(57)【要約】【課題】送風機により導入される空気をクーラで効率よく熱交換でき、限られた外形寸法と重量で構成される冷房装置を提供する。【解決手段】空気導入口１から外部空気がブロア３によって引き込まれ、プレクーラ２で冷却される。そして、ブロア３によってアフタクーラ４に送り込まれる。同時にプレクーラ２で冷やされた余りの空気が、帰還バルブ６によって圧力と流量が制御され、一部が空気導入側に戻される。そして、プレクーラ２とアフタクーラ４で冷却され、必要により冬季には配管などがヒータ５で温度調節され、冷気送風口７から冷却すべき電子機器などに冷気が送られ冷却される。プレクーラ２およびアフタクーラ４は、図１の下部に示すベーパサイクルシステムによって冷却される。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機と冷却源とを備え、導入した空気を送風機によって冷却源に送り、冷却された空気を機器の冷却に使用できるようにした冷房装置において、前記送風機の前と後ろに冷却源をそれぞれ設けたことを特徴とする冷房装置。
【請求項２】
冷却源で冷却された空気を取り出し、帰還バルブによって流量と圧力を調整した後、空気取り入れ口に戻す帰還流路を設け、冷気の一部を入力側に戻すことができるようにしたことを特徴とする請求項１記載の冷房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機、船舶、車輌などのベーパサイクルシステムを用いた冷房装置に係わり、特に、航空機が駐機場など地上にいるとき、内部に搭載された機器などを冷却する送風機つきの冷房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機などに搭載される電子機器は、小型軽量化が求められ、例えば、レーダ装置などのように、大きな電力を消費するにもかかわらずコンパクトな設計がなされる結果、機器が発熱するので冷房装置が必要になる。
この種の冷房装置には、冷媒ガスをコンプレッサで断熱圧縮し、高温高圧になった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寒冷な気液２相状態の流体（気液２相流体）とし、その液相部の気化潜熱を冷却源とするベーパサイクルシステムが一般的に用いられる。
そして、このベーパサイクルシステムの冷却源に、送風機などによって外部から導入された空気が送られ、その冷気が搭載機器などに送風され搭載機器が冷却される。
【０００３】
図２に、従来の冷房装置の系統図を示す。空気導入口１ａから空気が送風機のブロア３ａによって吸引され内部流路に導入される。一方、図２の下部に示すベーパサイクルシステムによって、冷却源のクーラ４ａが冷却される。そして、空気導入口１ａから導入された空気が、ブロア３ａによってクーラ４ａに送られる。導入された空気がクーラ４ａで熱交換され冷却されて冷気となり、冷却された空気は、必要により冬季などでは配管の温度をヒータ５ａによって加温調節され、冷気送風口７ａから搭載機器などに送風され、電子機器などを冷却する。
ベーパサイクルシステムは、冷媒ガスがモータ駆動のコンプレッサ８ａで断熱圧縮され、高温高圧になった冷媒ガスがオイルセパレータ９ａに導かれ、オイルが分離されて、バルブ１１ａおよびバルブ１８ａが閉の状態で、バルブ１０ａ、バルブ１２ａを介してコンデンサ１３ａに導かれる。そして、ファン１４ａによって冷却されたコンデンサ１３ａで凝縮し液化される。高圧状態の冷媒は圧力調整弁１５ａで圧力調整されてリザーバタンク１６ａに溜められる。そして、フィルタドライヤ１７ａを介して膨張弁２０ａに導かれる。膨張弁２０ａでは冷媒が断熱自由膨張し、その液相の気化潜熱でクーラ４ａが低温に冷却される。クーラ４ａを出た冷媒は、バルブ２１ａを経由して、アキュムレータ２２ａに導かれ、溜められる。そして、アキュムレータ２２ａの冷媒は再びコンプレッサ８ａに導かれ圧縮される。ベーパサイクルシステムは、上記のように冷媒を用い循環させてクーラ４ａを冷却源としている。
【０００４】
また、ベーパサイクルシステムのコンデンサ１３ａと膨張弁２０ａ間に、サブクーラを設け、コンデンサ１３ａで液化した冷媒の一部を分流回路で分流させ、その回路に膨張弁を設けて膨張させ、低温の気液混合状態としてサブクーラに入れ、サブクーラでは、冷却対象の冷媒と分流回路の冷媒が熱交換され、熱交換された分流回路の冷媒は蒸発して気体となり、コンプレッサ８ａのモータなどを冷却した後、元の循環回路に戻されてコンプレッサ８ａの入り口に入るように構成し、冷却対象用冷媒の損失のない冷却装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１９３９３号公報  （第４頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷房装置は以上のように構成されているが、空気導入口１ａから導入された空気を、ブロア３ａで冷却源のクーラ４ａに送り、そこで熱交換された冷気を冷気送風口７ａに送り、一台のクーラ４ａの熱交換のみで冷却する方式である。この方式では、クーラ４ａの冷却効率に限界があり、外部空気の温度が高いときにはクーラ４ａの冷却能力を高めなければならないという問題がある。
