシステムが、電子モジュ
ールの冷却と乗員の快適さのために、左右の作戦用装備
収容ベイとコックピットとに緊急冷却空気流を供給する
ようになっている。

図面の簡単な説明 本発明の充分な理解と特徴および利点は、添付図面と
関連して考える時、次の詳細な説明を参照することによ
って、本発明を完全に理解できるとともに、本発明の特
長と利点も完全に理解されるであろう。ここで、 第１図は、RAH−66 コマンチェ（Comanche）ヘリコ
プターの透視図である。

第２図は、第１図のコマンチェヘリコプター用として
の、本発明による一体型環境制御システムの概略ブロッ
ク図である。

好ましい実施例の詳細な説明 図面を参照すると、図を通して同一又は同様な部材に
は同一符号で示す。第１図はRH−66コマンチェヘリコプ
ター100の透視図であって、このヘリコプター100は、シ
コルスキーエアクラフト（Sikorsky Aircraft）（ユナ
イテッド テクノロジーズ コーポレイションの一部門
である）とボーイングヘリコプターのチームによって開
発されている。コマンチェヘリコプター100は、取替可
能な航空電子工学／電子モジュール（符号102）を、容
易にアクセス可能な機体の左右の作戦用装備（MEP）収
容ベイ104,106（第２図参照）内に、備えている。さら
に他の航空電子工学／電子モジュールが、中間のMEP収
容ベイ108内に配置されており、この中間のMEP収容ベイ
108は、コックピット110の隔壁の後に位置している。さ
らに他の航空電子工学／電子モジュールが、コックピッ
ト110内に位置している。

一体型環境制御（IEC）システム10の実施例は、第２
図に示し、後で詳述するように、RAH−66ヘリコプター1
00に適した設計であり、環境制御システム（ECS）と核
／生物学／化学的生命支援システム（NBC LSS）を作用
的に組み合わせたものである。本発明によるIECシステ
ム10は、過冷却，超乾燥，浄化された空気流を、左右の
MEP収容ベイ104,106とコックピット110に順次供給し、
航空電子工学／電子モジュールを冷却するとともに乗員
の快適さを保つ。

IECシステム10は、さらに、中間MEP収容ベイ108にお
ける航空電子工学／電子モジュールを冷却するため、な
らびに、左右のMEP収容ベイ104,106に圧力を加えて汚染
物質の侵入を防ぐために、冷却，超乾燥，浄化された空
気流を供給するように作用する。当業者であれば、本発
明によるIECシステム10は、航空電子工学／電子モジュ
ールの配置やコックピットの構成が異なるヘリコプター
においても、過冷却、超乾燥、浄化された空気流を、航
空電子工学／電子モジュールの冷却と乗員の冷房のため
に、供給するように構成できることを理解できるであろ
う。

本発明によるIECシステム10の実施例は、第２図に示
されており、冷媒サブシステム12,復熱式熱交換装置14,
浄化サブシステム16,および空気流分配ネットワーク20
を含んでいる。IECシステム10は、左右のMEP収容ベイ10
4,106の航空電子工学／電子モジュールとヘリコプター
コックピット110とを順次冷却するとともに、中間MEP収
容ベイ108の航空電子工学／電子モジュールを冷却し、
かつ左右のMEP収容ベイ104,106に圧力を加えて汚染物質
の侵入を防ぐように、浄化され温度調節された空気流を
供給する。本発明によるIECシステム10は、補助の熱交
換装置の必要性を低減するとともに、航空機システムの
重量を減少させ、効率を向上させたシステムである。

冷媒サブシステム12は、復熱式熱交換装置14に圧縮さ
れた空気流を供給し、かつ浄化サブシステム16と組み合
わされて、過冷却され，超乾燥され，浄化された空気流
を空気流分配ネットワーク20に供給する。圧縮された空
気流は、ヘリコプター100のサブシステムパワーユニッ
ト（SPU）から、冷媒サブシステム12に供給される（RAH
−66コマンチェヘリコプターのエンジンブリードエアは
IECシステム10において使用するための固有のエネルギ
ーを充分に持っていなかった）。補助パワーユニット
（APU）と同様の機能を有するSPUは、ヘリコプターが動
作している間、圧縮された空気流を冷媒サブシステム12
に供給する。

