(57)【要約】【課題】環境制御システム及び該システムにおけるスピードセンサモジュールを提供する。【解決手段】環境制御システムは、冷却空気で内部空間を調和するためのエアサイクルマシン１００、スピードセンサ１３５を有するスピードセンサモジュール１０５及び円筒状アッセンブリ１６５を有するディフューザアッセンブリ１１０を備える。マシン１００は、軸を中心に回転するシャフトに接続されたファン１１５を有し、ファンは、エアサイクルマシンの遠位端部に位置する。スピードセンサは、シャフトの回転速度を検出する。モジュール１０５は、第１の穴部を有する外側部分、第２の穴部を有する中間部分及び内側部分と、を有する。円筒状アッセンブリは、冷却空気の第１の部分をファンのインレット側へと案内し、インレット側を通すことなく冷却空気の第２の部分をファンの排出側に直接連通させる。【選択図】図１
2013144540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却空気で内部空間を調和するためのエアサイクルマシンと、
スピードセンサを有するスピードセンサモジュールと、
円筒状アッセンブリを有するディフューザアッセンブリと、
を備える環境制御システムであって、
エアサイクルマシンは、シャフト軸を中心に回転するシャフトに接続されたファンを有し、ファンは、エアサイクルマシンの遠位端部に位置し、
スピードセンサは、前記シャフトの回転速度を検出し、スピードセンサモジュールは、シャフト軸上に配され第１の穴部を有する外側部分と、シャフト軸上に配され第２の穴部を有する中間部分と、シャフト軸上に配された内側部分と、を有し、
円筒状アッセンブリは、冷却空気の第１の部分をファンのインレット側へと案内し、かつ冷却空気の第２の部分をインレット側を通すことなくファンの排出側に直接連通させることを特徴とする環境制御システム。
【請求項２】
外側部分は、前記遠位端部に近接する第１の端部と、該第１の端部に対向して位置する第２の端部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の環境制御システム。
【請求項３】
円筒状アッセンブリは、冷却空気の第２の部分の連通を促進するためディフューザアッセンブリに対して運転可能に接続されることを特徴とする請求項１に記載の環境制御システム。
【請求項４】
外側部分は、第１の穴部内に中間部分及び内側部分を受けるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の環境制御システム。
【請求項５】
中間部分は、第２の穴部内に内側部分を受けるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の環境制御システム。
【請求項６】
外側部分、中間部分及び内側部分を横切る少なくとも１つのエアフォイルをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の環境制御システム。
【請求項７】
少なくとも１つのエアフォイルの長手方向の軸は、外側部分、中間部分及び内側部分の軸に対して直交することを特徴とする請求項６に記載の環境制御システム。
【請求項８】
少なくとも１つのエアフォイルは、少なくとも１つのエアフォイルの本体部と同様に長手方向に延びる開口部を有することを特徴とする請求項６に記載の環境制御システム。
【請求項９】
開口部は、スピードセンサのための電気接続部分を受けるように構成されることを特徴とする請求項８に記載の環境制御システム。
【請求項１０】
スピードセンサモジュールは、前記内側部分に位置する内側キャビティ内にスピードセンサを受けるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の環境制御システム。
【請求項１１】
円筒状アッセンブリは、スピードセンサモジュールの第２の端部に近接する第１の円筒状部分と、第１の円筒状部分と対向するように位置する少なくとも１つの第２の円筒状部分と、を有し、
第１の円筒状部分は、第２の円筒状部分と接続されており、第２の軸に沿って整列する第２の穴部を有することを特徴とする請求項２に記載の環境制御システム。
【請求項１２】
