JP4265538B2 - 流量調整機構及びそれを用いた航空機用空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気の流量調整機構及びそれによりエンジン抽気の流量を調整する航空機用空気調和装置に関する。

従来、図２に示される航空機用空気調和装置の流量調整機構は、配管１０１を流れる流体（空調に利用されるエンジン抽気）の通過量を、配管内に設けたバタフライバルブ１０２を開閉制御することにより調整するものである。そして、このバタフライバルブ１０２は、別途電気エネルギー等を利用することなく、配管１０１を流れる流体の圧力を利用したアクチュエータ１０５により駆動される。

具体的には、配管１０１におけるバタフライバルブ１０２の上流から流体が、導入通路１０３により導き出され、コントロールオリフィス１０４を通じて、アクチュエータ１０５を駆動するための所定量とされ、バタフライバルブ１０２を駆動するアクチュエータ１０５のシリンダ１０６に供給される。シリンダ１０６には、進退可能にピストン１０７が備えられ、流体が供給されると流体圧がスプリング１０８による付勢力に抗じてピストン１０７を図中下方に押し、リンク機構１０９を介してバタフライバルブ１０２が開くよう構成されている。

また、導入通路１０３には、コントロールオリフィス１０４のほか、フィルタ１１０、リリーフバルブ１１１、及びソレノイドバルブ１１２が設けられる。コントロールオリフィス１０４は、所定時間内にシリンダ１０６に供給される流体の量を調整し、リリーフバルブ１１１は、アクチュエータ１０５に過大圧力が付与されないよう、過大な作動圧力を外部に逃がすことにより流体の圧力を一定圧力以下に制限する。また、ソレノイドバルブ１１２を駆動することにより、流体がシリンダ１０６へ供給されてバタフライバルブ１０２が開かれたり、逆に、シリンダ１０６の内部の流体を外部へ排出できるように切り替えることで、スプリング１０８の付勢力によりピストン１０７がシリンダ１０６内で押し戻され、バタフライバルブ１０２が閉じるよう構成されている。

なお、バタフライバルブ１０２の開動作時間はアクチュエータ１０５のシリンダ１０６内に流体が充填される速度により決定される。

ところで、航空機用空気調和装置のエンジン抽気系統に用いられるバルブは、１秒以内に全開／全閉の開閉動作が要求されているが、上流圧力が高いと動作時間が短く、上流圧力が低いと動作時間が長くなる。上流圧力が低い場合でも開動作を行うためには、コントロールオリフィス１０４断面積を大きくして、バタフライバルブ１０２の開閉時間にシリンダ１０６に供給される流体の容量を確保する必要があるが、このようにコントロールオリフィス１０４断面積を大きくしてしまうと、上流圧力が高い場合にリリーフバルブ１１１からの外部への漏洩量が増加し、エンジン効率の低下やバルブ周囲温度の上昇といったデメリットが生じる。

本発明は、上流圧力が低い場合でも、オリフィス断面積の大きさを変えることなく、所定時間内でバルブを開動作させることのできる流量調整機構およびそれを用いた航空機用空気調和装置を提供するものである。

上記した課題を解決するため、本発明は、配管内を流れるエンジン抽気の通過量を空調用として必要な量に調整する流量調整機構を具備した航空機用空気調和装置であって、配管内で開閉されるバルブと、このバルブを開閉制御するアクチュエータは、配管におけるバルブの上流側から導入通路に設けた第１オリフィス並びに圧力制御バルブを介して導入される流体の圧力で駆動されるよう構成されると共に、第１オリフィスをバイパスするバイパス通路を導入通路に設け、この通路にはチェックバルブ並びに第２オリフィスを設け、チェックバルブは上流側のエンジン抽気の圧力が所定以上のときに閉じるよう構成されたことを特徴とする。

このように構成することで、上流圧力が所定よりも低い場合、バイパス通路のチェックバルブが開くので、流体が第１オリフィスを通過する流量のほか、バイパス通路の第２オリフィスを通過する流量も得られるので、アクチュエータを駆動するのに十分な流体の容量を確保することができる。また、上流圧力が所定よりも高い場合、チェックバルブが閉じることで、第２オリフィスを通過する流体は無いので、アクチュエータに供給される流体が過剰となることを防止できる。

従って、エンジン抽気を空調用として必要な量を供給する航空機用空気調和装置において、上記流量調整機構を具備したことにより、リリーフバルブからの外部漏洩に伴うエンジン効率の低下を抑制できる。

本発明が提供する流量調整機構は以上のとおり構成したので、コントロールバルブの流路断面積を大きくすること無く、バルブを駆動するアクチュエータに供給する流体の容量を確保することができる。特に航空機用空気調和装置において、過剰な容量の流体を取り込むことによるエンジン効率の低下やバルブ周囲温度の上昇といったデメリットを解消することができる。

