(57)【要約】【課題】航空機の環境制御システムにおけるキャビン空気コンプレッサ（ＣＡＣ）モータ２８の冷却性を改善する。【解決手段】キャビン空気コンプレッサ装置は、遠心型コンプレッサであるキャビン空気コンプレッサ（ＣＡＣ）１２と、ＣＡＣシャフト３０を介して接続されたＣＡＣモータ２８と、を含む。ラムファン入口２１との間の圧力差によって、ベアリング４０を冷却するためのベアリング冷却流４２と、ステータ巻線３８を冷却するためのモータ冷却流４４と、がＣＡＣモータ２８を横切って流れる。出口チャネル６０には、ＣＡＣロータ６２に固定された複数のブロワブレード７０からなるブロワ６８が配置されており、ＣＡＣ１２の運転に伴って、該ブロワ６８が冷却流を付勢する。これにより、冷却流の流量が増加し、ＣＡＣモータ２８の冷却が向上する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサ入口に配置されたキャビン空気コンプレッサと、
このキャビン空気コンプレッサと機能的に接続されたキャビン空気コンプレッサモータと、
上記キャビン空気コンプレッサが位置する第２の端部とは実質的に反対側となる上記キャビン空気コンプレッサモータの第１の端部に配置され、かつ該キャビン空気コンプレッサモータを横切って冷却流を案内するように構成された少なくとも１つの冷却流入口と、
上記キャビン空気コンプレッサに機能的に接続され、キャビン空気コンプレッサモータを横切って流れてきた冷却流を冷却流出口部へ向けて付勢し、これにより、キャビン空気コンプレッサモータを横切って流れる空気流を増加させるように構成されたブロワと、
を備えたことを特徴とするキャビン空気コンプレッサ装置。
【請求項２】
上記ブロワは、キャビン空気コンプレッサロータに固定された複数のブロワブレードを有することを特徴とする請求項１に記載のキャビン空気コンプレッサ装置。
【請求項３】
上記複数のブロワブレードは、上記キャビン空気コンプレッサロータと上記キャビン空気コンプレッサモータとで画成される出口チャネルを、少なくとも部分的に横切って延びていることを特徴とする請求項２に記載のキャビン空気コンプレッサ装置。
【請求項４】
上記キャビン空気コンプレッサロータは遠心型ロータであることを特徴とする請求項３に記載のキャビン空気コンプレッサ装置。
【請求項５】
冷却流を冷却流出口部へ向けて案内するために、上記第２の端部に配置されたシュラウドをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のキャビン空気コンプレッサ装置。
【請求項６】
上記冷却流入口として２つ以上の冷却流入口を有することを特徴とする請求項１に記載のキャビン空気コンプレッサ装置。
【請求項７】
第１の冷却流入口が、冷却流の少なくとも一部を、上記キャビン空気コンプレッサモータの１つあるいは複数のベアリングへ向けて案内することを特徴とする請求項６に記載のキャビン空気コンプレッサ装置。
【請求項８】
第２の冷却流入口が、冷却流の少なくとも一部を、上記キャビン空気コンプレッサモータのステータ巻線へ向けて案内することを特徴とする請求項６に記載のキャビン空気コンプレッサ装置。
【請求項９】
上記キャビン空気コンプレッサはシャフトを介して上記キャビン空気コンプレッサモータに機能的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のキャビン空気コンプレッサ装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの冷却流入口は、冷却流の少なくとも一部を、上記キャビン空気コンプレッサモータへ向けて案内するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のキャビン空気コンプレッサ装置。
【請求項１１】
上記冷却流出口部は、キャビン空気コンプレッサモータからの冷却流をラムファン入口へ向けて案内するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のキャビン空気コンプレッサ装置。
【請求項１２】
コンプレッサ入口に配置されるキャビン空気コンプレッサおよび該キャビン空気コンプレッサに機能的に接続されるキャビン空気コンプレッサモータを提供し、
キャビン空気コンプレッサが位置する第２の端部とは反対側となるキャビン空気コンプレッサモータの第１の端部へ向けてコンプレッサ入口から冷却流を付勢し、
キャビン空気コンプレッサモータを横切るように第１の端部から第２の端部へと冷却流を案内し、この冷却流を介してキャビン空気コンプレッサモータから熱エネルギを除去し、
キャビン空気コンプレッサに機能的に接続されたブロワを横切って冷却流を流し、これによって冷却流を冷却流出口部へ向けて付勢する、
ことを特徴とするキャビン空気コンプレッサ装置の冷却方法。
【請求項１３】
