JP5237381B2 - 航空機のカート形汎用地上支援装置用の調節可能な空調制御システム - Google Patents

Description

本発明は、概括的に空調システムの分野に関連し、特に、航空機のカート形汎用地上支援装置用の調節可能な空調制御システムに関する。

なお、本願は、２００７年１０月３１日に出願された米国仮出願第60/984,142号（代理人整理番号21606-P1）、２００７年１０月３１日に出願された米国仮出願第60/984,155号（代理人整理番号21607-Pl）および２００８年３月１４日に出願された米国仮出願第61/036,756号（代理人整理番号50-007 ITW 21606-P2）の優先権を主張する。

また、本願は、複数の同一の発明者による航空機の地上支援装置およびカートに関連した本出願人による本願と同一出願日の複数の一連の特許出願の１つである。この一連の特許出願はJames W. Mann, IIIおよびDavid Wayne Leadinghamによる「航空機のカート形汎用地上支援装置用の多電圧電源装置」（出願番号： 、代理人整理番号50-002 ITW 21608U）、Jeffrey E. MontminyおよびSteven E. Bivensによる「航空機の電子機器用調節可能冷却システム」（出願番号： 、代理人整理番号50-003 ITW 21585U）、Jeffrey E.Montminy, Brian A. TeetersおよびKyta Insixiengmayによる「航空機のカート形地上支援装置に設置するためのモジュールを構成するためのフレーム、パネル装置」（出願番号： 、代理人整理番号50-004 ITW 21588U）、Jeffrey E. Montminy, Brian A. TeetersおよびKyta Insixiengmayによる「航空機のカート形地上支援装置に搭載するモジュールにパネルを取付けるための締結装置」（出願番号： 、代理人整理番号50-005 ITW 21587U）、James W. Mann, IIIおよびJeffrey E. Montminyによる「電源モジュールおよび空調モジュールから分離可能な発電モジュールおよび抜去可能な複数のモジュールを有した航空機のカート形地上支援装置」（出願番号： 、代理人整理番号50-006 ITW 21586U）、Jeffrey E. Montminy, Kyta Insixiengmay, James W. Mann, III, Benjamin E. NewellおよびTy A. Newellによる「航空機のカート形地上支援装置に搭載可能なモジュラー式小型空調システム」（出願番号： 、代理人整理番号50-008 ITW 21583）およびJames W. Mann, III, Jeffrey E. Montminy, Steven E. BivensおよびDavid Wayne Leadinghamによる「地上支援装置用整備制御システム」（出願番号： 、代理人整理番号50-009 ITW 21605U）を含み、これらの出願を本願と一体をなすものとして参照する。

航空機は、エンジンを停止して地上にある間、通常、その電気系統へ電力を供給できず、また、その空調システムへ冷却した空気を供給することができない。また、重要部品つまり航空電子機器へ冷却液を供給することができない。通常、こうした地上機は航空機の地上支援装置に接続される。こうした、地上支援装置は、機器用の移動カート上に搭載されて航空機のためのカート形地上支援装置として、地上支援を必要とする航空機の近傍に適宜に駐車、配置または固定される。こうしたカートは、通常、航空機に調整、冷却した空気を供給可能な空調機を含み、また、地位域電力網から電力を航空機が必要とする適切な電圧（ACまたはDC）および周波数に変換可能な電力変換器を備えている。こうしたカート形の航空機地上支援装置は、また、発電機に連結されたディーゼルエンジンを含んでいることもあり、地域電力網に接続することなく、空調および電力の双方を航空機に提供可能となっているものもある。航空機が、電子機器のために冷却液の供給を必要とする場合には、冷却液源を含んだカート形地上支援装置もある。

過去、特に軍用機に関連して、こうしたカート形地上支援装置は、特定の単一タイプまたはクラスの航空機の特殊な必要性に適合させるよう特注設計がなされてきた。従って、第１のタイプまたはクラスの航空機の特定の要件または要求を支援するように設計されたカート形地上支援装置は、他のタイプまたは航空機の別の特定の要件または要求を支援するために使用することができない。異なる航空機は、通常、異なる圧力、流量の冷気、異なる電力量、異なる電圧レベル、異なる、電気周波数（または直流）をを必要とする。異なるタイプの航空機は、また、搭載電子機器を冷却するために異なる圧力、流量の冷却液を用いる。従って、空港または軍用基地には異なるタイプまたはクラスの航空機が離着陸するので、個々の空港には、異なる多数のタイプのカート形地上支援装置を準備しなければならない。特定のタイプおよびクラスの航空機の要求を満たすように適切に設計されたカート形地上支援装置よりも多数の特徴タイプの航空機が特定の場所に着陸すると問題を生じる。

より詳細には、ある航空機は、より小さな室内を有した他の航空機よりも一層高い流量、圧力の空気供給を地上支援装置に要求する。また、供給される電力を１１５Ｖ、４００Ｈｚの交流を要求する航空機がある。２７０Ｖの直流を要求する航空機もある。更に他の航空機では２８Ｖの直流電源を要求することもある。また、航空機は供給すべき電力量も異なっている。

ある航空機、特にジェット戦闘機では、更に、地上支援装置は、電子機器およびレーダーシステムを含むアビオニクスシステムに供給する冷却液の形態の冷却源が必要とななる。この冷却液は、通常はポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）熱輸送流体または冷却液である。この冷却液は、ポンプによって航空機内の１または複数の熱交換器を通してアビオニクスへ供給される。熱交換器は、ターボファンエンジンが作動中に存在する冷気によって液体を冷却する。

こうした航空機のエンジンが作動していないときには、他の方法でＰＡＯ液を冷却してアビオニクスの過熱を防止しなければならない。これを達成する１つの方法は、地上支援装置が、ＰＡＯポンプおよびＰＡＯ熱輸送流体を冷却するための装置を備えることである。一対のホースによって航空機のＰＡＯ流体システムを地上支援装置に接続し、航空機と地上支援装置との間で循環流を形成し、これによって、航空機のアビオニクスから地上支援装置へＰＡＯ流体を供給し、地上支援装置においてポンプによってＰＡＯ流体を圧送し、熱交換装置を通じて冷却し、該冷却したＰＡＯ流体を航空機のアビオニクスへ帰還させるようにできる。ＰＡＯ流体の冷却のための温度、圧力、流量要件は、１つのタイプまたはクラスの航空機と他のタイプまたはクラスの航空機との間で異なっているので、ある航空機の要求に特化されたＰＡＯ冷却は、他のタイプまたはクラスの航空機の異なる要求には必ずしも合致しない。

航空機に空調および電力調整を提供する航空機のカート形地上支援装置の一例として、国際特許出願PCT/US2006/043312(２００７年５月３１日に公開されたWO2007/061622)には、電力調整装置をモジュール構成した航空機のカート形地上支援装置が開示されている。このカート形地上支援装置は、航空機に空調および電力変換を提供すると共に、選択に応じて発電することもできる。図５に該特許出願に開示されたカート形地上支援装置を示す。該地上支援装置は、電力変換モジュールを交換可能に受容可能となっている。１１５Ｖ、４００Ｈｚの三相交流を発電するモジュール７２は、２７０Ｖの直流を発電するモジュール７８と交換可能となっている。図６は、該カート形地上支援装置が、２８Ｖの直流を発電するモジュール９２をも受容可能となっていることを示している。

上記ＰＣＴ出願の図２には、航空機のカート形地上支援装置１４の二重空調システムの機械的構造が示されている。該空調システムの機械的構成要素は、カート形地上支援装置１４の全長に亘って延在している。カート形地上支援装置１４の一方の端部に２組の凝縮器コイル３４が配置されている。凝縮器コイル３４の厚さ、および、関連した冷却ファンの厚さを含めたコイルのハウジングの厚さの合計は、カート形地上支援装置の全長の約１／５となっている。カート形地上支援装置１４の他端には、フィルタ、上流側蒸発器コイル３０、下流側蒸発器コイル４０および出口接続部４２（該出口接続部に航空機へ繋がるダクトが取付可能となっている）が配置されており、これらの構成要素は、長手方向に、カート形地上支援装置の全長の１／５よりも幾分短い部分を占めている。ブロアーファン３２、排気室３８および２つのコンプレッサー３６がカート形地上支援装置１４の中央部分に配置されている。これら空調システムの機械的構成要素は、カート形地上支援装置１４の内部の矩形モジュール内には収容されておらず、カート形地上支援装置１４内全体に分散され、従って、カート形地上支援装置１４から適宜取外して、該カート形地上支援装置１４から離れたところで修理したり使用したりすることができない。ディーゼルエンジン５４や発電機５６（上記ＰＣＴ出願の図４に示されている）電力変換ユニット７２（上記ＰＣＴ出願の図５に示されている）といった他の構成要素は、空調システムの構成要素間の隙間に押込られている。空調システムの構成要素と空調システム以外の構成要素とが混ざり合った構成では、構成容積の周知が非常に複雑になる。と言うのは、これら構成要素は全て同じ余裕の無い空間に押込られているからである。空調システムのコンプレッサーやブロアーの整備員は、これら構成要素にとって例えばディーゼルエンジン５４や発電機５６が邪魔になることに気付くであろう。

国際公開2007/061622号明細書 米国特許第6,988,538号明細書

こうした従来の地上支援装置システムお空調システムは、また、特徴の温度、圧力の冷気を特定のタイプまたはクラスの航空機へ供給するように設計されている。こうしたシステムが、他のタイプまたはクラスの航空機へ冷気を供給すると、過剰または過少な空気が空調システムから流れたり、或いは、空調システムのバランスが崩れ、空気が過少または過剰に冷却され、内部蒸発器に着氷を生じたり、航空機に損傷を与えたりすることも生じうる。また、供給される温度、圧力が、他のタイプまたはクラスの航空機には不適切な場合もあろう。同様に、電気系統は異なるタイプまたはクラスの航空機には電力を供給できないだろうし、また、他のタイプまたはクラス航空機のアビオニクスの冷却に用いる場合には、ＰＡＯ液冷却システムは適切なバランスを保てないであろう。

本発明は、航空機のポートに着脱自在に接続される空調システムで実施される。吸気口およびフィルタが、空気管路によって、一端が航空機のポートに接続される空気ダクトまたはホースの他端に接続されるようにした継手に接続される。前記空気管路内に配設された可変速ブロアーの速度が、コントローラーによって調節され、航空機へ供給される圧力が調節される。該コントローラーは、前記空気管路において前記継手に隣接させて配設され航空機へ流入する空気の圧力を検知する圧力センサーによって検知された圧力、および、異なる航空機のタイプまたはクラスの要求に適合するように変更可能な圧力設定値を入力として受信する。第１と第２の空調機の各々が、コンプレッサー、凝縮器、膨張弁、および、蒸発器を通して冷媒を流通させる円形の冷媒管路を具備している。前記空気管路内において、前記第１の空調機の蒸発器が前記ブロアーの上流側に配設され、前記第２の空調機の蒸発器が前記ブロアーの下流側に配設されている。凝縮器冷却ファンが、空気を前記２つの凝縮器を通して流通させる。該凝縮器冷却ファンは、前記空気管路または冷媒管路の一方の内部または周囲空気の１または複数の圧力測定値または温度測定値に応答するコントローラーによって制御される。

