BRPI1004412A2

BRPI1004412A2 - refrigerador de alta eficiência

Info

Publication number: BRPI1004412A2
Application number: BRPI1004412-4A
Authority: BR
Inventors: Steven J Kuehl; Guolian Wu
Original assignee: Whirlpool Co
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2012-04-17
Also published as: US20130305772A1; US9897364B2; US9568219B2; US20110011119A1; US8511109B2; EP2278239B1; EP2278239A2; US20170122646A1; EP2278239A3

Abstract

REFRIGERADOR DE ALTA EFICIêNCIA. A presente invenção refere-se a um recipiente de armazenamento térmico que é acoplado em uma bomba para a circulação do líquido esfriado do recipiente de armazenamento térmico em pelo menos um de dois circuitos. Um circuito inclui um trocador de calor acopíado no evaporador de alimento fresco para auxiliar no esfriamento da seção do alimento fresco do refrigerador ou para esfriamento do líquido. Outro circuito inclui um subesfriador entre o compressor e o condensador para esfriar a saída do gás quente do compressor antes de entrar no condensador, dessa maneira aumentando a eficiência do sistema. Uma válvula de três vias é acoplada na bomba de saída para acoplar o refrigerante armazenado seletivamente em um ou outro ou ambos os circuitos do refrigerante.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "REFRIGE- RADOR DE ALTA EFICIÊNCIA".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um refrigerador que inclui um compartimento de congelador e um compartimento de refrigeração de ali- mento fresco e particularmente um sistema de armazenamento térmico para maximizar a eficiência de operação do refrigerador.

Refrigeradores tipicamente ligam e desligam dependendo da freqüência de uso, do conteúdo e das condições ambientais circundantes. Com refrigeradores convencionais, o compressor do refrigerador funciona em capacidade máxima a despeito das demandas de carga. Isso resulta na utilização de uma quantidade significativa de energia, o que é ambientalmen- te prejudicial e caro para o consumidor. Compressores lineares, tal como descritos na Publicação de Patente U.S. 2006/00110259, cuja descrição é incorporada aqui por referência, são capazes de uma capacidade de opera- ção variável que varia na proximidade de uma razão de 5:1. Compressores lineares, dessa maneira, podem ser controlados para satisfazer a demanda real para refrigeradores, mas também têm o benefício de serem capazes de uma maior capacidade de operação do que os compressores rotativos con- vencionais. Adicionalmente, é bem conhecido na técnica que a diminuição da temperatura de condensação aumenta a eficiência do compressor do re- frigerante, entretanto, para o compressor linear descrito na Publicação de Patente U.S. citada 2006/00110259, a razão de capacidade para trabalho de compressão pode ser amplificada além dessa de um compressor alternado, assim proporcionando uma condição operacional de energia eficiente ainda mais favorável.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De modo a contar com os benefícios da capacidade maior e va- riável disponível com um compressor linear, o sistema de armazenamento térmico da presente invenção armazena energia térmica (isto é, um refrige- rante) em uma unidade de armazenamento térmico com o compressor ope- rando em uma capacidade mais alta durante condições de pequena carga. Sob situações de alta demanda, o refrigerante armazenado pode ser circula- do em um trocador de calor para esfriar o compartimento do refrigerador de alimento fresco ou ser acoplado em um circuito de circulação para subesfriar a saída do condensador, diminuindo a pressão de condensação do sistema de refrigeração e, dessa maneira, aumentando a capacidade de esfriamento liberada do compressor e compensando a necessidade de dimensionar o compressor e o condensador para a mais alta demanda estimada com base somente nas limitações de transferência de calor do condensador dentro de uma dada condição de temperatura do ar ambiente. Também, o refrigerante armazenado pode fluir simultaneamente através de ambos os circuitos de circulação. Em qualquer caso, a eficiência de operação do refrigerador é me- lhorada tirando vantagem da capacidade do compressor linear em fornecer refrigerante que pode ser armazenado quando a capacidade total do com- pressor não é necessária para a operação normal do refrigerador.

