(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアサイクルマシンを通る冷却用空気流路であって、
入口と、
前記入口から下流で、前記入口と流体的に連通する少なくとも１つの軸受けと、
前記少なくとも１つの軸受けから下流で、前記少なくとも１つの軸受けと流体的に連通する出口と、
前記少なくとも１つの軸受けから下流で、前記少なくとも１つの軸受け及び前記出口と流体的に連通する調節装置であって、前記冷却用空気流路の断面積を調節することによって前記冷却用空気流路を通る冷却用空気の流量を変えるように構成された調節装置と、
を備える冷却用空気流路。
【請求項２】
前記調節装置が温度感知スナップディスクである、請求項１に記載の冷却用空気流路。
【請求項３】
前記調節装置がワックス熱アクチュエータである、請求項１に記載の冷却用空気流路。
【請求項４】
前記調節装置が一続きに積み重ねられた複数の温度感知スナップディスクである、請求項１に記載の冷却用空気流路。
【請求項５】
前記複数の温度感知スナップディスクが互いに接触するバイメタルスナップディスクである、請求項４に記載の冷却用空気流路。
【請求項６】
前記冷却用空気流路に沿った点にある温度センサと、
温度センサデータを受け取るために前記温度センサに電気的に接続された電子コントローラと、
をさらに備える、請求項１に記載の冷却用空気流路。
【請求項７】
前記調節装置が、前記電子コントローラと電気的に接続し、前記電子コントローラによって指示されるように前記冷却用空気流路の前記断面積を調節するように構成されたアクチュエータである、請求項６に記載の冷却用空気流路。
【請求項８】
前記アクチュエータがトルクモータである、請求項７に記載の冷却用空気流路。
【請求項９】
前記電子コントローラが、エアサイクルマシンの性能分析で使用するために温度データを記録し、記憶することができる、請求項６に記載の冷却用空気流路。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの軸受けがスラスト軸受け及びジャーナル軸受けを含む、請求項１に記載の冷却用空気流路。
【請求項１１】
エアサイクルマシン内の少なくとも１つの軸受けの冷却方法であって、
エアサイクルマシン内の冷却用空気流路の中に冷却用空気を案内することと、
冷却用空気を前記少なくとも１つの軸受けに隣接して導くことと、
出口を通して前記冷却用空気流路から冷却用空気を放出することと、
前記出口に隣接する点で前記冷却用空気流路の断面積を調節することによって前記冷却用空気の温度に応じて前記冷却用空気流路を通って流れる冷却用空気の量を制御すること、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記冷却用空気流路を通って流れる冷却用空気の量を制御することが、
温度感知スナップディスクによって前記冷却用空気流路の前記断面積を調節することを含む、請求項１１に記載の前記方法。
【請求項１３】
温度センサによって前記冷却用空気の温度を測定することと、
前記温度の測定値に応じてアクチュエータによって前記冷却用空気流路の前記断面積を調節すること、
をさらに含む、請求項１１に記載の前記方法。
【請求項１４】
温度センサによって前記冷却用空気の温度を測定することと、
エアサイクルマシンの性能分析で使用するために電子コントローラによって前記温度の測定値を記録し、記憶することと
をさらに含む、請求項１１に記載の前記方法。
【請求項１５】
冷却用空気の温度が所望される温度より高いときに、前記冷却用空気流路を通って流れる冷却用空気の量を増加させることと、
冷却用空気の温度が所望される温度より低いときに、前記冷却用空気流路を通って流れる冷却用空気の量を減少させることと、
をさらに含む、請求項１１に記載の前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、航空機環境制御システムに関する。より詳細には、本開示は、エアサイクルマシン内の少なくとも１つの軸受けを冷却するための冷却用空気流路に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアサイクルマシンは、航空機客室への送達用の空気を調和するために航空機内の環境制御システムで使用される。調和された空気は航空機の乗客の快適さ及び安全性のために望ましい温度、圧力、及び湿度での空気である。地表面でまたは地表面近くでは、周囲空気の温度及び／または湿度は多くの場合、空気を航空機客室に送達される前に調和プロセスの一部として冷却する必要があるほど十分に高い。飛行高度で、多くの場合、周囲空気は所望されるよりもはるかに冷たいが、調和プロセスの一部として許容できる圧力まで空気を圧縮する必要があるほど低い圧力である。周囲空気を飛行高度で圧縮すると、たとえ周囲空気温度が非常に低くても、結果として生じる加圧された空気は、該空気を冷却する必要があるほど十分に加熱されている。したがって、大部分の条件下では、空気を航空機客室に送達する前にエアサイクルマシンによって空気から熱を取り除く必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