１つの形態では、少なくとも１つの空調機が、前記凝縮器および膨張弁を迂回する冷媒回路を更に含み、該冷媒回路はコンプレッサー排気バイパス弁を含み、該コンプレッサー排気バイパス弁は、前記空気管路において前記空調機の前記蒸発器の下流側に接続された温度センサーからの信号を受信し、かつ、温度設定値を受取るコントローラーによって制御される。他の形態では、少なくとも１つの空調機が、前記冷媒管路において前記コンプレッサーの上流側に配設された蒸発器圧力調整弁を更に含む。該蒸発器圧力調整弁は、前記冷媒回路において前記蒸発器の下流側に配設された温度センサーからの信号および温度設定値を受信するプロセッサーによって制御される。更に他の形態では、少なくとも１つの空調機が、蒸発器の上流側および下流側の冷媒温度を測定する温度センサーを更に含む。該温度センサーは、蒸発器膨張弁を調節するコントローラーへ冷媒温度を送出し、蒸発器を濡れた状態に維持する。更に、他の形態では、熱交換器を具備した吸込ラインサブクーラーを更に含む。該熱交換器は、冷媒管路において前記蒸発器膨張弁の上流側を、冷媒管路において前記蒸発器の下流側に結合し、冷媒タンクとして作用するよう低い位置に配設されている。

モジュール構成した航空機のカート形汎用地上支援装置の１つの実施形態の斜視図である。 地上支援装置の後方部分を形成するディーゼルエンジン発電機モジュール部分を切離して示す図１のカート形地上支援装置の斜視図である。 図１のカート形地上支援装置の電力変換モジュールの斜視図であり、該モジュールの修理目的または他のモジュールと交換するために、地上支援装置から該モジュールを摺動、取外す方法を示す図である。 図１のカート形地上支援装置の前方部分に取付けられる２段式空調モジュールの斜視図であり、微小通過凝縮器コイル支持ドアを回転、開放して空調モジュールの内部構造を露出させて示す図である。 図４の２段式空調モジュールを貫流する空気の流路を示すブロック図である。 図４の２段式空調モジュールの第１の空調ユニットまたは「前段冷却」空調ユニット内の冷媒循環路を示すブロック図であり、独立のＰＡＯ冷却システム（図示せず）から第１の空調ユニットの冷媒に熱を輸送する熱交換器を示す図である。 図４の２段式空調モジュールの第２の空調ユニットまたは「後段冷却」空調ユニット内の冷媒循環路を示すブロック図である。 図４に示した空調モジュールのＰＡＯ冷却システム、つまり航空機からの熱を図４の２段式空調モジュールの第１の空調ユニットまたは「前段冷却」空調ユニットへ輸送するＰＡＯ冷却システムのブロック図である。 正方形状の型枠に組込んで正方形に配列し、これを漏斗形ダクトに取付け、外部配管を介して冷気を航空機へ導入するようにした４つのプレート形フィン付き凝縮器コイル集成体の分解斜視図である。 図９のプレート形フィン付き凝縮器コイル集成体を２つの漏斗形ダクトの間に取付けて示す斜視図であり、冷却すべき空気は漏斗形ダクトによってプレート形フィン付き凝縮器コイルを横断して均一に通過するようになっている。 複数対を形成して図４に示した２段式空調モジュールの２つのドアに取付けるようにした微小通過凝縮器ユニットの斜視図である。 図１１の矢視線Ａ−Ａに沿って微小通過凝縮器ユニットの一部を破断して示す空気通路の内部詳細図である。 制御モジュールへの発電モジュール、２つの電力変換モジュール、２段式空調モジュールを相互接続する信号伝達バスを示すブロック図であり、制御モジュールは、８つの押ボタンを有した表示器および汎用制御、診断プロセッサーを有している。 流れ図と状態図とを組合わせて示すブロック図であって、システム全体の通常の起動手順および運転手順並びに警告、警報および停止状態を示す図である。 図５、６、７、８に示した構成要素を組合せて示す略示ブロック図であって、前段冷却空調ユニット、後段冷却空調ユニットおよびＰＡＯ冷却システム内の空気の流れおよび冷媒循環通路を示し、特にシステムの運転および温度、圧力を制御する８つのフィードバックループおよびコントローラー並びにコントローラーへ信号を入する設定点を特定する図である。 ２つの空調ユニットのコンプレッサーの状態を示すブロック図である。 ２つの空調ユニットを介して空気を航空機へ供給するブロアーファンの動作たのめの、ブロアーファンを駆動する可変周波数駆動装置を用いた自動制御を示すブロック図である。 ３８０〜５００Ｖ、５０〜６０Ｈｚの三相電源への２つのコンプレッサー、２段変速凝縮器冷却ファンおよびブロアーファンのための可変周波数駆動装置の接続並びにコンプレッサー、冷却ファン、ブロアーファンのための制御信号を示すブロック図である。 温度、圧力等の重要なシステム状態信号の全名称、並びに、空調システムが、異なるタイプまたはクラスの航空機によって生じうる広範に変化する負荷条件に対して柔軟かつ適正に応答可能とするよう空調プロセス全体を制御するためのプロセッサーが生成する重要なＯＮ／ＯＦＦ信号および０〜１０Ｖ出力信号を示す図である。 制御モジュールの表示器に表示される全てのメニューおよびサブメニューを該メニューおよびサブメニュー間のナビゲーションパスと共に示すブロック図である。 メインメニューを示す図である。 図２１のメインメニュー上で「ヘルプ」項目が選択されたときに表示されるヘルプメニューを示す図である。 図２１のメインメニュー上で航空機「T-50ゴールデンイーグル」が選択されたときに表示されるメニューを示す図である。 図２３の「T-50ゴールデンイーグル」メニュー上で「ヘルプ」項目が選択されたときに表示されるメニューを示す図である。 図２１のメインメニュー上で「整備」項目が選択されたときに表示される整備メニューを示す図である。 スクロール可能なデーターロギングメニュー、および、図２５の整備メニュー上で「データーログスクリーン」項目が選択されたときに表示されるウィンドウを示す図である。 図２５の整備メニュー上で「Ａ／Ｃ整備」項目が選択されたときに表示される前段冷却空調ユニットの状態値を示す図である。 図２５の整備メニュー上で「リレー状態スクリーン」項目が選択されたときに表示される２つのアクチュエーター状態スクリーンおよびリレー状態スクリーンの一方を示す図であり、表示される値は、図１９の空調、ＰＡＯプロセッサーが生成する一層重要なの出力制御信号に対応している。 制御モジュールの表示器の分解斜視図であり、該表示器が、高周波を遮蔽するスクリーンとして機能する金属スクリーンを示す図である。

以下、２つのセクションに分けて詳細に説明する。セクションＡでは、航空機のカート形汎用地上支援装置（図１〜図３）に組込むよう設計されたモジュラー式調節可能空調システムの機械的特徴に関連させて本発明の背景を説明する。セクションＢでは、システム内の機械的構成要素（図１〜図４、図９〜図１２および図２９）、空気の流通経路（図５）、冷媒およびＰＡＯ冷媒の流通経路（図６〜図８）、電子制御システム（図１３〜図１９）および表示システムおよびインターフェース（図２０〜図２８）を含めて完結した地上支援空調システムに関連させて航空機の空調システムの機械的構成の詳細を説明する。本発明の主題は、空調制御システム（図１〜図５および図９〜図１２）である。

セクションＡ：航空機のモジュラー式カート形地上支援装置
カート形地上支援装置は、車輪が設けらた牽引可能な台車、または、（永久的または一時的に）固定された装置であって、航空機のエンジンが停止している間、空調、アビオニクス機器の液体冷却、電力変換および発電の各種サービスを提供する。これらのカート形地上支援装置は、好ましくは、軍用機その他の航空機によって世界中の空港または軍用機地へ輸送されるので、こうした機器をもはや標準的な軍用機器輸送パレットよりも小さくすることが便利かつ有利である。然しながら、今日、多くのカート形地上支援装置は標準的なパレットには適合せず、それによって、現場で利用可能な地上支援装置の数が少なくなってしまっている。従来、こうしたカート形地上支援装置は特注設計されており、たった１つのタイプまたはクラスの航空機にのみ上記サービスを提供するようになっている。従って、異なるタイプまたはクラスの航空機の各々に対して異なるカート形地上支援装置を準備しなければならない。また、従来、こうしたカート形地上支援装置に搭載の空調システムの構成要素は嵩張り、カート形地上支援装置の全体を占め、電力変換構成要素および他の構成要素をあらゆる隙間に挟み込む必要があり、従って、こうしたカート形地上支援装置の構成要素の整備または交換が非常に手間のかかる作業となっている。

本発明は、航空機のカート形汎用地上支援装置、つまり１つのタイプまたはクラスではなく、種々のタイプまたはクラスの航空機の様々な需要に対応するように構成されたカート形地上支援装置に関連している。また、このカート形地上支援装置はモジュラー式、つまり、各構成要素は矩形のモジュールとなっており、整備や交換のためにカート形地上支援装置から簡単に分離または取外可能となっている。モジュールはカート形地上支援装置とは独立に使用可能となっており、特定のタイプの航空機で必要のないモジュールは簡単に取外され、そして、別の場所で使用したり、待機させたりすることができ、融通性が高くなる。図１〜図３に、地上支援装置カート１０（以下、単にカートと記載する）、発電モジュール１４、電力変換モジュール２０、２段式空調モジュール４００（該モジュールはまたＰＡＯ液を冷却する）が図示されている。上記構成要素の一層詳細な図面が本願および既述の関連出願に含まれている。

使用に際して、カート１０は航空機（図示せず）の近傍に取付けられたり、或いは、適当なトラクターまたはトラック（図示せず）によって航空機の近傍に牽引されたりする。作業員が、空調機のプレナムまたは空気ダクト２６を２段式空調モジュール４００から航空機の冷気入力ポート（図示せず）に接続する。航空機が、液体冷媒の供給が必要なアビオニクスその他の電子機器を有する場合には、作業員は、また、一対のＰＡＯ冷媒管路２８を空調モジュール４００から航空機の一対のＰＡＯポートに接続する。作業員は、次いで、適当な電気ケーブル（図示せず）を用いて、電力変換モジュール２０の電気出力ポートまたは電気レセプタクル（図１〜図３には図示されていない）を航空機の対応ポートまたはケーブルに接続する。異なるタイプの航空機の様々な要求を満たすために、カート１０には、２つの電力変換モジュール２０を設けることができよう。第１のモジュール２０は、１１５Ｖ、４００Ｈｚの交流出力ポートおよび独立した２７０Ｖの直流出力ポートを有し、第２のモジュール１３０８（図１３）は、２８Ｖの直流出力ポートを有している（モジュール２０、１３０８の一方または他方がカート１０から取外される）。

図１３を参照すると、作業員は、表示スクリーン２４を有した制御モジュール２２の正面パネルの「スタート」ボタン１３１６を押す。すると、表示スクリーンには、図２１に示すようなメインメニューが表示される。航空機がT-50ゴールデンイーグルの場合、作業員は、このメニュー（図２１）の４つの押ボタン１３０４のうちラベル「T-50ゴールデンイーグル」の隣にある押ボタンを押す。作業員は、次に表示されるT-50メニュー（図２３）上の４つの押ボタン１３０２のうち「スタート」ラベルの隣にある押ボタンを押す。すると、全てのモジュールは、該特定の航空機に適切な圧力、流量の空調、適切なタイプ、電圧、周波数の電力、および、（必要に応じて)液体冷媒を提供するために自動的に再設定される。作業員が間違った航空機のタイプを選択すると、空気の圧力および流量を測定することによって、この過誤を検知し、システムが停止し、エラーを表示する有色の表示ランプが点灯すると共に、作業員へ向けて制御パネル２４上に適切なエラーメッセージが表示される。作業員が制御モジュール２２の正面パネル上の「停止」ボタンまたは表示スクリーン２４上に表示される複数のメニューの何れか１つのメニュー上の「停止」ラベルの隣にある押ボタン１３０２または１３０４を押すとシステムが停止する。

