JP5426887B2 - 冷却空気供給方法及び供給設備 - Google Patents
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Description
さらに、特許文献3(特開2008−39208号公報)には、駐機航空機等に冷却空気を送気する冷却空気供給設備において、霜の発生を最小限に抑えて、長時間連続して低温の空気を効率よく供給できるようにした装置が開示されている。
近年では、冷却空気の体積を縮小して冷却効率を高めるため、送気用ブロアで外気をさらに高圧に圧縮して冷却する場合もあり、この場合、外気は40〜50℃程度昇温される。この高温の外気を−2〜−4℃に冷却して駐機航空機に供給する冷却能力が求められている。
中空ハウジングに加圧押込み型送風機で外気を導入して該中空ハウジング内に空気流路を形成させ、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を備えて冷凍サイクルを構成する冷凍機の該蒸発器として機能する熱交換器を該空気流路に配設して外気を冷却し、冷却した空気を該中空ハウジングに設けた冷却空気供給ダクトを介して使用先に供給するようにした冷却空気供給方法において、
前記加圧押込み型送風機により前記中空ハウジングの内部に大気圧以上の静圧を形成させ、該中空ハウジングの底部に溜まった結露水を該静圧により該中空ハウジングの底部に開口した排水口及び該排水口に接続された排水管を介して結露水タンクに導入し、
該結露水タンクに貯留された結露水を前記熱交換器より上流側の空気流路に配設された予冷熱交換部に供給し、結露水と外気とを熱交換して送風空気を予冷するようにし、
前記排水管に流量調整弁を設け、該排水管を流れる結露水の流量を調節することにより、前記排水管に空気が混入するのを防止するようにし、
複数個の前記排水口及び排水管を空気流路の上流側から下流側に亘って分散配置し、各排水管を前記結露水タンク又は該結露水タンクの上流側で該結露水タンクに接続された排水本管に夫々個別に接続すると共に、
該結露水タンク又は排水本管との接続部に対して上方から高低差をもうけて供給することにより、逆流を防止するようにしたものである。
なお、熱交換器として、熱交換効率が高いプレートフィンチューブ型熱交換器を用いるとよい。
該流量調整弁の絞り効果により、中空ハウジング内を高静圧状態に維持し、中空ハウジング内の空気が排水口から排水管に混入するのを防止し、結露水のみを結露水タンクに回収できる。これによって、結露水を効率良く収集できると共に、結露水を予冷熱交換部に供給するのが容易になる。
各排水口で空気圧が異なるため、各排水管を接続すると、結露水の逆流が生じるおそれがある。前記とすることにより、これを防止できる。
中空のハウジングと、該中空ハウジングに外気を導入する加圧押込み型送風機と、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を備えて冷凍サイクルを構成する冷凍機とを備え、該蒸発器として機能する熱交換器を該空気流路に配設して外気を冷却し、冷却した空気を該中空ハウジングに設けた冷却空気供給ダクトを介して使用先に供給するようにした冷却空気供給設備において、
前記熱交換器を配設した中空ハウジングの底部に設けられた結露水の排水口、及び該排出口に排水管を介して設けられた結露水タンクと、
該中空ハウジング内の該熱交換器より上流側の空気流路に設けられた伝熱管からなる予冷熱交換部とを備え、
前記加圧押込み型送風機により中空ハウジングの内部に形成された大気圧以上の静圧により該中空ハウジングの底部に溜まった結露水を該排水口から該結露水タンクに導入し、該結露水タンクに貯留された結露水を該予冷熱交換部に供給して外気を予冷するように構成し、
前記排水管に流量調整弁を設け、該排水管を流れる結露水の流量を調節することにより、前記排水管に空気が混入するのを防止するようにし、
複数個の前記排水口及び排水管を空気流路の上流側から下流側に亘って分散配置し、各排水管を前記結露水タンク又は該結露水タンクの上流側で該結露水タンクに接続された排水本管に夫々個別に接続すると共に、
該結露水タンク又は排水本管との接続部に対して上方から高低差をもうけて供給することにより、逆流を防止するようにしたものである。
結露水タンクに一旦貯留された結露水は、熱交換器より上流側の空気流路に配設された予冷熱交換部に供給され、そこで結露水と外気を熱交換し、結露水の気化熱を外気から奪って外気を予冷する。
そのため、送風機による圧縮熱を付与された外気から該圧縮熱を予冷熱交換部で効率良く除外でき、その後、冷凍機を構成する熱交換器で本冷却するので、冷却効果を向上できる。
該メッシュ部材のメッシュウィック効果により、結露水を伝熱管の内周面に常時接した状態で流動させておくことができるので、冷却効果を向上できる。
これによって、中空ハウジング内の高静圧を利用した結露水の結露水タンクへの回収と、予冷熱交換部への結露水の供給が容易になる。
