WO2011057373A1 - Refrigeration compressor - Google Patents

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WO2011057373A1
WO2011057373A1 PCT/BR2010/000373 BR2010000373W WO2011057373A1 WO 2011057373 A1 WO2011057373 A1 WO 2011057373A1 BR 2010000373 W BR2010000373 W BR 2010000373W WO 2011057373 A1 WO2011057373 A1 WO 2011057373A1
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WO
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compressor
heat
accumulating material
heat accumulating
compressor according
Prior art date
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PCT/BR2010/000373
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French (fr)
Portuguese (pt)
Inventor
Fernando Antonio Ribas Junior
Rodrigo Kremer
Original Assignee
Whirlpool S.A.
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Publication date
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Priority to US13/509,266 priority patent/US20130045119A1/en
Priority to CN2010800584065A priority patent/CN102667157A/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/06Cooling; Heating; Prevention of freezing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00Material properties
    • F05C2251/04Thermal properties
    • F05C2251/048Heat transfer

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration compressor, and more specifically to a compressor whose cooling is performed by utilizing the characteristics of its thermal transient when such a compressor is applied to a refrigeration system.
  • a compressor has the function of raising the pressure of a given volume of fluid to a pressure necessary to perform a refrigeration cycle.
  • hermetic compressors that generally comprise a sealed housing on which compressor parts are mounted: a compressor-motor assembly comprising a cylinder block with an end closed by a head defining a discharge chamber in communication with a compression chamber defined within the cylinder, the compression chamber is closed by a valve plate provided between the cylinder end and the head.
  • WO 2007/068072 uses the concept of insulation of cylinder heating sources.
  • a conduit is constructed spacer over the valve plate and open into the internal cavity of the compressor housing, keeping the compressor cylinder cap away from the valve plate and forming an annular plenum around the spacer duct. In this way, heat transmission from the cylinder cover to the valve plate is reduced, which ultimately reduces the heating of the cylinder block in the region of the compression chamber, increasing the efficiency of the compressor.
  • the conduit having a heat-absorbing end on the cylinder and another heat-releasing end disposed away from the cylinder block to absorb heat generated by compressing refrigerant within the cylinder and dissipating it to a remote region thereby decreasing the cylinder temperature and also increasing the efficiency of the compressor.
  • the present invention aims to promote compressor cooling using characteristics of the compressor's thermal transient when applied to a refrigeration system.
  • the present invention takes advantage of the existing thermal dynamics between the compressor and the compression system, reliably and efficiently reducing internal temperatures and thereby improving compressor performance.
  • the present invention achieves the above objectives by means of an airtight compressor comprising a housing that surrounds the compressor component parts, with a heat accumulating material occupying an internal volume or adjacent to the compressor housing.
  • the heat accumulating material acts as a thermal capacitor capable of absorbing high amounts of heat during the compressor on time and rejecting heat during the compressor off time in order to increase the thermal efficiency of the compressor.
  • the heat accumulating material rejects heat a first amount of heat during the compressor on time and a second amount of heat during the compressor off time.
  • the heat accumulating material may reject a minimum amount of heat during the compressor on time and a high amount of heat during the compressor off time.
  • heat accumulating material can absorb heat during the compressor on time and discard part of this heat to one of the compressor components during the compressor off time.
  • the heat accumulator material may be a latent heat accumulator or a sensitive heat accumulator, however, the use of a PCM (phase shift material) is particularly advantageous for the proposed inventive concept.
  • PCM phase shift material
  • PCM comprises all the material that at a given design temperature begins to receive latent heat, that is, a process at practically constant temperature, and with high heat absorption capacity.
  • a PCM material is usually defined as a material that undergoes a change in the liquid phase and the solid phase, there are a few PCM material that, instead of phase shifting, change the structure of matter, these being PCM ' are called solid-solid.
  • phase change is mentioned throughout the text, the PCM nomenclature also covers materials that change structure at a given design temperature, absorbing high heat rates.
  • the heat accumulating material may occupy an idle volume inside the compressor, or even be part of the structure of at least one of the parts of the compressor. compressor.
  • Figure 1 - Figure 1 illustrates a first constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention
  • Figures 2 and 3 - Figures 2 and 3 illustrate result graphs of a numerical simulation indicating the heat removal obtained through the constructive possibility illustrated in Figure 1;
  • Figure 4 - Figure 4 illustrates a second constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention
  • Figures 5a to 5c - Figures 5a to 5c illustrate a third constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention
  • Figure 6 - Figure 6 illustrates a fourth constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention
  • Figure 7 - Figure 7 illustrates a fifth constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention
  • Figure 8 - Figure 8 illustrates a sixth constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention
  • Figure 9 - Figure 9 illustrates a seventh constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention
  • Figure 10 - Figure 10 illustrates an eighth constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention
  • Figures 11a to 11b - Figures 11a and 11b illustrate a ninth constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention.
  • Figure 12 - Figure 12 illustrates a tenth constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention.
  • the present invention will hereinafter be described in more detail based on the exemplary embodiments shown in the drawings. While the detailed description uses an alternative refrigeration compressor as an example, it should be understood that the principles of the present invention may be applied to any type, size or configuration of refrigeration compressor. Thus, the present invention may be applied to hermetic or semi-hermetic reciprocating compressors, rotary or scroll compressors or any type of refrigeration compressor capable of receiving a volume of a heat accumulating material acting as a thermal capacitor.
  • the present invention is based on the use of elements capable of absorbing heat from hot components during the compressor operating period.
  • the use of these elements directly impacts the temperature reduction of these components, increasing the thermodynamic efficiency of the compressor.
  • the present invention reveals a compressor thermal management mechanism that makes use of the thermal behavior of its components when in a refrigeration system, achieving a decrease in compressor heating during its on period.
  • high heat capacity elements is used herein to mean heat absorbing elements, and a different range of materials could be used for making such elements.
  • the present invention is based on the use of heat accumulating materials occupying an internal volume or adjacent to the compressor casing and is not limited to an “independent element” to be inserted. in the internal space of the compressor.
  • phase shifting heat absorbing elements work at practically constant temperatures during the heat absorption process (this enhances this absorption and prevents these components from heating the others as well).
  • the operating temperature of these components is specified (by selecting a material with the desired phase change temperature), it is possible to adjust the operating temperature of the internal components to an optimal point based on system dynamics. , achieving greater control over the solution.
  • phase shifting material is used during the heat absorption process (latent thermo-accumulator).
  • These materials known as Phase Change Materials (PCMs), include paraffins, special greases, and other components that can be manufactured to phase-change at different design temperatures.
  • PCMs Phase Change Materials
  • solid-solid PCM changes in the structure of matter
  • this process has a high energy absorption capacity with practically constant temperature, as opposed to a sensitive thermal accumulation process, which implies variations considerable temperatures.
  • PCMs the use of other high heat specific materials may also be used as they are also able to absorb heat with slow temperature (sensitive heat accumulators).
  • An example of a specific high heat material that can be applied to the extent of the advantages provided by the present invention is water.
  • the present invention is based precisely on the addition of a heat accumulating material occupying an internal volume or adjacent to the compressor casing.
  • this material either a PCM or any other material with high heat capacity
  • this position must be determined according to the effectiveness in reducing internal component temperatures in the space available for allocate these components, the cost involved and the technological challenges to that end.
  • the heat accumulating material acts as a thermal capacitor, absorbing high amounts of heat during the compressor on time and rejecting that heat during the off time.
  • thermo capacitor can take two forms: it can absorb high amounts of heat by rejecting as little of the compressor on time as possible, then rejecting heat in an off time, or it can absorb large amounts of heat in an on time and maintain a uniform heat removal rate over the on and off times. In the latter form, although there is a heat rejection during the compressor on time, the energy removal generated is much greater during this same period, contributing to the lowering of the thermal profile.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the present invention, wherein the heat accumulating material is located in a volume formed between a cap surrounding the cylinder cover and the compressor cylinder cover.
  • This cylinder cover region is a critical region for the compressor as it is where various gas communications pass.
  • Suction gas to enter the cylinder passes through the suction muffler region in contact with the cylinder cap.
  • High-temperature compression gas is also discharged into the cap from where it goes to the rest of the discharge system.
  • the lid when cooled, absorbs more heat from the cylinder, which acts in favor of the thermodynamic efficiency of the compressor.
  • FIG 1 a part of a compressor is illustrated, showing the cover 1 surrounding the lid 2 of the cylinder 3. Within the space formed between the cover 1 and the lid 2 a volume 4 is created, where the accumulator material is stored.
  • heat (as mentioned earlier, this material can be a grease, a paraffin, another type of PCM, or even another high heat capacity material).
  • the cover 1 may further comprise external fins 5.
  • the option to add fins 5 derives from the system's own thermal dynamics: The heat input in this system is very intense as the gas from the cylinder cap collides with the walls of the lid at high speed, generating a high heat transfer rate. In order to reject heat to the compressor internal environment, gas velocities are slower, especially in compressor off time, when the internal gas only moves by natural convection. In order to be able to reject all heat absorbed at high rates in the on time period, the external heat transfer area is increased by the addition of the fins 5.
  • the fins could be internal fins, adjunct to the thermo-accumulating material, which would facilitate the flow of heat along its structure. As some materials have low thermal conductivity, the addition of fins allows for the maximization of heat flow throughout the material. In addition, other solutions for maximizing heat transfer throughout the heat exchanger material could also be used within the scope of the present invention, such as porous metal matrices injected together with the heat accumulator.
  • Figures 2 and 3 show graphs illustrating the results of the simulation performed (in figures, line A corresponds to the embodiment with the volume of heat accumulating material and line B corresponds to a conventional compressor).
  • Figure 2 shows a graph illustrating the rejected heat from the cylinder cover to the compressor internal environment. Although it seems that the lid with the heat accumulating material dissipates more heat than the normal lid the heat removed from the gas should be analyzed. refrigerant inside the cylinder cover. This analysis, illustrated in figure 3, shows that during the compressor on time (ON time in the figure) the accumulator element dissipates approximately 3 W more than the normal cap, but during this same period the system removes 8 W more of the gas. . Thus, in the overall balance, a gas cooling is obtained, and therefore a lowering of the compressor thermal profile, which contributes to the increase of energy efficiency.
  • the graphs in figures 2 and 3 can be interpreted by the following analysis of system behavior: Heat enters the accumulating material from a gas at high temperature and velocity. To discharge the same heat inside the compressor, more time is needed as it is discharged to a gas at a lower speed (low convection coefficient) and with a lower temperature potential. As such, it takes more than the compressor on time to close the heat charge and discharge time, and thus ends up having a continuous discharge process, but with a much more intense gas heat absorption in the compressor on period (period to be considered for the purpose of the present invention).
  • FIG. 4 illustrates a second exemplary embodiment of the present invention.
  • the heat accumulating material is added to the compressor discharge system.
  • a heat accumulating material wrapper 6 is added to a discharge volume V downstream of the cylinder cap 2.
  • a concentric cap 7 is welded to the discharge tube, creating a hermetic volume in which the heat accumulating material is deposited.
  • One of the benefits of adding heat build-up material to the discharge path, either on the cylinder cover or some downstream component, is that depending on the design optimization, greatly reducing the gas temperature at the compressor outlet, it will have to reject less heat in the system condenser, which will lower the condensing temperature (and pressure), and therefore increase the efficiency of the overall cycle as the difference between the source temperatures is decreased. hot (condenser) and cold source (evaporator).
  • such embodiment shown in figure 4 may include fins 5, preferably disposed externally and integrally with the concentric shell 7. The presence of these fins increases the external area and, consequently, assists the removal of heat during the compressor off time.
  • internal fins could be added to maximize heat transfer along the matrix of the thermal accumulator.
  • FIGS 5a, 5b and 5c show a third embodiment of the present invention, where heat accumulating material is employed externally to the compressor crankcase region 8.
  • a phase shifting material volume 6 is arranged at the bottom of the compressor in a volume isolated from the internal environment of the compressor.
  • This volume may take the form of a reservoir 9 to be closed by a glue welding process, or other forms which ensure the hermeticity of the region in question to ensure a seal between the internal volume of the compressor and the volume of the term accumulator. .
  • this reservoir 9 may include metal fins 10 in the volume region of the heat accumulator, with the aim of facilitating heat transfer of the heat accumulator material to the external environment, maximizing the efficiency of the heat transfer process. heat discharge.
  • FIG. 5a to 5c has two major advantages: When cooling the oil, passing through the other components of the compressor, being at a lower temperature, removes more heat from them, resulting in a cooling of these components (including the cylinder region and suction filter). If the compressor has a construction where cylinder and head are located near the oil, the effects of adding this type of accumulator in this region are even greater because the cooling of oil and surrounding regions reaches the compression cylinder more effectively. .
  • compressor components in this case oil
  • oil may undergo very different temperature regimes.
  • a pull-down test critical situation
  • the oil is extremely hot and in a power consumption test it is much colder.
  • the oil viscosity is quite different in one regime and another, affecting the entire bearing design and not allowing precise optimization of these components.
  • phase-shifting thermal accumulators at a given temperature allows them to be adjusted to remove more heat at high temperature regimes and thereby reduce the oil temperature at critical pull-down regimes. by approximating pull-down operating point temperatures and power consumption.
  • variations in oil viscosity in the application are reduced, allowing for a more optimized bearing design, which ultimately increases the energy efficiency of the compressor.
  • a fourth exemplary embodiment of the present invention involves the addition of heat accumulating material in a region on the outside of the compressor casing. such region being generated integrally with the compressor baseplate.
