JP2003240375A - Air cycle type air conditioner - Google Patents
Air cycle type air conditionerInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機等のエンジ
ンから抽気された高温高圧の空気(ブリード空気)を調
整して、キャビン等に調和空気として供給するエアサイ
クル式空気調和装置に関し、さらに詳しくは、調和空気
の供給に加え、調和空気の流路に設けられた供給切換手
段によって、調和空気から分離して加圧空気を供給でき
るエアサイクル式空気調和装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air cycle type air conditioner for adjusting high temperature and high pressure air (bleed air) extracted from an engine of an aircraft or the like and supplying it as conditioned air to a cabin or the like. The present invention relates to an air cycle type air conditioner capable of supplying pressurized air separately from conditioned air by supply switching means provided in a conditioned air flow path, in addition to the supply of conditioned air.
【0002】[0002]
【従来の技術】航空機の機上において、キャビン等で必
要とする調和空気を供給する空気調和装置には、その供
給方式でエアサイクル式とベーパ(蒸気)サイクル式に
大別される。近年においては、エンジンから抽気された
空気(エンジン抽気)の温度及び圧力調整して、効率的
に調和空気を供給することができるエアサイクル式空気
調和装置が主流となっている。例えば、その主な構成に
ついて、後述の図4、図5で示すエアサイクル式空気調
和装置が、米国特許5,086,622号公報及び同 Re.32,100
号公報で提案されている。2. Description of the Related Art Air conditioners for supplying conditioned air required for cabins and the like on board aircraft are roughly classified into air cycle type and vapor (steam) cycle type. In recent years, an air cycle type air conditioner capable of efficiently supplying conditioned air by adjusting the temperature and pressure of the air extracted from the engine (engine bleed) has become the mainstream. For example, with respect to its main configuration, an air cycle type air conditioner shown in FIGS. 4 and 5 described later is disclosed in US Pat. No. 5,086,622 and Re.32,100.
It has been proposed in the publication.
【0003】機上には空気調和装置とともに、窒素発生
装置、酸素発生装置、または窒素と酸素を同時に発生す
る空気分離装置(以下、単に「空気分離装置等」とい
う)に加圧空気を供給する加圧空気供給装置が設けられ
ることがあるが、これらの空気調和装置と加圧空気供給
装置は独立した別々のシステムで構成されている。Pressurized air is supplied onboard the air conditioner together with a nitrogen generator, an oxygen generator, or an air separation device (hereinafter simply referred to as "air separation device") that simultaneously generates nitrogen and oxygen. Although a pressurized air supply device may be provided, these air conditioners and pressurized air supply devices are configured as separate independent systems.
【0004】図4は、従来から機上で調和空気の供給に
用いられているエアサイクル式空気調和装置の構成例を
示す図である。航空機用のエンジンでは、コンプレッサ
で圧縮された空気を燃焼器に送り、それと同時に燃焼器
にて燃料を供給して燃焼させ、燃焼ガスでタービンを駆
動するように構成されている。同図に示す空気調和装置
では、エンジン1のコンプレッサから抽気された高温及
び高圧状態の空気を所定の温度及び圧力に調整して、調
和空気を必要とするキャビン12に供給している。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of an air cycle type air conditioner which has been conventionally used for supplying conditioned air onboard. In an aircraft engine, air compressed by a compressor is sent to a combustor, and at the same time, fuel is supplied and burned by the combustor, and combustion gas drives a turbine. In the air conditioner shown in the figure, the high temperature and high pressure air extracted from the compressor of the engine 1 is adjusted to a predetermined temperature and pressure, and the conditioned air is supplied to the cabin 12 requiring the air.
【0005】まず、エンジン1から抽気された空気は、
流量調節弁2を介して流量を調整しながら導入され、1
次熱交換器3Aに投入される。図4に示す熱交換器3の
冷媒としては、機外から冷却ファン7によって空気通路
に導かれたラム空気が用いられる。1次熱交換器3Aで
冷却されたエンジン抽気の空気は、引き続いてエアサイ
クルマシン4に導入される。First, the air extracted from the engine 1 is
It is introduced while adjusting the flow rate via the flow rate control valve 2.
It is put into the next heat exchanger 3A. As the refrigerant of the heat exchanger 3 shown in FIG. 4, ram air guided from the outside of the machine to the air passage by the cooling fan 7 is used. The engine bleed air cooled by the primary heat exchanger 3A is subsequently introduced into the air cycle machine 4.
【0006】図4に示すエアサイクルマシン4は、冷却
ファン7、コンプレツサ5、1次タービン6A及び2次
タービン6Bを同軸に配置した4ホイールの構造であ
り、これらが同軸駆動する構造の回転機械である。エア
サイクルマシン4に導入された空気は、コンプレッサ5
に供給され、その圧縮作用によって昇温された加圧空気
となる。An air cycle machine 4 shown in FIG. 4 has a four-wheel structure in which a cooling fan 7, a compressor 5, a primary turbine 6A and a secondary turbine 6B are coaxially arranged, and these rotary machines have a structure in which they are coaxially driven. Is. The air introduced into the air cycle machine 4 is compressed by the compressor 5
To the pressurized air which is heated by the compression action.
