BR102014004087A2 - compressor de dupla sucção com mecanismo de comutação de orifício de sucção rápida para correspondência de cargas térmicas de compartimentos do aparelho com capacidade de refrigeração - Google Patents
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Abstract
resumo patente de invenção: "compressor de dupla sucção com mecanismo de comutação de orifício de sucção rápida para correspondência de cargas térmicas de compartimentos do aparelho com capacidade de refrigeração". a presente invenção refere-se a um aparelho utilizando um sistema de refrigeração que inclui um compressor tendo um alojamento, uma capacidade de refrigeração e conectado, de modo operável, tipicamente a dois evaporadores para regular uma temperatura do primeiro compartimento e uma temperatura do segundo compartimento, um sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado; um fluido de refrigeração espaçado dentro do sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado; e um mecanismo de comutação conectado, operavelmente, a um primeiro conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um primeiro nível de pressão e um segundo conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um segundo nível de pressão onde o segundo nível de pressão é menor do que o primeiro nível de pressão, em que o mecanismo de comutação é capaz de regular e comutar fluxo de refrigeração compartilhado para o compressor do primeiro conduto de fluido e do segundo conduto de fluido
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPRESSOR DE DUPLA SUCÇÃO COM MECANISMO DE COMUTAÇÃO DE ORIFÍCIO DE SUCÇÃO RÁPIDA PARA CORRESPONDÊNCIA DE CARGAS TÉRMICAS DE COMPARTIMENTOS DO A-PARELHO COM CAPACIDADE DE REFRIGERAÇÃO".
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
[001] O presente pedido é uma continuação em parte do Pedido de Patente dos Estados Unidos N° de Série 13/270.386, intitulado Hl-GHER EFFICIENCY APPLIANCE EMPLOYING THERMAL LOAD SHIFTING IN REFRIGERATORS HAVING HORIZONTAL MULLION, depositado em 24 de outubro de 2011, bem como do Pedido de Patente dos Estados Unidos N° de Série 13/279.421, intitulado HIGHER EF-FICIENCY APPLIANCE EMPLOYING THERMAL LOAD SHIFTING IN REFRIGERATORS HAVING VERTICAL MULLION, depositado em 24 de outubro de 2011, as exposições de ambos os pedidos são aqui incorporadas através de referência em suas totalidades.
BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[002] Um aspecto da presente invenção é dirigido, de um modo geral, a um aparelho que inclui um de um sistema de refrigeração. O gabinete tem um volume interno e inclui um primeiro compartimento tendo um volume interno espaçado dentro do gabinete e um segundo compartimento tenho um volume interno espaçado dentro do gabinete, onde o primeiro compartimento e o segundo compartimento dentro do gabinete são separados por um batente para formar o primeiro compartimento e o segundo compartimento dentro do gabinete e onde o primeiro compartimento tem uma carga térmica de primeiro compartimento e o segundo compartimento tem uma carga térmica de segundo compartimento. O sistema de refrigeração, tipicamente, inclui um compressor tendo um alojamento, uma capacidade de refrigeração e conectado, operavelmente, a uma pluralidade de evaporadores pra regu- lar uma temperatura do primeiro compartimento e uma temperatura do segundo compartimento, um sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado que interconecta pelo menos o compressor, um evaporador de primeiro compartimento associado com e capaz de proporcionar refrigeração para o primeiro compartimento e um evaporador de segundo compartimento associado com e capaz de proporcionar refrigeração para o segundo compartimento; um fluido de refrigeração espaçado dentro do sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado usado par regular a temperatura do primeiro compartimento e do segundo compartimento; e um mecanismo de comutação conectado, operavelmente, a um primeiro conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um primeiro nível de pressão e um segundo conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um segundo nível de pressão onde o mecanismo de comutação é capaz de regular e comutar fluido de refrigeração compartilhado para o compressor do primeiro conduto de fluido e o segundo conduto de fluido e é capaz de comutar fluido de refrigeração compartilhado para o compressor entre o primeiro conduto de fluido e o segundo conduto de fluido em menos do que um segundo. O primeiro compartimento está em uma primeira temperatura e o segundo compartimento está em uma segunda temperatura abaixo da primeira temperatura, quando o aparelho está em operação. O mecanismo de comutação corresponde pelo menos substancialmente às cargas térmicas do primeiro compartimento e do segundo compartimento com a capacidade de refrigeração proporcionada pelo compressor.
[003] Ainda outro aspecto da presente invenção é dirigido, de um modo geral, a um aparelho que inclui um gabinete e um sistema de refrigeração. O gabinete, tipicamente, inclui um volume interno e um primeiro compartimento tendo um volume interno espaçado dentro do gabinete e um segundo compartimento tendo um volume interno espaçado dentro do gabinete, onde o primeiro compartimento e o segundo compartimento dentro do gabinete são separados por um batente para formar o primeiro compartimento e o segundo compartimento dentro do gabinete. O primeiro compartimento tem uma carga térmica de primeiro compartimento e o segundo compartimento tem uma carga térmica de segundo compartimento. O sistema de refrigeração inclui compressor único tendo um alojamento, uma capacidade de refrigeração e conectado, operavelmente, a uma pluralidade de evaporadores para regular pelo menos uma temperatura do primeiro compartimento e uma temperatura do segundo compartimento; um condensador único, um sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado que comprime condutos de fluido que interconectam pelo menos o compressor único, um evaporador de primeiro compartimento associado com e capaz de proporcionar/ configurado para proporcionar refrigeração para o primeiro compartimento e um evaporador de segundo compartimento associado com e capaz de proporcionar refrigeração para o segundo compartimento; uma pluralidade de dispositivos de expansão térmica onde pelo menos um dispositivo de expansão térmica é posicionado entre o condensador e cada um da pluralidade de sistemas de evaporadores e configurados para receber fluido de refrigeração do condensador e distribuir fluido de refrigeração para um da pluralidade de evaporadores; um fluido de refrigeração espaçado dentro do sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado u-sado para regular a temperatura do primeiro compartimento e do segundo compartimento e um mecanismo de comutação conectado, ope-ravelmente, a um primeiro conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um primeiro nível de pressão e um segundo conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um segundo nível de pressão, onde o segundo nível de pressão é menor do que o primeiro nível de pressão, onde o mecanismo de comutação é configurado para regular e comutar fluido de refrigeração compartilhado para o compressor do primeiro conduto de fluido e do segundo conduto de fluido e é configurado para comutar fluido de refrigeração compartilhado par ao compressor entre o primeiro conduto de fluido e o segundo conduto de fluido em menos do que um segundo. O primeiro compartimento está em uma primeira temperatura e o segundo compartimento está em uma segunda temperatura abaixo da primeira temperatura, quando o aparelho está em operação. O mecanismo de comutação corresponde, pelo menos substancialmente às cargas térmicas do primeiro compartimento e do segundo compartimento com a capacidade de refrigeração proporcionada pelo compressor.
