JP2926472B2 - 航空機用地上空気調和装置における調温，調湿方法 - Google Patents
航空機用地上空気調和装置における調温，調湿方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機用地上空気
調和装置に係わり、特に調和空気の温度及び湿度の調節
方法に関する。
調和装置に係わり、特に調和空気の温度及び湿度の調節
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機用地上空気調和装置は、冷却又は
加熱した調和空気を航空機の各種電子装置や客室等に供
給して冷房や暖房を行うもので、例えば実公昭６０−３
２８３５号公報や、特開平７−２０８７７３号公報に示
されているものが知られている。これらの装置は、牽引
車で牽引されるトレーラー上に駆動源、駆動伝達系統、
冷媒系統、送風系統及び制御系統を搭載して構成されて
いる。そして送風系統は、大気空気を導入して圧送する
圧送機と、圧縮熱を除去するプリクーラーと、大気導入
空気の温度が高い場合にフロン等の冷媒を寒冷源として
冷却するエバポレーターと、大気導入空気の温度が低い
場合に昇温する加熱用ヒーター等とから構成されてい
る。
加熱した調和空気を航空機の各種電子装置や客室等に供
給して冷房や暖房を行うもので、例えば実公昭６０−３
２８３５号公報や、特開平７−２０８７７３号公報に示
されているものが知られている。これらの装置は、牽引
車で牽引されるトレーラー上に駆動源、駆動伝達系統、
冷媒系統、送風系統及び制御系統を搭載して構成されて
いる。そして送風系統は、大気空気を導入して圧送する
圧送機と、圧縮熱を除去するプリクーラーと、大気導入
空気の温度が高い場合にフロン等の冷媒を寒冷源として
冷却するエバポレーターと、大気導入空気の温度が低い
場合に昇温する加熱用ヒーター等とから構成されてい
る。
【０００３】このような装置における調和空気の温度調
節方法は、導入する大気温度に応じてプリクーラーファ
ンへの冷却風量やエバポレーターで冷媒により送風系統
の空気を冷却することにより連続的に得られる冷水のプ
リクーラーへの吹きかけ量、冷媒系統の負荷及びヒータ
ー負荷の調整等により行われている。
節方法は、導入する大気温度に応じてプリクーラーファ
ンへの冷却風量やエバポレーターで冷媒により送風系統
の空気を冷却することにより連続的に得られる冷水のプ
リクーラーへの吹きかけ量、冷媒系統の負荷及びヒータ
ー負荷の調整等により行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般的に冷媒
として使用されるフロンは、地球環境汚染や温暖化の観
点からその使用が規制されてきており、これに代わるも
のが要望されている。仮にこれに代わるものが得られた
としても、上記構成では装置が複雑であり、大型化，重
量増加，牽引性，操作性，運転性，保全性等の問題があ
るばかりでなく、設備費や運転費が嵩むことになる。
として使用されるフロンは、地球環境汚染や温暖化の観
点からその使用が規制されてきており、これに代わるも
のが要望されている。仮にこれに代わるものが得られた
としても、上記構成では装置が複雑であり、大型化，重
量増加，牽引性，操作性，運転性，保全性等の問題があ
るばかりでなく、設備費や運転費が嵩むことになる。
【０００５】また、上記調和空気の温度調節方法は、単
に温度調節のみを行う方法であり、含有水分量について
は考慮されていない。すなわち、冷房運転時には送風系
統の空気はエバポレーターで冷却され冷水を発生してお
り、調和空気はその温度での飽和湿度（相対湿度１００
％）の空気であり、使用先で結露する等の不都合があ
る。
に温度調節のみを行う方法であり、含有水分量について
は考慮されていない。すなわち、冷房運転時には送風系
統の空気はエバポレーターで冷却され冷水を発生してお
り、調和空気はその温度での飽和湿度（相対湿度１００
％）の空気であり、使用先で結露する等の不都合があ
る。
【０００６】そこで本発明は、フロン等の冷媒を使用せ
ず簡単な方法によって、調和空気として要求される湿度
（相対湿度９５％以下）を維持しつつ、任意温度の不飽
和調和空気を得ることができる航空機地上空気調和装置
における調温，調湿方法を提供することを目的としてい
る。
ず簡単な方法によって、調和空気として要求される湿度
（相対湿度９５％以下）を維持しつつ、任意温度の不飽
和調和空気を得ることができる航空機地上空気調和装置
における調温，調湿方法を提供することを目的としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の航空機用地上空気調和装置における調温，
調湿方法は、大気空気を圧縮して圧送空気とし、該圧送
空気を冷却して過飽和水分を除去した後、さらに昇圧し
て昇圧空気とし、これを冷却して過飽和水分を除去した
後、該昇圧空気を膨張タービンで断熱膨張させて低温空
気を発生させ、該低温空気中の過飽和水分を除去して低
温飽和空気とするとともに、該低温飽和空気に前記膨張
タービン導入前の空気を分岐して混合空気として混合し
て昇温し、該混合空気の量を調節することにより、混合
後に得られる調和空気の温度及び相対湿度を調整して、
不飽和調和空気を得ることを特徴としている。また、前
記混合空気の量の調節は、前記混合後に得られる調和空
気の温度を検出し、この検出信号を受けて、所定の調和
空気温度になるよう混合空気調節弁を制御することによ
り行うことを特徴としている。さらに、大気条件、調和
空気の仕様条件から定まる前記圧送空気の圧送圧力，昇
圧空気の昇圧圧力，流量，調和空気の温度を制御器に設
定しておき、前記各圧力，温度，流量を検出する各検出
器からの検出信号を前記制御器に取り込み、設定値に基
づく計算を行って、前記各圧力，流量，及び前記混合空
