BR102013004013A2

BR102013004013A2 - disposição de refrigeração e método para reduzir as perdas de migração de carga

Info

Publication number: BR102013004013A2
Application number: BR102013004013A
Authority: BR
Inventors: Andrew D Litch; Guolian Wu
Original assignee: Whirlpool Co
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2015-09-08
Also published as: EP2631568A3; US20170241687A1; EP2631568B1; US9618246B2; EP2631568A2; US20130213066A1

Abstract

disposição de refrigeração e método para reduzir as perdas de migração de carga. a presente invenção refere-se a um aparelho refrigerador que inclui um circuito de refrigeração entre um condensador, um evaporador, e um compressor que inclui dois condutos e dispositivos de redução de pressão dispostos em paralelo entre o evaporador e o condensador. o aparelho também inclui um sistema de válvula para direcionar o refrigerante através de um, ambos, ou nenhum dos condutos e dispositivos de redução de pressão, e um membro de troca de calor em contato térmico com ou um dispositivo de redução de pressão, ou um conduto entre o dispositivo de redução de pressão e o sistema de válvula.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSIÇÃO DE REFRIGERAÇÃO E MÉTODO PARA REDUZIR AS PERDAS DE MIGRAÇÃO DE CARGA".

DECLARAÇÃO REFERENTE À PESQUISA E DESENVOLVIMENTO FEDERALMENTE PATROCINADA

Esta invenção foi feita com suporte do governo sob a Outorga Número DE-EE0003910, ou outorgada pelo Departamento de Energia dos EUA. O governo tem certos direitos na invenção.

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a aparelhos de refrigeração e métodos de operação de refrigeração. Mais especificamente, a invenção refere-se a configurações e métodos de refrigeração para aperfeiçoar a eficiência de sistema minimizando a má distribuição de refrigerante dentro do sistema \/orl qHa VcUaUU.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Muitos sistemas de refrigeração convencionais utilizados em a-parelhos de refrigerador, por exemplo, baseiam-se em uma configuração vedada que permite o refrigerante fluir através de um circuito com um compressor, um condensador, um dispositivo de redução de pressão e um eva-porador. Quando o sistema é ativado para resfriar um compartimento de refrigeração no aparelho, o compressor opera para aumentar a pressão e a temperatura do refrigerante que existe em um estado de vapor. O vapor de refrigerante então se desloca através do condensador, onde este é condensado para um estado líquido em pressão e temperatura constantes. O refrigerante líquido então passa através do dispositivo de redução de pressão, e experimenta uma significativa queda de pressão. Isto resulta na evaporação do refrigerante e uma diminuição significativa na temperatura do refrigerante. O refrigerante, agora em um estado de líquido / vapor, passa através do e-vaporador. Ali, o refrigerante é tipicamente totalmente vaporizado pelo ar mais quente que é passado sobre o evaporador do compartimento pretendido ser resfriado. O processo então repete conforme o vapor de refrigerante é aspirado de volta para dentro do compressor.

Em geral, os sistemas de refrigeração convencionais operam em uma alta eficiência quando o refrigerante que sai do condensador está em um estado completamente líquido e o refrigerante que sai do evaporador está em um estado completamente de vapor. Estas condições de refrigerante são possíveis durante a operação de estado estável do compressor durante um ciclo de resfriamento de um ou mais compartimentos de refrigeração no aparelho. Os compressores utilizados nos sistemas de refrigeração convencionais também são projetados e dimensionados para operar sob uma variedade de condições de temperatura e umidade ambiente (por e-xemplo, ambientes tropicais), e resfriar apropriadamente os compartimentos de refrigeração no aparelho sob uma variedade de condições transientes (por exemplo, uma grande massa de alimento quente foi introduzida no aparelho).

Consequentemente, os sistemas convencionais raramente operam em um modo contínuo, de estado estável com alta eficiência. Em certos momentos, o sistema DESLIGA o compressor quando o resfriamento de um compartimento não é necessário, o sistema pode mais tarde LIGAR o compressor de volta quando o resfriamento é necessário porque, por exemplo, a temperatura dentro de um compartimento de refrigeração excedeu um ponto de ajuste. Durante estes períodos desligados, no entanto, o refrigerante redistribuirá dentro do circuito. Frequentemente o refrigerante em um estado líquido migrará através do circuito e acumulará dentro do evaporador. Consequentemente, o sistema necessitará algum período de tempo para redistribuir o refrigerante dentro do circuito quando da partida do compressor quando o resfriamento de um compartimento é requerido. Durante estes períodos, o sistema está operando muito abaixo das eficiências conseguidas quando o refrigerante está em um estado completamente líquido na saída do condensador e um estado completamente de vapor na saída do evaporador.

Perdas de eficiência na ordem de 5-10% podem resultar dos e-feitos de migração de refrigerante durante os ciclos DESLIGADOS de compressor nos sistemas de refrigeração convencionais. O refrigerante frequentemente não está em um estado ideal através de todo o circuito de refrigera- ção durante a fase inicial de um ciclo LIGADO de compressor. Mais ainda, quando o refrigerante quente migrou do condensador para o evaporador durante um período quando o compressor não está operando, a eficiência é perdida da transferência de calor do refrigerante mais quente dentro do evaporador para o compartimento de refrigeração. A utilização de membros de troca de calor (por exemplo, trocadores de calor de linha de sucção e refrigeradores intermediários) em alguns sistemas de refrigeração também pode exacerbar o problema. Os trocadores de calor em contato com as linhas de entrada de compressor e entrada de evaporador podem aperfeiçoar a eficiência de sistema durante a operação de estado estável. No entanto, estes tendem a prolongar os efeitos de migração de refrigerante durante os ciclos DESLIGADOS de compressor inibindo a taxa de fluxo de massa do refrigerante através do circuito de refrigeração quando da iniciação de um ciclo LIGADO de compressor.

Consequentemente, o que é necessário é um sistema que não somente maximize a eficiência de estado estável, mas também tenha uma eficiência aperfeiçoada durante a fase inicial de um ciclo LIGADO de compressor. Os sistemas convencionais não são projetados para resolver a migração de refrigerante. Realmente, muitos sistemas convencionais exacerbam o problema empregando elementos de troca de calor projetados para somente aperfeiçoar a eficiência durante a operação de estado estável do compressor.

Os aparelhos de refrigerador, e os métodos associados com a sua operação, relativos a esta invenção resolvem estes problemas. Estes permitem o projeto de uma lógica de controle que considera a localização e a condição do refrigerante dentro do circuito de refrigeração. Quando o refrigerante desvantajosamente migrou dentro do circuito durante um ciclo de compressor DESLIGADO, por exemplo, os aparelhos e métodos de acordo com a invenção podem operar para aperfeiçoar a eficiência de sistema total. Estes obtêm estes ganhos fazendo uma abordagem não convencional à o-peração do aparelho durante a fase inicial, relativamente curta de um ciclo de compressor LIGADO. Muito geralmente, estes aparelhos e métodos as- sociados estão estruturados para permitir a operação do aparelho em uma eficiência termodinâmica subótima durante o início do ciclo de compressor LIGADO. A ênfase imediata é sobre uma redistribuição eficiente e acelerada do refrigerante. Consequentemente, o aparelho pode mover para um regime operacional de estado estável, mais eficiente em um tempo mais cedo do que os sistemas convencionais, por meio disto aperfeiçoando a eficiência de sistema total.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um aspecto da presente invenção é prover um aparelho refrigerador que inclui um primeiro compartimento de refrigeração, um condensa-dor, um evaporador em comunicação térmica com o primeiro compartimento de refrigeração, um refrigerante, e um compressor. Um circuito de refrigeração está disposto para permitir o fluxo do refrigerante entre o condensador, o evaporador e o compressor. O circuito compreende um conduto de evaporador primário e um secundário dispostos em paralelo entre o condensador e o evaporador. O aparelho também inclui um dispositivo de redução de pressão primário disposto dentro do conduto de evaporador primário e um dispositivo de redução de pressão secundário disposto dentro do conduto de evaporador secundário. Os dispositivos de redução de pressão estão ajustados em diferentes níveis de redução de pressão. O aparelho ainda inclui um trocador de calor de linha de sucção em contato térmico com o dispositivo de redução de pressão primário, mas não em contato térmico com o dispositivo de redução de pressão secundário. O aparelho, além disso, inclui um sistema de válvula dentro dos condutos de evaporador capaz de seletivamente direcionar ou restringir o fluxo do refrigerante através de cada um, ou todos, dos dispositivos de redução de pressão, e um controlador para controlar o sistema de válvula e o compressor para manter o primeiro compartimento de refrigeração em qualquer uma de uma pluralidade de temperaturas selecionáveis.

Outro aspecto da presente invenção é prover um aparelho refrigerador que compreende um primeiro compartimento de refrigeração, um refrigerante, um compressor, um condensador, um primeiro evaporador, e um segundo evaporador. O primeiro evaporador está em comunicação térmica com o primeiro compartimento de refrigeração. O aparelho também inclui um circuito de refrigeração disposto para permitir o fluxo de refrigerante entre o condensador, os evaporadores e o compressor, e o circuito inclui um primeiro conjunto de condutos de evaporador primário e secundário disposto em paralelo entre o condensador e o primeiro evaporador, e um segundo conjunto de condutos de evaporador primário e secundário disposto em paralelo entre o condensador e o segundo evaporador. O aparelho ainda inclui um dispositivo de redução de pressão primário disposto dentro de cada conduto de evaporador primário e um dispositivo de redução de pressão secundário disposto dentro de cada conduto de evaporador secundário. Os dispositivos de redução de pressão primário e secundário estão ajustados em diferentes níveis de redução de pressão. O aparelho, além disso, inclui um primeiro trocador de calor de linha de sucção em contato térmico com o dispositivo de redução de pressão primário, mas não com o dispositivo de redução de pressão secundário, e disposto dentro do primeiro conjunto de condutos de evaporador. O aparelho também inclui um segundo trocador de calor de linha de sucção em contato térmico com o dispositivo de redução de pressão primário, mas não com o dispositivo de redução de pressão secundário, e disposto dentro do segundo conjunto de condutos de evaporador. O aparelho ainda inclui um sistema de válvula dentro do primeiro e do segundo conjuntos de condutos de evaporador capaz de seletivamente direcionar ou restringir o fluxo do refrigerante através de cada um, ou todos, dos dispositivos de redução de pressão, e um controlador para controlar o sistema de válvula e o compressor para manter o primeiro compartimento de refrigeração em qualquer uma de uma pluralidade de temperaturas selecionáveis.

