(57)【要約】本発明は一体型駆動発電機（ＩＤＧ）に用いられる流体の粘度調整用バルブである。このバルブは、ボアを構成するハウジングを備え、上記ボアは「低温の」作動液を第１の温度で供給する第１のインレットと「高温の」作動液を第２の温度で供給する第２のインレットとを備える。上記ボア内に設けられたスプールバルブは、上記インレットを通過する作動液の流量を比例的に制御するように少なくとも１つのランド部を含む。第１インレットおよび第２インレットから流入した作動液は、バルブ内で混合しＩＤＧの運転に最適な粘度で、アウトレットを介してバルブから流出する。流量制御部が、スプールバルブにかかり、ＩＤＧに流入する作動液の粘度と比例関係のある圧力による力を発生させる。上記圧力による力は、第１インレットおよび第２インレットを通過する作動液の流れをスプールバルブが部分的に遮断するようにスプールバルブを移動させるよう作用し、それ故、「低温の」作動液と「高温の」作動液との比率を制御し、ＩＤＧに流入する作動液の粘度を最適な範囲内で維持する。
2004533199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油流により制御されかつ冷却される発電機と、
上記油を冷却する冷却ユニットと、
上記発電機に流れる上記油の温度と粘度とを調節し、上記発電機に流れる上記油を最適な運転範囲内に管理するバルブと、
を備える電力発生用一体型駆動発電機アセンブリ。
【請求項２】
上記バルブは、さらに、ボアを構成するハウジングと、上記ボアに第１の温度で作動液を供給する第１のインレットと、上記ボアに第２の温度で作動液を供給する第２のインレットと、第３の温度で作動液が上記ボアから流出する上記アウトレットと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
上記バルブが、さらに、上記ボア内に設けられかつ上記インレットを通過する作動液の流れを比例的に遮断する少なくとも一つのランド部を有する、スプールバルブを備えることを特徴とする請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
作動液の流れにより上記スプールバルブを移動させる力が発生し、上記第３の温度に応じて第１インレットと第２インレットとを通過する作動液の流れが比例的に遮断されるように、上記ボアを通過する流れを制限する流量制御部を上記バルブが備えることを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
上記スプールバルブが、上記流量制御部を形成するように上記ボアと協働する制限ランド部を備えることを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項６】
上記スプールバルブは第２ランド部と第３ランド部とを備え、上記第２ランド部は上記第１インレットを通過する作動液の流れを比例的に遮断するように設けられ、かつ、上記第３ランド部は上記第２インレットを通過する作動液の流れを比例的に遮断するように設けられていることを特徴とする請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項７】
上記ボアはばね室を備え、かつ、上記流量制御部を通過する作動液の流れにより生じる上記力に対抗して上記スプールバルブを付勢するように、ばねが上記ばね室に設けられることを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項８】
上記ばね室は、上記ばね室内の圧力が上記アウトレットでの圧力とほぼ等しくなるように、上記アウトレットと連通していることを特徴とする請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
上記スプールバルブは、上記ボアに流入する作動液のほぼ全てを、通過させるような流体通路を備えることを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
上記流体通路は、上記スプールバルブ内を上記ボアに対し横向きに延びる第１の部分と、上記第１の部分から上記スプールバルブの一端へと長手方向に延びる第２の部分と、を備えることを特徴とする請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
上記第１インレットは上記冷却ユニットを介して流れてきた作動液を供給し、かつ、上記第２インレットは上記冷却ユニットを通過しない作動液を供給することで、上記作動液の第１温度が上記第２温度よりも低くなることを特徴とする請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
油流により制御されかつ冷却された発電機と、上記油を冷却する冷却ユニットと、上記発電機により使用される上記油の温度を調節するバルブとを備えた一体型駆動発電機アセンブリにおいて、かつ、上記バルブは、