カート形汎用地上支援装置は、多くの異なるタイプまたはクラスの航空機の広範に変化する空調、液体の冷却、電力支援を含む要求に対して柔軟に支援を行うように構成されている。本発明によれば、異なる圧力、流量で冷却した空気および液体を異なる航空機に供給可能で、かつ、異なる航空機に異なるタイプおよび電力量の電力を供給可能である。また、本発明によれば、単純かつ統合的な制御パネルが提供され、航空機の保守要員が、保守すべき航空機のタイプを簡単に選択し、かつ、特定のタイプの航空機のためにカート形地上支援装置に搭載の種々の機器を自動的に設定し最適な支援が可能となっている。

航空機のモジュラー式カート形地上支援装置の異なる支援システムの各々は、堅牢で、小型で、電磁波遮蔽を設けることができ、また、容易に取外し、修理し、交換可能な矩形モジュールとして形成され、該航空機のモジュラー式カート形地上支援装置および他のモジュール要素から分離させて独に用いることができる。

航空機のモジュラー式カート形地上支援装置１０では、例えば、２段式空調モジュール４００は、ＰＡＯ液冷却システムを含めてカート１０の空調構成要素の全てを含んでいる。電力変換モジュール２０は、２７０Ｖ直流電源、１１５Ｖ、４００Ｈｚ交流電源を含めてカート１０の電力変換構成要素の全てを含んでいる。電力変換モジュール２０は、２８Ｖ直流電源を含む他のモジュール１３０８（図１３）と交換したり、或いは、同モジュールによって補充して、異なるタイプまたはクラスの航空機の特定の要求に応じて、３つの異なるタイプの電力変換を可能とするようにできる。

電源モジュール１４は、電力網からの３６０〜５００Ｖ、５０または６０サイクルの三相電源に接続できない場合に、ディーゼルエンジンおよび６０サイクル４６０Ｖの三相電源を構成する発電機を含む。電源モジュール１４は、カート１０の一方の端部に配置され、図２に示すように、カート１０から取外可能とすることができる。

モジュール１４、２０、４００、１３０８の何れかまたは全てに、内部変換器（図示せず）を配設して、高電圧の入電力を１２０Ｖまたは２４０Ｖ、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚに変換して、標準的な耐候性コンセント（図示せず）へ供給し、該低圧電力を、手持ち工具や移動式照明器具等に供給する電力として用いることができる。

図１３に示すように、制御モジュール２２はカート１０において電力変換モジュール２０の上に取付けられている。制御モジュール２２は、その正面パネルに一対の起動、停止ボタン１３１６、１３１８、有色の表示ランプ１３１４、および、スクリーンの左右側縁部に４つの押ボタン組１３０２、１３０４を配置した表示スクリーン２４を有している。起動すると、図２１に示す表示スクリーン２４にはメインメニューが表示され、航空機の整備作業員は、押ボタン１３０２、１３０４の１つを選択して押すことによって、整備すべき航空機のタイプを選択可能となる。図２５に示す整備メニューによって、整備作業員は、空調、ＰＡＯモジュール４００、電力変換モジュール２０、１３０８および電源モジュール１４の状態を目視、（場合によっては）変更可能となる。図１３に略示するように、全てのモジュール１４、２０、２２、４００、１３０８は、カート１０上に組込まれると、ネットワーク１３１２によって自動的に相互接続される。更に、モジュール１４、２０、２２、４００、１３０８の各々には、ネットワークジャック（図示せず）が配設されており、外部コンピューター（図示せず）を接続して、制御モジュールとして作用させると共に、押ボタン１３０２、１３０４を押すことに代えて図２０〜図２８に示したメニュー上でマウスクリックすることによって、全てのモジュールに関して表示させることができる。

カート１０は、二輪台車組立体１８、１９を具備するようにできる。カート１０上において、発電モジュール１４と、２段式空調モジュール４００との間の空間には、図２、３に示すように、電力変換モジュール２０、１３０８の一方または双方を滑り入れて配置し、該カート１０に固定することができる（電力変換モジュールの双方を搭載する場合には、該モジュールはカートの両側部または互いに上下に配置することができよう）。

ある航空機の支援作業で発電モジュール１４が不必要な場合、モジュール１４および該モジュール１４の下側の台車組立体１９を、図２に示すように、カート１０の残りの部分から完全に切離し、６０Ｈｚ、４６０Ｖの三相電源が必要などこか別の場所で用いることができよう。図２、３に示すように、電力変換モジュール２０、１３０８は、台車組立体上で引出し所定位置に固定して、モジュール２０、１３０８およびその内部の電気構成要素および電子構成要素を修理するために修理員が容易に該モジュールに接近可能とすることができる。これらモジュールは、修理のため或いは他所で独立した電力変換装置として使用するために取外してもよい。また、これらモジュールは、異なる航空機を整備するために他の異なる電圧、周波数の電力を生成する別の電力変換モジュールと置換することができよう。

セクションＢ：２段式空調ＰＡＯ液冷却システム
以下に説明する２段式空調ＰＡＯ液冷却システムは可変特性を有する。特に、従来の航空機の地上支援装置の空調機が起動に数分を要していたのに対して、該システムは、システム全体に亘って精密制御することと、冷凍システム（図１５および以下の関連記載参照）の内容積を最小化することによる冷凍システムの冷媒充填量が低くなっていることから、３０秒で空調機を起動可能となっている。デジタル制御アルゴリズムは、汎用条件に適合するようプロセッサー１９００によって動的に変化させることができるので、多数のセンサーおよびコントローラーが、制御ガイダンスを提供するセンサーの実際の読みの代わりに、状態を予測するために信頼できる過去の操作メモリーに基づいて動作不能であっても、空調は作動可能となっている。後述するように、作業員は、整備すべき航空機のタイプまたはクラスをメニュー（図１８）上に表示させる。空調機が、最終的なブロアー速度よりも低いブロアー速度で起動するときに、温度、圧力、消費電力測定センサーによって補足される空気の圧力、流量が、選択した航空機のタイプまたはクラスの圧力、流量に一致しない場合には、空調機を停止して、間違ったタイプの航空機が選択されている可能性が高いことを知らせる適切な警報メッセージを提供することができる。システムの特性の他の例は後述する。本出願の附属書類に改良されたユーザーインターフェースが含まれており、起動、停止ボタンおよび表示ランプが、表示器に付加され、ユーザビリティーを改善すると共に、それに従ってメニューが調節されている。

図４〜図１２を参照すると、２段式空調モジュール４００の内部機構および流体経路の詳細が示されている。モジュール４００は、２つの空調段階、つまり、前段冷却空調機５２０（図５、６に示す）と、後段冷却空調機５２２（図５、７に示す）を含んでいる。図５に、経路５００に沿って２つの空調機５２０、５２２を還流する空気の流れを示す。２つの空調機５２０、５２２を貫流する冷媒の流れを図６（前段冷却空調機５２０）および図７（後段冷却空調機５２２）に示す。前段冷却空調機５２０は、ＰＡＯ液冷却システム７００と協働する。図８に、ＰＡＯ液冷却システム７００を貫流し、該システム７００と航空機８２３内のアビオニクス８２５との間を流通するアビオニクス液体冷媒の流れを示す。空調機の各プレート形蒸発器アレーの機械的詳細を図９、１０に示す。空調機の各微小通過凝縮器コイルの機械的詳細を図１１、１２に示す。

図４は、背面４０２から見た２段式空調モジュール４００の斜視図である。調節した空気を航空機（図示せず）へ輸送する空気ダクト２６が右方へ延びるように図示されている（図１、２では空気ダクト２６は左方へ延びている）。従って、モジュール４００、２０、２２、１３０８を図１に示すようにカート１０に搭載したときに、背面４０２は、モジュール４００において電力変換モジュール２０、１３０８および制御モジュール２２には隣接していない側面となる。従って、モジュール４００の背面４０２は、常にモジュール４００の整備のために接近可能であり、他のモジュールが存在することによって邪魔されることはない。

ヒンジ止めされたルーバードア４０４が、モジュール４００の背面４０２（図４）から回転、開放されており、作業員は、整備のため該ドアから空調ＰＡＯ液冷却システムの全ての構成要素へ接近可能となるが、作動中には開けっ放しにはされない。第２のヒンジ止めされたルーバードア４０８は、モジュール４００の上面から上方へ回転、開放されるように図示されている。作業員は、該ドア４０８からモジュール４００の上方領域に配設されているＰＡＯシステム７００の構成要素へ接近可能となっている。

２つのルーバードア４０４、４０８の各々は、一対の薄型微小通過空調機凝縮器コイル４０６、４１０を支持する。図１１、１２に該コイルの詳細を示す（以下に詳述する）。各対をなす２つの凝縮器コイル４０６、４１０は、空調モジュール４００の２段をなす空調機５２０、５２２の各々に関連する。２段変速凝縮器ファン４１４によって、空気が、空調モジュール４００の一方の側面、つまり航空機への空気ダクト２６が繋がっていない側面４１６に設けられたファン口４１８から吹出される。ドア４０４、４０８の双方が閉じられている間、対をなす微小通過凝縮器コイル４０６、４１０の各対を通して空気を吸引し、２つの凝縮器コイル４０６、４１０内の冷媒を冷却する。ファン４１４は、２つの凝縮器コイル４０６、４１０を通過して加熱された空気をカート１０の側面４１６のファン口４１８から、表示スクリーン２４を目指する作業員または空気ダクト２６を接続している作業員の位置、或いは、ＰＡＯ液体冷媒管路２８が通常配置されている位置から離反する方向に吹き出す。図１５、１８を参照すると、ファン４１４は、空調ＰＡＯプロセッサー１９００内のアルゴリズムとして実行されるコントローラー１５１８によって生成される低速ファン制御信号４１５と高速ファン制御信号４１７によって制御される。該コントローラーは、図５、６、７に示す、周囲温度信号および種々の温度、圧力信号に応答して、必要に応じてファン４１４を停止から低速そして高速へ変速することによって、２つの空調機５２０、５２２の適正な作動を維持すべくプロセッサーを補助する。これは、システムの定格容量を調節する他の方法であり、該方法は低容量すなわち低周囲条件でシステムを作動させるときに特に有効な方法である。

図５は、２段式空調モジュール４００を通過するときに冷却、除湿、加圧される空気の空気通路５００の略示ブロック図である。外気５０１は、ブロアー５０８によって前段冷却空調機５２０を通過して吸引され、次いで、該ブロアーによって後段冷却空調機５２２および空気ダクト２６を通過するように付勢され、該空気ダクトから冷却、除湿、加圧された空気の流れとして、航空機（図示せず）へ向けて流出する。

前段冷却空調機５２０は、第１の蒸発器アレー５０４（図４、５）と、一対の第１の微小通路凝縮器コイル４０６（図４）、および、図６に示し後述する他の構成要素を含んでいる。後段冷却空調機５２２は、第２の蒸発器アレー５１４（図４、５）と、一対の第２の微小通路凝縮器４１０（図４）、および、図７に示し後述する他の構成要素を含んでいる。２つの空調機５２０、５２２は、前段冷却空調機５２０が、図８に示すＰＡＯ液体冷媒回路７００から熱を吸収するＰＡＯ熱交換器６０２（図６、８）を含んでいる点を除いて本質的に同一である。

図４、５を参照すると、除湿、冷却すべき空気５０１は空気通路５００に沿って流通し、まず、空気フィルター５０２を通過し、次いで、前段冷却空調機５２０のプレート形蒸発器アレー５０４を通過して、そこで、空気は部分的に冷却、除湿される。該空気は、次いで、収斂部５０５（図４）を通過し、そして更にブロアー５０８へ向けて流れる。該ブロアーは、空気を前方へ付勢し、圧力を高める。空気は、次いで、エルボー５１２（図４）で方向転換する前に、ブロアー５０８からの動圧を静圧に変換（静圧回復）する出口コーン部５１０を通過する。空気は、次いで、膨張室または拡開部５１３（図１０）に流入する。膨張室または拡開部内にはバッフルプレートが配設されており、該バッフルプレートは該空気の流れが一様に後段冷却空調機５２２のプレート形フィン付き蒸発器アレー５１４の全ての部分を通過するように空気の流れを広げる。更に、冷却、除湿された空気が収斂部５１６（図４、９、１０）を通過し、そして円形の連結部５１８（図４、９、１０）から空気ダクト２６（図１、４、５）へ流出して、航空機（図示せず）内へ向けて流れる。