ここで述べられたIECシステム10の実施例としての冷
媒サブシステム12は、エアサイクルマシン（ACM）であ
り、このエアサイクルマシンはコンプレッサステージ22
とタービンステージ24を含んでいる。復熱式熱交換装置
14と浄化サブシステム16は、ACM12のコンプレッサステ
ージ22とタービンステージ24の間に作用的に介設されて
いる。コンプレッサステージ22は、SPUによって供給さ
れた圧縮空気流の圧力を増すように作用する。コンプレ
ッサステージ22からの高圧縮空気流は、フローダクト26
を介して、復熱式熱交換装置14を経て浄化サブシステム
16に送られる。

復熱式熱交換装置14は、フローダクト26を通してACM1
2から送られた高圧縮空気流の熱エネルギーを、パージ
ダクト26の熱的に隣接した脚部に転送するように作用す
る。パージダクト28には、空気流分配ネットワーク20か
ら抽気されたパージ空気流が流れており、このパージ空
気流は、以下に述べるように、浄化サブシステム16を掃
除するのに使用される。復熱式熱交換装置14は、パージ
ダクト28におけるパージ空気流の温度を、浄化サブシス
テム16に起こる浄化工程を容易にするところの所定温度
まで上げる。

IECシステム10の実施例の浄化サブシステム16は、こ
の技術分野において公知の形式である、圧力振動吸着式
（PSA）NBCろ過装置である。このPSA装置16は、入口転
送バルブ30,高効率粒子空気フィルタ（HEPAフィルタ）3
2,2つの再生式ベッド34−1,34−２および出口転送バル
ブ36によって構成されており、上記のベッド34−1,34−
２は、米国特許第4,769,052号で述べられているタイプ
のものであり、ニューヨーク州のポールコーポレーショ
ンから入手できるものである。PSA装置16は、フローダ
クト26によって与えられた高圧縮空気流から、粒子状、
液体状および／若しくはガス状の汚染物質を取り除くよ
うに作用する。特に、PSA装置16は、高圧縮空気流から
実質的に全ての水分を除去する。

入口転送バルブ30は、フローダクト26からの圧縮空気
流をHEPAフィルタ32を通してPSA装置16のベッドの一つ
（第２図の34−２）に向けるとともに、パージダクト28
からのパージ空気流を他のベッド（第２図の34−１）に
向け、さらには、その逆に向ける。高圧縮空気流の、粒
子状，液体状およびガス状の汚染物質と特に水分は、HE
PAフィルタ32とアクティブベッド（34−２）とによって
除かれる。同時に、汚れたベッド（34−１）は、捕捉し
た汚染物質をパージ空気流によって取り除くことによっ
て、掃除される。一旦、アクティブベッドが飽和する
か、又は汚れたベッドの汚染物質除去を行われると、入
口転送バルブ30は、高圧縮空気流とパージ空気流を、新
たな浄化されたベッドと新たな汚染されたベッドとに通
すように向きが変えられる。HEPAフィルタ32と２つの再
生ベッド34−1,34−２は、このようにして、高圧縮空気
流を絶えず浄化するとともに、実質的に全ての水分をAC
M12のコンプレッサステージ22から除去する手段を提供
する。

出口転送バルブ36は、汚染されたパージ空気流を吐出
ダクト38に向け、汚染された空気流は装置外に捨てられ
る。出口転送バルブ36は、同時に、PSA装置16によって
発生された超乾燥浄化空気流を、フローダクト40によっ
て、ACM12のタービンステージ24に向ける。ヘリコプタ
ー100の自動飛行制御システムコンピュータ（図示せ
ず）を、前述の機能を備えている入口，出口転送バルブ
30,36のスイッチング動作を、同期的に制御するのに用
いることが出来る。タービンステージ24は、フローダク
ト40の超乾燥，浄化された空気流からの熱エネルギー
（超乾燥，浄化された空気流の膨張による）を抽出し、
過冷却，超乾燥，浄化された空気流を空気流分配ネット
ワーク20に供給するように動作する。RAH−66ヘリコプ
ター100用のIECシステム10の実施例においては、ACM12
のタービンステージ24によって空気流分配ネットワーク
に与えられた過冷却，超乾燥，浄化された空気流は、約
33ppmの体積流量，約−34℃〜−40℃（約−30゜F〜−40
゜F）の温度，約１〜1.5psigの圧力，および実質的に０
％の水分（約−73℃〜−90℃（約−100゜F〜−130゜F）
の露点）を持っている。タービンステージ24は、また、
コンプレッサステージ22を駆動するのに必要な動力を供
給する。

