یخچال

برای دیگر کاربردها، یخچال (ابهام‌زدایی) را ببینید.

«فریزر» به اینجا تغییرمسیر دارد. برای دیگر کاربردها، فریزر (ابهام‌زدایی) را مشاهده کنید.

یخچال‌های ساید-بای-ساید مدل آمریکایی

نمونه‌ای از یک یخچال ساید-بای-ساید

یک یخچال معمولی با در باز

یخچال دستگاهی است که از یک وسیله سردکننده به همراه یک عایق حرارتی و سازوکاری برای انتقال گرما از داخل این محفظه به بیرون تشکیل می‌شود. از یخچال برای خنک نگهداشتن مواد غذایی، داروها و دیگر چیزهای فاسدشدنی استفاده می‌شود. یخچال‌ها از دیرباز تاکنون تغییرات شگرفی را به خود دیده‌اند. از یخچال‌های طبیعی گرفته تا یخچال‌های دست‌ساز زیرزمینی و بعدها یخچال‌های نفتی و گازی و عموم یخچال‌های امروزی که با جریان الکتریسیته کار می‌کنند.

تاریخچه

یخچال (یزد - ابرکوه)

طرح ماشین یخ‌ساز مکانیکی جان گوری در ۱۸۴۱ میلادی

بشر از دیرباز برای حفظ مواد غذایی از چشمه‌ها، چاه‌ها یا غارهای زیرزمینی استفاده می‌کرد. آب‌انبار و یخدان برای نگهداری آب یخ در تابستان‌ها به کار می‌رفته‌اند.

در قرن ۱۱ میلادی دانشمند ایرانی ابن سینا، مبرد را اختراع کرد که برای چگالش پیوند بخارهای آروماتیک بکار می‌رود. اینکار گامی بزرگ در فناوری تقطیر بود و او از آن برای تقطیر بخار استفاده کرد.

نخستین یخچال مصنوعی شناخته‌شده در ۱۷۴۸ میلادی بدست ویلیام کولین در دانشگاه گلاسگو رونمایی شد. اولیور ایوانس، مخترع آمریکایی، که به عنوان پدر یخچال شناخته می‌شود، مخترع یخچال بخار فشرده‌است، با این وجود او دستگاهی که بتواند فرایند مربوط را طی کند نساخت. در سال ۱۸۳۴ میلادی، ژاکوب پرکینز با تغییر در طرح اولیهٔ ایوانس توانست اولین یخچال جهان را بسازد و. جان گوری، یک مخترع آمریکایی اهل فلوریدا، نخستین یخچال مکانیکی را در ۱۸۴۱ میلادی بر پایهٔ طرح ایوانس ساخت که از آن برای ساختن یخ برای خنک نگاه‌داشتن مبتلایان تب زرد استفاده می‌کرد. در ۱۸۵۳ نخستین یخچالی که می‌توانست روزانه یک تن یخ تولید کند توسط یک استاد آمریکایی به ثبت رسید.

یخچال های تجاری

یخچال‌های تجاری و یا فریزها با نام های متفاوتی شناخته می‌شوند. این مدل یخچال ها 40 سال زودتر از مدل های خانگی وارد بازار شده و مورد استفاده قرار گرفتند. در این یخچال ها از گاز هایی مانند آمونیوم (R-17) یا سولفورید اکسید (R-764) استفاده‌ می شد که گاهی نشتی داشت و برای استفاده خانگی خطرناک بود.

یخچال های کاربردی برای خانه در سال 1915 معرفی شدند و در دهه‌ی 1930با کاهش قیمت ها و بالا رفتن امنیت یخچال ها این محصولات با استقبال زیادی در ایالات متحده آمریکا برای استفاده در خانه مواجه شدند. در این یخچال ها از (R-12) استفاده‌ میشد که به لایه ازون آسیب می‌رساند به همین دلیل دولت در سال 1994 استفاده از این گاز یخچال را ممنوع اعلام کرد.گاز (R-134a) جایگزین مناسبی برای R-12 بود که مضرات کمتری نسبت به این گاز داشت اما هنوز شاهد مدل های قدیمی که از R-12 استفاده می‌کنند هستیم.