ブロアー５０８は、可変速電動モーター５０６によって駆動され、該モーターの速度は、モーター５０６へ供給する電力の周波数によって制御される。電圧周波数変換器５２５は、空調ＰＡＯプロセッサー１９００（実時間処理制御コンピューターシステム、図１９参照）からのモーター５０６の周波数を規定するシリアル化されたデジタル制御信号１７０６を受信する。変換器５２５は、（圧力センサー５２６によって測定される）出力圧力を監視する制御アルゴリズムに基づいて制御信号１７０６が指示する周波数に従ってモーター５０６への入力電力の周波数を増減、変更することによって信号１７０６に応答する。プロセッサー１９００は圧力センサー５２６からの０〜１０Ｖの測定圧力信号を受信する。該圧力センサーは、リング部分５１８および航空機（図示せず）へ冷気を供給するための空気ダクト２６内の圧力を測定する。図５、１５を参照すると、プロセッサー１９００は、圧力センサー５２６による圧力測定値を航空機の１つのタイプまたはクラス毎に異なる望ましい圧力設定値と比較し、次いで、航空機の特定のタイプまたはクラスを冷却するのに必要な空気ダクト２６内の圧力を適正圧力に維持する設定値にブロアー５０８の速度を調節する。

図１５において、コントローラー１５１４は圧力設定値Pspを圧力センサー５２６にて測定された空気ダクト圧力で比較し、ブロアー５０８の速度を制御する信号１７０６を生成するシンボルで示されている。コントローラー１５１４は、実際上はプロセッサー１９００内でデジタル処理によって実施される。コントローラー１５１４は、典型的に、圧力誤差を最小化する比例要素と、圧力誤差を徐々に零とする積分要素とを有することができよう。図２１に示す選択メニューに関連して後述する航空機の選択プロセスは、異なるタイプまたはクラスの航空機の特定の要求に応じて図１５に示す空調ＰＡＯコントローラーをカスタマイズするために、圧力設定値Pspおよび他の温度設定値Ｔspを変更可能となっている。例えばT-50ゴールデンイーグルを整備すべくカート１０をプログラムするために、表示スクリーン２４（図１３）の近傍の押ボタン１３０４の１つを押すと、空調ＰＡＯプロセッサー１９００は、選択された航空機のために、最適な温度設定値Ｔspおよび圧力設定値Pspを選択して、該設定値をメモリー１３１７（図１３）に格納する。

図１７は、後述する、ブロアー５０８の背魚アルゴリズムの他の特徴を示している。
プロセッサー１９００は、差圧センサー５２８、５３０、５３２、５３４によって、空調システムの種々の構成要素での圧力低下を監視可能となっている。こうした測定圧力値はプロセッサー１９００により収集されデーターログ１３１９（図１３）に格納され、後に整備目的で利用される。例えば、差圧センサー５２８により測定された空気フィルター５０２を横断する著しい圧力低下は、空気フィルター５０２を清掃すべき或いは交換すべき時期が間もなく到来することを示唆している。差圧センサー５３０、５３４によって測定された蒸発器アレー５０４、５１４を横断する著しい圧力低下は、該蒸発器アレーの作動温度が低すぎて着氷している、或いは、蒸発器アレーが詰まって清掃が必要である兆候と看做すことができよう。周波数信号値１７０６および（電圧センサー１７２０および電流センサー１７２２によって測定される）ブロアー５０８への電力供給量と比較したとき、ブロアー５０８を横断する圧力低下は、該ブロアーの状態を示しており、補修が必要か否かを監視可能となる。

圧力センサー５３６（図５参照）は外気圧を監視しており、該外気圧はプロセッサー１９００によってデーターログ１３１９に記録される。圧力センサー５４３（図５）は、空気プレナム内の空気圧でもあるブロアーによって生成される出力空気圧力を監視しており、プロセッサー１９００によってデーターログ１３１９に記録される。RTD（抵抗温度素子）温度センサー５３８、５４０、５４２、５４４は、空気が２つの蒸発器アレー５０４、５１４を通過する前後で空気の温度を監視している。これらの温度測定値はプロセッサー１９００へ送信され、データーログ１３１９に記録され、個々の整備のために利用することができる。これら温度測定値と圧力測定値の全てまたは一部を用いて、図１５に示すように、２つの空調機の各々ので生成される冷却量を調節するようにしてもよい。

図６、７は、前段冷却空調機５２０および後段冷却空調機５２２の略示ブロック図である。本発明の１つの実施形態では、空調機５２０、５２２を構成する冷媒配管は、ＡＣＲ銅管であって、ロウ付け或いは半田付けされた継手によって、冷媒の流れのための湾曲した通路を形成している。他の実施形態では、銅管に代えてアルミ管を用いてもよい。半田付けされた継手に代えて、管ベンダーを用いてよい。これによって、各システム内の部品点数が少なくなりコストが低減される。銅と比較して、アルミニウムの卓越した特徴は、システムが非常に軽量となり費用が低減される点である。と言うのは、アルミニウムは銅よりも約７０％軽量で、その分、コストが約１／３となるからである。更に、フレア形継手を用いることによって、予め所定長、所定形状に形成した管を用いて組立可能となり、組立技術者は、銅のロウ付け熟練工を待つことなく、レンチを回すだけで組立可能となる。これによって、現場での修理が従来よりも非常に迅速になる。

図６は、前段冷却空調機５２０の略示ブロック図である。図６を参照すると、コンプレッサー６０１により冷媒が圧縮され、通路６０４に沿って一対の凝縮器コイルの一方４０６に供給され、そこで、該冷媒は、上述したように、凝縮器ファン４１４によって付勢され空調モジュール４００を貫流する空気によって冷却され、冷媒は冷え液体となる。空調ＰＡＯプロセッサー１９００（図１９）は、ソレノイド弁６０３への第１のオン／オフ前段冷却遮断信号、および、前段冷却コンプレッサー６０１を起動、停止可能なオン／オフ前段冷却コンプレッサーオン信号１７０２を送出する。コンプレッサー６０１を停止させ、ソレノイド弁６０３を閉弁してコンプレッサー６０１を冷媒の流動から隔離することによって、前段冷却空調機５２０は停止することができる。停止アルゴリズムは、次いで、冷媒弁６２０、６３８、６３２（図６）の全てを閉じ、コンプレッサー６０１への冷媒の還流を防止する。

冷却、液化された冷媒は、次いで、通路６１２沿いに充填弁６０８、フィルター乾燥器６０６および点検窓６１０を通過して、ロウ付けされたプレート形熱交換器６１４（図４、６）へ流れる。プレート形熱交換器は、図４において参照番号６１４で示されているように、空調モジュール４００の最下部に取付けられている。ロウ付けされたプレート形熱交換器６１４は多目的構成を有している。該熱交換器は、コンプレッサー６０１と蒸発器アレー５０４との間の吸込ラインに存在するであろう過剰な液体冷媒および油を収集する液体冷媒のアキュムレーターとして作用し、（蒸気を圧送するように構成された）コンプレッサー６０１の損傷を防止する。ロウ付けされたプレート形熱交換器６１４は、また、通路６２８、６３０を流通してコンプレッサー６０１へ流入する膨張気体によるライン６１２、６１８内およびロウ付けされたプレート形熱交換器６１４内の液体冷媒からの吸熱を可能とすることによって、液体冷媒の冷却を補助する液体吸込ラインサブクーラーとして作用する。ロウ付けされたプレート形熱交換器６１４の液体ライン側は冷媒受容部として作用し、システムの凝縮器側への過剰な冷媒充填を蓄積する。ロウ付けされたプレート形熱交換器６１４は、高負荷条件下で、冷却システムの容量および効率を高める。最後に、ロウ付けされたプレート形熱交換器は、吸込ラインの過熱を抑制するために利用され、蒸発器が完全に濡らすことが可能となる。蒸発器が濡れることによって、蒸発器からの冷却容量を高め、かつ、冷媒温度を高く維持しながら蒸発器での結氷を防止し、蒸発器容量を高くすることが可能となる。

冷却され液体のままの冷媒は、通路６１８によって電子制御式の膨張弁６２０へ導かれる。該膨張弁は、プロセッサー１９００が生成する０〜１０∨の信号によって制御される。液体冷媒は、膨張弁６２０を通過して、冷媒回路の低圧低温側へ流入し、該液体は蒸発を開始して周囲から吸熱する。この沸騰する液体は、先ず、ＰＡＯ熱交換器６０２を通過し、ライン６２２へ流入し、ライン６２４から流出する。該２つのラインは（図８において参照番号７００で示す）ＰＡＯ流体回路に連通している。沸騰する冷媒は、図９に示す蒸発器アレー５１４に本質的に同一のプレートフィン蒸発器アレー５０４へ向けて通路６２６に沿って流れ、そしてそこで、参照番号５０１で指示する部分（図５）において外部からモジュール４００内へ吸引されフィルタ５０２およびプレートフィン蒸発器アレー５０４を介してブロアー５０８内に流入する空気を冷却する。気体冷媒は、プレートフィン蒸発器アレー５０４から流出し、通路６２８に沿って、ロウ付けされたプレート熱交換器６１４を介して通路６３０を通過して、コンプレッサー６０１に帰還し、そしてそこで、再び圧縮され、一対の凝縮器コイル４０６へ供給され、該蒸気圧縮サイクルを通した冷媒の通路が完結する。

温度、圧力トランスデューサーは、この回路を流通する冷媒の状態を監視する。RTD（抵抗温度素子）温度、圧力トランスデューサー６０７は、液体冷媒が凝縮器コイル４０６から流出し、ロウ付けされたプレート熱交換器６１４に流入する際、該液体冷媒の温度と圧力を監視する。第２のRTD温度、圧力トランスデューサー６１６は、液体冷媒がロウ付けされたプレート熱交換器６１４から通路６１８を介して膨張弁６２０へ流入する際、該液体冷媒の温度と圧力を監視する。他の温度、圧力トランスデューサー６０９が、プレートフィン蒸発器アレー５０４から流出する冷えた気体冷媒の温度と圧力を監視する。一対の温度、圧力トランスデューサー６０９、６１１が、コンプレッサー６０１へ流入、流出する気体冷媒の温度と圧力を監視する。これら全てのトランスデューサー６０７、６１６、６３４、６０９、６１１からの冷媒の温度と圧力の測定値、および、RTD空気温度トランスデューサー５４０による、前段冷却凝縮器出口空気温度の測定値は、空調機ＰＡＯプレート１９００へ送出され、データーログ１３１９（図１３）に格納される。

RTDトランスデューサー６０９、６１６、６３４によって測定された冷媒温度および前段冷却空調機出力RTD温度トランスデューサー５４０によって測定された空気温度は、また、図１５に示すように空調機の制御目的で利用される。

RTD温度トランスデューサー５４０によって測定された前段冷却空調機の出口温度は、空調ＰＡＯプロセッサー１９００内のデジタル処理アルゴリズムによって実施されるコントローラー１５０６によって、典型的には１０°C以上の所定の温度設定値と比較される。ユーザーによって、望ましい出口温度が調節されるので、該温度設定値は変更可能である。コントローラー１５０６には、比例出力と積分出力の双方が与えられ、これらは合計され（０〜１０Ｖ信号として）電子式排ガスバイパス弁６３８（図６、１５ではEGBV）を開き、圧縮さた高温気体が凝縮器コイル４０６および膨張弁６２０を迂回し、コンプレッサー６０１から直接蒸発器アレー５０１へ流れることを可能ならしめ、以て、蒸発器アレー５０４内の過剰な液体冷媒の温度を高め沸騰させる程度まで、前記排ガスバイパス弁を制御するために利用される。プロセッサー１９００は、引き続きEGB弁６３８を調節し続け、前段冷却空調機のプレートフィン蒸発器アレー５０４出口における空気温度を氷点以上に維持し、蒸発器アレー５０４の着氷を防止する。

