JP2020104697A - 外板冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】輸送機の外板冷却システムにおいて、熱源室へ流入する気体流量と、熱源室へ流入する気体の状態とを独立して調整可能とする技術を提案する。【解決手段】外板冷却システム１は、外板２１及び内板２２を有する外殻２と、内板の内側に設けられた熱源室４１と、外板と内板との間に設けられ、与圧気体及び熱源室からのリターン気体のうち少なくとも一方の気体が流入し、当該気体が外板を介して外部へ放熱することにより冷却気体となって流出する冷却路３１と、外板と内板との間に冷却路及び外板から熱的に絶縁されるように設けられ、与圧気体及び熱源室からのリターン気体のうち少なくとも一方の気体が通過する非冷却路８１と、冷却路から出た冷却気体と非冷却路から出た非冷却気体とが流入し、それらが混合された混合気体となって熱源室へ流出する混合室８５と、混合室へ流れる冷却気体の流量を調整する流量調整弁６１，６２とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、外板を介した外部流体との熱交換により冷却された冷却気体を利用する外板冷却システムに関する。

近年、輸送機の電動化の促進や電子機器の高性能化及び小型化が急速に進み、これらの機器を多数搭載した船舶、鉄道車両、自動車、及び航空機などを含む輸送機におけるサーマルマネジメント要求が高まりつつある。輸送機の一例としての航空機では、従来、電子機器の冷却のために、機体表面に設けられたエアスクープから取り入れた高高度の冷気を利用するヒートシンクが用いられてきたが、機体表面の不連続性による空気抵抗の増大や、エアスクープへの異物の侵入などの課題があった。このような課題に対し、高高度の冷気と機内循環空気とを熱交換する外板熱交換器が提案されている。特許文献１，２は、航空機に設けられた外板熱交換器を開示する。

特許文献１の航空機に設けられた外板熱交換器は、壁の一部が外板で形成された冷空気チャンバと、流入ダクト及び流出ダクトを経由して冷空気チャンバと連通された冷却室とを備える。冷却室から流出ダクトを通じて冷空気チャンバ内へ流入した空気は、外板を介して大気と熱交換することにより冷却される。冷却された空気は、流入ダクトを通じて冷却室へ流入し、冷却室内の飲食物を冷却する。冷却室内の温度が一定温度に保持されるように、流入ダクト及び流出ダクトに設けられた空気量調整弁によって冷却室への給排気比が調整される。

特許文献２の航空機に設けられた外板熱交換器は、外板と内板との間に形成されたエンベロープと、航空電子機器を収容したコンパートメントと、コンパートメントとエンベロープとを接続する排気ダクト及びコレクタダクトとによって構成された閉ループを備える。コンパートメントにおいて航空電子機器の放熱によって温度上昇した空気は、排気ダクトを通じてエンベロープに流入し、エンベロープを通過するうちに外板を通じた外気との熱交換によって冷却され、コレクタダクトを通じてコンパートメントへ戻って航空電子機器を冷却する。

特開平１−３１１９９９号公報 米国特許第４８１９７２０号公報

上記特許文献１の外板熱交換器では、冷却室（熱源室）内の温度を一定に保持するために冷却室へ導入される冷気流量が変化すると、同時に冷却室と冷空気チャンバとを循環する気体流量も変化する。同様に、特許文献２の外板熱交換器では、コンパートメント（熱源室）への冷気流量が変化すると、同時にコンパートメントとエンベロープを含む閉ループの循環流量も変化する。つまり、冷気が送り込まれるコンパートメント内の空気の冷却の程度と、熱源室へ流入する冷気流量とを切り離すことができない。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、外板を介した外部流体との熱交換により冷却された冷却気体を利用する輸送機の外板冷却システムであって、冷却気体を含む気体が熱源室へ流入するものにおいて、熱源室へ流入する気体流量と、熱源室へ流入する気体の温度とを独立して調整可能とする技術を提案することにある。

