(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン抽気からダストを分離し、一部のエンジン抽気とともに排出するダストセパレータを具備し、そのダストセパレータを通過させることでダストを除去したエンジン抽気を空調用に取り込むよう構成した航空機用空調システムにおいて、ダストとともに排出された前記一部のエンジン抽気を通過させる配管にダストを捕捉するフィルタを設け、そのフィルタを通過させた後の前記一部のエンジン抽気を、前記ダストセパレータを通過したエンジン抽気に合流させるよう構成したことを特徴とする航空機用空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機用の空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の航空機用空調システムは、図４に示すように、コンプレッサ１０１により圧縮したエンジン１０２からのエンジン抽気を、熱交換器１０３におけるラム空気との熱交換により冷却し、その冷却した抽気をリヒータ１０５における熱交換によりさらに冷却した後に、コンデンサ１０６における低温空気との熱交換により冷却することで、その抽気中の水分を露点以下に冷却し、その水分をウォータセパレータ１０７において遠心力を利用して分離している。その水分を分離された抽気を、リヒータ１０５における水分分離前の抽気の冷却に用いた後に、膨張タービン１０８において膨張させることで低温空気とする。この低温空気をコンデンサ１０６における抽気の冷却に用いた後に航空機のキャビンに送り出している。なお、抽気が膨張して膨張タービン１０８を回転させることで、回転軸Ｓを介してコンプレッサ１０１の駆動力としても作用している。なお、その膨張タービン１０８とコンデンサ１０６との間にバルブ１０９を介して高温のエンジン抽気を導入可能とすることで、コンデンサ１０６の抽気流路での水分の氷結を防止している。
【０００３】
そして、このような航空機用空調システムに取り込むエンジン１０２からのエンジン抽気にダストが含まれていると、ダストにより、熱交換器１０３の圧力損失が増加したり、タービン１０８のノズルの侵食が促進するなどして、空調システムの性能や構成部品に悪影響を及ぼす。
【０００４】
そこで、航空機用空調システムにエンジン抽気を取り込む際、（１）フィルタを通過させ、ダストを除去してからエンジン抽気を取り込んだり、（２）遠心力によりダストを分離して除去する後述のダストセパレータを通過させ、ダストを除去してから取り込むことで、上記したような空調システムへの悪影響を低減している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記（１）のように、フィルタを通過させてエンジン抽気を取り込む場合、フィルタで圧力損失が発生し、エンジン抽気の圧力が低下するので、コンプレッサ１０１を通過した後でも、所定の圧縮空気が得られない。それによって、所定の冷房能力が得られなくなる。また、上記（２）の場合、後述するように、遠心力で分離したダストを、取り込まれるべきエンジン抽気の一部を利用して、外部へ排出するので、結果的に空調システムへ取り込まれるエンジン抽気の量が減り、空調システムの冷却能力を低下させる。
【０００６】
そこで、本発明では、圧力損失を引き起こしたり空調システムへ取り込まれるエンジン抽気の量が減ることを抑制し、かつ、エンジン抽気からダストを除去できる航空機用空調システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１発明の航空機用空調システムは、空調用にエンジン抽気を取り込む際、ダストセパレータによって、エンジン抽気からダストを分離して除去し、さらに、ダストセパレータで除去されたダストを一部のエンジン抽気とともに排出し、ダストを捕捉するフィルタを通過させた後、その一部のエンジン抽気をダストセパレータを通過してきたエンジン抽気に合流させることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、第１発明の実施例の航空機用空調システムを示す。なお、空調システム本体については、図４で示した従来の航空機用空調システムと同様であり、その説明については省略する。
【００１０】
図１において、エンジン抽気からダストを除去するダストセパレータ１１が設けられ、ダストセパレータ１１を通過したエンジン抽気は、流量制御バルブ１２を介して空調システム本体に取り込まれるように構成されている。
【００１１】
ダストセパレータ１１は、遠心力を利用してダストをエンジン抽気の一部とともに除去するものであって、図２に示すように、円筒状のボディ５１内部に、スクリュー状の旋回板５２が固設され、ボディ５１内部を通過するエンジン抽気が旋回板５２によって渦流となり、その渦流による遠心力によってダストをボディ５１の内周壁側へ押しやり、そのダストを一部のエンジン抽気とともに、ダストを含むエンジン抽気（Scavenge Air、以下、ＳＡという）として排出するものであり、一方、ダストを含まないエンジン抽気Ｆは、ボディ５１に挿入されたアウトレットチューブ５３を通過して排出される。このようなダストを含むエンジン抽気ＳＡは、ボディ５１とアウトレットチューブ５３との間に形成された隙間５４から排出される。なお、ダストセパレータ１１に取り込まれるエンジン抽気のうち、約５％がダストを含むエンジン抽気ＳＡとして隙間５４を通過して排出され、残りの約９５％がダストを含まないエンジン抽気Ｆとして、アウトレットチューブ５３を通過して排出される。また、隙間５４の大きさを変えることで、隙間５４を通過するエンジン抽気の量を変更することも可能である。