エアサイクルマシンは、通常、タイロッドに取り付けられた回転式構成部品及び回転式構成部品を取り囲む固定された筐体を含む。回転式構成部品を固定された筐体の内部の定位置に保つために、多くの軸受けが使用できる。軸受けはスラスト軸受け、ジャーナル軸受け、及び／または回転式構成部品を支持するためにフォイル、空気、または両方を使用できる他の軸受けであることがある。動作中、軸受けは摩擦に起因する昇温を経験することがある。温度が高くなりすぎると、軸受けは損傷を受けることになり、効率を低減し、おそらくエアサイクルマシンを故障させる。したがって、軸受けが十分に低温に留まることを保証することは重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
エアサイクルマシンを通る冷却用空気流路は入口、入口から下流で、入口と流体的に連通する少なくとも１つの軸受け、少なくとも１つの軸受けから下流で、少なくとも１つの軸受けと流体的に連通する出口、及び少なくとも１つの軸受けから下流で、少なくとも１つの軸受け及び出口と流体的に連通する調節装置を含むことがあり、調節装置は流路の断面積を調節することによって流路を通る冷却用空気の流量を変えるように構成される。
【０００５】
エアサイクルマシンの少なくとも１つの軸受けを冷却する方法は、エアサイクルマシン内の冷却用空気流路の中に冷却用空気を案内することと、冷却用空気を少なくとも１つの軸受けに隣接して導くことと、出口を通して冷却用流路から冷却用空気を放出することと、出口に隣接する点で冷却用空気流路の断面積を調節することによって冷却用空気の温度に応じて冷却用空気流路を通って流れる冷却用空気の量を制御することとを含むことがある。
【０００６】
エンジンのための冷却用空気流路は、入口、入口から下流の少なくとも１つの軸受け、少なくとも１つの軸受けから下流の出口、及び出口に隣接する調節装置を含むことがあり、調節装置は流路の断面積を調節することによって流路を通る冷却用空気の流量を変えるように構成される。
【０００７】
本発明の概要は、ほんの一例として提供され、制限ではない。本開示の他の態様は、本文全体、特許請求の範囲、及び添付図面を含んだ本開示の全体を鑑みて理解される。
【０００８】
下記に特定された図は本開示の実施形態を説明するが、説明中で留意されるように他の実施形態も期待される。すべての場合に、本開示は制限ではなく、例示によって本発明を提示する。本発明の原理の範囲及び趣旨の範囲に入る多数の他の修正形態及び実施形態が当業者によって考案できることが理解されるべきである。図は縮尺通りに描かれていない場合があり、本発明の応用及び実施形態は図面中に明確に示されていない特徴及び構成部品を含むことがある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】２つのタービンセクションを有するエアサイクルマシンの断面図である。
【図２】１つのタービンセクションを有するエアサイクルマシンの断面図である。
【図３Ａ】冷却用空気流路の一実施形態の概要図である。
【図３Ｂ】冷却用空気流路の別の実施形態の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書には、冷却用空気流路の断面積を調節して、冷却用空気流路を通って流れる冷却用空気の量を変えるための調節装置を含む、エアサイクルマシン内の軸受けを冷却するための冷却用空気流路が開示される。冷却用空気流はエアサイクルマシンの効率を低減するが、エアサイクルマシン内部の軸受けに対する損傷を防ぎ、エアサイクルマシンの容量を増加させるために必要であるため、冷却用空気流路を通って流れる冷却用空気の量は、軸受けを冷却するために必要な量だけが提供されるように調節される。冷却用空気は、冷却用空気流路を出る冷却用空気の温度に応じて、冷却用空気流路の断面積を調節する受動調節装置または能動調節装置を使用して変えることができ、冷却用空気流路を出る冷却用空気の温度は、冷却用空気流路に沿って冷却されることが意図される軸受けの温度を示す。受動調節装置は、１つの熱依存性スナップディスク、一続きに積み重ねられた複数の熱依存性スナップディスク、ワックス熱アクチュエータ、または能動的な入力なしに流路断面積を調節する別の構成部品であることがある。能動調節装置は、アクチュエータ、及び冷却用空気流路に沿った点にある温度センサから温度データを受け取り、冷却用空気流路を出る冷却用空気の温度に応じて流路断面積を調節する電子コントローラを含むことがある。調節装置は、調節装置によって引き起こされる冷却用空気の圧力低下が冷却用空気流路に沿った他の構成部品に影響を及ぼさないように出口近くに配置されてよい。
【００１１】
図１は、ファンセクション１２、圧縮機セクション１４、第１のタービンセクション１６、第２のタービンセクション１８、タイロッド２０、ファン及び圧縮機筐体２２、シール板２４、第１のタービン筐体２６、及び第２のタービン筐体２８を含む、２つのタービンセクションを有するエアサイクルマシン１０（２段式エアサイクルマシン）の断面図である。図１には、軸Ｚも示される。
【００１２】
