(57)【要約】【課題】不凍液を含まない熱移動媒体を用いる場合であっても、駐機時の液冷システム内での熱移動媒体の凍結を抑制することが可能な航空機用液冷システムの維持装置を提供する。【解決手段】この維持装置２は、航空機Ａの液冷システム１に接続される維持装置２であって、熱移動媒体３を液冷システム１の第１流路１０から排出するための排出用ガス４を第１流路１０に注入するガスボンベ２１と、ポンプ１１の駆動により第１流路１０内の熱移動媒体３を第１流路１０から排出する制御部２４と、ポンプ１１の入口側圧力が熱移動媒体３の排出時のポンプ１１の負荷を軽減することが可能な圧力となるように、排出用ガス４の注入圧および注入量の少なくとも一方を調整する供給圧力制御弁２２とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱移動媒体である液体を循環させて発熱源を冷却する第１流路を備えた航空機の液冷システムに接続される維持装置であって、
前記熱移動媒体を前記液冷システムの前記第１流路から排出するための排出用ガスを、前記第１流路に注入する注入手段と、
ポンプの駆動により前記第１流路内の前記熱移動媒体を前記第１流路から排出する排出手段と、
前記ポンプの入口側圧力が前記排出手段による前記熱移動媒体の排出時の前記ポンプの負荷を軽減することが可能な圧力となるように、前記注入手段による前記排出用ガスの注入圧および注入量の少なくとも一方を調整する調整手段とを備える、航空機用液冷システムの維持装置。
【請求項２】
前記調整手段は、前記第１流路における前記ポンプの入口側圧力を、前記ポンプの出口側圧力以上の圧力に維持するように構成されている、請求項１に記載の航空機用液冷システムの維持装置。
【請求項３】
前記調整手段は、前記第１流路における前記ポンプの入口側圧力と前記熱移動媒体の排出量に応じた圧力降下分との差分が前記ポンプの出口側圧力以下となるように、前記ポンプの入口側圧力を維持するように構成されている、請求項２に記載の航空機用液冷システムの維持装置。
【請求項４】
前記調整手段は、前記ポンプの入口側圧力を、前記ポンプを駆動するモータが無負荷回転数近傍の回転数で駆動可能な圧力とするように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の航空機用液冷システムの維持装置。
【請求項５】
前記排出手段は、前記第１流路内の前記熱移動媒体を循環させるために前記航空機の前記液冷システム内に組み込まれた前記ポンプを用いて前記第１流路内の前記熱移動媒体を排出するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の航空機用液冷システムの維持装置。
【請求項６】
前記熱移動媒体は、純水、前記第１流路に悪影響を与える物質が取り除かれた精製水、または、固相−液相間の相変化により蓄熱可能な蓄熱物質を前記純水または前記精製水へ粒子状に分散させたエマルジョンからなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の航空機用液冷システムの維持装置。
【請求項７】
前記排出用ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドンのうち、いずれか１種類のガスまたは２種類以上の成分の混合ガスを主成分とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の航空機用液冷システムの維持装置。
【請求項８】
前記第１流路に注入される前記排出用ガスを昇温させる昇温手段をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の航空機用液冷システムの維持装置。
【請求項９】
前記航空機の液冷システムの前記第１流路に接続可能に構成され、前記第１流路に注入された前記排出用ガスを回収する第２流路と、
前記第２流路に回収された前記排出用ガス中に含まれる前記熱移動媒体を分離する分離手段とさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の航空機用液冷システムの維持装置。
【請求項１０】
熱移動媒体である液体を循環させて発熱源を冷却する流路を備えた航空機の液冷システムの維持方法であって、
前記熱移動媒体を前記液冷システムの前記流路から排出するための排出用ガスを、前記流路に注入するステップと、
ポンプの駆動により前記流路内の前記熱移動媒体を前記流路から排出するステップと、
前記ポンプの入口側圧力が前記排出手段による前記熱移動媒体の排出時の前記ポンプの負荷を軽減することが可能な圧力となるように、前記注入手段による前記排出用ガスの注入圧および注入量の少なくとも一方を調整するステップとを備える、航空機用液冷システムの維持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機用液冷システムの維持装置および維持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機に搭載され、液体の熱移動媒体を循環させて発熱源を冷却する液冷システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１の液冷システムは、熱移動媒体（冷却液）の循環流路と、循環流路内の熱移動媒体を循環させるポンプと、発熱源である電子機器の熱を熱移動媒体に吸収させる熱交換器とを備えている。上記特許文献１では、熱移動媒体としてエチレングリコール等の不凍液が用いられることが開示されている。
【０００４】
上記特許文献１のような液冷システムは、近年の航空機の電子制御化に伴い、搭載される電子機器や、従来使用されていた油圧や空気圧によって駆動される機器を、電気モータに置き換え電力駆動とすることで、エネルギ効率を高められるが、このために航空機に搭載される電力制御部のような重要部位を冷却対象としている場合が多くなっている。そのような場合には、冷却対象機器の重要性を反映して、液冷システム自体の点検作業や、冷却対象機器自体を保守のために機体から取り下ろす作業などの頻度が多くなる。これらの保守作業を行う場合には、液冷システムから熱移動媒体を抜き取り、循環流路の配管を取り外す作業が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５６０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、熱移動媒体に含まれるエチレングリコールは有毒物質であるため、循環流路の配管を外す際に熱移動媒体を周囲にこぼすと周囲を汚染することになり、清掃作業が必要となるとともに、熱移動媒体の廃棄などの取り扱いも煩雑となる。そのため、上記特許文献１のような航空機用の液冷システムでは、液冷システムの維持のための保守作業の頻度が多い一方で、煩雑で難しい保守作業が求められる。
【０００７】
このように、上記特許文献１のような航空機の液冷システムに用いられる熱移動媒体は、機体の保守を日常的に行う運行業者にとって取り扱いが難しいことから、保守作業の簡便化のために取り扱いの容易な熱移動媒体の採用が求められている。そこで、有害な不凍液を含まない熱移動媒体を用いることが考えられる。しかしながら、不凍液を含まない熱移動媒体を用いる場合には、たとえば寒冷環境で航空機を駐機する際に熱移動媒体が凍結する可能性があり、熱移動媒体を液冷システムから速やかに排出する必要があるという別の問題点が発生する。このため、従来、有害な不凍液を含まず取り扱いの簡便な熱移動媒体を採用することは困難であった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、不凍液を含まない熱移動媒体を用いる場合であっても、駐機時の液冷システム内での熱移動媒体の凍結を抑制することが可能な航空機用液冷システムの維持装置および維持方法を提供することである。通常航空機には、トイレや手洗い等に必要な水が搭載され、使用されているが、これらの水は凍結を防ぐため、寒冷地に夜間駐機する場合等には、排水処理が行われている。すなわち、これに合わせる程度の比較的短時間かつ簡便に、液冷システムの維持方法を実現することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における航空機用液冷システムの維持装置は、熱移動媒体である液体を循環させて発熱源を冷却する第１流路を備えた航空機の液冷システムに接続される維持装置であって、熱移動媒体を液冷システムの第１流路から排出するための排出用ガスを、第１流路に注入する注入手段と、ポンプの駆動により第１流路内の熱移動媒体を第１流路から排出する排出手段と、ポンプの入口側圧力が排出手段による熱移動媒体の排出時のポンプの負荷を軽減することが可能な圧力となるように、注入手段による排出用ガスの注入圧および注入量の少なくとも一方を調整する調整手段とを備える。
