特許 5941744 発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5941744

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月29日

(54)【発明の名称】発電システム

(51)【国際特許分類】

   F02C 6/00 20060101AFI20160616BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20160616BHJP

   F02C 7/32 20060101ALI20160616BHJP

   H02P 9/04 20060101ALI20160616BHJP

【ＦＩ】

   F02C6/00 B

   F02C7/00 F

   F02C7/32

   H02P9/04 J

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-102656(P2012-102656)

(22)【出願日】2012年4月27日

(65)【公開番号】特開2013-231366(P2013-231366A)

(43)【公開日】2013年11月14日

【審査請求日】2015年2月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】500302552

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩエアロスペース

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】大依 仁

(72)【発明者】

【氏名】森岡 典子

【審査官】 瀬戸 康平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２４２５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３２３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０７０５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６５６３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ １５／１０

Ｆ０２Ｃ ６／００， ７／３２

Ｈ０２Ｐ ９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ジェットエンジンの圧縮機の高圧軸の回転で発電する第１発電機と、
前記圧縮機の低圧軸の回転で発電する第２発電機と、
前記第１発電機が発電する電力及び前記第２発電機が発電する電力を複数の負荷装置へ分配する電力分配器と、
前記第１発電機の発電量を調整する第１電力調整装置と、
前記第２発電機の発電量を調整する第２電力調整装置と、
前記ジェットエンジンのサージマージンが一定以上確保されるように、前記第１電力調整装置及び前記第２電力調整装置を制御して、前記複数の負荷装置の総電力消費量に対する前記第１発電機の発電量と前記第２発電機の発電量の配分を調整する電力制御装置と、を備え、
前記電力制御装置は、前記複数の負荷装置の総電力消費量の減少に応じて前記第１電力調整装置を制御する手段と、
前記複数の負荷装置の総電力消費量の増加に応じて前記第２電力調整装置を制御する手段と、をさらに含む、ことを特徴とする発電システム。

【請求項2】

請求項１に記載の発電システムにおいて、前記電力制御装置は、前記ジェットエンジンの運転状態又は前記ジェットエンジンを搭載した航空機の飛行条件に基づいて、前記第１電力調整装置を制御する手段をさらに含む、ことを特徴とする発電システム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の発電システムにおいて、前記電力制御装置は、前記ジェットエンジンの回転数を制御するエンジン制御装置へ前記複数の負荷装置の総電力消費量に関する情報を出力する手段をさらに含む、ことを特徴とする発電システム。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれかに記載の発電システムにおいて、前記複数の負荷装置は、前記ジェットエンジンの燃料ポンプ、油圧ポンプ、潤滑油ポンプを含む、ことを特徴とする発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ジェットエンジンを備える航空機等の発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

航空機等の推進装置として、圧縮機を備えるジェットエンジンが公知である。このようなジェットエンジンを備える航空機等においては、圧縮機の高圧軸の回転駆動力でジェットエンジンの燃料ポンプや油圧ポンプ、潤滑油ポンプ等が駆動されるのが一般的である。また航空機等で必要な電力は、圧縮機の高圧軸の回転駆動力で駆動される発電機から供給されるのが一般的である。しかし圧縮機の高圧軸から機械式ポンプや発電機の駆動力を得る構成は、例えば航空機等における電力消費量が増加して圧縮機の高圧軸の回転負荷が増加すると、サージマージンが減少してサージが発生する虞が高まるという課題がある（例えば特許文献１を参照）。特に近年は、航空機等における電力需要が大幅に増加していることから、このサージマージンの減少が問題となりつつある。ここでサージとは、ジェットエンジンが圧縮機の失速等によって正常に機能しなくなる現象をいう。またサージマージンとは、サージが発生する状態に対する余裕度であり、より具体的には圧縮機の場合、低圧圧縮部の空気流量と圧縮比との関係における作動線とサージ領域との間のマージンである。