気の流量を制御する各制御端の調節機構を調節すること
により系全体の制御を行うことを特徴としている。
め、本発明の航空機用地上空気調和装置における調温，
調湿方法は、大気空気を圧縮して圧送空気とし、該圧送
空気を冷却して過飽和水分を除去した後、さらに昇圧し
て昇圧空気とし、これを冷却して過飽和水分を除去した
後、該昇圧空気を膨張タービンで断熱膨張させて低温空
気を発生させ、該低温空気中の過飽和水分を除去して低
温飽和空気とするとともに、該低温飽和空気に前記膨張
タービン導入前の空気を分岐して混合空気として混合し
て昇温し、該混合空気の量を調節することにより、混合
後に得られる調和空気の温度及び相対湿度を調整して、
不飽和調和空気を得ることを特徴としている。また、前
記混合空気の量の調節は、前記混合後に得られる調和空
気の温度を検出し、この検出信号を受けて、所定の調和
空気温度になるよう混合空気調節弁を制御することによ
り行うことを特徴としている。さらに、大気条件、調和
空気の仕様条件から定まる前記圧送空気の圧送圧力，昇
圧空気の昇圧圧力，流量，調和空気の温度を制御器に設
定しておき、前記各圧力，温度，流量を検出する各検出
器からの検出信号を前記制御器に取り込み、設定値に基
づく計算を行って、前記各圧力，流量，及び前記混合空
気の流量を制御する各制御端の調節機構を調節すること
により系全体の制御を行うことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面に基づいて
更に詳細に説明する。図１に示す航空機地上空気調和装
置は、必要な量の空気を大気から導入するにあたって塵
埃を除去する空気濾過器１と、空気濾過器１を経て導入
された空気を必要な圧力まで圧送する圧送機２と、圧送
機２で発生した圧送空気から圧縮熱を除去する一次冷却
器３と、一次冷却器３で発生した水を除去する一次水分
離器４と、一次水分離器４から導出した圧送空気をさら
に昇圧するための昇圧機５と、昇圧機５で発生した昇圧
空気から昇圧熱を除去する二次冷却器６と、二次冷却器
６で発生した水を除去する二次水分離器７と、二次水分
離器７から導出した昇圧空気を断熱膨張させて低温空気
を発生させるとともに、その回転力で昇圧機５を駆動す
る膨張タービン８と、膨張タービン８で発生した低温空
気に含有する過飽和の水蒸気，水，霜，氷等を除去する
低温空気濾過器９と、前記圧送機２から導出した圧送空
気の一部を、低温空気濾過器９から導出した低温飽和空
気に混合し調和空気として必要な温度，湿度を調節する
温度湿度調節装置１０と、調和空気を空気調和装置から
航空機に送出するフレキシブルホース１１と、これら機
器を接続する配管１２，１３，１３′，１４，１５，１
５′，１６，１７，１７′と、温度湿度調節装置１０を
構成する混合空気調節弁２０を介して、圧送機２の出口
配管１２から分岐して低温空気濾過器９の出口配管１７
に接続する混合空気配管２１，２１′から構成されてい
る。
更に詳細に説明する。図１に示す航空機地上空気調和装
置は、必要な量の空気を大気から導入するにあたって塵
埃を除去する空気濾過器１と、空気濾過器１を経て導入
された空気を必要な圧力まで圧送する圧送機２と、圧送
機２で発生した圧送空気から圧縮熱を除去する一次冷却
器３と、一次冷却器３で発生した水を除去する一次水分
離器４と、一次水分離器４から導出した圧送空気をさら
に昇圧するための昇圧機５と、昇圧機５で発生した昇圧
空気から昇圧熱を除去する二次冷却器６と、二次冷却器
６で発生した水を除去する二次水分離器７と、二次水分
離器７から導出した昇圧空気を断熱膨張させて低温空気
を発生させるとともに、その回転力で昇圧機５を駆動す
る膨張タービン８と、膨張タービン８で発生した低温空
気に含有する過飽和の水蒸気，水，霜，氷等を除去する
低温空気濾過器９と、前記圧送機２から導出した圧送空
気の一部を、低温空気濾過器９から導出した低温飽和空
気に混合し調和空気として必要な温度，湿度を調節する
温度湿度調節装置１０と、調和空気を空気調和装置から
航空機に送出するフレキシブルホース１１と、これら機
器を接続する配管１２，１３，１３′，１４，１５，１
５′，１６，１７，１７′と、温度湿度調節装置１０を
構成する混合空気調節弁２０を介して、圧送機２の出口
配管１２から分岐して低温空気濾過器９の出口配管１７
に接続する混合空気配管２１，２１′から構成されてい
る。
【０００９】次に、大気空気の温度を３４℃、相対湿度
を８０％として、最終的に温度１８℃の不飽和調和空気
を得る第１実施例を図１に基づいて説明する。
を８０％として、最終的に温度１８℃の不飽和調和空気
を得る第１実施例を図１に基づいて説明する。
【００１０】空気濾過器１で塵埃を除去された温度３４
℃，相対湿度８０％（水分量約０．０２７５ｋｇ／ｋｇ
（乾燥空気）），量１７００Ｎｍ3 ／ｈの大気空気は、
圧送機２に導入され１ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ，約１１５℃に昇
圧，昇温されて配管１２に導出され圧送空気として、そ
の大部分が一次冷却器３に導入され空気又は冷却水と熱
交換し３８℃に冷却される。このとき配管１３を導出す
る圧送空気は、冷却されることにより相対湿度が１００
％を超え過飽和状態となるので、この過飽和分の水分は
ドレン水として、邪魔板式，デミスター式，サイクロン
式等周知のドレントラップ機能を持った一次水分離器４
で圧送空気から分離され系外に排出される。
℃，相対湿度８０％（水分量約０．０２７５ｋｇ／ｋｇ
（乾燥空気）），量１７００Ｎｍ3 ／ｈの大気空気は、
圧送機２に導入され１ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ，約１１５℃に昇
圧，昇温されて配管１２に導出され圧送空気として、そ
