(57)【要約】航空機用の調理室冷却システムは冷媒流体を有する少なくとも一つの凝縮器（４２ａ、４２ｂ）を含む。凝縮器内の流体が第一の周囲環境に熱を放出する。調理室冷却システムの凝縮器をより効率的に利用して航空機内の他の冷却システムの冷却所要量を低減するために、凝縮器は熱交換器（６０、６２、６４）を用いてその熱を所望の位置に放出してよい。調理室冷却システムは凝縮器から流体を受け取る少なくとも一つの蒸発器（４４ａ、４４ｂ）を含む。第一の蒸発器（４４ａ）はカート群を含んでもよい調理室（２４）から熱を吸収する。第一の蒸発器はカート群に冷却された空気を送る配管（３７）内に配置される。第二の蒸発器（４４ｂ）は航空機冷却システムの機室再循環空気ダクト（３８）から熱を吸収してよい。このようにして本発明の調理室冷却システムは調理室カートを冷却するばかりでなく、航空機冷却システムに補助的な冷却を提供し、これによってその冷却所要量を低減する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の周囲環境に熱を放出する流体を含む少なくとも一つの凝縮器と、
少なくとも一つの凝縮器から前記流体を受け取るとともに、受け取った流体が調理室カートを含む第二の周囲環境および航空機冷却システムの空気ダクトを含む第三の周囲環境から熱を吸収する少なくとも一つの蒸発器と、
を有することを特徴とする、航空機用の調理室冷却システム。
【請求項２】
前記第二の周囲環境から熱を吸収する第一の蒸発器と、前記第三の周囲環境から熱を吸収する第二の蒸発器とを有することを特徴とする、請求項１記載の調理室冷却システム。
【請求項３】
前記空気ダクトは機室再循環空気ダクトであることを特徴とする、請求項１記載の調理室冷却システム。
【請求項４】
前記調理室冷却システムは、少なくとも二つの蒸発器と、少なくとも二つの凝縮器と、少なくとも一つの圧縮機とを含み、前記凝縮器は各々の前記蒸発器に流体的に接続されており、かつ前記少なくとも一つの圧縮機は前記凝縮器に流体的に接続されていることを特徴とする、請求項１記載の調理室冷却システム。
【請求項５】
前記調理室冷却システムは、第一および第二の調理室冷却ユニットを含み、これらユニットは、前記の少なくとも二つの蒸発器と少なくとも二つの凝縮器のうちのそれぞれ一方と、前記の少なくとも二つの蒸発器および少なくとも二つの凝縮器の他方と、をそれぞれ含むことを特徴とする、請求項４記載の調理室冷却システム。
【請求項６】
前記少なくとも二つの蒸発器と少なくとも二つの調理室熱交換器との間に液体冷却ループが設けられていることを特徴とする、請求項５記載の調理室冷却システム。
【請求項７】
前記少なくとも二つの蒸発器と前記少なくとも二つの調理室熱交換器とが直列に接続されることを特徴とする、請求項６記載の調理室冷却システム。
【請求項８】
再循環空気熱交換器が前記液体冷却ループに接続され、前記再循環空気熱交換器が再循環空気ダクト内に配置されていることを特徴とする、請求項６記載の調理室冷却システム。
【請求項９】
調理室ダクト内に配置された熱交換器を有し、該熱交換器は前記蒸発器との間に液体冷却ループを含み、該液体冷却ループは少なくとも部分的に前記第三の周囲環境を画定していることを特徴とする、請求項１記載の調理室冷却システム。
【請求項１０】
前記空気ダクトは機室再循環空気ダクトであることを特徴とする、請求項９記載の調理室冷却システム。
【請求項１１】
第一の周囲環境に熱を放出する流体を含む少なくとも一つの凝縮器と、
少なくとも一つの凝縮器から前記流体を受け取るとともに、受け取った流体が調理室カートを含む第二の周囲環境および航空機冷却システムの空気ダクトを含む第三の周囲環境から熱を吸収する少なくとも一つの蒸発器と、
前記第二の周囲環境の少なくとも一部を画定するとともに、配管内の冷却された空気を調理室カートに送る配管と、
を有することを特徴とする、航空機用の調理室冷却システム。
【請求項１２】
