JPH11153368A - 航空機用冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 【解決手段】既存のレシーバタンクを廃し、その内容積
に相当する内容積をコンデンサ６に持込み、その本来的
役割をなす凝縮部６ｅの下流に貯溜部６ｇとして配置す
るようにしたため、一時的に重力方向が変わり本来液相
であるべき貯溜部６ｇに気相分が混入した場合にも、周
辺の低温コア６ｃの作用を利用してその気相分を速やか
に凝縮して液化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調システムや機
器冷却ライン等に好適に適用可能な航空機用冷却装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８に、従来の航空機用冷却装置の一般
的なシステム構成を示す。このものは、コンプレッサ１
で圧縮した冷媒ｐをコンデンサ２で凝縮し、膨脹弁３で
膨脹させた後にエバポレータ４に流入させて冷却目的と
の熱交換に供し、更にエバポレータ４を出た冷媒ｐを前
記コンプレッサ１に再流入させるという冷媒循環回路を
構成してなるものである。

【０００３】具体的には、先ず低圧の冷媒ｐをコンプレ
ッサ１で圧縮し、高温高圧の蒸気とした上で、その冷媒
ｐをコンデンサ２において空気等と熱交換させることに
より凝縮させて液相にする。次に、膨脹弁３で膨脹さ
せ、気液二相状態でエバポレータ４に入力して冷却目的
である冷却液等との熱交換に供した後、気相状態で再度
コンプレッサ１に入力し、以下同様の熱サイクルを営ま
せる。このような熱サイクルを繰り返す過程で、エバポ
レータ４で汲み取った熱をコンデンサ２で放熱するとい
う冷却機能を発揮するものである。

【０００４】なお、前記コンデンサ２の出口には、レシ
ーバタンク５が設けられていて、循環量を上回る量の冷
媒ｐを貯溜しておくことで、膨脹弁３へ供給する冷媒ｐ
が不足することがないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、航空機の飛
行は言うまでもなく水平飛行だけではないため、重力Ｇ
はレシーバタンク５に対して常に上から下に向かって作
用するとは限らない。すなわち、図９に例示するように
斜めに重力Ｇが作用し、これに応じて液面５ａが重力方
向に傾く場合がある。そして、このようなケースでは全
体の冷媒量が不足していないにも拘わらずレシーバタン
ク５の出口５ｂが液相中に浸漬せず、膨脹弁３への冷媒
ｐが液切れ状態となって冷却機能が働かない事態が生じ
得る。このため、従来は大掛かりな耐重力機構（図示せ
ず）を別に設けており、この耐重力機構が航空機の軽量
コンパクト化を阻む大きな要因になっているという問題
がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、コンプレッサで圧縮した冷媒をコン
デンサで凝縮し、膨脹弁で膨脹させた後にエバポレータ
に流入させて冷却目的との熱交換に供し、更にエバポレ
ータを出た冷媒を前記コンプレッサに再流入させるよう
にした冷媒循環回路を具備してなるものにおいて、前記
コンデンサを、循環する冷媒を凝縮するに足る内容積を
有した凝縮部と、この凝縮部よりもコンデンサ出口側に
あって一定量の冷媒を貯溜するに足る内容積を有した貯
溜部とから構成することとしている。

【０００７】このような構成のものであると、コンデン
サ出口に近い部分に設けられた冷媒の貯溜部が従来のレ
シーバタンクに相当する作用を営み、循環量を上回る冷
媒をシステム内に貯溜して膨脹弁への冷媒の有効な供給
量を確保することとなる。しかも、コンデンサが重力の
影響を受けて液面が重力方向に偏り、コンデンサの貯溜
部において液相部に一時的に気相が混入することがあっ
たとしても、コンデンサの内部で冷媒を凝縮する働きを
しているコア部のうち、前記貯溜部のコア部は最も低温
域にあるため、気相状態の冷媒はこのコア部において速
やかに液化し新たな液溜まりを作る。したがって、膨脹
弁へ供給する冷媒が液切れ状態となる事態を有効に回避
することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１〜図４を参
照して説明する。なお、基本的なシステム構成は図８に
示したものと同様のものであり、共通する部分には同一
符号を付している。

【０００９】すなわち、この実施例の航空機用冷却装置
は、コンプレッサ１で圧縮した冷媒ｐを従来とは内部構
造の異なるコンデンサ６で凝縮し、膨脹弁３で膨脹させ
た後にエバポレータ４に流入させて冷却目的との熱交換
に供し、更にエバポレータ４を出た冷媒ｐを前記コンプ
レッサ１に再流入させる冷媒循環回路を構成してなるも
のである。

【００１０】具体的には、先ず低圧の冷媒ｐをコンプレ
ッサ１で圧縮し、高温高圧の蒸気とした上で、その冷媒
ｐをコンデンサ６において外気ｑ等と熱交換させること
により凝縮させて液相にする。次に、膨脹弁３で膨脹さ
せ、気液二相状態でエバポレータ４に入力して冷却目的
である冷却液等との熱交換に供した後、気相状態で再度
コンプレッサ１に入力し、以下同様の熱サイクルを営ま
せる。このような熱サイクルを繰り返す過程で、エバポ
レータ４で汲み取った熱をコンデンサ２で放熱するとい
う冷却機能を発揮するものである。