Um aspecto adicional da presente invenção é prover um método para operar um aparelho refrigerador. O aparelho refrigerador tem um compartimento de refrigeração, um evaporador em comunicação térmica com o compartimento de refrigeração, um condensador, um refrigerante, um compressor, um circuito de refrigeração, entre o condensado, o evaporador, e o compressor, e um dispositivo de redução de pressão primário e um secundá- rio dispostos em paralelo dentro do circuito de refrigeração entre o conden-sador e o evaporador. O método inclui as etapas de prover um trocador de calor de linha de sucção em contato térmico com o dispositivo de redução de pressão primário, mas não em contato térmico como dispositivo de redução de pressão secundário; prover um sistema de válvula dentro do circuito de refrigeração entre o condensador e o evaporador; e operar o compressor e o sistema de válvula para fazer com que o fluxo do refrigerante através do circuito de refrigeração gele o evaporador durante um ciclo LIGADO de compressor. O método ainda inclui a etapa de operar o sistema de válvula para direcionar o refrigerante através do dispositivo de redução de pressão secundário em resposta ao início de um ciclo LIGADO de compressor por uma duração que dura até que uma condição de operação nominal tenha sido alcançada. O método também inclui a etapa de operar o sistema de válvula durante o ciclo LIGADO de compressor para direcionar o refrigerante através do dispositivo de redução de pressão primário em resposta à condição de operação nominal.

Um aspecto adicional da presente invenção é prover um aparelho refrigerador que inclui um primeiro compartimento de refrigeração, um condensador, pelo menos um evaporador em comunicação térmica com o primeiro compartimento de refrigeração, um refrigerante, um compressor, e um circuito refrigerante disposto para permitir o fluxo do refrigerante entre o condensador, cada evaporador e o compressor. O circuito de refrigeração compreende um conduto de evaporador primário e um secundário dispostos em paralelo entre o condensador e cada evaporador. O aparelho também inclui um dispositivo de redução de pressão primário configurado dentro de cada conduto de evaporador primário e um dispositivo de redução de pressão secundário configurado dentro de cada conduto de evaporador secundário. Os dispositivos de redução de pressão primário e secundário estão ajustados em diferentes níveis de redução de pressão. O aparelho ainda inclui um sistema de válvula configurado dentro dos condutos de evaporador primário e secundário que é capaz de seletivamente direcionar ou restringir o fluxo do refrigerante através de cada um, ou todos, dos condutos de evapo- rador dispostos em paralelo entre o condensador e cada evaporador. O aparelho ainda inclui um membro de troca de calor em contato térmico com os condutos de evaporador primário, mas não com os condutos de evaporador secundário, em que o contato térmico está ou em uma localização a jusante do sistema de válvula e a montante do dispositivo de redução de pressão primário ou no dispositivo de redução de pressão primário. O aparelho também inclui um controlador para controlar o sistema de válvula e o compressor para manter o primeiro compartimento de refrigeração em qualquer uma de uma pluralidade de temperaturas selecionáveis.

Estas e outras características, vantagens, e objetos da presente invenção serão adicionalmente compreendidas e apreciadas por aqueles versados na técnica por referência à especificação seguinte, reivindicações, e desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é um diagrama de circuito de refrigeração que apresenta uma configuração que incluí um condensador, um compressor, um evaporador, dois compartimentos de refrigeração, dois dispositivos de redução de pressão dispostos em paralelo entre o evaporador e o condensador, e um trocador de calor de linha de sucção em contato térmico com um dos dispositivos de redução de pressão. A Figura 2 é um diagrama de circuito de refrigeração que apresenta uma configuração que inclui um condensador, um compressor, um evaporador, dois compartimentos de refrigeração, dois dispositivos de redução de pressão dispostos em paralelo entre o evaporador e o condensador, e um refrigerador intermediário em contato térmico com um dos dispositivos de redução de pressão. A Figura 3 é um diagrama de circuito de refrigeração que apresenta uma configuração que inclui um condensador, um compressor, dois evaporadores, dois compartimentos de refrigeração, dois dispositivos de redução de pressão dispostos em paralelo entre cada evaporador e o condensador, e dois trocadores de calor de linha de sucção, cada um em contato térmico com um dispositivo de redução de pressão disposto entre o conden- sador e cada evaporador. A Figura 4 é um diagrama de circuito de refrigeração que apresenta uma configuração que inclui um condensador, um compressor, dois evaporadores, dois compartimentos de refrigeração, dois dispositivos de redução de pressão dispostos em paralelo entre cada evaporador e o condensador, e dois refrigeradores intermediários, cada um em contato térmico com um dispositivo de redução de pressão disposto entre o condensador e cada evaporador. A Figura 5A é um diagrama de circuito de refrigeração parcial que apresenta um sistema de válvula com uma válvula de três vias para direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante através dos dispositivos de redução de pressão dispostos em paralelo entre um condensador e um evaporador. A Figura 5B é um diagrama de circuito de refrigeração parcial que apresenta um sistema de válvula com duas válvulas de duas vias para direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante através dos dispositivos de redução de pressão dispostos em paralelo entre um condensador e um evaporador. A Figura 6A é um diagrama de circuito de refrigeração parcial que apresenta um sistema de válvula com três válvulas de três vias para direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante através dos dispositivos de redução de pressão dispostos em paralelo entre um condensador e dois e-vaporadores. A Figura 6B é um diagrama de circuito de refrigeração parcial que apresenta um sistema de válvula com seis válvulas de duas vias para direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante através dos dispositivos de redução de pressão dispostos em paralelo entre um condensador e dois e-vaporadores. A Figura 7 é um diagrama de circuito de refrigeração que apresenta uma configuração que inclui um condensador, um compressor, um evaporador, dois compartimentos de refrigeração, e um dispositivo de redução de pressão disposto entre o evaporador e o condensador. A Figura 8 é um diagrama de circuito de refrigeração que apresenta uma configuração que inclui um condensador, um compressor, dois evaporadores, dois compartimentos de refrigeração, e um dispositivo de redução de pressão disposto entre cada evaporador e o condensador. A Figura 9 é um diagrama de circuito de refrigeração que apresenta uma configuração que inclui um condensador, um compressor, um evaporador, dois compartimentos de refrigeração, um dispositivo de redução de pressão disposto entre o evaporador e o condensador, e um trocador de calor de linha de sucção em contato térmico com o dispositivo de redução de pressão. A Figura 10 é um diagrama de circuito de refrigeração que apresenta uma configuração que inclui um condensador, um compressor, dois evaporadores, dois compartimentos de refrigeração, um dispositivo de redução de pressão disposto entre cada evaporador e o condensador, e um trocador de calor de linha de sucção em contato térmico com cada dispositivo de redução de pressão. A Figura 11 é um diagrama de circuito de refrigeração que apresenta uma configuração que inclui um condensador, um compressor, um evaporador, dois compartimentos de refrigeração, um dispositivo de redução de pressão disposto entre o evaporador e o condensador, e um refrigerador intermediário em contato térmico com uma porção do circuito de refrigeração a montante do dispositivo de redução de pressão.

A Figura 12 é um diagrama de circuito de refrigeração que apresenta uma configuração que inclui um condensador, um compressor, dois evaporadores, dois compartimentos de refrigeração, um dispositivo de redução de pressão disposto entre cada evaporador e o condensador, e um refrigerador intermediário em contato térmico com uma porção do circuito de refrigeração a montante de cada dispositivo de redução de pressão. DESCRIÇÃO DETALHADA

Para propósitos de descrição aqui, a invenção pode assumir várias orientações alternativas, exceto onde expressamente especificado ao contrário. Os dispositivos e processos específicos ilustrados nos desenhos anexos e descritos na especificação seguinte são simplesmente modalidades exemplares dos conceitos inventivos definidos nas reivindicações anexas. Com isto, as dimensões específicas e outras características físicas relativas às modalidades aqui descritas não devem ser consideradas como limi-tantes, a menos que as reivindicações declarem expressamente de outro modo.

As Figuras 1 e 2, cada uma, proveem um esquema que ilustra um aparelho refrigerador 10 com um circuito de refrigeração e componentes de controle. O circuito de refrigeração 20 inclui uma série de condutos que permitem o fluxo de refrigerante 8 através de um compressor 2, um conden-sador 4, dispositivos de redução de pressão 32 e 34, um primeiro evapora-dor 12 e então de volta para o compressor 2. Especificamente, o compressor 2 supre o refrigerante 8 através da linha de saída de compressor 30 para o condensador 4. Uma válvula de retenção 6 pode estar colocada dentro da linha de saída de compressor 30 para impedir uma migração reversa de refrigerante de volta para o compressor 2 durante os ciclos DESLIGADOS de compressor, por exemplo. O refrigerante 8 então flui para fora do condensador 4 e é apresentado para o sistema de válvula 36. Nas modalidades apresentadas nas Figuras 1-2, o sistema de válvula 36 é uma válvula de três vias capaz de direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante 8 através de uma linha de conduto de evaporador secundária 22, uma linha de conduto de e-vaporador primária 24, ou ambas as linhas 22 e 24. As linhas de conduto de evaporador 22 e 24 no circuito de refrigeração 20 mesclam a montante do evaporador 12, permitindo o fluxo de refrigerante 8 para dentro do evaporador 12. O refrigerante 8 sai do evaporador 12 e flui através da linha de entrada de compressor 28, assim completando o circuito de refrigeração 20.

Nas modalidades apresentadas nas Figuras 1-2 (e outras posteriormente discutidas), o sistema de válvula 36 pode incluir um ou mais dos seguintes tipos de válvulas: válvulas acionadas por solenoide, do tipo de entrada única e saída única; válvulas acionadas por solenoide, do tipo de entrada única e saída selecionávei; e válvulas acionadas por motor de passo do tipo de entrada única e saída selecionávei. Outros tipos de válvulas ou estruturas (por exemplo, coletores) conhecidos na técnica são permissíveis para utilização no sistema de válvula 36 que execute a função de três vias pretendida de ou linha aberta, ambas as linhas abertas ou ambas as linhas fechadas para o sistema apresentado.

Como será também apreciado por aqueles versados na técnica, o refrigerante 8 pode ser composto de qualquer um de um número de refrigerantes convencionais empregados na indústria de refrigeração. Por exemplo, o refrigerante 8 pode ser R-134a, R-600a ou refrigerantes reconhecidos similares para os sistemas de compressão de vapor.