ＰＡＯ熱交換器６０２およびプレートフィン蒸発器アレー５０４の入口でもある電子式膨張弁６０８の出口における冷媒温度は、RTDトランスデューサー６１６によって測定され、他のコントローラー１５０２（図１５）へ送出される。該コントローラーもまた空調ＰＡＯプロセッサー１９００内でデジタル処理制御アルゴリズムとして実施される。該コントローラー１５０２には、また、比例出力と積分出力の双方が与えられ、これらは合計され（０〜１０Ｖ信号として）電子式蒸発器アレー圧力調整弁６３２（図６、１５ではEPR）を制御する。該弁は、コンプレッサー６０１への冷却され膨張した気体冷媒の流入可能な量を制御する。こうして、蒸発器アレー５０４およびＰＡＯ液熱交換器６０２の入口における温度が制御され、所定の温度設定値Tspに維持される。該温度設定値はコントローラー１５０２（図１５）へ送出される。該温度設定値は、典型的には１°Cに維持される。所望の出口温度がユーザーによって調節されるので、該温度設定値は変更可能である。空調ＰＡＯプロセッサー１９００は、他の同様の温度設定値および圧力設定値および該温度設定値を設定値用のメモリー１３１７（図１３）に格納し、これらの値は、異なるタイプまたはクラスの航空機を整備する際に変更されよう。

ＰＡＯ熱交換器６０２およびプレートフィン蒸発器アレー５０４の入口でもある電子式膨張弁（EEV）６０８の出口においてRTDトランスデューサー６１６によって測定された冷媒温度は、他のコントローラー１５０４によってプレートフィン蒸発器アレー５０４の出口における冷媒温度（トランスデューサー６３４）と比較される。該コントローラーもまた空調ＰＡＯプロセッサー１９００内でデジタル処理制御アルゴリズムとして実施される。該コントローラー１５０４には、また、比例出力と積分出力の双方が与えられ、これらは合計され（０〜１０Ｖ信号として）電子式膨張弁６３２（図６、１５ではEEV）を制御する。該弁は、蒸発器アレー５０４のどの位の部分が完全に濡れており、冷却プロセスに参加しているかを制御する。然しながら、実験によれば、コントローラー１５０４は、単純な比例積分コントローラーからある程度変更して、実験的に上手くいった制御パラメーターによって非線形的にプログラムされるべきであろうことが分かっている。プレートフィン蒸発器アレー５０４を横断する最大温度低下によって示されるように、EEV６０８は、蒸発器アレーの有効冷却面積を最大化するために調節される。空調ＰＡＯプロセッサー１９００は、コントローラー１５０４および他のコントローラー１５０２、１５０５のために異なる制御アルゴリズムを設定値のメモリー１３１５（図１３）内に保持し、整備すべき異なるタイプまたはクラスの航空機のために異なる制御アルゴリズムおよび戦略が選択、実行されるようにできよう。

図７は後段冷却空調機５２２の略示ブロック図である。図７を参照すると、コンプレッサー７０２は冷媒を通路７０４に沿って前記一対の凝縮器コイルの一方の凝縮器コイル４１０へ供給する。該凝縮器コイルでは、既述のように、凝縮器ファン４１４によって付勢され空調モジュール４００を貫流する空気によって冷媒が冷却され、該冷媒は冷えて液化する。空調ＰＡＯプロセッサー１９００（図１９）は、ソレノイド弁７０３への第１のオン／オフ後段冷却遮断信号、および、後段冷却コンプレッサー７０２を起動、停止可能なオン／オフ後段冷却コンプレッサーオン信号１７０４を送出する（図１８、１９）。コンプレッサー７０２を停止させ、ソレノイド弁７０３を閉弁し、コンプレッサー７０２をを冷媒の流動から隔離することによって、後段冷却空調機５２２は停止することができる。停止アルゴリズムは、次いで、冷媒弁７２０、７３８、７３２（図７）の全てを閉じ、コンプレッサー７０２への冷媒の還流を防止する。

冷却、液化された冷媒は、次いで、通路７１２沿いに充填弁７０８、フィルター乾燥器７０６および点検窓７１０を通過して、ロウ付けされたプレート形熱交換器７１４（図４、７）へ流れる。プレート形熱交換器は、図４において参照番号７１４で示されているに示すように、空調モジュール４００の最下部に取付けられている。ロウ付けされたプレート形熱交換器７１４は多目的構成を有している。該熱交換器は、コンプレッサー７０２と蒸発器アレー５１４との間の吸込ラインに存在するであろう過剰な液体冷媒および油を収集する液体冷媒のアキュムレーターとして作用し、（蒸気を圧送するように構成された）コンプレッサー７０２の損傷を防止する。ロウ付けされたプレート形熱交換器７１４は、また、通路７２８、７３０を流通してコンプレッサー７０２へ流入する膨張気体によるライン７１２、７１８内およびロウ付けされたプレート形熱交換器７１４内の液体冷媒からの吸熱を可能とすることによって、液体冷媒の冷却を補助する液体吸込ラインサブクーラーとして作用する。ロウ付けされたプレート形熱交換器７１４の液体ライン側は冷媒受容部として作用し、システムの凝縮器側への過剰な冷媒充填を蓄積する。ロウ付けされたプレート形熱交換器７１４は、高負荷条件下で、冷却システムの容量および効率を高める。最後に、ロウ付けされたプレート形熱交換器は、吸込ラインの過熱を抑制するために利用され、蒸発器が完全に濡らすことが可能となる。蒸発器が濡れることによって、蒸発器からの冷却容量を高め、かつ、冷媒温度を高く維持しながら蒸発器での結氷を防止し、蒸発器容量を高くすることが可能となる。

冷却され液体のままの冷媒は、通路７１８によって電子制御式の膨張弁７２０へ導かれる。該膨張弁は、プロセッサー１９００が生成する０〜１０∨の信号によって制御される。液体冷媒は、膨張弁７２０を通過して、冷媒回路の低圧低温側へ流入し、該液体は蒸発を開始して周囲から吸熱する。この沸騰する液体は、図９、１０に示すプレートフィン蒸発器アレー５１４へ流れ、そしてそこで、空気ダクトから航空機（図示せず）へ流出する空気を冷却する。気体冷媒は、プレートフィン蒸発器アレー５１４から流出し、通路７２８に沿って、ロウ付けされたプレート熱交換器７１４を介して通路７３０を通過して、コンプレッサー７０２に帰還し、そしてそこで、再び圧縮され、一対の凝縮器コイル４１０へ供給されて冷却、液化され、こうして該蒸気圧縮サイクルを通した冷媒の通路が完結する。

温度、圧力トランスデューサーは、この回路を流通する冷媒の状態を監視する。RTD（抵抗温度素子）温度、圧力トランスデューサー７０７は、液体冷媒が凝縮器コイル４０７から流出し、ロウ付けされたプレート熱交換器７１４に流入する際、該液体冷媒の温度と圧力を監視する。第２のRTD温度、圧力トランスデューサー７１６は、液体冷媒がロウ付けされたプレート熱交換器７１４から通路７１８を介して電子膨張弁７２０へ流入する際、該液体冷媒の温度と圧力を監視する。他の温度、圧力トランスデューサー７３４が、プレートフィン蒸発器アレー５１４から流出する冷えた気体冷媒の温度と圧力を監視する。一対の温度、圧力トランスデューサー７０９、７１１が、コンプレッサー７０２へ流入、流出する気体冷媒の温度と圧力を監視する。これら全てのトランスデューサー７０７、７１６、７３４、７０９、７１１からの冷媒の温度と圧力の測定値、および、RTD空気温度トランスデューサー５４４による、後段冷却凝縮器出口空気温度の測定値は、空調機ＰＡＯプレート１９００（図１９）へ送出され、データーログ１３１９（図１３）に格納される。

RTDトランスデューサー７０９、７１６、７３４によって測定された冷媒温度および前段冷却空調機出力RTD温度トランスデューサー５４４によって測定された空気温度は、また、図１５に示すように空調機の制御目的で利用される。

RTD温度トランスデューサー５４４によって測定された前段冷却空調機の出口温度は、空調ＰＡＯプロセッサー１９００内のデジタル処理アルゴリズムによって実施されるコントローラー１５１２によって、典型的には１０°C以上の所定の温度設定値と比較される。ユーザーによって、望ましい出口温度が調節されるので、該温度設定値は変更可能である。コントローラー１５１２には、比例出力と積分出力の双方が与えられ、これらは合計され（０〜１０Ｖ信号として）電子式排ガスバイパス弁７３８（図７、１５ではEGBV）を開き、圧縮さた高温気体が凝縮器コイル４１０および膨張弁７２０を迂回し、コンプレッサー７０２から直接蒸発器アレー５１４へ流れることを可能ならしめ、以て、蒸発器アレー５１４内の過剰な液体冷媒の温度を高め沸騰させる程度まで、前記排ガスバイパス弁を制御するために利用される。プロセッサー１９００は、引き続きEGB弁７３８を調節し続け、前段冷却空調機のプレートフィン蒸発器アレー５１４出口における空気温度を氷点以上に維持し、蒸発器アレー５１４の着氷を防止する。

プレートフィン蒸発器アレー５１４の入口でもある電子式膨張弁（EEV）７０８の出口における冷媒温度は、RTDトランスデューサー７１６によって測定され、他のコントローラー１５０８（図１５）へ送出される。該コントローラーもまた空調ＰＡＯプロセッサー１９００内でデジタル処理制御アルゴリズムとして実施される。該コントローラー１５０８には、また、比例出力と積分出力の双方が与えられ、これらは合計され（０〜１０Ｖ信号として）電子式蒸発器アレー圧力調整弁７３２（図７、１５ではEPR）を制御する。該弁は、コンプレッサー７０２への冷却され膨張した気体冷媒の流入可能な量を制御する。こうして、蒸発器アレー５１４の入口における温度が制御され、所定の温度設定値Tspに維持される。該温度設定値はコントローラー１５０８（図１５）へ送出される。該温度設定値は、典型的には１°Cに維持される。所望の出口温度がユーザーによって調節されるので、該温度設定値は変更可能である。空調ＰＡＯプロセッサー１９００は、他の同様の温度設定値および圧力設定値および該温度設定値を設定値用のメモリー１３１７（図１３）に格納し、これらの値は、異なるタイプまたはクラスの航空機を整備する際に変更されよう。

プレートフィン蒸発器アレー５１４の入口でもある電子式膨張弁（EEV）７０８の出口においてRTDトランスデューサー７１６によって測定された冷媒温度は、他のコントローラー１５１０によってプレートフィン蒸発器アレー５１４の出口における冷媒温度（トランスデューサー７３４）と比較される。該コントローラーもまた空調ＰＡＯプロセッサー１９００内でデジタル処理制御アルゴリズムとして実施される。該コントローラー１５１０には、また、比例出力と積分出力の双方が与えられ、これらは合計され（０〜１０Ｖ信号として）電子式膨張弁７０８（図７、１５ではEEV）を制御する。該弁は、蒸発器アレー５１４のどの位の部分が完全に濡れており、冷却プロセスに参加しているかを制御する。然しながら、実験によれば、コントローラー１５１０は、単純な比例積分コントローラーからある程度変更して、実験的に上手くいった制御パラメーターによって非線形的にプログラムされるべきであろうことが分かっている。プレートフィン蒸発器アレー５１４を横断する最大温度低下によって示されるように、EEV７０８は、蒸発器アレーの有効冷却面積を最大化するために調節される。空調ＰＡＯプロセッサー１９００は、コントローラー１５１０および他のコントローラー１５１２、１５０８のために異なる制御アルゴリズムを設定値のメモリー１３１５（図１３）内に保持し、整備すべき異なるタイプまたはクラスの航空機のために異なる制御アルゴリズムおよび戦略が選択、実行されるようにできよう。

