JPH0454485Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は航空機に搭載される空気調和装置の抽
気系統に設置される圧力制御弁に関するものであ
る。

［従来の技術］ 航空機用の空調装置には、例えば、第３図に示
されるように、エンジンの軸流コンプレツサ１０
１から抽出した高温高圧のブリードエアＢをエア
サイクルマシン（ACM）１０２に導入し、コン
プレツサＣにおける断熱圧縮、熱交換器１０３に
おけるラムエアＬ（外気）との熱交換、タービン
Ｔにおける断熱膨脹の各工程を経て冷却した後に
この冷気を混合機１０４に導入する一方、混合機
１０４に前記コンプレツサ１０１からブリードエ
アＢを導入して冷気に対する必要な除湿、温度調
整等を行ない、しかる後、コツクピツトやキヤビ
ン等の与圧室１０５に供給するシステムが一般に
採用されている。そして、前記ACM１０２の上
流側に高圧ブリドーエアＢを所定の作動圧に調整
するための一次の圧力制御弁１０６を設ける一
方、その下流側に二次の圧力制御弁１０７を設
け、ここにおいて与圧室１０５に必要な下流圧力
にコントロールするのが通例である。従来、この
二次調圧用に利用されている圧力制御弁１０７と
しては、ダイヤフラムとスプリングとを組合せて
そのバルブプレートを開閉させるようにした機構
のもの等が使用されているが、しかしこのもの
は、ダイヤフラムによつて区画される一対の室の
うちスプリングが収容される側の室に設定圧（一
般に大気圧）を導入し、反対側の室に圧力制御弁
の出口圧を導入して、出口圧が設定圧よりも低け
ればダイヤフラムをバルブ開度増大方向に駆動
し、出口圧が設定圧よりも高ければダイヤフラム
がバルブ開度減少方向に駆動するものである。す
なわち、前記圧力制御弁は出口圧を設定圧に保持
するための差圧駆動をするだけのものであり、出
口圧は外気にしたがつて飛行高度とは無関係に終
始初期設定圧に保たれるに過ぎない。また、それ
以外にも、既存のものでは航空機の飛行高度の関
数としてその下流圧力を制御出来るものがなく、
システムに必要以上の抽気を消費している場合が
殆どである。これは、圧力制御弁で調圧される下
流圧力を、システムに要求される最大圧力に設定
しているため、通常の作動時には余分に抽気を取
入れるようにしているためである。

［考案が解決しようとする問題点］ ところが、航空機の空調システムに必要な抽気
量は、通常の場合、その飛行高度の関数としてリ
ニアに制御することが求められる。これは、飛行
高度が高くなるにつれて気温が低下するため、冷
房用の抽気エアが少なくて済み、必要以上の抽気
は航空機のドラグ損失を増して好ましくないから
である。しかし、一方において飛行条件等によつ
ては余分に抽気が必要とされる場合（例えば、雨
天航行時にコツクピツトウインドの雨水よけにエ
アを利用するとき等）があることも事実であつ
て、かかる場合はその条件に応じ圧力制御弁の下
流圧力を飛行高度とノンリニアに制御できるもの
でなければならない。

本考案は、このような航空機の空調装置に要求
される特性に鑑み、常時はその飛行高度の関数と
してその下流圧力をリニアに制御でき、また必要
な場合は下流圧を飛行高度とノンリニアに可変制
御し得る機能を備えた二次圧調整用の圧力制御弁
を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、このような目的を達成するために、
開閉可能なバルブ２を介設したバルブボデイ１
と、このバルブボデイ１の上流側から導入した上
流圧力を圧力降下させてコントロール圧力を発生
するレギユレータ３と、このレギユレータ３で発
生したコントロール圧力と前記バルブボデイ１の
下流側から導入した下流圧力および主スプリング
９のバネ付勢力とをダイヤフラム６を介して拮抗
させ該ダイヤフラム６の釣合位置に応じて前記バ
ルブ２を開閉するコントローラ４の各要素の結合
からなる航空機用の圧力制御弁であつて、前記レ
ギユレータ３を、前記バルブボデイ１の上流側か
ら導入されるエアを絞つて圧力降下させコントロ
ール圧力を発生するメータリングバルブ１１と、
周囲圧力に比例して該メータリングバルブ１１を
その開成方向に牽引する真空ベローズ１３と、こ
のメータリングバルブ１１で発生したコントロー
ル圧力を受けて該メータリングバルブ１１をその
閉止方向に牽引する複数段の受圧面積の異なるダ
イヤフラム１２，１２と、このメータリング
バルブ１１をその開成方向に付勢するコントロー
ルスプリング１８とを備えて構成するとともに、
受圧面積の異なる複数段の前記ダイヤフラム１２
，１２に対する前記コントロール圧力の受感
状態を切換るコントロール圧力切換機構１４を設
けたことを特徴としている。

