Zusatzkühleinrichtung zur Verbindung mit einem Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsy stem

Die Erfindung betrifft eine externe Zusatzkühleinrichtung zum Kühlen von Bauteilen und/oder von Kabinenbereichen eines Luftfahrzeugs am Boden und ein Flüssigkeitskühlsystem in einem Luftfahrzeug, das mit der externen Zusatzkühleinrichtung zusammenarbeitet.

In Flugzeugen werden zunehmend zentrale Flüssigkeitskühlsysteme eingesetzt. Ein typisches Flüssigkeitskühlsystem weist eine Kältemaschine auf, die kaltes flüssiges Kühlmittel abgibt. Das flüssige Kühlmittel wird mittels eines Leitungsnetzes zu einer oder mehreren Wärmelast(en) im Flugzeug geleitet. Es können mehrere Wärmelasten in Reihenschaltung und/oder in Parallelschaltung mit flüssigem Kühlmittel ver- sorgt werden. Nachdem das flüssige Kühlmittel die Wärmelast(en) gekühlt hat, wird es zur Kältemaschine zurückgeführt, so dass es ständig in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert. Flüssigkeitskühlsysteme haben den Vorteil, dass die Rohrleitungen zum Transportieren des flüssigen Kühlmittels wesentlich dünner ausgeführt werden können als bei einem Kühlsystem, das ein gasförmiges Fluid, beispielsweise Luft, als Kühlmittel verwendet, da ein flüssiges Kühlmittel wesentlich mehr Wärme aufnehmen kann als ein gasförmiges Kühlmittel. Die dünneren Leitungen haben den Vorteil, dass sie leichter in einem Flugzeug verlegt werden können und mehr Platz für andere Bauteile des Flugzeuges vorhanden ist. Ferner können mit einem flüssigen Kühlmittel größere Entfernungen zwischen der Kältemaschine und der Wärmelast überbrückt werden. Das flüssige Kühlmittel kann beispielsweise Wasser,ein Gemisch aus Wasser und Glykol oder eine Kälteträgerflüssigkeit auf der Basis von Fluorkohlenwassenstof- fen sein. Das flüssige Kühlmittel kann eine Temperatur zwischen etwa -9°C und etwa 1O ⁰ C oder etwa I ⁰ C und etwa 10 ⁰ C aufweisen. Es ist auch denkbar, dass das Kühlmittel eine niedrigere oder höhere Temperatur aufweist.

Das Flüssigkeitskühlsystem kann einen Speisewagen sowie Speisen und Getränke in der Galley kühlen. Hierfür sind Flüssigkeits-Gas-Wärmetauscher vorgesehen. Das flüssige Kühlmittel tritt in den Flüssigkeits-Gas-Wärmetauscher ein und kühlt Luft, die mittels eines Ventilators in den Speisewagen sowie auf die Speisen und Getränke in der Galley gerichtet wird. Es ist auch möglich, die Flugsteuerungscomputer (avionics bay) oder die Unterhaltungssysteme (IFE: in-flight entertainment) mit flüssigem Kühlmittel zu kühlen. Das Flüssigkeitskühlsystem kann auch dazu verwendet werden,

Kabinenbereiche, beispielsweise Suiten der ersten Klasse oder die Umgebung eines Sitzes der Businessklasse, individuell zu kühlen. Die Kältemaschine kann eine Kompressionskältemaschine sein, die innerhalb der Druckkabine angeordnet ist. Dies hat den Nachteil, dass die Abwärme der Kompressionskältemaschine zusätzlich die KIi- maanlage der Kabine belastet, da die Klimaanlage eine zusätzliche Wärmelast in der Druckkabine kühlen muss. Es ist auch möglich, die Kältemaschine als eine Kompressionskältemaschine auszuführen, die außerhalb des mit Druck beaufschlagten Flugzeugrumpfes angeordnet ist. Die Abwärme der Kältemaschine wird in diesem Fall an die Umgebung abgegeben.