コンプレッサー６０１、７０２は、オハイオ州シドニー所在のコープランド(Copeland)社の型番ZR300-KCE-TWD-250である。吸込ラインのサブクーラは、スエーデン国ランツクルーナ(Landskrona)所在のスエップインターナショナル(SWEP International)社製AA6259である。圧力トランスデューサーは、コネチカット州プレーンビル(Plainville)所在のゲムセンサーズコントロールズ(Gems Sensors & Controls)社の型番MX5018である。予め組立られた６０インチ×３４インチ微小通過凝縮器コイル４０６、４１０は、フロリダ州パルメット(Palmetto)所在のトリレクトロンインダストリーズ(Trilectron Industries)社による特注型番26944 D13である。

既述の空調機の構成要素の適正な作動は、空気と冷媒の温度圧力の多数の適正な測定に依存していることは明らかである。測定機器の何れかが故障すると、空調ＰＡＯプロセッサー１９００の制御の下、空調機５２０、５２２は、警告メッセージを発しながら、実際の温度、圧力値を、外気の同じ天候条件および同じタイプまたはクラスの航空機の場合の過去の温度、圧力測定値の記録に置き換えて作動を継続しようと試みる。こうして、センサーおよびコントローラーの幾つかが作動不能となっても、空調システムは作動を継続する。

既述の空調システムの主要な利点は、従来の航空機のための空調地上支援装置では数分かかっていたが、最初に起動した後、約２０秒で適正温度に冷却した空気を定格圧力で提供可能に完全な作動状態となることができる点である。

既述したように、ＰＡＯ液冷却システム７００は、前段冷却空調機５２０の一部である熱交換器６０２によって冷却を行っている。ＰＡＯ液冷却システム７００は、後段冷却空調機５２２によっては冷却しない。従って、ＰＡＯ液冷却システムが作動中は、それによって前段冷却空調機５２０の冷却容量が低下する。後段冷却空調機５２２は、航空機へ向けて空気ダクト２６を流通する空気の冷却量を高めるように調節され、ＰＡＯ液冷却システム７００の起動、停止によって、空気ダクト２６から航空機へ提供される冷却、除湿された空気の温度、圧力が変化しないようになっている。

図８にＰＡＯ液冷却システム７００を略示する。ＰＡＯ液冷却システムの大部分の構成要素は、空調モジュール４００内において、該モジュールの頂部近傍で、航空機との間でＰＡＯ液の授受を行う一対のＰＡＯ液管路２８（図１、２）に隣接させて配置されており、可及的にＰＡＯ液管路２８が短くなるようになっている。ＰＡＯ液タンク８０３が、モジュール４００内の下方部分に配置されており、所定量のＰＡＯ液冷媒を貯留する容器として作用している。

図８を参照すると、ＰＡＯ液ポンプ８０５によって、ＰＡＯ液が、第１と第２の逆止弁８０７、８０９を介して熱交換器６０２へ圧送される。該熱交換器は、既述したように前段冷却空調機５２０の一部を構成している。冷却されたＰＡＯ液は、次いで、通路８１１に沿ってフィルタ８１３を貫流し、通路８１７に沿ってソレノイド式の供給弁８１９へ流れる。該供給弁は、プロセッサー１９００（図１９）によってオン、オフされる。供給弁８１９が開いているとき、ＰＡＯ液は、通路８２０に沿って空調モジュール４００から流出し、管路８２２に沿って航空機８２３へ流れ、該航空機において、電子機器およびアビオニクス機器８２５を貫流しこれらを冷却する。

ＰＡＯ液は、第２の管路８２４に沿って航空機８２３から空調モジュール４００へ帰還し、通路８２６に沿ってＰＡＯ液タンク８０３内に流入して貯留され、そこでポンプ８２８によって再び吸引され、熱交換器６０２へ供給されるまで待機する。これによって、ＰＡＯ液冷却回路が構成されている。

ＰＡＯ液冷媒は、ＰＡＯ液タンク８０３内に貯留している。液面レベルが下がり過ぎると、液面センサー８２４から空調ＰＡＯプロセッサー１９００（図１９）へ信号が送出される。ＰＡＯ液冷却システムが航空機に接続されている間、通常、管路８２２、８２４内には空気が存在し、場合によっては、電子機器やアビオニクス機器内の通路にも空気が存在している。ＰＡＯ液冷却システムが最初に起動したとき、ソレノイド弁８１９が開弁し、ＰＡＯ液圧力が、適正な作動圧力までゆっくりと上昇する。系内に存在する空気は、ＰＡＯ液タンク８０３内の液体の上方に集まり、そして空調ＰＡＯプロセッサー１９００（図１９）によって真空ポンプ８３３が起動して、該空気がＰＡＯ液タンク８０３から吸引される。これによって、循環系内のＰＡＯ液が空気によって置換されることから生じる電子機器およびアビオニクス機器８２５の過熱が防止される。

３方比例流量調節弁８２８（図８、１５）によって、冷却効果を低減するように、熱交換器６０２を迂回する液体冷媒バイパス通路８２９、８３０を流通するＰＡＯ液の流量を制御し連続的に調節する。流量調節弁８２８は、温度、圧力トランスデューサー８３２から温度信号を直接受取る。或いは、プロセッサー１９００が、トランスデューサー８３２によって測定された温度を調節可能な温度設定値と比較して、それに従って流量調節弁８２８を調節するようにしてもよい。

バイパス通路８３４は、電子的に制御される比例流量制限弁８２１によって制御される。該比例流量制限弁は、空調ＰＡＯプロセッサー１９００によって設定、変更可能な圧力設定値を有している。図１５に示すように、コントローラー１５１６は、温度圧力測定トランスデューサー８３２によって即手されたＰＡＯシステム出口圧力値を（メモリー１３１７（図１３）に格納されている）圧力設定値Pspと比較し、比例制御機能および積分制御機能を用いて圧力差を増幅して制御信号を生成し、該制御信号を合計して比例流量制限弁８２１への制御信号として送出する。コントローラー１５１６は、空調ＰＡＯプロセッサー１９００内の制御アルゴリズムとして実施可能である。圧力設定値は、図２１に示したメインメニューを用いて選択した航空機に応じて、整備すべき航空機の異なるタイプまたはクラスの特定の要求に従い変更することができる。制限弁８２１がプロセッサー１９００およびコントローラー１５１６を用いることなく、トランスデューサー８３２からの圧力信号に直接応答するようにもできる。この構成は、実際上図８に示されており、そのために、図１９には、プロセッサー１９００から弁８２１への出力信号が示されていない。

過渡的な現象からＰＡＯシステム７００を保護するために、トランスデューサー８３２が超過圧力を検知すると、バイバス弁８３５が開、熱交換器６０２、ポンプ８０５およびタンク８０３を迂回させるようにできる。プロセッサー１９００内で実施されるコントローラー１５１６は、バイバス弁８３５を開く。

ＰＡＯ油圧マニフォールド集成体は、ボッシュ・レックスロス(Rexroth Bosch)社の型番AGA15700-0-Cであって、構成要素８１９、８２１、８３５を含んでいる。ＰＡＯポンプ８３３は、ウイスコンシン州グランツブルグ(Grantsburg)所在のマクナリーインダストリーズ(McNally Industries)社製Model 4600-20である。ＰＡＯ熱交換器６０２は、スエーデン国ランツクルーナ(Landskrona)所在のスエップインターナショナル(Swep International)社製AA 6283である。ＰＡＯポンプ圧力逃がし装置は、フロリダ州サラソタ(Sarasota)所在のサンハイドローリックス(Sun Hydraulics)社製a971207 zc 04a2である。

効率を高め、蒸発器アレー５０４、５１４のサイズを小さくするために、１つの実施形態では、蒸発器アレーの各々は、フレーム８１０に組付けられた４つの自動車用プレートフィン蒸発器アレー８０２、８０４、８０６、８０８（図９、１０）から構成されている。前記フレームは概ね正方形状を呈し、カバープレート８１２によって保持されている。図８に示す組立てられたフレーム８１０およびプレートフィン蒸発器アレー８０２〜８０８は、２つの蒸発器アレー５０４、５１４の各々を形成するために用いられる。図９、１０に示す蒸発器アレー５１４は、流入側の膨張室または拡開部５１３に取付けられている。該膨張室または拡開部は、ブロアー５０８から流出する空気を受入、該空気を広げて４つのプレートフィン蒸発器アレー８０２〜８０８の表面上へ均一に供給し、該ユニットの効率を最大化する。蒸発器アレー５１４から流出する空気は、漏斗形の第２の室５１６内に流入し、該第２の室によて、該空気は、ダクト２６（図１、２、４、５）が取付けられた冷気出口ポート５１８へ導かれる、該ダクトによって冷気は航空機へ輸送される。蒸発器アレー５０４（図８、９には示されていないが、図４、５には示されている）は、空気フィルタ５０２を通過した外気５０１を受入れる。空気は、蒸発器アレー５０４、収斂部５０５を通過してブロアー５０８へ流れる。蒸発器アレー５０４、５１４のプレート−フィン構造は、安価で、コンパクトそして高効率である。

凝縮器コイル４０６、４１０のサイズを小さくし効率を高めるために、各凝縮器は、重ね合わせ相互接続した微小通過凝縮器コイルから構成されている。図４を参照すると、これら凝縮器コイル４０６、４１０は、パネルまたはドア組立体４０４、４０８に取付可能な長さと幅とを有している。図示するように、ドア４０４を揺動させて開くことによって、モジュール４００内の他の機械的空調要素へ都合良くアクセス可能となる。凝縮器コイル４０６、６１０は非常に薄型で、従来の非常に大きなチューブ−フィン形の構成とは異なり、空調モジュール４００内で大きな空間を占めることがない。

図１１、１２を参照すると、微小通過凝縮器コイル（凝縮器コイル４０４、４０８を構成するために、夫々一対で用いられる）は、一対の平行に離間配置された冷媒パイプ１００２、１００４を具備している。該冷媒パイプは、銅管または可撓管に取付け易いように小径端部またはテーパ端部１００６、１００８を有している。中空、矩形の複数の導管１０１０が、パイプ１００２、１００４の間に該パイプに対して垂直に、かつ、導管の端部が図１２に示すようにパイプの側面に形成したスロットを貫通するように取付けられている。矩形導管１０１０は、更に、その内部が、複数の仕切壁１０１２によって、多数の流路を形成する非常に小さな矩形チャンネルに仕切られており、２つのパイプ１００２、１００４の間で、冷媒が前記矩形チャンネル内で該流路内を流通するようになっている。矩形導管１０１０間の隙間には、アルミニウムの薄板をアコーディオン状に折り曲げて形成したフィンが配設されており、微小通路凝縮器コイルを流れる空気と、パイプ１００２からパイプ１００４へ流れる冷媒との間の伝熱を最大化するようになっている。アルミニウム製フィンおよび対をなすようにした凝縮器コイルの構成によって、空気はジグザグ状に流動し、これによって、更に効率が高まる。