［作用］ このような構成の圧力制御弁であれば、飛行高
度が変化し周囲圧力が増減すると、その真空ベロ
ーズ１３が圧力変化に比例してレギユレータ３の
メータリングバルブ１１を牽引する力を変化する
ことになるので、これに伴ない該メータリングバ
ルブ１１は高度に比例してバルブボデイ１の上流
側から導入されるエアの絞り量を増し、この結果
レギユレータ３は飛行高度に反比例するコントロ
ール圧力を発生することになる。そして、このレ
ギユレータ３で発生されたコントロール圧力は、
コントローラ４でバルブボデイ１の下流側から導
入される下流圧力をその主スプリング９のバネ付
勢力に拮抗するようにダイヤフラム６の釣合位置
を変化させ、これに対応してバルブボデイ１のバ
ルブ２の開度が開閉されることになるから、結局
そのバルブ２の下流圧力を飛行高度の関数として
リニア（飛行高度に反比例）に制御することが出
来るものとなる。また、飛行条件等に応じその下
流圧力を飛行高度と無関係に制御したい場合に
は、そのコントロール圧力切換機構１４によりコ
ントロール圧力が受感されるダイヤフラム１２
，１２を切換るようにすればよく、かくすれ
ば複数段のダイヤフラム１２，１２で受圧面
積を相違させているからレギユレータ３において
そのメータリングバルブ１１に作用する開成方向
の牽引力を段階的に変化させることが出来、これ
に伴ないレギユレータ３で発生するコントロール
圧力を段階的に可変できることになるから、コン
トローラ４からバルブ開度の調整を介してその下
流圧力を飛行高度とノンリニアに制御することも
容易に可能となる。

［実施例］ 以下、図面に示す一実施例について本考案をよ
り具体的に説明する。

第１図は本考案に係る圧力制御弁のシステム概
要を図示するもので、この圧力制御弁は、開閉可
能なバタフライバルブ（バルブプレート）２をそ
の中途部に介設したバルブボデイ１と、このバル
ブボデイ１の上流側から導入される上流圧力を所
定の制御則で圧力降下させてコントロール圧力を
発生するレギユレータ３と、このレギユレータ３
で発生したコントロール圧力をバルブボデイ１の
下流圧力等と釣合わせて前記バタフライブルブ２
を開閉するコントローラ４の各要素の結合により
構成されるものである。

ここにおいて、前記バルブボデイ１は一端にブ
リードエアの流入口１ａを他端に同流出口１ｂを
有する筒状体からなるもので、その両端に上下流
側の抽気管路が直列に接続され、そのバタフライ
ブルブ２の開度に応じて抽気量を絞り上流圧力を
圧力降下させて所定の下流圧力に調圧する役目を
果すものである。なお、このバルブボデイ１の上
流側管路一側には、前記レギユレータ３に上流圧
力を導入するための上流圧受感ポート（フイルタ
組立品）５が付設されている。

