緊湊的液體冷卻的、通風式廚房冷卻器的制作方法

本申請要求于2014年7月8日提交的美國臨時專利申請號62/022,113和于2015年6月29日提交的美國非臨時專利申請號14/754,593的優先權，其內容通過引用全部并入本文。

背景技術：

大型商業載客飛機具有用于在飛行期間制備和供應食物和飲料的廚房。這些廚房配備有烤箱、飲料制造機、垃圾壓實機、以及在食品和飲料的制備和供應中使用的各種其他廚房類型的器具。廚房還包括可沿飛機的過道滾動以向乘客供應餐食和飲料的推車或手推車。與所有飛機系統一樣，這些廚房和其中使用的設備必須遵守重量和空間的準則，這兩者都是飛機上的額外費用。作為食物和飲料服務的一部分，易腐品被存儲，然后在飛行中供應。易腐品對飛機運營商造成了問題，因為傳統的制冷系統太重并占據太多的空間而不能在飛機廚房中起作用。因此，飛機制造商必須設計一種在飛行期間保持易腐品新鮮的方法，而不需要在飛機上安裝冰箱。

為此，大多數商用飛機采用兩種類型的系統中的一種，以用于從裝載到在飛行中的供應均在期望的溫度下保持易腐食品和不易腐的飲料。第一種方法利用基于蒸汽循環的空氣冷卻器，其利用常規制冷劑氣體壓縮和膨脹技術來產生二次再循環冷卻空氣回路。冷卻的空氣通常經由熱絕緣空氣管道供應到合適的存儲結構(諸如廚房)并從其返回。空氣冷卻器可以位于廚房上或廚房中或安裝在飛機機身的一部分中。

第二種方法利用相同的常規制冷劑氣體壓縮和膨脹技術，但是冷卻介質是冷卻的液體而不是氣體。將該冷卻的液體在閉合回路中泵送到合適的存儲結構(諸如廚房)并從其離開。在一些情況下，冷卻的液體被配置為用于整個飛機的大型集中式系統。在其他情況下，冷卻的液體可以在每個單獨的飛機廚房結構處循環以建立局部區域冷卻回路，或者基于每個單獨的廚房作為獨立系統。在廚房處，液體經由控制閥和電子控制系統傳遞到熱交換器，其中電軸流式(或其他)風扇圍繞存儲結構的需要冷卻的封閉區域通過其矩陣吹動或吸入空氣，該需要冷卻的封閉區域例如為：廚房推車艙或隔間。熱交換器風扇及其控制系統(盡管不一定全部)被組合在一起以形成可配合在廚房中或遠離廚房隔開的冷凍空氣再循環單元。

這些各種冷卻器系統的一個缺點是，它們仍然占據廚房中的大部分可用空間，由于顯而易見的原因，這在飛機中是非常昂貴的。此外，冷卻器傾向于非常重，這也是其在飛機上使用的缺點。還存在冷凝物收集和移除的問題，以及對傳熱效率的改進的需要。此外，空氣控制翼片需要減少冷卻空氣的損失(其使得系統更低效)。

因此，具有這樣的冷卻器系統將是有益的：其與目前使用的常規冷卻器系統相比占據更少的空間并且反映重量的減少，同時提供冷凝物收集和改善的傳熱效率。

技術實現要素：

本發明是一種用于飛機的冷卻空氣分配系統，其具有減小的總體占地面積和減小的重量，并且具有改進的總體熱傳遞效率。該緊湊輕型系統特別適用于飛機廚房，其需要冷藏或冷卻的推車或手推車，和/或攜帶標準餐盒的推車，和/或冷卻的食品和飲料隔間。本發明的冷卻器系統包括鄰近飲料推車并且在飛機廚房的工作甲板下方的垂直定向的冷卻單元，其包括遠離飲料推車存儲器引導的管道，以在冷卻過程期間帶走熱空氣。在飲料/餐食推車存在的情況下，聯鎖器連接系統，并且當飲料/餐食推車被移除時，聯鎖器協作以關閉分配冷卻空氣的風扇，并且使冷卻的制冷劑通過旁路回路(排除裝配具有自關閉翼片閥的空氣出口和入口的需要)。