[004] Outro aspecto da presente invenção inclui um método para corresponder, pelo menos substancialmente, a carga térmica dos compartimentos de um aparelho de múltiplos compartimentos compreendendo as etapas de fornecimento de um sistema de refrigeração de um compressor único, tendo um alojamento, uma capacidade de refrigeração e conectado, operavelmente, a uma pluralidade de evapora-dores para regular pelo menos uma temperatura do primeiro compartimento e uma temperatura do segundo compartimento, um sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado que inclui condutos de fluido que interconectam pelo menos o compressor único, um eva-porador de primeiro compartimento associado com e capaz de proporcionar refrigeração para o segundo compartimento, uma pluralidade de dispositivos de expansão térmica onde pelo menos um dispositivo de expansão térmica é posicionado entre o condensador e cada um da pluralidade de sistemas de evaporadores e configurado para receber fluido de refrigeração do condensador e distribuir fluido de refrigeração para um da pluralidade de evaporadores, um fluido de refrigeração es- paçado dentro do sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado usado para regular a temperatura do primeiro compartimento e do segundo compartimento e um mecanismo de comutação conectado, operavelmente a um primeiro conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um primeiro nível de pressão e um segundo conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um segundo nível de pressão onde o segundo nível de pressão é menor do que o primeiro nível de pressão, onde o mecanismo de comutação é configurado para regular e comutar fluxo de refrigeração compartilhado para o compressor proveniente do primeiro conduto de fluido e do segundo conduto de fluido e é configurado para comutar fluxo de refrigeração compartilhado para o compressor entre o primeiro conduto de fluido e o segundo conduto de fluido em menos do que um segundo. O primeiro compartimento está em uma primeira temperatura e o segundo compartimento está em uma segunda temperatura abaixo da primeira temperatura, quando o aparelho está em operação; e ajuste de fluxo de refrigerante compartilhado do pelo menos evaporador do primeiro compartimento e do evaporador de segundo compartimento, usando um mecanismo de comutação baseado na carga térmica sentida do primeiro compartimento e na carga térmica sentida do segundo compartimento, de modo que a carga térmica do primeiro compartimento e do segundo compartimento corresponder, substancialmente, à capacidade de refrigeração proporcionada pelo compressor.
[005] Esses e outros recursos, vantagens e objetos da presente invenção será ainda compreendidos e apreciados por aqueles habilitados na técnica através de referência à especificação seguinte, reivindicações e desenhos anexos. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS.
[006] O sumário a seguir, bem como a descrição detalhada se- guinte da invenção, serão melhor compreendidos quando lidos em conjunto com os desenhos anexos. Para fins de ilustração da invenção, são mostradas nos desenhos certas modalidades que são presentemente preferidas. Deve ser compreendido, porém, que a invenção não está limitada às disposições precisas e instrumentalidades mostradas. Os desenhos não estão, necessariamente, em escala, mas relações especiais relativas são mostradas e os desenhos podem estar em escala, especialmente onde indicado. Como tal, na descrição ou como será evidente para aqueles habilitados na técnica. Certos recursos da invenção podem ser exagerados em escala ou mostrados em forma esquemática no interesse da clareza e concisão.
[007] A Fig. 1 é uma vista em perspectiva de um refrigerador congelador lado a lado incorporando o sistema de múltiplos evapora-dores;
[008] A Fig. 2 é uma vista esquemática de um sistema de dois evaporadores sequenciais que pode ser utilizado de acordo com um aspecto da presente invenção;
[009] A Fig. 3 é um ciclo termodinâmico de um sistema de refrigeração de dois evaporadores sequenciais que pode ser utilizado em conexão com o deslocamento de carga térmica utilizando métodos de aperfeiçoamento da eficiência do aparelho de acordo com um aspecto da presente invenção;
[0010] A Fig. 4 é uma vista esquemática interior de um sistema de refrigeração de dois evaporadores de acordo com um aspecto da presente invenção;
[0011] A Fig. 5 mostra uma vista esquemática de um sistema de acordo com a presente invenção incorporado em uma configuração de congelador de montagem superior com um batente orientado horizontalmente.