また、地上に駐機している航空機の搭載電子機器などを冷却する場合、エアポートの地上にグランドクーラ（地上で移動させて使用する冷房装置）を運び、機体の近傍に配置して、冷気送風口７ａを航空機の冷却口に接続して搭載電子機器などに冷気を送る。グランドクーラは輸送機などに積んで基地などのエアポートにまで運ばれる。そのため輸送機などの限られた空間と、重量制限とにより、小型軽量で、冷房効率の高いものが要求される。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、送風機により導入される空気をクーラで効率よく熱交換でき、限られた外形寸法と重量で構成される冷房装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の冷房装置は、送風機と冷却源とを備え、導入した空気を送風機によって冷却源に送り、冷却された空気を機器の冷却に使用できるようにした冷房装置において、前記送風機の前と後ろに冷却源をそれぞれ設けたものである。
【０００９】
また、本発明の冷房装置は、冷却源で冷却された空気を取り出し、帰還バルブによって流量と圧力を調整した後、空気取り入れ口に戻す帰還流路を設け、冷気の一部を入力側に戻すことができるようにしたものである。
【００１０】
本発明の冷房装置は上記のように構成されており、送風機の前に導入した空気を予冷するプレクーラとしての冷却源と、送風機の後ろにアフタクーラとしての冷却源をそれぞれ設け、さらに、冷却源で冷却された空気を取り出し、流量と圧力を帰還バルブによって調整した後、空気取り入れ口に戻す帰還流路を設け、冷気の一部を入力側に戻す。そして、空気導入口から導入された空気をプレクーラと送風機と帰還流路とアフタクーラの手段によって冷却し、冷気送風口から冷却すべき搭載電子機器などに送る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の冷房装置の一実施例を、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の冷房装置の冷却系統図を示す図である。本発明の冷房装置は、ベーパサイクルシステムによって冷却されるプレクーラ２とアフタクーラ４と、プレクーラ２とアフタクーラ４の流路間に設けられた送風用のブロア３と、ブロア３の出力側流路と空気導入口１側の流路を、圧力と流量を制御する帰還バルブ６を介して接続し空気を入力側に戻す帰還回路と、冬季に配管などを温度調節するヒータ５と、ベーパサイクルシステムとから構成される。
【００１２】
本冷房装置と従来装置の異なるところは、従来装置では、図２に示すように、ベーパサイクルシステムのクーラ４ａにブロア３ａによって導入される空気を送り、一台の冷却源のクーラ４ａのみで熱交換しているが、本装置ではプレクーラ２とアフタクーラ４の２台の冷却源をベーパサイクルシステムで冷却し、プレクーラ２とアフタクーラ４の間に送風用のブロア３を設け、さらにブロア３の出力側から空気の一部を取り出し、圧力と流量を制御する帰還バルブ６を介して、空気導入口１側に戻す帰還回路を設け、冷却された空気の一部を入力側に戻している。
このように本装置は、２段のプレクーラ２、アフタクーラ４と、冷却された空気の一部を入力側に戻す帰還回路とを設けることにより冷却効率を向上させている。
【００１３】
本装置は、一台の移動できる台車に、冷却源のプレクーラ２と、送風機のブロア３と、冷却源のアフタクーラ４と、帰還回路に設けられた帰還バルブ６と、ベーパサイクルシステムと、ヒータ５とを配管構成し搭載したグランドクーラである。
輸送機などによって、本装置は必要なエアポートまたは基地などに運ばれる。そして、地上に駐機した航空機などのそばに移動配置して、装置の冷気送風口７が航空機の機体に設けられた冷却口（搭載電子機器などを冷却するための送風口）に接続されて、搭載された内部の電子機器などを冷却する。
【００１４】
次に、本装置の動作について説明する。  外部の空気を取り入れる空気導入口１から空気が、ブロア３によって引き込まれ、プレクーラ２に導かれ冷却される。そして、ブロア３によってアフタクーラ４に送り込まれる。同時に、プレクーラ２で冷やされた余分の空気が、帰還バルブ６によって圧力と流量が制御され、一部が空気導入側に戻される。帰還した冷気と外部から導入した空気が、プレクーラ２で冷却され、ブロア３でアフタクーラ４に送られ冷却される。そして、必要により冬季にはヒータ５で配管などが温度調節され、冷気送風口７から航空機の機体に設けられた冷却口（搭載電子機器などを冷却するための送風口）に送られ、搭載した冷却すべき電子機器などを冷却する。ここで、プレクーラ２およびアフタクーラ４は、下記に説明するベーパサイクルシステムによって冷却される。
