JP4876129B2 - 航空機機内用液体供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却又は加熱される液体を貯留する貯留タンクを具えた、航空機機内用の、冷却又は加熱液体供給装置に関する。

航空機内の全乗客に、適度に冷却された飲料水を供給するため、普通、航空機の客室エリアには幾つかの飲料水供給装置が設けられている。それらの飲料水供給装置は、中央飲料水供給システムから供給される飲料水を一時貯留するために、この飲料水供給システムに接続された貯留タンクを具えている。一時貯留された貯留タンク内の飲料水を、所望の吐出温度にまで冷却するため、冷凍機が具えられている。

この貯留タンクの飲料水は、例えば、コンプレッサを用いた気化冷却プロセスによって、あるいは、ペルチエ素子によって所望の使用温度に冷却することができる。そこで発生した余分な熱は、周囲に排気され、通常は、冷凍機や貯留タンクの近傍を確実に換気するため、そして、冷凍機やこの冷凍機の周りに配置されている部品の過熱を防ぐために、排気システムによって排気される。

そして、貯留タンクに一時貯留されている飲料水が冷却されて所望の吐出温度に到達されると、飲料水は、通常は貯留タンクのすぐ近くに設けられている吐出口から給水される。

上記のような既知の飲料水給水装置は、冷凍機や、冷凍機で発生した余分な熱を排熱するための排気システムが重量的にかなり重く、設置面積もかなり大きいという点において好ましくない。さらに、それらを設置すること、特に、それらを航空機機内の極めて限られた設置面積に収めることは極めて複雑な作業で、高い設置費用が必要となる。

また、吐出口と冷却された水を貯留する貯留タンクとを場所的に離すことはむつかしく、これは、吐出口を貯留タンクに接続する導管の中の水が周囲の高温によって熱せられてしまうからである。少なくとも、使用開始時において、吐出口で使われる水は所望の温度には冷やされていない。

西独国特許出願公開３３３４１０３号明細書には、冷却水導管に接続された温水器を備えた温水供給装置が開示されている。温水器は、供給導管によって吐出口に接続されている。吐出口からは重力を利用した戻り循環導管が温水器に接続されている。

西独国実用新案公開９００４０４６号明細書によって、加熱され、もしくは、冷却された液体用の貯留タンクを具えた液体加熱器もしくは液体冷却器は知られている。この場合、加熱手段もしくは冷却手段は、貯留タンク内に全体もしくは熱交換部分だけが配置されたものであってもよく、代わりに、貯留タンクが加熱循環導管もしくは冷却循環導管に直列に接続されたバッファタンクとして設けられている場合には、加熱手段もしくは冷却手段は、貯留タンクの外に配置されたものであってもよい。西独国実用新案公開９００４０４６号明細書に記載されている温水器は、貯留タンク内に配置された熱交換器として構成された加熱手段を具え、この加熱手段は、ビル暖房システムの温水循環導管に接続されている。

西独国実用新案公開２９７２０３２６号明細書には、飲料水タンク内で循環水を加熱する配置が記載されていて、それにおいては、タンクに貯留される水は、タンク内に設けられた加熱コイルもしくは、タンク外に配置された板状熱伝達手段によって加熱される。

西独国実用新案公開２９７２０３２６号明細書からは、航空機に用いられフローヒーターとして作動する温水器が知られている。

本発明は、特に航空機の機内用として適するようにコンパクトに構成された、冷却されもしくは加熱された液体を供給する装置を提供することを目的とする。

上記のような目的を解決するために、航空機の機内に、冷却、もしくは加熱される液体を供給する本発明の航空機用液体供給装置における貯留タンクは、冷媒もしくは熱媒を流す導管と熱交換可能に構成される。冷媒としては、グリコールなどの、ガスもしくは液体の冷凍媒体を用いることができる。

本発明の冷却又は加熱液体供給装置の作動下では、貯留タンクは、冷媒もしくは熱媒を流す導管とが熱交換可能に構成されているので、貯留タンク内に貯留されている液体を、液体から冷媒への熱伝達によって所望の温度まで冷却し、あるいは、熱媒体から液体への熱伝導によって所望の温度まで加熱することができる。

従って、本発明の冷却又は加熱液体供給装置によって、この航空機の機内用の飲料水を生成するための冷凍機を別途に設ける必要はなくなり、また、冷凍機において発生した余分な熱を排出する排気システムも不要となる。その結果、本発明の装置は、簡易でコンパクトな設置を可能にし、特に、利用できる設置スペーが限られている航空機内に設置する場合には非常に有利である。