[0012] A Fig. 6 mostra uma vista esquemática de outro aspecto da presente invenção mostrando um sistema de refrigeração em um sistema de aparelho lado a lado com um batente vertical;
[0013] A Fig. 7 mostra um compressor de acordo com um aspecto da presente invenção mostrando uma sucção dupla;
[0014] A Fig. 8a mostra outra modalidade de um compressor utilizando uma válvula de três vias no interior do compressor ou fora do alojamento do compressor (o alojamento mostrado pela linha tracejada) de acordo com um aspecto da presente invenção mostrando a dupla sucção;
[0015] A Fig. 8b mostra outra modalidade de um compressor utilizando duas válvulas de solenoide no interior do compressor ou fora do alojamento do compressor (o alojamento mostrado pela linha tracejada) de acordo com um aspecto da presente invenção mostrando sucção dupla;
[0016] A Fig. 9 mostra um vista esquemática de outro aspecto da presente invenção mostrando um sistema de refrigeração utilizando dois evaporadores acionados um único compressor de dupla sucção e [0017] A Fig. 10 é uma ilustração gráfica esquemática de uma linha de tempo quando um orifício de sucção de pressão superior (designado T1) e um orifício de sucção inferior é aberto (designado T2) e demonstrando graficamente o compressor estendido em tempo e fora de tempo para eficiência aperfeiçoada enquanto mantém a correspondência da capacidade de refrigeração com a carga térmica de cada compartimento.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0018] Antes que a invenção em questão seja melhor descrita, deve ser compreendido que a invenção não está limitada às modalidades particulares da invenção descritas abaixo, visto que variações das modalidades particulares podem ser feitas e ainda estarem dentro do escopo das reivindicações anexas. Deve ser compreendido também que a terminologia utilizada é com a finalidade de descrever modalidades particulares e não é pretendido que seja limitadora. Na verdade, o escopo da presente invenção será estabelecido pelas reivindicações a-nexas.
[0019] Onde uma faixa de valores é proporcionada, é compreendido que cada valor interveniente, até o décimo da unidade do limite inferior a menos que o contexto dite claramente de outro modo, entre o limite superior e o limite inferior daquela faixa e qualquer outro valor citado ou interveniente naquela faixa mencionado está dentro da invenção. Os limites superior e inferior dessas faixas menores podem ser incluídos, independentemente, nas faixas menores e também envolvidos pela invenção, sujeito a qualquer limite especificamente excluído na faixa citada. Onde a faixa mencionada inclui um ou ambos os limites, faixas excluindo um ou ambos os limites, faixas excluindo um ou ambos os limites incluídos também estão incluídos na invenção.
[0020] Nesta especificação e nas reivindicações anexas, as formas do singular "um", "uma", "o" e "a" incluem referência ao plural, a menos que o contexto dite claramente o contrário.
[0021] A presente invenção, em geral, é dirigida a sistemas de a-parelhos e métodos para aumentar a eficiência (coeficiente de desempenho) do aparelho. Os sistemas de aparelhos podem ser sistemas de congeladores com montagem inferior (veja a Fig. 3), sistemas de congeladores com montagem superior, sistema de refrigerador e congelador lado a lado (veja as Figs. 1 e 5) ou sistemas de congeladores de montagem inferior estilo porta francesa que podem ou não utilizar um terceiro compartimento, tipicamente uma gaveta que pode operar como uma gaveta de refrigerador ou uma gaveta de congelador (não mostrada).
[0022] O refrigerador 2 é adaptado para receber e/ou ser capaz de receber uma variedade de prateleiras e módulos em diferentes posi- ções definidas, na modalidade mostrada na Fig. 1, uma pluralidade de trilhos verticais espaçados horizontalmente 3 estendendo-se da parede traseira 4 das seções de gabinete de refrigerador e congelador 16, 18. Na modalidade mostrada, os suportes estão na forma de trilhos que se estendem verticalmente 3 como fendas espaçadas verticalmente para recebimento de guias de montagem em suportes de prateleiras 7 e guias similares em módulos, tais como módulos 50 (crisper - compartimento no refrigerador usado para armazenar frutas, legumes e verduras, mantendo-os frescos), 52 (crisper), 54 (unidade de prateleira e 56 (gaveta) para prender s módulos e um modo em cantilever às seções de gabinete 16, 18 em posições selecionadas localizadas in-crementalmente. As bordas internas das portas 8 e 9 também incluem suportes de prateleiras espaçados verticalmente, como 58, para posicionamento e encaixe de receptáculos 60 e módulos, tais como 62, nas portas, em particular dentro da cavidade da porta definida pelo revestimento 64. As prateleiras, os módulos, os receptáculos e semelhantes podem estar localizados em uma variedade de localizações selecionadas dentro das seções de gabinete 16 e 18 e portas 8 e 9 para permitir ao consumidor selecionar diferentes localizações para conveniência de uso.
[0023] Alguns dos módulos no refrigerador 2, tais como os módulos 50 e 62 podem ser módulos ou componentes elétricos e, portanto, requerem utilitários operacionais. Desse modo, por exemplo, módulos 50 pode ser um crisper elétrico ou um degelo imediato ou módulo de resfriamento e pode requerer utilitários, tais como fluidos resfriados ou aquecidos ou energia elétrica operacional e receber esses utilitários do aparelho. Outros módulos, como o módulo 26, podem igualmente requerer utilitários operacionais enquanto módulos, como um módulo passivo de crisper , não. Módulos de porta também, tal como o módulo 62 podem, por exemplo, incluir um distribuidor de água, selador de bolsa de vácuo ou outro acessório convenientemente acessível do lado de fora da porta 8 ou de dentro da porta e, igualmente, pode receber utilitários operacionais dos condutos, como divulgado nos Pedidos Nos. de série 12/469.915, depositado em 21 de maior de 2009, intitulado Refrigerator Module Mounting System; e 12/469.968, depositado em 21 de maio de 2009, intitulado Multiple Utility Ribbon Cable. As exposições desses pedidos de patente são aqui incorporadas através de referência em sua totalidade. Embora não mostrado nas Figs., os módulos também podem ser usados para resfriamento rápido de bebidas, congelamento/ resfriamento rápidos de outros produtos alimentícios ou mesmo fabricação de gelo, pedaços de gelo (cubos) ou produtos congelados.