ファンセクション１２、圧縮機セクション１４、第１のタービンセクション１６、及び第２のタービンセクション１８はすべてタイロッド２０に取り付けられる。タイロッド２０は軸Ｚの周りを回転する。ファン及び圧縮機筐体２２は、締結具でシール板２４及び第１のタービン筐体２６に接続される。シール板２４はファン及び圧縮機筐体２２内の流路を、第１のタービン筐体２６内の流路から分離する。第１のタービン筐体２６は締結具で第２のタービン筐体２８に接続される。ファン及び圧縮機筐体２２、第１のタービン筐体２６、及び第２のタービン筐体２８は、ともにエアサイクルマシン１０の全体的な筐体を形成する。ファン及び圧縮機筐体２２はファンセクション１２及び圧縮機セクション１４を収容し、第１のタービン筐体２６は第１のタービンセクション１６を収容し、第２のタービン筐体２８は第２のタービンセクション１８を収容する。
【００１３】
ファンセクション１２は、ファン入口３０、ファンダクト３２、ファン出口３４、及びファンロータ３６を含む。ファンセクション１２は、通常、ラムエアスクープからまたは代わりに関連付けられたガスタービンまたは他の航空機部品からラムエアを吸い込む。空気はファン入口３０の中に引き込まれ、ファン出口３４までファンダクト３２を通される。ファンロータ３６はファン出口３４に隣接するファンダクト３２に配置され、タイロッド２０に取り付けられ、タイロッド２０と回転する。ファンロータ３６は、エアサイクルマシン１０を通って送られる空気をファンセクション１２の中に引き込む。
【００１４】
圧縮機セクション１４は、圧縮機入口４０、圧縮機ダクト４２、圧縮機出口４４、圧縮機ロータ４６、及びディフューザ４８を含む。空気は圧縮機入口４０の中に送られ、圧縮機出口４４まで圧縮機ダクト４２を通される。圧縮機ロータ４６及びディフューザ４８は、圧縮機ダクト４２に配置される。圧縮機ロータ４６はタイロッド２０に取り付けられ、タイロッド２０と回転して、圧縮機ダクト４２を通って流れる空気を圧縮する。ディフューザ４８は、圧縮機空気が圧縮機ロータ４６で圧縮された後、圧縮機空気が通って流れることができる固定された構造である。ディフューザ４８を出る空気は、次いで圧縮機出口４４を通って圧縮機ダクト４２を出ることができる。
【００１５】
第１のタービンセクション１６は第１のタービン入口５０、第１のタービンダクト５２、第１のタービン出口５４、及び第１のタービンロータ５６を含む。空気は第１のタービン入口５０の中に送られ、第１のタービン出口５４まで第１のタービンダクト５２を通される。第１のタービンロータ５６は第１のタービンダクト５２に配置され、タイロッド２０に取り付けられ、タイロッド２０と回転する。第１のタービンロータ５６は、第１のタービンセクション１６を通過する空気からエネルギーを抽出して、タイロッド２０の回転を駆動する。
【００１６】
第２のタービンセクション１８は、第２のタービン入口６０、第２のタービンダクト６２、第２のタービン出口６４、及び第２のタービンロータ６６を含む。空気は第２のタービン入口６０の中に送られ、第２のタービン出口６４まで第２のタービンダクト６２を通される。第２のタービンロータ６６は第２のタービンダクト６２に配置され、タイロッド２０に取り付けられ、タイロッド２０と回転する。第２のタービンロータ６６は、第２のタービンセクション１８を通過する空気からエネルギーを抽出して、タイロッド２０の回転を駆動する。
【００１７】
エアサイクルマシン１０は、第１のジャーナル軸受け７０、第１の回転軸７２、第２のジャーナル軸受け７４、第２の回転軸７６、第１のスラスト軸受け７８、及び第２のスラスト軸受け８０をさらに含む。第１のジャーナル軸受け７０はファンセクション１２に配置され、ファン及び圧縮機筐体２２によって支持される。第１の回転軸７２はファンロータ３６と圧縮機ロータ４６との間で伸長し、ファンロータ３６及び圧縮機ロータ４６と回転する。第１の回転軸７２の半径方向の外面は第１のジャーナル軸受け７０の半径方向の内面に当接する。第２のジャーナル軸受け７４は第１のタービンセクション１６に配置され、第１のタービン筐体２６によって支持される。第２の回転軸７６は、第１のタービンロータ５６と第２のタービンロータ６６との間で伸長し、第１のタービンロータ５６及び第２のタービンロータ６６と回転する。第２の回転軸７６の半径方向の外面は第２のジャーナル軸受け７４の半径方向の内面に当接する。第１のスラスト軸受け７８は第１のタービンセクション１６に配置され、第１のタービン筐体２６によって支持され、タイロッド２０及び第２の回転軸７６がファンセクション１２に向かって軸に沿って移動するのを妨げる。第２のスラスト軸受け８０は第２のタービンセクション１８に配置され、第１のタービン筐体２６によって支持され、タイロッド２０及び第２の回転軸７６が第２のタービンセクション１８に向かって軸に沿って移動するのを妨げる。
【００１８】
