(57)【要約】      （修正有）【課題】霜が蒸発器の表面に付着しにくく、また霜が付着しても蒸発器の冷却性能が低下せずに長時間連続して０℃以下まで空気を冷却可能な冷却空気供給設備を提供する。【解決手段】冷凍サイクルシステム１０を構成する冷凍機の蒸発器として機能する熱交換器２に空気流を供給し、該熱交換器２で空気を冷却する冷却空気供給設備において、前記空気流の流れに沿って、前記熱交換器で構成される熱交換ブロックを少なくとも２つ以上設け、上流側から少なくとも１つ以上の熱交換ブロックの出口空気温度が０℃より高くなり、下流側から少なくとも１つ以上の熱交換ブロックの出口空気温度が０℃以下となるように蒸発冷媒量を調整し、空気流の出口温度が０℃より高くなる第１の冷却ブロック２１と、空気流の出口温度が０℃以下となる第２の冷却ブロック２２の間に、上流側熱交換ブロック内で発生する凝縮水の下流側熱交換ブロックへの移動を防ぐ隙間２４を設けた。【選択図】図１
2008039208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が圧縮機から吐出され凝縮器と膨張弁と蒸発器を経て前記圧縮機に戻る冷凍サイクルシステムを構成する冷凍機の蒸発器として機能する熱交換器に空気流を供給し、該熱交換器で熱交換して空気を冷却する冷却空気供給設備において、
前記空気流の流れに沿って、前記熱交換器で構成される熱交換ブロックを少なくとも２つ以上設け、上流側から少なくとも１つ以上の熱交換ブロックの出口空気温度が０℃より高くなり、下流側から少なくとも１つ以上の熱交換ブロックの出口空気温度が０℃以下となるように蒸発冷媒量を調整し、
空気流の出口温度が０℃より高くなる上流側熱交換ブロックと、空気流の出口温度が０℃以下となる下流側熱交換ブロックの間に、上流側熱交換ブロック内で発生する凝縮水の下流側熱交換ブロックへの移動を防ぐ隙間を設けたことを特徴とする冷却空気供給設備。
【請求項２】
前記熱交換ブロックを構成する熱交換器をそれぞれフィン型熱交換器で構成し、前記出口空気温度が０℃以下である下流側熱交換ブロックを構成する熱交換器のフィンピッチを前記出口空気温度が０℃より高い上流側熱交換器のフィンピッチよりも広くすることを特徴とする請求項１記載の冷却空気供給設備。
【請求項３】
前記空気流を加圧押し込み型送風機で供給するとともに、前記空気流の出口温度が０℃より高くなる上流側熱交換ブロックと、空気流の出口温度が０℃以下となる下流側熱交換ブロックの間に設けた隙間下方の床面にドレン排出口を設けて前記凝縮水を排出することを特徴とする請求項１又は２記載の冷却空気供給設備。
【請求項４】
前記最下流の熱交換ブロックの下流側出口部に水平な床面と該床面より下流側に上昇する傾斜面を設け、
該傾斜面に冷却空気供給ダクトを設けるとともに、該床面に空気逃がしダクトを設け、これらのダクトを交互に開閉可能なダンパを設けて該冷却空気供給ダクトを閉じた時に該空気逃がしダクトを開けて冷却空気を逃がすように構成したことを特徴とする請求項１〜３記載の冷却空気供給設備。
【請求項５】
前記冷凍サイクルを構成する冷凍機と、前記空気流を供給する手段を一つの車体内に収め、該車体と連結した運転席によって移動可能とし、
前記車体を駐機航空機の近くに駐車し、前記最下流の熱交換ブロックの下流側と駐機航空機間をホースで接続し、
前記最下流の熱交換ブロックの下流側と駐機航空機間を接続したホースを通じて冷却空気を駐機航空機に供給して駐機航空機内部を冷却することを特徴とする請求項１〜４記載の冷却空気供給設備。
【請求項６】
前記各熱交換ブロックに、それぞれ独立して冷凍サイクルを構成する冷凍機の冷媒を供給し、各熱交換ブロック毎の蒸発冷媒量をそれぞれ独自に設定することができるように構成したことを特徴とする請求項１〜５何れかに記載の冷却空気供給設備。
【請求項７】
前記冷凍サイクルシステムの凝縮器下流で冷媒通路を分岐し、各分岐通路に膨張弁及び前記熱交換ブロックを介設するとともに、該熱交換ブロック下流側で該分岐冷媒通路を合流させ、
前記膨張弁により各熱交換ブロックに流入する蒸発冷媒量を調整することによって、熱交換ブロックの個数よりも冷凍サイクルを構成する冷凍機の個数を少なくしたことを特徴とする請求項１〜５何れかに記載の冷却空気供給設備。
【請求項８】
前記熱交換ブロックの下流側分岐ラインの少なくとも一箇所に蒸発圧力調整弁を設けたことを特徴とする請求項７記載の冷却空気供給設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駐機中の航空機等へ冷却空気を送気する冷却空気供給設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機が駐機場など地上にいるとき、航空機のキャビンや航空機内部に搭載された機器を冷却する必要があり、このような航空機の内部の冷却には従来より冷却空気が用いられている。特に近年の航空機の運用状況では、駐機して乗客を降ろしてから次の乗客を乗せるまでの時間を短縮し、航空機の運用効率を高めることが求められていることから、低温の冷却空気を供給することが必要となる。特に夏場においては、冷却空気を航空機へ供給ホースを用いて供給する場合、前記供給ホースが置かれる駐機場の地面付近の温度は７０℃程度まで上昇することもあり、機内に適切な温度の冷却空気を送風するためには冷却空気温度を−２〜−４℃程度まで冷却する必要がある。