[0024] A presente invenção inclui o uso de sistemas de dois eva-poradores sequenciais que utilizam um mecanismo de comutação. O mecanismo de comutação permite ao sistema corresponder melhor às cargas térmicas totais com as capacidades de refrigeração proporcionadas pelo compressor. Geralmente falando, o aparelho ganha eficiência pelo uso do mecanismo de comutação, que permite a comutação do orifício de sucção rápida, tipicamente da ordem de uma fração de segundo. O mecanismo de comutação pode ser comutado em um ritmo acelerado, tipicamente, cerca de 30 segundos ou menos ou, exatamente, 30 segundos ou menos, mais tipicamente, cerca de 0,5 segundos ou menos ou, exatamente, 0,5 segundos ou menos e, mais tipicamente , cerca de 10 milissegundos ou menos (ou qualquer intervalo de tempo de cerca de 30 segundos ou menos). Como um resultado, o sistema rapidamente comuta entre um modo de operação de compartimento de congelador e um modo de operação de refrigeração (alimento fresco). O compressor 12 pode ser um compressor de capacidade variável, tal como um compressor linear, em particular, um compressor linear sem óleo, que é um compressor flexível de orienta- ção (isto é, opera em qualquer orientação e não apenas em uma posição vertical padrão, mas também em uma posição vertical e em uma posição invertida, por exemplo). O compressor é, tipicamente, um compressor de dupla sucção (Veja a Fig. 6) ou um compressor de sucção única (veja a Fig. 7) com um mecanismo de comutação externo. Quando o compressor é um compressor de sucção única, tipicamente, ele proporciona sucção dupla não simultânea dos condutos de fluido de refrigeração 20 do compartimento de refrigeração (alimento fresco) e do compartimento de congelador.
[0025] Conforme discutido acima e mostrado, em geral, na Fig. 2, o sistema de refrigeração 10, utilizado de acordo com um aspecto da presente invenção, tipicamente inclui um compressor 12 conectado, operavelmente, a pelo menos um evaporador 14, onde o compressor é, tipicamente, o único compressor associado com o aparelho para regular a temperatura do primeiro compartimento 16 (tipicamente, o compartimento de alimento fresco)) e a temperatura de um segundo compartimento 18 (tipicamente, o compartimento de congelador). O sistema de refrigeração também utiliza, tipicamente: condutos de fluido 20; pelo menos um condensador 22, mas, tipicamente, um condensa-dor único; um filtro/ secador 24; e um ou mais dispositivos de expansão 26, como um tubo capilar ou tubos capilares.
[0026] O sistema de refrigeração também pode utilizar, opcionalmente, uma ou mais válvulas de retenção 29 que impedem o contra-fluxo de fluido de refrigeração no sistema de refrigeração global no conduto de fluido de pressão inferior. As válvulas de retenção são utilizadas, tipicamente, quando um sistema de refrigeração de múltiplos evaporadores é utilizado operando em uma maneira não simultânea.
[0027] Conforme mostrado na Fig. 2, um aspecto da presente invenção utiliza um sistema de refrigeração de dois evaporadores sequenciais como o sistema de refrigeração 10. O sistema de refrigera- ção de dois evaporadores, mostrado na Fig. 2, utiliza dois evaporado-res 14 alimentados por dois condutos de fluido 20 encaixados em dois dispositivos de expansão separados 26. Devido às diferenças de pressão de evaporação, necessárias para resfriar os dois compartimentos em diferentes temperaturas de operação, os evaporadores não podem operar simultaneamente e, assim, são ativados visto que o resfriamento é necessário em um dado compartimento. Nesse sentido, uma grande vantagem do sistema de dois (ou múltiplos) evaporadores é que o evaporador no compartimento de refrigerador funciona em uma temperatura mais alta do que um evaporador de compartimento de congelador, assim, aumentando o coeficiente global de desempenho (veja a Fig. 3).
[0028] A análise de ciclo (mostrada na Fig. 3) indica um aumento aproximado de 28% no coeficiente global de desempenho nesse sistema. Isso supõe que o compartimento de refrigeração representa cerca de 1/3 da carga térmica total e os evaporadores no compartimento de refrigeração e o compartimento de congelador operam em -15° F (compartimento de congelador) e 10° F (evaporador do compartimento de refrigeração). Os evaporadores mantêm as temperaturas do compartimento de refrigeração (alimento fresco) e do compartimento de congelador em 45° F e 5o F, respectivamente. Conforme mostrado na Fig. 3, os ciclos termodinâmicos de um sistema de refrigeração de dois evaporadores sequenciais ganha eficiência do uso dos dois evaporadores sequenciais em conexão com a operação do compartimento de refrigeração. A operação do compartimento de refrigeração permite ao sistema de refrigeração ter uma eficiência de ciclo muito maior devido à temperatura operacional mais alta. O coeficiente global de desempenho é uma média ponderada do coeficiente de desempenho da operação do congelador e da operação do compartimento de refrigeração (alimento fresco) como segue: COPTotal = xx COPrc + (1-x) X COPfc [0029] "x" é o ganho de calor relacionai do compartimento de refrigeração para o ganho de calor total. O mesmo cálculo geral é aplicável quando os compartimentos são ambos compartimentos de refrigeração ou ambos os compartimentos de congelador, mas onde um compartimento é operado em uma temperatura operacional mais alta do que outro compartimento do aparelho. O coeficiente global de desempenho depende da relação do ganho de calor do compartimento de refrigeração para aquele do aparelho total. Quanto mais alta essa relação, melhor o coeficiente global de desempenho.
