JPH0524587A - 航空機に搭載した電子装置の熱調節法と熱調節システム - Google Patents

航空機に搭載した電子装置の熱調節法と熱調節システム

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JPH0524587A
JPH0524587A JP3135261A JP13526191A JPH0524587A JP H0524587 A JPH0524587 A JP H0524587A JP 3135261 A JP3135261 A JP 3135261A JP 13526191 A JP13526191 A JP 13526191A JP H0524587 A JPH0524587 A JP H0524587A
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cooling
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flow
electronic device
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JP3135261A
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Robert Grignon
ロベール グリニヨン
Pascal Trouillot
パスカル トウルイヨ
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Thomson CSF SA
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    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 熱調節が効率的に行なえ、構造がより簡単で
安価となる電子装置を用いる。 【構成】 ラムエアの流動を採取し、空気の流動に１番
目の温度負勾配を与える１番目の冷却装置に移送し、必
要な場合は１番目の冷却装置から生ずる空気の流動が空
気の流動に２番目の温度負勾配を与える２番目の冷却装
置に移送し、１番目の冷却装置から直接生ずる空気の流
動が場合によっては２番目の冷却装置から生ずる空気の
流動と合流し、冷却される電子装置８のすぐ近くに移送
され、これにより電子装置の熱調節が適当に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明の目的は航空機に搭載す
る装置の熱調節法である。更に、その方法を実施するシ
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】電子装置を入れたパッド（ｐｏｄ）はあ
る種の航空機、特に軍用航空機の床下に固定されてい
る。用語“電子装置”は、ここでは少なくとも１つの電
子部品を含んだあらゆる装置、システム、機械等を示し
ている。
【０００３】従来、いくつかの既知の装置では航空機と
その周囲との間のインタフェースにおいて極端に熱いラ
ムエアを冷却することが行われている。これらの装置の
１つは熱交換器と減圧タービンに直列の圧縮機からなる
熱機械で構成されている。この組合せは、一般には“ブ
ートストラップアセンブリ”として知られている。その
ような組合せにおいて、減圧タービンには空気が加えら
れる。この空気は圧縮機の働きにより圧縮され、更に熱
交換器の働きにより空気の入口で取り入れられた空気の
温度にほぼ等しい温度となっている。タービンを通して
生ずる減圧には空気の実質的な冷却が伴なう。交換器の
冷却システムに採取されたラムエアが使用されているな
らば、ブートストラップシステムは明らかにラムエアの
みで働く冷却回路である。このシステムの欠点は大型で
あることと、容積が比較的あることである：
【０００４】これは明らかに航空機には不都合である。
更にどちらかと言えば製造が複雑である。このシステム
に必要となる正確な最終的な設置がとりわけ難かしいと
いうことと共に、この複雑性により装置が比較的高価で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、前
述の欠点を克服することができる方法を提供することで
あり、新システムの実施の可能性により容積に対する空
間ファクタの比が比較的減少する。
【０００６】この発明の他の目的は、電子装置の効率的
な熱調節が可能なシステムを作ることであり、それと共
に複雑性が減少し、多少低価格となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、それ
故航空機に搭載された電子装置についての熱調節の方法
であり、ラムエアの流れまたは流動が採取され、更に空
気の前記流動に１番目の温度負勾配を与える１番目の冷
却装置に移送され、前記１番目の温度負勾配が十分でな