上記のブロワを横切って冷却流を流すことは、複数のブロワブレードを横切って冷却流を流すことからなり、上記のブロワブレードは、キャビン空気コンプレッサロータに固定され、かつ上記キャビン空気コンプレッサロータと上記キャビン空気コンプレッサモータとで画成される出口チャネルを、少なくとも部分的に横切って延びていることを特徴とする請求項１２に記載のキャビン空気コンプレッサ装置の冷却方法。
【請求項１４】
さらに、シュラウドを介して冷却流を流すことを含み、上記シュラウドは、冷却流を冷却流出口部へ向けて導くように第２の端部に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載のキャビン空気コンプレッサ装置の冷却方法。
【請求項１５】
冷却流の少なくとも第１の部分を、第１の冷却入口からキャビン空気コンプレッサモータの１つあるいは複数のベアリングへ向けて導く、ことをさらに含む請求項１２に記載のキャビン空気コンプレッサ装置の冷却方法。
【請求項１６】
冷却流の少なくとも第２の部分を、第２の冷却入口からキャビン空気コンプレッサモータのステータ巻線へ向けて導く、ことをさらに含む請求項１２に記載のキャビン空気コンプレッサ装置の冷却方法。
【請求項１７】
冷却流の少なくとも一部をコンプレッサ入口からキャビン空気コンプレッサモータへ導くことをさらに含む請求項１２に記載のキャビン空気コンプレッサ装置の冷却方法。
【請求項１８】
キャビン空気コンプレッサモータからの冷却流をラムファン入口へ向けて案内することをさらに含む請求項１２に記載のキャビン空気コンプレッサ装置の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空機の環境制御システムに関し、より詳しくは、航空機の環境制御システムにおけるキャビン空気コンプレッサ用モータの冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境制御システム（ＥＣＳ）は、種々の形式の航空機においていくつかの目的のために用いられ、例えば、航空機の冷却システム内で用いられる。例えば、環境制御システムの構成要素は、航空機の種々の潤滑システムや電気システムから熱を除去したり、航空機のキャビン空気を調和するために用いられる。このようなキャビン空気調和装置は、１つあるいは複数のキャビン空気コンプレッサ（ＣＡＣ）を含み、外部空気源あるいはラム空気システムからシステムに流入してくる空気をこのコンプレッサが圧縮する。圧縮された空気は、所望の温度とするために環境制御システムへ供給され、さらに航空機キャビンへ供給される。キャビンを通過した後に、この空気は、通常は外部へ排出される。キャビン空気コンプレッサは、一般に、空気冷却型電気モータによって駆動され、このモータは、通常、ラム空気システムによって引き出された冷却空気の流れによって冷却される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような冷却空気の流れ、ひいては電気モータの性能ならびにキャビン空気コンプレッサの性能は、一般に、キャビン空気コンプレッサの入口からラム空気システムへの圧力低下によって制限されてしまう。つまり、このような制限によって、キャビン空気コンプレッサの性能が低減する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一つの態様によれば、本発明に係るキャビン空気コンプレッサ装置は、コンプレッサ入口に配置されたキャビン空気コンプレッサと、このキャビン空気コンプレッサと機能的に接続されたキャビン空気コンプレッサモータと、を備える。少なくとも１つの冷却流入口が上記キャビン空気コンプレッサモータの第１の端部に配置されており、この第１の端部は、上記キャビン空気コンプレッサが位置する第２の端部とは実質的に反対側となる。上記冷却流入口は、上記キャビン空気コンプレッサモータを横切って冷却流を案内するように構成されている。また、ブロワが上記キャビン空気コンプレッサに機能的に接続されており、このブロワは、キャビン空気コンプレッサモータを横切って流れてきた冷却流を冷却流出口部へ向けて付勢し、これにより、キャビン空気コンプレッサモータを横切って流れる空気流を増加させる。
【０００５】
本発明の他の一つの態様によれば、本発明に係るキャビン空気コンプレッサ装置の冷却方法は、コンプレッサ入口に配置されるキャビン空気コンプレッサと、該キャビン空気コンプレッサに機能的に接続されるキャビン空気コンプレッサモータと、を提供することを含む。キャビン空気コンプレッサが位置する第２の端部とは反対側となるキャビン空気コンプレッサモータの第１の端部へ向けてコンプレッサ入口から冷却流が付勢される。冷却流は、キャビン空気コンプレッサモータを横切るように第１の端部から第２の端部へと案内され、これにより、冷却流を介してキャビン空気コンプレッサモータから熱エネルギが除去される。冷却流は、キャビン空気コンプレッサに機能的に接続されたブロワを横切って流れ、これによって冷却流が冷却流出口部へ向けて付勢される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】航空機の環境制御システムの一部を示す構成説明図。