本発明の一態様に係る輸送機の外板冷却システムは、
外板、及び、前記外板の内側に設けられた内板を有する外殻と、
前記内板の内側に設けられ、内部の気体が熱源から受熱する熱源室と、
前記外板と前記内板との間に設けられ、与圧気体及び前記熱源室からのリターン気体のうち少なくとも一方の気体が流入し、当該気体が前記外板を介して外部へ放熱することにより冷却気体となって流出する冷却路と、
前記外板と前記内板との間に前記冷却路及び前記外板から熱的に絶縁されるように設けられ、前記与圧気体及び前記熱源室からのリターン気体のうち少なくとも一方の気体が通過する非冷却路と、
前記冷却路から出た冷却気体と前記非冷却路から出た非冷却気体とが流入し、それらが混合された混合気体となって前記熱源室へ流出する混合室と、
前記混合室へ流れる前記冷却気体の流量を調整する流量調整弁とを備える。
前記流量調整弁は、前記冷却路から前記混合室へ流れる前記冷却気体の流量を調整する第１流量調整弁と、前記非冷却路から前記混合室へ流れる前記非冷却気体の流量を調整する第２流量調整弁とのうち少なくとも一方を有する。

上記外板冷却システムによれば、第１流量調整弁の開度及び第２流量調整弁の少なくとも一方の開度とを変化させることにより、冷却路から出た冷却気体と非冷却路から出た非冷却気体との混合比を変化させて、熱源室に流入する混合気体を所望の状態（温度及び／又は湿度）に調整することができる。これにより、熱源室に流入する混合気体の流量と状態（温度及び／又は湿度）とを独立して調整することが可能となる。

本発明によれば、外板を介した外部流体との熱交換により冷却された冷却気体を利用する輸送機の外板冷却システムであって、冷却気体を含む気体が熱源室へ流入するものにおいて、熱源室へ流入する気体の流量と、熱源室へ流入する気体の温度とを独立して調整することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る外板冷却システムの概略構成を示す図である。 図２は、図１のII−II矢視断面図である。 図３は、外板と内板との間に設けられた冷却路及び非冷却路の変形例１を説明する図である。 図４は、外板と内板との間に設けられた冷却路及び非冷却路の変形例２を説明する図である。 図５は、外板と内板との間に設けられた冷却路及び非冷却路の変形例３を説明する図である。 図６は、実施形態の変形例１に係る外板冷却システムの概略構成を示す図である。 図７は、実施形態の変形例２に係る外板冷却システムの概略構成を示す図である。 図８は、実施形態の変形例３に係る外板冷却システムの概略構成を示す図である。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本実施形態に係る外板冷却システム１は、船舶（潜水艇を含む）、鉄道車両、自動車、及び航空機などの輸送機に適用され、輸送機内に設けられた熱源室４１の気体を冷却するために利用される。熱源室４１内の気体は、熱源から受熱して温度が上昇する。熱源は、特に限定されないが、例えば、制御盤やエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）やその他コンピュータなどの発熱部品を含む電子機器、軸受などの摩擦熱が生じる機械部品、電池、及び、乗客などが挙げられる。以下、外板冷却システム１を輸送機の一例としての航空機１０に適用した例を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る外板冷却システム１の概略構成を示す図、図２は、図１のII−II矢視断面図である。なお、図１では、外板冷却システム１が適用された輸送機の一例としての航空機１０の胴体の一部分の断面が示されている。

図１に示す航空機１０は、外板２１、外板２１よりも機内側に外板２１から離れて設けられた内板２２、及び、外板２１と内板２２との間に設けられた断熱層２３を有する外殻２を備える。外板２１は、例えば、アルミニウム合金や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などの材料からなる。内板２２は、機体の室内と室外とを仕切る壁を形成している。内板２２の内側には、操縦室、客室、貨物室、船内電子機器類が設置された電子設備室、エンジンなどの機械類が設置された機械設備室などが設けられている。

断熱層２３は、外板２１と内板２２とを熱的に絶縁する。断熱層２３は、例えば、真空断熱材で構成されていてよい。一例として、真空断熱材は、所望形状に成形された多孔性且つ断熱性の芯材と、芯材を被覆するラミネートフィルムとからなり、ラミネートフィルムの内部がほぼ真空に減圧されたものである。

