JP2002061975A - 輸送機械用空調装置 - Google Patents

輸送機械用空調装置

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JP2002061975A JP2000253176A JP2000253176A JP2002061975A JP 2002061975 A JP2002061975 A JP 2002061975A JP 2000253176 A JP2000253176 A JP 2000253176A JP 2000253176 A JP2000253176 A JP 2000253176A JP 2002061975 A JP2002061975 A JP 2002061975A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】居住室などへ必要量の冷却空気を供給すると共
に、エンジン抽気量の低減によりエンジン負荷を軽減す
ることができる輸送機械用空調装置を提供する。 【解決手段】エンジン（補助動力部（ＡＰＵ）を含む）
から取り出されたエンジン抽気は、１次熱交換器ＰＨＥ
で冷却された後、第１タービンＴ１を回転駆動すると共
に断熱膨張する。コンプレッサＣにおいて所定圧力まで
昇圧されたラム空気は、２次熱交換器ＳＨＥで冷却され
リヒータＲＨで再度冷却された後、合流点ＭＰで断熱膨
張したエンジン抽気と合流する。そして、合流した空気
は、コンデンサＣＯＮＤにおいて露点以下の温度に冷却
された後、ウオータエクトラクタＷＥで凝縮す毬排除さ
れリヒータＲＨで再加熱され、第２タービンＴ２で断熱
膨張した後、冷却空気となって乗員・乗客室２０に供給
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、航空機、船舶、
自動車などの輸送機械に利用される空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機、船舶、自動車などの輸送機械
は、一般に、居住室や電子機器室などに適温、適圧の調
和空気を供給するための空調装置を備えている。この空
調装置は、調温、調圧以外にも、除湿の役割や、居住室
に酸素を送り込む役割、筐体から漏れる空気を補うな
ど、様々な役割を兼ね備えているが、これらの役割を果
たすためには、外気の取り込みが不可欠となる。
【０００３】このため、従来では、予圧に必要な圧力な
どが得られると共に、常に十分な量の外気が存在するエ
ンジン（補助動力部を含む）から抽気を得、得られたエ
ンジン抽気を調温及び調圧などして調和空気として居住
室などに供給する空調装置が広く使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな輸送機械用空調装置では、乗員及び乗客などに対し
て必要な酸素量を供給する必要性から常時一定量の調和
空気が必要となる。このため、居住室などに供給するた
めの調和空気をすべてエンジン抽気に依存していた従来
の輸送機械用空調装置では、優先的に必要量の調和空気
を供給する必要性から、常時エンジン負荷が増大し、燃
費が悪化するなどの課題が生じていた。
【０００５】本願発明は、これらの課題を解決するため
に創案されたものであって、居住室などへ必要量の調和
空気を供給すると共に、エンジン抽気量の低減によって
エンジン負荷を軽減することができる輸送機械用空調装
置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、エン
ジン抽気を断熱膨張させることにより得た冷却空気を供
給する輸送機械用空調装置において、エンジン抽気から
得た前記冷却空気に加えて、ラム空気を昇圧及び冷却す
ることにより得た冷却空気をも供給する手段を備えたこ
とを特徴とする。
【０００７】請求項１の発明によれば、エンジン抽気に
加え、ラム空気から得られた冷却空気も居住室などに供
給されるため、その分だけエンジン抽気量を低減させる
ことができるため、エンジン負荷の軽減により輸送機械
の燃費などを向上させることが可能となる。
【０００８】請求項２の発明は、輸送機械用空調装置で
あって、エンジン抽気によって駆動されると共に、前記
エンジン抽気を断熱膨張させる第1のタービンと、ラム空