【0007】昇温された加圧空気は、2次熱交換器3B
に導かれ、所定温度に冷却された後、リヒータ8高温側
及びコンデンサ10高温側を経て、水収集器9で大半の
水分が水滴として除去され、さらにリヒータ8低温側を
通過したのち、エアサイクルマシンの1次タービン6A
に供給される。加圧空気は1次タービン6Aでの膨張作
用によって、降圧及び降温された空気となって、コンデ
ンサ低温側で再熱させた後、再び2次タービン6Bに供
給される。2次タービン6Bを通過した空気は、低圧及
び低温の調和空気となって、逆止弁11を通過して、キ
ャビン12に供給される。The heated pressurized air is used as the secondary heat exchanger 3B.
After being cooled to a predetermined temperature, most of the moisture is removed as water droplets in the water collector 9 through the high temperature side of the reheater 8 and the high temperature side of the condenser 10, and further passes through the low temperature side of the reheater 8 before the air cycle. Machine primary turbine 6A
Is supplied to. The pressurized air is reduced in pressure and cooled by the expansion action in the primary turbine 6A, reheated on the low temperature side of the condenser, and then supplied to the secondary turbine 6B again. The air that has passed through the secondary turbine 6B becomes low-pressure and low-temperature conditioned air, passes through the check valve 11, and is supplied to the cabin 12.
【0008】図4に示すエアサイクルマシンの4ホイー
ルの構造では、加圧空気が1次、2次タービン6に供給
されて膨張する際に、エアサイクルマシン4を駆動し、
同軸に配置された冷却ファン7及びコンプレツサ5も駆
動するようになる。通常、機上には他の空気調和装置1
3が複数設けられており、同程度の空気調和装置であれ
ば1機当たり2〜3式が装備されている。In the four-wheel structure of the air cycle machine shown in FIG. 4, when the pressurized air is supplied to the primary and secondary turbines 6 and expanded, the air cycle machine 4 is driven,
The cooling fan 7 and the compressor 5 arranged coaxially are also driven. Normally, another air conditioner 1
3 are provided in a plural number, and if the air conditioners of the same degree are equipped with 2 to 3 sets per machine.
【0009】図5は、従来から機上で調和空気の供給に
用いられているエアサイクル式空気調和装置の他の構成
例を示す図である。図5に示す装置のエアサイクルマシ
ン4は、冷却ファン7、コンプレツサ5及びタービン6
が同軸駆動する、3ホイールの構造になっている。エン
ジンから抽気された空気は、流量調節弁2を介して1次
熱交換器3Aに投入され、ラム空気によって冷却された
エンジン抽気の空気は、エアサイクルマシン4に導入さ
れる。FIG. 5 is a diagram showing another example of the structure of an air-cycle type air conditioner which has been conventionally used for supplying conditioned air on board. The air cycle machine 4 of the apparatus shown in FIG. 5 includes a cooling fan 7, a compressor 5 and a turbine 6.
Has a three-wheel structure that is driven coaxially. The air extracted from the engine is introduced into the primary heat exchanger 3A via the flow rate control valve 2, and the engine extracted air cooled by the ram air is introduced into the air cycle machine 4.
【0010】エアサイクルマシン4に導入された空気
は、コンプレッサ5に供給されて加圧空気となり、2次
熱交換器3Bに導かれ、所定温度に冷却された後、コン
デンサ10高温側を通過して水収集器9で水分が分離さ
れる。その後、タービン6に導入されて、膨張作用によ
って降圧及び降温され、温度調整のためにミキサー14
に導入される。ミキサー14では、キャビン12から循
環された空気と混合されて、温度調整が図られる。The air introduced into the air cycle machine 4 is supplied to the compressor 5 to become pressurized air, which is guided to the secondary heat exchanger 3B and cooled to a predetermined temperature, and then passes through the high temperature side of the condenser 10. Water is separated by the water collector 9. After that, it is introduced into the turbine 6, and the pressure is lowered and the temperature is lowered by the expansion action, and the mixer 14 is used for temperature adjustment.
Will be introduced to. In the mixer 14, the temperature is adjusted by mixing with the air circulated from the cabin 12.
【0011】ミキサー14を通過した空気は、低圧及び
低温の調和空気となって、逆止弁11を通過して、キャ
ビン12に供給される。図5に示すエアサイクルマシン
の3ホイールの構造では、水分離した加圧空気がタービ
ンに供給されて膨張する際に、同軸に配置された冷却フ
ァン7及びコンプレツサ5を駆動する。The air passing through the mixer 14 becomes low-pressure and low-temperature conditioned air, passes through the check valve 11 and is supplied to the cabin 12. In the three-wheel structure of the air cycle machine shown in FIG. 5, when the pressurized air separated from the water is supplied to the turbine and expanded, the cooling fan 7 and the compressor 5 arranged coaxially are driven.
【0012】図6は、従来から機上で調和空気の供給に
用いられているエアサイクル式空気調和装置のさらに異
なる構成例を示す図であり、エアサイクルマシン4はコ
ンプレツサ5及びタービン6が配置された2ホイールの
構造になっている。このため、機外からラム空気を導く
冷却ファン7は、ファンモータ7Bを備えて別置きの配
置になっている。FIG. 6 is a view showing a further different configuration example of an air cycle type air conditioner which has been conventionally used for supplying conditioned air on a machine. In the air cycle machine 4, a compressor 5 and a turbine 6 are arranged. It has a two-wheel structure. Therefore, the cooling fan 7 that guides the ram air from the outside of the machine is provided with the fan motor 7B and is separately arranged.
