受限空间的空气冷却器的制作方法

[0001]
本发明涉及一种冷却器。


背景技术：

[0002]
在配有餐饮厨房的商用客机厨房上，在飞行期间保存易腐烂食品通常需要装配能够使冷的空气流在食品存储区域周围循环的冷却器。在飞机上空间和重量非常宝贵。为了使厨房冷却器系统在受限的空气空间中的能力最大化，必须要改善冷却空气再循环和/或液体再循环和/或冷凝器/蒸发器的气流和静压。


技术实现要素：

[0003]
在一个方面中，本文公开的发明构思的实施例涉及一种适于配合在飞机的设施柱内的飞机厨房空气冷却器。冷凝器是细长且垂直取向的并且包括成排的风扇以增加空气流。蒸发器也为细长的并且包括成排的风扇。蒸发器和冷凝器位于同一平面上，以产生配合在设施柱内的占地面积。
[0004]
在另一方面中，蒸发器包括加热器元件，以周期性地为蒸发器加热和除冰。
[0005]
应当理解的是，前面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，并且不应该限制权利要求的范围。结合在说明书中并且构成说明书一部分的附图示出了本文所公开的发明构思的示例性实施例，并且与一般性描述一起用于解释原理。
附图说明
[0006]
通过参考附图，本领域技术人员可以更好地理解本文公开的发明构思的实施例的众多优点。
[0007]
图1a示出了空气冷却器的示例性实施例的环境视图；
[0008]
图1b示出了空气冷却器和管道系统的示例性实施例的环境视图；
[0009]
图2示出了根据示例性实施例的空气冷却器的侧视图、正视图、俯视图和仰视图；
[0010]
图3示出了根据示例性实施例的空气冷却器的侧视图、正视图、俯视图和仰视图；
[0011]
图4示出了根据示例性实施例的安装在飞机厨房设施柱(service column)中的空气冷却器的侧视图、正视图和俯视图；
[0012]
图5示出了根据示例性实施例的液体冷却器的侧视图、正视图和俯视图；
[0013]
图6示出了根据示例性实施例的混合式冷却器的侧视图；
[0014]
图7示出了根据示例性实施例的混合式冷却器的侧视图、正视图和俯视图；
[0015]
图8示出了根据示例性实施例的热电冷却元件的透视图；
[0016]
图9示出了根据示例性实施例的蒸发器组件的透视图；
[0017]
图10示出了根据示例性实施例的空气冷却器的侧视图；
[0018]
图11示出了根据示例性实施例的百叶式入口的透视图。
具体实施方式
[0019]
在详细解释说明本文所公开的发明构思的至少一个实施例之前，应当理解的是，发明构思在其应用方面并不限于在以下描述中所阐述的或者在附图中所示出的部件的构造与布置、步骤或方法的细节。在本发明构思的实施例的以下具体描述中，阐述了许多特定细节以便提供对发明构思的更透彻的理解。然而，对于本领域的受益于本公开的普通技术人员而言，将显而易见的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践本文所公开的发明构思。在其它示例中，可以不详细描述众所周知的特征，以避免不必要地使本公开复杂化。本文所公开的发明构思能够是其它实施例，或者能够以各种方式被实践或执行。同样，应当理解的是，本文所采用的措词和术语是出于描述的目的，并且不应当被认为是限制性的。
[0020]
当在本文中使用时，在参考数字之后的字母旨在表示这样的特征或元件的实施例：该特征或元件可以与带有相同的参考数字(例如，1，1a，1b)的先前所描述的元件或特征类似但不一定相同。这样的简写符号仅仅出于方便的目的而使用，并且不应当被解释为以任何方式限制本文所公开的发明构思，除非明确相反地指出。
[0021]
此外，除非明确相反地指出，否则“或者”是指包含性的或者而非排他性的或者。例如，以下中的任何一个都满足条件a或b：a为真(或存在)并且b为假(或不存在)、a为假(或不存在)并且b为真(或存在)、以及a和b都为真(或存在)。
[0022]
另外，“一”的使用被用来描述本发明构思的实施例的元件和部件。这样做仅仅是为了方便起见并且给出发明构思的一般含义，并且“一”旨在包含一个或至少一个，并且单数形式也包含复数形式，除非显而易见的表示另外的意思。
