ラムエアファン装置およびその冷却方法
【課題】航空機の環境制御システムにおけるラムエアファン（ＲＡＦ）モータ２０の冷却性を改善する。
【解決手段】航空機が地上にあるときなどにラムエアを補うためのラムエアファン装置１０は、ファン入口１４に配置されたＲＡＦ１２と、ＲＡＦシャフト２２を介して接続されたＲＡＦモータ２０と、を含む。入口ヘッダとファン入口１４との間の圧力差によって、ＲＡＦモータ２０を通過して冷却流３２が流れ、ＲＡＦモータ２０のベアリングやステータ巻線２８を冷却する。ＲＡＦハブ３８とキャップ４４との間に、複数のブロワブレード５０からなるブロワ４６が配置されており、ＲＡＦハブ３８の冷却用開口部４２を通過した軸方向の冷却流３２を半径方向外側へ向かうブロワ流５２に方向変換する。これにより、冷却流３２の流量が増加し、ＲＡＦモータ２０の冷却が向上する。
【解決手段】航空機が地上にあるときなどにラムエアを補うためのラムエアファン装置１０は、ファン入口１４に配置されたＲＡＦ１２と、ＲＡＦシャフト２２を介して接続されたＲＡＦモータ２０と、を含む。入口ヘッダとファン入口１４との間の圧力差によって、ＲＡＦモータ２０を通過して冷却流３２が流れ、ＲＡＦモータ２０のベアリングやステータ巻線２８を冷却する。ＲＡＦハブ３８とキャップ４４との間に、複数のブロワブレード５０からなるブロワ４６が配置されており、ＲＡＦハブ３８の冷却用開口部４２を通過した軸方向の冷却流３２を半径方向外側へ向かうブロワ流５２に方向変換する。これにより、冷却流３２の流量が増加し、ＲＡＦモータ２０の冷却が向上する。
【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ラムエアファンモータの冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の形式の航空機において、ラムエアの流れが様々な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、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、ラムエアの流れが用いられる。航空機の飛行中は、航空機の動きによって十分な空気流源が生成され、得られたラムエアの流れを上述したような目的で使用することができる。しかし、航空機が地上にあるとき、あるいは低速で動作しているときには、冷却システムへの空気流を増大させるために、一般にファンが用いられる。このようなファンは電気モータで駆動されるが、このモータには、内部を通る空気流を用いた冷却が必要となる。冷却流は、熱交換器の入口から引き出され、電気モータの内部を横切って、ラムファン入口へと流れる。
【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ラムエアファンの性能は、一般に、熱交換器入口からラムファン入口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、ラムエア流システムの性能が低減する。
【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、本発明に係るラムエアファン装置は、ファン入口に配置されたラムエアファンと、このラムエアファンに機能的に接続されたラムエアファンモータと、を備える。ブロワが上記ラムエアファンに機能的に接続されており、このブロワは、ラムエアファンモータを通過した冷却流を実質的に軸方向の流れから実質的に半径方向の流れに方向変換するように構成され、これによりラムエアファンモータを通過する冷却流を増加させる。
【０００５】
本発明の他の一つの態様によれば、本発明に係るラムエアファン装置の冷却方法は、ファン入口に配置されるラムエアファンと、該ラムエアファンに機能的に接続されるラムエアファンモータと、を提供することを含む。ラムエアファンモータへ向けて冷却流が付勢され、この冷却流は、上記ラムエアファンモータを通過するように案内され、これによって上記ラムエアファンモータから熱エネルギが除去される。上記冷却流は、上記ラムエアファンモータに機能的に接続されたブロワを横切って進み、これによって上記冷却流は上記ファン入口へ向けて実質的に半径方向外側へ案内される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】この発明に係るラムエアファン装置の一実施例を示す断面図。
【図２】このラムエアファン装置の要部を拡大して示す断面図。
【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（ＥＣＳ）におけるラムエアファン装置１０を示している。このラムエアファン装置１０は、ファン入口１４に配置されたラムエアファン（以下、ＲＡＦと略記する）１２を含む。ラムエア流１６は、ファン入口１４に流入し、かつファン通路５４を通って、図示せぬ熱交換器あるいは外部へと流れる。
