駐機航空機用空調装置
【課題】装置構成を簡単かつ低コストにすると共に、気温が氷点下になる寒冷地でも稼動できる駐機航空機用空調装置を実現する。
【解決手段】ハウジング１２の１階部分１Ｆに中空ケーシング１６を設け、中空ケーシング１６の一端に高静圧ブロア１８を設け、中空ケーシング１６内に予冷装置３０の吸熱部３０４と、蒸気圧縮式冷凍装置４０の蒸発器４０４ａ、４０４ｂを設けている。予冷装置３０の放熱部３０６ａ、３０６ｂは２階部分２Ｆの側壁に設けられた熱交換管である。蒸気圧縮式冷凍装置４０は、冷媒循環路４０２に介設された該蒸発器、圧縮機４０６、膨脹弁４１２ａ、４１２ｂ、及び２階部分２Ｆの側壁で、該放熱部の外側に配置された熱交換管からなる凝縮器４１４ａ、４１４ｂからなる。高静圧ブロア１８でケーシング１２内に導入した外気ｅを吸熱部３０４で予冷し、さらに蒸発器４０４ａ、４０４ｂで冷却して、駐機航空機Ｐに送る。
【解決手段】ハウジング１２の１階部分１Ｆに中空ケーシング１６を設け、中空ケーシング１６の一端に高静圧ブロア１８を設け、中空ケーシング１６内に予冷装置３０の吸熱部３０４と、蒸気圧縮式冷凍装置４０の蒸発器４０４ａ、４０４ｂを設けている。予冷装置３０の放熱部３０６ａ、３０６ｂは２階部分２Ｆの側壁に設けられた熱交換管である。蒸気圧縮式冷凍装置４０は、冷媒循環路４０２に介設された該蒸発器、圧縮機４０６、膨脹弁４１２ａ、４１２ｂ、及び２階部分２Ｆの側壁で、該放熱部の外側に配置された熱交換管からなる凝縮器４１４ａ、４１４ｂからなる。高静圧ブロア１８でケーシング１２内に導入した外気ｅを吸熱部３０４で予冷し、さらに蒸発器４０４ａ、４０４ｂで冷却して、駐機航空機Ｐに送る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寒冷地に適用されて好適であり、外気を冷熱源として利用するようにした駐機航空機用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機が駐機場など地上にいるとき、航空機のキャビンや航空機内部に搭載された機器を冷却する必要があり、この冷却手段として、外気を空調装置で冷却し、この冷却空気を航空機に供給している。
この種の空調装置は、特許文献１に開示されているように、中空のケーシング内に蒸気圧縮式冷凍装置の一部を構成する冷却器（蒸発器）を配設し、送風機でケーシング内に外気を導入し、導入した外気を該冷却器で冷却し、冷却した外気を駐機航空機に供給するようにしている。
【０００３】
蒸気圧縮式冷凍装置は、冷媒ガスを圧縮機で圧縮し、高圧となった冷媒ガスを凝縮器で冷却して液化し、液化した冷媒液を膨脹弁を通して低圧の気液混合状態とし、この気液混合流体を冷却器（蒸発器）で、外気と熱交換させて、外気から蒸発潜熱を奪って外気を冷却するものである。
【０００４】
外気を駐機航空機に効率良く供給するためには、加圧押込型送風機を使い、外気を１，０００ｍｍａｑ以上の高圧で該ケーシング内に導入し、駐機航空機に供給する必要がある。しかし、外気を高圧にすると、圧縮熱が発生し、外気は１０℃以上昇温されて前記冷却器に達する。そのため、蒸気圧縮式冷凍装置の冷却能力では、外気の冷却が十分にできないという自体が生じる場合がある。
【０００５】
特許文献２には、前述の蒸気圧縮式冷凍装置を備えた空調装置において、かかる問題点を解決するため、加圧押込型ブロアと蒸気圧縮式冷凍装置の冷却器との間にプレクーラを設けた空調装置が開示されている。該プレクーラ及び冷却器には、共通の冷媒循環路から分岐した分岐路及び該分岐路に介装された膨脹弁を経て冷媒が供給される。このように、外気をプレクーラと冷却器とで２回に亘って冷却することで、冷却効率を向上させている。
【０００６】
また、特許文献３には、空港ビル等と共用の地域配管から冷水が供給される空気冷却器と、蒸発式冷却器で外気と熱交換した冷却水が供給されるプレクーラとを備えた空調装置が開示されている。この蒸発式冷却器は、取入れ外気の通気路に配置された充填物層と、この充填物に被冷却水を散水する散水装置と、充填物層を落下した冷却水を溜める水槽とからなる。外気が該充填物層を通過する際に、該散水装置から散水された被冷却水と気液接触し、被冷却水の一部蒸発を伴って外気に潜熱及び顕熱が放出され、被冷却水が冷却される。この被冷却水が前記水槽に一時貯留された後、前記プレクーラに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３９２０８号公報
【特許文献２】特開２００４−２３２９７９号公報
【特許文献３】特開平０３−６３４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に開示された空調装置は、プレクーラ及び冷却器を設けたため、蒸気圧縮式冷凍装置からプレクーラ及び冷却器に冷媒を供給する冷媒循環系統が２系統必要になり、装置が複雑かつ高価になるという問題がある。
特許文献３に開示された空調装置は、空気冷却器に供給する冷水を必要とすると共に、外気と熱交換する被冷却水を必要とする。そのため、空調装置が寒冷地、特に、気温が氷点下となる寒冷地にある場合には、冷水や被冷却水が凍結して空調装置が稼動できなくなるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、装置構成を簡単かつ低コストにすると共に、気温が氷点下になる寒冷地でも稼動できる駐機航空機用空調装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するため、本発明の航空機用空調装置は、