O sistema da presente invenção, portanto, proporciona uma uni- dade de armazenamento térmico acoplada em uma bomba para circulação do líquido de transferência de calor esfriado da unidade de armazenamento térmico em pelo menos um de dois circuitos possíveis. Um circuito inclui um trocador de calor acoplado no evaporador de alimento fresco para auxiliar no esfriamento da seção de alimento fresco do refrigerador, para esfriar o líqui- do de transferência do calor ou descongelar o evaporador de alimento fres- co. Outro circuito inclui um subesfriador depois do condensador para esfriar o refrigerante liberado do condensador para abaixo de temperaturas ambien- tes antes de entrar no dispositivo de expansão, dessa forma aumentando a eficiência do sistema.

Em uma modalidade preferida da invenção, uma válvula de três vias é acoplada da bomba de saída para acoplar o refrigerante armazenado seletivamente em um ou outro ou ambos os circuitos de refrigerante. Em outra modalidade preferida da invenção, a unidade de armazenamento tér- mico compreende um tanque de armazenamento térmico para água ou uma mistura de água/álcool ou outro refrigerante secundário tipicamente usado em um sistema de refrigeração. Embora o sistema seja mais eficiente quan- do usado com um compressor linear tendo capacidade suficiente para esfriar o refrigerante líquido para armazenamento no tanque de armazenamento térmico isolado, ele pode também ser usado com um compressor rotativo convencional para regular completamente a demanda no compressor.

Dessa maneira, com o sistema da presente invenção, a capaci- dade disponível de um compressor pode ser utilizada durante situações de baixa demanda para armazenar a energia térmica para uso sob condições de alta demanda para operar mais eficientemente o sistema de refrigeração.

Esses e outros aspectos, objetivos e vantagens da presente in- venção se tornarão evidentes para aqueles versados na técnica com a leitu- ra da sua descrição seguinte junto com a referência aos desenhos acompa- nhantes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma vista em perspectiva de um congelador refrige- rador lado a lado que incorpora o sistema de armazenamento térmico da presente invenção, e

a figura 2 é uma vista esquemática dos componentes do sistema de armazenamento térmico da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA

Com referência inicialmente à figura 1, é mostrado um congela- dor refrigerador 10 que caracteriza a presente invenção, que inclui um gabi- nete refrigerado lado a lado 12 e um gabinete de congelador 14. Cada um dos gabinetes 12 e 14 inclui paredes laterais 11 e 13, respectivamente e uma parede traseira 15. O refrigerador 10 também inclui uma porta de fe- chamento 16 para o gabinete do refrigerador 12 que é articulada no gabinete 12 e uma porta do congelador 18 articulada no gabinete do congelador 14. Ambas as portas 16 e 18 incluem vedações adequadas para proporcionar uma conexão vedada termicamente isolada hermética entre as portas e os gabinetes respectivos. Embora um refrigerador/congelador lado a lado seja ilustrado na figura 1, a presente invenção pode ser utilizada com qualquer configuração de uma combinação de refrigerador/congelador.

O refrigerador 10 é adaptado para receber uma variedade de prateleiras e módulos em posições diferentes definidas por, na modalidade mostrada na figura 1, uma pluralidade de trilhos verticais horizontalmente espaçados 22 que se estendem da parede traseira dos compartimentos de refrigerador e congelador. Na modalidade mostrada, os suportes são na for- ma de trilhos que se estendem verticalmente com fendas verticalmente es- paçadas para receber projeções de montagem nos suportes da prateleira 23 e projeções similares nos módulos, tal como módulos 20, 24, 25 e 26, para fixá-los em balanço nos gabinetes em posições selecionadas localizadas de modo incrementai. As bordas internas das portas 16 e 18 também incluem suportes de prateleira verticalmente espaçados, tal como 27, para posicio- namento de compartimentos 30 e módulos, tal como 32, nas portas. As pra- teleiras, os módulos e os compartimentos podem, assim, ficar localizados em uma variedade de localizações selecionadas dentro dos gabinetes 12 e 14 e portas 16 e 18 para permitir que o cliente selecione localizações dife- rentes para a conveniência de uso.