ディフューザアッセンブリは、スピードセンサモジュールの外側部分を取り付けるように構成された軸方向に延びる外側ハウジングと、外側ハウジング内で同軸上に配設された軸方向に延びる内側ハウジングと、を有し、内側ハウジングは、第２の円筒状部分に接続するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の環境制御システム。
【請求項１３】
シャフト軸上に配され、第１の穴部を有する外側部分と、
シャフト軸上に配され、第２の穴部を有する中間部分と、
シャフト軸上に配された内側部分と、
を有する環境制御システムにおけるスピードセンサモジュールであって、
内側部分は、シャフトの回転速度を検出するスピードセンサを有し、
外側部分は、第１の穴部内で中間部分及び内側部分を囲むように構成されることを特徴とするスピードセンサモジュール。
【請求項１４】
中間部分は、第２の穴部内で内側部分を囲むように構成されることを特徴とする請求項１３に記載のスピードセンサモジュール。
【請求項１５】
外側部分、中間部分及び内側部分を横切る少なくとも１つのエアフォイルをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載のスピードセンサモジュール。
【請求項１６】
少なくとも１つのエアフォイルは、外側部分、中間部分及び内側部分の各々の表面における接線に対して直交することを特徴とする請求項１５に記載のスピードセンサモジュール。
【請求項１７】
少なくとも１つのエアフォイルは、少なくとも１つのエアフォイルの本体部と同様に長手方向に延びる開口部を有することを特徴とする請求項１５に記載のスピードセンサモジュール。
【請求項１８】
開口部は、スピードセンサのための電気接続部分を受けるように構成されることを特徴とすることを特徴とする請求項１７に記載のスピードセンサモジュール。
【請求項１９】
スピードセンサモジュールは、内側部分に位置する内側キャビティ内にスピードセンサを受けるように構成されることを特徴とする請求項１３に記載のスピードセンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境制御システム（ＥＣＳ）用のエアサイクルマシンに関し、特に、エアサイクルマシンのファンインレット・ディフューザアッセンブリに選択的に接続されるスピードセンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の航空機の環境制御システム（ＥＣＳ）は、搭乗者の快適性を確保するために航空機のキャビンに供給する空気を冷却し除湿するように用いられるエアサイクルマシン（エアサイクル冷却マシンともいう）を含む。このようなエアサイクルマシンは、共通のシャフトに沿って軸方向に離間して配された２つまたは複数のホイールを含む。例えば、ホイールは、圧縮機ロータ、タービンロータ、ファンロータ又は付加的なタービンロータ、付加的な圧縮機ロータの一部をなす。あるケースでは、タービンにより圧縮機及びファンが駆動される。
【０００３】
タービンエンジンにより駆動される航空機では、エアサイクルマシンにおいて調和される空気は、通常、タービンエンジンの１つまたは複数の圧縮機の段から抽気される圧縮空気である。従来のシステムでは、この抽気は、さらに空気を圧縮するエアサイクルマシン圧縮機を通流する。十分に蒸気を除去し空気を除湿するように圧縮空気を冷却するため、圧縮空気は凝縮熱交換器を通流する。除湿された圧縮空気は、エアサイクルマシンのタービンで膨張して、シャフトを駆動すべく圧縮空気からエネルギーが抽出され、膨張したタービン排気が冷却され、その後、調和された冷却空気としてキャビンに供給される。スピードセンサは、通常、性能の問題や欠陥等を診断するためシャフトの回転速度を測定するように用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、エアサイクルマシンにスピードセンサを取り付けるには、スピードセンサ接続部分をダクト及びハウジングを貫通させることが必要となるため、取付プロセスが複雑になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、環境制御システムは、冷却空気で内部空間を調和するためのエアサイクルマシンと、スピードセンサを有するスピードセンサモジュールと、円筒状アッセンブリを有するディフューザアッセンブリと、を備え、エアサイクルマシンは、シャフト軸を中心に回転するシャフトに接続されたファンを有し、ファンは、エアサイクルマシンの遠位端部に位置し、スピードセンサは、前記シャフトの回転速度を検出し、スピードセンサモジュールは、シャフト軸上に配され第１の穴部を有する外側部分と、シャフト軸上に配され第２の穴部を有する中間部分と、シャフト軸上に配された内側部分と、を有し、円筒状アッセンブリは、冷却空気の第１の部分をファンのインレット側へと案内し、かつ冷却空気の第２の部分をインレット側を通すことなくファンの排出側に直接連通させる。