  • Such an embodiment shown in Figure 6 comprises creating a wrapper 11 formed in correspondence with the compressor base plate 12, adjacent to the outside of the compressor crankcase region 8.
  • the wrap body 11 takes advantage of part of the base plate 12, and facilitates the assembly assembly process.
  • the outer wall of the wrap 11 may be provided with fins 13 for the purpose of facilitating heat transfer and maximizing the efficiency of the heat dissipation process to the external environment.
  • a fifth exemplary embodiment of the present invention involves adding the heat accumulating material to a wrap 14 formed in the region of the compressor housing 8, the wrap 14 being internal to the compressor.
  • This embodiment shown in Fig. 7, comprises a wrapper partially defined by the inner wall of the housing and an additional wall 15, the wrapper 14 thus defined being in a region immersed in the compressor oil.
  • the wrapping wall 14 may be provided with fins 16 for the purpose of facilitating heat transfer and maximizing process efficiency.
  • the application of oil heat accumulators in the crankcase region may have two major advantages, according to the focus of that application:
  • the thermal accumulator material intensifies the amount of heat it removes from the components, allowing a reduction in the compressor's temperature levels, resulting in increased energy and volumetric efficiency. .
  • the application of the thermal accumulator in the crankcase region has the facility of having the entire base region of the housing plus the base plate as dissipating elements of the heat stored during the compressor operating time, which makes the capacitor discharge process easier to perform.
  • a latent thermal accumulator (specifically a phase change material - PCM) is very interesting for this scenario, because, besides In order to be used in order to lower the suction chamber and cylinder temperatures, this material could be used for oil temperature control and modulation.
  • a latent thermal accumulator specifically a phase change material - PCM
  • PCM phase change material
  • FIGS. 5 and 6 where the heat accumulating material is disposed in a region near the housing, have advantages similar to those described above over the embodiment of FIG. 7.
  • Figure 8 shows a sixth exemplary embodiment of the present invention where heat accumulating material is added to the suction muffler.
  • a wrapper containing heat accumulating material 18 is provided in the suction tube 19 of the suction filter 20 of the compressor.
  • the heat accumulating material acts to cool the gas as it passes through tube 19, decreasing its temperature at the cylinder inlet, with a consequent increase in volumetric and energy efficiency.
  • the phase change temperature should be less than the gas temperature in the pipe region to generate a favorable heat removal temperature potential.
  • the heat accumulator material could be a sensitive heat accumulator (eg water or oil), in which case the design needs to be well designed taking into account temperature variations both in the process of absorption, as in the process of heat dissipation by the thermal accumulator matrix.
  • the option of applying the thermal accumulator to the suction muffler can be explained by the characteristics of the system: an important source of compressor energy inefficiency is gas overheating during suction, and is based on useless heating of the gas during the travel of the compressor. suction dowel up to the compression cylinder. Important increases in efficiency have been observed in the past with the change of metal suction filters by plastic suction filters. Today virtually all compressors for household refrigeration application apply plastic filters, but even so the Gas temperature at cylinder inlet is about 20 to 30 ° C higher than temperature at compressor inlet.
  • thermoaccumulating material acts to cool the gas as it passes through the suction tube 19, decreasing its temperature at the cylinder inlet, with consequent increase in volumetric and energy efficiency.
  • phase change temperature should be less than the gas temperature in the pipe region to generate a favorable heat removal temperature potential.
  • a sensitive heat accumulator water or oil for example
  • the fins present in the drawing are only a constructive option and may or may not exist depending on the design of the application of the thermal accumulator.
  • the presence of such fins comes with the objective of intensifying the heat removal (by increasing the area) of the pipe gas to the thermo-accumulator region.
  • Combined suction filter material solutions and heat accumulators can be developed to maximize heat removal performance.
  • a suction cap which contains, for this project, the suction tube
  • metallic material eg steel or aluminum
  • Figure 9 shows a seventh exemplary embodiment of the present invention, wherein heat accumulating material is applied to the region of the compression cylinder 3.
  • retention channels 23 for heat accumulating material 24 are formed along the cylinder. As shown in the figure, the channels 23 may be closed by sealing the head itself 22. However, the channels may alternatively be closed by welding, gluing, or any other suitable means.
  • the heat accumulator material is a latent fear accumulator (PCM)
  • PCM latent fear accumulator
  • a material with a phase change temperature greater than continuous operating temperature but lower than during critical operating periods to adjust the proper operation of the thermal accumulator at steady state.
  • operating conditions such as under high thermal stress regimes.
  • This would have the benefit of product robustness, as allowing the cylinder 3, piston 21 and oil in this region to work cooler under these regimes improves the lubrication and bearing process.
  • efficiency can be increased indirectly, as by having more robustness in extreme conditions, some design criteria can be relaxed (such as reducing oil viscosity, as at high temperatures PCM ensures adequate viscosity). ), allowing better operation of the compressor under normal operating conditions.
  • the presence of the fins is optional and dependent on the project in question.
  • the fins 25 were added with the aim of facilitating the thermal discharge, by increasing the exchange area, of the thermal-accumulating matrix (which may be latent - PCM - or sensitive) since the loading thermal, due to the high convection inside the cylinder, is more intense than the internal environment side of the compressor.
  • Figure 10 shows an eighth exemplary embodiment of the present invention, where heat accumulating material is added to a wrapper or cylindrical jacket 27 of the compressor electric motor (see Figure 10, where numeral 25 indicates the rotor and numeral 26 the stator ).
  • such cylindrical sleeve 27 is interference-mounted on the outer region of stator 26 to minimize the inherent thermal resistances of these types of mounting.
  • the engine warms up, and when it reaches a certain working temperature specified in the application of the thermal accumulator, it would absorb the heat dissipated by the engine, forcing it to work at a lower temperature than it would work. without the presence of the thermal accumulator.
  • the presence of the thermal accumulator prevents the heat dissipated in this component from reaching the internal environment of the compressor, causing cavity temperature reductions, and indirectly energy losses due to gas overheating.
  • Another advantage of this solution is the possibility of guaranteeing the reliability of compressors that work in a critical temperature regime, such as compressors with low electrical efficiency, in order to save steel and especially copper (low cost compressors).
  • FIGs 11a and 11b show a ninth exemplary embodiment of the present invention where heat accumulating material is applied to the suction dowel 28, the discharge dowel 29, or both suction and discharge dowels 28,29. (dowels)
  • the application of heat accumulators to the suction drawer has at least two advantages.
  • the first concerns the overheating of the suction gas even before entering the compressor, due to the heating of this strainer by the higher temperature housing. This heat flow when walking through the strainer encounters less resistance in the suction gas, which has a much higher heat transfer coefficient than the outside, as the latter is typically CHARACTERIZED as natural convection.
  • the addition of heat-accumulating material in a wrapper 30 around the suction dowel 28 seeks to create a preferred path for the heat flux from the casing, other than the suction gas.
  • the addition of fins 31 may increase the exchange area for the thermal accumulator.
  • thermo-accumulating element Another advantage of this application is that it creates an obstacle to heat from the discharge dowel 29, which is much hotter than the suction dowel 28 and the housing itself.
  • suction and discharge dowel 28 are very close 29 (see, for example, the illustrated exemplary embodiment).
  • a thermal short circuit is to be expected as there is a high temperature gradient between the exhaust gas and the suction gas.
  • the presence of this thermo-accumulating element also acts to create a preferential path to heat from this component.
  • thermo-accumulator 32 to the discharge dowel 29, generating a preferred heat path other than that which carries this thermal energy to the suction region.
  • the presence of the fins 33 fulfills the role of facilitating this heat transfer to the heat accumulator matrix.
  • thermal accumulator 32 Another intrinsic advantage of applying the thermal accumulator 32 to the discharge pass 29 is the lowering of the discharge gas temperature because the thermal dissipation for this accumulator becomes intensified.
  • the condenser size can be reduced (cost reduction) or, if the condenser size is maintained, the pressure and saturation temperature in the condenser decreases, increasing the cycle efficiency.
  • thermodynamic As possible constructive variants, the envelope for the thermal accumulator could be made of metal and / or plastic, being that in the metallic version it could be welded or in the housing and the dowel. In the case of the plastic option, glue would be the first viable option.
  • Figure 12 shows a tenth exemplary embodiment of the present invention, where heat accumulating material is applied to the top 35 of the compressor casing.
  • a preferably metallic plate 36 is superimposed on the compressor cover, such components being joined by any suitable means (e.g. welding or gluing), ensuring the creation of an airtight wrap to house the accumulator material. heat 37.
  • plate 36 may comprise fins 38, which aim to increase the heat exchange area.
  • inventive concept underlying the present invention lies precisely in taking advantage of the thermal dynamics existing between the compressor and the refrigeration system to achieve a reliable and efficient reduction of the internal temperatures of the compressor and, consequently, to improve the compressor performance.
  • This inventive concept is performed by a refrigeration compressor comprising a heat accumulating material that acts as a thermal capacitor in order to increase the thermal efficiency of the compressor.
  • any type of heat accumulator material e.g., a latent heat accumulator or a sensitive heat accumulator
  • PCM phase shift material
  • the position of the heat accumulator material and the means of use thereof in the construction of the compressor are design dependent characteristics of the compressor, and the embodiments illustrated in the detailed description are only examples of possible embodiments.
  • the figures show embodiments in which the heat accumulating material (preferably a PCM) is applied in an idle volume within the compressor housing - either in a specifically formed wrapper, in a space formed between components. or even in confined spaces formed within the compressor components, or in a volume externally adjacent to the compressor casing. It should be noted, however, that the present invention is not limited to the constructive possibilities described herein.
  • the present invention may, instead of utilizing a volume created between two plates, for example, use an elastic PCM material contained within (“rubber sheet”), which material could be attached to the compressor casing, by glue or other means of adhesion.
  • rubber sheet an elastic PCM material contained within
  • This variant would allow the exchange of PCM material over time.
  • the heat accumulating material (preferably a PCM) could, for example, be directly used in the manufacture of one of the compressor components or in the compressor housing.
  • the fins provided in the described embodiments may be external, as shown in the figures, or internal, adjoining the heat-accumulating material, to facilitate heat flow along its structure.
  • the addition of fins allows for the maximization of heat flow throughout the material.
  • other solutions for maximizing heat transfer throughout the thermo-accumulator material could also be used within the scope of the present invention, such as porous metal matrices injected together with the thermo-accumulator.
  • While the present invention may use any type of heat accumulator material, the following examples of PCM material that may be used within the scope of the present invention are listed for information purposes: models RT52 and RT65 by manufacturer Rubitherm Technologies GmbH, models Plus Ice - S58 and S72 (hydrated salt-based PCM solutions) and Plus Ice models A55, A62 and A70 (organically based PCM solutions) from Phase Change Material Products Limited, and Climsel C58 and Climsel C70 models from Climator Sweden AB.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

A refrigeration compressor comprises a housing which surrounds the component parts of said compressor. A heat accumulating material (6), which can be arranged within or adjacent to the compressor housing, acts as a thermal capacitor being able to absorb heat while the compressor is on and to release heat while the compressor is off, so as to increase the thermal efficiency of the compressor. The heat accumulating material can be a phase change material (PCM).

Description

"COMPRESSOR DE REFRIGERAÇÃO"  "COOLING COMPRESSOR"
Campo da Invenção  Field of the Invention
A presente invenção refere-se a um compressor de refrigeração, e, mais especificamente, a um compressor cujo resfriamento é realizado fazendo-se uso das características de seu transiente térmico quando tal compressor é aplicado em um sistema de refrigeração.  The present invention relates to a refrigeration compressor, and more specifically to a compressor whose cooling is performed by utilizing the characteristics of its thermal transient when such a compressor is applied to a refrigeration system.
Fundamentos da Invenção  Background of the Invention
Um compressor tem como função elevar a pressão de determinado volume de fluido a uma pressão necessária à realização de um ciclo de refrigeração. Para a indústria de refrigeração, é comum o uso de compressores herméticos que compreendem geralmente uma carcaça selada onde são montadas as peças do compressor: um conjunto motor- compressor compreendendo um bloco de cilindro com um extremo fechado por um cabeçote que define uma câmara de descarga em comunicação com uma câmara de compressão definida no interior do cilindro, a câmara de compressão sendo fechada por uma placa de válvulas provida entre o extremo do cilindro e o cabeçote.  A compressor has the function of raising the pressure of a given volume of fluid to a pressure necessary to perform a refrigeration cycle. For the refrigeration industry, it is common to use hermetic compressors that generally comprise a sealed housing on which compressor parts are mounted: a compressor-motor assembly comprising a cylinder block with an end closed by a head defining a discharge chamber in communication with a compression chamber defined within the cylinder, the compression chamber is closed by a valve plate provided between the cylinder end and the head.
Durante a operação do compressor, o calor gerado pela compressão dos gases acaba por aquecer as peças componentes do compressor.  During compressor operation, the heat generated by the gas compression eventually heats up the compressor component parts.
A indústria de refrigeração tem grande preocupação com a performance dos compressores de refrigeração. De fato, diversos trabalhos e estudos foram realizados com vistas a melhorar tal performance, destacando-se aqueles visando o aumento da quantidade de gás aspirada na sucção e a diminuição da potência necessária para comprimir o gás.  The refrigeration industry is very concerned about the performance of refrigeration compressors. In fact, several studies and studies have been carried out to improve such performance, especially those aiming at increasing the amount of gas aspirated in the suction and reducing the power required to compress the gas.
