Sistema de alimentación de servicio para un avión.

Un sistema de energía de cocina y lavabo de un avión (20) capaz de un funcionamiento independiente a partir de un sistema de generación de energía separado del avión,

comprendiendo el sistema de energía de cocina y lavabo (20) :

una fuente de energía (23) que proporciona energía eléctrica, energía térmica y al menos un subproducto, donde la fuente de energía (23) comprende una célula de combustible (24) y un módulo de combustible (26); una cocina (22) y un lavabo (50) con una pluralidad de dispositivos de cocina y lavabo (40, 42, 44, 45, 58) para la recepción de la energía eléctrica, la energía térmica y el al menos un subproducto; y una pluralidad de conectores (34, 38, 46, 54) para la conexión de la energía eléctrica, la energía térmica y el al menos un subproducto a los dispositivos de cocina y lavabo (40, 42, 44, 45, 58), donde la célula de combustible (24) y el módulo de combustible (26) se sitúan dentro de los límites físicos de la cocina (22) o el lavabo (50) del avión (10).

Sistema de alimentación de servicio para un avión Antecedentes 1) Campo de la descripción La descripción se refiere a los sistemas de alimentación o energía para la distribución de alimentación o energía en vehículos. En particular, la descripción se refiere a un sistema localizado de alimentación o energía de servicios para la distribución de energía o alimentación a cocinas, lavabos y cargas de servicios en un avión.

2) Descripción de la técnica relacionada Varios vehículos tales como aviones, automóviles, camiones, naves marítimas, vehículos recreativos y otros vehículos, incluyen típicamente sistemas de distribución de la alimentación o la energía para la generación y distribución de la alimentación, frecuentemente alimentación eléctrica, a varias cargas incluidas a bordo del vehículo. Por ejemplo, en un avión, las cargas normalmente halladas en un sistema de distribución de alimentación pueden incluir hornos de cocina, unidades de calentamiento y refrigeración, lavabos, controles de vuelo, aviónica, iluminación y otras varias cargas. La generación de alimentación o energía del avión se realiza típicamente por generadores accionados por el motor, unidades de alimentación auxiliar, sistemas de distribución eléctrica y una o más turbinas de aire de impacto (RAT) que son pequeñas turbinas conectadas a bombas hidráulicas o generadores eléctricos usados como fuentes de alimentación para el avión. Típicamente, la fuente de alimentación de energía para la cocina, lavabos y cargas de servicios similares del avión se genera a partir de tales generadores accionados por motor y sistemas de distribución eléctrica que incluyen varios elementos del sistema para la conversión de la alimentación, control y protección y cableado asociado. Las RAT típicamente se requieren como una fuente de reserva de alimentación para cargas críticas de vuelo y raramente se requieren debido a la presencia de otras fuentes de alimentación redundantes. Sin embargo, el avión tiene que transportar el peso añadido de las RAT, incrementando de ese modo el peso total y el consumo de combustible del avión. Además, los sistemas conocidos para la alimentación de cocinas, lavabos y cargas de servicios similares en el avión usando generadores accionados por el motor constituyen cargas que se colocan típicamente en el avión. Los generadores deben ser de un tamaño suficientemente grande para alimentar de modo suficiente tales cargas. Los generadores se accionan típicamente a partir de una caja de engranajes del motor y puede haber dos o más de tales cajas de engranajes en un avión. Así, se requiere una alimentación eléctrica tremenda y el volumen y peso asociados del equipo pueden ser significativos. El volumen y peso adicional del sistema de alimentación puede incrementar el consumo de combustible del avión y puede disminuir la eficiencia del avión. Más aún, los sistemas de alimentación o energía conocidos requieren típicamente que las cocinas, lavabos y cargas de servicios similares del avión se conecten a fuentes de alimentación del avión centralizadas para obtener alimentación, y tales fuentes de alimentación del avión centralizadas pueden estar a una distancia considerable de las cocinas, lavabos y cargas de servicios similares del avión. Se requiere típicamente el uso de un cableado largo y conexiones del cableado para conectar las fuentes de alimentación centralizadas, tales como los generadores accionados por el motor y los sistemas de distribución eléctrica, a las cocinas, lavabos y cargas de servicios similares del avión, incrementando de ese modo adicionalmente la complejidad y coste del sistema y las pérdidas eléctricas, así como el peso del cableado, que puede incrementar el consumo de combustible del avión. Adicionalmente, tales sistemas de alimentación o energía conocidos no se diseñan para generar o reciclar el agua de a bordo, tales como las aguas grises, para varias aplicaciones en el avión. Las aguas grises, que son aguas residuales no industriales generadas a partir de procesos domésticos, tales como el lavado de vajillas, lavadoras y baño y que se pueden usar en el avión para aplicaciones tales como el lavado, cisterna y tuberías verticales de drenaje de la calefacción, se cargan típicamente sobre el avión en contenedores o tanques antes de que despegue el avión. Tales contenedores o tanques de agua que se pueden almacenar en el compartimento de carga u otras áreas del avión y añaden peso adicional al avión e incrementan adicionalmente el consumo de combustible del avión. Además, los sistemas de alimentación conocidos tienen típicamente que dimensionar el sistema de generación de la alimentación eléctrica para el sistema de generación de alimentación eléctrica máximo en una configuración del avión, y hay poca o ninguna flexibilidad en el dimensionamiento.