【０００６】
本発明の他の一態様によれば、環境制御システムにおけるスピードセンサモジュールは、シャフト軸上に配され、第１の穴部を有する外側部分と、シャフト軸上に配され、第２の穴部を有する中間部分と、シャフト軸上に配された内側部分と、を有し、内側部分は、シャフトの回転速度を検出するスピードセンサを有し、外側部分は、第１の穴部内で中間部分及び内側部分を囲むように構成される。
【０００７】
本発明の他の態様、特徴及び技術は、図面及び以下に記載の発明を実施するための形態により明らかになるであろう。
【０００８】
図面において、同様の構成要素には同様の符号を付している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例によるファンインレット・ディフューザアッセンブリに接続されたスピードセンサモジュールを含むエアサイクルマシンの断面を部分的に図示した側面図。
【図２】本発明の実施例によるファンインレット・ディフューザアッセンブリに接続されたスピードセンサモジュールを含む図１のエアサイクルマシンの拡大断面図。
【図３】本発明の実施例による図１，２のスピードセンサモジュールの斜視図。
【図４】本発明の実施例による図１，２のファンインレット・ディフューザアッセンブリの部分斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
エアサイクルマシンを有する環境制御システムの実施例には、ファンインレット・ディフューザアッセンブリに接続するように構成されたスピードセンサモジュールが含まれる。実施例については、以下に詳細に説明する。スピードセンサモジュールは、通常、円筒形状を有しており、エアサイクルマシンにおける回転シャフトの回転速度を測定するスピードセンサを有する。また、ディフューザアッセンブリは、スピードセンサモジュールの遠位端部を囲む外周を有する円筒状のアッセンブリに接続され、これにより、エアサイクルマシンを通る冷却空気の流れをそらすエジェクタギャップが形成される。
【００１１】
図を参照すると、図１は、例示的なエアサイクルマシン１００を図示する。エアサイクルマシン１００は、本発明の実施例によるスピードセンサモジュール１０５及びファンインレット・ディフューザアッセンブリ１１０（以下、単にディフューザアッセンブリ１１０という）に接続される。特に、エアサイクルマシン１００は、エアサイクルマシン１００の中心軸１３０に沿って延びるシャフト１２５を介して圧縮機（図示せず）及びタービン１２０に取付けられたファン１１５を有する。一実施例では、圧縮空気がエアサイクルマシン１００を通過するときに調和される圧縮空気の膨張に応じてシャフト１２５を回転駆動するタービン１２０により、ファン１１５及び圧縮機（図示せず）が駆動される。図示するように、エアサイクルマシン１００は、シャフト１２５の回転速度を測定するスピードセンサ１３５を有するスピードセンサモジュール１０５に接続される。スピードセンサモジュール１０５は、略円筒形状を有し、一実施例では、近接端部１４０においてエアサイクルマシン１００に接続され、遠位端部１４５においてディフューザアッセンブリ１１０に接続される。
【００１２】
スピードセンサモジュール１０５は、環境制御システム（図示せず）における熱交換器１０２を通してガス状の冷却ラムエアを循環させるためのディフューザアッセンブリ１１０に接続される。特に、ディフューザアッセンブリ１１０は、軸方向に延びる外側ハウジング１５０を有し、該ハウジングは、軸方向に延びる内側ハウジング１５５に接続される。外側及び内側ハウジングは、中心軸１３０に沿って長手方向に整列する。ディフューザアッセンブリ１１０は、近接端部１６０において略円筒状のアッセンブリ１６５（以下、円筒状アッセンブリという）に接続され、該アッセンブリ１６５は、スピードセンサモジュール１０５の中間円筒状部分３１０（図３に示す）を囲む外周を有し、これにより、中間円筒状部分３１０（図３）と円筒状アッセンブリ１６５との間にエジェクタギャップ１８５が形成される。