【００１０】
この発明の第１の局面による航空機用液冷システムの維持装置では、上記のように、熱移動媒体を液冷システムの第１流路から排出するための排出用ガスを第１流路に注入する注入手段と、ポンプの駆動により第１流路内の熱移動媒体を第１流路から排出する排出手段と、ポンプの入口側圧力が排出手段による熱移動媒体の排出時のポンプの負荷を軽減することが可能な圧力となるように、注入手段による排出用ガスの注入圧および注入量の少なくとも一方を調整する調整手段とを設けることによって、排出用ガスの注入圧力によってポンプの入口側圧力を補助（アシスト）し、熱移動媒体の排出に伴うポンプの負荷を軽減することができる。これにより、負荷が軽減された分だけポンプの吐出量（ポンプを駆動するモータの回転数）を増大させることができるので、液冷システム内の熱移動媒体を凍結する前に速やかに排出することができる。その結果、保守作業の簡便化のために不凍液を含まない熱移動媒体を用いる場合でも、駐機時の液冷システム内での熱移動媒体の凍結を抑制することができる。また、熱移動媒体の排出作業を迅速に行うことができるので、熱移動媒体の排出作業時間を短縮することができ、その分、排出作業の作業性を向上させることができる。
【００１１】
上記第１の局面による航空機用液冷システムの維持装置において、好ましくは、調整手段は、第１流路におけるポンプの入口側圧力を、ポンプの出口側圧力以上の圧力に維持するように構成されている。このように構成すれば、熱移動媒体の排出時に、ほぼ無負荷に近い状態か、ポンプを駆動しなくても熱移動媒体が第１流路から排出される状態でポンプを駆動させることが可能となるので、ポンプの吐出量（ポンプを駆動するモータの回転数）を極力増大させて、熱移動媒体をより速やかに排出することが可能となる。
【００１２】
この場合において、好ましくは、調整手段は、第１流路におけるポンプの入口側圧力と熱移動媒体の排出量に応じた圧力降下分との差分がポンプの出口側圧力以下となるように、ポンプの入口側圧力を維持するように構成されている。このように構成すれば、ポンプの入口側圧力が圧力降下分の範囲内で出口側圧力よりも大きい状態に維持されるので、ポンプは、無負荷に近いごく軽い負荷の状態で駆動されることになる。この結果、ポンプを駆動するモータを無負荷状態の最大回転数に近い状態で駆動させてポンプの吐出量を増大させることができ、モータ電流も小さくなり電力消費を低く抑えることができる。また、ポンプの入口側圧力が大きく、ポンプを駆動しなくても熱移動媒体が第１流路から排出される状態では、ポンプが水車（モータが発電機）となり、発電分の電力を吸収するためのポンプの駆動制御が複雑になる上、ポンプ累積回転数で排水量の概算把握が難しくなるという課題が発生する。これに対して、ポンプの入口側圧力が圧力降下分の範囲内で出口側圧力よりも大きい状態に維持することによって、ポンプをごく軽い負荷の状態で駆動させ続けることができ、駆動制御が複雑化したり排水量の把握が困難になることもない。
【００１３】
上記第１の局面による航空機用液冷システムの維持装置において、好ましくは、調整手段は、ポンプの入口側圧力を、ポンプを駆動するモータが無負荷回転数近傍の回転数で駆動可能な圧力とするように構成されている。このように構成すれば、ポンプを駆動するモータを無負荷状態の最大回転数に近い状態で駆動させてポンプの吐出量を増大させることができるとともに、モータ電流も小さくなり電力消費を低く抑えることができる。
【００１４】
上記第１の局面による航空機用液冷システムの維持装置において、好ましくは、排出手段は、第１流路内の熱移動媒体を循環させるために航空機の液冷システム内に組み込まれたポンプを用いて第１流路内の熱移動媒体を排出するように構成されている。このように構成すれば、航空機側の液冷システムに備えられている循環用のポンプを熱移動媒体の排出にも用いることができるので、維持装置に排出用のポンプを設ける必要がない。これにより、維持装置の小型化および軽量化を図ることができる。この結果、維持装置を航空機の液冷システムの熱移動媒体用のサービスポートに接続する作業などが容易となるので、駐機時の熱移動媒体の排出作業を容易化（簡素化）することができる。また、通常運用時の液送に用いられているポンプであるため、液を送り出す量が明確になっており、ポンプ累積回転数で排水量の概算を把握するためにも好ましい。
【００１５】
上記第１の局面による航空機用液冷システムの維持装置において、好ましくは、熱移動媒体は、純水、第１流路に悪影響を与える物質が取り除かれた精製水、または、固相−液相間の相変化により蓄熱可能な蓄熱物質を純水または精製水へ粒子状に分散させたエマルジョンからなる。なお、本発明では、「純水」は、不純物を全く含まない水のみならず、不純物をごく僅かに含む水も含む。また、「精製水」は、第１流路に悪影響を与える物質が完全に取り除かれた水のみならず、第１流路に悪影響を与える物質が実際上問題とならない程度にごく僅かに残留した水を含む。なお、第１流路に悪影響を与える物質とは、たとえば第１流路が金属配管により構成される場合に、金属に対する腐食やスケール（皮膜状の堆積物）発生の原因となる塩素や二酸化炭素、金属イオンなどを含む。このように構成すれば、有害な不凍液を含まない液体を熱移動媒体として採用することができる。また、純水や精製水を熱移動媒体として用いることにより、液冷システムの第１流路を構成する配管に錆やスケールが発生することを抑制することができる。また、蓄熱物質を純水または精製水へ分散させたエマルジョンを熱移動媒体として用いる場合には、発熱源の熱を熱移動媒体が吸収する際に、蓄熱物質の相変化に伴う潜熱を利用することができ、熱移動媒体の単位体積あたりの熱容量を向上させることができる。この結果、冷却に必要な熱移動媒体の流量を低減することができるので、第１流路の流路径を小さくしたり、ポンプ能力を低減するなどの設計が可能となる。その結果、液冷システム側の小型軽量化やエネルギ消費量の低減を図ることも可能となる。さらに、これに伴い液冷システム内の熱移動媒体の総量が抑制されれば、維持装置による熱移動媒体の排出量も少なくて済み、熱移動媒体の排出をより速やかに行うことができるようになる。
【００１６】
上記第１の局面による航空機用液冷システムの維持装置において、好ましくは、排出用ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドンのうち、いずれか１種類のガスまたは２種類以上の成分の混合ガスを主成分とする。このように構成すれば、反応性の低い不活性なガスを排出用ガスとして用いることができるので、第１流路を構成する配管の腐食やスケールの発生を抑制することができる。たとえば、熱移動媒体として純水や精製水などを用いる場合に排出用ガスが空気であれば、空気中の二酸化炭素と水とが反応して炭酸による腐食の可能性が発生する一方、本発明によれば、不活性な排出用ガスによって第１流路内を充満させることができるので、熱移動媒体の排出作業に起因する配管の腐食やスケールの発生を抑制することができる。
【００１７】
上記第１の局面による航空機用液冷システムの維持装置において、好ましくは、第１流路に注入される排出用ガスを昇温させる昇温手段をさらに備える。このように構成すれば、ポンプによる熱移動媒体の排出が終わりに近付いてきた時点で昇温させた排出用ガスを注入することにより、第１流路内に残る液滴を微細な水滴の状態または蒸発させた蒸気の状態で液冷システムから排出させることができる。その結果、第１流路内での熱移動媒体の凍結をより効果的に抑制することができる。