空氣冷卻模塊垂直定向并且定位在隔間中，在該處飲料/食物推車容納在工作甲板下方的廚房中。在優選實施例中，該模塊安裝到隔間的后壁并且增加不超過1.65英寸(42mm)的深度。管道在模塊的熱交換器與位于隔間頂部的冷卻液體分配歧管之間分配冷卻的冷卻劑，并從廚房中心列中的飛機管道或從另一個可用位置饋送。在優選實施例中，用于液體冷卻劑接頭的連接可以是帶螺紋的或快速斷開的。模塊優選地通過允許快速和容易地安裝和移除的多個柔性軟管連接到分配歧管。

冷卻模塊可以采用廚房LRU(管線可更換單元)的形式，并且結合空氣到液體的熱交換器，以用于冷卻通過相關聯的飲料推車的再循環空氣。在另一個優選實施例中，冷卻模塊可以包括除霜加熱器，以用于在需要時從熱交換器和其他部件清除冰。在這種情況下，優選地包括自動排水閥，以允許冷凝物從模塊的殼體的底部移除并引導到飛行器的廢水系統。

本發明的特征是結合考慮到每個單獨的冷卻推車隔間的溫度要求來控制制冷劑液體通過熱交換器的流動的電動三通轉向閥或比例閥。提供一個或多個軸流式風扇以使冷卻的空氣在安裝的推車的內部周圍再循環，但是也可以使用其他類型的風扇。模塊的控制由局部控制箱實現，包括將信號傳送到公共廚房安裝的控制器(e-box)并且從公共廚房安裝的控制器(e-box)傳送信號的繼電器。易于拆卸的電力和數據電纜布線到單元并從單元布線，并將關于系統的信息饋送到主廚房控制器。還可以結合抗振動措施以防止振動傳遞到廚房結構，諸如抑制來自各種源的振動的彈性安裝件。

本發明的位置在廚房占地面積和重量減輕中起到有用的作用，并且冷卻空氣在安裝有手推車或推車的工作甲板下方周圍的有效分配中也起到有用的作用。通過工作甲板的空氣路徑、管道系統和空氣引導裝置被定位用于有效地使用冷卻空氣以滿足飛機制造商的認證要求。

從下面結合附圖的優選實施例的詳細描述中，本發明的其他特征和優點將變得更加明顯，附圖通過示例的方式示出了本發明的操作。

附圖說明

圖1是本發明的第一優選實施例的前視圖；

圖2是圖1的實施例的前視圖，其中殼體被移除；

圖3A是圖1的實施例的側視圖，為了清楚起見，左手側被剖開；以及

圖3B是圖1的實施例的側視圖，為了清楚起見，右手側被剖開。

具體實施方式

圖1示出了本發明的第一實施例的前視圖，其示出了用于在飛機廚房中使用的緊湊的液體冷卻的、通風式冷卻器10。冷卻器的部件被封裝在由重量輕、堅固的聚合物或鋁殼制成的殼體12中，其空氣供應端口14位于上部16處，且空氣返回端口18位于底部20處。在優選實施例中，端口14、18被密網(未示出)覆蓋，以防止灰塵、昆蟲和害蟲進入冷卻器的部件或獲得存儲在相鄰推車中的食物。

在如圖2所示移除殼體的情況下，部件及其彼此的關系變得顯而易見。模塊的上部16包括一對端口，第一端口22用于將電力連接到該單元并且第二端口24用于通信/數據交換。電源端口22可以連接到主廚房配電網絡，該主廚房配電網絡通常是符合FAA規定的三相電壓系統。在冷卻器10的上表面處還有用于使液體制冷劑循環通過冷卻器10的液體入口28和液體出口30。制冷劑可以循環通過系統到熱交換器34。用于制冷劑的入口28經由供應管道36連接到三通比例閥38，以用于控制制冷劑通過系統的流動。一部分制冷劑流過熱交換器34，且一部分制冷劑通過旁路管線40返回。被引導到熱交換器的制冷劑的量和被引導到旁路管線的流體的量由控制器管理，該控制器監控廚房推車的加熱需求并且隨后相應地調節冷卻器的冷卻輸出。