気を昇圧するコンプレッサと、前記断熱膨張したエンジ
ン抽気と前記コンプレッサにより昇圧されたラム空気と
を合流させる合流手段と、前記第1のタービンに接続され
ると共に前記合流手段で合流した空気を断熱膨張させる
第2のタービンと、前記第2のタービンで断熱膨張させた
冷却空気を供給する手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】請求項２の発明によれば、ラム空気とエン
ジン抽気とを混合した後再度断熱膨張させるため、ラム
空気とエンジン抽気とを最終的に同一温度、同一圧力な
どの冷却空気として居住室などに供給することが可能と
なる。
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の輸
送機械用空調装置において、さらに、前記合流手段と前
記第2のタービンとの間に除湿手段を備えたことを特徴
とする。
【００１１】請求項３の発明によれば、合流手段で合流
した空気は除湿手段で除湿された後、第2のタービンで
断熱膨張されるため、湿気の多いを地上においても、ラ
ム空気から冷却空気を得ることができ、エンジン負荷の
軽減を図ることが可能となる。
【００１２】請求項４の発明は、請求項２に記載された
輸送機械用空調装置において、第２のコンプレッサと、
前記第1のタービンに供給されるエンジン抽気を熱交換
により冷却する第1の冷却手段と、前記昇圧されたラム
空気を熱交換により冷却する第2の冷却手段と、前記ラム
空気とは別途に取り込み前記第1又は第2の冷却手段にお
いて熱交換に用いたラム空気を前記第2のコンプレッサ
に供給する手段と、前記第2のコンプレッサで昇圧され
たラム空気を第1のタービンに供給される前記エンジン
抽気と混合する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】請求項４の発明によれば、居住室などへ供
給するための冷却空気となるエンジン抽気或いはラム空
気を冷却するため別途取り込んだラム空気をも冷却空気
として利用される。このため、よりいっそうエンジン抽
気を低減でき、さらなるエンジン負荷の軽減により、輸
送機械の燃費などを向上させることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は本願発明の一実施形態であ
る航空機に使用される空調装置を示している。本実施形
態の空調装置は、ラム空気を取り入れ、昇圧、及び冷却
などを行うための移送ライン１ａ、コンプレッサＣ、移
送ライン１ｂ、２次熱交換器ＳＨＥ、リヒータＲＨ、及
び、移送ライン１ｄを有すると共に、エンジン抽気を取
り入れ冷却及び断熱膨張などを行うための移送ライン２
ａ、１次熱交換器ＰＨＥ、移送ライン２ｂ、第１タービ
ンＴ１、及び、移送ライン２ｃを有する。
【００１５】また、本実施形態の空調装置は、昇圧及び
冷却などがなされたラム空気と断熱膨張したエンジン抽
気を合流させ、これらに除湿及び断熱膨張などの処理を
施した後、乗員・乗客室２０に冷却空気を供給するため
の移送ライン３ａ、コンデンサＣＯＮＤ、ウオータエク
トラクタＷＥ、移送ライン３ｃ、リヒータＲＨ、移送ラ
イン３ｄ、第２タービンＴ２、及び、移送ライン３ｅを
有する。
【００１６】さらに、本実施形態の空調装置は、２次熱
交換器ＳＨＥ及び１次熱交換器ＰＨＥが冷却動作を行う
ための熱交換に使用するラム空気を供給すための移送ラ
イン４ａ、移送ライン４ｂ、移送ライン４ｃ、及び、フ
ァンＦを有する。
【００１７】第１タービンＴ１は、移送ライン２ｂを介
して１次熱交換器ＰＨＥから供給されるエンジン抽気に
よって回転駆動されるが、第１タービンＴ１は、シャフ
トＳＦＴを介してコンプレッサＣ、ファンＦ、及び第２
タービンＴ２に接続されているため、第１タービンＴ１
が回転駆動されることによって、同時にコンプレッサ
Ｃ、ファンＦ、及び第２タービンＴ２も回転駆動される
こととなる。また、シャフトＳＦＴには補助モータＭが
接続されており、補助モータＭは、エンジン抽気の圧力
が低下した場合など必要に応じてシャフトＳＦＴを介し
て第1タービンＴ１などを補助的に駆動する。
【００１８】次に、本実施形態の動作を説明する。ま
ず、移送ライン２ａを介してエンジン（補助動力部（Ａ
ＰＵ）を含む）から取り出されたエンジン抽気は、１次
