JP4584883B2 - 駐機航空機用冷却空気供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、駐機中の航空機へ冷却空気を送気する駐機航空機用冷却空気供給装置に係る。

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電子機器を冷却する必要がある。特に近年、航空機に搭載される電子機器は小型軽量化が求められ、例えばレーダ装置などのように大きな電力を消費するにもかかわらずコンパクトな設計がなされる結果、機器が発熱するので冷却能力も高くする必要がある。
このような航空機の内部の冷却には従来より冷却空気が用いられており、トレーラ等の移動可能な車両に空気を冷却するための空気冷却設備を搭載し、該空気冷却設備を搭載した車両を駐機航空機近傍に駐車し、該空気冷却装置で冷却して得た冷却空気を駐機航空機へ送風することが一般的である。

このような駐機航空機用の冷却空気供給装置として、例えば特許文献１にはトレーラ上に駆動源、駆動伝達系統、冷媒系統、送風系統及び制御系統を搭載し、冷却又は加熱した空気を航空機のキャビンや航空機内部に搭載された電子機器に供給して冷房や暖房を行う航空機用空気調和装置が開示されている。
また、特許文献２には、送風系統と、冷凍装置と、加熱装置とを移動可能な基台上に一体的に搭載し、冷凍装置の冷却部とドライボイラーの加熱部を送風通路内に直列状に介在させた移動式冷暖房装置が開示されている。

実公昭６０−３２８３５号公報 実開平３−２７５３１号公報

しかしながら、特許文献１及び２に開示された装置は何れも、送風系統の各機器を直列に配置するため、無駄なスペースが多く、装置を搭載するための移動可能な車両を大型化する必要がある。また、冷却するための空気を取り込む際の空気の取り込み口近傍での減音、消音に関しては考慮されていないため、装置稼働時の騒音対策が課題となっている。
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、従来よりも空気（外気）を取り込む際の騒音を抑えることができ、さらに装置搭載用の車両が大型することのない駐機航空機用冷却空気供給装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明における駐機航空機用冷却空気供給装置は、
熱交換器と、該熱交換器に外気を導入する送風機と、該熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、発電機とを内設した荷室及び該荷室を牽引する牽引車から成る駐機航空機用冷却空気供給装置において、荷室前側に前記熱交換器と、前記送風機への空気導入口である吸入ダクトを配置し、前記牽引車後面と対面する前記荷室前壁に外気取込口を設けるとともに、前記熱交換器を荷室側壁側に傾斜させて、前記熱交換器と前記側壁との間に末広状の空間を形成したことを特徴とする。

通常、音は壁等の物体に当たったときに、一部は反射音として跳ね返るが、残りの一部は前記壁等の物体に吸収されて減衰する。このように、熱交換器を傾斜させて末広状の空間を形成することによって、送風機によって送風通路に空気を取り込む際に発生する音は、末広状の空間を形成しない、例えば長方形の空間を設けた場合と比較して、反射回数が増えるため、空間内で反射して吸音される音は増える。
従って、前記末広状の空間を設けることによって、該空間で吸収される音が増え、その結果外部へ漏れる音は小さくなる。
また、壁等の物体に向かった音（以下入射音という）と、反射して返ってくる音（以下反射音という）から求まる吸音率（（入射音−反射音）／入射音）は物体により異なるため、前記末広状の空間を構成する部材は出来る限り吸音率の高いものを用いることがより好ましい。
そして、このような末広状の空間は、前記熱交換器の配置によって形成されるため、従来と装置の部品点数は変わらず、したがって従来と同じ製造コストで製造することができるとともに、送風通路を一直線上に配置する必要がないため、無駄なスペースを設ける必要がなく、荷室を大型化する必要がない。

さらに、前記荷室へ外部からの空気を取り込む外気取込口を荷室と牽引車の間に設けているため、前記荷室の空間で一部が吸音されて減温された音が前記外気取込口から外部へ漏れた場合においても、前記荷室と前記牽引車の壁でさらに反射して吸音され、外部へ漏れる音はさらに小さくなる。

また、前記末広状の空間に配置した前記吸入ダクトの吸気面を前記荷室側壁から前記熱交換器に向かって車両後方側に傾斜させたことを特徴とする。
このことで、さらに音の反射回数が増えるため、吸音効果が高くなる。