یخچال تجاری که دارای شیشه در جلوی خود هستند و برای نگهداری نوشیدنی ها در فروشگاه ها استفاده می‌شوند از معروف ترین یخچال های تجاری اند. این یخچال ها دارای تجهیزاتی متناسب با کارکرد خود هستند. به عنوان مثال دارای ظرفیت بالا و قابلیت باز کردن مکرر درب آن. این یخچال ها به طور متوسط روزانه 4kwh انرژی مصرف می کنند.

یخچال های مسکونی

در سال 1913 یخچال های خانگی توسط فردی به نام دبلیوولف اختراع شد. در سال 1914 مهندس ناتانیل بی ولز ایده ای درباره ی یخچال های الکتریکی ارائه داد که بعدا مبنای ساخت کلویناتور شد.

یخچال و فریزر مستقل دارای یک کمپرسور در قسمت زیرین خود است توسط آلفرد ملوس در سال 1916 اختراع شد. ملوس این یخچال را با هدف تجارت تولید کرد اما توسط ویلیام سی دورانت خریداری شد وی شرکتی جهت تولید انبوه راه اندازی کرد. این شرکت اولین یخچال اتوماتیک خود در سال 1918 رونمایی کرد.

یخچال های ربایشی توسط بالتزروان و کارل مانترز در دوران دانشجویی آنها  اختراع شد. با اینکه آنها سوئدی بودند اما موفقیت آنها یک موفقیت جهانی بود که توسط الکترولوکس وارد بازار تجارت شد.

از دیگر افراد پیشگام در این عرصه می‌توان به چارلز تلیر، دیوید بویل و رائول پیکت اشاره کرد. اولین شخصی که حق ثبت اختراع یخچال های ربایشی را گرفت کارل فون لینده بود.

در این واحد های خانگی معمولابرای نصب قطعات مکانیکی موتور و کمپرسور به زیرزمین یا اتاق مجاور نیاز بود و جعبه سرد آن در آشپز خانه قرار می‌گرفت. یک مدل در سال 1922وجود داشت که شامل یک جعبه یخی چوبی و کمپرسور آب سردکن بود و قیمتی حدود 715دلار داشت.

در سال 1923کلویناتور هشتاد درصد از بازار یخچال های برقی را در اختیار گرفت.همچنین در سال 1923یخچال های برقی خودگردان وارد بازار شدند که موتور روی خود جعبه نصب بود. در همان زمان کابینت های فلزی پوشیده شده از پرسلن ظهور کردند. در آن زمان هنوز فریزر یک جزء مهم از یخچال نبود.

اولین یخچال فریزی که مورد استفاده گسترده قرار گرفت یخچال جنرال الکتریک مانیتور تاب بود که در سال 1927وارد بازار شد. دلیل نامگذاری این یخچال شباهت او به کشتی جنگی یو اس اس مانیتور بود که در سال 1960استفاده میشد. مجموعه کمپرسور که گرمای زیادی از خود ساطع میکرد در بالا قرار می‌گرفت و توسط یک حلقه تزئینی احاطه میشد. در این یخچال ها از موادی مانند سولفورید اکسید که یک ماده خورنده است و می‌تواند مشکلات بینایی ایجاد کند و یا متیل فوریت که ماده ای قابل اشتعال است و تنفس آن باعث آسیب می‌شود استفاده می‌شد.

فرون در سال 1920یخچال هایی را جایگزین یخچال های قبلی کرد که نسبت به مدل های قبلی کم خطر بودند. وی این یخچال ها را در دهه 1930گسترش داد. فریزرهای جداگانه در طی 1940وارد عرصه شدند. تا قبل از جنگ جهانی دوم تولید انبوه این یخچال ها و فریزر ها برای مصارف خانگی معمول نبود. در دهه 1950تا1960پیشرفت زیادی در بهبود عملکرد یخچال ها صورت گرفت و اقدامات زیادی جهت سازگاری یخچال ها با محیط زیست انجام شد.