【０００３】
冷却空気を得るための方法として、送風機で送られた外気（空気）を冷水熱交換器により直接冷水コイルの外側を通して冷風として供給する方法をあげることができ、例えば特許文献１には、送風機によって送られる外気を送風機と冷水熱交換器の間に挿入されたヒートパイプによって冷却して、送風機によって生じた圧縮熱を除去してから冷水熱交換器で冷水と熱交換することで、冷水熱交換器の冷却負荷を軽減する装置が開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された方法は、外気（空気）を冷水と熱交換するため、水の凝固点（０℃）以下に空気を冷却することができず、要求される冷却空気温度（−２〜−４℃）を満たすことができない。
【０００５】
そのため０℃以下まで冷却した冷却空気を得るための方法として、冷媒ガスをコンプレッサで断熱圧縮し、高温高圧となった冷媒ガスをコンデンサで冷却して液化し、膨張弁で断熱膨張させ低温の気液混合状態とし、その液相部の蒸発器での気化潜熱を冷却源とする冷凍サイクルによって送風機で送られた外気（空気）を冷却して冷風を供給する方法をあげることができ、例えば特許文献２に開示されている。さらに、特許文献３には、送風機の前後にプレクーラとアフタークーラを直列に配置し、予備冷却と本冷却によって導入した空気を冷却することで効率よく空気を冷却することのできる装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２９１４３０号公報
【特許文献２】実開平１−７５７６９号公報
【特許文献３】特開２００４−２３２９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献２及び特許文献３に開示された方法は何れも、０℃以下まで空気を冷却すると、空気中の水分が蒸発及び昇華して、蒸発器の表面に霜の状態で付着する。この霜の堆積により、被冷却空気が流れにくくなり、冷却能力が低下するという問題が発生するため、除霜する必要がある。
除霜には例えば従来よりホットガスによる除霜や、電熱や温水スプレーによる除霜が用いられているが、前記何れの除霜方法も冷却能力を低下させないためには３時間に１度程度の除霜を行う必要があり、長時間の連続運転が困難である。さらに１回の除霜に１時間程度の時間を要するため、冷却空気供給装置の稼働率が低いという問題がある。
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、従来よりも霜が蒸発器の表面に付着しにくく、さらに霜が付着した場合においても蒸発器の冷却性能を低下させずに運転できるため、長時間連続して０℃以下まで空気を冷却することのできる冷却空気供給設備を供給することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明における冷却空気供給設備は、冷媒が圧縮機から吐出され凝縮器と膨張弁と蒸発器を経て前記圧縮機に戻る冷凍サイクルシステムを構成する冷凍機の蒸発器として機能する熱交換器に空気流を供給し、該熱交換器で熱交換して空気を冷却する冷却空気供給設備において、前記空気流の流れに沿って、前記熱交換器で構成される熱交換ブロックを少なくとも２つ以上設け、上流側から少なくとも１つ以上の熱交換ブロックの出口空気温度が０℃より高くなり、下流側から少なくとも１つ以上の熱交換ブロックの出口空気温度が０℃以下となるように蒸発冷媒量を調整し、空気流の出口温度が０℃より高くなる上流側熱交換ブロックと、空気流の出口温度が０℃以下となる下流側熱交換ブロックの間に、上流側熱交換ブロック内で発生する凝縮水の下流側熱交換ブロックへの移動を防ぐ隙間を設けたことを特徴とする。
このことにより、空気を冷却することによって発生する凝縮水を前記隙間によって排除することができるため、凝縮水の下流への流入を防いでいる。また、出口部の空気温度が０℃より高い熱交換ブロックと、出口部の空気温度が０℃以下である熱交換ブロックを設けることで、空気温度を０℃以下に冷却する熱交換ブロックでの冷却温度幅を小さくすることができるため、最下流の熱交換ブロックでは霜ができにくくなる。出口部の空気温度を０℃以下まで冷却する熱交換ブロックでの冷却温度幅は小さいほどこの効果は高いため、出口空気温度が０℃より高くなる熱交換ブロック出口部の空気温度は０℃より高く且つできる限り低い温度にすることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記熱交換ブロックを構成する熱交換器をそれぞれフィン型熱交換器で構成し、前記出口空気温度が０℃以下である下流側熱交換ブロックを構成する熱交換器のフィンピッチを前記出口空気温度が０℃より高い上流側熱交換器のフィンピッチよりも広くすることを特徴とする。このことで、即ち霜の付着する０℃以下まで空気を冷却するブロックでは、霜が付着した場合においても、霜によってピッチ間が目詰まりして空気の流れを阻害することを防ぐことができ、冷気供給設備の長時間連続運転が可能となる。
