JP2012519624A - 航空機のギャレーカートコンパートメント用の壁掛け型ポイントオブユース空気冷却器 - Google Patents

Abstract

航空機のギャレーカートコンパートメントのためのポイントオブユース空気冷却器ユニットが提供され、ユニットは、略平坦長方形ケースであって、２つの主面でありケースの他の４面よりも実質的に大きな表面積を有する２つの主面を有するケースと、凝縮器と、圧縮機と、蒸発器と、蒸発器ファンとを備え、凝縮器、圧縮機および蒸発器が、標準的な冷凍方式で接続され、主面に平行な面が、凝縮器、圧縮機、蒸発器および蒸発器ファンを通過する。
【選択図】図６Ｂ

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２００９年３月４日に出願された米国特許仮出願第６１／１５７，４２７号「Wall-Mounted Air Chiller for Aircraft Galley Cart Compartment」の利益を主張し、参照により本明細書中に組み込まれる。

［背景］
[0001] 本発明は、冷凍装置、より具体的には、航空機の機内食(galley food)サービスシステムに冷たい空気を提供し、再循環させ、かつ機内食および飲料の温度を要求される食料保存温度に保つための装置に関する。

[0002] 航空機の機内食サービスシステムのための空気冷却器は周知である。航空機の機内食サービスシステム向けに設計された既存の空気冷却器は、ギャレー近傍に空気冷却器を設置することが歴史的に困難だったため、ギャレーカートコンパートメントの外側の離れた位置に据付けられる。更なる複雑な要素としては、ギャレーの設計が航空機の多様な構造のため異なることである。それゆえ、既存の空気冷却器の設計では、ギャレー製造者において、および航空機の新しい構造ごとの最初の引渡しに際して、冷凍試験およびバランシングが必要である。

[0003] 通常、空気冷却器は、複数のギャレーコンパートメントに冷気を供給する必要がある。１つのコンパートメントが冷却を要するときはいつでも冷却器は稼働し、それゆえ、他の空のコンパートメントも冷却するため、この状況では必要以上のエネルギーを消費する。大容量冷却器は、冷えた空気を異なるギャレーコンパートメントに再循環させるために強力な蒸発器ファンが通常備えられ、また、空気ダクトシステムにおける圧力損失を克服するために大量の電力を要する。

[0004] 周知の大容量冷却器は、冷却空気出口において大きな空気ノイズが生じる。個々のユニットは重くて大きく、取扱いが容易でない。異なる冷却要件について多様なサイズの冷却器が使用可能であることから、航空会社は通常、必要なときに予備の冷却器を提供するために多数の異なる冷却器を備えておかなくてはならない。

[0005] 本発明の多様な実施形態によると、航空機のギャレーカートコンパートメントの内部の後壁に設置することができる小型の壁掛け型空気冷却器が使用されうる。これにより、省スペースおよびエネルギー効率の良い航空機のための冷却システムが得られる。

[0006] 本発明の一実施形態によると、航空機のギャレーカートコンパートメントのためのポイントオブユース空気冷却器ユニットが提供され、ユニットは、略平坦矩形ケースであって、２つの主面でありケースの他の４面よりも実質的に大きな表面積を有する２つの主面を有するケースと、凝縮器と、圧縮機と、蒸発器と、蒸発器ファンとを備え、凝縮器と、圧縮機と、蒸発器とが、標準的な冷凍方式で接続され、主面に平行な面が、凝縮器と、圧縮機と、蒸発器と、蒸発器ファンとを通過する。

[0007] さらに、航空機のギャレーカートが提供されることができ、カートは、後壁および側壁を有するカート外部ケースと、カート通気口を備えるカート通気口アセンブリと、カートの後壁に取付けられた上述のポイントオブユース空気冷却器ユニットと、それぞれ一端が空気供給および還気のために冷却器ユニットに接続され、他端がカート通気口アセンブリに接続される上部および下部ダクトとを備える。