ケーシング内に空気を導入する送風機と、冷凍サイクルを構成し該送風機から吐出された空気を冷却する蒸気圧縮式冷凍装置とを備え、該蒸気圧縮式冷凍装置で冷却された冷却空気を駐機航空機に供給するようにした駐機航空機用空調装置において、
前記ケーシング内に形成された空気流の上流側にブラインが循環する熱交換管の吸熱部からなる予冷器を配設すると共に、該予冷器の下流側に前記蒸気圧縮式冷凍装置の一部を構成する蒸発器を配設し、
前記ケーシングにハウジングを併設すると共に、該ハウジング内に外気を導入する第２の送風機と、該ハウジング内に形成された外気流に面して前記熱交換管の放熱部を配設し、該外気流で該放熱部を流れるブラインを冷却するように構成したものである。
【００１１】
本発明の空調装置では、外気を冷熱源とする予冷器でケーシング内に導入した外気を予冷するようにしているので、外気の冷却能力を高めることができると共に、予冷器の構成を簡素化かつ低コストにできる。
駐機航空機は、整備を行なうため、冬季でも冷房を必要とする。冬季又は寒冷地では、低温の外気によるブラインの冷却効果を向上できるので、該予冷器の冷却効果を高めることができる。そのため、場合によっては、予冷器のみの冷却だけで、外気を駐機航空機に供給できるようになり、空調装置の所要動力を節減できる。
【００１２】
また、ケーシングに併設されたハウジングの内部に予冷器を構成する熱交換管の放熱部を配設し、外気流との熱交換を行なわせるようにしたので、外気と該放熱部との熱交換領域を十分広く取ることができる。そのため、外気流と該放熱部との熱交換効率を向上できると共に、外気流の圧損を低減できるので、第２の送風機の所要動力を低減できる。
【００１３】
本発明装置において、蒸気圧縮式冷凍装置の一部を構成する凝縮器をハウジング内に形成された外気流に面するように配設し、該外気流で該凝縮器を流れる冷媒を冷却するように構成するとよい。これによって、凝縮器の冷熱源として特別の冷熱源を必要とせず、また、凝縮器の冷熱源として冷却水を使用しない。そのため、蒸気圧縮式冷凍装置の構成を簡素化できると共に、気温が氷点下になる冬季又は寒冷地でも、空調装置を稼動できる。
【００１４】
本発明装置において、ハウジングを１階部分及び該１階部分と仕切り壁を介して区画された２階部分とから構成し、送風機、ケーシング及び蒸気圧縮式冷凍装置を１階部分に配置し、２階部分の側壁の一部を、前記熱交換管の放熱部を内側に配置すると共に、凝縮器を構成する熱交換管を該放熱部の外側に配設し、これら熱交換管の間に通風空間を形成して構成し、２階部分の天井壁に外気を導入する第２の送風機を設けるようにするとよい。
【００１５】
このように、送風機、ケーシング及び蒸気圧縮式冷凍装置を１階部分に配置するようにしたので、２階部分に外気の導入スペースを広く取ることができる。そのため、外気の圧力損失を低減して、第２の送風機の所要動力を節減できると共に、該放熱部及び凝縮器をと外気との熱交換効率を向上できる。
また、放熱部より外気による冷却効果が必要な凝縮器を放熱部の外側に配置したので、該凝縮器の冷却効果を十分に得ることができる。
【００１６】
本発明装置において、ブラインが循環する熱交換管に三方弁を介設すると共に、該三方弁にバイパス管路を接続し、該バイパス路にブラインの一部を分岐させて前記吸熱部を流れるブラインの流量を調節するように構成するように構成するとよい。
これによって、簡単な構成で該放熱部を流れるブラインの流量を調節できる。そのため、該放熱部での冷却効果を調整して、駐機航空機に供給する冷却空気の温度を調節することができる。
【００１７】
本発明装置において、ブラインとして不凍液を用いれば、寒冷地でもブラインが凍結するおそれがなくなる。そのため、寒冷地でも安定した稼動が可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明装置によれば、ケーシング内に空気を導入する送風機と、冷凍サイクルを構成し該送風機から吐出された空気を冷却する蒸気圧縮式冷凍装置とを備え、該蒸気圧縮式冷凍装置で冷却された冷却空気を駐機航空機に供給するようにした駐機航空機用空調装置において、ケーシング内に形成された空気流の上流側にブラインが循環する熱交換管の吸熱部からなる予冷器を配設すると共に、該予冷器の下流側に前記蒸気圧縮式冷凍装置の一部を構成する蒸発器を配設し、ケーシングにハウジングを併設すると共に、該ハウジング内に外気を導入する第２の送風機と、該ハウジング内に形成された外気流に面して前記熱交換管の放熱部を配設し、該外気流で該放熱部を流れるブラインを冷却するように構成したので、予冷器の冷熱源が不要になり、装置構成を簡素化かつ低コストにできる。
【００１９】
特に、寒冷地では、低温の外気により予冷器の冷却効果を向上できるので、蒸気圧縮式冷凍装置の冷却負荷を低減でき、冬季には、蒸気圧縮式冷凍装置の稼動も不要になり、所要動力を大幅に節減できる。また、ケーシングに併設されたハウジングの内部に、予冷器を構成する熱交換管の放熱部を設けたので、外気流との熱交換スペースを広く取れることができる。そのため、外気流の圧損を低減できると共に、外気流と該放熱部との熱交換効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明装置の一実施形態に係る平面図（図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。
【図２】前記実施形態に係る斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２２】
