JPS5963432A - 空気循環冷房装置 - 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】

本発明は輸送機の飛行二１ンパートメント（＝１ツクピ
ッｌ−＞及びキせビンの如き複数のゾーンへ加Ｌ［され
た冷却空気を供給覆るタービンにＪζり駆動される空気
循環冷房装置に係る。 航空機の：をｌじンまたはこれと同様の領域を加圧し冷
房づるために使用される典型的な空気循環冷房装置に於
（は、例えばガスタービンエンジンの」ンプレツリーよ
り得られる入［ＬＩ　（供給）空気が空気循環１’＋’
ｒ　ｒＡ装胃の＝１ンブレッリ内に於’ＣＭ１圧され、
熱交換器内に於て周囲空気により冷ｌｉｌ′Ｉされ、次
いｌ空気循環冷房装置のタービンへ供給され、圧縮され
た空気によりタービンに対（）成される仕事により空調
されるべきゾーンへ枯山される空気の冷Ｍｌが行われる
。タービンは圧縮された空気にＪ、・ノてタービンに対
し行われるイ１事により二］ンブレッ１Ｊの

【」−夕を
駆動づることが補助されるよう、−１ンブレツリに機械
的に接続され°Ｃいる。 例えば一つの空気循環冷房装置が輸送（幾の飛行二１ン
バートメン１へ（コックピッ］・）及びキ電νビンの加
圧及び冷房を行わな番Ｊればならない場合の如く、一つ
の空気循環冷房装置により複数のゾーンの加圧及び冷房
が行われることが必要な場合がある。従来より一般に、
複数のゾーンに対りる空調に於ては、空気循環冷房装置
のタービンより排出される全空気流の温度及び複数のゾ
ーンの一つへ導入される空気流の湿度を制御づることが
行われている。他のゾーンの湿度制御はタービンより排
出される全空気流の温度制御に依存し′（いる。タービ
ンにすＪｊｌ　’出される全空気流を上述の如く温度制
御するこ、とは、典型的にはタービン（及びこれに対し
直列的に配設された二１ンブレッリ）を流れる全空気流
の流量及び空調されるべきゾーンへ排出される前にター
ビン排気と混合される冷ｌＪＪされ（いない空気の流…
を同時に制御することによつ゛（達成される。これど同
様の曹領に−（−１一つの空調されるべきゾーンの温度
の制御は、従来より一般に、冷却されていない空気と冷
却されたタービン排気どの混合を制御し、該混合気を−
てのゾーンへ供給することによって行われ（いる。 このゾーン（制御されでいないゾーン）の冷房は制御さ
れているゾーンに於ける冷房の必要度合及び主タービン
排気の温度に対りる制御に依存しくいることに留意され
たい。現代の輸送機に於−Ｃは、７つまたはでれ以上の
ゾーンに於ＬＪる温度制御を１−７に独”ｔ’Ｚ　Ｌ／
　１行うことが必要どされ−Ｃいる。 このことを達成する＝一つの方法は空気循環冷房装置の
タービンＪ、り排出される冷却された空気と冷７Ｊ］さ
れていない空気との混合を各ゾーン毎に豆に独１’ｌ−
シ（制御リイ）こと（・ある。しかしかクシ（ｕに独立
して制御りる場合には空気循環冷房装置の構成要素（弁
、＝１ン１−−１−シ、アクブーＬ−１−一夕など）が
重複して設（）られることが必要であり、これにＪ、り
空気循環冷用具ｒの：二ｌスｔ〜、重ａ）、複雑さ、メ
インデノーンス（２とが実質的に増大される。 従−＞−Ｃηに独立し−（調整弁＼ゝ）アクブ、ｔＪ−
タｌｄ−どを使用しく【りても複数のゾーンの温度を互
に独立しで制御２１１りることのできる空気循環冷房装
置が希求されている。 本発明の目的は、各ゾーン毎に」ンｌ〜１１−ラ、調整
弁、アクｆ１１−タなどを設ける必要もなく一つの空気
循環冷房装置にＪ、り複数のゾーンの渇１ｐをＵに独立
しく制御づることのできる空気循環冷房装置を提供りる
ことである。 本発明によれば、一つの空気循環冷房装置により冷！、
１１されイ）べき二つのゾーンに於（Ｊるηに独立した
湿度制御は、各ゾーンへ供給される冷ｌ、１１されたタ
ービン空気と混合される冷却されていない空気の印を制
御する調整弁を各ゾーンに設（Ｊること（Ｊよ−）て達