Es versteht sich, dass ein derartiges Flüssigkeitskühlsystem für den ungünstigsten Lastfall ausgelegt werden muss. Einer der ungünstigsten Lastfälle ist eine hohe Umgebungstemperatur, wenn sich das Flugzeug am Boden befindet. In diesem Fall muss eine außerhalb des mit Druck beaufschlagten Flugzeugrumpfes angeordnete Kompressionskältemaschine erheblich mehr Kühlleistung bereitstellen als bei einem Flug in großer Höhe, bei der eine niedrigere Außentemperatur herrscht. Um die am Boden erforderliche Kühlleistung aufzubringen, müssen ein Verdichter, ein Verdampfer und ein Kondensator der Kompressionskältemaschine leistungsstark ausgelegt werden. Dies geht jedoch mit einem erhöhten Gewicht einher. Das bedeutet, dass das Flugzeug zusätzliches Gewicht in Form des leistungsstarken Verdichters, Verdampfers und Kondensators während des Fluges mit sich führen muss, um am Boden die erforderliche Kühlleistung bereitzustellen. Während des Fluges ist diese leistungsstarke Auslegung der Komponenten nicht erforderlich. Das zusätzliche Gewicht aufgrund der leistungsstarken Auslegung verursacht einen höheren Kraftstoffverbrauch und reduziert die mögliche Nutzlast. Ferner ist diese Kompressionskältemaschine schwieriger in ein Flugzeug einzubauen, da der leistungsstarke Verdichter, Verdampfer und Kondensator zusätzlichen Einbauraum benötigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gewicht eines Flüssigkeitskühlsystems für ein Luftfahrzeug zu reduzieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Zusatzkühleinrichtung bereit, die dazu ausgebildet ist, außerhalb eines Luftfahrzeugs betrieben zu werden. Die Zusatz ^¬ kühleinrichtung umfasst eine Kältequelle, die dazu eingerichtet ist, ein Kühlmittel auf eine gewünschte tiefe Temperatur abzukühlen. Das von der Kältequelle der Zusatz ^¬ kühleinrichtung gekühlte Kühlmittel kann ein flüssiges Kühlmittel sein. Ferner umfasst die Zusatzkühleinrichtung einen mit der Kältequelle verbundenen

Zusatzkϋhleinrichtungsauslass, der mit einem Kühlmittelzuführanschluss eines Luft- fahrzeugflüssigkeitskühlsystems verbindbar ist, um von der Kältequelle auf eine gewünschte tiefe Temperatur abgekühltes Kühlmittel an das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem abzugeben, und einen mit der Kältequelle ver- bundenen Zusatzkühleinrichtungseinlass, der mit einem Kühlmittelabgabeanschluss des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems verbindbar ist, um durch Wärmeaufnahme von einer Wärmelast in dem Luftfahrzeug erwärmtes Kühlmittel aufzunehmen.

Die Zusatzkühleinrichtung bringt die Kühlleistung auf, die für einen Betrieb von zu kühlenden Einrichtungen eines Luftfahrzeugs am Boden erforderlich ist. Die Leistung und die Anschlüsse der Zusatzkühleinrichtung können je nach Systemspezifikation und Systemarchitektur angepasst werden. Eine zu kühlende Einrichtung kann beispielsweise ein Speisewagen, ein Speisebehälter, ein Getränkebehälter, ein Flugsteuerungscomputer, ein Unterhaltungssystem und/oder ein individuell klimatisierter Kabinenbereich des Luftfahrzeugs sein. Die erfindungsgemäße Zusatzkühleinrichtung ermöglicht, dass ein Flüssigkeitskühlsystem des Luftfahrzeugs weniger leistungsstark ausgelegt werden kann, was mit einer Gewichtsreduzierung einhergeht.

Die Zusatzkühleinrichtung kann eine Zusatzkühleinrichtungsschnittstelle umfassen, die dazu gerichtet ist, ein Signal von einer Steuereinrichtung des Luftfahrzeugflüssig- keitskühlsystems zu empfangen, das einen Kühlmittelbedarf und/oder eine Solltemperatur des an das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem abzugebenden Kühlmittels anzeigt Ferner kann die Zusatzkühleinrichtung dazu eingerichtet sein, mittels der Kältequelle auf eine gewünschte tiefe Temperatur abgekühltes Kühlmittel am Zusatz- kühleinrichtungauslass entsprechend dem von der Zusatzkühleinrichtungsschnittstelle erhaltenen Signal an das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem abzugeben. Der Betrieb der Zusatzkühleinrichtung kann vollständig von der Steuereinrichtung des Luftfahr- zeugflüssigkeitskühlsystems gesteuert werden. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, die von der Steuereinrichtung des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems be- reitgestellten Signale einer Steuereinrichtung der Zusatzkühleinrichtung zuzuführen, die dann die einzelnen Komponenten der Zusatzkühleinrichtung, wie z.B. die Kältequelle, eine Pumpe, entsprechende Ventile oder dgl. in Abhängigkeit der Signale der Steuereinrichtung des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems steuert.

Die Zusatzkühleinrichtung kann Räder aufweisen, damit sie im Einsatz zu dem mit Kühlenergie zu versorgenden Luftfahrzeug bewegt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, die Zusatzkühleinrichtung stationär in einem Flughafenbereich einzubauen

und entsprechend lange Leitungen vorzusehen sind, um das Kühlmittel zu dem Luftfahrzeug zu leiten und von diesem wieder abzuführen.

Die Zusatzkühleinrichtung kann eine Filtereinrichtung zum Filtern des flüssigen Kühl- mittels aufweisen. Damit wird sichergestellt, dass das flüssige Kühlmittel im Kühlkreislauf des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems immer eine entsprechend hohe Qualität aufweist. Die Zusatzkühleinrichtung kann das über den Zusatzkühleinrich- tungseinlass erhaltene flüssige Kühlmittel nach dem Kühlen am Zusatzkühleinrich- tungsauslass abgeben. Damit wird sichergestellt, dass das von der Zusatzkühleinrichtung bereitgestellte flüssige Kühlmittel ständig in einem geschlossenen Kreislauf strömt. Wenn das Flüssigkeitskühlsystem des Luftfahrzeugs ein Reservoir aufweist, kann die Zusatzkühleinrichtung dazu ausgebildet sein, dieses Reservoir des Flüssigkeitskühlsystems des Luftfahrzeugs aufzufüllen. Dazu muss ein entsprechend großes Reservoir in der Zusatzkühleinrichtung vorhanden sein.

