CN103292525B - 具有集成式过冷器的蓄能器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用在适于用两相制冷剂操作的冷却系统中的具有集成式过冷器的蓄能器装置，其包括：具有制冷剂入口和制冷剂出口的冷凝器。该蓄能器装置进一步包括用于在其中接收所述两相制冷剂的蓄能器，该蓄能器具有连接到所述冷凝器的所述制冷剂出口的制冷剂入口和制冷剂出口。最后，该蓄能器装置包括具有制冷剂入口和制冷剂出口的过冷器，所述过冷器的所述制冷剂入口被连接到所述蓄能器的所述制冷剂出口，并且所述过冷器被至少部分地被布置在所述蓄能器的内部。

Description

具有集成式过冷器的蓄能器装置

技术领域

本发明涉及一种使用在适于用两相制冷剂操作的冷却系统中的蓄能器装置，特别是飞机冷却系统中的蓄能器装置，以及一种操作这种蓄能器装置的方法。进一步，本发明涉及一种包括这种蓄能器装置的冷却系统以及一种操作这种冷却系统的方法。

背景技术

用两相制冷剂操作的冷却系统由DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1已知，并可例如用于冷却在客机上存储的用于供应乘客的食品。典型地，提供用于向乘客供应的食品保持在移动式运输容器中。这些运输容器在飞机外被填装和预冷却并在装载到飞机上之后存放在飞机客舱中的适当的位置、例如存放在厨房中。为了保证食品被分发给乘客时依然保持新鲜，在运输容器位置的区域中提供冷却站，其由中央制冷设备提供冷却能量并将该冷却能量释放给存储食品的运输容器。

在由DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1已知的冷却系统中，流过回路的制冷剂的相变（这在操作系统期间发生）允许潜热消耗，其随后被用于冷却目的。因此，提供希望的冷却能力所需的制冷剂质量流量远少于例如在使用单相液体制冷剂的液体冷却系统中的所需的制冷剂质量流量。因此，在DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1中描述的冷却系统可具有比带有相当的冷却能力的液体冷却系统小的管道横截面，因而安装体积小和重量轻的优点。而且，制冷剂质量流量的减少能减小将制冷剂输送通过冷却系统的冷却回路所需的输送能力。这导致系统的效率提高，这是因为需要较少的能量来操作对应的输送设备（例如泵），而且在操作输送设备期间由输送设备产生的较少的额外的热量必须从冷却系统移除。

在现有技术的冷却系统中，两相制冷剂典型地以沸腾液体的形式存储在蓄能器中，该蓄能器设置在允许两相制冷剂循环通过的冷却回路中。为了避免过多地损耗用于将两相制冷剂从蓄能器排放的例如可能设计为泵的形式的输送设备，应该尽可能防止使气态制冷剂输送通过输送设备和在输送设备中形成气泡（气穴）。气穴典型地是由于由 快速移动的泵部件导致的流速的突然增大而引起的制冷剂中的压力减小的结果。

因此，未公开的DE102011014954提出一种使用在适于用两相制冷剂操作的冷却系统中的蓄能器装置，其中制冷剂被液化并在冷凝器中过冷却。离开冷凝器的过冷的制冷剂被引导通过设置在蓄能器内的换热器，并因此排放到蓄能器中。在流动通过换热器时，过冷的制冷剂向在蓄能器中已接收的制冷剂释放冷却能量。

进一步，未公开的DE102011121745提出一种使用在适于用两相制冷剂操作的冷却系统中的蓄能器装置，其中用于从蓄能器输送制冷剂的输送设备与蓄能器集成地形成。将输送设备集成到蓄能器中允许摒弃将蓄能器连接到输送设备的管道，该管道特别是在冷却系统的启动期间可能包含气态制冷剂。

发明内容

本发明所致力于的目标在于提供一种使用在适于用两相制冷剂操作的冷却系统中的小型的蓄能器装置，该蓄能器装置允许用于从蓄能器排放制冷剂的输送设备的低损耗操作。本发明所致力于的目标还在于提供一种操作这种蓄能器装置的方法。进一步，本发明所致力于的目标在于提供一种适于用两相制冷剂操作的小型的冷却系统，该冷却系统允许用于从蓄能器排放制冷剂的输送设备低损耗操作，并且在于提供一种操作这种冷却系统的方法。

这些目标通过具有权利要求1的特征的蓄能器装置、具有权利要求9的特征的操作蓄能器装置的方法、具有权利要求12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而被实现。