本発明装置の一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。本実施形態の駐機航空機用空調装置１０は、気温が氷点下となる寒冷地に設置されたものとする。図２に示すように駐機航空機用空調装置１０は、直方体形状のハウジング１２の内部に各機器類が収納されて構成されている。ハウジング１２は、１階部分１Ｆと２階部分２Ｆとの間に仕切り床１４を有する２階立て構造になっている。図１は１階部分１Ｆの平面図である。
【００２３】
図１において、１階部分１Ｆの床面に中空のケーシング１６が設けられ、該ケーシングの一端に、高静圧ブロア１８が取り付けられている。高静圧ブロア１８は、駆動モータ２０によって駆動され、その空気吸入口１９に対向するハウジング１２の隔壁に開口２２が設けられ、該開口２２から外気ａを吸入する。
【００２４】
ケーシング１６内には、外気ａの流れ方向上流側から順に、予冷器３０の吸熱部３０４と、蒸気圧縮式冷凍装置４０の蒸発器４０４ａ及び４０４ｂとが配設されている。
吸熱部３０４及び後述する放熱器３０６ａ、３０６ｂは、不凍液からなるブラインｂが循環する熱交換管で構成されている。図２に示すように、放熱部３０６ａ及び３０２ｂは、２階部分２Ｆの側壁に設けられた熱交換管で構成されている。
【００２５】
吸熱部３０４と放熱部３０６ａ、３０６ｂとは、ブライン循環路３０２で接続されている。ブライン循環路３０２には、ブラインポンプ３０８、三方弁３１０、及びブラインｂの一部を三方弁３１０にバイパスするバイパス路３１２が設けられている。バイパス管路３１２を通るブライン流量を調節することにより、吸熱部３０４を通るブライン流量を調節できる。これによって、吸熱部３０４による外気ａの冷却効果を調節できる。
【００２６】
ブライン循環路３０２は、ブラインポンプ３０８の下流側で２つの分岐路３０２ａ及び３０２ｂに分岐し、一方の分岐路３０２ａは、放熱部３０６ａに接続され、他方の分岐路３０２ｂは放熱部３０６ｂに接続されている。
【００２７】
蒸気圧縮式冷凍装置４０は、冷媒循環路４０２に、駆動モータ４０８によって駆動される圧縮機４０６と、ケーシング１６内に外気ａの流れ方向に沿って２段に設けられた蒸発器４０４ａおよび４０４ｂと、高圧受液器４１０と、膨脹弁４１２ａ及び４１２ｂと、凝縮器４１４ａ及び４１４ｂとが介設されて構成されている。冷媒循環路４０２は、高圧受液器４１０で２つの分岐路４０２ａ及び４０２ｂに分岐され、一方の分岐路４０２ａには膨脹弁４１２ａが介装され、他方の分岐路４０２ｂには膨脹弁４１２ｂが介装されている。
【００２８】
圧縮機４０６の下流側で、冷媒循環路４０２は２つの分岐路４０２ｃ及び４０２ｄに分岐している。分岐路４０２ｃは一方の凝縮器４１４ａに接続され、分岐路４０２ｄは他方の凝縮器４１４ｂに接続されている。
【００２９】
ケーシング１６で温度調整された後の空調外気ｂは、ダクト２４及びダクト２４に接続されたホース２８に送られる。ダクト２４にはダンパ２６が設けられ、ダンパ２６で空調外気ｂの流量を調整できる。ホース２８は駐機航空機Ｐに接続されており、ホース２８から空調外気ｂを駐機航空機Ｐに供給する。
【００３０】
図２において、ハウジング１２の２階部分２Ｆで互いに対面した側壁には、開口５０ａ及び５０ｂが設けられている。開口５０ａ及び５０ｂには、多数の平板状のフィン５２が開口面に直交する方向に並設され、フィン５２間には隙間ｄが形成されている。凝縮器４１４ａ及び４１４ｂは、フィン５２を貫通して配置された１本の蛇行した熱交換管で構成されている。凝縮器４１４ａを構成する熱交換管は、分岐路４０２ｃに接続され、凝縮器４１４ｂを構成する熱交換管は分岐路４０２ｄに接続されている。
【００３１】
凝縮器４１４ａの内側には放熱部３０６ａが形成されている。放熱部３０６ａは、フィン５２を貫通して配置された１本の蛇行した熱交換管で構成されている。該熱交換管は、凝縮器４１４ａを構成する熱交換管と平行に配置されている。凝縮器４１４ｂの内側には放熱部３０６ｂが、放熱部３０６ａと同様の構成で形成されている。放熱部３０６ａは分岐路３０２ａに接続され、放熱部３０６ｂは分岐路３０２ｂに接続されている。
ハウジング１２の２階部分２Ｆの天井面には、８個の円形の開口５４が設けられ、各開口５４には、排気ファン５６が設けられている。２階部分２Ｆの内部には、通風空間Ｓが形成されている。
【００３２】
かかる構成において、排気ファン５６を稼動させ、隙間ｄから外気ｅを通風空間Ｓに導入し、導入した外気ｅを開口５４から排出することで、通風空間Ｓに外気流を形成させる。これによって、蒸気圧縮式冷凍装置４０の凝縮器４１４ａ、４１４ｂを流れる冷媒ｒが外気ｅで冷却されて凝縮すると共に、外気ｅで放熱部３０６ａ、３０６ｂを流れるブラインｂが冷却される。放熱部３０６ａ、３０６ｂで冷却されたブラインｂは、吸熱部３０４に送られ、高静圧ブロア１８でケーシング１６内に導入された外気ａを冷却する。
なお、放熱部３０６ａ、３０６ｂと流れるブラインｂと凝縮器４１４ａ、４１４ｂを流れる冷媒ｒとは、互いに対向流となるように構成されている。
【００３３】
高静圧ブロア１８を稼動させ、外気ａをケーシング１６に導入すると、導入された外気ａは、圧縮されて高温になる。高温になった外気ａを、まず吸熱部３０４で予冷する。次に、予冷された外気ａを蒸気圧縮式冷凍装置４０の蒸発器４０４ａ及び４０４ｂでさらに冷却する。こうして冷却された空調外気ｂをダクト２４及びホース２８を介して駐機航空機Ｐに供給する。
【００３４】
夏季においては、高静圧ブロア１８でケーシング１６内に導入された外気ａは、圧縮されかなり高温になる。本実施形態では、この高温になった外気ａを、吸熱部３０４で予冷し、その後、蒸発器４０４ａ、４０４ｂでさらに冷却するので、冷却効果を向上でき、高温になった外気ａでも、駐機航空機Ｐに搭載された機器類の冷却に必要な温度とすることができる。