Alguns dos módulos no refrigerador 10, tal como módulo 20, po- dem exigir recursos de operação. Assim, o módulo 20 pode ser um compar- timento para vegetais energizado ou um módulo de degelo instantâneo ou de friagem e pode exigir recursos, tal como fluidos esfriados ou aquecidos ou força de operação elétrica. Outros módulos, tal como módulo 26, podem exigir, da mesma forma, recursos operacionais enquanto os módulos, tal como um módulo de compartimento para vegetais passivo 20, não. Módulos de porta também, tal como módulo 32, podem incluir, por exemplo, um dis- tribuidor de água, vedador de saco a vácuo ou outro acessório conveniente- mente acessível a partir do exterior da porta 16 ou de dentro da porta e da mesma maneira podem receber recursos de operação de condutos, tal como descrito nos Pedidos Nos. Seriais 12/469.915, depositado em 21 de maio de 2009 e intitulado REFRIGERATOR MODULE MOUNTING SYSTEM, 12/469.968 depositado em 21 de maio de 2009 e intitulado MULTIPLE UTI- LITY RIBBON CABLE e 12/493.524 depositado em 29 de junho de 2009 e intitulado TUBULAR CONDUIT. As descrições desses pedidos de patentes são incorporadas aqui por referência. Dentro dos gabinetes isolados do refrigerador estão contidos o congelador usual e o evaporador de alimento fresco, condensador e os aco- plamentos de fluido usuais em um compressor para a operação do refrigera- dor. O refrigerador 10 dessa invenção, entretanto, inclui os circuitos de fluido adicionais e o sistema de armazenamento térmico como mostrado no dia- grama esquemático da figura 2, agora descrita.

O diagrama esquemático da figura 2 mostra as localizações de vários componentes principais do refrigerador e sistema de armazenamento térmico sem relação particular dentro do gabinete do refrigerador, sendo en- tendido que, na prática, esses elementos podem ficar localizados em qual- quer localização convencional ou conveniente. Por exemplo, o condensador pode ficar localizado convencionalmente na parede externa traseira do gabi- nete ou em um compartimento acima dos gabinetes 12, 14. Dessa forma, o diagrama esquemático da figura 2 é ilustrativo somente e não limita neces- sariamente a posição de qualquer um dos componentes.

Na figura 2, o núcleo do refrigerador 10 é um compressor linear 40 que, devido a sua forma alongada relativamente plana, pode ficar locali- zado convenientemente em quase qualquer localização dentro do refrigera- dor, incluindo no espaço entre o revestimento interno do refrigerador e o seu invólucro externo. Freqüentemente, o compressor fica localizado perto do topo do refrigerador perto do condensador onde o calor pode ser evacuado para cima e para longe do gabinete do refrigerador. O compressor 40 pode ser do tipo descrito no Pedido de Patente U.S. No. Serial 10/553.944 deposi- tado em 22 de abril de 2004, intitulado SYSTEM FOR ADJUSTING RESO- NANT FREQUENCIES IN A LINEAR COMPRESSOR e publicado como Pu- blicação No. 2006/0110259 em 25 de maio de 2006. A descrição desse pe- dido e a publicação são incorporadas aqui por referência. O compressor 40 é acoplado em um circuito de refrigeração 60 incluindo o conduto 42 que aco- pla o compressor a um condensador 44 e a seguir a uma válvula de desvio de duas vias 46. A válvula de desvio 46 é seletivamente operada para dire- cionar o fluxo do refrigerante através de um capilar do compartimento do congelador 48 e para dentro do evaporador do compartimento do congelador 50 ou através do conduto 45 para o evaporador de alimento fresco 49 atra- vés de uma válvula de expansão termostática 47 ou outro dispositivo de ex- pansão. Quando em uma posição para direcionar o refrigerante para o eva- porador do congelador 50, a válvula de retenção 52 fica aberta para a linha de sucção 54 levando para a entrada 41 do compressor. Com a válvula 46 na posição de desvio do compartimento do congelador, o refrigerante flui através do conduto 45 para uma válvula de expansão termostática 47, para o evaporador de alimento fresco 49 e a seguir para a linha de sucção 54 no- vamente levando para a entrada 41 do compressor 40. A válvula de desvio 46 é seletivamente operada por um circuito de controle baseado em micro- processador para permitir o fluxo do refrigerante através do evaporador do congelador 50 ou, alternativamente, através do evaporador de alimento fres- co 49 dependendo da demanda térmica dos compartimentos 14, 12, respec- tivamente. Embora não ilustrado dessa maneira, a linha de sucção 54 fica tipicamente em comunicação térmica com o capilar do congelador 48 ou com o dispositivo de expansão do alimento fresco 47 para eficiência opera- cional. Os componentes do sistema de refrigeração descritos até agora são componentes típicos em um sistema de refrigeração normal, no qual um cir- cuito de controle baseado em microprocessador com sensores de tempera- tura adequados é utilizado e pode ser de um projeto geralmente convencio- nal.

