(57)【要約】【課題】駐機中の機内冷却能力を有効に高める。【解決手段】タービンとコンプレッサを単軸結合したエアサイクルマシンを主体として構成されるものにおいて、エアサイクルマシンを与圧室からの第１の排気によって駆動し得るように構成するとともに、排気以外に電動モータによっても駆動し得るように構成し、第１の排気とは別に与圧室から取り出した第２の排気とエアサイクルマシンで圧縮されたラムエアとを混合し、その混合空気をベーパサイクルシステムによって冷却して再び与圧室へ導入する再循環回路を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンとコンプレッサを単軸結合したエアサイクルマシンを主体として構成されるものにおいて、
前記エアサイクルマシンを与圧室からの第１の排気によって駆動し得るように構成するとともに、前記排気以外に電動モータによっても駆動し得るように構成し、
前記第１の排気とは別に前記与圧室から取り出した第２の排気と前記エアサイクルマシンで圧縮されたラムエアとを混合し、その混合空気をベーパサイクルシステムによって冷却して再び前記与圧室へ導入する再循環回路を備えたことを特徴とする航空機用空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機内に予圧用空気を供給し、同時に機内の冷房、暖房、換気を行い得るようにした航空機用の空気調和装置（以下、「空調装置」と略称する）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機は、キャビンやコクピット等の予圧室に適温、適圧の調和空気を供給すべく、一般に空調装置を備えている。この空調装置は、通常、タービンとコンプレッサを単軸結合したエアサイクルマシン（ＡＣＭ）を主体として構成され、エンジンからの抽気を駆動源とし、その抽気をコンプレッサによる圧縮及びタービンによる膨脹を通じて適温適圧の調和空気にして、与圧室に供給するようにしている。
【０００３】
このようなエアサイクルマシンを用いた航空機の空調装置として特許文献１が開示されている。
【特許文献１】特開平０５−２４６３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、航空機が駐機している最中は、エンジンがアイドル状態のため、空調装置の駆動源であるエンジン抽気の圧力が低く、流量も少ない。したがって、駐機中の冷却能力が不足し、搭乗者に快適な居住性を与えることが難しいという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の問題点を解消するために、本発明は、次のような手段を講じたものである。すなわち、本発明の航空機用空調装置は、エアサイクルマシンを与圧室からの第１の排気によって駆動し得るように構成するとともに、排気以外に電動モータによっても駆動し得るように構成し、第１の排気とは別に与圧室から取り出した第２の排気とエアサイクルマシンで圧縮されたラムエアとを混合し、その混合空気をベーパサイクルシステムによって冷却して再び与圧室へ導入する再循環回路を備えたことを特徴としている。さらに、駐機中の前記電動モータに対する給電や制御は機体に設けたインターフェースを介して機体外ユニットであるモータコントローラから行われることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の航空機用空調装置は、上記構成的特徴を有しているため、駐機中の機内冷却を外部動力源によって適正に行うことができるほか、飛行中の機内冷却を適宜モータ動力で補助しながら基本的に与圧室からの排気によって行うことができ、これによりエンジン抽気を不要にして推力の低下を防ぎ、燃料ペナルティの削減も有効に果たすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
この実施例に係る航空機は、図１に示すように、機外から新鮮空気として取り込んだラムエアＲを、エアサイクルマシン１０３を主体として構成される空調装置Ｂを介してキャビンやコクピット等の予圧室１０２に供給するようにしているものである。
【０００８】