[0008] 図面において示される本発明の多様な実施形態を参照して、本発明を以下に詳述する。
図１Ａは、ギャレーカートコンパートメントの領域内に据付けられた冷却器システムの正面図である。 図１Ｂは、ギャレーカートコンパートメントの領域内に据付けられた冷却器システムの正面図である。 図２は、カートが取除かれた状態のギャレーカートコンパートメントの内部に据付けられた冷却器システムの正面図である。 図３Ａは、取付けられた空気冷却器システムの透視正面図である。 図３Ｂは、取付けられた空気冷却器システムの透視背面図である。 図４Ａは、本発明の一実施形態による小型空気冷却器ユニットの透視図である。 図４Ｂは、小型空気冷却器ユニットの側面図である。 図４Ｃは、ユニットにおける空気流の位置を示す冷却器の透視図である。 図４Ｄは、ユニットにおける空気流の位置を示す冷却器の透視図である。 図５は、航空機の冷却システムを示すブロック図である。 図６Ａは、カバーが取外された状態で、内部構成要素を示す冷却器の透視図である。 図６Ｂは、カバーが取外された状態で、取付けられたダクト配管を示す冷却器の正面図である。 図６Ｃは、内部構成要素の正面図である。

［好ましい実施形態の説明］
[0009] 図１Ａおよび図１Ｂは、外部ケース１２によって境界される包囲領域内に１つまたは複数の機内食カート２０を保持するためのギャレーカートコンパートメント１１を使用する航空機の機内食サービスシステム１０の実施形態を示す。このようなフードカート２０は、食事および飲料を提供するために航空機の通路を移動する。

[0010] 典型的な構成では、このようなギャレーコンパートメント１１は、最大で３つのカート２０を保持するように設計されるが、このようなコンパートメントは、任意の数のカート２０を収容するよう設計されることができる。図１Ａは、カートコンパートメント１１内に単一のカート２０を示し、図１Ｂは、２つのカート２０を有するコンパートメント１１を示す。

[0011] 本発明の空気冷却器システム３０の実施形態が、カートコンパートメント１１の後方に取付けられて示されている。冷却器システム３０は、詳細に後述される以下の主な構成要素を備える。空気冷却器ユニット１００は、実際の冷凍構成要素を備え、冷却された空気を、例えば上部ダクト５２ａ（例えば、冷却空気供給のために使用される）および下部ダクト５２ｂ（例えば、還気のために使用される）を介して循環させる。これらのダクト５２ａ、５２ｂのそれぞれは、接合ブーツ（interface boot）を備えうる複数のカート通気口５６をそれぞれ備えるカート通気口アセンブリ５４に接続されている。カート２０のそれぞれは、ダクト５２ａ、５２ｂからそれぞれ供給されるカート通気口アセンブリ５４における対応する１組のカート通気口５６と接合する２つの対応する通気口（図示せず）を有しうる。このようにして、カート２０のそれぞれが、冷却空気供給および還気に接続されている。

[0012] 図２は、ギャレーカートコンパートメント１１の空間内における空気冷却器システム３０の位置をより詳細に示す。本実施形態では、冷却器システム３０は、カートコンパートメント１１の後壁および／または側壁に固定されている。冷却器システム３０の幅は、カートコンパートメントが、冷却器システム３０と提供されるカート２０との両方を収容できるような幅である。冷却器システム３０をカートコンパートメント１１の内部に取り付けるために、任意の周知の機構を使用してよい。以下に詳述されるとおり、凝縮器供給１１４および凝縮器排出１１６は、カートコンパートメント１１の側壁における切り欠きと接合する。

[0013] 図３Ａおよび図３Ｂは、カートコンパートメント１１から隔てられた空気冷却器システム３０の正面および背面斜視図である。これらの図において、冷却された空気を提供する空気冷却器ユニット１００は、カート通気口ブート／通気口５６を備えるそれぞれのカート通気口アセンブリに供給する上部および下部ダクト５２ａ、５２ｂに接続されて示されている。冷却空気供給通気口１１０は、上部ダクト５２ａに接続され、還気通気口１１２は下部ダクトに接続されている。

[0014] 図４Ａ〜４Ｄは、配管を省いた空気冷却器ユニット１００を示す。ユニット１００は、好適なケース１０２で囲われている。図４Ａは、フィルタ１１に覆われた冷却空気供給通気口１１０および還気通気口１１２を示す。フィルタは、汚染物が冷却器ユニット１１０に入らないようにするために備えられうる。図４Ｂは、空気供給通気口１１０および還気通気口１１２の両方を示す側面図である。凝縮器供給１１４および凝縮器排出１１６も示す。図４Ｃおよび４Ｄは、空気冷却器ユニット１００の斜視図である。

[0015] 図５は、空気冷却器ユニット１００の基本的なブロック図である。圧縮機１４０から開始し、冷媒は、圧縮されて、高温、高圧かつ過熱蒸気として圧縮機の外に出る。