空気流分配ネットワーク20は、複数の分配ダクトを含
み、過冷却，超乾燥，浄化された空気流を、冷媒サブシ
ステム12から左右のMEP収容ベイ104,106およびコックピ
ット110に順次送り、航空電子工学／電子モジュールの
冷却と乗員の快適さを得る。加えて、過冷却，超乾燥，
浄化された空気流の初期の熱冷却容量により、分配ネッ
トワーク20はさらに、冷却かつ超乾燥され浄化された空
気流（左右のMEP収容ベイ104,106から放出された冷却空
気流）を、中間MEP収容ベイ108における航空電子工学／
電子モジュールの冷却のために導くとともに、左右のME
P収容ベイ104,106を加圧して汚染物質の侵入を防止する
ように導く。分配ネットワーク20における冷却流の超乾
燥の特性により、過冷却，超乾燥，浄化された空気流が
左右のMEP収容ベイ104,106,中間のMEP収容ベイ108およ
び／若しくはコックピット110における航空電子工学／
電子モジュールに入る時に、水分凝縮や冷凍は、殆ど生
じない。

このように、空気流は直接（水分凝縮又は冷凍を無く
すために空気流を熱すべき補足の熱交換機を必要とする
ことなく）航空電子工学／電子モジュールの冷却に用い
られる。さらに、冷却され、超乾燥，浄化された空気流
の冷却容量の向上により、航空電子工学／電子モジュー
ルを適正に冷却するために必要な空気流の体積流量は大
幅に減少される。このことは軽量の部材をIECシステム1
0のECS部分に用いることができることを意味する。最も
重要なこととして、空気流分配ネットワーク20がより小
径の分配ダクトを利用することが出来る。これらの特長
により、IECシステム10の全体重量を非常に減少するこ
とができる。

第１の分配ダクト20−１は、ACM12のタービンステー
ジ24からの空気流を左右のMEP収容ベイ104,106に送る。
第１の分配ダクト20−１における空気流は、上流側平行
分配ダクト20−2,20−３に送られる。これらのダクト
は、左右のMEP収容ベイ104,106を通して、航空電子工学
／電子モジュールを冷却するために、空気流を送る。IE
Cシステム10の実施例においては、過冷却，超乾燥，浄
化された空気流は、MEP収容ベイコールドプレート112,1
14によって航空電子工学／電子モジュールを伝導冷却す
るために利用される。コールドプレート112,114は、コ
マンチェヘリコプター100用のIECシステム10の実施例で
用いられるもので、航空電子工学／電子モジュールが過
冷却，超乾燥，浄化された空気流に残存している汚染物
質に物理的にさらされないことを確保するために使用さ
れる。しかしながら、他の実施例として、過冷却，超乾
燥，浄化された空気流を航空電子工学／電子モジュール
に通して対流冷却することもできることは明らかであ
る。

コールドプレート112,114は、過冷却，超乾燥，浄化
された空気流に対して閉流路を形成するように配置され
ており、冷却空気流は航空電子工学／電子モジュールか
ら物理的に隔離されている。航空電子工学／電子モジュ
ールは、熱伝導経路を得るように、各コールドプレート
112,114に物理的に取り付けられている。左右のコール
ドプレート112,114を通る過冷却，超乾燥，浄化された
空気流は、それぞれ、コールドプレート112,114を対流
冷却する。そして、コールドプレート112,114は、左右
のMEP収容ベイ104,106における航空電子工学／電子モジ
ュールを伝導冷却し、航空電子工学／電子モジュールを
適正な動作温度に保つ。

コールドプレート112,114から放出された空気流は、
冷却されており（IECシステム10の実施例では約10℃〜1
5℃（約50゜F〜60゜F）），超乾燥，浄化された空気流
である。この空気流は、中間のMEP収容ベイ108における
航空電子工学／電子モジュールの冷却とコックピット11
0内における航空電子工学／電子モジュールの冷却なら
びに乗員の快適さのためには、充分な熱的冷却容量を持
っている。空気流は、下流側平行分配ダクト20−4,20−
５を介して、共通の分配ダクト20−６に送られる。共通
の分配ダクト20−６は、冷却，超乾燥，浄化状態の空気
流をコックピット110に送る。