【００３５】
冬季でも、駐機航空機Ｐは整備を行なうため、空調が必要となる。冬季では、氷点下に至らない気温では、吸熱部３０４による予冷と、蒸発器４０４ａ、４０４ｂによる冷却を併用する。気温が氷点下になると、放熱部３０６ａ、３０６ｂでの外気ｅによるブラインｂの冷却効果が大きいので、吸熱部３０４のみで外気ａの冷却が可能になる。この時、三方弁３１０を操作し、吸熱部３０４に循環するブラインｂの流量を調整することにより、冷却効果を調整できる。
【００３６】
本実施形態によれば、外気ａを冷却する冷却手段として、外気ｅを冷熱源とする予冷装置３０と、蒸気圧縮式冷凍装置４０とを設け、該予冷器３０で外気ａを予冷するようにしているので、冷却効果を十分得ることができる。また、予冷装置３０は外気ｅを冷熱源とすることで、別途特別な冷却手段を必要としないので、空調装置１０の所要動力を節減できる。
特に、冬季で、気温が氷点下になった場合には、予冷装置３０のみの稼動で外気ａを冷却できるので、空調装置１０の所要動力を大幅に節減できる。
【００３７】
また、ハウジング１２の１階部分１Ｆに空調装置１０の構成機器類を配置し、２階部分２Ｆに外気流を形成する通風空間Ｓを広く取っているので、外気ｅと予冷装置３０の放熱部３０６ａ、３０６ｂとの熱交換効率を向上できると共に、外気ｅの圧力損失を低減して、排気ファン５６の所要動力を低減できる。
【００３８】
また、蒸気圧縮式冷凍装置４０の凝縮器４１４ａ及び４１４ｂを流れる冷媒ｒの冷却も外気ｅで行なうようにしているので、該凝縮器の冷却手段を特別に設ける必要がなくなり、設備費を削減できる。このように、該凝縮器の冷却手段として、冷却水を使用しないので、気温が氷点下になる場合でも、蒸気圧縮式冷凍装置４０を稼動できる。
【００３９】
さらに、２階部分２Ｆの側壁で、凝縮器４１４ａ、４１４ｂを外側に配置し、放熱部３０６ａ、３０６ｂを該凝縮器４１４ａ、４１４ｂの内側に配置したので、該放熱部を流れるブラインｂより低温に冷却する必要がある冷媒ｒの冷却効果を向上できる。
また、該放熱部を流れるブラインｂと、該凝縮器を流れる冷媒ｒとを対向流としたので、これらの上流側と下流側とで冷却効果を均一にできる。
【００４０】
また、ブライン循環路３０２に三方弁３１０とバイパス路３１２とを設け、三方弁３１０を操作することで、吸熱部３０４を流れるブラインｂの流量を調整できるので、駐機航空機Ｐに送る空調外気ｂの温度調整が可能となる。
また、ブラインｂとして不凍液を用いているので、気温が氷点下となる寒冷地の冬季でも空調装置１０を安定して稼動できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、駐機航空機に冷却された空調空気を供給する場合に、特に、寒冷地においてに冷却効率が良く、設備費が安く、かつ所要動力を低減できる空調装置を実現できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 駐機航空機用空調装置
１２ ハウジング
１４ 仕切り床
１６ ケーシング
１８ 高静圧ブロア
１９ 空気吸入口
２０、４０８ 駆動モータ
２２，５０ａ、５０ｂ、５４ 開口
２４ ダクト
２６ ダンパ
２８ ホース
３０ 予冷装置
３０２ ブライン循環路
３０２ａ、３０２ｂ 分岐路
３０４ 吸熱部
３０６ａ、３０６ｂ 放熱部
３０８ ブラインポンプ
３１０ 三方弁
３１２ バイパス路
４０ 蒸気圧縮式冷凍装置
４０２ 冷媒循環路
４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄ 分岐路
４０４ａ、４０４ｂ 蒸発器
４０６ 圧縮機
４１０ 高圧受液器
４１２ａ、４１２ｂ 膨脹弁
４１４ａ、４１４ｂ 凝縮器
５２ フィン
５６ 排気ファン
ａ、ｅ 外気
ｂ ブライン
ｃ 空調外気
ｄ 隙間
Ｓ 通風空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寒冷地に適用されて好適であり、外気を冷熱源として利用するようにした駐機航空機用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機が駐機場など地上にいるとき、航空機のキャビンや航空機内部に搭載された機器を冷却する必要があり、この冷却手段として、外気を空調装置で冷却し、この冷却空気を航空機に供給している。
この種の空調装置は、特許文献１に開示されているように、中空のケーシング内に蒸気圧縮式冷凍装置の一部を構成する冷却器（蒸発器）を配設し、送風機でケーシング内に外気を導入し、導入した外気を該冷却器で冷却し、冷却した外気を駐機航空機に供給するようにしている。
【０００３】
蒸気圧縮式冷凍装置は、冷媒ガスを圧縮機で圧縮し、高圧となった冷媒ガスを凝縮器で冷却して液化し、液化した冷媒液を膨脹弁を通して低圧の気液混合状態とし、この気液混合流体を冷却器（蒸発器）で、外気と熱交換させて、外気から蒸発潜熱を奪って外気を冷却するものである。
【０００４】
外気を駐機航空機に効率良く供給するためには、加圧押込型送風機を使い、外気を１，０００ｍｍａｑ以上の高圧で該ケーシング内に導入し、駐機航空機に供給する必要がある。しかし、外気を高圧にすると、圧縮熱が発生し、外気は１０℃以上昇温されて前記冷却器に達する。そのため、蒸気圧縮式冷凍装置の冷却能力では、外気の冷却が十分にできないという自体が生じる場合がある。
【０００５】
