JP4483150B2 - Air conditioning system for aircraft - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機用の空調システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の航空機用空調システムは、図4に示すように、コンプレッサ101により圧縮したエンジン102からのエンジン抽気を、熱交換器103におけるラム空気との熱交換により冷却し、その冷却した抽気をリヒータ105における熱交換によりさらに冷却した後に、コンデンサ106における低温空気との熱交換により冷却することで、その抽気中の水分を露点以下に冷却し、その水分をウォータセパレータ107において遠心力を利用して分離している。その水分を分離された抽気を、リヒータ105における水分分離前の抽気の冷却に用いた後に、膨張タービン108において膨張させることで低温空気とする。この低温空気をコンデンサ106における抽気の冷却に用いた後に航空機のキャビンに送り出している。なお、抽気が膨張して膨張タービン108を回転させることで、回転軸Sを介してコンプレッサ101の駆動力としても作用している。なお、その膨張タービン108とコンデンサ106との間にバルブ109を介して高温のエンジン抽気を導入可能とすることで、コンデンサ106の抽気流路での水分の氷結を防止している。
【0003】
そして、このような航空機用空調システムに取り込むエンジン102からのエンジン抽気にダストが含まれていると、ダストにより、熱交換器103の圧力損失が増加したり、タービン108のノズルの侵食が促進するなどして、空調システムの性能や構成部品に悪影響を及ぼす。
【0004】
そこで、航空機用空調システムにエンジン抽気を取り込む際、(1)フィルタを通過させ、ダストを除去してからエンジン抽気を取り込んだり、(2)遠心力によりダストを分離して除去する後述のダストセパレータを通過させ、ダストを除去してから取り込むことで、上記したような空調システムへの悪影響を低減している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記(1)のように、フィルタを通過させてエンジン抽気を取り込む場合、フィルタで圧力損失が発生し、エンジン抽気の圧力が低下するので、コンプレッサ101を通過した後でも、所定の圧縮空気が得られない。それによって、所定の冷房能力が得られなくなる。また、上記(2)の場合、後述するように、遠心力で分離したダストを、取り込まれるべきエンジン抽気の一部を利用して、外部へ排出するので、結果的に空調システムへ取り込まれるエンジン抽気の量が減り、空調システムの冷却能力を低下させる。
【0006】
そこで、本発明では、圧力損失を引き起こしたり空調システムへ取り込まれるエンジン抽気の量が減ることを抑制し、かつ、エンジン抽気からダストを除去できる航空機用空調システムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1発明の航空機用空調システムは、空調用にエンジン抽気を取り込む際、ダストセパレータによって、エンジン抽気からダストを分離して除去し、さらに、ダストセパレータで除去されたダストを一部のエンジン抽気とともに排出し、ダストを捕捉するフィルタを通過させた後、その一部のエンジン抽気をダストセパレータを通過してきたエンジン抽気に合流させることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は、第1発明の実施例の航空機用空調システムを示す。なお、空調システム本体については、図4で示した従来の航空機用空調システムと同様であり、その説明については省略する。
【0010】
図1において、エンジン抽気からダストを除去するダストセパレータ11が設けられ、ダストセパレータ11を通過したエンジン抽気は、流量制御バルブ12を介して空調システム本体に取り込まれるように構成されている。
【0011】
ダストセパレータ11は、遠心力を利用してダストをエンジン抽気の一部とともに除去するものであって、図2に示すように、円筒状のボディ51内部に、スクリュー状の旋回板52が固設され、ボディ51内部を通過するエンジン抽気が旋回板52によって渦流となり、その渦流による遠心力によってダストをボディ51の内周壁側へ押しやり、そのダストを一部のエンジン抽気とともに、ダストを含むエンジン抽気(Scavenge Air、以下、SAという)として排出するものであり、一方、ダストを含まないエンジン抽気Fは、ボディ51に挿入されたアウトレットチューブ53を通過して排出される。このようなダストを含むエンジン抽気SAは、ボディ51とアウトレットチューブ53との間に形成された隙間54から排出される。なお、ダストセパレータ11に取り込まれるエンジン抽気のうち、約5%がダストを含むエンジン抽気SAとして隙間54を通過して排出され、残りの約95%がダストを含まないエンジン抽気Fとして、アウトレットチューブ53を通過して排出される。また、隙間54の大きさを変えることで、隙間54を通過するエンジン抽気の量を変更することも可能である。
【0012】
また、図1に示すように、ダストセパレータ11から排出されるダストを含むエンジン抽気SAは、配管15を通過中に、配管15に設けられたダストを捕捉するフィルタ13を通過することでダストが除去された後、ダストセパレータ11のアウトレットチューブ53を通過し、配管16を通過してきたダストを含まないエンジン抽気Fと合流するよう構成される。
【0013】
さらに、フィルタ13の入口側と出口側との差圧を検出する差圧センサ14を配管15に設け、ダストによるフィルタの目詰まりに起因する圧力損失を検出することで、空調システムに悪影響を与える圧力損失に達したことを検知して、フィルタ13の点検等を行なうことが可能である。なお、フィルタ13を定期的に点検することで、このような差圧センサ14を省くことも可能である。
【0014】
次に、本実施例である図1の航空機用空調システムについて、図2を用いてその動作を説明する。エンジンから空調用に抽気されたエンジン抽気が、ダストセパレータ11に取り込まれると、ボディ51内部に固設されたスクリュー状の旋回板52によって渦流が発生する。
【0015】
そのエンジン抽気にはダストが含まれており、そのダストは、旋回板52によって発生する渦流による遠心力でボディ51の内周壁側へ押しやられ、ダストセパレータ11に取り込まれた全エンジン抽気の約5%を占める一部のエンジン抽気とともに、ダストを含むエンジン抽気SAとなって、ボディ51とアウトレットチューブ53との間に形成された隙間54から排出される。一方、ダストを除去されたエンジン抽気は、アウトレットチューブ53を通過して、ダストを含まないエンジン抽気Fとして排出される。
【0016】
ダストセパレータ11から排出されたダストを含むエンジン抽気SAは、配管15を通過し、フィルタ13を通過する際、ダストを捕捉され、フィルタ13通過後は、ダストを含まないエンジン抽気となり、ダストセパレータ11を通過し、配管16を通過してきたダストを含まないエンジン抽気Fと合流させられ、その後、空調システム本体に取り込まれる。
【0017】
したがって、全エンジン抽気の約5%という少量のエンジン抽気にダストを集め、フィルタ13を通過させてダストを捕捉するので、そのフィルタ13における圧力損失は、全エンジン抽気の約5%について起こるものであり、全エンジン抽気における圧力損失としては極めて少ないものとなる。しかも、ダストを捕捉した後の少量のエンジン抽気でさえ、最終的に空調システム本体へ取り込まれるので、エンジン抽気を有効に利用でき、ひいては、空調システムの冷房能力の低下を引き起こさない。そして、フィルタ13の大きさも小型化できるので、コストダウンや軽量化、また、メンテナンスの簡便化を図ることもできる。