また、前記熱交換器を傾斜させることによってできる熱交換器の出口面と荷室壁面の間の楔状空間に、冷却空気排出ダクトを設けたことを特徴とする。
さらに、前記楔状空間に設けた冷却空気排出ダクトの荷室前側に、前記駐機航空機と接続するホースと連結可能な冷却空気供給孔と、外部と開放可能な逃がし孔を設けたことを特徴とする。
このことで、前記熱交換器を傾斜させることでできる楔状の空間を有効に活用することができるため、荷室を大型化する必要がない。

また、前記冷却空気排出ダクトに水平な床面と該床面より下流側に上昇する傾斜面を設け、前記傾斜面に前記冷却空気供給孔を下向きに設けるとともに、前記水平な床面に前記空気逃がし孔を設け、これらの孔を交互に開閉可能なダンパを設けて冷却空気供給孔を閉じた時に空気逃がし孔を開けて冷却空気を逃がすように構成したことを特徴とする。

この時、装置運転時には、冷却空気供給孔が傾斜面に設けられているため、熱交換器で空気を冷却する際に発生した凝縮水は傾斜面をかけ上がることはできず、冷却空気供給孔を通じて凝縮水が駐機航空機へ流入することはない。
このような構成によれば、冷却装置稼働時は冷却空気供給孔に取り付けたダンパを開とし、空気逃がし孔に取り付けたダンパを閉となるようにダンパ開度を調整し、駐機航空機への冷却空気の供給が終了して冷却装置の稼動を停止した後直ちに冷却空気供給孔に取り付けたダンパを閉とし、空気逃がし孔に取り付けたダンパを開となるようにダンパ開度を調整することによって、装置稼働停止後、空気逃がし孔から送風機の惰性運転による送風を排出しながら、冷却空気供給孔から冷却空気供給先へと繋いだホース等を片付けて、片付け作業を迅速化することができる。また、熱交換器内の凝縮水も同時に排出される。
また、前記冷却空気供給孔と空気逃がし孔を交互に開閉可能なダンパとしていることにより、例えば空気逃がし孔を閉め忘れたまま冷却空気供給孔を開け、送風通路内圧が高くなり機器に破損等の影響を与える、といった人的ミスを無くすことができる。

また、冷却空気供給孔は２つ以上設けることが好ましく、例えば供給する冷却空気量が多い場合には用いる冷却空気供給孔の個数を多くする、といったように１つの冷却空気供給孔を流れる空気量を適正量にすることができる。また、空気逃がし孔は前記のように装置停止後に送風機の惰性運転による空気流や冷却器内の凝縮水を排出するために用いられるので、１つあれば充分であり、前記楔状の前記冷却空気排出ダクトの広域部分である荷室前側に冷却空気供給孔の１つと併設すると、スペースを有効に活用できるとともに、冷却空気供給孔と空気逃がし孔を交互に開閉可能なダンパを取り付けやすくなる。

また、前記送風通路の入口端側ダクト内壁面に吸音材を取り付けたことを特徴とする。
このことにより、送風通路の入口端側ダクト内での吸音効果が高まり、さらに外部へ漏れる音が小さくなる。吸音材には、例えばグラスウール等の多孔質タイプの吸音材や、孔開き板等の共鳴タイプの吸音材を用いることができる。

以上記載のごとく、本発明の駐機航空機用冷却空気供給装置によれば、従来よりも空気（外気）を取り込む際の騒音を抑えることができ、さらに装置搭載用の車両が大型することのない駐機航空機用冷却空気供給装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

まず、図１及び図２に従って本実施例の駐機航空機用冷却空気供給装置の構成について説明する。図１は、実施例１に係る駐機航空機用冷却空気供給装置の内部を概略的に示す平面図であり、図２は実施例１に係る駐機航空機用冷却空気供給装置の内部を概略的に示す側面図である。

