JPS62101598A

JPS62101598A - 航空機用空気調和装置

Info

Publication number: JPS62101598A
Application number: JP24047685A
Authority: JP
Inventors: 弘夫嶋田
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1985-10-29
Filing date: 1985-10-29
Publication date: 1987-05-12

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、航空機用空気調和装置に係り、特にジェット
エンジンからの抽気を用いる形式の航空機用空気調和装
置に関する。

〔従来の技術〕

上記形式の航空機用空気調和装置は、第３図に示すよう
に、機体１の左右に装着されたジェットエンジンＥ、Ｅ
の図示しない空気圧縮機の低圧段（例えば５段目）の抽
気口３．３および高圧段（例えば１０段目）の抽気口４
．４から空気を抽気して空気調和のために用いるように
なっている。

そして、低圧段抽気口３．３には逆流を防ぐチェックバ
ルブ５．５が、また高圧段抽気口４，４には開閉弁６．
６が設けられており、開閑弁６．６のｆｍ度の調節によ
り任意の割合で混合された低圧段および高圧段抽気口か
らの油気は、合流管７゜７を経て空冷方式のプリクーラ
８，８を通り、ここで冷ｕ１ダクト９，９を流れる空気
により冷却される。冷却用空気の流量はバルブ１０．１
０の開度を調節することにより加減される。プリクーラ
８．８を出た抽気はエアサイクルマシーンＡＣＭに流入
し低温となってキャビン１１内に放出される。エアサイ
クルマシーンＡＣＭは空気圧縮機および空気タービンを
有し、圧縮空気が空気タービン内で断熱膨脹することに
より低温空気となる。

上述の左右の油気系統は、ミキシングライン１３により
互いに接続されており、このミキシングライン１３には
、機体後部に設けられた補助動カニニットＡＰＵにより
加圧された空気が配管１５を経て供給される。加圧空気
は配管１５及びミキシングライン１３を経てエアサイク
ルマシーンＡＣＭに送られ、ここで低温空気となって油
気と共にキャビン１１内に送込まれる。キャビン１１内
の空気はアウトフローパルプ１６を経て機外へ流出する
。開閉弁１４．．１４．１７により、補助動力ユニツｌ
−Ａ　））　ＬＪから供給される加圧空気の間の制御を
行うことができる。

以上のように、従来の航空機用空気調和装置では、エア
サイクルマシーンＡＣＭに圧縮空気を送り、それを断熱
膨脹させて低温空気として冷房に用い、必要に応じ、低
温空気に圧縮により貨温した空気を混ぜて調和空気の温
度を調整している。

このようにして空気調和を行うには、圧縮空気の圧力を
高く保つ必要があるが、エンジンの圧縮機から油気され
る空気の圧力は、機体の高度、線速およびエンジンの出
力状態に左右されるので、一般には、前述のように圧縮
機の低圧段と高圧段の両方から抽気できるようにして、
低圧段で所定圧力が維持できなくなると、高圧段からの
油気に切換えるようにしている。また、安全性の観点か
ら左翼および右翼の両エンジンから抽気するようになっ
ており、しかも抽気は左右め圧縮機の同一段から同時に
行うようになっている。

〔発明が解決しようとする。問題点３以上のように従来の航空機用空気調和装置では、油気源
の切換は左右同時に２段の切換しか行うことかできず、
細かい抽気制御を行うことができないので、ロスが多い
。そのため、抽気切換段数を増やすことが考えられたが
、それにはマニホールドや開閉弁が多く多く必要になり
、スペース上および重吊上畳策とはならない。

本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
、その目的は、マニホールドや開閉弁の数を増やすこと
なく、また、使用スペースや重量の増大を伴うことなく
抽気源の切換段数を多くして、細かい油気制御を行うこ
とを可能にし、これによって燃料消費量を減少させるこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の問題点を解決のために、本発明の航空機用空気調
和装置は、左右のエンジンのそれぞれに設けた低圧段抽
気口および高圧段抽気口と、これら両抽気口の下流側に
連なる合流管と、両抽気口と合流管の間にそれぞれ設け
た低圧段用調節弁および高圧段調節弁と、合流管の下流
側に接続され、空気の断熱膨脹のための空気タービンを
含むエアサイクルマシーンと左右のエアサイクルマシー
ンの下流側に接続したキャビンへの調和空気吹出手段と
を有し、左右一方の側の低圧段用調節弁と他方の側の高
圧段調節弁を同時に開放しうるように構成されている。