【０００８】
ＲＡＦ１２は、ＲＡＦシャフト２２を介してＲＡＦモータ２０に機能的に接続されている。ＲＡＦモータ２０は、モータハウジング５６内に配置された電気モータであって、ＲＡＦシャフト２２とともに回転するロータ２４と、このロータ２４の外周側に配置された複数個のステータ巻線２８を有するステータ２６と、から構成されている。ＲＡＦモータ２０は、さらに、ＲＡＦシャフト２２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３０を備えている。ＲＡＦ１２およびＲＡＦモータ２０は、ファン入口１４に流入する自然な空気流１６が航空機の要求を十分に満たし得ないときに、空気流１６を補うように付勢するために用いられる。ＲＡＦモータ２０の過熱、特にステータ巻線２８およびベアリング３０の過熱を防止するために、冷却流３２がモータハウジング５６を通して引き込まれ、ＲＡＦモータ２０を横切って流れる。冷却流３２は、入口ヘッダ３６を通して引き込まれる。この冷却流３２は、ＲＡＦモータ２０を横切って流れ、ステータ巻線２８およびベアリング３０を通過してこれらから熱エネルギを除去し、かつ、ファン入口１４へと流出する。この冷却流３２は、基本的に、入口ヘッダ３６とファン入口１４との間の圧力差によって駆動される。
【０００９】
図２は、ＲＡＦ１２の詳細を示している。ＲＡＦ１２は、ＲＡＦシャフト２２上に配置されたＲＡＦハブ３８と、このＲＡＦハブ３８に固定された複数のＲＡＦブレード４０と、を備え、上記ＲＡＦブレード４０は、ファン入口１４を横切るように延びている。ＲＡＦハブ３８は、該ＲＡＦハブ３８を貫通した複数の冷却用開口部４２を有し、ＲＡＦモータ２０からファン入口１４へ向かって流れる冷却流３２が流れ出るようになっている。ファン入口１４のＲＡＦ１２の上流側には、キャップ４４が配置されており、流入してくるラムエア流１６をファン入口１４へ向かって案内している。ＲＡＦシャフト２２上において、軸方向でＲＡＦハブ３８とキャップ４４との間には、ブロワ４６が配置されている。このブロワ４６は、複数のブロワブレード５０が設けられたブロワハブ４８を有し、上記ブロワブレード５０は、ブロワハブ４８の周囲の回りに配置されている。このブロワブレード５０は、ＲＡＦハブ３８から流れてくる実質的に軸方向の冷却流３２を、ファン入口１４へ向かう実質的に半径方向外側を指向したブロワ流５２に再方向変換するように構成されている。ブロワ流５２がファン入口１４へ向かって案内されると、ＲＡＦブレード４０がこのブロワ流５２を付勢し、ファン通路５４を通して図示せぬ熱交換器あるいは外部へと送る。このようにブロワ４６をＲＡＦ１２内に備えることで、入口ヘッダ３６とファン入口１４との間の圧力差が増加し、ＲＡＦモータ２０を横切って流れる冷却流３２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、ＲＡＦモータ２０の冷却が向上し、さらにＲＡＦ１２および環境制御システムの性能が向上する。
【００１０】
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。
【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ラムエアファンモータの冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の形式の航空機において、ラムエアの流れが様々な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、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、ラムエアの流れが用いられる。航空機の飛行中は、航空機の動きによって十分な空気流源が生成され、得られたラムエアの流れを上述したような目的で使用することができる。しかし、航空機が地上にあるとき、あるいは低速で動作しているときには、冷却システムへの空気流を増大させるために、一般にファンが用いられる。このようなファンは電気モータで駆動されるが、このモータには、内部を通る空気流を用いた冷却が必要となる。冷却流は、熱交換器の入口から引き出され、電気モータの内部を横切って、ラムファン入口へと流れる。
【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ラムエアファンの性能は、一般に、熱交換器入口からラムファン入口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、ラムエア流システムの性能が低減する。
【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、本発明に係るラムエアファン装置は、ファン入口に配置されたラムエアファンと、このラムエアファンに機能的に接続されたラムエアファンモータと、を備える。ブロワが上記ラムエアファンに機能的に接続されており、このブロワは、ラムエアファンモータを通過した冷却流を実質的に軸方向の流れから実質的に半径方向の流れに方向変換するように構成され、これによりラムエアファンモータを通過する冷却流を増加させる。
