(57)【要約】【課題】現行の窒素発生システムの入口ダクト寸法の大幅な変更を必要とすることなく、少なくとも１つの一定出力流を含む複数の出力流を供給する弁を提供する。【解決手段】窒素発生システム（ＮＧＳ）１０は入口空気弁１２、熱交換器１４、モータ１６、第１のコンプレッサ１８、および第２のコンプレッサ２０を有する。弁１２は、熱交換器１４の入口ヘッダに取り付けられ、弁胴体３０、バッフル３２、調節弁ディスク３４、アクチュエータ３６、およびシャフト３８を有する。弁１２は、流体源につながるように構成された入口部分４４，４６と、入口部分４４，４６と連通した胴体部分３０とを有する。胴体部分３０は、調節を受ける流路Ｖと、調節を受ける流路Ｖに隣接する一定流路Ｂとを画定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体源につながるように構成された入口部分と、
前記入口部分と連通する胴体部分と、
を備え、
前記胴体部分は、
調節を受ける流路と、
前記調節を受ける流路に隣接する一定流路と、
を画定することを特徴とする弁。
【請求項２】
さらに、前記調節を受ける流路に配置された調節弁を有することを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項３】
前記調節弁は、ディスク弁、フラッパ弁、仕切り弁、およびボール弁で構成したグループから選択されることを特徴とする請求項２に記載の弁。
【請求項４】
前記入口部分および前記胴体部分はそれぞれ、直径が一定であることを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項５】
前記一定流路は、Ｄ字形状と三日月形状で構成したグループから選択した形状であることを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項６】
前記入口部分および前記胴体部分は、金属とプラスチックで構成したグループから選択した材料からなることを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項７】
前記流体源は、空気、ガス、液体、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項８】
さらに、前記調節を受ける流路と前記一定流路との間に配置したセパレータを有することを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項９】
さらに、前記調節を受ける流路内に配置した蝶形弁を有することを特徴とする請求項８に記載の弁。
【請求項１０】
前記セパレータは垂直壁を有することを特徴とする請求項１に記載の弁。
【請求項１１】
入口と、
第１の出口と、
第２の出口と、
前記入口および前記第１の出口と連通する第１の流路と、
前記第１の流路内に配置され、前記第１の出口を通る流体の流量を制御するように構成された調節弁と、
前記第１の流路に隣接し、前記入口および前記第２の出口と連通する第２の流路と、
を備え、
前記第２の流路は、前記第２の出口に一定の流体流を供給するように構成されることを特徴とする流体を装置に供給する弁。
【請求項１２】
前記調節弁は、蝶形ディスク弁、ボール弁、仕切り弁、スプール弁、およびフラッパ弁で構成したグループから選択されることを特徴とする請求項１１に記載の弁。
【請求項１３】
前記入口は、ラムエア源と連通するように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の弁。
【請求項１４】
前記弁は、直径または断面が一定であることを特徴とする請求項１１に記載の弁。
【請求項１５】
前記第１の流路は、Ｄ字形状および三日月形状で構成したグループから選択した形状であることを特徴とする請求項１１に記載の弁。
【請求項１６】
前記流体は空気であることを特徴とする請求項１１に記載の弁。
【請求項１７】
さらに、前記第１の流路と前記第２の流路との間に配置したセパレータを有する請求項１１に記載の弁。
【請求項１８】
