JP2016531262A - 航空機ギャレー空気冷却器システム - Google Patents

Abstract

【解決手段】飲料カートを収納するコンパートメントに配置されるサイズを有する航空機ギャレーの冷却器であって、筐体内に配置された液体冷却凝縮器を備える蒸気サイクル冷蔵システムと、筐体内に配置された液体冷却ユニットとを備える冷却器。さらに、蒸気サイクル冷蔵システム及び液体冷却ユニットを合わせた設置面積は、筐体内の食事及び飲料カートの設置面積よりも小さく、冷却器によって占有される空間は、１台の飲料カート分のみである。【選択図】図６

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年７月３日に出願された米国仮特許出願第６１／８４２，８０５号、及び、２０１４年７月１日に出願された米国非仮特許出願第１４／３２１，４３５号の優先権を主張し、それらの内容を参照により組み込む。

大型民間旅客機は、主に、腐りやすい食料品及び保存の利く飲料を所望の温度に保つため、２つのシステムのうち１つを採用している。生ものの保存のため及び所与の飲料及び食事の味をより良くするために、特に、長距離及び超長距離の航空機での旅の間、冷却が必要である。第１の方法は、従来の冷媒ガス圧縮及び膨張技術を利用して二次的再循環冷却空気ループを生成する標準的な蒸気サイクルを利用した空気冷却器を利用する方法である。冷却された空気は、一般的に、ギャレーなどの適切な収納構造へ、及び、収納構造から、断熱された通気管を介して供給及び戻される。空気冷却器は、ギャレーの上またはギャレーの中に配置されるか、あるいは、航空機の機体の一部に搭載されてもよい。

第２の方法は、同じ従来の冷媒ガス圧縮及び膨張技術を利用するが、冷却媒体は、気体ではなく、冷却された液体である。この冷却された液体は、ギャレーなどの適切な収納構造へ、及び、収納構造から、閉ループでポンプにより移動する。場合によっては、冷却された液体は、航空機全体の大型集中系統として構成される。別の場合では、冷却された液体は、それぞれ別の航空機ドアギャレー複合体で循環されて局所冷却ループを形成可能か、または、独立型系統としてそれぞれ個々のギャレーに基づくことが可能である。ギャレーでは、液体が、制御弁及び電子制御システムを介して熱交換器に渡され、熱交換器で、電気軸流（または別の）ファンが、例えば、ギャレーカート室またはコンパートメントなどの冷却が必要な収納構造の囲まれた領域の周りに、その隔壁を介して空気を吹き付けるか、または、吸い込む。熱交換器ファン及びその制御システム（必ずしも全てが必要ではないが）は、グループ化されて、ギャレー内に組み込まれ、または、ギャレーから離れた冷却空気再循環ユニットを形成する。

これらの様々な冷却器システムの欠点は、明白な理由により航空機において貴重であるギャレー内の利用可能な空間の大部分を占有することである。また、冷却器は、非常に重い傾向にあることも、航空機上での使用における欠点となる。さらに、凝縮回収及び除去の問題、及び、伝熱効率の改善の必要性の問題もある。従って、現在使用されている従来の冷却器システムよりも、占有する空間が少なく、重量を削減するとともに、凝集回収及び改善された伝熱効率を提供する冷却器システムを有することが有益である。

本発明は、全体の設置面積及び重量が削減され、全体の伝熱効率が改善された航空機冷却空気供給システムである。このコンパクトなシステムは、特に、冷蔵または冷却されたカートまたは台車、及び／または、標準的な食事ボックスを運搬するカート、及び／または、冷却された食事及び飲料コンパートメントを必要とする航空機ギャレーによく適している。本発明の冷却器システムは、航空機ギャレーの作業台の下において飲料カートに隣接した冷却ユニットを使用し、冷却ユニットは、冷却プロセスの間、加熱された空気を運び出すための導管であって、飲料カート収納から出ている導管を備える。冷却器は、蒸気サイクルに導入されるようにユニットに向けて空気を取り込むための複数のファンであって、好ましくは上面に沿って配置された複数のファンを有する筐体を備える。蒸気サイクルは、蒸発器、膨張弁、液体冷却凝縮器及び圧縮器を備え、これら全ては、コンパクトに配置されている。冷却された空気は、飲料カートコンパートメントに向けて冷却空気通気口を介して排出されることで、飲料カートや生ものを収納する他の収納コンパートメントを冷却する。ユニットの温度及び他の動作を制御するため、ユニット上にディスプレイが設けられてもよい。