エアサイクルマシン１０は、図１の矢印で示される冷却用空気流路８２を含む。冷却用空気は、第２のタービンセクション１８の中に、より詳細には第２のタービン入口６０に隣接して位置する冷却用空気入口８４で冷却用空気流路８２に進入する。冷却用空気は次いで、第２のジャーナル軸受け７４を通って流れる前に第１のスラスト軸受け７８及び第２のスラスト軸受け８０を通って進み、それらの構成部品を冷却する。流路８２は、次いで第１のジャーナル軸受け７０までタイロッド２０に沿って続き、第１のジャーナル軸受け７０で冷却用空気は、冷却用空気出口８６を出る前に第１のジャーナル軸受け７０を冷却する。冷却用空気出口８６はファンダクト３２の中に開き、ファンダクト３２は次いでファン出口３４を通ってエアサイクルマシン１０の中から冷却用空気を取り出す。冷却用空気流路８２の他の構成が、第１のジャーナル軸受け７０、第２のジャーナル軸受け７４、第１のスラスト軸受け７８、第２のスラスト軸受け８０、及び他の構成部品を冷却するためにエアサイクルマシン１０の内部に存在することがある。以下に説明されるように、エアサイクルマシン１０は冷却用空気流路８２に沿った調節装置８８及び冷却用空気流路８２を通って流れる冷却用空気の温度に応じてエアサイクルマシン１０の動作を修正するように構成された、エアサイクルマシン１０に隣接した（他の実施形態では存在しないことがある）電子コントローラ９０を含む。冷却用空気流路８２は、冷却用空気流路８２を通って流れる冷却用空気の量を変えて、より多くのまたはより少ない冷却容量を提供し、エアサイクルマシン１０の効率を高めるために他の構成部品を含むことがある。
【００１９】
図２は、ファンセクション１１２、圧縮機セクション１１４、タービンセクション１１６、タイロッド１２０、及び筐体１２２を含む１つのタービンセクションだけしか有さないエアサイクルマシン１１０（１段式エアサイクルマシン）の断面図である。タイロッド１２０は中心軸Ｚの周りを回転する。ファンセクション１１２、圧縮機セクション１１４、及びタービンセクション１１６はすべてタイロッド１２０に取り付けられる。ファンセクション１１２はファンロータ１３６及びジャーナル軸受け１７０を含む。圧縮機セクション１１４は、圧縮機入口１４０、圧縮機出口１４４、及び圧縮機ロータ１４６を含む。タービンセクション１１６は、タービン入口１５０、タービン出口１５４、及びタービンロータ１５６を含む。図２のエアサイクルマシン１１０は、エアサイクルマシン１１０が１つのタービンセクション１１６しか有さず、冷却用空気流路１８２がエアサイクルマシン１１０を通るわずかに異なる経路を有することを除き、図１のエアサイクルマシン１０と同様に機能する。
【００２０】
エアサイクルマシン１１０は、図２の矢印で示される冷却用空気流路１８２を含む。冷却用空気は、タービンセクション１１６の中にある冷却用空気入口１８４で冷却用空気流路１８２に進入する。ラムエアスクープからまたは代わりに関連付けられたガスタービンまたは他の航空機構成部品からのラムエア等、冷却用空気はタービン入口１５０から放出される、または別のソースからくることがある。冷却用空気は、次いで冷却用空気出口１８６から出る前にジャーナル軸受け１７０を冷却するために、ジャーナル軸受け１７０を通って進む。冷却用空気出口１８６はファンセクション１１２の中に位置する。冷却用空気流路１８２の他の構成は、ジャーナル軸受け１７０及び他の構成部品を冷却するためにエアサイクルマシン１１０の中に存在することがある。以下に説明されるように、エアサイクルマシン１１０は、冷却用空気流路１８２に沿った調節装置１８８及び冷却用空気流路１８２を通って流れる冷却用空気の温度に応じてエアサイクルマシン１１０の動作を修正するように構成された、エアサイクルマシン１１０に隣接する（他の実施形態では存在しないことがある）電子コントローラ１９０を含む。冷却用空気流路８２は、冷却用空気流路１８２を通って流れる冷却用空気の量を変えて、より多くのまたはより少ない冷却容量を提供し、エアサイクルマシン１１０の効率を高めるために他の構成部品を含むことがある。
【００２１】
図３Ａは、冷却用空気流路の一実施形態の概略図である。冷却用空気流路３８２は、冷却用空気入口３８４、第１のスラスト軸受け３７８、第２のスラスト軸受け３８０、第２のジャーナル軸受け３７４、第１のジャーナル軸受け３７０、受動調節装置３８８、及び冷却用空気出口３８６を含む。冷却用空気流路３８２は、１つ、２つ、または３つ以上のタービンセクションを有するエアサイクルマシンまたは内部構成部品の冷却を必要とする他のエンジンの中に組み込むことができる。
【００２２】
図１及び図２に関して簡略に説明されるように、冷却用空気は冷却用空気入口３８４を通して冷却用空気流路３８２に進入し、冷却用空気入口３８４は、冷たい高圧源に、または代わりに関連付けられたガスタービンまたは他の航空機構成部品に接続できるオリフィスである。冷却空気入口３８４は、冷却用空気が抵抗なしに（受動調節装置３８８は、冷却用空気流路３８２に進入する冷却空気の量を調節するために抵抗を提供する）冷却用空気流路３８２に容易に進入できるような大きさに作られる必要がある。冷却用空気入口３８４は、冷却用空気流路３８２に進入する冷却用空気が微粒子及び不純物を含まないことを保証するためにフィルターを有することがある、またはなんらかの他のろ過システムが、冷却用空気が冷却用空気入口３８４に到達する前に冷却用空気をろ過するために定位置にあることがある。冷却用空気入口３８４は、エアサイクルマシンの周りのさまざまな位置及び場所に置くことができるが、冷却用空気流路３８２に沿って第１のスラスト軸受け３７８及び第２のスラスト軸受け３８０に冷却用空気を案内するように構成される必要がある。
【００２３】