[0030] Como discutido acima, o primeiro compartimento é, tipicamente, o compartimento de refrigeração ou de alimento fresco. O segundo é, tipicamente, o compartimento de congelador. Embora essa seja a configuração típica, a configuração podería ser concebivelmen-te, dois compartimentos de refrigeração ou dois compartimentos de congelamento. Assim, desde que o primeiro compartimento esteja em uma temperatura mais alta do que o segundo compartimento, quer o congelador esteja acima ou abaixo, eficiências são obtidas.
[0031] Conforme mostrado em várias Figs., incluindo as Figs. 4 -6, o aparelho pode ter qualquer uma das configurações conhecidas para um aparelho de refrigeração tipicamente utilizado. Os sistemas de refrigeração podem ser incorporados em uma variedade de configurações de aparelho, incluindo um sistema de congelamento de montagem inferior (Fig. 4), um sistema de congelamento de montagem superior (Fig. 5), uma configuração lado a lado (Fig. 6) e uma configuração de porta francesa que pode ou não incluir ainda uma terceira gaveta opcional que pode funcionar como um compartimento de congelador ou de refrigerador (alimento fresco).
[0032] Geralmente falando, cada uma das modalidades utiliza pelo menos dois compartimentos, um primeiro compartimento 16, que é, tipicamente, um compartimento de alimentos frescos ou um compartimento operando em uma temperatura operacional maior do que um segundo compartimento 18, que é, tipicamente, um compartimento de congelador. Também geralmente falando, cada compartimento tem seu próprio evaporador associado com ele. Por exemplo, embora dois evaporadores sejam utilizados, tipicamente (um para o compartimento de alimentos frescos e o outro para o compartimento de congelador) um terceiro pode ser usado e associado com uma terceira gaveta opcional. Condutos de fluido 20 proporcionam fluxo de fluido do compressor para pelo menos um condensador 22, através de um filtro/ secador 24 (quando utilizado), através de pelo menos um dispositivo de expansão 26, tal como um tubo ou tubos capilares e para pelo menos um evaporador, mais tipicamente, múltiplos evaporadores. Finalmente, fluido é retornado para o compressor. Ventiladores 28, que são opcionais são posicionados, em geral, perto do(s) evaporador(es) para facilitar o resfriamento do compartimento/ transferência de calor. Similarmente, os ventiladores 28 podem ser usados em conjunto com o com (veja a Fig. 6). Tipicamente, os ventiladores aperfeiçoam a eficácia da transferência de calor, mas não são necessários.
[0033] No caso do congelador de montagem superior ou de montagem inferior, o batente separando os compartimentos é, tipicamente, um batente horizontal. No caso de uma configuração lado a lado, o batente separando os dois compartimentos é um batente vertical.
[0034] Um aspecto da presente invenção inclui o aumento da eficiência do aparelho através da comutação rápida entre um modo de operação de compartimento de congelador e um modo de operação de compartimento de refrigeração. Conforme mostrado na Fig. 10, T1 é o tempo de abertura do orifício de sucção de alta pressão e T2 é o tempo de abertura do orifício de sucção de baixa pressão. T_on é o compressor em tempo e T_off é o compressor fora de tempo. Através da variação de T1, T2, T_on e T_off, é possível corresponder completamente ou pelo menos corresponder substancialmente a carga térmica do compartimento de congelador a carga térmica do compartimento de refrigeração e a carga térmica total com a capacidade de refrigeração (fixa ou variável) proporcionada pelo compressor para, assim, aumentar o coeficiente global de desempenho do sistema de refrigeração do aparelho. Também é possível aperfeiçoar ainda mais a eficiência do sistema através da regulação e da variação, apropriadamente, a modulação da capacidade de refrigeração do(s) ventilador(es) e/ou do compressor, por exemplo, por meio da velocidade do compressor ou comprimento de curso, no caso de um compressor linear.
[0035] Adicionalmente, uma unidade de controle 70, que pode receber, opcionalmente, um ou mais sinais ou outra entrada de uma entrada de usuário, tal como a temperatura desejada do compartimento para um dados compartimento ou, por exemplo, sensores de temperatura dentro de um compartimento ou entrada do compressor, considerando a capacidade de refrigeração sendo fornecida pelo compressor. A unidade de controle, que podería ser um sistema de computador ou processador, tal como um microprocessador, por exemplo, é configurada, tipicamente, para ajustar, de modo dinâmico, o mecanismo de comutação com base em uma ou mais ou em todas essas entradas para criar o sistema mais eficiente possível. A unidade de controle também pode controlar e regular a capacidade total de resfriamento sendo fornecida pelo compressor, quando o compressor é um compressor de capacidade variável, tal como um compressor linear ou um compressor linear flexível, de orientação, sem óleo.
[0036] O compressor 12 pode ser um compressor alternado ou giratório padrão, um compressor de capacidade variável, incluindo, mas não assim limitado, um compressor linear ou um sistema de compressor de múltiplas entradas (veja as Figs. 7 - 8a - b). Quando um compressor alternado ou giratório padrão, com um único orifício de sucção, é usado, o sistema ainda inclui um sistema de compressor 30 (veja a Fig. 8a - b). Conforme mostrado na Fig. 7, um compressor de acordo com um aspecto da presente invenção pode utilizar um sistema de compressor 40 que contém duas correntes de entrada de fluido de refrigeração do(s) evaporador(es) do compartimento de refrigeração ou do compartimento de congelador. Quando um compressor linear, que pode ser um compressor linear sem óleo, é utilizado, o compressor linear tem uma modulação variável de capacidade, que é, tipicamente, maior do que uma capacidade de modulação de 3 para 1, típica, com um compressor alternado de capacidade variável. O extremo baixo de modulação é limitado pelo esquema de lubrificação e modulação.
