JPS6182852A - Water separator - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a water separator capable of separating and removing surely water droplets contained in air and unnecessitating a space by providing both a charging electrode and an induction-discharging electrode in the inside of an air pipeline. CONSTITUTION:A trioelectrifying electrode 8 by which the water droplets contained in air are electrified with static electricity and an induction- discharging electrode 12 by which the charged water droplets are sucked and also the trioelectrified charge is discharged on the surface of the water droplets are provided in the inside of a pipeline 7 conducting air. By this method, the water separator capable of separating and removing surely the water droplets incorporated in air in the limited volumetric space of the inside of the pipeline conducting air and unnecessitating the space thereof is obtained and thereby promoting compacting of an air conditioning system.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、ニアコンディショナに組込まれて冷却空気中
から水分を除去するためのウオータセ、＜レータに関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application 1] The present invention relates to a water dispenser incorporated in a near conditioner to remove moisture from cooled air.

［従来の技術］ 例えば、航空機のエアコンシステムについてみると、こ
のものでは、エンジンから抽出した高圧空気をコンプレ
ッサで圧縮し、これをラムエア等を冷媒とする熱交換器
で冷却（排熱）した後、タービンで断熱膨張させて必要
な冷気をつくり出す方式が採られている。ところで、航
空機搭載機器ではその小型軽量化が普遍的に追求される
技術課題であるが、特に上記エアコンシステムについて
着目した場合、該システムに組込まれるウォータセパレ
ータがシステム全体の小型化を妨げる大きな要因の一つ
となっているのが現状である。具体的に説明すると、従
来この種の用途には空気に旋回運動を与え空気中に含ま
れている比重の大きい水滴を遠心力で分離除去する方式
のものが使用されてきたのであるが、この旋回流方式に
よると構造玉どうしても大容積を占め、小型化に限界を
来たしている。[Prior Art] For example, in the case of aircraft air conditioning systems, high-pressure air extracted from the engine is compressed by a compressor, and then cooled (exhausted heat) by a heat exchanger using ram air or the like as a refrigerant. , a method is adopted in which the necessary cold air is created by adiabatic expansion using a turbine. Incidentally, reducing the size and weight of aircraft-mounted equipment is a technological issue that is universally pursued, but when focusing on the air conditioner system mentioned above, the water separator built into the system is a major factor that hinders the miniaturization of the entire system. The current situation is that they are one. To be more specific, conventionally, for this type of application, a system has been used in which the air is given a swirling motion and water droplets with a high specific gravity contained in the air are separated and removed using centrifugal force. According to the swirling flow method, the structural balls inevitably occupy a large volume, which limits miniaturization.

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、エアコンシステムのパッケージヲ可能な限り
小型のものにしたいという要請に応じてなされたもので
あって、従来のものに比較して遥かに小型化できる新方
式のエアコンシステム用ウォータセパレータを提供する
ことを目的としている。[Problems to be solved by the invention] The present invention was made in response to a request to make the package of an air conditioner system as small as possible, and it is much more compact than the conventional one. The purpose is to provide a new type of water separator for air conditioning systems.

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、このような目的を達成するために、エアを導
通する配管内に、該配管内を流通されるエア中に含まれ
た水滴に静電気を帯電させる帯電用電極と、この静電気
を帯電した水滴を吸引するとともに水滴を表面に吸着し
て水滴の電荷を放電・　　させる誘導・放電用電極とを
配置してなることを特徴とするウォータセパレーダを提
供している。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention charges static electricity to water droplets contained in the air flowing through the piping, which conducts the air. A water separator is provided with a water separator comprising a charging electrode that attracts the electrostatically charged water droplets, and an induction/discharge electrode that attracts the electrostatically charged water droplets and adsorbs the water droplets to the surface to discharge the electric charge of the water droplets. providing.