上記構成の航空機１０には、外板２１を介した外部流体との熱交換により冷却された冷却気体を利用する外板冷却システム１が構築されている。外板冷却システム１は、気体の循環ループ４を備える。循環ループ４は、冷却路３１及び非冷却路８１を含む外殻２内部、熱源室４１、外殻２内部から熱源室４１へ冷気（混合気体）を送る冷気ライン６、及び、熱源室４１から外殻２内部へ暖気（熱源室４１からのリターン気体）を送る暖気ライン５を含む。

外殻２内部には、冷却路３１及び非冷却路８１が設けられている。冷却路３１は、外板２１と内板２２との間において内板２２から熱的に絶縁されるように設けられている。つまり、冷却路３１は、外板２１と断熱層２３とに囲まれた空間である。冷却路３１は、外板２１の内側に沿って上下方向に延び、下部に入口３１ａが、上部に出口３１ｂがそれぞれ設けられている。冷却路３１には、与圧気体及び熱源室４１からのリターン気体のうち少なくとも一方の気体が入口３１ａより流入し、当該気体が外板２１を介して外部へ放熱することにより冷却気体となって出口３１ｂから流出する。外板２１は航空機１０の飛行中に高高度の外部流体に晒され、この外部流体と冷却路３１内の気体とが外板２１を介して熱交換を行い、冷却路３１内の気体が冷却される。

非冷却路８１は、外板２１と内板２２との間において冷却路３１と並行して設けられており、断熱層２３によって冷却路３１及び外板２１から熱的に絶縁されている。非冷却路８１には、与圧気体及び熱源室４１からのリターン気体のうち少なくとも一方の気体が入口８１ａより流入し、当該気体は非冷却路８１の経路に沿って流れて、出口８１ｂから流出する。

図２に示すように、断熱層２３は、フレーム２８を内側へ迂回しながら、外板２１と内板２２との間を機内側と機外側の空間に仕切るように設けられている。外板２１と内板２２との間において、断熱層２３より機外側の空間が冷却路３１とされ、断熱層２３より機内側の空間が非冷却路８１とされる。外板２１と結合されるフレーム２８は、断熱層２３によって内板２２と熱的に絶縁され、冷却路３１内に配置される。非冷却路８１は、外板２１、冷却路３１、及び外板２１と接合されるフレーム２８と熱的に絶縁されている。なお、断熱層２３の配置及び形状は上記に限定されず、以下に説明するように、機体の構造に応じて適宜変更されてよい。

例えば、図３に示すように、断熱層２３は、外板２１と接触し且つ内板２２と離間する部分と内板２２と接触し且つ外板２１と離間する部分とが機体前後方向に交互に現れるように蛇行して設けられていてよい。この場合、冷却路３１と非冷却路８１とが機体前後方向に交互に形成される。

或いは、図４に示すように、断熱層２３は、内板２２と接触し且つ外板２１と離間するように設けられていてもよい。この場合、断熱層２３と外板２１との間が冷却路３１とされ、冷却路３１内に通された断熱管２９内に非冷却路８１が形成される。

或いは、図５に示すように、フレーム２８が外板２１と内板２２との離間距離よりも短く、断熱層２３がフレーム２８の機内側の端部を繋ぎ且つ外板２１及び内板２２と離間して設けられていてもよい。この場合、外板２１と内板２２との間において、断熱層２３より機外側の空間が冷却路３１とされ、断熱層２３より機内側の空間に設置されたダクト３０内に非冷却路８１が形成される。

図１に戻って、冷気ライン６は、冷却路３１の出口３１ｂ及び非冷却路８１の出口８１ｂと熱源室４１の入口４１ａとを接続する配管等で構成されている。冷却路３１の出口３１ｂには出口管６ａが接続されており、この出口管６ａには第１流量調整弁６１が設けられている。非冷却路８１の出口８１ｂには出口管６ｂが接続されており、この出口管６ｂには第２流量調整弁６２が設けられている。２本の出口管６ａ，６ｂは共に混合タンク６３と接続されている。混合タンク６３の内部には、冷却路３１から出た冷却気体と非冷却路８１から出た非冷却気体（暖気）とが混合する、混合室８５が形成されている。

