[发明专利]使用两相制冷剂操作的冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及冷却系统，特别是用于飞机上的适于使用两相制冷剂操作的冷却系统，以及操作此类冷却系统的方法。

背景技术

使用两相制冷剂操作的系统已知于DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1，并可例如用于冷却存储于客机上并打算提供给乘客的食物。通常，用于提供给乘客的食物存放在移动的运输容器中。这些运输容器在飞机外被装满并预冷却，并在装到飞机中后，被放置到飞机客舱中的适当位置，例如厨房。为了保证食物在发放给乘客时还能保持新鲜，在运输容器位置的区域中提供冷却站，这些冷却站由中央制冷装置提供冷却能并将该冷却能释放到存储食物的运输容器。

从DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1中得知的冷却系统中，流经回路的制冷剂在系统的操作过程中发生的相变允许随后发生的用于冷却目的的潜热消耗。因此，需要提供期望的冷却能力的制冷剂质量流显著的低于例如使用一相液体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中描述的冷却系统可以与具有类似冷却能力的液体冷却系统相比具有小的管子截面，因此具有安装体积小、重量轻的优点。不仅如此，制冷剂质量流的减少使得可以减小需要将制冷剂输送通过冷却系统的冷却回路的输送能力。由于需要较少的能量来操作相应输送装置，例如泵，且要从冷却系统去除的在输送装置的操作过程中由输送装置产生的附加热减少，因此使得系统的效率提高。

安装在飞机上的冷却系统必须能够在各种环境条件下操作。例如，冷却系统必须能够在非常高的环境温度但也必须能够在非常低的环境温度下操作。为了在高环境温度下将引入到冷却系统中的不期望的热保持尽可能得低，冷却系统的管子，尤其是冷却系统的冷却回路的管子被进行隔热处理。然而，冷却系统的管子的隔热，尤其是在低环境温度下飞机长时间停机期间或开着舱门的较长的装载时段期间，通常不足以防止管子的温度降至两相制冷剂的露点以下。这可能会导致在冷却回路的管子的冷壁处发生两相制冷剂的不期望的冷凝，这会被很多飞机冷却系统中典型高管子长度进一步加强。

液化的制冷剂可能积聚在冷却回路的管子中，因此可能不再可用于通过冷却回路的循环。这可能导致冷却系统故障。不过，通过适当地裕量设计冷却回路，尤其是循环通过冷却回路的两相制冷剂的量，使得两相制冷剂的在冷却回路管子的冷壁上的冷凝的部分可以由仍然存在于冷却回路中的过量气体制冷剂补偿，能够实现冷却系统在低环境温度下的可靠操作。然而，为了保持系统的结构和操作的复杂度以及系统重量尽可能的低，以及出于安全原因，需要采用尽可能少的制冷剂。

发明内容

本发明致力于这样的目的：提供重量轻且尺寸小的冷却系统，特别是用于飞机上的，适于在各种环境条件，特别是低环境温度下，使用两相制冷剂进行可靠操作的冷却系统。本发明还致力于这样的目的：提供操作此类冷却系统的方法。

该目的通过具有权利要求1的特征的冷却系统以及通过具有权利要求10的特征的操作冷却系统的方法而得以实现。

冷却系统，尤其是适用于飞机上以冷却热产生部件或食物的冷却系统包括允许两相制冷剂循环通过其中的冷却回路。在冷却回路中循环的两相制冷剂是这样的制冷剂：其在将冷却能释放到冷却能消耗者时，被从液体聚集态转换到气体聚集态，然后转换回液体聚集态。两相制冷剂可以例如为CO₂或R134A（CH₂F-CF₃）。电气或电子系统，例如航电系统或燃料电池系统常常要被冷却在比食物高的温度水平。为了冷却这些系统，例如可以用作为两相制冷剂。在1巴（bar）的压力下，的蒸发温度约为60°C。采用作为两相制冷剂的冷却系统的冷凝器可以在没有制冷器的情况下操作，并且可以形成为例如由环境空气冷却的翼式制冷器（fin cooler）或外层热交换器。