［0016］ 冷媒は、ライン１３４から空冷凝縮器１３０へ進み、ここで熱は凝縮器ファンによって２次的な空気回路へ逃がされる。凝縮器は、冷媒を高温かつ高圧の蒸気から、高圧の過冷却液体に変化させる。

［0017］ 冷媒はその後ライン１３６から、冷媒液点検窓１７０およびフィルタドライヤ１７２へ進み、ここで液体冷媒の流れを監視することができ、水分ならびに固形汚染物質およびごみは冷媒からろ過される。その後、入口１６４から出口１６６へ、気液熱交換器１６０を通過し、ここで蒸発器からの蒸気冷媒によって液体冷媒はさらに過冷却される。

［0018］ 冷媒は、熱膨張弁すなわちＴＸＶ１７６へ移動する。ＴＸＶ１７６は、蒸発器１５０に供給される液体冷媒の量を制御する。ＴＸＶ１７６は、液体冷媒の圧力を低減させる。ＴＸＶ１７６は、蒸発器を介する冷媒の量を調整し、蒸発冷媒と蒸発器１５０を出る蒸気との間の予め設定された温度差または過熱を維持する。蒸発器を出る気体の温度が変化すると、蒸発器の出口管にクランプで固定された膨張弁温度検出バルブ１７６がこの温度を検出し、ＴＸＶ１７６を介する冷媒の供給を調整するよう作用する。

［0019］ 低温かつ低圧の冷媒が蒸発器１５０に入り、熱は、ギャレー冷却機器および／または航空機器から蒸発器の壁を介して冷媒に流れる。冷媒の沸騰プロセスは、冷媒が完全に蒸発するまで継続する。

［0020］ 蒸発器１５０を出る過熱冷媒蒸気は気液熱交換器１６０に進み、ここで蒸気冷媒が液体冷媒によってさらに過熱される。冷媒は圧縮機吸引ライン１４２へ移動する。圧縮機１４０は、この過熱低圧蒸気を取り込み、圧縮する。冷凍サイクルは、圧縮機が作動する限り継続する。

［0021］ ホットガスバイパス電磁弁または除霜弁１７４は、圧縮機の起動時に冷凍システムを安定させるため、かつ、ホットガスが冷えた蒸発器を暖めることで冷凍システムの冷却出力を制御するために使用される。これは、冷却効率および冷却された空気の温度の安定化の低減を引き起こす。

［0022］ 冷凍サイクルは、蒸発器の表面上の霜形成を引き起こす。この霜は、やがては空気流を妨げるほどまで堆積し、冷凍容量の損失につながる。これを防ぐために、除霜弁が通電されるかまたは開かれ、霜を溶かす除霜サイクルが開始される。霜がすべて溶け、水分が排水されると、システムは冷凍サイクルを再開する。

[0023] 図６Ａ〜図６Ｃは、冷却器ユニット１００の構成要素の例示的配置を示す。冷却器ユニット１００全体は、平坦な矩形ブロック形を有することが望ましく、全ての構成要素が、ケース１０２によって囲われたこの境界された領域内に収まるサイズであり、この領域内に取付けられる。好ましい実施形態では、冷却器ユニット１００は、幅およそ２４インチ、高さおよそ２０インチ、および奥行きおよそ４インチである。

[0024] 冷却器ユニット１００は、２つの主面１０３を有し、そのそれぞれが、その他の４面よりも実質的に大きな面積を備え、大きな面積の表面のうち１つは、ギャレーカートコンパートメントの後壁に隣接するよう設計される。構成要素の配置は、略平坦な構成であり、主面に平行な面が凝縮器１３０と、凝縮器ファン１３２と、圧縮機１４０と、蒸発器１５０と、蒸発器ファン１５２とを横断するような構成である。

[0025] 本実施形態では、凝縮器１３０は、冷却器ユニット１００の左下の隅（図６Ａの図に従う）に設置されている。凝縮器１３０の上方に設置され、かつ、ギャレーカートコンパートメント１１の外部の航空機の他の部分に熱せられた空気を排出する凝縮器排出１１６に隣接して接続される凝縮器ファン１３２によって発生する真空を介して、周囲の空気が凝縮器１３０に引き込まれる。これにより、熱せられ加圧された冷媒が液体に凝結する。

