(57)【要約】  本発明は、空気入口（５）と、主要換気装置（１０）と、好ましくは１つまたは複数の可撓性ダクトを通じて閉鎖空間（例えば地上に止まっている航空機）に接続できる空気出口（６）とを有する空気回路と；冷媒を蒸発させて空気を冷却するため空気回路の中に配置された熱交換器−蒸発器（１２）と、圧縮機（１７）と、冷媒を凝縮させた後に熱交換器−蒸発器（１２）に戻すための凝縮器（１８）とを有する冷媒回路を備える空調ユニット（１）に関する。熱交換器−蒸発器（１２）は複数の並列回路（１９）を備えていて、そのそれぞれの並列回路は膨張弁（２０）を１つ持つ。空気回路は、冷媒の流量を調節して熱交換器−蒸発器（１２）の下流の空気の温度を設定範囲内に維持するため、その熱交換器−蒸発器（１２）の下流にあって膨張弁（２０）の制御手段に接続された温度センサーＳＴ３と、空気出口（６）において最大超過圧力を超えないようにするため、その空気出口（６）に、主要換気装置（１０）の回転速度および／またはパワーを調節する手段に接続された圧力センサーＳＰ１も備えている。冷媒回路は、圧縮機（１７）への吸込み圧力を設定範囲内に維持するため、その圧縮機（１７）によって吸い込まれる冷媒の流量を調節する手段に接続された、その圧縮機（１７）への吸込み圧力のセンサーＳＰ３も備えている。本発明は、空調方法にも関する。
2009537779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調ユニット（１）であって、
空気入口（５）と、主要換気装置（１０）と、好ましくは１つまたは複数の可撓性ダクトを通じて閉鎖空間、例えば地上に止まっている航空機、に接続できる空気出口（６）とを有する空気回路と、
冷媒を蒸発させて空気を冷却するため前記空気回路の中に配置された熱交換器−蒸発器（１２）と、圧縮機（１７）と、前記冷媒を凝縮させた後に前記熱交換器−蒸発器（１２）に戻すための凝縮器（１８）とを有する冷媒回路と、を備える、
ものにおいて、
前記熱交換器−蒸発器（１２）が複数の並列回路（１９）を備えていて、そのそれぞれの並列回路は膨張弁（２０）を１つ有しており、
前記空気回路が、
前記熱交換器−蒸発器（１２）の下流の空気の温度を設定範囲内に維持するべく、その熱交換器−蒸発器（１２）の下流にあって、冷媒の流量を調節するための前記膨張弁（２０）の制御手段に接続された、温度センサー（ＳＴ３）と、
前記空気出口（６）において最大超過圧力を超えないようにするべく、その空気出口（６）にあって、主要換気装置（１０）の回転速度および／またはパワーを調節する手段に接続された、圧力センサー（ＳＰ１）と、をさらに備えており、
前記冷媒回路が、
前記圧縮機（１７）への吸込み圧力を設定範囲内に維持するべく、その圧縮機（１７）によって吸い込まれる冷媒の流量を調節する手段に接続された、その圧縮機（１７）への吸込み圧力のセンサー（ＳＰ３）、をさらに備えている、
ことを特徴とする空調ユニット（１）。
【請求項２】
前記空気回路が、
前記空気出口（６）の温度を設定範囲内に維持するべく、その空気出口（６）において前記主要換気装置（１０）の回転速度および／またはパワーを調節して空気の流量を制御する手段に接続された、温度センサー（ＳＴ１）、も備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載の空調ユニット（１）。
【請求項３】
前記凝縮器（１８）を空気で冷却することができる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の空調ユニット（１）。
【請求項４】
前記凝縮器（１８）が、
その凝縮器（１８）内の冷媒の圧力を設定範囲内に維持するべく、
冷却用換気装置（２１）と、
その冷却用換気装置（２１）の回転速度および／またはパワーを調節するための前記凝縮器の冷却を制御する手段に接続された、冷媒の圧力センサー（ＳＰ４）と、を備える、
ことを特徴とする請求項３に記載の空調ユニット（１）。
【請求項５】
前記熱交換器−蒸発器（１２）が、
その熱交換器−蒸発器（１２）の中で略すべての冷媒の流れを確実に蒸発させるべく、
前記並列回路（１９）のそれぞれの出口において、冷媒の流量を調節するための前記膨張弁（２０）の制御手段に接続された、冷媒の温度センサー（ＳＴ２）も備える、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空調ユニット（１）。
【請求項６】
前記熱交換器−蒸発器（１２）が、
前記並列回路（１９）の出口に、前記膨張弁（２０）の制御手段に接続された冷媒の圧力センサー（ＳＰ２）も備えていて、
前記冷媒の温度センサー（ＳＴ２）によって検知された温度をその並列回路（１９）の出口で補正する、
ことを特徴とする請求項５に記載の空調ユニット（１）。
【請求項７】
前記熱交換器−蒸発器（１２）が、
その熱交換器−蒸発器（１２）の表面に霜が形成されるのを避けるべく、
冷媒の流量を調節するための前記膨張弁（２０）の制御手段に接続された、前記熱交換器−蒸発器（１２）の表面の温度センサー（ＳＴ４）をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の空調ユニット（１）。
【請求項８】
前記冷媒回路が、前記凝縮器（１８）の下流にエコノマイザ回路（２４）をさらに備えていて、
そのエコノマイザ回路（２４）は、
主要な分岐路（２５）と、膨張弁（２７）を有する二次的な分岐路（２６）と、その主要な分岐路（２５）とその二次的な分岐路（２６）の間でその膨張弁（２７）よりも下流にある熱交換器（２８）と、を備えていて、
動作中には、冷媒の二次的な流れが前記二次的な分岐路（２６）にそれて前記膨張弁（２７）の中で膨張し、前記主要な分岐路（２５）を通る冷媒の主要な流れを前記熱交換器（２８）を通じて冷却することで、前記熱交換器−蒸発器（１２）の上流で前記冷媒の中に気泡が出現するのを回避する、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の空調ユニット（１）。
【請求項９】