【００１２】
また、図１に示すように、ダストセパレータ１１から排出されるダストを含むエンジン抽気ＳＡは、配管１５を通過中に、配管１５に設けられたダストを捕捉するフィルタ１３を通過することでダストが除去された後、ダストセパレータ１１のアウトレットチューブ５３を通過し、配管１６を通過してきたダストを含まないエンジン抽気Ｆと合流するよう構成される。
【００１３】
さらに、フィルタ１３の入口側と出口側との差圧を検出する差圧センサ１４を配管１５に設け、ダストによるフィルタの目詰まりに起因する圧力損失を検出することで、空調システムに悪影響を与える圧力損失に達したことを検知して、フィルタ１３の点検等を行なうことが可能である。なお、フィルタ１３を定期的に点検することで、このような差圧センサ１４を省くことも可能である。
【００１４】
次に、本実施例である図１の航空機用空調システムについて、図２を用いてその動作を説明する。エンジンから空調用に抽気されたエンジン抽気が、ダストセパレータ１１に取り込まれると、ボディ５１内部に固設されたスクリュー状の旋回板５２によって渦流が発生する。
【００１５】
そのエンジン抽気にはダストが含まれており、そのダストは、旋回板５２によって発生する渦流による遠心力でボディ５１の内周壁側へ押しやられ、ダストセパレータ１１に取り込まれた全エンジン抽気の約５％を占める一部のエンジン抽気とともに、ダストを含むエンジン抽気ＳＡとなって、ボディ５１とアウトレットチューブ５３との間に形成された隙間５４から排出される。一方、ダストを除去されたエンジン抽気は、アウトレットチューブ５３を通過して、ダストを含まないエンジン抽気Ｆとして排出される。
【００１６】
ダストセパレータ１１から排出されたダストを含むエンジン抽気ＳＡは、配管１５を通過し、フィルタ１３を通過する際、ダストを捕捉され、フィルタ１３通過後は、ダストを含まないエンジン抽気となり、ダストセパレータ１１を通過し、配管１６を通過してきたダストを含まないエンジン抽気Ｆと合流させられ、その後、空調システム本体に取り込まれる。
【００１７】
したがって、全エンジン抽気の約５％という少量のエンジン抽気にダストを集め、フィルタ１３を通過させてダストを捕捉するので、そのフィルタ１３における圧力損失は、全エンジン抽気の約５％について起こるものであり、全エンジン抽気における圧力損失としては極めて少ないものとなる。しかも、ダストを捕捉した後の少量のエンジン抽気でさえ、最終的に空調システム本体へ取り込まれるので、エンジン抽気を有効に利用でき、ひいては、空調システムの冷房能力の低下を引き起こさない。そして、フィルタ１３の大きさも小型化できるので、コストダウンや軽量化、また、メンテナンスの簡便化を図ることもできる。
【００１８】
また、参考例について図３に示す。本参考例では、特に、ダストセパレータ１１に接続され、ダストを含むエンジン抽気ＳＡを機外へ排出する配管１５にシャットオフバルブ２１を設け、そのシャットオフバルブ２１を開けているときだけ、シャットオフバルブ２１を介し、ダストを含むエンジン抽気ＳＡを機外へ排出できるよう構成することで、エンジン抽気からダストを除去する必要がある時だけ、ダストセパレータ１１を機能させることができる。なお、シャットオフバルブ２１は、操縦者の操作に基づき、コントローラからの信号で開閉制御可能とする。
【００１９】
例えば、火山の降灰の中や砂漠の上空を飛行するときなど、エンジン抽気に必ずダストが含まれる環境条件において、操縦者の操作に基づき、シャットオフバルブ２１を開くと、ダストセパレータ１１が機能し、バルブ２１を通過してダストを含むエンジン抽気ＳＡが機外へ排出可能となるので、エンジン抽気からダストが除去される。一方、シャットオフバルブ２１を閉じると、ダストセパレータ１１の機能が停止し、ダストセパレータからバルブ２１側に、エンジン抽気（全エンジン抽気の約５％の量）が排出されない。
【００２０】
これにより、降灰などの環境を飛行する時だけバルブ２１を開け、ダストセパレータ１１を機能させ、全エンジン抽気の約５％からなるダストを含むエンジン抽気ＳＡを機外へ排出する。しかし、通常の環境を飛行する時は、バルブ２１を閉じて、ダストセパレータ１１の機能を停止するので、全エンジン抽気を空調システムに取り込むことができるので、空調システムの冷却能力の低下は起こらない。よって、ダスト除去の必要なとき以外、空調システムへ取り込まれるエンジン抽気の量が減らないので、飛行中の空調システムの冷却能力の低下を抑制できる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、ダストが空調システムに混入されないので、圧力損失無く、エンジン抽気を空調システムに取り込むことができるので、空調システムの冷房能力が低下しない。また、構成部品の侵食も防止でき、部品交換やメンテナンスの機会も低減できる。さらに、空調システムへ取り込まれるエンジン抽気の量が減ることも抑制できるので、冷房能力が低下することも抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明の航空機用空調システムのブロック図。
【図２】ダストセパレータの概略構成図。
【図３】第２発明の航空機用空調システムのブロック図。
【図４】従来の航空機用空調システムの概略構成図。
【符号の説明】
１１  ダストセパレータ
１３  フィルタ
１５  配管
【図１】
0004483150.tif 000002
【図２】
0004483150.tif 000003
【図３】
0004483150.tif 000004
【図４】
0004483150.tif 000005