上述したパージダクト28は、左右のMEP収容ベイ104,1
06の下流の共通ダクト20−６に連結されており、PSA装
置16のパージ処理用のパージ空気流を与えるために、冷
却，超乾燥，浄化状態の空気流の一部を抽出している。
転換ダクト20−７は、中間のMEP収容ベイ108の航空電子
工学／電子モジュールを冷却するとともに、左右のMEP
収容ベイ104,106に圧力を加えるための他の一部の空気
流を抽出するように、共通分配ダクト20−６に連結され
ている。

転換ダクト20−７の空気流は、第１の補助分配ダクト
20−８によって中間MEP収容ベイ108のコールドプレート
116に送られる。中間MEP収容ベイコールドプレート116
は、構造と機能の面で、上述したコールドプレート112,
114と均等なものであり、航空電子工学／電子モジュー
ルを適正な温度に維持するために中間MEP収容ベイ108の
航空電子工学／電子モジュールを伝導冷却する。コール
ドプレート116から流出する空気流は、装置外へ捨てら
れる。転換ダクト20−７の空気流は、また、第２の補助
分配ダクト20−９によって左右のMEP収容ベイ104,106に
送られ、その後、装置外へ捨てられる。第２の補助分配
ダクト20−９からの空気流は、左右のMEP収容ベイ104,1
06を加圧して、汚染物質の侵入を防ぐために使用され
る。

共通分配ダクト20−６によってコックピット110内に
送られた冷却，超乾燥，浄化状態の空気流は、乗員を快
適にするために用いられる。さらに、そのような空気流
は、コックピット110における航空電子工学／装備収容
ベイ118,120を介して循環し、ここに配置された航空電
子工学／電子モジュールを冷却する。航空電子工学／装
備収容ベイ118,120に送られた冷却空気流は、循環補助
システム50（第２図に示すように、ベイ118,120からの
ダクトと共通の循環ファンとによって構成される）によ
って、コックピット110内に再循環させることができ
る。コックピット110は、さらに、過剰なコックピット
冷却空気流を電子−光センサシステム122に送るための
圧力制御バルブ52を含んでおり、その空気流は、その
後、装置外へ捨てられる。

コマンチェヘリコプター100用のIECシステム10の実施
例では、さらに、周囲支援サブシステム60が含まれてお
り、この支援サブシステムは、加圧された空気流を供給
するための第1,第２の手段62,64と、第1,第２の割り込
みバルブ66,68と、排出バルブ70および連結ダクト72,74
を含んでいる。周囲支援サブシステム60は、IECシステ
ム10の機能的容量の損失すなわちACM12および／又はPSA
装置16の故障又は停止による冷却空気流の損失に応じ
て、加圧された空気流を供給するものであり、この加圧
された空気流は、左右および中間のMEP収容ベイ104,10
6,108およびコックピット110内の航空電子工学／電子モ
ジュールの最小限レベルの冷却を行い、この航空電子工
学／電子モジュールを動作状態に維持するとともに、乗
員の最小限の快適さを保つ。

第１の手段62,第１の連結ダクト72,第１の割り込みバ
ルブ66,および排出バルブ70は、左右のMEP収容ベイ102,
104の航空電子工学／電子モジュールに最小限レベルの
冷却を与えるために、第１の加圧された空気流を供給す
る。第１の手段62は、第１の加圧空気流を与えるために
周囲空気を用いる。第１の加圧空気流は、第１の連結ダ
クト72と第１の割り込みバルブ66とによって、第１の分
配ダクト20−１に送られる。左右のMEP収容ベイ104,106
に対する第１の加圧空気流の分配の仕組みは、上述した
過冷却，超乾燥，浄化された空気流の分配の仕組みと同
じである。しかしながら、機能的には、第１の加圧空気
流は、その減少した熱冷却容量により、航空電子工学／
電子モジュールに対し最小限の冷却レベルのみを与え
る。加えて、第１の加圧空気流は、浄化されることはな
く、本質的に周囲の空気と等価な水分を有する。パージ
空気流はこれらの条件下では必要でなく、かつ、第１の
加圧空気流の熱冷却容量は制限されているので、排出バ
ルブ70は、左右のMEP収容ベイ104,106のすぐ下流におい
て第１の加圧空気流を外部へ排出する。