前記セパレータは垂直壁を有することを特徴とする請求項１７に記載の弁。
【請求項１９】
第１の部分および第２の部分を有する熱交換器と、
前記熱交換器と連通し、空気流を受け入れるように構成された入口弁と、
を有し、
前記入口弁は、
前記熱交換器の前記第１の部分に一定の空気流を供給するように構成された第１の流路と、
前記熱交換器の前記第２の部分に可変空気流を供給するように構成された第２の流路と、
を備えることを特徴とする航空機の窒素発生システム。
【請求項２０】
前記入口弁は、前記第２の流路内に配置されて、前記第２の流路を通る前記空気流を変化させる調節弁を有することを特徴とする請求項１９に記載の窒素発生システム。
【請求項２１】
前記調節弁は、蝶形弁およびボール弁で構成したグループから選択されることを特徴とする請求項２０に記載の窒素発生システム。
【請求項２２】
前記熱交換器は、主熱交換器と、第１の中間冷却器部分および第２の中間冷却器部分を有する中間冷却器とを含み、前記熱交換器の前記第１の部分は、前記第１の中間冷却器部分を含み、前記熱交換器の前記第２の部分は、前記第２の中間冷却器部分および前記主熱交換器を含むことを特徴とする請求項１９に記載の窒素発生システム。
【請求項２３】
前記中間冷却器の入口につながる出口を有する第１のコンプレッサと、
前記第２の中間冷却器部分の出口につながる入口を有し、前記主熱交換器の入口につながる出口を有する第２のコンプレッサと、
前記第１のコンプレッサおよび前記第２のコンプレッサを駆動し、前記第１の中間冷却器部分の出口につながる空気入口を有するモータと、
をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の窒素発生システム。
【請求項２４】
さらに、前記調節を受ける流路と前記一定流路との間に配置したセパレータを含むことを特徴とする請求項１９に記載の窒素発生システム。
【請求項２５】
さらに、前記調節を受ける流路に配置した蝶形弁を含むことを特徴とする請求項２４に記載の窒素発生システム。
【請求項２６】
前記セパレータは垂直壁を有することを特徴とする請求項２４に記載の窒素発生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁に関する。より詳細には、本発明は、ディスクやフラッパなどの調節装置を備えた少なくとも１つの第１の流路と、調節されない第２の流路とを画定する液体弁または空気弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の燃料タンクの発火および爆発を抑制する１つの方法は、燃料タンクの空き空間（すなわち、燃料が占有していない燃料タンク内の空間）にある潜在的に可燃性の空気を窒素富化空気（ＮＥＡ）などの不活性ガスで置き換えることによって、燃料タンク内を非爆発性雰囲気にすることである。機上の不活性システムは、要求が発生したときに（例えば、雰囲気状態が変化したのに対応して空き空間の圧力を上げるために、あるいは空き空間の酸素含有量を所望のレベルかまたは所望のレベル以下に別途維持するために）タンクの空き空間にＮＥＡ（または他の不活性ガス）を供給するのによく使用される。不活性システムは通常、システム内の単一のコンプレッサまたは一連のコンプレッサで発生させた高圧空気から窒素を分離する窒素発生システム（ＮＧＳ）を有する。高圧空気回路から独立したラムエア（すなわち、航空機の外部からの空気）は、コンプレッサで発生させた高温圧縮空気を冷却するヒートシンク源である。ラムエアとコンプレッサ空気はともに熱交換器を流れて熱交換する。
【０００３】
ある種のＮＧＳでは、ラムエアは、単一の入口ダクトを通って供給される。構成要素の調節弁は、複数の熱交換器などのＮＧＳに向かうラムエア流を制御する。ＮＧＳの出力レベルは通常、燃料タンクの空き空間を満たして不活性環境を維持するのに必要な不活性空気の量に依存する。調節弁は、コンプレッサからの圧縮空気熱を冷却するために熱交換器に向けられるラムエアの量を制御することで、様々なＮＧＳの窒素ガス出力レベルを達成するのに寄与する。伝熱量は、ＮＧＳの所望の出力に対応するようにコンプレッサを通る流れによって決まる。