【0018】
また、参考例について図3に示す。本参考例では、特に、ダストセパレータ11に接続され、ダストを含むエンジン抽気SAを機外へ排出する配管15にシャットオフバルブ21を設け、そのシャットオフバルブ21を開けているときだけ、シャットオフバルブ21を介し、ダストを含むエンジン抽気SAを機外へ排出できるよう構成することで、エンジン抽気からダストを除去する必要がある時だけ、ダストセパレータ11を機能させることができる。なお、シャットオフバルブ21は、操縦者の操作に基づき、コントローラからの信号で開閉制御可能とする。
【0019】
例えば、火山の降灰の中や砂漠の上空を飛行するときなど、エンジン抽気に必ずダストが含まれる環境条件において、操縦者の操作に基づき、シャットオフバルブ21を開くと、ダストセパレータ11が機能し、バルブ21を通過してダストを含むエンジン抽気SAが機外へ排出可能となるので、エンジン抽気からダストが除去される。一方、シャットオフバルブ21を閉じると、ダストセパレータ11の機能が停止し、ダストセパレータからバルブ21側に、エンジン抽気(全エンジン抽気の約5%の量)が排出されない。
【0020】
これにより、降灰などの環境を飛行する時だけバルブ21を開け、ダストセパレータ11を機能させ、全エンジン抽気の約5%からなるダストを含むエンジン抽気SAを機外へ排出する。しかし、通常の環境を飛行する時は、バルブ21を閉じて、ダストセパレータ11の機能を停止するので、全エンジン抽気を空調システムに取り込むことができるので、空調システムの冷却能力の低下は起こらない。よって、ダスト除去の必要なとき以外、空調システムへ取り込まれるエンジン抽気の量が減らないので、飛行中の空調システムの冷却能力の低下を抑制できる。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、ダストが空調システムに混入されないので、圧力損失無く、エンジン抽気を空調システムに取り込むことができるので、空調システムの冷房能力が低下しない。また、構成部品の侵食も防止でき、部品交換やメンテナンスの機会も低減できる。さらに、空調システムへ取り込まれるエンジン抽気の量が減ることも抑制できるので、冷房能力が低下することも抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1発明の航空機用空調システムのブロック図。
【図2】ダストセパレータの概略構成図。
【図3】第2発明の航空機用空調システムのブロック図。
【図4】従来の航空機用空調システムの概略構成図。
【符号の説明】
11 ダストセパレータ
13 フィルタ
15 配管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioning system for an aircraft.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 4, the conventional aircraft air conditioning system cools the engine bleed air from the
[0003]
If dust is included in the engine bleed air from the
[0004]
Therefore, when taking the engine bleed into the air conditioning system for aircraft, (1) passing through the filter and removing the dust after taking in the engine bleed, or (2) a dust separator described later for separating and removing the dust by centrifugal force The above-mentioned adverse effects on the air-conditioning system are reduced by passing the air through and removing the dust.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the engine bleed air is taken in through the filter as in (1) above, pressure loss occurs in the filter and the pressure of the engine bleed air decreases, so that even after passing through the
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an aircraft air conditioning system that can suppress pressure loss and reduce the amount of engine bleed air taken into the air conditioning system and that can remove dust from the engine bleed air.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The aircraft air conditioning system according to the first aspect of the present invention separates and removes dust from the engine bleed by the dust separator when taking in the engine bleed for air conditioning, and further removes the dust removed by the dust separator together with a part of the engine bleed. After discharging and passing through a filter for capturing dust, a part of the engine bleed air is merged with the engine bleed air that has passed through the dust separator.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an aircraft air conditioning system according to an embodiment of the first invention. The air conditioning system main body is the same as the conventional aircraft air conditioning system shown in FIG. 4, and a description thereof will be omitted.
[0010]
In FIG. 1, a
[0011]
The
[0012]