【0013】エンジン1から抽気された空気は、1次熱
交換器3A及びコンプレッサ5を通過して加圧空気にな
り、さらに2次熱交換器3Bに導かれ、所定温度に冷却
された後、タービン6に供給されてエアサイクルマシン
4を駆動する。タービン6で降圧及び降温された後、水
分離器15で空気中の水分を分離し、逆止弁11を通過
してキャビン12に供給される。The air extracted from the engine 1 passes through the primary heat exchanger 3A and the compressor 5 to become compressed air, which is then guided to the secondary heat exchanger 3B and cooled to a predetermined temperature. The air cycle machine 4 is driven by being supplied to the turbine 6. After the pressure is lowered and the temperature is lowered by the turbine 6, the water separator 15 separates the water in the air, and the water is passed through the check valve 11 to be supplied to the cabin 12.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】航空機上において、空
気分離装置等を高い効率で作動させるためには、独立し
た加圧空気供給装置を搭載して、適正な温度及び圧力に
調節した加圧空気を供給する必要がある。しかし、従来
の加圧空気供給装置では、エンジン内のコンプレッサに
よって高温高圧となった空気(ブリード空気)を抽気す
るシステムや、油圧コンプレッサを利用して空気を加圧
するシステムが採用されている。In order to operate an air separation device or the like with high efficiency on an aircraft, an independent pressurized air supply device is mounted and the pressurized air is adjusted to an appropriate temperature and pressure. Need to supply. However, the conventional pressurized air supply device employs a system for extracting air (bleed air) that has become high temperature and high pressure by a compressor in the engine, and a system for pressurizing air using a hydraulic compressor.
【0015】ブリード空気を抽気するシステムでは、エ
ンジンのブリード圧力が低い飛行条件になると、空気分
離装置等に必要な圧力で必要量を供給できない場合があ
る。例えば、導入空気はエンジンのコンプレッサから抽
気したままであるため、殊に機体の降下飛行時には、エ
ンジン推力が絞られることによって、抽気される空気の
圧力レベルが極端に低くなり、同時に抽気量も減少す
る。このときの抽気条件を前提として、所定の加圧空気
量を確保しようとすると、大型かつ大重量の空気分離装
置等の搭載が必要となり、航空機への搭載性が悪化す
る。In the system for extracting the bleed air, when the bleed pressure of the engine is in a low flight condition, it may not be possible to supply the required amount with the pressure required for the air separation device. For example, since the introduced air is still extracted from the compressor of the engine, the pressure level of the extracted air is extremely low and the amount of extracted air is reduced at the same time because the engine thrust is throttled, especially when the aircraft descends. To do. If a predetermined amount of pressurized air is to be secured under the extraction conditions at this time, it is necessary to mount a large and heavy air separation device or the like, which deteriorates mountability on an aircraft.
【0016】一方、油圧コンプレッサを利用するシステ
ムでは、空気加圧用の油圧装置の重量が重く、しかも加
圧用コンプレッサの構造が複雑であるため、航空機への
搭載性が低下するとともに、十分な信頼性が得られない
という問題がある。さらに、いずれのシステムを利用す
る場合であっても、抽気された空気は高温であり、加圧
空気を所定の温度まで冷却するために、専用の冷却装置
が必要となり、搭載機器の軽量化の要請に反することに
なる。On the other hand, in a system utilizing a hydraulic compressor, since the weight of the hydraulic device for pressurizing air is heavy and the structure of the compressor for pressurizing is complicated, the mountability on the aircraft is reduced and the reliability is sufficient. There is a problem that can not be obtained. Furthermore, regardless of which system is used, the extracted air is at a high temperature, and in order to cool the pressurized air to a predetermined temperature, a dedicated cooling device is required, which reduces the weight of the mounted equipment. It will be against the request.
【0017】本発明は、上述した従来の加圧空気の供給
技術における問題点に鑑みてなされたものであり、機上
に独立した加圧空気供給装置を搭載する必要がなく、エ
ンジンから抽気された空気を調整して調和空気を供給す
る空気調和装置を用いて、その調和空気の流路に供給切
換手段を設け、調和空気の供給から切り換えて、加圧空
気用として供給できるようにしたエアサイクル式空気調
和装置を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the conventional pressurized air supply technique, and it is not necessary to mount an independent pressurized air supply device on the machine, and the air is extracted from the engine. Using an air conditioner that adjusts the conditioned air to supply conditioned air, a supply switching means is provided in the conditioned air flow passage, and the conditioned air is switched from the conditioned air supply so that it can be supplied as pressurized air. An object is to provide a cycle type air conditioner.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した課
題を解決するため、航空機に搭載された空気分離装置等
に効率的に加圧空気を供給できる装置構成に関し、種々
の検討を加えた。その結果、加圧空気用としての温度及
び圧力の調整には、他システムとして搭載されている空
気調和装置の熱交換器及びコンプレッサを活用するのが
有効であることに着目した。In order to solve the above-mentioned problems, the inventor of the present invention has made various studies on a device structure capable of efficiently supplying pressurized air to an air separation device mounted on an aircraft. It was As a result, it has been noted that it is effective to utilize the heat exchanger and compressor of the air conditioner installed as another system for adjusting the temperature and pressure for the pressurized air.