〔作　用〕

かかる構成により、本発明では、左右のエンジンの異な
る圧縮段、すなわち低圧段および高圧段の抽気口から同
時に抽気を行うことにより、従来では得られなかった新
しい抽気モードを得ることができ、これにより、より細
かい抽気制御を行うことができる。

（実施例）以下、図面によって本発明の詳細な説明する。

第１図において、Ｅ、Ｅは機体１の左右に設【プたジェ
ットエンジンで、左側エンジンＥには、その空気圧縮機
の低圧段（例えば５段目）の抽気口３ａと高圧段（例え
ば１０段目）の抽気口４ａが設けられている。また、右
側エンジンＥも、その空気圧縮機の低圧段（例えば５段
目）の抽気口３ｂと高圧段（例えば１０段目）の抽気口
４ｂが設けられている。そして、左側低圧段抽気口３ａ
は調節弁２ａを介して、また左側高圧段抽気口／Ｉａは
調節弁６ａを介して合流管７ａに接続されている。一方
、右側低圧段抽気口３　ｂ　ｉ；を調節弁２ｂを介して
、また右側高圧段抽気口４ｂは調節弁６ｂを介して合流
管７ｂに接続されている。

エンジンＥ、Ｅからは左側および右側の冷部ダクト９ａ
、９ｂが導き出され、それに左側および右側のブリクー
ラ８ａ、８ｂがそれぞれ設けられている。左側及び右側
の合流管７ａ、７ｂからの抽気は、プリクーラ８ａ、８
ｂを通って冷却された後、左側および右側のエアサイク
ルマシーンＡＣＭａ、ＡＣＭｂに流入するようになって
いる。

各エアクイクルマシーンは、空気圧縮機、中間冷ｈｌ器
および空気タービンを順次接続したものからなり、空気
圧縮機でさらに圧縮された抽気は、中間冷Ｗ器で冷却さ
れた後、空気タービンで断熱膨脹して低温空気となる。

また、空気圧縮機は空気タービンにＪ：り駆動される。

エアサイクルマシーンＡＣＭａ、ＡＣＭｂの出口は、配
管１２ａ、１２ｂを杼てミックスマニホールド１８に接
続されている。一方、エアサイクルマシーンＡＣＭａ、
ＡＣＭｂと並列に、調節弁１９ａ、１９ｂをそれぞれ有
する高温空気送用管２０ａ、２０ｂが設けられている。

上述の左右の油気系統は、ミキシングライン１３により
互いに接続されており、このミキシングライン１３には
補助動カニニットＡＰＵが配管１５により接続されてい
る。配管１５には開閉弁１７が、またミキシングライン
１３には左右の開１ｒ１弁１４ａ、１４ｂが設けられて
いる。

ミックスマニホールド１８には調和空気分配用の分岐管
２１．２２．２３が接続されている。

本発明では、前述の調節弁２ａ２ｂ、６ａ。

６ｂは常に左右同期して操作されることはなく、それぞ
れがまったく無関係に独立して操作することができる。

したがって、左右のエンジンの低圧段抽気口３ａ、３ｂ
から同時に抽気するように調節弁２ａ、２ｂを同時に開
放することもできるし、調節弁６ｂを同時に聞いて、左
側エンジンの低圧段抽気口３ａと右側エンジンの高圧段
抽気口６ｂから抽気することもできるし、また、調節弁
５ａ。

６ｂを同時に開いて、左右のエンジンの両高圧段抽気口
６ａ、６ｂから抽気することもできる。これにより、次
の表１に示すように３段階の抽気を行うことができる。

表　　　　１一方、左右のエンジンの低圧段同士および高圧段同士が
それぞれ異なる圧縮段に属するようにすることによって
、次の表２に示すように４段階の油気を行うことができ
る。