【００１８】
上記第１の局面による航空機用液冷システムの維持装置において、好ましくは、航空機の液冷システムの第１流路に接続可能に構成され、第１流路に注入された排出用ガスを回収する第２流路と、第２流路に回収された排出用ガス中に含まれる熱移動媒体を分離する分離手段とさらに備える。このように構成すれば、ポンプによる熱移動媒体の排出後、排出用ガスを第２流路に回収するとともに、たとえば凝縮、吸着または膜分離などによって、排出用ガスに含まれる熱移動媒体を排出用ガスから分離して回収することができる。また、回収した排出用ガスを再度第１流路に注入して第１流路と第２流路とを循環させれば、流路内に残留する熱移動媒体の液滴が無くなるまで乾燥させることができる。その結果、第１流路内での熱移動媒体の凍結をさらに効果的に抑制することができる。
【００１９】
この発明の第２の局面における航空機用液冷システムの維持方法は、熱移動媒体である液体を循環させて発熱源を冷却する流路を備えた航空機の液冷システムの維持方法であって、熱移動媒体を液冷システムの流路から排出するための排出用ガスを、流路に注入するステップと、ポンプの駆動により流路内の熱移動媒体を流路から排出するステップと、ポンプの入口側圧力が排出手段による熱移動媒体の排出時のポンプの負荷を軽減することが可能な圧力となるように、注入手段による排出用ガスの注入圧および注入量の少なくとも一方を調整するステップとを備える。
【００２０】
この発明の第２の局面による航空機用液冷システムの維持方法では、上記のように、熱移動媒体を液冷システムの流路から排出するための排出用ガスを流路に注入するステップと、ポンプの駆動により流路内の熱移動媒体を流路から排出するステップと、ポンプの入口側圧力が排出手段による熱移動媒体の排出時のポンプの負荷を軽減することが可能な圧力となるように、注入手段による排出用ガスの注入圧および注入量の少なくとも一方を調整するステップとを設けることによって、排出用ガスの注入圧力によってポンプの入口側圧力を補助（アシスト）し、熱移動媒体の排出に伴うポンプの負荷を軽減することができる。これにより、負荷が軽減された分だけポンプの吐出量（ポンプを駆動するモータの回転数）を増大させることができるので、液冷システム内の熱移動媒体を凍結する前に速やかに排出することができる。その結果、保守作業の簡便化のために不凍液を含まない熱移動媒体を用いる場合でも、駐機時の液冷システム内での熱移動媒体の凍結を抑制することができる。また、熱移動媒体の排出作業を迅速に行うことができるので、熱移動媒体の排出作業時間を短縮することができ、その分、排出作業の作業性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、上記のように、不凍液を含まない熱移動媒体を用いる場合であっても、駐機時の液冷システム内での熱移動媒体の凍結を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１および第２実施形態による維持装置が接続される航空機の液冷システムの全体構成を示した模式図である。
【図２】本発明の第１および第２実施形態による維持装置と航空機の液冷システムとを接続した状態を示した模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態による維持装置において用いられるエマルジョンの熱移動媒体を示した模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態の第１変形例による吸着装置の概略構成を示した模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態の第２変形例による分離装置の概略構成を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による維持装置２（図２参照）について説明する。第１実施形態では、維持装置２は、空港等の航空機の駐機施設における地上設備として搬送可能に設けられた熱移動媒体の排出装置として構成されている。そこで、まず、維持装置２により熱移動媒体の排出を行う航空機Ａの液冷システム１について説明する。
【００２５】
図１に示すように、液冷システム１は、航空機Ａに搭載されており、航空機Ａの発熱源Ｂ（冷却対象機器）を冷却するために設けられている。発熱源Ｂは、たとえば電力制御用のＩＧＢＴなどの電力素子Ｃ（電力素子を含むパワーモジュール）などである。他の冷却対象としては、航空機Ｂ内に設けられたモータのステータ部（図示せず）などの局所的に高い発熱が生じる部分がある。モータは、たとえば航空機Ａの空調（換気）システム（図示せず）のコンプレッサー駆動用モータや、アクチュエータ用のモータなどである。ここでは、発熱源Ｂが電力素子Ｃである場合の例について説明する。
【００２６】
液冷システム１は、熱移動媒体３を循環させて発熱源Ｂを冷却する第１流路１０と、熱移動媒体３を移送するためのポンプ１１と、発熱源Ｂから熱を取り冷却するための冷却器１２と、吸熱して温度が上昇した熱移動媒体３から熱を放出させるための放熱器１３と、熱移動媒体３を貯留するリザーバタンク１４とを主として含んでいる。熱移動媒体３は、不凍液を含まない液体であり、第１実施形態では、液冷システム１の熱移動媒体３として、純水または第１流路１０の配管に悪影響を与える物質が取り除かれた精製水が用いられている。なお、図１において、第１流路１０中を熱移動媒体３が循環する状態を、塗りつぶしの太矢印によって示している。熱移動媒体３が循環しない流路部分は、塗りつぶしのない管路として図示している。
【００２７】
第１流路１０は、ポンプ１１、切替バルブ１５、冷却器１２、放熱器１３およびリザーバタンク１４をこの順で接続し、再度ポンプ１１に至る循環流路である。第１流路１０は、構造上は、アルミ合金などからなる配管を複数連結して構成されている。
【００２８】
ポンプ１１は、ポンプ本体１１ａ、駆動モータ１１ｂおよびポンプ吸入配管１１ｃ等から構成されている。ポンプ１１の駆動モータ１１ｂは、電源および信号線が切替器１６を介して航空機Ａのコントロール回路１７に接続されている。ポンプ吸入配管１１ｃは、循環する第１流路１０の一部を構成している。
【００２９】
冷却器１２は、発熱源Ｂと接触して配置されており、冷却器１２内を通過する熱移動媒体３と発熱源Ｂとの間で熱交換をさせる。放熱器１３は、冷却風を流すためのファン１３ａを備え、冷却器１２で発熱源Ｂの熱を吸収した熱移動媒体３が放熱器１３内を通過する際に、熱移動媒体３を冷却する（放熱させる）。なお、本実施形態では、放熱器１３によって放熱する相手として、空気の例を示しているが、空気以外に燃料や機体構造部材に熱を伝え、放熱する構造を採用していても良い。
【００３０】
リザーバタンク１４は、熱移動媒体３を貯留するとともに、タンク内が後述する排出用ガス（不活性ガス）４で満たされている。リザーバタンク１４は、液冷システム１内の熱移動媒体３の蒸発や膨張に伴う体積変化を吸収する機能を有している。リザーバタンク１４は、タンク内底部の接続口でポンプ吸入配管１１ｃに接続されている。また、リザーバタンク１４には、タンク内の圧力を検知する圧力センサ１４ａと、排出用ガス４の排出用のサービスポート１４ｂおよびサービスポート用のバルブ１４ｃとが、それぞれ設けられている。圧力センサ１４ａの信号線は、切替器１６を介してコントロール回路１７に接続されている。サービスポート１４ｂは、タンク内上部でリザーバタンク１４と連通している。
【００３１】
切替バルブ１５は、四方弁であり、ポンプ１１の吐出口と第１流路１０とに接続されている。また、切替バルブ１５には、サービスポート１５ａおよび１５ｂが接続されており、これらのサービスポート１５ａおよび１５ｂがそれぞれサービスポート用のバルブ１５ｃおよび１５ｄに連通している。切替バルブ１５は、ポンプ１１の吐出口と第１流路１０とを接続（連通）し、サービスポート１５ａと１５ｂとを接続（連通）する第１状態Ｓ１と、ポンプ１１の吐出口とサービスポート１５ａとを接続（連通）し、サービスポート１５ｂと第１流路１０とを接続（連通）する第２状態Ｓ２（図２参照）とに切り替え可能に構成されている。
【００３２】