【0019】すなわち、加圧空気用としての昇圧には、
前記図4〜6に示すエアサイクルマシン4に設けられた
コンプレッサ5を利用するのが効率的である。これによ
り、エンジン抽気よりも高圧で、所定圧力の高圧空気を
空気分離装置等に供給することが可能になる。That is, in order to increase the pressure for pressurized air,
It is efficient to use the compressor 5 provided in the air cycle machine 4 shown in FIGS. This makes it possible to supply high-pressure air having a higher pressure than the engine bleed air and a predetermined pressure to the air separation device or the like.
【0020】さらに、加圧空気用としての温度調節に
は、前記図4〜6に示すエアサイクルマシン4の入側、
出側に設けられた熱交換器3を利用するのが有効であ
る。これにより、別個に独立した加圧空気用の冷却装置
を設ける必要がない。しかも、既にエアサイクル式空気
調和装置は、軽量かつコンパクトで、航空機用として高
い信頼性を得ていることから、航空機への搭載性を低下
させる恐れがない。Further, for the temperature control for the pressurized air, the inlet side of the air cycle machine 4 shown in FIGS.
It is effective to use the heat exchanger 3 provided on the outlet side. This eliminates the need for a separate and independent cooling device for the pressurized air. Moreover, since the air-cycle type air conditioner is already lightweight and compact and has high reliability for an aircraft, there is no fear of reducing the mountability on the aircraft.
【0021】一方、加圧空気の供給中に、エアサイクル
マシンのタービン駆動に用いられた空気は、本来の空気
調和装置から供給される調和空気に比べ、空調温度及び
圧力の条件で劣ることになる。しかし、加圧空気の供給
中に得られた調和空気は、他の空気調和装置から供給さ
れる調和空気と混合したり、調和空気として要求度の低
い貨物室等に供給するなど2次的な利用に供することが
できる。On the other hand, during the supply of the pressurized air, the air used to drive the turbine of the air cycle machine is inferior in terms of air conditioning temperature and pressure to the conditioned air supplied from the original air conditioner. Become. However, the conditioned air obtained during the supply of the pressurized air is mixed with the conditioned air supplied from another air conditioner, or is supplied as a conditioned air to a cargo room, which has a low demand, and is secondary. Can be used.
【0022】具体的な装置構成としては、空気調和装置
の調和空気の流路に供給切換手段を設けて、この手段の
調整によって、調和空気と分離して加圧空気を供給する
ようにすれば、上記の課題が達成できる。As a concrete device configuration, if a supply switching means is provided in the flow path of the conditioned air of the air conditioner, and the pressurized air is supplied separately from the conditioned air by adjusting this means. The above problems can be achieved.
【0023】本発明は、上記の知見に基づいて完成され
たものであり、下記の(1)〜(3)のエアサイクル式空気調
和装置を要旨としている。
(1) エンジンから抽気された空気を所定の温度及び圧力
に調整して調和空気として供給するため、熱交換器とエ
アサイクルマシンと水分離手段を備える空気調和装置で
あって、前記抽気された空気を分流する手段を設け、前
記エアサイクルマシンには少なくともコンプレッサ及び
タービンを配置し、前記コンプレッサの出側に加圧空気
の供給切換手段を備え、前記コンプレッサの出側に至る
空気を調和空気の供給から切り換えて、加圧空気として
供給できる構成にしたことを特徴とするエアサイクル式
空気調和装置である。
(2) 上記(1)のエアサイクル式空気調和装置では、エア
サイクルマシンが冷却ファン、コンプレツサ、1次ター
ビン及び2次タービンを同軸に配置し、4ホイールを同
軸駆動させるようにするのが望ましい。The present invention has been completed on the basis of the above findings, and has as its gist the following air cycle type air conditioners (1) to (3). (1) An air conditioner equipped with a heat exchanger, an air cycle machine, and water separating means for adjusting the air extracted from the engine to a predetermined temperature and pressure and supplying it as conditioned air. A means for diverting air is provided, at least a compressor and a turbine are arranged in the air cycle machine, a supply switching means for pressurized air is provided on the outlet side of the compressor, and air reaching the outlet side of the compressor is conditioned air. It is an air-cycle type air conditioner characterized in that it can be switched from supply to supply as pressurized air. (2) In the air cycle type air conditioner of the above (1), it is preferable that the air cycle machine arranges the cooling fan, the compressor, the primary turbine and the secondary turbine coaxially and drives the four wheels coaxially. .
【0024】これは、水分を凝縮させるためにブリード
空気から奪った熱を、再びブリード空気に戻すことによ
って、高いシステム効率を実現できるとともに、ブリー
ド空気から奪った熱を1次タービン及び2次タービンの
入側に戻すことによって、タービン駆動力を増加させ、
一層システム効率を向上させることができるからであ
る。
(3) 上記(1)のエアサイクル式空気調和装置では、加圧
空気の供給切換手段がそれぞれ1個の切替弁及び閉止弁
で構成するのが望ましい。本発明の供給切換手段として
は、他に切替弁及び逆止弁とを組み合わせて構成するこ
とも、閉止弁のみで構成することもできる。This makes it possible to realize high system efficiency by returning the heat taken from the bleed air to condense water to the bleed air again, and at the same time, to take the heat taken from the bleed air into the primary turbine and the secondary turbine. Increase the turbine driving force by returning to the inlet side of
This is because the system efficiency can be further improved. (3) In the air cycle type air conditioner of the above (1), it is desirable that the supply switching means for the pressurized air be composed of one switching valve and one closing valve, respectively. The supply switching means of the present invention may be configured by combining a switching valve and a check valve, or may be configured by only a closing valve.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】本発明の装置構成を、下記の図1
〜図3に示す実施例に基づいて詳細に説明する。しか
し、本発明の空気調和装置は、この実施例に記載されて
いる構成に限定されるものではない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The apparatus configuration of the present invention is shown in FIG.