電気を供給するための発電機（９）に接続された熱機関（８）、好ましくはディーゼル・エンジンをさらに備える、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の空調ユニット（１）。
【請求項１０】
前記熱機関（８）が、冷却回路を備え、
該冷却回路が、
その熱機関（８）の冷却用流体を冷却するための、好ましくは換気装置（３１）を有するラジエータ（２９）と、
前記熱機関（８）の冷却用流体を冷却しながら空気を加熱するため、前記空気回路の中で好ましくは前記熱交換器−蒸発器（１２）の下流に配置された補助熱交換器（１４）と、
前記熱機関（８）の冷却用流体を前記ラジエータ（２９）または前記補助熱交換器（１４）に向かわせることのできる三方向弁と、
を具備する
ことを特徴とする請求項９に記載の空調ユニット（１）。
【請求項１１】
前記空気回路が、好ましくは前記熱交換器−蒸発器（１２）の下流に、
好ましくは複数層のケーブルにされた一群の電気抵抗器を有する電気式加熱手段（１３）と、
その電気式加熱手段（１３）の下流の空気の温度を設定範囲内に維持するべく、その電気式加熱手段（１３）の下流にあって、前記一群の電気抵抗器を制御して加熱電力を調節する手段に接続された、温度センサー（ＳＴ１）と、
をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の空調ユニット（１）。
【請求項１２】
前記冷媒がフッ素置換炭化水素であり、好ましくはＲ１３４ａである、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の空調ユニット（１）。
【請求項１３】
前記主要換気装置（１０）が遠心換気装置である、ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の空調ユニット（１）。
【請求項１４】
前記圧縮機（１７）がスクリュー圧縮機である、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の空調ユニット（１）。
【請求項１５】
移動式または独立式のユニットの形態であり、空調された空気を、例えば地上に止まっている航空機などの移動式プラットフォーム、に供給する、ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の空調ユニット（１）。
【請求項１６】
空調方法であって、
周囲の空気を主要換気装置（１０）によって送り出して空気回路に入れるステップと、
その周囲の空気を熱交換器−蒸発器（１２）を通過させ、その熱交換器−蒸発器（１２）の中を循環する冷媒の流れを蒸発させることによって冷却するステップと、
冷却されたその空気を、空気出口（６）から、好ましくは１つまたは複数の可撓性ダクトを通じ、例えば地上に止まっている航空機などの閉鎖空間に向けて送り出すステップと、
前記冷媒を、前記熱交換器−蒸発器（１２）の下流にある圧縮機（１７）の中で圧縮するステップと、
前記冷媒を、前記圧縮機（１７）の下流にある凝縮器（１８）の中で凝縮させるステップと、
を含むものにおいて、
前記熱交換器−蒸発器（１２）が、複数の並列回路（１９）を備えていて、そのそれぞれの並列回路が少なくとも１つの膨張弁（２０）を有し、
そのそれぞれの膨張弁（２０）を通過する冷媒の流れを調節し、前記熱交換器−蒸発器（１２）の下流の空気の温度を設定範囲内に維持し、
前記圧縮機（１７）に吸い込まれる冷媒の流れを調節して、その圧縮機（１７）の吸込み圧力を設定範囲内に維持し、
前記主要換気装置（１０）の回転速度および／またはパワーを調節して、前記空気出口（６）の最大超過圧力を超えないようにする、
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記主要換気装置（１０）の回転速度および／またはパワーを調節して空気の流量を調節し、前記空気出口（６）における温度を設定範囲内に維持する、ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
回転速度および／またはパワーを調節できる冷却用換気装置（２１）を用いて前記凝縮器（１８）を空気で冷却し、その凝縮器（１８）内の冷媒の圧力を設定範囲内に維持する、ことを特徴とする請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記熱交換器−蒸発器（１２）の各膨張弁（２０）を通過する冷媒の流量も調節し、その熱交換器−蒸発器（１２）の中で、冷媒の流れを確実にほぼすべて蒸発させる、
ことを特徴とする請求項１６から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記熱交換器−蒸発器（１２）の各膨張弁（２０）を通過する冷媒の流量も調節し、その熱交換器−蒸発器（１２）の表面の温度を最低閾値よりも大きな値に維持してその熱交換器−蒸発器（１２）の表面に霜が形成されることを回避する、
ことを特徴とする請求項１６から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記冷媒を前記凝縮器の下流で少なくとも主要な流れと二次的な流れに分割するステップと、
前記二次的な流れをエコノマイザ回路（２４）の膨張弁（２７）の中で膨張させるステップと、
前記主要な流れと前記二次的な流れを前記エコノマイザ回路（２４）の熱交換器（２８）の中で交差させ、その二次的な流れを用いてその主要な流れを冷却するステップと、
前記二次的な流れを前記凝縮器（１８）に戻すステップと、
冷却された前記主要な流れを前記熱交換器−蒸発器（１２）に戻すステップと、
をさらに含んでいて、
前記二次的な流れを調節することで冷却された前記主要な流れの温度を調節して、前記熱交換器−蒸発器（１２）の上流で前記冷媒の中に気泡が形成されることを回避する、