く電子装置を適当に冷却するのに必要な温度が得られな
い時は、前記１番目の冷却装置から生ずる空気の流れ
が、前記空気の流動に２番目の温度負勾配を与える２番
目の冷却装置に移送され、１番目の冷却装置から直接生
ずる空気の流動が、場合によっては２番目の冷却装置か
ら生ずる空気の流動と合流され、冷却される電子装置の
すぐ近くに移送され、これにより前記電子装置の熱調節
が適当に行われる。
【０００８】航空機に搭載する電子装置の熱調節のた
め、この発明による方法を実施した１番目の熱調節シス
テムにおいては、次のものが含まれている： （ａ）電子装置を含んだパッドの上に作られ、２つのブ
ランチに分けられたラムエアの入口； （ｂ）ラムエアの入口の１番目のブランチにより供給さ
れる軸方向または求心方向のタイプのタービンにより構
成されるように空気の流動を冷却する１番目の装置； （ｃ）遠心方向のタイプの圧縮機により構成され、ター
ビンのシャフトと結合され、更にラムエアの入口の２番
目のブランチから供給される２番目の冷却装置； （ｄ）タービンから生ずる冷却空気を電子装置のすぐ近
くに移送する装置； （ｅ）圧縮機から生ずる空気が、電子装置を冷却するの
に必要な空気温度の最大より高い温度であるならば外部
に、または前記空気が前記装置を冷却するのに必要な温
度の最小と等しいか低い温度ならばそのすぐ近くに、前
記空気を移送する装置。
【０００９】圧縮機から生ずる空気を移送するための選
択的な装置には３方向の感熱バルブがあり、冷却に必要
な温度の最大に等しい設定温度の関数として開閉が適当
にプログラムされている。
【００１０】この発明による２番目の実施例の１つの変
形として、空気のみが温度調節システムとラムエアの入
口によりタービンに供給されており、圧縮機にはパッド
内に空気の入口がある。
【００１１】
【実施例】以下、図に基づいてこの発明を更に詳しく説
明する。図１に示す温度調節システムは、空気入口１に
より採取され、矢印Ｆ１に沿ったブランチ１ａと矢印Ｆ
２に沿ったブランチ２ｂに分割されるラムエアを冷却し
ている。ブランチ用導管１ａにより移送される空気の流
れを送る減圧タービン２は、導線４ａ，４ｂにより熱電
子素子５，６のシステムに供給する直流発生器３に結合
されている。このシステムにおける熱電子素子５，６の
冷たい接合点を集めた素子５が取付けられている導管７
は、冷却される電子装置８に対してＦ３，Ｆ４の方向に
空気を移送する。冷却が行われると空気は導管９により
Ｆ５の方向に放出される。ブランチ１ｂにより矢印Ｆ２
の方向に移送されるラムエアは、対流式ヒータ６に組込
れた熱電子素子の熱い接合点を冷却するようにされてい
る。
【００１２】システムは次のように動作する：空気の温
度がタービン２の出口において十分低ければ、この空気
はたとえば強制的な対流により装置８を直接冷却するの
に使用される。この場合、直流発生器３によりタービン
２のシャフトで受けた機械的なエネルギが与える電気的
なエネルギは、このタイプの電源供給と、更に外部の空
気の流動の中に放出するシステムにより放射されるカロ
リーと等しいあらゆる応用に使用できる。
【００１３】そうでない場合、たとえば温度の負勾配Δ
Ｔが不十分で電子装置の正確な冷却に必要な温度Ｔo に
到達しなければ、ペルチェ効果により動作するシステム
５，６は、たとえば電気ケーブル４ａ，４ｂを経由し、
発電機３のような直流発生器により与えられる直流電圧
に設定する必要がある。電圧に設定する動作は図示して
いないスイッチが行う。このスイッチは増幅後、導管７
の上にある熱プローブが発生する信号により動作する。
その理由は、周知のようにペルチェ効果システムにおい
ては、温度の差は素子のはんだ付けされた向かい合った
面の間に生ずるからである。システム５，６に電流が通
じると、冷たい接合点を含んだ素子５により、導管７の
中の電流に対しタービンの出口で負の勾配ΔＴ1 に加え
る勾配ΔＴ2 が対流的に追加され、Ｆ４に沿った空気の
流動により温度内に十分な減少が生じ、場合によっては
適当な接続装置を有した装置８の温度調節を適当にす
る。素子５の配置は、電流の通じた素子の数が到達した
冷却温度Ｔr の関数であるようにするためであることは
明らかである。電流の通じた熱電子素子の数をほぼ合わ
せるようにするため、熱プローブにより制御システムに
対処することができる。このタイプの制御および調整シ
ステムは商業的に利用できる電子部品回路により達成で
きる。
【００１４】図２の実施例において、パッド１１はビー
ム１０により航空機の下に固定され、ラムエアの入口は
そのビームから１１の方向に得られる。このラムエアは
ｆ２とｆ３に分けられる。空気の流動ｆ３は軸方向また
は求心方向のタイプのタービン１３と出口シャフト１５
に供給するようにされており、出口シャフト１５は矢印
ｆ２に沿ったラムエアが供給される圧縮機１４を駆動し
ている。パッド１１には、更にいくつかの電子装置１６