-Details will be described based on the embodiment shown in FIG. However, the air conditioner of the present invention is not limited to the configuration described in this embodiment.
【0026】図1は、4ホイール構造のエアサイクルマ
シンに適用した本発明のエアサイクル式空気調和装置の
構成例を示す図である。同図に示すように、エンジン1
から抽気された空気を分流する手段として、流量制御弁
2を通過した個所に分岐点21を設けている。さらに、
この分岐点21から分流した流路に切替弁22を設ける
とともに、空気分離装置等24の入側で、且つ、コンプ
レッサ5の出側に相当する位置に閉止弁23が設けられ
ている。図1に示す切替弁22及び閉止弁23の作動状
態は、加圧空気を供給している状態を示している。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an air cycle type air conditioner of the present invention applied to an air cycle machine having a four-wheel structure. As shown in FIG.
A branch point 21 is provided at a portion passing through the flow rate control valve 2 as a means for branching the air extracted from the. further,
A switching valve 22 is provided in the flow path branched from the branch point 21, and a stop valve 23 is provided at a position corresponding to the inlet side of the air separation device 24 and the outlet side of the compressor 5. The operating states of the switching valve 22 and the shutoff valve 23 shown in FIG. 1 indicate a state in which pressurized air is supplied.
【0027】エンジン1から抽気された空気は、流量調
節弁2を通過した後分岐点21で分流される。分岐点2
1を右方向に通過した空気は、1次熱交換器3Aに投入
される。1次熱交換器3Aで冷却された空気は、引き続
いてエアサイクルマシン4に導入され、コンプレッサ5
に供給されて昇圧され、さらに昇圧とともに昇温されて
加圧空気になる。The air extracted from the engine 1 is split at the branch point 21 after passing through the flow control valve 2. Branch point 2
The air that has passed 1 to the right is fed to the primary heat exchanger 3A. The air cooled in the primary heat exchanger 3A is subsequently introduced into the air cycle machine 4, and the compressor 5
To the pressurized air, which is further heated with increasing pressure to become pressurized air.
【0028】上記コンプレッサ5で昇温された加圧空気
は、その出側に設けられた2次熱交換器3Bに導かれ、
所定温度に冷却された後、開状態である閉止弁23を通
過して空気分離装置等24に加圧空気として供給され
る。2次熱交換器3Bを出た加圧空気は、切替弁22に
阻止されて、調和空気の流路に混入することがない。The pressurized air heated by the compressor 5 is guided to the secondary heat exchanger 3B provided on the outlet side thereof,
After being cooled to a predetermined temperature, it is supplied as pressurized air to the air separation device etc. 24 through the stop valve 23 in the open state. The pressurized air that exits the secondary heat exchanger 3B is blocked by the switching valve 22 and does not mix in the flow path of the conditioned air.
【0029】一方、分岐点21で分流されて下向に通過
した空気は、3次熱交換器3Cを通過したままの状態
で、リヒータ8高温側及びコンデンサ10高温側に導入
され、水収集器9で水分が除去され、さらにリヒータ8
低温側を通過したのち、エアサイクルマシンの1次ター
ビン6Aに供給される。さらに、加圧空気はコンデンサ
10低温側で凝縮させた後、再び2次タービン6Bに供
給され、エアサイクルマシン4を駆動する。On the other hand, the air that has been branched at the branch point 21 and passed downward is introduced into the high temperature side of the reheater 8 and the high temperature side of the condenser 10 while still passing through the tertiary heat exchanger 3C, and the water collector Water is removed at 9 and reheater 8
After passing through the low temperature side, it is supplied to the primary turbine 6A of the air cycle machine. Further, the pressurized air is condensed on the low temperature side of the condenser 10 and then supplied to the secondary turbine 6B again to drive the air cycle machine 4.
【0030】3次熱交換器3Cを通過したままでエアサ
イクルマシン4を駆動した空気は、空調温度及び圧力が
要求される条件を満足しないため、他の空気調和装置1
3から供給される調和空気と混合したり、調和空気とし
て要求度の低い貨物室等に供給するなど2次的な利用に
供することになる。Since the air that has driven the air cycle machine 4 while passing through the tertiary heat exchanger 3C does not satisfy the required conditions for the air conditioning temperature and pressure, the other air conditioner 1
It will be used for a secondary use, such as mixing with the conditioned air supplied from No. 3 or supplying it as conditioned air to a cargo room with low demand.
【0031】図1に示す装置構成において、切替弁22
及び閉止弁23の作動状態を切り換えることによって
(但し、図示せず)、前記図4で説明したように、本来
の空気調和装置としての機能が発揮され、要求に合致し
た調和空気が供給されることになる。In the device configuration shown in FIG. 1, the switching valve 22
By switching the operating states of the shutoff valve 23 and the shutoff valve 23 (not shown), as described in FIG. 4, the original function of the air conditioner is exerted, and the conditioned air that meets the requirements is supplied. It will be.