ことを特徴とする請求項１６から２０のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉鎖空間、例えば地上に止まっている航空機のための空調ユニットと空調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人と動物を快適にすること、および／または装置を動作させること、および／または商品を保管することを目的として十分な条件を維持するため、閉鎖空間に向けて空調された空気を届ける必要がしばしばある。空調された空気とは、少なくとも温度が周囲の空気の温度とはほぼ独立にある範囲内に維持されている空気を意味する。特に地上に止まっている航空機の中では、搭載されている空調システムが機能していないと、機内の温度が急速に上昇して乗客と乗務員にとって耐え難くなる可能性、および／または装置（例えば電子機器）を傷める可能性がある。この事態を避けることを目的として、通常は空調ユニットの少なくとも１つの空気出口と航空機をつなぐ可撓性ダクトを通じて航空機の内部に空調された空気を届ける移動式および／または独立式の空調ユニットを使用し、客室および／または貨物室および／または電子機器室の中の温度を維持することが当業者によく知られている。このような空調ユニットは、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５に記載されている。
【０００３】
特に、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されている空調ユニットは、
空気入口と、主要換気装置と、閉鎖空間（例えば地上に止まっている航空機）に好ましくは１つまたは複数の可撓性ダクトを通じて接続できる空気出口とを備える空気回路と、
この空気回路の中に配置されていて、冷媒を蒸発させて空気を冷却する熱交換器−蒸発器と、圧縮機と、冷媒を凝縮させた後に熱交換器−蒸発器に戻す凝縮器とを備える冷却回路
を備えている。
【０００４】
これらの空調ユニットでは、空調は、以下のステップ、すなわち
主要換気装置によって送り出された周囲の空気を空気回路に取り込むステップと、
その周囲の空気を熱交換器−蒸発器を通過させ、その熱交換器−蒸発器の中を循環している冷媒流を蒸発させることによってその空気を冷却するステップと、
冷却された空気を空気出口から好ましくは１つまたは複数の可撓性ダクトを通じてほぼ閉鎖された空間（例えば地上に止まっている航空機）に向けて送り出すステップと、
熱交換器−蒸発器の下流にある圧縮機の中で冷媒を圧縮するステップと、
圧縮機の下流にある凝縮器の中で冷媒を凝縮させるステップを含む方法で実現することができる。
【０００５】
しかしこれら空調ユニットはどれも、冷却能力を非常に限られた範囲にしか合わせることができないという欠点を有する。特許文献２の冒頭に記載されているように、空気の温度は、単に最大冷却能力の位置と冷却能力がゼロの位置のどちらかに調節されるだけのことがしばしばある。この特許文献２と特許文献３では圧縮機の能力を変化させて冷却能力を調節することが提案されているが、この調節の効果は、熱交換器−蒸発器の固定パラメータによって制限される。そのことが理由で既存の空調ユニットと空調方法は、環境パラメータ（例えば周囲の空気の温度や湿度）の変動に対する適応力が限られている。さらに、この適応力は、パラメータの最適な動作範囲外では効率が低いことと、冷却能力を調節するには手動で複雑な調整を行なう必要があることのために損なわれる。
【０００６】
従来の空調ユニットの別の大きな欠点は、空調された空気を向ける対象である閉鎖空間のパラメータに対する適応力がないことである。それぞれの閉鎖空間は、固有の流量／圧力曲線を持つことを特徴とする。この特徴は、固定されている場合もあれば、時間とともに変化する場合もある。ある閉鎖空間の流量／圧力曲線は、例えばその閉鎖空間のサイズ、その閉鎖空間に固有の他の特徴、接続される環境の状況、時間変化するいくつかの変数（例えば閉鎖空間（例えば地上に止まっている航空機）に空気を送るダクトの開口度またはそのダクトに対する変更）によって変化する可能性がある。しかし現在の空調ユニットは、流量／圧力曲線のこのような変化に合わせる手段を持たない。
【０００７】
この適応性の欠如は、地上に止まっている航空機の空調ユニットにとっては特に問題である。航空機の容積はきわめて広い範囲にわたっているため、流量／圧力曲線は非常に多様である。したがってそれぞれの航空機は、流量と圧力に関して固有の一群の特徴を有する。サイズが小さな航空機（例えば社有機）用の空調ユニットは、サイズが大きな航空機（例えばジャンボ機）には空調された十分な流量の空気を供給することはできないであろう。逆に、ジャンボ機のための空調ユニットは大きな換気能力を有するため、社有機に接続されたとすると、小さな胴体の吐出量では社有機の中と接続用可撓性ダクトの中が過剰な圧力になって社有機がダメージを受ける可能性がある。
【０００８】
さらに、同じ航空機の中でも、この流量／圧力特性曲線は、空調ユニットが機能している間に、例えば接続用可撓性ダクトを空調ユニットと航空機の間で移動させたり、航空機の空気分配内部ネットワーク上の弁を開閉したりすることで変化する可能性がある。
【０００９】
冷却能力は空調される空気の流量に合致せねばならないため、空調ユニットの冷却能力の調節幅が小さいと、異なる流量／圧力曲線を持つ閉鎖空間に対する適合性も影響を受ける。
【特許文献１】アメリカ合衆国特許第５，０３１，６９０号、
【特許文献２】アメリカ合衆国特許第５，０９９，６５２号、
【特許文献３】ドイツ国特許出願第３３  １４  ７６３  Ａ１号、
【特許文献４】日本国特開平１０−１２２６０７、
【特許文献５】アメリカ合衆国特許出願公開２００４／００４５３０８  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
その結果、従来の空調ユニットだと、それぞれの空港が、それぞれのサイズの航空機、それどころかそれぞれのタイプの航空機に合った空調ユニットを一通り揃えておく必要がある。各空調ユニットのコストを考えると、これは非常に大きな固定資本となる可能性があるため、空港の収益性に大きな影響がある。
【００１１】
