(57)【要約】【解決手段】  特に、冷蔵または冷却された飲料／食事カート及び／または冷却された収納コンパートメントを必要とする航空機ギャレーに適した、改善された航空機空気冷却器。本発明の冷却器は、ライン交換可能ユニット（「ＬＲＵ」）の形式を取り、液冷式冷媒蒸気圧縮サイクルを組み込み、垂直配向で筐体に配置される。垂直配向であるため、冷却器の後面のダクトが省略され、全体的な設置面積が削減される。【選択図】図３
2016537599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面に沿ったダクトをなくすことで設置面積が削減された、隣接した航空機ギャレーカートを冷却するための、液冷式、垂直配向、ライン交換可能ユニット（ＬＲＵ）冷却器であって、
前記冷却器ユニットに上面から空気を引き込むための前記上面に沿った少なくとも１つのファンと、冷却された空気を筐体の底部から排出するための底面の開口部と、を有する前記筐体と、
凝縮器及び航空機の放熱板と連結するための１対の急速切断連結器と、
前記少なくとも１つのファンの直下に配置された蒸発器と、
圧縮器と、
熱交換器と、
液冷式凝縮器と、
蒸発器と、
を備え、
温かい空気が、前記筐体の上面を通って入り、冷却された空気が、前記筐体の底部開口部を通って排出される、
液冷式、垂直配向、ライン交換可能ユニット冷却器。
【請求項２】
前記筐体の外形は、台形である、
請求項１に記載の液冷式、垂直配向、ライン交換可能ユニット冷却器。
【請求項３】
プロピレングリコール水が前記液冷式凝縮器を通って循環する、
請求項１に記載の液冷式、垂直配向、ライン交換可能ユニット冷却器。
【請求項４】
前記プロピレングリコール水を収集容器から前記凝縮器及び前記航空機の放熱板に汲み上げる液体ポンプをさらに備える、
請求項３に記載の液冷式、垂直配向、ライン交換可能ユニット冷却器。
【請求項５】
前記少なくとも１つのファンは、複数の軸流ファンである、
請求項１に記載の液冷式、垂直配向、ライン交換可能ユニット冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年１０月１日に出願された米国仮特許出願第６１／８８５，３８８号、及び、２０１４年９月３０日に出願された米国非仮特許出願第１４／５０２，９３０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。
【背景技術】
【０００２】
航空業界では、飛行中、乗務員だけでなく乗客に食料及び飲料を提供することが慣習となっている。飛行の長さによって、サービスは、飲料及び軽食だけの場合から、より長い飛行であれば、複数回の食事にまでなり得る。航空機上で食料及び飲料を保存、準備及び提供するため、食料及び飲料を適切に、安全に維持する設備を航空機に備える必要がある。腐りやすいものであれば、それらを新鮮で生きた状態にしておける環境で食料及び飲料を保存する設備である。多くの場合、この設備は、乗客への提供の準備までの間、食料及び飲料を保存及び冷却可能な冷蔵システムを意味する。
【０００３】
大型の民間旅客機は、主に、腐りやすい食料及び腐らない飲料を最適な温度で維持するための２つの冷却システムのうち１つを利用する。冷却は、腐りやすいものを保存し、特定の飲料及び食料をよりおいしくするため、特に、長距離及び超長距離の航空機の旅の間、必要である。第１冷却システムは、従来の冷媒蒸気圧縮及び膨張技術を利用して二次的再循環冷却エアループを生成する標準的な蒸気サイクルに基づいた空気冷却器を利用する。冷却された空気は、通常、ギャレーなどの適切な収納構造へ、及び、収納構造から、熱的に絶縁された空気ダクトを介して供給及び返還される。空気冷却器は、ギャレーに配置されるか、または、航空機の機体の別の部分に近接して取り付けられてもよい。
【０００４】