こうした微小通路凝縮器コイルの更なる詳細は、２００６年１月２４日にJustin P. Merkys等に発行された米国特許第6,988,538号に記載されている。

図１３を参照すると、モジュール１４、２０、２２、４００、１３０８の全ては、ネットワーク１３１２によって相互接続されている。該ネットワークは、１つの実施形態では、ドイツ国エアランゲン所在のＣＩＡ社(CAN In Automation)によって開発されたCANバスによって実現される。これらの構成要素を相互接続するために、イーサネット（登録商標）およびTCP/IPを含む他のバスプロトコルを利用可能であることは明らかである。CANバスは、厳しい自動車用屋外環境で用いるように設計されている。制御モジュール２２は、カートネットワークバス駆動部１３１０を用いてCANバスネットワーク１３１２と通信を行い、図１３には示されていないが、他のモジュールベースの全てのプロセッサー同様に通信を行う。

制御モジュール２２は表示スクリーン２４を有しており、該表示スクリーンの左右側部には４つずつの押ボタン１３０２、１３０４が、表示画像上のメニュー選択区画に整列するように配置されている（図２１〜２８参照）。メニューは、表示スクリーン２４および診断タスク等を管理する汎用制御診断プロセッサー１３０６内に格納されている。プロセッサー１３０６は、バスネットワーク１３１２に対して、どのモジュールが表示されているかを問合せ、それに従って表示されている情報を調整する。メニューおよび診断は、非表示の作動していないモジュールについては表示されない。

図２０に、メニューと他の表示装置の１つの可能な階層的構成を示す。システムが、最初に起動したときに、メインスクリーンまたはメインメニュー（図２１に詳細を示す）が表示される。該メインメニューによって、カート１０の操作者は、地上支援装置カートが、複数の航空機からどの航空機を整備すべきかを簡単に選択可能となる。操作者が、「T-50ゴールデンイーグル」の隣の押ボタンを押すと、図２３に示す第２のメニューが表示される。操作者が、「スタート」項目の隣の押ボタンを押すと、空調機、複数の電源装置の１つ、および、ＰＡＯ液体冷却システムの全てが起動する。プロセッサー１３０６は、他のモジュール内のプロセッサー、特に空調ＰＡＯプロセッサー１９００に、整備すべき航空機（T-50）の識別子を送出する。これによって、例えば、空調ＰＡＯプロセッサーは、２つの空調機およびＰＡＯシステムをT-50クラスの航空機に特化した要求に従って作動させるよう制御するための設定値１３１７を調節可能となる。図１５に、カート１０上の機器を特定のタイプまたはクラスの航空機の要求に適合させるために、上述のように調節されるであろう多くの温度設定値Tspおよび圧力設定値Pspを示す。

操作者は、メインメニュー（図２１）に戻り、「整備」の隣りの押ボタンを押すと、整備メニュー（図２５）が表示される。この整備メニューから、データログ表示装置（図２６）へ進むことができ、過去集積された温度、圧力その他のデータをスクロール表示することができる。このデータログ情報１３１９（図１３）は、また、特定の構成要素が何時整備が必要になったり、その他故障するかを予測する事柄をレポート可能な汎用制御診断プロセッサーによって更に処理するために、利用することができる。例えば、差圧センサー５２８によって測定される空気フィルタ５０２を横断する差圧が次第に増加する場合に、フィルタ５０２をいつ清掃または交換すべきかを予測することができよう。こうして、診断プロセッサー１３０６によって、他の同様の整備および修理予測レポートを生成することができる。モジュールを移動させたり分離させたときでも、各モジュールに該情報が存在するように、各モジュール内の（プロセッサー１９００のような）プロセッサーによってデータログ１３１９は維持される。

他の一層特化した整備レポートを表示させてもよい。例えば、一例として、前段冷却空調機の状態レポート（図２７）は、蒸発器アレー５０４の温度を低減するために、現在どのくらいの冷媒が、バイパス便６３８を流通することによって凝縮器コイル４０６を迂回しているかといった有用な情報を示す空調機５２０の現在の状態を表示する。膨張弁６２０その他の弁の現在の設定、および、凝縮器ファン４１４の速度が、２つのコンプレッサー６０１、７０２のオン／オフ状態とともに表示される。

図２２、２４に一例として示すメニューには、また、ヘルプメニューが図示されている。表示スクリーン２４は、電子発光白黒ディスプレーであって、非常に広い温度範囲で完全に作動可能となっている。表示スクリーン２４は、金属スクリーン２９０２とプラスチック製保護カバープレート２９０４とによって挟まれており、カート１０の前に立っている操作者に対面する制御２２の側面に取付けられている。スクリーン２９０２は、制御モジュール２２内への或いは制御モジュールからの信号漏洩を防止する表示装置の高周波遮蔽となっている。この表示装置および８つの押ボタン１３０２、１３０４の堅牢な構成によって、従来のカート形地上支援装置では、各機器のための独立の計器および制御器並びに統一のとれていない制御方法と共にカート上に散在している表示装置および制御器を組合せた１つの全天候型を提供する。

図１４を参照すると、空調ＰＡＯプロセッサー１９００のための主プロセッサー１４００のステートマシンが図示されている。モジュール４００に電力が供給されると、プロセッサー１９００は、該プロセッサー１９００の作動準備用のブートシーケンス１４０２を開始する。ブートシーケンス１４０２は、「独立型」モジュールとして構成されているのか、或いは、「カート搭載型」モジュールとして構成されているかを判断する。モジュール４００がカート搭載型である場合には、（ステップ１４０６で）図２３に示したような航空機に特化したメニュー上のスタートメニューコマンドが作動した後に、CANデータバスからの起動コマンドを待機する。或いは、プロセッサー１９００は、イーサネットポート、CANポートまたはUSBポートに接続された携帯用コンピューターののうな、旧来のユーザーインターフェースからの別々の信号を探す。

ブートシーケンス１４０２の後、プロセッサー１９００はデータロギングサブマシン１４０４を有効にする。データロギングサブマシン１４０４は、モジュール４００からの現在のセンサー信号を受信し、データログ１３１９に記録する。このデータログは、既述のように、故障予測および拡張された診断機能のために、プロセッサー１９００、１３０６によって利用される。

プロセッサー１９００がデータロギングサブマシン１４０４を有効にした後に、該プロセッサーはアイドル状態１４０６となる。アイドル状態１４０６では、プロセッサー１９００は、図２３に示した特定航空機のためのメニュー上の「スタート」コマンドの場合と同様に、「オン」コマンドの入力を待機する。「オン」コマンドは、モジュール４００のCARデータバスまたはユーザーインターフェースから送出するようにできる。プロセッサー１９００が「オン」コマンドを受信すると、該プロセッサーはアイドル状態を脱し、電力チェック状態１４０８となる。

電力チェック状態１４０８では、プロセッサー１９００は自己診断する。格納されている初期パラメーターまたはメニューから選択された作動パラメーターが、電源投入時にプロセッサー１９００に付与される。作動パラメーターは、プロセッサー１９００が達成すべき温度、圧力設定値１３１７（図１５に示す温度設定値Tspおよび圧力設定値Psp）を設定する。作動パラメーターは、空調ＰＡＯモジュール４００に接続すべき所定の航空機が要求する出力温度、圧力（および電力）に適するよう調節される。電力チェック状態が完了すると、プロセッサー１９００は、トランスデューサ５４４によって測定される空調の出力温度が望ましくないレベルを超過しないように、コンプレッサー６０１、７０２およびブロアー５０８を作動させる。こうして、プロセッサー１９００は、電源の不適切な遷移負荷を防止するように、残りの大きな負荷の全てを起動させる。こうして、ＰＡＯシステム７００は、次第に圧力が高まり、そして温度が低下し、ＰＡＯシステムが完全に作動状態となる前に、真空ポンプ８３３がＰＡＯシステムを清掃する。

電力チェック状態１４０８では、プロセッサー１９００は、また、入力される電力のタイプを（図１８に示すトランスデューサ１７０８〜１７１８を用いて）自動的に検知し、そして、それに従い２つの空調機５２０、５２２およびＰＡＯシステム７００の設定を変更し、得られる最大性能、または、空気冷却に加えてＰＡＯ冷却する必要性を利用可能な低い電力を反映して低減する。例えば、トランスデューサー１７１０、１７１２、１７１６へ印加される入力電圧が低いことをプロセッサー１９００が検知すると、プロセッサー１９００は、それを補償するために、航空機へ提供する冷凍能力を低減するよう設定値１３１７を調節することができよう。この電力状態の変化に対して自動的に応答することによって、ユーザーは、ユニットを作動させる都市や国の如何に関わらずユニットをシームレスに利用可能となる。

プロセッサー１９００が、電力の不供給または異常な電力を１０秒間検知した場合には、現在作動中の全ての機械につき、電源故障を遮断し、システム故障トリガーアラーム状態１４２２へ移行することが望ましい。こうしたシステム呼称は、警報音または目に見えるアラームにて告げられる。電力が利用可能な間は、プロセッサー１９００、１３０６は作動を継続し、故障を遮断し、そしてモジュールの残りの機能を利用し続けることを可能とする。電力故障の後に、短時間に電荷を蓄積するコンデンサーによって、プロセッサー１９００、１３０６のために短時間引き続き作動する時間が提供される。或いは、ある理由によって電力を利用できなくなったときに、バックアップバッテリーによって、各モジュール内のプロセッサーに引き続き電力を供給して作動させ診断させるようにしてもよい。

十分な電力を利用可能な場合には、プロセッサー１９００はサブマシン有効状態１４１０へ移行し、種々の実時間バックグラウンド処理が起動する。状態１４１０から、プロセッサー１９００は作動状態１４１２へ移行する。作動状態１４１２では、プロセッサー１９００は、通常作動を開始する。通常作動では、プロセッサー１９００は、凝縮器ファン４１４を低速設定、高速設定とし、望ましい出力を生成するために空調機ＰＡＯパラメーターを調節することによって、望ましい出力パラメーター（所定の温度設定値および圧力設定値）を可能な限り効果的に達成する。選択されたパラメーターまたは設定値は図１５に示すように利用され、コントローラー１５０２、１５１０、１５１２、１５１４、１５１６の全ては、２つの空調機５２０、５２２およびＰＡＯシステム７００内の図１５に示すフィードバック制御ループの１つの一部となるプロセッサー１９００内の制御連鎖を実施するプロセス制御アルゴリズムとして実施される。プロセッサー１９００の該通常作動中、データログ処理は継続される。

整備および診断もまた２つのプロセッサー１９００、１３０６によって実行される。データログ１３１９は、故障予測および拡張された診断で利用するために集積される。構成要素の深刻ではない故障または差し迫った重大な故障に際して、プロセッサーはフェールセーフ状態１４１８へ移行する。収集したデータに基づいて、連続作動の危険がある場合、プロセッサー１３０６は致命的なシステム故障を告げ、アラーム状態１４２２に移行し、１４２０で直ちにユニットを停止する。データログ１３１９は、ユニットが通常作動範囲外で作動中であることを表示し、プロセッサー１３０６はシステム故障を告げて、アラーム状態１４２２に移行するが、モジュール４００の全体を停止する必要はない。データログ１３１９が近い将来問題が生じ得ることを表示すると、プロセッサー１３０６は、単にシステム警報を告げて、フェールセーフ状態１４１８へ移行する。フェールセーフ状態１４１８は、音によるアラームを発することはないが、表示装置２２上に警告の性質に関連してある表示をする。アラーム状態１４２２、フェールセーフ状態１４１８、停止状態１４２２は、プロセッサー１９００の主プロセス１３００の全ての他の状態１４１６から以降することができよう。

作動状態１４１２において、コントローラーは、通常は、図２１、２３、２５に示すメニューの１つから「オフ」コマンドまたは「停止」コマンドを受取るまで、通常作動を継続する。「オフ」コマンドを受取ると、プロセッサー１９００は、サブステートマシン無効状態１４１４へ移行する。プロセッサー１９００は、全てのシステム構成要素の作動を緩和し、あらゆるデータログ１３１９を格納する。プロセッサー１９００は、次いで、アイドル状態１４０６へ移行し、新たな「オン」コマンドまたは「起動」コマンドを待機する。