Além do circuito de refrigerante para o evaporador do congela- dor 50 e evaporador de alimento fresco 49 descritos, o sistema da presente invenção adiciona trajetórias de fluxo paralelas ou primeiro e segundo circui- tos de refrigerante para circular um líquido esfriado de um tanque de arma- zenamento térmico 70. O tanque 70 é um tanque termicamente isolado e pode ser colocado no compartimento de alimento fresco ou de outra forma localizado na seção de compartimento da máquina de uma dada configura- ção de refrigerador/congelador. O tanque 70 é tipicamente moldado a sopro de um material polimérico adequado, tal como PVC ou polietileno e isolado por uma camisa. Ele pode ser um frasco Dewar ou tanque do tipo garrafa de vácuo de garrafa térmica usando polímeros galvanizados com metal como placas de cromo sobre ABS e outros polímeros muito bem para proporcionar uma superfície altamente refletiva. O tamanho do tanque 70 depende da a- plicação planejada. Se a massa térmica armazenada é estritamente para um refrigerador único, então ela pode ter uma capacidade de 1 a 4 litros para manter aproximadamente 0,75 a 3 kg de, por exemplo, uma solução de á- gua/álcool. Se um circuito secundário para os dispositivos complementares, tal como dispositivos de cima de balcão ou similar, é acoplado no refrigera- dor 10, o tanque 70 poderia ser duas a três vezes maior. O tanque inclui uma conexão de saída 72 e duas conexões de entrada 74 e 76 para circular o refrigerante líquido armazenado através de dois circuitos separados para esfriar o refrigerante ou para transferir o calor dos componentes do refrige- rador para o refrigerante esfriado.

A conexão de saída 72 é acoplada pelo conduto 71 na entrada 81 da bomba de líquido 80 tendo uma saída 82 acoplada em uma válvula de três vias 90. A válvula 90 tem três posições que podem direcionar o fluido da saída 82 da bomba 80 para um primeiro conduto 92, um segundo conduto 94 ou para ambos os condutos simultaneamente dependendo da posição da válvula de três vias 90. Em uma posição, somente o conduto 92 é acoplado na saída da bomba 80 e acopla o fluido esfriado do tanque 70 em um primei- ro circuito incluindo um trocador de calor secundário 100 em comunicação térmica com o evaporador de alimento fresco 49. O trocador de calor secun- dário é acoplado por um conduto de retorno 93 na entrada 76 do tanque de armazenamento térmico 70 para completar o primeiro circuito de circulação.

Um segundo circuito de circulação inclui o conduto 94 acoplado à válvula 90 e acoplado a um subesfriador 96 que circunda o conduto 60 entre o condensador 44 e a válvula de desvio 46 para subesfriar o líquido refrigerante tipicamente quente do condensador antes que ele entre em um dispositivo de expansão. Um conduto de retorno 97 do subesfriador 96 leva de volta para a entrada 74 do tanque de armazenamento térmico 70. Final- mente, em uma terceira posição da válvula 90, o refrigerante esfriado no tanque de armazenamento térmico é simultaneamente circulado através de ambos o primeiro circuito de circulação que inclui o trocador de calor secun- dário 100 e o segundo circuito de circulação que inclui o subesfriador 96.

O refrigerante utilizado para o tanque de armazenamento térmi- co 70 e circulado pela bomba 80 pode ser um de uma quantidade de refrige- rantes convencionais utilizados na indústria de refrigeração, tais como água, uma mistura de água/álcool, salmoura ou um fluido de transferência de calor Dynalene®. O tanque de armazenamento térmico, depois de cheio através de uma abertura adequada que é subseqüentemente vedada depois que os circuitos de circulação através do subesfriador 96 e trocador de calor secun- dário 100 foram purgados do ar, proporciona circuitos de líquido vedados ou laços para o meio térmico esfriado sendo bombeado pela bomba 80.