Die Zusatzkühleinrichtung kann einen Dieselmotor, vorzugsweise mit einem integrierten Generator umfassen. Alternativ dazu kann die Zusatzkühleinrichtung auch elektrisch betreibbar sein. Ferner kann die Zusatzkühleinrichtung dazu eingerichtet sein, das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem Kühlmittel zu befüllen und/oder Kühlmittel aus dem Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem abzulassen.

Die Erfindung betrifft auch ein Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem mit einer Kälteerzeugungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, ein in einem Kühlkreislauf eines Luftfahrzeugs im Kreislauf geführtes flüssiges Kühlmittel auf eine gewünschte tiefe Temperatur abzukühlen. Ein Kühlmittelzuführanschluss des Luftfahrzeugflüssigkeits- kühlsystems ist mit einem Zusatzkühleinrichtungsauslass einer erfindungsgemäßen Zusatzkühleinrichtung verbindbar, um von einer Kältequelle der Zusatzkühleinrichtung auf eine gewünschte tiefe Temperatur abgekühltes Kühlmittel aufzunehmen. Ein Kühlmittelabgabeanschluss des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems ist dagegen mit einem Zusatzkühleinrichtungseinlass der Zusatzkühleinrichtung verbindbar, um durch Wärmeaufnahme von einer Wärmelast in dem Luftfahrzeug erwärmtes Kühlmittel an die Zusatzkühleinrichtung abzugeben.

Die Kälteerzeugungseinrichtung des erfindungsgemäßen Luftfahrzeugflüssigkeits- kühlsystems kann lediglich für die während des Fluges erforderliche Leistung ausgelegt werden. Am Boden kann das erfindungsgemäße Luftfahrzeugflüssigkeits- kühlsystem dagegen von der erfindungsgemäßen Zusatzkühleinrichtung mit auf eine

gewünschte tiefe Temperatur abgekühltem Kühlmittel versorgt werden. Da die Kälteerzeugungseinrichtung des erfindungsgemäßen Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems mit weniger leistungsstarken Bauteilen, beispielsweise einem weniger leistungsstarken Verdichter, Kondensator und Verdampfer, ausgelegt werden kann, weist das gesamte Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem ein niedrigeres Gewicht auf, was den Kraftstoffverbrauch des Luftfahrzeugs reduziert und die Nutzlast des Luftfahrzeugs erhöht. Da die weniger leistungsstark ausgelegten Bauteile der Kälteerzeugungseinrichtung einen niedrigeren Platzbedarf aufweisen, wird ferner die Integration des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem in das Luftfahrzeug vereinfacht und es steht zu- sätzlicher Einbauraum für andere Komponenten des Luftfahrzeugs zur Verfügung.

Wie zuvor erwähnt wurde, kann die zumindest eine Wärmelast ein Speisewagen in der Galley, ein Speise- oder Getränkebereich in der Galley, ein Flugsteuerungscomputer, ein Unterhaltungssystem und/oder ein individuell klimatisierter Kabinenbereich sein. Das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem kann auch eine Klimaanlage des Luftfahrzeugs unterstützen. Die zuvor genannte Wärmelast wird während des Fluges lediglich durch die Kälteerzeugungseinrichtung des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsys- tem mit kaltem Kühlmittel versorgt. Befindet sich das Luftfahrzeug am Boden, kann die Wärmelast von der Zusatzkühleinrichtung und, falls erwünscht, auch von der Kälteerzeugungseinrichtung des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems mit kaltem Kühlmittel versorgt werden.

Das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem kann ferner eine Steuereinrichtung umfassen, die dazu gerichtet ist, über eine Luftfahrzeugkühlsystemschnittstelle ein Signal an die Zusatzkühleinrichtungsschnittstelle der Zusatzkühleinrichtung zu senden, das einen Kühlmittelbedarf und/oder eine Solltemperatur des an das Luftfahrzeugflüssig- keitskühlsystem abzugebenden Kühlmittels anzeigt. Die Steuereinrichtung des Luft- fahrzeugflüssigkeitskühlsystems kann dazu eingerichtet sein, den gesamten Betrieb der Zusatzkühleinrichtung zu steuern. Alternativ dazu kann die Steuereinrichtung des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems ihre Signale über die Zusatzkühleinrichtungs- schnittstelle der Zusatzkühleinrichtung aber auch einer separaten Steuereinrichtung der Zusatzkühleinrichtung zuführen, die dann ihrerseits den Betrieb der einzelnen Komponenten der Zusatzkühleinrichtung steuert. Die Luftfahrzeugkühlsystemschnittstelle und Zusatzkühleinrichtungsschnittstelle können beliebige drahtgebundene oder drahtlose Schnittstellen sein.