成される。この場合各ゾーンに対りる調整弁は一つのア
クブユ１−夕により作動され、アクブコー１−タは他の
調整弁が閉弁状態に相持された状態にて各調整弁をその
閉弁位置Ｊ：り漸次開弁さＵることができるものである
。ｊ′クブ：＋−１，−タは複数のゾーンの一つに於Ｇ
Ｊる濡石条ｆ’ｌに応答りるようになっている。空気循
環冷房装置のタービンにり排出される全空気流の温度を
制御づるための制御弁手段が設（）られてｄ３す、該制
御弁手段（よ他のゾーンに於りる温度条件や、二応寓す
るようになっている。上述の如くＩクヂーＬ−■−−タ
が作動することにより、複数のゾーンの内の一つに於て
冷房が必要どされている揚台に他のゾーンに対応りる調
整弁を調節して該一つのゾーンに於＜１６濡度を低下さ
ｔ！ることができる。該一つのゾーンに対応づる調整弁
が完全に閉弁されている場合に於て、該一つのゾーンの
渇酊を更に低トさける必要があるｉＡ合には、アクｆ−
ユエータはイの作動を継続し、これにより伯のゾーンに
関連覆る調整弁を閉弁させて該他のゾーンへ供給される
温暖空気の流量を増大し、これにＪ、り該他のゾーンの
湿度を十Ｙノさける。しかしかかる温痕上貸は制御弁手
段によりｔ’Ｊｌ　、＋Ｉすｔｔ、これにより空気循環
冷房装置の夕・−ビンより排出される全空気流が更に冷
Ｈ１され、これｋより他のゾーンに維持された渇１食を
乱りことなく一７’ｊのゾーンの温度が所望のより低温
の温度に低１・される。かくして二つのゾーンの豆に独
立した温度制御は各ゾーンに関連する二つの調整ブｒを
作動づる一つのｊ′クヂューし一部にＪ、って達成され
る。 双手に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明づる。 添ト１の第１図に本発明ににる空気循環冷房’ＪＡｍが
符号１０にて全体的に示され（いる。空気循環冷房装置
１０には人Ｌ１導管１５を経゛（ガスタービン］−ンジ
ンの］ンブレッ１すＵクシコンよりブリード空気の如き
空気が供給されるようになっ−Ｃいる。 供給空気流（、Ｌ符号２０により示された部分（二於”
Ｃ分流され、供給空気の一部ト１　次熱交換器（Ｐｌｌ
Ｘ）２５へ導かれ、該熱交換器内に於て空気は１ンジン
のラム空気の如き周囲空気の流れにより冷却される。か
くして冷却された空気は一次熱交換器２５より排出され
た後、導＠３５、制御弁４０、導管４５をｍＶ　’Ｕ　
二Ｊンブレッ４Ｊ３０へ轡かれる。空気は−】ンプレツ
リ内に於−Ｃ加圧されることにＪ：り加熱され、かくし
て加圧された空気は上述の１ンジンのラム空気の如き周
囲空気にＪ、り三次熱交換器（Ｓ、　ｌ−Ｉ　Ｘ　）　
５　’０内に於て冷却される。図示の如く、−次熱交換
器２５及び二次熱交換器５０　ＬＪ、単一の一１ニット
内に収納されＺ’　４３す、ラム空気は人１」５５を軽
−で前記ユニット内へ供給される。う１１空気は熱交換
器２５及び５０より４Ｊｌ出されると導管６０を経−（
導かれる。導管６０の終端には〜次熱交換器２５及び二
次熱交換器５０に連続的に空気を流りべくファン６５が
設

【）られ“（いて良い。 図示のファン６Ｅ５（よコンプレツリご３０と共に空気
循環冷房装置゛１０の膨張タービン７０にＪ、り駆動さ
れるように＜７っている。ファン６５の出［１導管８０
には流ｍ制御弁７５が配置されており、該流量制御弁に
より一次熱交換器２５及び二次熱交換器５０内を流れる
冷ム１１空気の流りｌが制御されるＪ：うになっている
。 もし必要ならば、＝Ｊンブレツリよりの排出空気より水
蒸気を除去覆る目的で、二次熱交換器５〕０より排出し
た空気は導管８５を経て二１ンｊ゛′ンリ９０へ供給さ
れ、該コンデンサより更に導管９５を杼（タービン７０
の入（」へ供給されて良い。導管９５にはドレーン１０
０が設（］られでおり、該ドＩノーンにより二」ンデン
→ノ９　’ＯＪ：り凝縮された水を排出づる手段がちえ
られている。タービン７０へ供給された空気により通常