Essas soluções demandam a diminuição da temperatura do gás na sucção (aumentando sua massa específica) e a diminuição da temperatura da parede da câmara de compressão em contato com o gás. Nesse sentido, entende-se que o desenvolvimento de soluções que promovam a diminuição dos níveis de temperatura do compressor atuam diretamente no aumento da eficiência volumétrica e energética, sendo esta última devido a parcela termodinâmica (redução das perdas por superaquecimento e aumento da eficiência do processo de compressão).  These solutions demand a decrease in the suction gas temperature (increasing its specific mass) and a decrease in the compression chamber wall temperature in contact with the gas. In this sense, it is understood that the development of solutions that promote the reduction of compressor temperature levels act directly on the increase of volumetric and energetic efficiency, the latter being due to the thermodynamic portion (reduction of overheat losses and increase of process efficiency). compression).
Ao longo dos anos, vários conceitos térmicos foram aplicados com o objetivo de reduzir os níveis internos de temperatura do compressor.  Over the years, various thermal concepts have been applied in order to reduce internal compressor temperature levels.
Um desses conceitos é o isolamento do sistema de descarga, que é uma das maiores fontes de aquecimento interno do compressor. Soluções que tratam deste tipo de abordagem podem ser encontradas nos documentos US 3.926.009 e US 4.371.319, os quais exploram o isolamento da descarga aplicando conceitos de parede dupla (isolamento térmico através de espaço confinado).  One such concept is the isolation of the discharge system, which is one of the major sources of compressor internal heating. Solutions that address this type of approach can be found in US 3,926,009 and US 4,371,319, which explore discharge insulation by applying double wall concepts (thermal insulation through confined space).
Já a patente WO 2007/068072, utiliza o conceito de isolamento de fontes de aquecimento do cilindro. De acordo com este documento, é construído um conduto espaçador sobre a placa de válvulas e aberto para a cavidade interna da carcaça do compressor, mantendo a tampa do cilindro do compressor distanciada da placa de válvulas e formando um plenum anelar em torno do conduto espaçador. Deste modo, é reduzida a transmissão de calor da tampa do cilindro para a placa de válvulas, o que acaba reduzindo o aquecimento do bloco de cilindro na região da câmara de compressão, aumentando a eficiência do compressor. WO 2007/068072 uses the concept of insulation of cylinder heating sources. According to this document, a conduit is constructed spacer over the valve plate and open into the internal cavity of the compressor housing, keeping the compressor cylinder cap away from the valve plate and forming an annular plenum around the spacer duct. In this way, heat transmission from the cylinder cover to the valve plate is reduced, which ultimately reduces the heating of the cylinder block in the region of the compression chamber, increasing the efficiency of the compressor.
Outra forma de se gerenciar a dinâmica térmica interna do compressor é através da adição de elementos transportadores de calor, com o objetivo de retirar o calor das fontes que apresentam maior influência sobre a eficiência térmica do compressor e levar este calor para regiões afastadas destas. Dentro deste conceito, cabe mencionar o documento WO 2007/014443, que propõe uma solução para o aumento da eficiência de compressores que utiliza tubos de calor para remoção do calor das partes quentes em contato com o cilindro. Este documento propõe um compressor hermético com sistema de dissipação de calor, no qual um conduto de transferência de energia térmica é acoplado ao bloco de cilindro. O conduto que possui um extremo de absorção de calor no cilindro e outro extremo de liberação de calor disposto afastado do bloco de cilindro, de modo a absorver calor gerado com a compressão de fluido refrigerante no interior do cilindro e dissipá-lo para uma região afastada do cilindro, diminuindo, assim, a temperatura do cilindro, e também aumentando a eficiência do compressor.  Another way to manage the internal thermal dynamics of the compressor is by the addition of heat transport elements to remove heat from the sources that have the greatest influence on the thermal efficiency of the compressor and to move this heat to regions far away from them. Within this concept, mention should be made of WO 2007/014443, which proposes a solution for increasing compressor efficiency that utilizes heat pipes to remove heat from hot parts in contact with the cylinder. This document proposes an airtight compressor with heat dissipation system in which a thermal energy transfer conduit is coupled to the cylinder block. The conduit having a heat-absorbing end on the cylinder and another heat-releasing end disposed away from the cylinder block to absorb heat generated by compressing refrigerant within the cylinder and dissipating it to a remote region thereby decreasing the cylinder temperature and also increasing the efficiency of the compressor.
Outra possível solução para reduzir a temperatura do cilindro de compressão é a melhor utilização do óleo lubrificante do compressor como meio de arrefecimento. O óleo, atualmente, tem como principal função lubrificar o mecanismo do compressor, de modo a garantir a confiabilidade e durabilidade das suas peças. Com base na utilização do óleo com objetivos de arrefecimento do cilindro, pode-se indicar o documento US 4,569,639, no qual os inventores propõem a utilização de um prolongamento na saída do eixo e um defletor no cabeçote do cilindro, com o objetivo de direcionar o fluxo de óleo que sai do prolongamento do eixo para o cabeçote do cilindro, ocasionando o resfriamento do cilindro. Este prolongamento do cilindro possui um orifício através do qual o óleo é jorrado horizontalmente na direção do defletor do cabeçote do cilindro, enquanto este prolongamento é girado. O defletor também possui um orifício em uma altura aproximadamente igual à altura em que o óleo é jorrado, fazendo com que este óleo escorra por sobre o cabeçote do cilindro, para resfriá-lo.  Another possible solution for reducing the temperature of the compression cylinder is to make better use of compressor lubricating oil as a cooling medium. Oil currently has as its main function to lubricate the compressor mechanism to ensure the reliability and durability of its parts. Based on the use of oil for cylinder cooling purposes, US 4,569,639 may be indicated, in which the inventors propose the use of a shaft outlet extension and a cylinder head deflector to direct the cylinder oil flow from the shaft extension to the cylinder head, causing the cylinder to cool. This cylinder extension has a hole through which oil is jetted horizontally towards the cylinder head deflector while this extension is rotated. The deflector also has a hole at a height approximately equal to the height at which the oil is spouted, causing the oil to drain over the cylinder head to cool it.
Através da descrição da técnica anterior dada acima, observa-se que diferentes conceitos e soluções foram aplicados com a intenção de reduzir as temperaturas internas do compressor, entretanto deve ser ressaltado que tais soluções foram desenvolvidas tendo o foco no compressor visto como uma máquina térmica isoladamente.  Through the description of the prior art given above, it is observed that different concepts and solutions have been applied with the intention of reducing internal compressor temperatures, however it should be emphasized that such solutions have been developed with the focus on the compressor viewed as a thermal machine in isolation. .
Objetivos da Invenção  Objectives of the Invention
A presente invenção tem como objetivo promover o resfriamento do compressor utilizando características do transiente térmico do compressor quando o mesmo é aplicado em um sistema de refrigeração. The present invention aims to promote compressor cooling using characteristics of the compressor's thermal transient when applied to a refrigeration system.
Assim, a presente invenção aproveita a dinâmica térmica existente entre o compressor e o sistema de compressão, alcançando a redução de temperaturas internas de forma confiável e eficiente e, consequentemente, melhorando a performance do compressor.  Thus, the present invention takes advantage of the existing thermal dynamics between the compressor and the compression system, reliably and efficiently reducing internal temperatures and thereby improving compressor performance.
Sumário da Invenção  Summary of the Invention
A presente invenção atinge os objetivos acima por meio de um compressor hermético compreendendo uma carcaça que envolve as peças componentes do compressor, com um material acumulador de calor ocupando um volume interno ou adjacente à carcaça do compressor. O material acumulador de calor atua como um capacitor térmico capaz de absorver altas quantidades de calor durante o tempo ligado do compressor e rejeitar calor durante o tempo desligado do compressor, de modo a aumentar a eficiência térmica do compressor.  The present invention achieves the above objectives by means of an airtight compressor comprising a housing that surrounds the compressor component parts, with a heat accumulating material occupying an internal volume or adjacent to the compressor housing. The heat accumulating material acts as a thermal capacitor capable of absorbing high amounts of heat during the compressor on time and rejecting heat during the compressor off time in order to increase the thermal efficiency of the compressor.
Em uma concretização da invenção, o material acumulador de calor rejeita calor uma primeira quantidade de calor durante o tempo ligado do compressor e uma segunda quantidade de calor durante o tempo desligado do compressor. Nesse sentido, o material acumulador de calor pode rejeitar uma quantidade mínima de calor durante o tempo ligado do compressor e uma quantidade alta de calor durante o tempo desligado do compressor.  In one embodiment of the invention, the heat accumulating material rejects heat a first amount of heat during the compressor on time and a second amount of heat during the compressor off time. In this sense, the heat accumulating material may reject a minimum amount of heat during the compressor on time and a high amount of heat during the compressor off time.
Deve ser ressaltado ainda que o material acumulador de calor pode absorver calor durante o tempo ligado do compressor e rejeitar parte deste calor para um dos componentes do compressor durante o tempo desligado do compressor.  It should also be noted that heat accumulating material can absorb heat during the compressor on time and discard part of this heat to one of the compressor components during the compressor off time.
O material acumulador de calor pode ser um termo-acumulador latente ou um termo-acumulador sensível, entretanto, a utilização de um PCM (material de mudança de fase) é particularmente vantajosa para o conceito inventivo proposto.  The heat accumulator material may be a latent heat accumulator or a sensitive heat accumulator, however, the use of a PCM (phase shift material) is particularly advantageous for the proposed inventive concept.
Nesse sentido, ressalta-se que, para a presente invenção, PCM compreende todo o material que em uma determinada temperatura de projeto inicia a receber calor latente, ou seja, um processo a praticamente temperatura constante, e com alta capacidade de absorção de calor. Nesse sentido, embora um material PCM seja normalmente definido como um material que passa por uma mudança a fase liquida e a fase sólida, existem alguns poucos material PCM que, ao invés de mudar de fase, mudam a estrutura da matéria, sendo estes PCM's chamados de solido-solido. Assim, embora ao longo do texto se mencione a mudança de fase, a nomenclatura PCM abrange também materiais que mudam de estrutura em uma determinada temperatura de projeto, absorvendo altas taxas de calor. In this sense, it is emphasized that, for the present invention, PCM comprises all the material that at a given design temperature begins to receive latent heat, that is, a process at practically constant temperature, and with high heat absorption capacity. In this sense, although a PCM material is usually defined as a material that undergoes a change in the liquid phase and the solid phase, there are a few PCM material that, instead of phase shifting, change the structure of matter, these being PCM ' are called solid-solid. Thus, although phase change is mentioned throughout the text, the PCM nomenclature also covers materials that change structure at a given design temperature, absorbing high heat rates.
O material acumulador de calor pode ocupar um volume ocioso do interior do compressor, ou mesmo fazer parte da estrutura de pelo menos uma das peças do compressor. The heat accumulating material may occupy an idle volume inside the compressor, or even be part of the structure of at least one of the parts of the compressor. compressor.
Descrição Resumida dos Desenhos  Brief Description of the Drawings
As figuras mostram:  The figures show:
Figura 1 - A figura 1 ilustra uma primeira possibilidade construtiva para o compressor de refrigeração da presente invenção;  Figure 1 - Figure 1 illustrates a first constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention;
Figuras 2 e 3 - As figuras 2 e 3 ilustram gráficos de resultado de uma simulação numérica indicando a remoção de calor obtida através da possibilidade construtiva ilustrada na Figura 1 ;  Figures 2 and 3 - Figures 2 and 3 illustrate result graphs of a numerical simulation indicating the heat removal obtained through the constructive possibility illustrated in Figure 1;
Figura 4 - A figura 4 ilustra uma segunda possibilidade construtiva para o compressor de refrigeração da presente invenção;  Figure 4 - Figure 4 illustrates a second constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention;
Figuras 5a a 5c - As figuras 5a a 5c ilustram uma terceira possibilidade construtiva para o compressor de refrigeração da presente invenção;  Figures 5a to 5c - Figures 5a to 5c illustrate a third constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention;
Figura 6 - A figura 6 ilustra uma quarta possibilidade construtiva para o compressor de refrigeração da presente invenção;  Figure 6 - Figure 6 illustrates a fourth constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention;
Figura 7 - A figura 7 ilustra uma quinta possibilidade construtiva para o compressor de refrigeração da presente invenção;  Figure 7 - Figure 7 illustrates a fifth constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention;
Figura 8 - A figura 8 ilustra uma sexta possibilidade construtiva para o compressor de refrigeração da presente invenção;  Figure 8 - Figure 8 illustrates a sixth constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention;
Figura 9 - A figura 9 ilustra uma sétima possibilidade construtiva para o compressor de refrigeração da presente invenção;  Figure 9 - Figure 9 illustrates a seventh constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention;
Figura 10 - A figura 10 ilustra uma oitava possibilidade construtiva para o compressor de refrigeração da presente invenção;  Figure 10 - Figure 10 illustrates an eighth constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention;
Figuras 11a a 11b - As figuras 1 1a e 11 b ilustram uma nona possibilidade construtiva para o compressor de refrigeração da presente invenção; e  Figures 11a to 11b - Figures 11a and 11b illustrate a ninth constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention; and
Figura 12 - A figura 12 ilustra uma décima possibilidade construtiva para o compressor de refrigeração da presente invenção.  Figure 12 - Figure 12 illustrates a tenth constructive possibility for the refrigeration compressor of the present invention.