特許文献２には、前述の蒸気圧縮式冷凍装置を備えた空調装置において、かかる問題点を解決するため、加圧押込型ブロアと蒸気圧縮式冷凍装置の冷却器との間にプレクーラを設けた空調装置が開示されている。該プレクーラ及び冷却器には、共通の冷媒循環路から分岐した分岐路及び該分岐路に介装された膨脹弁を経て冷媒が供給される。このように、外気をプレクーラと冷却器とで２回に亘って冷却することで、冷却効率を向上させている。
【０００６】
また、特許文献３には、空港ビル等と共用の地域配管から冷水が供給される空気冷却器と、蒸発式冷却器で外気と熱交換した冷却水が供給されるプレクーラとを備えた空調装置が開示されている。この蒸発式冷却器は、取入れ外気の通気路に配置された充填物層と、この充填物に被冷却水を散水する散水装置と、充填物層を落下した冷却水を溜める水槽とからなる。外気が該充填物層を通過する際に、該散水装置から散水された被冷却水と気液接触し、被冷却水の一部蒸発を伴って外気に潜熱及び顕熱が放出され、被冷却水が冷却される。この被冷却水が前記水槽に一時貯留された後、前記プレクーラに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３９２０８号公報
【特許文献２】特開２００４−２３２９７９号公報
【特許文献３】特開平０３−６３４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に開示された空調装置は、プレクーラ及び冷却器を設けたため、蒸気圧縮式冷凍装置からプレクーラ及び冷却器に冷媒を供給する冷媒循環系統が２系統必要になり、装置が複雑かつ高価になるという問題がある。
特許文献３に開示された空調装置は、空気冷却器に供給する冷水を必要とすると共に、外気と熱交換する被冷却水を必要とする。そのため、空調装置が寒冷地、特に、気温が氷点下となる寒冷地にある場合には、冷水や被冷却水が凍結して空調装置が稼動できなくなるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、装置構成を簡単かつ低コストにすると共に、気温が氷点下になる寒冷地でも稼動できる駐機航空機用空調装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するため、本発明の航空機用空調装置は、
ケーシング内に空気を導入する送風機と、冷凍サイクルを構成し該送風機から吐出された空気を冷却する蒸気圧縮式冷凍装置とを備え、該蒸気圧縮式冷凍装置で冷却された冷却空気を駐機航空機に供給するようにした駐機航空機用空調装置において、
前記ケーシング内に形成された空気流の上流側にブラインが循環する熱交換管の吸熱部からなる予冷器を配設すると共に、該予冷器の下流側に前記蒸気圧縮式冷凍装置の一部を構成する蒸発器を配設し、
前記ケーシングにハウジングを併設すると共に、該ハウジング内に外気を導入する第２の送風機と、該ハウジング内に形成された外気流に面して前記熱交換管の放熱部を配設し、該外気流で該放熱部を流れるブラインを冷却するように構成したものである。
【００１１】
本発明の空調装置では、外気を冷熱源とする予冷器でケーシング内に導入した外気を予冷するようにしているので、外気の冷却能力を高めることができると共に、予冷器の構成を簡素化かつ低コストにできる。
駐機航空機は、整備を行なうため、冬季でも冷房を必要とする。冬季又は寒冷地では、低温の外気によるブラインの冷却効果を向上できるので、該予冷器の冷却効果を高めることができる。そのため、場合によっては、予冷器のみの冷却だけで、外気を駐機航空機に供給できるようになり、空調装置の所要動力を節減できる。
【００１２】
また、ケーシングに併設されたハウジングの内部に予冷器を構成する熱交換管の放熱部を配設し、外気流との熱交換を行なわせるようにしたので、外気と該放熱部との熱交換領域を十分広く取ることができる。そのため、外気流と該放熱部との熱交換効率を向上できると共に、外気流の圧損を低減できるので、第２の送風機の所要動力を低減できる。
【００１３】
本発明装置において、蒸気圧縮式冷凍装置の一部を構成する凝縮器をハウジング内に形成された外気流に面するように配設し、該外気流で該凝縮器を流れる冷媒を冷却するように構成するとよい。これによって、凝縮器の冷熱源として特別の冷熱源を必要とせず、また、凝縮器の冷熱源として冷却水を使用しない。そのため、蒸気圧縮式冷凍装置の構成を簡素化できると共に、気温が氷点下になる冬季又は寒冷地でも、空調装置を稼動できる。
【００１４】
本発明装置において、ハウジングを１階部分及び該１階部分と仕切り壁を介して区画された２階部分とから構成し、送風機、ケーシング及び蒸気圧縮式冷凍装置を１階部分に配置し、２階部分の側壁の一部を、前記熱交換管の放熱部を内側に配置すると共に、凝縮器を構成する熱交換管を該放熱部の外側に配設し、これら熱交換管の間に通風空間を形成して構成し、２階部分の天井壁に外気を導入する第２の送風機を設けるようにするとよい。
【００１５】
このように、送風機、ケーシング及び蒸気圧縮式冷凍装置を１階部分に配置するようにしたので、２階部分に外気の導入スペースを広く取ることができる。そのため、外気の圧力損失を低減して、第２の送風機の所要動力を節減できると共に、該放熱部及び凝縮器をと外気との熱交換効率を向上できる。
また、放熱部より外気による冷却効果が必要な凝縮器を放熱部の外側に配置したので、該凝縮器の冷却効果を十分に得ることができる。
【００１６】
本発明装置において、ブラインが循環する熱交換管に三方弁を介設すると共に、該三方弁にバイパス管路を接続し、該バイパス路にブラインの一部を分岐させて前記吸熱部を流れるブラインの流量を調節するように構成するように構成するとよい。