[0037] As Figs. 7 e 8a e 8b, em geral, mostram mecanismos de comutação de acordo com a presente invenção. A Fig. 7, como discutido acima, é um sistema de válvulas que é uado em sistemas de compressor de dois orifícios de sucção. As Figs. 8a e 8b são um mecanismo de comutação que pode ser posicionado do lado de fora ou no interior de um sistema de orifício de sucção único que permite que dois ou mais condutos de fluido alimentem o orifício de sucção. Um pistão de compressor 31 é utilizado em ambos os sistemas de duas entradas de fluido de refrigeração mostrados nas Figs. 7, 8a e 8b. No caso da Fig. 7, fluido de refrigeração é recebido na câmara de pistão 32 dos condutos de fluido do compartimento de congelador (primeiro compartimento e segundo compartimento), quando o pistão 31 é puxado para trás, as válvulas da câmara de pistão 34 são ambas abertas ou, quando o comutador de solenoide 36 é ativado, apenas fluido de refrigeração do conduto de fluido do segundo compartimento (compartimento de congelador) é aspirado e a válvula de entrada da câmara de pistão 34, associada com a entrada do conduto de fluido do primei- ro compartimento (compartimento de alimentos frescos/ de refrigeração não é atuado, mas mantido em uma posição fechada. Quando o curso de pistão é atuado em direção às válvulas da câmara de pistão, a válvula da câmara de pistão 34' é aberta pela pressão do fluido a fim de permitir que fluido de refrigeração passe para o condensador 22.
[0038] Uma modalidade alternativa é mostrada nas Figs. 8a e 8b, que mostram uma válvula de entrada de uma câmara de pistão 34, que é alimentada a partir de um sistema de válvulas/ mecanismo de comutação 38. O sistema de válvulas 38, conforme mostrado pelas linhas 40 e 42, que representam o alojamento do compressor, pode estar dentro do alojamento do compressor, quando o alojamento está na posição 40 em relação ao sistema de válvulas 38 e fora do alojamento, quando o alojamento está na posição 42 em relação ao sistema de válvulas 38. As posições do alojamento (representadas pelos numerais de referência 40 e 42) nas Figs. 8a e 8b são destinadas simplesmente a mostrar que o sistema de válvulas pode estar fora do alojamento ou dentro do alojamento do compressor. O sistema de válvulas 38 utiliza um mecanismo de comutação, que, tipicamente, é um sistema de solenoide atuado magneticamente, onde a obstrução 44 é atuada entre uma primeira posição (mostrada na Fig. 8a), permitindo que o refrigerante circule do evaporador do compartimento de refrigeração e uma segunda posição (não mostrada) onde a obstrução 44 é posicionada para bloquear cursos de fluido do evaporador do compartimento de refrigeração e permitir que o refrigerante circule do evaporador do compartimento de congelador. A modalidade alternativa mostrada na Fig. 8b mostra duas válvulas de solenoide 45 que podem ser controladas pela unidade de controle para estar em uma posição aberta ou fechada. As válvulas de solenoide alternam fluxo de refrigerante para o compressor entre refrigerante do primeiro conduto de fluido. As válvulas de solenoide, tipicamente, são abertas apenas uma de cada vez. Nas modalidades das Figs. 7, 8a ou 8b dos sistemas de compressor, a pressão do fluido refrigerante que deixa o compressor para o condensador é, significativamente mais alta do que a pressão do refrigerante recebido do compartimento de refrigeração ou do compartimento de congelador, mas a pressão do refrigerante recebido do conduto de fluido do compartimento de congelador. Isso, como discutido acima, permite maiores eficiências do sistema de refrigerante global.
[0039] O esquema geral de um sistema de dois evaporadores sequenciais utilizando um compressor de dupla sucção ou um compressor e sucção simples, utilizando o mecanismo de válvula e comutação discutido acima é mostrado na Fig. 9.
[0040] O material de armazenamento térmico também pode ser usado para acentuar as eficiências do aparelho, O material de armazenamento térmico 46, que pode incluir material de mudança de fase ou material de alta capacidade de calor, tal como sólidos de metais, pode ser conectado, operavelmente, ao evaporador de primeiro compartimento. O material de armazenamento térmico pode estar em contato térmico ou encaixe com o evaporador de primeiro compartimento, em contato térmico ou encaixe com a linha de fluido conectada operavelmente ao evaporador de primeiro compartimento ou em contato térmico ou encaixe com ambos. O uso do material de armazenamento térmico ajuda a impedir tempo de "paralisação" relativamente curto do compressor. Similarmente, um material de armazenamento térmico pode estar associado com o segundo evaporador/ compartimento. A-dicionalmente, o segundo compartimento pode ter painéis de isolamento a vácuo 48, isolando-o para aperfeiçoar ainda mais a eficiência do sistema através do acionamento de mais carga térmica para o primeiro compartimento.
[0041] Aqueles habilitados na técnica reconhecerão ou serão capazes de verificação usando não mais do que a experimentação de rotina, muitos equivalentes às modalidades da invenção aqui descritas. Esses equivalentes são destinados a estarem envolvidos pelas reivindicações a seguir.