冷却用空気入口３８４の下流にあるのは、当技術分野で既知であり、タイロッドまたは別の軸を軸に沿った移動から妨げる空気軸受けであることがある、第１のスラスト軸受け３７８及び第２のスラスト軸受け３８０である。エアサイクルマシンの動作中、第１のスラスト軸受け３７８及び第２のスラスト軸受け３８０は摩擦による昇温を経験することがある。摩擦は、フォイル等の第１のスラスト軸受け３７８及び／または第２のスラスト軸受け３８０の構成部品に損傷を受けさせることがある。第１のスラスト軸受け３７８及び／または第２のスラスト軸受け３８０に対する損傷は、エアサイクルマシンの効率を低減する、またはエアサイクルマシンを故障させ、動作を休止させることがある。したがって、冷却用空気流路３８２を通って流れる冷却用空気が第１のスラスト軸受け３７８及び第２のスラスト軸受け３８０を適切な温度で保つことが重要である。
【００２４】
第１のスラスト軸受け３７８及び第２のスラスト軸受け３８０から下流にあるのは、当技術分野で既知であり、タイロッドまたは別の軸を半径方向に支持する空気軸受けであることがある、連続する第２のジャーナル軸受け３７４及び第１のジャーナル軸受け３７０である。第１のスラスト軸受け３７８及び第２のスラスト軸受け３８０と同様に、第１のジャーナル軸受け３７０及び第２のジャーナル軸受け３７４は、それぞれタイロッドまたは別の軸と、第１のジャーナル軸受け３７０及び第２のジャーナル軸受け３７４の構成部品との間の摩擦に起因する昇温を動作中に経験することがある。この摩擦は損傷を引き起こすことがあり、このことがエアサイクルマシンの効率を低減し、エアサイクルマシンを故障させ、動作を休止させることがある。第１のジャーナル軸受け３７０及び第２のジャーナル軸受け３７４を適切な温度で保つために、冷却空気は軸受けを通って、及び軸受けの構成部品の周りで流れる。エアサイクルマシンはいくつかの構成を有することがあるが、図３Ａは、冷却用空気が初めに第２のジャーナル軸受け３７４、次いで第１のジャーナル軸受け３７０を通って流れる構成を示す。冷却用空気流路３８２を通って流れる（及び軸受けを通る）冷却用空気の量を増加させると、軸受けの支持力が増し、エアサイクルマシンが高められたレベルで動作できるようになる。
【００２５】
受動調節装置３８８は、エアサイクルマシン内の軸受けから下流に、冷却用空気出口３８６に隣接してあることがある。受動調節装置３８８は、冷却用空気流路３８２を通って流れる（第１のスラスト軸受け３７８、第２のスラスト軸受け３８０、第２のジャーナル軸受け３７４、及び第１のスラスト軸受け３７０に隣接して流れる）冷却用空気の量を変えるために、冷却用空気流路３８２の断面積を調節する。受動調節装置３８８は、冷却用空気流路３８２に沿って絞り部を作り出すために冷却用空気流路３８２の断面積を制御している。受動調節装置３８８による冷却用空気流路３８２の断面積の増加は、より多くの冷却用空気が冷却用空気流路３８２を通って流れ、それによりエアサイクルマシンの容量を高め、軸受けの温度を低下させることができるようにする。逆に、（より制限的な絞り部を作り出す）受動調節装置３８８による冷却用空気流路３８２の断面積の減少は、冷却用空気流路３８２を通って流れることができる冷却用空気の量を低減し、それによりエアサイクルマシンの容量を低減するが、効率を高める。受動調節装置３８８は、１つの熱依存性スナップディスク、一続きに積み重ねられた複数の熱依存性スナップディスク、ワックス熱アクチュエータ、または能動的な入力なしに出口断面積を調節する別の構成部品を含んだ、いくつかの構成を有することがある。１つの熱依存性スナップディスク、一続きに積み重ねられた複数の熱依存性スナップディスク、及びワックス熱アクチュエータは、開示されている実施形態で冷却用空気流路３８２の断面積を調節するためではないが、他のシステムで使用するために当業者に周知である。これらのそれぞれは以下に詳細に説明されるが、当業者によって知られるだろう。
【００２６】
受動調節装置３８８は、受動調節装置３８８によって作り出された絞り部の後の冷却用空気流路３８２に沿って生じる冷却用空気入口３８４での大きな圧力低下を回避するために冷却用空気入口３８４の近くではなく、好ましくは冷却用空気出口３８６近くに位置することがある。受動調節装置３８８が冷却用空気入口３８４に位置すると、圧力低下は冷却用空気入口３８４で（つまり、冷却用空気流路３８２の始まりで）発生し、それにより冷却用空気流路３８２の冷却容量に影響を及ぼすだろう。冷却用空気は、冷却用空気が軸受けを冷却するために使用された後に温度を上昇させるため、受動調節装置３８８は、受動調節装置３８８が軸受けよって生じる冷却用空気の温度の上昇に応えて冷却用空気流路３８２の断面積を調節するように、好ましくは軸受けから下流に位置する必要がある。
【００２７】
熱依存性スナップディスクは、（冷却用空気の温度が特定の温度より低いときに）冷却用空気流路３８２の断面積の一部を遮る場所と、（冷却用空気の温度が特定の温度より高いときに）冷却用空気流路３８２の断面積のいずれの部分も遮らない場所との間で「パチッと嵌る」だろう。熱依存性スナップディスクは、軸受けの支持力を増加させ、軸受けに対する損傷を防ぐために、または冷却用空気流量を減少させ、エアサイクルマシンの効率を高めるために、冷却用空気流路３８２を通って流れる冷却用空気の上昇した温度、または低下した温度に応えて、必要時に冷却用空気流量の段階的増加または段階的減少を提供するだろう。熱依存性スナップディスクは、冷却用空気流量の増加または冷却用空気流量の減少が望まれる冷却用空気の温度に対応する所望される温度で「パチッと嵌る」ために選ばれた金属を有するバイメタルスナップディスクであることがある。
【００２８】
