[發明專利]使用兩相制冷劑操作的可靠冷卻系統

有效

• 申請號: 201310058711.X
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN103292524A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 馬庫斯·皮斯克;馬丁·西梅;艾米特·卡伊漢·基里亞曼
• 申請（專利權）人: 空中客車作業有限公司
• 主分類號: F25B41/00
• 分類號: F25B41/00;F25B41/04;F25B49/00;F25D15/00;B64D13/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 康泉;宋志強

技術領域

本發明涉及使用兩相制冷劑操作的冷卻系統，該冷卻系統特別適合于在飛機上使用。進一步地，本發明涉及操作這類冷卻系統的方法。

背景技術

用于使用兩相制冷劑操作的冷卻系統可從DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1中獲知，并且可以例如用來對在客機上儲存的并打算向乘客提供的食物進行冷卻。通常，為向用戶供應而設置的食物被保存在移動運輸容器內。這些運輸容器在飛機外填充和預冷卻，并且在被裝載到飛機內以后，被存放在飛機客艙內的適當位置，例如在廚房內。為了保證食物直到被發放給乘客時一直保持新鮮，在運輸容器位置的區域內提供冷卻站，從中央制冷設備向冷卻站供應冷卻能量，并且冷卻站將該冷卻能量釋放給儲存食物的運輸容器。

在從DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1中獲知的冷卻系統中，在系統工作過程中發生的流動通過回路的制冷劑的相變允許此后發生的潛在的被用于冷卻用途的熱消耗。因此，提供期望冷卻容量所需的制冷劑質量流顯著地低于例如使用單相液態制冷劑的液體冷卻系統中的制冷劑質量流。結果，在DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1中描述的冷卻系統與具有類似冷卻容量的液體冷卻系統相比可以具有較低的管道截面，因此具有較小安裝體積和較輕重量的優勢。此外，制冷劑質量流的減少使得可能降低通過冷卻系統的冷卻回路傳送制冷劑所需的傳送容量。這導致系統效率升高，因為需要較少的能量來操作相應的傳送設備（例如泵），此外需要從冷卻系統中移除較少的在傳送設備工作期間由傳送設備產生的附加熱量。

發明內容

本發明的目的針對提供用于使用兩相制冷劑操作的冷卻系統，該冷卻系統具有高的工作可靠性，因此特別適合于在飛機上使用。進一步地，本發明的目標針對提供用于操作這類冷卻系統的方法。

這些目標是通過具有權利要求1的特征的冷卻系統和具有權利要求15的特征的操作冷卻系統的方法實現的。

一種特別適合于在飛機上使用的用于冷卻發熱部件或食物的冷卻系統包括第一冷卻回路，所述第一冷卻回路允許兩相制冷劑循環通過所述第一冷卻回路。在所述第一冷卻回路中循環的兩相制冷劑是，在向冷卻能量消耗者釋放冷卻能量時被從液體轉換為氣體聚集態，然后被轉換回液體聚集態的制冷劑。所述兩相制冷劑可以是例如CO2或R134A(CH₂F-CF₃)。電氣系統或電子系統（例如航空系統或燃料電池系統）通常需要在比食物高的溫度下冷卻。為了冷卻這些系統，可以使用例如作為兩相制冷劑。在1巴的壓力下的蒸發溫度大約是60℃。

在所述第一冷卻回路中布置所述冷卻系統的第一蒸發器，所述第一蒸發器形成所述第一冷卻回路和第一冷卻能量消耗者之間的接口。所述第一蒸發器可以例如包括熱交換器，所述熱交換器提供流動通過所述第一冷卻回路的制冷劑和待冷卻的流體（例如待供應至移動運輸容器的用于對在該移動運輸容器中儲存的食物或飛機上的任何發熱部件進行冷卻的空氣）的熱連接。所述兩相制冷劑在其液體聚集態下被供應至所述第一蒸發器。當所述制冷劑將其冷卻能量釋放給所述第一冷卻能量消耗者時，所述制冷劑被蒸發，因此所述制冷劑在其氣體聚集態下離開所述第一蒸發器。

所述冷卻系統進一步包括在所述第一冷卻回路中布置的第一冷凝器。在所述第一蒸發器中蒸發的制冷劑，經由所述第一冷卻回路的位于所述第一蒸發器下游和所述第一冷凝器上游的一部分，在制冷劑的氣體聚集態下被供應至所述第一冷凝器。在所述第一冷凝器中，所述制冷劑被冷凝，因此在其液體聚集態下離開所述第一冷凝器。第一熱沉（heat?sink）適合于向所述第一冷凝器提供冷卻能量。所述第一熱沉可以是制冷器或任何其它適合的熱沉。例如，在使用作為流動通過第一冷卻回路的兩相制冷劑的冷卻系統中，所述第一冷凝器可以在沒有制冷器的情況下工作。于是，所述第一熱沉可以例如被形成為片式冷卻器或通過大氣冷卻的外皮式熱交換器。