の大部分が一次冷却器３に導入され空気又は冷却水と熱
交換し３８℃に冷却される。このとき配管１３を導出す
る圧送空気は、冷却されることにより相対湿度が１００
％を超え過飽和状態となるので、この過飽和分の水分は
ドレン水として、邪魔板式，デミスター式，サイクロン
式等周知のドレントラップ機能を持った一次水分離器４
で圧送空気から分離され系外に排出される。
【００１１】一次水分離器４で水分を除去され、１ｋｇ
／ｃｍ2 Ｇ，３８℃下で飽和状態の圧送空気は、配管１
３′を通り、次いで昇圧機５に導入されて１．８ｋｇ／
ｃｍ2 Ｇ，約８５℃に昇圧，昇温されて昇圧空気として
導出し、配管１４を通り二次冷却器６で、空気又は冷却
水と熱交換し再び３８℃に冷却され配管１５より導出す
る。そして、ここでも過飽和空気となり、過飽和分の水
分は、ドレン水として前記ドレントラップ機能を持った
二次水分離器７で空気から分離され系外に排出される。
／ｃｍ2 Ｇ，３８℃下で飽和状態の圧送空気は、配管１
３′を通り、次いで昇圧機５に導入されて１．８ｋｇ／
ｃｍ2 Ｇ，約８５℃に昇圧，昇温されて昇圧空気として
導出し、配管１４を通り二次冷却器６で、空気又は冷却
水と熱交換し再び３８℃に冷却され配管１５より導出す
る。そして、ここでも過飽和空気となり、過飽和分の水
分は、ドレン水として前記ドレントラップ機能を持った
二次水分離器７で空気から分離され系外に排出される。
【００１２】上記のように昇圧，冷却され、過飽和分の
水分を除去された昇圧空気は、配管１５′を通り膨張タ
ービン８に導入され断熱膨張により降温降圧し、圧力
０．３ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ，温度１３℃の低温空気となり配
管１６を通って導出し、一次水分離器４，二次水分離器
７と同様なドレントラップ機能と、水分が霜，氷状の固
体となったものを分離除去できる固体分離機能を併せ持
った低温空気濾過器９に導入される。導入される低温空
気はここでも同様に過飽和低温空気であり過飽和分の水
分は、この場合は水としてドレントラップ機能で低温空
気濾過器９からドレン水として系外に排出される。した
がって、配管１７から導出する低温空気は、圧力０．３
ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ，温度１３℃状態での飽和空気（相対湿
度１００％＝水分量０．００７２ｋｇ／ｋｇ（乾燥空
気））である。
水分を除去された昇圧空気は、配管１５′を通り膨張タ
ービン８に導入され断熱膨張により降温降圧し、圧力
０．３ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ，温度１３℃の低温空気となり配
管１６を通って導出し、一次水分離器４，二次水分離器
７と同様なドレントラップ機能と、水分が霜，氷状の固
体となったものを分離除去できる固体分離機能を併せ持
った低温空気濾過器９に導入される。導入される低温空
気はここでも同様に過飽和低温空気であり過飽和分の水
分は、この場合は水としてドレントラップ機能で低温空
気濾過器９からドレン水として系外に排出される。した
がって、配管１７から導出する低温空気は、圧力０．３
ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ，温度１３℃状態での飽和空気（相対湿
度１００％＝水分量０．００７２ｋｇ／ｋｇ（乾燥空
気））である。
【００１３】なお、上記低温空気濾過器９は、金網，合
成繊維，ガラス繊維，充填物等を積層したものを用いる
ことができる。また、ヒーターを組み込み固体を融氷す
る構造にしたり、切換え式にすることもできる。
成繊維，ガラス繊維，充填物等を積層したものを用いる
ことができる。また、ヒーターを組み込み固体を融氷す
る構造にしたり、切換え式にすることもできる。
【００１４】一方、圧送機２で、圧力１．０ｋｇ／ｃｍ
2 Ｇ，温度１１５℃に昇圧，昇温され、導入大気空気と
等量の水分（水分量約０．０２７５ｋｇ／ｋｇ（乾燥空
気））を含む圧送空気の一部は、圧送機２の出口配管１
２から分岐し、混合空気配管２１，２１′，混合空気調
節弁２０を通り低温空気濾過器９の出口配管１７を導出
する低温空気と混合される。
2 Ｇ，温度１１５℃に昇圧，昇温され、導入大気空気と
等量の水分（水分量約０．０２７５ｋｇ／ｋｇ（乾燥空
気））を含む圧送空気の一部は、圧送機２の出口配管１
２から分岐し、混合空気配管２１，２１′，混合空気調
節弁２０を通り低温空気濾過器９の出口配管１７を導出
する低温空気と混合される。
【００１５】温度湿度調節装置１０は、温度検出器１
８、温度調節計１９、混合空気調節弁２０から構成され
ている。温度検出器１８は、低温空気と混合空気を混合
した後の配管１７′に設置され、混合後得られる調和空
気の温度を検出するものである。温度調節計１９は、調
和空気の必要温度を設定値として設定し、前記温度検出
器１８により検出された調和空気の温度信号１８′を受
けて、設定された調和空気の温度になるように混合空気
調節弁２０に操作信号１９′を送るものである。混合空
気調節弁２０は、前記温度調節計１９からの操作信号１
９′を受けて弁の開度を調節し混合空気の量を調節する
ものである。
８、温度調節計１９、混合空気調節弁２０から構成され
ている。温度検出器１８は、低温空気と混合空気を混合
した後の配管１７′に設置され、混合後得られる調和空
気の温度を検出するものである。温度調節計１９は、調
和空気の必要温度を設定値として設定し、前記温度検出
器１８により検出された調和空気の温度信号１８′を受
けて、設定された調和空気の温度になるように混合空気
調節弁２０に操作信号１９′を送るものである。混合空
気調節弁２０は、前記温度調節計１９からの操作信号１