【０００５】
本発明の他の一つの態様によれば、本発明に係るラムエアファン装置の冷却方法は、ファン入口に配置されるラムエアファンと、該ラムエアファンに機能的に接続されるラムエアファンモータと、を提供することを含む。ラムエアファンモータへ向けて冷却流が付勢され、この冷却流は、上記ラムエアファンモータを通過するように案内され、これによって上記ラムエアファンモータから熱エネルギが除去される。上記冷却流は、上記ラムエアファンモータに機能的に接続されたブロワを横切って進み、これによって上記冷却流は上記ファン入口へ向けて実質的に半径方向外側へ案内される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】この発明に係るラムエアファン装置の一実施例を示す断面図。
【図２】このラムエアファン装置の要部を拡大して示す断面図。
【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（ＥＣＳ）におけるラムエアファン装置１０を示している。このラムエアファン装置１０は、ファン入口１４に配置されたラムエアファン（以下、ＲＡＦと略記する）１２を含む。ラムエア流１６は、ファン入口１４に流入し、かつファン通路５４を通って、図示せぬ熱交換器あるいは外部へと流れる。
【０００８】
ＲＡＦ１２は、ＲＡＦシャフト２２を介してＲＡＦモータ２０に機能的に接続されている。ＲＡＦモータ２０は、モータハウジング５６内に配置された電気モータであって、ＲＡＦシャフト２２とともに回転するロータ２４と、このロータ２４の外周側に配置された複数個のステータ巻線２８を有するステータ２６と、から構成されている。ＲＡＦモータ２０は、さらに、ＲＡＦシャフト２２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３０を備えている。ＲＡＦ１２およびＲＡＦモータ２０は、ファン入口１４に流入する自然な空気流１６が航空機の要求を十分に満たし得ないときに、空気流１６を補うように付勢するために用いられる。ＲＡＦモータ２０の過熱、特にステータ巻線２８およびベアリング３０の過熱を防止するために、冷却流３２がモータハウジング５６を通して引き込まれ、ＲＡＦモータ２０を横切って流れる。冷却流３２は、入口ヘッダ３６を通して引き込まれる。この冷却流３２は、ＲＡＦモータ２０を横切って流れ、ステータ巻線２８およびベアリング３０を通過してこれらから熱エネルギを除去し、かつ、ファン入口１４へと流出する。この冷却流３２は、基本的に、入口ヘッダ３６とファン入口１４との間の圧力差によって駆動される。
【０００９】
図２は、ＲＡＦ１２の詳細を示している。ＲＡＦ１２は、ＲＡＦシャフト２２上に配置されたＲＡＦハブ３８と、このＲＡＦハブ３８に固定された複数のＲＡＦブレード４０と、を備え、上記ＲＡＦブレード４０は、ファン入口１４を横切るように延びている。ＲＡＦハブ３８は、該ＲＡＦハブ３８を貫通した複数の冷却用開口部４２を有し、ＲＡＦモータ２０からファン入口１４へ向かって流れる冷却流３２が流れ出るようになっている。ファン入口１４のＲＡＦ１２の上流側には、キャップ４４が配置されており、流入してくるラムエア流１６をファン入口１４へ向かって案内している。ＲＡＦシャフト２２上において、軸方向でＲＡＦハブ３８とキャップ４４との間には、ブロワ４６が配置されている。このブロワ４６は、複数のブロワブレード５０が設けられたブロワハブ４８を有し、上記ブロワブレード５０は、ブロワハブ４８の周囲の回りに配置されている。このブロワブレード５０は、ＲＡＦハブ３８から流れてくる実質的に軸方向の冷却流３２を、ファン入口１４へ向かう実質的に半径方向外側を指向したブロワ流５２に再方向変換するように構成されている。ブロワ流５２がファン入口１４へ向かって案内されると、ＲＡＦブレード４０がこのブロワ流５２を付勢し、ファン通路５４を通して図示せぬ熱交換器あるいは外部へと送る。このようにブロワ４６をＲＡＦ１２内に備えることで、入口ヘッダ３６とファン入口１４との間の圧力差が増加し、ＲＡＦモータ２０を横切って流れる冷却流３２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、ＲＡＦモータ２０の冷却が向上し、さらにＲＡＦ１２および環境制御システムの性能が向上する。
【００１０】
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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファン入口に配置されたラムエアファンと、
このラムエアファンに機能的に接続されたラムエアファンモータと、