根据本发明的蓄能器装置特别是适用于用两相制冷剂操作的冷却系统中，并包括具有制冷剂入口和制冷剂出口的冷凝器。冷却系统可用于安装在飞机上以冷却发热部件或食品。两相制冷剂是指在向冷却能量消耗体释放冷却能量时从液态的团聚体状态转变为气态的团聚体状态并且随后转变回液态的团聚体状态的制冷剂。两相制冷剂可例如为CO2或R134A（CH2F-CF3）。诸如航空电子系统或燃料电池系统的电或电子系统通常必须在比食品高的温度水平被冷却。为了冷却这些系统，例如可用作两相制冷剂。的蒸发温度在1bar的压力下为约60°C。

两相制冷剂以其气态的团聚体状态供应到冷凝器的制冷剂入口。在冷凝器中，制冷剂被冷凝并因此以其液态的团聚体状态在制冷剂出口处离开冷凝器。冷凝器可为冷冻器的一部分或者可由冷冻器供应冷却能量。例如，冷凝器可包括换热器，换热器提供流动通过冷却回路的制冷剂和冷冻器的冷却回路的热耦联。使用作为两相制冷剂的冷却系统的冷凝器可在没有冷冻器的情况下操作，并可例如形成为由周围空 气冷却的翅片冷却器或外皮换热器。

该蓄能器装置进一步包括用于在其中接收两相制冷剂的蓄能器。该蓄能器具有连接到冷凝器的制冷剂出口的制冷剂入口和制冷剂出口。可提供适当的阀来控制制冷剂从冷凝器向蓄能器的供应。典型地，两相制冷剂以沸腾液体的形式存储在蓄能器中。因此，蓄能器且特别是蓄能器的壳体优选包括这样的材料并以这样的方式设计，即蓄能器能够承受沸腾液体制冷剂的压力。

在从蓄能器排放两相制冷剂的输送设备中的气穴可通过对存储在蓄能器中的制冷剂适当地过冷而被抑制。存储在蓄能器中的制冷剂的过冷典型地通过将输送设备的制冷剂入口布置在设置在蓄能器的集液槽的区域中的制冷剂出口下方的限定的位置上而实现。如果输送设备相对于蓄能器布置在对于输送设备而言保持正的最小入流水平面（其由在输送设备的叶片的入流边缘上方的液柱水平面限定）的位置，则液柱的重力导致供应给输送设备的制冷剂的限定的压力增加，由此提供制冷剂的过冷。然而，在将冷却系统安装在飞机中时，通常难以在飞机上可用的有限安装空间中容纳各系统部件，或者如上所述难以将各单独的部件相对于彼此定位为使得例如在输送设备的叶片的入流边缘上方的液柱的重力可被利用来实现供应给输送设备的制冷剂的压力增加，由此防止制冷剂由于由输送设备导致的压力减小而蒸发。

因此，蓄能器装置包括具有制冷剂入口和制冷剂出口的过冷器。过冷器的制冷剂入口连接到蓄能器的制冷剂出口。因此，过冷器用于使离开蓄能器的制冷剂过冷，由此确保制冷剂以其液态的团聚体状态供应给从蓄能器中排放制冷剂且设置在蓄能器下游的输送设备，并充分过冷以防止由于制冷剂在输送设备内的意外蒸发而在输送设备中引起的气穴。因此，可避免由于气穴而过度损耗输送设备，而不必将输送设备布置在蓄能器的制冷剂出口下方的使得在输送设备的叶片的入流边缘上方的液柱的重力可被利用以实现供应给输送设备的制冷剂的压力增加并由此防止制冷剂的蒸发这样的位置。蓄能器装置的各单独的部件和装备有蓄能器装置的冷却系统因此可灵活地布置在有限的安装空间内。蓄能器装置和冷却系统的安装空间要求因而被减少。

在根据本发明的蓄能器装置中，用于冷却离开蓄能器的制冷剂的过冷器至少部分地布置在蓄能器的内部。通过将过冷器至少部分地并入蓄能器中，可获得特别小尺寸的蓄能器装置。进一步，过冷器的布置在蓄能器内侧的部分被保护免受环境影响并因此可具有轻质设计。

过冷器可包括换热器，该换热器至少部分地布置在蓄能器的内部。换热器可例如为螺旋换热器或双管换热器。这些换热器构造允许从过冷器向离开蓄能器的制冷剂的有效热传递，但仍然具有相对小的安装体积。