【００１５】
ベーパサイクルシステムは、冷媒を断熱圧縮するコンプレッサ８と、圧縮された冷媒からオイルを分離するオイルセパレータ９と、流路を閉じたり開いたりして流れを切り替えるバルブ１０、バルブ１１、バルブ１２、バルブ１８、バルブ２１と、ファン１４によって冷却され、高温・高圧の冷媒を凝縮させて液化させるコンデンサ１３と、高圧で液化した冷媒を圧力調整して流す圧力調整弁１５と、液化した冷媒を溜めるリザーバタンク１６と、リザーバタンク１６の冷媒をフィルターするフィルタドライヤ１７と、高圧の冷媒を断熱膨張させ寒冷な気液２相状態の流体（気液２相流体）とする膨張弁１９及び膨張弁２０と、その液相部を蒸発させてそのときに発生する気化潜熱により冷却されるプレクーラ２及びアフタクーラ４と、プレクーラ２及びアフタクーラ４から循環流路に戻された冷媒を溜めるアキュムレータ２２とから構成される。
【００１６】
次に、ベーパサイクルシステムの動作について説明する。冷媒ガスがモータ駆動などによって回転するコンプレッサ８で断熱圧縮され、高温高圧になった冷媒ガスがオイルセパレータ９に導かれオイルが分離される。通常、バルブ１１は閉の状態にされ、バルブ１０、バルブ１２を介してコンデンサ１３に導かれ、ファン１４によって冷却されたコンデンサ１３で凝縮して液化される。凝縮液化した高圧状態の冷媒は、圧力調整弁１５で圧力調整されてリザーバタンク１６に溜められる。そして、フィルタドライヤ１７を介して膨張弁１９および膨張弁２０に導かれる。膨張弁１９で冷媒が断熱自由膨張し、その液相がプレクーラ２で蒸発し、その気化潜熱で低温に冷却される。同様に膨張弁２０で冷媒が断熱自由膨張し、その液相がアフタクーラ４で蒸発し、その気化潜熱で低温に冷却される。プレクーラ２およびアフタクーラ４を出た冷媒は、バルブ２１を経由して、アキュムレータ２２に導かれ、溜められる。そして、アキュムレータ２２の冷媒は再びコンプレッサ８に導かれ圧縮される。ベーパサイクルシステムは、上記のように冷媒を用い循環させてプレクーラ２およびアフタクーラ４を冷却源としている。そして、都合によりプレクーラ２およびアフタクーラ４を動作させずにサイクル可動させるときは、膨張弁１９および膨張弁２０を閉じ、バルブ１８を開状態にして冷媒のみを循環させる。また、冷媒をホットガスの状態で循環させるときは、バルブ１２およびバルブ１８を閉状態にし、バルブ１１を開状態にして、循環させる。
【００１７】
上記の実施例では地上に駐機している航空機に搭載された電子機器などを、地上に移動可能に配置された冷房装置について説明したが、航空機用に限定されるものでなく、船舶、車輌などのベーパサイクルシステムを用いた冷房装置に適用することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の冷房装置は上記のように構成されており、送風用のブロアの前後にプレクーラとアフタクーラとを直列に配置し、予備冷却と本冷却によって、導入した空気を冷却するので、冷却温度範囲を広げることができ、効率の良い冷却システムが得られる。
さらに、プレクーラで冷やされた空気をブロアでアフタクーラに送ると同時に、予備冷却された余りの空気を、帰還流路に設けられた帰還バルブで、圧力と流量を調整した後、空気導入側に返しているので熱変換効率の良い冷房システムを得ることができる。
そして、従来の装置にプレクーラと膨張弁と帰還バルブを増設するだけで、大幅に外形寸法、重量を変更することも無く、輸送機などで必要な基地に運ぶことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷房装置の一実施例を示す図である。
【図２】従来の冷房装置の冷房系統を示す図である。
【符号の説明】
１、１ａ  空気導入口
２  プレクーラ
３、３ａ  ブロア
４  アフタクーラ
４ａ  クーラ
５、５ａ  ヒータ
６  帰還バルブ
７、７ａ  冷気送風口
８、８ａ  コンプレッサ
９、９ａ  オイルセパレータ
１０、１１、１２、１８、２１  バルブ
１０ａ、１１ａ、１２ａ、１８ａ、２１ａ  バルブ
１３、１３ａ  コンデンサ
１４、１４ａ  ファン
１５、１５ａ圧力調節弁
１６、１６ａリザーバタンク
１７、１７ａ  フィルタドライヤ
１９、２０、２０ａ  膨張弁
２２、２２ａ  アキュムレータ
【図１】
2004232979.tif 000003
【図２】
2004232979.tif 000004