[0026] 圧縮機１４０は、空気冷却器ユニット１００の中央下部に設置されている。制御回路、弁１７４、１７６、安全スイッチ１７８などが、主として圧縮機１４０の上方に設置され、これらは、圧縮機１４０および関連構成要素によって発生する熱が凝縮器ファン１３２を介して凝縮器排出１１６から排出されることを可能にする第１の密閉されていないケース隔壁１０６によって境界されるコンパートメントに位置している。圧縮機１４０は、ユニット１００内で発生した熱がギャレーカートコンパートメント１１に入らないように、蒸発器１５０および蒸発器ファン１５２を隔てる第２の略密閉ケース隔壁１０８によっても境界されている。

[0027] 好ましい実施形態では、冷却器ユニット１００は、以下の表の性能要件を満たす。

[0028] かように、航空機の機内食サービスシステム１０において、例えば、４台分までの手押しカートに対して冷却容量を最大化するよう設計された、省スペースかつ軽量のユニットである空気冷却器システム３０が提供される。この薄型の（奥行きが浅い）設計のため、冷却されたギャレーコンパートメントの従来のギャレーカートダクトの後ろに収まる。ギャレーカートに近接するため、遠隔で取付けられた空気冷却器ユニットに通常付随する長い冷却空気供給ダクトを解消する。

［0029］ 本実施形態の軽量（およそ２０ポンド）小型設計は、小さなスペースで冷却容量を最大にし、従来の４０ポンドユニットの性能に匹敵する軽量化を実現する。本ユニットの通常の据付けにおける更なる軽量化は、遠隔で取付けられた空気冷却器ユニットに通常付随する長いダクト管路、長い電気ケーブル管路、および重い取り付け構造が存在しないことによって実現される。本ユニットは、７００ワットより少ない電力を使用するよう設計されることが好ましい。

[0030] 小型空気冷却器システム３０の他の実施形態では、空気は、上方または下方に排出されてよい。さらなる実施形態では、小型空気冷却器ユニット１００は、逆取付けが可能であり、それにより給気および還気が反対側に送入／送出されうる。これにより柔軟な据付けおよびギャレーのダクト配置が可能になる。さらに別の実施形態では、凝縮器空気ファン１３２が、凝縮器空気ノイズを低減するか、最小にするか、または除去するために排気ダクトの上流の遠隔位置に取付けられうる。凝縮器空気ノイズを除去するためにバフ研磨技術を使用してもよい。

[0031] 要約すると、小型空気冷却器は、冷却されたコンパートメントギャレーの壁掛け型として設計され、柔軟な逆取付け能力を有し、複数のカートを冷却する構成（例えば、カート１〜４つ向け）を提供し、最適化された冷却負荷バランスのためにリバーシブルファンを有することができる。

[0032] 本発明の原理の理解促進のために、図面中に示される好ましい実施形態への参照がなされ、これらの実施形態を記述するために特定の言語が使用されている。しかしながら、この特定の言語によって本発明の範囲を限定する意図はなく、本発明は、当業者が通常想到しうる全ての実施形態を含むよう解釈されるべきである。

[0033] 本発明は、機能ブロックの構成要素および多様な処理ステップの観点から記述されうる。このような機能ブロックは、特定の機能を実行するように構成された任意の数の構成要素によって実現されてよい。さらに、本発明は、電子構造、制御などに関する従来の技術をいくつでも採用することができる。

[0034] 本明細書中に図示および記述した特定の実装は、本発明の説明的例示であり、本発明の範囲をいかなる態様においても限定するよう意図していない。簡潔にするために、システムの従来的な側面（およびシステムを稼働する個々の構成要素の構成要素）は、詳細には記載されない場合がある。さらに、提示した多様な図に示される接続線またはコネクタは、多様な要素間の例示的な機能関係および／または物理的または論理的な結合を示すよう意図される。多数の代替的または追加的機能関係、物理的結合または論理的結合が、実際の装置においては存在しうることに留意されたい。また、いかなるアイテム又は構成要素も、その要素が「不可欠である」または「重要である」と記述されていない限り、本発明の実施において不可欠ではない。