优选地，蓄能器的制冷剂出口被设置在蓄能器的集液槽的区域中。将蓄能器的制冷剂出口连接到用于从蓄能器排放制冷剂的输送设备的管道可从蓄能器的集液槽通过蓄能器的内部朝蓄能器的帽部的方向延伸。管道可在蓄能器的头部的区域中离开蓄能器，因此允许在蓄能器内接收的制冷剂经由蓄能器的头部从蓄能器排放。在延伸通过蓄能器的内部时，将蓄能器的制冷剂出口连接到输送设备的管道可穿过过冷器。这种布置允许非常有效地过冷从蓄能器排放的制冷剂，同时最小化蓄能器装置的安装体积需求。

如果需要，蓄能器可装备有液面传感器。由液面传感器提供的信号可传递到用于控制输送设备的操作的控制设备。随后，控制设备可根据由液面传感器提供的信号控制输送设备的操作，从而例如，如果由液面传感器提供的信号表明在蓄能器内的制冷剂液面超过预定的阈值，则启动输送设备的操作。

在蓄能器装置的优选实施例中，过冷器和将蓄能器的制冷剂出口连接到用于从蓄能器排放制冷剂的输送设备的管道形成为能松脱地连接到蓄能器的装配单元。将过冷器和管道组合为装配单元简化蓄能器装置的组装和维护。蓄能器和包括过冷器和管道的装配单元之间的能松脱的连接可例如通过螺钉连接实现。

优选地，蓄能器装置的冷凝器和过冷器通过单独的控制单元或通过公用的控制单元可彼此独立地控制。特别地，控制单元适于彼此独立地启动和/或关闭冷凝器和过冷器的操作。这可通过适当地控制冷却能量从散热器向过冷器和冷凝器的供应而实现。单独的散热器可提供用于将冷却能量供应到过冷器和冷凝器。

然而，在蓄能器装置的优选实施例中，过冷器和冷凝器适于由公用的散热器供应冷却能量。但是，冷却能量从散热器向过冷器和冷凝器的供应优选仍然可独立地控制，使得过冷器和冷凝器可彼此独立地操作。用于将冷却能量供应到过冷器和冷凝器的公用的散热器的使用允许更进一步最小化蓄能器装置的重量和安装体积。

由散热器提供的制冷剂优选首先引向过冷器然后引向冷凝器。这种布置确保向过冷器提供充分的过冷能量以适当地过冷从蓄能器排放的制冷剂。然而，还能想到，将由散热器提供的制冷剂首先供应到冷凝器然后供应到过冷器。这种布置在蓄能器装置的需要大量冷却能量以确保冷凝器的适当操作的操作情况下是有利的。在蓄能器装置的特别优选的实施例中，由公用的散热器向过冷器和冷凝器供应冷却能量的顺序可根据需要而改变。

这可通过例如适当地设计连接散热器、过冷器和冷凝器的管道以及用于控制制冷剂从散热器向过冷器和冷凝器的流动的适当的阀而实现。

类似于过冷器，冷凝器也可至少部分地布置在蓄能器的内部。这允许进一步减小 蓄能器装置的体积。进一步，冷凝器的布置在蓄能器内部的部分被很好地保护免受环境影响。

蓄能器、过冷器、冷凝器和散热器可被形成为装配单元。这种布置在如下情况下是特别有利的，即散热器设计为冷冻器的形式并且过冷器和冷凝器都至少部分地布置在蓄能器的内部。为了维护，该装配单元可与装备有该蓄能器装置的冷却系统的冷却回路分离，而不必打开冷冻器的主冷却回路。替代地，包括蓄能器、过冷器、冷凝器和散热器的装配单元可通过简单地打开冷却系统的更为坚固的冷却回路而与冷却系统分离。

在操作使用在适于用两相制冷剂操作的冷却系统中的蓄能器装置的方法中，两相制冷剂在冷凝器中冷凝。在冷凝器中冷凝的制冷剂被接收在蓄能器中。从蓄能器排放的制冷剂在至少部分地布置在蓄能器的内部的过冷器中过冷。

制冷剂从蓄能器通过将蓄能器的设置在蓄能器的集液槽的区域中的制冷剂出口连接到用于从蓄能器排放制冷剂的输送设备的管道而被排放。该管道可从蓄能器的集液槽朝蓄能器的头部的方向延伸，由此穿过过冷器。

过冷器和冷凝器可通过公用的散热器供应冷却能量。由散热器提供的制冷剂首先可被引向过冷器然后被引向冷凝器，或反之亦然。如果需要，由散热器提供的制冷剂被引向过冷器和冷凝器的顺序可被改变。

