JPH07208773A - 高圧空気供給系統を有する航空機用地上空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化、軽量化および省スペース化を図り、
作業効率をよくする。 【構成】 航空機に冷・暖房用の冷却又は加熱した空気
を送る装置として、ブロワ１、プリクーラ３、エバポレ
ータ４、ヒータ５、プリクーラ用ファン７および駆動源
１０を設ける。冷却ダクト１１の下部に、エバポレータ
４により空気中から分離した凝縮水を溜める水タンク１
２を設ける。航空機内の各種バルブを操作するための高
圧空気を送るための装置として、空気圧縮機４４を設け
る。この空気圧縮機４４を、駆動源１０で駆動する。水
タンク１２内に熱交換器４２を設ける。空気圧縮機４４
から吐出された高温の高圧空気を、熱交換器４２におい
て凝縮水と熱交換させる。そして、低温となった高圧空
気を航空機に送る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、航空機用地上空気調和
装置に係り、特に高圧空気供給系統を有する航空機用地
上空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、航空機の地上における点検・整備
時には、空調用および高圧空気源として、航空機用地上
空気調和装置および高圧空気供給装置がそれぞれ用いら
れている。

【０００３】ところで、航空機用地上空気調和装置は、
トレーラ上に駆動源、駆動伝達系統、冷媒系統、送風系
統および制御系統を搭載し、冷却又は加熱した空気を航
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
なうもので、例えば実公昭６０−３２８３５号公報に示
されているものが一般に用いられている。

【０００４】図７は従来のこの種の航空機用地上空気調
和装置を示すもので、図中、符号１はブロワであり、サ
イレンサ２から吸込まれた外気は、このブロワ１により
断熱圧縮された後、プリクーラ３およびエバポレータ４
による冷却あるいはヒータ５による加熱を受け、ジョイ
ント６からダクトを介して航空機に送られるようになっ
ている。

【０００５】前記プリクーラ３には、図７に示すように
プリクーラ用ファン７が設けられており、このプリクー
ラ用ファン７は、前記ブロワ１とともにプーリ８および
Ｖベルト９を介して駆動源１０に連結され、この駆動源
１０により駆動されるようになっている。

【０００６】また、エバポレータ４およびヒータ５を収
容する冷却ダクト１１の下部には、図７に示すように、
水タンク１２が設けられており、エバポレータ４により
空気中から分離した凝縮水は、この水タンク１２に貯留
されるようになっている。

【０００７】また、高圧空気供給装置は、駆動源、駆動
伝達系統、空気圧縮手段等から構成され、航空機内の各
種バルブ操作用の高圧空気を供給するもので、軍用小型
航空機を対象として屋外および屋内整備場で使用される
小容量移動式のものと、例えば特開平５−７１７６１号
公報に示されているように、空港の航空機整備場におけ
る整備時に使用される大容量の固定式設備とが知られて
いる。

【０００８】図８は、小容量移動式の従来の高圧空気供
給装置を示すもので、図中、符号１３はプーリ８および
Ｖベルト９を介し駆動源１０により駆動される空気圧縮
機であり、この空気圧縮機１３の出側には、自動ドレン
排出器１４および圧力開閉器１５を有する空気タンク１
６、減圧弁１７、圧力計１８、フィルタ１９および冷凍
式エアドライヤ２０が順次設けられている。

【０００９】また、図９は、大容量固定式の従来の高圧
空気供給装置を示すもので、図中、符号１３はプーリ８
およびＶベルト９を介し駆動源１０で駆動される空気圧
縮機であり、この空気圧縮機１３の出側には、配管２１
を介し冷却器２２の入側が接続され、冷却系統２３から
の冷媒により高圧空気の冷却が行なわれるようになって
いる。そして、冷却器２２の出側には、電磁弁２４を有
する配管２５が接続されている。

【００１０】前記冷却器２２の入側と電磁弁２４の出側
とは、図９に示すように、電磁弁２６を有する配管２７
を介して接続されており、この電磁弁２６および前記電
磁弁２４は、サーモセンサ２８からの信号を入力とする
制御器２９により開閉制御されるようになっている。

【００１１】前記配管２５にはまた、図９に示すよう
に、電磁弁３０を介してサイレンサ３１が接続されてお
り、この電磁弁３０は、圧力センサ３２からの信号を入
力とする制御器３３により開閉制御され、空気の一部を
大気に放出することで高圧空気の圧力調節が行われるよ
うになっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】航空機の屋内整備場に
おいて航空機を点検・整備する場合、従来は航空機用地
上空気調和装置と高圧空気供給装置とを各別に整備場内
に持込み、同時に使用しなければならないため、作業ス
ペースが狭くなるという問題がある。