Nas modalidades apresentadas nas Figuras 1 e 2 (e aquelas associadas com as Figuras 3 e 4 posteriormente discutidas), o compressor 2 pode ser um compressor de velocidade única ou capacidade única, apropriadamente dimensionado com base nos parâmetros de sistema específicos do aparelho refrigerador 10. Além disso, o compressor 2 pode também ser um compressor de capacidade múltipla capaz de operação em qualquer uma de um grupo finito de capacidades ou velocidades. Mais ainda, o compressor 2 pode também ser um compressor de capacidade ou velocidade variável (por exemplo, um compressor alternativo de velocidade variável que opera de 1600 a 4500 rpm ou uma faixa de capacidade de ~ 3:1) ou um compressor linear, capaz de operar dentro de uma grande faixa de velocidades e capacidades de compressor.

As Figuras 1 e 2 ainda apresentam um aparelho refrigerador que contém um primeiro compartimento de refrigeração 14 em comunicação térmica com o primeiro evaporador 12. Um ventilador de primeiro compartimento de refrigeração 16 pode estar localizado dentro do aparelho para direcionar um ar mais quente dentro do compartimento 14 sobre o evaporador 12. Coletores de ar ou outros tipos de estruturas de melhoramento de troca de calor como conhecido na técnica podem estar dispostos para facilitar esta transferência de calor entre o evaporador 12 e o compartimento 14. Durante a operação do circuito de refrigeração 20, por exemplo, o ar mais quente dentro do compartimento 14 flui sobre o evaporador 12 e é resfriado pelo refrigerante 8 que passa através do evaporador 12. O aparelho refrigerador 10 apresentado nas Figuras 1 e 2 também inclui um segundo compartimento de refrigeração 15, separado convec-tivamente do compartimento de refrigeração 14 por um regulador 18. O regulador 18 ou alguma outra estrutura adequada como conhecido na técnica pode ser operado para permitir que o fluxo de ar resfriado pelo primeiro eva-porador 12 extraia calor convectivamente do compartimento 15, por meio disto resfriando o compartimento 15. Se um ventilador 16 for utilizado e o ar fluir através do regulador 18, um percurso de ar de retorno é também requerido (não mostrado nas Figuras 1 e 2). As estruturas de percurso de ar de retorno podem ser configuradas como conhecido na técnica. De preferência, o primeiro compartimento de refrigeração 14 é mantido a uma temperatura abaixo de 0o centígrados e atua como um compartimento de congelador no aparelho refrigerador. Também preferível é a utilização do compartimento de refrigeração 15 a uma temperatura acima de 0o centígrados como um compartimento de alimentos frescos no aparelho. Outras disposições de compartimentos de refrigeração 14 e 15, primeiro evaporador 12, ventilador 16 e regulador 18 são possíveis, desde que os compartimentos 14 e 15 permaneçam em contato térmico com o evaporador 12.

Como mostrado nas Figuras 1 e 2, o dispositivo de redução de pressão secundário 32 está disposto dentro da linha de conduto de evaporador secundária 22 e o dispositivo de redução de pressão primário 34 está disposto dentro da linha de conduto de evaporador primária 24. Quando o refrigerante 8 existente em um estado líquido flui através de cada, ou ambos, dos dispositivos de redução de pressão 32 e 34, este experimenta uma significativa queda de pressão e temperatura. Uma quantidade substancial de refrigerante 8 passa instantaneamente para um estado de vapor durante o fluxo através dos dispositivos de redução de pressão 32 e/ou 34. Os dispositivos de redução de pressão 32 e 34 podem ser construídos como tubos capilares, válvulas de expansão, restritores de orifício, válvulas de agulha e/ou qualquer outra estrutura adequada conhecida na técnica capaz de executar a função pretendida. Mais ainda, os dispositivos de redução de pressão 32 e 34 estão cada um configurados para sujeitar o refrigerante 8 a diferentes níveis de redução de pressão. Consequentemente, o refrigerante 8 que fíui através da linha de conduto de evaporador secundária 22 (após sair dos dispositivo de redução de pressão secundário 32) possui uma diferente temperatura e pressão do que o refrigerante 8 que flui através da linha de conduto de evaporador primária 24 (após sair do dispositivo de redução de pressão primário 34).

Como apresentado na modalidade da Figura 1, o circuito de refrigeração 20 inclui um trocador de calor de linha sucção 26 disposto em contato térmico com o dispositivo de redução de pressão primário 34. Na modalidade apresentada na Figura 2, o circuito de refrigeração 20 inclui um refrigerador intermediário 27 disposto em contato térmico com a porção do circuito de refrigeração 20 a jusante do sistema de válvula 36 e a montante do dispositivo de redução de pressão primário 34. Ainda, uma porção do circuito de refrigeração 20 que sai do primeiro evaporador 12 e drena para dentro da linha de entrada de compressor 28 está também disposta em contato térmico com o trocador de calor de linha de sucção 26 ou refrigerador intermediário 27.

Durante as condições de operação nominais (por exemplo, estado estável) do aparelho refrigerador 10, o vapor de refrigerante 8 que sai do primeiro evaporador 12 flui através do trocador de calor 26 ou do refrigerador intermediário 27 e troca calor com o refrigerante 8 relativamente mais quente que passa através do dispositivo de redução de pressão 34 na direção do evaporador 12. Esta troca de calor ocorre quando um refrigerante 8 é permitido fluir através do dispositivo de redução de pressão 34 pelo sistema de válvula 36. A operação do trocador de calor 26 ou do refrigerador intermediário 27 para aquecer o refrigerante 8 que passa de volta para o compressor 2 e resfriar o refrigerante 8 que passa através do dispositivo de redução de pressão 34 na direção do evaporador 12, tem o efeito de aperfeiçoar a eficiência termodinâmica total do aparelho durante as condições de operação nominais.

Um controlador 40 está também ilustrado nas Figuras 1 e 2 para controlar a operação do aparelho refrigerador. Em geral, o controlador 40 opera o compressor 2 e o sistema de válvula 36, por exemplo, para manter os compartimentos de refrigeração 14 e 15 em várias, temperaturas desejadas. O controlador 40 pode também operar um ventilador de condensador 102 configurado para direcionar o fluxo de ar ambiente sobre o condensador 4 para auxiliar adícionalmente em manter eficientemente as temperaturas desejadas dentro dos compartimentos de refrigeração 14 e 15. De preferência, o ventilador de condensador 12 está disposto na proximidade de ou dentro de um alojamento associado com o condensador 4. Além disso, o controlador 40 pode operar o regulador 18, o ventilador de primeiro compartimento de refrigeração 16 e/ou a válvula de retenção 6 para manter as temperaturas desejadas dentro dos compartimentos de refrigeração 14 e 15. Note que, no entanto, as válvulas de retenção são tipicamente passivas, não requerendo uma ativação eletrônica. Mais ainda, o controlador 40 pode estar disposto para controlar e otimizar a eficiência termodinâmica do aparelho refrigerador controlando ou ajustando os componentes do ventilador 102, do regulador 18, do ventilador 16 e/ou da válvula de retenção 6. O controlador 40 está disposto para receber e gerar sinais de controle através de uma fiação disposta entre o e acoplada no compressor 2, no sistema de válvula 36, no ventilador de condensador 102, no regulador 18 e no ventilador de primeiro compartimento de refrigeração 16. Especificamente, uma fiação 42, 46 e 48 está disposta para acoplar o controlador 40 com o sistema de válvula 36, a válvula de retenção 6 e o compressor 2, respectivamente. Ainda, uma fiação 54, 58 e 104 está disposta para acoplar o controlador 40 com o ventilador de primeiro compartimento de refrigeração 16, o regulador 18 e o ventilador de condensador 102, respectivamente.

Nas modalidades ilustradas nas Figuras 1 e 2, o controlador 40 também baseia-se em sensores de temperatura de compartimento de refrigeração para executar a sua função pretendida dentro do aparelho refrigerador. O controlador 40 está acoplado a sensores 14a e 15a dispostos dentro dos compartimentos de refrigeração 14 e 15, respectivamente, com uma fiação (não mostrada nas Figuras 1 e 2). Os sensores 14a e 15a geram sinais indicativos de temperatura como uma função do tempo dentro de seus res- pectivos compartimentos de refrigeração 14 e 15 e enviam estes dados para o controlador 40. Termistores, termopares, e outros tipos de sensores de temperatura conhecidos na técnica são adequados para utilização como os sensores 14a e 15a.

Como apresentado nas Figuras 1 e 2, o controlador 40 pode também basear-se no conjunto de sensor de saída de condensador 5 e/ou conjunto de sensor de saída de evaporador 106 para avaliar a condição do refrigerante 8 dentro do circuito de refrigeração 20. Especificamente, os conjuntos de sensor 5 e 106 estão configurados para medir a temperatura e/ou a pressão do refrigerante 8 na saída do condensador 4 e do primeiro evaporador 12, respectivamente. Várias combinações de termistores, termopares, e outros sensores de temperatura são permissíveis para utilização nos conjuntos de sensor 5 e 106. Também permissíveis para utilização nos conjuntos de sensor 5 e 106 são transdutores, sensores piezoelétricos, e outros tipos de sensores de pressão conhecidos na técnica.

Nas Figuras 3 e 4, aparelhos refrigeradores 10 estão ilustrados em forma esquemática com um circuito de refrigeração e componentes de controle. Os aparelhos apresentados nestas figuras, cada um, têm dois eva-poradores, o primeiro evaporador 12 e o segundo evaporador 52, em contraste com as configurações de evaporador único mostradas nas Figuras 1 e 2. Consequentemente, existem algumas diferenças no circuito de refrigeração 20 para estas modalidades. Após o refrigerante 8 sair do condensador 4, este é apresentado para o sistema de válvula 36. Aqui, o sistema de válvula 36 consiste em duas válvulas de três vias: válvula primária de primeiro evaporador 38 e válvula primária de segundo evaporador 39. O sistema de válvula 36 pode direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante 8 para um ou ambos do primeiro e do segundo evaporadores 12 e 52. Os tipos de válvulas adequados para utilização aqui são os mesmos que aqueles anteriormente mencionados em conexão com as válvulas adequadas para utilização nos aparelhos ilustrados nas Figuras 1-2.

Por sua vez, a válvula primária de primeiro evaporador 38 pode direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante 8 através de um ou ambos dos condutos de evaporador primário e secundário 24 e 22, respectivamente, dispostos entre o primeiro evaporador 12 e a válvula 38. Assim, o refrigerante 8 pode fluir através de cada um ou ambos os condutos 24 e 22 antes destes condutos mesclarem em uma única entrada para o primeiro evaporador 12.