混合タンク６３と熱源室４１の入口４１ａとの間は、供給管６ｃで接続されている。冷却気体と非冷却気体とからなる混合気体は、混合室８５から流出して熱源室４１に流入する。供給管６ｃには、熱源室４１へ混合気体を送り出す送風ファン６９が設けられている。また、混合タンク６３、供給管６ｃ、及び、熱源室４１の入口４１ａ近傍のうち少なくとも１箇所には、熱源室４１へ流入する混合気体の温度を検出する温度センサ６５が設けられている。

暖気ライン５は、熱源室４１の出口４１ｂと冷却路３１の入口３１ａ及び非冷却路８１の入口８１ａとを接続する配管等で構成されている。暖気ライン５には、熱源室４１からのリターン気体から異物を除去するフィルタ５１、及び、リターン気体を冷却路３１及び非冷却路８１へ向けて送り出す誘引ファン５２が設けられている。

暖気ライン５（又は、冷却路３１の入口３１ａ）には、与圧気体ライン７が接続されている。与圧気体ライン７は、与圧装置７０が外気を取り込んで熱源室４１内の気体よりも高圧に圧縮してなる与圧気体を、暖気ライン５（又は、冷却路３１の入口３１ａ）へ供給する。与圧装置７０は、例えば、輸送機に搭載された補助動力装置の圧縮機、輸送機に搭載されたエンジン、及び、エンジンからの動力によって駆動される客室圧縮機のうち少なくとも１つであってよい。

本実施形態では、暖気ライン５及び与圧気体ライン７の双方が冷却路３１の入口３１ａ及び非冷却路８１の入口８１ａと接続されており、熱源室４１からのリターン気体及び与圧気体が冷却路３１及び非冷却路８１へ流入する。但し、冷却路３１及び非冷却路８１へ熱源室４１からのリターン気体及び与圧気体のうち少なくとも一方の気体が流入するように、或いは、冷却路３１及び非冷却路８１へリターン気体及び与圧気体が選択的に流入するように、暖気ライン５及び与圧気体ライン７が構成されていてもよい。

上記構成の循環ループ４において、熱源室４１の気体は、ファン５２に誘引されて暖気ライン５へ流れ出て、フィルタ５１によって異物が除去されたのち、冷却路３１及び非冷却路８１へ流入する。この気体は冷却路３１を通じるうちに、外気と熱交換して冷却される。冷却路３１から出た冷却気体と非冷却路８１から出た非冷却気体とは混合室８５で混合されてから、熱源室４１へ流入する。

外板冷却システム１は、上記構成の循環ループ４において、熱源室４１へ流入する混合気体の状態（温度及び／又は湿度）を調整するための温度調整装置６０及び湿度調整装置９０を備える。なお、本実施形態に係る外板冷却システム１は、温度調整装置６０及び湿度調整装置９０の双方を備えるが、湿度調整装置９０は省略されてもよい。また、温度調整装置６０と湿度調整装置９０との制御が競合する場合には、温度調整装置６０の制御が優先されてよい。

温度調整装置６０は、冷却路３１から出た冷却気体と非冷却路８１から出た非冷却気体との混合比を調整することにより、熱源室４１へ流入する混合気体の温度を調整する。温度調整装置６０は、第１流量調整弁６１、第２流量調整弁６２、温度センサ６５、及び、温度コントローラ６６を含む。第１流量調整弁６１及び第２流量調整弁６２は、流路の開度を無段階に変化させるものであってよい。

温度コントローラ６６は、第１流量調整弁６１、第２流量調整弁６２、及び温度センサ６５と電気的に接続されている。温度コントローラ６６は、温度センサ６５の検出値に基づいて、温度センサ６５で検出される気体の温度が所定の温度（目標温度）となるように、第１流量調整弁６１の開度と第２流量調整弁６２の開度とを調整する。第１流量調整弁６１の開度と第２流量調整弁６２の開度とが調整されることにより、冷却路３１から出た冷却気体と非冷却路８１から出た非冷却気体との混合比が調整される。但し、第１流量調整弁６１の開度と第２流量調整弁６２の開度とは、第１流量調整弁６１及び第２流量調整弁６２を通過する気体の流量と送風ファン６９による送風量とが対応するように調整されてよい。なお、駐機中は、後述する第１流量調整弁６１が閉止され、熱源室４１から出た暖気は主に非冷却路８１を通じてから熱源室４１へ戻されてよい。