一続きで積み重ねられた複数の熱依存性スナップディスクは、２つの場所の間で「パチッと嵌る」ことはないだろうが、むしろ（冷却用空気の温度が第１の特定の温度より低いときに）冷却用空気流路３８２の断面積の一部を遮る場所と、（冷却用空気の温度が第２の、異なる特定の温度より高いときに）冷却用空気流路３８２の断面積のいずれの部分も遮らない場所との間で徐々に変形するだろう。複数の熱依存性スナップディスクは互いと接触するまたは互いに隣接するだろうバイメタルスナップディスクであることがあり、隣接するスナップディスクは、より高温で比例的に偏向し、熱依存性スナップディスクの積み重ね全体を、冷却用空気の温度が変化するにつれ２つの場所の間でゆっくりと変形させるように構成される。一続きで積み重ねられた複数の熱依存性スナップディスクは、軸受けの支持力を増加させるために、または冷却用空気流量を減少させてエアサイクルマシンの効率を高めるために、冷却用空気の上昇した温度または低下した温度に応えて、必要時に、冷却用空気流路３８２を通る冷却用空気流量の線形増加／線形減少を提供するだろう。一続きで積み重ねられた複数の熱依存性スナップディスクは、所望されるように冷却用空気流量を増加させるため、または冷却用空気流量を減少させるために変形するように構成できる。
【００２９】
ワックス熱アクチュエータは、ワックスが融解するときに、（冷却用空気の温度が第１の特定の温度より高いとき）ワックス熱アクチュエータが冷却用空気流路３８２の断面積のいずれの部分も遮らず、ワックスが固形であるとき、（冷却用空気の温度が第２の、異なる特定の温度より低いとき）ワックス熱アクチュエータが冷却用空気流路３８２の断面積の一部を遮るように融解し、凝固するように構成できる。ワックス熱アクチュエータは、ワックスが冷却用空気流路３８２を通って流れる冷却用空気の温度に応じてゆっくりと融解するまたは凝固するため、ワックス熱アクチュエータが冷却用空気流量の線形増加／線形減少を提供するように構成できる。ワックス熱アクチュエータは、軸受けの支持力を増加させるために（ワックスを融解させるだろう）昇温に応えて、または冷却用空気流量を減少させてエアサイクルマシンの効率を高めるために（ワックスが凝固できるようにするだろう）温度の低下に応えて、必要時、冷却用空気流量を増加または減少させるだろう。
【００３０】
受動調節装置３８８から下流にあるのは、冷却用空気が冷却用空気流路３８２を出て環境の中に入ることができるようにする冷却用空気出口３８６である。冷却用空気出口３８６は、さまざまな構成及び場所であることがあるが、冷却用空気が、受動調節装置３８８によって提供される抵抗に加え、いずれの抵抗もなく冷却用空気流路３８２を出ることができるように構成される必要がある。
【００３１】
上述されるように、受動調節措置３８８は、受動調節装置３８８に冷却用空気流路３８２を通って流れる冷却用空気の量を増加または減少させるように命令するための電気入力またはいずれの他の入力も必要としない。受動調節装置３８８と関連付けられた電気及び計算の必要がないことは、受動調節装置３８８に電気及び／またはワイヤを通すことが困難であるとき等、多くの状況で所望されることがある。受動調節装置３８８は、受動調節装置３８８が位置する冷却用空気流路３８２に沿った点で、好ましくは冷却用空気出口３８６近くでの冷却用空気の温度に応じて、冷却用空気流路３８２を通って流れる冷却用空気の量を変える。受動調節装置３８８は、１つの熱依存性スナップディスクであるのか、一続きに積み重ねられた複数の熱依存性スナップディスクであるのか、ワックス熱アクチュエータであるのか、または別の受動装置であるのかに関わりなく、軸受けを冷却するために必要な量だけが提供されて、エアサイクルマシンの効率を改善し、軸受けに対する損傷を防ぐように、冷却用空気流路３８２を通って流れる冷却用空気の量を変える。冷却用流路３８２は、異なる場所の冷却用空気入口３８４、任意の数及びタイプの軸受け、並びに異なる場所の冷却用空気出口３８６を含むいくつかの他の構成を有することがある。
【００３２】
図３Ｂは冷却用空気流路の別の実施形態の概略図である。冷却空気用流路４８２は、冷却用空気入口４８４、スラスト軸受け４７８、ジャーナル軸受け４７４、（アクチュエータ４９０、温度センサ４９２、及び電子コントローラ４９４を含む）能動調節装置４８８、並びに冷却用空気出口４８６を含む。冷却用空気流路４８２は、図３Ａの冷却用空気流路３８２に機能及び目的で類似しているが、軸受けの数、及び冷却用空気流路４８２を通って流れる冷却用空気の量を能動的に変えるための能動調節装置４８８の使用において相違点を有する。冷却用空気流路４８２は、１つ、２つ、または３つ以上のタービンセクションを有するエアサイクルマシンまたは内部構成部品の冷却を必要とする他のエンジンの中に組み込むことができる。
【００３３】
冷却用空気入口４８４、スラスト軸受け４７８、及びジャーナル軸受け４７４は、冷却用空気流路３８２内のそれらの構成部品に類似している。ただし、冷却用空気流路４８２はスラスト軸受け４７８及びジャーナル軸受け４７４をそれぞれ１つだけ含む。さらに、図３Ｂは、スラスト軸受け４７８がジャーナル軸受け４７４から上流にある、スラスト軸受け４７８及びジャーナル軸受け４７４を１つだけ示すが、他の構成は任意の向き及び／または順序で任意の数の軸受けを含むことがある。冷却用空気は冷却用空気入口４８４を通して冷却用空気流路４８２に進入し、スラスト軸受け４７８及びジャーナル軸受け４７４に流れてスラスト軸受け４７８及びジャーナル軸受け４７４を冷却する。