[0035] 本発明を記述するコンテクストにおける（特に、後述の特許請求の範囲のコンテクストにおける）「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」ならびに同様の指示対象語の使用は、単数および複数の両方を指すよう解釈されるべきである。さらに、本明細書における数値の範囲の記載は、特段の記載がない限り、この範囲内にある個別の数値を個々に指す簡略な方法としてのみ意図されており、個別の数値それぞれが、本明細書中に個別に記載されているものとして本明細書に組み込まれる。最後に、本明細書中に記載される全ての方法のステップは、本明細書中に特段の記載がない限り、その他コンテクストによって明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順番で実行されることができる。

[0036] 「機構」および「要素」という語は、一般的に使用されることが意図され、機械的実施形態のみに限定するよう意図していない。多数の変形および適用が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく当業者には容易に明らかとなろう。

［参照符号表］
１０ 航空機の機内食サービスシステム
１１ ギャレーカートコンパートメント
１２ カートコンパートメント外部ケース
２０ 機内食カート
３０ 空気冷却器システム
５０ 通気口アセンブリ
５２ａ 上部ダクト
５２ｂ 下部ダクト
５４ カート通気口アセンブリ
５６ カート通気口ブート／カート通気口
１００ 空気冷却器ユニット
１０２ ケース
１０３ ケース主面
１０４ 電力接続
１０６ 密閉されていないケース隔壁
１０８ 密閉ケース隔壁
１１０ 冷却空気供給通気口
１１１ フィルタ
１１２ 還気通気口
１１４ 凝縮器供給
１１６ 凝縮器排出
１３０ 凝縮器
１３２ 凝縮器ファン
１３４ 凝縮器入力ライン
１３６ 凝縮器出力ライン
１４０ 圧縮機
１４２ 圧縮機入力ライン
１５０ 蒸発器
１５２ 蒸発器ファン
１５４ 蒸発器入力ライン
１５６ 蒸発器出力ライン
１６０ 熱交換器
１６２ 圧縮機出力
１６４ 凝縮器入力
１６６ 蒸発器出力
１６８ 蒸発器入力
１７０ 点検窓
１７２ フィルタ／ドライヤ
１７４ 電磁弁
１７６ 熱膨張弁（ＴＸＶ）
１７６ａ 温度検出バルブ
１７８ 圧力安全スイッチ

Claims (10)

1. 航空機のギャレーカートコンパートメントのためのポイントオブユース空気冷却器ユニットであって、
   ２つの主面を有し、当該主面が４つの面よりも実質的に表面積が大きい、略平坦矩形ケースと、
   凝縮器と、
   圧縮機と、
   蒸発器と、
   蒸発器ファンと、
   を備え、
   前記凝縮器と、前記圧縮機と、前記蒸発器とが、標準的な冷凍方式で接続され、
   前記主面に平行な面が、前記凝縮器と、前記圧縮機と、前記蒸発器と、前記蒸発器ファンとを通過する、
   ポイントオブユース空気冷却器ユニット。
2. 前記凝縮器が、前記長方形ケースの片側の下部に設置され、
   前記蒸発器が、前記長方形ケースの反対側の下部に設置され、
   前記圧縮機が、前記凝縮器と前記蒸発器との間に設置される、請求項１に記載の冷却器。
3. 前記凝縮器を前記圧縮機から隔てる、前記ケース内の第１の密閉されていない壁隔壁と、
   前記蒸発器を前記圧縮機および前記凝縮器から隔てる、前記ケース内の第２の略密閉壁隔壁と、
   をさらに備える、請求項１に記載の冷却器。
4. 前記冷却器がおよそ２０ポンドの重さであり、フードギャレーカートコンパートメント内に納まるサイズである、請求項１に記載の冷却器。
5. 総電力消費量が７００ワットより少ない、請求項１に記載の冷却器。
6. 凝縮器ファンをさらに備える、請求項１に記載の冷却器。
7. 前記凝縮器ファンが前記ケース内に設置される、請求項１に記載の冷却器。
8. 冷凍ラインにおける圧力を制御するための弁と安全スイッチとをさらに備える、請求項１に記載の冷却器。
9. 前記ファンの１つまたは複数がリバーシブルである、請求項１に記載の冷却器。
10. 航空機のギャレーカートであって、
    後壁および側壁を有するカート外部ケースと、
    カート通気口を備えるカート通気口アセンブリと、
    前記カートの後壁に取付けられた請求項１に記載のポイントオブユース空気冷却器ユニットと、
    それぞれ一端が空気供給および還気のために前記冷却器に接続され、他端が前記カート通気口アセンブリに接続される上部および下部ダクトと、
    を備える航空機のギャレーカート。