【００１３】また、整備場内において、２台の装置を航
空機周辺までそれぞれ移動させ、それぞれに操作員がつ
いて運転・操作しなければならないため、作業効率が悪
いという問題もある。

【００１４】また、高圧空気供給装置では、外気を５〜
１０Ｋｇ／ｃｍ² Ｇまで断熱圧縮して高圧空気を得てい
るため、圧縮熱により空気温度は２００℃を超えること
になる。このため、高圧空気供給装置は、その熱損傷を
防止するために専用の冷却系統を設けたり、部品・機器
に耐熱材を用いる必要があり、装置の重量増加、大型
化、コストアップ等の問題がある。

【００１５】また、航空機用地上空気調和装置では、外
気を冷却空気して冷気を得る過程で空気中の水分が連続
的に分離し、凝縮水が発生する。そしてこの凝縮水は、
冷却によって冷水となっているが、これを有効利用する
方法がなく、排水として廃棄されている。

【００１６】本発明は、かかる現況に鑑みなされたもの
で、省スペース化、搬送性の向上および操作員の削減等
による効率化を図ることができ、また高圧空気供給系統
に専用の冷却系統を設ける必要がないとともに、高圧空
気供給系統の部品・機器の耐熱材化の必要もない高圧空
気供給系統を有する航空機用地上空気調和装置を提供す
ることを目的とする。

【００１７】本発明の他の目的は、エネルギ使用の合理
化を図り、負荷低減を達成することができる高圧空気供
給系統を有する航空機用地上空気調和装置を提供するに
ある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に係る発明は、トレーラ上に駆動
源、駆動伝達系統、冷媒系統、送風系統および制御系統
を搭載し、地上にて航空機の各種電子装置および各室等
の冷・暖気を機内に吐出供給する航空機用地上空気調和
装置において、前記駆動伝達系統を介し駆動源に連結さ
れて駆動される高圧空気供給用の空気圧縮機と、前記送
風系統のエバポレータにより空気中から分離回収された
凝縮水を貯留する水タンクと、この水タンク内に設けら
れ前記空気圧縮機からの高圧空気を前記凝縮水により冷
却する熱交換器とをそれぞれ設けるようにしたことを特
徴とする。

【００１９】また、本発明の請求項２に係る発明は、ト
レーラ上に駆動源、駆動伝達系統、冷媒系統、送風系統
および制御系統を搭載し、地上にて航空機の各種電子装
置および客室等の冷・暖気を機内に吐出供給する航空機
用地上空気調和装置において、前記駆動伝達系統を介し
駆動源に連結されて駆動される高圧空気供給用の油冷却
式空気圧縮機と、前記送風系統のエバポレータにより空
気中から分離回収された凝縮水を貯留する水タンクと、
この水タンク内に設置され前記凝縮水を用いて熱交換を
行なう第１熱交換器と、前記エバポレータに並設され機
内に吐出供給される空気を用いて熱交換を行なう第２熱
交換器と、前記油冷却式空気圧縮機からの高温の潤滑オ
イルを前記各熱交換器に選択的に供給するとともに熱交
換後の潤滑オイルを油冷却式空気圧縮機に戻す配管系統
とをそれぞれ設け、冷房運転時には、潤滑オイルを第１
熱交換器で冷却するとともに、暖房運転時には、潤滑オ
イルを第２熱交換器で冷却するようにしたことを特徴と
する。

【００２０】さらに、本発明の請求項３に係る発明は、
配管系統に、各熱交換器への潤滑オイルの供給量を制御
する流量制御器を設けるようにしたことを特徴とする。

【００２１】

【作用】本発明の請求項１に係る発明においては、空気
圧縮機で断熱圧縮された高圧空気が、航空機内の各種バ
ルブの操作用として供給されることになるが、この高温
の高圧空気は、航空機側に供給される前に、水タンク内
に設置した熱交換器において凝縮水により冷却される。
このため、専用の冷却系統を設ける必要がないととも
に、高圧空気供給系統の部品・機器に耐熱材を用いる必
要もない。

【００２２】また、本発明の請求項２に係る発明におい
ては、水タンク内に第１熱交換器が設けられているとと
もに、エバポレータに第２熱交換器が並設されている。
そして、冷房運転時には、油冷却式空気圧縮機からの高
温の潤滑オイルは、前記第１熱交換器に送られて凝縮水
で冷却され、また暖房運転時には、高温の潤滑オイルは
前記第２熱交換器に送られて送風系統から航空機側に送
られる空気により冷却される。このため、エネルギ使用
の合理化を図り、負荷低減を達成することが可能とな
る。