ボアを構成するハウジングと、
上記ボアに第１の温度で作動液を供給する第１のインレットと、
上記ボアに第２の温度で作動液を供給する第２のインレットと、
上記ボア内に設けられ、かつ、上記インレットを通過する作動液の流れを比例的に遮断するように設けられた少なくとも１つのランド部を備えたスプールバルブと、
作動液がアウトレットを介し第３の温度で上記ボアから流出するアウトレットと、
を備えることを特徴とする一体型駆動発電機アセンブリ。
【請求項１３】
上記スプールバルブは、流量制御部を形成するように上記ボアと協働する制限ランド部を備えることを特徴とする請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
上記スプールバルブは第２ランド部と第３ランド部とを備え、上記第２ランド部は上記第１インレットを通過する作動液の流れを比例的に遮断するように設けられ、かつ、上記第３ランド部は上記第２インレットを通過する作動液の流れを比例的に遮断するように設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
上記ボアは、ばね室と、上記流量制御部を通過する作動液の流れにより生じる上記力に対抗して上記スプールバルブを付勢するために上記ばね室に設けられたばねとを備えることを特徴とする請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
上記ばね室は、上記ばね室内の圧力が上記アウトレットでの圧力とほぼ等しくなるように、上記アウトレットと連通していることを特徴とする請求項１５に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
上記スプールバルブは、上記ボアに流入する作動液のほぼ全てを、通過させるような流体通路を備えることを特徴とする請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
上記流体通路は、上記スプールバルブ内を上記ボアに対し横向きに延びる第１の部分と、上記第１の部分から上記スプールバルブの一端へと長手方向に延びる第２の部分と、を備えることを特徴とする請求項１７に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
上記第１インレットは上記冷却ユニットを介して流れてきた作動液を供給し、かつ、上記第２インレットは上記冷却ユニットを通過しない作動液を供給することで、上記作動液の第１温度が上記第２温度よりも低くなることを特徴とする請求項１２に記載のアセンブリ。
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【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、一体型駆動発電機に流入する作動液の粘度を調節するバルブアセンブリを開示する。
【背景技術】
【０００２】
一体型駆動発電機（インテグレーテッド・ドライブ・ジェネレータ、ＩＤＧ）は、航空機の機体において電力を発生させるために用いられる。ＩＤＧは、主推進エンジンにより駆動される速度が変化するシャフトによって駆動され、所定の周波数の交流を供給するように働く。ＩＤＧは、主推進エンジンの変速シャフトの出力を、発電機駆動用の定速出力に変換する定速駆動変速機を備えた単一のユニットである。定速駆動変速機は、発電中に、加圧された油が必要な要素を含む。これらの要素は、主発電機に対し差に応じた冷却および潤滑をする油圧ポンプと油圧モーターとを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＩＤＧおよび種々の要素部品の適切な動作は、油温度の安定性に依存する。上記温度の上昇もしくは低下に伴い油の粘度が変化するため、ＩＤＧは最適に動作しえなくなる。通常、ＩＤＧに用いられる作動油は、燃料オイルクーラー（ＦＯＣ）を経由する。燃料オイルクーラーでは、主推進エンジンに動力を供給する燃料に作動油から熱が移動する。この作動油冷却方法は効果的ではある。しかし、上記作動油温度およびそれに伴う作動油の粘度が安定した温度で維持されないため、ＩＤＧの効率的な運転に影響を及ぼす。
【０００４】
