(57)【要約】      （修正有）【課題】冷房能力の低下を避けつつ除湿器内の氷結水分を融解させることが可能な除湿器及びこのような除湿器を含む空調システムを提供する。【解決手段】低圧除湿タイプの除湿器１０と、前記除湿器の上流側と下流側の差圧を検知する差圧センサ１５とを備えた空調システム１において、前記除湿器内部の水分凝縮部材たるコアレッサ１０ｂを、繊維に導電性物質のコーティングを施した素材により構成するとともに、前記差圧センサが検知した差圧が所定値を上回った場合に前記除湿器のコアレッサに通電する制御を行う制御装置１７と、制御装置からの信号ｐを受けて接続状態となることにより前記コアレッサに通電することが可能なスイッチ１６ｂを有する回路１６を備える除湿器及び該除湿器を含む空調システム。【選択図】図１
2014210239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部でエンジン抽気を断熱膨張させることにより駆動されるタービン及びこのタービンとともに回転しエンジン抽気を圧縮し前記タービンに吐出するコンプレッサを結合したエアサイクルマシンと、前記コンプレッサの出口と前記タービンの入口とを連通するブートストラップ回路と、前記タービンで膨張した空気を与圧室に供給する給気ラインと、前記給気ライン中に設けられる除湿器とを備えた空調システムに用いられる除湿器であって、
導電性を有する繊維により形成された織物を利用した水分凝縮部材を内部に備えていることを特徴とする除湿器。
【請求項２】
内部でエンジン抽気を断熱膨張させることにより駆動されるタービン及びこのタービンとともに回転しエンジン抽気を圧縮し前記タービンに吐出するコンプレッサを結合したエアサイクルマシンと、前記コンプレッサの出口と前記タービンの入口とを連通するブートストラップ回路と、前記タービンで膨張した空気を与圧室に供給する給気ラインと、前記給気ライン中に設けられる除湿器と、前記除湿器の上流側と下流側との差圧を検知する差圧センサとを備えた空調システムであって、
前記除湿器が、導電性を有する繊維により形成された織物を利用した水分凝縮部材を内部に備えているとともに、
前記差圧センサが検知した差圧が所定値を上回った場合に前記除湿器の水分凝縮部材に通電する制御を行う制御装置と、この制御装置からの信号を受けて接続状態となることにより前記水分凝結部に通電することが可能なスイッチを有する電気回路とを備えていることを特徴とする空調システム。
【請求項３】
前記水分凝結部がカーボンナノチューブをコーティングした繊維を利用したものである請求項２記載の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機等に主に用いられる除湿器及びこの除湿器を含む空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図４に示すように、航空機等に主に用いられる空調システムａ１において、内部でエンジンａ２から抽気ラインａ５を介して抽出された抽気を断熱膨張させることにより駆動されるタービンａ３及びこのタービンａ３とともに回転し前記抽気を圧縮し前記タービンａ３に吐出するコンプレッサａ４を共通の駆動軸を介して結合したエアサイクルマシンａＡＣＭと、前記コンプレッサａ４の出口と前記タービンａ３の入口とを連通し、外気通路ａ１１内を流通するラムエアにより前記コンプレッサａ４により圧縮された高温空気を冷却する二次熱交換器ａ１３を中間に備えたブートストラップ回路ａ６と、前記タービンａ３内で断熱膨張させた後の空気を流通させて与圧室ａ７に導く給気ラインａ８とを備える構成が広く知られている。ここで、前記抽気ラインａ５中には、抽気をラムエアにより冷却するための一次熱交換器ａ１２を設けている。
【０００３】
さらに、前記給気ラインａ８中には、空気中の水分を除去すべく除湿器ａ１０を備えている。この除湿器ａ１０は、図示は省略するが、外壁に水切り孔が設けられたコレクションチャンバと、このコレクションチャンバの上流側に接続されているとともに織物により構成されたコアレッサ又はコアレッサバッグと呼ばれる水分凝縮部材とを備えており、前記タービンａ３で空気が減圧されることにより霧状になった水分を前記水分凝縮部材を用いて凝縮させ、遠心力を利用して水分を分離し前記コレクションチャンバの水切り孔から排出する構成のものである。加えて、前記抽気ラインａ５からは、前記給気ラインａ８の前記除湿器ａ１０よりも上流側に連通するバイパス通路ａ９を分岐させて設けている。このバイパス通路ａ９中には、該バイパス通路ａ９中を流通する抽気の量を調節するためのバイパス弁ａ９ａを設けている。そして、この空調システムａ１は、前記給気ラインａ９の前記除湿器ａ１０よりも下流側を流通する空気の温度を検知する温度センサａ１４と、前記給気ラインａ８の前記除湿器ａ１０よりも上流側と下流側との間の差圧を検知する差圧センサａ１５とを有する（例えば、特許文献１及び非特許文献１を参照）。