【0032】図2は、3ホイール構造のエアサイクルマ
シンに適用した本発明のエアサイクル式空気調和装置の
構成例を示す図である。同図では、エンジン抽気された
空気を分流する手段として、1次熱交換器3Aを通過し
た個所に分岐点21を設け、この分岐点から分流した流
路に切替弁22を設けている。そして、コンプレッサ5
の出側で2次熱交換器3Bを通過した個所に閉止弁23
を設けて、空気分離装置等24に加圧空気を供給できる
ようにしている。FIG. 2 is a diagram showing a structural example of an air cycle type air conditioner of the present invention applied to an air cycle machine having a three-wheel structure. In the figure, as a means for dividing the air extracted from the engine, a branch point 21 is provided at a portion passing through the primary heat exchanger 3A, and a switching valve 22 is provided in a flow path branched from the branch point. And compressor 5
At the point where the secondary heat exchanger 3B has passed on the outlet side of the shutoff valve 23
Is provided so that pressurized air can be supplied to the air separation device 24 or the like.
【0033】すなわち、分岐点21を左方向に通過した
空気は、エアサイクルマシン4に導入され、コンプレッ
サ5に供給されて、圧縮された加圧空気になる。この加
圧空気は、コンプレッサ5の出側に設けられた2次熱交
換器3Bに導かれ、所定温度に冷却された後、開状態で
ある閉止弁23を通過して空気分離装置等24に供給さ
れる。2次熱交換器3Bを出た加圧空気は、切替弁22
の作用によって調和空気の流路に混入することがない。That is, the air that has passed the branch point 21 to the left is introduced into the air cycle machine 4 and supplied to the compressor 5 to become compressed pressurized air. This pressurized air is guided to the secondary heat exchanger 3B provided on the outlet side of the compressor 5, cooled to a predetermined temperature, and then passes through the shutoff valve 23 in the open state to the air separation device 24 or the like. Supplied. The pressurized air exiting the secondary heat exchanger 3B is transferred to the switching valve 22.
Does not mix into the flow path of conditioned air.
【0034】一方、分岐点21で分流されて上向に通過
した空気は、1次熱交換器3Aを通過したままの状態
で、コンデンサ10高温側を通過して水収集器9で水分
を分離した後、タービン6で降圧及び降温されてミキサ
ー14に導入する。ここで発生した調和空気も、2次的
な利用に供される。On the other hand, the air that has been split at the branch point 21 and passed upward passes through the high temperature side of the condenser 10 and separates the water in the water collector 9 while still passing through the primary heat exchanger 3A. After that, the pressure is lowered and the temperature is lowered by the turbine 6, and the mixture is introduced into the mixer 14. The conditioned air generated here is also used for secondary use.
【0035】同様に、図2に示す装置構成において、切
替弁22及び閉止弁23の作動状態を切り換えることに
よって、前記図5で説明した空気調和装置としての機能
が発揮される。Similarly, in the device configuration shown in FIG. 2, by switching the operating states of the switching valve 22 and the closing valve 23, the function as the air conditioner described in FIG. 5 is exerted.
【0036】図3は、2ホイール構造のエアサイクルマ
シンに適用した本発明のエアサイクル式空気調和装置の
構成例を示す図である。図3では、エンジン抽気された
空気を分流する手段として、1次熱交換器3Aの入側に
分岐点21を設け、この分岐点21から分流した流路に
切替弁22を設けている。そして、コンプレッサ5の出
側に閉止弁23を設けて、空気分離装置等24に加圧空
気を供給できるようにしている。FIG. 3 is a diagram showing a structural example of an air cycle type air conditioner of the present invention applied to an air cycle machine having a two-wheel structure. In FIG. 3, as a means for dividing the air extracted from the engine, a branch point 21 is provided on the inlet side of the primary heat exchanger 3A, and a switching valve 22 is provided in the flow path branched from the branch point 21. A shutoff valve 23 is provided on the outlet side of the compressor 5 so that pressurized air can be supplied to the air separation device 24 or the like.
【0037】分岐点21を左方向に通過した空気は、1
次熱交換器3Aを通過して、エアサイクルマシン4に導
入され、コンプレッサ5に供給されて、圧縮された加圧
空気になる。この加圧空気は、コンプレッサ5の出側に
設けられた閉止弁23に至り、開状態の閉止弁23を通
過して空気分離装置等24に供給される。コンプレッサ
5の出側の加圧空気は、切替弁22の作用によって調和
空気の流路に混入することがない。The air that has passed the branch point 21 to the left is 1
After passing through the secondary heat exchanger 3A, it is introduced into the air cycle machine 4 and supplied to the compressor 5 to become compressed compressed air. The pressurized air reaches the shutoff valve 23 provided on the outlet side of the compressor 5, passes through the shutoff valve 23 in the open state, and is supplied to the air separation device or the like 24. The pressurized air on the outlet side of the compressor 5 does not enter the conditioned air flow path due to the action of the switching valve 22.
【0038】一方、分岐点21で分流されて上向に通過
した空気は、2次熱交換器3B(1次熱交換器に相当)
を通過したままの状態で、タービン6に供給されてエア
サイクルマシン4を駆動する。ここで発生した調和空気
も、2次的な利用に供される。また、図3に示す切替弁
22及び閉止弁23の作動状態を切り換えることによっ
て、前記図6で説明した空気調和装置としての機能が発
揮される。On the other hand, the air that has been split at the branch point 21 and passed upward is the secondary heat exchanger 3B (corresponding to the primary heat exchanger).
The air cycle machine 4 is driven by being supplied to the turbine 6 in a state where the air cycle machine 4 is passed. The conditioned air generated here is also used for secondary use. Further, by switching the operating states of the switching valve 22 and the closing valve 23 shown in FIG. 3, the function as the air conditioner described in FIG. 6 is exhibited.