第２の手段64,第２の連結ダクト74および第２の割り
込みバルブ68は、中間MEP収容ベイ108とコックピット11
0の航空電子工学／電子モジュールおよび乗員の快適さ
のための最小限レベルの冷却を行う第２の加圧空気流を
供給する。第２の手段64は、第２の加圧空気流を提供す
るために、周囲の空気を使用する。この第２の加圧空気
流は、第２の連結ダクト74と第２の割り込みバルブ68と
によって、共通分配ダクト20−６に送られる。第２の加
圧空気流の分配の仕組みは、上述した冷却，超乾燥，浄
化された空気流の分配の仕組みと同じである。しかし、
機能的には、第２の加圧空気流は、その減少した熱冷却
容量により、航空電子工学／電子モジュールや乗員の快
適さに対し最小限の冷却レベルのみを与える。加えて、
第２の加圧空気流は、浄化されることなく、本質的に周
囲の空気と等価な水分を有する。

IECシステム10の上述した実施例では、さらに、ブリ
ードエアダクト82と熱交換装置84とによって構成される
補助熱交換サブシステム80を含んでいる。補助熱交換サ
ブシステム80は、寒い気候の飛行動作中に、乗員の快適
さを得るために、共通分配ダクト20−６を介してコック
ピット110に供給される冷却，超乾燥、浄化状態の空気
流を加熱するように動作する。ブリードエアダクト82
は、ヘリコプターエンジン（図示せず）からのブリード
空気流を、熱交換装置84に送る。熱交換装置84は、ブリ
ードエアダクト82のブリード空気流から、冷却され超乾
燥され浄化された空気流に、熱エネルギーを転送し、乗
員の快適さのために温度を上げる。

IECシステム10の上述した実施例は、また、再循環ダ
クト92−1,92−２および再循環ファン94からなる再循環
サブシステム90を含むこともできる。再循環サブシステ
ム90は、共通分配ダクト20−６を介してコックピット11
0に導かれた、冷却，超乾燥，浄化された空気流を、再
循環させる。

上述の点に鑑みて、種々の修正および変形は可能であ
る。それ故に、添付した請求の範囲内で、詳細に説明し
たように発明を実施可能であることは理解されるべきで
ある。

フロントページの続き (72)発明者 バーナード，リチャード エス. アメリカ合衆国，コネチカット 06468, モンロウ，ブラッシー コート ９ (72)発明者 パーロタ，トーマス アメリカ合衆国，コネチカット 06804, ブルックフィールド，プロスペクト ド ライブ ２ (56)参考文献 特開 昭54−124500（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−35899（ＪＰ，Ｕ) 仏国特許出願公開2556453（ＦＲ，Ａ １) 米国特許4769051（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B65D 13/08 B01D 50/00 501 B01D 50/00 502 B01D 51/00

