JPH03122427A - 航空機用空気調和装置 - Google Patents

航空機用空気調和装置

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JPH03122427A
JPH03122427A JP25560789A JP25560789A JPH03122427A JP H03122427 A JPH03122427 A JP H03122427A JP 25560789 A JP25560789 A JP 25560789A JP 25560789 A JP25560789 A JP 25560789A JP H03122427 A JPH03122427 A JP H03122427A
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Hisashi Mitani
三谷 寿
Toshiichi Suefuji
末藤 敏一
Minoru Yoshida
稔 吉田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、キャビンやコクピット等の与圧室を与圧し、
調温し、換気するために利用される航空機用空気調和装
置に関するものである。
[従来の技術] 従来の航空機用空気調和装置は、第4図に示すように、
機外から与圧室101に調温された新鮮空気を供給する
給気系路g1と、導入される新鮮空気と略同量の汚れた
空気を前記与圧室101から機外に導出する排気系路g
2とから構成されている。給気系路!!、には調温のた
めに加減圧機構102が組み込まれており、圧力制御弁
103を介して略一定の割合でエンジン104から抽気
を得ると、これを全て前記加減圧機構102に通して調
温し、それを新鮮空気として前記与圧室101に導入す
るようにしている。一方、排気系路Ω2では、取り込ん
だ抽気量に見合う量の与圧室空気を圧力制御弁105を
介して機外に排気するようにしており、その際に前記圧
力制御弁105を調整することで与圧室101の圧力を
適正な値に保持し得るようにしている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このように空調に必要な新鮮空気を全て
エンジンから採る構成による場合は、エンジン抽気が大
金に必要となるため、該エンジンに推力低下を来たすと
いう重大な問題を生じさせる。また、エンジン回転数は
、加速動作や減速動作など、航空機の飛行状態に伴って
頻繁に変動するため、抽気状態が不安定であり、常に所
要の抽気量を得るためには、多数のバルブ類を用いて応
答性の高い流量制御を行わなければならない。このため
、システムが複雑化する不都合を来たす。
さらに、高温高圧のエンジン抽気を大量に調温しなけれ
ばならないために、配管やそれに取り付けられる熱交換
器などが大形化する不具合がある。
本発明は、このような課題に着目してなされたものであ
って、これらを有効に解決した航空機用空気調和装置を
提供することを目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構
成を採用したものである。
すなわち、本発明の航空機用空気調和装置は、与圧室を
機外と連通させる給気系路と、この給気系路に配設され
外気を取り込んで前記与圧室に送給するコンプレッサと
、このコンプレッサにより取り込まれる外気量を流量制
御する制御機構と、取り込まれる外気量と略同量の汚れ
た空気を前記与圧室から機外に放出する排気系路とを具
備してなることを特徴とする。
なお、コンプレッサには電動式を用いるのが特に効果的
である。また、与圧室の冷暖房は別途リサキレーション
システム等を用いて行うのが望ましい。
[作用コ このような構成により、給気系路では制御機構で流量を
コントロールしながら電動コンプレッサ等で取り込んだ
外気を与圧室に導入するようにし、排気系路ではそれに
見合う量の汚れた空気を前記与圧室の圧力を適正に維持
しつつ機外に排気するようにする。
しかして、このように新鮮空気をエンジンを介さずに電
動コンプレッサ等によって機外から直接取り込むように
すると、エンジンに抽気負荷が掛かることがなくなる。
このため、エンジンの適正な推力を確保しておくことが
できる。しかも、電動コンプレッサ等によって外気を取
り込むようにすると、飛行状態に応じて取り込み量が変