多数の調理室カートを有する調理室を有し、前記配管が前記多数の調理室カートに前記冷却された空気を送ることを特徴とする、請求項１１記載の調理室冷却システム。
【請求項１３】
多数の調理室を有し、前記配管が前記多数の調理室に前記冷却された空気を送ることを特徴とする、請求項１２記載の調理室冷却システム。
【請求項１４】
前記多数の調理室に関連する多数の液体熱交換器を有し、該多数の液体熱交換器が前記少なくとも一つの蒸発器と液体冷却ループをなして接続されることを特徴とする、請求項１３記載の調理室冷却システム。
【請求項１５】
前記液体冷却ループは、再循環空気ダクト内に配置された再循環空気熱交換器を含むことを特徴とする、請求項１４記載の調理室冷却システム。
【請求項１６】
前記多数の液体熱交換器と前記少なくとも一つの蒸発器とが直列に接続されていることを特徴とする、請求項１４記載の調理室冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は航空機に用いられる調理室冷却システムに関し、より具体的には本発明は航空機の他の冷却システムと構成要素を共有する、より効率的な調理室冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この出願は２００４年３月２日に出願された米国特許出願第１０／７９０，８９０号の一部継続出願であり、前記出願は２００３年９月２２日に出願された米国特許仮出願第６０／５０４，９５１号に対して優先権を主張している。
【０００３】
通常の民間航空機は少なくとも数個の、統合されていない冷却システムを有する。例えば航空機冷却システムは第一に航空機機室エリアの冷房を提供する。パワーエレクトロニクス冷却システムは種々の航空機システムのパワーエレクトロニクスを冷却し、電子装置を所望の温度範囲内に保つ。調理室冷却システムは航空機の各所に配置された調理室において食品カートを冷却するのに用いられる。各々のこれらのシステムは航空機に、かなりの重量および動力の負担をかける。航空機にかかる全体的重量および動力の負担を最小限度として、航空機の全体的効率を増加させることが望ましい。
【０００４】
通常、調理室冷却システムは独立型の蒸発サイクルユニットである。調理室冷却システムは冷媒流体を凝縮器に圧送する圧縮機を含み、凝縮器は内部の圧縮流体からの熱を周囲の環境に放出する。凝縮器からの流体は膨張弁で調節されつつ蒸発器に放出され、ここで膨張して流体の温度が下がる。蒸発器内の冷媒流体は周囲の環境から熱を吸収する。冷媒流体は蒸発器から圧縮機に流れ、ここから再びサイクルが始まる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
調理室冷却システムの凝縮器の位置の故に、通常は凝縮器からの熱の一部が機室エリアに放出され、これが航空機冷却システムの負荷を増大させる。調理室が所望の温度範囲内に冷却されると、調理室冷却システムは使用されず、またはその冷却能力一杯に運転されず、その結果航空機の冷却システム全体としては非効率になる。
【０００６】
したがって、凝縮器および蒸発器をより効果的に使用し、航空機の他の冷却システムの冷却所要量を低減し、結果として航空機にかかる重量および動力の負荷を軽減するような、より効率的な調理室冷却システムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は冷媒流体を有する少なくとも一つの凝縮器を含む航空機用調理室冷却システムを提供する。凝縮器内の流体は第一の周囲環境に熱を放出する。調理室冷却システムの凝縮器をより効率的に使用し、航空機内の他の冷却システムの冷却所要量を低減するために、凝縮器はその熱をパワーエレクトロニクス冷却システムに放出してもよい。凝縮器からの熱は貨物エリアを加熱するのに用いられてもよく、また単純に航空機冷却システムの空調パックのラム空気に、あるいは排出空気通気管に放出されてもよい。
【０００８】
