JPH042372Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、空気調和装置において、抽気エア中
から分離される水を抽気エアの冷却に有効利用す
るための分離水の冷却再利用システムに関するも
のである。

［従来の技術］ 例えば、航空機に搭載される空気調和装置の場
合、エンジン抽気の一部を取入れて空調に必要な
抽気エアとなし、これを熱交換器を組合せたター
ビン・コンプレツサ機構で冷却してからコツクピ
ツトなどに供給するシステムが一般に採用されて
いる。具体的には、第４図に示すように、エンジ
ンから取入れた抽気エア（ブリードエア）をター
ビン動力で駆動されるコンプレツサＣで先ず断熱
圧縮させて昇温昇圧し、次いでこの高温高圧の抽
気エアを外部から取込んだ冷却エア（ラムエア）
を冷媒とする熱交換器Ｈに流通させて予冷し、し
かる後高圧の抽気エアをタービンＴで断熱膨張さ
せ十分に低い温度（通常０℃前後）の冷気を得る
ようにしている。そして、そのさい同時に抽気エ
ア中に含まれていた水分がタービン出口側で凝縮
するため、これをウオータセパレータＳで分離し
冷気中から除去することによつて必要な除湿も行
なわれることになる。

ところが、かかる抽気エア中の水分の凝縮を冷
房効率の面からみると、タービンＴにおける抽気
エアの膨張仕事として取山されるべき冷熱の一部
が水蒸気を凝縮させるために必要な潜熱の吸収に
消費されることになるため冷房能力の低下を招い
ていることがある。そこで、現在では凝縮水の発
生で失われた冷熱を回収すべく、第４図に示すよ
うに、前記熱交換器Ｈに流通される冷却エアの入
口側ラインにアスピレータ（噴霧器）を設け、こ
のアスピレータからウエータセパレータＳで分離
した水を高圧抽気エアの一部と共に噴霧させる工
夫がなされている（図中ｓが分離水の吸引ライン
を、ｊがアスピレータ駆動用に高圧抽気エアの一
部を取込む分流ラインを示している）。すなわち、
このシステムによると、冷却エア中に噴霧された
水分が熱交換器Ｈで蒸発するさい高温の抽気エア
から蒸発潜熱を奪い熱交換器Ｈの冷却性能を高め
るものとなる。

しかし乍ら、この種の従来システムの場合、タ
ービン出口側で発生した凝縮水の蒸発潜熱を抽気
エアの冷却に再利用するものではあつても、その
噴霧水による冷却作用が必要な高温抽気エアのみ
ならず熱交換器Ｈの冷却エアの温度低下にも同時
に消費されることになるため、必ずしも効率がよ
くなく、蒸発潜熱の20〜40％程度しか抽気エアの
冷却に寄与し得ないのが実情である。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案は上記事情に着目してなされたもので、
空調装置における分離水の冷却再利用システムと
して、既存のものよりも抽気エアの冷却に高い効
率で分離水の蒸発潜熱が活用でき、しかも空調装
置全体として大型重量化や構造複雑化を招来する
ことがない小型高性能のものを新たに提供しよう
としている。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、このような目的を実現すべく、コン
プレツサで断熱圧縮した抽気エアを冷却エアを流
通する熱交換器で予冷した後タービンで断熱膨張
させて冷却するとともに抽気エア中の凝縮水分を
ウエータセパレータで分離するようにした空調装
置において、前記コンプレツサと前記タービンと
の間の抽気ラインに抽気エアから蒸発潜熱を奪つ
て噴霧水を蒸発せしめる蒸発器を配設し、この蒸
発器に、前記ウオータセパレータで分離した水を
噴霧するアスピレータと、該蒸発器内の未蒸発水
を貯留する貯留槽と、該貯留槽内の未蒸発水を再
噴霧するアスピレータとを設けたことを特徴とし
ているものである。

［作用］ かかるシステム構成によると、ウオータセパレ
ータで分離回収された水は高温の抽気エアが流通
される上流側の抽気ラインに介設した蒸発器内で
噴霧されて直接的に抽気エアから蒸発潜熱を奪い
取るため、従来の熱交換器の冷却エアに対する噴
霧を介して冷却する場合に比較すると、噴霧され
た水の蒸発潜熱の殆どが高温抽気エアの冷却に寄
与し、これ故非常に高い冷却効率が発揮される。
また、蒸発器内での水の噴霧はウオータセパレー
タから直接吸収されるものを順次アスピレータで
行なうだけでなく、蒸発器内で蒸発しきれなかつ
た水分はこれを貯留し、再度別のアスピレータで
完全に蒸発するまで循環して噴霧するものである
から、ウオータセパレータで分離された水の全部
が高温抽気エアからの蒸発潜熱の奪取に有効に利
用できることになり、このことが空調装置の冷房
能力の回復に大きく貢献するものとなる。そし
て、システム構成として新たに必要なものは蒸発
器のみであり、アスピレータも抽気ラインの高圧
抽気エアの一部を駆動ガスとしてオリフイスから
噴射せしめるだけのきわめて簡単なものが利用で
きるから、空調装置全体としてみても大型重量化
や構造の複雑化を来たすことが殆ど無い。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を第１図乃至第２図を
参照して説明する。