以下、本発明が提供する航空機用空気調和装置の流量調整機構を図１に示す実施例にしたがって説明する。

流体が流れる配管１には、流体（特に空調に利用されるエンジン抽気）の流量を調整するためのバタフライバルブ２が設けられる。そのバタフライバルブ２を駆動するために、配管１におけるバタフライバルブ２の上流から流体が、導入通路３により導き出され、コントロールオリフィスＡ（第１オリフィス）を通じて、バタフライバルブ２を駆動するアクチュエータ５のシリンダ６に供給される。

一方、コントロールオリフィスＡをバイパスするように、導入通路３にはバイパス通路２１が設けられるとともに、バイパス通路２１にはチェックバルブ２２とその下流側にコントロールオリフィスＢ（第２オリフィス）が配設され、コントロールオリフィスＢの下流側でバイパス通路２１が導入通路３と合流した後、導入通路３はアクチュエータ５に導かれる。

アクチュエータ５のシリンダ６には、進退可能にピストン７が備えられ、導入通路３より、流体が供給されると流体圧がスプリング８による付勢力に抗じてピストン７を図中下方に押し、リンク機構９を介してバタフライバルブ２が開く。

さらに、導入通路３には、フィルタ１０、リリーフバルブ１１、及びソレノイドバルブ１２が設けられる。コントロールオリフィスＡは、所定時間にシリンダ６に供給される流体量を調整し、リリーフバルブ１１は、アクチュエータ５に過大圧力が付与されないよう、過大な作動圧力を外部に逃がすことにより流体の圧力を一定圧力以下に制限する。また、ソレノイドバルブ１２を駆動することにより、流体がシリンダ６へ供給されてバタフライバルブ２が開かれたり、逆に、シリンダ６の内部の流体を外部へ排出できるように切り替えることにより、スプリング８によりピストン７がシリンダ６内で押し戻され、バタフライバルブ２が閉じるよう構成されている。

上記した流量調整機構の動作を説明すると、配管１を流れる流体の圧力が所定以上に維持されている場合、チェックバルブ２２が閉じられ、コントロールオリフィスＡを通過した流体のみがアクチュエータ５の駆動用としてシリンダ６に提供され、従来と同様の動作を行う。

一方、配管１を流れる流体の圧力が所定以下に低下になった場合、チェックバルブ２２が開き、流体がバイパス通路２１のコントロールオリフィスＢを通過して流れることになる。そして、導入通路３を流れる流体と合流することで、アクチュエータ５を駆動するのに十分な量の流体を確保することができる。すなわち、必要なとき（配管１を流れる流体の圧力が所定以下に低下した場合）だけ、コントロールオリフィスＡの流路断面積を大きくし、アクチュエータを所期のとおり駆動するための容量の流体を得たことと同等の作用効果が得られる。

しかも、通常（配管１を流れる流体の圧力が所定以上に維持されている場合）、バイパス通路２１は閉じられているので、アクチュエータ５に供給する流体が過剰となることを防止でき、ひいては、リリーフバルブ１１からの外部漏洩に伴うエンジン効率低下を抑制できる。

そして、チェックバルブ２２を構成するスプリングのバネ圧やコントロールオリフィスＡ、Ｂの流路断面積を所定の大きさに適宜設計することにより、チェックバブル２２を開くタイミングを任意に設定でき、しかも、配管１内のバタフライバルブ２を開く動作時間についても、エンジン効率の低下を招くことなく最適化できる。

本発明による航空機用空気調和装置の流量調整機構の構成を示す図である。 従来の航空機用空気調和装置の流量調整機構の構成を示す図である。

符号の説明

１ 配管
２ バタフライバルブ
３ 導入通路
５ アクチュエータ
１２ ソレノイドバルブ
２１ バイパス通路
２２ チェックバルブ
Ａ コントロールオリフィス（第１オリフィス）
Ｂ コントロールオリフィス（第２オリフィス）

Claims (1)

1. 配管内を流れるエンジン抽気の通過量を空調用として必要な量に調整する流量調整機構であって、前記配管内で開閉されるバルブと、このバルブを開閉制御するアクチュエータは、前記配管におけるバルブの上流側から導入通路に設けた第１オリフィス並びに圧力制御バルブを介して導入されるエンジン抽気の圧力で駆動されるよう構成されると共に、前記第１オリフィスをバイパスするバイパス通路を前記導入通路に設け、該バイパス通路にはチェックバルブ並びに第２オリフィスを設け、該チェックバルブは上流側のエンジン抽気の圧力が所定以上のときに閉じるよう構成された流量調整機構を具備したことを特徴とする航空機用空気調和装置。

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