コントロール回路１７は、液冷システム１の制御を行う機能を有している。具体的には、発熱源Ｂの発熱量が大きくなり、液冷システム１の系内全体の温度（循環する熱移動媒体３の温度）が上昇すれば、第１流路１０内の圧力が上昇する。そこで、コントロール回路１７は、圧力センサ１４ａの信号に基づき、リザーバタンク１４内の圧力が必要以上に上昇しないように制御する目的で、熱移動媒体３の適切な循環流量を予想し、その流量に適合するポンプ１１（駆動モータ１１ｂ）の回転数を求め、これに基づきポンプ１１（駆動モータ１１ｂ）の回転数を上げて、熱移動媒体３の流量を増加させ、熱の移動量を増加させるように制御する。これにより、航空機Ａの発熱源Ｂの過熱が防止されるように液冷システム１が動作する。
【００３３】
なお、切替器１６は、コントロール回路１７とポンプ１１の駆動モータ１１ｂおよび圧力センサ１４ａとを接続する状態（通常モード）と、外部接続用のコネクタ１６ａとポンプ１１の駆動モータ１１ｂおよび圧力センサ１４ａとを接続する状態（サービスモード）とに切替可能に構成されている。また、航空機Ａ内で熱移動をさせるための液冷システム１の作動中は、サービスポート用のバルブ１４ｃ、１５ｃおよび１５ｄは全て閉じた状態となっている。
【００３４】
航空機Ａの液冷システム１はこのような構成を有している。第１実施形態では、航空機Ａが空港等に駐機した際には、維持装置２（図２参照）によって液冷システム１内の熱移動媒体３が抜き取られる。以下では、図２を参照して、第１実施形態による維持装置２の構成について具体的に説明する。なお、図２では、航空機Ａ（液冷システム１）と維持装置２とがバルブ１４ｃ、１５ｃおよび１５ｄを介して各サービスポート１４ｂ、１５ａおよび１５ｂで接続された状態を示しており、液冷システム１の切替バルブ１５が第２状態Ｓ２に切り替えられている。
【００３５】
図２に示すように、維持装置２は、熱移動媒体３を液冷システム１の第１流路１０から排出するための排出用ガス４を、第１流路１０に注入する機能、ポンプ１１の駆動により第１流路１０内の熱移動媒体３を第１流路１０から排出する機能、および、熱移動媒体３の排出時のポンプ１１の負荷を軽減する排出用ガス４の注入圧（注入量）を調整する機能とを有している。
【００３６】
具体的には、維持装置２は、排出用ガス４のガスボンベ２１と供給圧力制御弁２２とを備え、航空機Ａのバルブ１５ｄ（サービスポート１５ｂ）と接続された注入ポート２５ａから、排出用ガス４を第１流路１０内に送り込むことが可能なように構成されている。また、維持装置２は、回収した熱移動媒体３を貯留する排水タンク２３を備え、航空機Ａのバルブ１５ｃ（サービスポート１５ａ）と接続された排出ポート２６から排水タンク２３へ、熱移動媒体３を排出させることが可能なように構成されている。また、維持装置２は、液冷システム１のポンプ１１および供給圧力制御弁２２などを制御することにより、熱移動媒体３の排出を制御する制御部２４を備えている。また、維持装置２は、第１流路１０に注入された排出用ガス４を回収する第２流路２５を備え、バルブ１４ｃ（サービスポート１４ｂ）と接続されたガスポート２５ｂを介して排出用ガス４を維持装置２側（第２流路２５）に回収することが可能となっている。なお、図２において、流路中を排出用ガス４が流通する状態を、管路内に付したハッチングによって示している。また、ガスボンベ２１は、本発明の「注入手段」の一例である。また、ポンプ１１および制御部２４は、本発明の「排出手段」の一例である。また、供給圧力制御弁２２および制御部２４は、本発明の「調整手段」の一例である。
【００３７】
ガスボンベ２１には、排出用ガス４が所定圧で充填されている。第１実施形態では、排出用ガス４は、窒素または希ガス（アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン）のうち、いずれか１種類のガスまたは２種類以上の成分の混合ガスを主成分とする不活性ガスである。
【００３８】
供給圧力制御弁２２は、制御部２４と電気的に接続され、制御信号に従って弁開度を調整することが可能となっている。供給圧力制御弁２２の開度調整により、第１流路１０への排出用ガス４の注入圧（注入量）が調整される。供給圧力制御弁２２により圧力調整された排出用ガス４は、注入ポート２５ａ、航空機Ａのバルブ１５ｄ、サービスポート１５ｂ、および、第２状態Ｓ２の切替バルブ１５を介して第１流路１０内に流入する。
【００３９】
排水タンク２３には、排出ポート２６から熱移動媒体３が流入する。また、排水タンク２３には、排気ポート２３ａが設けられている。排気ポート２３ａの途中には圧力調整弁２３ｂが設置されている。圧力調整弁２３ｂは、排水タンク２３の内圧を維持装置２の外部の圧力（大気圧）よりも少し高い圧力（例えば、大気圧より数ｋＰａ〜十数ｋＰａ高い圧力）に維持するように構成されている。これによって、大気（外気）が排水タンク２３内に流入することを防いでいる。
【００４０】
第２流路２５は、バルブ１４ｃと接続されるガスポート２５ｂと、バルブ１５ｄと接続された注入ポート２５ａとを含んだ維持装置２の流路である。液冷システム１のバルブ１４ｃおよび１５ｄを開き、切替バルブ１５を第２状態Ｓ２に切り替えることにより、液冷システム１のサービスポート１５ｂ、第１流路１０、サービスポート１４ｂおよび維持装置２の第２流路２５からなる排出用ガス４の循環流路が構成される。
【００４１】
維持装置２の第２流路２５には、第２流路２５に回収された排出用ガス４中に含まれる熱移動媒体３を分離するための冷却器２７および水分離器２８と、水が分離された後の排出用ガス４を送り出すブロワ２９と、排出用ガス４を昇温するヒータ３０と、排出用ガス４を第２流路２５から再度第１流路１０に送り込むための循環用バルブ３１とが設けられている。なお、冷却器２７および水分離器２８は、本発明の「分離手段」の一例である。また、ヒータ３０は、本発明の「昇温手段」の一例である。
【００４２】
冷却器２７は、排出用ガス４用の冷却器であり、冷却風を流すためのファン２７ａを備え、冷却器２７内を通過する排出用ガス４を冷却する（放熱させる）。これにより、冷却器２７は、排出用ガス４に含まれる熱移動媒体３の蒸気を凝縮させる機能を有する。また、水分離器２８は、冷却器２７で凝縮された熱移動媒体３（凝縮水）を排出用ガス４から分離して、排水タンク２３に排出する機能を有する。水分離された排出用ガス４は、ブロワ２９により、循環用バルブ３１から注入ポート２５ａ側へ送り込まれる。この際、ヒータ３０を作動させれば、昇温した排出用ガス４を第１流路１０に送り込むことが可能である。冷却器２７のファン２７ａ、ブロワ２９およびヒータ３０は信号線が制御部２４に接続されており、制御部２４により制御される。
【００４３】
制御部２４は、信号線および電力線を含むコネクタ２４ａを備え、コネクタ２４ａが航空機Ａの外部接続用のコネクタ１６ａに接続される。航空機Ａの切替器１６の接続をコネクタ１６ａ側（サービスモード）に切り替えることにより、制御部２４は、液冷システム１の圧力センサ１４ａの圧力検知信号を取得するとともに、ポンプ１１（駆動モータ１１ｂ）の回転数を制御することが可能である。これにより、第１実施形態では、制御部２４は、第１流路１０内の熱移動媒体３を循環させるために航空機Ａの液冷システム１内に組み込まれたポンプ１１を用いて第１流路１０内の熱移動媒体３を排出するように構成されており、維持装置２側に専用のポンプが設けられていない。なお、制御部２４は、外部接続される電源コード２４ｂにより電力供給を受ける。
【００４４】
熱移動媒体３の排出時には、制御部２４は、圧力センサ１４ａの信号に基づき、供給圧力制御弁２２の弁開度とポンプ１１の回転数を制御する。第１実施形態では、制御部２４は、ポンプ１１の入口側圧力がポンプ１１の負荷を軽減することが可能な圧力となるように、供給圧力制御弁２２の弁開度（すなわち排出用ガス４の注入圧（注入量））を調整するように構成されている。より具体的には、制御部２４は、第１流路１０におけるポンプ１１の入口側圧力Ｐ１を、ポンプ１１の出口側圧力Ｐ２以上の圧力に維持する。そして、制御部２４は、供給圧力制御弁２２の弁開度によって、第１流路１０におけるポンプ１１の入口側圧力Ｐ１と熱移動媒体３の排出量に応じた圧力降下分Ｐ３との差分がポンプ１１の出口側圧力Ｐ２以下となるように、ポンプ１１の入口側圧力Ｐ１を維持する。
