یخچال ها به عنوان اصلی ترین ابزار بشر برای حفظ ، نگهداری و جلوگیری از فاسد شدن مواد غذایی به شمار می روند. تقریبا از اوایل قرن بیستم استفاده از یخچال ها در زندگی روزمره به تدریج گسترش پیدا کرد و هم اکنون تعداد خانه هایی که روی کره زمین یخچال ندارند به زیر یک درصد رسیده است . حفظ و نگهداری مواد غذایی به وسیله کاهش دما در داخل یخچال انجام می شود . کاهش دمای داخل یخچال، چه در گذشته و چه در زمان حال، با استفاده از گازهای خنک کننده یا سرماساز صورت می گیرد. این گازها به گازهای مبرد معروف و مشهور هستند و در طی یک سیکل کاری گرمای محیط را جذب می کنند و باعث سرد شدن محفظه داخل یخچال می شوند.
بخش های اصلی سیستم خنک کننده یک یخچال
لوله های شبکه فلزی پشت یخچال (کندانسور یا رادیاتور)
محفظه خنک کننده یا سردخانه یا جایخی (اواپراتور)
موتور (کمپرسور)
گاز مبرد (خنک کننده)
ترموستات و شیرانبساط
سایر لوله ها و مجراهای یخچال
اگر بخواهیم بطور خلاصه عملکرد یخچال را شرح دهیم باید گفت که در یخچال یک مسیر کامل ایجاد شده است که گاز خنک کننده در داخل این مسیر حرکت می کند . وظیفه چرخاندن و به حرکت درآوردن این گاز در مسیر بر عهده موتور یا کمپرسور یخچال است. گاز خنک کننده وقتی به جایخی می رسد ، گرما را از مواد داخل آن و محیط می گیرد و خودش گرم می شود . سپس با فشار ایجاد شده توسط کمپرسور ، گاز مبرد به میله های شبکه ای پشت یخچال منتقل می شود و در این میله ها، گاز دمای خود را از دست می دهد ، در واقع در پشت یخچال مسیر لوله ها با هوای محیط در تماس است که باعث خنک شدن گاز می شود . در طی روز و کار کردن یخچال ، این سیکل و فرآیند ادامه پیدا می کند.
در ادامه با نحوه کارکرد هر یک از اجزا فوق بطور کامل آشنا میشویم؛ پس با ما همراه باشید.
کمپرسور
کمپرسور یخچال خانگی از دو بخش الکتریکی و مکانیکی تشکیل گردیده‌است که هر دو قسمت درون محفظه ای فولادی قرار دارند.
قسمت الکتریکی در اغلب یخچالهای خانگی یک الکتروموتور از نوع آسنکرون می‌باشد که وظیفه به حرکت درآوردن قسمت مکانیکی را به عهده دارد. البته در سال‌های اخیر کمپرسورهای یخچال فریزرها هم تغییرات زیادی داشته‌اند؛ و قسمت الکتریکی آن اینورتری یا موتور خطی شده‌اند.
قسمت مکانیکی در کمپرسورهای یخچال خانگی شامل یک سیلندر است که پیستون آن توسط هستهٔ موتور الکتریکی به حرکت در می‌آید. حرکت رفت و برگشتی پیستون باعث ایجاد حالت مکش و دمیدن می‌شود؛ و البته در کمپرسورهای نوع خطی و نوع کمپرسور روتوری یا کمپرسور نوع اسکرال، میل لنگ دیگر وجود ندارد. مقدار مشخصی از روغنی که مخصوص این کار ساخته شده داخل پوسته وجود دارد که وظیفه روانکاری و خنک‌کردن قسمت الکتریکی و مکانیکی را بر عهده دارد.
اواپراتور
واکنش سیالات(مایع-گاز) را میتوانیم به دو گروه گرماگیر یا گرماده دسته بندی کرد. میدانیم که سیالات در مواقعی که با کاهش فشار ناگهانی مواجه میشوند یک واکنش گرماگیر انجام میگیرد؛ یعنی از محیط اطرف خود گرما را میگیرند و باعص خنک شدن آن محیط میشوند.