【0003】

このような問題に対して、圧縮機の高圧軸と低圧軸の両方の駆動力で発電する構成の発電システムが提案されている（例えば非特許文献１の３〜４頁、Ｆｉｇ２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−７０５８５号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】Christian Zaehringer、他２名、“ Towards the Powerhouse for More Electric Aircraft Dedicated Engine Concepts ”、［online］、［平成２３年１２月６日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.mtu.de/en/technologies/engineering#news/development/Zaehringer#Towards#the#Powerhouse#en.pdf〉

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら上記の非特許文献１は、圧縮機の高圧軸の駆動力で発電する発電機と低圧軸の駆動力で発電する発電機とをそれぞれ設ける発電システムの概念が示されているに過ぎない。つまり上記の非特許文献１は、圧縮機の高圧軸と低圧軸の両方の駆動力で発電する構成によって、理論上、ジェットエンジンの性能と操作性、サージマージンを維持しつつ、より多くの電力が得られる可能性があることを示しているだけであり、それを実現する具体的な技術手段はほとんど開示されていない。

【0007】

このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、ジェットエンジンのサージマージンを一定以上確保しつつ、より多くの電力が得られる発電システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、ジェットエンジンの圧縮機の高圧軸の回転で発電する第１発電機と、前記圧縮機の低圧軸の回転で発電する第２発電機と、前記第１発電機が発電する電力及び前記第２発電機が発電する電力を複数の負荷装置へ分配する電力分配器と、前記第１発電機の発電量を調整する第１電力調整装置と、前記第２発電機の発電量を調整する第２電力調整装置と、前記ジェットエンジンのサージマージンが一定以上確保されるように、前記第１電力調整装置及び前記第２電力調整装置を制御する電力制御装置と、を備える発電システムである。

【0009】

ジェットエンジンの圧縮機は、第１発電機の発電量が増加すると、第１発電機の発電トルクが増加するため、高圧軸の回転負荷が増加し、それによって高圧軸の回転数が低下する虞が生ずる。ここで発電トルクとは、発電機を駆動（回転）させるのに必要なトルクを意味し、以下、同様とする。そしてジェットエンジンは、圧縮機の高圧軸の回転数が低下するに従って、サージマージンが減少し、サージが発生する虞が高まることになる。つまりジェットエンジンは、第１発電機の発電量が増加するに従って、サージマージンが減少し、サージが発生する虞が高まることになる。他方、逆に第１発電機の発電量が減少すると、第１発電機の発電トルクが減少するため、高圧軸の回転負荷が減少し、それによって高圧軸の回転数が上昇する虞が生ずる。そしてジェットエンジンは、圧縮機の高圧軸の回転数が上昇するに従って、サージマージンが増加し、サージが発生する虞が低下していくことになる。

【0010】

またジェットエンジンの圧縮機は、第２発電機の発電量が増加すると、第２発電機の発電トルクが増加するため、低圧軸の回転負荷が増加する。しかし圧縮機における低圧軸の回転負荷の増加は、ジェットエンジンのサージマージンが増加する方向に作用する。つまりジェットエンジンは、第２発電機の発電量が増加するに従って、サージマージンが増加し、サージが発生する虞が低下していくことになる。他方、逆に第２発電機の発電量が減少すると、第２発電機の発電トルクが減少するため、低圧軸の回転負荷が減少し、それによって低圧軸の回転数が上昇する虞が生ずる。そしてジェットエンジンは、圧縮機の低圧軸の回転数が上昇するに従って、サージマージンが減少し、サージが発生する虞が高まることになる。

【0011】

したがって複数の負荷装置の総電力消費量に対して、第１発電機の発電量の配分と第２発電機の発電量の配分とを調整することによって、複数の負荷装置の電力需要を満たしつつ、一定以上のサージマージンを確保することができる。そして圧縮機の高圧軸の回転とともに低圧軸の回転も利用して発電するため、圧縮機の高圧軸の回転のみで発電する従来の発電システムよりも多くの電力を得ることができる。また圧縮機の低圧軸の回転のみで発電する従来の発電システムよりも多くの電力を得ることができる。