Das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem umfasst vorzugsweise eine mit dem Kühlmit-

telzuführanschluss verbundene Kühlmittelzuführleitung, sowie eine mit dem Kühlmit- telabgabeanschluss verbundene Kühlmittelabgabeleitung. In der Kühlmittelzuführleitung kann ein Kühlmittelzuführanschlussventil angeordnet sein. In ähnlicher Weise kann in der Kühlmittelabgabeleitung ein Kühlmittelabgabeanschlussventil angeordnet

5 sein. Durch diese Anordnung wird sichergestellt, dass das Luftfahrzeugflüssigkeits- kühlsystem kein Kühlmittel verliert, wenn keine Zusatzkühleinrichtung angeschlossen ist und das Kühlmittelzuführanschlussventil und das Kühlmittelabgabeanschlussventil geschlossen sind. Es versteht sich, dass das Kühlmittelzuführanschlussventil und das Kühlmittelabgabeanschlussventil geöffnet sein müssen, wenn dem Luftfahrzeugflüs- lo sigkeitskühlsystem Kühlmittel von der Zusatzkühleinrichtung zugeführt wird.

Die Kühlmittelzuführleitung und die Kühlmittelabgabeleitung können in den mit der Kälteerzeugungseinrichtung verbundenen Kühlkreislauf des Luftfahrzeugflüssigkeits- kühlsystems münden. In dem Kühlkreislauf ist zwischen einer Mündungsstelle der i5 Kühlmittelzuführleitung und einer Mündungsstelle der Kühlmittelabgabeleitung vorzugsweise ein erstes Ventil angeordnet. Wenn das erste Ventil geöffnet ist, wird Kühlmittel im Kühlkreislauf des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems im Kreislauf geführt. Ist das erste Ventil dagegen geschlossen, strömt Kühlmittel von der Zusatzkühleinrichtung über den Kühlmittelzuführanschluss in den Kühlkreislauf des Luft-

2o fahrzeugflüssigkeitskühlsystems. Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf des

Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems strömt dagegen zum Kühlmittelabgabeanschluss und wird in die Zusatzkühleinrichtung abgeführt. Vorraussetzung hierfür ist natürlich, dass das Kühlmittelzuführanschlussventil und das Kühlmittelabgabeanschlussventil geöffnet sind. 5

Das erste Ventil kann als Kugelventil, als Rücklaufventil oder als elektrisches Stellventil ausgebildet oder in eine in dem Kühlkreislauf angeordnete Pumpe integriert sein.

Das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem kann ferner ein stromaufwärts der Kälteer- 0 zeugungseinrichtung in dem Kühlkreislauf des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems angeordnetes zweites Ventil sowie eine die Kälteerzeugungseinrichtung umgehende Bypassleitung umfassen. In Abhängigkeit der Stellung des zweiten Ventils kann den Kühlkreislauf des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems durchströmendes Kühlmittel entweder durch die Kälteerzeugungseinrichtung geleitet oder an der Kälteerzeu-5 gungseinrichtung vorbeigeführt werden.

Das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem kann mit einem Wärmetauscher versehen sein. Der Wärmetauscher umfasst vorzugsweise eine erste Fluidleitung sowie eine thermisch mit der ersten Fluidleitung gekoppelte zweite Fluidleitung, wobei die erste Fluidleitung fluidleitend mit dem Kühlkreislauf des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsys- tems verbunden ist und die zweite Fluidleitung mit dem Kühlmittelzuführanschluss sowie dem Kühlmittelabgabeanschluss des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems verbunden ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das flüssige Kühlmittel des Luftfahrzeugs und das Kühlmittel der Zusatzkühleinrichtung nicht miteinander vermischt werden. Dadurch kann einen konstant hohe Qualität des flüssigen Kühlmittels des Luftfahrzeugs gewährleistet werden. Ferner kann für den Kühlmittelkreislauf des Luftfahrzeugs ein anderes Kühlmittel als bei der Zusatzkühleinrichtung verwendet werden. Somit kann für jeden Luftfahrzeugtyp in dem Luftfahrzeugflüssigkeitskühl- system ein speziell angepasstes flüssiges Kühlmittel und für die Zusatzkühleinrichtung sogar ein gasförmiges oder ein zweiphasiges Kühlmittel verwendet werden.