特别适于使用在飞机中的冷却系统包括允许两相制冷剂循环通过的冷却回路。冷却系统的冷凝器被设置在冷却回路中并具有制冷剂入口和制冷剂出口。冷却系统进一步包括用于在其中接收两相制冷剂的蓄能器。蓄能器具有连接到冷凝器的制冷剂出口的制冷剂入口和制冷剂出口。最后，该冷却系统包括具有制冷剂入口和制冷剂出口的过冷器，过冷器的制冷剂入口连接到蓄能器的制冷剂出口。过冷器至少部分地布置在蓄能器的内部。

根据本发明的冷却系统的蓄能器装置可包括以上关于根据本发明的蓄能器装置所述的特征中的任意一个。

该冷却系统进一步可包括旁通管路，该旁通管路在用于从蓄能器排放制冷剂的输送设备的制冷剂出口的下游从冷却回路分支出并被开通到蓄能器中。在旁通管路中可设置阀，如果在输送设备的制冷剂出口下游的冷却回路中的制冷剂的压力与输送设备的制冷剂入口上游的冷却回路中的制冷剂的压力之间的压差超过预定的水平，则该阀适于打开旁通管路。冷却回路内的压力因此可保持在期望的范围内，而不必重新调节输送设备的操作。进一步，输送设备被保护免受在输送设备的制冷剂出口下游的冷却回路中的制冷剂的过度压力的影响，这是因为可在输送设备的制冷剂出口下游经由旁 通管路将制冷剂从冷却回路排到蓄能器中。

该冷却系统可进一步包括蒸发器，该蒸发器被设置在冷却回路中并具有制冷剂入口和制冷剂出口。蒸发器可形成在冷却回路与冷却能量消耗体之间的界面，并可例如包括换热器，该换热器提供流动通过冷却系统的冷却回路的制冷剂和待冷却的流体（例如待供应到移动式运输容器以冷却存储在移动式运输容器中的食品的空气）或飞机上的任何发热部件的热耦联。两相制冷剂以其液态的团聚体状态供应到蒸发器的制冷剂入口。在向冷却能量消耗体释放其冷却能量时，制冷剂蒸发并由此以其气态的团聚体状态在其制冷剂出口离开蒸发器。

进一步，在冷却系统的冷却回路中在蒸发器的制冷剂出口与冷凝器的制冷剂入口之间可设置阀。该阀可适于控制制冷剂通过冷却回路的流动，使得在冷却回路中在蒸发器的制冷剂出口与冷凝器的制冷剂入口之间建立制冷剂的限定的压力梯度。在冷却回路中在蒸发器的制冷剂出口与冷凝器的制冷剂入口之间的制冷剂的压力梯度导致制冷剂从蒸发器向冷凝器的流动，而不必提供额外的用于将气态的制冷剂输送通过冷却回路的输送设备。然而，如果需要，冷却系统也可被提供有用于将气态的制冷剂输送通过冷却回路的输送设备，输送设备例如可设计为压缩器的形式。

通过控制在冷却回路中在蒸发器与冷凝器之间的制冷剂的压力梯度，制冷剂在蒸发器中的蒸发和制冷剂在冷凝器中的冷凝被稳定。特别地，通过适当地控制设置在冷却回路中在蒸发器的制冷剂出口与冷凝器的制冷剂入口之间的阀，制冷剂在蒸发器中蒸发和在冷凝器中冷凝时的压力以及温度都可在一定范围内调节。蒸发器和/或冷凝器的负载变化因此可至少在一定程度上得到补偿，而不必立即调节蒸发器和/或冷凝器的操作参数。

在操作特别适用于飞机中的冷却系统的方法中，两相制冷剂循环通过冷却回路。两相制冷剂在冷凝器中冷凝。在冷凝器中冷凝的制冷剂在蓄能器中接收。从蓄能器排放的制冷剂在至少部分地布置在蓄能器的内部的过冷器中过冷。

附图说明

现在参照所附的示意图更为详细地阐释本发明的优选实施例，其中

图1示出使用在适于用两相制冷剂操作的冷却系统中的蓄能器装置；并且

图2示出适于用两相制冷剂操作的冷却系统。

具体实施方式

图1描绘适用于冷却系统100（见图2）中的蓄能器装置10a，冷却系统100例如可在飞机上用于冷却提供用于供应乘客的食品。图2的冷却系统100包括允许两相制冷剂A循环通过的冷却回路12。两相制冷剂A可例如为CO₂或R134A。第一和第二蒸发器14a、14b设置在冷却回路12中。每一个蒸发器14a、14b包括制冷剂入口16a、16b和制冷剂出口18a、18b。流动通过冷却回路12的制冷剂A以其液态团聚体的状态供应到蒸发器14a、14b的制冷剂入口16a、16b。在流动通过蒸发器14a、14b时，制冷剂A向冷却能量消耗体释放其冷却能量，该冷却能量消耗体在图2描绘的冷却系统100的实施例中由待冷却的食品形成。在释放其冷却能量时，制冷剂A蒸发并因此以其气态团聚体的状态在蒸发器14a、14b的制冷剂出口18a、18b处离开蒸发器14a、14b。

