[发明专利]使用两相制冷剂操作的可靠冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及使用两相制冷剂操作的冷却系统，该冷却系统特别适合于在飞机上使用。进一步地，本发明涉及操作这类冷却系统的方法。

背景技术

用于使用两相制冷剂操作的冷却系统可从DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1中获知，并且可以例如用来对在客机上储存的并打算向乘客提供的食物进行冷却。通常，为向用户供应而设置的食物被保存在移动运输容器内。这些运输容器在飞机外填充和预冷却，并且在被装载到飞机内以后，被存放在飞机客舱内的适当位置，例如在厨房内。为了保证食物直到被发放给乘客时一直保持新鲜，在运输容器位置的区域内提供冷却站，从中央制冷设备向冷却站供应冷却能量，并且冷却站将该冷却能量释放给储存食物的运输容器。

在从DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1中获知的冷却系统中，在系统工作过程中发生的流动通过回路的制冷剂的相变允许此后发生的潜在的被用于冷却用途的热消耗。因此，提供期望冷却容量所需的制冷剂质量流显著地低于例如使用单相液态制冷剂的液体冷却系统中的制冷剂质量流。结果，在DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1中描述的冷却系统与具有类似冷却容量的液体冷却系统相比可以具有较低的管道截面，因此具有较小安装体积和较轻重量的优势。此外，制冷剂质量流的减少使得可能降低通过冷却系统的冷却回路传送制冷剂所需的传送容量。这导致系统效率升高，因为需要较少的能量来操作相应的传送设备（例如泵），此外需要从冷却系统中移除较少的在传送设备工作期间由传送设备产生的附加热量。

发明内容

本发明的目的针对提供用于使用两相制冷剂操作的冷却系统，该冷却系统具有高的工作可靠性，因此特别适合于在飞机上使用。进一步地，本发明的目标针对提供用于操作这类冷却系统的方法。

这些目标是通过具有权利要求1的特征的冷却系统和具有权利要求15的特征的操作冷却系统的方法实现的。

一种特别适合于在飞机上使用的用于冷却发热部件或食物的冷却系统包括第一冷却回路，所述第一冷却回路允许两相制冷剂循环通过所述第一冷却回路。在所述第一冷却回路中循环的两相制冷剂是，在向冷却能量消耗者释放冷却能量时被从液体转换为气体聚集态，然后被转换回液体聚集态的制冷剂。所述两相制冷剂可以是例如CO2或R134A(CH₂F-CF₃)。电气系统或电子系统（例如航空系统或燃料电池系统）通常需要在比食物高的温度下冷却。为了冷却这些系统，可以使用例如作为两相制冷剂。在1巴的压力下的蒸发温度大约是60℃。

在所述第一冷却回路中布置所述冷却系统的第一蒸发器，所述第一蒸发器形成所述第一冷却回路和第一冷却能量消耗者之间的接口。所述第一蒸发器可以例如包括热交换器，所述热交换器提供流动通过所述第一冷却回路的制冷剂和待冷却的流体（例如待供应至移动运输容器的用于对在该移动运输容器中储存的食物或飞机上的任何发热部件进行冷却的空气）的热连接。所述两相制冷剂在其液体聚集态下被供应至所述第一蒸发器。当所述制冷剂将其冷却能量释放给所述第一冷却能量消耗者时，所述制冷剂被蒸发，因此所述制冷剂在其气体聚集态下离开所述第一蒸发器。

所述冷却系统进一步包括在所述第一冷却回路中布置的第一冷凝器。在所述第一蒸发器中蒸发的制冷剂，经由所述第一冷却回路的位于所述第一蒸发器下游和所述第一冷凝器上游的一部分，在制冷剂的气体聚集态下被供应至所述第一冷凝器。在所述第一冷凝器中，所述制冷剂被冷凝，因此在其液体聚集态下离开所述第一冷凝器。第一热沉（heat sink）适合于向所述第一冷凝器提供冷却能量。所述第一热沉可以是制冷器或任何其它适合的热沉。例如，在使用作为流动通过第一冷却回路的两相制冷剂的冷却系统中，所述第一冷凝器可以在没有制冷器的情况下工作。于是，所述第一热沉可以例如被形成为片式冷却器或通过大气冷却的外皮式热交换器。