Die Steuereinrichtung des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems kann dazu eingerichtet sein, die Kälteerzeugungseinrichtung, das erste Ventil, das Kühlmittelzuführan- schlussventil und/oder das Kühlmittelabgabeanschlussventil zu steuern. Befindet sich das Luftfahrzeug am Boden und ist die Zusatzkühleinrichtung an das Luftfahrzeug angeschlossen, kann die Steuereinrichtung das Kühlmittelzuführanschlussventil und das Kühlmittelabgabeanschlussventil öffnen. Zusätzlich kann das erste Ventil geschlossen werden. Somit wird dem Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem über den Kühlmittelzuführanschluss flüssiges Kühlmittel zugeführt, das über den Kühlmittelabgabeanschluss abgegeben wird. Die Steuereinrichtung kann ferner das zweite Ventil so schalten, dass das Kühlmittel über die Bypassleitung an der Kälteerzeugungseinrichtung vorbeigeleitet wird. In diesem Fall kann die Kälteerzeugungseinrichtung vollständig ausgeschaltet werden. Das über den Kühlmittelzuführanschluss zugeführte Kühlmittel kann auch durch die Kälteerzeugungseinrichtung geleitet werden, falls das zweite Ventil entsprechend geschaltet ist oder kein zweites Ventil vorhanden ist. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung die Kälteerzeugungseinrichtung jedoch trotzdem ausschalten, so dass lediglich die Zusatzkühleinrichtung den Kühlkreislauf des Luftfahrzeugs mit flüssigem Kühlmittel versorgt. Alternativ dazu kann die Steuereinrichtung die Kälteerzeugungseinrichtung jedoch auch einschalten oder eingeschaltet lassen, damit diese zusätzliche Kühlleistung liefert.

Das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem kann ein Reservoir zur Aufnahme von flüssigem Kühlmittel aufweisen. Die Steuereinrichtung des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsys-

tems kann ferner dazu ausgebildet sein, zu bewirken, dass vom Kühlmittelzuführan- schluss zugeführtes Kühlmittel in das Reservoir geleitet wird. Hierfür kann ein Reservoirventil vorgesehen sein, das das vom Kühlmittelzuführanschluss zugeführte Kühlmittel in das Reservoir leitet. Das Reservoireinlassventil kann sich an einer belie- bigen Stelle im Kühlkreislauf befinden. Es versteht sich, dass das Reservoir auch ein Reservoirauslassventil aufweisen kann, mit dem dem Kühlkreislauf im Fall einer Leckage zusätzliches Kühlmittel zugeführt werden kann. Mit dem Reservoir kann auch eine Wärmeausdehnung des flüssigen Kühlmittels bei einer Temperaturänderung, beispielsweise falls das Flugzeug außer Betrieb ist, kompensiert werden.

Die Steuereinrichtung des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems kann schließlich dazu eingerichtet sein, in einem speziellen Modus die Kommunikation zwischen dem Luft- fahrzeugflüssigkeitskühlsystem und der Zusatzkühleinrichtung zu steuern.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Kühlen zumindest einer Wärmelast an Bord eines Luftfahrzeugs, bei dem eine oben beschriebene Zusatzkühleinrichtung mit einem oben beschriebenen Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem verbunden wird und dem Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem mittels der Zusatzkühleinrichtung gekühltes Kühlmittel zugeführt wird.

Die Zusatzkühleinrichtung kann im Bodenbetrieb des Luftfahrzeugs, nach einem Flug und/oder vor einem Flug mit dem Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem verbunden werden und dem Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem gekühltes Kühlmittel zuführen. Während des Taxing, des Abhebens, des Steigflugs, des Reiseflugs, des Anstiegs und des Landens kann die Wärmelast dagegen von dem Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsys- tem gekühlt werden. Die Zusatzkühleinrichtung kann zur Unterstützung einer Flugzeugklimaanlage verwendet werden und it dem Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem verbunden werden, um dem Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem zur Unterstützung der Flugzeugklimaanlage gekühltes Kühlmittel zuzuführen.

In die Zusatzkühleinrichtung und/oder ind das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem integrierte Leitungen und/oder Verbindungsleitungen zwischen der Zusatzkühleinrichtung und dem Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem werden vorzusweise entlüftet, um einen ordnungsgemäßen Betrieb des Gesamtsystems zu gewährleisten.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert, von denen:

Hg. 1 eine erste Ausführungsform eines Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems und einer Zusatzkühleinrichtung in einem ersten Betriebszustand zeigt,

Fig. 2 das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems und die Zusatzkühleinrichtung gemäß Fig.l in einem zweiten Betriebszustand zeigt und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems und einer Zusatzkühleinrichtung zeigt.

Figur 1 zeigt ein Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem 4 in einem Luftfahrzeug 2 und eine Zusatzkühleinrichtung 100. Das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem 4 weist eine Kälteerzeugungseinrichtung 6, eine Steuereinrichtung 8, eine Pumpe und ein Reservoir 14, eine erste Leitung 18, eine zweite Leitung 16 und ein erstes Ventil 20 auf. Während des Fluges kühlt die Kälteerzeugungseinrichtung 6 flüssiges Kühlmittel, das an eine Leitung 10 abgegeben wird. Das flüssige Kühlmittel kühlt eine Wärmelast 12. Die Pumpe 14 fördert das Kühlmittel durch den Kühlkreislauf. Das Reservoir 14 stellt im Falle einer Leckage zusätzliches Kühlmittel bereit. Da das erste Ventil 20 zwischen der ersten Leitung 16 und der zweiten Leitung 18 während des Fluges geöffnet ist, zirkuliert das flüssige Kühlmittel im Kühlkreislauf.