【0012】

これにより本発明の第１の態様によれば、ジェットエンジンのサージマージンを一定以上確保しつつ、より多くの電力が得られる発電システムを提供することができるという作用効果が得られる。

【0013】

＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記電力制御装置は、前記複数の負荷装置の総電力消費量の減少に応じて前記第１電力調整装置を制御する手段と、前記複数の負荷装置の総電力消費量の増加に応じて前記第２電力調整装置を制御する手段と、をさらに含む、ことを特徴とする発電システムである。

【0014】

例えば第１発電機の発電量が瞬間的に増加すると、第１発電機の発電トルクが急激に増加して高圧軸の回転負荷が増加することになる。そのため圧縮機の動作が不安定になり、それによってジェットエンジンの運転状態が不安定になる虞が生ずる。他方、例えば第２発電機の発電量が瞬間的に増加すると、第２発電機の発電トルクが増加して低圧軸の回転負荷が増加することになる。しかし低圧軸の回転負荷の増加は、ジェットエンジンの運転状態としては安全側に作用する。

【0015】

また例えば第２発電機の発電量が瞬間的に減少すると、第２発電機の発電トルクが急激に減少して低圧軸の回転負荷が減少することになる。そのため圧縮機の動作が不安定になり、それによってジェットエンジンの運転状態が不安定になる虞が生ずる。他方、例えば第１発電機の発電量が瞬間的に減少すると、第１発電機の発電トルクが減少して高圧軸の回転負荷が減少することになる。しかし高圧軸の回転負荷の減少は、ジェットエンジンの運転状態としては安全側に作用する。

【0016】

このようなことから本発明の第２の態様は、複数の負荷装置の総電力消費量の減少に応じて第１発電機の発電量を調整するとともに、複数の負荷装置の総電力消費量の増加に応じて第２発電機の発電量を調整する。つまり瞬間的に減少する電力需要に対しては、主に第１発電機から電力が供給され、瞬間的に増加する電力需要に対しては、主に第２発電機から電力が供給されることになる。それによって複数の負荷装置の総電力消費量が瞬間的に大きく変動しても、その電力需要の変動によってジェットエンジンの運転状態が不安定になる虞を低減することができる。したがって本発明の第２の態様によれば、安定したジェットエンジンの運転状態を維持しつつ、瞬間的な電力需要の変動にも対応することが可能になる。

【0017】

＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第１の態様又は第２の態様において、前記電力制御装置は、前記ジェットエンジンの運転状態又は前記ジェットエンジンを搭載した航空機の飛行条件に基づいて、前記第１電力調整装置を制御する手段をさらに含む、ことを特徴とする発電システムである。

【0018】

ジェットエンジンの運転状態や航空機の飛行条件等の変化に起因する電力消費量の変動は、定常的又は比較的周期が長い緩やかな変動である場合が多い。そのためジェットエンジンの運転状態や航空機の飛行条件等に基づいて第１発電機の発電量を調整しても、ジェットエンジンの運転状態が不安定になる虞はほとんどない。したがって本発明の第３の態様によれば、安定したジェットエンジンの運転状態を維持しつつ、ジェットエンジンの運転状態や航空機の飛行条件等の変化に起因する電力消費量の変動に対応することが可能になる。

【0019】

＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第１〜第３の態様のいずれかにおいて、前記電力制御装置は、前記ジェットエンジンの回転数を制御するエンジン制御装置へ前記複数の負荷装置の総電力消費量に関する情報を出力する手段をさらに含む、ことを特徴とする発電システムである。