【００１０】
前記空気流を加圧押し込み型送風機で供給するとともに、前記空気流の出口温度が０℃より高くなる上流側熱交換ブロックと、空気流の出口温度が０℃以下となる下流側熱交換ブロックの間に設けた隙間下方の床面にドレン排出口を設けて前記凝縮水を排出することを特徴とする。空気流を加圧押し込み型送風機で供給することで、熱交換器内は静圧の状態となる。そのため、前記隙間下方の床面にドレン排出口を設けると、凝縮水が排出されやすくなる。
【００１１】
前記最下流の熱交換ブロックの下流側出口部に水平な床面と該床面より下流側に上昇する傾斜面を設け、該傾斜面に冷却空気供給ダクトを設けるとともに、該床面に空気逃がしダクトを設け、これらのダクトを交互に開閉可能なダンパを設けて該冷却空気供給ダクトを閉じた時に該空気逃がしダクトを開けて冷却空気を逃がすように構成したことを特徴とする。
冷却設備稼働時は冷却空気供給ダクトに取り付けたダンパを開とし、逃がしダクト取り付けたダンパを閉としており、冷却設備稼動停止後直ちに冷却空気供給ダクトに取り付けたダンパを閉とし、逃がしダクトに取り付けたダンパを開とすると、設備稼働停止後、逃がしダクトから例えば送風機等の空気流を供給する手段の惰性運転による送風を逃がしながら、冷却空気供給ダクト先端から冷却空気供給先へと繋いだホース等を片付けて作業を迅速化することができる。
【００１２】
また、前記冷凍サイクルを構成する冷凍機と、前記空気流を供給する手段を一つの車体内に収め、該車体と連結した運転席によって移動可能とし、前記車体を駐機航空機の近くに駐車し、前記最下流の熱交換ブロックの下流側と駐機航空機間をホースで接続し、前記最下流の熱交換ブロックの下流側と駐機航空機間を接続したホースを通じて冷却空気を駐機航空機に供給して駐機航空機内部を冷却することを特徴とする。
このことで、冷却空気供給設備を自由な場所に移動させることができるため、航空機の駐機場所に係わらず、冷却空気を用いることができる。
【００１３】
また、前記各熱交換ブロックに供給する冷媒は、それぞれ独立して冷凍サイクルを構成する冷凍機の冷媒を供給し、各熱ブロック毎の蒸発冷媒量をそれぞれ独自に設定してもよく、前記冷凍サイクルシステムの凝縮器下流で冷媒通路を分岐し、各分岐ラインに膨張弁及び前記熱交換ブロックを開設するとともに、該熱交換ブロック下流側で該分岐冷媒通路を合流させ、前記膨張弁により各熱交換ブロックに流入する蒸発冷媒量を調整することによって、熱交換ブロックの個数よりも冷凍サイクルを構成する冷凍機の個数を少なくしてもよい。このような冷凍サイクルの構成は、既存設備の能力、装置製造コスト等の状況に応じてどちらの構成としてもよい。
また、蒸発圧力を一定値に保つため、前記熱交換ブロックの下流側分岐ラインの少なくとも一箇所に蒸発圧力調整弁を設けるとさらに好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
以上記載のごとく本発明によれば、熱交換器で構成される熱交換ブロックを少なくとも２つ以上設けて、上流側から少なくとも１つ以上の熱交換ブロックの出口空気温度が０℃より高くなり、下流側から少なくとも１つ以上の熱交換ブロックの出口空気温度が０℃以下となるように蒸発冷媒量を調整し、空気流の出口温度が０℃より高くなる上流側熱交換ブロックと、空気流の出口温度が０℃以下となる下流側熱交換ブロックの間に、上流側熱交換ブロック内で発生する凝縮水の下流側熱交換ブロックへの移動を防ぐ隙間を設けることで、上流からの凝縮水の流入を防いでいるため、出口温度が０℃以下となる熱交換ブロックでの霜の発生を最小限に抑えることができる。
さらに、前記熱交換ブロックを構成する熱交換器をそれぞれフィン型熱交換器で構成し、前記出口空気温度が０℃以下である下流側熱交換ブロックを構成する熱交換器のフィンピッチを前記出口空気温度が０℃より高い上流側熱交換器のフィンピッチよりも広くすることを特徴とする。このことで、即ち霜の付着する０℃以下まで空気を冷却するブロックでは、霜が付着した場合においても、霜によってピッチ間が目詰まりして空気の流れを阻害することを防ぐことができ、冷気供給設備の長時間連続運転が可能となる。
【００１５】
従って、本発明によって、従来よりも霜が蒸発器の表面に付着しにくく、さらに霜が付着した場合においても蒸発器の冷却性能が低下せずに運転ができるため、長時間連続して０℃以下まで空気を冷却することのできる冷却空気供給設備を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１７】
図１は、実施例１に係る冷気供給設備の概略構成図である。まず、図１により本実施例の冷却空気供給設備の構成について説明する。本実施例の冷却空気供給設備は、冷凍サイクル１０と、冷凍サイクル１０の蒸発器として機能し空気を冷却して冷却空気とする熱交換器２と、前記熱交換器に空気を供給し、前記熱交換器２によって冷却された冷却空気を駐機航空機などに送る送風機１から構成される。
【００１８】