これによって、簡単な構成で該放熱部を流れるブラインの流量を調節できる。そのため、該放熱部での冷却効果を調整して、駐機航空機に供給する冷却空気の温度を調節することができる。
【００１７】
本発明装置において、ブラインとして不凍液を用いれば、寒冷地でもブラインが凍結するおそれがなくなる。そのため、寒冷地でも安定した稼動が可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明装置によれば、ケーシング内に空気を導入する送風機と、冷凍サイクルを構成し該送風機から吐出された空気を冷却する蒸気圧縮式冷凍装置とを備え、該蒸気圧縮式冷凍装置で冷却された冷却空気を駐機航空機に供給するようにした駐機航空機用空調装置において、ケーシング内に形成された空気流の上流側にブラインが循環する熱交換管の吸熱部からなる予冷器を配設すると共に、該予冷器の下流側に前記蒸気圧縮式冷凍装置の一部を構成する蒸発器を配設し、ケーシングにハウジングを併設すると共に、該ハウジング内に外気を導入する第２の送風機と、該ハウジング内に形成された外気流に面して前記熱交換管の放熱部を配設し、該外気流で該放熱部を流れるブラインを冷却するように構成したので、予冷器の冷熱源が不要になり、装置構成を簡素化かつ低コストにできる。
【００１９】
特に、寒冷地では、低温の外気により予冷器の冷却効果を向上できるので、蒸気圧縮式冷凍装置の冷却負荷を低減でき、冬季には、蒸気圧縮式冷凍装置の稼動も不要になり、所要動力を大幅に節減できる。また、ケーシングに併設されたハウジングの内部に、予冷器を構成する熱交換管の放熱部を設けたので、外気流との熱交換スペースを広く取れることができる。そのため、外気流の圧損を低減できると共に、外気流と該放熱部との熱交換効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明装置の一実施形態に係る平面図（図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。
【図２】前記実施形態に係る斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２２】
本発明装置の一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。本実施形態の駐機航空機用空調装置１０は、気温が氷点下となる寒冷地に設置されたものとする。図２に示すように駐機航空機用空調装置１０は、直方体形状のハウジング１２の内部に各機器類が収納されて構成されている。ハウジング１２は、１階部分１Ｆと２階部分２Ｆとの間に仕切り床１４を有する２階立て構造になっている。図１は１階部分１Ｆの平面図である。
【００２３】
図１において、１階部分１Ｆの床面に中空のケーシング１６が設けられ、該ケーシングの一端に、高静圧ブロア１８が取り付けられている。高静圧ブロア１８は、駆動モータ２０によって駆動され、その空気吸入口１９に対向するハウジング１２の隔壁に開口２２が設けられ、該開口２２から外気ａを吸入する。
【００２４】
ケーシング１６内には、外気ａの流れ方向上流側から順に、予冷器３０の吸熱部３０４と、蒸気圧縮式冷凍装置４０の蒸発器４０４ａ及び４０４ｂとが配設されている。
吸熱部３０４及び後述する放熱器３０６ａ、３０６ｂは、不凍液からなるブラインｂが循環する熱交換管で構成されている。図２に示すように、放熱部３０６ａ及び３０２ｂは、２階部分２Ｆの側壁に設けられた熱交換管で構成されている。
【００２５】
吸熱部３０４と放熱部３０６ａ、３０６ｂとは、ブライン循環路３０２で接続されている。ブライン循環路３０２には、ブラインポンプ３０８、三方弁３１０、及びブラインｂの一部を三方弁３１０にバイパスするバイパス路３１２が設けられている。バイパス管路３１２を通るブライン流量を調節することにより、吸熱部３０４を通るブライン流量を調節できる。これによって、吸熱部３０４による外気ａの冷却効果を調節できる。
【００２６】
ブライン循環路３０２は、ブラインポンプ３０８の下流側で２つの分岐路３０２ａ及び３０２ｂに分岐し、一方の分岐路３０２ａは、放熱部３０６ａに接続され、他方の分岐路３０２ｂは放熱部３０６ｂに接続されている。
【００２７】
蒸気圧縮式冷凍装置４０は、冷媒循環路４０２に、駆動モータ４０８によって駆動される圧縮機４０６と、ケーシング１６内に外気ａの流れ方向に沿って２段に設けられた蒸発器４０４ａおよび４０４ｂと、高圧受液器４１０と、膨脹弁４１２ａ及び４１２ｂと、凝縮器４１４ａ及び４１４ｂとが介設されて構成されている。冷媒循環路４０２は、高圧受液器４１０で２つの分岐路４０２ａ及び４０２ｂに分岐され、一方の分岐路４０２ａには膨脹弁４１２ａが介装され、他方の分岐路４０２ｂには膨脹弁４１２ｂが介装されている。
【００２８】
圧縮機４０６の下流側で、冷媒循環路４０２は２つの分岐路４０２ｃ及び４０２ｄに分岐している。分岐路４０２ｃは一方の凝縮器４１４ａに接続され、分岐路４０２ｄは他方の凝縮器４１４ｂに接続されている。
【００２９】
ケーシング１６で温度調整された後の空調外気ｂは、ダクト２４及びダクト２４に接続されたホース２８に送られる。ダクト２４にはダンパ２６が設けられ、ダンパ２６で空調外気ｂの流量を調整できる。ホース２８は駐機航空機Ｐに接続されており、ホース２８から空調外気ｂを駐機航空機Ｐに供給する。
【００３０】
図２において、ハウジング１２の２階部分２Ｆで互いに対面した側壁には、開口５０ａ及び５０ｂが設けられている。開口５０ａ及び５０ｂには、多数の平板状のフィン５２が開口面に直交する方向に並設され、フィン５２間には隙間ｄが形成されている。凝縮器４１４ａ及び４１４ｂは、フィン５２を貫通して配置された１本の蛇行した熱交換管で構成されている。凝縮器４１４ａを構成する熱交換管は、分岐路４０２ｃに接続され、凝縮器４１４ｂを構成する熱交換管は分岐路４０２ｄに接続されている。