【0020】

例えば複数の負荷装置の総電力消費量が増加すると、圧縮機の圧縮能力が低下することになるため、ジェットエンジンの回転数は低下することになる。この場合、例えばジェットエンジンへ供給する燃料の流量を増加すれば、ジェットエンジンの回転数を上昇させることができる。しかし一般的に燃料流量の増減調整に対するジェットエンジンの回転数の変化は、機械要素の慣性力等によって時間的な遅れが生ずる。したがってジェットエンジンの回転数の低下を検出してから燃料流量を増加したのでは、その時間的な遅れの分だけ、ジェットエンジンの回転数が低下した状態が継続してしまうことになる。また電力消費量が減少するときは、逆にジェットエンジンの回転数が増加した状態が継続してしまうことになる。

【0021】

このようなことから本発明の第４の態様は、ジェットエンジンの回転数を制御するエンジン制御装置へ複数の負荷装置の総電力消費量に関する情報を出力する。それによってエンジン制御装置は、例えば複数の負荷装置の総電力消費量が増加したときには、それに起因してジェットエンジンの回転数が低下する前に、その総電力消費量の情報に基づいて燃料流量の増加等の対応をすることができる。したがって本発明の第４の態様によれば、複数の負荷装置の総電力消費量の増減に起因してジェットエンジンの回転数が変動する虞を低減することができる。

【0022】

＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、前述した本発明の第１〜第４の態様のいずれかにおいて、前記複数の負荷装置は、前記ジェットエンジンの燃料ポンプ、油圧ポンプ、潤滑油ポンプを含む、ことを特徴とする発電システムである。
このような特徴によれば、ジェットエンジンの燃料ポンプ、油圧ポンプ、潤滑油ポンプの駆動負荷の変動に起因してサージマージンが減少する虞を低減することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、ジェットエンジンのサージマージンを一定以上確保しつつ、より多くの電力が得られる発電システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】ジェットエンジンの内部の概略構成を図示した正面図。

【図2】本発明に係る発電システムの構成を図示したブロック図。

【図3】第１発電機及び第２発電機の発電量の調整手順を図示したフローチャート。

【図4】第１発電機の発電量を調整する手順を図示したフローチャート。

【図5】第１発電機及び第２発電機の発電量を調整する手順を図示したフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
＜ジェットエンジンの概略構成＞
ジェットエンジンの概略構成について、図１を参照しながら説明する。
図１は、ジェットエンジン１０の内部の概略構成を図示した正面図である。

【0026】

ジェットエンジン１０は、ファン１１、圧縮機１２、燃焼室１３、タービン１４及び排気口１５を備える。ファン１１を通じて外部から流入した空気は、圧縮機１２で圧縮される。圧縮機１２で圧縮された空気は、燃焼室１３で燃料が混合されて燃焼し、高圧の燃焼ガスとなる。その高圧の燃焼ガスは、タービン１４を回転させながら排気口１５を通じて外部へ排出され、ジェットエンジン１０の推力となる。タービン１４の回転は、圧縮機１２へ伝達され、連続的に空気を吸入して圧縮する駆動力となる。

【0027】

圧縮機１２は、低圧圧縮部１２Ａと高圧圧縮部１２Ｂとで構成される。低圧圧縮部１２Ａは、低圧軸１２１、複数の動翼（ローターブレード：rotor blade、図示せず）、複数の静翼（ステーターベーン：stator vane、図示せず）を含む。低圧軸１２１は、タービン１４の回転が伝達されて回転する。複数の動翼は、低圧軸１２１に設けられており、低圧軸１２１と一体に回転する。複数の静翼は、動翼の間に交互に配置され、ジェットエンジン１０のエンジンケースに固定されている。高圧圧縮部１２Ｂは、高圧軸１２２、複数の動翼、複数の静翼を含む。高圧軸１２２は、タービン１４の回転が伝達されて回転する。複数の動翼は、高圧軸１２２に設けられており、高圧軸１２２と一体に回転する。複数の静翼は、動翼の間に交互に配置され、ジェットエンジン１０のエンジンケースに固定されている。圧縮機１２へ流入した空気は、低圧圧縮部１２Ａから高圧圧縮部１２Ｂへ通過するに従って段階的に断熱圧縮されていく。