かかる理由から、ＩＤＧの効率的な動作を確保するように、最適な範囲内で上記作動油温度およびそれに伴う作動油粘度を調節可能な装置もしくはアセンブリが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、油流により制御および冷却される発電機と、油冷却用の冷却ユニットと、発電機用の油温度調節バルブと、を備えた一体型駆動発電機（ＩＤＧ）発電機アセンブリに供給される作動油の粘度を調節する粘度調節バルブである。このバルブは、作動油を供給する第１のインレットと第２のインレットとを含むボアを構成するハウジングを備える。第１インレットを介してボアに流入する作動油は第１の粘度であり、また、第２インレットを介してボアに流入する作動油は第２の粘度である。理解できるように、粘度は作動油の温度と関連しているため、第１インレットを介して流入する作動油の粘度は、第２インレットを介して流入する作動油の粘度と異なる。少なくとも１つのランド部を有するスプールバルブは、第１インレットと第２インレットとを介してボアに流入する作動液の流れを比例的に遮断するように、ボア内をスライドする。これらの異なる粘度および温度を有する作動液が、上記バルブ内で混合し、第３の粘度および温度でアウトレットを介してバルブから流出する。第３の温度および粘度の値は、ＩＤＧの最適な性能を実現するように決定される。このスプールバルブは、ボアと協働してボア内に流入する作動液の流量を制限するオリフィスを形成し、それによって、スプールバルブを移動させる力を発生させ、第３の粘度と温度との値に応じて第１インレットと第２インレットを通過する作動液の流れを比例的に遮断する。
【０００６】
本発明にかかる調節バルブは、ＩＤＧに流入する作動液の粘度および温度を最適なレベルに調節するための、簡素、精密、コンパクト、かつコストパフォーマンスの高い手段を与えるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
添付図面を参照すると、各図を通して、類似の数字が類似またはこれに対応する部分を表示しており、本発明は一体型駆動発生機１２用の粘度調節バルブ１０にかかるものである。
【０００８】
図１においては、粘度調節バルブ１０が、ボア１６を構成するハウジング１４を備える。ボア１６は、長手方向の軸１８の回りに対称であり、かつ、燃料オイルクーラー２２から流出した作動油が供給される第１のインレット２０を備える。第１インレット２０を介してボア１６内に流入する「低温の」作動液は、作動液から熱を奪う上記燃料オイルクーラー２２を介して送られてきたものである。第２のインレット２４は、上記燃料オイルクーラー２２を介して送られてきたものでなく、それ故、高い温度にある「高温の」作動液を供給する。上記第１インレット２０を介して流入する作動液は、上記第２インレット２４を介して流入する作動液に比べて、低温度かつ高粘度である。作動液の粘度は、温度の低下に伴い、増大する。作動液の温度が低ければ低い程、その粘度はより増大する。
【０００９】
アウトレット２６は、ボア１６から流出する作動液をＩＤＧ１２へ流す。ボア１６から流出する作動液は、第１インレット２０および第２インレット２４から流入した作動液の混合したものであり、第３の粘度および温度を有する。ばね室２８が、アウトレット２６の反対側となるようボア１６内に設けられる。上記ばね室２８内の液体の圧力、温度、粘度が上記アウトレット２６における液体のものとぼぼ同様となるように、上記ばね室２８は、上記アウトレット２６と連通している。好適な実施例においては、減衰オリフィス３０が、ばね室２８からの空気除去を可能とするようにアウトレット２６とばね室２８との間に設けられる。さらに、上記ばね室２８は、粘度調節バルブ１０の動作確認手段となるテスト用圧力タップ３２を備える。
【００１０】
ボア１６内に設けられたスプールバルブ３４は、長手方向の軸１８の回りに対称である。上記スプールバルブ３４の第１のランド部３６が、ボア１６と協働して、第１インレット２０を介して流入する作動液の流れを比例的に遮断する。第２のランド部３８は、第２インレット２４を介して流入する作動液の流れを比例的に遮断する。ボア１６は、スプールバルブ３４の周囲全体に作動液が流れるように作動液の流入を可能とした環状のフローウィンドウ４０、４２を備える。
【００１１】
スプールバルブ３４内を通る流路４４が、作動液をインレット２０，２４からアウトレット２６に流す。上記流路４４により、第１ランド部３６周りの作動液の通路ができる。上記流路４４は、長手方向の軸１８を横断するとともに、第１ランド部３６と第２ランド部３８との間のインレット２０、２４の付近に設けられた少なくとも１つの開口部４６を備えることが望ましい。インレット２０，２４を介してボア１６に流入する作動液は、横方向の開口部４６を介して流路４４に流入し、スプールバルブ３４内を流れ、出口用開口部４８から流出する。上記流路４４は、また、第１インレット２０とアウトレット２６とに隣接して設けられた付加的な最低流量開口部５１と流量制御部バイパス開口部５０とを含む。
【００１２】