また、前記冷凍サイクル１０は、圧縮機１１と、コンデンサ１２と、膨張弁１４及び１５と、蒸発器として機能する熱交換器２と、これらを繋ぐ冷媒配管から構成されている。本実施例では用いなかったが、前記圧縮機１１の下流且つコンデンサ１２の上流にオイルを分離するオイルセパレーターを設けたり、前記コンデンサ１２の下流且つ膨張弁１４及び１５の上流にコンデンサで凝縮した冷媒を貯留するとともに液相冷媒と気相冷媒とを分離するレシーバータンクを設けてもよい。
【００１９】
一方、送風機１によって取り込まれた空気（外気）は、熱交換器２に導入されて前記冷凍サイクル１０の冷媒の気化潜熱によって冷却された後、冷却空気として、出口部３に設けた供給空気ダクト３１より冷却空気として供給されるように構成されている。
このとき、前記送風機１によって取り込まれた空気の流れ方向に対して、前記冷凍サイクル１０中の冷媒の流れがカウンターフローとなるように流通している。このことで、冷媒と冷却用空気との温度差が空気通路入口側では大きくなり、出口側では小さくなって全体として高い熱交換効率が得られなくなることを防ぎ、空気通路全体にわたって冷却用空気と冷媒との温度差を充分に確保し、高い熱交換効率を得ることができる。
また、出口部３は水平面よりかけ上がり傾斜構造としており、その傾斜面に供給空気ダクト３１、水平面に逃がしダクト３２を取り付けてある。設備稼働時は供給空気ダクト３１に取り付けた図示しないダンパを開とし、逃がしダクト３２に取り付けた図示しないダンパを閉としており、設備稼動停止後直ちに供給空気ダクト３１に取り付けたダンパを閉とし、逃がしダクトに取り付けたダンパを開とする。このようにして、設備稼働停止後、逃がしダクト３２から送風機１の惰性運転による送風を逃がしながら、供給空気ダクト３１先端から冷却空気供給先へと繋いだホース等を片付けて作業を迅速化している。
【００２０】
前記冷凍サイクル１０の蒸発器として機能し、送風機１によって取り込まれた空気を冷却する熱交換器２は、前記送風機１によって取り込まれた空気の流れの上流側から順に、第１の冷却ブロック２１と第２の冷却ブロック２２を１つのケーシング内に設けたものであり、前記第１の冷却ブロック２１及び第２の冷却ブロック２２の間には隙間２４が設けられている。さらに、前記隙間２４下方の床面にはドレン口を設け、該ドレン口にドレン管２５を接続している。
送風機１は、押し込み型送風機とすると、熱交換器２内部が静圧となり、前記ドレン管よりドレンを排出しやすくなるため好ましい。
また、前記第１の冷却ブロック２１及び第２の冷却ブロック２２は何れもフィンチューブ型の熱交換器であり、図２に示したように、空気流と略平行であり、所定の間隔（以下ピッチという）で互いに平行に配列された複数の板状フィン２６と、該板状フィン２６を貫通する冷媒通路であるチューブ２７から構成される。また、第１の冷却ブロック２１のピッチＰ１は、第２の冷却ブロック２２のピッチＰ２よりも狭くしてある。
【００２１】
次に、このような構成の本実施例１の冷気供給設備の動作について説明する。
冷凍サイクル１０では、冷媒ガスは先ず圧縮機１１で断熱圧縮され、高温高圧となった冷媒はファン１３によって冷却されたコンデンサ１２で凝縮して液化される。そして、凝縮液化した高圧状態の冷媒は膨張弁１４及び１５に導かれる。膨張弁１４で冷媒が断熱膨張することによって、低温の気液混合状態になり、熱交換器２の第１冷却ブロック２１のガイド２１ａに設けた入口部より第１の冷却ブロック２１のチューブ２７内に流入し、該チューブ２７内で冷媒の液相が気化して、気化潜熱によって、フィン２６間を通過する空気を冷却する。また同様に膨張弁１５で冷媒が断熱膨張することによって、低温の気液混合状態になり、熱交換器２の第２冷却ブロック２２のガイド２２ａに設けた入口部より第２の冷却ブロック２２のチューブ内に流入し、該チューブ内で冷媒の液相が気化して、気化潜熱によって、フィン２６間を通過する空気を冷却する。第１冷却ブロック２１及び第２冷却ブロック２２で気化した冷媒ガスは、第１冷却ブロック２１及び第２冷却ブロック２２のガイド２１ｂ及び２２ｂより出て、再び圧縮機１１に導かれ、循環して利用される。
【００２２】
一方、送風機１によって取り込まれて熱交換器２へ送られる空気（外気）は、送風機の圧縮熱を含むため、外気温度よりも約１０℃上昇し、例えば３８℃の空気（外気）を取り込んで熱交換器へ送った場合、熱交換器２入口部での空気温度は約４８℃となる。例えばこの４８℃の空気は前記熱交換器２へ送風され、まず第１冷却ブロック２１では出口部で空気温度が０℃以上、例えば５℃まで、前記膨張弁１４によって第１冷却ブロック２１を通過する冷媒量を調整して冷却される。
さらに、第１冷却ブロック２１で０℃以上、例えば５℃まで冷却された空気は、第２冷却ブロック２２で出口部が０℃以下、例えば−２℃まで前記膨張弁１５によって第２冷却ブロック２２を通過する冷媒量を調整して冷却される。
なお、外気中に浮遊する異物が送風機１を通じて熱交換器２へ取り込まれないために、送風機１の上流側にエアフィルターを設けておくとよい。
【００２３】