【0028】

＜発電システムの構成＞
本発明に係る発電システムの構成について、図２を参照しながら説明する。
図２は、本発明に係る発電システムの構成を図示したブロック図である。
本発明に係る発電システムは、第１発電機２１、第２発電機２２、第１ギアボックス２３、第２ギアボックス２４、第１電力調整装置２５、第２電力調整装置２６、電力検出回路２７、電力分配器２８及び電力制御装置２９を備える。

【0029】

第１発電機２１及び第２発電機２２は、交流発電機であり、例えば三相交流発電機である。第１発電機２１は、第１ギアボックス２３を介して圧縮機１２の高圧軸１２２の回転が伝達され、その回転駆動力で発電タービンが回転して発電する。第１ギアボックス２３は、一定のギア比で高圧軸１２２の回転を第１発電機２１へ伝達する動力伝達機構である。第１ギアボックス２３のギア比は、例えばジェットエンジン１０の仕様、第１発電機２１の仕様等に応じて設定されている。第２発電機２２は、第２ギアボックス２４を介して、圧縮機１２の低圧軸１２１の回転が伝達され、その回転駆動力で発電タービンが回転して発電する。第２ギアボックス２４は、一定のギア比で低圧軸１２１の回転を第２発電機２２へ伝達する動力伝達機構である。第２ギアボックス２４のギア比は、例えばジェットエンジン１０の仕様、第２発電機２２の仕様等に応じて設定されている。

【0030】

第１電力調整装置２５は、第１発電機２１の発電量を調整する装置であり、第１電力変換器２５１、第１電流検出回路２５２、第１電力調整部２５３を含む。
第１電力変換器２５１は、第１発電機２１が発電する交流電力を直流電力に変換するコンバータ（図示せず）、及びそのコンバータが出力する直流電力を交流電力に変換するインバータ（図示せず）を含む。コンバータは、例えば整流回路、チョッパ回路、そのチョッパ回路のドライバ等で構成され、交流電力を所望の電圧の直流電力に変換する公知の電力変換回路である。インバータは、例えば半導体スイッチング素子、その半導体スイッチング素子の駆動回路等で構成され、直流電力を所望の電圧及び周波数の交流電力に変換する公知の電力変換回路である。第１電流検出回路２５２は、例えばカレントトランスやホール素子等を用いた公知の交流電流検出回路であり、第１電力変換器２５１が出力する交流電力の電流を検出する。第１電力調整部２５３は、公知のマイコン制御回路であり、第１電流検出回路２５２の検出電流に基づいて第１電力変換器２５１を制御し、それによって第１発電機２１の発電量を調整する。

【0031】

第２電力調整装置２６は、第２発電機２２の発電量を調整する装置であり、第２電力変換器２６１、第２電流検出回路２６２、第２電力調整部２６３を含む。
第２電力変換器２６１は、第１電力変換器２５１と同様に、第２発電機２２が発電する交流電力を直流電力に変換するコンバータ（図示せず）、及びそのコンバータが出力する直流電力を交流電力に変換するインバータ（図示せず）を含む。第２電流検出回路２６２は、第１電流検出回路２５２と同様に例えばカレントトランスやホール素子等を用いた公知の交流電流検出回路であり、第２電力変換器２６１が出力する交流電力の電流を検出する。第２電力調整部２６３は、第１電力調整部２５３と同様に公知のマイコン制御回路であり、第２電流検出回路２６２の検出電流に基づいて第２電力変換器２６１を制御し、それによって第２発電機２２の発電量を調整する。