本発明の配置は、作業台の下に取り付けられた台車またはカートの周りに、冷却された空気を効率的に供給する役割だけでなく、ギャレーの設置面積及び重量の両方の削減に有用な役割を果たす。航空機の製造の認証要件を満たすように、冷却された空気の効率的な使用のため、作業台を通る空気経路、配管及び空気誘導装置が配置される。

本発明の他の特徴および利点が、例として、本発明の作用を図示する添付の図面と合わせて以下の好適な実施形態の詳細な記載から明らかになるだろう。

本発明の冷却器を用いる冷蔵システムの概略図である。 コンパートメント内の冷却器の位置及びカートコンパートメントから出ている通気管を示す、前壁が取り除かれたギャレーカート収納領域の斜視図である。 構成要素及びそれらの位置を示すために部分的に影を付けた、冷却器ユニットの斜視図である。 構成要素及びそれらの位置を示すために部分的に影を付けた、冷却器ユニット及び液体冷却ユニットの斜視図である。 給気管を備える冷却器ユニット及び液体冷却ユニットの斜視図である。 ギャレーカートコンパートメント、及び、給気管を備える冷却器／液体冷却ユニットの後方斜視図である。 ギャレーカートコンパートメント、及び、給気管及び戻り管を備える冷却器／液体冷却ユニットの別の斜視図である。

図１は、以下に記載するように、特に、民間航空機のギャレーに適した新しい液体冷却冷蔵システムの概略図を示す。本システムは、蒸気サイクル冷蔵システムの基本を組み込み、圧縮器２０、熱交換器３０、冷媒点検窓３１、冷媒フィルタ及び乾燥器３２、熱膨張弁（「ＴＸＶ」）４０及び蒸発器５０を備える。外気２４が蒸発器５０に取り込まれるとともに、冷却された「供給」空気２２は、蒸発器５０によって蒸発プロセスの一部として供給される。液体冷却システムは、ポリエチレン・グリコール水（「ＰＧＷ」）などの冷却剤を循環させるように用いられ、ポリエチレン・グリコール水は、液体冷却凝縮器６０を通って、回収が行われる液体タンク７０に供給される。冷却剤は、その後、液体ポンプ７５を介して一対の熱交換器８０ａ、８０ｂにくみ上げられ、そこで、ファン８５ａ、８５ｂが冷却剤を冷却する。冷却された冷却剤は、その後、凝縮器６０に戻されて圧縮器２０からの冷媒を冷却する。

図示の目的で、冷却器システムは、以下の特徴を有する本発明を用いて構築された。
例１
液体冷却使用時の冷却器
冷却能力：７００Ｗ（地表の場合）及び３００から４００Ｗ（飛行中の場合）
冷却剤：ＰＧＷ（６０／４０）
ディスプレイパネルを備える電子制御装置
液体ポンプ及びタンクアセンブリ：
液体ポンプ：５０Ｐｓｉ圧力上昇を伴う４ｌ／ｍ
タンク：アルミニウム軽量設計
熱交換器１
航空機ＣＡＸ空気系統に配置
最大気流：４０ｌ／ｓ
吸気口温度：２２度（飛行中）及び２９度（地表、最悪の場合）
最大排気口空気温度：７０度
熱交換器２
航空機床暖房領域に配置
最大気流：１００ｌ／ｓ
吸気口温度：２２度（飛行中）及び２９度（地表、最悪の場合）
最大排気口空気温度：２５度（熱的快適性領域に向けて）、７０度（より低いレベルに向けて）