貯留タンクは、第一および第二の循環用接続口を有し、第一の循環用接続口は、循環導管を介して第二の循環用接続口と接続されている。本発明の冷却又は加熱液体供給装置においては、貯留タンクが、冷媒もしくは熱媒を流す導管と熱交換可能に構成されているので、貯留タンクに貯留される液体に温度勾配が形成される。液の密度は温度に依存するので、この温度勾配は、必然的に、貯留タンクに貯留される液体の密度勾配をもたらし、その結果、第一接続口から循環導管を経由して第二接続口に向かう貯留タンク内の循環が重力に起因して発生する。

このようにして、貯留タンクに貯留された液体は、循環導管を経由して、ポンプ等の追加の機器を用いることなく離れた場所まで送出することができる。さらに、循環導管内では液がいつも連続して流れるので、周りの温湿環境の影響で循環導管内の液体の温度が感知可能レベルにまで変化することはない。

冷媒もしくは熱媒を流す導管は、貯留タンクの周りを実質的に螺旋状に延在するとともに、このことによって、本発明の冷却又は加熱液体供給装置を特にコンパクトに構成することができ、また、貯留タンク内の冷却もしくは加熱されるべき液体と、冷媒もしくは熱媒との間の熱伝達を非常に効率の高いものにすることができる。

貯留タンクと冷媒又は熱媒用の導管とは、別機器として設計することもできるが、代わりに、例えば円筒形状の貯留タンクとその周囲を螺旋状に延びる冷媒又は熱媒用の導管とを一体化した機器として設計することもできる。

本発明の冷却又は加熱液体供給装置の、貯留タンクと、冷媒もしくは熱媒を流す導管とは、熱交換器を形成するように構成されているのが好ましい。貯留タンクと、冷媒又は熱媒用導管とは、別機器として設計することもできるが、これらを互いに一体化させて単一の機器として構成するように設計することもできる。好ましくは、貯留タンクと冷媒もしくは熱媒を流す導管とは、例えば金属のような熱伝導体を具えるのがよい。このようにすると、貯留タンク内の冷却もしくは加熱されるべき液体と、冷媒もしくは熱媒との間の熱伝達を最適なものにすることができる。

本発明の冷却又は加熱液体供給装置の特に好ましい態様として、貯留タンクと冷媒もしくは熱媒用導管とで形成された熱交換器が、対向式原理で作動するのが好ましい。すなわち、冷媒もしくは熱媒が対応する導管内で第一の方向に流れ、これに対して、貯留タンク内の冷却もしくは加熱されるべき液体が、第一の方向とは反対向きの第二の方向に沿って、貯留タンクと冷媒もしくは熱媒用導管との中を循環するようにするのが好ましい。このような、対向流原理に基づく熱交換機は、高効率をもたらし、その結果、本発明の装置を特に高エネルギー効率で作動させることができる。

本発明の冷却又は加熱液体供給装置の特に好ましい態様において、第一の流量調節弁が冷媒もしくは熱媒用導管に配置される。例えば、電子制御回路によって制御される電磁弁で構成される、このような流量制御弁は、それぞれの導管を流れる冷媒もしくは熱媒の流量を制御することができ、このようにして、貯留タンクに貯留された冷却又は加熱すべき液体を所望の温度に制御することができる。

例えば、貯留タンクに供給される液体、および／または、貯留タンク内の液体の温度を測定する１もしくはそれ以上の温度センサを設け、冷媒又は熱媒の流量を制御して貯留タンクの液体を所望の温度にするために、この温度センサから出力された信号を、冷媒又は熱媒を流す導管に設けられた流量調節弁を制御するのに用いることができる。

本発明の冷却又は加熱液体供給装置の冷媒又は熱媒用導管は、例えば航空機内の冷却又は加熱液供給用装置のいくつかに接続された、冷媒又は熱媒用導管システムの一部を構成するようにするのが好ましい。

この場合、前記導管システムの第一部分を、例えば、第一の冷却又は加熱液体供給装置の貯留タンクと熱交換可能に構成されたものとし、前記導管システムの第二部分は第一の冷却又は加熱液体供給装置から第二の冷却又は加熱液体供給装置に渡るだけのものとするが、前記導管システムの第三部分を、第二の冷却又は加熱液体供給装置の貯留タンクと熱交換可能に構成されたものとすることができる。このような構成は、いくつかの冷却又は加熱液供給用装置に接続された導管システムに冷媒もしくは熱媒を供給するのに、例えば一台のポンプで構成されるような供給手段を１つで済ませることができる。

本発明の冷却又は加熱液体供給装置の貯留タンクは、ここに供給される液体の流入接続口を具えるのが好ましく、この流入接続口は、例えば、航空機の飲料水供給システムに接続されている。好ましくは、この貯留タンクの流入接続口の近くに、この貯留タンクへの供給液体の供給量を制御するため、前記流量制御弁とは別の流量制御弁を設けるのが好ましい。