図１及び図２に示すように、本発明の航空機用移動式冷却空気供給装置は、荷室１に、圧縮機２１、セパレータ２２、コンデンサ２３、ファン２４、レシーバータンク２５、膨張弁２６及び蒸発器をケーシング内に収めた熱交換器１６から構成される冷凍サイクルと、外気の吸入口である吸入ダクト１３、送風ファン１４、送風ファン用モータ１５、前記冷凍サイクルの蒸発器として機能する熱交換器１６、供給空気ダクト１８及び逃がしダクト１９を備えた出口部１７から構成される送風系統と、発電機３１と、制御板３２と、が搭載され、該荷室１は牽引車２と連結されて移動可能な構成となっている。

また、本発明の特徴的な構成として、荷室１の前側に熱交換器１６を荷室１の側壁１ａ側に傾斜させて荷室１内に配置し、このことによってできる末広状の空間に、外気の吸入口である吸入ダクト１３を、空気入口の吸気面前記側壁１ａから前記熱交換器１６に向かって荷室２の後方側に傾斜させて配置している。この配置により、熱交換器１６と、前記吸入ダクト１３と、荷室１の内壁と、によって楔状の空間１２が形成されている。
また、該楔状の空間１２の牽引車２側の壁には外気取込口１１が設けられており、該外気取込口１１から外気が前記楔状の空間１２内に取り込まれ、さらに該楔状の空間１２内の空気が吸入ダクト１３、送風ファン１４を通じて熱交換器１６へ送風される構成となっている。
さらに、熱交換器１６を傾斜させて配置することで、出口部１７の形状は熱交換器１６の出口面と荷室１の壁との間の楔状空間に配置され、該出口部１７には２つの供給空気ダクト１８と逃がしダクト１９が配置されている。

次に、本実施例の航空機用移動式冷却空気供給装置の動作について図１、図２及び図５を用いて説明する。冷凍サイクルでは、冷媒ガスは先ず圧縮機２１で断熱圧縮され、高温高圧になった冷媒ガスがオイルセパレータ２２に導かれ、オイルが分離されて、ファン２４によって冷却されたコンデンサ２３で凝縮して液化される。そして、凝縮液化した高圧状態の冷媒はレシーバータンク２５に溜められた後、膨張弁２６及び２７に導かれる。膨張弁２６で冷媒が断熱膨張することによって、低温の気液混合状態になり、熱交換器１６の２ブロックに分割した例えばフィンチューブ型の蒸発器である第１冷却ブロック１６１のガイド１６１ａに設けた入口部より第１の冷却ブロック１６１の図示しないチューブ内に流入し、該チューブ内で冷媒の液相が気化して、気化潜熱によって図示しないフィン間を通過する空気を冷却する。また同様に膨張弁２７で冷媒が断熱膨張することによって、低温の気液混合状態になり、熱交換器１６の２ブロックに分割した例えばフィンチューブ型の蒸発器である第２冷却ブロック１６２のガイド１６２ａに設けた入口部より第２の冷却ブロック１６２の図示しないチューブ内に流入し、該チューブ内で冷媒の液相が気化して、気化潜熱によって図示しないフィン間を通過する空気を冷却する。第１冷却ブロック１６１及び第２冷却ブロック１６２で気化した冷媒ガスは、第１冷却ブロック１６１及び第２冷却ブロック１６２のガイド１６１ｂ及び１６２ｂを出て合流し、再び圧縮機２１に導かれ、循環して利用される。

一方、荷室１の該荷室１と牽引車２の間に設けた外気取込口１１より車体内の楔状の空間１２に導入された空気（外気）は、吸入ダクト１３を通じて送風ファン１４によって熱交換器１６へ送られる。
この空気（外気）が熱交換器１６へ送られる際に発生する音は、楔状の空間１２内で反射して一部は吸音される。楔状の空間１２を設けたことで、空間１２を例えば長方形にした場合と比較すると、音が反射する箇所が多く、その分吸音効果が高くなる。また、外気取込口１１を荷室１と牽引車２の間に設けているため、音が外部へ漏れにくい。
従って、外気取込口１１を荷室１と牽引車２の間に設けるとともに、楔状の空間１２を設けることで、外部へ漏れる音を少なくして、空気を熱交換器１６へ送ることができる。
さらには、吸入ダクト１３の内部表面に例えばグラスウール等の多孔質タイプの吸音材や、孔開き板等の共鳴タイプの吸音材を取り付けるとさらに外部へ漏れる音を少なくすることができるため好ましい。
また、このよう楔状の空間１２を吸入ダクト１３の入口部と熱交換器１６の配置のみで形成することができるため、従来の装置と比べて製造コストは変わらず、高い吸音効果を得ることができる。