Die Wärmelast 12 kann ein Speisenwagen in der Galley, ein Speisen- oder Getränkebereich in der Galley, ein Flugsteuerungscomputer, ein Unterhaltungssystem und/oder ein individuell klimatisierter Bereich einer Kabine sein. Der individuell klima- tisierte Bereich einer Kabine kann eine Suite der ersten Klasse und/oder eine Umgebung eines Luftfahrzeugsitzes sein.

Um das Gewicht des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems 4 möglichst niedrig zu halten, ist die Kälteerzeugungseinrichtung 6 so ausgelegt, dass sie lediglich während des Fluges ausreichend Kühlenergie zur Kühlung der Wärmelast 12 bereitstellt. Die Kälteerzeugungseinrichtung 6 kann nach einem konventionellen Kreislaufprozess aus Verdichtung, Kondensation und Verdampfung arbeiten. Die Kälteerzeugungseinrichtung 6 kann sich außerhalb des mit Druck beaufschlagten Bereichs des Flugzeugrumpfes befinden. Somit ist der Kondensator der Kälteerzeugungseinrichtung 6 im Wesentlichen der Außentemperatur ausgesetzt. Da die Außentemperatur am Boden, verglichen mit der Temperatur während eines Fluges in hoher Höhe, relativ hohe Werte einnehmen kann, reicht die Leistung der Kälteerzeugungseinrichtung 6 nicht

aus, um die Wärmelast 12 am Boden mit ausreichend Kühlenergie zu versorgen. Ferner kann die Wärmelast 12 am Boden einen erhöhten Kühlbedarf haben, beispielsweise wenn die Wärmelast ein individuell klimatisierter Bereich einer Luftfahrzeugkabine ist.

Das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem 4 umfasst ferner einen Kühlmittelabgabean- schluss 26, eine Kühlmittelabgabeleitung 22, einen Kühlmittelzuführanschluss 28 und eine Kühlmittelzuführleitung 24. Ein Kühlmittelabgabeanschlussventil (nicht gezeigt) und ein Kühlmittelzuführanschlussventil (nicht gezeigt) sind in die Zusatzkühleinrich- tung 100 integriert. Ferner weist das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem 4 eine Luftfahrzeugkühlsystemschnittstelle 30 auf, die mit der Steuereinrichtung 8 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 8 steuert die Funktion der Kälteerzeugungseinrichtung 6, der Pumpe 14, des Reservoirs 14, des ersten Ventils 20, des Kühlmittelzuführan- schlussventils und des Kühlmittelabgabeanschlussventils.

Eine Zusatzkühleinrichtung 100 weist einen Zusatzkühleinrichtungseinlass 102 zum Aufnehmen von Kühlmittel vom Luftfahrzeug und einen Zusatzkühleinrichtungsaus- lass 104 zum Abgeben von Kühlmittel an das Luftfahrzeug 2 auf. Ferner weist die Zusatzkühleinrichtung 100 eine Zusatzkühleinrichtungsschnittstelle 106 auf. Die Zu- satzkühleinrichtung 100 umfasst eine Kältequelle (nicht gezeigt). Die Kältequelle kann nach einem konventionellen Kreislaufprozess aus Verdichtung, Kondensation und Verdampfung arbeiten. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Kältequelle durch ein Absorptionskühlsystem oder ein Adsorptionskühlsystem gebildet wird. Die Zusatzkühleinrichtung 100 empfängt über die Zusatzkühleinrichtungsschnittstelle 106 Sig- nale von der Steuereinrichtung 8 des Luftfahrzeugs 2, die einen Bedarf an flüssigem Kühlmittel und/oder eine Temperatur des abzugebenden flüssigen Kühlmittels anzeigen. Die Zusatzkühleinrichtung 100, d.h. die Kältequelle der Zusatzkühleinrichtung 100 sowie weitere Komponenten der Zusatzkühleinrichtung 100, wie z.B. eine Pumpe oder dgl., wird/werden in Abhängigkeit dieser Signale so gesteuert, dass kaltes flüs- siges Kühlmittel am Zusatzkühleinrichtungsauslass 104 mit einer Menge und/oder einer Temperatur abgegeben wird, die den von der Zusatzkühleinrichtungsschnittstel- Ie 106 empfangenen Signalen entspricht.

Die Zusatzkühleinrichtung 100 ist mit Rädern 108 versehen, damit die Zusatzkühlein- richtung 100 zu einem mit Kühlenergie zu versorgenden Luftfahrzeug 2 bewegt werden kann. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, die Zusatzkühleinrichtung

stationär, beispielsweise in einem Flughafengebäude, unterzubringen und entsprechend lange Leitungen zu einer Parkposition eines Luftfahrzeugs 2 vorzusehen.

