(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の機体に沿って配置される複数個の電磁波発信素子と、該複数個の電磁波発信素子で発生する熱を吸熱する吸熱部材と、吸熱部材で吸収された熱を航空機の機体外に放散する放散部材と、前記吸熱部材から放散部材に対し熱を移動させる熱移動機構とを備えた冷却装置であって、放散部材を航空機の機体表面の一部で構成するとともに、前記吸熱部材、熱移動機構及び放散部材を一体構造に構成してなる冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機の機体表面に取り付けた発熱体、例えばレーダ用電磁波やレーザ光を発信する発信源の素子を冷却する航空機用の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機等の機体においては、様々な電磁波を発信し、レーダ等を作動させている。特に最近は多数個配した発信素子の位相をコントロールすることにより、電磁波の方向を自由に変更する固定タイプのレーダが実用され、さらにこの素子を機体表面に配置する試みが計画されている。これはレーダを装備するために機体内の空間をこれに当てる必要がなくなり、レーダを配置する部位を機体内で自由に設定できるため、複数のレーダを配してレーダ死角を全く無くすなどのメリットが得られる。
また一方で、レーザ光の発信源を機体各所に配して、飛来する飛翔体のシーカ機能を低下させる等の試みが行われているが、この場合でも機体各所に発信源を配置するメリットは計り知れない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこのような素子を冷却するには、素子温度をある設定された範囲にコントロールする必要があるため、熱容量の大きな液体による冷却部位を設け、この液体を空調装置に回し込んで、冷却するという方法が取られていた。これはこれまでは機首レーダへに適用が主であったためである。
しかし、レーダ配置が機体の各所、あるいは翼端などに配置することを考えた場合、液体による冷却ラインをこのような機体の隅々にまで回すには、液を流すためのポンプ能力や配管長さの問題も生じ、配置の自由度に制限が加えられることになる。さらに、吸収した熱は機内空調で冷却されるため、発信源の能力を高めた場合、放出しなければならない熱量が大きくなり、空調の能力向上が必要となり、空調自体が大型になるだけでなく、空調用の抽気量を増大することが求められる結果、エンジン推力を低下させてしまう問題が発生することになる。
本発明は上記問題に鑑み、冷却装置の小型・軽量化を図ることを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、機体に沿って配置される発熱体と、該発熱体で発生する熱を吸熱する吸熱部材と、吸熱部材で吸収された熱を機体外に放散する放散部材と、前記吸熱部材から放散部材に対し熱を移動させる熱移動機構とを備えた冷却装置であって、放散部材を機体表面の一部で構成するとともに、前記吸熱部材、熱移動機構及び放散部材を一体構造に構成してなる冷却装置を提供する。
ここで、発熱体としては、例えば電磁波の発信素子を挙げることができるが、これに限定されず、各種の制御・通信機器等から局部的に発生する部材が該当する。
【０００５】
吸熱部材は、例えばエバポレータを用いることができるが、これに限定されず、熱を吸収させるものならば何でもよい。また、放散部材は、機体表面の一部をなし、機外の外気と熱交換して吸熱部材で吸収した熱を放散するものならば、特に限定されない。熱移動機構は、吸熱部材から放熱部材に熱を汲出すヒートポンプであり、例えば冷媒を充填した閉じた系において、コンプレッサなどで冷媒を強制的に循環させるものを挙げることができるが、これには限定されない。この熱移動機構は、放散部材と吸熱部材の温度差が０〜５０℃で作動するよう設定することが好ましい。
また、「吸熱部材、熱移動機構及び放散部材を一体構造に構成」とは、これら部材をユニットとして機体表面を形成する内壁に装着することを意味する。これにより、冷却装置の保守点検、ユニット交換が容易になる。
なお、機体には、航空機など高速に走行する機体のいずれをも包含する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は航空機全体を示す概略図、（ｂ）は機体の外板の外観図、（ｃ）は外板の内面図である。図中１が機体を示し、航空機１の機体表面の一部をなす外板２に発熱体である電磁波発信装置３および放散部材である熱交換器（コンデンサ）４が装着されている。