の要領に（タービンに対しく］−事がなされ、これによ
りタービンの【］−タが回転駆動され、これにより空気
の膨張及び冷７ｉ１１が行われ、かくして冷Ｎ１された
空気が上述の要領にてタービン人１−１空気を冷Ｊｉｌ
ｔ　Ｌ、　ＩＩ乾燥さＵるべくタービンよりコンデンサ
９０へＩノ＋出される。タービンより１７１出された空
気は−」ンｊ“ン１ノ９ｏより導管１０５及び１１０を
軽て第一のゾーン、即ら飛行二１ンバー１−メント１１
５を加！トし冷房づべく該飛行コンパ−１へメンｊ・１
１５へ供給される。第一のゾーン１１５は隔壁１３０に
ｔ１目ノられたベン１−１２５を経て第二のゾーン、即
らキトビン′１２゜へ連通されている。夕〜ビンより排
出された空気（、未導管１０５及び１１２を経（直接キ
ャビン′１２０へ供給されるＪ、うにも４Ｔ−）てａ３
す、この揚台ン９管１１２は導管１　’０５と導管１′
ｉｏの分岐点のト流側に゛（導管１０５を延長する導管
である。 冷Ｎ１されでいない供給空気の一部は入Ｌ１導管１５５
より導管１３５、制御弁１　／Ｉ　Ｏ及び＃？Ｊ１４５
を経（−脣かれる。導管１４５の終端に於ては入１−１
う＃管１５Ｊ、りの空気がターじ′ン７０　Ｊ：す１〕
１出された冷！、（１された空気に選択的に添加される
。制御ブｆ／ＩＯ及び１４０はこれらの制御弁を同時に
設定し−くタービン、Ｊ−り排出され：Ｉンデンリ９０
へ供給される空気の温度を制御りる）２り１°１１−夕
１５０により１１動される。好ましい実施例に於ては、
アクチ：Ｌ−■−一タ１５０は二、ｌン１−１１−ラ１
５３に応答するよ°）になっており、＝１ントーｌ−ラ
１５３は導管１１２内に設（）られたタービン排気温度
計ンリ゛１５４ににり供給されるｆｎ弓に応答覆るよう
＆なっている。センサ１５４は第１図に於ては説明の目
的で＝１ンＩ−コーラど組合わされた状態にて図示され
でいる。二１ン１−：コーラ１５ご３はキ１１ビン温１
哀セン→ｊ゛Ｉ　５５より供給される信号にも応答する
ようになつ−Ｃいる。キトビンの冷房の必要１１が小さ
い場合には、センサ１５／ｌよりの信号とｔ？ンリ１５
５Ｊ：りの１：１号どの斧を示Ｊコントコーラ１５３よ
りの信号にＪζリアクチュエータ１５０が作動されて制
御弁４０の開弁ｑｉが低減され［１制御弁１４０が開弁
され、これによりタービンを通る冷却された空気に部分
的に冷却されていない空気が添加される。またキャビン
の冷房の程度を増大さＵる必要がある場合には・、アク
ヂュＪ−夕１５０は制御弁１４０を開弁さＵた状態にて
制御弁４０の開弁…を増大し、これによりタービン７０
を通る空気流の流量を増大さけることによ−）で冷房効
果を向」さＵる。 タービン刊気中に於【ノる氷結はファン１５７によりキ
せビン内の空気を導管゛１７０に設けられたフィルタ１
６０及び逆１１弁１６５を経て再循環さけることによっ
て最小限に抑えられて良い。 飛行コニ１ンバー１−メント１１５の如く冷房されるべ
き複数のゾーンのうちの一つのゾーンの温ｍの制御を行
うべく、冷却されでいない入Ｌ１空気が導管１１０を経
て該ゾーンへ供給されるタービン排出空気に選択的に混
入される。上述の如０人Ｌ１空気は導管′１７５及び両
端に於て導管１１０及び１７５とｉ１通し途中に第一の
く飛行二】ンバートメン１−用の）調整弁１８０を有す
る導管１８５を軽て導管１１０内へ供給される。調整弁
１８０はｊアクチュＩ−夕１９５により作動される。ア
クｆユ工−タ１９５はイれぞれ導管１１　’０及びコン
パ−１〜メント１１５に設けられた温度廿ン１す１９７
及び２　’０　’０　、Ｌり供給される信号に応答覆る
一］ント：１−ラ１９６によって制御される。コンパ−
１〜メント１１５内に於ける冷房の程度を低減り−る必
要性を示寸１嘗ホの温度センサ１９７及び２００Ｊ、り
供給される信号の差によりアクブコ１−夕１９５が調整
弁１８０を史に開弁さＵるべく作動され、これにより導
管１１０内へより多量の冷却されでいない供給空気が導
入される。同様に：、ｌンパートメン１へ内に於ける冷
