可変面積ディフューザ
【課題】空調パック用の圧縮空気システムにおける使用に適した可変面積ベーン式ディフューザを提供する。
【解決手段】ディフューザ２２は、枢動ピン５４を中心として複数の位置間で回動可能な複数のベーン３８を備える。取付板３０が、裏当て板２８を支持している。これらのベーン３８は、裏当て板２８とシュラウド３６との間に配列されている。枢動ピン５４は、裏当て板２８、ベーン３８およびシュラウド３６と滑合関係にあり、取付板３０のボス４２に螺入されている。裏当て板２８および／またはシュラウド３６が撓みを受けている間、取付板３０および枢動ピン５４の構成によって、裏当て板２８およびシュラウド３６が互いに平行の状態に維持される。突発的な破損が生じた場合にベーン３８を良好に封じ込めるために、一体構造の突起４６および／またはボルト４０のような構造物が、裏当て板２８およびシュラウド３６から開口４４を通ってベーン３８に延びている。
【解決手段】ディフューザ２２は、枢動ピン５４を中心として複数の位置間で回動可能な複数のベーン３８を備える。取付板３０が、裏当て板２８を支持している。これらのベーン３８は、裏当て板２８とシュラウド３６との間に配列されている。枢動ピン５４は、裏当て板２８、ベーン３８およびシュラウド３６と滑合関係にあり、取付板３０のボス４２に螺入されている。裏当て板２８および／またはシュラウド３６が撓みを受けている間、取付板３０および枢動ピン５４の構成によって、裏当て板２８およびシュラウド３６が互いに平行の状態に維持される。突発的な破損が生じた場合にベーン３８を良好に封じ込めるために、一体構造の突起４６および／またはボルト４０のような構造物が、裏当て板２８およびシュラウド３６から開口４４を通ってベーン３８に延びている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変面積ディフューザに関する。特に、本発明は、空調パック用の圧縮空気システムにおける使用に適した可変面積ベーン式ディフューザに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変面積ディフューザは、ディフューザのスロートの寸法を変更するために、種々の角度位置間で回動される複数のベーンを利用する。可変面積ディフューザは、例えば、過給機とともに使用され、種々の高度において航空機の空調システムを通る流れを変化させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
可変面積ディフューザは、例えば、圧縮機が高速度で駆動される際に、超高応力を受けることがある。ディフューザ構造体は、圧縮機ロータを破損するまで超高速度で回転させる封じ込みテスト（ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ ｔｅｓｔ）に合格しなければならない。破片により周囲の領域、部品または人に危険が及ばないように、破片をディフューザのハウジング内に留めなくてはならない。
【０００４】
ディフューザの運転に関する他の問題は、ベーンに隣接する構造物、例えば、裏当て板および／またはシュラウドが撓むことである。ディフューザの運転にわたって、わずか千分の数インチのすき間をベーンの両側に維持することが望ましい。ベーンの周囲における構造物の撓みによって、膠着状態が生じ、ディフューザの運転を損なうことがある。
【０００５】
負荷時の運転を改良すると共に、ロータの破損が生じた場合の破片の封じ込みを改良する、改良型可変面積ディフューザが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、シュラウドを有するハウジングを備えた圧縮空気ユニットを提供する。電動モータによって駆動される圧縮機ロータが、ハウジング内に配置されており、この圧縮機ロータは、ロータブレードを備える。可変面積ディフューザは、ハウジング内に配置され、前記圧縮機と流体連通している。ディフューザは、ロータの周方向に配列された複数のベーンを備える。ベーンは、圧縮空気システムを通る流れを変化させるために、枢動ピンを中心に複数の位置に回動する。取付板が、リテーナによってハウジングに固定され、裏当て板を支持している。ベーンは、裏当て板とシュラウドとの間に配置される。
【０００７】
枢動ピンは、裏当て板、ベーンおよびシュラウドと滑合関係にあり、ボスによって、取付板内に螺入されている。本発明による取付板および枢動ピンの構成によって、負荷時に、裏当て板およびシュラウドが互いに平行な状態で良好に維持される。
【０００８】
突発的な故障が生じた場合に、ベーンを良好に封じ込めるために、構造物、例えば、突起および／または締付け具（ボルトなど）が、ベーンの開口を通って、裏当て板とシュラウドとの間に延びている。図示の例では、複数の突起および複数のボルトが、破片に対するバリアとして作用するように用いられている。