９′を受けて弁の開度を調節し混合空気の量を調節する
ものである。
【００１６】本実施例の場合、調和空気の温度は１８℃
であるから、温度調節計１９には設定値として１８℃を
設定する。このように設定されると混合空気調節弁２０
は、調和空気の温度検出器１８で検出した温度信号１
８′を受けた温度調節計１９からの操作信号１９′によ
り開度調節され、混合後の調和空気温度が設定温度の１
８℃になるように、混合空気量を調節する。
であるから、温度調節計１９には設定値として１８℃を
設定する。このように設定されると混合空気調節弁２０
は、調和空気の温度検出器１８で検出した温度信号１
８′を受けた温度調節計１９からの操作信号１９′によ
り開度調節され、混合後の調和空気温度が設定温度の１
８℃になるように、混合空気量を調節する。
【００１７】上記調節により、１７００Ｎｍ3 ／ｈの昇
圧空気の内、１６１７Ｎｍ3 ／ｈは、昇圧機５を経由し
て膨張タービン８に導入冷却され過飽和低温空気として
導出し、過飽和分の水分は低温空気濾過器９で水として
系外に除去され、温度１３℃の低温飽和空気（水分量
０．００７２ｋｇ／ｋｇ（乾燥空気））となり配管１７
に導出する。
圧空気の内、１６１７Ｎｍ3 ／ｈは、昇圧機５を経由し
て膨張タービン８に導入冷却され過飽和低温空気として
導出し、過飽和分の水分は低温空気濾過器９で水として
系外に除去され、温度１３℃の低温飽和空気（水分量
０．００７２ｋｇ／ｋｇ（乾燥空気））となり配管１７
に導出する。
【００１８】一方、残りの８３Ｎｍ3 ／ｈ，温度１１５
℃の飽和圧送空気（水分量０．０２７５ｋｇ／ｋｇ（乾
燥空気））は、混合空気調節弁２０を通り混合空気とし
て前記低温空気濾過器９を導出する低温飽和空気と混合
し、これを昇温してその結果、温度１８℃，相対湿度約
８２％（水分量０．００８２ｋｇ／ｋｇ（乾燥空気））
に調温，調湿された不飽和調和空気が得られる。
℃の飽和圧送空気（水分量０．０２７５ｋｇ／ｋｇ（乾
燥空気））は、混合空気調節弁２０を通り混合空気とし
て前記低温空気濾過器９を導出する低温飽和空気と混合
し、これを昇温してその結果、温度１８℃，相対湿度約
８２％（水分量０．００８２ｋｇ／ｋｇ（乾燥空気））
に調温，調湿された不飽和調和空気が得られる。
【００１９】上記の如く本実施例によれば、圧送空気を
冷却して過飽和水分を除去した後、さらに昇圧して昇圧
空気とし、これを冷却して過飽和水分を除去して、該昇
圧空気を膨張タービンで断熱膨張させ調和空気として必
要な温度より低い低温空気を発生させ、発生した低温空
気中の過飽和分の水分を除去した後低温飽和空気として
導出し、該低温飽和空気に、膨張タービン導入前の空気
を混合させ昇温することにより、航空機用地上調和空気
として要求される任意温度で不飽和の調和空気を、容易
に生成することができる。
冷却して過飽和水分を除去した後、さらに昇圧して昇圧
空気とし、これを冷却して過飽和水分を除去して、該昇
圧空気を膨張タービンで断熱膨張させ調和空気として必
要な温度より低い低温空気を発生させ、発生した低温空
気中の過飽和分の水分を除去した後低温飽和空気として
導出し、該低温飽和空気に、膨張タービン導入前の空気
を混合させ昇温することにより、航空機用地上調和空気
として要求される任意温度で不飽和の調和空気を、容易
に生成することができる。
【００２０】なお、本実施例において膨張タービンの入
口，出口における圧力落差に比べて温度落差が小さいの
は、膨張タービン導入空気中の水分量が比較的多く、断
熱膨張で発生した寒冷エネルギーが含有水分の冷却に消
費されるためである。
口，出口における圧力落差に比べて温度落差が小さいの
は、膨張タービン導入空気中の水分量が比較的多く、断
熱膨張で発生した寒冷エネルギーが含有水分の冷却に消
費されるためである。
【００２１】次に、混合空気として、膨張タービン８の
入口配管１５′の昇圧空気を使用した本発明の第２実施
例を図２に基づいて説明する。
入口配管１５′の昇圧空気を使用した本発明の第２実施
例を図２に基づいて説明する。
【００２２】大気温度，相対湿度，空気量，圧送機，昇
圧機，膨張タービンの吐出圧力及び温度、並びに調和空
気温度は第１実施例と同じ条件とし、図１と同じ機能を
有するものには同じ記号を付してその詳細な説明は省略
する。
圧機，膨張タービンの吐出圧力及び温度、並びに調和空
気温度は第１実施例と同じ条件とし、図１と同じ機能を
有するものには同じ記号を付してその詳細な説明は省略
する。
【００２３】図２において、大気中から導入した１７０
０Ｎｍ3 ／ｈの空気は、圧送機２，一次冷却器３，一次
水分離器４，昇圧機５，二次冷却器６を通り二次水分離
器７に至り、ここで過飽和分の水分が除去されて、圧力
１．８ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ，温度３８℃の飽和昇圧空気とし
て配管１５′に導出する。第１実施例と同様に、混合空
気調節弁２０は、調和空気出口配管１７′に設けられた
温度検出器１８で検出した温度信号１８′を受けて、温
度調節計１９からの操作信号１９′により開度調節さ
れ、混合後の調和空気温度が設定温度の１８℃になるよ
うに、混合空気量を調節する。
０Ｎｍ3 ／ｈの空気は、圧送機２，一次冷却器３，一次
水分離器４，昇圧機５，二次冷却器６を通り二次水分離
器７に至り、ここで過飽和分の水分が除去されて、圧力
１．８ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ，温度３８℃の飽和昇圧空気とし
て配管１５′に導出する。第１実施例と同様に、混合空
気調節弁２０は、調和空気出口配管１７′に設けられた
温度検出器１８で検出した温度信号１８′を受けて、温
度調節計１９からの操作信号１９′により開度調節さ
れ、混合後の調和空気温度が設定温度の１８℃になるよ