کار اواپراتور به این صورت است؛ زمانی که گاز خنک کننده توسط کمپرسور متراکم شده و وارد کندانسور می‌شود، تحت فشار بالا از حالت گاز به مایع تبدیل شده و وارد درایر یا خشک کن و سپس وارد لوله موئی یا کاپیلاری تیوپ می‌شود. این عمل باعث کاهش فشار سیال شده و سپس سیال کم فشار وارد اواپراتور می‌شود. یک سر اواپراتور به سر لوله موئی وسر دیگر اواپراتور به ساکشن کمپرسور متصل می‌باشد و زمانی که ساکشن(مکش) اتفاق می‌افتد؛ سطح فشار داخل اواپراتور پایین آمده و مبرد به جوشش در می آید. سپس از حالت مایع آرام آرام به گاز تبدیل شده واین تبخیر باعث ایجاد سرما و برودت می‌شود. در اصل اواپراتور یک تبخیرکننده است.
کندانسور
کندانسور (Condenser) یا چگالنده قسمتی از سیستم است که وظیفه خنک‌سازی سیال عامل و عمدتاً تبدیل بخار به مایع را بر عهده دارد. در واقع گاز خنک کننده بس از فشرده شدن توسط کمپرسور در کندانسور خنک شده و تبدیل به مایع می‌گردد.
در یخچالهای خانگی معمولاً به صورت شبکه‌های سیاه لوله‌ای بر روی دیواره پشت یخچال نصب شده‌است و در یخچالهای بزرگ فروشگاهی معمولاً شبیه رادیاتور اتوموبیل است که اغلب از یک فن جهت بهبود فرایند میعان(تبدیل بخار به مایع) نیز استفاده شده‌است.
گاز یا ماده مبرد
در یخچالهای اولیه از گاز آمونیاک (NH3) به عنوان گاز مبرد استفاده می‌شد، اما به علت عوارض ناگوار آن در برخورد با بدن انسان، ترکیب شدن حالت مرطوب آن با مس و آلمینیوم، و نیز خاصیت انفجاری‌اش، و خطر خفگی ان برای انسان، رفته‌رفته از گاز فریون به جای آن استفاده گشت. در یخچالهای رایج امروزی معمولاً ازفریون ۱۲ با ترکیب CCl2F2 استفاده می‌شود که گازی بی‌بو است و حتی در صورت ترکیب شدن با رطوبت موجب خوردگی فلزات نمی‌شود؛ همچنین فریون قابل اشتعال نیست.
از معایب استفاده از فریون در یخچال‌ها می‌توان به حجم زیاد آن‌ها در مقایسه با آمونیاک، و تخریب لایه اوزون و ایجاد اثر گلخانه‌ای اشاره کرد. با توجه به این معایب تلاش‌هایی برای یافتن گازهای جایگزین فریون به عمل آمده که گاز جدیدی به نام 134A و مبرد هیدروکربن R600 حاصل آن است. در کولرهای گازی از فریون ۲۲ استفاده می‌شود که به علت دارا بودن هیدروژن، اثر تخریبی آن در لایهٔ اوزون به مراتب کمتر از فریون‌های ۱۱ و ۱۲ است.
بعد از کار با گازهای R134 و R12، مشکلاتی مانند راندمان پایین، قیمت بالا، مقدار زیاد مورد استفاده در مسیر برودتی یخچال و غیره باعث شد گاز ارزان و خطرناک R600 (ایزوبوتان) با راندمان بالا جایگزین گاز قبل بشود؛ و برای کولر گازی‌ها به جای R22، از گاز R410 , R407 استفاده مکنند.
شیرانبساط
ترموستات
ترموستات نیز کار قطع و وصل شدن جریان برق (متعادل نگه داشتن دمای یخچال) به کمپرسور را انجام می‌دهد. به‌طوری‌که وقتی دمای یخچال افرایش یافت (داخل یخچال گرم شد) با وصل شدن جریان برق کمپرسور شروع به کار می‌کند و داخل یخچال را خنک می‌کند و وقتی دما پایین آمد (داخل یخچال خنک شد) جریان برق را از کمپرسور قطع می‌کند. اجزای داخلی ترموستات شامل لوله بلو و پلاتین می‌باشد.
روش کار یخ زن یا جا یخی که به آن فریزر نیز می‌گویند همانند یخچال است با این تفاوت که ترموستات آن برای دمای پایین‌تری تنظیم می‌شود. اکثر فریزرهای خانگی دمای تنظیمی از 14- تا 25- درجه سلسیوس دارند.
