JP2014529053A - 航空機ギャレー液体冷却システム - Google Patents
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Abstract
Description
分野
[0001]実施形態は、概して、冷蔵システムに関し、より具体的には、航空機ギャレー冷蔵システムに関する。
[0002]航空機、特に民間航空機は、通常、食料および飲料などの冷蔵を必要とするアイテム用の収納キャビネットを含むギャレー冷蔵システムが装備されたギャレーを含む。ギャレー冷蔵システムは、通常、ギャレー冷蔵ユニットを含み、ギャレー冷蔵ユニットは、収納コンパートメント冷却装置(SCCA)とも呼ばれることがある。SCCAは、通常、アイテム(例えば、食料および飲料)を低温で保つために航空機に搭載されるギャレーまたは台所エリアで使用される。典型的なSCCAは、SCCAの冷却機能性を提供するよう構成された自立型の蒸気サイクルシステムを含む。蒸気サイクルシステムは、通常、コンプレッサ、コンデンサおよび熱交換器を含む。そのような冷蔵ユニットは、収納コンパートメントと統合して、ギャレー内で位置を固定することも、冷却すべき収納コンパートメントを保持するギャレーカートまたはトロリと着脱可能に結合されたダクトを用いて、ギャレー内で位置を固定することもできる。
[0005]様々な実施形態では、収納コンパートメント冷却装置は、第1のポートおよび第2のポートを有する液体循環システムであって、第1のポートと第2のポートとの間で、周囲温度より低い温度を有する冷却液体を循環させるよう構成される、液体循環システムと、第1のポートと第2のポートとの間の液体循環システムに配置された熱交換器であって、それを通じて冷却液体が流れ、収納コンパートメントの内部から冷却液体に熱を伝達することによって、収納コンパートメントの内部を冷却する、熱交換器と、熱交換器と並列に液体循環システムに配置されたバイパスラインであって、それを通じて熱交換器をバイパスするように冷却液体が選択的に流れる、バイパスラインと、熱交換器中を流れる冷却液体の流れを制御可能に増減させ、バイパスライン中を流れる冷却液体の流れを制御可能に増減させる1つまたは複数のバルブと、1つまたは複数のバルブを制御して、熱交換器中を流れる冷却液体の流れを増減させ、バイパスライン中を流れる冷却液体の流れを増減させるコントローラとを含む。
[0020]航空機には、近年、食料トロリ/カートが構成されるギャレー内のプレナムを冷却する際、および、機内娯楽用電子機器を冷却する際に使用するため、冷却された冷却剤が中央の位置から航空機全体にわたって分配される集中型の冷蔵システムを提供するために、液体冷却システム(LCS)が含められた。LCSは、通常、中央の冷蔵ユニットと、ポンプと、冷却された冷却液体(例えば、PGW、容積でプロピレングリコール60%の水溶液またはGALDEN(登録商標)冷却剤など)を循環させるための冷却液体分配ループとを含む。冷却された冷却液体は、−8℃などのLCSによる冷却温度で維持することができる。冷却された冷却液体は、通常、中央の冷蔵ユニットによって冷却された後、航空機全体にわたって、すべてのギャレーおよびそのそれぞれの食料サービストロリに送り込まれる。
ARINC RINC Inc.(当初はAeronautical Radio, Incorporated)2551 Riva Road, Annapolis, Maryland, 21401, http://www.arinc.com
LRU ライン交換可能ユニット(line replaceable unit)
SCCA 収納コンパートメント冷却装置(storage compartment cooling apparatus)
LCS 液体冷却システム(liquid cooling system)
PGW プロピレン、グリコールの水溶液(a solution of propylene, glycol, and water)
C セルシウス(Celsius)または摂氏(centigrade)
VAC 交流電圧(volts alternating current)