En consecuencia, existe la necesidad de un sistema localizado de alimentación o energía de servicios para la distribución de alimentación o energía en un avión y, en particular, a cocinas, lavabos y cargas de servicios similares del avión, que proporcione ventajas sobre los sistemas conocidos.

El documento DE 10249588A1 describe la disposición de una célula de combustible a bordo de un avión que está adaptada para generar agua para el consumo de a bordo del avión. El agua que se produce se puede convertir también en vapor que se puede usar para accionar una turbina. Otros ejemplos de la técnica anterior se proporcionan por los documentos US 2008/0191094 A1 o US 2008/0038597 A1.

Sumario

Se satisface esta necesidad de un sistema localizado de alimentación o energía de servicios para la distribución de alimentación o energía en un avión y, en particular, a las cocinas, lavabos y cargas de servicios similares del avión. Ninguno de los sistemas conocidos proporciona todas las numerosas ventajas explicadas en el presente documento. A diferencia de los sistemas conocidos, las realizaciones del sistema de la descripción pueden proporcionar una o más de las siguientes ventajas: proporciona un sistema localizado de alimentación o energía de servicios que usa una célula de combustible, un módulo de combustible y una fuente de combustible para producir tanto alimentación o energía eléctrica como energía calorífica para alimentar dispositivos en los vehículos, tales como la cocina del avión, lavabos y dispositivos de cargas de servicios similares y proporciona un sistema de alimentación o energía que no necesita estar conectado a un sistema de alimentación o energía centralizado del vehículo o avión; proporciona un sistema localizado de alimentación o energía de servicios que tiene una eficiencia mejorada, reduce el peso, reduce la complejidad, mejora la flexibilidad de instalación, simplifica el control y protección y mejora la capacidad de fabricación, dando todo como resultado unos costes reducidos; proporciona un sistema localizado de alimentación o energía de servicios que usa una célula de combustible eficiente en combustible para reducir el consumo de energía total de un vehículo, tal como un avión; proporciona un sistema localizado de alimentación o energía de servicios que usa una célula de combustible en la proximidad cercana a una fuente de combustible, eliminando o minimizando de ese modo el uso de un largo cableado y las conexiones de cableado asociadas entre el sistema de alimentación y la fuente de alimentación y reduce adicionalmente así la complejidad, coste y peso del sistema de alimentación e incrementa la fiabilidad del sistema de alimentación; proporciona un sistema localizado de alimentación o energía de servicios que usa una célula de combustible que produce agua como un subproducto que se puede usar como aguas grises, eliminando o minimizando así el uso de contenedores que transporten aguas grises que se almacenan en un vehículo, tal como un avión, y disminuyendo así el peso global del vehículo; proporciona un sistema localizado de alimentación o energía de servicios que permite una configuración del avión óptima sin restricciones para conexiones del cableado y permite una configuración mínima sin una penalización en la potencia eléctrica nominal del avión, dando como resultado un sistema de alimentación del avión que tiene una potencia nominal inferior y menor peso; proporciona un sistema localizado de alimentación o energía de servicios que se puede usar en varios vehículos, incluyendo, pero sin limitarse a, aviones tales como aeroplanos, automóviles, camiones, naves marítimas, vehículos recreativos y otros vehículos; proporciona un sistema localizado de alimentación o energía de servicios que es medioambientalmente amigable y permite que se use el calor residual y se recicle en lugar de liberarse a otra área del vehículo,... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de energía de cocina y lavabo de un avión (20) capaz de un funcionamiento independiente a partir de un sistema de generación de energía separado del avión, comprendiendo el sistema de energía de cocina y lavabo 5 (20) :