Similarmente, o sistema de válvula 36 pode direcionar o fluxo de refrigerante 8 para a válvula primária de segundo evaporador 39. A válvula 39 pode então direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante 8 para um ou ambos dos condutos de evaporador primário e secundário 64 e 62, respectivamente, dispostos no circuito de refrigeração 20 entre o segundo evaporador 52 e a válvula 39. Consequentemente, o refrigerante 8 então flui através de cada um ou ambos os condutos 64 e 62 antes destes condutos mesclarem em uma única entrada para o segundo evaporador 52.

Também apresentados nas Figuras 3 e 4 estão dispositivos de redução de pressão 34 e 32 dispostos dentro dos dois conjuntos de condutos de evaporador, os condutos 24 e 22, juntamente com os condutos 64 e 62. Se o refrigerante 8 for direcionado pela válvula primária de primeiro evaporador 38 através do conduto de evaporador primário 24, este experimentará uma significativa queda de pressão através do dispositivo de redução de pressão primário 34. O refrigerante 8 que flui através do conduto de evaporador secundário 22 experimentará uma significativa queda de pressão através do dispositivo de redução de pressão secundário 32. Do mesmo modo, se o refrigerante 8 for direcionado pela válvula primária de segundo evaporador 39 através do conduto de evaporador primário 64, este experimentará uma significativa queda de pressão através do dispositivo de redução de pressão primário 34 disposto dentro do mesmo conduto. O refrigerante 8 que flui através do conduto de evaporador secundário 62 experimentará uma significativa queda de pressão através do dispositivo de redução de pressão secundário 32. Os dispositivos de redução de pressão 32 e 34 podem ser tubos capilares, válvulas de expansão, restritores de orifício, válvulas de agulha capazes de executar a função pretendida descrita nas modalidades associadas com as Figuras 1 e 2, ou quaisquer outras estruturas adequadas conhecidas na técnica.

As modalidades das Figuras 3 e 4 também incluem membros de troca de calor dispostos dentro da linha de sucção do circuito de refrigeração 20 conduzindo de volta para a linha de entrada de compressor 28. Como mostrado na Figura 3, os trocadores de calor de linha de sucção 26 e 66 estão dispostos com os condutos de evaporador primários 24 e 64 do primeiro evaporador 12 e do segundo evaporador 52, respectivamente. Ainda, os trocadores de calor 26 e 66 estão configurados para estarem em contato térmico com os dispositivos de redução de pressão 34. Na Figura 4, refrigeradores intermediários 27 e 67 estão dispostos dentro dos condutos de evaporador primários 24 e 64 para o primeiro evaporador 12 e o segundo evaporador 52, respectivamente. Os refrigeradores intermediários 27 e 67 estão também configurados nestes condutos para estarem em contato térmico com a porção de circuito de refrigeração 20 a jusante do sistema de válvula 36 e a montante do dispositivo de redução de pressão primário 34. Além disso, uma porção do circuito de refrigeração 20 que sai dos evaporadores 12 e 52 e drena para dentro da linha de entrada de compressor 28 está configurada para ser os elementos de trocador de calor de linha de sucção 26 e 66 (Figura 3) ou os elementos de refrigerador intermediário 27 e 67 (Figura 4). Também, uma válvula de retenção 6 está configurada na porção de circuito 20 que sai do primeiro evaporador 12. A válvula de retenção 6 impede o con-trafluxo de refrigerante 8 da saída do segundo evaporador 52 para dentro do evaporador 12.

Como anteriormente discutido, as modalidades do aparelho refrigerador 10 apresentadas nas Figuras 3 e 4 cada uma se baseia em dois evaporadores - o primeiro evaporador 12 e o segundo evaporador 52. O primeiro evaporador 12 está disposto em comunicação térmica com o primeiro compartimento de refrigeração 14. O ventilador de primeiro compartimento de refrigerador 16 está disposto dentro do aparelho para direcionar o ar quente dentro do compartimento 14 sobre o evaporador 12. Quando o compressor 2 está operando e o refrigerante 8 está fluindo através do circuito de refrigeração 20, por exemplo, o ar quente dentro do compartimento 14 pode ser direcionado sobre o primeiro evaporador 12 pela operação do ventilador 16. O fluxo de refrigerante 8 através do evaporador 12 resfria o ar quente dentro do compartimento 14 por esta operação. O segundo evaporador 52 está em comunicação térmica com o segundo compartimento de refrigeração 15. Aqui, o ventilador de segundo compartimento de refrigeração 17 está disposto dentro do aparelho para direcionar o ar quente dentro do compartimento 15 sobre o segundo evaporador 52. Durante a operação do aparelho, e do ventilador de compartimento 17, por exemplo, o refrigerante 8 pode fluir através do circuito de refrigeração 20 e ser direcionado através do evaporador 52. O ar quente dentro do segundo compartimento de refrigeração 15 que é direcionado sobre o evaporador 52 pelo ventilador 17 é então resfriado pelo refrigerante 8 que flui através do evaporador 52. O controlador 40, a fiação e os sensores configurados nos aparelhos refrigeradores apresentados nas Figuras 3 e 4 são geralmente os mesmos que aqueles discutidos para as modalidades apresentadas nas Figuras 1 e 2. No entanto, o controlador 40 está também acoplado para receber os elementos de fiação de controle individuais 42 para as válvulas primárias de primeiro e segundo evaporadores 38 e 39 para propósitos de controlar as operações de resfriamento associadas com o aparelho. Além disso, uma fiação 56 está acoplada no controlador 40 e no ventilador de segundo compartimento de refrigeração 17 para permitir que o controlador 40 opere e controle o ventilador 17. O controlador 40 está também acoplado através de uma fiação 46 a uma segunda válvula de retenção 6 que está disposta na porção de circuito de refrigeração 20 que sai do primeiro evaporador 12. O controlador 40 pode avaliar a condição do refrigerante 8 nas modalidades das Figuras 3 e 4 avaliando os sinais de temperatura e/ou pressão como uma função de tempo do conjunto de sensor de saída de condensador 5 e/ou do conjunto de sensor de saída de primeiro evaporador 106. Os conjuntos de sensor 5 e 106 operam e funcionam juntamente com o controlador 40 do mesmo modo como anteriormente discutido em conexão com as modalidades associadas com as Figuras 1 e 2. Mais ainda, o contro- lador 40 na configuração de evaporador duplo apresentada nas Figuras 3 e 4 pode avaliar os sinais de temperatura e/ou pressão recebidos do conjunto de sensor de saída de segundo evaporador 108 que estão associados com a condição do refrigerante 8 naquela localização. Os conjuntos de sensor 5, 106 e 108 podem ser construídos dos mesmos tipos de sensores de temperatura e pressão anteriormente descritos para as modalidades das Figuras 1 e 2.

As modalidades do aparelho refrigerador 10 nas Figuras 1-4 podem cada uma ser operadas em um modo similar para resfriar eficientemente os compartimentos de refrigeração 14 e/ou 15 para manter a temperatura dentro dos respectivos compartimentos em várias temperaturas desejadas. O controlador 40 ativa o compressor 2 e o sistema de válvula 36 para fazer com que o fluxo de refrigerante 8 através do circuito de refrigeração 20 esfrie os evaporadores 12 e/ou 52 durante um ciclo LIGADO de compressor. Por exemplo, o refrigerante 8 é geralmente comprimido em um estado de vapor para uma temperatura mais alta dentro do compressor 2. Quando entrando no condensador 4, o refrigerante 8 é resfriado pela remoção de calor em uma pressão constante e condensa para um estado líquido. O refrigerante 8 é então direcionado através do sistema de válvula 36 e através dos dispositivos de redução de pressão 32 e/ou 34. Conforme o refrigerante 8 passa pelos dispositivos de redução de pressão 32 e/ou 34, este experimenta uma significativa queda de pressão. Muito do refrigerante vaporiza e a temperatura da mistura de vapor / líquido de refrigerante 8 é diminuída. O refrigerante 8 então entra em um ou mais dos evaporadores 12 e 52, e tipicamente é completamente vaporizado pela passagem de ar quente dos compartimentos 14 e/ou 15. O refrigerante 8 então se desloca de volta através da linha de entrada de compressor 28 para dentro do compressor 2 para começar o ciclo novamente através do circuito de refrigeração 20.

Bem no início do ciclo LIGADO de compressor, o primeiro evaporador 12 e/ou 52 cada um pode conter as quantidades acima ótimas de refrigerante 8. Se os sistemas apresentados nas Figuras 1-4 fossem operados em um modo convencional direcionando o refrigerante 8 através dos membros de troca de calor 26, 66, 27 e/ou 67 durante a fase inicial de um ciclo LIGADO de compressor, uma duração substancial deste período seria devotada à redistribuição do refrigerante 8 dentro do circuito de refrigeração 20 até este atingir um estado de equilíbrio próximo do nominal. As eficiên-cias termodinâmicas, no entanto, são ótimas uma vez que o refrigerante 8 esteja dentro de um estado de equilíbrio nominal dentro do circuito de refrigeração 20.

Consequentemente, os aparelhos refrigeradores 10 descritos nas Figuras 1-4 estão configurados para desviar dos membros de troca de calor 26, 66, 27 e 67 durante a fase inicial de um ciclo LIGADO de compressor. Apesar de ser tipicamente mais eficiente operar estes aparelhos direcionando o refrigerante através dos membros de troca de calor (por exemplo, os trocadores de calor de linha de sucção ou os refrigeradores intermediários) durante a operação de estado estável, estes aparelhos têm a capacidade única de operar diferentemente durante a fase inicial de um ciclo LIGADO de compressor. Taxas de fluxo de massa mais altas de refrigerante 8 dentro do circuito de refrigeração 20 são possíveis quando os membros de troca de calor são desviados. Na Figura 1, por exemplo, o controlador 40 direciona o refrigerante 8 através do conjunto de válvula principal 36 para dentro do conduto de evaporador secundário 22 e o dispositivo de redução de pressão 32. Isto efetivamente desvia do membro de troca de calor 26. Similarmente, na Figura 3, os membros de troca de calor 26 e 66 são desviados pelo fluxo seletivo de refrigerante 8 pelas válvulas primárias de primeiro e segundo e-vaporadores 38 e 39 através do condutos de evaporador secundários 22 e 62, respectivamente. Deste modo, as quantidades de refrigerante 8 que a-cumularam dentro dos evaporadores 12 e/ou 52 durante os ciclos DESLIGADOS de compressor podem ser rapidamente redistribuídas dentro do circuito de refrigeração 20 em um estado de equilíbrio nominal durante a fase inicial do ciclo LIGADO de compressor.