上記ラムエアファンに機能的に接続され、ラムエアファンモータを通過した冷却流を実質的に軸方向の流れから実質的に半径方向の流れに方向変換し、これによりラムエアファンモータを通過する冷却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ラムエアファン装置。
【請求項２】
上記ブロワは、上記ラムエアファンに固定されたブロワハブと、このブロワハブから延びた複数のブロワブレードと、を有し、上記複数のブロワブレードが上記冷却流を方向変換するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のラムエアファン装置。
【請求項３】
上記ファン入口において上記ラムエアファンの上流側に配置されたキャップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のラムエアファン装置。
【請求項４】
上記ブロワは、軸方向で上記ラムエアファンと上記キャップとの間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のラムエアファン装置。
【請求項５】
上記ラムエアファンモータはモータハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のラムエアファン装置。
【請求項６】
上記冷却流は上記モータハウジング内を通して案内されることを特徴とする請求項５に記載のラムエアファン装置。
【請求項７】
上記ラムエアファンはラムエアファンシャフトを介して上記ラムエアファン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に記載のラムエアファン装置。
【請求項８】
上記ラムエアファンは、
ラムエアファンシャフトと、
このラムエアファンシャフトに配置されたラムエアファンハブと、
このラムエアファンハブから延び、少なくとも部分的に上記ファン入口を横切る複数のラムエアファンブレードと、
を備えてなる請求項１に記載のラムエアファン装置。
【請求項９】
上記ラムエアファンモータからの冷却流が通過できるように上記ラムエアファンハブを貫通した複数の冷却用開口部をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のラムエアファン装置。
【請求項１０】
ファン入口に配置されるラムエアファンおよび該ラムエアファンに機能的に接続されるラムエアファンモータを提供し、
上記ラムエアファンモータへ向けて冷却流を付勢し、
上記ラムエアファンモータを通過するように冷却流を案内し、この冷却流を介して上記ラムエアファンモータから熱エネルギを除去し、
上記ラムエアファンモータに機能的に接続されたブロワを横切って上記冷却流を流し、これによって上記冷却流を上記ファン入口へ向けて実質的に半径方向外側へ案内する、
ことを特徴とするラムエアファン装置の冷却方法。
【請求項１１】
上記のブロワを横切って冷却流を流すことは、ブロワハブに配置された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、これによって冷却流を実質的に半径方向外側へ案内することを特徴とする請求項１０に記載のラムエアファン装置の冷却方法。
【請求項１２】
上記ラムエアファンモータのステータを横切って流れるように冷却流を付勢し、この冷却流を介してステータから熱エネルギを除去する、ことをさらに含む請求項１０に記載のラムエアファン装置の冷却方法。
【請求項１３】
上記ラムエアファンに設けられた複数の冷却用開口部を通して冷却流を上記ブロワへ向けて付勢することをさらに含む請求項１０に記載のラムエアファン装置の冷却方法。
【請求項１４】
上記冷却流を上記ファン入口へと付勢することをさらに含む請求項１０に記載のラムエアファン装置の冷却方法。
【請求項１５】
上記冷却流は上記ラムエアファンによって付勢されることを特徴とする請求項１０に記載のラムエアファン装置の冷却方法。
【請求項１６】
入口ヘッダを介して上記冷却流を上記ラムエアファンモータへ向けて案内することをさらに含む請求項１０に記載のラムエアファン装置の冷却方法。
【請求項１】
ファン入口に配置されたラムエアファンと、
このラムエアファンに機能的に接続されたラムエアファンモータと、
上記ラムエアファンに機能的に接続され、ラムエアファンモータを通過した冷却流を実質的に軸方向の流れから実質的に半径方向の流れに方向変換し、これによりラムエアファンモータを通過する冷却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ラムエアファン装置。
【請求項２】
上記ブロワは、上記ラムエアファンに固定されたブロワハブと、このブロワハブから延びた複数のブロワブレードと、を有し、上記複数のブロワブレードが上記冷却流を方向変換するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のラムエアファン装置。