【０００４】
ここで、従来の空調システムａ１では、与圧室ａ７に供給する空気の温度は、０°Ｃよりも高温の所定温度となるように制御している。具体的には、与圧室ａ７に供給する空気の温度が所定温度を上回った場合には前記パイパス弁ａ９ａの開度を減少させることにより除湿器ａ１０に供給する抽気の量を減少させ、与圧室ａ７に供給する空気の温度が所定温度を下回った場合には前記パイパス弁ａ９ａの開度を増加させることにより除湿器ａ１０に供給する抽気の量を増加させるようにしている。
【０００５】
しかして、除湿器ａ１０内で水分が氷結すると、給気ラインａ８内を流通する低温の空気の流量が減少して冷房能力が低下する。そこで、従来は、図示しない制御装置により、以下に述べるような制御を行うようにしている。すなわち、除湿器ａ１０内での水分の氷結に伴い前記差圧センサａ１５が検知する差圧が所定値を上回った際には、与圧室ａ７に供給する空気の温度の目標値を前記所定温度よりも高温の第二の所定温度に設定し、前記パイパス弁ａ９ａの開度を増加させることにより除湿器ａ１０に供給する抽気の量を増加させて除湿器ａ１０に供給される空気の温度を高くすることにより、除湿器ａ１０内の氷結水分を融解させるようにしている。そして、氷結水分が融解することにより給気ラインａ８内を流通する低温の空気の流量が増加し、前記差圧センサａ１５が検知する差圧が所定値を下回ると、与圧室ａ７に供給する空気の温度の目標値を前記所定温度に戻す制御を行うようにしている。
【０００６】
ところが、このような構成では、除湿器ａ１０内の氷結水分を融解させる際に与圧室ａ７に供給する空気の温度が高温となるので、一時的な冷房能力の低下がなお生じるという不具合が依然として存在する。
【０００７】
また、除湿器ａ１０内で水分が氷結した際に給気ラインａ８内を流通する低温の空気の流量が減少して冷房能力が低下する不具合を解消する他の方法として、従来の排水用の織物である水分凝縮部材に、電熱線を巻きつける構成が考えられる（例えば、特許文献２を参照）。ところが、このような構成を採用した場合、場所によっては織物の細かい網目が氷結してしまい、低温の空気の流量が減少する不具合を十分解消できないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３２１６９７号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３４１８号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Chris Brady、“Air Conditioning”、[online]、平成11年、Chris Brady、［平成25年4月3日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.b737.org.uk/airconditioning.htm＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は以上の点に着目し、冷房能力の低下を避けつつ除湿器内の氷結水分を融解させることが可能な構成の除湿器、及びこのような除湿器を含む空調システムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決すべく、本発明に係る除湿器は、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る除湿器は、内部でエンジン抽気を断熱膨張させることにより駆動されるタービン及びこのタービンとともに回転しエンジン抽気を圧縮し前記タービンに吐出するコンプレッサを結合したエアサイクルマシンと、前記コンプレッサの出口と前記タービンの入口とを連通するブートストラップ回路と、前記タービンで膨張した空気を与圧室に供給する給気ラインと、前記給気ライン中に設けられる除湿器とを備えた空調システムに用いられる除湿器であって、導電性を有する繊維により形成された織物を利用した水分凝縮部材を内部に備えている。
【００１２】