【００２３】さらに、本発明の請求項３に係る発明にお
いては、配管系統に流量制御器が設けられ、各熱交換器
への潤滑オイルの供給量が制御される。このため、例え
ば外気温に合わせて第２熱交換器における熱交換量を調
整するといった制御が可能となる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を図面を参照して説明する。図
１は、本発明の第１実施例に係る航空機用地上空気調和
装置を示すもので、この装置は、図７に示す従来の航空
機用地上空気調和装置に高圧空気供給系統を追設した構
成となっている。

【００２５】すなわち、図１において、符号１はブロワ
であり、サイレンサ２から吸込まれた外気は、このブロ
ワ１により断熱圧縮された後、プリクーラ３およびエバ
ポレータ４による冷却あるいはヒータ５による加熱を受
け、ジョイント６からダクトを介して航空機に送られる
ようになっている。

【００２６】前記プリクーラ３には、図１に示すように
プリクーラ用ファン７が設けられており、このプリクー
ラ用ファン７は、前記ブロワ１とともにプーリ８および
Ｖベルト９を介して駆動源１０に連結され、この駆動源
１０により駆動されるようになっている。

【００２７】また、エバポレータ４およびヒータ５を収
容する冷却ダクト１１の下部には、図１に示すように、
配管４１を介して水タンク１２が連設されており、エバ
ポレータ４により空気中から分離回収された凝縮水は、
この水タンク１２に貯留されるようになっている。

【００２８】この水タンク１２内には、図１に示すよう
に、水タンク１２内の凝縮水を用いて熱交換を行なうた
めの熱交換器４２が設置されており、この熱交換器４２
の入側は、配管４３を介して空気圧縮機４４に接続さ
れ、また熱交換器４２の出側は、調圧弁６６を有する配
管及びホース４５を介して航空機側に接続されるように
なっている。

【００２９】前記空気圧縮機４４は、図１に示すよう
に、プーリ８およびＶベルト９を介して前記駆動源１０
に連結され、この駆動源１０により駆動されるようにな
っており、空気圧縮機４４は、この駆動によりサイレン
サ１０から吸込まれた外気を断熱圧縮し、得られた高温
の高圧空気を吐出供給するようになっている。そして、
この高圧空気は、前記熱交換器４２における凝縮水との
間での熱交換により冷却された後、配管及びホース４５
を介して航空機側に供給されるようになっている。

【００３０】前記熱交換器４２は、図２に示すように、
銅チューブをコイル状に蛇行させた構造、あるいはさら
に冷却効率を高くするために、図３に示すように、フィ
ン付き熱交換器状とした構造をなしており、凝縮水によ
り高圧空気を充分に冷却できるようになっている。

【００３１】次に、本実施例の作用について説明する。
サイレンサ２から吸込まれた外気は、ブロワ１により静
圧２０００〜３０００ｍｍＡｑまで断熱圧縮されるとと
もに、プリクーラ３により一次冷却、エバポレータ４に
より二次冷却され、所定温度の冷却空気となる。そし
て、この冷却空気が航空機に送られる。

【００３２】この運転において、空気はエバポレータ４
で露点温度以下まで冷却されるため、冷却ダクト１１内
において空気中から凝縮水が連続的に分離され、分離さ
れた凝縮水は、配管４１を介して水タンク１２に回収・
貯留される。貯留される凝縮水量は、空気流量１０〜４
０Ｋｇ／分に対して、０〜１０℃のものが２０〜３０リ
ットル／時である。

【００３３】一方、空気圧縮機４４にサイレンサ４６を
介し吸込まれた外気は、５〜１０Ｋｇ／ｃｍ² Ｇ以上の
圧力まで断熱圧縮され、２００℃を超える高温の高圧空
気となる。小型航空機の場合、高圧空気の吐出量は約２
００〜４００リットル／分である。

【００３４】この高温の高圧空気は、配管４３を介して
水タンク１２内の熱交換器４２に送られ、この熱交換器
４２において、冷たい凝縮水との間で熱交換が行なわれ
て冷却される。そしてその後、調圧弁６６を有する配管
及びホース４５を介して航空機側に供給される。