また、前記コントローラ４は前記バルブボデイ
１上に立設したチヤンバ４ａ内にダイヤフラム６
を昇降可能に配設し、このダイヤフラム６をその
上下両側から作用する力を拮抗させる釣合位置に
変位させ、その変位量に応じて前記バタフライバ
ルブ２を開閉する機構を具備せしめて構成したも
のである。すなわち、ダイヤフラム６の下面側に
は、前記バルブボデイ１の図示しない下流側管路
に開口される下流圧受感ポート７から圧力導通管
路８を介して導入される下流圧力と、チヤンバ４
ａ内に介装した主スプリング９のバネ付勢力が作
用される一方、その上面側に前記レギユレータ３
で発生されるコントロール圧力が圧力導通管路
ａ、ｂ、ｃを介して導入され、これら両側から作
用する力が拮抗する釣合位置にダイヤフラム６が
保持されるようになつている。そして、このダイ
ヤフラム６と前記バルブプレート２とはバルブボ
デイ１を貫通するリンク１０で連結され、ダイヤ
フラム６の昇降運動がバルブプレート２の開閉運
動に変換される。つまり、コントロール圧力が優
勢でダイヤフラム６が下降するときには、バタフ
ライバルブ２が開成方向に回転して流量を増し下
流圧力を増大するように作動し、逆に下流圧力と
主スプリング９のバネ付勢力が優勢でダイヤフラ
ム６が上昇するときは、上記と反対の作動を営む
ことになる。なお、図中４ｂはチヤンバ４ａの頂
部に設けた調整スクリユで、ダイヤフラム６と当
接してその上昇限を規制し、ひいてはバタフライ
バルブ２の最小閉止角度とこれに対応する下流圧
力のロワーリミツトを設定する。

しかして、このコントローラ４に必要なコント
ロール圧力を発生する前記レギユレータ３は次の
ような構成を具備してなるものである。このレギ
ユレータ３は、メータリングバルブ１１と上下二
段のダイヤフラム１２，１２等を内有する本
体（格納ケース）３ａと、これに付勢される真空
ベローズ１３および前記ダイヤフラム１２，１
２へのコントロール圧力の受感状態を切換るコ
ントロール圧力切換機構１４とから構成されてい
る。

まず、その本体３ａの内部構成について説明す
ると、まず本体３ａ内の下方部にメータリングバ
ルブ１１を昇降可能に収納するバルブ室１５が設
けられており、その一側に前記上流圧受感ポート
５から圧力導通管路１６を経由して上流圧力（上
流側エア）を導入する流入ポート１５ａが開口さ
れている一方、その上端中央にこの流入エアがメ
ータリングバルブ１１による絞りを介して上方の
コントロール圧力発生室１７に流出する流出ポー
ト１５ｂを開口させている。そして、このバルブ
室１５内でメータリングバルブ１１は、上下相反
する方向の真空ベローズ１３とダイヤフラム１２
，１２等の牽引力が拮抗する位置に保持さ
れ、その位置に応じ流出ポート１５ｂからのエア
流出量を絞り、コントロール圧力発生室１７側に
その絞り量に対応して上流圧力を圧力降下させた
必要なコントロール圧力を発生する。具体的に
は、メータリングバルブ１１が下方に変位し流出
ポート１５ｂの開度が増大する（絞り量が少なく
なる）と、圧力発生室１７側で得られるコントロ
ール圧力が上昇し、逆にメータリングバルブ１１
が上方に変位し流出ポート１５ｂの開度が減少す
る（絞り量が大きくなる）と、圧力発生室１７側
で得られるコントロール圧力が低下することにな
る。また、コントロール圧力発生室１７側には、
前記流出ポート１５ｂに対向するようにして上下
二段のダイヤフラム１２，１２が室内を各々
気密に仕切つて介設されている。これらのダイヤ
フラム１２，１２はその受圧面積が異なつて
おり、上段のもの１２の方が下段のもの１２
よりも受圧面積を大きくしている。そして、この
ダイヤフラム１２，１２のいずれにコントロ
ール圧力を受感させるかは、後述のコントロール
圧力切換機構１４により自在に切換ることができ
る。そして又、これらのダイヤフラム１２，１
２と本体３ａの頂部内面との間の室１７ａにコ
ントロールスプリング１８を介装し、そのバネ定
数と変位量との積として発現されるバネ付勢力が
常時ダイヤフラム１２，１２を下向きに押し
下げる力として作用される。しかして、これら上
下二段のダイヤフラム１２，１２と前記メー
タリングバルブ１１とは、前記流出ポート５ｂを
挿通して設けた連結杆１９をもつて連結され、後
述するようにダイヤフラム１２，１２に作用
するコントロール圧力とコントロールスプリング
１８のバネ付勢力との合力がメータリングバルブ
１１に上方への牽引力を与える。なお、前記流出
ポート５ｂからコントロール圧力発生室１７に吐
出されるエアは該圧力発生室１７の一側に設けた
オリフイス２０から外部に排出されるようになつ
ている一方、このコントロール圧力発生室１７に
前記圧力導通管路ａが連通されていて該圧力発生
室１７で発生したコントロール圧力が圧力導通管
路ａから同管路ｂ、ｃを経由して前記コントロー
ラ４に導入され、そのダイヤフラム６の上面側に
作用されることになる。また、本体３ａの頂部中
央にはダイヤフラム１２の上方室１７ａを外部
と連通するベント２１を設けている。