【００１１】このような構成において、本実施例は、図
８に示した従来のレシーバタンク５を廃し、かつ同図の
コンデンサ２に代えて図２に示す新たな構造からなるコ
ンデンサ６を採用しているものである。このコンデンサ
６は、冷媒循環回路に連通する冷媒流通路６ａと、冷媒
ｐとの熱交換に供される外気ｑ等を流通させる通路６ｂ
とが、それらの通路を隔てているコア部６ｃを介して対
向流方式（図３参照）で配置されているもので、直交流
等に比べて広範な熱交換面積を確保することができる利
点を有する。対向流の構造は既知の一般的な構造を採用
することができる。そして、その冷媒流通路６ａのうち
コンデンサ入口６ｄに近い側に、循環する冷媒ｐを凝縮
するに足る内容積の凝縮部６ｅを設け、またコンデンサ
出口６ｆに近い側に、一定量の冷媒ｐを貯溜するに足る
内容積の貯溜部６ｇを設けている。すなわち、凝縮部６
ｅの内容積は従来のコンデンサ６の内容積に略対応し、
貯溜部６ｇの内容積は従来のレシーバタンク５の内容積
に略対応するように設計されている。

【００１２】このような構成のものであると、コンデン
サ出口６ｆに近い部分に設けられた冷媒ｐの貯溜部６ｇ
が従来のレシーバタンク５に相当する作用を営み、循環
量を上回る冷媒ｐをシステム内に貯溜して膨脹弁３への
冷媒ｐの不足ない供給量を確保することとなる。しか
も、コンデンサ６が重力Ｇの影響を受け、図４に示すよ
うに液面ｈが重力Ｇ方向に偏り、コンデンサ６の貯溜部
６ｇにおいて図中網掛けを付して示す液相部に一時的に
気相が混入することがあったとしても、コンデンサ６の
内部で冷媒ｐを凝縮する働きをしているコア部６ｃのう
ち、前記貯溜部６ｇの末端付近のコア部６ｃは最も低温
域にあるため、気相状態の冷媒ｐはこのコア部６ｃによ
って速やかに液化して図中塗りつぶして示す新たな液相
部６ｘを作る。このため、膨脹弁３へ供給する冷媒ｐが
液切れ状態となる事態を有効に回避することができる。
勿論、レシーバタンクを不要にできる事で部品点数の削
減も有効に図れるものとなる。しかも、この貯溜部６ｇ
においても熱交換が行われるため、サブクールを大きく
とってシステム全体の冷却効率を有効に高めることが可
能となる。

【００１３】なお、各部の具体的な構成は、図示実施例
のものに限定されるものではない。例えば、コンデンサ
６の入口６ｄ、出口６ｆに圧力センサや温度センサを設
け、コンデンサ凝縮温度、出口温度を測定してサブクー
ル量を検知してもよい。このようにすれば、サブクール
量の低下があったときに、冷媒ｐ量の不足を有効に検知
することができる。また、貯溜部６ｇにおいては冷媒ｐ
は液相となり、気相状態ないし気液二相状態に比して体
積が小さくなるため、図５に示すように貯溜部６ｇの全
部又は一部の横断面を狭小なものにしてもよい。このよ
うにすれば、コンデンサ６の大型化が抑止できる上に、
冷媒ｐの蒸発も効率良く行わせることができる。さら
に、図６に示すようにコンデンサ６の一部を屈曲させて
おいてもよい。このようにすれば、重力Ｇの方向が大き
く変わるようなことがあっても、気相の冷媒ｐがコンデ
ンサ出口付近に大量に集合することがなくなるため、本
発明の効果を航空機の旋回時などにも有効に発揮させる
ことができる。その際の折り曲げ構造は、図示のように
２回の折り曲げに限らず、１回の折り曲げや３回以上の
折り曲げとすることもできる。その他、コンデンサを図
７に示すマルチパス方式のものにするなど、本発明の趣
旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【００１４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、既存の
レシーバタンクを廃し、その内容積に相当する内容積を
コンデンサに持込み、その凝縮部の下流に貯溜部として
配置するようにしたため、一時的に重力方向が変わり本
来液相であるべき貯溜部に気相分が混入しても、周辺の
低温コアの作用を利用してその気相分を速やかに凝縮し
て液化することができる。このため、本発明は、重量増
加を招くことなく次段の膨脹弁に供給する冷媒の液切れ
を有効に防止し、システムの信頼性を確保することが可
能となる。また、レシーバタンクを不要にすることによ
る部品点数の削減や、サブクールが大きくとれる事によ
る冷却効率の向上も図れるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すシステム系統図。

【図２】同実施例のコンデンサを模式的に示す図。

【図３】同実施例のコンデンサを機能的に示す図。

【図４】同実施例のコンデンサの作用説明図。

【図５】本発明の他の実施例を示す図。

【図６】本発明の更に他の実施例を示す図。

【図７】本発明の変形例を示す図。

【図８】従来例を示すシステム系統図。

【図９】同従来例の不具合を示す図。

【符号の説明】

１…コンプレッサ ３…膨脹弁 ４…エバポレータ ６…コンデンサ ６ｅ…凝縮部 ６ｆ…コンデンサ出口 ６ｇ…貯溜部 ｐ…冷媒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンプレッサで圧縮した冷媒をコンデンサ
   で凝縮し、膨脹弁で膨脹させた後にエバポレータに流入
   させて冷却目的との熱交換に供し、更にエバポレータを
   出た冷媒を前記コンプレッサに再流入させるようにした
   冷媒循環回路を具備してなるものにおいて、 前記コンデンサを、循環する冷媒を凝縮するに足る内容
   積を有した凝縮部と、この凝縮部よりもコンデンサ出口
   側にあって一定量の冷媒を貯溜するに足る内容積を有し
   た貯溜部とから構成してなることを特徴とする航空機用
   冷却装置。