【００３５】図４は、圧縮空気の経路での温度変化を示
すもので、このグラフは図３に示す構造の熱交換器４２
を用いた場合の結果である。図４からも明らかなよう
に、９０％を超える高い温度効率が得られている。

【００３６】しかして、航空機用地上空気調和装置に高
圧空気供給系統を組込んでいるので、駆動源等の共用化
が可能となって省スペース化を達成できるとともに、同
一トレーラ化による搬送性の向上、操作系統の統合によ
る操作員の削減等の効率化を達成できる。

【００３７】また、高温の高圧空気を、従来捨てられて
いた凝縮水を利用して冷却しているので、専用の冷却系
統を不要として省エネルギ化を達成できるとともに、高
圧空気を使用する部品・機器の耐熱材化を不要として、
軽量化、小型化および低コスト化を実現できる。

【００３８】図５は、本発明の第２実施例を示すもの
で、前記第１実施例における熱交換器４２、ヒータ５お
よび空気圧縮機４４に代えて、第１熱交換器５１、第２
熱交換器５２および油ポンプを内蔵した油冷却式空気圧
縮機５３を用い、油冷却式空気圧縮機５３からの高温の
潤滑オイルを各熱交換器５１，５２に選択的に送って冷
却するようにしたものである。

【００３９】すなわち、前記第１熱交換器５１は、図５
に示すように、水タンク１２内に設置されており、また
前記第２熱交換器５２は、エバポレータ４に並設されて
いる。

【００４０】前記第１熱交換器５１の入側は、図５に示
すように、供給管５４、分岐管５５、絞り弁５６および
入口管５７を介し、油冷却式空気圧縮機５３のオイル出
口に接続されており、また第１熱交換器５１の出側は、
出口管５８、逆止弁５９、合流管６０および戻し管を介
し、油冷却式空気圧縮機５３のオイル入口に接続されて
いる。

【００４１】また、前記第２熱交換器５２の入側は、図
５に示すように、供給管５４、絞り弁６２および入口管
６３を介し油冷却式空気圧縮機５３のオイル出口に接続
されており、また第２熱交換器５２の出側は、出口管６
４、逆止弁６５および戻し管６１を介し油冷却式空気圧
縮機５３のオイル入口に接続されている。

【００４２】なお、図５において、符号６６は配管４３
に設けられた調圧弁であり、油冷却式圧縮機５３での断
熱圧縮により生成された高圧空気は、調圧弁６６、配管
４３およびホースを介して航空機側に供給されるように
なっている。

【００４３】次に、本実施例の作用について説明する。
まず、一般的な冷房運転の場合につき説明する。サイレ
ンサ２から吸込まれブロワ１において断熱圧縮された空
気は、プリクーラ３で一次冷却、エバポレータ４で二次
冷却される。そして、この二次冷却において、空気は露
点温度以下まで冷却されるため、空気中から凝縮水が連
続的に分離し、水タンク１２に回収・貯留される。

【００４４】この冷房運転において、絞り弁６２を閉、
絞り弁５６を開にすると、油冷却式空気圧縮機５３内に
おいて高圧空気および圧縮機本体を冷却して高温となっ
た潤滑オイルは、第１熱交換器５１に選択的に圧送され
る。そして、冷たい凝縮水と熱交換して冷却される。こ
の際、絞り弁５６の開度を調整することで、冷却量を調
節することができる。

【００４５】次に、冬期等、外気温が低く暖房運転が必
要な場合について説明する。暖房運転の場合には、冷媒
系統およびプリクーラ用ファン７を停止し、この状態で
ブロワ１を駆動する。すると、このブロワ１で断熱圧縮
されて昇温した空気は、プリクーラ３およびエバポレー
タ４をそのまま通過して航空機側に供給される。

【００４６】この暖房運転において、絞り弁５６を閉、
絞り弁６２を開にすると、油冷却式空気圧縮機５３内に
おいて高温となった潤滑オイルは、第２熱交換器５２に
選択的に圧送される。そして、航空機側に供給される空
気と熱交換して冷却される。この際、絞り弁６２の開度
を調整することで、航空機側に供給される空気の加熱量
を調節することができる。

【００４７】以上の冷房、暖房運転を、航空機用地上空
気調和装置の最大負荷条件にて運転した結果を図６に示
す。

【００４８】図６からも明らかなように、冷房運転時に
おいても、また暖房運転時においても、従来捨てられて
いた熱エネルギを利用して効率を向上させることがで
き、省エネルギ化を達成できる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る発明は、空気圧縮機で断熱圧縮された高温の高圧
空気を、水タンク内に設置された熱交換器において凝縮
水で冷却するようにしているので、高圧空気供給系統に
専用の冷却系統を設ける必要がないとともに、高圧空気
供給系統の部品・機器に耐熱材を用いる必要がない。こ
のため、軽量化、小型化および低コスト化を図ることが
できる。