したがって本発明の１つの目的は、冷却効率を犠牲にすることなく、環境パラメータだけでなく、冷却すべき閉鎖空間のさまざまな流量／圧力曲線に対する広い適合性を有する空調ユニットと空調方法を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を実現するため、本発明の空調ユニットでは、
熱交換器−蒸発器が複数の並列回路を備えていて、そのそれぞれの並列回路は膨張弁を１つ持ち、
空気回路が、
熱交換器−蒸発器の下流の空気の温度を設定範囲内に維持するべく、その熱交換器−蒸発器の下流にあって冷媒の流量を調節する膨張弁の制御手段に接続された温度センサーと、
空気出口において最大超過圧力を超えないようにするべく、その空気出口にあって、主要換気装置の回転速度および／またはパワーを調節する手段に接続された圧力センサーと、を備えていて、
冷媒回路が、
圧縮機への吸込み圧力を設定範囲内に維持するべく、その圧縮機によって吸い込まれる冷媒の流量を調節する手段に接続された、その圧縮機への吸込み圧力のセンサーを備えている。
【００１３】
このようにすると、冷却能力は、熱交換器−蒸発器の下流の空気の温度に応じ、熱交換器−蒸発器内の冷媒の流量を通じて調節することができる。制御手段は、必要な冷却能力を実現するのに熱交換器−蒸発器の必要な回路の膨張弁しか開けないことができるため、開いた各回路内の冷媒の流量は最適な点の近くに留まることができる。このような条件下では、圧縮機の流量を調節して圧縮機の吸込み圧力を最適な動作範囲に維持することで、熱交換器−蒸発器の膨張弁が閉じられているときに圧縮機によって提供される冷却能力を小さくすることができる。小さな流量で動作する圧縮機を用いると、エネルギー消費を少なくすることができる。圧縮機に吸い込まれる冷媒の流量をこのように調節することは、いくつかの方法によって可能である。例えば回転式圧縮機（例えばスクリュー圧縮機）の場合には、流量は圧縮機の回転速度を通じて調節することができる。スクリュー圧縮機では、スクリューの有効長を変化させる能力を持つ滑り弁を操作することによって流量を調節することもできる。流量を調節する別の方法は、圧縮機が並列な複数の圧縮ユニットを備える場合には、動作する圧縮ユニットの数を調節することである。同様に、複数のシリンダを備えていて、各シリンダが少なくとも１つの吸込み弁と少なくとも１つの吐出弁を有するピストン圧縮機の場合には、その吸込み弁と吐出弁に作用することによって圧縮機の流量を調節することができる。最後に、一般に圧縮機の外にある弁によって圧縮機の流量を調節することもできる。
【００１４】
さらに、主要換気装置の回転速度および／またはパワーは、それぞれの閉鎖空間で空調された空気の最大流量が生じるように調節することができよう。熱交換器−蒸発器の下流にある空気の温度は、冷却能力と冷却すべき空気の流量とに依存するため、この調節を上に説明した個々の膨張弁の調節および圧縮機が吸い込む冷媒の流量の調節と組み合わせると、それぞれの空間に合わせて空気の流量だけでなく冷却能力も自動的に調節されるという興味深い効果が生じる。したがって、例えばサイズの異なるさまざまな航空機に関して同じ空調ユニットを用いることが可能になる。しかもそれぞれの装置で複雑な手作業による調整を行なう必要がなく、あらゆる状況で優れた効率が維持される。
【００１５】
空気回路は、空気出口の温度を設定範囲内に維持するため、その空気出口に、主要換気装置の回転速度および／またはパワーを調節して空気の流量を制御する手段に接続された温度センサーも備えていることが望ましい。このようになっていると、空調された空気の温度をその流量を通じて調節することができる。
【００１６】
凝縮器は、空気によって冷却される凝縮器であることが望ましい。この選択は特に簡単であり、移動式ユニットおよび／または独立式ユニットに適合させることが難しいであろう手段（例えば水のタンク）が避けられる。
【００１７】
さらに、空気によって冷却されるこの凝縮器は、その凝縮器内の冷媒の圧力を設定範囲内に維持するため、冷却用換気装置と、その冷却用換気装置の回転速度および／またはパワーを調節して凝縮器の冷却を制御する手段に接続された冷媒の圧力センサーとを備えていることが望ましい。このようになっていると、冷却用換気装置の回転速度および／またはパワーを調節して特に凝縮器を通過する冷媒の流量の変化にその冷却用換気装置を適合させ、凝縮の圧力を維持することができる。
【００１８】
熱交換器−蒸発器は、その熱交換器−蒸発器の中でほぼすべての冷媒の流れを確実に蒸発させるため、並列回路のそれぞれの出口に、膨張弁を制御して冷媒の流れを調節する手段に接続された冷媒の温度センサーも備えることが望ましい。このようになっていると熱交換器−蒸発器の各回路内の冷媒の流量を最適化できるため、交換された熱によって蒸発させることのできる冷媒だけが各回路内を循環する。
【００１９】
さらに、熱交換器−蒸発器は、並列回路の出口に、膨張弁の制御手段に接続された冷媒の圧力センサーも備えていて、冷媒の温度センサーによって検知された温度をその並列回路の出口で補正することが望ましい。
【００２０】
高湿度の条件では、冷却能力が大きすぎると熱交換器−蒸発器の表面に霜が形成されて熱交換器−蒸発器を通過する空気の流れが乱されるため、それどころかその流れがブロックされることさえあるため、空調ユニットが故障する可能性がある。これを避けるには、熱交換器−蒸発器が、その熱交換器−蒸発器の表面に霜が形成されるのを避けるため、冷媒の流量を調節する膨張弁の制御手段に接続された、熱交換器−蒸発器の表面の温度センサーをさらに備えることが望ましい。膨張弁の制御手段に接続されたこのセンサーを用いると、冷却能力を調節し、霜の形成のおそれがある閾値よりも高温に維持することができる。
【００２１】
凝縮器と熱交換器−蒸発器の間で熱源を用いて冷媒の流れを加熱することができる。凝縮器内の冷却が最適に調節されている場合には、冷媒の温度は、凝縮温度よりもわずかに低いはずである。したがって加熱によって、または圧力のわずかな低下によって冷媒の中に気泡が発生する可能性があるため、空調ユニットの最適な動作が損なわれる可能性がある。このような理由で、冷媒回路は、凝縮器の下流にエコノマイザ回路をさらに備えていることが望ましい。そのエコノマイザ回路は、主要な分岐路と、膨張弁を有する二次的な分岐路と、その主要な分岐路とその二次的な分岐路の間でその膨張弁よりも下流にある熱交換器とを備えていて、動作中には、冷媒の二次的な流れが二次的な分岐路にそれて膨張弁の中で膨張し、主要な分岐路を通る冷媒の主要な流れを熱交換器を通じて冷却することで、熱交換器−蒸発器の上流で冷媒の中に気泡が出現するのを回避する。冷媒の二次的な流れが蒸発する熱を利用すると、熱交換器−蒸発器に供給される主要な流れを過冷却にして熱交換器−蒸発器の下流で気泡が形成されるのを阻止することができる。