Hz ヘルツ(Hertz)
AC 交流電流(alternating current)
DC 直流電流(direct current)
EMI 電磁妨害(electromagnetic interference)
LCD 液晶ディスプレイ(liquid crystal display)
LED 発光ダイオード(light emitting diode)
ITO インジウムスズ酸化物(Indium Tin Oxide)
RF 無線周波数(radio frequency)
CAN コントローラエリアネットワーク(controller area network)
GAN ギャレーエリアネットワーク(galley area network)
GAIN ギャレーインサート(galley insert)
GNC ギャレーネットワークコントローラ(galley network controller)
GDB ギャレーデータバス(galley data bus)
FPGA フィールドプログラマブルゲートアウェイ(field programmable gate away)
VLSI 超大規模集積回路(very large scale integrated circuit)
RS−232 勧告基準232(Recommended Standard 232)、また、「EIA232規格(EIA232 Standard)」
EIA 電子工業会(Electronic Industries Association)
PDA 携帯情報端末(personal digital assistant)
PC パーソナルコンピュータ(personal computer)
SPI シリアル周辺インターフェースバス(serial peripheral interface bus)
PCB プリント基板(printed circuit board)
cm センチメートル(centimeter)
kg キログラム(kilogram)
CCV 冷却剤制御バルブ(coolant control valve)
H2O 水の化学式
GALDEN(登録商標) 独自の熱伝達流体のためのSolvay Solexis, Inc.の登録商標
Claims (20)
- 第1のポートおよび第2のポートを有する液体循環システムであって、前記第1のポートと前記第2のポートとの間で、周囲温度より低い温度を有する冷却液体を循環させるよう構成される、液体循環システムと、
前記第1のポートと前記第2のポートとの間の前記液体循環システムに配置された熱交換器であって、それを通じて前記冷却液体が流れ、収納コンパートメントの内部から前記冷却液体に熱を伝達することによって、前記収納コンパートメントの前記内部を冷却する、熱交換器と、
前記熱交換器と並列に前記液体循環システムに配置されたバイパスラインであって、それを通じて前記熱交換器をバイパスするように冷却液体が選択的に流れる、バイパスラインと、
前記熱交換器中を流れる前記冷却液体の流れを制御可能に増減させ、前記バイパスライン中を流れる前記冷却液体の流れを制御可能に増減させる1つまたは複数のバルブと、
前記1つまたは複数のバルブを制御して、前記熱交換器中を流れる前記冷却液体の前記流れを増減させ、前記バイパスライン中を流れる前記冷却液体の前記流れを増減させるコントローラと
を含む、収納コンパートメント冷却装置。 - 前記冷却液体の流れ方向は可逆的であり、その結果、前記流れ方向は、第1の時間では前記第1のポートから前記第2のポートへの順方向であり、第2の時間では前記第2のポートから前記第1のポートへの逆方向である、請求項1に記載の収納コンパートメント冷却装置。
- 前記収納コンパートメント、前記液体循環システム、および、前記熱交換器と前記収納コンパートメントとの間の空気循環ループのうちの少なくとも1つと関連付けられた温度を測定する温度センサさらに含み、前記コントローラは、前記温度センサから受信された前記温度の測定値に応じて前記1つまたは複数のバルブを制御する、請求項1に記載の収納コンパートメント冷却装置。
- 前記コントローラは、前記1つまたは複数のバルブを制御して、前記熱交換器中を流れる前記冷却液体の前記流れの前記増減に逆対応して、前記バイパスライン中を流れる前記冷却液体の前記流れを増減させる、請求項1に記載の収納コンパートメント冷却装置。