冷却系统100通常被操作为使得制冷剂在蒸发器14a、14b中干燥蒸发。这允许冷却系统100用在冷却回路12中循环的有限量的制冷剂A来操作。因此，在冷却系统100的未操作状态下在冷却回路12中占主导的制冷剂A的静压力甚至在高的周围温度下依然很低。进一步，在冷却系统100中的泄漏的负面效果受到限制。然而，在蒸发器14a、14b中干燥蒸发的发生仅可通过根据蒸发器14a、14b的操作状态（即耦联到蒸发器14a、14b的冷却能量消耗体的冷却能量需求）适当地控制供应到蒸发器14a、14b的制冷剂A的量来确保。

制冷剂A向蒸发器14a、14b的供应通过相应的阀20a、20b控制，阀20a、20b在冷却回路12中分别被设置在第一蒸发器14a和第二蒸发器14b的上游。阀20a、20b可包括用于将制冷剂A喷射到蒸发器14a、14b中并在蒸发器14a、14b内分配制冷剂A的喷嘴。例如，制冷剂A向蒸发器14a、14b中的喷射可通过将制冷剂蒸气从蒸发器14a、14b供应到阀20a、20b的喷嘴和/或通过由于制冷剂A在阀20a、20b的下游的压力减小引起的制冷剂A的蒸发而实现。

为了确保在蒸发器14a、14b中发生干燥蒸发，通过适当地控制阀20a、20b将预定量的制冷剂A供应到蒸发器14a、14b。随后，测量蒸发器14a、14b的制冷剂入口16a、16b处的制冷剂A的温度TK1和待由蒸发器14a、14b冷却的流体（例如供应到冷却能量消耗体的空气）的温度TA2，优选同时使将待冷却的流体输送到冷却能量消耗体的风扇运转。进一步，测量蒸发器14a、14b中制冷剂A的压力或蒸发器14a、14b的制冷剂出口18a、18b处的制冷剂A的压力。如果待由蒸发器14a、14b冷却的流体的温度TA2与蒸发器14a、14b的制冷剂入口16a、16b处 的制冷剂A的温度TK1之间的温差超过预定的阈值、例如8K，并且蒸发器14a、14b中的制冷剂A的压力在预定范围内，则供应到蒸发器14a、14b的制冷剂A完全蒸发并可能还被蒸发器14a、14b过加热。因此，阀20a、20b再次可以被控制以将更多预定量的制冷剂A供应到蒸发器14a、14b。

冷却系统100进一步包括第一冷凝器22a和第二冷凝器22b。由图1可知，每一个冷凝器22a、22b具有制冷剂入口24和制冷剂出口26。在蒸发器14a、14b中蒸发的制冷剂A经由冷却回路12在蒸发器14a、14b下游和在冷凝器22a、22b上游的部分12a以其气态团聚体的状态被供应到冷凝器22a、22b的制冷剂入口24。制冷剂A从蒸发器14a、14b向冷凝器22a、22b的供应由阀28控制。阀28适于控制制冷剂A通过冷却回路12的部分12a的流动，从而调节制冷剂A在冷却回路12的在蒸发器14a、14b的制冷剂出口18a、18b与冷凝器22a、22b的制冷剂入口24之间的部分12a中的限定的压力梯度。制冷剂A在冷却回路12的在蒸发器14a、14b的制冷剂出口18a、18b与冷凝器22a、22b的制冷剂入口24之间的部分12a中的压力梯度导致制冷剂A从蒸发器14a、14b向冷凝器22a、22b的流动。

每一个冷凝器22a、22b被热耦联到设计为冷冻器形式的散热器29a、29b。在冷凝器22a、22b中由散热器29a、29b提供的冷却能量用于冷凝制冷剂A。因此，制冷剂A以其液态团聚体的状态在相应的制冷剂出口26处离开冷凝器22a、22b，见图1。来自每一个冷凝器22a、22b的液态制冷剂A被供应到蓄能器30a、30b。在蓄能器30a、30b内，制冷剂A被存储为沸腾液体的形式。在图1所示的蓄能器装置10a的实施例中，冷凝器22a被设置在蓄能器30a的外部。然而，如图2所描绘，也能想到将冷凝器22a、22b布置在蓄能器30a、30b的内部。