【００３１】
凝縮器４１４ａの内側には放熱部３０６ａが形成されている。放熱部３０６ａは、フィン５２を貫通して配置された１本の蛇行した熱交換管で構成されている。該熱交換管は、凝縮器４１４ａを構成する熱交換管と平行に配置されている。凝縮器４１４ｂの内側には放熱部３０６ｂが、放熱部３０６ａと同様の構成で形成されている。放熱部３０６ａは分岐路３０２ａに接続され、放熱部３０６ｂは分岐路３０２ｂに接続されている。
ハウジング１２の２階部分２Ｆの天井面には、８個の円形の開口５４が設けられ、各開口５４には、排気ファン５６が設けられている。２階部分２Ｆの内部には、通風空間Ｓが形成されている。
【００３２】
かかる構成において、排気ファン５６を稼動させ、隙間ｄから外気ｅを通風空間Ｓに導入し、導入した外気ｅを開口５４から排出することで、通風空間Ｓに外気流を形成させる。これによって、蒸気圧縮式冷凍装置４０の凝縮器４１４ａ、４１４ｂを流れる冷媒ｒが外気ｅで冷却されて凝縮すると共に、外気ｅで放熱部３０６ａ、３０６ｂを流れるブラインｂが冷却される。放熱部３０６ａ、３０６ｂで冷却されたブラインｂは、吸熱部３０４に送られ、高静圧ブロア１８でケーシング１６内に導入された外気ａを冷却する。
なお、放熱部３０６ａ、３０６ｂと流れるブラインｂと凝縮器４１４ａ、４１４ｂを流れる冷媒ｒとは、互いに対向流となるように構成されている。
【００３３】
高静圧ブロア１８を稼動させ、外気ａをケーシング１６に導入すると、導入された外気ａは、圧縮されて高温になる。高温になった外気ａを、まず吸熱部３０４で予冷する。次に、予冷された外気ａを蒸気圧縮式冷凍装置４０の蒸発器４０４ａ及び４０４ｂでさらに冷却する。こうして冷却された空調外気ｂをダクト２４及びホース２８を介して駐機航空機Ｐに供給する。
【００３４】
夏季においては、高静圧ブロア１８でケーシング１６内に導入された外気ａは、圧縮されかなり高温になる。本実施形態では、この高温になった外気ａを、吸熱部３０４で予冷し、その後、蒸発器４０４ａ、４０４ｂでさらに冷却するので、冷却効果を向上でき、高温になった外気ａでも、駐機航空機Ｐに搭載された機器類の冷却に必要な温度とすることができる。
【００３５】
冬季でも、駐機航空機Ｐは整備を行なうため、空調が必要となる。冬季では、氷点下に至らない気温では、吸熱部３０４による予冷と、蒸発器４０４ａ、４０４ｂによる冷却を併用する。気温が氷点下になると、放熱部３０６ａ、３０６ｂでの外気ｅによるブラインｂの冷却効果が大きいので、吸熱部３０４のみで外気ａの冷却が可能になる。この時、三方弁３１０を操作し、吸熱部３０４に循環するブラインｂの流量を調整することにより、冷却効果を調整できる。
【００３６】
本実施形態によれば、外気ａを冷却する冷却手段として、外気ｅを冷熱源とする予冷装置３０と、蒸気圧縮式冷凍装置４０とを設け、該予冷器３０で外気ａを予冷するようにしているので、冷却効果を十分得ることができる。また、予冷装置３０は外気ｅを冷熱源とすることで、別途特別な冷却手段を必要としないので、空調装置１０の所要動力を節減できる。
特に、冬季で、気温が氷点下になった場合には、予冷装置３０のみの稼動で外気ａを冷却できるので、空調装置１０の所要動力を大幅に節減できる。
【００３７】
また、ハウジング１２の１階部分１Ｆに空調装置１０の構成機器類を配置し、２階部分２Ｆに外気流を形成する通風空間Ｓを広く取っているので、外気ｅと予冷装置３０の放熱部３０６ａ、３０６ｂとの熱交換効率を向上できると共に、外気ｅの圧力損失を低減して、排気ファン５６の所要動力を低減できる。
【００３８】
また、蒸気圧縮式冷凍装置４０の凝縮器４１４ａ及び４１４ｂを流れる冷媒ｒの冷却も外気ｅで行なうようにしているので、該凝縮器の冷却手段を特別に設ける必要がなくなり、設備費を削減できる。このように、該凝縮器の冷却手段として、冷却水を使用しないので、気温が氷点下になる場合でも、蒸気圧縮式冷凍装置４０を稼動できる。
【００３９】
さらに、２階部分２Ｆの側壁で、凝縮器４１４ａ、４１４ｂを外側に配置し、放熱部３０６ａ、３０６ｂを該凝縮器４１４ａ、４１４ｂの内側に配置したので、該放熱部を流れるブラインｂより低温に冷却する必要がある冷媒ｒの冷却効果を向上できる。
また、該放熱部を流れるブラインｂと、該凝縮器を流れる冷媒ｒとを対向流としたので、これらの上流側と下流側とで冷却効果を均一にできる。
【００４０】
また、ブライン循環路３０２に三方弁３１０とバイパス路３１２とを設け、三方弁３１０を操作することで、吸熱部３０４を流れるブラインｂの流量を調整できるので、駐機航空機Ｐに送る空調外気ｂの温度調整が可能となる。
また、ブラインｂとして不凍液を用いているので、気温が氷点下となる寒冷地の冬季でも空調装置１０を安定して稼動できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、駐機航空機に冷却された空調空気を供給する場合に、特に、寒冷地においてに冷却効率が良く、設備費が安く、かつ所要動力を低減できる空調装置を実現できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 駐機航空機用空調装置
１２ ハウジング
１４ 仕切り床
１６ ケーシング
１８ 高静圧ブロア
１９ 空気吸入口
２０、４０８ 駆動モータ
２２，５０ａ、５０ｂ、５４ 開口
２４ ダクト
２６ ダンパ
２８ ホース
３０ 予冷装置