調理室冷却システムはまた凝縮器から流体を受け取る少なくとも一つの蒸発器を含む。示される実施例においては、本発明の調理室冷却システムは少なくとも二つの蒸発器を含む。第一の蒸発器はカート群を含んでもよい調理室から熱を吸収する。第二の蒸発器は航空機冷却システムの機室上部再循環空気ダクトから熱を吸収してもよい。このようにして、本発明の調理室冷却システムの蒸発器は調理室カートを冷却するばかりでなく航空機冷却システムへの補助的な冷却を提供し、これによってその冷却所要量を低減する。
【０００９】
航空機の冷却システムはまた、冷却システムの作動を監視および調整するための一部の制御系を互いに共有してもよい。例えば制御装置を再循環蒸発器の制御バルブに接続して、蒸発器を通る冷媒の比率を所望のごとくにし、これによって調理室カートおよび機室上部再循環空気ダクトにそれぞれ提供する冷却能力を調整してもよい。離れて位置する熱交換器を、空気冷却または液体冷却を用いて凝縮器または蒸発器に接続して航空機内の各所に配置し、これによって凝縮器を他の調理室冷却要素とともに小型にまとめながら、なお他の航空機エリアに熱を供給することを可能にしてもよい。
【００１０】
したがって、本発明は凝縮器および蒸発器をより効率的に使用し、航空機の他の冷却システムの冷却所要量を低減し、かくして航空機にかかる重量および動力の負担を軽減するような、より効率的な調理室冷却システムを提供する。
【００１１】
本発明のこれらの、およびその他の特徴は以下の明細書および図面から最もよく理解されるが、以下はその図面の簡単な説明である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に、民間航空機１０の高レベルの概略断面図が示されている。航空機１０は航空機１０の下部部分に貨物エリア１２を含む。貨物エリア１２は航空機１０の制御および操作に用いられる様々な電子部品を収容する、一つまたはそれ以上のパワーエレクトロニクス用パワーベイ１４を含んでもよい。航空機冷却システム１６は、通常は貨物エリア１２に配置される一つまたはそれ以上の空調パックを含む。航空機冷却システム１６は温度調節された空気を機室エリア２２に供給し、かくして機室エリア２２内の乗客に快適な環境を提供する。パワーエレクトロニクス機器ベイ１４を冷却するためのパワーエレクトロニクス冷却システム２０もまた、貨物エリア１２内に配置されてよい。
【００１３】
調理室２４は機室エリア２２内の各所に適宜に配置される。調理室２４は食品およびその他の傷みやすい商品を入れた多数の調理室カートを収容する。通常、調理室２４は共通空気源からの冷却された空気を各カートに送る配管を含む。調理室２４および化粧室２６は機室エリア２２の上方に位置する頭上エリア２８に配置された還気システム３０に、臭気を還気する。フライトデッキ、化粧室、調理室、および航空機のその他のエリアからの空気はファン３９によって還気システム３０から圧送され、放出バルブ３２を通って外部環境に排出される。
【００１４】
本発明の調理室冷却システム３６は示された実施例では頭上エリア２８に配置されているが、調理室冷却システム３６またはその構成要素は航空機１０内の任意の適当なエリアに配置されてよい。航空機冷却システム１６は頭上エリア２８内に配置された頭上再循環空気ダクト３８を有する配管３７を含むが、再循環ダクトはその他の場所に配置されてもよい。空気は再循環ファン３４によって再循環空気ダクト３８から送られる。航空機冷却システム１６はダクトによって機室エリア２２に送られる空気を冷却する。航空機冷却システム１６の冷却所要量を低減するために、本発明の調理室冷却システム３６は、調理室２４を冷却するのに調理室冷却システムの全冷却能力が必要とされない時に、再循環空気への補助的な冷却を提供する。このような効率改善、および航空機の冷却システムのその他の効率改善は、調理室冷却システムの一部の構成要素を他の航空機冷却システムと統合することによって実現される。これは図２のベン図に示されている。
【００１５】