REIVINDICAÇÕES
Claims (20)
1. Aparelho compreendendo: - um gabinete tendo um volume interno e compreendendo um primeiro compartimento tendo um volume interno espaçado dentro do gabinete e um segundo compartimento tendo um volume interno espaçado dentro do gabinete, onde o primeiro compartimento e o segundo compartimento dentro do gabinete são separados por um batente para formar o primeiro compartimento e o segundo compartimento dentro do gabinete e onde o primeiro compartimento tem uma carga térmica de primeiro compartimento e o segundo compartimento tem uma carga térmica de segundo compartimento; - um sistema de refrigeração compreendendo: - um compressor tendo um alojamento, uma capacidade de refrigeração e conectado, operavelmente, a uma pluralidade de evapo-radores para regular uma temperatura do primeiro compartimento e uma temperatura do segundo compartimento; - um sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado que interconecta pelo menos o compressor, um evaporador de primeiro compartimento associado com e capaz de proporcionar refrigeração para o primeiro compartimento e um evaporador de segundo compartimento associado com e capaz de proporcionar refrigeração para o segundo compartimento; - um fluido de refrigeração espaçado dentro do sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado usado para regular a temperatura do primeiro compartimento e do segundo compartimento; e - um mecanismo de comutação conectado, operavelmente, a um primeiro conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um primeiro nível de pressão e um segundo conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um segundo nível de pressão onde o segundo nível de pressão é menor do que o primeiro nível de pressão em que o mecanismo de comutação é capaz de regular e comutar fluido de refrigeração compartilhado para o compressor do primeiro conduto de fluido e do segundo conduto de fluido e é capaz de comutar fluido de refrigeração compartilhado para o compressor entre o primeiro conduto de fluido e o segundo conduto de fluido em menos do que um segundo - em que o primeiro compartimento está em uma primeira temperatura e o segundo compartimento está em uma segunda temperatura abaixo da primeira temperatura, quando o aparelho está em operação; e - o mecanismo de comutação corresponde pelo menos substancialmente às cargas térmicas do primeiro compartimento e do segundo compartimento com a capacidade de refrigeração proporcionada pelo compressor.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, em que o compressor é um compressor de capacidade variável.
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, em que o compressor de capacidade variável é um compressor linear.
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, em que o mecanismo de comutação está dentro do alojamento do compressor.
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, em que o mecanismo de comutação é posicionado externo do alojamento de compressor e recebe refrigerante compartilhado do primeiro conduto de fluido de refrigeração compartilhado e do segundo conduto de fluido compartilhado e distribui um fluxo único compartilhado de fluido de refrigeração para o compressor.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, em que o primeiro conduto de fluido de refrigeração compartilhado é conectado, operavelmente, para distribuir refrigerante compartilhado do primeiro evaporador para o compressor e o segundo conduto de fluido de refrigeração compartilhado é conectado, operavelmente, para distribuir fluido de refrigeração compartilhado do segundo evaporador.
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, em que o primeiro compartimento é um compressor de alimentos frescos e o segundo compartimento é um compartimento de congelador e o compressor é um compressor sem óleo.
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, em que o primeiro compartimento e o segundo compartimento são escolhidos do grupo que consiste de: um compartimento de congelador e um compartimento de alimentos frescos; ambos um compartimento de congelador e ambos um compartimento de alimentos frescos.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, em que o compressor é o compressor único conectado, operavelmente, com o sistema de refrigeração, ainda compreende um condensador conectado operavelmente com o sistema de refrigeração que o condensador conectado operavelmente com o sistema de refrigeração.
10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreendendo uma unidade de controle em comunicação com o dispositivo de comutação e configurado para ajustar, dinamicamente, a sucção do primeiro conduto de fluido e do segundo conduto de fluido em resposta à capacidade de refrigeração sendo proporcionada pelo compressor e as cargas térmicas do primeiro compartimento e do segundo compartimento de modo que o sistema de refrigeração corresponde, pelo menos substancialmente às cargas térmicas do primeiro compartimento e do segundo compartimento com a capacidade de refrigeração proporcionada pelo compressor.
11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreendendo um material de armazenamento térmico de primeiro eva- porador, operável e termicamente encaixado com o primeiro evapora-dor.
12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, ainda compreendendo um material de armazenamento térmico de segundo evaporador, operável e termicamente encaixado com o segundo eva-porador.
13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, onde a u-nidade de controle é escolhida do grupo que consiste de um sistema de computador e um microprocessador.
14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, em que o mecanismo de comutação é escolhido do grupo que consiste de: (1) uma válvula de solenoide configurada para encaixar e desencaixar uma válvula do pistão do compressor que recebe fluido de refrigeração do evaporador de primeiro compartimento; (2) um sistema de válvulas que compreende um solenoide atuado magneticamente para atuar uma obstrução entre uma primeira posição que bloqueia fluxo de fluido de refrigeração de um evaporador e uma segunda posição que bloqueia o fluxo de fluido de refrigeração do outro evaporador; e (3) válvulas de solenoide em cada um dentre o primeiro conduto de fluido e o segundo conduto de fluido configuradas para alternar o fluxo de fluido de refrigeração.