前記熱交換器１６へ送られる空気（外気）は、送風ファン１４によって外気温度よりも約１０℃上昇し、例えば３８℃の空気（外気）を取り込んで熱交換器１６へ送った場合、熱交換器１６入口部での空気温度は約４８℃となる。例えばこの４８℃の空気は前記熱交換器１６へ送風され、まず第１冷却ブロック１６１では出口部で空気温度を０℃より高く、例えば５℃まで、前記膨張弁２６によって第１冷却ブロック１６１を通過する冷媒量を調整して冷却される。
さらに、第１冷却ブロック１６１で０℃より高く、例えば５℃まで冷却された空気は、第２冷却ブロック１６２で出口部が０℃以下、例えば−２℃まで前記膨張弁２７によって第２冷却ブロック１６２を通過する冷媒量を調整して冷却される。
このとき、前記送風ファン１４によって取り込まれた空気の流れ方向に対して、前記冷凍サイクル中の冷媒の流れがカウンターフローとなるように流通している。このことで、冷媒と冷却用空気との温度差が空気通路入口側では大きくなり、出口側では小さくなって全体として高い熱交換効率が得られなくなることを防ぎ、空気通路全体にわたって冷却用空気と冷媒との温度差を充分に確保し、高い熱交換率を得ることが出来る。
また、第１冷却ブロック出口での空気冷却温度を０℃より高くすることで、第１冷却ブロックでは霜が発生しないようにし、さらに第１冷却ブロック１６１と第２冷却ブロック１６２の間には隙間１６３を設けることで、第１冷却ブロック１６１で発生する凝縮水が第２冷却ブロック１６２へ流入することを防ぎ、空気温度を０℃以下まで下げる第２冷却ブロックへの水分の流入を出来る限り少なくし、第２冷却ブロックでの霜の発生を少なくしている。

このようにして、熱交換器１６で０℃以下、例えば−２℃まで冷却された空気は熱交換器１６の下流側に設けた出口部の供給空気ダクト１８より駐機航空機へ送気され、航空機のキャビンや航空機内部に搭載された電子機器を冷却するために用いられる。図１に示したように、供給空気ダクト１８は２つ設けられており、冷却空気量が多い場合は該供給空気ダクト１８を２つとも利用し、冷却空気量が少ない場合は該供給空気ダクト１８を１つ利用するようにするとよい。

図３は図１におけるＡ−Ａ断面図である。熱交換器１６の下流側に設けられた出口部１７には、水平な床面１７ａと、該床面１７ａより下流側に上昇する傾斜面１７ｂを設けてある。そして前記水平な床面１７ａに逃がしダクト１９を設けるとともに、前記傾斜面１７ｂに供給空気ダクトを設けてある。
さらに前記供給空気ダクト１８と逃がしダクト１９にはそれぞれ同軸のダンパ２０が設けられており、これらのダクトを交互に開閉可能となっている。図４は供給空気ダクト１８及び逃がしダクト１９のダンパ２０近傍の断面図である。例えば、図４（Ａ）に示したように、供給空気ダクト１８側が開となっているときには、逃がしダクト側が閉となり、逆に図４（Ｂ）に示したように、逃がしダクト側が開となっているときには、供給空気ダクト側が閉となる。

そして、冷却空気を駐機航空機４２へ供給する際には、図３に示したように、供給空気ダクト１８と駐機航空機４２を供給空気ホース４１で接続した上で、ダンパ２０を供給空気ダクト側が開、逃がしダクト側が閉となるようにダンパ２０の開度調整を行って、駐機航空機４２に熱交換器１６で冷却した冷却空気を送風する。この時、供給空気ダクト１８が傾斜面１７ｂに設けられているため、熱交換器１６で発生した凝縮水は傾斜面１７ｂをかけ上がることはできず、供給空気ダクト１８を通じて凝縮水が駐機航空機４２へ流入することはない。