O refrigerante no tanque de armazenamento térmico é esfriado pelo trocador de calor secundário 100 quando o compressor 40 está em ope- ração para proporcionar o esfriamento para o evaporador de alimento fresco 49 sob condições onde a capacidade excessiva do compressor está disponí- vel. Dessa maneira, quando a válvula 46 é movida para uma posição para fornecer o refrigerante através da linha 45 e a válvula reguladora 47 para o evaporador de alimento fresco 49 (a menos que sob uma condição de alta carga para o gabinete de refrigeração 12), o esfriamento excessivo disponí- vel é utilizado pelo trocador de calor 100 para esfriar os meios térmicos cir- culados pela bomba 80 através do primeiro circuito de circulação, incluindo o conduto 71, a entrada da bomba 81, a válvula 90, o conduto 92, o trocador de calor 100 e o conduto 93, de volta para o tanque 70 para esfriar o refrige- rante líquido. A operação completa do sistema durante modos de operação diferentes é mais bem observada pelo diagrama das tabelas AeB, abaixo que mostram o estado das válvulas, do compressor e da bomba de armaze- namento térmico durante cenários de operação diferentes, ou seja, as tabe- las A e B ilustram os vários modos de operação do refrigerador e do sistema de armazenamento térmico da presente invenção. <table>table see original document page 10</column></row><table> Continuacao...

<table>table see original document page 11</column></row><table> tabela b

<table>table see original document page 12</column></row><table> Continuacao

<table>table see original document page 13</column></row><table> Na linha 200, o modo de refrigeração está na operação do con- gelador sob condições de carga baixa ou normal. Nesse modo de operação, o compressor 40 está ligado e pode ficar em operação de baixa capacidade se um compressor de capacidade variável, tal como um compressor linear, for utilizado. A temperatura potencial do líquido no tanque de armazenamen- to térmico fica em prontidão e pode ser, se localizado dentro do comparti- mento de alimento fresco 12, um pouco esfriada. A válvula de desvio 46 fica desligada para permitir que o refrigerante passe através do evaporador do congelador 50 enquanto a válvula de três vias 90 fica desligada para inter- romper ambos, o primeiro e o segundo circuitos de circulação. A válvula de retenção 52 fica aberta enquanto a válvula reguladora 47 fica em prontidão. Desse modo, o sistema de armazenamento térmico fica no modo de pronti- dão sem circulação do refrigerante através do tanque 70.

No segundo modo de operação indicado na linha 202, o compar- timento de alimento fresco 12 fica em operação com o compressor na capa- cidade média a alta e o tanque do armazenamento térmico 70 em um estado de esfriamento baixo ou médio. A válvula de desvio 46 é ajustada para circu- lar o refrigerante através da linha 45 através da válvula 47 para fornecer o refrigerante para o evaporador de alimento fresco 49. Ao mesmo tempo, a bomba 80 é ativada com a válvula 90 ligada para circular o refrigerante atra- vés do primeiro circuito, incluindo a linha 71, a bomba 80, a linha 82, a válvu- la 90, a linha 92 através do trocador de calor secundário 100 e retornando para o tanque 70 através da linha 93 e entrada 76. Nessa posição, a válvula de retenção 52 fica fechada, enquanto a válvula reguladora 47 fica aberta.

Durante esse intervalo de operação, o refrigerante é esfriado pela comunica- ção térmica entre o trocador de calor 100 e o evaporador 49. Dessa maneira, o tanque de armazenamento térmico 70 conserva a capacidade térmica du- rante a operação do evaporador 49 para uso em um momento posterior para esfriar o alimento fresco. Se o compressor 40 está desligado, então o troca- dor de calor secundário 100 pode fornecer o esfriamento para o comparti- mento de alimento fresco 12 ou potencialmente descongelar o evaporador do alimento fresco 49. Na linha 204, o modo de operação é o congelador em operação sob condições de alta carga. O compressor 40 fica operando na sua capaci- dade máxima, enquanto o refrigerante no tanque de armazenamento térmico pode estar em qualquer ponto de um nível de potencial de esfriamento baixo a alto. Nessa condição, a válvula de desvio 46 é ajustada para direcionar o refrigerante para o evaporador do congelador 50 e a bomba de armazena- mento térmico fica ligada com a válvula 90 aberta para o subesfriador 96 para permitir que o refrigerante do tanque 70 seja bombeado através da li- nha 94 através do subesfriador 96 e retorne via a linha 97 para o tanque de armazenamento 70. Nessa posição, a válvula reguladora 47 fica em um mo- do de prontidão e o líquido esfriado no tanque de armazenamento térmico 70 é utilizado para subesfriar a descarga do compressor, que abaixa a pressão de condensação e aumenta a disponibilidade de esfriamento para a capaci- dade do evaporador do congelador. Durante esse modo, a energia térmica armazenada (na forma da capacidade de esfriamento) e o tanque de arma- zenamento térmico 70 são usados para reduzir a temperatura do refrigerante que sai do condensador, dessa maneira melhorando a eficiência do sistema e aumentando a capacidade do sistema além dessa obtenível somente pela expulsão do calor para o ar ambiente através do condensador.

