JP2013220681A - 航空機用の補助電力システム - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池式の補助電源装置にて生成された温水を有効利用することができる補助電力システムを提供する。
【解決手段】燃料電池式の補助電源装置2を備え、燃料電池式の補助電源装置2が発電するときに生成された温水Xを調理、給湯あるいは防氷装置に利用し、冷却された温水Xである水Yの一部を燃焼器に噴射し、冷却された温水である水Yの残りをタンク6に貯留し、タンクに貯留された水Yを燃料電池式の補助電源装置2の酸素源として用いる。
【選択図】図1
【解決手段】燃料電池式の補助電源装置2を備え、燃料電池式の補助電源装置2が発電するときに生成された温水Xを調理、給湯あるいは防氷装置に利用し、冷却された温水Xである水Yの一部を燃焼器に噴射し、冷却された温水である水Yの残りをタンク6に貯留し、タンクに貯留された水Yを燃料電池式の補助電源装置2の酸素源として用いる。
【選択図】図1
Description
本発明は、航空機用の補助電力システムに関するものである。
近年、故障に対してロバストである航空機用の電力システムとして、電力源の分散が図られた電力システムが提案されている。このような航空機用の電力システムは、例えば、電力保存手段(再生型燃料電池、2次電池及びスーパーキャパシタ等)、複数の補助電源装置及びエンジン駆動の主発電機等を電力源として備えている。
従来、上述のような電力源の分散化が図られた電力システムの補助電源装置としては、ガスタービン式の補助電源装置が用いられていた。ところが、このようなガスタービン式の補助電源装置は、発電端効率が約20%と低い。また、騒音も大きく、さらには窒素酸化物、一酸化炭素、及び未燃炭化水素を排出することから、特に空港においての使用が問題視されていた。そこで、例えば、特許文献1に示すように、ガスタービン式の補助電源装置に換えて、燃料電池式の補助電源装置を設置することが提案されている。
ところで、燃料電池において電力を生成すると、これに付随して温水が生成される。航空機用の電力システムに、燃料電池式の補助電源装置を設置した場合にも、この補助電源装置をしようすることによって当然ながら温水が生成される。したがって、航空機において、燃料電池式の補助電源装置において生成された温水の処理が問題となる。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、燃料電池式の補助電源装置にて生成された温水を有効利用することができる補助電力システムの提供を目的とする。
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
本発明は、燃料電池式の補助電源装置を備え、燃料電池式の補助電源装置が発電するときに生成された温水を調理、給湯あるいは機体やエンジンの防氷装置に利用し、冷却された温水である水の一部を燃焼器に噴射し、冷却された温水である水の残りをタンクに貯留し、タンクに貯留された水を燃料電池式の補助電源装置の酸素源として用いるという構成を採用する。
本発明によれば、燃料電池式の補助電源装置で生成された温水が調理、給湯あるいは防氷装置にて利用される。このため、燃料電池式の補助電源装置にて生成された温水を有効利用することができる。
以下、図面を参照して、本発明に係る航空機用の補助電力システムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、本実施形態における航空機用の補助電力システムは、航空機用の電力システムの一部に組み込まれている。
図1は、本実施形態の航空機用の補助電力システム1の概略構成を示すシステムブロック図である。この図に示すように、本実施形態の航空機用の補助電力システム1は、燃料電池式の補助電源装置2と、調理及び給湯用の第1加熱器3と、防氷装置用の第2加熱器4と、噴射装置5と、タンク6と、配管7とを備えている。
燃料電池式の補助電源装置2は、外部から供給されるジェット燃料、もしくはバイオ燃料を用いて電力を生成する電池であり、航空機に搭載される制御装置の制御の下、駆動される。この燃料電池式の補助電源装置2にて生成された電力は、例えば、環境制御システムや航空機システムに供給されて消費される。また、このような燃料電池式の補助電源装置2は、電力の生成に伴って温水Xを生成する。なお、航空機のエンジンで使用される燃料がバイオ燃料であるときには、この燃料を貯留する燃料タンク10から燃料電池式の補助電源装置2に燃料が供給される。