【００４５】
この制御の結果、Ｐ１−Ｐ３≦Ｐ２≦Ｐ１という関係が成立し、熱移動媒体３の排出時のポンプ１１は、無負荷状態か、無負荷に近い軽い負荷の状態で駆動されることになる。駆動モータ１１ｂは、無負荷状態において逆起電力と釣り合う最大回転数（無負荷回転数）で駆動することができ、この駆動状態でモータ電流も小さくなるため消費電力を低く抑えることが可能である。そして、駆動モータ１１ｂの回転数はポンプ１１の吐出量に相当することから、駆動モータ１１ｂを無負荷回転数の近傍の高い回転数で駆動させることによって、大量の排水流量を確保した状態で、排出を行うことが可能となる。このように、第１実施形態では、制御部２４は、ポンプ１１の入口側圧力Ｐ１を、ポンプ１１の駆動モータ１１ｂが無負荷回転数近傍の回転数で駆動可能な圧力とするように制御する。駆動モータ１１ｂの無負荷回転数に近い回転数でポンプ１１を回転している状態は、微小な負荷の作用によって、高回転でありながら安定した回転が確保され、経過時間から累積回転数を容易に計算でき、液の排出量を明確にすることができる。この結果から、熱移動媒体３のおよその残量を把握しておくことができる。
【００４６】
なお、ポンプ１１の入口側圧力Ｐ１は、圧力センサ１４ａの検出値によって取得可能である。また、ポンプ１１の出口側圧力Ｐ２は、排出された熱移動媒体３を溜める排水タンク２３内の圧力であり、圧力調整弁２３ｂにより維持された一定値とすることができる。なお、出口側圧力Ｐ２を検知するための圧力センサ２３ｃ（二点鎖線参照）を排水タンク２３に設けてもよい。熱移動媒体３の排出量に応じた圧力降下分Ｐ３は、熱移動媒体３がポンプ１１を通過する際にポンプ１１の中で生じる流路抵抗に相当し、管路長や管路径等は一定値であるから、圧力降下Ｐ３は流速（ポンプ１１の吐出量、すなわち駆動モータ１１ｂの回転数）に略比例する。そのため、制御部２４は、駆動モータ１１ｂの回転数と圧力降下Ｐ３の大きさとを対応付けるテーブルを参照することにより、駆動モータ１１ｂの回転数から圧力降下Ｐ３を取得することができる。
【００４７】
次に、第１実施形態による維持装置２による熱移動媒体の排出動作について説明する。
【００４８】
まず、着陸して駐機状態となった航空機Ａまで維持装置２が搬送されるとともに、維持装置２が航空機Ａに接続される。すなわち、維持装置２のガスポート２５ｂ、排出ポート２６および注入ポート２５ａが、それぞれ、航空機Ａのサービスポート１４ｂ、１５ａおよび１５ｂにバルブ（１４ｃ、１５ｃおよび１５ｄ）を介して接続される。また、維持装置２の制御部２４のコネクタ２４ａが、航空機Ａの外部接続用のコネクタ１６ａに接続される。この状態で、航空機Ａ側の切替器１６をコネクタ１６ａ側に（サービスモードに）切り替えることにより、維持装置２の制御部２４と航空機Ａのポンプ１１（駆動モータ１１ｂ）および圧力センサ１４ａとが接続される。
【００４９】
熱移動媒体３の排出を開始する際は、バルブ１５ｃおよび１５ｄが開かれ、バルブ１４ｃと維持装置２内の循環用バルブ３１は閉じておく。また切替バルブ１５は第２状態Ｓ２に切替えられる。
【００５０】
排出を開始すると、制御部２４は、圧力センサ１４ａの信号に基づき、供給圧力制御弁２２の弁開度とポンプ１１（駆動モータ１１ｂ）の回転数を制御する。これにより、排出用ガス４の注入圧力とポンプ１１の駆動とによって、第１流路１０内の熱移動媒体３がサービスポート１５ａ、バルブ１５ｃおよび排出ポート２６を介して排水タンク２３まで排出される。この結果、ポンプ１１の駆動モータ１１ｂは、無負荷状態か、ほぼ無負荷に近い軽負荷状態での高回転で駆動され、大量の排出流量が確保された状態で熱移動媒体３の排出が進む。熱移動媒体３の排出に伴って、圧力センサ１４ａにより検知されるポンプ１１の入口側圧力Ｐ１は変動することになるので、制御部２４は、供給圧力制御弁２２の弁開度の制御（すなわち、排出用ガス４の注入圧（注入量）の制御）によって、Ｐ１−Ｐ３≦Ｐ２≦Ｐ１の関係を維持させる。そのため、制御部２４は、排出開始時では、排出用ガス４の注入圧を高圧にし、熱移動媒体３の排出（液冷システム１内の熱移動媒体３の残量の減少）に伴って供給圧力制御弁２２の弁開度を絞っていく。
【００５１】
リザーバタンク１４内の熱移動媒体３の残量は、排出工程でのポンプ１１の累積回転数で、およその値が予想できるので、排出が進んでリザーバタンク１４内の熱移動媒体３が少なくなって来れば、ポンプ１１の回転速度を減速させる。さらに、リザーバタンク１４内の熱移動媒体３がなくなり、ポンプ１１に排出用ガス４が供給され始める段階になると、圧力センサ１４ａの検知圧力が供給圧力制御弁２２での排出用ガス４の注入圧がほぼ一致するようになり、これを受けて排出用ガス４の注入量（供給圧力制御弁２２の弁開度）は、ほぼゼロになるように調整される。この排出用ガス４の注入量がほぼゼロに調整されたことに基づき、制御部２４は、排出終了と判断して、ポンプ１１を停止させ、バルブ１５ｃを閉じるとともに、バルブ１４ｃを開ける。また、制御部２４は、供給圧力制御弁２２を全閉とし、第２流路２５の循環用バルブ３１を開く。この結果、液冷システム１のサービスポート１５ｂ、第１流路１０、サービスポート１４ｂおよび維持装置２の第２流路２５からなる排出用ガス４の循環流路が構成される接続状態となる。以降は、維持装置２により第１流路１０内に残留した熱移動媒体３の液滴を取り除く乾燥動作に移行する。
【００５２】
具体的には、制御部２４は、ブロワ２９を作動させることにより、循環流路内で排出用ガス４を循環させる。この際、制御部２４は、循環する排出用ガス４をヒータ３０で昇温し、循環流路内に送りこむ。これにより、循環流路（第１流路１０）内に残った熱移動媒体３は、蒸発する。なお、排出用ガス４の温度は、高いほど熱移動媒体３を効率よく蒸発させることが可能であるが、発熱源Ｂである電力素子Ｃや、流路を構成する配管、流路に取り付けられた機器（圧力センサ１４ａなど）に悪影響の生じない温度範囲を上限とする。また、排出用ガス４の温度は、少なくとも熱移動媒体３の凍結温度よりも高い温度とされる。
【００５３】
蒸発した熱移動媒体３を含んだ排出用ガス４は、液冷システム１の第１流路１０を通過して維持装置２に戻されて冷却器２７において放熱されるとともに、排出用ガス４中の水分（熱移動媒体３）が凝縮する。そして、水分離器２８により凝縮水（熱移動媒体３）が除去（分離）され、除去された熱移動媒体３は排水タンク２３に送られる。一方、水分（熱移動媒体３）が除去された排出用ガス４は、再度ブロワ２９から送り出される。このようにして、排出用ガス４は循環しながら循環流路内を乾燥させる。循環流路内の水分が凍結しても問題を生じることがない状態まで乾燥が進めば、サービスポート用のバルブ１４ｃ、１５ｃおよび１５ｄが全て閉じられて排出処理が終了する。最後に、維持装置２と航空機Ａとの接続が解除されて維持装置２が航空機Ａから取り外される。
【００５４】
以上の熱移動媒体３の排出動作の結果、液冷システム１（第１流路１０）内には、排出用ガス４が充満した状態となる。第１実施形態では、排出用ガス４として、窒素または希ガス（１種類のガスまたは２種類以上の混合ガス）を主成分とする不活性ガスが採用されているため、熱移動媒体３の再充填までの間に流路の配管等に悪影響を及ぼすことがない。この状態で、液冷システム１の点検・修理作業等を行う場合には、液冷システム１の一部または全部を航空機Ａから取り下ろし、配管等の接続を解除して分解することになる。その場合でも、第１流路１０内に熱移動媒体３がほとんど存在せず、熱移動媒体３が僅かに残留していた場合でも、熱移動媒体３が無害な水（純水または精製水）であるため、取り扱いは極めて容易で簡便なものとなる。
【００５５】