在冷却回路12中，冷凝器22a、22b形成“低温位置”，在该低温位置制冷剂A在蒸发器14a、14b中转变为其气态的团聚体状态之后转变回其液态的团聚体状态。如果冷凝器22a、22b安装在尽可能避免冷凝器22a、22b被周围热量加热的位置，则能够实现冷却系统100的特别的节能操作。当冷却系统100被用在飞机上时，冷凝器22a、22b优选安装在加热的机舱的外部并在次级飞机结构后面，例如在机翼整流片、机腹整流片或尾部整流器中。这也同样适用于蓄能器30a、30b。进一步，冷凝器22a、22b和/或蓄能器30a、30b可被隔离以尽可能低地保持来自周围的热输入。

由图1可知，每一个蓄能器30a、30b具有连接到冷凝器22a、22b之一的制冷剂出口24的制冷剂入口32和制冷剂出口34。图1所示的蓄能器30a的制冷剂出口34被设置在蓄能器30a的集液槽36的区域中。将蓄能器30a的制冷剂出口34 连接到用于从蓄能器30a排放制冷剂A的输送设备40（见图2）的管道38从蓄能器30a的集液槽36朝蓄能器30a的头部42的方向延伸。图2所示的蓄能器30b可与图1的蓄能器30a具有相同的设计。

如图2所示，过冷器44a、44b至少部分地布置在每一个蓄能器30a、30b的内部。在图1的蓄能器装置10a中，过冷器44a的制冷剂入口46被连接到蓄能器30a的制冷剂出口34。特别地，将蓄能器30a的制冷剂出口34连接到输送设备40的管道38穿过过冷器44a到达过冷器44a的设置在蓄能器30a的头部42下游的制冷剂出口48。从蓄能器30a的集液槽通过管道38排放的制冷剂A因而在流过管道38的延伸通过过冷器44a的部分时过冷却。因此，避免制冷剂A的意外蒸发并由此在例如可能设计为泵的形式的输送设备40中避免气穴。

在图1的蓄能器装置10a中，过冷器44a包括被设计为双管换热器形式的换热器。然而，也能想到使用围绕管道38的外周壁延伸的螺旋换热器形式的换热器。图2所描绘的过冷器44b可与图1所描绘的过冷器44a具有相同的设计。

用于将冷却能量供应到冷凝器22a、22b的散热器29a、29b也用于将冷却能量供应到过冷器44a、44b。换言之，散热器29a用作冷凝器22a和过冷器44a的公用的散热器，而散热器29b用作冷凝器22b和过冷器44b的公用的散热器。每一个散热器29a、29将可为气态或液态制冷剂或者两相制冷剂的制冷剂B供应到冷凝器22a、22b和过冷器44a、44b。在根据图1的蓄能器装置10a的构造中，由散热器29a提供的制冷剂B在流动通过过冷器44a之后被引导到冷凝器22a，在冷凝器22a中其释放其剩余的冷却能量以冷却并由此液化从蒸发器14a、14b供应到冷凝器22a的制冷剂入口24a的气态制冷剂A。然而，也能想到将由散热器29a提供的制冷剂B首先供应到冷凝器22a并仅在之后供应到过冷器44a或者按照需要以可变的方式控制从散热器29a向冷凝器22a和过冷器44a提供制冷剂B的顺序。可结合散热器29a、冷凝器22a和过冷器44a如上所述来设计散热器29b、冷凝器22b和过冷器44b的热耦联。

如图2所示，离开过冷器44a、44b的制冷剂A通过输送设备40被供应到蒸发器14a、14b，其中阀50控制制冷剂A从过冷器44a、44b向输送设备40的制冷剂入口52的供应。旁通管路54在输送设备40的制冷剂出口56下游从冷却回路12分支出并开通到蓄能器30b。如果在输送设备40的制冷剂出口56下游的冷却回路12中的制冷剂A压力与在输送设备40的制冷剂入口52上游的冷却回路12中的制冷剂A压力之间的压差超过预定水平，则设置在旁通管路54中的阀58适于打开旁通管路54。特别地，如果蒸发器14a、14b在操作期间消耗较少的制冷剂 A而导致在输送设备40的制冷剂出口56下游的冷却回路12中的压力增加，则阀58打开旁通管路54。通过将制冷剂A从输送设备40的制冷剂出口56下游的冷却回路12中排到蓄能器30b中，输送设备40可被防止受到过度的压力，并且冷却回路12内的压力可维持在一定范围内而不必调节输送设备40的操作。

