(57)【要約】  【課題】航空機用空気調和装置に用いられる膨張タービンにおいて、膨張タービン出口やタービン翼への氷の堆積を防止する。  【解決手段】  本考案の航空機用空気調和装置は、タービンシュラウド外周に設けた複数の入口からタービンシュラウド内に設けた空洞へと防氷空気を供給し、複数の出口から防氷空気を排出するようにした。さらに、タービンシュラウド内の空洞へ供給された空気を低温流路へ合流するように排出するのではなく、タービンノズルの内側からタービン翼に向って供給するようにした。【選択図】図１
0003176326.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
航空機用空気調和装置に用いられる膨張タービンであって、
タービントーラスの外周に複数の防氷空気の入口と、
前記入口と連通してタービントーラス内を一周する空洞と、
前記空洞と連通する複数の防氷空気の出口を設けたことを特徴とする膨張タービン。
【請求項２】
前記防氷空気の入口と、前記防氷空気の出口は交互に等間隔に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の膨張タービン。
【請求項３】
前記防氷空気の出口は、排出される防氷空気がタービン翼に供給されるようタービンノズルの内側に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の膨張タービン。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、固定翼機および回転翼機を含む航空機用空気調和装置に用いられる膨張タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機用空気調和装置として、機内（コックピットやキャビン等）の冷房、暖房、換気等を行うために、エンジンの圧縮機からの高温・高圧になった空気の一部（「冷却用空気」という）を利用するものがある。図５は、航空機用空気調和装置の一例を示す図である。
まず、エンジン１０１から導かれる高温・高圧の冷却用空気が、第一熱交換器１０２の高温流路内に導入される。一方、低温のラムエアＲが、第一熱交換器１０２の低温流路内に導入される。これにより、第一熱交換器１０２にて冷却用空気とラムエアＲとの間で熱交換が行われ、冷却用空気の温度を下げる。
【０００３】
第一熱交換器１０２の高温流路から排出された冷却用空気は、遠心型コンプレッサ（圧縮手段）１０４により圧縮されることで、高温・高圧になった後、第二熱交換器１０５の高温流路内に導入される。第二熱交換器１０５にて冷却用空気とラムエアＲとの間で熱交換が再び行われ、冷却用空気の温度を下げる。
【０００４】
第二熱交換器１０５の高温流路から排出された冷却用空気は、膨張タービン１０９により膨張されることで、低温・低圧になる。膨張タービン１０９を出た低温空気は水分離器１０８により水分が分離された後、コックピット及びキャビンに導かれるようになっている。
【０００５】
ところで、膨張タービン１０９の出口において低温空気は氷点下となるため、大気の湿度が高い場合は膨張タービン１０９の出口以降の流路において氷が堆積しやすい。タービン出口において氷が堆積すると、堆積した氷がタービン翼と接触したり、接触したタービン翼が回転軸方向に押されたり、タービンの回転を支持するエアベアリング等の損傷を引き起こしたりする場合がある。また、この氷はタービン翼表面においても発生し、氷の生成・剥離を繰り返すことによりタービン翼を含めた回転体のアンバランスを引き起こし、同様の問題を引き起こす。また、タービン１０９の出口以降の流路に氷が堆積すると、流路の抵抗が増加し、空気調和装置としての効率が低下してしまう。
【０００６】
このような氷の堆積による問題を解決するために、エンジン１０１からの高温の抽気を防氷空気として膨張タービン１０９の出口にバイパスするバイパス流路１１０を設け、氷が堆積するとバルブ１１１を開けて膨張タービン１０９からの低温空気と防氷空気とを混合することにより、堆積した氷を溶かすことが従来から行われている。
図６は、防氷空気をタービントーラス１１３内に供給し、膨張タービン出口の空気が接するタービントーラス表面温度を上げ、堆積した氷を溶かすよう構成したものである。図７は、図６における膨張タービン１０９の周辺について詳細に示した断面図である。防氷空気はバイパス流路を通りタービントーラス１１３内の空洞１１４に供給される。図７のＢ-Ｂ矢視図を図８に示す。空洞１１４はタービントーラス１１３を一周するように設けられており、バイパス流路１１０から供給された防氷空気は入口から１８０度の箇所に設けられた出口から排出流路１１２へと排出されて低温空気流路１１５へと合流する。
また、図９に示すように、バイパス流路１１０を低温空気流路１１５に直接接続し、防氷空気を低温空気流路１１５に直接供給するものも知られている。
このようにエンジンからの防氷空気をバイパスすることにより、堆積した氷を溶かす機構を設けた航空機用空気調和装置として、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３２１６９７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図６−８に示す従来技術では、タービントーラス１１３の外周上に設けた１箇所の入口から防氷空気を供給し、入口から１８０度の箇所に設けられた出口から排出流路１１２に排出することになるため、排出位置付近では防氷空気の温度が低下してしまい、防氷効果が低下してしまう。また、図９に示す従来技術では、タービントーラス１１３より下流しか防氷効果を得ることができない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本考案の航空機用空気調和装置は、タービンシュラウド外周に設けた複数の入口からタービンシュラウド内に設けた空洞へと防氷空気を供給し、複数の出口から防氷空気を排出するようにした。