そして、駐機航空機４２への冷却空気の送風が終わり、装置の稼動を停止する際には、前記送風ファン１４を停止した後、供給空気ダクト１８側が閉、逃がしダクト１９側が開となるようにダンパ２０の回度調整を行うことで、送風ファン１４の惰性運転による送風を逃がしダクト１９より逃がしながら、冷却空気供給ダクト１８に接続した供給空気ホース４１を片付けることができるため、送風ファン１４の惰性運転が停止するまで待つ必要がなく片付け作業を迅速化することができる。
また、熱交換記１６で発生し、熱交換器１６下部及び出口部１７下部に溜まっていた熱交換器１６で発生した凝縮水も、逃がしダクト１９から排出される。即ち、逃がしダクト１９は、送風ファン１４の惰性運転による空気流と熱交換器１６で発生した凝縮水と、を排出している。

前記のように、逃がしダクトは装置の運転停止後の送風ファン１４の惰性運転による空気流や凝縮水を排出する役割を果たすため、出口部１７に１つ設ければ充分であり、また供給空気ダクト１８は冷却する駐機航空機の規模、即ち冷却空気量によって２つのダクトを使い分ける方が好ましい。
前記楔状の空間１２を設けるために前記熱交換器１６を車体２と角度をもって配置したことによって、出口部１７は楔状の形状となり、１つの逃がしダクト１９と２つの空気供給ダクト１８を無駄なスペースがなく設けることのでき、冷却空気供給装置全体を大型化する必要はない。

本発明によれば、装置搭載用の車両が大型化することがなく、従来よりも空気（外気）を取り込む際の騒音を抑えることができるため、駐機航空機用冷却空気供給装置として好適に用いられる。

実施例１に係る駐機航空機用冷却空気供給装置の内部を概略的に示す平面図である。 実施例１に係る駐機航空機用冷却空気供給装置の内部を概略的に示す側面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 供給空気ダクト及び逃がしダクトのダンパ近傍の断面図である。 実施例１に係る冷気供給装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 荷室
１ａ 側壁
２ 牽引車
１１ 外気取込口
１２ 楔状の空間
１３ 吸入ダクト
１４ 送風ファン
１６ 熱交換器
１７ 出口部
１８ 供給空気ダクト
１９ 逃がしダクト

Claims (6)

1. 熱交換器と、該熱交換器に外気を導入する送風機と、該熱交換器に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、発電機とを内設した荷室及び該荷室を牽引する牽引車から成る駐機航空機用冷却空気供給装置において、
   荷室前側に前記熱交換器と、前記送風機への空気導入口である吸入ダクトを配置し、
   前記牽引車後面と対面する前記荷室前壁に外気取込口を設けるとともに、前記熱交換器を荷室側壁側に傾斜させて、前記熱交換器と前記側壁との間に末広状の空間を形成したことを特徴とする駐機航空機用冷却空気供給装置。
2. 前記末広状の空間に配置した前記吸入ダクトの吸気面を前記荷室側壁から前記熱交換器に向かって車両後方側に傾斜させたことを特徴とする請求項１記載の駐機航空機用冷却空気供給装置。
3. 前記熱交換器を傾斜させることによってできる熱交換器の出口面と荷室壁面の間の楔状空間に、冷却空気排出ダクトを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の駐機航空機用冷却空気供給装置。
4. 前記楔状空間に設けた冷却空気排出ダクトの荷室前側に、前記駐機航空機と接続するホースと連結可能な冷却空気供給孔と、外部と開放可能な逃がし孔を設けたことを特徴とする請求項３記載の駐機航空機用冷却空気供給装置。
5. 前記冷却空気排出ダクトに水平な床面と該床面より下流側に上昇する傾斜面を設け、前記傾斜面に前記冷却空気供給孔を下向きに設けるとともに、前記水平な床面に前記空気逃がし孔を設け、これらの孔を交互に開閉可能なダンパを設けて冷却空気供給孔を閉じた時に空気逃がし孔を開けて冷却空気を逃がすように構成したことを特徴とする請求項４記載の駐機航空機用冷却空気供給装置。
6. 前記吸入ダクト内壁面に吸音材を取り付けたことを特徴とする請求項１〜５何れかに記載の駐機航空機用冷却空気供給装置。
   

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