【０００９】
従って、本発明は、撓みの存在下での運転を改良するとともに、ベーンが破損した場合に破片の封じ込めを改良する、改良型可変面積ディフューザを提供するものである。
【００１０】
本発明のこれらの特徴および他の特徴は、以下の最良の形態、および添付の図面から詳細に理解することができるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の可変面積ディフューザを有する圧縮ユニットシステムの断面図。
【図２】複数の平面で破断され、かつ図３の矢印２−２の方向から見た本発明のディフューザの部分破断図。
【図３】図１に示された本発明のディフューザの拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に圧縮機空気ユニット１０を示す。ユニット１０は、電動モータ１４によって駆動される圧縮機ロータ１２を備える。しかし、電動モータを用いない他の用途に本発明のディフューザを用いてもよいことを理解されたい。圧縮機ロータ１２および電動モータ１４は、ハウジング１６内に収容され、このハウジング１６は、互いに固定された複数のハウジング部分から構成される。ハウジング１６は、空気を圧縮機１２に供給するインレット１８を有する。モータロータ２０が、モータステータ１９内に配置され、軸Ａを中心として回転可能である。ロータ２０は、ブレード２１を有する圧縮機ローラを支持する。ディフューザアッセンブリ２２は、ブレード２１の半径方向外側に配置される。インレット１８を通って引込まれた空気は、ブレード２１によって、ディフューザ２２を通ってアウトレット２４に半径方向外側に圧送される。
【００１３】
アクチュエータ２６は、（図２において符号５２で示される）インレットスロートを変化させ、ユニット１０を通る流量を変化させるために、ディフューザ２２と協働して操作される。一例では、ユニット１０は、航空機の空気サイクル空調パックに加圧空気を供給するように用いられる。
【００１４】
図２および図３を参照すると、ディフューザ２２は、撓みＤから隔離されている裏当て板２８を備える。従来の装置では、裏当て板２８は、ハウジング１６に直接固定され、これが、ディフューザベーンの膠着の一因となっている。それに代わって、本発明のディフューザ２２は、裏当て板２８を支持する取付板３０を用いる。裏当て板２８の内周および外周は、取付板３０によって支持されているが、取付板３０とは独立して軸方向に移動することが許容されている。取付板３０は、リテーナ３２および締付け具３４によって、ハウジング１６に固定されている。
【００１５】
シュラウド３６は、ハウジング１６によって支持されており、負荷が作用したときに、軸方向に撓む。複数のベーン３８が、裏当て板２８とシュラウド３６との間に保持されており、通常、千分の数インチのすき間が、ベーン３８と裏当て板２８との間およびベーン２８とシュラウド３６との間に設けられる。図示されている例示的なシステムでは、全開と全開の４０％との間で調整される２３枚のベーンが設けられている。
【００１６】
ベーン３８は、インレット端部４８およびアウトレット端部５０を備える。インレット端部４８は、ベーン３８を枢動させることによってもたらされる図２に示された調整可能なスロート５２を付与する。封じ込めを改良するために、本発明は、インレット端部４８とアウトレット端部５０との間に配置された開口４４を備える。この開口は、ベーン３８の長さの方向に細長く延びている。突起４６が、裏当て板２８から開口４４内に延びている。図示の例では、突起４６は、裏当て板２８と一体であり、シュラウド３６と係合するように延びている。図２に示されるボルト４０は、ベーン３８をシュラウド３６と裏当て板２８との間で固定するように開口４４を通って延びている。本発明の付加的なボルト４０および突起４６によって、破損が生じた場合に、ベーン３８の封じ込めが改良される。
【００１７】
取付板３０は、各ベーン３８用のボス４２を備える。各ベーン３８は、枢動ピン５４を受ける孔５５を備える。枢動ピン５４は、ベーン３８をシュラウド３６と裏当て板２８との間で固定するように、シュラウドの開口を通って取付板３０へと延びている。枢動ピン５４の端は、ボス４２内に固定されている。裏当て板２８、ベーン３８およびシュラウド３６の開口は、シュラウド３６および裏当て板２８がベーン３８と膠着することなく、軸方向に撓むことができるように、枢動ピン５４に対して滑合関係にある。
【００１８】