エアサイクルマシン１０３は、タービンＴとコンプレッサＣをシャフトＳを介して単軸結合したもので、ラムエアＲを新鮮空気としてコンプレッサＣに取り込んで圧縮した後、熱交換器１０４で外気との熱交換に供し、調圧弁１０５で調圧した後、与圧室内空気Ｔを一旦室外に引き出して再び与圧室１０２内に導入するように構成された再循環回路１０６に供給するようにしている。この再循環回路１０６は、与圧室１０２から取り出した空気Ｔをファン１０６ａを介して再循環させる間に新鮮空気を混合し、一般にエアサイクルシステムよりもエネルギ効率の高いベーパサイクルシステム１０７により冷却するようにしているものである。具体的には、このベーパサイクルシステム１０７は、エバポレータ１０７ａ、モータ駆動のコンプレッサ１０７ｂ、コンデンサ１０７ｃ及び膨脹弁１０７ｄを順次通過するように閉成された冷媒循環回路１０７Ｘを主体とし、次のようなベーパサイクルを通じて前記エバポレータ１０７ａに導入される循環空気Ｔ及び新鮮空気Ｒの混合空気Ｕを冷却するようにしている。すなわち、冷媒循環回路１０７Ｘには、代替フロン等の冷媒Ｖが封入されており、この冷媒Ｖがエバポレータ１０７ａ内で混合空気Ｕの保有する熱を奪って蒸発することにより混合空気Ｕを冷却する。エバポレータ１０７ａを出た冷媒Ｖは、コンプレッサ１０７ｂにより圧縮され、コンデンサ１０７ｃでファン１０７ｅにより取り込まれるラムエアＬとの熱交換により凝結する。凝結した冷媒Ｖは膨脹弁１０７ｄにて膨脹し、低温の気体ー液体混合状態になって、再びエバポレータ１０７ａに導かれる。このようにして、エバポレータ１０７ａを通過して冷却された混合空気Ｕは、与圧室１０２に供給される。前記コンデンサ１０７ｃにおいて冷媒ＶをラムエアＬにより冷却する目的は、コンプレッサ１０７ｂの圧縮比を小さくして消費電力を削減することにある。
【０００９】
ところで、従来から与圧室１０２内の空気Ｔは、５０％を再循環し、残りの５０％の空気を排気Ｗとして単に機外に排出していたに過ぎないものであるが、本実施例ではその残り５０％の排気Ｗを、前記エアサイクルマシン１０３のタービンＴに導入し、このタービンＴを出た排気Ｗを、再循環回路１０６に向かう新鮮空気Ｒと熱交換器１０８において熱交換させた後、機外に排出するようにしている。すなわち、与圧室１０２からの排気Ｗの一部を利用してタービンＴを回転駆動するようにしている。また、エアサイクルマシン１０３のシャフトＳを電動モータＭによっても駆動し得るようにしている。すなわち、上記構成において、与圧室１０２からの排気Ｗは、タービンＴの回転駆動源として用いられ、その回転動力をシャフトＳを介しコンプレッサＣに伝達して、エアサイクルマシン１０３全体を作動させるものであるが、その動力を補助し得るように、シャフトＳに電動モータＭを付帯させて作動させることにより新鮮空気Ｒをより大量に取り込み得るようにしたものである。この電動モータＭに対する給電や制御は、機体に設けたインターフェースを介して、機外に外部ユニットとして設けたモータコントローラをケーブルを介して接続し、このモータコントローラから前記電動モータＭに対する給電と回転制御とを行い得るようにしている。
【００１０】
このようにすれば、駐機中の機内冷却を外部動力源によって適正に行うことができるほか、飛行中の機内冷却は適宜モータ動力で補助しながら基本的には従来は単に廃棄されていたに過ぎない与圧室１０２からの排気を動力源として有効に行うことができるので、エンジン抽気を不要にして推力の低下を防ぎ、燃料ペナルティの削減を有効に図ることが可能になる。
【００１１】
なお、この実施例ではタービンＴから出た排気Ｗを再循環回路１０６に導入される前の新鮮空気Ｒの冷却に利用しているが、図２に示すように、ベーパサイクルシステム１０７の冷媒循環回路１０７Ｘ中を流れる冷媒Ｖを冷却するために機外から導入されるラムエアＬの冷却に用いるように構成することも有効である。その他、各部の具体的構成は、図示実施例に限定されるものではなく、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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例を示す概略的なシステム図。
【図２】図１の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００１３】
１...エンジン
１０３...エアサイクルマシン
１０２...与圧室
Ｂ...空調装置
Ｃ...コンプレッサ
Ｌ...ラムエア
Ｍ...電動モータ
Ｔ...タービン
Ｗ...排気
【図１】
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【図２】
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