اجزای یخچال

هر یخچال به صورت پایه دارای: کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و گاز و ترموستات، موتورفن، ترموفیوز، ترمودیسک، المنتدر بعضی مدل‌ها برد فرمان با تایمر است. هریک از این‌ها جزو لاینفک وسایل سرماساز هستند که در صورت نبود هریک این فرایند امکانپذیر نمی‌باشد.

کمپرسور

نوشتار اصلی: 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

کار اواپراتور به این صورت است زمانی که گاز مبرد توسط موتور وارد کندانسور می‌شود و متراکم می‌شود تحت فشار بالا از حالت گاز به مایع تبدیل می‌شود و وارد درایر(drier) یا خشک کن و سپس وارد لوله موئی یا کاپیلاری تیوپ می‌شود و این باعث می‌شود که فشار کاهش پیدا کند. سپس وارد اواپراتور می‌شود. یک سر اواپراتور به سر لوله موئی وسر دیگر اواپراتور به ساکشن موتور متصل می‌باشد و زمانی که ساکشن اتفاق می‌افتد باعث می‌شود که سطح فشار داخل اواپراتور پایین بیاید و مبرد به جوشش در بیاید واز حالت مایع آرام آرام به گاز تبدیل شود و این تبخیر باعث ایجاد سرما و برودت می‌شود. در اصل اواپراتور یک تبخیرکننده است.

کندانسور

کندانسور (به انگلیسی: Condenser) (چگالنده) قسمتی از سیستم است که وظیفه خنک‌سازی سیال عامل و عمدتاً تبدیل بخار به مایع را بر عهده دارد. در واقع گاز فریون بس از فشرده شدن توسط کمپرسور در کندانسور خنک شده و تبدیل به مایع می‌گردد. در یخچال‌های خانگی معمولاً به صورت شبکه‌ای 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 نیز استفاده شده‌است.

ترموستات

ترموستات نیز کار قطع و وصل شدن جریان برق (متعادل نگه داشتن دمای یخچال) به کمپرسور را انجام می‌دهد. به‌طوری‌که وقتی دمای یخچال افزایش 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.

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 از فریون 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. مبردهای یخچال و کولر گازی به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند از نظر ترکیب مولکولی. گازهای قدیمی مثل R12,R22,R134 همگی از یک نوع مولکول هستند؛ ولی گازهای جدید مثل R600,R410,R436,R407 همگی از چند نوع گاز تشکیل شده‌اند و موقع شارژ گاز باید به صورت مایع شارژ شوند تا میزان ورودی به یخچال فریزر یا کولر گازی متعادل باشد.

جا یخی (فریزر)

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. همچنین مناسب است که از گاز مبردی استفاده شود که دمای تبخیر آن پایین‌تر باشد (مانند فریون ۱۲). در فریزرهای پرقدرت از بادبزن برای خنک‌کردن کمپرسور و کندانسور استفاده می‌شود. دمای فریزرها از -۱۴ درجه سلسیوس سردتر باید باشد تا به مواد غذایی آسیب نرسد. اکثر فریزرهای خانگی دمای تنظیمی از -۱۴ تا-۲۵ درجه سلسیوس دارند. برای فریزرهای نگهداری بستنی از مبرد R22 که تا دمای -۴۰ درجه سلسیوس سرما تولید می‌کنند استفاده می‌شود. جا یخی در اصل نوعی از اپراتور می‌باشد.

معرفی انواع یخچال فریزر بر اساس طراحی و کاربری

• یخچال فریزر، فریز پایین یا Bottom freezer
• یخچال فریزر دوقلو
• یخچال فریزر ساید بای ساید Side by side
• یخچال فریزر در فرانسوی یا فرنچ دور French door
• یخچال فریزر، فریز بالا یا Top freezer
• بخچال فریزرهای آزمایشگاهی (برای نگهداری دارو، کشت گیاهان خاص، انجام تست‌های کالیبراسیون و همچنین ارزیابی کیفیت محصولات)

جستارهای وابسته

• کولر گازی