ここで、特に外気の湿度及び温度の高い夏場は、例えば東京では平均気温２６℃、平均湿度７６％であり、２６℃における飽和水蒸気量は２４．４ｇ／ｍ３であるから、空気１ｍ３中には水蒸気が２４．４×０．７６＝１８．５ｇ／ｍ３含まれている。この外気を前記の通り、送風機１の圧縮熱で一旦温度が上昇した後、第１冷却ブロック２１出口で５℃まで冷却したとき、５℃の空気の飽和水蒸気量は６．８ｇ／ｍ３であるから、少なくとも１８．５−６．８＝１１．７ｇ／ｍ３の水が凝縮水として析出する。例えば送風機１によって面風速４ｍ／ｓの空気流を形成し、熱交換器２の該空気流と垂直な断面積を１ｍ３としたとき、析出する水は１１．７×１×４＝４６．８ｇ／ｓであり、仮に１時間の連続運転を実施した場合、第１冷却ブロック２１の出口部では、４６．８ｇ／ｓ×３６００ｓ＝１６８４８０ｇ≒１６８Ｌが析出することとなる。
この水が、仮に第２の冷却ブロック２２へ流入し、０℃以下まで冷却された場合、凝固して霜となって空気通路を塞ぎ、冷却能力を低下させることから、第１の冷却ブロック２１と第２の冷却ブロック２２の間に隙間２４を設け、さらに該隙間２４の下方の床面にドレン排出口を設けて該ドレン排出口にドレン管２５を設けることにより、第１の冷却ブロック２１で析出した水を排出するようにしてある。隙間の幅Ｗは、面風速が４ｍ／ｓの空気流であれば５０ｍｍ以上あれば析出した水を確実にドレン口から排出することができる。
【００２４】
このように第１の冷却ブロック２１と第２の冷却ブロック２２の間に隙間２４を設けることによって、第１の冷却ブロック２１で析出した水を排出することができるため、第２の冷却ブロックで析出する水は、第２の冷却ブロック２２の入口部から第２の冷却ブロック出口部で５℃から−２℃まで冷却する間に析出する水分のみとなり、第２の冷却ブロック２２での霜の発生量を少なくすることができる。第２の冷却ブロック２２で発生する水の量は−２℃での飽和水蒸気量が４．２ｇ／ｍ３であるから、（６．８−４．２）×１×４＝１０．４ｇ／ｓであり、隙間２４を設けなかった場合と比べると、１０．４／（１０．４＋４６．８）＝１８．２％にまで削減することができる。
【００２５】
さらに、図２に示した通り、第１の冷却ブロック２１のピッチ間隔Ｐ１よりも第２の冷却ブロック２２のピッチ間隔Ｐ２を広くしている。このことで、第１の冷却ブロック２１では４８℃→５℃と４３℃温度を下げ、第２の冷却ブロックでは５℃→−２℃と７℃温度を下げるために、第１の冷却ブロック２１の方が第２の冷却ブロック２２よりも広い伝熱面積が必要であるが、この伝熱面積を確保することができる。さらに、前記の通り、第２の冷却ブロック２２での霜の発生量は少なくなっており、さらにピッチ間隔Ｐ２を広くしたため、霜によってピッチ間が目詰まりして空気の流れを阻害することを防ぐことができ、冷気供給設備の長時間連続運転が可能となる。
【実施例２】
【００２６】
図３は、実施例２に係る冷気供給設備の概略構成図である。冷凍サイクル１０の第１冷却ブロック２１の出口に蒸発圧力調整弁１７を設けたこと以外は実施例１と同様の構成とした。動作についても蒸発圧力調整弁１７以外は実施例１と同様である。
蒸発圧力調整弁は、例えば第１冷却ブロック２１の冷房負荷が大きいときは、第１冷却ブロック２１の蒸発圧力が大きくなり、弁開度が全開となる。一方、第１冷却ブロック２１の冷房負荷が小さいときには、第１冷却ブロック２１の蒸発圧力が小さくなって、弁開度も小さくなり、第１冷却ブロック２１の蒸発圧力を一定値に保つように構成されている。
【００２７】
実施例１のように、冷却温度の異なる２台の蒸発器（第１冷却ブロック２１及び第２冷却ブロック２２）がある場合、蒸発温度は両方とも同じになるため、冷却温度を高くするほうの蒸発器（第１冷却ブロック２１）は、冷房負荷の小さいときには、温度が下がりすぎる傾向があるが、本実施例２においては、冷却温度の高い第１冷却ブロック２１の下流に蒸発圧力調整弁１７を取り付けて、蒸発圧力を一定に保っているため、冷房負荷に係らず第１冷却ブロック２１の温度が下がりすぎることがなくなる。
【００２８】
また、本実施例２においても、実施例１と同様に、第１の冷却ブロック２１と第２の冷却ブロック２２の間に隙間２４を設けることによって、第１の冷却ブロック２１で析出した水を排出することができるため、第２の冷却ブロックで析出する水は、第２の冷却ブロック２２の入口部から第２の冷却ブロック出口部で５℃から−２℃まで冷却する間に析出する水分のみとなり、第２の冷却ブロック２２での霜の発生量を少なくすることができる。第２の冷却ブロック２２で発生する水の量は実施例１と同様に計算すると隙間２４を設けなかった場合と比べると、１０．４／（１０．４＋４６．８）＝１８．２％にまで削減することができる。
【００２９】
さらに、第１の冷却ブロック２１のピッチ間隔Ｐ１よりも第２の冷却ブロック２２のピッチ間隔Ｐ２を広くしていることで、第１の冷却ブロック２１では４８℃→５℃と４３℃温度を下げ、第２の冷却ブロックでは５℃→−２℃と７℃温度を下げるために、第１の冷却ブロック２１の方が第２の冷却ブロック２２よりも広い伝熱面積が必要であるが、この伝熱面積を確保することができる。さらに、前記の通り、第２の冷却ブロック２２での霜の発生量は少なくなっており、さらにピッチ間隔Ｐ２を広くしたため、霜によってピッチ間が目詰まりして空気の流れを阻害することを防ぐことができ、冷気供給設備の長時間連続運転が可能となる。