第２タイプの冷却システムは、同じ従来の冷媒蒸気圧縮及び膨張技術を利用するが、冷却媒体が、空気ではなく冷却された液体である。冷却された液体は、より高い熱容量を有するが、システムを動作させるため、より複雑なポンプ及び導管構造が必要である。冷却された液体は、ギャレーなどの適切な収納構造に、及び、収納構造から、閉ループでポンプで汲み上げられる。冷却された液体は、場合によっては、航空機全体の大型集中系統を提供するように構成される。それ以外の場合、冷却された液体は、それぞれ別のギャレーコンパートメントで循環されて局地冷却ループを形成するか、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。ギャレーでは、液体は、制御弁及び電気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（または他の）ファンがそのマトリクスを介して空気を吹き付け、または、吸い込み、例えば、ギャレーカートベイや冷蔵コンパートメントなどの冷却が必要な収納コンパートメントに渡される。熱交換器のファン及びその制御システムは（必ずしも全てではないが）、まとめられ、ギャレーの中または上に取り付けられるか、ギャレーから離れて取り付けられるか、または、ギャレー複合体であってもよい、冷却空気再循環ユニットを形成する。
【０００５】
これらの様々な冷却器システムの１つの欠点は、明白な理由により航空機において貴重であるギャレーにおける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、重量が削減されるとともに、凝縮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。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、同等のものよりも軽く、全体の設置面積が削減された、改善された航空機空気冷却器ユニットである。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飲み物／食事カート及び／または冷却された収納コンパートメントを必要とする航空機ギャレーに適している。本発明はまた、大型の一通路型航空機ギャレー及びポイントオブユース（ＰＯＵ）カートに、特に、有用である。本発明の冷却器は、航空機ギャレーの作業デッキの下のギャレーコンパートメントの側面に形成された空洞に取り付けられる。好適な実施形態において、冷却器は、ライン交換可能ユニット（「ＬＲＵ」）、言い換えれば、現場で交換可能な構成要素の形式をとる。冷却器は、垂直配向で筐体に配置された液冷式冷媒蒸気圧縮サイクルを組み込む。上面に沿った複数の軸流ファンが空気をユニットに引き込み、ユニットでは、空気が冷媒蒸気圧縮サイクルに導入される。軸流ファンは、別の実施形態において、スクロール型ファンに置き換え可能である。蒸気サイクルは、コンパクトで垂直な配置において、蒸発器、膨張弁、液冷式凝縮器及び圧縮器を含む。冷却された空気は、ユニットの最上部からユニットの底部まで再循環するため、冷却器の後部の空気ダクトの必要性がなくなる。空気ダクトがなくなることで、冷却器コンパートメントの必要な奥行きが少なくとも４インチ削減され、既存の冷却器ユニットに対して大幅な空間の節約となる。冷却器は、好ましくは、凝縮器の冷却液体注入口及び液体排出口への急速切断弁を利用し、次に、航空機の放熱板に連結される。ユニットの温度及び他の動作を制御するため、ユニットにディスプレイが設けられる。
【０００７】
冷却器の位置は、ギャレーの設置面積及び重量の両方の削減において役割を果たすだけでなく、作業デッキの下に取り付けられた台車またはカートの周囲に冷却された空気を効率的に供給する役割を果たす。
【０００８】
本発明の他の特徴および利点が、例として、本発明の動作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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の冷却器の考えられる位置を示す航空機ギャレー構造の斜視図である。
【図２】本発明の冷却器の第１の実施形態の構成要素の立面斜視図である。
【図３】冷却器ユニットの要素の斜視図である。