第1加熱器3は、燃料電池式の補助電源装置2で生成された温水Xと、調理や給湯に用いられる水との熱交換を行うことで、調理や給湯に用いられる水を加熱するものである。また、第1加熱器3では、調理や給湯に用いられる水のみならず、食材の加熱や食器の加熱を行うこともできる。
第2加熱器4は、燃料電池式の補助電源装置2で生成された温水Xを用いて、航空機の翼やエンジンEの空気取り入れ口を加熱することによって、機体への着氷を防止するものである。
温水Xは、第1加熱器3及び第2加熱器4にて熱交換されることによって冷却され、水Yとなって排出される。噴射装置5は、第1加熱器3及び第2加熱器4から排出された水Yの一部をエンジンEの燃焼器に噴射するものである。エンジンEの燃焼器に水Yが噴射されることによって、エンジンEの推力が増大して燃費の改善を図ることができると共に、エンジンEからの窒素酸化物の排出量を減少させることができる。
タンク6は、噴射装置5で使用されなかった水Yを一時的に貯留するものである。燃料電池式の補助電源装置2は、電力の生成にあたり酸素が必要となる。航空機の巡航時は、航空機の高度が高いことから、外気に含まれる酸素量が減少し、燃料電池式の補助電源装置2に供給される酸素量が不足する恐れがある。そこで、タンク6に貯留された水Yを用いて燃料電池式の補助電源装置2に酸素を供給する。例えば、水Yを電気分解して酸素を生成し、この酸素を燃料電池式の補助電源装置2に供給する。
配管7は、温水Xや水Yの流路であり、燃料電池式の補助電源装置2と、調理及び給湯用の第1加熱器3と、防氷装置用の第2加熱器4と、噴射装置5と、タンク6とを接続している。
このような構成を有する航空機用の補助電力システム1では、航空機の使用時であれば、エンジンEの停止時、またエンジンEの出力が低いときを含め、常時、燃料電池式の補助電源装置2にて発電が行われる。このようにして燃料電池式の補助電源装置2にて発電が行われると、温水Xが生成され、この温水Xの熱が調理、給湯及び防氷装置にて用いられる。また、温水Xが冷却されてできた水Yの一部が噴射装置5によって燃焼器に噴射され、残りがタンク6に貯留される。タンク6に貯留された水Yは、燃料電池式の補助電源装置2の酸素源として用いられる。
このような本実施形態の航空機用の補助電力システム1によれば、燃料電池式の補助電源装置2を備えているため、ガスタービン式の補助電源装置を備える場合と比較して、高効率(約50%)にて発電行うことができ、静粛、ゼロエミッションを達成することができる。
また、本実施形態の航空機用の補助電力システム1によれば、燃料電池式の補助電源装置2にて生成された温水Xを用いて、機内における調理や給湯を行うため、調理や給湯に必要とされる電力を低減させることができる。また、防氷装置で必要とする電力も低減させることができる。さらに、本実施形態の航空機用の補助電力システム1では、燃料電池式の補助電源装置2にて生成された温水Xが水Yとなった後にエンジンEの燃焼器に供給するため、エンジンEの推力が増大し燃費の改善を図ることも可能となる。このように、本実施形態の航空機用の補助電力システム1によれば、燃料電池式の補助電源装置2で生成された温水Xを有効利用しており、航空機におけるエネルギ効率を向上させることが可能となる。
1……補助電力システム、2……補助電源装置、3……第1加熱器、4……第2加熱器、5……噴射装置、6……タンク、7……配管、10……燃料タンク、E……エンジン、X……温水、Y……水
Claims (1)
- 燃料電池式の補助電源装置を備え、
燃料電池式の補助電源装置が発電するときに生成された温水を調理、給湯あるいは防氷装置に利用し、
冷却された温水である水の一部を燃焼器に噴射し、
冷却された温水である水の残りをタンクに貯留し、
タンクに貯留された水を燃料電池式の補助電源装置の酸素源として用いる
ことを特徴とする航空機用の補助電力システム。
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JP2012092160A JP2013220681A (ja) | 2012-04-13 | 2012-04-13 | 航空機用の補助電力システム |
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