No próximo modo de operação mostrado na linha 206, o evapo- rador de alimento fresco 49 está sendo operado com a válvula de desvio 46 ajustada para o compartimento de alimento fresco e o compressor linear fica em um modo operacional de médio a alto e o estado potencial do estado térmico do tanque de armazenamento térmico pode ficar em algum ponto de baixo a alto em termos de capacidade para proporcionar o esfriamento adi- cional. A bomba de armazenamento 80 é ligada e o ajuste da válvula de três vias 90 é aberto para circular o refrigerante através do trocador de calor se- cundário 100. Nessa condição onde o evaporador de alimento fresco fica operativo no circuito de refrigerante, a válvula reguladora 47 fica aberta. Nesse modo, o sistema conserva qualquer capacidade térmica durante a operação do circuito do evaporador de alimento fresco que esteja disponível e, na eventualidade do compressor 40 ser desligado, a circulação do refrige- rante do tanque 70 através do trocador de calor secundário 100 proporciona o esfriamento ou o descongelamento potencial para o evaporador de alimen- to fresco e para o compartimento de armazenamento do alimento fresco 12.

No próximo modo de operação representado pela linha 208 (ta- bela B), novamente o evaporador do alimento fresco fica em um modo ope- racional, entretanto, sob condições de pequena carga. O compressor 40 fica desligado nessa posição e os meios de armazenamento térmico ficam em um estado de esfriamento potencial médio a alto. A válvula de desvio 46 é ajustada para o compartimento de alimento fresco e a bomba de circulação 80 é ligada com a válvula 90 aberta para o primeiro circuito de circulação como no modo de operação anterior. A válvula reguladora 47 do alimento fresco fica no estado de prontidão visto que o compressor está agora desli- gado. Nesse modo, como indicado na última coluna do diagrama, a conser- vação da capacidade térmica em termos da capacidade de esfriamento é utilizada para o esfriamento do alimento fresco do compartimento 12 ou o descongelamento do evaporador de alimento fresco 49.

No próximo modo de operação, o congelador está sendo opera- do, como mostrado pela linha 210, com o compressor 40 ligado e em um modo de baixa capacidade se ele for um compressor de capacidade variá- vel, tal como o compressor linear da modalidade preferida da invenção. Nes- sa condição, a carga do congelador é baixa ou normal e a válvula de desvio 46 é ajustada para direcionar o refrigerante através do evaporador do conge- lador 50. A válvula de três vias 90 fica fechada e a bomba 80 fica desligada. A válvula de retenção 52 fica aberta para permitir que o refrigerante circule de volta através do compressor através da linha de sucção 54 e a válvula reguladora 47 fica no modo de prontidão. Nesse modo de operação, o tan- que de armazenamento térmico 70 fica inativo, entretanto, se ele está posi- cionado dentro do compartimento de alimento fresco, ele potencialmente proporcionará algum esfriamento para o compartimento de alimento fresco enquanto em um modo de prontidão dependendo da temperatura da massa térmica armazenada.

A seguir, como indicado pela linha 212, novamente, o compres- sor 40 é ligado em um modo de operação de baixa capacidade e a válvula de desvio 46 é ajustada para o compartimento do congelador. Nesse modo de operação, os compartimentos do congelador e do alimento fresco ficam em condições de carga do sistema baixa ou normal. A bomba do sistema de armazenamento térmico 80 é ligada, enquanto a válvula de três vias 90 é aberta para o primeiro circuito de circulação, incluindo o trocador de calor secundário 100. A válvula de retenção 52 é aberta, enquanto a válvula regu- ladora 47 está em um modo de prontidão. Nesse modo também, o refrige- rante disponível do refrigerante líquido no tanque de armazenamento 70 é usado para esfriar o compartimento de alimento fresco enquanto o refrige- rante em um circuito de circulação normal para o refrigerante está sendo utilizado no compartimento do congelador através do evaporador do conge- lador 50.

Finalmente, com a válvula 90 aberta para ambos os circuitos de circulação, o fluido esfriado do tanque 70 é circulado através de ambos os trocadores de calor secundário 100 para esfriar o compartimento de alimento fresco 12 e subesfriar a saída do compressor através do subesfriador 96. Essa operação é representada pela linha 214 na tabela B.