【請求項３】
上記ファン入口において上記ラムエアファンの上流側に配置されたキャップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のラムエアファン装置。
【請求項４】
上記ブロワは、軸方向で上記ラムエアファンと上記キャップとの間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のラムエアファン装置。
【請求項５】
上記ラムエアファンモータはモータハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のラムエアファン装置。
【請求項６】
上記冷却流は上記モータハウジング内を通して案内されることを特徴とする請求項５に記載のラムエアファン装置。
【請求項７】
上記ラムエアファンはラムエアファンシャフトを介して上記ラムエアファン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に記載のラムエアファン装置。
【請求項８】
上記ラムエアファンは、
ラムエアファンシャフトと、
このラムエアファンシャフトに配置されたラムエアファンハブと、
このラムエアファンハブから延び、少なくとも部分的に上記ファン入口を横切る複数のラムエアファンブレードと、
を備えてなる請求項１に記載のラムエアファン装置。
【請求項９】
上記ラムエアファンモータからの冷却流が通過できるように上記ラムエアファンハブを貫通した複数の冷却用開口部をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のラムエアファン装置。
【請求項１０】
ファン入口に配置されるラムエアファンおよび該ラムエアファンに機能的に接続されるラムエアファンモータを提供し、
上記ラムエアファンモータへ向けて冷却流を付勢し、
上記ラムエアファンモータを通過するように冷却流を案内し、この冷却流を介して上記ラムエアファンモータから熱エネルギを除去し、
上記ラムエアファンモータに機能的に接続されたブロワを横切って上記冷却流を流し、これによって上記冷却流を上記ファン入口へ向けて実質的に半径方向外側へ案内する、
ことを特徴とするラムエアファン装置の冷却方法。
【請求項１１】
上記のブロワを横切って冷却流を流すことは、ブロワハブに配置された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、これによって冷却流を実質的に半径方向外側へ案内することを特徴とする請求項１０に記載のラムエアファン装置の冷却方法。
【請求項１２】
上記ラムエアファンモータのステータを横切って流れるように冷却流を付勢し、この冷却流を介してステータから熱エネルギを除去する、ことをさらに含む請求項１０に記載のラムエアファン装置の冷却方法。
【請求項１３】
上記ラムエアファンに設けられた複数の冷却用開口部を通して冷却流を上記ブロワへ向けて付勢することをさらに含む請求項１０に記載のラムエアファン装置の冷却方法。
【請求項１４】
上記冷却流を上記ファン入口へと付勢することをさらに含む請求項１０に記載のラムエアファン装置の冷却方法。
【請求項１５】
上記冷却流は上記ラムエアファンによって付勢されることを特徴とする請求項１０に記載のラムエアファン装置の冷却方法。
【請求項１６】
入口ヘッダを介して上記冷却流を上記ラムエアファンモータへ向けて案内することをさらに含む請求項１０に記載のラムエアファン装置の冷却方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２５３８２（Ｐ２０１２−２５３８２Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５０５４２（Ｐ２０１１−１５０５４２）
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（５００１０７７６２）ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション (165)
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｗｉｎｄｓｏｒ Ｌｏｃｋｓ， ＣＴ ０６０９６−１０１０， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（５００１０７７６２）ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション (165)
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｗｉｎｄｓｏｒ Ｌｏｃｋｓ， ＣＴ ０６０９６−１０１０， Ｕ．Ｓ．Ａ．
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