Descrição Detalhada da Invenção  Detailed Description of the Invention
A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base nos exemplos de execução representados nos desenhos. Embora a descrição detalhada utilize como exemplo um compressor alternativo para a refrigeração, deve se entendido que os princípios da presente invenção podem ser aplicados a qualquer tipo, tamanho ou configuração de compressor de refrigeração. Assim, a presente invenção pode ser aplicada a compressores alternativos herméticos ou semi-herméticos, a compressores rotativos ou tipo scroll ou a qualquer tipo de compressor de refrigeração capaz de receber um volume de um material acumulador de calor atuando como um capacitor térmico.  The present invention will hereinafter be described in more detail based on the exemplary embodiments shown in the drawings. While the detailed description uses an alternative refrigeration compressor as an example, it should be understood that the principles of the present invention may be applied to any type, size or configuration of refrigeration compressor. Thus, the present invention may be applied to hermetic or semi-hermetic reciprocating compressors, rotary or scroll compressors or any type of refrigeration compressor capable of receiving a volume of a heat accumulating material acting as a thermal capacitor.
Quando um compressor inicia seu funcionamento, já se inicia a geração de calor em diversos componentes, como o motor, o cilindro de compressão e a região da descarga. Quando o compressor é observado em um regime estabilizado termicamente, toda a energia gerada pelos componentes quentes é dissipada para os demais. No entanto, durante os períodos de aquecimento (quando as temperaturas ainda estão subindo), boa parte da energia gerada, ao invés de ser dissipada, é absorvida pelo próprio componente, com o objetivo de elevar sua energia interna e por consequência sua temperatura. Esta capacidade de armazenamento de energia durante o período transiente está diretamente relacionada à capacidade calorífica do respectivo componente. Imaginando um componente com uma capacidade calorífica tendendo ao infinito, sua temperatura seria praticamente constante, pois se necessitaria muita energia para elevá-la. Neste cenário ideal, o componente trabalharia praticamente a temperatura inicial, o que levaria a zero o calor dissipado, não aquecendo os demais componentes. When a compressor starts its operation, heat generation starts in several components, such as the engine, the compression cylinder and the discharge region. When the compressor is observed in a thermally stabilized regime, all the energy generated by the hot components is dissipated to the others. However, during warming periods (when temperatures are still rising), much of the energy generated, rather than being dissipated, is absorbed by the component itself, with the aim of raising its internal energy and therefore its temperature. This energy storage capacity during the transient period is directly related to the heat capacity of the respective component. Imagining a component with an infinite-tending calorific capacity would be practically constant because it would take a lot of energy to raise it. In this ideal scenario, the component would practically work at the initial temperature, which would lead to zero dissipated heat, not heating the other components.
Quando se observa um compressor operando em um regime de temperaturas estabilizado (um tempo de funcionamento ininterrupto bastante longo), a capacidade calorífica não cumpre mais papel algum, pois esta serve unicamente para mudar o tempo de aquecimento dos componentes.  When looking at a compressor operating at a steady temperature range (a fairly long uninterrupted operating time), the heat capacity no longer plays any role as it only serves to change the heating time of the components.
No entanto, quando se observa a aplicação do compressor no sistema de refrigeração, devido às características dinâmicas deste sistema, o compressor não funciona de forma ininterrupta. Ele passa por um processo de ciclagem, sendo que em alguns casos, fica mais tempo desligado do que ligado. Assim, as temperaturas dos componentes internos do compressor durante o seu funcionamento no sistema de refrigeração não se estabilizam.  However, when observing the application of the compressor in the refrigeration system, due to the dynamic characteristics of this system, the compressor does not run uninterrupted. It goes through a cycling process, and in some cases stays off longer than on. Thus, the temperatures of the compressor internal components during operation in the refrigeration system do not stabilize.
A presente invenção fundamenta-se na utilização de elementos capazes de absorver o calor dos componentes quentes durante o período de funcionamento do compressor. A utilização desses elementos impacta diretamente na redução da temperatura desses componentes, aumentando a eficiência termodinâmica do compressor. De fato, a presente invenção revela um mecanismo de gerenciamento térmico de compressores que faz uso do comportamento térmico de seus componentes quando em um sistema de refrigeração, alcançando a diminuição do aquecimento do compressor durante seu período ligado.  The present invention is based on the use of elements capable of absorbing heat from hot components during the compressor operating period. The use of these elements directly impacts the temperature reduction of these components, increasing the thermodynamic efficiency of the compressor. In fact, the present invention reveals a compressor thermal management mechanism that makes use of the thermal behavior of its components when in a refrigeration system, achieving a decrease in compressor heating during its on period.
Assim, para que o conceito proposto pela presente invenção possa ser aplicado com eficiência, é necessário contextualizá-lo em sua aplicação em sistemas de refrigeração.  Thus, for the concept proposed by the present invention to be applied efficiently, it is necessary to contextualize it in its application in refrigeration systems.
Supondo um compressor tendo elementos de alta capacidade calorífica e funcionando ininterruptamente, a temperatura destes elementos aumentaria continuamente e não ocorreria o alcance da redução de temperatura. Entretanto, quando se observa o ciclo de funcionamento real de um compressor no sistema de refrigeração, existe um bom período no qual o compressor está desligado, e neste período, pode haver um tempo suficiente para que a energia absorvida por estes elementos de alta capacidade calorífica seja perdida para o ambiente do compressor e deste para o ambiente externo. Desse modo, considerando-se o ciclo de funcionamento real de um compressor no sistema de refrigeração, nota-se que é possível chegar a um ciclo fechado, onde a energia térmica absorvida pelos elementos de alta capacidade calorífica é rejeitada antes de um novo período ligado. Assuming a compressor having elements of high heat capacity and running uninterruptedly, the temperature of these elements would increase continuously and the range of temperature reduction would not occur. However, when looking at the actual duty cycle of a compressor in the refrigeration system, there is a good period in which the compressor is off, and in this period, there may be sufficient time for the energy absorbed by these high heat capacity elements. lost to the compressor environment and from the compressor to the outside environment. Thus, considering the actual operating cycle of a compressor in the refrigeration system, it is noted that it is possible to reach a closed cycle, where the thermal energy absorbed by the high heat capacity elements is rejected before a new on-time period. .
O termo "elementos de alta capacidade calorífica" é aqui empregado como significando elementos absorvedores de calor, sendo que uma gama diferente de materiais poderia ser usada para confecção de tais elementos.  The term "high heat capacity elements" is used herein to mean heat absorbing elements, and a different range of materials could be used for making such elements.
Igualmente, embora opte-se pelo uso do termo "elementos", a presente invenção tem como fundamento o emprego de materiais acumuladores de calor ocupando um volume interno ou adjacente à carcaça do compressor, não estando limitada a um "elemento independente" a ser inserido no espaço interno do compressor.  Likewise, although the term "elements" is used, the present invention is based on the use of heat accumulating materials occupying an internal volume or adjacent to the compressor casing and is not limited to an "independent element" to be inserted. in the internal space of the compressor.
Uma vantagem intrínseca associada ao uso de elementos absorvedores de calor com mudança de fase está justamente no fato de que eles trabalharem a temperatura praticamente constante durante o processo de absorção de calor (isso potencializa esta absorção e evita que estes componentes também aqueçam os demais). Além disto, uma vez especificada a temperatura de funcionamento destes componentes (através da seleção de um material com a temperatura de mudança de fase desejada), é possível ajustar a temperatura de funcionamento dos componentes internos em um ponto ótimo, com base na dinâmica do sistema, conseguindo-se um maior controle sobre a solução.  An intrinsic advantage associated with the use of phase shifting heat absorbing elements is that they work at practically constant temperatures during the heat absorption process (this enhances this absorption and prevents these components from heating the others as well). In addition, once the operating temperature of these components is specified (by selecting a material with the desired phase change temperature), it is possible to adjust the operating temperature of the internal components to an optimal point based on system dynamics. , achieving greater control over the solution.
Logo, é desejável a utilização de um material absorvedor de calor que trabalhe a uma temperatura constante e passível de ser pré-ajustada.  Therefore, it is desirable to use a heat absorbing material which works at a constant and presettable temperature.
Face às necessidades e vantagens acima, em uma concretização preferida da presente invenção, é utilizado um material que muda de fase durante o processo de absorção de calor (termo-acumulador latente). Esses materiais, conhecidos como PCMs ("Phase Change Materials"), compreendem parafinas, graxas especiais, entre outros componentes, que podem ser fabricados para mudar de fase em diferentes temperaturas de projeto. Entenda-se novamente que, embora em sua grande maioria as mudanças de fase serão sólido-líquido, mudanças da estrutura da matéria (PCM sólido-sólido) que também absorvam altas quantidades de calor a uma temperatura de projeto, também estão inseridos no escopo da presente invenção.  In view of the above needs and advantages, in a preferred embodiment of the present invention, a phase shifting material is used during the heat absorption process (latent thermo-accumulator). These materials, known as Phase Change Materials (PCMs), include paraffins, special greases, and other components that can be manufactured to phase-change at different design temperatures. Again, although most phase changes will be solid-liquid, changes in the structure of matter (solid-solid PCM) that also absorb high amounts of heat at a design temperature are also within the scope of the design. present invention.
Além da possibilidade do controle da temperatura de mudança de fase, através da composição do material empregado, tem-se deste processo uma alta capacidade de absorção de energia com temperatura praticamente constante, ao contrário de um processo sensível de acumulação térmica, que implica em variações consideráveis de temperatura.  Besides the possibility of controlling the phase change temperature, through the composition of the material employed, this process has a high energy absorption capacity with practically constant temperature, as opposed to a sensitive thermal accumulation process, which implies variations considerable temperatures.
Naturalmente, embora a concretização preferida da presente invenção empregue Of course, although the preferred embodiment of the present invention employs
PCMs, a utilização de outros matérias com alto calor específico podem igualmente ser utilizados, uma vez que também são capazes de absorver calor com aumento lento da sua temperatura (termo-acumuladores sensíveis). Um exemplo de material de alta calor específico que pode ser aplicado com o alcance das vantagens proporcionadas pela presente invenção é a água. PCMs, the use of other high heat specific materials may also be used as they are also able to absorb heat with slow temperature (sensitive heat accumulators). An example of a specific high heat material that can be applied to the extent of the advantages provided by the present invention is water.
Deve ser entendido que a presente invenção tem como fundamento justamente a adição de um material acumulador de calor ocupando um volume interno ou adjacente à carcaça do compressor. Assim, esse material (seja um PCM ou qualquer outro material com alta capacidade calorífica) pode ser empregado em diversas localizações do compressor, sendo que essa posição deve ser determinada de acordo com a efetividade na redução das temperaturas dos componentes internos, no espaço disponível para alocar estes componentes, no custo envolvido e nos desafios tecnológicos para tal fim.  It is to be understood that the present invention is based precisely on the addition of a heat accumulating material occupying an internal volume or adjacent to the compressor casing. Thus, this material (either a PCM or any other material with high heat capacity) can be employed at various compressor locations, and this position must be determined according to the effectiveness in reducing internal component temperatures in the space available for allocate these components, the cost involved and the technological challenges to that end.
De acordo com os princípios fundamentais da presente invenção, o material acumulador de calor atua como capacitor térmico, absorvendo altas quantidades de calor durante o tempo ligado do compressor e rejeitando esse calor durante o tempo desligado.  In accordance with the fundamental principles of the present invention, the heat accumulating material acts as a thermal capacitor, absorbing high amounts of heat during the compressor on time and rejecting that heat during the off time.
O comportamento dinâmico deste "capacitor térmico" pode tomar duas formas: ele pode absorver altas quantidades de calor, rejeitando o mínimo possível no tempo ligado do compressor para depois rejeitar o calor no tempo desligado, ou pode absorver grandes quantidades de calor no tempo ligado e manter uma taxa de remoção de calor uniforme ao longo dos tempos ligado e desligado. Nesse última forma, embora exista uma rejeição de calor durante o tempo ligado do compressor, a remoção de energia gerada é muito maior durante este mesmo período, contribuindo para o abaixamento do perfil térmico.  The dynamic behavior of this "thermal capacitor" can take two forms: it can absorb high amounts of heat by rejecting as little of the compressor on time as possible, then rejecting heat in an off time, or it can absorb large amounts of heat in an on time and maintain a uniform heat removal rate over the on and off times. In the latter form, although there is a heat rejection during the compressor on time, the energy removal generated is much greater during this same period, contributing to the lowering of the thermal profile.
A presença de uma ou outra característica dinâmica dependerá das condições de contorno de entrada e saída de calor (coeficientes de convecção e potencial de temperatura), e variará conforme o projeto.  The presence of either dynamic characteristic will depend on the heat input and output contour conditions (convection coefficients and temperature potential), and will vary by design.
A figura 1 mostra uma primeira concretização da presente invenção, onde o material acumulador de calor está localizado em um volume formado entre uma capa que envolve a tampa do cilindro e a tampa do cilindro do compressor.  Figure 1 shows a first embodiment of the present invention, wherein the heat accumulating material is located in a volume formed between a cap surrounding the cylinder cover and the compressor cylinder cover.