また、本発明に係る空調システムは、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る空調システムは、内部でエンジン抽気を断熱膨張させることにより駆動されるタービン及びこのタービンとともに回転しエンジン抽気を圧縮し前記タービンに吐出するコンプレッサを結合したエアサイクルマシンと、前記コンプレッサの出口と前記タービンの入口とを連通するブートストラップ回路と、前記タービンで膨張した空気を与圧室に供給する給気ラインと、前記給気ライン中に設けられる除湿器と、前記除湿器の上流側と下流側との差圧を検知する差圧センサとを備えた空調システムであって、前記除湿器が、導電性を有する繊維により形成された織物を利用した水分凝縮部材を内部に備えているとともに、前記差圧センサが検知した差圧が所定値を上回った場合に前記除湿器の水分凝縮部材に通電する制御を行う制御装置と、この制御装置からの信号を受けて接続状態となることにより前記水分凝縮部材に通電することが可能なスイッチを有する電気回路とを備えている。
【００１３】
このようなものであれば、バイパスラインから除湿器内部に導入する抽気の量を増加させずとも、除湿器内部で水分が氷結した際には、水分凝縮部材に通電することにより水分凝縮部材を発熱させ、織物の網目によって水分を集めて水分を排出できるだけでなく、織物の細かい網目において氷結を防ぐことができるので、冷房能力の低下を大幅に抑制することができる。
【００１４】
このような除湿器の水分凝縮部材の構成として好適なものとして、カーボンナノチューブをコーティングした繊維を利用したものが挙げられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、冷房能力の低下を避けつつ、除湿器内の氷結水分を融解させることが可能な構成の除湿器、及びこのような除湿器を含む空調システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る除湿器を含む空調装置を概略的に示す図。
【図２】同実施形態に係る除湿器のコアレッサを構成する部材の斜視図。
【図３】同実施形態に係る除湿器のコアレッサを構成する部材の拡大断面図。
【図４】従来の除湿器を含む空調装置を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態を、図１〜図３を参照しつつ以下に述べる。
【００１８】
本実施形態に係る空調システム１は、図１に示すように、内部でエンジン２から抽気ライン５を介して抽出された抽気を断熱膨張させることにより駆動されるタービン３及びこのタービン３とともに回転し前記抽気を圧縮し前記タービン３に吐出するコンプレッサ４を共通の駆動軸を介して結合したエアサイクルマシンＡＣＭと、前記コンプレッサ４の出口と前記タービン３の入口とを連通し、外気通路１１内を流通するラムエアにより前記コンプレッサ４により圧縮された高温空気を冷却する二次熱交換器１３を中間に備えたブートストラップ回路６と、前記タービン３内で断熱膨張させた後の空気を流通させて与圧室７に導く給気ライン８とを備える。前記抽気ライン５中には、抽気をラムエアにより冷却するための一次熱交換器１２を設けている。
【００１９】
さらに、前記給気ライン８中には、図１に示すように、空気中の水分を除去すべく除湿器１０を備えている。加えて、前記抽気ライン５からは、同図に示すように、前記給気ライン８の前記除湿器１０よりも上流側に連通するバイパス通路９を分岐させて設けている。このバイパス通路９中には、該バイパス通路９中を流通する抽気の量を調節するためのバイパス弁９ａを設けている。そして、この空調システム１は、同図に示すように、前記給気ライン８の前記除湿器１０よりも下流側を流通する空気の温度を検知する温度センサ１４と、前記給気ライン８の前記除湿器１０よりも上流側と下流側との間の差圧を検知する差圧センサ１５とを有する。
【００２０】
しかして本実施形態では、前記除湿器１０は、ケース１０ａと、このケース１０ａの内部に配された織物である水分凝縮部材すなわちコアレッサ１０ｂと、このコアレッサ１０ｂの下流に接続した図示しないコレクションチャンバとを少なくとも備えているものであり、前記タービン３で空気が減圧されることにより霧状になった水分を、前記コアレッサ１０ｂを用いて凝縮させ、遠心力を利用して分離し、前記コレクションチャンバの外壁に設けた水切り孔から排出する構成のものである。前記コアレッサ１０ｂは、図２に示すように、導電性を有する繊維により形成された織物であり、可撓性を有する紐状部材１０ｃを布状に形成したものである。この紐状部材１０ｃは、図３に示すように、繊維により構成されたコア１０ｄに、導電性物質であるカーボンナノチューブにより構成されたコーティング１０ｅを施したものである。