熱交換器ＰＨＥで冷却された後、移送ライン２ｂを介し
て第１タービンＴ１を回転駆動すると共に第１タービン
Ｔ１において断熱膨張する。なお、１次熱交換器ＰＨＥ
では、移送ライン４ａ、２次熱交換器ＳＨＥ、移送ライ
ン４ｂを介して供給されたラム空気との熱交換によって
冷却動作がなされる。
【００１９】また、移送ライン１ａを介して取り込まれ
たラム空気は、コンプレッサＣにおいて所定圧力まで昇
圧された後、移送ライン１ｂを介して、２次熱交換器Ｓ
ＨＥに供給され冷却される。そして、移送ライン１ｃを
介してリヒータＲＨに移動し、再度冷却された後、移送
ライン１ｄを介して合流点ＭＰに至る。
【００２０】なお、２次熱交換器ＳＨＥでは、移送ライ
ン４ａを介して供給されたラム空気との熱交換によって
冷却動作がなされ、また、リヒータＲＨでは、移送ライ
ン３ｃを介して供給される冷却空気との熱交換により冷
却動作がなされる。また、２次熱交換器ＳＨＥ及び１次
熱交換器ＰＨＥにおいて熱交換され昇温したラム空気
は、移送ライン４ｃを介してファンＦによって機外へ放
出される。
【００２１】次に、合流点ＭＰでは、第１タービンＴ１
で断熱膨張され、移送ライン２ｃを介して供給されるエ
ンジン抽気と、移送ライン１ｄを介して供給され昇圧等
がなされたラム空気とが合流する。合流したエンジン抽
気とラム空気（以下「合流空気」という。）は、移送ラ
イン３ａを介して、コンデンサＣＯＮＤに供給され、露
点以下の温度に冷却される。コンデンサＣＯＮＤにおけ
る冷却過程で生じた凝縮水は、ウオータエクトラクタＷ
Ｅにおいて、遠心分離により排除される。
【００２２】その後、凝縮水が排除された合流空気は移
送ライン３ｃを介してリヒータＲＨで、移送ライン１ｃ
を介して供給される高温空気との熱交換により一旦昇温
され、これにより水分は再蒸発する。次に、移送ライン
３ｄを介して、第２タービンＴ２に移動し、第２タービ
ンＴ２において、断熱膨張し冷却空気となった後、コン
デンサＣＯＮＤ、移送ライン３ｅを介して、冷却空気と
して乗員・乗客室２０に供給される。
【００２３】上述した実施形態の空調装置によれば、乗
員・乗客室２０に供給すべき冷却空気の一部はラム空気
によって補われるため、エンジン抽気量を低減でき、エ
ンジン負荷の軽減による燃費の向上などが可能となる。
【００２４】また、本実施形態の空調装置によれば、エ
ンジン抽気とラム空気との合流空気を、コンデンサＣＯ
ＮＤの冷却過程で生じた凝縮水をウオータエクトラクタ
ＷＥで排除した後、断熱膨張させ冷却空気を得る構成と
したため、湿気の多いを地上においても、ラム空気から
冷却空気を得ることができ、エンジン負荷の軽減を図る
ことが可能となる。
【００２５】図２は本願発明の第２の実施形態である航
空機に使用される空調装置を示している。図２に示され
る空調装置は、図１で示した空調装置と基本的な構成は
同じであるが、２次熱交換器ＳＨＥ及び１次熱交換器Ｐ
ＨＥの熱交換のために使用したラム空気についても、乗
員・乗客室２０に供給するための冷却空気として使用す
るよう構成されている点で異なる。
【００２６】このため、図２の実施形態では、図１で示
した空調装置に対して、シャフトＳＦＴを介してコンプ
レッサＣに接続される第2コンプレッサＣ２、２次熱交
換器ＳＨＥ及び１次熱交換器ＰＨＥにおいて熱交換のた
めに使用するラム空気を供給するためのファンＦ１、及
びそれを駆動するためのモータＭ２が新たに配設されて
いる。
【００２７】次に、図２に示される本願発明の第２の実
施形態の動作を説明する。まず、移送ライン１１ａを介
して取り込まれたラム空気が、コンプレッサＣで昇圧さ
れ、移送ライン１１ｂ、２次熱交換器ＳＨＥ、移送ライ
ン１１ｃ、リヒータＲＨ、及び移送ライン１１ｄを介し
て合流点ＭＰに至る動作は図１で示した空調装置の場合
と同様である。
【００２８】一方、２次熱交換器ＳＨＥ及び１次熱交換
器ＰＨＥにおいて熱交換のために使用されるラム空気
は、移送ライン１４ａ、２次熱交換器ＳＨＥ、移送ライ
ン１４ｂ、１次熱交換器ＰＨＥ、及び移送ライン１４ｃ
を移動した後、モータＭ２によって駆動されるファンＦ
２によって、機外へ放出される。第2コンプレッサＣ２
で昇圧されたラム空気は、移送ライン１２ａを介して取
り込まれたエンジン抽気と混合される。そして、エンジ