表　　　　２以上の構成において、左右の抽気口３ａ、３１：＋。

４ａ、４ｂから抽気されたエンジンの圧縮様の空気は、
ブリクーラ８ａ、８ｂで冷却された後、エア勺イクルマ
シーンＡＣＭａ、ＡＣＭｂの空気タービン内で断熱膨脹
し、低温空気となり、配管１２ａ、１２ｂを経てミック
スマニホールド１８に入り、そこから分岐管２１，２２
．２３を経てキャビン１１内に送り込まれる。また、調
節弁１９ａ、１９ｂの開度を漸次増大させると、高温空
気送風管２０ａ、２０ｂを経て昇温圧縮空気がミックス
マニホールド１８に送られ、調和空気の温度は漸次上昇
する。

ところで、油気の働きには、空気調和、与圧、換気の３
つがある。各働きに必要な抽気量は、機体高度によって
変化する。これを図示したのが第２図である。同図にお
いて、Ａは空気調和に必要な抽気量、■は換気に必要な
抽気量、Ｐは与圧に必要な抽気ｍの変化を示す曲線であ
る。この図から明らかなように、海面レベルＳ／Ｌから
高度りまでは、空気調和用の抽気量が最も多く必要であ
るから、総抽気吊は空気調和用空気の必要量によって決
まる。また、高度り以上では、換気機が最も多いから、
総抽気聞は換気の必要量によって決まる。

ここで、抽気圧力について考えてみると、抽気Ａはエア
サイクルマシーンＡＣＭａ、ＡＣＭｂを駆動する空気で
あり、エアサイクルマシーンを効率的に働かせるには、
キャビン圧力の約３倍程度の圧力が必要である。換気お
よび与圧のための空気Ｖ、Ｐは単にキャビンに流入すれ
ばよいのであって、空気Ａの圧力とキャビン圧力の間に
あればよい。

第２図に示した抽気ｍＡは空気調和に必要な最大要求抽
気量であって、真夏以外ではこれより少ない抽気量で゛
済む。一方、換気および与圧用空気ＭＶ、Ｐは一年中不
変め必要抽気最である。した。

がって、真夏以外では、高度りは図示の場合より低くな
る。

また、空調負荷があまり大きくない、すなわち空気調和
用油気をあまり必要どしない高々度においては、油気圧
力を低（することができるので点りが低下する。これは
低圧油気の範囲が増えることを意味する。一方、航空機
のジェットエンジンでは、抽気量が同一であるならば、
油気圧縮段が低ければ低い程、エンジンの燃料消費間は
少なくｔする。

以上の事実を考虞して、本発明では空気調和装置は次の
ように運転される。

まず、飛行に先立つ駐機中は、補助的カニニットＡＰＬ
Ｉを作動し、開閉弁１７，１４ａ、１４ｂを問いて空気
加圧ユニットからの高圧空気をエアサイクルマシーンＡ
　（／　Ｍ　ａ　、Ａ　ＣＭ　ｂへ供給し冷却空気を作
り、ミックスマニホールド１８経供給する。ミックスマ
ニホールド１８での空気温度調整は、前述のように調節
弁１９ａ、１９ｂの開度の調節により行う。ミックスマ
ニホールド１８からは分岐管２１．２２．２３を経てキ
ャビン１１内に調和空気が供給される。

次に、地上走行中は、エンジンＥ、Ｅを作動しているの
で、補助的カニニットＡＰＵを用いることなく、エンジ
ンＥ、Ｅから高圧空気を抽気する。

この時、開閉弁１７，１４ａ、１４ｂは閉じてお（。し
たがって、エンジン油気はエアサイクルマシーンＡＣＭ
ａ、ＡＣＭｂへ送込まれ、冷却空気がミックスマニホー
ルド１８へ送られて調和空気がキャビン内へ供給される
。この場合、調節弁２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂは、前記表
１または表２の段階１の抽気モードがとられるように開
閉しておけばよい。