【実施例３】
【００３０】
図４は、実施例３に係る冷気供給設備の概略構成図である。２つの冷凍サイクル１０ａ及び１０ｂを構成し、第１の冷却ブロック２１は第１の冷凍サイクル１０ａの蒸発器として機能し、第２の冷凍サイクル１０ｂは第２の冷却ブロック２２の蒸発器として機能するように構成した。その他の構成は実施例１と同様である。
【００３１】
また、前記第１の冷凍サイクル１０ａは、圧縮機１１ａ、コンデンサ１２ａと、膨張弁１４ａ、蒸発器として機能する熱交換器２の第１の冷却ブロック２１と、これらを繋ぐ冷媒配管から構成されており、前記第２の冷凍サイクル１０ｂは、圧縮機１１ｂ、コンデンサ１２ｂと、膨張弁１５ａ、蒸発器として機能する熱交換器２の第２の冷却ブロック２２と、これらを繋ぐ冷媒配管から構成されている。
【００３２】
このような構成の本実施例１の冷気供給設備の動作について説明する。
第１の冷凍サイクル１０ａでは、冷媒ガスは先ず圧縮機１１ａで断熱圧縮され、高温高圧となった冷媒はファン１３ａによって冷却されたコンデンサ１２ａで凝縮して液化される。そして、凝縮液化した高圧状態の冷媒は膨張弁１４ａに導かれる。膨張弁１４ａで冷媒が断熱膨張することによって、低温の気液混合状態になり、熱交換器２の第１冷却ブロック２１のガイド２１ａに設けた入口部より第１の冷却ブロック２１のチューブ２７内に流入し、該チューブ２７内で冷媒の液相が気化して、気化潜熱によって、フィン２６間を通過する空気を冷却する。また同様に第２の冷凍サイクル１０ａでは、冷媒ガスは先ず圧縮機１１ｂで断熱圧縮され、高温高圧となった冷媒はファン１３ｂによって冷却されたコンデンサ１２ｂで凝縮して液化される。そして、凝縮液化した高圧状態の冷媒は膨張弁１５ａに導かれる。膨張弁１５ａで冷媒が断熱膨張することによって、低温の気液混合状態になり、熱交換器２の第２冷却ブロック２２のガイド２２ａに設けた入口部より第１の冷却ブロック２２のチューブ２７内に流入し、該チューブ２７内で冷媒の液相が気化して、気化潜熱によって、フィン２６間を通過する空気を冷却する。
第１冷却ブロック２１及び第２冷却ブロック２２で気化した冷媒ガスは、第１冷却ブロック２１及び第２冷却ブロック２２のガイド２１ｂ及び２２ｂより出て、それぞれ圧縮機１１ａ及び圧縮機１１ｂに導かれ、循環して利用される。
【００３３】
また、送風機１によって取り込まれて熱交換器２へ送られる空気（外気）の流れ、冷却については実施例１と同様であるのでここでは説明を省略する。
【００３４】
このとき、実施例３においても、実施例１及び実施例２と同様に、第１の冷却ブロック２１と第２の冷却ブロック２２の間に隙間２４を設けることによって、第１の冷却ブロック２１で析出した水を排出することができるため、第２の冷却ブロックで析出する水は、第２の冷却ブロック２２の入口部から第２の冷却ブロック出口部で５℃から−２℃まで冷却する間に析出する水分のみとなり、第２の冷却ブロック２２での霜の発生量を少なくすることができる。第２の冷却ブロック２２で発生する水の量は実施例１及び実施例２と同様に計算すると、隙間２４を設けなかった場合と比べて、１０．４／（１０．４＋４６．８）＝１８．２％にまで削減することができる。
【００３５】
さらに、図２に示した通り、第１の冷却ブロック２１のピッチ間隔Ｐ１よりも第２の冷却ブロック２２のピッチ間隔Ｐ２を広くしている。このことで、第１の冷却ブロック２１では４８℃→５℃と４３℃温度を下げ、第２の冷却ブロックでは５℃→−２℃と７℃温度を下げるために、第１の冷却ブロック２１の方が第２の冷却ブロック２２よりも広い伝熱面積が必要であるが、この伝熱面積を確保することができる。さらに、前記の通り、第２の冷却ブロック２２での霜の発生量は少なくなっており、さらにピッチ間隔Ｐ２を広くしたため、霜によってピッチ間が目詰まりして空気の流れを阻害することを防ぐことができ、冷気供給設備の長時間連続運転が可能となる。
【００３６】
また、第１の冷却ブロック２１と第２の冷却ブロック２２はそれぞれ別の冷凍サイクルの蒸発器として機能するため、第１の冷却ブロック２１と第２の冷却ブロック２２で独立して温度調整することができるため、実施例１及び２よりもさらに精密に冷却空気の温度を調整することができる。
【実施例４】
【００３７】
図５は、実施例４に係る冷気供給設備の概略構成図である。まず、図４により本実施例の冷却空気供給設備の構成について説明する。本実施例の冷却空気供給設備は、２つの冷凍サイクル（第１の冷凍サイクル１０ａ及び第２の冷凍サイクル１０ｂ）と、冷凍サイクル１０ａ及び１０ｂの蒸発器として機能し空気を冷却して冷却空気とする熱交換器２と、前記熱交換器に空気を供給し、前記熱交換器２によって冷却された冷却空気を駐機航空機などに送る送風機１から構成される。
【００３８】
また、前記第１の冷凍サイクル１０ａは、圧縮機１１ａ、コンデンサ１２ａと、膨張弁１４ｂ及び１５ｂと、蒸発器として機能する熱交換器２の第１冷却ブロック２１及び第２冷却ブロック２２と、これらを繋ぐ冷媒配管から構成されている。また前記第２の冷凍サイクル１０ｂは、圧縮機１１ｂ、コンデンサ１２ｂと、膨張弁１５ａと、蒸発器として機能する熱交換器２の第３冷却ブロック２３と、これらを繋ぐ冷媒配管から構成されている。