これによって、外気と結露水とのカウンターフロー効果で、予冷熱交換部の入口から出口まで外気と結露水との温度差を維持できるため、予冷熱交換部における導入外気の冷却効果を向上できる。
これによって、冷却空気供給設備を自由な場所に移動させることができるため、航空機の駐機場所に係わらず、冷却空気を供給することが可能となる。
本発明装置では、加圧押込み型送風機の圧縮作用で付与された外気の圧縮熱を予冷熱交換部で除去しているので、冷凍機や熱交換器等の冷凍機器を大型化することなく冷却能力を向上できるので、冷却空気供給設備を単一の車両に搭載できる。
従って、本発明方法によって、重量及び容積が限定される車上に積載される場合においても、冷却能力を維持できるので、駐機航空機等任意の場所にある使用先に冷却空気を供給できる。
本発明の第1実施形態を図1〜図6に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る冷却空気供給設備の概略構成図である。図1において、本実施形態の冷却空気供給設備10は、冷却手段が設けられ外気を導入して冷却し冷気をつくる中空ハウジング12と、中空ハウジング12に冷熱源となる冷媒を供給する冷凍機80とからなる。図2は中空ハウジング12の平面視概略図であり、図3は図2中のA−A線に沿う側面断面図である。
そのため、中空ハウジング12内は、大気圧以上の静圧が形成される。この静圧によって冷却空気を駐機航空機などの使用先に送る圧力勾配が発生し、中空ハウジング12内で外気aは矢印b方向に流れる。
また、第1排水管26と排出本管46とを接続する排出管66が設けられ、排出管66には電動モータ68aで作動するボール弁68が介設されている。また、排出管48には流量調整弁49が介設されている。
外気aは、加圧押込み型送風機14によって中空ハウジング12内で大気圧以上の高圧となると共に、加圧押込み型送風機14による圧縮で中空ハウジング外の空気温度より40〜50℃程度昇温されて熱交換部16の最上流側にある予冷熱交換部18に導入される。
結露水は、熱交換部16の下方で中空ハウジング12の底面12aに溜まり、中空ハウジング12内に形成された大気圧以上の静圧により、凹溝22及び排水口30及び34から第1排水管26、第2排水管28及び第3排水管32に押し出される。そして、結露水は結露水タンク20に到達し、結露水タンク20に貯留される。
その後、空気(外気)aの圧縮熱により気化した結露水の蒸気は、上流側ヘッダ42の上端部に接続された排出管48を経て排出本管46に流れ、装置外に排出される。
予冷熱交換部18では、下流側ヘッダ40から上流側ヘッダ42に結露水を流通させるようにしているので、気化した結露水の蒸気を容易に排出管48に集めることができると共に、外気aに対して結露水がカウンタフローとなる。そのため、上流から下流まで結露水と外気aとの温度差を確保することができ、高い熱交換効率を得ることができる。
また、熱交換部16を構成する予冷熱交換部18、第1熱交換ブロック90a及び第2熱交換ブロック90bでは、いずれもプレートフィンチューブ型熱交換器を用いているので、高い熱交換効率を達成できる。
従って、冷却空気供給設備を屋外駐機場脇に設けたり、又は車両に搭載できる範囲に小型に維持できるため、任意の場所に駐機された航空機等の移動体の冷却に対応できる。
また、管内圧力が異なる第1〜第3排水管26,28及び32を直接接続せずに、該第1〜第3排水管を夫々個別に排水本管24と接続し、かつ排水本管24との接続部に対し高低差をもうけて上方から排水本管24に接続したことにより、該該第1〜第3排水管内での結露水の逆流を防止できる。
次に、前記第1実施形態で説明した冷却空気供給設備を用いた、駐機航空機への冷却空気供給の一例について説明する。図7は、本発明の冷気供給設備を用いて駐機航空機へ冷却空気を供給する状態を示す概略構成図である。例えば、前記第1実施形態で用いた冷凍機80、予冷熱交換部18を含む熱交換部16、加圧押込み型送風機14から構成される冷却空気供給設備10と、加圧押込み型送風機14、冷凍機80を構成する圧縮機84等の駆動に必要な電気を供給する発電機114が1つの車体110に収められており、該車体110は、車体110と連結された運転席112で移動可能な構成となっている。
このように構成することで、駐機航空機116の駐機位置に係わらず、冷却空気供給設備10を移動して駐機航空機116へ冷却空気を供給することができる。
図8は、本発明の第3実施形態に係り、前記第1実施形態の冷却空気供給設備10及び冷凍機80を屋外駐機場120の脇に設置し、駐機航空機116に冷却空気cを供給する例を示す。図8において、本実施形態では、前記第2実施形態と比べて、外部電源から外部電力を冷却空気供給装置10及び冷凍機80に供給するようにしているので、発電機114の設置を不要とする利点がある。
12 中空ハウジング
12a 中空ハウジング底面