動することが殆どなくなって、流量制御が容易となり、
これに伴う制御機構の簡略化も果たすことができる。ま
た、流量を最適制御することで、電動コンプレッサ等に
必要以上の負荷が掛かることも有効に防止することが可
能になる。さらに、複雑な配管や大形の熱交換器が不要
になるため、給気糸路周辺の簡略化を図り易くなる。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を第1図及び第2図を参照して
説明する。
この実施例の航空機用空気調和装置は、与圧室(キャビ
ンやコクピット等)1を機外と連通させる給気系路L1
と、この給気系路L1に配設され外気を取り込んで前記
与圧室1に送給する電動コンプレッサ2と、この電動コ
ンプレッサ2により取り込まれる外気量を流量制御する
制御機構3と、取り込まれる外気量と略同量の汚れた空
気を前記与圧室1から機外に放出する排気系路L2とか
ら構成されている。
制御機構3は、前記給気系路L1内を流通する外気の流
量を測定するための検出手段4と、この検出手段4を通
じて得られる測定値が予め設定した目標値に保持される
ように、各飛行高度において前記電動コンプレッサ2の
モータMに対する回転数制御を行うコントローラ5とか
らなっている。
具体的に説明すると、検出手段4は、コンプレッサ入口
に配設された圧力センサ4a及び温度センサ4bと、コ
ンプレッサ出口に配設された圧力センサ4cとからなり
、これら各センサ4 a s 4 b s4Cから取り
出される検出信号P1、T1、P2をそれぞれ前記コン
トローラ5に内蔵された演算子5aに入力するようにし
ている。この演算子5aには、各検出値P1、T1、P
2と、モータ回転数Nとから、 ω=f(Pl、T1、P2、N) により、給気系路L1におけるコンプレッサ吐出流量ω
を算出するための回路が組み込まれている。
すなわち、Paを標準大気の圧力、Toをその温度とし
た場合に、電動コンプレッサ2の作動は一般に第2図に
示すような特性曲線で表わされ(縦軸は圧縮比P2/P
1を示し、横軸は吐出流量ωを標準化した値を示してい
る)、この特性曲線から上記コンプレッサ吐出流量ωが
求められるようになっている。そして、その測定値ωを
電圧信号(又は電流信号)としてコントローラ5内の次
段に配置されている演算子5bに入力するようにしてい
る。
一方、演算子5bには、予めコンプレッサ吐出流量の目
標値ω8がデータマツプとして格納されており、前記演
算子5aから入力される測定値(υをそのデータマツプ
上の目標値ω8と比較して、ωくω8の場合には前記電
動コンプレッサ2のモータMに対して回転数Nを」1昇
させる信号を出力し、ω〉ω8の場合には該モータMに
対して回転数Nを下降させる信号を出力し得るように構
成されている。この際の目標値ω8とは、例えば、必要
な02を摂取できるための目標値ω18と、必要な与圧
状態を維持できるための目標値ω28との2種類を準備
し、そのうちの大きい方が自動的に選択されるようなも
のであることが望ましい。
ω1′は与圧室1の乗員乗客数等から割り出される性質
のものであり、Q)2’は、与圧室1の圧力をP3  
(この値は予め飛行高度に応じて設定されている)、そ
の温度をT3、機体の漏れ面積をA、係数をBとした場
合に、与圧スケジュール(飛行高度対与圧値)に従って ω2 x=A−B−P3 / (T3 )”2なる一般
式から求められるものである。なお、ω2′の計算のた
めに、与圧室1の図示しない位置に検出信号T3を取り
出して前記演算子43a又は演算子43bに人力するよ
うな検出回路を付帯しておく。
さらに、排気系路L2には、アウトフローバルブ61と
、このアウトフローバルブ61の下流に配設した圧力セ
ンサ62と、前記l)圧室1に設置された圧力センサ]
、1と、側圧カセンサ11.62からの検出信号P3、
P4を人力し、これらの検出値に基づいて前記アウトフ
ローバルブ61に制御信号を出力する演算子63とから
構成されるキャビンプレッシャコントローラ6を設けて
いる。
すなわち、演算子63には P−Pi   P4 に従って圧力差Pを求めるための回路が組み込まれてお
り、また、測定値Pに対してこれを補正すべき目標値P
ゝが飛行高度に応じて予め設定されている。そして、該
演算子63から前記アウトフローバルブ51に対して、
P>P”の場合に0PEN信号を出力し、p<p”の場
合にCLOSE信号を出力し得るようになっている。こ