この図示の実施例は、第４図の従来システムの
ものと対比して航空機用空調装置における本考案
の改良された分離水の再利用システムを示してい
る。しかして、その空調装置の基本的な構成は従
前のものと共通している。すなわち、図において
Ｃはタービン動力で駆動され抽気ラインa₁を通し
て送られるエンジンからの抽気エアを断熱圧縮す
るコンプレツサ、ＴはこのコンプレツサＣで昇温
昇温された抽気エアを断熱膨張させて冷却するタ
ービン、ＨはこのタービンＴと前記コンプレツサ
Ｃとの間の抽気ラインa₂に介設され高温の抽気エ
アをその冷却ラインb₁を流通される冷却エアと熱
交換させて予冷する熱交換器、Ｓは前記タービン
Ｔの出口側の抽気ラインa₃に設けられて冷却され
た抽気エア中に凝縮している水分を分離するため
のウオータセパレータを示している。

このような構成を具備してなる空調装置におい
て、前記コンプレツサＣと前記タービンＴとを結
ぶ抽気ラインa₂に、前記熱交換器Ｈと共に直列に
して蒸発器Ｖを配設している。この蒸発器Ｖは、
その内部に水を噴霧させこの噴霧水を抽気ライン
a₂を通る抽気エアから蒸発潜熱を奪つて蒸発せし
めるためのものであつて、具体的には、チユーブ
タイプやプレートフインタイプの熱交換器Ｈと同
様の内部構造を有している。そして、この蒸発器
Ｖには、内部に噴出されるアスピレータ駆動ガス
の排気を主目的として隣接する熱交換器Ｈの冷却
ラインb₁から該熱交換器Ｈを迂回して接続される
バイパスラインb₂，b₃を付設しているとともに、
従来熱交換器Ｈに接続されていた前記ウオータセ
パレータＳからの分離水の吸引ラインｓと前記抽
気ラインa₂からアスピレータ駆動用に取込まれる
高圧抽気エアの分流ラインｊとが接続されてい
る。そして、この蒸発器Ｖは第２図に図示するよ
うに、その上流側に各々分流ラインｊから一部取
込まれる高温抽気エアを駆動ガスとして水を噴霧
する一次アスピレータA₁と二次アスピレータA₂
とを設けている一方、その下流側にこれらアスピ
レータA₁，A₂を内部に噴霧された噴霧水ｍの未
蒸発水ｗを貯留する貯留槽ｔを設けている。すな
わち、一次アスピレータA₁はウオータセパレー
タＳから吸引ラインｓを通つて吸引されるその分
離水を蒸発器Ｖ内に噴霧し、二次アスピレータ
A₂は貯留槽ｔから吸込ラインs₁を通して吸引さ
れる未蒸発水Ｗを蒸発器Ｖ内に再噴霧して循環さ
せる役目を果す。また、前記熱交換器Ｈの冷却ラ
インb₁上流側に、従来システムの場合と同様の三
次アスピレータA₃を設け、このアスピレータA₃
の吸引口と蒸発器Ｖの貯留槽ｔ側方の適当な水面
レベルの位置に未蒸発水Ｗの吸引ラインs₂を設け
ている。この三次アスピレータA₃は貯留槽ｔ内
における未蒸発水Ｗを水量が増加し熱交換器Ｈの
冷却ラインb₁側にオーバーフローする危険がある
ときのみ作動することになる。

なお、これらのアスピレータA₁，A₂，A₃は、
いずれも前記分流ラインｊから取込まれる高圧抽
気エアをその駆動ガスとして作動されるものであ
るが、その内部構造は詳細は第３図に示されるよ
うに、噴霧水の吸引管s_Pを連結したノズルＡ（ア
スピレータ本体）の先端近傍にオリフイスｏを介
入するだけの構造簡易でかつ小型軽量なものの使
用で足りるものである。