湿度調整装置９０は、冷却路３１から出た冷却気体と非冷却路８１から出た非冷却気体との混合比を調整することにより、熱源室４１へ戻る気体の湿度を調整する。湿度調整装置９０は、第１流量調整弁６１、第２流量調整弁６２、湿度センサ（第１の湿度センサ）９６、及び、湿度コントローラ（第１の湿度コントローラ）９７を含む。湿度センサ９６は、混合タンク６３、供給管６ｃ、及び熱源室４１の入口４１ａのうち少なくとも１箇所に設けられており、熱源室４１へ流入する混合気体の湿度を検出する。

湿度コントローラ９７は、第１流量調整弁６１、第２流量調整弁６２、温度センサ６５、及び、湿度センサ９６と電気的に接続されている。湿度コントローラ９７は、温度センサ６５及び湿度センサ９６の検出値に基づいて、温度センサ６５で検出される温度において湿度センサ９６で検出される湿度が所定の湿度（目標湿度）となるように、第１流量調整弁６１の開度と第２流量調整弁６２の開度とを調整する。第１流量調整弁６１の開度と第２流量調整弁６２の開度とが調整されることにより、冷却路３１から出た冷却気体と非冷却路８１から出た非冷却気体との混合比が調整される。

以上に説明したように、本実施形態の輸送機の外板冷却システム１は、外板２１、及び、外板２１の内側に設けられた内板２２を有する外殻２と、内板２２の内側に設けられ、内部の気体が熱源から受熱する熱源室４１と、外板２１と内板２２との間に設けられ、与圧気体及び熱源室４１からのリターン気体のうち少なくとも一方の気体が流入し、当該気体が外板２１を介して外部へ放熱することにより冷却気体となって流出する冷却路３１と、外板２１と内板２２との間に冷却路３１及び外板２１から熱的に絶縁されるように設けられ、与圧気体及び熱源室４１からのリターン気体のうち少なくとも一方の気体が通過する非冷却路８１と、冷却路３１から出た冷却気体と非冷却路８１から出た非冷却気体とが流入し、それらが混合された混合気体となって熱源室４１へ流出する混合室８５と、混合室８５へ流れる冷却気体の流量を調整する流量調整弁とを、備える。この流量調整弁は、冷却路３１から混合室８５へ流れる冷却気体の流量を調整する第１流量調整弁６１と、非冷却路８１から混合室８５へ流れる非冷却気体の流量を調整する第２流量調整弁６２とのうち少なくとも一方であってよい。

上記外板冷却システム１によれば、第１流量調整弁６１及び第２流量調整弁６２のいずれか一方の開度を変化させることにより、冷却路３１から出た冷却気体と非冷却路８１から出た非冷却気体との混合比を変化させて、熱源室４１に流入する混合気体を所望の状態（温度及び／又は湿度）に調整することができる。これにより、熱源室４１に流入する混合気体の流量と状態とを独立して調整することが可能となる。換言すれば、熱源室４１へ送られる混合気体の流量を所望の値に調整しながら、その混合気体を所望の状態に調整することができる。

更に、上記外板冷却システム１では、極めて低温の冷却気体と、冷却気体よりも温度の高い非冷却気体とが、熱源室４１へ流入する前に予め混合室８５で混合されるので、熱源室４１内の入口４１ａから流入する気体の温度のばらつきを抑えることができるとともに、入口４１ａの近傍が局所的に温度変化することを回避でき、熱源室４１内の温度分布を緩やかにすることができる。

また、本実施形態に示されるように、上記外板冷却システム１は、熱源室４１及び混合室８５のうち少なくとも一方の気体の温度を検出する温度センサ６５と、第１流量調整弁６１の開度及び第２流量調整弁６２の少なくとも一方の開度とを調整することにより温度センサ６５で検出される温度を所定温度に制御する温度コントローラ６６とを、更に備えていてよい。