の際の目標値P8は、主として客室環境の快適性の観点
から、与圧室1が機外よりも若干高い圧力に維持され得
るような値が設定される。8は熱交換器で、電動コンプ
レッサ2によって取り込まれる際に昇温した外気をラム
エア等との熱交換により冷却するためのものである。
このような構成によって、給気系路L0では制御機構3
で流量をコントロールしながら電動コンプレッ→ノ゛2
で取り込んだ外気を与圧室1に導入し、排気系路L2で
はそれに見合う量の汚れた空気を前記5圧室1の圧力を
適正に維持しつつ機外に排気するという作用が営まれる
ことになる。
しかして、この装置によると、エンジン抽気を全く必要
とせずに新鮮空気を取り込むことができるので、従来に
おいて空気調和のためにエンジン推力の低下を招いてい
た不都合を確実に解消することができる。しかも、電動
コンプレッサ2によって外気を取り込むため、エンジン
抽気を利用する場合のように飛行状態に応じて取り込み
量が変動することが殆どなく、図示のような簡単な構成
であっても適確な制御を行い得るものとなる。また、最
適流量制御が行われるので、電動コンプレッサ2の負荷
が最少限に抑えられ、その結果、該電動コンプレッサ2
の小型化と省エネとが図られ得るものとなる。さらに、
エンジン抽気を引き回すための配管や熱交換器、バルブ
類が不要になるので信頼性を向上させることができ、ま
た、電動コンプレッサ2であれば発電機から配線を通じ
て駆動できるのでシステム配置−ヒの自由度を大きくで
さる等のメリットも付随して得ることが可能になる。
以I−1本発明の一実施例について説明したが、各部の
構成は図示例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲で種々変形が可能である。例えば、制御機構として
第3図に示すような構成を採用することもできる。図に
示す制御機構7は、コンプレッサCの吸気口側に流量制
御用バルブ71を配設しておき、電動コンプレッサ2を
一定のモータ回転数Nで駆動しつつ、この流量制御用バ
ルブ71の開度を可変とすることで流量制御を行うよう
にしたものである。制御の手法は上述した実施例と同様
で、コンプレッサ吐出流量ωが最適目標値ω8に保持さ
れるように、演算子5bから前記流量制御用バルブ71
に対してωくω8の場合に0PEN信号を出力し、ω〉
ω8の場合にCLO8E信号を出力する。しかして、こ
のものも前記実施例と略同様の効果を上げることができ
る。
また、流量制御用バルブの代わりにベーン機構等を設け
たものであっても同じことである。
[発明の効果コ 本発明の航空機用空気調和装置は、以上のようにエンジ
ン抽気を利用せずにシステムを構成したため、エンジン
に抽気負荷を掛けず、本来の適正な推力を確保しておく
ことができる。また、電動コンプレッサ等によって外気
を取り込むため、飛行状態によって取り込み量が大きく
変動することがなくなり、正確な最適流量制御が可能に
なり、装置の簡略化も果たすことができる。さらに、エ
ンジン抽気を導入するための大掛かりな配管や熱交換器
が不要になるため装置全体を小形化でき、配線を通じて
電動コンプレッサ等にエネルギを供給できるため配置上
の自由度も大きくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の一実施例を示し、第1図は
概略的な構成概念図、第2図は電動コンプレッサの特性
を示す説明図である。第3図は本発明の他の実施例を示
す第1図相当の構成概念図である。第4図は従来例を示
す第1図及び第3図相当の構成概念図である。 1・・・与圧室(キャビン等) 2・・・電動コンプレッサ 3.7・・・制御機構 Ll・・・給気系路 L2・・・排気系路 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 与圧室を機外と連通させる給気系路と、この給気系路に
    配設され外気を取り込んで前記与圧室に送給するコンプ
    レッサと、このコンプレッサにより取り込まれる外気量
    を流量制御する制御機構と、取り込まれる外気量と略同
    量の汚れた空気を前記与圧室から機外に放出する排気系
    路とを具備してなることを特徴とする航空機用空気調和
    装置。
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