上記構成からなる分離水の冷却再利用システム
を採用すれば、まず第１に、ウオータセパレータ
Ｓで分離回収された水は高温の抽気エアが流通さ
れる上流側の抽気ラインa₂に介設した蒸発器Ｖ
で、一次アスピレータA₁のオリフイスｏから高
圧抽気エアを駆動ガスとして霧吹効果によつて連
続的に微細な粒子として噴霧されることになる。
そして、蒸発器Ｖ内に噴霧された噴霧水ｍは抽気
ラインa₂との伝熱面htで直接高温の抽気エアから
蒸発潜熱を奪つて蒸発することになる。つまり、
従来のように熱交換器Ｈの冷却エアに対する噴霧
を介して冷却する場合に比較すると、噴霧水ｍが
奪い取る蒸発潜熱の殆どが高温抽気エアの冷却に
寄与し、これ故非常に高い冷却効率が発揮される
訳である。また、第２には、蒸発器Ｖ内での水の
噴霧は従来のようにウオータセパレータＳから直
接吸引されるものを順次噴霧させるだけでなく、
蒸発効率が悪い例えば低い温度で作動させるよう
な条件下でも、蒸発器Ｖ内で蒸発しきれなかつた
水分はこれをその下流側の貯留槽ｔに全て貯留
し、二次アスピレータA₂で完全に蒸発するまで
循環して繰り返し噴霧するものであるから、ウオ
ータセパレータＳで分離された水の全部が高温抽
気エアからの蒸発潜熱の奪取に有効に利用できる
ことになる。したがつて、これら第１、第２の作
用効果が相まつて、このシステムを組込んだ空調
装置では、抽気エア中から水蒸発を凝縮するため
に失つた冷熱損失が有効にカバーでき、本来の冷
房能力を最大限に回復することができるものとな
る。

なお、このシステムにおいて、仮に蒸発器Ｖの
貯留槽ｔに未蒸発水Ｗが規定量以上に溜ることが
あれば、前述のようにこの時には熱交換器Ｈに付
設した三次アスピレータA₃が有効に作動し、蒸
発器Ｖのトラブル発生を有効に回避すると同時に
従来のシステムと同様の原理で抽気エアの冷却に
寄与することになるから、結局ウオータセパレー
タＳで分離回収した水が無駄に使われることが無
く、常に冷房能力の回復に全部有効利用されるも
のとなる。

また一方、このシステムを装置構成の面から見
ても、既存のシステムに比較して新たに必要なも
のは下流側に水を溜る貯留槽ｔを有する構造シン
プルな蒸発器Ｖのみであり、付設するアスピレー
タA₁，A₂，A₃も抽気ラインa₂の高圧抽気エアの
一部を駆動ガスとしてその各オリフイスｏから噴
射せしめるだけのきわめて簡単なものが利用すれ
ば十分であるから、航空機用空調装置としての見
地からみてもその搭載に支障を来たす大型重量化
や構造の複雑化を来たすことが殆ど無い。

以上、一実施例について詳細に説明したが、本
考案の適用される空調装置は必ずしも航空機用の
ものに限らず、既述した基本装置構成を具備し、
タービン側での冷却に伴ない凝縮水が除湿されて
冷房能力に低下を来たしている空調装置には一般
的に利用可能である。

［考案の効果］ 以上述べたように、本考案は空気調和装置にお
いて凝縮水の発生とともに不可避に生じていた冷
房能力の低下する問題をその分離水の蒸発潜熱を
利用して回復するための冷却再利用システムとし
て、今までのものよりも遥かに高い効率で分離水
の再利用が実現でき、しかも空調装置全体として
大型重量化や構造複雑化を招来することがない小
型軽量で高性能のものを提供し得たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す分離水再利用
システムのシステム概要図である。第２図は第１
次のｋ部の詳細を示す概略図である。第３図は第
２図のアスピレータの構造を示す断面図である。
第４図は従来システムを示すシステム概要図であ
る。 Ｃ……コンプレツサ、Ｔ……タービン、Ｈ……
熱交換器、Ｓ……ウオータセパレータ、Ｖ……蒸
発器、A₁……一次アスピレータ、A₂……二次ア
スピレータ、A₃……三次アスピレータ、Ａ……
アスピレータ本体、ｏ……オリフイス、sp……吸
引管、ｔ……貯留槽、ｓ，s₁，s₂……吸引管、ｊ
……高圧抽気エアの分流ライン、a₁，a₂，a₃……
抽気ライン、b₁……冷却ライン、b₂，b₃……バイ
パスライン、ｍ……噴霧水、Ｗ……未蒸発水、ht
……伝熱面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. コンプレツサで断熱圧縮した抽気エアを冷却エ
   アを流通する熱交換器で予冷した後タービンで断
   熱膨張させて冷却するとともに抽気エア中の凝縮
   水分をウオータセパレータで分離するようにした
   空調装置において、前記コンプレツサと前記ター
   ビンとの間の抽気ラインに抽気エアから蒸発潜熱
   を奪つて噴霧水を蒸発せしめる蒸発器を配設し、
   この蒸発器に、前記ウオータセパレータで分離し
   た水を噴霧するアスピレータと、該蒸発器内の未
   蒸発水を貯留する貯留槽と、該貯留槽内の未蒸発
   水を再噴霧するアスピレータとを設けたことを特
   徴とする空調装置における分離水の冷却再利用シ
   ステム。