Essa região da tampa do cilindro é uma região crítica para o compressor, pois é onde várias comunicações do gás passam. O gás da sucção, para adentrar no cilindro, passa pela região do muffler de sucção em contato com a tampa do cilindro. O gás a alta temperatura da compressão também é descarregado na tampa, de onde vai para o restante do sistema de descarga. Sendo assim, retirando-se calor do gás na tampa do cilindro e baixando, por conseguinte, sua temperatura, menores aquecimentos serão observados na saída do muffler de sucção e a dissipação de calor ao longo de todo o sistema de descarga a jusante da tampa é diminuída, uma vez que o potencial de temperatura entre este mesmo gás e o ambiente interno do compressor diminui. Além disso, a tampa, ao ser resfriada, absorve mais calor do cilindro, o que atua em favor da eficiência termodinâmica do compressor. Na figura 1 , é ilustrada uma parte de um compressor, sendo mostrada a capa 1 que envolve a tampa 2 do cilindro 3. Dentro do espaço formado entre a capa 1 e a tampa 2 é criado um volume 4, onde fica armazenado o material acumulador de calor (conforme mencionado anteriormente, esse material pode ser uma graxa, uma parafina, um outro tipo de PCM, ou mesmo um outro material com alta capacidade calorífica). This cylinder cover region is a critical region for the compressor as it is where various gas communications pass. Suction gas to enter the cylinder passes through the suction muffler region in contact with the cylinder cap. High-temperature compression gas is also discharged into the cap from where it goes to the rest of the discharge system. Thus, by removing heat from the gas in the cylinder lid and thereby lowering its temperature, lower heat will be observed at the suction muffler outlet and heat dissipation throughout the entire downstream discharge system is since the temperature potential between this same gas and the internal environment of the compressor decreases. In addition, the lid, when cooled, absorbs more heat from the cylinder, which acts in favor of the thermodynamic efficiency of the compressor. In Figure 1, a part of a compressor is illustrated, showing the cover 1 surrounding the lid 2 of the cylinder 3. Within the space formed between the cover 1 and the lid 2 a volume 4 is created, where the accumulator material is stored. heat (as mentioned earlier, this material can be a grease, a paraffin, another type of PCM, or even another high heat capacity material).
Conforme pode ser visto na figura 1, a capa 1 pode compreender ainda aletas externas 5. A opção pela adição das aletas 5 deriva da própria dinâmica térmica do sistema: A entrada de calor neste sistema é muito intensa, pois o gás da tampa do cilindro se choca com as paredes da respectiva tampa a alta velocidade, gerando uma alta taxa de transferência de calor. Já para se rejeitar o calor para o ambiente interno do compressor, as velocidades do gás são menores, principalmente no tempo desligado do compressor, quando o gás no ambiente interno só se movimenta por convecção natural. Para se conseguir rejeitar todo o calor absorvido a altas taxas no período tempo ligado, aumenta-se a área externa de transferência de calor pela adição das aletas 5. Também pode-se optar por incluir uma pintura escura na capa 1 e nas aletas 5, de modo a aumentar a transferência de calor por radiação.  As can be seen in figure 1, the cover 1 may further comprise external fins 5. The option to add fins 5 derives from the system's own thermal dynamics: The heat input in this system is very intense as the gas from the cylinder cap collides with the walls of the lid at high speed, generating a high heat transfer rate. In order to reject heat to the compressor internal environment, gas velocities are slower, especially in compressor off time, when the internal gas only moves by natural convection. In order to be able to reject all heat absorbed at high rates in the on time period, the external heat transfer area is increased by the addition of the fins 5. One may also choose to include a dark paint on the cover 1 and the fins 5, in order to increase heat transfer by radiation.
Deve ser notado, entretanto, que a adição das aletas 5 é uma preferência construtiva, não sendo necessária para o alcance das vantagens obtidas pela adição de um material acumulador de calor no volume formado entre a tampa do cilindro 2 e a capa 1.  It should be noted, however, that the addition of fins 5 is a constructive preference and is not necessary to achieve the advantages obtained by the addition of a heat accumulating material in the volume formed between cylinder cover 2 and cover 1.
Do mesmo modo, as aletas poderiam ser aletas internas, adjancentes ao material termo-acumulador, que facilitariam o fluxo de calor ao longo de sua estrutura. Como alguns materiais apresentam baixa condutividade térmica, a adição de aletas permite a maximização do fluxo de calor ao longo do material. Além disso, outras soluções para maximização da transferência de calor ao longo do material termo-acmulador poderiam ser igualmente utilizadas dentro do escopo da presente invenção, como, por exemplo, matrizes metálicas porosas injetadas juntamente com o termo-acumulador.  Likewise, the fins could be internal fins, adjunct to the thermo-accumulating material, which would facilitate the flow of heat along its structure. As some materials have low thermal conductivity, the addition of fins allows for the maximization of heat flow throughout the material. In addition, other solutions for maximizing heat transfer throughout the heat exchanger material could also be used within the scope of the present invention, such as porous metal matrices injected together with the heat accumulator.
De modo a comprovar a eficiência da presente invenção, foi realizada uma simulação numérica, indicando o potencial de remoção de calor da tampa do cilindro de um compressor, utilizando o conceito do exemplo de concretização mostrado na figura 1 (em que o material acumulador de calor está localizado em um volume formado entre uma capa que envolve a tampa do cilindro e a tampa do cilindro do compressor.)  In order to prove the efficiency of the present invention, a numerical simulation was performed indicating the heat removal potential of a compressor cylinder cap using the concept of the embodiment shown in Figure 1 (wherein the heat accumulating material is located in a volume formed between a cap that surrounds the cylinder cap and the compressor cylinder cap.)
As figuras 2 e 3 mostram gráficos ilustrando os resultados da simulação realizada (nas figuras, a linha A corresponde à concretização com o volume de material acumulador de calor e a linha B corresponde a um compressor convencional).  Figures 2 and 3 show graphs illustrating the results of the simulation performed (in figures, line A corresponds to the embodiment with the volume of heat accumulating material and line B corresponds to a conventional compressor).
A figura 2 mostra um gráfico ilustrando o calor rejeitado da tampa do cilindro para o ambiente interno do compressor. Embora pareça que a tampa com o material acumulador de calor dissipe mais calor que a tampa normal deve ser analisado o calor retirado do gás refrigerante dentro da tampa do cilindro. Essa análise, ilustrada na figura 3, mostra que durante o tempo ligado do compressor (tempo ON na figura) o elemento acumulador dissipa aproximadamente 3W a mais que a tampa normal, porém durante este mesmo período, o sistema remove 8 W a mais do gás. Assim, no balanço global, é obtido um resfriamento do gás, e, por conseguinte, um abaixamento do perfil térmico do compressor, o que contribui para o aumento da eficiência energética. Figure 2 shows a graph illustrating the rejected heat from the cylinder cover to the compressor internal environment. Although it seems that the lid with the heat accumulating material dissipates more heat than the normal lid the heat removed from the gas should be analyzed. refrigerant inside the cylinder cover. This analysis, illustrated in figure 3, shows that during the compressor on time (ON time in the figure) the accumulator element dissipates approximately 3 W more than the normal cap, but during this same period the system removes 8 W more of the gas. . Thus, in the overall balance, a gas cooling is obtained, and therefore a lowering of the compressor thermal profile, which contributes to the increase of energy efficiency.
Os gráficos das figuras 2 e 3 podem ser interpretados pela seguinte análise do comportamento do sistema: O calor entra no material acumulador vindo de um gás a alta temperatura e velocidade. Já para descarregar o mesmo calor no ambiente interno do compressor, precisa-se de mais tempo, já que este é descarregado para um gás a menor velocidade (baixo coeficiente de convecção) e com um menor potencial de temperatura. Sendo assim, precisa-se de mais que o tempo de compressor ligado para fechar o tempo de carga e descarga do calor, e assim, acaba-se tendo um processo de descarga contínuo, mas com uma absorção de calor do gás muito mais intensa no período de compressor ligado (período que deve ser considerado para o objetivo da presente invenção).  The graphs in figures 2 and 3 can be interpreted by the following analysis of system behavior: Heat enters the accumulating material from a gas at high temperature and velocity. To discharge the same heat inside the compressor, more time is needed as it is discharged to a gas at a lower speed (low convection coefficient) and with a lower temperature potential. As such, it takes more than the compressor on time to close the heat charge and discharge time, and thus ends up having a continuous discharge process, but with a much more intense gas heat absorption in the compressor on period (period to be considered for the purpose of the present invention).
A figura 4 ilustra uma segunda concretização exemplificativa da presente invenção. Nessa concretização, o material acumulador de calor é adicionado ao sistema de descarga do compressor.  Figure 4 illustrates a second exemplary embodiment of the present invention. In this embodiment, the heat accumulating material is added to the compressor discharge system.
Conforme pode ser visto na figura 4, nessa concretização, um envoltório 6 de material acumulador de calor é adicionado a um volume de descarga V a jusante da tampa do cilindro 2. Assim, uma capa concêntrica 7 é soldada ao tubo de descarga, criando um volume hermético, no qual é depositado o material acumulador de calor. Deve ser ressaltado que a principal vantagem dessa concretização está justamente na sua construção simples.  As can be seen from Figure 4, in that embodiment, a heat accumulating material wrapper 6 is added to a discharge volume V downstream of the cylinder cap 2. Thus, a concentric cap 7 is welded to the discharge tube, creating a hermetic volume in which the heat accumulating material is deposited. It should be emphasized that the main advantage of this embodiment is precisely in its simple construction.
Um dos benefícios da adição do material acumulador de calor no caminho da descarga, seja na tampa do cilindro ou em algum componente a jusante, é que, dependendo a otimização do projeto, conseguindo-se reduzir bastante a temperatura do gás na saída do compressor, este terá que rejeitar menos calor no condensador do sistema, o que acarretará o abaixamento da temperatura (e pressão) de condensação, e, por conseguinte, aumentará a eficiência do ciclo como um todo, pois diminui-se a diferença entre as temperaturas da fonte quente (condensador) e fonte fria (evaporador).  One of the benefits of adding heat build-up material to the discharge path, either on the cylinder cover or some downstream component, is that depending on the design optimization, greatly reducing the gas temperature at the compressor outlet, it will have to reject less heat in the system condenser, which will lower the condensing temperature (and pressure), and therefore increase the efficiency of the overall cycle as the difference between the source temperatures is decreased. hot (condenser) and cold source (evaporator).
Analogamente ao mencionado anteriormente em relação a primeira possibilidade construtiva, essa concretização mostrada na figura 4 pode incluir aletas 5, dispostas preferencialmente de forma externa e solidária à capa concêntrica 7. A presença dessas aletas aumenta a área externa e, consequentemente, auxilia a remoção de calor durante o tempo desligado do compressor.  Similar to the above with respect to the first constructive possibility, such embodiment shown in figure 4 may include fins 5, preferably disposed externally and integrally with the concentric shell 7. The presence of these fins increases the external area and, consequently, assists the removal of heat during the compressor off time.
Conforme mencionado em relação à primeira concretização da invenção, aletas internas poderiam ser acrescentadas para maximizar a transferência de calor ao longo da matriz do termo-acumulador. As mentioned with respect to the first embodiment of the invention, internal fins could be added to maximize heat transfer along the matrix of the thermal accumulator.
As figuras 5a, 5b e 5c mostram uma terceira concretização da presente invenção, onde o material acumulador de calor é empregado externamente à região do cárter 8 do compressor.  Figures 5a, 5b and 5c show a third embodiment of the present invention, where heat accumulating material is employed externally to the compressor crankcase region 8.
Conforme ilustrado na figura 5a, nessa concretização um volume de material com mudança de fase 6 é disposto na parte inferior do compressor em um volume isolado do ambiente interno do compressor. Este volume pode tomar a forma de um reservatório 9 a ser fechado por um processo de solda colagem, ou outras formas que garantam a hermeticidade da região em questão, de modo a garantir a vedação entre o volume interno do compressor e o volume do termo acumulador.  As illustrated in Figure 5a, in this embodiment a phase shifting material volume 6 is arranged at the bottom of the compressor in a volume isolated from the internal environment of the compressor. This volume may take the form of a reservoir 9 to be closed by a glue welding process, or other forms which ensure the hermeticity of the region in question to ensure a seal between the internal volume of the compressor and the volume of the term accumulator. .
Conforme mostrado nas figuras 5a a 5b, esse reservatório 9 pode incluir aletas metálicas 10 na região do volume do termo-acumulador, com o objetivo de facilitar a transferência de calor do material termo-acumulador para o ambiente externo, maximizando a eficiência do processo de descarga do calor.  As shown in figures 5a to 5b, this reservoir 9 may include metal fins 10 in the volume region of the heat accumulator, with the aim of facilitating heat transfer of the heat accumulator material to the external environment, maximizing the efficiency of the heat transfer process. heat discharge.
A concretização mostrada nas figuras 5a a 5c possui duas grandes vantagens: Ao resfriar o óleo, este, ao passar pelos demais componentes do compressor, estando em uma temperatura mais baixa, retira mais calor dos mesmos, acarretando em um resfriamento destes componentes (incluindo a região do cilindro e filtro de sucção). Se o compressor apresentar uma construção onde cilindro e cabeçote ficam localizados na parte próxima ao óleo, os efeitos da adição deste tipo de acumulador nesta região são ainda maiores, pois o resfriamento do óleo e das regiões vizinhas atinge o cilindro de compressão de forma mais efetiva.  The embodiment shown in figures 5a to 5c has two major advantages: When cooling the oil, passing through the other components of the compressor, being at a lower temperature, removes more heat from them, resulting in a cooling of these components (including the cylinder region and suction filter). If the compressor has a construction where cylinder and head are located near the oil, the effects of adding this type of accumulator in this region are even greater because the cooling of oil and surrounding regions reaches the compression cylinder more effectively. .