14 加圧押込み型送風機
18 予冷熱交換部
20 結露水タンク
22 凹溝
26 第1排水管
28 第2排水管
32 第3排水管
30,34 排水口
38 伝熱管
39 金網(メッシュ部材)
40 下流側ヘッダ
42 上流側ヘッダ
44 配管
52,54,56 流量調整弁
60 冷気供給ダクト
80 冷凍機
84 圧縮機
86 凝縮器
88a、88b 膨張弁
90a 第1熱交換ブロック(蒸発器)
90b 第2熱交換ブロック(蒸発器)
110 車体
116 駐機航空機
a 空気(外気)
c 冷却空気
Claims (7)
- 中空ハウジングに加圧押込み型送風機で外気を導入し該中空ハウジング内に空気流路を形成させ、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を備えて冷凍サイクルを構成する冷凍機の該蒸発器として機能する熱交換器を該空気流路に配設して外気を冷却し、冷却した空気を該中空ハウジングに設けた冷却空気供給ダクトを介して使用先に供給するようにした冷却空気供給方法において、
前記加圧押込み型送風機により前記中空ハウジングの内部に大気圧以上の静圧を形成させ、該中空ハウジングの底部に溜まった結露水を該静圧により該中空ハウジングの底部に開口した排水口及び該排水口に接続された排水管を介して結露水タンクに導入し、
該結露水タンクに貯留された結露水を前記熱交換器より上流側の空気流路に配設された予冷熱交換部に供給し、結露水と外気とを熱交換して送風空気を予冷するようにし、
前記排水管に流量調整弁を設け、該排水管を流れる結露水の流量を調節することにより、前記排水管に空気が混入するのを防止するようにし、
複数個の前記排水口及び排水管を空気流路の上流側から下流側に亘って分散配置し、各排水管を前記結露水タンク又は該結露水タンクの上流側で該結露水タンクに接続された排水本管に夫々個別に接続すると共に、
該結露水タンク又は排水本管との接続部に対して上方から高低差をもうけて供給することにより、逆流を防止するようにしたことを特徴とする冷却空気供給方法。 - 前記排水管を透明な材質のホースで構成し、該ホース内の混入空気の有無を外部から目視可能にしたことを特徴とする請求項1に記載の冷却空気供給方法。
- 中空のハウジングと、該中空ハウジングに外気を導入する加圧押込み型送風機と、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を備えて冷凍サイクルを構成する冷凍機とを備え、該蒸発器として機能する熱交換器を該空気流路に配設して外気を冷却し、冷却した空気を該中空ハウジングに設けた冷却空気供給ダクトを介して使用先に供給するようにした冷却空気供給設備において、
前記熱交換器を配設した中空ハウジングの底部に設けられた結露水の排水口、及び該排出口に排水管を介して設けられた結露水タンクと、
該中空ハウジング内の該熱交換器より上流側の空気流路に設けられた伝熱管からなる予冷熱交換部とを備え、
前記加圧押込み型送風機により中空ハウジングの内部に形成された大気圧以上の静圧により該中空ハウジングの底部に溜まった結露水を該排水口から該結露水タンクに導入し、該結露水タンクに貯留された結露水を該予冷熱交換部に供給して外気を予冷するように構成し、
前記排水管に流量調整弁を設け、該排水管を流れる結露水の流量を調節することにより、前記排水管に空気が混入するのを防止するようにし、
複数個の前記排水口及び排水管を空気流路の上流側から下流側に亘って分散配置し、各排水管を前記結露水タンク又は該結露水タンクの上流側で該結露水タンクに接続された排水本管に夫々個別に接続すると共に、
該結露水タンク又は排水本管との接続部に対して上方から高低差をもうけて供給することにより、逆流を防止するようにしたことを特徴とする冷却空気供給設備。 - 前記予冷熱交換部を構成する伝熱管の内面に接するように円筒形状のメッシュ部材を設け、該メッシュ部材に結露水を保有させるようにして結露水と外気との熱交換効率を向上させるように構成したことを特徴とする請求項3に記載の冷却空気供給設備。
- 前記結露水タンクを密閉タンクとし、該結露水タンクの高さ方向中間部に前記排水管の開口を設けると共に、底部に前記予冷熱交換部に結露水を供給する配管の開口を設けたことを特徴とする請求項3に記載の冷却空気供給設備。
- 前記予冷熱交換部を構成する伝熱管の上流側と下流側にヘッダを設け、結露水を該下流側ヘッダから上流側ヘッダに向けて流し、外気に対して対向流を形成させるように構成したことを特徴とする請求項3に記載の冷却空気供給設備。
- 前記中空ハウジング、前記送風機及び前記冷凍機を単一の車両内に収納し、該車両を駐機航空機の近くに駐車させ、前記冷却空気供給ダクトを介して該駐機航空機に冷却空気を供給するように構成したことを特徴とする請求項3〜6のいずれかの項に記載の冷却空気供給設備。
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