[0023]
最后，当在本文中使用时，对“一个实施例”或“一些实施例”的任何引用都意味着结合实施例所描述的特定的元件、特征、结构或特性包含于本文所公开的发明构思的至少一个实施例中。短语“在一些实施例中”在说明书中的各处的出现不一定全部指代相同的实施例，并且所公开的发明构思的实施例可以包括：本文中明确地描述或固有地存在的特征中的一个或多个，或者两个或更多个这样的特征的子组合的任意组合，以及本公开中可能不一定明确地描述的或固有地存在的任何其它特征。
[0024]
广泛地，本文公开的发明构思的实施例涉及一种具有细长的冷凝器和蒸发器的飞机厨房空气冷却器，每个飞机厨房空气冷却器都具有在同一平面内定向的成排的风扇，以产生适于配合在飞机的设施柱内的占地面积。
[0025]
参照图1a﹣图1b，示出了具有空气冷却器102的示例性实施例的飞机厨房100的环境视图。图1a示出了厨房100的正视图，该厨房具有固定至后壁的空气冷却器102。在至少一个实施例中，厨房100具有设施柱(所述设施柱垂直于所示视图延伸)以允许连接饮用水和废水设施、电气装置等。该设施柱是空间受限的，因此通常不适于空气冷却器102。冷却的上壁龛(bay)104由连接到冷却空气供应管道110的一根或多根冷却空气管道106、108供应。下壁龛112也可以经由冷却空气供应管道110来供应。冷却空气回流管道114将空气从冷却的壁龛104、112供应到冷却器102；循环的冷却空气可以增加冷却器112的效率。
[0026]
冷却器102的各种实施例利用不同的技术，因此将外壳和连接端口标准化也是有利的。取决于飞机类型，冷却器102可以被设计成使用基于飞机的冷却液体进料和热交换器、固态热电和液体再循环冷却的组合或蒸汽循环冷凝器和蒸发器系统。
[0027]
参照图2，示出了根据示例性实施例的空气冷却器200的侧视图、正视图、俯视图和
仰视图，所述空气冷却器具有适于配合在厨房的设施柱内的减小的外壳。冷却器200包括冷凝器202(热交换器)，该冷凝器具有紧邻的成排的高压冷凝器风扇204，所述成排的高压冷凝器风扇定向成迫使空气通过冷凝器202并且将膨胀的制冷剂气体进行冷却。被迫使通过冷凝器202的空气在被排出通过由冷却器200的顶表面限定的冷凝器排气出口208之前进入排气空间206。来自冷凝器排气出口208的空气可以被引导至管道，以用于去除或排出到机舱上方或下方的设施空间中。在至少一个实施例中，冷凝器202被竖直定向。
[0028]
冷却的制冷剂在蒸发器210内膨胀并对该蒸发器进行冷却。蒸发器210包括成排的蒸发器风扇212，所述成排的蒸发器风扇定向为从冷却空气回流管道中抽出空气、使空气通过蒸发器210以便冷却至大约﹣3℃(26.6℉)并且离开由冷却器200的顶部表面限定的冷却空气供应出口216。在至少一个实施例中，蒸发器210被水平定向。冷却空气供应出口216可以将冷却空气直接排出至冷却的壁龛中，或者所述冷却空气供应出口可以连接至将冷却空气排出至冷却的壁龛的一个或多个辅助导管。冷却器200包括布置在设施隔间218中的机械和电子部件，比如热膨胀阀、压缩机、贮存部、干燥器、控制器等。
[0029]
冷凝器202和成排的冷凝器风扇204是细长的，使得冷凝器202大体对应于线性布置的一列冷凝器风扇204的形状。同样地，蒸发器210和蒸发器风扇212是细长的，使得蒸发器210大体对应于线性布置的一列蒸发器风扇212的形状。冷凝器202和蒸发器210布置在一平面中，使得整个冷却器200的宽度大体由冷凝器202和/或蒸发器210的宽度限定，整个冷却器的宽度可以与设施柱中的可用空间相符。此外，设施隔间218和对应的部件可以定向成以及尺寸设计成与由冷凝器202和/或蒸发器210所限定的冷却器200的宽度相符。
[0030]
气流通常由成排的风扇204、212的尺寸和功率以及对应管道的尺寸来限定。较小的排气空间206需要更大功率的风扇204、212以维持所需的空气流量。风扇噪音随尺寸和功率的增加而增加；为了符合期望的机舱噪声标准，排气空间206可以具有有效的最小尺寸。
[0031]
在至少一个实施例中，排气空间206通过绝热层222与冷却空气供应空间分隔开。排气空间206和冷却空气供应空间可以定向成与设施柱内的现有管道相符。