次に前記真空ベローズ１３について説明する
と、この真空ベローズ１３はレギユレータ３の前
記本体３ａの下方部に位置し、その下面側をベー
ス２２に固設して設置されている。この真空ベロ
ーズ１３はその外周面に周囲圧力（外気圧）を受
け、周囲圧力に比例して収縮しようとする。そし
て、この真空ベローズ１３に作用する周囲圧力は
航空機の飛行高度に対応して変化することにな
る。しかして、この真空ベローズ１３の上端と前
記本体３ａ内のメータリングバルブ１１とは連結
杆２３をもつて連結されており、真空ベローズ１
３はその収縮を介してメータリングバルブ１１に
その開成方向に当る下向きの牽引力を与える。ま
た、この真空ベローズ１３の下向きの牽引力に対
し、前記ダイヤフラム１２又は１２は連結杆
１９を介しメータリングバルブ１１のその閉止方
向に当る上向きの牽引力を与え、更に前記コント
ロールスプリング１８は同じく連結杆１９を介し
真空ベローズ１３の牽引力と同方向のバネ付勢力
をメータリングバルブ１１に与えることになる。
したがつて、レギユレータ本体３ａ内のメータリ
ングバルブ１１は、そのバルブ室１５内で、バル
ブ開成方向に作用する真空ベローズ１３の牽引力
（周囲圧力）およびコントロールスプリング１８
のバネ付勢力とバルブ閉止方向に作用するダイヤ
フラム１２または１２の牽引力（発生コント
ロール圧力）とが釣合う位置に保持されることに
なり、メータリングバルブ１１は、そのバルブ開
度に対応したコントロール圧力をコントロール圧
力発生室１７側に発生することになる。

さらに、前記コントロール圧力切換機構１４に
ついて説明すると、この切換機構１４はレギユレ
ータ３で発生したコントロール圧力を上下二段の
前記ダイヤフラム１２，１２のいずれに受感
させるかを選択するための要素で、前記圧力導通
管路ａからダイヤフラム１２と１２との間に
形成される室１７ｂに、コントロール圧力を導び
く分岐圧力導通管路２４にソレノイドバルブ２５
を介設して構成されている。すなわち、図示のよ
うにソレノイドバルブ２５がONされが高圧設定
状態では、コントロール圧力が下段のダイヤフラ
ム１２のみに受感され、一方ソレノイドバルブ
２５がOFFにされた低圧設定状態では、コント
ロール圧力が室１７ｂに導入されて双方のダイヤ
フラム１２、１２にコントロール圧が作用さ
れ、この状態では上段のダイヤフラム１２のみ
にコントロール圧力が受感されているのと等しく
なる。そして、ダイヤフラム１２，１２はそ
の受圧面積が相違し、上段のもの１２の方が大
きく設定してあるから、高圧設定状態ではメータ
リングバルブ１１を牽引する力が小さく低圧設定
状態では牽引力が大きくなり、これ故に前者の設
定状態では発生コントロール圧力が大きくなり、
後者の設定状態では発生コントロール圧力が小さ
くなり、しかもこの圧力設定状態の段階的な切換
をソレノイドバルブ２５のON・OFF切換操作で
瞬時に行なわしめることができる。