【0032】

電力検出回路２７は、第１発電機２１及び第２発電機２２の発電量を検出し、その発電量の合算値を電力制御装置２９へ出力する。電力分配器２８は、第１発電機２１及び第２発電機２２が発電する電力を複数の負荷装置へ分配する。電力制御装置２９は、公知のマイコン制御回路であり、第１電力調整装置２５及び第２電力調整装置２６を制御する。

【0033】

複数の負荷装置は、機体・エンジンの電源３１、潤滑油ポンプモータ３２、燃料ポンプモータ３３、油圧ポンプモータ３４である。機体・エンジンの電源３１は、例えばジェットエンジン１０を備える航空機の操縦室の電子機器、客室の空調設備、照明設備の電源、ジェットエンジン１０の電源系統等である。潤滑油ポンプモータ３２は、ジェットエンジン１０の潤滑油ポンプを駆動する電動モータである。燃料ポンプモータ３３は、ジェットエンジン１０の燃料ポンプを駆動する電動モータである。油圧ポンプモータ３４は、ジェットエンジン１０の油圧ポンプを駆動する電動モータである。エンジン制御装置３５は、ジェットエンジン１０の回転数等を制御するとともに、電力制御装置２９との間でデータの送受信を行う装置であり、例えば航空機用のエンジン制御装置として公知のＦＡＤＥＣ（Full Authority Digital Electronics Control）である。

【0034】

＜発電システムの電力制御＞
以下、本発明に係る発電システムの電力制御について、図３〜図５を参照しながら説明する。

【0035】

ジェットエンジン１０の圧縮機１２は、第１発電機２１の発電量が増加すると、第１発電機２１の発電トルクが増加するため、高圧軸１２２の回転負荷が増加し、それによって高圧軸１２２の回転数が低下する虞が生ずる。そしてジェットエンジン１０は、圧縮機１２の高圧軸１２２の回転数が低下するに従って、サージマージンが減少し、サージが発生する虞が高まることになる。つまりジェットエンジン１０は、第１発電機２１の発電量が増加するに従って、サージマージンが減少し、サージが発生する虞が高まることになる。

【0036】

またジェットエンジン１０の圧縮機１２は、第２発電機２２の発電量が増加すると、第２発電機２２の発電トルクが増加するため、低圧軸１２１の回転負荷が増加する。しかし圧縮機１２における低圧軸１２１の回転負荷の増加は、ジェットエンジン１０のサージマージンが増加する方向に作用する。つまりジェットエンジン１０は、第２発電機２２の発電量が増加するに従って、サージマージンが増加し、サージが発生する虞が低下していくことになる。

【0037】

図３は、第１発電機２１及び第２発電機２２の発電量の調整手順を図示したフローチャートである。当該フローチャートに図示した手順は、電力制御装置２９において定周期で繰り返し実行される手順である。

【0038】

電力制御装置２９は、電力検出回路２７が検出する複数の負荷装置の総電力消費量、電力系統損失、第１発電機２１及び第２発電機２２の電気的特性等から総発電トルクを演算する。ここで総発電トルクとは、総電力消費量に相当する電力を発電するのに必要な発電トルクを意味し、換言すれば、第１発電機２１の発電トルクと第２発電機２２の発電トルクの総和を意味する。さらに電力制御装置２９は、その総発電トルク、エンジン制御装置３５から取得するジェットエンジン１０の運転状態や航空機の飛行条件等に基づいて、サージマージンを演算する。そして電力制御装置２９は、ジェットエンジン１０のサージマージンが一定以上確保されるように、第１電力調整装置２５及び第２電力調整装置２６を制御する。