【図４】図２及び図３のシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、飲み物カートベイに関する新しい冷却器ユニットの位置を示す航空機ギャレー構造的フレームワークの一部を示す。ギャレーフレームワーク１００は、作業デッキ１１０の上に複数のコンパートメントを備え、作業デッキ１１０の上の空間は、コーヒーメーカー、冷蔵庫、食品貯蔵庫、器具庫などの様々な食事サービス機器のために確保されている。作業デッキ１１０の下には、客室乗務員が航空機の通路を押して乗客に食料及び飲料を運ぶ（図示しない）飲料カートを収納する一連のベイ１２０がある。飲料カートは、内部の飲料及び腐りやすいものを許容温度で保存及び提供することを可能にする温度に保たれることを目的として作られている。カートを適切な温度に維持するため、冷却器ユニット１４０は、ベイ１２０からの空気を導き、受けるための空気通路を上下に有する特定の周辺コンパートメント１５０に配置される。各ベイ１２０は、下端に沿った開口部１６０を備え、冷却された空気は、隣接したベイから、または、第１ベイの場合、コンパートメント１５０から開口部１６０を通り抜けることができる。空気は、各ベイにおいて、矢印１７０に示すように、ベイの周囲を流れ、温まりながら、周辺コンパートメント１５０に戻る。コンパートメント１５０の最上部から、空気は、冷却器１４０に引き戻され、冷却器１４０で冷却され、再循環される。冷却器１４０は、コンパクトで、垂直配向であるため、ユニットを、ベイ１２０に隣接した特定の周辺コンパートメント１５０に収納することができる。さらに、以下に説明するように、冷却器１４０の後面の配管をなくしたため、コンパートメント１５０の必要な奥行きを少なくとも４インチ削減することができる。
【００１１】
図２及び図３は、以下に説明するように、民間航空機のギャレーに特に適した冷却器ユニット１４０を示す。冷却器１４０は、筐体１３５内に形成され、圧縮器１８０、熱交換器１８５、液冷式凝縮器１９０及び蒸発器１９５を含む蒸気サイクル冷蔵システムの基礎を含む。温かい空気２１５は、冷却器１４０の最上部を通って入り、冷却された空気２２０は、底部の開口部１９８を通って冷却器を出て、ギャレー作業デッキ１１０の下のベイ１２０に導かれる。冷却された「供給」空気２２０は、軸流ファン２００によって、空気冷却プロセスの一部として、蒸発器１９５及び底部の開口部１９８を通って運ばれる。液冷式凝縮器の液体冷却システムは、プロピレングリコール水（「ＰＧＷ」）などの冷却剤を循環させるのに採用され、ＰＧＷは、液冷式凝縮器１９０を通って、液体タンク２０５に入り、回収される。ＰＧＷは、その後、液体ポンプ２１０によって、流体急速切断弁２５０を介して航空機の放熱板に汲み上げられ、ＰＧＷは、冷却媒体（空気または液体）によって冷却される。冷却されたＰＧＷは、その後、別の流体急速切断弁２４０を通って、凝縮器１９０に戻って流れ、圧縮器１８０からの冷媒の過熱蒸気を冷却する。
【００１２】
図３及び図４は、さらに、冷媒及び冷却された空気の通り道を示す。循環する冷媒（例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ１２３４ｙｆまたは他の冷媒）は、低圧過熱蒸気として知られる熱力学的状態で圧縮器１８０に入り、高圧に圧縮されることで、温度も上げられる。圧縮された熱い蒸気は、その後、高圧及び高温の過熱蒸気として知られる熱力学的状態となり、冷却液体または冷却用空気のいずれかによって凝縮可能な温度及び圧力となる。この熱い蒸気は、凝縮器１９０を通り、凝縮器１９０で、冷たい液体または冷たい空気が外側を横切るコイルまたは管を流れることで冷却され、液体に凝縮される。ここで、循環する冷媒は、システムからの熱を放出し、放出された熱は、循環する液体または空気によって取り除かれる。飽和として知られる熱力学的状態の、現在冷却及び凝縮された液体冷媒は、（図示しない）点検窓及び（図示しない）フィルタ／乾燥器アセンブリを含むサービスブロック１８２を通る。冷媒は、その後、サブ冷却のため、冷媒熱交換器１８５を通り、サービスブロック１８２から膨張弁１８９へ通る冷媒液体と、蒸発器１９５から圧縮器１８０へ通る冷媒蒸気との間で熱交換される。特に、冷媒熱交換器１８５は、冷媒液体サブ冷却及び冷媒蒸気過熱プロセスを行い、これにより、サービスブロック１８２から膨張弁１８９に冷媒熱交換器１８５を介して通る液体冷媒は、蒸発器１９５から圧縮器１８０へ通る蒸気冷媒に熱を伝達する。圧縮器１８０に入る前に冷媒を過熱することで、冷媒液滴が圧縮器１８０に入ることを防ぐかもしれない。