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子モジュール（102）を含有する複数の
   作戦用装備収容ベイ（104;106,108,118,120）を有する
   とともに、電子モジュールを含有するコックピット（11
   0）を有するヘリコプター用の一体型環境制御システム
   （10）であって、 高圧縮空気流を供給する冷媒サブシステム（12）と、 上記冷媒サブシステム（12）からの高圧縮空気流を浄化
   するとともに水分を除去し、超乾燥かつ浄化された空気
   流を供給する浄化サブシステム（16）と、 空気流分配ネットワーク（20）と、 を備えてなり、 上記冷媒サブシステム（12）は、さらに、上記浄化サブ
   システム（16）からの上記の超乾燥，浄化状態の空気流
   を過冷却し、過冷却，超乾燥，浄化された空気流を供給
   し、 上記空気流分配ネットワーク（20:20−1,20−2,20−3,2
   0−4,20−5,20−６）は、電子モジュール（102）の冷却
   と乗員の快適さのために、上記の過冷却，超乾燥，浄化
   状態の空気流を、複数の作戦用装備収容ベイ（104又は1
   06）の少なくとも１つとコックピット（110）とに、順
   次、直接に送ることを特徴とする一体型環境制御システ
   ム。
2. 【請求項２】請求項１記載の一体型環境制御システム
   （10）において、上記空気流分配ネットワーク（20:20
   −1,20−2,20−3,20−4,20−5,20−６）は、少なくとも
   １つの作戦用装備収容ベイ（104又は106）の下流から、
   該作戦用装備収容ベイ（104又は106）を出た、冷却，超
   乾燥，浄化状態の空気流を、複数の作戦用装備収容ベイ
   の中の他の作戦用装備収容ベイ（108）へと方向転換さ
   せて該収容ベイ内の電子モジュール（102）を冷却する
   ダクト手段（20−7,20−８）を含んでいることを特徴と
   する一体型環境制御システム。
3. 【請求項３】請求項２記載の一体型環境制御システム
   （10）において、上記ダクト手段（20−7,20−8,20−
   ９）は、さらに、上記の冷却，超乾燥，浄化状態の空気
   流を、少なくとも１つの作戦用装備収容ベイ（104又は1
   06）に送るように作用し、これを加圧して汚染物質の侵
   入を防止することを特徴とする一体型環境制御システ
   ム。
4. 【請求項４】請求項２記載の一体型環境制御システム
   （10）において、コックピット（110）の上流において
   空気流分配ネットワーク（20−６）と機能的に組み合わ
   せて配設された補助熱交換サブシステム（80）を備え、
   寒い気候の飛行動作の間における乗員の快適さのため
   に、少なくとも１つの作戦用装備収容ベイ（104又は10
   6）から放出された上記の冷却，超乾燥，浄化状態の空
   気流を加熱するように構成されていることを特徴とする
   一体型環境制御システム。
5. 【請求項５】請求項１記載の一体型環境制御システム
   （10）において、電子モジュール（102）の冷却と乗員
   の快適さのために、少なくとも１つの作戦用装備収容ベ
   イ（104又は106）とコックピット（110）とに、緊急用
   の冷却空気流を供給するように、空気流分配ネットワー
   ク（20:20−1,20−６）に流体的に接続された周囲支援
   サブシステム（60:62,72,66,70および62,74,68）を備え
   ていることを特徴とする一体型環境制御システム。
6. 【請求項６】電子モジュール（102）を含有する、左、
   右、および中間の作戦用装備収容ベイ（104,106,108）
   と、電子モジュール（102）を含有するコックピット（1
   10）と、を備えたヘリコプター（100）用の一体型環境
   制御システム（10）であって、 コンプレッサステージ（22）とタービンステージ（24）
   を含み、上記コンプレッサステージ（24）が高圧縮空気
   流を供給する冷媒サブシステム（12）と、 パージ空気流を供給する手段（28）と、 上記高圧縮空気流から上記パージ空気流に熱エネルギー
   を転送する復熱式熱交換装置（14）と、 高効率粒子空気フィルタ（32）と、交互に動作する再生
   可能な第１と第２のベッド（34−1,34−２）と、が組み
   合わされて、上記高圧縮空気流を浄化するとともに水分
   を除去して超乾燥かつ浄化された空気流を生成し、かつ
   上記第１と第２のベッド（34−1,34−２）の汚染物質が
   上記パージ空気流によってパージされる、浄化サブシス
   テム（16）と、 空気流分配ネットワークと、 を備えて構成され、 上記タービンステージ（24）は、上記の超乾燥かつ浄化
   された空気流を過冷却するように作用して、過冷却，超
   乾燥，浄化された空気流を生成し、 上記空気流分配ネットワーク（20:20−1,20−2,20−3,2
   0−4,20−５および20−６）は、電子モジュール（102）
   の冷却と乗員の快適さのために、上記過冷却，超乾燥，
   浄化された空気流を、左右の作戦用装備収容ベイ（104,
   106）とコックピット（110）とに順次送るように作用
   し、 上記空気流分配ネットワーク（20:20−1,20−2,20−3,2
   0−4,20−５および20−６）が、 上記過冷却，超乾燥，浄化された空気流を、左右の作戦
   用装備収容ベイ（104,106）に直接に送るための第１の
   分配ダクト（20−１）と、 上記第１の分配ダクト（20−１）に流体的に連結され、