この構成によれば、第１流量調整弁６１の開度及び第２流量調整弁６２の少なくとも一方の開度とを変化させることにより、冷却路３１から出る冷気と非冷却路８１から出る暖気との混合比を変化させて、熱源室４１に流入する気体の温度を所望の温度に調整することができる。これにより、送風ファン６９の送風によって熱源室４１に流入する混合気体の流量と、混合気体の温度とを独立して調整することが可能となる。つまり、送風ファン６９によって熱源室４１へ供給される混合気体の流量を所望の値に調整しながら、その混合気体の温度を所望の温度に調整することができる。

また、本実施形態に示されるように、上記外板冷却システム１は、熱源室４１及び混合室８５のうち少なくとも一方の気体の湿度を検出する第１の湿度センサ９６と、第１流量調整弁６１の開度と第２流量調整弁６２の開度とを調整することにより第１の湿度センサ９６で検出される湿度を所定湿度に制御する第１の湿度コントローラ９７とを、更に備えていてよい。

この構成によれば、第１流量調整弁６１の開度と第２流量調整弁６２の開度とを変化させることにより、冷却路３１から出る冷却気体と非冷却路８１から出る非冷却気体との混合比を変化させて、熱源室４１に流入する混合気体の湿度を所望の湿度に調整することができる。

また、本実施形態に示されるように、外板冷却システム１が適用される輸送機が航空機１０であり、冷却路３１へ流入する気体が与圧気体を含む場合には、外板冷却システム１が、冷却路３１の入口３１ａと接続され、外気が冷却路３１内の気体よりも高い圧力に圧縮されてなる与圧気体を冷却路３１へ送る与圧気体ライン７を、更に備えていてよい。

外気の湿度は、高高度では低高度よりも低い。このように湿度の低い高高度の外気を取り込んで圧縮した与圧気体が冷却路３１へ流入することで、冷却路３１内における結露（氷結）の発生を抑えることができる。

〔変形例１〕
次に、上記実施形態の変形例１を説明する。図６は、実施形態の変形例１に係る外板冷却システム１Ａの概略構成を示す図である。本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。

図６に示す外板冷却システム１Ａは、暖気ライン５において冷却路３１の入口３１ａの気流の直ぐ上流側に除湿器４５を備える点、及び、冷却路３１に溜まった水分を排水するドレン４６が設けられている点で、上記実施形態に係る外板冷却システム１と相違する。

除湿器４５は、特に限定するわけではないが、デシカント式除湿器であってよい。デシカント式除湿器は、デシカント素子（ゼオライト）に水分を吸着させて除湿する方式で、一般に、ゼオライト、ゼオライトに吸着した水分を放出させるためのヒータ、及び、水分を冷やして水滴にする熱交換器を含む。

以上に説明したように、本変形例に係る外板冷却システム１Ａは、上記実施形態に係る外板冷却システム１が、暖気ライン５に設けられた除湿器４５を、更に備えたものである。

このように、暖気ライン５に除湿器４５が設けられることで、除湿器４５で除湿された暖気が冷却路３１へ流入する。これにより、冷却路３１内における結露の発生を抑えることができる。

〔変形例２〕
続いて、上記実施形態の変形例２を説明する。図７は、実施形態の変形例２に係る外板冷却システム１Ｂの概略構成を示す図である。本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。

図７に示す外板冷却システム１Ｂは、冷却路３１へ流入する気体の湿度を調整する湿度調整装置９０Ｂを更に備える点で、上記実施形態に係る外板冷却システム１と相違する。

湿度調整装置９０Ｂは、冷却路３１内の気体の温度を検出する冷却路内温度センサ（第２の温度センサ）９１、冷却路３１へ流入する気体の温度及び湿度を検出する温湿度センサ９２、与圧気体ライン７を通じて冷却路３１へ送る与圧気体の流量を制御する第３流量調整弁９３、及び、湿度コントローラ（第２の湿度コントローラ）９４を備える。なお、湿度調整装置９０Ｂは、冷却路３１内の気体の温度を検出する第２の温度センサとして、外板２１の内面に設けられた温度センサ（図示略）を備え、この温度センサで冷却路３１内の外板２１の内面温度を検出してもよい。