15. Aparelho compreendendo: - um gabinete tendo um volume interno e compreendendo um primeiro compartimento tendo um volume interno espaçado dentro do gabinete e um segundo compartimento tendo um volume interno espaçado dentro do gabinete, onde o primeiro compartimento e o segundo compartimento dentro do gabinete são separados por um batente para formar o primeiro compartimento e o segundo compartimento dentro do gabinete e onde o primeiro compartimento tem uma carga térmica de primeiro compartimento e o segundo compartimento tem uma carga térmica de segundo compartimento; - um sistema de refrigeração compreendendo: - um compressor único tendo um alojamento, uma capacidade de refrigeração e conectado, operavelmente, a uma pluralidade de evaporadores para regular uma temperatura do primeiro compartimento e uma temperatura do segundo compartimento; - um condensador único; - um sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado que interconecta pelo menos o compressor, um evaporador de primeiro compartimento associado com e capaz de proporcionar refrigeração para o primeiro compartimento e um evaporador de segundo compartimento associado com e capaz de proporcionar refrigeração para o segundo compartimento; - uma pluralidade de dispositivos de expansão térmica onde pelo menos um dispositivo de expansão térmica é posicionado entre o condensador e cada um da pluralidade de sistemas de evaporadores e configurados para receber fluido de refrigeração do condensador e distribuir fluido de refrigeração para um da pluralidade de evaporadores; - um fluido de refrigeração espaçado dentro do sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado usado para regular a temperatura do primeiro compartimento e do segundo compartimento; e - um mecanismo de comutação conectado, operavelmente, a um primeiro conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um primeiro nível de pressão e um segundo conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um segundo nível de pressão, onde o segundo nível de pressão é menor do que o primeiro nível de pressão, onde o mecanismo de comutação é configurado para regular e comutar fluxo de refrigeração compartilhado para o compressor do primeiro conduto de fluido e do segundo conduto de fluido e é configurado para comutar fluido de refrigeração compartilhado par ao compressor entre o primeiro conduto de fluido e o segundo conduto de fluido em menos do que um segundo; - em que o primeiro compartimento está em um primeira temperatura e o segundo compartimento está em uma segunda temperatura abaixo da primeira temperatura, quando o aparelho está em operação; e - o mecanismo de comutação corresponde, pelo menos substancialmente, às cargas térmicas do primeiro compartimento e do segundo compartimento com a capacidade de refrigeração proporcionada pelo compressor.
16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, em que o compressor único é um compressor único de orifício de multi-sucção tendo pelo menos um número de orifícios de sucção que corresponde ao número de evaporadores usados no sistema de refrigeração em que cada orifício de sucção é encaixado, operavelmente, por condutos de fluido separados em diferentes evaporadores e configurado para receber fluido de refrigeração de um evaporador único.
17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, em que o compressor é um compressor linear e o aparelho ainda compreende uma unidade de controle encaixada operavelmente para transportar sinais para o mecanismo de comutação e receber sinais do pelo menos um compressor com relação à capacidade de refrigeração dos compressores.
18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, em que a unidade de controle está em comunicação com o dispositivo de comutação e configurada para ajustar, dinamicamente, a sucção do primeiro conduto de fluido e do segundo conduto de fluido em resposta à capa- cidade de refrigeração sendo proporcionada pelo compressor e as cargas térmicas do primeiro compartimento e do segundo compartimento, de modo que o sistema de refrigeração corresponde, pelo menos substancialmente às cargas térmicas do primeiro compartimento e do segundo compartimento com a capacidade de refrigeração proporcionada pelo compressor.
19. Método para corresponder, pelo menos substancialmente, a carga térmica dos compartimentos de um aparelho de múltiplos compartimentos, compreendendo as etapas de: - fornecimento de um sistema de refrigeração compreendendo: - um compressor único tendo um alojamento, uma capacidade de refrigeração e conectado, de modo operável, a uma pluralidade de evaporadores para regular uma temperatura do primeiro compartimento e uma temperatura do segundo compartimento; - um sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado que compreende condutos de fluido que interconectam pelo menos o compressor único, um evaporador de primeiro compartimento associado com e capaz de proporcionar resfriamento para o primeiro compartimento e um evaporador de segundo compartimento associado com e capaz de proporcionar resfriamento para o segundo compartimento; - uma pluralidade de dispositivos de expansão térmica onde pelo menos um dispositivo de expansão térmica é posicionado entre o condensador e cada um da pluralidade de sistemas de evaporadores e configurados para receber fluido de refrigeração do condensador e distribuir fluido de refrigeração para um da pluralidade de evaporadores; - um fluido de refrigeração espaçado dentro o sistema de conexão de fluido de refrigeração compartilhado usado para regular a temperatura do primeiro compartimento e do segundo compartimento; - mecanismo de comutação conectado, operavelmente, a um primeiro conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um primeiro nível de pressão e um segundo conduto de fluido que proporciona fluido de refrigeração compartilhado para o compressor em um segundo nível de pressão onde o segundo nível de pressão é menor do que o primeiro nível de pressão, em que o mecanismo de comutação é configurado para regular e comutar fluxo de refrigeração compartilhado para o compressor do primeiro conduto de fluido e do segundo conduto de fluido e é configurado para comutar fluxo de refrigeração compartilhado para o compressor entre o primeiro conduto de fluido e o segundo conduto de fluido em menos do que um segundo; e - em que o primeiro compartimento está em uma primeira temperatura e o segundo compartimento está em uma segunda temperatura abaixo da primeira temperatura, quando o aparelho está em operação; e - ajuste do fluxo de refrigeração compartilhado do pelo menos evaporador de primeiro compartimento e do evaporador de segundo compartimento usando um mecanismo de comutação com base na carga térmica sentida do primeiro compartimento e na carga térmica sentida do segundo compartimento, de modo que a carga térmica do primeiro compartimento e a do segundo compartimento correspondem, pelo menos substancialmente, à capacidade de refrigeração proporcionada pelo compressor
20. Método, como definido na reivindicação 18, em que o compressor é um compressor de capacidade variável com capacidade de refrigeração variável e a etapa de ajuste do fluxo de refrigerante compartilhado compreende ajuste do fluxo de refrigerante com base na carga térmica sentida do primeiro compartimento e na carga térmi- ca sentida do segundo compartimento, de modo que a carga térmica do primeiro compartimento e do segundo compartimento corresponde, pelo menos substancialmente à capacidade de refrigeração variável proporcionada pelo compressor de capacidade variável.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of an application: publication of a patent application or of a certificate of addition of invention | ||
| B11A | Dismissal acc. art.33 of ipl - examination not requested within 36 months of filing | ||
| B11Y | Definitive dismissal acc. article 33 of ipl - extension of time limit for request of examination expired |