【図２】この発明に係るキャビン空気コンプレッサ装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、航空機の環境制御システム（以下、ＥＣＳと略記する）１０の要部を示す構成説明図である。このＥＣＳ１０は、１つあるいは複数のキャビン空気コンプレッサ（以下、ＣＡＣと略記する）１２を含み、このＣＡＣ１２は、いくつかの例では、遠心型コンプレッサである。外部空気流１４あるいは他の空気源からの空気が、コンプレッサ入口１６においてＣＡＣ１２内に流入する。ＣＡＣ１２は、この空気流１４を圧縮し、この空気流１４を熱交換器入口２０（これはいくつかの例ではラム空気システム２２の一部である）およびエバポレータ２４へと圧送し、さらに、航空機キャビン２６へと供給する。ＣＡＣ１２の各々は、ＣＡＣシャフト３０を介してＣＡＣ１２に機能的に接続されてなるＣＡＣモータ２８によって駆動される。
【０００８】
図２に示すように、ＣＡＣモータ２８は電気モータであり、ＣＡＣシャフト３０上に設けられた回転可能なロータ３２と、このロータ３２の外周側に配置された複数個のステータ巻線３８を有するステータ３６と、から構成されている。ＣＡＣモータ２８は、さらに、ＣＡＣシャフト３０を支持するように配置された１つあるいは複数のベアリング４０を備えている。ＣＡＣモータ２８の過熱、特にステータ巻線３８およびベアリング４０の過熱を防止するために、ＣＡＣモータ２８を横切るように冷却流が引き込まれる。この冷却流は、基本的に、コンプレッサ入口１６からラム空気システム２２例えばラムファン入口２１の間の圧力低下によって駆動される。いくつかの例においては、図２に例示するように、冷却流として、ベアリング冷却流４２とモータ冷却流４４とを含む。ベアリング冷却流４２は、ベアリング冷却入口４６を介して供給される。このベアリング冷却入口４６は、ＣＡＣモータ２８の第１の端部４８に位置し、これとは反対側となる第２の端部５０にＣＡＣ１２が配置されている。ベアリング冷却流４２は、第１の端部４８に位置するスラストベアリング５２を横切って進み、かつＣＡＣシャフト３０の第１の端部４８側ないし第２の端部５０側に位置するシャフトベアリング５４を横切って進み、これらのスラストベアリング５２やシャフトベアリング５４から熱エネルギを除去する。このベアリング冷却流４２は、冷却流出口５６においてＣＡＣモータ２８から出る。いくつかの例においては、上記冷却流出口５６は、ＣＡＣモータ２８とＣＡＣ１２との間における開口部として構成され、冷却流出口部を提供している。いくつかの例においては、ＣＡＣモータ２８は、ベアリング冷却流４２を囲むシュラウド５８を有しており、このシュラウド５８がベアリング冷却流４２をＣＡＣシャフト３０へ向かって内周側へ案内し、冷却流出口５６へと導く。ベアリング冷却流４２は、冷却流出口５６を通過した後、シュラウド５８とＣＡＣロータ６２との間に構成された出口チャネル６０を通して、実質的に半径方向外側へ進む。そして、ベアリング冷却流４２は、モータ出口６４における冷却流出口部へ案内され、例えばラムファン入口２１へと向かう。
【０００９】
モータ冷却流４４は、コンプレッサ入口１６から引き出され、モータ冷却入口６６および冷却管路６７を介して第１の端部４８においてＣＡＣモータ２８内へ流入する。モータ冷却流４４は、実質的に第１の端部４８から第２の端部５０へとＣＡＣモータ２８内を通して流れ、ＣＡＣモータ２８のステータ巻線３８や他の構成要素から熱エネルギを除去する。その後、このモータ冷却流４４は、冷却流出口５６、出口チャネル６０およびモータ出口６４へと進み、例えばラムファン入口２１へと向かう。
【００１０】
出口チャネル６０にはブロワ６８が配置されており、ベアリング冷却流４２およびモータ冷却流４４を、該出口チャネル６０を通して外周側へ付勢している。このブロワ６８は、ＣＡＣロータ６２に固定された複数のブロワブレード７０を、出口チャネル６０内に備えている。いくつかの例においては、ブロワ６８のロータは遠心型ロータである。ブロワブレード７０はＣＡＣロータ６２に固定されているので、ＣＡＣ１２の作動中は、ブロワブレード７０はＣＡＣシャフト３０を中心としてＣＡＣロータ６２とともに回転し、ベアリング冷却流４２およびモータ冷却流４４を出口チャネル６０を通して付勢する。このようにブロワ６８をＣＡＣ１２内に備えることで、コンプレッサ入口１６とラムファン入口２１との間の圧力差が増加し、ＣＡＣモータ２８を横切って流れるベアリング冷却流４２およびモータ冷却流４４の質量流量が増加する。そして、このように圧力差および質量流量が増加することにより、ＣＡＣモータ２８の冷却が向上し、さらにはＣＡＣ１２およびＥＣＳ１０の性能が向上する。
【００１１】
以上、この発明の一実施例を説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【図１】
2012020728.tif 000003
【図２】
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