［作用］ かかる構成によると、水滴に静電気を帯電させてエア中
に含まれている水滴をクーロン力で吸引凝集して取り除
くことができるものとなる。したがって、エアを旋回さ
せて遠心力で水滴を取り除くもののような大きな容積空
間を必要せず、所要の帯電用電極と誘導Φ放電用電極と
を配置さえすれば、エアを導通するための配管内での水
滴分離が可使である。[Function] According to this configuration, the water droplets are charged with static electricity, and the water droplets contained in the air can be attracted and coagulated by Coulomb force and removed. Therefore, there is no need for a large volume space unlike those that swirl air and remove water droplets using centrifugal force, and as long as the required charging electrodes and induction Φ discharge electrodes are placed, it is possible to create Can be used for water droplet separation.

［実施例］ 以下１本発明の実施例を図面を参照して説明する。[Example] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

この実施例は１本発明に係るウォータセパレータを航空
機に搭載するエアコンシステムに組込んで使用する場合
を示している。そこで、まずこのエアコンシステムの概
要を第１図について説明する。This embodiment shows a case in which a water separator according to the present invention is incorporated into an air conditioner system mounted on an aircraft. First, an overview of this air conditioner system will be explained with reference to FIG.

このシステムは、抽入空気を圧縮するコンプレッサを該
コンプレッサで圧縮された高圧空気が回転駆動するター
ビンからの伝動動力で駆動するようにしたブートストラ
ップ方式のエアサイクルマシンを利用して構成したもの
で、エンジン１のコンプレッサ部から取り入れられた高
圧空気をラジアルコンプレッサ２で圧縮して高温高圧空
気をつくり、これをラムエア等を冷媒とする熱交換器３
で冷却（排熱）した後、ラジアルタービン４で断熱膨張
させて冷却し、さらにこの断熱膨張時に水加気が凝結し
て空気中に晶出される水滴をウォータセパレータ５（ま
たは１４）で除去して、乾燥空気をキャビン６等に供給
するようにしたものである。This system is constructed using a bootstrap type air cycle machine in which the compressor that compresses the extracted air is driven by transmission power from a turbine that rotates the high-pressure air compressed by the compressor. , high-pressure air taken in from the compressor section of the engine 1 is compressed by a radial compressor 2 to create high-temperature and high-pressure air, which is then transferred to a heat exchanger 3 using ram air or the like as a refrigerant.
After cooling (exhausting heat), the air is adiabatically expanded and cooled by a radial turbine 4, and water droplets that are condensed and crystallized in the air during this adiabatic expansion are removed by a water separator 5 (or 14). The dry air is supplied to the cabin 6 and the like.