図１６を参照すると、プロセッサー１９００によって実施されるプロセッサー６０１、７０２の一方のためのステートマシン１５０１が図示されている。コンプレッサーステートマシン１５０１は、アイドル状態１５０３を開始する。プロセッサー１９００がコンプレッサーステートマシン１５０１が有効とし、かつ、現在故障が無ければ、コンプレッサーステートマシン１５０１は待機状態１５０５へ移行する。待機状態１５０５では、コンプレッサーステートマシン１５０１は、短周期タイマーを起動して遅れを生成する。短周期タイマーが零（０）に達すると、コンプレッサーステートマシン１５０１は待機から起動状態１５０７へ移行し、コンプレッサー６０１または７０２を起動する。起動状態１５０７では、コンプレッサーステートマシン１５０１は、作動状態１５０９へ移行する前に、３０秒間一時停止する。

コンプレッサーステートマシン１５０１は作動状態１５０９に留まり、そしてプロセッサー１９００から、コンプレッサーを無効とすべき信号が送出されるまで、コンプレッサー６０１または７０２は作動を継続する。コンプレッサー無効コマンドを受取ると、コンプレッサーステートマシン１５０１は、作動状態から停止状態１５１１へ移行する。コンプレッサーステートマシン１５０１は、通常状態１５１３におけるシステム故障の場合に、コンプレッサーが機能無効となっている旨の信号を受信するようにしてもよい。こうした信号を受信すると、コンプレッサーステートマシン１０１は停止状態１５１１へ移行する。最後に、停止状態１５１１から、コンプレッサーステートマシン１５０１は再びアイドル状態１５０３へ移行する。

図１７を参照すると、ブロアーステートマシン１６００が図示されている。ブロアーステートマシン１６００の目的は、２つの空調機のダクト内に配設された可変速インペラーを制御することによって、所与の航空機の作動パラメーターに適合した望ましい空気流量および圧力を達成することである。ブロアー５０８は、アイドル状態１６０２を開始する。プロセッサー１９００が、ブロアーステートマシン１６００を有効とし、作動圧力設定値を提供すると、ブロアーステートマシンは、２つの故障点検状態１６０４のうち第１の故障点検状態へ移行する。この状態では、妨害物やブロアー５０８の故障のような初期問題を解決するためにインペラーは低速に設定される。ブロアーステートマシン１６００は、次いで、第２の故障点検状態１６０６へ移行し、圧力とブロアー５０８への電力が点検され、空気ダクト２６がカート１０と航空機との間で接続されているか、或いは、別の観点で不良な圧力がないかが確認される。空気ダクト２６が接続されていない、或いは、空気ダクト２６が間違ったタイプまたはクラスの航空機に接続されている、もしくは、ブロアーシステムのセンサーが１０秒間不良圧力を検知している場合には、ブロアーステートマシン１６００はアラーム状態１６２２へ移行し、操作者へ適切な警報を発する。

空気ダクト２６が接続され、或いは、良好な圧力が存在する場合には、ブロアーステートマシン１６００は、適性ブロアーモーター周波数状態１６１０へ移行する。ここで、モーター５０６の電源周波数が設定される。ブロアーステートマシン１６１０は、次いで、状態１６０８へ移行し、ブロアー５０８を横断する圧力変動が点検される。ダクト２６が接続されていないか、或いは、間違ったタイプまたはクラスの航空機に接続されている、若しくは、ブロアーシステムのセンサーが１０秒間不良な圧力を検知した場合には、再びブロアーステートマシン１６００はアラーム状態１６２２へ移行し、操作者に適せな警報を発する。空気ダクト２６が接続され、或いは、良好な圧力が存在し、そして図２１に示したメニューを用いて航空機のタイプまたはクラスが選択されていると、差圧センサー５３２（図５）によって測定されるブロアー５０８を横断する圧力変動、および、電圧１７２０と電流１７２２（図１８）とを掛け合わせることによって測定されるブロアー電圧周波数変換器５２５によって消費される電力が、図２１のメニュー上で選択された航空機のタイプまたはクラスについてデータログ１３１９に記録されている通常の値と比較される。圧力および消費電力が、当該航空機のタイプの値と一致しない場合には、操作者にはアラーム１６２２が発せられ、そして問題がチェックされる間、アイドル状態１６０２へ移行する。

ブロアーステートマシン１６００は、次いで、ブロアーマップ１６１２をチェックする。ブロアーマップは、ブロアーモーターの周波数を設定するプロセッサー１９００内の制御アルゴリズムを案内、構成する補助をなすデータを含んでいる。このデータは、ブロアーシステムの作動限界を設定し、また、ブロアーシステムの健全性を評価する情報を含んでいる。

ブロアーの状態データがブロアーマップ内に格納されている場合には、ブロアーステートマシン１６００は状態１６１４へ移行し、ブロアー５０８が所与の周波数で作動可能となり、（圧力トランスデューサ５２６によって測定される）カート１０の出力圧力の逸脱がチェックされる。逸脱または誤差が閾値（ステップ１６５０）を超過する場合、ステップ１６１５で誤差を最小限とするように、ブロアー周波数が再び調節される。

ステップ１６１２で、ブロアーのデータがブロアーマップ内に見つからない場合には、ブロアーステートマシン１６００は、アラーム状態１４２２へ移行し、空調機を停止する。

図１８は、コンプレッサー６０１、７０２、２段変速凝縮器ファン４１４、ブロアー５０８およびそのモーター５０６、並びに、その電圧周波数変換器５２５への信号および電力の接続を示す略示ブロック図である。電圧、電流センサーの配置が示されており、空調機ＰＡＯプロセッサー１９００への入力信号の全てが図１９に示されている。プロセッサー１９００（図１９）によって生成され構成要素６０１、７０２、４１４および５２５へ送出される信号は、また図１８にも示されており、プロセッサー１９００を種々の空調プロセスに接続する重要な信号の全てが開示されている。

図１９は、空調ＰＡＯプロセッサー１９００を示している。図１９は、空調プロセスおよびＰＡＯプロセスに関連した種々のタイプのセンサーからプロセッサー１９００へ送出される全ての信号を列挙、分類して開示している。図１９は、また、プロセッサー１９００が生成し、空調プロセスおよびＰＡＯプロセスの構成要素へ送出され、該構成要素を制御する全ての制御信号を列挙、分類して開示している。図１９において、全ての信号は、名称、および、信号の送出元となるトランスデューサーまたは信号の送出先となる素子に割り当てられる参照番号にて特定される。「PRE-C」は、主に図６に示す前段冷却空調機５２０に関連した信号である。「POST-C」は、図７に示す後段冷却空調機５２２に関連した信号である。「PAO」は、図８に示すＰＡＯ液体冷媒のプロセッサーに関連した信号である。図１９に示した信号の実際のプロセスの制御に関連した信号の多くは、また、図１２のプロセス制御図にも示されている。他の信号は図１８から或いは図１８へ送出される。これらの信号の利用については既に説明した。

本発明の実施形態を説明したが、当業者には、特許請求の範囲に記載された本発明の精神と範囲とを逸脱することなく、多くの修正と変更とが思いつくであろう。

２６ 空気ダクト
５０４ 第１の蒸発器
５０８ ブロアー
５１４ 第２の蒸発器
５２０ 前段冷却空調機
５２２ 後段冷却空調機
５２５ 電圧周波数変換器
１９００ 空調ＰＡＯプロセッサー

Claims (10)

1. 航空機のポートに着脱自在に接続される空調システムにおいて、
   一端が航空機のポートに接続される空気ダクトまたはホースの他端に接続されるようにした継手に吸気口およびフィルタを接続するための空気管路と、
   前記空気管路内に配設された可変速ブロアーと、
   前記空気管路において前記継手に隣接させて配設され航空機へ流入する空気の圧力を検知する圧力センサーと、
   前記圧力センサーによって検知された圧力、および、異なる航空機のタイプまたはクラスの要求に適合するように変更可能な圧力設定値を入力として受信すると共に、航空機へ供給される圧力を調節するためにブロアーの速度を変更するコントローラーと、
   コンプレッサー、凝縮器、膨張弁、および、前記空気管路内に配設された蒸発器を通して冷媒を流通させる円形の冷媒管路を具備した第１と第２の空調機であって、前記空気管路内において、前記第１の空調機の蒸発器が前記ブロアーの上流側に配設され、前記第２の空調機の蒸発器が前記ブロアーの下流側に配設されて成る第１と第２の空調機と、
   空気を前記２つの凝縮器を通して流通させる凝縮器冷却ファンであって、前記空気管路または冷媒管路の一方の内部または周囲空気の１または複数の圧力測定値または温度測定値に応答するコントローラーによって制御される凝縮器冷却ファンとを具備する空調システム。
2. 前記各空調機が前記凝縮器および膨張弁を迂回する冷媒回路を更に具備し、該冷媒回路はコンプレッサー排気バイパス弁を含み、該コンプレッサー排気バイパス弁は、前記空気管路において前記空調機の前記蒸発器の下流側に接続された温度センサーからの信号を受信し、かつ、温度設定値を受取るコントローラーによって制御される請求項１に記載の空調システム。
3. 前記各空調機が、前記冷媒管路において前記コンプレッサーの上流側に配設された蒸発器圧力調整弁を更に具備し、該蒸発器圧力調整弁は、前記冷媒回路において前記蒸発器の下流側に配設された温度センサーからの信号および温度設定値を受信するプロセッサーによって制御される請求項２に記載の空調システム。
4. 前記各空調機が、蒸発器の上流側および下流側の冷媒温度を測定する温度センサーを更に具備しており、蒸発器膨張弁を調節するコントローラーへ冷媒温度を送出し、蒸発器を濡れた状態に維持するようにした請求項２に記載の空調システム。
5. 熱交換器を具備した吸込ラインサブクーラーを更に具備し、該熱交換器は、冷媒管路において前記蒸発器膨張弁の上流側を、冷媒管路において前記蒸発器の下流側に結合し、冷媒タンクとして作用するよう低い位置に配設されている請求項２に記載の空調システム。
6. 前記各空調機が、前記冷媒管路において前記コンプレッサーの上流側に配設された蒸発器圧力調整弁を更に具備し、該蒸発器圧力調整弁は、前記冷媒回路において前記蒸発器の下流側に配設された温度センサーからの信号および温度設定値を受信するプロセッサーによって制御される請求項１に記載の空調システム。
7. 前記各空調機が、蒸発器の上流側および下流側の冷媒温度を測定する温度センサーを更に具備しており、蒸発器膨張弁を調節するコントローラーへ冷媒温度を送出し、蒸発器を濡れた状態に維持するようにした請求項１に記載の空調システム。
8. 熱交換器を具備した吸込ラインサブクーラーを更に具備し、該熱交換器は、冷媒管路において前記蒸発器膨張弁の上流側を、冷媒管路において前記蒸発器の下流側に結合し、冷媒タンクとして作用するよう低い位置に配設されている請求項１に記載の空調システム。
9. 測定された前記空気管路または前記冷媒管路内の１または複数の圧力または温度に応答する空調機プロセッサーを更に具備し、該空調機プロセッサーは、２つの前記空調機を起動すると共に、前記ブロアーを先ず低速で起動してシステムをチェックし、次いで、ブロアーを定格速度で作動させ、これらの作用を約３０秒いないで完了するようにした請求項１に記載の空調システム。
10. 空調機プロセッサーに圧力測定値を提供する前記フィルタを横断する差圧センサーを更に具備し、前記空調機プロセッサーは、前記圧力測定値から前記フィルタの清掃または交換時期が迫っているときに警告を発する請求項１に記載の空調システム。

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