円筒状アッセンブリ１６５は、ディフューザアッセンブリ１１０から離れるように方向１９５に向かって軸方向に延びて、近接端部１６０に接続される。他の実施例では、ディフューザアッセンブリ１１０は、円筒状アッセンブリ１６５を具備せず配設され、近接端部１６０においてディフューザアッセンブリ１１０の遠位端部１４５に接続される。外側ハウジング１５０は、ファン１１５のインレット側に近接するインレット流路１７０を通って半環状のダクト１７５，１７６へと流れる空気流を推進し、他方、内側ハウジング１５５は、インレット流路１７０，１７２からエジェクタギャップ１８５を通ってアウトレット流路１８０へと流れる空気流を推進する。これについては、図２を参照して説明する。破線１９０で示すスピードセンサモジュール１０５及びディフューザアッセンブリ１１０の詳細について図２を参照して説明する。
【００１３】
図２は、本発明の実施例によるエアサイクルマシン１００及びディフューザアッセンブリ１１０に接続されたスピードセンサモジュール１０５の細部を示した部分斜視図である。特に、スピードセンサモジュール１０５は、略円筒形状を有する。該モジュール１０５は、中心軸１３０に沿ったシャフト１２５（図１）の回転速度を測定するように中心軸１３０に沿って配されたスピードセンサ１３５を有する。スピードセンサモジュール１０５は、近接端部１４０において、該モジュール１０５の取付けを容易にするＶバンドクランプ２０５を介してエアサイクルマシン１００に接続される。また、スピードセンサモジュール１０５は、近接端部において、可撓性でかつ円筒状のブーツ２１０及び実質的に同様の複数のクランプ装置２１５，２２０を介してディフューザアッセンブリ１１０に接続される。スピードセンサ１３５は、スピードセンサモジュール１０５内に位置し、作業ラインで交換可能なユニット（ＬＲＵ）など自給式のシステムをもたらし、これにより、システムの重量を減少させつつ、エアサイクルマシン１００への取付けが容易になり、信頼性が単純化され、信頼性及び性能が向上する。
【００１４】
図１，２を参照すると、運転時には、冷却空気（例えば、ラムエア）の流れは、回転するファン１１５により航空機外から引き込まれ、航空機の内部空間を調和するため上流の熱交換器１０２を通って導かれる。一実施例では、冷却空気は、熱交換器１０２に導かれ、そこから、ディフューザアッセンブリ１１０を介してファン１１５のインレット側に近接するインレット流路１７０に導かれる。インレット流路１７０に流入する冷却空気は、インレット流路１７０を通ってディフューザアッセンブリ１１０の近接端部１６０に向けて流れるときに周方向に分配される。冷却空気がディフューザアッセンブリ１１０の近接端部１６０に接近すると、該空気は、２つの部分に分かれ、１つはインレット流路１７０，１７２を通って、空気流路２２５，２２６に沿ってダクト１７５へと流れ、該空気は、ファン１１５（図１）の排出側２２９において排気流路２２８に沿って流れる。インレット流路１７０，１７２における流れ部分は、１８０°ターンし、インレット流路１７０，１７２における流れと、通常運転時の第２の流れとしての流路２２８における空気流との静圧差によって、エジェクタギャップ１８５を通して引き込まれる。熱交換器がブロックされるなどサージ時には、空気は排出側２２９からインレット流路１７０へと流れ、エアサイクルマシン１００の突発的な故障を防止するように作用する。スピードセンサ１３５を有するスピードセンサモジュール１０５は、回転するシャフト１２５（図１）の速度を測定するように構成され、エアサイクルマシン１００の診断を促進する。
【００１５】
図３は、本発明の実施例によるスピードセンサ１３５を有するスピードセンサモジュール１０５の斜視図である。特に、スピードセンサモジュール１０５は、略円筒形状を有し、軸３００に沿って整列する外側円筒状部分３０５、中間円筒状部分３１０及び内側円筒状部分３１５を有する。外側円筒状部分３０５は、端部３０６から端部３０７へと延びる略円筒状の本体部を有し、軸３００を中心に整列する穴部つまりキャビティ３０８を有する。外側円筒状部分３０５は、穴部３０８内に中間円筒状部分３１０及び内側円筒状部分３１５を包含する。中間円筒状部分３１０は、端部３１１から端部３１２へと延びる略円筒状の本体部を有し、軸３００を中心に整列する穴部３１３を有する。穴部３１３には内側円筒状部分３１５が包含される。