しかして、前記ウォータセパレータ５の構成について述
へると、第２図に示すよう唖、このものではラジアルタ
ービン４から送られてくる冷却エアを導通する配管７内
に、上流側の帯電用電極８と下流側の誘導・放電用電極
１２とを適宜間隔の下に配置している。配管７は、特別
のものを使用する必要はないが、帯電用電極８により帯
電された水滴が誘導・放電用電極１２に到達するまでに
管内面に接触してショートす葛と゛重圧降下や電流の増
大する不都合を来たすため、この区間の少なくとも管内
面側を１例えばセラミックやＦＲＰ等の素材を溶射やコ
ーティングで被覆して絶縁材料で形成するようにするの
が好適である。帯電用電極８は、配管７内のエア流路横
断面に設けたネット状のもので、機内交流電源９から高
電圧発生トランスＩＯと整流用素子１１を介して数ＫＶ
乃至それ以上の高直流電圧を印加し、配管７内に流通さ
れるエアが該帯電用電極８を通過するときその中に含ま
れている水滴に静電気を授与して、エア中の水滴を連続
して帯電させる役割を果すものである。一方、誘導・放
電用電極１２は、配管７内の内面に沿って導体プレート
を設けかつこれを機体に接地してなるものである。この
誘導・放電用電極１２は、前記帯電用電極８で帯電した
水滴がその近傍を通過するとき静電誘導現象により水滴
を吸引し、さらにその表面に水滴を吸着して電荷を放電
させると同時に水滴を凝集する役割を果している。なお
、図示のものでは、この誘導・放電用電極１２の位置す
る配管７の中心部にスペーサ１３を配置し、配管７内を
流通されるエアが゛誘導・放電用電極１２になるべく近
接するようにしている。この場合、スペーサ１３には前
記＠重用電極８と同極の電位を加えておくこともできる
。Regarding the structure of the water separator 5, as shown in FIG. 8 and an induction/discharge electrode 12 on the downstream side are arranged at appropriate intervals below. There is no need to use a special pipe 7, but water droplets charged by the charging electrode 8 may come into contact with the inner surface of the pipe and short-circuit before reaching the induction/discharge electrode 12. To avoid this problem, it is preferable to cover at least the inner surface of the tube with an insulating material such as ceramic or FRP by thermal spraying or coating. The charging electrode 8 is a net-shaped electrode installed in the cross section of the air flow path in the piping 7, and receives several KV from the in-machine AC power source 9 via the high voltage generating transformer IO and the rectifying element 11.
A high DC voltage or higher is applied, and when the air flowing in the pipe 7 passes through the charging electrode 8, static electricity is imparted to the water droplets contained therein, so that the water droplets in the air are continuously charged. It plays the role of charging the battery. On the other hand, the induction/discharge electrode 12 is formed by providing a conductor plate along the inner surface of the pipe 7 and grounding it to the body. This induction/discharge electrode 12 attracts the water droplet charged by the charging electrode 8 by an electrostatic induction phenomenon when it passes near it, and further adsorbs the water droplet to its surface and discharges the charge at the same time. It plays the role of condensing water droplets. In the illustrated example, a spacer 13 is arranged at the center of the pipe 7 where the induction/discharge electrode 12 is located, so that the air flowing through the pipe 7 comes as close to the induction/discharge electrode 12 as possible. I have to. In this case, a potential of the same polarity as the @heavy electrode 8 may be applied to the spacer 13.

このような構成のウォータセパレータ５によれば、図示
矢印のように配管７内をエアが流通されると、帯電用電
極８を通過するさいエア中に含まれている水滴に帯電し
誘導・放電用電極１２の近傍を通過するさいそれらがク
ーロン力で該電極１２に吸引され、さらに電極１２に吸
着してその電荷を放電すると同時に、互いに凝集してエ
ア中から分離されるものとなる。なお、この分離した水
は誘導・放電用電極１２の近傍に設けろ、れる排水口（
図示せず）から逐次排出させるようにすればよい。According to the water separator 5 having such a configuration, when air flows through the pipe 7 as shown by the arrow in the figure, the water droplets contained in the air are charged as they pass through the charging electrode 8, causing induction and discharge. When they pass near the electrode 12, they are attracted to the electrode 12 by the Coulomb force, and are further adsorbed to the electrode 12 to discharge their electric charge, and at the same time, they aggregate with each other and are separated from the air. In addition, this separated water should be drained from a drain port (provided near the induction/discharge electrode 12).
(not shown) may be sequentially discharged.

以上の説明から理解されるように、この新方式のウォー
タセパレータ５によると、エア中から水滴を分離除去す
るために特別な容積装置を必要とせず、エアを導通せし
める配管７を利用して非常にコンパクトに構成すること
がモき、したがってウォータセパレータ５を組み込んだ
エアコンシステムのパッケージを従来よりも遥かに小型
のものに縮小することが可能である。また、この種のウ
ォータセパレータ５では、配管７内でエアの流通を直接
妨げることなしに構成できるものであるから、エアの供
給系路における流れの抵抗を小さくできる利点もある。As can be understood from the above explanation, this new type of water separator 5 does not require a special volumetric device to separate and remove water droplets from the air, and uses the piping 7 that conducts the air to remove water droplets. Therefore, the package of the air conditioner system incorporating the water separator 5 can be reduced to a much smaller package than before. Furthermore, this type of water separator 5 can be constructed without directly interfering with the flow of air within the piping 7, and therefore has the advantage of reducing flow resistance in the air supply path.

次に、前記実施例のものをさらに工夫して性能アップす
るようにした変形実施例を、第３図に示して説明する。Next, a modified embodiment in which the performance of the above-described embodiment is further improved will be described with reference to FIG. 3.