   上記過冷却，超乾燥，浄化された空気流を、左右の作戦
   用装備収容ベイ（104,106）にそれぞれ案内して、その
   電子モジュール（102）を冷却するための上流側平行分
   配ダクト（20−2,20−３）と、 上記作戦用装備収容ベイ（104,106）からそれぞれ放出
   された、冷却，超乾燥，浄化状態の空気流を受けるため
   の下流側平行分配ダクト（20−4,20−６）と、 上記下流側平行分配ダクト（20−4,20−６）に流体的に
   連結され、上記の冷却，超乾燥，浄化状態の空気流を、
   電子モジュール（102）の冷却と乗員の快適さのため
   に、コックピット（110）に送るための共通分配ダクト
   （20−６）と、を含んでいることを特徴とする一体型環
   境制御システム。
7. 【請求項７】請求項６記載の一体型環境制御システム
   （10）において、上記空気流分配ネットワーク（20:20
   −1,20−2,20−3,20−4,20−５および20−６）がさら
   に、 上記共通分配ダクトに流体的に連結された転換ダクト
   （20−７）と、 上記転換ダクト（20−７）および中間作戦用装備収容ベ
   イ（108）に流体的に連結された第１の補助分配ダクト
   （20−８）と、を含み、 上記転換ダクト（20−７）と第１の補助分配ダクト（20
   −８）とが協同して、上記共通分配ダクト（20−６）か
   らの上記冷却，超乾燥，浄化状態の空気流の第１の部分
   を、電子モジュール（102）を冷却するために中間作戦
   用装備収容ベイ（108）に送ることを特徴とする一体型
   環境制御システム。
8. 【請求項８】請求項７記載の一体型環境制御システム
   （10）において、上記空気流分配ネットワーク（20:20
   −1,20−2,20−3,20−4,20−5,20−6,20−7,20−８）
   が、さらに、上記転換ダクト（20−７）および左右の作
   戦用装備収容ベイ（104,106）に流体的に連結された第
   ２の補助分配ダクト（20−９）を含み、上記転換ダクト
   （20−７）と上記第２の補助分配ダクト（20−９）とが
   協同して、上記共通分配ダクト（20−６）からの上記冷
   却，超乾燥，浄化状態の空気流の第２の部分を、加圧に
   よる汚染物質の侵入防止のために、左右の作戦用装備収
   容ベイ（104,106）に送ることを特徴とする一体型環境
   制御システム。
9. 【請求項９】請求項６記載の一体型環境制御システム
   （10）において、さらに、上記冷媒サブシステム（12）
   のコンプレッサステージ（22）に流体的に連結され、ヘ
   リコプターの運転中に該コンプレッサステージ（22）に
   圧縮空気流を供給するサブシステムパワーユニット（SP
   U）を備えており、上記コンプレッサステージ（22）
   が、上記圧縮空気流を圧縮して高圧縮空気流を提供する
   ことを特徴とする一体型環境制御システム。
10. 【請求項１０】請求項６記載の一体型環境制御システム
    （10）において、上記パージ空気流供給手段（28）は、
    左右の作戦用装備収容ベイ（104,106）の下流において
    上記共通分配ダクト（20−６）に流体的に連結されると
    ともに上記浄化サブシステムに流体的に連結されたパー
    ジダクト（28）を含み、該パージダクト（28）は、上記
    復熱式熱交換装置（14）と熱的に隣り合った関係に配置
    されていることを特徴とする一体型環境制御システム。
11. 【請求項１１】請求項６記載の一体型環境制御システム
    （10）において、上記空気流分配ネットワーク（20:20
    −1,20−2,20−3,20−4,20−５および20−６）は、さら
    に、左右の作戦用装備収容ベイ（104,106）内にそれぞ
    れ配置され、かつ上記上流側平行分配ダクトおよび下流
    側平行分配ダクト（20−2,20−3,20−4,20−５）に流体
    的に連結された、左右のコールドプレート（112,114）
    を含み、左右の作戦用装備収容ベイ（104,106）の電子
    モジュール（102）は、左右のコールドプレート（112,1
    14）との間に熱伝達経路を形成するように該コールドプ
    レート（112,114）にそれぞれ物理的に取り付けられて
    いることを特徴とする一体型環境制御システム。
12. 【請求項１２】請求項６記載の一体型環境制御システム
    （10）において、さらに、上記第１の分配ダクト（20−
    １）と上記共通分配ダクト（20−６）とに流体的に連結
    された周囲支援サブシステム（60:62,72,66,70および6
    2,74,68）を備えており、このサブシステムが、電子モ
    ジュール（102）の冷却と乗員の快適さのために、左右
    の作戦用装備収容ベイ（104）とコックピット（110）と
    に緊急冷却空気流を供給することを特徴とする一体型環
    境制御システム。
13. 【請求項１３】請求項６記載の一体型環境制御システム
    （10）において、さらに、上記共通分配ダクト（20−
    ６）に組み合わされて配置された補助熱交換サブシステ
    ム（80）を備えており、寒い気候での飛行中における乗
    員の快適さのために、上記共通分配ダクト（20−６）を
    介してコックピット（110）に供給される上記の冷却，
    超乾燥，浄化状態の空気流を加熱することを特徴とする
    一体型環境制御システム。