また、熱移動媒体３の再充填には、たとえば熱移動媒体３を高圧状態で収容したアキュムレータ（図示せず）などを用いることができる。熱移動媒体３の充填を行う場合、サービスポート１５ｂから熱移動媒体３を注入する。この際、バルブ１４ｃを開放しておくことにより、熱移動媒体３に押し出された排出用ガス４がサービスポート１４ｂ（バルブ１４ｃ）から排出され、バルブ１４ｃまで熱移動媒体３が到達するまで熱移動媒体３を注入した後、バルブ１５ｄおよび１４ｃが閉じられて、再充填が終了する。その後切替バルブ１５を第１状態に戻してポンプ１１を駆動すれば、熱移動媒体３が第１流路１０内を循環し、ポンプ１１内に残留していた排出用ガス４がリザーバタンク１４内に貯留される。この結果、再充填後の液冷システム１内は、不活性ガスである排出用ガス４および熱移動媒体３だけになる。これにより、流路の配管等に悪影響を及ぼす物質（空気中の二酸化炭素や、非精製の水に含まれる塩素や二酸化炭素、金属イオンなど）をほとんど含まない状態で、液冷システム１の運用を行うことが可能となる。なお、点検・修理作業等を行った場合（配管を分解した場合）には、排出用ガス４も再充填すればよい。また、維持装置２の排水タンク２３に排出した熱移動媒体３は、アキュムレータへ再充填することが可能であり、この際、熱移動媒体３を再度精製して不純物を除去してもよい。
【００５６】
第１実施形態では、上記のように、熱移動媒体３を液冷システム１の第１流路１０から排出するための排出用ガス４を第１流路１０に注入するガスボンベ２１と、ポンプ１１の駆動により第１流路１０内の熱移動媒体３を第１流路１０から排出する制御部２４と、ポンプ１１の入口側圧力Ｐ１が熱移動媒体３の排出時のポンプ１１の負荷を軽減することが可能な圧力となるように、ガスボンベ２１による排出用ガス４の注入圧（注入量）を調整する供給圧力制御弁２２とを設けることによって、排出用ガス４の注入圧力によってポンプ１１の入口側圧力Ｐ１を補助（アシスト）し、熱移動媒体３の排出に伴うポンプ１１の負荷を軽減することができる。この結果、負荷が軽減された分だけポンプ１１の吐出量（ポンプ１１を駆動する駆動モータ１１ｂの回転数）を増大させることができるので、液冷システム内の熱移動媒体３を凍結する前に速やかに排出することができる。
【００５７】
ところで、熱移動媒体の排出に関しては、セパレートタイプの家庭用エアコン装置などの廃棄時に、システム全体に残留する冷媒を圧縮し、一つのパッケージ（室外機コンプレッサー）内に集めておいてから、接続配管を外すような技術が従来から存在する。しかしながら、このような技術は液冷システムとは異なる蒸気圧縮冷凍サイクルに適用されるものであり、常温常圧で気体の冷媒を圧縮して封入するという性状が前提になっている。これに対し、第１実施形態では、熱移動媒体３が液体（純水や精製水）であり、常温常圧では密度が大きく非圧縮性に近い液状である。このため、流れる際に流路で生じる抵抗は気体より大きくなるという特徴を持つため、上記のような技術を採用して熱移動媒体３の排出を行うことはできない。
【００５８】
また、航空機は、トイレ等に用いるために水を搭載する機器を装備している。この用途の水については、寒冷地域で一晩駐機する場合には、一日の運行終了後に搭載していた水を排出する操作が行われる。また、一部機内にどうしても残留したままとせざるを得ない水に対しては、凍結を防ぐために、断熱材による保温もしくはヒータによる加温が行われている。しかしながら、ヒータ等を装備し加温する方法は操作が簡便である一方、電力消費を伴う上、ヒータや配線が機体重量増加に繋がる点に課題が残る。また、断熱材の使用は、低温環境に置かれる時間が長くなると、凍結が進むという課題が残る。そして、水を排出する場合、たとえば排水の作業開始から終了までに１時間も要する場合には、内部の水の凍結を防ぐことはできない。
【００５９】
これに対して、上記第１実施形態の維持装置２によれば、不凍液を含まない熱移動媒体３を用いる場合であっても、上記の通り、凍結が始まる前に液冷システム１内の熱移動媒体３を速やかに排出することができる。これにより、航空機Ａ用の液冷システム１の保守作業の簡便化のために、有害な不凍液を含まない熱移動媒体３を採用することが可能となり、その場合でも、駐機時の液冷システム１内での熱移動媒体３の凍結を抑制することができる。また、熱移動媒体３の排出作業を迅速に行うことができるので、熱移動媒体３の排出作業時間を短縮することができ、その分、排出作業の作業性を向上させることができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、上記のように、第１流路１０におけるポンプ１１の入口側圧力Ｐ１を、ポンプ１１の出口側圧力Ｐ２以上の圧力（Ｐ２≦Ｐ１）に維持するように制御部２４を構成する。これにより、熱移動媒体３の排出時に、ほぼ無負荷に近い状態か、ポンプ１１を駆動しなくても熱移動媒体３が第１流路１０から排出される状態でポンプ１１を駆動させることが可能となるので、ポンプ１１の吐出量（ポンプ１１を駆動する駆動モータ１１ｂの回転数）を極力増大させて、熱移動媒体３をより速やかに排出することが可能となる。
【００６１】
また、第１実施形態では、上記のように、第１流路１０におけるポンプ１１の入口側圧力Ｐ１と熱移動媒体３の排出量に応じた圧力降下分Ｐ３との差分がポンプ１１の出口側圧力Ｐ２以下となる（Ｐ１−Ｐ３≦Ｐ２）ように、ポンプ１１の入口側圧力Ｐ１を維持するように制御部２４を構成する。これにより、ポンプ１１の入口側圧力Ｐ１が圧力降下分Ｐ３の範囲内で出口側圧力Ｐ２よりも大きい状態に維持されるので、ポンプ１１は、無負荷に近いごく軽い負荷の状態で駆動されることになる。この結果、駆動モータ１１ｂを無負荷回転数に近い状態で駆動させてポンプ１１の吐出量を増大させることができる。また、たとえばＰ１−Ｐ３＞Ｐ２となる状態では、ポンプ１１が水車（駆動モータ１１ｂが発電機）となり、ポンプ１１の駆動制御が複雑になる可能性がある。これに対して、Ｐ１−Ｐ３≦Ｐ２となる状態に維持することによって、ポンプ１１をごく軽い負荷の状態で駆動させ続けることができ、駆動制御が複雑化することもない。
【００６２】
また、第１実施形態では、上記のように、ポンプ１１の入口側圧力Ｐ１を、ポンプ１１を駆動する駆動モータ１１ｂが無負荷回転数近傍の回転数で駆動可能な圧力とするように制御部２４を構成する。これにより、ポンプ１１を駆動する駆動モータ１１ｂを無負荷回転数に近い状態で駆動させてポンプ１１の吐出量を増大させることができるとともに、駆動モータ１１ｂの電流も小さくなり電力消費を低く抑えることができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、上記のように、航空機Ａの液冷システム１内に組み込まれたポンプ１１を用いて第１流路１０内の熱移動媒体３を排出するように制御部２４を構成する。これにより、航空機Ａ側の液冷システム１に備えられている循環用のポンプ１１を熱移動媒体３の排出にも用いることができるので、維持装置２に排出用のポンプ１１を設ける必要がない。その結果、維持装置２の小型化および軽量化を図ることができる。これに伴い、維持装置２を航空機Ａの液冷システム１の熱移動媒体３のサービスポート１４ｂ、１５ａおよび１５ｂに接続する作業などが容易となるので、駐機時の熱移動媒体３の排出作業を容易化（簡素化）することができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、上記のように、熱移動媒体３として、純水、または、第１流路１０に悪影響を与える物質（塩素や二酸化炭素、金属イオンなど）が取り除かれた精製水を用いる。これにより、不凍液を含まず取り扱いが簡便な液体を熱移動媒体３として採用することができる。また、純水や精製水を熱移動媒体３として用いることにより、液冷システム１の第１流路１０を構成する配管に錆やスケール（皮膜状の堆積物）が発生することを抑制することができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、上記のように、窒素および希ガス（アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドン）のうち、いずれか１種類のガスまたは２種類以上の成分の混合ガスを主成分とする排出用ガス４を用いる。これにより、反応性の低い不活性なガスを排出用ガス４として用いることができるので、熱移動媒体３の排出作業に起因する、第１流路１０を構成する配管の腐食やスケールの発生を抑制することができる。ここで、熱移動媒体３の排出を行うためのガスとしては、たとえば空気でも機能し得るが、空気中の二酸化炭素が水分と反応すると炭酸イオンができ、第１流路１０の配管に腐食などの悪影響を及ぼす可能性がある。また、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）などの代替フロンガスや、可燃性のあるガスでも、排出用のガスとして使用できるものがある。しかしながら、代替フロンガスは地球温暖化係数が高いため大気に放出すると地球温暖化への影響があり、可燃性ガスは引火を防止する必要がある。これに対して、第１実施形態の排出用ガス４は、これらの不都合を解消することが可能である。