図２において、シュラウド３６は、ディフューザの部品との相互関係を良好に示すために、面Ｊ，Ｋ，Ｌに沿って破断されている。ベーン３８は、駆動ピン５８を収容するスロット６０を備える。駆動ピン５８は、枢動ピン５４を中心にベーン３８を回転させるために、アクチュエータ２６によって回動される駆動リング５６に取り付けられている。駆動リング５６は、駆動リング５６をハウジング１６内に支持する軸受５７を備える。駆動ピン５８は、ベーン３８の位置制限を規定する、シュラウド３６におけるスロット内に収容される。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態を開示したが、当業者であれば、本発明の範囲内においていくつかの修正がなされることを理解されるであろう。この理由から、本発明の真の範囲と内容を決定するように、特許請求の範囲を検討されたい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変面積ディフューザに関する。特に、本発明は、空調パック用の圧縮空気システムにおける使用に適した可変面積ベーン式ディフューザに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変面積ディフューザは、ディフューザのスロートの寸法を変更するために、種々の角度位置間で回動される複数のベーンを利用する。可変面積ディフューザは、例えば、過給機とともに使用され、種々の高度において航空機の空調システムを通る流れを変化させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
可変面積ディフューザは、例えば、圧縮機が高速度で駆動される際に、超高応力を受けることがある。ディフューザ構造体は、圧縮機ロータを破損するまで超高速度で回転させる封じ込みテスト（ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ ｔｅｓｔ）に合格しなければならない。破片により周囲の領域、部品または人に危険が及ばないように、破片をディフューザのハウジング内に留めなくてはならない。
【０００４】
ディフューザの運転に関する他の問題は、ベーンに隣接する構造物、例えば、裏当て板および／またはシュラウドが撓むことである。ディフューザの運転にわたって、わずか千分の数インチのすき間をベーンの両側に維持することが望ましい。ベーンの周囲における構造物の撓みによって、膠着状態が生じ、ディフューザの運転を損なうことがある。
【０００５】
負荷時の運転を改良すると共に、ロータの破損が生じた場合の破片の封じ込みを改良する、改良型可変面積ディフューザが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、シュラウドを有するハウジングを備えた圧縮空気ユニットを提供する。電動モータによって駆動される圧縮機ロータが、ハウジング内に配置されており、この圧縮機ロータは、ロータブレードを備える。可変面積ディフューザは、ハウジング内に配置され、前記圧縮機と流体連通している。ディフューザは、ロータの周方向に配列された複数のベーンを備える。ベーンは、圧縮空気システムを通る流れを変化させるために、枢動ピンを中心に複数の位置に回動する。取付板が、リテーナによってハウジングに固定され、裏当て板を支持している。ベーンは、裏当て板とシュラウドとの間に配置される。
【０００７】
枢動ピンは、裏当て板、ベーンおよびシュラウドと滑合関係にあり、ボスによって、取付板内に螺入されている。本発明による取付板および枢動ピンの構成によって、負荷時に、裏当て板およびシュラウドが互いに平行な状態で良好に維持される。
【０００８】
突発的な故障が生じた場合に、ベーンを良好に封じ込めるために、構造物、例えば、突起および／または締付け具（ボルトなど）が、ベーンの開口を通って、裏当て板とシュラウドとの間に延びている。図示の例では、複数の突起および複数のボルトが、破片に対するバリアとして作用するように用いられている。
【０００９】
従って、本発明は、撓みの存在下での運転を改良するとともに、ベーンが破損した場合に破片の封じ込めを改良する、改良型可変面積ディフューザを提供するものである。
【００１０】
本発明のこれらの特徴および他の特徴は、以下の最良の形態、および添付の図面から詳細に理解することができるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の可変面積ディフューザを有する圧縮ユニットシステムの断面図。
【図２】複数の平面で破断され、かつ図３の矢印２−２の方向から見た本発明のディフューザの部分破断図。
【図３】図１に示された本発明のディフューザの拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に圧縮機空気ユニット１０を示す。ユニット１０は、電動モータ１４によって駆動される圧縮機ロータ１２を備える。しかし、電動モータを用いない他の用途に本発明のディフューザを用いてもよいことを理解されたい。圧縮機ロータ１２および電動モータ１４は、ハウジング１６内に収容され、このハウジング１６は、互いに固定された複数のハウジング部分から構成される。ハウジング１６は、空気を圧縮機１２に供給するインレット１８を有する。モータロータ２０が、モータステータ１９内に配置され、軸Ａを中心として回転可能である。ロータ２０は、ブレード２１を有する圧縮機ローラを支持する。ディフューザアッセンブリ２２は、ブレード２１の半径方向外側に配置される。インレット１８を通って引込まれた空気は、ブレード２１によって、ディフューザ２２を通ってアウトレット２４に半径方向外側に圧送される。