una fuente de energía (23) que proporciona energía eléctrica, energía térmica y al menos un subproducto, donde la fuente de energía (23) comprende una célula de combustible (24) y un módulo de combustible (26) ; una cocina (22) y un lavabo (50) con una pluralidad de dispositivos de cocina y lavabo (40, 42, 44, 45, 58) para la recepción de la energía eléctrica, la energía térmica y el al menos un subproducto; y una pluralidad de conectores (34, 38, 46, 54) para la conexión de la energía eléctrica, la energía térmica y el al menos un subproducto a los dispositivos de cocina y lavabo (40, 42, 44, 45, 58) , donde la célula de combustible (24) y el módulo de combustible (26) se sitúan dentro de los límites físicos de la cocina (22) o el lavabo (50) del avión (10) .

2. El sistema de energía de cocina y lavabo de la reivindicación 1 que comprende adicionalmente al menos una fuente de combustible (28) suplementaria.

3. El sistema de energía de cocina y lavabo (20) de la reivindicación 2 donde la célula de combustible (24) se

seleccionan de entre un grupo que comprende células de combustible de membrana de intercambio de polímero (PEM) , células de combustible alcalinas, células de combustible de metanol directo, células de combustible basadas en enzimas, células de combustible regenerativas, células de combustible de ácido fosfórico, células de combustible de óxido sólido y células de combustible PEM de alta temperatura.

4. El sistema de energía de cocina y lavabo (20) de la reivindicación 2 donde el módulo de combustible (26) suministra combustible a la célula de combustible (24) , y el combustible se selecciona de entre el grupo que comprende hidrógeno, borohidruro de sodio, hidrocarburos, metanol, biodiesel, combustible sintético, keroseno, etanol y metano.

5. El sistema de energía de cocina y lavabo (20) de la reivindicación 2 donde la al menos una fuente de combustible

(28) suplementaria se sitúa en un área remota del avión separada de la cocina (22) y el lavabo (50) .

6. El sistema de energía de cocina y lavabo (20) de la reivindicación 5 donde el área remota es un compartimento de carga (32) o áreas no utilizadas en la cabina del avión. 35

7. El sistema de energía de cocina y lavabo (20) de la reivindicación 1 donde el al menos un subproducto se selecciona de entre un grupo que comprende agua, calor residual y electricidad residual.

8. El sistema de energía de cocina y lavabo (20) de la reivindicación 1 donde los dispositivos de cocina y lavabo (40,

42, 44, 45, 58) comprenden electrodomésticos y aparatos seleccionados de entre el grupo que comprende un horno de cocina (40) , una cafetera de cocina (44) , un grifo de cocina (42) , compartimientos en un carro de alimentos y bebidas (45) , un grifo de lavabo (58) y un refrigerador.

9. El sistema de energía de cocina y lavabo (20) de la reivindicación 1 donde la pluralidad de conectores (34, 38, 46,

54) se selecciona de entre el grupo que comprende cableado de alimentación eléctrica, líneas de calentamiento de agua (34) , líneas de célula de combustible (74) , líneas de drenaje (54) , cableado de comunicaciones y control y cableado de protección.

10. El sistema de energía de cocina y lavabo (20) de la reivindicación 1 donde el sistema de energía (20) de cocina y

lavabo actúa como una microred capaz de funcionamiento independiente de la red de alimentación principal del sistema separado de generación de energía del avión.

11. Un avión (10) que comprende:

una estructura de avión que incluye un cuerpo alargado (204) y al menos un ala (206) que se extiende lateralmente desde el cuerpo (204) , al menos una cocina (22) y al menos un lavabo (50) ; y un sistema de energía (20) de cocina y lavabo del avión de acuerdo con cualquier reivindicación precedente.