- 前記コントローラは、前記1つまたは複数のバルブを比例的に制御して、前記熱交換器中を流れる前記冷却液体の前記流れの前記増減に逆対応して、前記バイパスライン中を流れる前記冷却液体の前記流れを増減させ、その結果、前記バイパスラインおよび前記熱交換器の各々の中を流れる前記冷却液体の前記流れが変化する一方で、前記第1のポートと前記第2のポートとの間の前記液体循環システム中を流れる冷却液体の全流量は、実質的に一定である、請求項1に記載の収納コンパートメント冷却装置。
- 前記収納コンパートメント冷却装置が並列液体循環モードの際、前記コントローラは、前記1つまたは複数のバルブを制御して、前記熱交換器中を流れる冷却液体の前記流れに関わらず、前記バイパスライン中を流れる冷却液体の前記流れを実質的に阻止し、その結果、前記第1のポートと前記第2のポートとの間の前記液体循環システム中を流れる冷却液体の全流量は、前記熱交換器中を流れる前記冷却液体の前記流れと実質的に等しく、
前記収納コンパートメント冷却装置が直列液体循環モードの際、前記コントローラは、前記1つまたは複数のバルブを比例的に制御して、前記熱交換器中を流れる前記冷却液体の前記流れの前記増減に逆対応して、前記バイパスライン中を流れる前記冷却液体の前記流れを増減させ、その結果、前記バイパスラインおよび前記熱交換器の各々の中を流れる前記冷却液体の前記流れが変化する一方で、前記第1のポートと前記第2のポートとの間の前記液体循環システム中を流れる冷却液体の全流量は、実質的に一定である、
請求項1に記載の収納コンパートメント冷却装置。 - ファンをさらに含み、
前記熱交換器は、液体から空気への熱交換器を含み、
前記ファンは、前記液体から空気への熱交換器と前記収納コンパートメントとの間のループにおいて空気を循環させる、請求項1に記載の収納コンパートメント冷却装置。 - 前記コントローラは、前記1つまたは複数のバルブを制御して、前記熱交換器中を流れる冷却液体の前記流れを実質的に阻止する一方で、前記ファンを動作して、前記液体から空気への熱交換器と前記収納コンパートメントとの間の前記ループにおいて空気を循環させることによって解凍サイクルを実行する、請求項7に記載の収納コンパートメント冷却装置。
- 前記液体から空気への熱交換器と接触させ、前記ファン中を流れるように、前記空気を方向付けるよう構成されたダクトをさらに含み、
前記ファンは、前記ファンの回転軸に大体平行な方向から前記ファンに前記空気を流し込み、前記ファンの前記回転軸に大体垂直な方向に前記空気を流出するよう構成された遠心ファンである、請求項7に記載の収納コンパートメント冷却装置。 - 前記熱交換器は、前記収納コンパートメントと熱的連通状態にある冷壁伝導熱交換器を含む、請求項1に記載の収納コンパートメント冷却装置。
- 冷却液体分配ループと直列に結合された複数の冷却装置に冷却された冷却液体を分配する冷却液体分配ループと、
周囲温度より低い温度を有するように前記冷却液体を冷却する冷却庫、および、前記冷却液体分配ループを通じて前記冷却された冷却液体を循環させる循環ユニットを含む再循環冷却デバイスと、
前記冷却液体分配ループと直列に結合された複数の収納コンパートメント冷却装置であって、前記複数の収納コンパートメント冷却装置の各々は、
第1のポートおよび第2のポートを有する液体循環システムであって、前記第1のポートと前記第2のポートの各々は、前記第1および第2のポートの一方が前記冷却液体分配ループから前記冷却液体を受け取り、前記第1および第2のポートの他方が前記冷却液体分配ループに前記冷却液体を返却するように、前記冷却液体分配ループと流体連通し、前記第1のポートと前記第2のポートとの間で、前記冷却液体を循環させるよう構成される、液体循環システムと、
前記第1のポートと前記第2のポートとの間の前記液体循環システムに配置された熱交換器であって、それを通じて前記冷却液体が流れ、収納コンパートメントの内部から前記冷却液体に熱を伝達することによって、前記収納コンパートメントの前記内部を冷却する、熱交換器と、