貯留タンクの流入接続口の配置は、本発明の装置が冷却された液体を供給するものであるか、あるいは、加熱された液体を供給するものであるかによって異なり、本発明の装置が航空機内の冷却飲料水のような冷却された液体を供給するものである場合には、流入接続口を貯留タンクの下端に配置するのが好ましい。この配置によって、より高温の、すなわち低密度の液体が貯留タンクの下部に供給され、これに対して、冷媒用導管を流れる冷媒に接触して冷却されて高密度となった液体は、貯留タンクの上部に集まり、その結果、重力によって、冷たい液体は貯留タンクの下部に向かって移動するので、導管を通過する液体の循環を維持することができる。

これとは逆に、本発明の装置が加熱された液体を供給するものであった場合には、その貯留タンクの流入接続口は貯留タンクの上端に配置されるのが好ましい。この場合にも、より低温の、すなわち、より高密度の液体が貯留タンクの上部に入り、一方、熱媒用導管を流れる熱媒と接触して加熱されて低密度となった液体は、貯留タンクの下部に集まり、その結果、重力によって、冷たい液体は貯留タンク内で沈下し、導管を通過する液体の循環を確保することができる。

本発明の冷却又は加熱液体供給装置の好ましい態様において、貯留タンクに貯留されている液体を吐出するための吐出導管は、貯留タンクの第一の循環用接続口と、貯留タンクの第二の循環用接続口とを接続する循環導管につながっているのがよい。なぜならば、上記に説明したように、貯留タンクに貯留されている液体の連続的な流れが循環導管を通して確保されていて、循環導管中の液体の温度変化がほとんどないからである。

ここで、吐出導管は、循環導管中のどの位置で接続してもよく、これは、貯留タンクから位置的に離れていても、循環導管から排出され吐出導管を通過した液体が所望の温度になっていないという虞がないからである。

したがって、本発明の冷却又は加熱液体供給装置において、貯留タンクと吐出用配管とは、互いに遠くに離れて配置されていてもよい。このことは、貯留タンク用に十分な設置スペースがない場合にでも、吐出導管を設け、本発明の冷却又は加熱液体供給装置の貯留タンクから液体から排出することが可能となる。したがって、本発明の冷却又は加熱液体供給装置を極めて柔軟な形態で設けることができ、特に、これを、航空機機内の乗客への飲料水供給に適した形態とすることができる。

本発明の冷却又は加熱液体供給装置において、必要に応じて、貯留タンクで取り入れた液体を排出するための吐出導管を、複数本、循環導管から分岐させることができることは明らかである。

吐出導管にも別の流量制御弁を配設するのが好ましく、この流量制御弁によって、本発明の冷却又は加熱液体供給装置の貯留タンクからの、冷却もしくは加熱済み液体の取り出しを所望の量に制御することができる。

また、好ましくは、本発明の冷却又は加熱液体供給装置の貯留タンクは、貯留タンクの上部に配置されたフロートバルブを具えるのが好ましく、冷却又は加熱されるべき液体を貯留タンクに充填する際の脱気と、タンクから冷却又は加熱されるべき液体を排出する際の曝気との両方に供することができる。

本発明の冷却又は加熱液体供給装置において、貯留タンクと冷媒又は熱媒用導管とは、貯留容量のない連続式熱交換器に置き換えることができるのは明白である。

本発明の冷却又は加熱液体供給装置の好適な実施形態について、特に航空機機内用として用いられる冷却飲料水供給装置を例示する付属の概念図を参照して詳細に説明する。

この図は、冷却すべき飲料水を取り入れる円筒形状の貯留タンク１２を具える冷却飲料水供給装置１０を示し、貯留タンク１２は、金属等の熱伝導材料よりなり、下端に、貯留タンク１２に冷却される飲料水を供給するために流入接続口１４が配設される。貯留タンク１２の流入接続口１４は、航空機機内の飲料水供給システム８（図示せず）に接続されている。

さらに、この装置１０は、円筒形状をなす貯留タンク１２の周りを螺旋状に延び、グリコール等のような冷媒を流す導管１６を具える。冷媒を流す導管１６は、冷媒を流す導管システム（図示せず）の一部を構成していて、この導管システムは、複数の冷却飲料水供給装置１０に接続されている。冷媒を流す導管１６は金属等の熱伝導材料よりなり、このことによって、貯留タンク１２と、冷媒を流す導管１６との有効な熱交換が可能になっている。