うに、混合空気量を調節する。
【００２４】上記調節により、１７００Ｎｍ3 ／ｈの昇
圧空気の内、１３６０Ｎｍ3 ／ｈが膨張タービン８に導
入されて冷却され低温空気濾過器９に至り、ここで過飽
和分の水分が除去されて、温度１３℃の低温飽和空気
（水分量０．００７２ｋｇ／ｋｇ（乾燥空気））となり
配管１７に導出する。一方、残りの３４０Ｎｍ3 ／ｈ，
温度３８℃の飽和昇圧空気（水分量０．０１５２ｋｇ／
ｋｇ（乾燥空気））は、膨張タービン８の入口配管１
５′から分岐し、混合空気配管２１，２１′，混合空気
調節弁２０を通り、混合空気として低温空気濾過器９を
導出する低温飽和空気と混合しこれを昇温することによ
り、温度１８℃，相対湿度約８８％（水分量０．００８
８ｋｇ／ｋｇ（乾燥空気））に調温，調湿された不飽和
調和空気が得られる。
圧空気の内、１３６０Ｎｍ3 ／ｈが膨張タービン８に導
入されて冷却され低温空気濾過器９に至り、ここで過飽
和分の水分が除去されて、温度１３℃の低温飽和空気
（水分量０．００７２ｋｇ／ｋｇ（乾燥空気））となり
配管１７に導出する。一方、残りの３４０Ｎｍ3 ／ｈ，
温度３８℃の飽和昇圧空気（水分量０．０１５２ｋｇ／
ｋｇ（乾燥空気））は、膨張タービン８の入口配管１
５′から分岐し、混合空気配管２１，２１′，混合空気
調節弁２０を通り、混合空気として低温空気濾過器９を
導出する低温飽和空気と混合しこれを昇温することによ
り、温度１８℃，相対湿度約８８％（水分量０．００８
８ｋｇ／ｋｇ（乾燥空気））に調温，調湿された不飽和
調和空気が得られる。
【００２５】次に、図３により第３実施例を説明する。
【００２６】本実施例は、第１実施例で説明した図１の
装置と構成は同一として、大気空気が温度１０℃、相対
湿度を５０％として、最終的に温度１８℃の不飽和調和
空気を得る場合についての実施例である。さらに、所定
の条件を設定して所要温度，湿度の調和空気を自動的に
供給し得るように、自動制御系統を備えた装置とした場
合である。なお、上記以外の条件、すなわち、空気量，
圧送機の吐出圧力及び膨張タービンの吐出圧力、並びに
調和空気温度は第１実施例と同じ条件とし、図１と同じ
機能を有するものには同じ符号を付してその詳細な説明
は省略する。
装置と構成は同一として、大気空気が温度１０℃、相対
湿度を５０％として、最終的に温度１８℃の不飽和調和
空気を得る場合についての実施例である。さらに、所定
の条件を設定して所要温度，湿度の調和空気を自動的に
供給し得るように、自動制御系統を備えた装置とした場
合である。なお、上記以外の条件、すなわち、空気量，
圧送機の吐出圧力及び膨張タービンの吐出圧力、並びに
調和空気温度は第１実施例と同じ条件とし、図１と同じ
機能を有するものには同じ符号を付してその詳細な説明
は省略する。
【００２７】制御系としては、第１実施例の装置にさら
に計算機を含む制御器２５，大気温度検出器２６，湿度
検出器２７，圧送，昇圧空気圧力検出器２８，２９，圧
送，昇圧空気の圧力調節弁３０，３１を設ける。
に計算機を含む制御器２５，大気温度検出器２６，湿度
検出器２７，圧送，昇圧空気圧力検出器２８，２９，圧
送，昇圧空気の圧力調節弁３０，３１を設ける。
【００２８】上記制御器２５に、予め大気条件，調和空
気の仕様等の条件により定まる圧送機２、昇圧機５の出
口圧力等の設定値を入力しておき、各検出器１８，２
６，２７，２８，２９より検出した信号を制御器２５に
入力し、設定値に基づく計算を行って、各制御端の調節
弁２０，３０，３１の開度を調節することにより系全体
の制御を行う。
気の仕様等の条件により定まる圧送機２、昇圧機５の出
口圧力等の設定値を入力しておき、各検出器１８，２
６，２７，２８，２９より検出した信号を制御器２５に
入力し、設定値に基づく計算を行って、各制御端の調節
弁２０，３０，３１の開度を調節することにより系全体
の制御を行う。
【００２９】上記装置を運転する場合の制御系の作動
は、例えば次のように行われる。大気温度検出器２６，
湿度検出器２７で検出された信号が制御器２５に入力さ
れ、必要空気量の設定値に基づいて圧送機２の吐出量，
吐出圧力，昇圧機５の吐出圧力を計算し設定する。その
設定値の信号が制御器２５から、圧力調節弁３０及び３
１に送られて弁開度が調節される。また、温度検出器１
８で検出した温度信号１８′が制御器２５に入力され、
前記同様、他の信号と併せて計算を行い、混合空気調節
弁２０の適切な開度を計算して信号を送り、調節弁２０
の開度を調節する。
は、例えば次のように行われる。大気温度検出器２６，
湿度検出器２７で検出された信号が制御器２５に入力さ
れ、必要空気量の設定値に基づいて圧送機２の吐出量，
吐出圧力，昇圧機５の吐出圧力を計算し設定する。その
設定値の信号が制御器２５から、圧力調節弁３０及び３
１に送られて弁開度が調節される。また、温度検出器１
８で検出した温度信号１８′が制御器２５に入力され、
前記同様、他の信号と併せて計算を行い、混合空気調節
弁２０の適切な開度を計算して信号を送り、調節弁２０
の開度を調節する。
【００３０】図３において、空気濾過器１で塵埃を除去
された温度１０℃，相対湿度５０％，（水分量約０．０
０３８ｋｇ／ｋｇ乾燥空気）），量１７００Ｎｍ3 ／ｈ
の大気空気は、圧送機２に導入され１．０ｋｇ／ｃｍ2
Ｇ，約９５℃に昇圧，昇温されて配管１２に導出され圧
送空気として、その大部分が一次冷却器３に導入され１
２℃に冷却される。このとき配管１３を導出する圧送空
気の相対湿度は約８７％となり、ドレン水は発生しな
い。
された温度１０℃，相対湿度５０％，（水分量約０．０
０３８ｋｇ／ｋｇ乾燥空気）），量１７００Ｎｍ3 ／ｈ
の大気空気は、圧送機２に導入され１．０ｋｇ／ｃｍ2
Ｇ，約９５℃に昇圧，昇温されて配管１２に導出され圧
送空気として、その大部分が一次冷却器３に導入され１