Após o refrigerante 8 ter alcançado um estado de equilíbrio quase nominal dentro do circuito de refrigeração 20, o controlador 40 então comuta o fluxo de refrigerante 8 de volta através dos condutos de evaporador (por exemplo, os condutos 24 e/ou 64) em contato térmico com os membros de troca de calor. Esta operação assegura uma ótima eficiência termodinâmica durante a operação de estado estável. Nas Figuras 1 e 2, por exemplo, o controlador 40 opera o sistema de válvula 36 para direcionar o fluxo de refrigerante 8 através do conduto de evaporador primário 24. Consequentemente, o refrigerante 8 passa através do dispositivo de redução de pressão 34, o qual está em contato térmico com o membro de troca de calor 26 (Figura 1) ou através do conduto 24 em contato térmico com o refrigerador intermediário 27 (Figura 2). O controlador 40 opera as modalidades mostradas nas Figuras 3 e 4 em um modo similar e direciona o refrigerante 8 através das válvulas primárias de primeiro e segundo evaporadores 38 e 39 para dentro dos condutos de evaporador primários 24 e 64. Isto tem o efeito de direcionar o refrigerante 8 através dos trocadores de calor de linha de sucção 26 e 66 (Figura 3) ou refrigeradores intermediários 27 e 67 (Figura 4). A extensão de tempo que o controlador 40 direciona o refrigerante 8 para desviar dos membros de troca de calor 26, 27, 66 e/ou 67 durante a fase inicial de um ciclo LIGADO de compressor pode ser predeterminada ou calculada como uma variável. No primeiro caso, a duração pode ser predeterminada (por exemplo, ajustada como um parâmetro fixo) com base em várias geometrias e configurações de sistema. Especificamente, a duração do desvio de membro de troca de calor pode depender da quantidade de refrigerante dentro do circuito 20 do comprimento e da geometria do circuito 20, do tamanho do compressor 2, condensador 4, evaporadores 12 e 52, dos materiais utilizados para fabricar estes componentes, e outros fatores. Além disso, a dinâmica da distribuição de refrigerante 8 dentro do circuito de refrigeração 20 apresentada nas Figuras 1-4 pode ser modelada e compreendida através de técnica e medições como conhecido na técnica. Consequentemente, a extensão de tempo que o controlador 40 desvia dos elementos de troca de calor pode ser ajustada em um ou mais valores. Múltiplos ajustes, por exemplo, podem ser necessários para levar em conta diferentes graus de migração de refrigerante. O grau de migração pode ser uma função do comprimento e/ou frequência dos ciclos DESLIGADOS de compressor e a condição de refrigerante 8 corrente como avaliada pelo controlador 40 com base nas entradas dos conjuntos de sensor 5, 106 e 108. Alternativamente, a duração do desvio pode ser ajustada para um período fixo (por exemplo, 120 segundos) após o início de um ciclo LIGADO de compressor, ou esta pode ser ajustada por um tempo prescrito (por exemplo, 45 minutos) após o cabo de energia do aparelho ter sido plugado em uma tomada de energia após um período desligado significativo. O controlador 40 pode também operar para direcionar o refrigerante 8 para desviar dos membros de troca de calor 26, 27, 66 e/ou 67 apresentados nas Figuras 1-4 por uma duração que é calculada (por exemplo, em vários tempos ou continuamente) com base pelo menos em uma avaliação da condição do refrigerante 8. Como anteriormente discutido, o controlador 40 pode apurar a condição do refrigerante 8 avaliando os sinais de temperatura e/ou pressão recebidos no conjunto de saída de condensador 5 e/ou dos conjuntos de saída de evaporador 106 (Figuras 1-4) e 108 (Figuras 3-4). Por exemplo, existe um equilíbrio de refrigerante 8 dentro do circuito 20 quando o refrigerante 8 existe em um estado substancialmente líquido na saída do condensador 4 (isto é, Subresfriamento de Linha de Líquido). Similarmente, existe também um equilíbrio no circuito 20 quando o refrigerante 8 está em um estado substancialmente de vapor na saída do evaporador 12 e do evaporador 52, se presente. Idealmente, o refrigerante 8 existe em um estado de vapor, superaquecido (0-4° centígrados além da temperatura de saturação correspondente para a pressão de refrigerante específico) na saída de evaporador.

Assim, o controlador 40 pode avaliar se as condições de Subresfriamento de Linha de Líquido e/ou Superaquecimento de Saída de Evaporador existem para o refrigerante 8. Quando o controlador 40 detectar estas condições através de leituras dos conjuntos de sensor 5, 106 e/ou 108, este pode operar o sistema de válvula 36 para parar a operação de desvio de troca de calor e direcionar o refrigerante 8 de volta através dos condutos em contato térmico com os elementos de troca de calor dentro do circuito de refrigeração 20. O controlador 40 pode também avaliar se existem as condições de Subresfriamento de Linha de Líquido e/ou Superaquecimento de Saída de Evaporador avaliando as temperaturas dos compartimentos de refrigeração 14 e 15 (se aplicável). Através de modelagem e trabalho experimental anterior (por exemplo, medições diretas de temperatura e pressão de refrigerante), é possível predizer as condições de Subresfriamento de Linha de Líquido e/ou Superaquecimento de Saída de Evaporador com base em medições de temperatura reais dentro dos compartimentos como uma função de tempo. Outra proposta relativa é para o controlador 40 cessar a operação de desvio de troca de calor no ponto no qual a taxa de decaimento de temperatura (aquecimento) dentro dos compartimentos 14 e/ou 15 se aproxima de zero, significando que uma operação de resfriamento de compartimento efetiva começou.

Além disso, o controlador 40 pode basear-se em outra proposta para determinar o tempo de condições de Subresfriamento de Linha de Líquido e/ou Superaquecimento de Saída de Evaporador para o refrigerante 8 dentro do circuito 20. Esta proposta baseia-se em dados associados com a operação do compressor 2. Quando o compressor 2 está configurado como um compressor linear, o controlador 40 pode avaliar a frequência ressonante do pistão dentro do compressor como uma função de tempo. Através de experimentação e modelagem, a resposta de frequência de pistão para o compressor 2 e/ou a derivada da resposta de frequência podem ser correlacionadas com a condição de temperatura e pressão do refrigerante 8 na saída do condensador 4 e/ou na saída do primeiro e do segundo evaporadores 12 e 52. Utilizando estes dados, é possível correlacionar as frequências de pistão de compressor com as condições de Subresfriamento de Linha de Líquido e/ou Superaquecimento de Saída de Evaporador desejadas para o refrigerante 8. Estas frequências podem então ser utilizadas para estabelecer uma duração predeterminada para a etapa de desvio de trocador de calor. Alternativamente, o controlador 40 pode avaliar a frequência de pistão em tempo real no compressor 2 (por exemplo, utilizando sensores de vibração acoplados no compressor 2 e uma fiação de controle acoplada no controla- dor 40 como é conhecido na técnica). Este pode então calcular a duração da etapa de desvio de trocador de calor com base nas correlações de frequência anteriormente desenvolvidas com as condições de Subresfriamento de Linha de Líquido e/ou Superaquecimento de Saída de Evaporador observadas em conexão com o refrigerante 8.

Para os aparelhos refrigeradores 10 configurados com um compressor de velocidade variável ou capacidade variável, geral (não um compressor linear), é também possível que o controlador 40 avalie as condições de Subresfriamento de Linha de Líquido e/ou Superaquecimento de Saída de Evaporador para o refrigerante 8. Aqui, o controlador 40 pode apurar o consumo de energia do compressor 2 como uma função de tempo e/ou a derivada deste consumo de energia. Correlações anteriores (com base em modelagem e experimentação como conhecido na técnica) da energia de compressor e/ou derivados da energia para as condições de refrigerante 8 (por exemplo, subresfriamento do refrigerante 8 na saída de condensador) podem ser utilizadas para ajustar a duração da etapa de desvio de trocador de calor. De preferência, a duração para a etapa de desvio é calculada em tempo real pelo controlador 40 com base no consumo de energia do compressor 2 como uma função de tempo. Algum tempo prescrito (por exemplo, poucos segundos) após o consumo de energia de compressor ter atingido um pico é usualmente um tempo apropriado para parar a etapa de desvio de troca de calor. Isto é porque o pico do consumo de energia de compressor pode geralmente ser correlacionado com o tempo no qual a maior parte do refrigerante 8 alcançou um estado subresfriado na saída do condensador e/ou uma condição de superaquecimento existe na saída do evaporador. Também note que a proposta acima de ajustar a duração do desvio de trocador de calor com base no consumo de energia de compressor pode ser empregada quando o compressor 2 está configurado como um compressor linear.

Os aparelhos refrigeradores 10 apresentados nas Figuras 1-4 podem também ser operados pelo controlador 40 para gerenciar o controle de temperatura dos compartimentos de refrigeração 14 e 15 durante as con- dições transientes. Várias situações podem surgir durante a operação destes aparelhos refrigeradores que requerem taxas de resfriamento máximas ou mais altas do que a nominal dentro dos compartimentos 14 e 15 para manter as temperaturas desejadas dentro destes compartimentos. Por exemplo, uma porta para o compartimento 14 ou 15 pode inadvertidamente ter sido deixada aberta por uma longa duração, substancialmente aquecendo o compartimento afetado. Similarmente, uma grande quantidade de alimento quente pode ter sido introduzida no compartimento 14 ou 15, causando um aumento apreciável na temperatura de compartimento. Para resolver estas condições transientes, e outras, o controlador 40 pode direcionar o fluxo de refrigerante 8 através de ambos os dispositivos de redução de pressão 32 e 34 ao mesmo tempo. Isto maximiza as taxas de fluxo para os evaporadores 12 e 52, por meio disto transmitindo taxas de resfriamento significativas para os compartimentos de refrigeração 14 e 15. O controlador 40 pode também operar os aparelhos refrigeradores 10 apresentados nas Figuras 1-4 em outro modo para adicionalmente resolver uma distribuição de refrigerante 8 subótima no circuito 20. Logo antes do controlador 40 ativar o compressor 2 no início de um ciclo LIGADO de compressor, o controlador 40 pode acoplar o sistema de válvula 36 para permitir que o refrigerante 8 equalize em pressão dentro do circuito 20. Especificamente, o controlador 40 opera o sistema de válvula 36 para permitir a equalização de pressão e fluxo de refrigerante 8 para dentro dos condutos de evaporador 22, 24, 62 e/ou 64 (ver Figuras 1-4). Esta operação também tem o efeito de promover uma melhor distribuição de refrigerante 8 dentro do circuito 20, reduzindo potencialmente o tempo necessário para operar o aparelho no modo onde os membros de troca de calor são desviados. O controlador 40 pode conceder ganhos de eficiência adicionais operando os aparelhos refrigeradores 10 apresentados nas Figuras 1-4 de acordo com certos procedimentos no final de um ciclo LIGADO de compressor. Por exemplo, o controlador 40 pode acoplar o sistema de válvula 36 para restringir o fluxo de refrigerante 8 através dos condutos de evaporador 22 e 24 (Figuras 1-4), 62 e/ou 64 (Figuras 3-4) e dispositivos de redução de pressão 32 e 34 (Figuras 1-4) no final de um ciclo LIGADO de compressor de estado estável. Isto tem o efeito de impedir ou minimizar o acúmulo de refrigerante 8 em um estado líquido dentro dos evaporadores 12 e/ou 52.

