本发明专利技术公开了一种有选择地采用主动方式和被动方式对一个或多个封闭空间进行制冷的系统、设备和方法。该设备包括主散热装置（２６），该散热装置限定至少一个表面，该表面被设置成从封闭空间的气体中吸收热能从而使该封闭空间冷却。与主散热装置（２６）热耦合的第一载冷剂散热装置（４０）和第二载冷剂散热装置（５０）带走主散热器中的热能。例如，按照被动式模式运行时，载冷剂循环流过第一散热装置（４０），以冷却主散热装置（２６）。按照主动式模式运行时，载冷剂循环流过第二载冷剂散热装置（５０）并使至少一台热泵（６０）运转而将主散热装置（２６）内的热量传给第二载冷剂散热装置（５０）内的载冷剂。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对封闭空间的冷却，更具体地说，涉及选择性地对封闭空间进行被动式(passive)和主动式(active)制冷的一体式设备和方法，例如制冷机和冷冻装置(freezer devices)。
技术介绍
在许多工业用制冷系统中，例如航空、货车运输、海运以及建筑工业中，传统的制冷技术基于蒸汽压缩式循环。例如，在飞机上，蒸汽压缩式循环空气冷冻机(air chiller)通常被安装在飞机机用厨房的上方，例如被安装在拱顶部区域，或被安装在如地板梁之间的货物区之类的机舱底面的下方。为了冷却如食物和饮料之类的消费品，空气冷冻机通常通过一系列供气管道/回管与一个或多个机用厨房食物储藏间连接，这些部分共同形成闭合回路系统。运行时，这种空气冷冻机基本上是与一般安装在房间窗户上的传统窗式空调器原理相同的整体式空调器。在某些情况中，其任务是将消费品的温度保持在0℃和7℃之间，或者如将来可能要求达到的0℃和5℃(在某些欧洲国家为4℃)之间。为了使消费品的温度维持在适当的温度范围内，在较暖和的机舱空气和较冷的厨房食物储藏间内空气之间应存在期望的温差。这种温差将使温暖的机舱内的热能通过一些传热机构的组合而传到较低温度的厨房食物储藏间内。通常，在任何给定温差下时，这种传热(或热负荷)的速率是由温暖空气和冷空气之间的实际有效绝热来控制的。在这点上，蒸汽压缩循环空气冷冻机通常应能从较冷的食物储藏间中除去这种热负荷，以保持期望的温差，借此将消费品的温度维持在适当的温度范围内。根据空气冷冻机的安放位置，由空气冷冻机带走的热量被排放到飞机货物室或者机舱拱顶的空气中。传统的蒸汽压缩式循环空气冷冻机是一种空气传向空气的系统。就此而论，空气冷冻机单元中的风扇使来自厨房食物储藏间的空气经过空气回管并掠过(flows across)安装在空气冷冻机内部的蒸发器盘管进行循环。在蒸发器盘管内侧，冷的载冷剂(coolant)、例如冷的R134a制冷剂(refrigerant)(气相)吸收掠过蒸发器盘管的空气中的热量。当空气掠过蒸发器盘管时，空气中的热能传给载冷剂。然后，冷空气由供风管道循环返回到厨房食物储藏间内。一旦冷空气进入厨房食物储藏间内侧，就吸收食物储藏间内侧的热能。于是，为了维持期望的温差，可以连续地重复进行此过程。应重视的是，一旦载冷剂从掠过蒸发器盘管的空气中吸收了热能，此热能必须从载冷剂中排出。就此而论，当气态载冷剂经过蒸发器盘管吸收热能时，所述气态载冷剂成为过热状态。然后过热的气态载冷剂被吸入空气冷冻机内的压缩机中。于是压缩机通过施加外力迫使气态载冷剂容积缩小，从而对气态载冷剂作功。结果气态载冷剂的温度和压力显著增加。然后高温高压气态制冷剂循环通过位于空气冷冻机单元内的冷凝器。当气态制冷剂流过冷凝器盘管时，风扇将环境空气吹过该冷凝器盘管，从而使热的气态制冷剂冷却。当制冷剂循环经过冷凝器盘管时，将热能排放到环境空气中，致使制冷剂离开冷凝器盘管并进入贮液器时，制冷剂从高压、过热气体变为饱和高压液体。液态制冷剂经过高压液体管路进入膨胀阀(或者在某些系统中为毛细管)，在再次进入蒸发器盘管之前被膨胀为饱和气体。尽管采用蒸汽压缩循环空气冷冻机的制冷系统能够使消费品的温度保持在合适的温度范围内，但是这种制冷系统有一些缺点。就此而论，蒸汽压缩循环空气冷冻机的核心是压缩机。然而，压缩机以及将空气吹过冷凝器的风扇的运转需消耗不希望的大量电能。而且，压缩机通常是复杂的机械装置，其噪音很大并且容易出现故障。此外，空气冷冻机的运行将热量排放到机舱环境中，在地面运行期间，这就会成为环境控制系统(ECS)的难题。在这点上，地面运行期间为飞机机舱和设备提供冷却的ECS组件通常被设置在储存飞机燃料的机翼箱下面。