空氣使用一個或多個管軸流式風扇42通過返回端口18被吸入，其攜帶空氣越過熱交換器34，并且在液體制冷劑冷卻熱交換器盤管時冷卻空氣。示例性實施例中的熱交換器34是十二列熱交換器，其在暖回流空氣被引導經過盤管時循環液體制冷劑，由此冷卻空氣。液體制冷劑通過液體回流閥46和供應管線44從熱交換器34運走，該供應管線44包括三通流量分配塊48以再循環冷卻流體。流量分配塊48包括到單元頂部的冷卻器10的液體制冷劑出口30的路徑50，其中流體隨后流到主泵送和熱交換器系統。到分配塊48的第二入口包括來自旁路管線40的管道。鄰近熱交換器34的風扇42通過空氣入口18將較暖的空氣吸過熱交換器34，然后通過空氣供應端口14將冷卻的空氣吹回并經由聯鎖器直接進入飲料/食物推車。聯鎖器由飲料推車的存在致動/控制，并且當不存在推車時自動關閉軸流式風扇42。此外，當不存在推車時，冷卻的制冷劑通過旁通管線40以再循環模式被引導，從而消除對自閉合空氣翼片或其他封閉件的需要。然而，在優選實施例中，密封件52設置在空氣入口14和空氣出口端口18周圍，以減少或消除在推車和冷卻器的接合處的泄漏和損失。

圖3A、3B示出了冷卻器10的左部和右部的側視圖。冷凝物排放配件56設置在單元的左手側，以用于收集和引導冷凝物到廢水處理端口，作為飛機灰水系統的一部分。在右側和左側的頂部處的液體制冷劑入口28和出口30分別具有通向比例閥38和分配塊48的相關聯的導管36、50。

本發明的特征是冷卻器單元10在緊湊的占地面積中的高容量。如圖3所示，冷卻器10比傳統廚房冷卻器單元占據更少的空間，同時滿足在長途航班上保存易腐品等的所有要求。具體地，本發明顯著地減少了在使用遠程供應的冷卻液體作為冷卻介質的飛機上、當前制造的ATLAS或ACE標準“通風式”飲料/食品車的有效冷卻(制冷)所需的空間。本發明的冷卻器允許常規飛機餐飲廚房的深度減小3至4英寸(75至100mm)，同時維持全部效用。

本發明的優點包括將通風式冷卻器模塊的深度減小到1.65英寸(42mm)，與采用常規通風式飲料/食物推車的廚房相比，允許減小廚房的整體深度。冷卻器的緊湊和有效的性質提供了根據熱需求的每個推車艙的獨立和單獨的冷卻。此外，冷卻的液體分配歧管在冷卻推車艙的頂部朝向廚房工作甲板的后部的位置提供了用于與廚房的主液體冷卻劑系統集成的容易且方便的系統。通過流動效率良好的管道系統在冷卻推車內部分配空氣促進了效率，在管道系統處較熱的空氣被冷卻并通過隔間再循環。本發明通過使用塑料和輕質復合材料提供顯著的重量減輕，以及通過使用經由比例閥的液體流量配比和可調風扇速度的組合來控制每個單獨的模塊的冷卻能力(btu輸出)的能量效率。出于安全和健康考慮，使用自動冷凝物排放裝置從空氣冷卻模塊的殼體中移除多余的冷凝水，并且通過使用推車致動的聯鎖裝置消除對空氣控制翼片的需求節省了成本，同時有助于防止熱損失。

從前面的描述中顯而易見的是，雖然已經示出和描述了本發明的特定形式，但是在不脫離本發明的精神和范圍的情況下可以進行各種修改。因此，除了所附權利要求之外，并不意圖限制本發明。