Die Zusatzkühleinrichtung 100 gibt das am Zusatzkϋhleinrichtungseinlass erhaltene 5 Kühlmittel nach dem Kühlen auf eine gewünschte tiefe Temperatur am Zusatzküh- leinrichtungsauslass 104 ab. Ferner umfasst die Zusatzkühleinrichtung 100 eine Filterein richtung zum Filtern des flüssigen Kühlmittels. Durch Filtern des flüssigen Kühlmittels kann das Kühlmittel im Luftfahrzeug 2 bei einer relativ hohen Qualität gehalten werden.

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Um die Wärmelast 12 im Bodenbetrieb des Luftfahrzeugs 2 ausreichend zu kühlen, wird die Zusatzkühleinrichtung 100 an das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem 4 des Luftfahrzeugs 2 angeschlossen. Hierzu wird der Zusatzkühleinrichtungsauslass 104 der Zusatzkühleinrichtung 100 mit dem Kühlmittelzuführanschluss 28 des Luftfahr- i5 zeugflüssigkeitskühlsystems 4 des Luftfahrzeugs 2 verbunden. Ferner wird der Zu- satzkühleinrichtungseinlass 102 mit dem Kühlmittelabgabeanschluss 26 des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems 4 des Luftfahrzeugs 2 verbunden. Schließlich wird die Zusatzkühleinrichtungsschnittstelle 106 mit der Luftfahrzeugkühlsystemschnittstelle 30 verbunden. Vorzugsweise befinden sich der Kühlmittelzuführan-

20 Schluss 28 und der Kühlmittelabgabeanschluss 26 des

Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems 4 am oder in der Nähe des sogenannten Wartungspaneels (Ground Service Panel) des Luftfahrzeugs 2. Zum Anschließen einer Leitung an den Kühlmittelzuführanschluss 28 bzw. an den Kühlmittelabgabeanschluss 26 werden vorzugsweise selbstschließende Schnellkupplungen verwendet. 5

Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform schaltet die Steuereinrichtung 8 die Kälteerzeugungseinrichtung 6 des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems 4 aus, schließt das erste Ventil 20, öffnet das Kühlmittelabgabeanschlussventil und öffnet das Kühl- mittelzuführanschlussventil, falls eine externe Kühlung erwünscht oder erforderlich0 ist. Folglich kann flüssiges Kühlmittel vom Zusatzkühleinrichtungsauslass 104 der Zusatzkühleinrichtung 100 zum Kühlmittelzuführanschluss 28 des Luftfahrzeugflüs- sigkeitskühlsystems 4 des Luftfahrzeugs 2 strömen. Das Kühlmittel strömt durch die ausgeschaltete Kälteerzeugungseinrichtung 6 und über die Leitung 10 zur Wärmelast 12. Von der Wärmelast 12 strömt das Kühlmittel durch die ausgeschaltete Pumpe 145 des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems 4 zum Kühlmittelabgabeanschluss 26. An ^¬ schließend strömt das Kühlmittel über den Zusatzkühleinrichtungseinlass 102 zurück in die Zusatzkühleinrichtung 100.

In der Zusatzkühleinrichtung 100 wird das flüssige Kühlmittel mittels der Kältequelle gekühlt, bevor es über den Zusatzkühleinrichtungsauslass 104 abgegeben wird. Die Steuereinrichtung 8 kann über die Luftfahrzeugkühlsystemschnittstelle 30 und die Zusatzkühleinrichtungsschnittstelle 106 einen Bedarf an flüssigem Kühlmittel und/oder eine Temperatur des abzugebenden flüssigen Kühlmittels mittels eines entsprechenden Signals anzeigen. Das Signal kann ein binäres Signal sein, das lediglich die Kältequelle der Zusatzkühleinrichtung 100 einschaltet und somit anzeigt, dass ein Bedarf an flüssigem Kühlmittel besteht. Die Steuereinrichtung 8 kann aber auch eine Strömungsrate und/oder eine Temperatur des flüssigen Kühlmittels vorgeben.

Die in Figur 2 gezeigte Anordnung entspricht der Anordnung gemäß Figur 1 mit der Ausnahme, dass die Steuereinrichtung 8 die Kälteerzeugungseinrichtung 6 des Luft- fahrzeugflüssigkeitskühlsystems 4 nicht ausschaltet, sondern einschaltet oder einge- schaltet läßt. In diesem Fall kühlen sowohl die Kältequelle der Zusatzkühleinrichtung 100 als auch die Kälteerzeugungseinrichtung 6 des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsys- tems 4 das flüssige Kühlmittel. Folglich kann die Kältequelle der Zusatzkühleinrichtung 100 schwächer dimensioniert werden. Das erste Ventil 20 ist im Betrieb der in Figur 2 gezeigten Anordnung geschlossen.