【００３９】
一方、送風機１によって取り込まれた空気（外気）は、熱交換器２に導入されて前記冷凍サイクル１０の冷媒の気化潜熱によって冷却された後、冷却空気として、出口部３に設けた供給空気ダクト３１より冷却空気として供給されるように構成されている。
【００４０】
前記冷凍サイクル１０ａ及び冷凍サイクル１０ｂの蒸発器として機能し、送風機１によって取り込まれた空気を冷却する熱交換器２は、前記送風機１によって取り込まれた空気の流れの上流側から順に、第１の冷却ブロック２１と第２の冷却ブロック２２と第３の冷却ブロック２３を１つのケーシング内に設けたものであり、前記第１の冷却ブロック２１、第２の冷却ブロック２２及び第３の冷却ブロック２３の間にはそれぞれ隙間２４ａ及び２４ｂが設けられている。さらに、前記隙間２４ａ及び２４ｂ下方の床面にはドレン口を設け、該ドレン口にドレン管２５ａ及び２５ｂを接続している。
また、前記第１の冷却ブロック２１、第２の冷却ブロック２２、及び第３の冷却ブロック２３は何れもフィンチューブ型の熱交換器であり、第１の冷却ブロック２１のフィンピッチ間隔をＰ１、第２の冷却ブロック２２のフィンピッチ間隔をＰ２、第３の冷却ブロック２３のフィンピッチ間隔をＰ３としたとき、Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐ１となるようにしている。
【００４１】
次に、このような構成の本実施例１の冷気供給設備の動作について説明する。
冷凍サイクル１０ａでは、冷媒ガスは先ず圧縮機１１ａで断熱圧縮され、高温高圧となった冷媒はファン１３ａによって冷却されたコンデンサ１２ａで凝縮して液化される。そして、凝縮液化した高圧状態の冷媒は膨張弁１４ｂ及び１４ｃに導かれる。膨張弁１４ｂで冷媒が断熱膨張することによって、低温の気液混合状態になり、熱交換器２の第１冷却ブロック２１のガイド２１ａに設けた入口部より第１の冷却ブロック２１のチューブ２７内に流入し、該チューブ２７内で冷媒の液相が気化して、気化潜熱によって、フィン２６間を通過する空気を冷却する。また同様に膨張弁１４ｃで冷媒が断熱膨張することによって、低温の気液混合状態になり、熱交換器２の第２冷却ブロック２２のガイド２２ａに設けた入口部より第２の冷却ブロック２２のチューブ内に流入し、該チューブ内で冷媒の液相が気化して、気化潜熱によって、フィン２６間を通過する空気を冷却する。第１冷却ブロック２１及び第２冷却ブロック２２で気化した冷媒ガスは、第１冷却ブロック２１及び第２冷却ブロック２２のガイド２１ｂ及び２２ｂより出て、再び圧縮機１１に導かれ、循環して利用される。
さらに、冷凍サイクル１０ｂでは、冷媒ガスは先ず圧縮機１１ｂで断熱圧縮され、高温高圧となった冷媒はファン１３ｂによって冷却されたコンデンサ１２ｂで凝縮して液化される。そして、凝縮液化した高圧状態の冷媒は膨張弁１５ａに導かれる。膨張弁１５ａで冷媒が断熱膨張することによって、低温の気液混合状態になり、熱交換器２の第３冷却ブロック２３のガイド２３ａに設けた入口部より第１の冷却ブロック２３のチューブ２７内に流入し、該チューブ２７内で冷媒の液相が気化して、気化潜熱によって、フィン２６間を通過する空気を冷却する。第３冷却ブロック２３で気化した冷媒ガスは、第３冷却ブロック２３のガイド２３ｂより出て、再び圧縮機１１ｂに導かれ、循環して利用される。
【００４２】
一方、送風機１によって取り込まれて熱交換器２へ送られる空気（外気）は、送風機の圧縮熱を含むため、外気温度よりも約１０℃上昇し、例えば３８℃の空気（外気）を取り込んで熱交換器へ送った場合、熱交換器２入口部での空気温度は約４８℃となる。例えばこの４８℃の空気は前記熱交換器２へ送風され、まず第１冷却ブロック２１及び第２冷却ブロック２２で第２冷却ブロック出口部で空気温度が０℃以上、例えば５℃まで、前記膨張弁１４ｂ及び１４ｃによって第１冷却ブロック２１及び第２冷却ブロック２２を通過する冷媒量を調整して冷却される。
さらに、第１冷却ブロック２１及び第２冷却ブロック２２で０℃以上、例えば５℃まで冷却された空気は、第３冷却ブロック２３で出口部が０℃以下、例えば−２℃まで前記膨張弁１５ａによって第３冷却ブロック２３を通過する冷媒量を調整して冷却される。
【００４３】
ここで、実施例１と同様の条件で、第２冷却ブロック２２出口で５℃まで冷却したときの第１冷却ブロック２１入口から第２冷却ブロック２２の出口までの凝縮水の量は、実施例１と同じく４６．８ｇ／ｓとなる。
この水が、仮に第３の冷却ブロック２３へ流入し、０℃以下まで冷却された場合、凝固して霜となって空気通路を塞ぎ、冷却能力を低下させることから、第２の冷却ブロック２２と第３の冷却ブロック２３の間に隙間２４ｂを設け、さらに該隙間２４ｂの下方の床面にドレン排出口を設けて該ドレン排出口にドレン管２５ｂを設けることにより、第２の冷却ブロック２２まで析出した水を排出するようにしてある。また、第１の冷却ブロック２１と第２の冷却ブロック２２の間にも同様に隙間２４ａを設けて、第１冷却ブロック２１で発生した凝縮水は該隙間２４ｂで排出している。