房の程度を増大させる必要があることを示づ温Ｕ　ｔン
１ノ１９７及び２００からの信号によりアクチューし一
タ１９５が作動されて調整弁１８０の開弁吊が低減され
る。 前述の如く、二つのゾーン（コンパ−１へメン］−及び
キャビン）に部品の重複を最小限に抑えつつ独立した温
度制御装置を段りることが必要ぐある場合が多い。本発
明によれば、上述の如き独ｆｒシた湿度制御は導管１７
５に設りられ導管１７５より導管１１２へ導入される冷
Ｎ１され“Ｃいない供給空気のｈｌを制御すべく共通の
１クブ１土−タ１９５５に、１、り第一の調整弁１００
と共に作動される第一の（へ−Ｖじン用の）調整弁２０
５により達成される。 添付の第２図にアクチュー■−−タ１９５の作動量ど二
１ンパー１〜メンＩ〜用調整弁１８０及びニヤ１シビン
用調整弁２０５の流れ面積との関係が図示されでいる。 この第２図にす、アクチュー丁一夕１９５は二つの調整
弁の一方が閉弁された状態にて他方の調整弁を徐々に開
閉づることがでさるものｒあることがわかる。またキレ
ビン用調整弁２０５が完全に開弁　されている場合には
、飛行＝マンパー１へメン１〜用調整弁１８０は閉弁さ
れた状態にあることがわかる。アクチュー■、−タ１９
５の作動により、飛行」ンパートメント用調整弁１８０
が完全に閉弁されｌこ状態に−（キャビン用調整弁１９
０が漸次閉弁され、アクチュエ−タはついにはキャビン
用調整弁１９０を完全に閉弁さｉ！、この時点に於（両
方の調整弁が閉弁される。アクチュエータ１９５を更に
作動させることににす、二′Ｉ−，ｐビン用調整弁２０
５が完全に閉弁されＩζ状態にて飛行Ｊシバ−１〜メン
ト用調整弁１８０が漸次閉弁される。 に【・ビン用調整弁２０５、飛行−ｌンパー１〜メント
川調整弁１８０．タービン排気渇庶制御用制御弁４０及
び１４０、アクｆ−ユ■−−タ及びこれらに関連するセ
ンサの−１−ｉｌｌｒの如き構成にＪ、す、二つの調整
弁を交ｎに作動さける必要もなく、飛行コンバートメン
ｊ・及びキ１７ビン両方の温度をηに独立して制御づる
ことができる。このことは空気循環冷房装置の作動につ
いての以下の例示的説明より最も良く叩解される。今ア
クチコニＬ−タの作動量が−での作動範囲の５０％にあ
るものと仮定すれば、両方の調整弁は閉弁された状態に
ある。飛行」ンパートメンｌ−が低濡寸ぎる場合には、
キ１１ビン内部の温度を乱すことイ１く導管１１０へ多
量の冷却されていない供給空気を導入リベく飛行°」ン
バートメン］−調整弁１８０開弁される。これに対１ノ
飛行二１ンパートメントが温かすぎでイの調整弁が間か
状態にある場合には、該調整弁は徐々に閉弁される。こ
の調整弁が完全に閉弁して飛行コンパ−１〜メン１−を
十分に冷房できない場合には、アクヂ：Ｌ１−夕はイの
作動を継続しく飛行−コンパ−１−メント用調整弁を閉
弁状態に維持しつつへ：１７ビン用調整弁を開介さける
。このことによりキトビンへ供給される空気に冷却され
でいない供給空気が添加され、これにＪ：リキャビンの
渇麿が上背される。 しかしキトビンへ供給された空気の濡麿上胃がセンサ１
５５にＪ：り検出されると、コン１へ１−ラ１５３によ
りアクチュエ−タ１５０が作動され、導管１１２内の温
度を低下させるよう制御弁４０及び１４０の設定が調節
され、これによりキレビンへ供給きれる空気の温度が所
望の一定の渇浪に維持される。 以上に於−Ｃは本発明を特定の実施例につい゛Ｃ詳細に
説明したが、他の種々の実施例が可能であることは当業
者にとって明らかであろう。例えば二つの互に独立した
ゾーンしか右しない実施例につい−Ｃ説明したが、本発
明の範囲内にて追加のゾーンが設ＬＪらても良い。更に
空気循環冷房装置のタービン排気空気中に於１ノる氷結
を防止リベくセンサ及び／又はアクチュエータに限度が
与えられ（。 良い。かくして上述の例に於ては、センサ２００または
アクチュエータ１９５には、センサ２００が−Ｌ述の要