２℃に冷却される。このとき配管１３を導出する圧送空
気の相対湿度は約８７％となり、ドレン水は発生しな
い。
【００３１】一次水分離器４を導出した、上記状態の圧
送空気は、次いで昇圧機５に導入されて１．４ｋｇ／ｃ
ｍ2 Ｇ，約３７℃に昇圧，昇温された昇圧空気となり二
次冷却器６で再び１２℃に冷却され配管１５から導出す
る。そして、ここでは相対湿度が１００％を超えて過飽
和空気となり、過飽和分の微量水分はドレン水として二
次水分離器７で昇圧空気から分離され系外に排出され
る。
送空気は、次いで昇圧機５に導入されて１．４ｋｇ／ｃ
ｍ2 Ｇ，約３７℃に昇圧，昇温された昇圧空気となり二
次冷却器６で再び１２℃に冷却され配管１５から導出す
る。そして、ここでは相対湿度が１００％を超えて過飽
和空気となり、過飽和分の微量水分はドレン水として二
次水分離器７で昇圧空気から分離され系外に排出され
る。
【００３２】さらに、この昇圧空気は、配管１５′を通
り膨張タービン８に導入され断熱膨張により降温降圧
し、圧力０．３ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ，温度−９℃の低温空気
となって導出し配管１６を通って低温空気濾過器９に至
る。この低温空気は、相対湿度が１００％を超えた過飽
和空気となり、過飽和分の水分は霜及び氷として析出し
ているので低温空気濾過器９で固体分離機能により捕捉
され低温空気から系外に除去される。したがって、低温
空気濾過器９から配管１７に導出した低温空気は、圧力
０．３ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ，温度−９℃の飽和低温空気（相
対湿度１００％＝水分量０．００１４７ｋｇ／ｋｇ（乾
燥空気））である。
り膨張タービン８に導入され断熱膨張により降温降圧
し、圧力０．３ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ，温度−９℃の低温空気
となって導出し配管１６を通って低温空気濾過器９に至
る。この低温空気は、相対湿度が１００％を超えた過飽
和空気となり、過飽和分の水分は霜及び氷として析出し
ているので低温空気濾過器９で固体分離機能により捕捉
され低温空気から系外に除去される。したがって、低温
空気濾過器９から配管１７に導出した低温空気は、圧力
０．３ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ，温度−９℃の飽和低温空気（相
対湿度１００％＝水分量０．００１４７ｋｇ／ｋｇ（乾
燥空気））である。
【００３３】一方、圧送機２で、圧力１．０ｋｇ／ｃｍ
2 Ｇ，温度９５℃に昇圧，昇温され、導入大気空気と等
量の水分（水分量約０．００３８ｋｇ／ｋｇ（乾燥空
気））を含む圧送空気の一部は、圧送機２の出口配管１
２から分岐し、混合空気配管２１，２１′，混合空気調
節弁２０を通り低温空気濾過器９の出口配管１７を導出
する低温飽和空気と混合される。
2 Ｇ，温度９５℃に昇圧，昇温され、導入大気空気と等
量の水分（水分量約０．００３８ｋｇ／ｋｇ（乾燥空
気））を含む圧送空気の一部は、圧送機２の出口配管１
２から分岐し、混合空気配管２１，２１′，混合空気調
節弁２０を通り低温空気濾過器９の出口配管１７を導出
する低温飽和空気と混合される。
【００３４】本実施例の場合、調和空気の温度は１８℃
であるから、制御器２５の調和空気の温度は設定値とし
て１８℃を設定する。このように設定されると、混合空
気調節弁２０は、調和空気の温度検出器１８からの温度
信号１８′を受けた制御器２５からの操作信号により開
度調節され、混合後の調和空気温度が設定温度の１８℃
になるように混合空気量を調節する。この調節により、
１７００Ｎｍ3 ／ｈの昇圧空気の内、１２５９Ｎｍ3 ／
ｈは昇圧機５を経由して膨張タービン８に導入され冷却
されて低温空気濾過器９に至り、ここで過飽和分の水分
は霜及び氷として捕捉除去され、温度−９℃の低温飽和
空気（水分量０．００１４７ｋｇ／ｋｇ（乾燥空気））
となり低温空気濾過器９から配管１７に導出する。
であるから、制御器２５の調和空気の温度は設定値とし
て１８℃を設定する。このように設定されると、混合空
気調節弁２０は、調和空気の温度検出器１８からの温度
信号１８′を受けた制御器２５からの操作信号により開
度調節され、混合後の調和空気温度が設定温度の１８℃
になるように混合空気量を調節する。この調節により、
１７００Ｎｍ3 ／ｈの昇圧空気の内、１２５９Ｎｍ3 ／
ｈは昇圧機５を経由して膨張タービン８に導入され冷却
されて低温空気濾過器９に至り、ここで過飽和分の水分
は霜及び氷として捕捉除去され、温度−９℃の低温飽和
空気（水分量０．００１４７ｋｇ／ｋｇ（乾燥空気））
となり低温空気濾過器９から配管１７に導出する。
【００３５】一方、配管２１へ分岐した残りの４４１Ｎ
ｍ3 ／ｈ，温度９５℃の圧送空気（水分量０．００３８
ｋｇ／ｋｇ（乾燥空気））は、混合空気調節弁２０を通
り混合空気として前記低温空気濾過器９を導出する低温
飽和空気と混合し、これを昇温することにより、温度１
８℃，相対湿度約２１％（水分量０．００２０８ｋｇ／
ｋｇ（乾燥空気））に調温，調湿された不飽和調和空気
が得られる。
ｍ3 ／ｈ，温度９５℃の圧送空気（水分量０．００３８
ｋｇ／ｋｇ（乾燥空気））は、混合空気調節弁２０を通
り混合空気として前記低温空気濾過器９を導出する低温
飽和空気と混合し、これを昇温することにより、温度１
８℃，相対湿度約２１％（水分量０．００２０８ｋｇ／
ｋｇ（乾燥空気））に調温，調湿された不飽和調和空気
が得られる。
【００３６】なお、上記圧送機２、昇圧機５の吐出量と
吐出圧力についての調整は、これらに付属しているガイ
ドベーンを用いて行うことができる。また、バイパスや