このウォータセパレータ１４は、帯電した水滴の吸引凝
集性が一層強化されるように、配管７の内面に帯電水滴
の誘導のみを目的とする電極を別に配置したものである
。換言すれば、このものでは前記誘導・放電用電極１２
を、水滴を吸引する誘導用電極１５と水滴を直接表面に
吸着して水滴の電荷を放電させると同時に水滴を凝集さ
せる放電用電極１６とに分別して設置している。この場
合、管内面に配置される誘導用電極１５は、水滴の放電
を防止するためにその表面を絶縁被膜１７で覆うように
している。なお１図示のものでは、上流側に位置する誘
導用電極１５の配置部付近の配管管径を若干大きくする
とともに、管中心部にエア案内用の拡散Ａ１８を設けて
エアを一旦この誘導用電極１５の近傍に通し、しかる後
誘導用電極１５近傍を通過したエアを案内フィン１９か
ら管径を絞った接続配管２０に導入させるようにしてい
る。そして、この誘導用電極１５の下流端側には、排水
用の分岐路２１を設け、該電極１５の下流端に近接する
その入口近傍にネット状の放電用電極１６を配置してい
る。この放電用電極１６は、誘導用電極１５に吸引誘導
されてその周りに集められる帯電水滴が間欠的にその電
荷を放電するように、スイッチイブ素子２２を介して機
体に接地するようにしている。This water separator 14 has an electrode separately arranged on the inner surface of the pipe 7 for the sole purpose of guiding the charged water droplets so that the suction and cohesion of the charged water droplets is further strengthened. In other words, in this case, the induction/discharge electrode 12
are installed separately into a guiding electrode 15 that attracts water droplets and a discharging electrode 16 that directly adsorbs water droplets to the surface, discharges the charge of the water droplets, and at the same time aggregates the water droplets. In this case, the surface of the guiding electrode 15 disposed on the inner surface of the tube is covered with an insulating coating 17 to prevent water droplets from discharging. In the case shown in Figure 1, the diameter of the pipe in the vicinity of the arrangement part of the induction electrode 15 located on the upstream side is slightly increased, and a diffusion A18 for air guidance is provided in the center of the pipe to allow air to flow once through this induction electrode. After that, the air that has passed near the guiding electrode 15 is introduced from the guide fin 19 into a connecting pipe 20 whose pipe diameter is narrowed. A branch channel 21 for drainage is provided on the downstream end side of the induction electrode 15, and a net-shaped discharge electrode 16 is disposed near the inlet close to the downstream end of the electrode 15. This discharge electrode 16 is grounded to the aircraft body via a switchable element 22 so that the charged water droplets attracted and guided by the induction electrode 15 and collected around it intermittently discharge their electric charge. .

このような構成のウォータセパレータ１４によれば、帯
電水滴を吸引する誘導用電極１５を上流側の管内面に設
け、しかも拡散具１８等を設置して配管７内を流通され
るエアが図示矢印のように一旦この誘導用電極１５ｆＬ
傍を迂回して下流の接続配管２０に送られるようにし七
いるから、水滴はこの誘導用電極１５に吸引されて帯電
したまま放電用電極１６の周りに効率よく集められ、こ
こにおいて各水滴が間欠的に電極１６に放電して互いに
凝集してエア中から完全に分離されるものとなる。そし
て、分離した水は分岐路２１から逐次除去されることに
なる。したがって、このものでは前記実施例のものに比
較すると、水の分離性能が一段と向上されるものとなる
。According to the water separator 14 having such a configuration, the guiding electrode 15 for attracting charged water droplets is provided on the inner surface of the tube on the upstream side, and the diffusion device 18 and the like are installed so that the air flowing through the pipe 7 is directed in the direction indicated by the arrow in the figure. Once this induction electrode 15fL is
The water droplets are attracted to the induction electrode 15 and efficiently collected around the discharge electrode 16 while being charged, where each water droplet is The particles are intermittently discharged to the electrode 16, aggregate together, and are completely separated from the air. Then, the separated water is sequentially removed from the branch path 21. Therefore, in this case, the water separation performance is further improved compared to that in the above embodiment.