为了控制冷却系统100的启动，具有不同的选择。作为第一种选择，在启动冷却系统100时，所有蒸发器14a、14b同时被供应冷却能量。典型地，冷却系统100将被设计用于这种操作启动模式。然而，也能想到在启动冷却系统100时控制冷却能量向蒸发器14a、14b的供应，使得首先仅蒸发器14a、14b中被选定的一个被供应冷却能量，直到达到被供应冷却能量的选定的蒸发器14a、14b的预定目标温度。仅在这之后剩余的蒸发器14a、14b也可被供应冷却能量。在该操作启动模式中通过冷却系统100排放的热量小于在所有蒸发器14a、14b同时被供应冷却能量的操作模式中排放的热量。因此，设计为冷冻器形式的散热器29a、29b可在低温下操作，从而由于在散热器29a、29b的操作温度与冷却能量消耗体的温度之间的大温差而允许热量相当快地从冷却能量消耗体排放。

最后，也能想到控制在启动冷却系统100时冷却能量向蒸发器14a、14b的供应，使得首先所有蒸发器14a、14b同时被供应冷却能量，直到达到蒸发器14a、14b的预定的中间温度。在刚刚启动冷却系统100之后，设计为冷冻器形式的散热器29a、29b的操作温度与冷却能量消耗体的温度之间的温差仍然很高，从而允许将热量从冷却能量消耗体快速移除。在达到蒸发器14a、14b的预定中间温度之后，散热器29a、29b的操作温度可减小，进一步冷却能量可仅供应到选定的蒸发器14a、14b，直到达到被供应冷却能量的选定的蒸发器14a、14b的预定目标温度。最后，剩余的蒸发器14a、14b可被供应冷却能量，直到也达到这些蒸发器14a、14b的预定目标温度。同样，热量从冷却能量消耗体的快速移除可由于在散热器29a、29b的操作温度与冷却能量消耗体的温度之间的大温差而实现。

Claims (15)

1.一种使用在适于用两相制冷剂(A)操作的冷却系统(100)中的蓄能器装置(10a)，该蓄能器装置(10a)包括：

具有制冷剂入口(24)和制冷剂出口(26)的冷凝器(22a)；

蓄能器(30a)，所述蓄能器(30a)用于在所述蓄能器(30a)中接收所述两相制冷剂(A)，所述蓄能器(30a)具有连接到所述冷凝器(22a)的所述制冷剂出口(26)的制冷剂入口(32)和制冷剂出口(34)；以及

具有制冷剂入口(46)和制冷剂出口(48)的过冷器(44a)，所述过冷器(44a)的所述制冷剂入口(46)被连接到所述蓄能器(30a)的所述制冷剂出口(34)，并且所述过冷器(44a)被至少部分地布置在所述蓄能器(30a)的内部。

2.如权利要求1所述的蓄能器装置，其中所述过冷器(44a)包括换热器，特别为螺旋换热器或双管换热器。

3.如权利要求1所述的蓄能器装置，其中所述蓄能器(30a)的所述制冷剂出口(34)被设置在所述蓄能器(30a)的集液槽(36)的区域中，并且将所述蓄能器(30a)的所述制冷剂出口(34)连接到用于从所述蓄能器(30a)排放制冷剂(A)的输送设备(40)的管道(38)从所述蓄能器(30a)的所述集液槽(36)朝所述蓄能器(30a)的头部(42)的方向延伸通过所述蓄能器(30a)的内部，由此穿过所述过冷器(44a)。

4.如权利要求3所述的蓄能器装置，其中所述过冷器(44a)和将所述蓄能器(30a)的所述制冷剂出口(34)连接到用于从所述蓄能器(30a)排放制冷剂(A)的所述输送设备(40)的所述管道(38)被形成为装配单元，该装配单元被能松脱地连接到所述蓄能器(30a)。

5.如权利要求1所述的蓄能器装置，其中所述过冷器(44a)和所述冷凝器(22a)适于通过公用的散热器(29a)供应冷却能量，其中由所述散热器(29a)提供的制冷剂(B)首先被引向所述过冷器(44a)并且之后被引向所述冷凝器(22a)，或反之亦然。