【００２２】
空調ユニットに独立に電気が供給されるようにするため、空調ユニットは、発電機に接続された熱機関（ディーゼル・エンジンが好ましい）をさらに備えることが望ましい。
【００２３】
さらに、熱機関は、
その熱機関の冷却用流体を冷却するための、好ましくは換気装置を有するラジエータと、
熱機関の冷却用流体を冷却しながら空気を加熱するため、空気回路の中で好ましくは熱交換器−蒸発器の下流に配置された補助熱交換器と、
熱機関の冷却用流体を前記ラジエータまたは補助熱交換器に向かわせることのできる三方向弁と
を有する冷却回路を備えることが望ましい。
【００２４】
これらの特徴により、熱機関が作動することで発生する熱を排出できるだけでなく、空調ユニットが暖房モードで動作しているときには、その熱を利用して空調された空気の流れを加熱することもできる。
【００２５】
空気回路は、好ましくは熱交換器−蒸発器の下流に、好ましくは複数層のケーブルにされた一群の電気抵抗器を有する電気式加熱手段と、その電気式加熱手段の下流の空気の温度を設定範囲内に維持するため、その電気式加熱手段の下流にあって一群の電気抵抗器を制御して加熱電力を調節する手段に接続された温度センサーとをさらに備えることが望ましい。このようになっていると、空調ユニットを暖房モードで動作させるとともに、加熱能力を細かく調節することができる。
【００２６】
冷媒はフッ素置換炭化水素であることが望ましく、Ｒ１３４ａであることがより好ましい。このような冷媒により、優れたエネルギー効率が可能で安全保証がうまくなされるとともに、環境に対する負荷を低下させることができる。
【００２７】
主要換気装置を遠心換気装置にできることが望ましい。このような換気装置は、比較的小さなサイズで大きな流量を供給することが可能である。
【００２８】
圧縮機はスクリュー圧縮機であることが望ましい。
【００２９】
空調ユニットは移動式または独立式のユニットの形態であり、空調された空気を例えば地上に止まっている航空機などの移動式プラットフォームに供給することが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明に関する詳細を添付の図面を参照して以下に説明するが、それは単なる例であって本発明がそれだけに限定されることはない。
【００３１】
図１と図２に示した飛行機用の空調ユニット１は、車輪３の上に取り付けられたシャーシ２（このシャーシは固定されていてもよい）と、フィルタ５′付きの空気入口５を有する車体４と、２つの送出口７および弁システム７ａ、７ｂ、７ｃを有する空気出口６とを備えている。送出口には空調された空気を飛行機に向けて導くための可撓性ダクトを接続することができ、弁システムは、その送出口７のそれぞれを開閉させることができ、場合によっては空気を大気中に逃がすこともできる。
【００３２】
空調ユニット１は、この空調ユニット１のさまざまな要素に電気を確実に供給するために発電機に接続されたディーゼル・エンジン８と、飛行機に向けて確実に空気を送るための変速式遠心換気装置１０と、空気を冷却するための熱交換器−蒸発器１２を備える冷却回路１１（図４に図示）と、複数の電気抵抗器を有する電気式加熱手段１３と、ディーゼル・エンジン８の冷却回路に接続された補助熱交換器１４も車体４の内部に備えている。
【００３３】
動作中は、飛行機に向かう空気は、車体４の内部に位置していて自由に空気を吸い込む遠心換気装置１０によって空気入口５とフィルタ５′を通じて吸い込まれる。したがって車体４を形成するパネルの全体が、負圧で空気を吸い込むダクトを形成する。
【００３４】
空気は、換気装置１０を通過した後、圧力に逆らって空気処理ケーシング１５に向かう。空気処理ケーシング１５には、熱交換器−蒸発器１２と、電気式加熱手段１３と、補助熱交換器１４が存在している。
【００３５】
吸い込んだ空気の水分が熱交換器−蒸発器１２で凝縮したときにその水分を回収するため、空調ユニット１は、熱交換器−蒸発器１２の直下に位置していて凝縮した水を回収する受け皿１６も備えている。
【００３６】
その後、冷却された空気または加熱された空気は、２つの送出口７を通じて可撓性ダクトと飛行機へと送られる。
【００３７】
圧力センサーＳＰ１が、動作中の換気装置１０の吐出圧力を常時制御している。このセンサーは、周波数変更装置によって換気装置１０の回転速度を変化させることで、許された最大圧力を超えることなくこの換気装置から最大流量が供給されるようにする。そのため圧力は、可撓性ダクトと、飛行機の内装と、空調ユニット１の力学的耐久限界の範囲に収まる。そのことが図３のグラフに示されている。このグラフでは、縦軸は周囲の空気圧と比べた空気出口６における超過圧力Ｐに対応し（許される最大超過圧力はＰｍａｘ）、水平軸は流量Ｄに対応する。曲線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は、特徴が異なる閉鎖空間の流量／圧力曲線である。曲線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は、同じ１つの主要換気装置１０の回転速度が異なるときの流量／圧力曲線である。主要換気装置１０が閉鎖空間の特徴とは独立に一定回転速度で動作している場合には、空調された空気の流量は、曲線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４のいずれかに従うことになろう。例えば曲線Ｖ２では、空調ユニット１は、Ｄｍｉｎ，Ｖ２よりも小さな流量の空調された空気を供給することはできないであろう。