【００３４】
スラスト軸受け４７８及びジャーナル軸受け４７４から下流にあるのは、アクチュエータ４９０、温度センサ４９２、及び電子コントローラ４９４を含み、冷却空気出口４８６に隣接することがある、能動調節装置４８８である。能動調節装置４８８は、（図３Ａの冷却用空気流路３８２に関して説明された理由のため）温度データを測定し、冷却用空気流路４８２の断面積を調節して冷却用空気流路４８２を通って流れる冷却用空気の量を増加または減少させる能動システムである。能動調節装置４８８は、温度センサ４９２が、冷却用空気流路４８２を通って流れる冷却用空気の温度を能動的に測定し、その温度データを電子コントローラ４９４に伝達し、電子コントローラ４９４がアクチュエータ４９０に温度データに応じて冷却用空気流路４８２の断面積を増加または減少させるように命令するため、（受動調節装置３８８とは対照的に）能動的である。
【００３５】
トルクモータ、モータ及びピストン、または特殊なもしくは汎用のアクチュエータ及びプラグ等、アクチュエータ４９０は、電子コントローラ４９４から命令を受け取り、冷却用空気流路４８２の断面積を増加または減少させることができる任意の装置であることがある。
【００３６】
温度センサ４９２は、冷却用空気の温度を測定し、その温度データを電子コントローラ４９４に伝達することができる任意のセンサである。温度センサ４９２は冷却用空気流路４８２に沿ったどこかに位置することがあるが、冷却用空気が軸受けを冷却するために使用された後に冷却用空気温度の正確な示度を得るためにジャーナル軸受け４７４から下流に位置する必要がある。温度センサ４９２は相対的に高温を測定できる必要があり、好ましくは抵抗温度検出器である。
【００３７】
能動調節装置４８８の電子コントローラ４９４は、温度センサ４９２から温度データを受け取り、アクチュエータ４９０に冷却用空気流路４８２の断面積を増加または減少させるように命令する。電子コントローラ４９４は、アクチュエータ４９０及び温度センサ４９２の近く（エアサイクルマシンの近く）に局所的に位置するスタンドアロンコンピュータプロセッサもしくは他の電子構成部品であることがある。または電子コントローラ４９４がエアサイクルマシンから離れる（つまり、アクチュエータ４９０及び温度センサ４９２から離れる）ようにエンジン制御装置もしくは他のマスタコンピュータシステムの近くにもしくは内部に含まれることがある。電子コントローラ４９４は、温度センサ４９２によって電子コントローラ４９４に提供される冷却用空気の温度データに応じて、冷却用空気流路４８２の断面積を増加させる必要があるのか、それとも減少させる必要があるのか／いつ冷却用空気流路４８２の断面積を増加または減少させる必要があるのかを判断する論理回路を含む必要がある。さらに、電子コントローラ４９４は、エンジン健全性監視及び障害診断等、エアサイクルマシンの性能分析で使用するために、温度センサ４９２によって電子コントローラ４９４に提供される温度データを記録し、記憶することができる。温度データは、冷却用空気流路４８２の中の軸受けが、エアサイクルマシンの効率及び保守がいつ必要とされるのかを正確に判断できるようになるために、冷却用空気流路４８２の内部の軸受けが劣化したか、それとも継時的に劣化しているのかを判断する上で役立つことがある。
【００３８】
上述されたように、能動調節装置４８８は冷却用空気流路４８２を通って流れる冷却用空気の温度を能動的に測定し、冷却用空気流路４８２の断面積を調節することによって冷却用空気流路４８２を通って流れる冷却用空気の量を増加または減少させるためにそのデータを活用する。能動システムは、温度データのより正確な測定が効率の改善、及びさらにはエアサイクルマシンの性能分析に所望されることがあるため有利である場合がある。電子コントローラ４９４は温度センサ４９２から温度データを受け取り、温度データに応じて、アクチュエータ４９０に（次に、スラスト軸受け４７８及びジャーナル軸受け４７４を冷却するために流れる冷却用空気の量を増加または減少させる）冷却用空気流路４８２の断面積を増加または減少させるように命令する。冷却用流路４８２は異なる場所にある冷却用空気入口４８４、任意の数及びタイプの軸受け、並びに異なる場所の冷却用空気出口４８６を含むいくつかの他の構成を有することがある。
【００３９】
図３Ａの冷却用空気流路３８２内の受動調節装置３８８、及び図３Ｂの冷却用空気流路４８２内の能動調節装置４８８は、単にエアサイクルマシンだけではなくエンジン構成部品も冷却するために冷却用空気を必要とするどのようなタイプのエンジンでも利用できる。
考えられる実施形態の説明
以下は、本発明の考えられる実施形態の包括的な説明である。
【００４０】
エアサイクルマシンを通る冷却用空気流路は、入口、入口から下流で、入口と流体的に連通する少なくとも１つの軸受け、少なくとも１つの軸受けから下流で、少なくとも１つの軸受けと流体的に連通する出口、並びに少なくとも１つの軸受けから下流で、少なくとも１つの軸受け及び出口と流体的に連通する調節装置を含み、調節装置は流路の断面積を調節することによって流路を通る冷却用空気の流量を変えるように構成される。
【００４１】