【0039】

より具体的には電力制御装置２９は、サージマージンの基準値及び下限値を予め設定した上で、まずサージマージンが下限値以下か否かを判定する（ステップＳ１）。サージマージンが下限値以下である場合には（ステップＳ１でＹｅｓ）、第２発電機２２の発電量を増加させ、その分だけ第１発電機２１の発電量を減少させる（ステップＳ２）。それによってサージマージンが増加することになる。他方、サージマージンが下限値を超えている場合には（ステップＳ１でＮｏ）、つづいてサージマージンが基準値を超えているか否かを判定する（ステップＳ３）。サージマージンが基準値を超えている場合には（ステップＳ３でＹｅｓ）、第１発電機２１の発電量を増加させ、その分だけ第２発電機２２の発電量を減少させる（ステップＳ４）。それによってサージマージンが減少することになる。サージマージンが基準値以下である場合には（ステップＳ４でＮｏ）、そのまま当該手順を終了する。

【0040】

このように第１発電機２１の発電量の配分と第２発電機２２の発電量の配分を調整することによって、複数の負荷装置の電力需要を満たしつつ、一定以上（下限値以上）のサージマージンを確保することができる。そして圧縮機１２の高圧軸１２２の回転とともに低圧軸１２１の回転も利用して発電するため、圧縮機１２の高圧軸１２２の回転のみで発電する従来の発電システムよりも多くの電力を得ることができる。

【0041】

また前述したように、ジェットエンジン１０は、第１発電機２１の発電量が増加するに従って、第１発電機２１の発電トルクが増加し、それによってサージマージンが減少する。したがって例えば第１発電機２１の発電トルクとサージマージンとの相関関係を予め特定し、第１発電機２１の発電トルクが一定のトルク以下になるように、第１発電機２１の発電量の配分と第２発電機２２の発電量の配分を調整してもよい。

【0042】

このようにして本発明によれば、ジェットエンジン１０のサージマージンを一定以上確保しつつ、より多くの電力が得られる発電システムを提供することができる。

【0043】

図４は、第１発電機２１の発電量を調整する手順を図示したフローチャートである。図５は、第１発電機２１及び第２発電機２２の発電量を調整する手順を図示したフローチャートである。図４及び図５に図示したフローチャートの手順は、電力制御装置２９において定周期で繰り返し実行される手順である。

【0044】

ジェットエンジン１０の運転状態や航空機の飛行条件等の変化に起因する電力消費量の変動は、定常的又は比較的周期が長い緩やかな変動である場合が多い。したがって本発明に係る発電システムにおいては、ジェットエンジン１０の運転状態や航空機の飛行条件等に基づいて第１発電機２１の発電量を調整するのが好ましい。これは本発明に必須の構成要件ではないが、このような発電量の調整を行うことによって、安定したジェットエンジン１０の運転状態を維持しつつ、ジェットエンジン１０の運転状態や航空機の飛行条件等の変化に起因する電力消費量の変動に対応することが可能になる。

【0045】

より具体的には電力制御装置２９は、ジェットエンジン１０の運転状態や航空機の飛行条件等の情報をエンジン制御装置３５から取得し（図４のステップＳ１１）、その情報に基づいて第１電力調整装置２５を制御することにより第１発電機２１の発電量を調整する（図４のステップＳ１２）。それによって定常的又は比較的周期が長い緩やかな変動しか生じない電力需要に対しては、主に第１発電機２１から電力が供給されることになる。

【0046】

他方、例えば航空機の客室内の空調設備等は、電力消費量が瞬間的に大きく変動することがある。そのため複数の負荷装置の総電力消費量は、瞬間的に大きく変動する可能性がある。そして例えば第１発電機２１の発電量が瞬間的に増加すると、第１発電機２１の発電トルクが急激に増加し、圧縮機１２の高圧軸１２２の回転負荷が増加することになる。そのため圧縮機１２の動作が不安定になり、それによってジェットエンジン１０の運転状態が不安定になる虞が生ずる。他方、例えば第２発電機２２の発電量が瞬間的に増加すると、第２発電機２２の発電トルクが増加し、圧縮機１２の低圧軸１２１の回転負荷が増加することになる。しかし圧縮機１２の低圧軸１２１の回転負荷の増加は、ジェットエンジン１０の運転状態としては安全側に作用する。