領にてタービン排気空気の湿度を制御している場合にｈ
３でタービン排気空気がある所定の渇１０以上になるこ
とをＮｌ　＋ｌりる適当な限度が与えられて良い。同様
にセンサ１Ｅ５３またはアクデー１１−一夕１５０には
、センサ１５３がキｔＩビンの冷房の強さを増大さける
合成性を検出しＣいる場合に空気循環冷房装置のＪ／Ｉ
出空気がある所定の湿度以下に低率して氷結ηることを
閉止づる適当なストッパが８（ｈ〕られて良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にＪ、る空気循環冷房装置を示づ概略構
成図Ｃある。 第２図は第１図に示されに一空気循環冷用具買に組込ま
れた調整弁の流れ面積とそれらの調整弁を設定する一つ
の）ノクブ１」−一夕の作動量どのｔｇ＋係を示り解図
的グラフである。 １０・・・空気循環冷房装置、１５・・・人

【１導管、
２５・・・−次熱交換器、３０・・・二１ンブレツリ、
３５・・・導管、４０・・・制御弁、４５・・・導管、
５０・・・−次熱交換器、５５５・・・人１］：］、６
０・・・導管＋０５・・・ファン。 ７０・・・タービン、７５・・・決１ｉ制御弁、８０・
・・ｉｌ、ｔ　Ｌ］脣菅、８５・・・導管、９０・・・
」ンγ′ンリ、９５・・・導管、１００・・・トレー＞
、１０５、’Ｉ　１　ｏ−ｖ、ｘ管。 １１５・・・飛行」ンパートメント、１２０・・・キト
ビン、１２５・・・ベンｌ−，１；う０・・・隔壁＊　
’ｌ　３５・・・導管、１／１０・・・制御弁、１／Ｉ
５・・・導管、１５０・・・ノ′クブＥＩ−■−一タ、
１５３・・・」ント−１−’、７．　−１５　／ｌ　。 ′１５５・・・帽１？ンリ、１５７・・・ファン、１６
０・・・′ノイルタ、１６５・・・逆１［弁、１７０、
′１７５・・・ン９管、１８０・・・調整弁、１８５・
・・導管、１９５・・・アクデー１．□Ｉ−−タ、１９
Ｇ・・・−ｌン］−１１−ラ、　’＋　９７．２００・
・・温度セン９．２０　Ｅ５・・・調整弁特訂出願人　
　］ブブイラッド−チクノロシーズ・］−ポレイシ三】
ン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 供給される加圧された空気がタービン内に於て膨張され
   ることにより冷却され且タービンより第−及び第二のゾ
   ーンへＪＪＩ出されるよう構成された空気循環冷房装置
   であって、前記第二のゾーンへ供給される空気の温度に
   応答して前記タービンより排出される空気の温度を制御
   する制御弁手段ど、前記第一のゾーンへ供給される前記
   冷却された空気と混合される冷ＪＪＩされていない空気
   を与える第一の導管と、前記第一の導管の途中に設りら
   れ前記第一二のゾーンの温度を制御づべく前記第一のゾ
   ーンへ供給される冷１、口され−Ｃいない空気の流■を
   制御する第一の調整弁とを有する空気循環冷房装置にし
   で、 前記第二のゾーンへ供給される前記冷却された空気と１
   １１合すべく冷却されていない空気をりえる第二二の導
   管と、 前記第二の導管の途中に設けられ前記第二のゾーンの温
   度を制御づべく前記第一二のゾーンへ供給される冷却さ
   れていない空気の流量を制御する第一の調整弁と、 前記第一のゾーンの渇麻に応答し′Ｃ前記第−及び第二
   の調整弁を作動ぎせるアクチュエータであつ′（、前記
   第−及び第二の調整弁を直接制御覆ることにより前記第
   −及び第二のゾーンへ導入される冷ム［１された空気と
   冷却されていない空気どの混合を調整しｌ前記制御弁手
   段を直接制御ＪることにＪ、り前記第二のゾーンへ供給
   される空気の温度を調節し、これにより前記第−及び第
   二のゾーンに於【）る温度を所望の温度に維持づべく、
   前記調整弁の−すれそれをその他方を閉弁状態に維持し
   つつ開介さけるにう構成されたアクブー１１−夕と、を
   含／υでいることを特徴とづる空気循環冷房装置。