任意選択で、上述の段落の冷却用空気流路は、さらに及び／または代わりに以下の特徴、構成、及び／または追加の構成部品の内のいずれか１つまたは複数を含むことがある。
【００４２】
調節装置は温度感知スナップディスクである。
【００４３】
調節装置はワックス熱アクチュエータである。
【００４４】
調節装置は一続きに積み重ねられた複数の温度感知スナップディスクである。
【００４５】
複数の温度感知スナップディスクは互いに接触するバイメタルスナップディスクである。
【００４６】
流路に沿った点での温度センサ及び温度センサデータを受け取るために温度センサに電気的に接続された電子コントローラ。
【００４７】
調節装置は電子コントローラと電気的に接続し、電子コントローラによって指示されるように流路の断面積を調節するように構成されたアクチュエータである。
【００４８】
アクチュエータはトルクモータである。
【００４９】
電子コントローラは、エアサイクルマシンの性能分析で使用するために温度データを記録し、記憶することができる。
【００５０】
少なくとも１つの軸受けはスラスト軸受け及びジャーナル軸受けを含む。
【００５１】
エアサイクルマシン内の少なくとも１つの軸受けを冷却する方法は、エアサイクルマシン内の冷却用空気流路の中に冷却用空気を案内すること、冷却用空気を少なくとも１つの軸受けに隣接して導くこと、出口を通して冷却用流路から冷却用空気を放出すること、及び出口に隣接する点で冷却用空気流路の断面積を調節することによって冷却用空気の温度に応じて冷却用空気流路を通って流れる冷却用空気の量を制御することを含む。
【００５２】
任意選択で、上述の段落の方法は、さらに及び／または代わりに以下の特徴、構成、ステップ、及び／または追加の構成部品のいずれか１つまたは複数を含むことがある。
【００５３】
冷却用空気流路を通って流れる冷却用空気の量を制御するステップは、温度感知スナップディスクによって冷却用空気流路の断面積を調節することを含む。
【００５４】
温度センサによって冷却用空気の温度を測定すること、及び温度の測定値に応じてアクチュエータによって冷却用空気流路の断面積を調節すること。
【００５５】
温度センサによって冷却用空気の温度を測定すること、及びエアサイクルマシンの性能分析で使用するために電子コントローラによって温度の測定値を記録し、記憶すること。
【００５６】
冷却用空気の温度が所望される温度より高いときに冷却用空気流路を通って流れる冷却用空気の量を増加させること、及び冷却用空気の温度が所望される温度より低いときに冷却用空気流路を通って流れる冷却用空気の量を減少させること。
【００５７】
エンジン用の冷却用空気流路は、入口、入口から下流の少なくとも１つの軸受け、少なくとも１つの軸受けから下流の出口、及び出口に隣接する調節装置を含み、調節装置は流路の断面積を調節することによって流路を通る冷却用空気の流量を変えるように構成される。
【００５８】
任意選択で、上述の段落の冷却用空気流路は、さらに及び／または代わりに、以下の特徴、構成、及び／または追加の構成部品のいずれか１つまたは複数を含むことがある。
【００５９】
調節装置は温度感知スナップディスクである。
【００６０】
調節装置は、一続きで積み重ねられた複数の温度感知スナップディスクである。
【００６１】
流路を通って流れる冷却用空気の温度を測定するための温度センサ、及び温度センサデータを受け取るために温度センサに電気的に接続された電子コントローラ。調節装置は、電子コントローラに電気的に接続され、電子コントローラによって指示されるように流路の断面積を調節するように構成されるアクチュエータである。
【００６２】
アクチュエータはトルクモータである。
【００６３】
「実質的に」、「本質的に」、「概して」、「ほぼ」等の本明細書で使用されるあらゆる相対語または程度の用語は、本明細書に明示的に記載されるあらゆる適用可能な定義または制限に従って、及び本明細書に明示的に記載されるあらゆる適用可能な定義または制限を条件に解釈されるべきである。すべての例で、本明細書で使用されるあらゆる相対語または程度の用語は、通常の製造公差の変形形態、付随的な位置合わせの変形形態、熱、回転、または振動の操作条件により誘発される位置合わせもしくは形状の変形形態等を包含するために等、あらゆる関連性のある開示された実施形態、及び本開示の全体を鑑みて当業者によって理解されるだろう係る範囲または変形形態を広範に包含すると解釈されるべきである。
【００６４】
本発明は例示的な実施形態（複数の場合がある）に関して説明されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、多様な変更が加えられ、同等物がその要素の代わりにされ得ることが当業者によって理解される。さらに、本発明の本来の範囲から逸脱することなく、本発明の教示に対して特定の状況または材料を適応するために多くの修正がなされ得る。したがって、本発明が開示される特定の実施形態（複数の場合がある）に制限されるのではなく、本発明が添付の特許請求の範囲の範囲内に入るすべての実施形態を含むことが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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