【０００４】
少なくとも１つの特定のＮＧＳでは、コンプレッサモータの冷却など様々な用途にとって、かつ／または複数の熱交換器の少なくとも１つは、一定の空気流を必要とするために、一定のラムエア流を専用で設けるのが望ましいことを発見した。多くの航空機では空間が制約されることを考えると、調節したラム流および一定のラム流を熱交換器に供給するために、２つ以上の入口ダクトを有するようにＮＧＳシステムを変更するのは望ましくないであろう。そのため、一定のラムエア流と調節されたラムエア流の両方が、弁に案内する単一の入口ダクトを通って供給されなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現行のＮＧＳ入口ダクト寸法の大幅な変更を必要とすることなく、少なくとも１つの一定出力流を含む複数の出力流を提供する弁設計が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、少なくとも２つの隣接する流路を画定する弁であり、一方の流路を流れる流体の流量は調節され、他方の流路を流れる流体の流量は一定である。２つの流路は１つの入口ダクトを共有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、少なくとも１つの調節を受ける第１の流路つまり可変流路と、調節しない第２の流路つまりバイパス流路とを画定する弁に関する。本発明の弁は、航空機の窒素発生システム（ＮＧＳ）に関連させて以下に説明されるが、当然のことながら、本発明による弁は、共通の入口部分を共有する少なくとも２つの流路を備えた弁を実装するのが望ましい任意の用途に適する。
【０００８】
図１は、入口空気弁１２、熱交換器１４、モータ１６、第１のコンプレッサ１８、および第２のコンプレッサ２０を有する窒素発生システム（ＮＧＳ）１０を示している。弁１２は、熱交換器１４の入口ヘッダに取り付けられ、弁胴体３０、バッフル３２、調節弁ディスク３４、アクチュエータ３６、およびシャフト３８を有する。弁１２は、熱交換器１４に向かうラムエア用の２つの流路を提供する。バイパス流路Ｂは、バッフルつまりセパレータ３２の右に示されており、（セパレータ３２の左に示す）可変流路Ｖは、調節弁ディスク３４によって制御される可変開口部を有する。ディスク３４の位置による可変流路Ｖを通る流れは、アクチュエータ３６によって制御され、アクチュエータは、ディスク３４が取り付けられたシャフト３８を回転させる。
【０００９】
図１に示すように、熱交換器１４は、中間冷却器４０および主熱交換器４２を有する。中間冷却器４０は２つの部分、すなわち、モータ１６冷却専用の中間冷却器部分４０ａと、第１のコンプレッサ１８からの空気を冷却する中間冷却器部分４０ｂとに分割されている。セパレータ３２は、熱交換器１４内に延在して流入ラムエアを中間冷却器４０の方に分離する垂直壁である。セパレータ３２は、中間冷却器４０の部分４０ａを流れるラムエア用の一定流開口部を画定する。セパレータ３２の反対側は、ラムエア流がディスク３４によって制御される弁１２の可変開口部を通って中間冷却器部分４０ｂに入るのを可能にする。可変ラムエア流はまた、主熱交換器４２に供給され、第２のコンプレッサ２０からの空気を冷却するのに使用される。熱交換器１４は、コンプレッサ空気入口４４，４６、空気出口４８、空気出口５０、熱交換器出口５２、ラムエア出口５４（図２に示す）、および取付具５６を有する。
【００１０】
モータ１６は、第１のコンプレッサ１８および第２のコンプレッサ２０を駆動する。モータ１６は、熱交換器１４の出口４８からの冷却空気を受け入れる空気入口６０を有する。
【００１１】
第１のコンプレッサ１８は、入口６２および出口６４を有する。第１のコンプレッサ１８の出口６４からの空気は、熱交換器１４の入口４４に供給される。
【００１２】
第２のコンプレッサ２０は、入口６６および出口６８を有する。図１に示すように、第２のコンプレッサ入口６６は、熱交換器１４の出口５０からの空気を受け入れる。第２のコンプレッサ出口６８からの空気は、熱交換器１４の入口４６に供給される。
【００１３】