Dessa maneira, nos vários modos de operação, a capacidade térmica excessiva do compressor é utilizada para armazenar a energia tér- mica na forma de esfriamento do refrigerante líquido no tanque de armaze- namento térmico 70, que pode ser usado subseqüentemente no primeiro circuito de circulação para esfriar o meio de resfriamento líquido quando o refrigerante do compressor 40 está sendo aplicado no evaporador do alimen- to fresco 49 ou para proporcionar o esfriamento para o compartimento de alimento fresco quando a válvula de desvio 46 está na posição do congela- dor. Alternadamente, quando não existe necessidade do refrigerante no tan- que de armazenamento de líquido ser adicionalmente esfriado, ele pode ser utilizado para subesfriar a saída do condensador 44, dessa maneira aumen- tando a eficiência do sistema na operação quando o compartimento do con- gelador ou o compartimento do alimento fresco ou a carga térmica suportada externa (como descrito no Pedido Nos. Seriais 12/469.915, depositado em 21 de maio de 2009 e intitulado REFRIGERATOR MODULE MOUNTING SYSTEM, 12/469.968 depositado em 21 de maio de 2009 e intitulado MUL- TIPLE UTILITY RIBBON CABLE e 12/493.524 depositado em 29 de junho de 2009 e intitulado TUBULAR CONDUIT) estiver sob condições de alta car- ga.

Os estados operacionais das válvulas são controlados por um sistema de controle elétrico que é programado de acordo com os ajustes apresentados nas tabelas A e B em uma maneira convencional para atingir a comutação desejada das posições da válvula e a operação da bomba 80 em coordenação com o circuito de controle para o compressor 40. Dessa manei- ra, com o sistema da presente invenção, a capacidade disponível do com- pressor e, particularmente, como na modalidade preferida, um compressor linear com maior capacidade e flexibilidade é utilizado, pode ser usada para operar mais eficientemente o sistema de refrigeração e igualar completa- mente a demanda em ambos os componentes de compressor e outros de refrigeração.

Será evidente para aqueles versados na técnica que várias mo- dificações nas modalidades preferidas da invenção como descritas aqui po- dem ser feitas sem se afastar do espírito ou do escopo da invenção como definido pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Unidade de armazenamento térmico para uso com um refrige- rador, que compreende: um compressor para um refrigerante, um condensador acoplado no dito compressor, um evaporador acoplado no dito condensador, um recipiente para manter uma massa térmica líquida, um trocador de calor secundário em comunicação térmica com o dito evaporador, condutos para acoplamento do dito recipiente em comunicação de fluido com o dito trocador de calor secundário para a transmissão da dita massa térmica líquida e uma bomba acoplada nos ditos condutos para a circulação da dita massa térmica líquida do dito recipiente para o dito trocador de calor secundário.

2. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a reivin- dicação 1, e ainda incluindo um subesfriador acoplado termicamente entre o dito compressor e o dito condensador e acoplado nos ditos condutos para permitir que a dita massa térmica líquida flua através do dito subesfriador.

3. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a reivin- dicação 2, na qual o dito compressor é um compressor linear.

4. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a reivin- dicação 3, na qual o dito evaporador é posicionado no compartimento do refrigerador de um refrigerador/congelador.

5. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a reivin- dicação 4, na qual o dito trocador de calor secundário compreende espirais que circundam o dito evaporador e acopladas nos ditos condutos.

6. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a reivin- dicação 5, na qual os ditos condutos formam trajetórias de fluxo paralelas que compreendem a dita massa térmica incluindo o dito recipiente, o dito trocador de calor secundário e o dito subesfriador.

7. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a reivin- dicação 6, na qual a dita massa térmica compreende um entre água, uma mistura de água - álcool, salmoura e um fluido de transferência de calor Dy- nalene®.