Further, as shown in FIG. 1, the engine bleed SA including dust discharged from the
[0013]
Further, a differential pressure sensor 14 for detecting the differential pressure between the inlet side and the outlet side of the filter 13 is provided in the pipe 15 to detect a pressure loss caused by clogging of the filter due to dust, thereby adversely affecting the air conditioning system. It is possible to check the filter 13 by detecting that the pressure loss has been reached. In addition, it is also possible to omit such a differential pressure sensor 14 by checking the filter 13 regularly.
[0014]
Next, the operation of the aircraft air conditioning system of FIG. 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. When the engine bleed extracted for air conditioning from the engine is taken into the
[0015]
The engine bleed air contains dust, and the dust is pushed to the inner peripheral wall side of the body 51 by centrifugal force generated by the swirl flow generated by the swirl plate 52, and about 5 of all engine bleed air taken into the
[0016]
The engine bleed SA including dust discharged from the
[0017]
Thus, dust is collected in a small amount of engine bleed, about 5% of the total engine bleed, and passed through the filter 13 to capture the dust, so that the pressure loss in the filter 13 occurs for about 5% of the total engine bleed. Yes, the pressure loss in all engine bleeds is extremely small. In addition, even a small amount of engine bleed air after dust has been captured is finally taken into the air conditioning system main body, so that the engine bleed air can be used effectively, and thus the cooling capacity of the air conditioning system is not reduced. And since the magnitude | size of the filter 13 can also be reduced in size, cost reduction, weight reduction, and the simplification of a maintenance can also be aimed at.
[0018]
A reference example is shown in FIG. In this reference example , in particular, a shutoff valve 21 is provided in a pipe 15 connected to the
[0019]
For example, when the engine bleed always contains dust, such as when flying over volcanic ash or in the desert, the
[0020]
As a result, the valve 21 is opened only when flying in an environment such as ash fall, and the
[0021]
【The invention's effect】
According to the present invention, since dust is not mixed into the air conditioning system, engine bleed air can be taken into the air conditioning system without pressure loss, so that the cooling capacity of the air conditioning system does not deteriorate. In addition, erosion of the component parts can be prevented, and opportunities for parts replacement and maintenance can be reduced. Furthermore, since it is possible to suppress a reduction in the amount of engine bleed air taken into the air conditioning system, it is possible to suppress a decrease in cooling capacity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an aircraft air conditioning system according to a first invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a dust separator.
FIG. 3 is a block diagram of an aircraft air conditioning system according to a second invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional aircraft air conditioning system.
[Explanation of symbols]
11 Dust separator 13 Filter 15 Piping
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