があり、矢印ｆ６に沿ってタービン１３から来る空気に
より、またはおそらく圧縮機Ｃから出る空気により冷却
されるようにされている熱放射Ｒを放射している。
【００１５】要約すると、この冷却システムは次のよう
に働く：航空機の外からｆ１，ｆ３に沿って採取された
ラムエアで満たされたタービン１３は断熱膨張によりこ
の空気を冷却しており、ｆ６に沿ってタービンから来る
空気は電子装置１６で消費する熱エネルギを冷却するの
に使用されており、その後ｆ７に沿ってパッドの外部に
取出される。遠心方向のタイプの圧縮機１４はタービン
１３の駆動シャフト１５に結合されており、ガス性の空
気の膨張により前記タービン１３の前記シャフト１５で
生ずる機械エネルギを復元するようにされている。図２
の実施例では、ｆ２に沿った空気は先ずｆ４に沿って外
に放出される。他方、温度が前記空気により電子装置１
６を、もし必要ならば適当な接続装置を備えた電子装置
１６を冷却する最高温度に等しい設定温度以下であるな
らば、空気はソレノイドバルブ（図示していない）を動
かすことにより、ｆ６に沿ってタービン１３から来る空
気と一緒になる前記装置１６の方向に向いｆ５に沿って
移送され、この空気は熱を運ぶのに使用した後ｆ７に沿
って外向きに押し出される。従って、圧縮機から来る空
気の温度を十分低くし、空気が装置１６の冷却の中で使
用されるようにする必要があり、システムから生ずる冷
却空気の流動率はタービンを通過する空気の流動率と圧
縮機を通過する空気の流動率の和となることは明らかで
ある。装置１６の熱調節はある範囲で改善されるという
結果が得られる。
【００１６】図３の他の実施例では、圧縮機１４がパッ
ド１４の中で直接採取される空気の流動からｆ９に沿っ
て供給されていることを除き、図２の実施例と同じ素子
を有している。非制限的な例によれば、この空気の流動
は冷却される電子装置１６に組込まれた対流システムか
ら生ずる空気の流動から採取される。
【００１７】このような装置には次の３つの利点があ
る：第１に、パッド１１で空気の供給を行う圧縮機１４
の動作はこのパッドの気圧を低くし、タービンに使用す
る減圧率を増加させ、従ってこのタービンの中で膨張に
よるガスの冷却が増大する。
【００１８】第２に、強制流動はパッドの中でｆ８に沿
ってタービンの出口と、ｆ９に沿って圧縮機１４の入口
の間で行われ、それにより冷却される装置１６に到達す
る空気が加速され、この装置１６とｆ８に沿って到達す
る冷却空気の間の熱交換が改善される。
【００１９】第３に、航空機の外から採取された空気の
流動率は減少し、圧縮機１４に入る空気がパッド１１の
中に採取されるため、ラムエアの入口で行われた採取に
より生ずる牽引が減少するが、この牽引は航空機の牽引
の全体のバランスの一部となっている。
【００２０】いずれの場合でも、圧縮回路（ｆ９，１
４，ｆ４）において圧力の損失の調整は適当に行われ、
タービン１３により伝達されるパワーの全てを効率的に
復元する。
【００２１】図２と図３の実施例は、図１に示した基本
システムに対し熱効率特性が同等であり、スペースファ
クタと容積が同等かそれより小さく、更に低価格である
ことを特徴としている。
【００２２】上述のシステムは同じ基本原理、すなわち
外部から採取されたラムエアにより航空機に搭載された
電子装置の熱調節から導かれ、更に前記ラムエアに負の
温度勾配を与え、前記熱調節に使用する目的の２種類の
異なった装置との協同により行われるあらゆる変更、変
形を網羅したこの発明の範囲にいかなる制限も与えない
ということが明らかである。そのほか、図１，２，３に
よるシステムは、タービン、圧縮機、冷却される装置の
それぞれにおける空気の流動の入口と出口を制御するバ
ルブを開閉させる種々の制御センサを取り入れることも
明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施した１番目の実施例の概略を示
す。
【図２】この発明を実施した２番目の実施例の概略を示
す。
【図３】図２の実施例を変形した概略を示す。
【符号の説明】
１ 空気入口 １ａ，１ｂ ブランチ ２ 減圧タービン ３ 直流発生器 ４ａ，４ｂ 導線 ５，６ 熱電子素子 ７ 導管 ８ 電子装置 ９ 導管 １０ ビーム １１ パッド １３ タービン １４ 圧縮機 １５ 出口シャフト １６ 電子装置

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ラムエアの流れまたは流動が採取され、
    更に空気の前記流動に１番目の温度負勾配を与える１番
    目の冷却装置に移送され、前記１番目の温度負勾配が十
    分でなく電子装置を適当に冷却するのに必要な温度が得
    られない時は、前記１番目の冷却装置から生ずる空気の
    流れが、前記空気の流動に２番目の温度負勾配を与える
    ２番目の冷却装置に移送され、１番目の冷却装置から直