湿度コントローラ９４は、冷却路内温度センサ９１、温湿度センサ９２、及び、第３流量調整弁９３と電気的に接続されている。そして、湿度コントローラ９４は、冷却路内温度センサ９１で検出された冷却路３１内の気体の温度に基づいて、冷却路３１内の気体の飽和水蒸気量を求める。湿度コントローラ９４は、温湿度センサ９２で検出された温度の気体が冷却路内温度の飽和水蒸気量に相当する水分を含有するときの湿度（湿度閾値）を求める。概算であるので、気体は理想気体としてよい。湿度コントローラ９４は、温湿度センサ９２で検出された湿度と湿度閾値とを比較する。湿度コントローラ９４は、検出された気体の湿度が湿度閾値以上であれば、湿度コントローラ９４で検出される湿度が温度閾値未満となるように（即ち、冷却路３１内で結露が生じない湿度となるように）、第３流量調整弁９３の開度を増大して乾燥した与圧気体を冷却路３１に流入する気体と混合させる。或いは、湿度コントローラ９４は、検出された気体の湿度が湿度閾値以上であるか否かに関わらず、検出された気体の湿度が湿度閾値未満となるように第３流量調整弁９３の開度を調整してもよい。また、前述の第２の温度センサが、外板２１の内面に設けられた場合は、湿度コントローラ９４は、外板２１の内面温度と温湿度センサ９２の温度差及び湿度によって湿度閾値を求め、第３流量調整弁９３の開度を調整してもよい。

以上に説明したように、本変形例に係る外板冷却システム１Ｂは、上記実施形態に係る外板冷却システム１が、冷却路３１へ流入する気体の湿度を調整する湿度調整装置９０Ｂを更に備えたものである。湿度調整装置９０Ｂは、与圧気体ライン７から冷却路３１へ流れる与圧気体ライン７の流量を調整する第３流量調整弁９３と、冷却路３１内の気体の温度を検出する第２の温度センサ（冷却路内温度センサ９１）と、冷却路３１へ流入する気体の湿度を検出する第２の湿度センサ（温湿度センサ９２）と、第２の湿度コントローラ９４とを有する。第２の湿度コントローラ９４は、第３流量調整弁９３の開度を調整することにより、第２の湿度センサ（温湿度センサ９２）で検出される湿度を、第２の温度センサ（冷却路内温度センサ９１）で検出された温度において結露が生じない所定湿度に制御する。

このように、湿度調整装置９０Ｂを備えることで、冷却路３１内で結露が生じない程度に十分に水分量の低い気体が冷却路３１へ流入する。これにより、冷却路３１内における結露の発生を抑えることができる。

〔変形例３〕
続いて、上記実施形態の変形例３を説明する。図８は、実施形態の変形例３に係る外板冷却システム１Ｃの概略構成を示す図である。本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。

図８に示す外板冷却システム１Ｃは、冷却路３１に熱源室４１からの暖気は流入せず、与圧気体ライン７を通じて与圧気体のみが流入する点で、上記実施形態に係る外板冷却システム１と相違する。

外板冷却システム１Ｃにおいて、熱源室４１の出口４１ｂには、非冷却路８１の入口８１ａが接続されている。一方、冷却路３１の入口３１ａには、与圧気体ライン７が接続されている。これにより、冷却路３１には与圧気体ライン７を通じて与圧気体のみが流入する。与圧気体は、冷却路３１を通過するうちに外気との熱交換によって冷却され、冷却気体となって冷気ライン６へ流れ出て非冷却路８１からの非冷却気体と混合する。

以上に説明したように、本変形例に係る外板冷却システム１Ｃは、上記実施形態に係る外板冷却システム１が、熱源室４１の出口４１ｂと冷却路３１の入口３１ａ及び非冷却路８１の入口８１ａとを接続する暖気ライン５に代えて、熱源室４１の出口４１ｂと非冷却路８１の入口８１ａとを接続する暖気ライン５Ｃを備え、冷却路３１の入口３１ａへ与圧気体ライン７を通じて熱源室４１内の気体よりも高い圧力に与圧された与圧気体のみが流入するようにしたものである。