Além disso, durante as operações do compressor no sistema de refrigeração, os componentes do compressor, neste caso o óleo, podem passar por regimes de temperatura muito diferenciados. Em um teste de pull-down (situação crítica) o óleo está extremamente quente e em um teste de consumo de energia ele está bem mais frio. Deste modo, a viscosidade do óleo é bastante diferente em um regime e outro, afetando todo o projeto de mancalização e não permitindo uma otimização precisa destes componentes. A adição de acumuladores térmicos que mudam de fase em uma determinada temperatura, faz com que os mesmo possam ser ajustados para retirar mais calor nos regimes a altas temperaturas e, com isto, reduzir a temperatura do óleo nos regimes críticos como o de pull-down, aproximando as temperaturas nos pontos de operação de pull-Down e consumo de energia. Como consequência, as variações da viscosidade do óleo na aplicação são reduzidas, permitindo um projeto mais otimizado de mancais, o que acaba por aumentar a eficiência energética do compressor.  In addition, during compressor operations in the refrigeration system, compressor components, in this case oil, may undergo very different temperature regimes. In a pull-down test (critical situation) the oil is extremely hot and in a power consumption test it is much colder. Thus, the oil viscosity is quite different in one regime and another, affecting the entire bearing design and not allowing precise optimization of these components. The addition of phase-shifting thermal accumulators at a given temperature allows them to be adjusted to remove more heat at high temperature regimes and thereby reduce the oil temperature at critical pull-down regimes. by approximating pull-down operating point temperatures and power consumption. As a result, variations in oil viscosity in the application are reduced, allowing for a more optimized bearing design, which ultimately increases the energy efficiency of the compressor.
Uma quarta concretização exemplificativa da presente invenção envolve a adição do material acumulador de calor em uma região na parte externa da carcaça do compressor, tal região sendo gerada de forma integrada à placa base do compressor. A fourth exemplary embodiment of the present invention involves the addition of heat accumulating material in a region on the outside of the compressor casing. such region being generated integrally with the compressor baseplate.
Essa concretização, mostrada na Figura 6 compreende a criação de um envoltório 11 formado em correspondência com a placa base 12 do compressor, na parte adjacente à parte externa da região do cárter 8 do compressor.  Such an embodiment, shown in Figure 6 comprises creating a wrapper 11 formed in correspondence with the compressor base plate 12, adjacent to the outside of the compressor crankcase region 8.
Assim, o corpo do envoltório 11 aproveita parte da placa base 12, e facilita o processo de montagem de conjunto.  Thus, the wrap body 11 takes advantage of part of the base plate 12, and facilitates the assembly assembly process.
Analogamente ao discutido com relação às outras concretizações, a parede externa do envoltório 11 pode ser provida com aletas 13, com o objetivo de facilitar a transferência de calor e maximizar a eficiência do processo de dissipação do calor para o ambiente externo.  Similar to that discussed with respect to the other embodiments, the outer wall of the wrap 11 may be provided with fins 13 for the purpose of facilitating heat transfer and maximizing the efficiency of the heat dissipation process to the external environment.
Uma quinta concretização exemplificativa da presente invenção envolve a adição do material acumulador de calor em um envoltório 14 formado na região do cárter 8 do compressor, sendo o envoltório 14 interno ao compressor.  A fifth exemplary embodiment of the present invention involves adding the heat accumulating material to a wrap 14 formed in the region of the compressor housing 8, the wrap 14 being internal to the compressor.
Essa concretização, mostrada na figura 7, compreende um envoltório definido parcialmente pela parede interna da carcaça e por uma parede adicional 15, sendo que o envoltório 14 assim definido fica em uma região imersa no óleo do compressor.  This embodiment, shown in Fig. 7, comprises a wrapper partially defined by the inner wall of the housing and an additional wall 15, the wrapper 14 thus defined being in a region immersed in the compressor oil.
Analogamente ao discutido com relação às outras concretizações, a parede do envoltório 14 pode ser provida com aletas 16, com o objetivo de facilitar a transferência de calor e maximizar a eficiência do processo.  Similar to that discussed with respect to other embodiments, the wrapping wall 14 may be provided with fins 16 for the purpose of facilitating heat transfer and maximizing process efficiency.
Conforme mencionado anteriormente em relação à terceira concretização exemplificativa da presente invenção, a aplicação de termo-acumuladores para o óleo na região do cárter pode apresentar duas grandes vantagens, de acordo com o foco dessa aplicação:  As mentioned above with respect to the third exemplary embodiment of the present invention, the application of oil heat accumulators in the crankcase region may have two major advantages, according to the focus of that application:
Ao promover um resfriamento do óleo durante o funcionamento corrente do compressor, o material termo-acumulador intensifica a quantidade de calor que este remove dos componentes, permitindo uma redução dos níveis de temperatura do compressor, e trazendo como consequência um aumento da eficiência energética e volumétrica.  By promoting oil cooling during the compressor's current operation, the thermal accumulator material intensifies the amount of heat it removes from the components, allowing a reduction in the compressor's temperature levels, resulting in increased energy and volumetric efficiency. .
Ao promover um resfriamento do óleo focado nas condições críticas de aplicação, permite reduzir as diferenças de temperatura da condição crítica para a condição nominal de aplicação, facilitando o projeto e otimização do mecanismo (já que diminui as variabilidades de viscosidade)  By promoting oil cooling focused on critical application conditions, it allows to reduce temperature differences from critical condition to nominal application condition, facilitating engine design and optimization (as it decreases viscosity variability)
A aplicação do termo-acumulador na região do cárter tem a facilidade de contar com toda a região de base da carcaça mais a placa base como elementos dissipadores do calor armazenado durante o tempo de funcionamento do compressor, o que torna o processo de descarga deste capacitor térmico mais fácil de ser realizado.  The application of the thermal accumulator in the crankcase region has the facility of having the entire base region of the housing plus the base plate as dissipating elements of the heat stored during the compressor operating time, which makes the capacitor discharge process easier to perform.
Nesse sentido, a aplicação de um termo-acumulador latente (especificamente um material de mudança de fase - PCM) se faz muito interessante para este cenário, pois, além de poder ser utilizado com o objetivo de baixar as temperaturas da câmara de sucção e cilindro, este material poderia ser empregado para controle e modulação da temperatura do óleo. Através do desenho da aplicação com foco na região do cárter do compressor, entende-se ser possível acumular a energia térmica do óleo em uma faixa de temperaturas especificada, de modo a impedir um aquecimento excessivo nas condições extremas (através da absorção de calor pelo PCM), aproximando assim os níveis de viscosidade da aplicação em relação a das situações extremas. In this sense, the application of a latent thermal accumulator (specifically a phase change material - PCM) is very interesting for this scenario, because, besides In order to be used in order to lower the suction chamber and cylinder temperatures, this material could be used for oil temperature control and modulation. By designing the application focusing on the compressor crankcase region, it is understood that it is possible to accumulate the thermal energy of the oil over a specified temperature range in order to prevent overheating under extreme conditions (through PCM heat absorption). ), thus approximating the application viscosity levels in relation to extreme situations.
Este resultado tem impacto direto na diminuição das restrições de projeto (necessidade de atender simultaneamente as condições críticas e as condições nominais de aplicação), facilitando o desenvolvimento de novos mecanismos com maior eficiência energética.  This result has a direct impact on the reduction of design constraints (need to simultaneously meet critical conditions and nominal application conditions), facilitating the development of new energy efficient mechanisms.
Nesse sentido, deve ser ressaltados que as concretizações da invenção mostradas as figuras 5 e 6, onde o material acumulador de calor é disposto em uma região próxima ao cárter, apresentam vantagens similares às descritas acima em relação à concretização da figura 7.  In this regard, it should be noted that the embodiments of the invention shown in FIGS. 5 and 6, where the heat accumulating material is disposed in a region near the housing, have advantages similar to those described above over the embodiment of FIG. 7.
A figura 8 mostra uma sexta concretização exemplificativa da presente invenção, onde o material acumulador de calor é adicionado ao muffler de sucção.  Figure 8 shows a sixth exemplary embodiment of the present invention where heat accumulating material is added to the suction muffler.
Conforme pode ser visto nessa figura, nessa concretização, um envoltório contendo material acumulador de calor 18 é proporcionado no tubo de sucção 19 do filtro de sucção 20 do compressor.  As can be seen in that figure, in that embodiment, a wrapper containing heat accumulating material 18 is provided in the suction tube 19 of the suction filter 20 of the compressor.
Assim, o material acumulador de calor atua no resfriamento do gás quando este passa pelo tubo 19, diminuindo sua temperatura na entrada do cilindro, com consequente aumento da eficiência volumétrica e energética.  Thus, the heat accumulating material acts to cool the gas as it passes through tube 19, decreasing its temperature at the cylinder inlet, with a consequent increase in volumetric and energy efficiency.
Caso o material acumulador de calor seja um termo-acumulador latente (PCM), a temperatura de mudança de fase deve ser menor que a temperatura do gás na região do tubo, de modo a gerar um potencial de temperatura favorável a remoção de calor.  If the heat accumulator material is a latent thermoaccumulator (PCM), the phase change temperature should be less than the gas temperature in the pipe region to generate a favorable heat removal temperature potential.
Deve ser notado que o material acumulador de calor poderia ser um termo- acumulador sensível (por exemplo, água ou óleo), sendo que, nesse caso, o projeto precisa ser bem desenhado, levando em conta as variações de temperatura, tanto no processo de absorção, como no processo de dissipação de calor pela matriz termo-acumuladora. A opção por se aplicar o termo-acumulador no muffler de sucção pode ser explicada pelas características do sistema: uma importante fonte de ineficiência energética de compressores é o superaquecimento do gás durante a sucção, e se baseia no aquecimento inútil do gás durante o trajeto do passador de sucção até o cilindro de compressão. Importantes aumentos de eficiência foram observados no passado com a mudança dos filtros de sucção metálicos por filtros de sucção plásticos. Hoje praticamente todos os compressores para aplicação de refrigeração doméstica aplicam filtros de plástico, mas mesmo assim a temperatura do gás na entrada do cilindro é cerca de 20 a 30°C maior que a temperatura na entrada do compressor. It should be noted that the heat accumulator material could be a sensitive heat accumulator (eg water or oil), in which case the design needs to be well designed taking into account temperature variations both in the process of absorption, as in the process of heat dissipation by the thermal accumulator matrix. The option of applying the thermal accumulator to the suction muffler can be explained by the characteristics of the system: an important source of compressor energy inefficiency is gas overheating during suction, and is based on useless heating of the gas during the travel of the compressor. suction dowel up to the compression cylinder. Important increases in efficiency have been observed in the past with the change of metal suction filters by plastic suction filters. Today virtually all compressors for household refrigeration application apply plastic filters, but even so the Gas temperature at cylinder inlet is about 20 to 30 ° C higher than temperature at compressor inlet.
Assim, na sexta concretização da presente invenção, o material termo-acumulador atua no resfriamento do gás quando este passa pelo tubo de sucção 19, diminuindo sua temperatura na entrada do cilindro, com consequente aumento da eficiência volumétrica e energética.  Thus, in the sixth embodiment of the present invention, the thermoaccumulating material acts to cool the gas as it passes through the suction tube 19, decreasing its temperature at the cylinder inlet, with consequent increase in volumetric and energy efficiency.
Se for usado um termo-acumulador latente, (PCM) a temperatura de mudança de fase deve ser menor que a temperatura do gás na região do tubo, de modo a gerar um potencial de temperatura favorável a remoção de calor. Pode-se se optar por um termo- acumulador sensível (água ou óleo por exemplo), no entanto, este projeto precisa ser bem desenhado, de modo a garantir a descarga térmica do termo-acumulador.durante o tempo de desligamento do compressor.  If a latent thermal accumulator (PCM) is used, the phase change temperature should be less than the gas temperature in the pipe region to generate a favorable heat removal temperature potential. One can opt for a sensitive heat accumulator (water or oil for example), however, this design needs to be well designed to ensure thermal discharge of the heat accumulator. During compressor shutdown time.
Analogamente ao mencionado em relação aos demais exemplos construtivos da presente invenção, as aletas presentes no desenho são apenas uma opção construtiva, podendo ou não existir, dependendo do projeto da aplicação do termo-acumulador. A presença de tais aletas vêm com o objetivo de intensificar a remoção de calor (através do aumento da área) do gás do tubo para a região do termo-acumulador.  Similarly to the other constructive examples of the present invention, the fins present in the drawing are only a constructive option and may or may not exist depending on the design of the application of the thermal accumulator. The presence of such fins comes with the objective of intensifying the heat removal (by increasing the area) of the pipe gas to the thermo-accumulator region.
Soluções combinadas de material para filtro de sucção e termo-acumuladores podem ser desenvolvidas, com o objetivo de maximizar a performance da remoção de calor. Pode-se considerar, por exemplo, a utilização de uma tampa de sucção (que contém, para o referido projeto, o tubo de sucção) de material metálico (ex. aço ou alumínio), permitindo uma menor resistência térmica do gás com o PCM.  Combined suction filter material solutions and heat accumulators can be developed to maximize heat removal performance. For example, the use of a suction cap (which contains, for this project, the suction tube) of metallic material (eg steel or aluminum), allowing a lower thermal resistance of the gas with the PCM. .
A figura 9 mostra uma sétima concretização exemplificativa da presente invenção, onde o material acumulador de calor é aplicado à região do cilindro de compressão 3.  Figure 9 shows a seventh exemplary embodiment of the present invention, wherein heat accumulating material is applied to the region of the compression cylinder 3.
Nessa concretização, canais de retenção 23 para o material acumulador de calor 24 são formados ao longo do cilindro. Conforme mostrado na figura, os canais 23 podem ser fechados pela vedação do próprio cabeçote 22. No entanto, os canais podem ser alternativamente fechados por solda, cola, ou qualquer outro meio adequado.  In this embodiment, retention channels 23 for heat accumulating material 24 are formed along the cylinder. As shown in the figure, the channels 23 may be closed by sealing the head itself 22. However, the channels may alternatively be closed by welding, gluing, or any other suitable means.