循環経路を設けて調節しても良い。さらにまた、本制御
系は、図２に示したような装置にも全く同様に適用，作
動させることができる。また、本実施例の場合、第１実
施例及び第２実施例に比べ、導入空気中の水分量が比較
的に少ないので、膨張タービン８の入口，出口の温度落
差は大きくなっている。
吐出圧力についての調整は、これらに付属しているガイ
ドベーンを用いて行うことができる。また、バイパスや
循環経路を設けて調節しても良い。さらにまた、本制御
系は、図２に示したような装置にも全く同様に適用，作
動させることができる。また、本実施例の場合、第１実
施例及び第２実施例に比べ、導入空気中の水分量が比較
的に少ないので、膨張タービン８の入口，出口の温度落
差は大きくなっている。
【００３７】以上説明した各実施例から理解できるよう
に、膨張タービンに導入する前の空気から過飽和水分を
除去するとともに、膨張タービン導出後の低温空気から
も過飽和水分を除去するので、いかなる条件下でも膨張
タービン８を通じ、発生した低温飽和空気の温度を、膨
張タービンの導入前の空気を混合することにより、約５
℃昇温させれば不飽和（相対湿度９５％以下）の調和空
気が得られる。また、混合空気の取り出し位置は、圧送
機を導出してから膨張タービンに導入する前の空気系統
の何れの位置からでもよく、一次冷却器３の出口配管１
３，１３′、二次冷却器６の入，出口配管１４，１５か
らでもよい。
に、膨張タービンに導入する前の空気から過飽和水分を
除去するとともに、膨張タービン導出後の低温空気から
も過飽和水分を除去するので、いかなる条件下でも膨張
タービン８を通じ、発生した低温飽和空気の温度を、膨
張タービンの導入前の空気を混合することにより、約５
℃昇温させれば不飽和（相対湿度９５％以下）の調和空
気が得られる。また、混合空気の取り出し位置は、圧送
機を導出してから膨張タービンに導入する前の空気系統
の何れの位置からでもよく、一次冷却器３の出口配管１
３，１３′、二次冷却器６の入，出口配管１４，１５か
らでもよい。
【００３８】また、上記実施例で示した各数値は、本発
明を適用した一例にすぎず、これに限定されるものでは
ない。
明を適用した一例にすぎず、これに限定されるものでは
ない。
【００３９】このように、圧縮昇圧することにより高温
になった空気を、常温程度に冷却して過飽和水分を分離
することにより飽和空気を発生させ、該飽和空気を断熱
膨張させて低温空気を発生させるとともに、該低温空気
中の過飽和水分を除去して低温飽和空気とし、該低温飽
和空気に、前記圧縮昇圧した高温の空気あるいは常温程
度の飽和空気の一部を、その量を調節して混合すること
により、所定の温度及び相対湿度の不飽和調和空気を容
易に得ることができる。
になった空気を、常温程度に冷却して過飽和水分を分離
することにより飽和空気を発生させ、該飽和空気を断熱
膨張させて低温空気を発生させるとともに、該低温空気
中の過飽和水分を除去して低温飽和空気とし、該低温飽
和空気に、前記圧縮昇圧した高温の空気あるいは常温程
度の飽和空気の一部を、その量を調節して混合すること
により、所定の温度及び相対湿度の不飽和調和空気を容
易に得ることができる。
【００４０】また、前記低温飽和空気に混合する高温空
気あるいは飽和空気の量を、前記不飽和調和空気の温度
に応じて調節することにより、所定の温度及び相対湿度
の不飽和調和空気を確実に得ることができる。
気あるいは飽和空気の量を、前記不飽和調和空気の温度
に応じて調節することにより、所定の温度及び相対湿度
の不飽和調和空気を確実に得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】本発明では、調和空気に必要な温度，湿
度を得るために、調和空気として必要な温度よりも低い
低温空気を膨張タービンで発生させ、過飽和水分を低温
空気濾過器で除去し飽和低温空気として導出し、該低温
飽和空気に膨張タービン導入前の温度の高い空気を混合
昇温し、また、混合後に得られる調和空気の温度を検出
し該検出温度と調和空気として必要な温度に設定された
温度調節計からの操作信号により開度調節される混合空
気調節弁で前記混合空気量を調節するようにしたから、
調和空気として必要な湿度（相対湿度９５％以下）を維
持しつつ、任意温度の不飽和調和空気を容易に得ること
ができる。
度を得るために、調和空気として必要な温度よりも低い
低温空気を膨張タービンで発生させ、過飽和水分を低温
空気濾過器で除去し飽和低温空気として導出し、該低温
飽和空気に膨張タービン導入前の温度の高い空気を混合
昇温し、また、混合後に得られる調和空気の温度を検出
し該検出温度と調和空気として必要な温度に設定された
温度調節計からの操作信号により開度調節される混合空
気調節弁で前記混合空気量を調節するようにしたから、
調和空気として必要な湿度（相対湿度９５％以下）を維
持しつつ、任意温度の不飽和調和空気を容易に得ること
ができる。
【００４２】また、冷房運転時にフロン等の冷媒を使用
しないから、環境を汚染することがなく、また暖房時の
ヒーターを不要とするから動力を低減するとともに冷，
暖房運転毎の切換え操作の必要がなく運転性が向上す
る。
しないから、環境を汚染することがなく、また暖房時の
ヒーターを不要とするから動力を低減するとともに冷，
暖房運転毎の切換え操作の必要がなく運転性が向上す
る。
【００４３】さらに、本発明の方法による航空機用地上
空気調和装置は、構成が簡単で、軽量化、小型化が図
れ、牽引性が良くなるとともに、設備費，運転費，保全
費が安価になる。
空気調和装置は、構成が簡単で、軽量化、小型化が図
れ、牽引性が良くなるとともに、設備費，運転費，保全
費が安価になる。
【図１】 本発明を適用した第１実施例を示す系統図で
ある。
ある。
【図２】 本発明を適用した第２実施例を示す系統図で
ある。
ある。