次に、離陸後、第２図の高度りを越えてしばらくの間は
表１の段階１または２、もしくは表２の段階１．２また
は３の間を適当に使用する。これらの段階の選択は、近
年の航空機で十分発達している電子演詐機を用いて行え
ば、各時刻における最適の段階を適確に選択することが
できる。

この場合の空気流量と圧力の制御は、調節弁２ａ、２ｂ
、６ａ、６ｂ開度の調節によって行うことができる。基
本的には、低圧段抽気口３ａ。

３ｂからの油気をなるべく多用して燃料の節約をはかる
ようにする。

航空機がさらに上昇を続Ｃノる時には、それまでの上界
時よりも抽気圧力を減らすことができるので、高圧段抽
気口４ａ、４ｂからの抽気を減らし、低圧段抽気口３ａ
、３ｂからの抽気を増やす。

航空機の降下中は、エンジンの出力を減少させるので、
低圧段抽気口３ａ、３ｂからの抽気圧力が極度に低くな
る。このため、時下中は表１の段ＷＡ３または表２の段
階４の油気モードにする必要が出てくる。

なお、表１の段階２や表２の全段階の場合のように、左
右のエンジンの油気段が異なると、そのままでは左右の
エンジンスラストに差が出てくるが、近年の航空機の制
御は極度に電子制御化されており、この左右のエンジン
のスラストバランスは、エンジンおよび操縦コントロー
ルシステムを用いて制御可能なものである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明では、従来の・場合と実質的に同
じ部品点数と重量で、新しい抽気モードを１９ることが
でき、きめ細かい油気制御を行ってエンジンの燃料消費
量を減らすことができる。このように燃利潤費が減少す
ることによって飛行距離が延び、燃料消費量が減少した
分だけ燃料搭載量が少なくて済むことにより、機体離陸
重量が軽くなり、これによって二次的に燃料の節減が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の航空機用空気調和装置の系統図、第２
図は航空機高痕と必要抽気量の関係を示１グラフ、第３
図は従来の航空機用空気調和装置の系統図である。１・・・機体、Ｅ・・・エンジン、３ａ、３ｂ・・・低
圧段抽気口、４ａ、４ｂ−ｆｉ圧圧油抽気口２ａ、　２
ｂ。６ａ、６ｂ・・・調節弁、８ａ、８ｂ・・・ブリクーラ
、７ａ、７ｂ・・・合流管、９ａ、９ｂ−・・冷ｕｌタ
クト、１１・・・キャビン、ＡＣＭａ、ＡＣＭｂ・・・
エア１ノイクルマシーン、１３・・・ミキシングライン
、１４ａ。１４ｂ、１７・・・開閉弁、１５・・・加圧空気配管、
１８・・・ミックスマニホールド、２０ａ、２０ｂ・・
・高温空気送風管、ＡＰＬＪ・・・補助動カニニット、
２１．２２．２３・・・分岐管。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄第１図

Claims

【特許請求の範囲】１、左右のエンジンのそれぞれに設けた低圧段抽気口お
よび高圧段抽気口と、これら両抽気口の下流側に連なる
合流管と、両抽気口と合流管の間にそれぞれ設けた低圧
段用調節弁および高圧段調節弁と、合流管の下流側に接
続され、空気の断熱膨脹のための空気タービンを含むエ
アサイクルマシーンと、左右のエアサイクルマシーンの
下流側に接続したキャビンへの調和空気吹出手段とを有
し、左右一方の側の低圧段用調節弁と他方の側の高圧段
調節弁を同時に開放しうるように構成したことを特徴と
する航空機用空気調和装置。２、左右の低圧段抽気口同士および左右の高圧段抽気口
同志が、左右のエンジンの同じ圧縮段に属するようにし
た特許請求の範囲第１項記載の航空機用空気調和装置。３、左右の低圧段抽気口同士および左右の高圧段抽気口
同士が、左右のエンジンの異なる圧縮段に属するように
した特許請求の範囲第１項記載の航空機用空気調和装置
。