【0039】[0039]
【発明の効果】本発明のエアサイクル式空気調和装置に
よれば、独立した専用の加圧空気供給装置を設置するこ
となく、空気分離装置等を高い効率で作動させることが
可能な高圧空気を、調和空気と適宜切り換えて供給する
ことができる。これにより、機上搭載の装置の軽量化が
図れ、航空機への搭載性の悪化をきたすことがない。According to the air cycle type air conditioner of the present invention, high pressure air capable of operating an air separation device or the like with high efficiency without installing an independent dedicated pressurized air supply device is provided. , And conditioned air can be appropriately switched and supplied. As a result, the weight of the device mounted on board can be reduced, and the mountability on the aircraft will not be deteriorated.
【図1】4ホイール構造のエアサイクルマシンに適用し
た本発明のエアサイクル式空気調和装置の構成例を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an air cycle type air conditioner of the present invention applied to an air cycle machine having a four-wheel structure.
【図2】3ホイール構造のエアサイクルマシンに適用し
た本発明のエアサイクル式空気調和装置の構成例を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an air cycle type air conditioner of the present invention applied to an air cycle machine having a three-wheel structure.
【図3】2ホイール構造のエアサイクルマシンに適用し
た本発明のエアサイクル式空気調和装置の構成例を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of an air cycle type air conditioner of the present invention applied to an air cycle machine having a two-wheel structure.
【図4】従来から機上で調和空気の供給に用いられてい
るエアサイクル式空気調和装置の構成例を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of an air cycle type air conditioner that has been conventionally used to supply conditioned air onboard.
【図5】従来から機上で調和空気の供給に用いられてい
るエアサイクル式空気調和装置の他の構成例を示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of an air cycle type air conditioner that has been conventionally used to supply conditioned air onboard.
【図6】従来から機上で調和空気の供給に用いられてい
るエアサイクル式空気調和装置のさらに異なる構成例を
示す図である。FIG. 6 is a view showing a further different configuration example of an air cycle type air conditioner that has been conventionally used for supplying conditioned air onboard the aircraft.
1:エンジン、 2:流量調節弁 3:熱交換器、 4:エアサイクルマシン 5:コンプレッサ、 6:タービン 7:冷却ファン、 8:リヒータ 9:水収集器、 10:コンデンサ 11:逆止弁、 12:キャビン 13:他の空気調和装置、 14:ミキサー 15:水分離器、 21:分岐点 22:切替弁、 23:閉止弁 24:空気分離装置等 1: Engine, 2: Flow control valve 3: Heat exchanger, 4: Air cycle machine 5: Compressor, 6: Turbine 7: Cooling fan, 8: Reheater 9: Water collector, 10: Condenser 11: Check valve, 12: Cabin 13: Other air conditioner, 14: Mixer 15: water separator, 21: branch point 22: Switching valve, 23: Closing valve 24: Air separation device, etc.
Claims (3)
及び圧力に調整して調和空気として供給するため、熱交
換器とエアサイクルマシンと水分離手段を備える空気調
和装置であって、前記抽気された空気を分流する手段を
設け、前記エアサイクルマシンには少なくともコンプレ
ッサ及びタービンを配置し、前記コンプレッサの出側に
加圧空気の供給切換手段を備え、前記コンプレッサの出
側に至る空気を調和空気の供給から切り換えて、加圧空
気として供給できる構成にしたことを特徴とするエアサ
イクル式空気調和装置。1. An air conditioner comprising a heat exchanger, an air cycle machine, and a water separation means for adjusting the air extracted from an engine to a predetermined temperature and pressure and supplying the air as conditioned air. Means for diverting the compressed air is provided, at least a compressor and a turbine are arranged in the air cycle machine, and a supply switching means for supplying pressurized air is provided on the outlet side of the compressor to condition the air reaching the outlet side of the compressor. An air-cycle type air conditioner characterized by being configured so that it can be supplied as pressurized air by switching from the supply of air.
ンプレツサ、1次タービン及び2次タービンを同軸に配
置し、同軸駆動させることを特徴とする請求項1に記載
のエアサイクル式空気調和装置。2. The air cycle type air conditioner according to claim 1, wherein the air cycle machine has a cooling fan, a compressor, a primary turbine and a secondary turbine arranged coaxially and driven coaxially.
個の切替弁及び閉止弁で構成されていることを特徴とす
る請求項1に記載のエアサイクル式空気調和装置。3. Each of the pressurized air supply switching means is one.