【図３】 本発明を適用した第３実施例を示す系統図で
ある。
ある。
２…圧送機、５…昇圧機、８…膨張タービン、９…低温
空気濾過器、１０…温度湿度調節装置、１８…温度検出
器、１９…温度調節計、２０…混合空気調節弁
空気濾過器、１０…温度湿度調節装置、１８…温度検出
器、１９…温度調節計、２０…混合空気調節弁
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−97852（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−138658（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25B 9/00 301
Claims (3)
- 【請求項１】 大気空気を圧縮して圧送空気とし、該圧
送空気を冷却して過飽和水分を除去した後、さらに昇圧
して昇圧空気とし、これを冷却して過飽和水分を除去し
た後、該昇圧空気を膨張タービンで断熱膨張させて低温
空気を発生させ、該低温空気中の過飽和水分を除去して
低温飽和空気とするとともに、該低温飽和空気に前記膨
張タービン導入前の空気を分岐して混合空気として混合
して昇温し、該混合空気の量を調節することにより、混
合後に得られる調和空気の温度及び相対湿度を調整し
て、不飽和調和空気を得ることを特徴とする航空機用地
上空気調和装置における調温，調湿方法。 - 【請求項２】 前記混合空気の量の調節は、前記混合後
に得られる調和空気の温度を検出し、この検出信号を受
けて、所定の調和空気温度になるよう混合空気調節弁を
制御することにより行うことを特徴とする請求項１記載
の航空機用地上空気調和装置における調温，調湿方法。 - 【請求項３】 大気条件、調和空気の仕様条件から定ま
る前記圧送空気の圧送圧力，昇圧空気の昇圧圧力，流
量，調和空気の温度を制御器に設定しておき、前記各圧
力，温度，流量を検出する各検出器からの検出信号を前
記制御器に取り込み、設定値に基づく計算を行って、前
記各圧力，流量，及び前記混合空気の流量を制御する各
制御端の調節機構を調節することにより系全体の制御を
行うことを特徴とする請求項１記載の航空機用地上空気
調和装置における調温，調湿方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8040837A JP2926472B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 航空機用地上空気調和装置における調温，調湿方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8040837A JP2926472B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 航空機用地上空気調和装置における調温，調湿方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09236341A JPH09236341A (ja) | 1997-09-09 |
| JP2926472B2 true JP2926472B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=12591743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8040837A Expired - Lifetime JP2926472B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 航空機用地上空気調和装置における調温，調湿方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926472B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070101756A1 (en) | 2004-07-30 | 2007-05-10 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Air-refrigerant cooling apparatus |
| DE102004039667A1 (de) * | 2004-08-16 | 2006-03-02 | Airbus Deutschland Gmbh | Luftversorgung in einem Flugzeug |
| JP4468379B2 (ja) | 2004-11-29 | 2010-05-26 | 三菱重工業株式会社 | 空気冷媒式冷凍加熱装置 |
| US8245532B2 (en) * | 2008-05-15 | 2012-08-21 | Concepts Eti, Inc. | Semi-closed air-cycle refrigeration system and a positive-pressure snow removal cyclone separator therefor |
| WO2010013671A1 (ja) * | 2008-08-01 | 2010-02-04 | 株式会社ニコン | 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 |
-
1996
- 1996-02-28 JP JP8040837A patent/JP2926472B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09236341A (ja) | 1997-09-09 |
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