図２は、航空機の食事及び飲料サービスに用いられる飲料／料理用カート１１０が詰められたギャレーカートコンパートメント１００を示す。カート１１０は、ギャレーカートコンパートメント１００に並んで配置され、ギャレーカートコンパートメント１００は、冷却された空気をコンパートメントに運ぶ導管を用いる航空機の別の部分に配置されたユニットによって伝統的に冷却される。本発明において、使用時（「ＰＯＵ」）の空気冷却器ユニット１２０は、カートコンパートメント１００の内部に配置されてより少ない熱損失及びより高い効率でコンパートメントをより効果的に冷却する。冷却器ユニット１２０は、２台の飲料カートの間のコンパートメント内に適合する設置面積及び空間的特徴を備えるように設計されているため、カートコンパートメント１００の内部に配置可能である。コンパートメントは、加熱された空気を運び出すＣＡＸ通気管１３０を備え、熱交換器８０ａは、加熱された空気からのエネルギーを利用して熱力学的損失を一部回復させる。

図３は、上面１６０上に空気２４を冷却器１２０に取り込むための複数のファン１５０を有する筐体１４０を備える、冷却器ユニット１２０を示す。同時に、循環する冷媒は、飽和蒸気として知られる熱力学的状態で圧縮器２０に入り、高圧に圧縮されることで、温度も高くなる。圧縮された熱い蒸気は、その後、過熱蒸気として知られる熱力学的状態になり、冷却剤（例えば、ＰＧＷ）で凝縮可能な温度及び圧力になる。この熱い蒸気は、凝縮器６０を経由し、冷たい冷却剤が横切って流れるコイルまたは管を通って流れることで、凝縮器６０で冷却され、液体に凝縮される。ここで、循環する冷媒は、システムから熱を放出し、放出された熱が冷却剤によって運び出される。

凝縮された液体冷媒は、飽和液体として知られる熱力学的状態で、次に、膨張弁４０を経由し、膨張弁４０で、圧力が急激に低下される。圧力低下の結果、液体冷媒の一部が断熱フラッシュ蒸発する。断熱フラッシュ蒸発の自動冷蔵効果により、液体及び蒸気冷媒の混合物の温度が低下し、飲料カートコンパートメント１００の温度よりも低くなる。冷たい混合物は、その後、蒸発器５０のコイルまたは管を経由する。ファンが、冷たい冷媒液体及び蒸気の混合物を運ぶコイルまたは管を横切る囲まれた空間に温かい空気を循環させる。その温かい空気が冷たい冷媒混合物の液体部分を蒸発させる。同時に、循環する空気は、冷却され、冷却空気排気口１７５を通ることで、飲料カートコンパートメント１００の温度を所望の温度に下げる。蒸発器５０では、循環する冷媒が、その後、凝縮器６０で受け入れられず、凝縮器６０で用いられた冷却剤によって他の場所に運ばれる熱を吸収及び除去する。冷蔵サイクルを完了するため、蒸発器５０からの冷媒蒸気は、再び、飽和蒸気となり、圧縮器２０に戻される。電子制御装置１９０がシステムの各構成要素に相互接続されており、システムの動作を制御及び監視する。システムの状態及び出力を示すディスプレイを備える制御パネル２００によって、ユーザインターフェースが操作される。

図４は、カートコンパートメント１００内の冷却器ユニット１２０の下に配置される液体冷却ユニット２１０を示す。液体冷却ユニット２１０は、液体タンク７０、液体ポンプ７５、熱交換器８０ｂ及びファン８５ｂを備える。このユニットを飲料カートコンパートメント１００の内部に配置することで、動作構成要素間の拡張された導管、または、不必要な導管による損失が削減された、より効率的なシステムが導出される。熱交換器８０ｂは、温かい冷却剤から熱を除去し、温かい空気をファン８０ｂを介して航空機の床に排出する。この熱は、航空機の床暖房の使用を削減するために回収されてもよい。

図５は、冷却器システムの構成要素が航空機ギャレー飲料カートコンパートメント１００にどのように配置されるかを示す。冷却器１２０は、コンパートメント１００の天井に取り付けることができ、給気管２２０がその後方に配置されて冷却された空気をコンパートメントの入口２３０から離れたコンパートメントに運ぶ。液体冷却ユニット２１０が冷却器１２０に隣接して、または、すぐ下に配置され、冷却器の幅と略同じ幅を有する。このように、システム全体及び熱交換器８０ａを組み込み（温かい空気を運び出す導管を省き）、温かい冷却剤から熱を除去することで、空間が節約され、効率性が促進される。図５から、冷却システムは飲料カート１１０よりも大きくなく、冷却カート１１０よりも空間を占有することはなく、幅は約半分になっていることに留意されたい。