【００６６】
また、第１実施形態では、上記のように、第１流路１０に注入される排出用ガス４を昇温させるヒータ３０を設ける。これにより、昇温させた排出用ガス４を注入することにより、第１流路１０内に残る液滴を微細な水滴の状態または蒸発させた蒸気の状態で液冷システム１から排出させる（乾燥させる）ことができるので、第１流路内での熱移動媒体３の凍結をより効果的に抑制することができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、上記のように、排出用ガス４を回収する第２流路２５と、排出用ガス４中に含まれる熱移動媒体３を分離する冷却器２７および水分離器２８と設ける。これにより、凝縮によって、排出用ガス４に含まれる熱移動媒体３を排出用ガス４から分離して回収することができる。また、回収した排出用ガス４を再度第１流路１０に注入して第１流路１０と第２流路２５とを循環させれば、第１流路１０内を乾燥させることができるので、第１流路内での熱移動媒体３の凍結をさらに効果的に抑制することができる。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、図２および図３を参照して、本発明の第２実施形態による維持装置について説明する。第２実施形態では、熱移動媒体３として純水または第１流路１０の配管に悪影響を与える物質が取り除かれた精製水を用いた上記第１実施形態とは異なり、蓄熱物質を純水または精製水へ分散させたエマルジョンを熱移動媒体として用いる例について説明する。なお、維持装置の装置構成は上記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６９】
第２実施形態による維持装置２（図２参照）は、液冷システム１内の熱移動媒体１０３（図３参照）の排出を行うように構成されている。図３に示すように、熱移動媒体１０３は、固相−液相間の相変化により蓄熱可能な蓄熱物質１０４を純水または精製水（以下、単に水１０５という）へ粒子状に分散させたエマルジョンからなる。すなわち、熱移動媒体１０３は、上記第１実施形態の熱移動媒体３（水１０５）に対して、蓄熱物質１０４を分散させてエマルジョンとしたものである。
【００７０】
具体的には、熱移動媒体１０３は、蓄熱物質１０４を、界面活性剤１０６を介して水１０５に分散させたものである。蓄熱物質１０４は、通常の顕熱（温度上昇）のみならず、固相−液相間の相変化に伴う潜熱を利用して発熱源Ｂの熱を吸収する機能を有する。そのため、蓄熱物質１０４としては、液冷システム１の通常運用時における、発熱源Ｂからの吸熱によって変動する熱移動媒体１０３の温度範囲内に、相変化点（融点）を有する物質が用いられる。蓄熱物質１０４の例としては、たとえば、高、低密度ポリエチレンワックス、シラン架橋ポリオレフィン、合成ワックス、ノルマルパラフィンなどを用いることができる。なお、これらの物質の中でも、同一種類の物質で炭素量（分子量）の相違などにより融点の異なるものがそれぞれ存在する。そのため、蓄熱物質１０４としては、発熱源Ｂの吸熱に適した融点を持つ物質を単独で用いてもよいし、蓄熱物質１０４の相変化温度幅を持たせるように、同一種類の物質で融点の異なるものを混合して用いることが可能である。
【００７１】
これにより、熱移動媒体１０３は、蓄熱物質１０４の相変化に伴う潜熱を利用した蓄熱（吸熱）によって、水１０５のみを用いた熱移動媒体３と比較して、熱移動媒体１０３の単位体積当たりの熱容量（すなわち、熱輸送量）を大きく改善することが可能である。水１０５に対する蓄熱物質１０４の分散割合は、蓄熱物質１０４による熱移動媒体１０３の容量の向上と、エマルジョン粒子（蓄熱物質１０４）の増大に伴う熱移動媒体１０３の粘度上昇に起因する流動抵抗の増大との比較衡量の上、効率の良い値に適切に設定される。
【００７２】
なお、熱移動媒体１０３の熱伝達効率は、水１０５に分散する蓄熱物質１０４の粒子径の影響を受ける。このため、熱伝達効率を良好に保つため、蓄熱物質１０４の粒子径としては、約０．０１μｍ以上、約１０μｍ以下となる程度に調整されることが好ましい。
【００７３】
一方、エマルジョンは、運用を継続すると（冷熱のサイクルを繰り返すと）蓄熱物質１０４の粒子が凝集して粗大化することが知られている。そのため、一般には、エマルジョンの熱移動媒体１０３を用いる場合、粗大化したエマルジョン粒子（蓄熱物質１０４）を除去するための機器と、除去した分の蓄熱物質１０４を補給する機器とを液冷システムに追加する必要が生じる。これに対して、維持装置２は、上記第１実施形態において説明した通り、航空機Ａの駐機（着陸）の度に維持装置２により熱移動媒体１０３を排出することが可能であるため、第２実施形態では、航空機Ａ（液冷システム１）の１日の運用終了時に熱移動媒体１０３を排出し、翌日の運用開始前にエマルジョン状態の良好な熱移動媒体１０３を改めて注入するという運用が可能となる。その結果、第２実施形態では、液冷システム１にエマルジョン粒子の除去装置および補給装置を追加する必要なく、エマルジョンの熱移動媒体１０３を利用することが可能となる。
【００７４】
なお、このように１日の運用終了時に熱移動媒体１０３の排出を行う場合には、排出した熱移動媒体１０３を回収して、エマルジョン粒子の微細化処理を行うこともできるので、航空機Ａの運用開始時に液冷システム１に注入する熱移動媒体には、交換用の（新品の）熱移動媒体１０３のほか、微細化処理により再生した熱移動媒体１０３を用いることも可能である。
【００７５】
また、上記第１実施形態によれば、運用中の液冷システム１の第１流路１０の内部は、熱移動媒体１０３と窒素や希ガスなどからなる排出用ガス（不活性ガス）４とによって占められる。その結果、第２実施形態においても、第１流路１０の内部が不活性ガスの雰囲気に維持されるため、蓄熱物質１０４および界面活性剤１０６の酸化を防止することも可能となる。
【００７６】
第２実施形態では、上記のように、固相−液相間の相変化により蓄熱可能な蓄熱物質１０４を水（純水または精製水）１０５へ粒子状に分散させたエマルジョンからなる熱移動媒体１０３を用いる。これにより、蓄熱物質１０４の相変化に伴う潜熱を利用することができ、熱移動媒体１０３の単位体積あたりの熱容量を向上させることができる。この結果、冷却に必要な熱移動媒体１０３の流量を低減することができるので、液冷システム１の第１流路１０の流路径を小さくしたり、ポンプ１１のポンプ能力を低減するなどの設計が可能となる。これにより、液冷システム１側の小型軽量化やエネルギ消費量の低減を図ることも可能となるとともに、液冷システム１内の熱移動媒体１０３の総量が抑制されれば、維持装置２による熱移動媒体１０３の排出量も少なくて済み、熱移動媒体１０３の排出をより速やかに行うことができるようになる。
【００７７】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７８】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、空港等の航空機の駐機施設における地上設備として搬送可能に設けられた維持装置の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、維持装置が駐機施設に固定設置されてもよい。
【００７９】
また、上記第１および第２実施形態では、排出用ガス４を第１流路１０に注入するためのガスボンベ２１を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえばガスタンクに収容された排出用ガスを、コンプレッサーなどを用いて第１流路に注入してもよい。排出用ガスは、維持装置内の貯留部（ガスボンベなど）に貯留するほか、駐機施設の内外や地下などに設けたガスタンクなどから取得することが可能である。