内側円筒状部分３１５は、略円筒形状を有し、開口端部３１６から対向する閉口端部（図示せず）へと延びており、軸３００に沿ったキャビティ３１８を有する。内側円筒状部分３１５は、スピードセンサを受けるようにキャビティ３１８内に容積を含む。さらに、各部分３０５，３１０，３１５は、一実施例では、複数のエアフォイル３２０，３２５，３３０に接続される。エアフォイルは、各部分３０５，３１０，３１５に対称的に接続され、軸３００から外方に延びて外側円筒状部分３０５において終端をなす。他の実施例では、エアフォイル３３０などの付加的なエアフォイルが、スピードセンサモジュール１０５のために配される。各エアフォイル３２０，３２５，３３０は、各部分３０５，３１０，３１５の軸３００に対し直交する各々の長手方向の軸上に位置する。一実施例では、エアフォイル３３０は、軸３０２に沿って同様に長手方向に延びる内側キャビティつまり開口部（図示せず）を有する。該開口部は、１つまたは複数の接続ワイヤ３３５を受けてスピードセンサ１３５を航空機（図示せず）に電気的に接続するためのチャネルつまり溝を付与するように、キャビティ３１８から広がり、各部分３０５，３１０，３１５を横切って延びている。スピードセンサモジュール１０５は、端部３０６においてエアサイクルマシン１００に接続される。スピードセンサ１３５は、冷却空気が各円筒状部分３０５，３１０，３１５を通ってディフューザアッセンブリ１１０へと流れるときにシャフト１２５（図１）の回転を測定する。
【００１６】
図４は、本発明の実施例によるディフューザアッセンブリ１１０の円筒状アッセンブリ１６５の部分的な斜視図である。特に、ディフューザアッセンブリ１１０は、スピードセンサモジュール１０５（図１）とディフューザアッセンブリ１１０（図１）との間にエジェクタギャップ１８５を形成するため、近接端部１６０において円筒状アッセンブリ１６５に接続される。円筒状アッセンブリ１６５は、軸４０４に沿った貫通口４０２を有し、遠位端部４１０に接続された近接部分４０５を有する。近接部分４０５は、第１の直径を有する第１の端部４１５から延び、第２の直径を有する第２の端部４２０において終端をなす略円筒状の本体部分を有する。一実施例では、第１の直径は、第２の直径よりも大きく、これにより、をテーパ状部分４０５が形成される。しかし、他の実施例では、近接部分４０５は、第１の端部４１５から第２の端部４２０まで均一な直径を有していてもよい。また、近接部分４０５は、端部４２０において遠位端部４１０に接続される。また、遠位端部４１０は、略円筒形状を有し、近接端部４２５において近接部分４０５に接続され、遠位端部４３０においてディフューザアッセンブリ１１０の近接端部１６０に接続される。一実施例では、遠位端部４１０の内径は、端部４２５から端部４３０まで均一でもよく、あるいは近接端部１６０の直径と合致するようにテーパ状をなしていてもよい。
【００１７】
例示的な実施例の技術的な効果及び利点は、スピードセンサモジュール及びファンインレット・ディフューザアッセンブリに接続されたエアサイクルマシンを含む。また、ディフューザアッセンブリは、スピードセンサモジュールの遠位端部を囲む外周を有する円筒状アッセンブリに接続され、これにより、エジェクタギャップが形成される。
【００１８】
本明細書において用いた用語は、特定の実施例を説明するためだけに用いたものであり、発明を限定するものではない。本発明について図示、説明してきたが、これは開示した発明に限定されるものではない。当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更や修正がなされることを理解されるであろう。さらに、本発明の種々の実施例について説明してきたが、本発明の態様には開示したいくつかの実施例だけが含まれるものであってもよい。したがって、本発明は、上記の説明に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲によって決定されるものである。
【符号の説明】
【００１９】
１０５  スピードセンサモジュール
１１０  ディフューザアッセンブリ
１１５  ファン
１３５  スピードセンサ
１６５  円筒状アッセンブリ
【図１】
2013144540.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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