6.如权利要求5所述的蓄能器装置，其中向所述过冷器(44a)和所述冷凝器(22a)供应冷却能量的所述散热器(29a)设计为冷冻器的形式。

7.如权利要求1所述的蓄能器装置，其中所述冷凝器(22a)被至少部分地布置在所述蓄能器(30a)的内部。

8.如权利要求5所述的蓄能器装置，其中所述蓄能器(30a)、所述过冷器(44a)、所述冷凝器(22a)和所述散热器(29a)被形成为装配单元。

9.一种操作使用在适于用两相制冷剂(A)操作的冷却系统(100)中的蓄能器装置(10a)的方法，该方法包括以下步骤：

在冷凝器(22a)中冷凝所述两相制冷剂(A)；

在蓄能器(30a)中接收在所述冷凝器(22a)中冷凝的所述制冷剂(A)；以及

在被至少部分地布置在所述蓄能器(30a)的内部的过冷器(44a)中使从所述蓄能器(30a)排放的制冷剂(A)过冷。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述制冷剂(A)通过管道(38)从所述蓄能器(30a)排放，该管道(38)将所述蓄能器(30a)的设置在所述蓄能器(30a)的集液槽(36)的区域中的制冷剂出口(34)连接到用于从所述蓄能器(30a)排放制冷剂(A)的输送设备(40)并且从所述蓄能器(30a)的所述集液槽(36)朝所述蓄能器(30a)的头部(42)的方向延伸由此穿过所述过冷器(44a)。

11.如权利要求9所述的方法，其中所述过冷器(44a)和所述冷凝器(22a)由公用的散热器(29a)供应冷却能量，其中由所述散热器(29a)提供的制冷剂(B)首先被引向所述过冷器(44a)并且之后被引向所述冷凝器(22a)，或反之亦然。

12.一种特别用于飞机上的冷却系统(100)，该冷却系统(100)包括：

允许两相制冷剂(A)循环通过的冷却回路(12)；

设置在所述冷却回路(12)中且具有制冷剂入口(24)和制冷剂出口(26)的冷凝器(22a，22b)；

蓄能器(30a，30b)，所述蓄能器(30a，30b)用于在所述蓄能器(30a，30b)中接收所述两相制冷剂(A)，所述蓄能器(30a，30b)具有连接到所述冷凝器(22a，22b)的所述制冷剂出口(26)的制冷剂入口(32)和制冷剂出口(34)；以及

具有制冷剂入口(46)和制冷剂出口(48)的过冷器(44a，44b)，所述过冷器(44a，44b)的所述制冷剂入口(46)被连接到所述蓄能器(30a，30b)的所述制冷剂出口(34)，并且所述过冷器(44a，44b)被至少部分地布置在所述蓄能器(30a，30b)的内部。

13.如权利要求12所述的冷却系统，其中从用于从所述蓄能器(30a，30b)排放制冷剂(A)的输送设备(40)的制冷剂出口(56)下游的冷却回路(12)分支出的旁通管路(54)开通到所述蓄能器(30b)中，其中当所述输送设备(40)的所述制冷剂出口(56)下游的冷却回路(12)中的所述制冷剂(A)的压力与所述输送设备(40)的所述制冷剂入口(52)上游的所述冷却回路(12)中的所述制冷剂(A)的压力之间的压差超过预定水平时，设置在所述旁通管路(54)中的阀(58)适于打开所述旁通管路(54)。

14.如权利要求12所述的冷却系统，进一步包括：

设置在所述冷却回路(12)中并具有制冷剂入口(16a，16b)和制冷剂出口(18a，18b)的蒸发器(14a，14b)；以及

设置在所述冷却回路(12)中并在所述蒸发器(14a，14b)的所述制冷剂出口(18a，18b)与所述冷凝器(22a，22b)的所述制冷剂入口(24)之间的阀(28)，该阀(28)适于控制所述制冷剂(A)通过所述冷却回路(12)的流动，以使在所述冷却回路(12)的在所述蒸发器(14a，14b)的所述制冷剂出口(18a，18b)与所述冷凝器(22a，22b)的所述制冷剂入口(24)之间的部分(12a)中的所述制冷剂(A)的限定的压力梯度被调节。

15.一种操作特别用于飞机上的冷却系统(100)的方法，该方法包括以下步骤：

使两相制冷剂(A)循环通过冷却回路(12)；

在冷凝器(22a，22b)中冷凝所述两相制冷剂(A)；

在蓄能器(30a，30b)中接收在所述冷凝器(22a，22b)中冷凝的所述制冷剂(A)；以及

在至少部分地布置在所述蓄能器(30a，30b)的内部的过冷器(44a，44b)中使从所述蓄能器(30a，30b)排放的制冷剂(A)过冷。