【００８０】
上記第１実施形態では、純水または精製水からなる熱移動媒体３を用いる例を示し、上記第２実施形態では、水１０５に蓄熱物質１０４を分散させたエマルジョンの熱移動媒体１０３を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、純水、精製水およびエマルジョン以外の液体を熱移動媒体として用いてもよい。有害性が問題とならない程度まで不凍液の濃度を低減させた熱移動媒体を用いてもよい。また、配管の腐食等の液冷システムへの悪影響が少なく、かつ、作業者に対する有害性も少ない物質を、熱移動媒体の添加剤として混合させてもよい。
【００８１】
また、上記第１および第２実施形態では、維持装置に排水タンク２３を設けて、熱移動媒体を貯留するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、維持装置に排水タンクを設ける代わりに、液冷システムから排出した熱移動媒体を、維持装置の外部の貯留容器に送り出すように構成してもよい。また、熱移動媒体が純水または精製水である場合には、熱移動媒体をそのまま施設の排水口などへ廃棄してもよい。熱移動媒体がエマルジョンである場合には、熱移動媒体を維持装置からエマルジョン粒子の微細化処理を行う処理装置に送り出すようにしてもよいし、維持装置の内部に微細化処理の処理装置を設けてもよい。
【００８２】
また、上記第１および第２実施形態では、熱移動媒体の排出時に、第１流路１０におけるポンプ１１の入口側圧力Ｐ１を、ポンプ１１の出口側圧力Ｐ２以上の圧力に維持するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ポンプの入口側圧力Ｐ１を出口側圧力Ｐ２よりも小さくしてもよい。すなわち、第１流路に排出用ガスを注入しない場合の入口側圧力と比較して、排出用ガスの注入圧力によってポンプの入口側圧力Ｐ１を上昇させることができればよい。この場合でも、ポンプの負荷を軽減して、より高い回転数（高い吐出量）でポンプを駆動させることが可能となる。
【００８３】
また、上記第１および第２実施形態では、ポンプ１１の入口側圧力Ｐ１と圧力降下分Ｐ３との差分が出口側圧力Ｐ２以下となる（Ｐ１−Ｐ３≦Ｐ２となる）ように、ポンプ１１の入口側圧力Ｐ１を維持するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、入口側圧力Ｐ１と圧力降下分Ｐ３との差分が出口側圧力Ｐ２よりも大きくなる（Ｐ１−Ｐ３＞Ｐ２となる）ように構成してもよい。この場合にはポンプを駆動せずとも熱移動媒体の排出が進み、ポンプが水車（駆動モータが発電機）となる。その場合でも、ポンプ（駆動モータ）を高速で駆動させて熱移動媒体の速やかな排出を行うことは可能である。
【００８４】
また、上記第１および第２実施形態では、航空機Ａの液冷システム１内に組み込まれたポンプ１１を用いて第１流路１０内の熱移動媒体３（１０３）を排出するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、液冷システム１のポンプ１１とは別個に、維持装置に熱移動媒体の排出用ポンプを設けてもよい。この場合には、液冷システム１のリザーバタンク１４に、ポンプ吸入配管１１ｃ（図２参照）と並列に排出用配管（ポート）を設けて、維持装置の排出用ポンプと接続させるような構成を採用することにより、維持装置の排出用ポンプによる熱移動媒体の排出が可能である。
【００８５】
また、上記第１および第２実施形態では、第１流路１０に注入される排出用ガス４を昇温させるヒータ３０を維持装置２に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ヒータを設けなくともよい。
【００８６】
また、上記第１および第２実施形態では、第１流路１０に注入された排出用ガス４を回収して循環させるための第２流路２５を維持装置２に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２流路を設けなくともよい。すなわち、第１流路に注入された排出用ガスを回収せずに大気中に放出してもよい。
【００８７】
また、上記第１および第２実施形態では、第２流路２５に回収された排出用ガス４中に含まれる熱移動媒体３（１０３）を分離する冷却器２７と水分離器２８とを維持装置２に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却器２７および水分離器２８を維持装置に設けなくともよい。
【００８８】
また、上記第１実施形態では、冷却器２７と水分離器２８とを用いた熱移動媒体３の凝縮により、排出用ガス４中に含まれる熱移動媒体３を分離するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、凝縮以外の方法を用いて、熱移動媒体を分離してもよい。
【００８９】
たとえば図４に示す第１変形例のように、冷却器２７および水分離器２８に代えて、排出用ガス４中に含まれる熱移動媒体３の蒸気を吸着する吸着装置１５０を維持装置に設けてもよい。吸着装置１５０としては、たとえばＰＳＡ（プレッシャースイングアブソープション）方式の吸着装置を採用することができる。なお、吸着装置１５０は、本発明の「分離手段」の一例である。
【００９０】
吸着装置１５０は、吸着材１５０ａを収容した複数（２つ）の吸着槽１５１および１５２を備える。上流側の三方バルブ１５３と、下流側の出口流路１５４とが、それぞれ第２流路２５（図２参照）と連通する。吸着装置１５０は、２つの吸着槽１５１および１５２の一方で蒸気の吸着（乾燥）を行うとともに、他方で吸着した蒸気を大気へ開放（排出）する動作を、交互に繰り返す。具体的には、三方バルブ１５３を吸着槽１５１側に開放し、バルブ１５５を開放するとともに、バルブ１５６および１５７を閉じる。これにより、吸着槽１５１が第２流路２５を含む排出用ガス４の循環流路に接続され、蒸気を含有する排出用ガス４が循環流路内の所定圧力で吸着槽１５１に導入されることにより、排出用ガス４中の蒸気が吸着材に吸着される。その間、吸着槽１５２側では、バルブ１５８が開かれて排気ポート１５９と接続され、図示しない真空ポンプなどにより負圧吸引されることにより、吸着槽１５２の吸着材に吸着された蒸気が外部（大気）へ排出される。その後、動作を交代させることにより、排出用ガス４から熱移動媒体を連続的に分離することが可能となる。
【００９１】
その他、たとえば図５に示す第２変形例のように、冷却器２７および水分離器２８に代えて、排出用ガス４中に含まれる熱移動媒体３の蒸気を膜分離によって分離する分離装置１６０を維持装置に設けてもよい。分離装置１６０は、選択的に蒸気を透過させる管状の中空糸膜１６１を束にした分離部１６２の両端を、それぞれハウジングを介して第２流路２５（図２参照）と接続するように構成されている。分離装置１６０は、蒸気を含有する排出用ガス４を導入口１６３から流入させると、排出用ガス４中の水分（蒸気）のみが中空糸膜１６１を透過して外部に放出させる。一方、蒸気を放出して乾燥した排出用ガス４は、中空糸膜１６１内部を通過して、そのまま導出口１６４から第２流路２５に送り出される。このような構成により、排出用ガス４中に含まれる熱移動媒体３の蒸気を分離することが可能である。なお、分離装置１６０は、本発明の「分離手段」の一例である。
【符号の説明】
【００９２】
１  液冷システム
２  維持装置
３、１０３  熱移動媒体
４  排出用ガス
１０  第１流路
１１  ポンプ（排出手段）
２１  ガスボンベ（注入手段）
２２  供給圧力制御弁（調整手段）
２４  制御部（排出手段、調整手段）
２５  第２流路
２７  冷却器（分離手段）
２８  水分離器（分離手段）
３０  ヒータ（昇温手段）
１０４  蓄熱物質
１５０  吸着装置（分離手段）
１６０  分離装置（分離手段）
Ａ  航空機
Ｂ  発熱源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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