この値よりも下では超過圧力が許される超過圧力の最大値Ｐｍａｘを超え、損傷が起こる可能性があるからである。逆に、流量は、閉鎖空間からの吐出超過圧力が非常に大きく低下しないと大きくなることができないであろう。したがって曲線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３によって表わされる閉鎖空間に供給できる空調された空気の流量は、これらの曲線がＶ２とそれぞれ交わる交点Ａ１、Ａ２、Ａ３によって決定されることになろう。許される超過圧力の最大値Ｐｍａｘを考慮して主要換気装置１０の回転速度を調節すると、流量は、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３がＰｍａｘと交わる交点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３によって決まる。グラフからわかるように、そこから得られる流量ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３は、回転速度が固定された換気装置の流量ＤＡ１、ＤＡ２、ＤＡ３よりもかなり大きい。
【００３８】
接続前または動作中に空気吐出ネットワークを少しでも変更すると、空気の圧力が許容可能な範囲に留まるようにするため、換気装置１０の回転速度の変化に直接反映される。あるいは換気装置１０の回転速度ではなくパワーを調節することもできよう。
【００３９】
飛行機に向かう空気出口を制御する温度センサーＳＴ１も換気装置１０の回転速度および／またはパワーに影響を与え、冷房モードで飛行機内に熱すぎる空気が送られること、または暖房モードで飛行機内に冷たすぎる空気が送られることを避ける。回転速度および／またはパワーを小さくすると、設定値を守るために空調ユニットがそれぞれ冷房モードまたは暖房モードで供給せねばならない冷房負荷または暖房負荷を小さくすることができる。その結果、空気の送出温度の値によってもたらされる快適さ、または送出温度が低すぎることによる不快さに関する問題なしに設計条件外で空調ユニット１を用いることができる。
【００４０】
空調ユニット１の冷房モードは、圧縮サイクルと冷媒の直接的な膨張に基づく冷却回路１１によって保証される。この冷却回路１１を図４に示してある。
【００４１】
使用される冷媒は、環境の制約を守りつつ優れた性能係数を得るため、そして冷媒を容易に準備できるようにするため、ＨＦＣ（フルオロ置換炭化水素）である。ＨＦＣはＲ１３４ａであることが好ましい。
【００４２】
冷房モードでは、熱交換器−蒸発器１２の中で冷媒が蒸発することにより、処理された空気から熱が奪われる。この熱は、圧縮機１７の中で圧縮によって発生する熱と合わせ、空気凝縮器１８の中で冷媒が凝縮する際に周囲に捨てられる。
【００４３】
熱交換器−蒸発器１２は複数の並列回路１９を備えている。それぞれの並列回路１９は、入口に、調節装置によって電気的に制御される膨張弁２０を備えている。このようにすると、動作中に、必要な冷房負荷に応じて冷媒が１つまたは複数の膨張弁２０の助けを借りて膨張する。したがって膨張弁２０は、冷媒の流量を必要な冷房負荷に厳密に合わせることができるという特徴を有する。
【００４４】
膨張弁２０の調節装置は、以下の複数の物理量を制御する。
それぞれの並列回路１９の出口において温度センサーＳＴ２によって検出される冷媒の過熱温度（熱交換器−蒸発器１２の中に存在するすべての冷媒が蒸発した状態で圧縮機１７の中に吸い込まれることを保証するため）、
熱交換器−蒸発器１２の下流で温度センサーＳＴ３によって検出される空気の温度（空気の温度が固定された設定範囲に留まるように制御するため）、
温度センサーＳＴ４によって検出される熱交換器−蒸発器１２の表面の温度（熱交換器−蒸発器１２の表面に形成される可能性のある霜に関する情報を与える）、
圧力センサーＳＰ２によって検出される熱交換器−蒸発器１２内の蒸気圧（この蒸気圧により、過熱温度を補正して過熱温度の正確な値が得ることができる）。
【００４５】
気化した冷媒は、熱交換器−蒸発器１２を出ると圧縮機１７によって低圧で吸い込まれ、圧縮されて高圧になる。
【００４６】
図示した実施態様では、圧縮機１７は、連続容量が２５〜１００％のスクリュー圧縮機のタイプである。しかし別の実施態様では、圧縮機１７は別のタイプの圧縮機、例えばピストン圧縮機にすることができよう。
【００４７】
圧縮機１７の駆動は、圧縮機１７（アクセス可能な気密ケーシングの中にあることが好ましい）と一体化した電動モータによって保証される。このモータは、吸い込まれた冷媒で冷却することができる。
【００４８】
圧力センサーＳＰ３が、圧縮機１７の上流の吸込み圧力を測定する。圧力センサーＳＰ３は、吸い込まれる流れが膨張弁２０によって熱交換器−蒸発器１２の中に注入される流れに適合するよう、調節装置を通じて圧縮機の回転速度を調節する。別の実施態様では、圧縮機１７によって吸い込まれる流れは、他の手段で調節することができよう。その手段とは、例えば、スクリュー圧縮機１７の中のスクリューの有効長を変化させる能力を持つ滑り弁、複数の並列な圧縮機ユニットを備える圧縮機１７の中で機能している圧縮機ユニットの数の調節、一般に外部にあるバイパス弁、複数のシリンダを有するピストン圧縮機の中にあるバイパス弁、シリンダの吸込み弁および／または吐出弁の制御によって可能な機能するシリンダの数の調節である。
【００４９】
圧縮機１７を出た冷媒は凝縮器１８に向かう。
【００５０】
凝縮器１８は空気タイプである。凝縮器１８は車体４の外に配置され、冷却用換気装置２１から送り出されて凝縮器１８を通過する周囲の空気によって冷やされる。凝縮器１８を冷却する空気は、空調された空気の回路が汚染されるのを避けるため、少なくともこの回路とはほぼ独立の回路の中を循環する。
【００５１】
凝縮器１８が冷媒の流れに合った調節を行なえるようにするため、冷却用換気装置２１は、凝縮器１８の中にある圧力センサーＳＰ４（高圧）に接続された周波数変更装置によって制御される。
【００５２】
したがって凝縮の圧力は、変化する外的条件下でさえ、または冷媒の流量を変化させている間でさえ、安定に維持することができる。