【００１３】
冷媒は次に膨張弁１８９を通り、そこで、急速に減圧される。減圧により、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、ギャレー飲料カートコンパートメント１２０の周辺温度よりも下がる。冷たい液体蒸気混合物は、その後、蒸発器１９５のコイルまたは管を通る。ファン２００が、低圧で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って、ギャレーコンパートメントから、より温かい空気２１５を引き込む。温かい空気２１５は、冷たい冷媒混合物の液体部分を蒸発させる。その結果、循環する空気２２０は、蒸発器１９５を通る間に冷却され、この冷却された空気は、底部の開口部１９８に沿って冷却器から排出され、隣接する飲料カートコンパートメント１２０に運ばれる。蒸発器１９５では、循環する冷媒が、熱を吸収及び除去し、熱は、続いて凝縮器で放出され、凝縮器１９０で用いられる液体または空気によって他の場所に運ばれる。膨張弁１８９は、熱膨張遠隔バルブ１９２と連結していてもよい。遠隔バルブ１９２は、蒸発器１９５から出る冷媒の温度を検知するため、膨張弁１８９と遠隔バルブ１９２との間で作動ガスをやり取りする毛細管によって、膨張弁１８９と連結していてもよい。このように、膨張弁１８９は、温度調整膨張弁として機能し、蒸発器１９５を出る冷媒の温度によって、蒸発器１９５への冷媒の流れを制御するように動作してもよい。冷たい液体／蒸気混合物が膨張弁１８９を出た後、冷媒は、冷媒管を通って移動し、蒸発器１９５に入る。
【００１４】
冷蔵サイクルを完結するため、蒸発器１９５からの、現在、飽和蒸気状態の冷媒蒸気は、熱交換器１８５を通って圧縮器１８０に戻される。
【００１５】
冷却器１４０は、好ましくは、筐体１３５の後部に２つの流体急速切断弁（ＱＤ）を備える。第１切断弁２５０は、流体を冷却器１４０から航空機の放熱板に運ぶ管２５５に連結され、第２切断弁２４０は、航空機の放熱板から冷却器１４０への管２４５を介して流体を供給する。これらの急速切断弁２４０及び２５０は、冷却液体を凝縮器に運び、加熱された液体を航空機の放熱板に運ぶのに用いられる。
【００１６】
冷却器１４０はコンパクトな構成であるため、航空機での利用に非常に適している。小さな隣接したコンパートメントへ収納することができ、冷却された空気を飲料台車ベイへ供給することができるため、重量及びエネルギーを節約できるだけでなく、空間を節約できる。好ましい実施形態において、冷却器ユニット１４０は、高さが３１．５インチで、底辺の長さが８．７インチ、対向する辺の長さが５．９インチの台形形状を有する。好ましい実施形態において、冷却器は、３４．３インチの奥行きを有するため、冷却器を台車ベイ１２０に隣接した小さなコンパートメント１５０の内部に取り付けることができる。また、冷却器１４０は、ギャレーのライン交換可能ユニットまたはＬＲＵの形式をとるため、ギャレー構造を分解することなく、冷却器を迅速に、簡単に取り外し、交換することができ、保守を簡単にするとともに、修理または交換のダウンタイムを削減することができる。本発明の冷却器は、側壁または後壁のダクトを利用せず、冷却器の設置面積を削減し、冷却された空気を運ぶのにダクトを必要としない。そのため、冷却器は、同じ大きさ及び同じ数のカートベイを提供しながら、より小さなコンパートメントに取り付けられることができる。
【００１７】
本発明は、航空機ギャレーの飲料台車ベイの、ベイに隣接した、ＰＯＵ、冷却器システムを実証する役割を果たす。本システムは、一般に、蒸発器から凝縮物を取り除くのに効果的であり、蒸発器及びシステムの全体の伝熱効率を改善する。
【図１】
2016537599.tif 000003
【図２】
2016537599.tif 000004
【図３】
2016537599.tif 000005
【図４】
2016537599.tif 000006
【国際調査報告】
2016537599.tif 000007
2016537599.tif 000008