Mais ainda, o controlador 40 pode obter eficiências termodinâmicas adicionais operando o ventilador de condensador 102 e/ou os ventiladores de compartimento de refrigeração 16 e 17 no final do ciclo LIGADO de compressor. A operação do ventilador de condensador 102 serve para res-friar adicionalmente o refrigerante 8 que existe em um estado de alta temperatura quando do retorno do compressor 2 da linha de entrada 28 e flui para dentro do condensador 4. Similarmente, a operação de curto prazo continuada dos ventiladores de refrigeração 16 e 17 pode ainda extrair o resfriamento do evaporador 12 e/ou do evaporador 52 frios, mesmo após o compressor 2 ser DESLIGADO durante a operação.

As Figuras 5A e 5B apresentam modalidades de configurações de sistema de válvula (por exemplo, o sistema de válvula 36) que podem ser utilizados nos aparelhos refrigeradores 10 de evaporador único mostrados nas Figuras 1-2, por exemplo. Na Figura 5A, um conjunto de válvula de três vias 70 compreende uma válvula de três vias 78 configurada para direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante 8 (do condensador 4) através do conduto de evaporador primário 76 e/ou do conduto de evaporador secundário 74 e dos dispositivos de redução de pressão 34 e 32, respectivamente. O refrigerante 8 então flui para dentro do primeiro evaporador 12. Apesar do restante do circuito de refrigeração 20 não ser mostrado na Figura 5A, deve ser compreendido que o refrigerante 8 flui de volta através do trocador de calor 26 ou do refrigerador intermediário 27 (não mostrado) no caminho de volta para o compressor 2. Também não mostrado na Figura 5A é o controlador 40, o qual está acoplado na válvula 78 para propósitos de controlar o fluxo de refrigerante 8 através dos condutos de evaporador 74 e 76.

Por sua parte, a Figura 5B apresenta um conjunto de válvula de uma via duplo 80 para executar a mesma função que o conjunto de válvula 70 na Figura 5A. Aqui, a válvula de três vias 78 é substituída por duas válvulas de uma via 88. Uma válvula de uma via 88 está configurada para o con- duto de evaporador primário 76 e uma válvula de uma via 88 está configurada para o conduto de evaporador secundário 74. Em todos os outros aspectos a configuração para o conjunto de válvula 80 na Figura 5B é idêntica à configuração do conjunto de válvula 70 apresentado na Figura 5A. Aqui, o controlador 40 pode também operar qualquer ou ambas as válvulas de uma via 88 para direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante 8 através dos condutos de evaporador 74 e 76.

As Figuras 6A e 6B apresentam várias modalidades de configurações de sistema de válvula (por exemplo, o sistema de válvula 36) que podem ser empregadas nas modalidades de aparelho refrigerador de evaporador duplo ilustradas nas Figuras 3-4. Na Figura 6A, o aparelho refrigerador de evaporador duplo 10 baseia-se em um conjunto de válvula 96 compreendido de duas válvulas de três vias 78 configuradas para direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante 8 através de dois conjuntos de condutos de e-vaporador 74 e 76 dispostos entre o primeiro evaporador 12 e o condensa-dor 4, e o segundo evaporador 52 e o condensador 4. Apesar de não ilustrado na Figura 6A, um controlador 40 acoplado em cada válvula 78 pode efetivamente direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante 8 através de cada um dos condutos de evaporador dispostos no circuito de refrigeração 20 entre os evaporadores 12 e 52 e o condensador 4.

Na Figura 6B, o conjunto de válvula 98 baseia-se em quatro válvulas de uma via 88 como uma substituição para as duas válvulas de três vias apresentadas na Figura 6A. Novamente, em todos os outros aspectos, a configuração do conjunto de válvula 98 na Figura 6B tem a função idêntica que o conjunto de válvula 96 apresentado na Figura 6A.

Os sistemas e conjuntos de válvula que funcionam apropriadamente com os aparelhos refrigerados 10 apresentados nas Figuras 1-4 não são exclusivos àqueles discutidos anteriormente e ilustrados nas Figuras 5A, 5B, 6A e 6B. Várias combinações de válvulas de uma via e de três vias de vários tipos (por exemplo, a válvula 78, a válvula 88) podem ser empregadas nos condutos de evaporador dentro destes aparelhos refrigeradores de evaporador único ou duplo. Apesar de não apresentadas nas Figuras 5A-6B, as válvulas de duas vias podem também ser empregadas nestes sistemas e conjuntos de válvula. Estas válvulas podem direcionar ou redirecionar o fluxo de refrigerante 8 através de qualquer uma de duas saídas. Por exemplo, as válvulas de duas vias 38a e 39a podem ser configuradas na disposição mostrada na Figura 3 como substitutas para as válvulas de três vias 38 e 39 (ou como substitutas para as válvula 78 na Figura 6A) juntamente com uma válvula de duas vias adicional posicionada a montante das válvulas de duas vias 38a e 39a e a jusante do condensador 4. De preferência, o controlador 40 deve ser capaz de controlar a combinação de válvulas para direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante 8 através dos condutos de evaporador dispostos no circuito de refrigeração 20 entre cada evaporador (por exemplo, o primeiro evaporador 12, e o segundo evaporador 52) e o condensador 4.

Outras variantes do aparelho refrigerador de evaporador único ou duplo 10 e métodos ilustrados e discutidos em conexão com as Figuras 1-4 são viáveis. Por exemplo, configurações de refrigerador com somente um compartimento de refrigeração, por exemplo, o compartimento 14, são adequadas para uma operação de alta eficiência de acordo com a invenção, incluindo a operação de desvio de membro de troca de calor acima discutida. Para estes aparelhos, pelo menos um evaporador 12 deve estar disposto em comunicação térmica com o compartimento 14. Como outro exemplo, um aparelho refrigerador / múltiplos evaporadores 10 pode empregar um compressor do tipo de múltiplas entradas para o elemento de compressor 2. Neste cenário, cada entrada do compressor requer uma linha de sucção dedicada de cada evaporador disposto dentro do aparelho refrigerador 10. Várias configurações de aparelho refrigerador com únicos ou múltiplos evaporadores são também possíveis. No entanto, pelo menos dois condutos de evaporador (por exemplo, 22 e 24) e pelo menos dois dispositivos de redução de pressão (por exemplo, 32 e 34) devem estar configurados em paralelo no circuito de refrigeração 20 entre cada evaporador associado com o aparelho e o condensador 4. Assim, um conjunto de dois ou mais condutos de evaporador deve ser configurado em paralelo com o circuito de refrigeração 20 e disposto de modo que o conjunto seja associado com um evaporador. Outro conjunto de condutos de evaporador deve ser disposto para o próximo evaporador disposto no aparelho, e assim por diante. Além disso, um elemento de troca de calor (por exemplo, o trocador de calor de linha de sucção 26, o refrigerador intermediário 27, etc.) deve ser disposto em contato térmico com um, mas não todos, os condutos de evaporador a jusante do sistema de válvula 36 disposto entre cada evaporador e o con-densador. Alternativamente, o membro de troca de calor pode ser colocado em contato térmico com um, mas não todos, os dispositivos de redução de pressão.

As modalidades de aparelho refrigerador 10 apresentadas nas Figuras 7-12 baseiam-se em uma diferente proposta para maximizar a eficiência termodinâmica total. Como as modalidades apresentadas nas Figuras 1-4, estas configurações e métodos associados estão estruturadas para avaliar e controlar a distribuição de refrigerante 8 dentro do circuito de refrigeração 20 no início de um ciclo LIGADO de compressor. Ao invés de direcionar o refrigerante 8 para desviar dos membros de troca de calor dentro do circuito, os aparelhos ilustrados nas Figuras 7-12 fazem uso de uma operação de compressor de alta velocidade ou alta capacidade para escorvar ou deslocar o refrigerante 8 de volta para um estado de equilíbrio dentro do circuito. Consequentemente, o compressor 2 não pode ser configurado como um compressor de velocidade única ou capacidade única. Ao contrário, o compressor 2 está configurado como um compressor de capacidade múltipla capaz de operação em múltiplas capacidades ou velocidades finitas; um compressor de capacidade ou velocidade variável, capaz de operação dentro de um espectro de capacidades ou velocidades (por exemplo, um compressor de velocidade variável que opera de aproximadamente 1600 a 4500 rpm); ou um compressor linear também capaz de operar dentro de um espectro de velocidades e capacidades (por exemplo, um compressor Embra-co (Whirlpool SA) Britten operando a 30 a 160W). Ainda, o compressor 2 deve ser capaz de operação em níveis de capacidade máxima (por exemplo, próximo de 4500 rpm), mínima (por exemplo, próximo de 1600 rpm) e nominal, entre outros ajustes. Em geral, a capacidade nominal do compressor 2 é de aproximadamente 35% da diferença entre os seus níveis de capacidade máximo e mínimo (por exemplo, 0.35 * (4500 - 1600 rpm) = ~ 1015 rpm).

Em grande parte, as modalidades de aparelho refrigerador de evaporador único apresentadas nas Figuras 7, 9, e 11 são similares às modalidades ilustradas nas Figuras 1 e 3. Existe uma diferença significativa, no entanto. Somente um conduto, o conduto de evaporador primário 24, está disposto entre o condensador 4 e o primeiro evaporador 12. Consequentemente, somente um dispositivo de redução de pressão 34 está configurado dentro do circuito de refrigeração 20 entre o primeiro evaporador 12 e o condensador 4. Como o sistema de válvula 36 somente necessita direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante 8 do condensador 4 através do dispositivo de redução de pressão 34 (e do conduto de evaporador 24), este pode basear-se em uma válvula de uma via (por exemplo, uma válvula equivalente à válvula 88 na Figura 5B). Outros tipos de válvulas como conhecido na técnica podem também ser utilizadas, desde que estas sirvam à função prescrita. O aparelho refrigerador 10 ilustrado na Figura 7 difere das modalidades mostradas nas Figuras 1 e 3 em outro aspecto. Aqui, o aparelho não tem um elemento de troca de calor (por exemplo, o trocador de calor 26 ou o refrigerador intermediário 27) disposto dentro do circuito de refrigeração 20. Consequentemente, a linha de dreno do primeiro evaporador 12 alimenta diretamente dentro da linha de entrada de compressor 28 sem nenhum contato térmico com o conduto de evaporador primário 24 ou o dispositivo de redução de pressão 34. Nota-se, no entanto, que os aparelhos refrigeradores 10 apresentados nas Figuras 9 e 11 possuem um trocador de calor de linha de sucção 26 ou um refrigerador intermediário 27, respectivamente, e estes elementos de troca de calor e condutos associados estão dispostos similares às suas contrapartes apresentadas nas Figuras 1 e 3.