如所指出的那样，不得不在炎热天气条件下工作的能力越差，ECS系统排放到飞机燃料中的热量就越多。为了克服传统蒸汽压缩式循环空气冷冻机系统的缺点，已经开发出了一些系统和方法，这些系统和方法可以利用由该系统赖以运行的运载工具或系统的自然冷却散热装置(cold heat sink)所提供的“自由”热势对一个或多个封闭空间进行制冷。2003年2月19日申请并且转让给本申请受让人的名称为“System and Method of Refrigerating at least one Enclosure”的美国专利申请第10/369,441号就公开了这样一种系统。正如美国专利申请10/369,441号所披露的那样，用来对封闭空间进行制冷的系统和方法是根据一种能够将被动式和主动式冷却技术结合在一起给封闭空间例如飞机厨用推车提供连续制冷的混合制冷方法(hybrid refrigeration methodology)。有利的是，本专利技术一些实施方式的设备和方法能够在这种系统的制冷能力和冷却散热装置的运行环境变化之间达到最佳平衡。照那样的话，不用蒸汽压缩式空气冷冻机就可以对如飞机上的厨用推车(galley carts)之类的封闭空间进行制冷，由此可回避蒸汽压缩式循环空气冷冻机的缺点。虽然美国专利申请10/369,441号提供了一种改进的对封闭空间制冷的系统和方法，但是一直都希望能进一步改善这种系统和方法。
技术实现思路
考虑到上面所提到的背景，本专利技术的实施方式提供一种用于冷却或制冷封闭空间的设备和方法。该设备可以有选择地以主动式和被动式模式冷却封闭空间。有利的是，主动式和被动式制冷都两者都可以通过共用的与封闭空间的空气热耦合(thermal ammunication)的主散热装置(perimary heatsink)来实现。根据本专利技术的一实施方式，该设备包括主散热装置，主散热装置限定出翅片或其他表面用来吸收封闭空间内空气中的热能。例如，可以设置风扇使封闭空间内部的或流过封闭空间的空气流向主散热装置，由此将热能传给主散热装置。第一和第二载冷剂散热装置与主散热装置热耦合并且每一载冷剂散热装置都限定出至少一条循环载冷剂的通道。具体而言，第二载冷剂散热装置通过一或多个热泵与主散热装置热耦合，这些热泵例如可以是热离子式、热电式或热离子和热电混合式热泵。为了冷却载冷剂，每一个第一和第二载冷剂散热装置可以与一或多个冷却装置(cooling device)流体连通。例如，可将这些冷却装置设置为将热量排放到如一部分飞机机身表面构件之类的冷却散热器(cold sink)中。此外，或者可选择设置低熔热电池(eutectic thermal battery)作为冷却装置。本专利技术还提供一种系统，该系统包括一或多个用于冷却一或多个封闭空间的设备。每一设备被设置为可选择地按照被动式和主动式模式运行。在被动式模式中，使载冷剂循环流过第一载冷剂散热装置，使热能从主散热装置传给载冷剂。在主动式模式中，使载冷剂循环流过第二载冷剂散热装置，并使至少一个热泵运行，以将热能从主散热装置通过热泵传给载冷剂。此外，在直接(direct)被动式和主动式模式中，载冷剂可循环流过第一冷却装置如设置成将热量排放给飞机机身表面构件的装置。在间接(indirect)被动式和主动式模式中，载冷剂可以循环流过不同的冷却装置如低熔热电池。于是，该设备可按照被动式或主动式模式将封闭空间的温度制冷到期望的温度，例如，低于约7℃或低于约0℃。通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可选择地以主动式和被动式方式对封闭空间进行制冷的设备，该设备包括： 主散热装置，其限定至少一个被设置成吸收所述封闭空间中气体的热能的表面，由此冷却所述气体并对所述封闭空间进行制冷； 与所述主散热装置热耦合的第一载冷剂散热装置，其限定出至少一条供载冷剂循环的通道，致使用所述载冷剂来冷却所述主散热装置； 至少一台与所述主散热装置热耦合的热泵，所述热泵被构造成用于冷却所述主散热装置；和 通过所述热泵与所述主散热装置热耦合的第二载冷剂散热装置，该第二载冷剂散热装置限定至少一条供载冷剂循环的通道，致使载冷剂可以通过所述热泵吸收所述主散热装置的热能。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：本P胡，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。