8. Unidade de armazenamento térmico para uso com um refrige- rador/congelador, que compreende: um compressor para um refrigerante, um condensador acoplado no dito compressor, um primeiro evaporador, uma válvula de desvio acoplada entre o dito primeiro evaporador e o dito condensador, um subesfriador acoplado termicamente entre o dito condensa- dor e a dita válvula de desvio, um segundo evaporador acoplado na dita válvula de desvio, um recipiente para manter uma massa térmica líquida, um trocador de calor secundário em comunicação térmica com o dito segundo evaporador, condutos para acoplamento do dito recipiente em comunicação de fluido com o dito trocador de calor secundário e dito subesfriador para a transmissão da dita massa térmica líquida e uma bomba acoplada nos ditos condutos para circular a dita massa térmica líquida do dito recipiente para o dito subesfriador e o dito tro- cador de calor secundário quando a dita válvula de desvio está em uma po- sição para circular o refrigerante para o dito segundo evaporador.

9. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a reivin- dicação 8, na qual o dito compressor é um compressor linear.

10. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a rei- vindicação 9, na qual o dito primeiro evaporador é posicionado no comparti- mento do congelador de um refrigerador/congelador e o segundo evaporador é posicionado no compartimento do refrigerador de um refrigera- dor/congelador.

11. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a rei- vindicação 10, na qual o dito trocador de calor secundário compreende espi- rais que circundam o dito segundo evaporador e acopladas nos ditos condu- tos.

12. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a rei- vindicação 11, na qual os ditos condutos formam trajetórias de fluxo parale- las que incluem a dita massa térmica incluindo o dito recipiente, o dito troca- dor de calor secundário e o dito subesfriador e também incluindo uma válvu- la acoplada nos ditos condutos para controlar seletivamente a trajetória de circulação da dita massa térmica líquida.

13. Unidade de armazenamento térmico para uso com um refri- gerador/congelador tendo um compressor linear com capacidade excessiva que pode ser utilizada para armazenar a energia térmica quando o compar- timento do refrigerador está sendo somente esfriado, que compreende: um compressor linear para um refrigerante, um condensador acoplado no dito compressor, um evaporador acoplado no dito condensador, um recipiente para manter uma massa térmica líquida, um trocador de calor secundário em comunicação térmica com o dito evaporador, condutos para acoplamento do dito recipiente em comunicação de fluido com o dito trocador de calor secundário para a transmissão da dita massa térmica líquida e uma bomba acoplada nos ditos condutos para a circulação da dita massa térmica líquida do dito recipiente para o dito trocador de calor secundário.

14. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a rei- vindicação 13, e também incluindo uma válvula acoplada nos ditos condutos para controlar seletivamente a trajetória de circulação da dita massa térmica líquida.

15. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a rei- vindicação 13, e também incluindo um subesfriador acoplado termicamente entre o dito compressor e o dito condensador e acoplado nos ditos condutos para permitir que a dita massa térmica líquida flua através do dito subesfria- dor.

16. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a rei- vindicação 15, na qual o dito evaporador fica posicionado no compartimento do refrigerador de um refrigerador/congelador e o dito trocador de calor se- cundário compreende espirais que circundam o dito evaporador e acopladas nos ditos condutos.

17. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a rei- vindicação 16, na qual os ditos condutos formam trajetórias de fluxo parale- las que incluem a dita massa térmica incluindo o dito recipiente, o dito troca- dor de calor secundário e o dito subesfriador.

18. Unidade de armazenamento térmico para uso com um refri- gerador/congelador que compreende: um compressor para um refrigerante, um condensador acoplado no dito compressor, um primeiro evaporador, uma válvula de desvio acoplada entre o dito primeiro evaporador e o dito condensador, um subesfriador termicamente acoplado entre o dito condensa- dor e a dita válvula de desvio, um segundo evaporador acoplado na dita válvula de desvio, um recipiente para manter uma massa térmica líquida, um trocador de calor secundário em comunicação térmica com o dito segundo evaporador, um primeiro circuito de esfriamento incluindo uma válvula e uma bomba para circulação de uma massa térmica líquida do dito recipiente para o dito trocador de calor secundário quando a dita válvula está em uma pri- meira posição e um segundo circuito de esfriamento acoplado na dita bomba, dita válvula, dito recipiente e dito subesfriador para circulação da dita massa térmica líquida do dito recipiente para o dito subesfriador quando a dita vál- vula está em uma segunda posição.

19. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a rei- vindicação 18, na qual a dita válvula é uma válvula de três vias.

20. Unidade de armazenamento térmico, de acordo com a rei- vindicação 19, na qual a dita válvula inclui uma terceira posição, na qual a dita massa térmica líquida é circulada em ambos o dito primeiro circuito de esfriamento e o dito segundo circuito de esfriamento.