運転時、空気は入口６２を通って第１のコンプレッサ１８に引き込まれる。空気は第１のコンプレッサ１８の出口６４から熱交換器１４の入口４４に流れる。第１のコンプレッサ空気は、中間冷却器部分４０ａを通って出口４８に向かって流れ、そこからモータ１６の空気入口６０に供給される。中間冷却器部分４０ａを通る空気は、弁１２の開いたバイパス部分を経由したラムエアによって冷却される。
【００１４】
第１のコンプレッサ１８から入口４４に供給された空気の一部は、中間冷却器部分４０ｂを通って出口５０を流れ、次いで、第２のコンプレッサ２０の入口６６に供給される。第１のコンプレッサ１８から中間冷却器４０ｂを通る空気は、ディスク３４によって調節された可変ラムエア流によって冷却される。
【００１５】
第２のコンプレッサ２０からの出力空気は、出口６８を通って入口４６に供給される。第２のコンプレッサ空気は、主熱交換器４２を通って熱交換器出口５２を流れる。
【００１６】
図２は、ＮＧＳ１０の他の構成要素から切り離した弁１２および熱交換器１４を示している。弁１２は、ラムエアに２つの分離した通路、すなわち、調節なしの流路つまりバイパス流路Ｂと、調節を受ける流路つまり可変流路Ｖとを提供する。バイパス流路Ｂは、弁１２の入口端から入ったラムエアの一部が中間冷却器４０ａに直接進むのを可能にする。
【００１７】
可変流路Ｖは、中間冷却器４０ｂおよび主熱交換器４２に向かう空気流を制御する。流路Ｖを流れる空気の量は、ディスク３４の位置によって制御される。アクチュエータ３６は、シャフト３８を回転させて流路Ｖ内のディスク３４を位置決めする。ディスク３４は、アクチュエータ３６およびシャフト３８と共同して、シャフト３８の中心線ＣＬを中心に回転する蝶形弁アセンブリとして動作する。図２では、閉じた位置にあり、それによって、流路Ｖを通る空気流を遮断するディスク３４を示している。図３では、開いた位置にあるディスク３４を示しており、弁１２に供給されたラムエアの一部は、流路Ｖを通って中間冷却器部分４０ｂおよび主熱交換器４２に進むことができる。
【００１８】
弁１２は、単一の入口を共有する複数の流路を提供する。バイパス流路Ｂは、一定の空気流を提供し、可変流路Ｖは、弁ディスク３４の位置に依存する可変空気流を提供する。流路Ｂ，Ｖは両方とも、開口部がＤ字形状として示されているが、他の形状も使用することができる。例えば、図４は、セパレータ３２が湾曲し、バイパス流路Ｂが三日月形状とされた実施例を示している。同様に、可変通路Ｖ内に蝶形タイプの弁を示しているが、他のタイプの流れ調節弁を流路Ｖ内に配置してもよい。例としては、ボール弁、仕切り弁、スプール弁、およびフラッパ弁などがある。
【００１９】
入口弁１２は、ラムエアをＮＧＳ１０に導入するために使用されると説明したが、当然のことながら、本発明の原理に基づく入口弁は、液体などの他の流体および他のアセンブリとともに使用することもできる。さらに、入口弁は、限定するものではないが、金属、ポリ塩化ビニル、および他のプラスチック材料などの適切な材料で形成することができる。
【００２０】
本明細書で使用した用語は、限定ではなく説明を目的としている。本明細書で開示した特定の構造および機能についての詳細な説明は、限定と解釈すべきではなく、本発明を多岐に使用するために、当業者に教示する単なる基本として解釈すべきである。本発明を好ましい実施例に関連させて説明したが、当業者ならば、本発明の真意および範囲から逸脱することなく、基本形態および細部にわたって変更が可能であると分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による空気入口弁を含む窒素発生システムの斜視図である。
【図２】図１のシステムの入口弁および熱交換器の斜視図である。
【図３】弁調節ディスクが開いた位置にある図１の空気入口弁の斜視図である。
【図４】セパレータが湾曲した実施例を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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