【００２１】
さらに本実施形態では、この除湿器のコアレッサ１０ｂに電流を供給して加熱するための電気回路１６を備えている。この電気回路１６は、図１に示すように、電源１６ａの正負両極をそれぞれ前記コアレッサ１０ｂに接続してなる。また、この電気回路１６中には、接続状態及び切断状態を選択的にとることができるスイッチ１６ｂが設けられている。
【００２２】
加えて本実施形態では、前記差圧センサ１５からの信号ａが示す差圧が所定値を上回った場合に、前記スイッチを接続状態又は切断状体にするための信号ｐを出力する制御装置１７が設けられている。この制御装置１７は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力インタフェースを備えたマイクロコンピュータシステムを利用して形成したものであり、入出力インタフェースに、前記温度センサ１４、前記差圧センサ１５及び前記スイッチ１６ｂが接続されている。
【００２３】
前記制御装置１７は、以下に述べるような制御を行う。すなわち、前記差圧センサ１５からの信号ａが示す差圧が所定値を上回った場合には前記スイッチ１６ｂを接続状態とすべく信号ｐを出力する。一方、前記差圧が所定値を下回った場合には前記スイッチ１６ｂを切断状態とすべく信号ｐを出力する。
【００２４】
このような制御によれば、除湿器１０内部での水分の氷結に伴い差圧が所定値を上回った際には、前記スイッチ１６ｂが接続状態となりコアレッサ１０ｂへの通電が行われることにより、コアレッサ１０ｂが発熱し、除湿器１０内部に付着した氷結水分を融解させることができる。一方、氷結水分が融解した際には、前記給気ライン８の前記除湿器１０よりも上流側と下流側との間の差圧は低下するので、この差圧が所定値を下回った時点で前記スイッチ１６ｂが切断状態となり、コアレッサ１０ｂに通電して加熱させる制御が終了する。
【００２５】
また、前記制御装置１７は、除湿器１０に導入する空気を所定温度、例えば２°Ｃに保つべく、バイパス弁９ａの開度を調節する制御、すなわち、温度センサ１４から出力される信号ｂが示す温度が所定温度より高い場合にはバイパス通路９からの抽気の量を減少させ、逆の場合にはバイパス通路９からの抽気の量を増加させるべく、バイパス弁９ａに開度を変更するための信号ｑを出力する制御も行っている。この制御の手法は従来知られているものと同様であるので詳細な説明は省略するが、本実施形態では前記所定温度は前記差圧に関わらず常に一定である。
【００２６】
すなわち本実施形態によれば、コアレッサ１０ｂの織物の網目によって水分を集めて水分を排出できるだけでなく、バイパス通路９から除湿器１０内部に導入する抽気の量を増加させずとも、除湿器１０内部での水分の氷結に伴い差圧が所定値を上回ったことが検知された際に、コアレッサ１０ｂに通電することによりコアレッサ１０ｂを発熱させて氷結水分を融解させることにより、織物の細かい網目において氷結を防ぐことができる。従って、除湿器１０内部での水分の氷結に伴う冷房能力の低下を大幅に抑制することができる。
【００２７】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。
【００２８】
例えば、上述した実施形態では、水分凝縮部材であるコアレッサを構成する繊維に導電性物質であるカーボンナノチューブをコーティングしているが、カーボンナノチューブ以外の導電性物質を利用してコーティングしたものであっても、通電することにより発熱するものであれば上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。また、繊維状の導電性物質を混入した繊維により形成された織物により水分凝縮部材を形成したものであっても、通電することにより発熱するものであれば上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【００３０】
１…空調システム
ＡＣＭ…エアサイクルマシン
４…コンプレッサ
５…タービン
６…ブートストラップ回路
８…給気ライン
１０…除湿器
１０ｂ…コアレッサ
１０ｃ…繊維
１０ｄ…カーボンナノチューブ（導電性物質）
１５…差圧センサ
１６…電気回路
１６ｂ…スイッチ
１７…制御装置
【図１】
2014210239.tif 000003
【図２】
2014210239.tif 000004
【図３】
2014210239.tif 000005
【図４】
2014210239.tif 000006