図２に非常に概略的に図示されるように、調理室冷却システム３６は凝縮器４２、蒸発器４４、および制御装置４６を含む。調理室冷却システム３６はまた、蒸発器４４からの冷却された空気または凝縮器４２からの加熱された空気を他の航空機冷却システムに送るための配管３７を含んでもよい。これらの調理室冷却システム構成要素３６は航空機冷却システム１６およびパワーエレクトロニクス冷却システム２０などの、航空機内の他の冷却システムと共有されてよく、これについては以下においてより詳しく説明する。
【００１６】
本発明の調理室冷却システム３６の一つの実施例が図３に示されている。図３に示される概略図は、前部に位置する調理室冷却システムに、より適合しているが、航空機１０内の他の位置の調理室にも適する。調理室冷却システム３６は冷媒流体を圧縮して凝縮器４２ａおよび４２ｂ（まとめて「４２」で示される）に圧送する圧縮機４８を含み、凝縮器４２内の圧縮流体からの熱が周囲環境に放出される。次いで冷媒流体は膨張弁５０ａおよび５０ｂ（まとめて「５０」で示される）を通って蒸発器４４ａおよび４４ｂ（まとめて「４４」で示される）に流れる。流体が膨張弁５０を出るときに、流体が膨張して流体の温度が下がる。膨張弁５０は所望の過熱設定点に、自動的に調節される。好ましくは、膨張弁５０は約５−１０°Ｆの低い過熱設定点に調節され、かくして液状の冷媒で圧縮機４８のスラッギングを生じさせることなく、蒸発器４４の冷却能力を最大にする。
【００１７】
蒸発器４４の周りの環境からの熱は流体が圧縮機４８に戻る前に流体中に吸収される。調理室冷却システム３６に冗長性を持たせるために、少なくとも二つの凝縮器４２、蒸発器４４、および圧縮機４８を備えることが望ましい。さらに、後述の説明から理解されるように、複数の凝縮器４２および蒸発器４４を有することは、調理室冷却システム３６をより効率的に航空機１０の他の冷却システムと統合する上で有利である。あるいは、凝縮器４２および蒸発器４４を分離して（図８および図９）、より管理が容易な大きさおよび重量のユニットとすることが望ましい場合もある。
【００１８】
一つの蒸発器４４ａは、多数の調理室カート５３を含む調理室２４の配管３７の空気通路に配置されてよい。配管３７内の空気はファン５２によって送られて調理室２４を通過する。配管３７が空気を一つまたはそれ以上の調理室２４に送り、そこで空気は分岐管によって各々の調理室カート５３に分配される。配管３７の少なくとも一部は頭上エリア２８などの、残りの調理室冷却システム３６が配置されている領域に配置されることが望ましい。先行技術の配置においては、多数の熱交換器を蒸発器と液体冷却ループをなして接続させる必要があった。これらの熱交換器は各々の調理室に属する個別の配管内に配置されていた。本発明の一つの構成においては、蒸発器４４ａを配管３７に配置することによって、中央に位置する共通の蒸発器を多数の調理室および／またはカートを冷却するのに用いることが可能である。もちろん、液体ループが調理室２４を冷却するのに用いられてもよい（図６および図７）。さらに、図１０に符号１００および１０２で示されるように、液体ループは第一および第二の調理室冷却システムの蒸発器４４ｂと直列に構成されてもよい。
【００１９】
調理室２４を冷却するのに用いられる蒸発器４４ａは、調理室カート５３内の温度を約４０°Ｆから約３０°Ｆに下げるだけの冷却能力を必要としうる。第二の蒸発器４４ｂは上部再循環空気ダクト３８の流路に配置されてよい。ファン３４がダクト３８内の空気を送って蒸発器４４ｂを流過させる。上部再循環空気ダクト３８内の蒸発器４４ｂは空気を約１００°Ｆから約５０°Ｆに冷却するだけの冷却能力を必要としうる。
【００２０】
冷却システム制御系４６は再循環蒸発器制御バルブ５１を制御する制御装置５６を含む。制御バルブ５１が蒸発器に流入する冷媒流体の流量を計量する。蒸発器に流入する流体の量は蒸発器の冷却能力に相当する。すなわち一般に、蒸発器に流入する冷媒流体が多くなるほど、その蒸発器が提供する冷却能力が大きくなる。バルブ５１は空気側の氷結を防ぐ最低圧力を保つ。
【００２１】