    接生ずる空気の流動が、場合によっては２番目の冷却装
    置から生ずる空気の流動と合流され、冷却される電子装
    置のすぐ近くに移送され、これにより前記電子装置の熱
    調節が適当に行われることを特徴とする、航空機に搭載
    された電子装置の熱調節法。
  2. 【請求項２】 次の構成からなる熱調節システム： （ａ）電子装置を含んだパッドの上に作られ、２つのブ
    ランチに分けられたラムエアの入口； （ｂ）減圧タービンにより構成され、ラムエアの入口の
    ブランチから加えられるラムエアの流動を冷却する１番
    目の装置； （ｃ）熱電子素子システムから成り、すでに冷却された
    空気を冷却される電子装置に移送するタービンの出口の
    導管に加えまたは固く結合した素子を全ての冷たい接続
    点が構成するように配置されており、熱電子素子システ
    ムの熱い接続点はラムエアの入口から生ずる２番目のブ
    ランチの中に配置されている２番目の冷却装置。
  3. 【請求項３】 タービンが熱電子素子システムに供給す
    る直流電流発生器に接続されていることを特徴とする請
    求項２記載のシステム。
  4. 【請求項４】 熱電子素子システムが独立した直流電流
    源により供給されていることを特徴とする請求項２記載
    のシステム。
  5. 【請求項５】 次の構成からなる熱調節システム： （ａ）電子装置を含んだパッドの上に作られ、２つのブ
    ランチに分けられたラムエアの入口； （ｂ）ラムエアの入口の１番目のブランチにより供給さ
    れる軸方向または求心方向のタイプのタービンにより構
    成されるラムエアの流動を冷却する１番目の装置； （ｃ）遠心方向のタイプの圧縮機により構成され、ター
    ビンのシャフトと結合され、更にラムエアの入口の２番
    目のブランチから供給される２番目の冷却装置； （ｄ）タービンから生ずる冷却空気を電子装置のすぐ近
    くに移送する装置； （ｅ）圧縮機から生ずる空気が、電子装置を冷却するの
    に必要な空気温度の最大より高い温度であるならば外部
    に、または前記空気が前記装置を冷却するのに必要な温
    度の最小と等しいか低い温度ならばそのすぐ近くに、前
    記空気を移送する装置。
  6. 【請求項６】 圧縮機から生ずる空気を移送するための
    選択的な装置に３方向の感熱バルブがあり、冷却に必要
    な温度の最大に等しい設定温度の関数として開閉が適当
    にプログラムされていることを特徴とする請求項５記載
    のシステム。
  7. 【請求項７】 温度プローブが感熱バルブを制御するた
    め少なくとも冷却回路と、圧縮機の上方、タービンの下
    方に設備を有していることを特徴とする請求項６記載の
    システム。
  8. 【請求項８】 圧縮機がパッドの中で空気の入口に接続
    されている時、タービンのみに供給するためにラムエア
    の入口が構成されていることを特徴とする請求項６記載
    のシステム。
  9. 【請求項９】 圧縮機のためにパッド内にある空気の入
    口が電子装置から生ずる冷却空気システムに取り付けら
    れていることを特徴とする請求項８記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 電子装置に適当な対流装置が取り付け
    られていることを特徴とする請求項１から９のいずれか
    に記載のシステム。
JP3135261A 1990-05-11 1991-05-13 航空機に搭載した電子装置の熱調節法と熱調節システム Withdrawn JPH0524587A (ja)

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FR9005901A FR2661888B1 (fr) 1990-05-11 1990-05-11 Methode pour le conditionnement thermique des equipements electroniques montes sur les aeronefs et systemes pour sa mise en óoeuvre.
FR9005901 1990-05-11

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JPH0524587A true JPH0524587A (ja) 1993-02-02

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EP (1) EP0456549B1 (ja)
JP (1) JPH0524587A (ja)
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