Quando o material acumulador de calor é um temor-acumulador latente (PCM), é possível controlar as características do material para que atue na remoção de calor durante o período normal de funcionamento do compressor, resultando em uma redução da temperatura do cilindro e por consequência do gás contido nele. Esta redução tem impacto direto no aumento de eficiência energética do compressor. Por exemplo: se o cilindro trabalha nominalmente a uma temperatura de 90°C, este material poderia ser projetado para mudar de fase a 60°C e intensificar a transferência de calor, fazendo com que a nova temperatura do cilindro seja menor que os 90°C, trazendo por consequência um aumento da eficiência termodinâmica. Outra possível aplicação para a região do cilindro seria a adição de um material com temperatura de mudança de fase maior que a temperatura de funcionamento contínuo, mas menor que nos períodos de funcionamento crítico, de modo a ajustar o funcionamento adequado do termo-acumulador em regimes de funcionamento extremos, como em regimes de alto stress térmico. Isto traria o benefício de robustez do produto, pois ao permitir que o cilindro 3, pistão 21 e o óleo nesta região trabalhe mais frio nestes regimes, há uma melhora do processo de lubrificação e mancalização. Além disto, a eficiência pode ser aumentada indiretamente, pois ao se ter uma maior robustez nas condições extremas, pode-se relaxar alguns critérios de projeto (como por exemplo reduzir a viscosidade do óleo, já que nas altas temperaturas o PCM garante uma viscosidade adequada), permitindo um melhor funcionamento do compressor nas condições normais de operação. When the heat accumulator material is a latent fear accumulator (PCM), it is possible to control the characteristics of the material to act on the removal of heat during the normal period of compressor operation, resulting in a reduction in cylinder temperature and consequently of the gas contained in it. This reduction has a direct impact on the energy efficiency increase of the compressor. For example, if the cylinder operates nominally at a temperature of 90 ° C, this material could be designed to phase shift at 60 ° C and intensify heat transfer, making the new cylinder temperature less than 90 ° C. C, resulting in an increase in thermodynamic efficiency. Another possible application for the cylinder region would be the addition of a material with a phase change temperature greater than continuous operating temperature but lower than during critical operating periods to adjust the proper operation of the thermal accumulator at steady state. operating conditions, such as under high thermal stress regimes. This would have the benefit of product robustness, as allowing the cylinder 3, piston 21 and oil in this region to work cooler under these regimes improves the lubrication and bearing process. In addition, efficiency can be increased indirectly, as by having more robustness in extreme conditions, some design criteria can be relaxed (such as reducing oil viscosity, as at high temperatures PCM ensures adequate viscosity). ), allowing better operation of the compressor under normal operating conditions.
Analogamente às demais concretizações descritas, a presença das aletas é opcional e dependente do projeto em questão. Na referida forma construtiva ilustrada na figura, as aletas 25 foram adicionadas com o objetivo de facilitar a descarga térmica, através do aumento de área de troca, da matriz termo-acumuladora (que pode ser latente - PCM - ou sensível) já que o carregamento térmico, devido a alta convecção dentro do cilindro, é mais intenso que do lado do ambiente interno do compressor.  Similar to the other embodiments described, the presence of the fins is optional and dependent on the project in question. In said constructive form illustrated in the figure, the fins 25 were added with the aim of facilitating the thermal discharge, by increasing the exchange area, of the thermal-accumulating matrix (which may be latent - PCM - or sensitive) since the loading thermal, due to the high convection inside the cylinder, is more intense than the internal environment side of the compressor.
A figura 10 mostra uma oitava concretização exemplificativa da presente invenção, onde o material acumulador de calor é adicionado em um envoltório ou camisa cilíndrica 27 do motor elétrico do compressor (vide figura 10, onde o numeral 25 indica o rotor e o numeral 26 o estator).  Figure 10 shows an eighth exemplary embodiment of the present invention, where heat accumulating material is added to a wrapper or cylindrical jacket 27 of the compressor electric motor (see Figure 10, where numeral 25 indicates the rotor and numeral 26 the stator ).
Na concretização ilustrada, essa camisa cilíndrica 27 é montada por interferência na região externa do estator 26, de modo a reduzir ao máximo as resistências térmicas inerentes a estes tipo de montagem.  In the illustrated embodiment, such cylindrical sleeve 27 is interference-mounted on the outer region of stator 26 to minimize the inherent thermal resistances of these types of mounting.
Desse modo, a medida em que o motor aquece, e ao ser atingir uma determinada temperatura de trabalho especificada na aplicação do termo-acumulador, este absorveria o calor dissipado pelo motor, forçando o mesmo a trabalhar em uma temperatura mais baixa que a que trabalharia sem a presença do termo-acumulador.  Thus, as the engine warms up, and when it reaches a certain working temperature specified in the application of the thermal accumulator, it would absorb the heat dissipated by the engine, forcing it to work at a lower temperature than it would work. without the presence of the thermal accumulator.
Além do resfriamento do motor propriamente dito, a presença do termo-acumulador impede que o calor dissipado neste componente vá para o ambiente interno do compressor, acarretando em reduções da temperatura da cavidade, e de forma indireta das perdas energéticas por superaquecimento do gás.  In addition to the cooling of the motor itself, the presence of the thermal accumulator prevents the heat dissipated in this component from reaching the internal environment of the compressor, causing cavity temperature reductions, and indirectly energy losses due to gas overheating.
Outra vantagem desta solução é a possibilidade de garantir a confiabilidade de compressores que trabalham em um regime crítico de temperaturas, como por exemplo, compressores com baixa eficiência elétrica, com o objetivo de economizar aço e principalmente cobre (compressores de baixo custo).  Another advantage of this solution is the possibility of guaranteeing the reliability of compressors that work in a critical temperature regime, such as compressors with low electrical efficiency, in order to save steel and especially copper (low cost compressors).
Na concretização ilustrada na figura não foram adicionadas aletas dissipadoras, entretanto, tais aletas poderiam ser adicionadas dentro do conceito inventivo da presente invenção. In the embodiment illustrated in the figure no dissipative fins were added, however, such fins could be added within the inventive concept of the present invention.
As figuras 11a e 11b mostram uma nona concretização exemplificativa da presente invenção, onde o material acumulador de calor é aplicado no passador de sucção 28, no passador de descarga 29, ou em ambos os passadores de sucção e descarga 28,29. (passadores)  Figures 11a and 11b show a ninth exemplary embodiment of the present invention where heat accumulating material is applied to the suction dowel 28, the discharge dowel 29, or both suction and discharge dowels 28,29. (dowels)
A aplicação de termos-acumuladores no passador de sucção ocasiona ao menos duas vantagens. A primeira diz respeito ao superaquecimento do gás da sucção ainda antes de entrar no compressor, devido ao aquecimento deste passador pela carcaça, que está a temperatura mais elevada. Este fluxo de calor , ao caminhar pelo passador, encontra menor resistência no gás da sucção, que apresenta um coeficiente de transferência de calor muito maior que o lado externo, já que este último é normalmente CARACTERIZADO como convecção natural. A adição do material acumulador de calor em um envoltório 30 ao redor do passador de sucção 28 busca criar um caminho preferencial para o fluxo de calor oriundo da carcaça, diferente do gás da sucção. Assim, a adição de aletas 31 pode aumentar a área de troca para o termo-acumulador.  The application of heat accumulators to the suction drawer has at least two advantages. The first concerns the overheating of the suction gas even before entering the compressor, due to the heating of this strainer by the higher temperature housing. This heat flow when walking through the strainer encounters less resistance in the suction gas, which has a much higher heat transfer coefficient than the outside, as the latter is typically CHARACTERIZED as natural convection. The addition of heat-accumulating material in a wrapper 30 around the suction dowel 28 seeks to create a preferred path for the heat flux from the casing, other than the suction gas. Thus, the addition of fins 31 may increase the exchange area for the thermal accumulator.
Outra vantagem desta aplicação é a de criar um obstáculo para o calor advindo do passador de descarga 29, muito mais quente que o passador de sucção 28 e que a própria carcaça. Em alguns compressores, por necessidades de projeto, o passador de sucção 28 e de descarga são muito próximos 29 (vide, por exemplo, a concretização exemplificativa ilustrada). Deste modo, é de se esperar um curto-circuito térmico, pois existe um gradiente de temperatura elevado entre o gás de descarga e o de sucção. No entanto, a presença deste elemento termo-acumulador atua também no sentido de criar um caminho preferencial ao calor advindo deste componente.  Another advantage of this application is that it creates an obstacle to heat from the discharge dowel 29, which is much hotter than the suction dowel 28 and the housing itself. In some compressors, for design needs, suction and discharge dowel 28 are very close 29 (see, for example, the illustrated exemplary embodiment). Thus, a thermal short circuit is to be expected as there is a high temperature gradient between the exhaust gas and the suction gas. However, the presence of this thermo-accumulating element also acts to create a preferential path to heat from this component.
Este mesmo efeito é desejado quando se aplica este termo-acumulador 32 no passador de descarga 29, gerando um caminho para o calor preferencial, que não seja o que leva esta energia térmica para a região da sucção. Da mesma forma a presença das aletas 33 cumpre com o papel de facilitar esta transferência de calor para a matriz termo- acumuladora.  This same effect is desired when applying this thermo-accumulator 32 to the discharge dowel 29, generating a preferred heat path other than that which carries this thermal energy to the suction region. Likewise the presence of the fins 33 fulfills the role of facilitating this heat transfer to the heat accumulator matrix.
Outra vantagem intrínseca da aplicação do termo-acumulador 32 no passador de descarga 29 é o abaixamento da temperatura do gás da descarga, pois a dissipação térmica para este acumulador fica intensificada. Com o abaixamento da temperatura de descarga, podem existir ganhos indiretos de eficiência, já que se diminui a necessidade de trocar este calor no condensador. Como consequência desta redução do calor a ser trocado no condensador, pode-se reduzir o tamanho do mesmo (redução de custo) ou, se mantendo o tamanho do condensador, a pressão e a temperatura de saturação no mesmo diminui, aumentando a eficiência do ciclo termodinâmico. Como possíveis variantes construtivas, o envoltório para o termo-acumulador poderia ser feito de metal e/ou plástico, sendo que na versão metálica este poderia ser soldado ou na carcaça e no passador. No caso da opção plástica, a cola seria a primeira opção viável. Another intrinsic advantage of applying the thermal accumulator 32 to the discharge pass 29 is the lowering of the discharge gas temperature because the thermal dissipation for this accumulator becomes intensified. By lowering the discharge temperature, there may be indirect efficiency gains as the need to exchange this heat in the condenser decreases. As a result of this reduction of heat to be exchanged in the condenser, the condenser size can be reduced (cost reduction) or, if the condenser size is maintained, the pressure and saturation temperature in the condenser decreases, increasing the cycle efficiency. thermodynamic. As possible constructive variants, the envelope for the thermal accumulator could be made of metal and / or plastic, being that in the metallic version it could be welded or in the housing and the dowel. In the case of the plastic option, glue would be the first viable option.
A figura 12 mostra uma décima concretização exemplificativa da presente invenção, onde o material acumulador de calor é aplicado no topo 35 da carcaça do compressor.  Figure 12 shows a tenth exemplary embodiment of the present invention, where heat accumulating material is applied to the top 35 of the compressor casing.
Assim, na concretização ilustrada, uma chapa 36, preferencialmente metálica é, sobreposta à tampa do compressor, sendo tais componentes unidos por qualquer meio adequado (por exemplo, soldagem ou colagem), garantindo a criação de um envoltório hermético para alojar o material acumulador de calor 37.  Thus, in the illustrated embodiment, a preferably metallic plate 36 is superimposed on the compressor cover, such components being joined by any suitable means (e.g. welding or gluing), ensuring the creation of an airtight wrap to house the accumulator material. heat 37.
Como resultados da aplicação nesta região, trabalha-se em um nível menor de temperaturas que a carcaça nominal, com a absorção de mais calor do ambiente interno, diminuindo-se a temperatura interna e consequentemente as perdas por superaquecimento do gás durante o processo de sucção.  As a result of the application in this region, it works at a lower temperature level than the nominal carcass, absorbing more heat from the internal environment, decreasing the internal temperature and consequently the losses of gas overheating during the suction process. .
Conforme mencionado em relação às demais concretizações ilustradas, a chapa 36 pode compreender aletas 38, que objetivam o aumento da área de troca de calor.  As mentioned in relation to the other illustrated embodiments, plate 36 may comprise fins 38, which aim to increase the heat exchange area.
Deve ser entendido que a descrição fornecida com base nas figuras acima se refere apenas a concretizações possíveis para o compressor de refrigeração da presente invenção, sendo que o real escopo do objeto da invenção encontra-se definido nas reivindicações apensas.  It is to be understood that the description provided on the basis of the figures above refers only to possible embodiments for the refrigeration compressor of the present invention, and the actual scope of the object of the invention is defined in the appended claims.
Nesse sentido, deve ser entendido que o conceito inventivo subjacente à presente invenção reside justamente no aproveitamento da dinâmica térmica existente entre o compressor e o sistema de refrigeração para alcançar a redução das temperaturas internas do compressor de forma confiável e eficiente e, consequentemente, melhorar a performance do compressor.  In this sense, it should be understood that the inventive concept underlying the present invention lies precisely in taking advantage of the thermal dynamics existing between the compressor and the refrigeration system to achieve a reliable and efficient reduction of the internal temperatures of the compressor and, consequently, to improve the compressor performance.
