JPH03117831A - 航空機用空気調和装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、キャビンやコクピット等の与圧室を′ｊ圧し
、調温し、換気するために利用される航空機用空気調（
１１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２図に示すように、
機外から与圧室１０１に凋温された新鮮空気を供給する
給気系路ｇ、と、導入される新鮮空気と略同量の汚れた
空気を前記ｌｊ圧室１０１から機外に導出する排気系路
Ω２とから構成されている。給気系路ｇ１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に通して凋
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］ ところで、与圧室１０１に新鮮空気を導入する本来の目
的は、搭乗者に必要なｏ２を供給し、また、機体からの
空気の漏れにょる与圧レベルの低下を防ぐべく相当量の
空気を補うことにある。したがって、これらの点よりす
れば、必要とされる新鮮空気はさほど大量には至らない
筈である。しかしながら、上述した如〈従来の手法は与
圧室空気を石わば左から右に吹き抜ける状態で換気して
いるため、調温した新鮮空気と、温度変化を来たした与
圧室空気とを常に大量に代謝させなければ、与圧室１０
１を適温に維持することは難しい。このため、この構成
を採用するとエンジン抽気量が異常に多くなり、エンジ
ン推力が低下する問題を生じる。また、かかる構成では
、高温高圧のエンジン抽気を大量に調温するために、加
減圧機構１０２に掛かる負担も必要以りに増大する。

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、空気調和に必要なエンジン抽気量を必要最少限に
抑える手段を講じることにより、エンジンの推力低下を
抑止し、同時に加減圧機構をコンパクトなもので賄うこ
とができるように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、す、圧室
の空気を加減圧機構を介して循環させ冷暖房を行う循環
系路と、エンジン抽気を新鮮空気として前記与圧室に直
接又は間接に導入する給気系路と、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から機外に導出する
排気系路とを具備してなるものであって、前記給気系路
に、内部を流通する新鮮空気の流量を増減させる制御弁
と、内部を流通する新鮮空気の流量を測定するための検
出手段と、この検出手段を通じて得られる測定値がｒ・
め設定した目標値に保持されるように前記制御弁を制御
する制御手段とからなる流量制御機構を設けたことを特
徴とする。

し作用」 このような構成を通じて、循環系路では与圧室空気を循
環させながら加減圧することによって該与圧室を適温に
維持するようにし、給気系路では流量制御機構で流量を
目標値にコントロールしながら新鮮空気を与圧室に導入
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、このように与圧室を、代謝しながら調温する
のではなく、循環という形でその空気の大半を残したま
ま調温するようにすると、給気系路では専ら搭乗者のた
めに必要な０□摂取量を基準として、或いは機体の漏れ
面積を基準として新鮮空気の流量目標値を必要最少限度
において設定することができる。このため、エンジンの
抽気負荷軽減をａ効に果たし得るものとなる。また、こ
の構成によると、循環系路では温度変化を来たした与圧
室空気に対して冷暖房すればよく、高温高圧のエンジン
抽気を大量に冷却する場合に比べれば、加減圧機構に掛
かる負担は遥かに軽減されたものとすることができる。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を第１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の空気を循環させ冷暖房を行う循
環系路り、と、エンジン３がら抽気したブリードエアを
新鮮空気として前記与圧室１に直接導入する給気系路Ｌ
２と、導入された新鮮空気と略同量の汚れた空気を前記
与圧室１がら機外に導出する排気系路Ｌ３とから構成さ
れている。

循環系路Ｌ１には、電動コンプレッサ２１と、シャフト
２２に単軸結合されてなるラジアルコンプレッサ２３並
びにラジアルタービン２４とからなる加減圧機構２が配
設しである。また、前記電動コンプレッサ２１と前記ラ
ジアルコンプレッサ２３との間、および該ラジアルコン
プレッサ２３と前記ラジアルタービン２４との間に、そ
れぞれラムエアとの熱交換により循環中の与圧室空気を
冷却し得る熱交換器２５．２６を配置している。

これにより、与圧室１で昇温した空気が電動コンプレッ
サ２１によって循環系路Ｌ１内に圧縮状態で取り込まれ
ると、先ず熱交換器２５でラムエアとの熱交換により冷
却され、次にラジアルコンプレッサ２３で昇圧された後
に再び熱交換器２６でラムエアとの熱交換により冷却さ
れ、最後にラジアルタービン２４で断熱膨張することに
より自冷して与圧室１に送り返されることになる。この
際、ラジアルタービン２４に与えられる膨張仕事はシャ
フト２２を介してラジアルコンプレッサ２３に入力され
、圧縮動力として利用される。

一方、給気系路Ｌ２には、内部を流通する新鮮空気の流
量を増減させる圧力制御弁（機能的には流量制御弁）４
１と、内部を流通する新鮮空気の流量を測定するための
検出手段４２と、この検出手段４２を通じて得られる／
１Ｉｌｊ定値が予め設定した目標値に保持されるように
前記圧力制御弁４１を制御するコントローラ（制御手段
）４３とからなる流量制御機構４を設けている。検出手
段４２は、ベンチュリ管４２ａと、このベンチュリ管４
２ａのに流に配設された圧力センサ４２ｂ及び温度セン
サ４２ｃと、該ベンチュリ管４２ａの下流に配設された
圧力センサ４２ｄとからなり、各センサ４２ｂ、４２ｃ
、４２ｄからの検出信号Ｐ１、Ｔ２、Ｐ２をそれぞれ前
記コントローラ４３に内蔵された演算子４３ａに入力す
るようにしている。