【００１３】
アクチュエータ２６は、（図２において符号５２で示される）インレットスロートを変化させ、ユニット１０を通る流量を変化させるために、ディフューザ２２と協働して操作される。一例では、ユニット１０は、航空機の空気サイクル空調パックに加圧空気を供給するように用いられる。
【００１４】
図２および図３を参照すると、ディフューザ２２は、撓みＤから隔離されている裏当て板２８を備える。従来の装置では、裏当て板２８は、ハウジング１６に直接固定され、これが、ディフューザベーンの膠着の一因となっている。それに代わって、本発明のディフューザ２２は、裏当て板２８を支持する取付板３０を用いる。裏当て板２８の内周および外周は、取付板３０によって支持されているが、取付板３０とは独立して軸方向に移動することが許容されている。取付板３０は、リテーナ３２および締付け具３４によって、ハウジング１６に固定されている。
【００１５】
シュラウド３６は、ハウジング１６によって支持されており、負荷が作用したときに、軸方向に撓む。複数のベーン３８が、裏当て板２８とシュラウド３６との間に保持されており、通常、千分の数インチのすき間が、ベーン３８と裏当て板２８との間およびベーン２８とシュラウド３６との間に設けられる。図示されている例示的なシステムでは、全開と全開の４０％との間で調整される２３枚のベーンが設けられている。
【００１６】
ベーン３８は、インレット端部４８およびアウトレット端部５０を備える。インレット端部４８は、ベーン３８を枢動させることによってもたらされる図２に示された調整可能なスロート５２を付与する。封じ込めを改良するために、本発明は、インレット端部４８とアウトレット端部５０との間に配置された開口４４を備える。この開口は、ベーン３８の長さの方向に細長く延びている。突起４６が、裏当て板２８から開口４４内に延びている。図示の例では、突起４６は、裏当て板２８と一体であり、シュラウド３６と係合するように延びている。図２に示されるボルト４０は、ベーン３８をシュラウド３６と裏当て板２８との間で固定するように開口４４を通って延びている。本発明の付加的なボルト４０および突起４６によって、破損が生じた場合に、ベーン３８の封じ込めが改良される。
【００１７】
取付板３０は、各ベーン３８用のボス４２を備える。各ベーン３８は、枢動ピン５４を受ける孔５５を備える。枢動ピン５４は、ベーン３８をシュラウド３６と裏当て板２８との間で固定するように、シュラウドの開口を通って取付板３０へと延びている。枢動ピン５４の端は、ボス４２内に固定されている。裏当て板２８、ベーン３８およびシュラウド３６の開口は、シュラウド３６および裏当て板２８がベーン３８と膠着することなく、軸方向に撓むことができるように、枢動ピン５４に対して滑合関係にある。
【００１８】
図２において、シュラウド３６は、ディフューザの部品との相互関係を良好に示すために、面Ｊ，Ｋ，Ｌに沿って破断されている。ベーン３８は、駆動ピン５８を収容するスロット６０を備える。駆動ピン５８は、枢動ピン５４を中心にベーン３８を回転させるために、アクチュエータ２６によって回動される駆動リング５６に取り付けられている。駆動リング５６は、駆動リング５６をハウジング１６内に支持する軸受５７を備える。駆動ピン５８は、ベーン３８の位置制限を規定する、シュラウド３６におけるスロット内に収容される。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態を開示したが、当業者であれば、本発明の範囲内においていくつかの修正がなされることを理解されるであろう。この理由から、本発明の真の範囲と内容を決定するように、特許請求の範囲を検討されたい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シュラウドを有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、かつロータブレードを備える圧縮機と、
前記ハウジング内に配置され、前記圧縮機のロータブレードと流体連通する可変面積ディフューザと、
を備える圧縮空気ユニットであって、
前記ディフューザは、前記ロータブレードの周方向外側に配列された複数のベーンを備え、前記ベーンが、枢動ピンを中心として複数の位置間で回動可能であり、前記ハウジングには取付板が固定され、裏当て板を支持し、この裏当て板と前記シュラウドとの間に前記ベーンが配置され、
駆動リングが、前記ベーンのスロットに収容される駆動ピンを備えるとともに、軸受を介して前記ハウジングに支持され、