冷媒を流す導管１６には流量調節弁１８が配設され、この流量調節弁１８は、冷媒の流量を制御し、これによって、タンクに取り込まれて冷却される飲料水の温度を制御するように作用する。

貯留タンク１２の上部にはフロートバルブ１９が配設され、このフロートバルブ１９は液注入時の自動脱気と、液排出時の自動曝気とを行うのに用いられる。

冷却飲料水供給装置１０の貯留タンク１２は、第一および第二の循環接続口を有し、第一の循環接続口２０は、第二の循環接続口２２に、循環導管２４を間に挟んでつながっている。

循環導管２４は、貯留タンク１２で取り入れた飲料水を排出する吐出導管２６につながっていて、吐出導管２６にも、流量調節弁２８が設けられ、これによって、貯留タンク１２からの飲料水の吐出量が所望のものとなるよう制御される。

次に、図に示した冷却飲料水供給装置１０の作用についてさらに詳細を説明する。図中の矢印Ｐ１で示すように、冷却される飲料水は、流入接続口１４から貯留タンク１２に供給される。これに対して、冷媒は、矢印Ｐ２、Ｐ３によって示される向きに導管１６を流れる。導管システムおよび導管１６の内で冷媒を送るのには、ポンプ（図示せず）が用いられる。

冷却飲料水供給装置１０の作動下では、貯留タンク１２と冷媒が流れる導管１６とは熱交換可能に構成されているので、流入接続口１４から供給された暖かい飲料水から導管１６を流れる冷媒への熱伝達が生じていて、このことによって、貯留タンク１２内の飲料水の温度は徐々に下がり、貯留タンク１２で取り入れた飲料水に温度勾配が発生する。言い換えれば、流入接続口１４から供給された暖かい飲料水は貯留タンク１２の下部に集まり、導管１６を流れる冷媒と熱交換されて冷却された飲料水は貯留タンク１２の上部に集まる。

液体の密度の温度依存性によって上記の温度勾配は必然的に、貯留タンク１２内に供給された飲料水の密度勾配をもたらし、重力に起因して、貯留タンク１２の上端から第一の循環接続口２０へ、そして、循環導管２４を通過して第二の循環接続口２２への飲料水の流れが生成され、その結果、貯留タンク１２と冷媒を流す導管１６とは対向流式の熱交換器を構成する。

上記の重力に起因する循環は、循環導管２４を通過する連続流を生成し、このことによって、循環導管２４の飲料水が、周囲の影響によって感知可能なレベルにまで加熱されるのを避けることができる。循環導管２４から、吐出導管２６を図中の矢印Ｐ４で示される方向に取り出された飲料水は、吐出導管２６が循環導管２４から分岐する点が、貯留タンク１２から遠く離れていたとしても、いつも所望の冷却温度にすることができる。

航空機機内用として用いられる冷却飲料水供給装置を例示する概念図である。

Claims (7)

1. 第一および第二の循環用接続口（２０、２２）を有する貯留タンク（１２）を具え、第一の循環用接続口（２０）は、循環導管（２４）を介して第二の循環用接続口（２２）に接続されている、冷却もしくは加熱された液体を航空機内に供給する航空機用液体供給装置において、
   前記貯留タンク（１２）は、冷媒もしくは熱媒を流す導管（１６）と熱交換可能に構成され、この導管は、貯留タンク（１２）の周りを実質的に螺旋状に延在するとともに、第二の接続口（２２）は、第一の接続口（２０）が接続されている貯留タンク（１２）第二領域の液体より低温の液体を貯留する貯留タンク（１２）第一領域に接続され、
   前記冷媒もしくは熱媒を流す導管（１６）は、冷媒又は熱媒を流す導管システムであって、複数の前記航空機用液体供給装置に接続された導管システムの一部を構成することを特徴とする航空機用液体供給装置。
2. 前記貯留タンク（１２）と、冷媒もしくは熱媒を流す導管（１６）とは、対向流式の熱交換器を形成するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の航空機用液体供給装置。
3. 冷媒もしくは熱媒を流す導管（１６）に、流量調節弁（１８）が配設されていることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の航空機用液体供給装置。
4. 貯留タンク（１２）は、貯留タンク（１２）に供給する液体を流入させる接続口を具えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の航空機用液体供給装置。
5. タンクに貯留された液体を排出する吐出導管（２６）は、貯留タンク（１２）の第一の循環用接続口（２０）を、貯留タンク（１２）の第二の循環用接続口（２２）につなげる循環導管（２４）に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の航空機用液体供給装置。
6. 吐出導管（２６）に流量調節弁（２８）が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の航空機用液体供給装置。
7. 貯留タンク（１２）の上部にフロートバルブ（１９）が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の航空機用液体供給装置。

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