制御装置５６は制御バルブ５１の作動を、例えば調理室２４に関連する温度センサー５４に基づいて調節する。調理室ファン５２の速度は調理室出口温度センサー５４において所要の温度が得られるように制御される。温度センサー５９が調理室２４または調理室カート５３の入口の温度を計測し、制御装置５６が調理室２４に関連する蒸発器４４ａに流入する冷媒流体の必要量を決定し、かくして空気が所望の温度に冷却されることを保証する。
【００２２】
調理室２４内の空気が所望の温度に冷却されたならば、制御装置５６が再循環空気蒸発器４４ｂに関連する制御バルブ５１を開いて、航空機冷却システム１６が提供する上部再循環空気の冷却を補助してもよい。これに加えて、バルブ５５は蒸発器４４ａおよび４４ｂに霜取り能力を付与するのに用いられてもよい。
【００２３】
続けて図３を参照すれば、凝縮器４２は航空機１０の所望のエリアに熱を放出して、航空機の他の冷却システムの冷却所要量を軽減する。調理室冷却システム３６をより小型にまとめ、かつ凝縮器４２を他の調理室冷却システム構成要素に近接させるために、一つまたはそれ以上の熱交換器（Ｈｘ）を調理室冷却システムから離して配置して、熱交換器と凝縮器４２との間にループ状に延びる液体冷却通路によって凝縮器と接続してもよい。
【００２４】
図３に示される一つの実施例では、ポンプ５８が冷却用液体を凝縮器４２ａから貨物エリア１２に配置された貨物室熱交換器６０に圧送する。他の熱交換器６２が同じループ内に配置されて、パワーエレクトロニクス冷却システム２０の一部として統合され、ＲＡＭシステムを通して熱を航空機の外に放出してもよい。図３に示される他の実施例では、他のポンプ５８が冷却用液体を凝縮器４２ｂから他の貨物室熱交換器６０に圧送してもよい。同じループ内の他の熱交換器６４が空調パック１８のラム空気通路内に配置されて、高温空気を航空機の外に放出してもよい。
【００２５】
図４に、後部の調理室冷却システム３６、または他の任意の適当な調理室位置に適する可能性のある他の実施例の調理室冷却システム３６が示されている。図４に示される調理室冷却システム３６の作動は図３に示されるものと類似である。しかしながら凝縮器４２ａおよび４２ｂが還気システム３０の内部にあって通気管内の排出空気に熱を放出しており、該排出空気は放出バルブ３２から航空機１０を出て行く。調理室冷却システム３６をより小型にまとめ、かつ凝縮器４２を他の調理室冷却システム構成要素に近接させるために、排出空気熱交換器を調理室冷却システムから離して配置して、熱交換器と凝縮器４２との間にループ状に延びる液体冷却通路７１によって凝縮器と接続してもよい。例えば図５は熱交換器７０を図示しているが、これは凝縮器４２によって加熱された液体を内包しており、ファン３９によって送られた空気に熱を放出して放出バルブ３２から外へ出すように還気システム３０内に配置されている。
【００２６】
図６および図７は図３および図４と類似であるが、図６および図７は調理室２４を冷却するのに液体ループ８０を用いている。
【００２７】
図６を参照すれば、液体凝縮器ループ７１が、パワーエレクトロニクスなどの、凝縮器４２と離れた部品を冷却するのに用いられている。類似のループが図４および図５に示されている。
【００２８】
サイクル効率を高め、圧縮機の動力所要量を最大２０％低減するために、フラッシュタンク（ＦＴ）７６が用いられている。フラッシュタンク７６は、凝縮器４２からの流体をスクロール型圧縮機の中間圧力すなわち中間段の圧力に絞るために、固定オリフィスを通して凝縮器４２を出るわずかに過冷却された液体を受け入れる。フラッシュタンク７６からの絞られた液体は圧力調整器７８を通って圧縮機４８に流入する。フラッシュタンク７６からの液体はサーモスタット式膨張弁５０を通って蒸発器４４に流入する。
【００２９】
調理室２４を冷却するために、蒸発器４４に関連して液体ループ８０が用いられる。液体熱交換器８６を各々の調理室に付属させて調理室配管３７内に配置してもよい。ファン５２が液体熱交換器８６を通して空気を送って調理室２４を冷却する。各々の調理室２４の必要に基づいて流体の流れを液体ループ８０を通して所望のように送るために、切り替えバルブ８４が液体ループ８０内に配置されてもよい。