なお、水の分離を高める目的では、図示したいずれの実
施例の場合においても、誘導・放電用電極１２または誘
導用電極１５の配置空間に帯電水滴を電極側に引き寄せ
る磁場をかけるようにすることもできる。In order to improve water separation, in any of the illustrated embodiments, a magnetic field is applied to the space in which the induction/discharge electrode 12 or the induction electrode 15 is arranged to draw the charged water droplets toward the electrode. You can also do it.

以上、航空機のエアコンシステムを好適な適用具体例と
して説明したが、本発明は勿論この種の用途に適用が限
定されるものではなく、他種の用途に供するエアコンシ
ステムについても利用可源なものである。Although the above description has been made using an aircraft air conditioner system as a specific example of a preferred application, the present invention is of course not limited to this type of application, and can also be used for air conditioner systems for other types of applications. It is.

また、本発明は実施上配管内に前記電極対を複数に配置
して高性能化を図ることもできるし、配管の敷設方法も
自由に設計できる。Further, in the present invention, performance can be improved by arranging a plurality of the electrode pairs in the piping, and the method of laying the piping can be freely designed.

［発明の効果］ 本発明は１以上のような構成を具備してなるものである
から、エアを導通する配管内の限られた容積空間でエア
中に含まれた水滴を確実に分離除去できる容積を取らな
いウォータセパレータが提供され、これによってエアコ
ンシステムの小型化−挙に推進することが可能である。[Effects of the Invention] Since the present invention includes one or more of the above configurations, water droplets contained in air can be reliably separated and removed in a limited volume space in a pipe that conducts air. A water separator is provided that does not take up much volume, thereby making it possible to further reduce the size of air conditioning systems.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は、本発明に係るウォータセパレータの適用具体
例を示すエアコンシステムのシステム説明図であり、第
２図は、ウォータセパレータの一実施例を示す概略断面
図である。第３図は、回能の実施例を示す概略断面図で
ある。 ５．１４−・・ウォータセパレータ ７・・φ配管 ８争・・帯電用電極 １２・・・誘導・放電用電極 １５Φ・・誘導用電極 １６・・・放電用電極FIG. 1 is a system explanatory diagram of an air conditioner system showing a specific example of application of the water separator according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view showing one embodiment of the water separator. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the function. 5.14-... Water separator 7... φ piping 8... Charging electrode 12... Induction/discharge electrode 15Φ... Induction electrode 16... Discharge electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）エアを導通する配管内に、該配管内を流通される
エア中に含まれた水滴に静電気を帯電させる帯電用電極
と、この静電気を帯電した水滴を吸引するとともに水滴
を表面に吸着して水滴の電荷を放電させる誘導・放電用
電極とを配置してなることを特徴とするウォータセパレ
ータ。(1) A charging electrode is installed in the piping that conducts air to statically charge the water droplets contained in the air flowing through the piping, and it attracts the electrostatically charged water droplets and adsorbs them to the surface. A water separator comprising an induction/discharge electrode for discharging the charge of water droplets. （２）エアを導通する配管の少なくとも内面側が絶縁材
料で形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のウォータセパレータ。(2) The water separator according to claim 1, wherein at least the inner surface of the piping through which air is conducted is made of an insulating material. （３）静電気を帯電した水滴を吸引するとともに水滴を
表面に吸着して水滴の電荷を放電させる誘導・放電用電
極が、水滴を吸引する表面を絶縁被覆した誘導用電極と
水滴を表面に吸着して水滴の電荷を放電させる放電用電
極とに分別されて設けられていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項又は第２項記載のウォータセパレータ
。(3) An induction/discharge electrode that attracts electrostatically charged water droplets and adsorbs the water droplets to the surface to discharge the charge of the water droplets.The induction/discharge electrode has an insulating coating on the surface that attracts the water droplets, and the water droplets are attracted to the surface. 3. The water separator according to claim 1, wherein the water separator is provided separately from a discharge electrode for discharging the electric charge of the water droplets.