３０２ ブライン循環路
３０２ａ、３０２ｂ 分岐路
３０４ 吸熱部
３０６ａ、３０６ｂ 放熱部
３０８ ブラインポンプ
３１０ 三方弁
３１２ バイパス路
４０ 蒸気圧縮式冷凍装置
４０２ 冷媒循環路
４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ、４０２ｄ 分岐路
４０４ａ、４０４ｂ 蒸発器
４０６ 圧縮機
４１０ 高圧受液器
４１２ａ、４１２ｂ 膨脹弁
４１４ａ、４１４ｂ 凝縮器
５２ フィン
５６ 排気ファン
ａ、ｅ 外気
ｂ ブライン
ｃ 空調外気
ｄ 隙間
Ｓ 通風空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に空気を導入する送風機と、冷凍サイクルを構成し該送風機から吐出された空気を冷却する蒸気圧縮式冷凍装置とを備え、該蒸気圧縮式冷凍装置で冷却された冷却空気を駐機航空機に供給するようにした駐機航空機用空調装置において、
前記ケーシング内に形成された空気流の上流側にブラインが循環する熱交換管の吸熱部からなる予冷器を配設すると共に、該予冷器の下流側に前記蒸気圧縮式冷凍装置の一部を構成する蒸発器を配設し、
前記ケーシングにハウジングを併設すると共に、該ハウジング内に外気を導入する第２の送風機と、該ハウジング内に形成された外気流に面して前記熱交換管の放熱部を配設し、該外気流で該放熱部を流れるブラインを冷却するように構成したことを特徴とする駐機航空機用空調装置。
【請求項２】
前記蒸気圧縮式冷凍装置の一部を構成する凝縮器を前記ハウジング内に形成された外気流に面するように配設し、該外気流で該凝縮器を流れる冷媒を冷却するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の駐機航空機用空調装置。
【請求項３】
前記ハウジングを１階部分及び該１階部分と仕切り壁を介して区画された２階部分とから構成し、
前記送風機、前記ケーシング及び前記蒸気圧縮式冷凍装置を１階部分に配置し、２階部分の側壁の一部を、前記熱交換管の放熱部を内側に配置すると共に、前記凝縮器を構成する熱交換管を該放熱部の外側に配設し、これら熱交換管の間に通風空間を形成して構成し、
２階部分の天井壁に前記第２の送風機を設けたことを特徴とする請求項２に記載の駐機航空機用空調装置。
【請求項４】
前記ブラインが循環する熱交換管に三方弁を介設すると共に、該三方弁にバイパス管路を接続し、該バイパス路にブラインの一部を分岐させて前記吸熱部を流れるブラインの流量を調節するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の駐機航空機用空調装置。
【請求項５】
前記ブラインが不凍液であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の駐機航空機用空調装置。
【請求項１】
ケーシング内に空気を導入する送風機と、冷凍サイクルを構成し該送風機から吐出された空気を冷却する蒸気圧縮式冷凍装置とを備え、該蒸気圧縮式冷凍装置で冷却された冷却空気を駐機航空機に供給するようにした駐機航空機用空調装置において、
前記ケーシング内に形成された空気流の上流側にブラインが循環する熱交換管の吸熱部からなる予冷器を配設すると共に、該予冷器の下流側に前記蒸気圧縮式冷凍装置の一部を構成する蒸発器を配設し、
前記ケーシングにハウジングを併設すると共に、該ハウジング内に外気を導入する第２の送風機と、該ハウジング内に形成された外気流に面して前記熱交換管の放熱部を配設し、該外気流で該放熱部を流れるブラインを冷却するように構成したことを特徴とする駐機航空機用空調装置。
【請求項２】
前記蒸気圧縮式冷凍装置の一部を構成する凝縮器を前記ハウジング内に形成された外気流に面するように配設し、該外気流で該凝縮器を流れる冷媒を冷却するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の駐機航空機用空調装置。
【請求項３】
前記ハウジングを１階部分及び該１階部分と仕切り壁を介して区画された２階部分とから構成し、
前記送風機、前記ケーシング及び前記蒸気圧縮式冷凍装置を１階部分に配置し、２階部分の側壁の一部を、前記熱交換管の放熱部を内側に配置すると共に、前記凝縮器を構成する熱交換管を該放熱部の外側に配設し、これら熱交換管の間に通風空間を形成して構成し、
２階部分の天井壁に前記第２の送風機を設けたことを特徴とする請求項２に記載の駐機航空機用空調装置。
【請求項４】
前記ブラインが循環する熱交換管に三方弁を介設すると共に、該三方弁にバイパス管路を接続し、該バイパス路にブラインの一部を分岐させて前記吸熱部を流れるブラインの流量を調節するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の駐機航空機用空調装置。
【請求項５】
前記ブラインが不凍液であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の駐機航空機用空調装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１６３５８４（Ｐ２０１１−１６３５８４Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９０６（Ｐ２０１０−２３９０６）
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
【Ｆターム（参考）】
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