ン抽気とラム空気とが混合した空気は、図１で示した実
施形態の場合と同様に、移送ライン１５ａ、１次熱交換
器ＰＨＥ、及び移送ライン１５ｂを介して第１タービン
Ｔ１に供給され、断熱膨張をした後、移送ライン１５ｃ
を介して合流点ＭＰに達する。
【００２９】そして、図１の実施形態の場合と同様に、
移送ライン１１ｄを介して供給されたラム空気と合流点
ＭＰで合流し、合流した空気は、移送ライン１３ａ、コ
ンデンサＣＯＮＤ、移送ライン１３ｂ、ウオータエクト
ラクタＷＥ、移送ライン１３ｃ、リヒータＲＨ、及び移
送ライン１３ｄを介して第２タービンＴ２に移動し、第
２タービンＴ２で再度断熱膨張した後、移送ライン１３
ｅ、コンデンサＣＯＮＤ、及び移送ライン１３ｆを介し
て冷却空気として乗員・乗客室２０に供給される。
【００３０】図２に示した実施形態によると、２次熱交
換器ＳＨＥ及び１次熱交換器ＰＨＥで冷却を行うため熱
交換に使用するラム空気をも乗員・乗客室２０に供給す
るための冷却空気として用いることができるため、より
一層エンジン抽気量を低減でき、さらなるエンジン負荷
の軽減による燃費の向上などが可能となる。
【００３１】上述した実施形態では、航空機搭載用の空
調装置を示したが、本願発明はこれに限らず、船舶、自
動車などの輸送機械用の空調機器に広く実施することが
できる。
【００３２】
【発明の効果】本願発明によれば、エンジン抽気に加え
てラム空気をも居住室などに供給するための冷却空気と
して利用できるため、居住室などへ必要量の冷却空気を
供給すると共に、エンジン抽気量を低減でき、エンジン
負荷の軽減、燃費の向上などを図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態にかかる運送機械用空調
装置の概略構成図である。
【図２】本願発明の他の実施形態にかかる運送機械用空
調装置の概略構成図である。
【符号の説明】
Ｔ１…第1タービン Ｔ２…第２タービン Ｍ…補助モータ ＳＦＴ…シャフト Ｃ…コンプレッサ ＣＯＮＤ…コンデンサ ＷＥ…ウォータエクストラクタ ＲＨ…リヒータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジン抽気を断熱膨張させることによ
    り得た冷却空気を供給する輸送機械用空調装置におい
    て、 エンジン抽気から得た前記冷却空気に加えて、ラム空気
    を昇圧及び冷却することにより得た冷却空気をも供給す
    る手段を備えたことを特徴とする輸送機械用空調装置。
  2. 【請求項２】 エンジン抽気によって駆動されると共
    に、前記エンジン抽気を断熱膨張させる第1のタービン
    と、ラム空気を昇圧するコンプレッサと、前記断熱膨張
    したエンジン抽気と前記コンプレッサにより昇圧された
    ラム空気とを合流させる合流手段と、前記第1のタービン
    に接続されると共に前記合流手段で合流した空気を断熱
    膨張させる第2のタービンと、前記第2のタービンで断熱
    膨張させた冷却空気を供給する手段とを備えたことを特
    徴とする輸送機械用空調装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の輸送機械用空調装置にお
    いて、前記合流手段と、前記第2のタービンとの間に除
    湿手段を備えたことを特徴とする輸送機械用空調装置。
  4. 【請求項４】 請求項２記載の輸送機械用空調装置にお
    いて、第２のコンプレッサと、前記第1のタービンに供
    給されるエンジン抽気を熱交換により冷却する第1の冷
    却手段と、前記昇圧されたラム空気を熱交換により冷却
    する第2の冷却手段と、前記ラム空気とは別途に取り込み
    前記第1又は第2の冷却手段において熱交換に用いたラム
    空気を前記第2のコンプレッサに供給する手段と、前記
    第2のコンプレッサで昇圧されたラム空気を第1のタービ
    ンに供給される前記エンジン抽気と混合する手段とを備
    えたことを特徴とする輸送機械用空調装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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