これにより、冷却路３１へ流入する気体が熱源室４１からのリターン気体と比較して水分量の少ない与圧気体のみとなる。よって、冷却路３１内における結露の発生を抑えることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態（及び、変形例）を説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。

１，１Ａ〜Ｃ ：外板冷却システム
２ ：（機体の）外殻
４ ：循環ループ
５ ：暖気ライン
６ ：冷気ライン
７ ：与圧気体ライン
１０ ：航空機（輸送機の一例）
２１ ：外板
２２ ：内板
２３ ：断熱層
２８ ：フレーム
２９ ：断熱管
３０ ：ダクト
３１ ：冷却路
４１ ：熱源室
４５ ：除湿器
４６ ：ドレン
５１ ：フィルタ
５２ ：ファン
６０ ：温度調整装置
６１ ：第１流量調整弁
６２ ：第２流量調整弁
６５ ：温度センサ（第１の温度センサ）
６６ ：温度コントローラ
６９ ：送風ファン
７０ ：与圧装置
８１ ：非冷却路
９０，９０Ｂ ：湿度調整装置
９１ ：冷却路内温度センサ（第２の温度センサ）
９２ ：温湿度センサ（第２の湿度センサ）
９３ ：第３流量調整弁
９４ ：湿度コントローラ（第２の湿度コントローラ）
９６ ：湿度センサ（第１の湿度センサ）
９７ ：湿度コントローラ（第１の湿度コントローラ）

Claims (5)

1. 輸送機の外板冷却システムであって、
   外板、及び、前記外板の内側に設けられた内板を有する外殻と、
   前記内板の内側に設けられ、内部の気体が熱源から受熱する熱源室と、
   前記外板と前記内板との間に設けられ、与圧気体及び前記熱源室からのリターン気体のうち少なくとも一方の気体が流入し、当該気体が前記外板を介して外部へ放熱することにより冷却気体となって流出する冷却路と、
   前記外板と前記内板との間に前記冷却路及び前記外板から熱的に絶縁されるように設けられ、前記与圧気体及び前記熱源室からのリターン気体のうち少なくとも一方の気体が通過する非冷却路と、
   前記冷却路から出た冷却気体と前記非冷却路から出た非冷却気体とが流入し、それらが混合された混合気体となって前記熱源室へ流出する混合室と、
   前記混合室へ流れる前記冷却気体の流量を調整する流量調整弁とを、備え、
   前記流量調整弁は、前記冷却路から前記混合室へ流れる前記冷却気体の流量調整する第１流量調整弁と、前記非冷却路から前記混合室へ流れる前記非冷却気体の流量を調整する第２流量調整弁とのうち少なくとも一方を有する、
   外板冷却システム。
2. 前記熱源室及び前記混合室のうち少なくとも一方の気体の温度を検出する温度センサと、
   前記第１流量調整弁及び前記第２流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整することにより前記温度センサで検出される温度を所定温度に制御する温度コントローラとを、更に備える、
   請求項１に記載の外板冷却システム。
3. 前記熱源室及び前記混合室のうち少なくとも一方の気体の湿度を検出する第１の湿度センサと、
   前記第１流量調整弁の開度と前記第２流量調整弁の開度とを調整することにより前記第１の湿度センサで検出される湿度を所定湿度に制御する第１の湿度コントローラとを、更に備える、
   請求項１又は２に記載の外板冷却システム。
4. 前記輸送機は航空機であり、前記冷却路へ流入する気体は前記与圧気体を含み、
   前記冷却路の入口と接続され、外気が前記冷却路内の気体よりも高い圧力に圧縮されてなる与圧気体を前記冷却路へ送る与圧気体ラインを、更に備える、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の外板冷却システム。
5. 前記与圧気体ラインから前記冷却路へ流れる前記与圧気体の流量を調整する第３流量調整弁と、
   前記冷却路内の気体の温度を検出する第２の温度センサと、
   前記冷却路へ流入する気体の湿度を検出する第２の湿度センサと、
   前記第３流量調整弁の開度を調整することにより、前記第２の湿度センサで検出される湿度を、前記第２の温度センサで検出された温度において結露が生じない所定湿度に制御する第２の湿度コントローラとを、更に備える、
   請求項４に記載の外板冷却システム。

Images