【００３０】
後部調理室冷却システムが図７に示されている。図７の後部調理室冷却システムは図４に示されるものに類似であるが、調理室冷却システム３６は図６に示される液体ループ８０を含む。
【００３１】
図８および図９を参照すれば、示されている調理室冷却システム３６は図３および図４に図示されるものに類似であるが、システム３６は第一および第二の調理室冷却システムユニット９０および９２を提供するように分割可能である。
【００３２】
図３および図４に図示される調理室冷却システム３６は、一つの場所で互いに物理的に組み合わされた凝縮器４２ａおよび４２ｂと、蒸発器４４ａおよび４４ｂとを含む。図３および図４に示されるシステムは調理室冷却システム３６の内部で冗長性を与えるが、容積を取る重いユニットになっている。別の解決法として、分割線９４で示されるように、調理室冷却システム３６を第一および第二の調理室冷却ユニット９０および９２に分割することができる。結果として各々の調理室冷却ユニット９０および９２の重量は図３および図４に示されるシステムのおよそ半分であり、これによってシステムの設置および撤去が容易になる。したがって各々の蒸発器４４ａおよび４４ｂは別個の再循環空気配管３８ａおよび３８ｂ内に配置される。蒸発器４４ａおよび４４ｂはまた別個の調理室配管３７ａおよび３７ｂに関連する。
【００３３】
図１０を参照すれば、第一および第二の調理室冷却システム１００および１０２が示されている。示された実施例では、第一および第二の調理室冷却システム１００および１０２は航空機の後部に配置されているが、前部よび後部調理室のいずれにも使用可能である。システム１００および１０２は各々、第一の調理室１０６を冷却するための調理室空気冷却回路１０４を含む。調理室液体冷却回路１０８は第二の調理室１１０を冷却する。しかしながら第一および第二の調理室冷却システム１００および１０２の液体熱交換器８６が直列に接続されて、調理室液体冷却回路１０８を形成している。制御系（図示せず）が直列の調理室液体冷却回路１０８と協働して、熱交換器８６への液体流量を制御する。なぜならば流体が回路１０８を進行するにつれて直列回路１０８内に熱が蓄積するからである。直列の調理室液体冷却回路１０８とは別に、図６および図７に示されるものと同様に液体冷却回路１０８が配置される。
【００３４】
本発明の好ましい実施例を開示したが、通常の熟練を有する当業者は一定の改良が本発明の範囲内にあることを認識するであろう。この理由により、本発明の範囲および内容を判定するために以下の請求項が検討されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】民間航空機の概略断面図である。
【図２】本発明の調理室冷却システムを有する航空機の冷却システムのベン図である。
【図３】調理室冷却システムの一つの実施例の概略図である。
【図４】本発明の調理室冷却システムの他の実施例の概略図である。
【図５】凝縮器と関連する熱交換器を用いる本発明の調理室冷却システムの部分概略図である。
【図６】航空機の前部用の調理室冷却システムの他の実施例の概略図である。
【図７】航空機の後部用の調理室冷却システムの他の実施例の概略図である。
【図８】航空機の前部用の調理室冷却システムのさらに他の実施例の概略図である。
【図９】航空機の後部用の調理室冷却システムのさらに他の実施例の概略図である。
【図１０】航空機の前部用および後部用の調理室冷却システムのさらに他の実施例の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007521183.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007521183.tif 000011
【図１０】
2007521183.tif 000012
【国際調査報告】
2007521183.tif 000013
2007521183.tif 000014