スプールバルブ３４は、ばね室２８内に設けられたばね支持段部５２を備える。ばね５４が、上記ばね支持段部５２とばね室２８の壁５６との間で、圧縮される。ばね５４により、第２インレット２４がほぼ遮断され、かつ、第１インレット２０がほぼ開放された位置に、スプールバルブ３４は付勢される。スプールバルブ３４の制限ランド部５８は、上記ばね室２８の反対側に設けられる。制限ランド部５８は、ボア１６と協働して、流量制御部６０を形成する。上記流量制御部６０は、環状を成しかつ作動液の流れを層流にさせるものが望ましい。流量制御部６０を通過する作動液の流れは、作動液の粘度に直接に、比例した圧力損失を発生させる。上記圧力損失により、矢印６４で示されたばね力と対抗する矢印６２で示された、圧力による力が発生し、それによって、スプールバルブ３４、ひいては、第１ランド部３６および第２ランド部３８が、インレット２０、２４を比例的に遮断するように位置決めされる。
【００１３】
運転中、流量制御部６０における圧力損失により生じた圧力による力６２は、作動液の粘度および温度に比例している。上述したように、作動液の温度が低下する程、その粘度は上昇しかつその圧力損失は増大する。流量制御部６０における圧力損失が増大する程、ばね力６４に対して圧力による力６２が増大し、ひいては、インレット２０、２４を比例的に閉じるようにスプールバルブ３４が移動し、アウトレット２６から流出する作動液の混合を調節する。図１は、作動液の粘度と温度とがＩＤＧ１２の効率が最適となる所定の範囲内にほぼ入るような調節位置にあるスプールバルブ３４を示す。この位置では、第２インレット２４からの「高温の」液体が、第１インレット２０からの「低温の」液体と混ぜ合わされ、アウトレットを介しＩＤＧ１２に流出する液体の所望の温度および粘度が得られる。
【００１４】
図２においては、第１インレット２０からの流れが遮られかつ第２インレット２４からの流れが開放された状態となる冷温液体位置にスプールバルブ３４が示されている。作動液がまだ熱せられていない始動状態では、通常、この位置となる。図示のように、第１インレット２０からの液体は、完全に冷却されないままボア１６内に流入し、通路４４および流量制御部６０内を進む。なお、最小流量開口部５１があるため第１インレット２０を介して流入する流れは完全に遮断されないことに留意されたい。最小流量開口部５１は、ＩＤＧ  ＦＯＣ２２から流出する最小限の流れを常時確保し、すなわち、常にＩＤＧ１２に作動液を供給することを可能とする。流量制御部バイパス開口部５０は、流量制御部６０と独立してＩＤＧ１２への流れを確保する。ＩＤＧ１２に向かう作動液の全流量は、フローリクトリクタバイパス開口部５０を通過する流量と流量制御部６０を通過する流量を累積したものである。理解できるように流量制御部６０により調節された流量は、アウトレット２６を介してボア１６から流出する作動液の粘度および温度に応じてスプールバルブ３４の釣合をとるには十分な量である。
【００１５】
図３においては、第２インレット２４からの流れがほぼ遮断され、第１インレット２０を通過する流れがほぼ開放された状態となる、「高温の」液体位置にあるスプールバルブ３４が示されている。上記の位置は、アウトレット２６から流出する作動液が、ＩＤＧ１２の最適運転に必要な値に比べ、より高い温度とより低い粘度にある状態を示したものである。上記位置においては、流量制御部６０における作動液の流れは、比較的に小さい圧力損失となり、それ故、ばね力６４に対抗する圧力による力も比較的小さいものとなり、よって、「高温の」作動液を流す第２インレット２４を閉鎖し、かつ、「低温の」作動液をより多く流すために第１インレット２０を開放するように、スプールバルブ３４を移動させる。
【００１６】
上記の記載は例示的なものであり、単なる材料仕様書ではない。本発明は実施例を例証する形で説明されたが、使用された専門用語は、制限的に解釈するのでなく、記載された言葉本来が有する意味として解釈すべきである。上述の説明に照らして、本発明にかかる多くの改良や変更が可能となる。ここで本発明の最適な実施例が開示されたが、当業者は、所定の改良も本発明の有効範囲内であることを留意すべきである。本発明は別途特段の記載がなければ、添付の特許請求の範囲に基づいて定められよう。かかる理由から、本発明の本来の発明範囲および内容を判断するにあたっては当該特許請求の範囲を検討すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】スプールバルブが調節中の位置にある粘度調節バルブの断面図
【図２】第１のインレット遮断中のスプールバルブを備えた粘度調節バルブの断面図
【図３】第２のインレット遮断中のスプールバルブを備えた粘度調節バルブの断面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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2004533199.tif 000014
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【国際調査報告】
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