前記熱交換器と並列に前記液体循環システムに配置されたバイパスラインであって、それを通じて前記熱交換器をバイパスするように冷却液体が選択的に流れる、バイパスラインと、
前記熱交換器中を流れる前記冷却液体の流れを制御可能に増減させ、前記バイパスライン中を流れる前記冷却液体の流れを制御可能に増減させる1つまたは複数のバルブと、
前記1つまたは複数のバルブを制御して、前記熱交換器中を流れる前記冷却液体の前記流れを増減させ、前記バイパスライン中を流れる前記冷却液体の前記流れを増減させるコントローラと
を含む、複数の収納コンパートメント冷却装置と
を含む、収納コンパートメント冷却システム。 - 前記冷却液体分配ループ中を流れる前記冷却液体の流れ方向を反転させるリバーシブルフローユニットをさらに含む、請求項11に記載の収納コンパートメント冷却システム。
- 前記リバーシブルフローユニットを制御して、前記複数の収納コンパートメント冷却装置のうちの少なくとも1つから受け取られた前記冷却液体の少なくとも測定温度に基づいて、前記冷却液体分配ループ中を流れる前記冷却液体の前記流れ方向を反転させるコントローラをさらに含む、請求項12に記載の収納コンパートメント冷却システム。
- 前記リバーシブルフローユニットを制御して、少なくとも前記流れ方向が最後に反転されてから経過した時間の長さに基づいて、前記冷却液体分配ループ中を流れる前記冷却液体の前記流れ方向を反転させるコントローラをさらに含む、請求項12に記載の収納コンパートメント冷却システム。
- 前記冷却液体分配ループ中の前記流れ方向を反転している間は、前記再循環冷却デバイス中を流れる前記冷却液体の前記流れ方向は反転されない、請求項12に記載の収納コンパートメント冷却システム。
- 前記リバーシブルフローユニットは、前記再循環冷却デバイスと前記冷却液体分配ループとの間の前記冷却液体の流れを制御するための循環パターンで配置された少なくとも4つのバルブを含み、前記冷却液体分配ループ中を流れる前記冷却液体の前記流れ方向が順方向の場合は、前記4つのバルブのうちの最初の2つは開放される一方で、前記4つのバルブのうちの次の2つは閉鎖され、前記冷却液体分配ループ中を流れる前記冷却液体の前記流れ方向が逆方向の場合は、前記4つのバルブのうちの前記最初の2つは閉鎖される一方で、前記4つのバルブのうちの前記次の2つは開放される、請求項15に記載の収納コンパートメント冷却システム。
- 冷却液体分配ループと直列に結合された複数の冷却装置に冷却された冷却液体を分配する前記冷却液体分配ループを含む収納コンパートメント冷却システムを制御する方法であって、
熱交換器を使用して周囲温度を下回る設定温度まで前記冷却液体を冷却する工程と、
直列冷却液体分配ループ内の複数の冷却装置間で、順流れ方向に、前記冷却された冷却液体を循環させる工程と、
前記冷却液体分配ループ内の前記冷却液体の前記流れ方向を反転すべきかどうかを決定する工程と、
前記流れ方向を反転するという前記決定が行われた際に、リバーシブルフローユニットを使用して、前記順流れ方向から逆流れ方向に、前記冷却液体分配ループ内の前記冷却液体の前記流れ方向を反転する工程と
を含む、方法。 - 前記複数の冷却装置のうちの少なくとも1つから温度測定値を受信する工程をさらに含み、前記流れ方向を反転すべきかどうかについての前記決定は、少なくとも前記温度測定値に基づく、請求項17に記載の方法。
- 前記冷却液体分配ループ中を流れる前記冷却液体の前記流れ方向を反転している間は、前記冷却液体を冷却する前記熱交換器中を流れる前記冷却液体の前記流れ方向は反転されない、請求項17に記載の方法。
- 前記流れ方向を反転する工程は、前記リバーシブルフローユニットの4つのバルブのうちの最初の2つの状態を開放から閉鎖に変更する一方で、前記4つのバルブのうちの次の2つの状態を閉鎖から開放に変更する工程を含み、前記4つのバルブは、前記冷却液体を冷却する前記熱交換器と前記冷却液体分配ループとの間の前記冷却液体の流れを制御するための循環パターンで配置される、請求項19に記載の方法。
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