前記駆動リングに対してアクチュエータが、前記ベーンを前記複数の位置間で移動させるように操作可能に接続されることを特徴とする圧縮空気ユニット。
【請求項２】
リテーナが、締付け具によって前記ハウジングに固定され、前記取付板が、前記リテーナと前記ハウジングとの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のユニット。
【請求項３】
前記取付板がボスを備え、前記ベーンが孔を備え、枢動ピンが、前記シュラウドから前記孔を通って前記ボス内に延びることを特徴とする請求項１に記載のユニット。
【請求項４】
前記枢動ピンが、前記裏当て板、前記ベーンおよび前記シュラウドと滑合関係にあることを特徴とする請求項３に記載のユニット。
【請求項５】
前記ベーンは、開口を備え、構造物が前記裏当て板から前記開口を通って前記シュラウドに延びることを特徴とする請求項１に記載のユニット。
【請求項６】
前記構造物は、突起と、該突起と近接する締付け具と、を備えることを特徴とする請求項５に記載のユニット。
【請求項７】
電動モータが前記ハウジング内に配置され、前記電動モータが、前記圧縮機を駆動することを特徴とする請求項１に記載のユニット。
【請求項８】
前記シュラウドおよび前記裏当て板が、前記圧縮機の回転軸を横切って互いに平行に配列されることを特徴とする請求項１に記載のユニット。
【請求項１】
シュラウドを有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、かつロータブレードを備える圧縮機と、
前記ハウジング内に配置され、前記圧縮機のロータブレードと流体連通する可変面積ディフューザと、
を備える圧縮空気ユニットであって、
前記ディフューザは、前記ロータブレードの周方向外側に配列された複数のベーンを備え、前記ベーンが、枢動ピンを中心として複数の位置間で回動可能であり、前記ハウジングには取付板が固定され、裏当て板を支持し、この裏当て板と前記シュラウドとの間に前記ベーンが配置され、
駆動リングが、前記ベーンのスロットに収容される駆動ピンを備えるとともに、軸受を介して前記ハウジングに支持され、
前記駆動リングに対してアクチュエータが、前記ベーンを前記複数の位置間で移動させるように操作可能に接続されることを特徴とする圧縮空気ユニット。
【請求項２】
リテーナが、締付け具によって前記ハウジングに固定され、前記取付板が、前記リテーナと前記ハウジングとの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のユニット。
【請求項３】
前記取付板がボスを備え、前記ベーンが孔を備え、枢動ピンが、前記シュラウドから前記孔を通って前記ボス内に延びることを特徴とする請求項１に記載のユニット。
【請求項４】
前記枢動ピンが、前記裏当て板、前記ベーンおよび前記シュラウドと滑合関係にあることを特徴とする請求項３に記載のユニット。
【請求項５】
前記ベーンは、開口を備え、構造物が前記裏当て板から前記開口を通って前記シュラウドに延びることを特徴とする請求項１に記載のユニット。
【請求項６】
前記構造物は、突起と、該突起と近接する締付け具と、を備えることを特徴とする請求項５に記載のユニット。
【請求項７】
電動モータが前記ハウジング内に配置され、前記電動モータが、前記圧縮機を駆動することを特徴とする請求項１に記載のユニット。
【請求項８】
前記シュラウドおよび前記裏当て板が、前記圧縮機の回転軸を横切って互いに平行に配列されることを特徴とする請求項１に記載のユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−８０４８１（Ｐ２０１１−８０４８１Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６５２（Ｐ２０１１−１３６５２）
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【分割の表示】特願２００７−５３２４５７（Ｐ２００７−５３２４５７）の分割
【原出願日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【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．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【分割の表示】特願２００７−５３２４５７（Ｐ２００７−５３２４５７）の分割
【原出願日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【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．
【Ｆターム（参考）】
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