この演算子４３ａには、各検出値Ｐ１、Ｔ１、Ｐ２と、
ベンチュリ管４２ａのストロ−径Ｓとから、ベルヌーイ
の定理に基づいた一般式 ％式％） により、給気系路Ｌ２内を流通する新鮮空気の流量ωを
求めるための回路が組み込まれている。そして、その測
定値ωを電圧信号（又は電流信号）として次段に配置さ
れた演算子４３ｂに人力するようにしている。

一方、演算子４３ｂには、予め新鮮空気の流量目標値ω
８がデータマツプとして格納されており、前記演算子４
３ａから入力される測定値ωをそのデータマツプＩ―の
目標値ω８と比較して、ωくω８の場合には前記圧力制
御弁４１に対して０ＰＥＮ信号を出力し、ω〉ω８の場
合には該圧力制御弁４１に対してＣＬＯ８Ｅ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。ω１８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
、ω２＊は、与圧室１の圧力をＰ３　　（この値はＰめ
飛行高度に対して設定されている）、その温度をＴ３、
機体の漏れ面積をＡ１係数をＢとした場合に、 ω２　”　＝Ａ−Ｂ−Ｐ）　／　（Ｔ３　）　１′”な
る一般式から割り出される性質のものである。

なお、ω２″の計算のために、図示装置では与圧室１に
センサ１１を設け、このセンサ１１から検出信号Ｔ３を
取り出して前記演算子４３ａに人力するようにしている
（演算子４３ｂに人力するようにしてもよい）。

さらに、排気系路Ｌ３には、アウトフローバルブ５１と
、このアウトフローバルブ５１の下流に配設した圧力セ
ンサ５２と、前記与圧室１に設置した圧力センサ１２と
、両正カセンサ１２．５２からの検出信号Ｐ３、Ｐ４を
入力し、これらの検出値に基づいて前記アウトフローバ
ルブ５１に制御信号を出力する演算子５３とから構成さ
れるキャビンプレッシャコントローラ５を設けている。

すなわち、演算子５３には Ｐ　＝Ｐ　３Ｐ　ａ 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
８が予め設定されている。そして、該演算子５３から、
Ｐ＞Ｐ”の場合にアウトフロバルブ５１に対して０ＰＥ
Ｎ信号を出力し、ＰくＰゞの場合に該アウトフローバル
ブ５１に対してＣＬＯ８Ｅ信すを出力し得るようになっ
ている。

目標値Ｐ”は、主として客室環境の快適性の観点から、
与圧室１を機外よりも若干高い圧力に維持しておくよう
に設定される。

このような構成を通じて、循環系路Ｌ１では与圧室１の
空気を循環させながら加減圧機構２による冷暖房を行な
うことで該与圧室１を適温に維持し、給気系路Ｌ２では
流量制御機構４で流量をコントロールしながら最適に流
量制御された新鮮空気を与圧室１に導入し、排気系路Ｌ
３では前記与圧室１の圧力を適正に維持しつつ汚れた空
気を該与圧室１から一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、従来に比べて遥かに少な
いエンジン抽気量で、与圧室１の調温、０２の供給、与
圧の維持を全て賄い得ることになる。このため、エンジ
ン３の抽気負荷を確実に軽減して適正な推力を確保する
ことができる。しかも、この構成によると、加減圧機構
２はある程度の調温機能を備えたものであればよく、従
来はど苛酷な使用を強いられることがないので、コンパ
クト化を図ることも容易となる。

以上、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、給気系路Ｌ２をＩ
−）圧室１に直接接続する代わりに、図中想像線に示す
ラインＬ４を通じて間接的に該Ｉｉ−圧室１に接続する
ようにしてもよい。特に、図示のように循環系路３の電
動コンプレッサ２１下流に新鮮空気を導入するようにし
た場合には、！−記実施例で述べた作用効果に加えて、
該電動コンプレッサ２１の負担を軽減することによる小
型化の効果も同時に期することが可能となる。

また、演算子の代わりに汎用マイクロコンピュータを用
いるようにしてもよい。この場合は、等価な機能が発揮
されるようなプログラムを書き込むだけでよく、ハード
設計を省いて製作を簡略化するメリットが得られる。

［発明の効果］ 本発明の航空機用空気調和装置は、以上のような構成で
あるから、空気調和に必要なエンジン抽気量を低減し、
その結果、エンジン推力の低下を白゛効に抑止すること
が可能になる。また、加減圧機構に掛かる負担も軽減さ
れるため、系のコンパクト化も容易に図り得るものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成概念図である。第
２図は従来例を示す第１図相当の構成概念図である。 １・・・与圧室（キャビン）２・・・加減圧機構４・・
・流量制御機構　　４１・・・圧力制御弁４２・・・検
出手段 ４３・・・制御手段（コントローラ） Ｌｌ・・・循環系路　　　　Ｌ２・・・給気系路Ｌ３・
・・排気系路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 与圧室の空気を加減圧機構を介して循環させ冷暖房を行
   う循環系路と、エンジン抽気を新鮮空気として前記与圧
   室に直接又は間接に導入する給気系路と、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から機外に導
   出する排気系路とを具備してなるものであって、前記給
   気系路に、内部を流通する新鮮空気の流量を増減させる
   制御弁と、内部を流通する新鮮空気の流量を測定するた
   めの検出手段と、この検出手段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前記制御弁を
   制御する制御手段とからなる流量制御機構を設けたこと
   を特徴とする航空機用空気調和装置。