Die Anordnung gemäß Figur 3 weist einen Wärmetauscher 32 zwischen der zweiten Leitung 16 und der ersten Leitung 18 auf. Der Wärmetauscher 32 umfasst eine erste Fluidleitung 34 und eine zweite Fluidleitung 36. Der Wärmetauscher 32 ist so ausgebildet, dass Wärme bzw. Kälte von der ersten Fluidleitung 34 an die zweite Fluidlei- tung 36 und umgekehrt übertragen werden kann. Der Wärmetauscher 32 trennt das flüssige Kühlmittel des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems 4 vom flüssigen Kühlmittel der Zusatzkühleinrichtung 100. Es versteht sich, dass bei dieser Ausführungsform die Pumpe 14 des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems 4 eingeschaltet sein muss. Der Kühlmittelzuführanschluss 26 und der Kühlmittelabgabeanschluss 28 des Luft- fahrzeugflüssigkeitskühlsystems 4 des Luftfahrzeugs 2 sind mit der zweiten Leitung 36 des Wärmetauschers 32 verbunden. Somit kann das von der Zusatzkühleinrichtung 100 gelieferte Kühlmittel im Wärmetauscher 32 Wärme von dem in der ersten Leitung 34 des Wärmetauschers 32 strömenden flüssigen Kühlmittel des Luftfahr- zeugflüssigkeitskühlsystems 4 des Luftfahrzeugs 2 aufnehmen.

Bei dieser Anordnung kann die Steuereinrichtung 8 die Kälteerzeugungseinrichtung 6 des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems 4 wahlweise einschalten bzw. eingeschaltet

lassen oder ausschalten. Ist die Kälteerzeugungseinrichtung 6 eingeschaltet, muss die Zusatzkühleinrichtung 100 weniger Kühlleistung aufbringen, so dass die Kältequelle der Zusatzkühleinrichtung 100 kleiner dimensioniert werden kann. Da das flüssige Kühlmittel der Zusatzkühleinrichtung 100 nicht mit dem flüssigen Kühlmittel des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems 4 vermischt wird, kann, wie zuvor beschrieben wurde, die Qualität des flüssigen Kühlmittels des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsys- tems 4 besser sichergestellt werden. Ferner können das Kühlmittel für die Zusatzkühleinrichtung 100 und das Kühlmittel für das Luftfahrzeugflüssigkeitskühl- system 4 unabhängig voneinander und nahezu beliebig ausgewählt werden. Es ist denkbar, dass bei dieser Ausführungsform die Zusatzkühleinrichtung 100 ein gasförmiges Kühlmittel bereitstellt oder dass das flüssige Kühlmittel von der Zusatzkühleinrichtung 100 zumindest teilweise im Wärmetauscher 32 verdampft.

Die Zusatzkühleinrichtung 100 kann am Boden, nach einem Flug und vor einem Flug (zum Test) an das Luftfahrzeug 2 angeschlossen werden. Während des Taxing, des Abhebens, des Steigflugs, des Reiseflugs, des Anflugs und des Landens übernimmt das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem 4 die Aufgabe, die Wärmelast 12 zu kühlen. Die Steuereinrichtung 8 kann einen speziellen Modus aufweisen, mit Hilfe dessen die Kommunikation zwischen der Zusatzkühleinrichtung 100 und der Steuereinrichtung 8 gesteuert wird. Die Zusatzkühleinrichtung 100 kann auch zum Befüllen, Ablassen und/oder Nachfüllen von Kühlmittel des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems 4 ausgebildet sein. Bei den Ausführungsformen gemäß Figuren 1 und 2 muss sichergestellt sein, dass die Anschlussleitungen der Zusatzkühleinrichtung 100 sowie die Kühlmittelzufuhrleitung 24 als auch die Kühlmittelabgabeleitung 22 entlüftet sind. Das erste Ventil kann als Kugelventil, als Rücklaufventil oder als elektrisch gesteuertes Stellventil ausgebildet oder in die Pumpe 14 integriert sein. Die Zusatzkühleinrichtung 100 kann einen Dieselmotor mit einem integrierten Generator aufweisen. Die Zusatzkühleinrichtung 100 kann auch elektrisch betrieben werden.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass das Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem 4 ein niedrigeres Gewicht als entsprechende Systeme des Standes der Technik aufweist. Dadurch wird der Treibstoffverbrauch des Luftfahrzeugs 2 reduziert, was mit sinken ^¬ den Betriebskosten einhergeht. Ferner wird die Geräuschentwicklung der Kälteerzeugungseinrichtung 6 des Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystems 4 reduziert. Zusätzlich kann die Kälteerzeugungseinrichtung 6 kompakter aufgebaut werden, was dazu führt, dass zusätzlicher Raum für andere Komponenten des Luftfahrzeugs 2 bereitge ^¬ stellt wird. Ferner erhöhen die erfindungsgemäße Zusatzkühleinrichtung 100 und das

erfindungsgemäße Luftfahrzeugflüssigkeitskühlsystem 4 die Zuverlässigkeit der Kühlung der Wärmelast 12 am Boden, beispielsweise bei sehr hohen Umgebungstemperaturen.

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