図６は、後壁に沿ってコンパートメント１００に冷却された空気を供給する給気管２２０を示す（透視された冷却器システムを有する）ギャレーカートコンパートメント１００の後部を示す。コンパートメントから空気を取り込む戻り管２５０も示される。戻り管は、ギャレーからシステムに空気を運び、図示したように、システムで空気を冷却し、カートに供給する。これは、図７にも示すが、頭上の導管及び熱交換器が温かい冷却剤から熱を除去し、航空機への温かい空気を拒絶する。温かい空気は、その空気からの熱の一部を回収するのに用いられてもよい。

本発明は、航空機ギャレーの飲料カートコンパートメント用のコンパートメントの内側の、または、ＰＯＵ冷却器システムを示すのに役立つ。本システムは、蒸発器から凝縮物を除去するのに効果的であり、概して、蒸発器及びシステム全体の伝熱効率を改善する。

本発明の特定の形態について例示及び記載したが、種々の改良が、本発明の要旨及び範囲を逸脱しない範囲で可能であることは、前述により明らかであろう。従って、本発明は、限定を受けることを意図されておらず、当業者に認識されるあらゆる改良及び置換が本発明の範囲に含まれることを意図している。

Claims (15)

1. 冷却された食事及び飲料カートを収納するコンパートメントを有する航空機ギャレーの温度制御システムであって、
   前記筐体内に配置された蒸気サイクル冷蔵システムと、
   前記筐体内に配置された液体冷却ユニットと、を備え、
   前記蒸気サイクル冷蔵システム及び液体冷却ユニットを合わせた設置面積は、前記筐体内の食事及び飲料カートの設置面積よりも小さい、
   温度制御システム。
2. 排気からの熱を使用可能なエネルギーに変換する、前記筐体の外側の熱交換器をさらに備える、
   請求項１に記載の温度制御システム。
3. 前記蒸気サイクル冷蔵システムは、第１容器に含まれ、前記液体冷却システムは、第２容器に含まれ、前記第１及び第２容器は、積み重ね可能である、
   請求項１に記載の温度制御システム。
4. 冷却された空気を前記コンパートメントの後部部分に供給する、前記蒸気冷蔵システムの後面上の供給通気口をさらに備える、
   請求項１に記載の温度制御システム。
5. 前記航空機ギャレーコンパートメントから前記冷却器に空気を戻す、前記コンパートメントの上面の下に配置された戻り管をさらに備える、
   請求項１に記載の温度制御システム。
6. 前記蒸気サイクル冷蔵システムは、圧縮器と、熱交換器と、膨張弁と、蒸発器と、液体冷却凝縮器とを備える、
   請求項１に記載の温度制御システム。
7. 前記液体冷却ユニットは、液体タンクと、ポンプと、熱交換器とを備える、
   請求項１に記載の温度制御システム。
8. 前記熱交換器に近接したファンであって、前記コンパートメント内に配置されたファンをさらに備える、
   請求項７に記載の温度制御システム。
9. 前記液体冷却ユニットは、ポリエチレン・グリコール水（「ＰＧＷ」）を循環させる、
   請求項１に記載の温度制御システム。
10. 前記温度制御システムは、前記コンパートメントの２台の食事及び飲料カートの間に配置される、
    請求項１に記載の温度制御システム。
11. 前記蒸気サイクル冷蔵システムは、電子制御装置を備える、
    請求項１に記載の温度制御システム。
12. ディスプレイパネルと、前記電子制御装置に接続されたユーザインターフェースとをさらに備える、
    請求項１１に記載の温度制御システム。
13. 前記蒸気サイクル冷蔵システムは、蒸発器上の空気を取り込む複数のファンを備える、
    請求項１に記載の温度制御システム。
14. 前記蒸気サイクル冷蔵システムの排気口が、前記システムと、前記コンパートメントの後壁との間に配置される、
    請求項１に記載の温度制御システム。
15. 前記熱交換器の通気口からの前記温かい空気が、空気から前記熱の一部を引き出すのに用いられる、
    請求項１に記載の温度制御システム。

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