[0032]
参考图3，示出了根据示例性实施例的空气冷却器300的侧视图、正视图、俯视图和仰视图。冷却器300包括竖直的冷凝器302，该竖直的冷凝器302具有毗邻成排的高压冷凝器风扇304，所述毗邻成排的高压冷凝器风扇被竖直定向以迫使空气在被排出通过由冷凝器300的顶表面限定的冷凝器排气出口308之前通过冷凝器302进入排气空间306。与冷凝器302流体连通的蒸发器310被水平定向。蒸发器310包括成排的蒸发器风扇312，所述成排的蒸发器风扇定向成从冷却空气回流管道中抽出空气、使空气通过蒸发器310以便冷却至约﹣3℃(26.6℉)并且从由冷却器300的顶表面限定的冷却空气供应出口316离开。冷却器300包括布置在设施隔间318中的机械和电子部件，比如压缩机、贮存部、干燥器、控制器等。
[0033]
冷凝器302和蒸发器310设置在一平面中，使得整个冷却器300的宽度通常由冷凝器302和/或蒸发器310的宽度来限定，整个冷却器的宽度可以与设施柱中的可用空间相符。此外，设施隔间318和对应的部件可以定向成并且尺寸设计成与由冷凝器302和/或蒸发器310所限定的冷却器300的宽度相符。
[0034]
在至少一个实施例中，排气空间306通过绝热层322与冷却空气供应空间324分隔开。排气空间306和冷却空气供应空间324可以定向成与设施柱内的现有的管道相符。空气流大体由成排的风扇304、312的尺寸和功率以及对应管道的尺寸来限定。在冷却器300的尺
寸由设施柱的尺寸限定的情况下，较小的排气空间306可以允许具有附加的蒸发器风扇312的增大的蒸发器310，以及更大的冷却空气供应空间324以便增大蒸发器310的表面积，从而提高冷却器效率。这样的实施例可以导致更高的静态背压和空气流速度，并且因此在操作期间导致更大的噪声。
[0035]
参照图4，示出了根据示例性实施例的安装在厨房设施柱中的空气冷却器400的侧视图、正视图和俯视图。冷却器400包括竖直的冷凝器402，所述竖直的冷凝器402具有竖直定向的毗邻成排的高压冷凝器风扇404，以迫使空气在被排出通过连接到冷却器400的顶表面的冷凝器排气管408之前通过冷凝器402进入排气空间406。在至少一个实施例中，用于冷凝器402的空气从厨房后面的腔室中抽出，而非直接从客舱中抽出。与冷凝器402流体连通的蒸发器410被水平定向。蒸发器410包括成排的蒸发器风扇412，所述成排的蒸发器风扇定向成从冷却空气回流管道中抽出空气、使空气通过蒸发器410以便冷却至大约﹣3℃(26.6℉)并且从连接到冷却器400的顶部的冷却空气供应管道416离开。冷却器400包括设置在设施隔间418中的机械和电子部件。
[0036]
冷凝器402和蒸发器410设置在一平面中，使得整个冷却器400的宽度大体由冷凝器402和/或蒸发器410的宽度来限定，该整个冷却器的宽度可以与设施柱中的可用空间相符。此外，设施隔间418和对应的部件可以定向成并且尺寸设计成与由冷凝器402和/或蒸发器410所限定的冷却器400的宽度一致。
[0037]
在至少一个实施例中，排气空间406通过绝热层422与冷却空气供应空间424分隔开。排气空间406和冷却空气供应空间424可以定向成与设施柱内的现有的管道相符。在至少一个实施例中，冷却空气回流管道414和冷却空气供应管道416中的一个或多个可以包括分流器420，以便成比例地划分和控制对应的空气流。冷却空气在通过冷却空气回流端口428被重新吸取之前经由供应空气出口端口426被分配。
[0038]
与液体冷却器相比，空气冷却器400通常更难以安装，这是由于需要管道来促进两个独立的空气循环。根据至少一个实施例的空气冷却器400在安装在飞机厨房的设施柱中时被定向成使冷凝器风扇404面向厨房空间，并且使设施隔间418位于厨房空间的远侧，以使得空气冷却器400与厨房的后壁大体正交(设施柱也是如此)。冷却空气供应管道416和冷凝器排气管道408通常保持在由空气冷却器400的宽度所限定的空间内，其中冷凝器排气管道408至少在空气冷却器400附近位于冷却器空气供应管道416的下方，使得冷凝器排气管道408和冷却器空气供应管道416也保留在设施柱内，直到它们结合至厨房中的对应管道支架(duct work)中为止。