【００４４】
このように第２の冷却ブロック２２と第３の冷却ブロック２３の間に隙間２３を設けることによって、第２の冷却ブロック２２で析出した水を排出することができるため、第３の冷却ブロックで析出する水は、第３の冷却ブロック２３の入口部から第３の冷却ブロック出口部で５℃から−２℃まで冷却する間に析出する水分のみとなり、第３の冷却ブロック２３での霜の発生量を少なくすることができる。第３の冷却ブロック２２で発生する水の量は−２℃での飽和水蒸気量が４．２ｇ／ｍ３であるから、（６．８−４．２）×１×４＝１０．４ｇ／ｓであり、隙間２４ａ及び２４ｂを設けなかった場合と比べると、１０．４／（１０．４＋４６．８）＝１８．２％にまで削減することができる。
また、前記第１の冷却ブロック２１入口から第２の冷却ブロック２２出口までの凝縮水は、隙間２４ａと隙間２４ｂで分散して排出し、各隙間から排出する凝縮水量を少なくすることができるため、隙間下部に設けるドレン口を大きくする必要がなくなる。
【００４５】
さらに、前記第１の冷却ブロック２１のピッチ間隔Ｐ１、第２の冷却ブロック２２のピッチ間隔Ｐ２及び第３の冷却ブロック２３のピッチ間隔Ｐ３をＰ３＞Ｐ２＞Ｐ１の関係としているため、第１の冷却ブロック２１及び第２の冷却ブロックでは４８℃→５℃と４３℃温度を下げ、第３の冷却ブロックでは５℃→−２℃と７℃温度を下げるために、空気流上流側の熱交換ブロック程、広い伝熱面積が必要であるが、この伝熱面積を確保することができる。また、第１の冷却ブロック２１及び第２の冷却ブロック２２の２つのブロックで４８℃→５℃まで冷却するため、実施例１〜３と比べるとさらに広い伝熱面積で４８℃→５℃まで冷却することができ、効率的である。さらに、前記の通り、第２の冷却ブロック２２での霜の発生量は少なくなっており、さらにピッチ間隔Ｐ３を広くしたため、霜によってピッチ間が目詰まりして空気の流れを阻害することを防ぐことができ、冷気供給設備の長時間連続運転が可能となる。
【００４６】
（冷却空気の駐機航空機への供給）
次に、例えば上記実施例１〜４で説明した冷却空気供給設備を用いた、駐機航空機への冷却空気供給の一例について説明する。図６は、本発明の冷気供給設備を用いた駐機航空機への冷却空気の供給の概略構成図である。例えば上記実施例１〜４で説明した冷凍サイクル１０、熱交換器２、送風機１から構成される冷却空気供給設備と、前記送風機１、冷凍サイクル１０を構成する圧縮機等の駆動に必要な電気を供給する発電機４２が１つの車体４０に収められており、該車体４０は、車体４０と連結された運転席４１で移動可能な構成となっている。このように構成することで、航空機の駐機位置に係わらず、冷却空気供給設備を移動して駐機航空機へ冷却空気を供給することができる。
【００４７】
そして、駐機航空機への冷却空気の供給は、前記冷却空気供給装置を収めた車体４０を駐機航空機４３の近くに駐車させ、熱交換器２で冷却した空気（外気）を、供給空気ダクト３１及び該供給空気ダクト３１と駐機航空機４３に接続した供給空気ホース４４によって駐機航空機４３に供給することで駐機航空機４３のキャビンや航空機内部に搭載された機器を冷却する。即ち、外気は、送風機１→熱交換器２→供給空気ダクト３１→供給空気ホース４４→駐機航空機４３と、冷却に用いられている。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によって、従来よりも霜が蒸発器の表面に付着しにくく、さらに霜が付着した場合においても蒸発器の冷却性能が低下せずに運転ができるため、長時間連続して０℃以下まで空気を冷却することのできる冷却空気供給設備を供給することができ、駐機中の航空機等へ冷却空気を送気する冷却空気供給設備として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施例１に係る冷気供給設備の概略構成図である。
【図２】第１の冷却ブロック及び第２の冷却ブロックの一部斜視図である。
【図３】実施例２に係る冷気供給設備の概略構成図である。
【図４】実施例３に係る冷気供給設備の概略構成図である。
【図５】実施例４に係る冷気供給設備の概略構成図である。
【図６】本発明の冷気供給設備を用いた駐機航空機への冷却空気の供給の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  送風機
２  熱交換器
１０  冷凍サイクル
１１  圧縮機
１２  コンデンサ（凝縮器）
１４、１５  膨張弁
１７  蒸発圧力調整弁
２１  第１冷却ブロック
２２  第２冷却ブロック
２３  第３冷却ブロック
２４、２４ａ、２４ｂ  隙間
２６  フィン
【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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【図６】
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