【００５３】
水平な液体タンク２２が、凝縮器１８の中で凝縮した冷媒を回収する。タンク２２の出口に配置したカートリッジ付き脱水フィルタ２３が、冷媒の中に場合によっては存在する水分を除去する。
【００５４】
冷媒が膨張弁２０に向かう前にエコノマイザ回路２４の中で冷媒を過冷状態にする。
【００５５】
このエコノマイザ回路２４は、主要な分岐路２５と、膨張弁２７を備える二次的な分岐路２６と、主要な分岐路２５と二次的な分岐路２６の間で膨張弁２７よりも下流にある熱交換器２８とを備えている。冷媒の流れの一部は二次的な分岐路２６にそれて膨張弁２７によって気化され、熱交換器２８の中で冷媒の主要な流れを冷却する。
【００５６】
冷媒のこの二次的な流れは、圧縮機１７の高圧と低圧の間の中間圧で膨張する。膨張弁２７も電気制御である。冷媒の主要な流れは、中間圧で膨張する二次的な流れが気化するおかげで熱交換器２８の液体冷媒の側を過冷却になりながら通過する。二次的な流れはその後、圧縮機１７に直接吸い込まれる。
【００５７】
主要な流れが過冷却になることで、熱交換器−蒸発器１２の膨張弁２０の入口で冷媒を常に１００％液相に維持しつつ、膨張弁２０の動作を非常に安定な状態にすることができる。
【００５８】
冷房負荷の変動または外的条件の変化があると、膨張弁２０の入口に気泡が出現して膨張弁の動作が乱される可能性がある。エコノマイザ回路２４が存在することで、この問題が回避される。
【００５９】
空調ユニット１の暖房モードは、一群の電気抵抗器を備える電気式加熱手段１３によって保証される。
【００６０】
電気式加熱手段１３は、空気処理ケーシング１５の中に配置される。空気処理ケーシング１５の中には、その下流に熱交換器−蒸発器１２も収容されている。
【００６１】
電気式加熱手段１３は、フィンなしの一群のステンレス製チューブの形態である。この電気式加熱手段は、例えば異なる４層のケーブルにされているため、厳密に必要な熱量を供給することが保証される。
【００６２】
空調ユニット１からの送出を制御する温度センサーＳＴ１により、電気式加熱手段１３も調節することができる。
【００６３】
図示した実施態様の空調ユニット１は独立した発電装置から電力を受けるため、ディーゼル・エンジン８の冷却回路に接続された補助熱交換器１４も処理された空気の加熱を保証することができる。この補助熱交換器１４は銅製チューブとアルミニウム製フィンを有するタイプであり、ディーゼル・エンジン８の冷却回路から放出された熱を回収するのに役立つ。
【００６４】
空調ユニット１の利用モード（冷房モードまたは暖房モード）とディーゼル・エンジン８の冷却回路内の水の温度に応じ、この冷却回路内の三方向弁（図示せず）は、この回路内を循環している水をラジエータ２９に向かわせて熱を周囲に捨てること、またはこの水を、熱交換器−蒸発器１２の下流にある空気処理ケーシング１５の中に設置された補助熱交換器１４に向かわせることができる。
【００６５】
ディーゼル・エンジン８は、このディーゼル・エンジン８の冷却回路の水がシリンダヘッドの中を循環することによって冷却される。ラジエータ２９は、軸方向の換気装置３１によって換気されることが好ましい。
【００６６】
環境上のいくつかの制約を尊重するには、ディーゼル・エンジンを用いるとともに一次空気を冷却することが好ましい。そこで一次空気の冷却用熱交換器または内部クーラーをラジエータ２９のシャーシの中に設置する。
【００６７】
ディーゼル・エンジン８は以下のようなことがないようにされる：
水が高温である、
油圧がない。
【００６８】
配電盤は、電力回路と、空調ユニット１全体の制御回路とを備えている。
【００６９】
配電盤に設置された自動制御装置が空調ユニット１の動作を管理し、その全構成要素、すなわち
主要換気装置１０、
圧縮機１７、
凝縮器１８、
熱交換器−蒸発器１２の膨張弁２０、
エコノマイザ回路２４の膨張弁２７、
電気式加熱手段１３、
ディーゼル・エンジン８の冷却回路の三方向弁、
を制御する。
【００７０】
制御パネルは、
オン−オフ・ボタン、
動作モード（暖房、冷房、換気）選択装置、
デフォルト・ランプ、
動作中ランプ、
動作させるのに役立つ情報を示す表示装置、
を備えている。
【００７１】
ダクトが空調ユニット１と飛行機の間に接続されるとすぐに、オペレータは、主要なオン−オフ・スイッチを押すことにより、ディーゼル・エンジン８を始動させるか、空調ユニット１に別のやり方で電圧を印加することができる。
【００７２】
ディーゼル・エンジン８は、自動始動システムを備えている。
【００７３】
電圧が印加されるとすぐに、オペレータは空調ユニット１の動作モード（冷房−暖房−換気）を選択する。この瞬間から空調ユニット１は完全に自動的に動作することができる。
【００７４】
主要換気装置１０が作動した後、その回転速度は、送り出される空気の超過圧力がＰｍａｘにほぼ等しくなったことを空気出口６の圧力センサーＳＰ１が検出するまで増大する。圧力センサーＳＰ１は、この瞬間から、主要換気装置１０の変更装置に作用を及ぼして超過圧力を動作中の限界条件内に維持し、主要換気装置１０において可能な最大空気流量を維持する。
【００７５】
冷房モードでは、膨張弁２０は、冷媒の流量を、このように制御された空気の流量に適合させ、熱交換器−蒸発器１２の下流にある温度センサーＳＴ３によって感知される空気の温度を設定範囲内に維持するとともに、温度センサーＳＴ４によって感知される熱交換器−蒸発器１２の表面温度を例えば０℃よりもわずかに小さな値に維持して熱交換器−蒸発器１２が凍結しないようにする。熱交換器−蒸発器１２が凍結すると、空気が流れなくなって空調ユニット１が停止する可能性がある。
【００７６】
冷媒の流量の変更は、動作中に吸込み圧力（冷却回路の低圧）に影響を与える。圧力センサーＳＰ３によるこの圧力読み取り値を考慮し、圧縮機１７の能力を、空調ユニット１の最適な動作が保証される設定範囲内にこの圧力が維持されるよう調節することができる。
【００７７】
冷媒の流量の変動は、凝縮器１８の位置で放出される熱負荷にも影響を与える。安定した動作を保証するため、中央自動制御装置は、高圧センサーＳＰ４の読み取り値を考慮し、凝縮器１８の冷却用換気装置２１の周波数変更装置を通じて換気装置２１の回転速度を変更する。