[0039]
参照图5，示出了根据示例性实施例的液体冷却器500的侧视图、正视图和俯视图。冷却器500包括位于系统中的部件，在所述系统中远程冷凝器产生冷却的制冷剂。经由供应端口502接收冷却的制冷剂，该冷却的制冷剂循环通过蒸发器510并且经由返回端口504返回到远程冷凝器。蒸发器510包括成排的蒸发器风扇512，所述成排的蒸发器风扇定向成从冷却空气回流管道514中抽出空气、使空气通过蒸发器510以便冷却至约﹣3℃(26.6℉)而进入冷却空气供应空间524并且从冷却空气输送管道516离开，所述冷却空气输送管道连接至冷却器500顶部的冷却空气出口以及对冷却的厨房壁龛进行供应的冷却空气供应管道。冷却器500包括设置在设施隔间518中的机械和电子部件，所述机械和电子部件包括温度和流量感测模块以及电输入和通信端口506，以便按照冷却器500的操作要求来控制风扇512的
速度和旋转方向。
[0040]
在至少一个实施例中，供应端口502和返回端口504可以经由柔性软管或刚性管连接到远程冷凝器。单个大型的冷凝器可以供应多个冷却器500；例如，整个飞机或飞机的局部区域(例如由综合门设施限定的局部区域)。
[0041]
在至少一个实施例中，冷却空气回流管道514和冷却空气供应管道516中的一个或多个可以包括分流器520，以便按比例划分和控制对应的空气流。冷却空气在被冷却空气返回端口528重新吸取之前经由供应空气出口端口526被分配。
[0042]
根据这样的实施例的冷却器500可以在使用时消除冷凝器循环，因此，不会吸取周围环境的机舱空气而局部干扰空调系统，并且没有热的排气排放至飞机的抽气系统中或进入机身空间中。
[0043]
参照图6和图7，示出了根据示例性实施例的混合式冷却器600的侧视图、正视图和俯视图。冷却器600包括竖直的冷凝器602，该竖直的冷凝器具有竖直定向的毗邻成排的高压冷凝器风扇604，以迫使空气在被排出通过连接至冷凝器600的顶表面的冷凝器排气管道708之前通过冷凝器602进入排气空间606。冷却的制冷剂在成组的热电冷却元件610(比如珀耳帖模块)周围循环。成排的冷却风扇612被定向成将空气从冷却空气回流管道714吸入到冷却空气供应空间624中并且使空气从连接到冷却器600的顶部的冷却空气供应管道716离开。冷却空气供应空间624由热电冷却元件610界定，所述热电冷却元件具有抵靠冷却空气供应空间624的“冷”侧614以及抵靠冷却的制冷剂的“热”侧618，例如通过散热器。在至少一个实施例中，热电冷却元件610包括紧贴的两种不同金属制成的冷侧614和热侧618以形成热电偶。冷侧614和热侧618由薄的陶瓷板分隔开以形成固态热泵。当电流从冷侧614传递到热侧618时，可以产生高达70℃(158℉)的温度差；当热侧618冷却时，冷侧614变得更冷。这样的实施例可以比仅使用周围环境空气温度进行冷却的热电冷却元件610更有效。通过添加冷凝器602来降低冷侧614的温度可以减少电功率消耗，这是因为热电冷却元件610的功率消耗与可以泵送的热量成反比。
[0044]
在至少一个实施例中，冷却空气回流管道714和冷却空气供应管道716中的一个或多个可以包括分流器720，以便按比例划分和控制对应的空气流。冷却空气在通过冷却空气返回端口728被重新吸取之前经由供应空气出口端口726被分配。
[0045]
参照图8，示出了根据示例性实施例的热电冷却元件800的透视图。热电冷却元件800包括由陶瓷材料分隔开的热侧802和冷侧804，所述热侧和冷侧构造成形成固态热泵。冷侧804可以设置在散热器806上。在至少一个实施例中，散热器806包括多个热交换器肋片812。轻合金散热片814可以插置在肋片812之间以便进一步提高传热率。在至少一个实施例中，近侧热交换器的散热片814可以包括相互啮合的对。
[0046]
在至少一个实施例中，来自热侧802的热量被诸如聚乙二醇/水混合物之类的传热流体吸收，该传热流体穿过附接至各个热电冷却元件800的热侧802的高传导率传热罐808。循环泵将该传热流体从冷凝器中移动通过热侧热交换器至比例/再循环阀，然而再到达传热罐808。