【００５０】また、駆動源等の共用化が可能となるの
で、省スペース化を図ることができ、また同一トレーラ
化による搬送性の向上、操作系統の統合による操作員の
削減等の効率化を達成できる。

【００５１】さらに、高温の高圧空気を、従来捨てられ
ていた凝縮水を利用して冷却しているので、専用の冷却
系統を不要として省エネルギ化を図ることができる。

【００５２】また、本発明の請求項２に係る発明は、冷
房運転時には、油冷却式空気圧縮機からの高温の潤滑オ
イルを、第１熱交換器に送って凝縮水で冷却し、また暖
房運転時には、潤滑オイルを第２熱交換器に送って航空
機側に送られる空気で冷却するようにしているので、エ
ネルギ使用の合理化を図り、負荷低減を達成することが
できる。

【００５３】さらに、本発明の請求項３に係る発明は、
配管系統に流量制御器を設け、各熱交換器への潤滑オイ
ルの供給量を制御するようにしているので、各熱交換器
における熱交換量を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る航空機用地上空気調
和装置を示す全体構成図である。

【図２】図１の熱交換器の一例を示す斜視図である。

【図３】図１の熱交換器の他の例を示す斜視図である。

【図４】図１の装置における高圧空気の経路での温度変
化を示すグラフである。

【図５】本発明の第２実施例に係る航空機用地上空気調
和装置を示す全体構成図である。

【図６】図５の装置における運転結果を示すグラフであ
る。

【図７】従来の航空機用地上空気調和装置を示す全体構
成図である。

【図８】従来の小容量移動式の高圧空気供給装置を示す
全体構成図である。

【図９】従来の大容量固定式の高圧空気供給装置を示す
全体構成図である。

【符号の説明】

１ ブロワ ３ プリクーラ ４ エバポレータ ５ ヒータ ７ プリクーラ用ファン １０ 駆動源 １２ 水タンク ４２ 熱交換器 ４４ 空気圧縮機 ５１ 第１熱交換器 ５２ 第２熱交換器 ５３ 油冷却式空気圧縮機 ５６，６２ 絞り弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トレーラ上に駆動源、駆動伝達系統、冷媒
   系統、送風系統および制御系統を搭載し、地上にて航空
   機の各種電子装置および各室等の冷・暖気を機内に吐出
   供給する航空機用地上空気調和装置において、前記駆動
   伝達系統を介し駆動源に連結されて駆動される高圧空気
   供給用の空気圧縮機と、前記送風系統のエバポレータに
   より空気中から分離回収された凝縮水を貯留する水タン
   クと、この水タンク内に設けられ前記空気圧縮機からの
   高圧空気を前記凝縮水により冷却する熱交換器とを具備
   することを特徴とする高圧空気供給系統を有する航空機
   用地上空気調和装置。
2. 【請求項２】トレーラ上に駆動源、駆動伝達系統、冷媒
   系統、送風系統および制御系統を搭載し、地上にて航空
   機の各種電子装置および客室等の冷・暖気を機内に吐出
   供給する航空機用地上空気調和装置において、前記駆動
   伝達系統を介し駆動源に連結されて駆動される高圧空気
   供給用の油冷却式空気圧縮機と、前記送風系統のエバポ
   レータにより空気中から分離回収された凝縮水を貯留す
   る水タンクと、この水タンク内に設置され前記凝縮水を
   用いて熱交換を行なう第１熱交換器と、前記エバポレー
   タに並設され機内に吐出供給される空気を用いて熱交換
   を行なう第２熱交換器と、前記油冷却式空気圧縮機から
   の高温の潤滑オイルを前記各熱交換器に選択的に供給す
   るとともに熱交換後の潤滑オイルを油冷却式空気圧縮機
   に戻す配管系統とを備え、冷房運転時には、潤滑オイル
   を第１熱交換器で冷却するとともに、暖房運転時には、
   潤滑オイルを第２熱交換器で冷却することを特徴とする
   高圧空気供給系統を有する航空機用地上空気調和装置。
3. 【請求項３】配管系統は、各熱交換器への潤滑オイルの
   供給量を制御する流量制御器を有していることを特徴と
   する請求項２記載の高圧空気供給系統を有する航空機用
   地上空気調和装置。