The air-cycle type air conditioner according to claim 1, wherein the air-cycle type air conditioner is composed of individual switching valves and closing valves.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002043455A JP2003240375A (en) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | Air cycle type air conditioner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002043455A JP2003240375A (en) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | Air cycle type air conditioner |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003240375A true JP2003240375A (en) | 2003-08-27 |
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|---|---|---|---|
| JP2002043455A Pending JP2003240375A (en) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | Air cycle type air conditioner |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003240375A (en) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004010366A1 (en) * | 2004-03-03 | 2005-09-22 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | System for compressed air preparation |
| WO2006015858A1 (en) * | 2004-08-10 | 2006-02-16 | Airbus Deutschland Gmbh | System for producing process air |
| DE102005037285A1 (en) * | 2005-08-08 | 2007-02-15 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | Method for operating an aircraft air conditioning system |
| JP2007212083A (en) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Takao Hara | Cooling device, water forming device and air conditioning system |
| JP2016020198A (en) * | 2014-05-02 | 2016-02-04 | ハミルトン・サンドストランド・コーポレイションHamilton Sundstrand Corporation | Aircraft environmental conditioning system and environmental conditioning method |
| EP3421364A1 (en) * | 2017-06-28 | 2019-01-02 | Hamilton Sundstrand Corporation | Three wheel and simple cycle aircraft environmental control system |
| US20190002109A1 (en) * | 2017-06-28 | 2019-01-03 | Hamilton Sundstrand Corporation | Three wheel and simple cycle aircraft environmental control system |
| EP3517440A1 (en) * | 2018-01-24 | 2019-07-31 | Hamilton Sundstrand Corporation | Environmental control system tri-heat exchanger |
| EP3521169A1 (en) * | 2018-02-05 | 2019-08-07 | Hamilton Sundstrand Corporation | Three wheel and simple cycle aircraft environmental control system |
| EP3760544A1 (en) * | 2019-07-01 | 2021-01-06 | Hamilton Sundstrand Corporation | Adaptive plate-fin heat exchanger |
| EP4015390A1 (en) * | 2020-12-17 | 2022-06-22 | Hamilton Sundstrand Corporation | Flexible turbine arrangement air cycle machine with adaptive heat exchanger |
| CN118372977A (en) * | 2024-06-25 | 2024-07-23 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | Air conditioning system for aircraft cockpit |
-
2002
- 2002-02-20 JP JP2002043455A patent/JP2003240375A/en active Pending
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004010366A1 (en) * | 2004-03-03 | 2005-09-22 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | System for compressed air preparation |
| EP1580123A3 (en) * | 2004-03-03 | 2005-12-28 | Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH | System and method for treating compressed air |
| DE102004010366B4 (en) * | 2004-03-03 | 2008-03-27 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | System for compressed air preparation |
| US7845188B2 (en) | 2004-03-03 | 2010-12-07 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | System for the preparation of compressed air |
| WO2006015858A1 (en) * | 2004-08-10 | 2006-02-16 | Airbus Deutschland Gmbh | System for producing process air |
| DE102004038860A1 (en) * | 2004-08-10 | 2006-02-23 | Airbus Deutschland Gmbh | Process air production system for aircraft has existing cooling system whose heat exchanger is arranged in ram-air cooling channel serving as cooling sink |
| JP2008509049A (en) * | 2004-08-10 | 2008-03-27 | エアバス・ドイチュラント・ゲーエムベーハー | System that generates process air |
| RU2372253C2 (en) * | 2004-08-10 | 2009-11-10 | Эйрбас Дойчланд Гмбх | System producing process air and its application |
| US7922118B2 (en) | 2004-08-10 | 2011-04-12 | Airbus Deutschland Gmbh | System for producing process air |
| DE102005037285A1 (en) * | 2005-08-08 | 2007-02-15 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | Method for operating an aircraft air conditioning system |
| US7797962B2 (en) | 2005-08-08 | 2010-09-21 | Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh | Method of operating an aircraft system |
| JP2007212083A (en) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Takao Hara | Cooling device, water forming device and air conditioning system |
| JP2016020198A (en) * | 2014-05-02 | 2016-02-04 | ハミルトン・サンドストランド・コーポレイションHamilton Sundstrand Corporation | Aircraft environmental conditioning system and environmental conditioning method |
| EP3421364A1 (en) * | 2017-06-28 | 2019-01-02 | Hamilton Sundstrand Corporation | Three wheel and simple cycle aircraft environmental control system |
| US20190002109A1 (en) * | 2017-06-28 | 2019-01-03 | Hamilton Sundstrand Corporation | Three wheel and simple cycle aircraft environmental control system |
| US10850854B2 (en) | 2017-06-28 | 2020-12-01 | Hamilton Sunstrand Corporation | Three wheel and simple cycle aircraft environmental control system |
| US11358725B2 (en) * | 2017-06-28 | 2022-06-14 | Hamilton Sundstrand Corporation | Three wheel and simple cycle aircraft environmental control system |
| EP3517440A1 (en) * | 2018-01-24 | 2019-07-31 | Hamilton Sundstrand Corporation | Environmental control system tri-heat exchanger |
| US10619937B2 (en) | 2018-01-24 | 2020-04-14 | Hamilton Sundstrand Corporation | Environmental control system tri-heat exchanger |
| EP3521169A1 (en) * | 2018-02-05 | 2019-08-07 | Hamilton Sundstrand Corporation | Three wheel and simple cycle aircraft environmental control system |
| EP3760544A1 (en) * | 2019-07-01 | 2021-01-06 | Hamilton Sundstrand Corporation | Adaptive plate-fin heat exchanger |
| US11046441B2 (en) | 2019-07-01 | 2021-06-29 | Hamilton Sundstrand Corporation | Adaptive plate-fin heat exchanger |
| EP4015390A1 (en) * | 2020-12-17 | 2022-06-22 | Hamilton Sundstrand Corporation | Flexible turbine arrangement air cycle machine with adaptive heat exchanger |
| US11377218B1 (en) | 2020-12-17 | 2022-07-05 | Hamilton Sundstrand Corporation | Flexible turbine arrangement air cycle machine with adaptive heat exchanger |
| CN118372977A (en) * | 2024-06-25 | 2024-07-23 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | Air conditioning system for aircraft cockpit |
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