なお、図示の実施例において、２６は前記圧力
導通管路ａ、ｂの接続部に設けたリリーフバルブ
組立品であり、管路ａ等に一定以上のコントロー
ル圧力が発生したとき、これを解放する役目を果
す。また、２７は前記圧力導通管路ｂ、ｃの接続
部に設けたソレノイドバルブであつて、圧力制御
時にはOFFにされているが、ONに切換ると圧力
導通管路ｂとｃとを切断し前記コントローラ４へ
のコントロール圧力の導入を遮断して、バルブボ
デイ１のバタフライバルブ２をノーマルクローズ
ドの状態にする。そして、ｄは圧力導通管路１０
ｂから分岐し前記圧力導通管路８に前記下流圧受
感ポート７側とシヤトルバルブ２８を介して択一
的に接続される圧力導通管路であつて、前記ソレ
ノイドバルブ２７がONのときレギユレータ３の
発生するコントロール圧力をコントローラ４のダ
イヤフラム６の下面側に導き、バタフライバルブ
２を閉止状態に保つ。

次いで、上記構成の圧力制御弁の作動のついて
説明する。今、図示のような高圧設定状態にある
場合を想定して圧力制御の概要を述べると、以下
の通りである。空調システムの圧力制御状態で航
空機の飛行高度が変化しこれに伴ない周囲圧力が
増減すると、レギユレータ３の真空ベローズ１３
がその圧力変化に比例してのメータリングバルブ
１１を開成方向に牽引する力を変化することにな
る。つまり、メータリングバルブ１１は高度に比
例してバルブボデイ１の上流側から導入されるエ
アの絞り量を増し、この結果レギユレータ３は飛
行高度に反比例するコントロール圧力を発生する
ことになる。しかるに、バルブボデイ１のバタフ
ライ開度を調整するコントローラ４は、レギユレ
ータ４で発生されたコントロール圧力とバルブボ
デイ１の下流側から導入される下流圧力およびそ
の主スプリング９のバネ付勢力とが拮抗する釣合
位置にダイヤフラム６の変位を収束させ、さらに
このダイヤフラム６の釣合位置に対応してバルブ
ボデイ１内でバタフライ開度が制御されることに
なるから、結局そのバルブボデイ１（バルブプレ
ート２）の下流圧力を第２図実線で示すような飛
行高度の関数としてリニアに、即ち飛行高度に反
比例させて制御することが出来るものとなる。

以上はレギユレータ３に付勢されるソレノイド
バルブ２５をONにした高圧設定状態での制御則
であるが、かかる飛行高度の関数としてリニアに
下流圧力を制御する制御内容は、ソレノイドバル
ブ２５をOFFにした低圧設定状態の場合も同様
に実行され、この場合は第２図点線で示す如き飛
行高度と下流圧力との関係が得られることにな
る。すなわち、この場合はレギユレータ３内でそ
のコントロール圧力が受感されるダイヤフラム１
２の受圧面積が相対的に大きいからレギユレー
タ３からは高圧設定のときよりも一段低いコント
ロール圧力が発生し、そのためコントローラ４に
よる下流圧力の制御は一段低いレベルで行なわれ
ることになる。そして、これら高圧設定による圧
力制御と低圧制御に圧力制御とは、コントロール
圧力切換機構１４を構成するソレノイドバルブ２
５のON・OFF切換操作で必要な都度相互に互換
することができる。詳言すれば、飛行高度に応じ
下流圧力をリニアに制御することができるのみな
らず、飛行条件の変化等に起因して飛行高度と無
関係に下流圧力を制御したい場合には、そのコン
トロール圧力切換機構１４（ソレノイドバルブ２
５）を切換ることによつて下流圧力を段階的に増
減させることができるのである。つまり、飛行高
度とノンリニヤな圧力制御も可能である。

したがつて、このような構成、作動機構の圧力
制御弁を利用すれば、空調システムに必要なブリ
ードエアの抽気量を、飛行条件の変化や機能上の
要求にかかわらず常に必要最小限にコントロール
することができて、空調システムの作動に無駄が
なくなり、航空機の飛行性能に与える悪影響も除
かれる。