熱交換器４は、冷媒管６が螺旋状にケース内に収容されて構成されており、熱交換器４の一面は外板４を構成している。したがって、冷媒管６内の熱は高速で飛行する機体の外気と直接熱交換して、外気に放熱することができる。
また、外板２の内壁には図１（ｃ）に示すようにコンプレッサ７、膨張弁８、エバポレータ９が装着されており、これら部材の接続関係は後述する図２により明らかにする。エバポレータ９は前述した電磁波発信装置３に密着している。電磁波発信装置３で発生する熱はエバポレータ９で吸熱される。
なお、熱交換器４、コンプレッサ７、膨張弁８、エバポレータ９はいずれも支持部材１０により外板２に一体構造として取り付けられているので、これら部材のユニット交換が可能となる。また、外板２は、機体固定ねじ（図示せず）により嵌着されている。
【０００７】
次に各構成部品の接続関係を図２に基づいて説明する。図２中図１と同じものには同じ番号が付してある。
冷媒管６は閉じた系を構成しており、代替フロンなどの冷媒がコンプレッサ７で強制的に循環される。冷媒管６の循環系には各々エバポレータ９、熱交換器（コンデンサ）４、膨張弁８が配設されている。エバポレータ９には電磁波発信装置３が密着しており、電磁波発信装置３が発熱すると、熱はエバポレータ９で吸熱し、熱交換器４から外界に放熱するシステムである。このとき熱交換器が高速で飛行する機体の外板の一部であるため、直接外気に放熱することができる。
【０００８】
エバポレータ９から熱交換器４への熱は、冷媒を充填した閉じた系において、コンプレッサ７により冷媒を強制的に循環させることにより行われる。
まず、エバポレータ９で電磁波発信装置３からの熱を吸収した冷媒ガスはコンプレッサ７で圧縮され、さらに高温高圧の過熱冷媒ガスとなり冷媒管６の中を流れて熱交換器４に達する。熱交換器４は高速で飛行する外板の一部であるため、直接外気に放熱することができる。ここで過熱冷媒ガスが熱交換が行われ、冷媒ガスは高圧の凝縮液化冷媒となり、膨張弁８で断熱膨張して温度が下がるので気体と液体の混合冷媒となりエバポレータ９に還流し、ここで熱を吸収して気体の冷媒ガスとなる。
以下このサイクルを繰り返すことによって、電磁波発信装置３の熱を外気に放熱できる。なお、エバポレータ９の温度と熱交換器４の温度に関しては、温度差が０〜５０℃で作動することができるようコンプレッサ７を制御する。
【０００９】
以上の構成では、外板２は機体が高速走行しているので通常の熱交換器のように強制的に送風して放熱させる手段が不要である。したがって通常の熱交換器のように、強制的に送風するための送風用モータ、送風機、ファン、ダクトおよび熱交換器を固定するブラケット等の付帯設備が不要となり、機体内部側の空間が有効利用できる。電磁波発信装置３の冷却のため、機体空調を使う必要がないので、機体空調の能力が向上する。
【００１０】
また、以上の説明では、コンプレッサ７を用いているが、コンプレッサ７を用いずに適度の作動能力のあるオイル等の熱媒体を、ポンプによりエバポレータ９から熱交換器４に循環させてもよい。熱交換器と電磁波発信装置３の取付け位置は、機体の背面に限定するものではなく、機体の前面や後面でもよい。
また、熱交換器３ａはポッド２に固定ネジＳで固定する構造以外にも、例えば、ポッド２内の器機整備用ドア（図示せず）を兼用する可動構造としてもよい。
熱交換器４の形態は上記説明のようなチューブタイプに限定せずプレートフィンタイプ等であっても本発明の効果はなんら影響を受けるものではない。
本発明は高速走行に機体全般に適応し得るものであり、例えば鉄道車両や船舶にも適用できる。また、発熱体は電磁波発信装置に限定されない。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、電磁波発信装置などの冷却のため、機体空調を使う必要がないので、空調の能力向上が不要である。また、発熱体の近くに冷却装置を配置しているので、冷却ライン（例えば冷却液配管）の引き回しが不要となる。
さらに、電磁波発信装置とその冷却装置を一体モジュールとして機体に組み付けることができるので、組み付けが容易である。しかも保守点検やユニット交換も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を航空機に適用した図で、  （ａ）は航空機全体を示す概略図、（ｂ）は機体の外板の外観図、（ｃ）は外板の内面図である。
【図２】各構成部品の接続関係を示す図である。
【符号の説明】
１…航空機
２…外板
３…電磁波発信装置
４…熱交換器
６…冷媒管
７…コンプレッサ
８…膨張弁
９…エバポレータ
【図１】
0004465864.tif 000002
【図２】
0004465864.tif 000003