Do mesmo modo, as modalidades de aparelho refrigerador de evaporador duplo apresentadas nas Figuras 8, 10 e 12 são similares às modalidades mostradas nas Figuras 2 e 4. Novamente, existe uma diferença significativa. Somente um conduto, o conduto de evaporador primário 24 ou 64, está disposto entre o condensador 4 e cada evaporador (isto é, os eva- poradores 12 e 52). Com isto, existe um conduto de evaporador primário 24 associado com a porção de circuito 20 entre o primeiro evaporador 12 e o condensador 4, e um conduto de evaporador primário 64 disposto entre o condensador 4 e o segundo evaporador 52. Consequentemente, existe somente um dispositivo de redução de pressão 34 configurado dentro do circuito de refrigeração 20 entre o primeiro evaporador 12 e o condensador 4, e um outro dispositivo de redução de pressão 34 entre o segundo evaporador 52 e o condensador 4.

Como o sistema de válvula 36 somente necessita direcionar ou restringir o fluxo de refrigerante 8 do condensador 4 através de um ou ambos os dispositivos de redução de pressão 34, este pode basear-se em uma válvula de três vias (por exemplo, uma válvula de três vias comparável com a válvula 78 na Figura 5A). Outros tipos de válvulas como conhecido na técnica podem também ser utilizadas, desde que estas sirvam à mesma função. O aparelho refrigerador 10 ilustrado na Figura 8 difere das modalidades mostradas nas Figuras 2 e 4 em outro aspecto. Este aparelho não tem nenhum elemento de troca de calor (por exemplo, o trocador de calor 26 ou o refrigerador intermediário 27) disposto dentro do circuito de refrigeração 20 associado com ou o primeiro evaporador 12 ou o segundo evaporador 52. Consequentemente, as linhas de dreno do evaporador 12 e do segundo e-vaporador 52 alimentam diretamente dentro da linha de entrada de compressor 28 e não tem nenhum contato térmico com os condutos de evaporador primários 24 e 64, ou os dispositivos de redução de pressão 34. Note novamente, no entanto, que os aparelhos refrigeradores apresentados nas Figuras 10 e 12 possuem trocadores de calor de linha de sucção 26 ou refrigeradores intermediários 27, respectivamente, e que estes elementos de troca de calor e condutos associados estão dispostos similares às suas con-trapartes apresentadas nas Figuras 2 e 4.

Os aparelhos refrigeradores 10 ilustrados nas Figuras 7-12 podem ser operados durante as conduções nominais virtualmente no mesmo modo que aquelas detalhadas para os aparelhos mostrados nas Figuras 1-4. Por exemplo, cada um destes aparelhos baseia-se no controlador 40 para operar, ajustar e controlar o compressor 2, a(s) válvula(s) de retenção 6, o sistema de válvula 36, o ventilador de primeiro compartimento de refrigeração 16, o ventilador de segundo compartimento de refrigeração 17, o regulador 18 e/ou o ventilador de condensador 102 para manter a temperatura dentro dos compartimentos de refrigeração 14 e 15 em níveis desejados.

Os aparelhos 10 apresentados nas Figuras 7-12, no entanto, tomam uma diferente abordagem para acionar o refrigerante 8 para um estado de equilíbrio dentro do circuito de refrigeração 20 durante a fase inicial de um ciclo LIGADO de compressor. Como notado anteriormente, estes aparelhos não têm condutos de evaporador secundários 22 e 62 para desviar os elementos de troca de calor 26, 27, 66 e/ou 67 dispostos dentro do circuito de refrigeração 20. Ao invés, o controlador 40 opera o compressor 2 em uma capacidade ou velocidade de escorva acima do nível de capacidade (ou velocidade) nominal para uma duração de escorva que é predeterminada ou calculada como uma variável. A duração desta etapa, se predeterminada ou calculada como uma variável, depende dos mesmos critérios de Subresfria-mento de Linha de Líquido e/ou Superaquecimento de Saída de Evaporador delineados anteriormente em conexão com os aparelhos apresentados nas Figuras 1-4.

De preferência, o controlador 40 opera o compressor 2 em um nível de capacidade bem acima da capacidade nominal, a qual é aproximadamente definida como 35% da diferença entre os níveis de capacidade máximo e mínimo do compressor (por exemplo, 0.35 * (4500 - 1600 rpm) = ~ 1015 rpm). Similar à operação de desvio de troca de calor detalhada para as modalidades mostradas nas Figuras 1-4, a operação de escorva de compressor tem o efeito de redistribuir o refrigerante 8 em uma alta taxa de fluxo de massa dentro do circuito 20. O refrigerante 8 que acumulou dentro do primeiro evaporador 12 e/ou do segundo evaporador 52 durante os ciclos DESLIGADOS de compressor é rapidamente forçado para mais próximo de um estado de equilíbrio dentro do circuito de refrigeração 20 durante a operação de escorva. O controlador 40 pode assim gerar uma redistribuição efetiva de refrigerante 8 com várias velocidades e capacidades acima da nominal. Velocidades e níveis de capacidade de escorva ótimos, por exemplo, podem depender de algumas das características do aparelho que acionam a duração apropriada da etapa de escorva. Por exemplo, o comprimento total do circuito 20, a quantidade de refrigerante 8 utilizada dentro do circuito 20, o tamanho do compressor 2, e outros fatores podem afetar a determinação da capacidade ou velocidade de escorva de compressor apropriada.

Também note que a própria operação de escorva não é altamente eficiente (por exemplo, níveis de potência de compressor ineficientes, altos são necessários para executar a etapa). Mas qualquer perda em eficiência associada com a etapa de escorva é superada pelo ganho total em eficiência termodinâmica. Isto é porque a etapa de escorva move o refrigerante 8 para um estado de equilíbrio dentro do circuito 20 (isto é, um estado onde a eficiência termodinâmica é alta) em significativamente menos tempo do que os aparelhos refrigeradores convencionalmente dispostos podem fazê-lo.

Outras variantes dos aparelhos refrigeradores e métodos de o-peração associados em conexão com as Figuras 1-4 e 7-12 são possíveis. Por exemplo, as configurações do aparelho refrigerador 10 associado com as Figuras 1-4 podem ser operadas pelo controlador 40 para redistribuir o refrigerante 8 dentro do circuito 20 para conseguir as condições de Subres-friamento de Linha de Líquido e/ou Superaquecimento de Saída de Evapo-rador utilizando uma abordagem combinada. Isto é, o controlador 40 pode distribuir o refrigerante 8 utilizando uma combinação de escorva do compressor em capacidades ou velocidades mais altas do que as nominais, juntamente com o desvio do(s) membro(s) de troca de calor. O controlador 40 pode se engajar nesta abordagem combinada quando do início de um ciclo LIGADO de compressor por uma duração que é predeterminada ou calculada como uma variável. Ainda, o controlador 40 pode basear-se substancialmente nos mesmos critérios como anteriormente discutido em conexão com as modalidades das Figuras 1-4 e 7-12 para ajustar a duração destas operações.

Os aparelhos refrigeradores que operam sobre o início de um ci- cio LIGADO de compressor com uma abordagem de escorva de compressor / desvio de trocador de calor combinada dispõe o compressor 2 como um compressor de múltiplas capacidades. Ainda, estes aparelhos têm condutos de entrada de evaporador duplo configurados em paralelo entre o evapora-dor (por exemplo, o evaporador 12 como mostrado na Figura 1) e o conden-sador 4. Os condutos de evaporador 22 e 24 apresentados na Figura 1 oferecem um exemplo desta configuração básica. Estes aparelhos também têm um membro de troca de calor, tal como o trocador de calor de linha de sucção 26, em contato térmico com somente um dos condutos de evaporador entre o condensador 4 e o evaporador 12 (por exemplo, ver Figura 1).

Deve ser compreendido que variações e modificações podem ser feitas sobre a estrutura acima mencionada sem afastar dos conceitos da presente invenção, e ainda deve ser compreendido que tais conceitos pretendem ser cobertos pelas reivindicações seguintes a menos que estas reivindicações por sua linguagem expressamente declarem de outro modo.

Claims

1. Aparelho refrigerador, que compreende: um primeiro compartimento de refrigeração; um condensador; um evaporador em comunicação térmica com o primeiro compartimento; um refrigerante; um compressor; um circuito de refrigeração disposto para permitir o fluxo do refrigerante entre o condensador, o evaporador, e o compressor, o circuito compreendendo um conduto de evaporador primário e um secundário dispostos em paralelo entre o condensador e o evaporador; um dispositivo de redução de pressão primário disposto dentro do conduto de evaporador primário e um dispositivo de redução de pressão secundário disposto dentro do conduto de evaporador secundário, os dispositivos de redução de pressão ajustados em diferentes níveis de redução de pressão; um trocador de calor de linha de sucção em contato térmico com o dispositivo de redução de pressão primário, mas não em contato térmico com o dispositivo de redução de pressão secundário; um sistema de válvula dentro dos condutos de evaporador capaz de seletivamente direcionar ou restringir o fluxo do refrigerante através de cada um, ou todos, dos dispositivos de redução de pressão; e um controlador para controlar o sistema de válvula e o compressor para manter o primeiro compartimento de refrigeração em qualquer uma de uma pluralidade de temperaturas selecionáveis.

2. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 1, em que os dispositivos de redução de pressão são selecionados do grupo que consistem em tubos capilares, válvulas de expansão, restritores de orifício e válvulas de agulha.

3. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 1, em que o sistema de válvula compreende uma válvula ou válvulas selecionadas do grupo que consiste em válvulas acionadas por solenoide, do tipo de entrada única e saída única, válvulas acionadas por solenoide, do tipo de entrada única e pelo menos uma saída selecionável, e válvulas acionadas por motor de passo do tipo de entrada única e pelo menos uma saída selecionável.

4. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 1, em que o compressor é um compressor de múltipla capacidade.

5. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreendendo: um segundo compartimento de refrigeração, em que o primeiro compartimento de refrigeração é mantido a uma temperatura abaixo de 0o centígrado e o segundo compartimento de refrigeração é mantido a uma temperatura acima de 0o centígrado, o evaporador está em comunicação térmica com o primeiro e o segundo compartimentos de refrigeração, e o controlador para controlar o sistema de válvula mantém o primeiro e o segundo compartimentos de refrigeração em qualquer uma de uma pluralidade de temperaturas selecionáveis.

6. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreendendo: uma válvula de retenção dentro do circuito disposta para bloquear o fluxo do refrigerante do condensador para o compressor.

7. Aparelho refrigerador, que compreende: um primeiro compartimento de refrigeração; um condensador; um primeiro e um segundo evaporadores, o primeiro evaporador em comunicação térmica com o primeiro compartimento de refrigeração; um refrigerante; um compressor; um circuito de refrigeração disposto para permitir o fluxo do refrigerante entre o condensador, os evaporadores e o compressor, o circuito compreendendo um primeiro conjunto de condutos de evaporador primário e secundário disposto em paralelo entre o condensador e o primeiro evapora- dor e um segundo conjunto de condutos de evaporador primário e secundário disposto em paralelo entre o condensador e o segundo evaporador; um dispositivo de redução de pressão primário disposto dentro de cada conduto de evaporador primário e um dispositivo de redução de pressão secundário disposto dentro de cada conduto de evaporador secundário, os dispositivos de redução de pressão primário e secundário ajustados a diferentes níveis de redução de pressão; um primeiro trocador de calor de linha de sucção em contato térmico com o dispositivo de redução de pressão primário, mas não o dispositivo de redução de pressão secundário, disposto dentro do primeiro conjunto de condutos de evaporador; um segundo trocador de calor de linha de sucção em contato térmico com o dispositivo de redução de pressão primário, mas não o dispositivo de redução de pressão secundário, disposto dentro do segundo conjunto de condutos de evaporador; um sistema de válvula dentro do primeiro e do segundo conjuntos de condutos de evaporador capaz de seletivamente direcionar ou restringir o fluxo do refrigerante através de cada um, ou todos, os dispositivos de roH i ΐΛδπ Ho nroccãn· o icUUydU Ut? piuooaU, t? um controlador para controlar o sistema de válvula e o compressor para manter o primeiro compartimento de refrigeração em qualquer uma de uma pluralidade de temperaturas selecionáveis.

8. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 7, em que os dispositivos de redução de pressão são selecionados do grupo que consistem em tubos capilares, válvulas de expansão, restritores de orifício e válvulas de agulha.

9. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 7, em que o sistema de válvula compreende uma válvula ou válvulas selecionadas do grupo que consiste em válvulas acionadas por solenoide, do tipo de entrada única e saída única, válvulas acionadas por solenoide, do tipo de entrada única e pelo menos uma saída selecionável, e válvulas acionadas por motor de passo do tipo de entrada única e pelo menos uma saída selecioná- vel.

10. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 7, em que o compressor é um compressor de capacidade variável.

11. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 7, ainda compreendendo: um segundo compartimento de refrigeração, em que o primeiro compartimento de refrigeração é mantido a uma temperatura abaixo de 0o centígrado e o segundo compartimento de refrigeração é mantido a uma temperatura acima de 0o centígrado, o primeiro evaporador está em comunicação térmica com o primeiro compartimento de refrigeração, o segundo evaporador está em comunicação térmica com o segundo compartimento de refrigeração, e o controlador para controlar o sistema de válvula mantém o primeiro e o segundo compartimentos de refrigeração em qualquer uma de uma pluralidade de temperaturas selecionáveis.

12. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 7, ainda compreendendo: uma válvula de retenção dentro do circuito disposta para bloquear o fluxo do refrigerante do condensador para o compressor; e uma válvula de retenção dentro do circuito disposta para bloquear o fluxo do refrigerante da saída do segundo evaporador para dentro do primeiro evaporador.

13. Método para operar um aparelho refrigerador, o aparelho refrigerador tendo um compartimento de refrigeração, um evaporador em comunicação térmica com o compartimento de refrigeração, um condensador, um refrigerante, um compressor, um circuito de refrigeração, entre o condensado, o evaporador, e o compressor, e um dispositivo de redução de pressão primário e um secundário dispostos em paralelo dentro do circuito de refrigeração entre o condensador e o evaporador, que compreende as etapas de: prover um trocador de calor de linha de sucção em contato térmico com o dispositivo de redução de pressão primário, mas não em contato térmico como dispositivo de redução de pressão secundário; prover um sistema de válvula dentro do circuito de refrigeração entre o condensador e o evaporador; operar o compressor e o sistema de válvula para fazer com que o fluxo do refrigerante através do circuito de refrigeração gele o evaporador durante um ciclo LIGADO de compressor; operar o sistema de válvula para direcionar o refrigerante através do dispositivo de redução de pressão secundário em resposta ao início de um ciclo LIGADO de compressor por uma duração que dura até que uma condição de operação nominal tenha sido alcançada; e operar o sistema de válvula durante o ciclo LIGADO de compressor para direcionar o refrigerante através do dispositivo de redução de pressão primário em resposta à condição de operação nominal.

14. Método para operar um aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 13, em que a condição de operação nominal inicia em um tempo predeterminado após o início do ciclo LIGADO de compressor.

15. Método para operar um aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 13, em que a condição de operação nominal inicia quando uma condição de superaquecimento é calculada no evaporador.

16. Método para operar um aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 13, em que a condição de operação nominal inicia quando uma condição de subaquecimento é calculada no condensador.

17. Método para operar um aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 13, ainda compreendendo a etapa de: operar o sistema de válvula em resposta a uma condição transi-ente para permitir um fluxo simultâneo do refrigerante através dos dispositivos de redução de pressão primário e secundário.

18. Método para operar um aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 13, ainda compreendendo a etapa de: operar o sistema de válvula para equalizar a pressão dentro do circuito de refrigeração antes do início do ciclo LIGADO de compressor.

19. Método para operar um aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 13, ainda compreendendo as etapas de: prover um ventilador de evaporador e um ventilador de conden-sador, o ventilador de evaporador em comunicação térmica com o compartimento de refrigeração; operar o sistema de válvula durante o ciclo LIGADO de compressor para restringir o fluxo do refrigerante através dos dispositivos de redução de pressão primário e secundário em resposta a uma condição de final de ciclo; e operar o ventilador de evaporador e o ventilador de condensador por uma duração predeterminada após o início de um ciclo DESLIGADO de compressor.

20. Método para operar um aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 13, em que os dispositivos de redução de pressão primário e secundário são tubos capilares.

21. Método para operar um aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 20, ainda compreendendo as etapas de: prover um ventilador de evaporador e um ventilador de condensador, o ventilador de evaporador em comunicação fluídica com o compartimento de refrigeração; operar o sistema de válvula durante o ciclo LIGADO de compressor para restringir o fluxo do refrigerante através dos tubos capilares em resposta a uma condição de final de ciclo; e operar o ventilador de evaporador e o ventilador de condensador por uma duração predeterminada após o início de um ciclo DESLIGADO de compressor.

22. Método para operar um aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 21, ainda compreendendo a etapa de: operar o sistema de válvula em resposta a uma condição transi-ente para permitir um fluxo simultâneo do refrigerante através dos tubos capilares.

23. Aparelho refrigerador, que compreende: um primeiro compartimento de refrigeração; um condensador; pelo menos um evaporador em comunicação térmica com o primeiro compartimento de refrigeração; um refrigerante; um compressor; um circuito refrigerante disposto para permitir o fluxo do refrigerante entre o condensador, cada evaporador e o compressor, o circuito de refrigeração compreendendo um conduto de evaporador primário e um secundário dispostos em paralelo entre o condensador e cada evaporador; um dispositivo de redução de pressão primário configurado dentro de cada conduto de evaporador primário e um dispositivo de redução de pressão secundário configurado dentro de cada conduto de evaporador secundário, os dispositivos de redução de pressão primário e secundário ajustados em diferentes níveis de redução de pressão; um sistema de válvula configurado dentro dos condutos de evaporador primário e secundário, o sistema capaz de seletivamente direcionar ou restringir o fluxo do refrigerante através de cada um, ou todos, dos condutos de evaporador dispostos em paralelo entre o condensador e cada evaporador; um membro de troca de calor em contato térmico com os condutos de evaporador primário, mas não com os condutos de evaporador secundário, em que o contato térmico está ou em uma localização a jusante do sistema de válvula e a montante do dispositivo de redução de pressão primário ou no dispositivo de redução de pressão primário; e um controlador para controlar o sistema de válvula e o compressor para manter o primeiro compartimento de refrigeração em qualquer uma de uma pluralidade de temperaturas selecionáveis.

24. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 23, em que os dispositivos de redução de pressão primário e secundário são selecionados do grupo que consistem em tubos capilares, válvulas de expansão, restritores de orifício e válvulas de agulha.

25. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 23, em que o sistema de válvula compreende uma válvula ou válvulas selecionadas do grupo que consiste em válvulas acionadas por solenoide, do tipo de entrada única e saída única, válvulas acionadas por solenoide, do tipo de entrada única e pelo menos uma saída selecionável, e válvulas acionadas por motor de passo do tipo de entrada única e pelo menos uma saída selecionável.

26. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 23, em que o compressor é um compressor de múltipla capacidade.

27. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 26, em que o compressor é selecionável do grupo que consiste em um compressor de velocidade variável, um compressor linear e um compressor de duas velocidades.

28. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 23, em que o membro de troca de calor é um refrigerador intermediário que está em contato térmico com o conduto de evaporador primário, mas não com o conduto de evaporador secundário, em uma localização a jusante do sistema de válvula e a montante do dispositivo de redução de pressão primário.

29. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 23, em que o membro de troca de calor é um trocador de calor de linha de sucção que está em contato térmico com o dispositivo de redução de pressão primário, mas não com o dispositivo de redução de pressão secundário.

30. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 23, a-inda compreendendo: um único evaporador em comunicação térmica com o primeiro compartimento de refrigeração, e em que o sistema de válvula compreende um conjunto de válvula selecionado do grupo que consiste em uma válvula de três vias e duas válvulas de uma via.

31. Aparelho refrigerador, de acordo com a reivindicação 23, a-inda compreendendo: um primeiro evaporador e um segundo evaporador, o primeiro evaporador em comunicação térmica com o primeiro compartimento de refrigeração, e em que o sistema de válvula compreende um conjunto de válvula selecionado do grupo que consiste em duas válvulas de três vias e três válvulas de duas vias e quatro válvulas de uma via.