【0047】

また例えば第２発電機２２の発電量が瞬間的に減少すると、第２発電機２２の発電トルクが急激に減少し、圧縮機１２の低圧軸１２１の回転負荷が減少することになる。そのため圧縮機１２の動作が不安定になり、それによってジェットエンジン１０の運転状態が不安定になる虞が生ずる。他方、例えば第１発電機２１の発電量が瞬間的に減少すると、第１発電機２１の発電トルクが減少し、圧縮機１２の高圧軸１２２の回転負荷が減少することになる。しかし圧縮機１２の高圧軸１２２の回転負荷の減少は、ジェットエンジン１０の運転状態としては安全側に作用する。

【0048】

このようなことから本発明に係る発電システムにおいては、複数の負荷装置の総電力消費量の減少に応じて第１発電機２１の発電量を調整するとともに、複数の負荷装置の総電力消費量の増加に応じて第２発電機２２の発電量を調整するのが好ましい。これは本発明に必須の構成要件ではないが、このような発電量の調整を行うことによって、安定したジェットエンジン１０の運転状態を維持しつつ、瞬間的な電力需要の変動に対応することが可能になる。

【0049】

より具体的には電力制御装置２９は、複数の負荷装置の総電力消費量の変動を検出し（図５のステップＳ２１）、その検出した総電力消費量の変動が総電力消費量の減少か否かを判定する（図５のステップＳ２２）。そして総電力消費量の減少である場合には（図５のステップＳ２２でＹｅｓ）、その総電力消費量の減少に応じて第１電力調整装置２５を制御することにより第１発電機２１の発電量を調整する（図５のステップＳ２３）。他方、総電力消費量の増加である場合には（図５のステップＳ２２でＮｏ）、その総電力消費量の増加に応じて第２電力調整装置２６を制御することにより第２発電機２２の発電量を調整する（図５のステップＳ２４）。すなわち瞬間的に減少する電力需要に対しては、主に第１発電機２１から電力が供給され、瞬間的に増加する電力需要に対しては、主に第２発電機２２から電力が供給されることになる。それによって複数の負荷装置の総電力消費量が瞬間的に大きく変動しても、その電力需要の変動によってジェットエンジン１０の運転状態が不安定になる虞を低減することができる。

【0050】

＜他の実施例、変形例＞
本発明は、上記説明した実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

【0051】

例えば複数の負荷装置の総電力消費量が増加すると、圧縮機１２の圧縮能力が低下することになるため、ジェットエンジン１０の回転数は低下することになる。この場合、例えばジェットエンジン１０へ供給する燃料の流量を増加すれば、ジェットエンジン１０の回転数を上昇させることができる。しかし一般的に燃料流量の増減調整に対するジェットエンジン１０の回転数の変化は、機械要素の慣性力等によって時間的な遅れが生ずる。したがってジェットエンジン１０の回転数の低下を検出してから燃料流量を増加したのでは、その時間的な遅れの分だけ、ジェットエンジン１０の回転数が低下した状態が継続してしまうことになる。

【0052】

このようなことから本発明に係る発電システムは、複数の負荷装置の総電力消費量に関する情報を電力制御装置２９からエンジン制御装置３５へ出力するのが好ましい。エンジン制御装置３５は、例えば複数の負荷装置の総電力消費量が増加したときには、それに起因してジェットエンジン１０の回転数が低下する前に、その総電力消費量の情報に基づいて燃料流量の増加等の対応をすることができる。それによって複数の負荷装置の総電力消費量の増減に起因してジェットエンジン１０の回転数が変動する虞を低減することができる。

【符号の説明】

【0053】

１０ ジェットエンジン
２１ 第１発電機
２２ 第２発電機
２３ 第１ギアボックス
２４ 第２ギアボックス
２５ 第１電力調整装置
２６ 第２電力調整装置
２７ 電力検出回路
２８ 電力分配器
２９ 電力制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】