【００７８】
同様に、熱交換器−蒸発器１２に関しては、エコノマイザ回路２４の膨張弁２７が冷媒の主要な流れからそれる量を調節し、冷媒が熱交換器−蒸発器１２の膨張弁２０に戻る前に正しく過冷却になるようにする。
【００７９】
暖房モード（存在している場合）では、中央自動制御装置は、エネルギーの節約を考えてまず最初に補助熱交換器１４を利用する。中央自動制御装置は、ディーゼル・エンジン８の冷却回路の三方向弁を制御することにより、ディーゼル・エンジン８の冷却水の流れの一部を補助熱交換器１４に送ることで、飛行機に向かって送り出される空気を再度加熱する。
【００８０】
送り出される空気の温度が低すぎるのであれば、中央自動制御装置は電気式加熱手段の抵抗器に電圧を印加し、それぞれの段階が設定値になるように調節する。この設定値は、空調ユニット１を構成する材料および接続用ダクトの物理的特徴と、空調ユニット１を接続する飛行機が耐えられる最大圧力とを考慮してあらかじめ決めた最大値である。
【００８１】
中央自動制御装置は、暖房モードまたは冷房モードで動作する空調ユニットを管理し、安全確保のために空調ユニット１が停止することなく常時動作するようにする。さまざまな構成要素を停止させる物質レベルでの安全保証以外に空調ユニットを完全に停止させる可能性のある項目は、
全体的に強力すぎること、
主要換気装置１０が強力すぎること、
凝縮が高圧になること（冷房モード）、
送り出される空気が高圧になること、
である。
【００８２】
全体的に強力すぎる危険性がある場合には、完全停止前の予備警告の閾値が検出される。すると中央自動制御装置は圧縮機１７（冷房モード）の電気消費を減らすか、電気式加熱手段１３（暖房モード）を調節して性能を低下させることによって電気消費を減らす。
【００８３】
主要換気装置１０が強力すぎる危険性がある場合には、主要換気装置１０の回転速度を小さくすることによってこの主要換気装置１０のモータの電気的負荷を減らす。
【００８４】
凝縮が高圧になる危険性がある場合には、中央自動制御装置を調節することによって圧縮機１７の冷却負荷を小さくする。
【００８５】
送り出される空気が超過圧力になる危険性がある場合には、周波数変更装置によって主要換気装置１０の回転速度を小さくする。
【００８６】
これらのさまざまな状況では、予想よりも動作条件が厳しいときに安全保障限界を超えて空調ユニット１が直ちに停止することなく空調ユニット１の動作が維持されるよう、空調ユニット１の性能を低下させる。
【００８７】
本発明を特別な実施態様を参照して説明してきたが、請求項に規定されている本発明の一般的な範囲から外れることなく、これらの実施態様に対してさまざまな改変や変更が可能であることは明らかである。したがって説明と図面は、本発明を制限するのではなく、例示と見なされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の一実施態様による空調ユニットの側面図である。
【図２】同じ空調ユニットを上から見た図である。
【図３】圧力と流量の関係を示すグラフである
【図４】同じ空調ユニットの冷媒回路のダイヤグラムである。
【符号の説明】
【００８９】
１    空調ユニット
２    シャーシ
３    車輪
４    車体
５    空気入口
５′    フィルタ
６    空気出口
７    送出口
７ａ    弁
７ｂ    弁
７ｃ    弁
８    ディーゼル・エンジン
９    発電機
１０    主要換気装置
１１    冷媒回路
１２    熱交換器−蒸発器
１３    電気式加熱手段
１４    補助熱交換器
１５    空気処理ケーシング
１６    水回収用の受け皿
１７    圧縮機
１８    凝縮器
１９    並列回路
２０    膨張弁
２１    冷却用換気装置
２２    水平な冷媒タンク
２３    脱水フィルタ
２４    エコノマイザ回路
２５    主要な分岐路
２６    二次的な分岐路
２７    膨張弁
２８    熱交換器
２９    ラジエータ
３０    エンジン区画
３１    換気装置
Ａ１    流量／圧力曲線Ｖ２とＥ１の交点
Ａ２    流量／圧力曲線Ｖ２とＥ２の交点
Ａ３    流量／圧力曲線Ｖ２とＥ３の交点
Ｂ１    流量／圧力曲線Ｅ１とＰｍａｘの交点
Ｂ２    流量／圧力曲線Ｅ２とＰｍａｘの交点
Ｂ３    流量／圧力曲線Ｅ３とＰｍａｘの交点
Ｄ    空気の流量
ＤＡ１    点Ａ１における空気の流量
ＤＡ２    点Ａ２における空気の流量
ＤＡ３    点Ａ３における空気の流量
ＤＢ１    点Ｂ１における空気の流量
ＤＢ２    点Ｂ２における空気の流量
ＤＢ３    点Ｂ３における空気の流量
Ｅ１    第１の閉鎖空間の流量／圧力曲線
Ｅ２    第２の閉鎖空間の流量／圧力曲線
Ｅ３    第３の閉鎖空間の流量／圧力曲線
Ｐ    空気出口における空調された空気の超過圧力
Ｐｍａｘ    最大超過圧力
ＳＰ１    圧力センサー
ＳＰ２    圧力センサー
ＳＰ３    圧力センサー
ＳＰ４    圧力センサー
ＳＴ１    温度センサー
ＳＴ２    温度センサー
ＳＴ３    温度センサー
ＳＴ４    温度センサー
Ｖ１    換気装置が第１の回転速度であるときの流量／圧力曲線
Ｖ２    換気装置が第２の回転速度であるときの流量／圧力曲線
Ｖ３    換気装置が第３の回転速度であるときの流量／圧力曲線
Ｖ４    換気装置が第４の回転速度であるときの流量／圧力曲線
【図１】
2009537779.tif 000003
【図２】
2009537779.tif 000004
【図３】
2009537779.tif 000005
【図４】
2009537779.tif 000006
【国際調査報告】
2009537779.tif 000007
2009537779.tif 000008
2009537779.tif 000009
2009537779.tif 000010
2009537779.tif 000011
2009537779.tif 000012