さらに、タービンシュラウド内の空洞へ供給された空気を低温流路へ合流するように排出するのではなく、タービンノズルの内側からタービン翼に向って供給するようにした。
【考案の効果】
【００１１】
本考案の航空機用空気調和装置によれば、タービンシュラウド外周の複数個所からタービンシュラウド内に設けた空洞へと防氷空気を供給するようにしたので、タービンシュラウドの円周方向に万遍なく防氷空気が流れ、膨張タービンの出口の一部に氷が堆積するのを防止することができる。
また、タービンシュラウド内の空洞へ供給された空気をタービンノズルとタービン翼の間に供給するようにしたので、タービン翼表面への氷の生成を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本考案の実施形態における膨張タービンの断面図である。
【図２】本考案の実施形態における膨張タービン周辺の図である。
【図３】図２のＡ-Ａ矢視図（断面図）である。
【図４】本考案の別の実施形態を示す図である。
【図５】従来の航空機用空気調和装置の構成を説明する図である。
【図６】従来の航空機用空気調和装置の構成を説明する図である。
【図７】従来の航空機用空気調和装置における膨張タービン周辺の図である。
【図８】図７のＢ-Ｂ矢視図（断面図）である。
【図９】従来の航空機用空気調和装置における膨張タービン周辺の図である。
【考案を実施するための形態】
【００１３】
〔第１実施例〕
以下、本考案の第１実施例を、図面を参照して説明する。
第１実施例の航空機用空気調和装置のシステム構成は図６の構成と同じである。図１は、本考案の第１実施例にかかる膨張タービンの断面を図７のＢ−Ｂ矢視図（図８）と同様に示したものである。防氷空気はバイパス流路１１０を通り、タービントーラス１１３内の空洞１１４に供給される。タービントーラス１１３には２箇所のバイパス流路１１０の入口1が１８０度の対向する位置に設けられており、膨張タービン１０９の手前で２つに分岐したバイパス流路１１０が接続されている。また、入口１から９０度回転した箇所には２箇所の出口2が設けられており、この出口２に接続された排出流路１１２から防氷空気が排出されるよう構成されている。
【００１４】
２箇所の入口１から供給された防氷空気は、空洞１１４へと導かれた後、左右に分かれて空洞１１４の内部を進み、２箇所の出口２から排出流路１１２へと排出される。排出流路１１２へと排出された防氷空気は、低温空気流路１１５へと合流される。
【００１５】
本考案は、タービントーラス１１３に防氷空気の２箇所の入口１と２箇所の出口２を交互に設けたので、従来技術の入口が１箇所で、その１８０度の箇所に出口があるものに比べて排出位置までの距離が短くなり、排出位置付近での防氷空気の温度低下が少なくなり、防氷効果が低下するのを低減できる。また、入口１と出口２を９０度の間隔で均等に配置しているので、防氷空気が空洞１１４の内部をまんべんなく流れるため、タービントーラス１１３の全周にわたって防氷効果を発揮することができる。
なお、本実施例においては、２箇所の入口１と２箇所の出口２を設けた例を示したが、入口と出口の数をさらに増やすことを妨げない。
【００１６】
〔第２実施例〕
以下、本考案の第２実施例を、図面を参照して説明する。
タービントーラス１１３の外周に２箇所のバイパス流路１１０の入口１が１８０度の対向する位置に設けられている点は第１実施例と同じである。第１実施例においては、出口２から排出された防氷空気は排出流路１１２を通り低温空気流路１１５に合流していたが、第２実施例では、防氷空気がタービンノズル４の内側に設けた出口３からタービン翼５に向けて排出される点で第１実施例と異なる。
【００１７】
第２実施例においては、図２のように出口３はタービンノズル４の内側に設けられ、出口３から排出した防氷空気がタービン翼５に向けて排出するよう構成されている。図２のＡ−Ａ矢視図を図３に示す。出口３は９０度間隔で均等に４箇所設けられている。
このように出口３から排出される防氷空気をタービン翼に向けて供給することにより、タービン翼５の表面で生じる氷の生成を抑えることができるので、タービン翼５の表面への氷の生成、剥離の繰り返しによるタービン翼を含めた回転体がアンバランスとなることを防止することができる。
【００１８】
図３の実施例においては、出口３をタービン翼５の上流側に向けるように構成している。このように構成することにより、タービン翼５の表面全体にわたって氷の生成を抑えることができる。
出口３は、図４のように空洞１１４から水平に延びるように構成してもよい。このように構成すれば、タービン翼の上流側への防氷空気の供給はできなくなるが、加工が容易であったり、タービントーラス１１３の強度を確保できるとのメリットがある。
また、図３に実施例においては、出口３が４箇所設けられたものを示したが、出口３が複数であればよく、４つに限るものではない。
【符号の説明】
【００１９】
１…入口
２…出口
３…出口
４…タービンノズル
５…タービン翼
１０９…膨張タービン
１１０…バイパス流路
１１２…排出流路
１１３…タービントーラス
１１４…空洞
【図１】
0003176326.tif 000003
【図２】
0003176326.tif 000004
【図３】
0003176326.tif 000005
【図４】
0003176326.tif 000006
【図５】
0003176326.tif 000007
【図６】
0003176326.tif 000008
【図７】
0003176326.tif 000009
【図８】
0003176326.tif 000010
【図９】
0003176326.tif 000011