Esse conceito inventivo é executado através de um compressor de refrigeração compreendendo um material acumulador de calor que atua como um capacitor térmico, de modo a aumentar a eficiência térmica do compressor.  This inventive concept is performed by a refrigeration compressor comprising a heat accumulating material that acts as a thermal capacitor in order to increase the thermal efficiency of the compressor.
Embora qualquer tipo de material acumulador de calor (por exemplo, um termo- acumulador latente ou um termo-acumulador sensível) possa ser utilizado dentro do conceito da presente invenção, a descrição acima deixa claro que a presente invenção é particularmente eficiente com a utilização de um termo-acumulador latente na forma de um material de mudança de fase (PCM).  Although any type of heat accumulator material (e.g., a latent heat accumulator or a sensitive heat accumulator) may be used within the concept of the present invention, the above description makes it clear that the present invention is particularly efficient with the use of a latent thermal accumulator in the form of a phase shift material (PCM).
A posição do material acumulador de calor e os meios de emprego do mesmo na construção do compressor são características dependentes do projeto do compressor, sendo que as concretizações ilustradas na descrição detalhada são apenas exemplos de possíveis concretizações. Nesse sentido, as figuras mostram concretizações em que o material acumulador de calor (preferencialmente, um PCM), é aplicado em um volume ocioso no interior da carcaça do compressor - seja em um envoltório especificamente formado para esse fim, em um espaço formado entre componentes do compressor, ou mesmo em espaços confinados formados no interior dos componentes de compressor, ou em um volume externamente adjacente à carcaça do compressor. Deve ser notado, entretanto, que a presente invenção não está limitada às possibilidades construtivas aqui descritas. The position of the heat accumulator material and the means of use thereof in the construction of the compressor are design dependent characteristics of the compressor, and the embodiments illustrated in the detailed description are only examples of possible embodiments. In this sense, the figures show embodiments in which the heat accumulating material (preferably a PCM) is applied in an idle volume within the compressor housing - either in a specifically formed wrapper, in a space formed between components. or even in confined spaces formed within the compressor components, or in a volume externally adjacent to the compressor casing. It should be noted, however, that the present invention is not limited to the constructive possibilities described herein.
Por exemplo, a presente invenção pode, ao invés de utilizar um volume criado entre duas chapas, por exemplo, utilizar um material elástico com PCM contido no interior ("rubber sheet"), sendo que tal material poderia ser anexado à carcaça do compressor, por cola ou outro meio de adesão. Essa variante permitiria a troca do material PCM ao longo do tempo.  For example, the present invention may, instead of utilizing a volume created between two plates, for example, use an elastic PCM material contained within ("rubber sheet"), which material could be attached to the compressor casing, by glue or other means of adhesion. This variant would allow the exchange of PCM material over time.
Além disso, o material acumulador de calor (preferencialmente um PCM), poderia, por exemplo, ser diretamente utilizado na confecção de um dos componentes do compressor ou ainda na carcaça do compressor.  In addition, the heat accumulating material (preferably a PCM) could, for example, be directly used in the manufacture of one of the compressor components or in the compressor housing.
De modo similar, as aletas previstas nas concretizações descritas podem ser externas, como mostrado nas figuras, ou internas, adjancentes ao material termo- acumulador, para facilitar o fluxo de calor ao longo de sua estrutura. Como mencionado ao longo do texto, a adição de aletas permite a maximização do fluxo de calor ao longo do material. Nesse sentido, deve ser ressaltado que outras soluções para maximização da transferência de calor ao longo do material termo-acmulador poderiam ser igualmente utilizadas dentro do escopo da presente invenção, como, por exemplo, matrizes metálicas porosas injetadas juntamente com o termo-acumulador.  Similarly, the fins provided in the described embodiments may be external, as shown in the figures, or internal, adjoining the heat-accumulating material, to facilitate heat flow along its structure. As mentioned throughout the text, the addition of fins allows for the maximization of heat flow throughout the material. In this regard, it should be emphasized that other solutions for maximizing heat transfer throughout the thermo-accumulator material could also be used within the scope of the present invention, such as porous metal matrices injected together with the thermo-accumulator.
Embora a presente invenção possa utilizar qualquer tipo de material termo- acumulador, os seguintes exemplos de material PCM que podem ser utilizados dentro do escopo da presente invenção são listados a titulo informativo: modelos RT52 e RT65 do fabricante Rubitherm Technologies GmbH, modelos Plus Ice - S58 e S72 (soluções de PCM baseadas em sal hidratado) e modelos Plus Ice A55, A62 e A70 (soluções de PCM de base orgânica) do fabricante Phase Change Material Products Limited, e modelos Climsel C58 e Climsel C70 do fabricante Climator Sweden AB.  While the present invention may use any type of heat accumulator material, the following examples of PCM material that may be used within the scope of the present invention are listed for information purposes: models RT52 and RT65 by manufacturer Rubitherm Technologies GmbH, models Plus Ice - S58 and S72 (hydrated salt-based PCM solutions) and Plus Ice models A55, A62 and A70 (organically based PCM solutions) from Phase Change Material Products Limited, and Climsel C58 and Climsel C70 models from Climator Sweden AB.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Compressor de refrigeração compreendendo uma carcaça que envolve as peças componentes do compressor, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um material acumulador de calor atuando como um capacitor térmico capaz de absorver altas quantidades de calor durante o tempo ligado do compressor e rejeitar calor durante o tempo desligado do compressor, de modo a aumentar a eficiência térmica do compressor.  1. A refrigeration compressor comprising a housing that surrounds the compressor component parts, characterized by the fact that it comprises a heat accumulating material acting as a thermal capacitor capable of absorbing high amounts of heat during the compressor on time and rejecting heat during the compressor. compressor off time, so as to increase the thermal efficiency of the compressor.
2. Compressor, de acordo com a reivindicação 1 , CARACTERIZADO pelo de que o material acumulador de calor rejeita uma primeira quantidade de calor durante o tempo ligado do compressor e uma segunda quantidade de calor durante o tempo desligado do compressor.  Compressor according to claim 1, characterized in that the heat accumulating material rejects a first amount of heat during the compressor on time and a second amount of heat during the compressor off time.
3. Compressor, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo de que o material acumulador de calor rejeita uma quantidade mínima de calor durante o tempo ligado do compressor e uma quantidade alta de calor durante o tempo desligado do compressor.  Compressor according to claim 2, characterized in that the heat accumulating material rejects a minimum amount of heat during the compressor on time and a high amount of heat during the compressor off time.
4. Compressor, de acordo com a reivindicação 1 , 2 ou 3, CARACTERIZADO pelo de que o material acumulador de calor absorve calor durante o tempo ligado do compressor e rejeita parte deste calor para um dos componentes do compressor durante o tempo desligado do compressor.  Compressor according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the heat accumulating material absorbs heat during the compressor on time and rejects part of this heat to one of the compressor components during the compressor off time.
5. Compressor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo de que o material acumulador de calor é um termo-acumulador latente.  Compressor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the heat accumulating material is a latent heat accumulator.
6. Compressor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo de que o material acumulador de calor é um termo-acumulador sensível.  Compressor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the heat accumulating material is a sensitive heat accumulator.
7. Compressor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, Compressor according to any one of claims 1 to 6,
CARACTERIZADO pelo de que o material acumulador de calor ocupa um volume interno (4, 7, 15, 18, 23, 27) ou adjacente (9, 11 , 30, 32, 37) à carcaça do compressor. The heat accumulating material occupies an internal (4, 7, 15, 18, 23, 27) or adjacent (9, 11, 30, 32, 37) volume to the compressor casing.
8. Compressor, de acordo a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo de que o material acumulador de calor ocupa um volume ocioso do interior do compressor.  Compressor according to claim 7, characterized in that the heat accumulating material occupies an idle volume inside the compressor.
9. Compressor, de acordo a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo de que o material acumulador de calor faz parte da estrutura de pelo menos uma das peças do compressor.  Compressor according to claim 7, characterized in that the heat accumulating material is part of the structure of at least one of the compressor parts.
10. Compressor, de acordo a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o material acumulador de calor é disposto em um volume (4) formado entre uma capa (1) que envolve uma tampa (2) do cilindro (3) do compressor e a tampa (2) do cilindro (3) do compressor.  Compressor according to claim 8, characterized in that the heat accumulating material is arranged in a volume (4) formed between a cover (1) surrounding a cover (2) of the compressor cylinder (3) and the cover (2) of the compressor cylinder (3).
11. Compressor, de acordo a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o material acumulador de calor ocupa um volume hermético (6) formado por uma capa substancialmente concêntrica (7) ao tubo de descarga do compressor. 11. Compressor according to claim 8, characterized by the fact that The heat accumulating material occupies an airtight volume (6) formed by a substantially concentric cap (7) to the compressor discharge pipe.
12. Compressor, de acordo a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o material acumulador de calor é disposto em um reservatório (9) adjacente à parte inferior do compressor.  Compressor according to claim 7, characterized in that the heat accumulating material is disposed in a reservoir (9) adjacent to the bottom of the compressor.
13. Compressor, de acordo a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o material acumulador de calor é disposto em um envoltório (11) formado em correspondência com uma placa base (12) do compressor, o envoltório (11) sendo externo ao compressor e sendo pelo menos parcialmente formado por parte da placa base (12).  Compressor according to Claim 7, characterized in that the heat-accumulating material is disposed in a wrapper (11) formed in correspondence with a compressor baseplate (12), the wrapper (11) being external to the compressor. and being at least partially formed by part of the base plate (12).
14. Compressor, de acordo a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o material acumulador de calor é disposto um envoltório (14) formado na região interna de um cárter (8) do compressor, sendo que o envoltório (14) é definido entre uma parede interna da carcaça do compressor e uma parede adicional ( 5).  Compressor according to claim 8, characterized in that the heat accumulating material is disposed in a wrapper (14) formed in the inner region of a compressor casing (8), wherein the wrapper (14) is defined between an inner wall of the compressor housing and an additional wall (5).
15. Compressor, de acordo a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o material acumulador de calor é disposto em um envoltório (18) proporcionado em um tubo de sucção (19) de um filtro de sucção (20) do compressor.  Compressor according to claim 8, characterized in that the heat accumulating material is disposed in a wrapper (18) provided in a suction tube (19) of a compressor suction filter (20).
16. Compressor, de acordo a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o material acumulador de calor é disposto em uma camisa cilíndrica (27) formada no motor elétrico do compressor.  Compressor according to claim 8, characterized in that the heat accumulating material is disposed in a cylindrical jacket (27) formed in the electric motor of the compressor.
17. Compressor, de acordo a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o material acumulador de calor é disposto em um envoltório hermético (37) formado pela parede de topo do compressor e uma chapa adicional (36).  Compressor according to claim 7, characterized in that the heat accumulating material is disposed in an airtight wrapper (37) formed by the compressor top wall and an additional plate (36).
18. Compressor, de acordo a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o material acumulador de calor é disposto em canais de retenção (23) formados ao longo de um cilindro do compressor.  Compressor according to claim 9, characterized in that the heat accumulating material is disposed in retaining channels (23) formed along a compressor cylinder.
19. Compressor, de acordo a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o material acumulador de calor é aplicado em um passador de sucção (28) do compressor.  Compressor according to claim 9, characterized in that the heat accumulating material is applied to a suction dowel (28) of the compressor.
20. Compressor, de acordo a reivindicação 9 ou 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o material acumulador de calor é aplicado em um passador de descarga (29) do compressor.  Compressor according to claim 9 or 19, characterized in that the heat accumulating material is applied to a compressor discharge duct (29).
21. Compressor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, CARACTERIZADO pelo fato de que o material acumulador de calor possui aletas internas para maximização do fluxo de calor ao longo do material.  Compressor according to any one of claims 1 to 20, characterized in that the heat accumulating material has internal fins for maximizing the heat flow throughout the material.
22. Compressor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, CARACTERIZADO pelo fato de que a região que envolve material acumulador de calor possui aletas externas para maximização da transferência de calor com a região externa.  Compressor according to any one of claims 1 to 20, characterized in that the region surrounding heat accumulating material has outer fins for maximizing heat transfer with the outer region.
23. Compressor de refrigeração compreendendo uma carcaça que envolve as peças componentes do compressor, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um material de mudança de fase (PCM) ocupando um volume interno (4, 7, 15, 18, 23, 27) ou adjacente (9, 11 , 30, 32, 37) à carcaça do compressor, o material de mudança de fase (PCM) atuando como um capacitor térmico capaz de absorver altas quantidades de calor durante o tempo ligado do compressor e rejeitar calor durante o tempo desligado do compressor, de modo a aumentar a eficiência térmica do compressor. 23. Refrigeration compressor comprising a housing that surrounds the compressor component parts, characterized in that it comprises a phase shift material (PCM) occupying an internal (4, 7, 15, 18, 23, 27) or adjacent (9, 11, 30, 32, 37) volume to the compressor housing, the phase change material (PCM) acting as a thermal capacitor capable of absorbing high amounts of heat during the compressor on time and rejecting heat during the compressor off time in order to increase the thermal efficiency of the compressor. compressor.
24. Compressor, de acordo com a reivindicação 23, CARACTERIZADO pelo de que o material de mudança de fase (PCM) ocupa um volume ocioso do interior do compressor.  Compressor according to claim 23, characterized in that the phase shift material (PCM) occupies an idle volume within the compressor.
25. Compressor, de acordo com a reivindicação 23 ou 24, CARACTERIZADO pelo de que o material de mudança de fase (PCM) faz parte da estrutura de pelo menos uma das peças do compressor.  Compressor according to claim 23 or 24, characterized in that the phase shift material (PCM) is part of the structure of at least one of the compressor parts.
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