[0047]
在至少一个实施例中，液体回路是闭合的，但是可以利用可移除的过压排气盖从储器中重新填充该液体回路。热电冷却元件800的冷侧804附接到散热器806。散热器806可以包括肋片和翅片式热交换器。
[0048]
参照图9，示出了根据示例性实施例的蒸发器组件的透视图。在正常的冷却器运行期间，因为冷藏室中的温暖湿空气在穿过时冷凝并冻结，因此蒸发器900(热交换器)会被冰阻塞，从而最终导致空气流减少或没有空气流。空气流传感器监测冷却器的性能，直到达到预设参数，从而触发除霜循环。这样的预设参数可以包括空气流量、输出温度、自上次除霜循环以来的时间等。在除霜循环中，电阻元件904被接通，从而局部升高蒸发器900的上表面上的温度。成排的蒸发器风扇902的方向反向，并且将加热的空气吹过蒸发器900，从而融化冰并且以冷凝物的形式将水喷出。冷凝物被收集在结合至空气回流管道中的滴水盘906或合适的收集特征件中。
[0049]
参照图10，示出了根据示例性实施例的空气冷却器1000的侧视图。冷却器1000包括冷凝器1002和沿着冷却器1000的第一边缘线性定向的对应的成排的冷凝器风扇1004，以及具有沿着冷却器1000的第二边缘线性地定向的对应的成排的冷凝器风扇1008的蒸发器1006。蒸发器1006可以包括加热元件，以便在除霜循环期间对蒸发器1006除霜。在除霜循环期间，蒸发器风扇1008反向运行，以便将加热的空气吹过蒸发器1006，并且将冷凝物冲到冷却空气回流装置1010中。冷却空气回流装置1010可以包括排水口1012和冷凝物收集槽1014。
[0050]
在至少一个实施例中，冷却器1000可以以侧面平放，例如在厨房或相邻建造物(monument)的顶部上，其中，在冷却器1000的顶部和底部或侧面具有不同的冷却空气入口/出口。
[0051]
参照图11，示出了根据示例性实施例的百叶式入口的透视图。在冷却器1100包括用于为蒸发器除霜的机构的情况下，必须要百叶式入口来关闭冷却空气返回装置并捕获冷凝物。在至少一个实施例中，挡板1102沿一个边缘铰接并且构造成在正常操作期间经由气压而打开。当在除霜期间空气流反向时，挡板1102关闭并密封入口孔。附接至挡板的重物可以帮助进行关闭。
[0052]
在至少一个实施例中，通过步进电机1104使用齿形带106与附接至每个挡板的铰接部的单独的链轮1108、或者经由电磁线圈使用杠杆和钟形曲柄件来电气致动挡板1102。冷凝物无法重新进入推车的壁龛或隔间，因此被迫进入位于空气回流入口的一端处的收集器并且通过冷凝物排放软管排入飞机的废水系统。
[0053]
尽管一些示出的实施例示出了安装在典型的中心线厨房的设施柱中的冷却器，但是根据构造和在飞机中的位置也可以将冷却器安装在与厨房相邻的、在厨房后方、顶部或内部的任何方便的区域中。
[0054]
根据本文描述的实施例的冷却器可以具有外壳，以允许在其中可用空间极度受限的厨房中或周围的区域中进行安装。蒸发器和冷凝器均使用多个轴流风扇，这些轴流风扇提供整体表面覆盖度以及较高的空气流和静压力。通过使用比例式三通流体阀、单向流体阀和可变风扇速度。来控制温度和空气量输出可以简化冷却器的运行。
[0055]
根据本文描述的实施例的冷却器可以按照各种定向安装，以允许针对冷凝器周围环境/热排气入口和出口、再循环的冷藏室空气入口/出口和/或热交换器入口/出口的替代位置，以满足厨房安装要求。例如，可行的安装位置包括大体上垂直(窄侧)或大体上水平(窄侧)的选项，以及四种可行的旋转方向中的任何一种，以便在最小化对冷凝物收集修改的情况下来适应安装要求。
[0056]
相信通过对所公开的发明构思的实施例的前述描述，将会理解本文所公开的发明构思及其许多附带的优点，并且显而易见的是，可以在不脱离本文所公开的发明构思的广泛范围或不牺牲其所有材料优点的情况下对其部件的形式、构造和布置进行各种变化；并且可以组合来自各个实施例的各个特征以得出其他实施例。之前描述的形式仅是其说明性实施例，所附权利要求书旨在包含和包括这种改变。此外，关于各实施例中的任何实施例所公开的任何特征可以结合到任何其他实施例中。