以上、一実施例に基づいて説明したが、本考案
は図示しかつ上記に詳述した構成のもののみに適
用が限定されるものでないことは勿論であつて、
例えばバルブボデイ１内に介設するバルブ２の形
式が、コントローラ４内の具体的な構造およびそ
のダイヤフラム６によるバルブプレート２の開閉
機構、さらにレギユレータ３の内部構造や要素の
配置形態等はその他種々に変更する余地がある。
また、レギユレータ３の本体３ａ内に介設するダ
イヤフラムは、下流圧力を複数段で可変可能にす
べく受圧面積の異なるものを３段以上に列設して
もよいし、一方各ダイヤフラムに対するコントロ
ール圧力の受感状態を切換るコトロール圧力切換
機構１４の構造を必要に応じ適宜に改変できる。

［考案の効果］ 従来の空調システム用の圧力制御弁は、飛行高
度とは無関係に、下流圧力を常に設定圧に調節す
るものであつた。その際の設定圧は、最も多量の
エアを必要とする時、例えば離着陸時に照準を合
わせ、しかもコツクピツトウインドの雨水よけに
エアが使われるときの必要圧力に定められてい
た。従つて、飛行高度が高くなり空調に必要なエ
アの絶対量が減少したときに、そして、雨水よけ
にエアが使用されていないときに、大量の無駄な
エアをエンジンのブリードエアから抽気している
という不具合があつた。

これに対して、本考案の圧力制御弁によれば、
常時はシステムに必要な下流圧力を飛行高度の関
数としてリニアに制御し、必要な場合にはノンリ
ニアに段階的に制御することもできるようにして
いるので、常に空調のために採取するエンジン抽
気を必要最少限にコントロールしておくことがで
き、ドラグ損失も防ぐことができ、しかも、雨水
よけにエアを使用する場合には、設定圧力を換え
るだけで対応することができるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す圧力制御弁の
概略断面図である。第２図はこの実施例の圧力制
御弁による下流圧力と飛行高度との関係を示す
図、第３図は従来の航空機用の空調装置を示すシ
ステム図である。 １……バルブボデイ、２……バルブ（バルブプ
レート）、３……レギユレータ、４……コントロ
ーラ、５……上流圧受感ポート、６……ダイヤフ
ラム、７……下流圧受感ポート、８……圧力導通
管路、９……主スプリング、１０……リンク、１
１……メータリングバルブ、１２，１２……
ダイヤフラム、１３……真空ベローズ、１４……
コントロール圧力切換機構、１５……バルブ室、
１５ａ……流入ポート、１５ｂ……流出ポート、
１６……圧力導通管路、１７……コントロール圧
力発生室、１８……コントロールスプリング、１
９……連結杆、２０……オリフイス、２１……ベ
ント、２２……ベース、２３……連結杆、２４…
…分岐圧力導通管路、２５……ソレノイドバル
ブ、ａ〜ｄ……圧力導通管路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 開閉可能なバルブ２を介設したバルブボデイ１
   と、このバルブボデイ１の上流側から導入した上
   流圧力を圧力降下させてコントロール圧力を発生
   するレギユレータ３と、このレギユレータ３で発
   生したコントロール圧力と前記バルブボデイ１の
   下流側から導入した下流圧力および主スプリング
   ９のバネ付勢力とをダイヤフラム６を介して拮抗
   させ該ダイヤフラム６の釣合位置に応じて前記バ
   ルブ２を開閉するコントローラ４の各要素の結合
   からなる航空機用の圧力制御弁であつて、前記レ
   ギユレータ３を、前記バルブボデイ１の上流側か
   ら導入されるエアを絞つて圧力降下させコントロ
   ール圧力を発生するメータリングバルブ１１と、
   周囲圧力に比例して該メータリングバルブ１１を
   その開成方向に牽引する真空ベローズ１３と、こ
   のメータリングバルブ１１で発生したコントロー
   ル圧力を受けて該メータリングバルブ１１をその
   閉止方向に牽引する複数段の受圧面積の異なるダ
   イヤフラム１２，１２と、このメータリング
   バルブ１１をその開成方向に付勢するコントロー
   ルスプリング１８とを備えて構成するとともに、
   受圧面積の異なる複数段の前記ダイヤフラム１２
   ，１２に対する前記コントロール圧力の受感
   状態を切換るコントロール圧力切換機構１４を設
   けたことを特徴とする圧力制御弁。