یخچال

An early electric refidgerator, with a cyclindrical heat exchanger on top. Now in the collection of Thinktank, Birmingham Science Museum.
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 مربوطه را طی کند نساخت. در سال ۱۸۳۴ میلادی، ژاکوب پرکینز با تغییر در طرح اولیه ایوانس توانست اولین یخچال جهان را بسازد و. جان گوری، یک مخترع آمریکایی اهل فلوریدا، نخستین یخچال مکانیکی را در ۱۸۴۱ میلادی بر پایه 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.
اجزای یخچال
هر یخچال به صورت پایه دارای: کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و گاز و ترموستات است. هریک از اینها جزو لاینفک وسایل سرماساز هستند که در صورت نبود هریک این فرایند امکانپذیر نمی‌باشد.
کمپرسور
کمپرسور یخچال خانگی از دو بخش الکتریکی و مکانیکی تشکیل گردیده‌است که هر دو قسمت درون پوسته‌ای 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 ان اینورتری یا موتور خطی شده‌اند.
قسمت مکانیکی در کمپرسورهای یخچال خانگی شامل یک سیلندر است که پیستون آن توسط هسته 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 یا خشک کن وسپس وارد لوله موئی یا کاپیلاری تیوپ می‌شود واین باعث می‌شود که فشار کاهش پیدا کند وسپس 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 اروم اروم به گاز تبدیل شود واین تبخیر باعث ایجاد سرما و برودت می‌شود. در اصل اواپراتور یک تبخیر کننده است.
کندانسور
کندانسور (به انگلیسی: Condenser) (چگالنده) قسمتی از سیستم است که وظیفه خنک‌سازی سیال عامل و عمدتا 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 معمولا به صورت شبکه‌ای لوله‌ای بر روی دیواره پشت یخچال نصب شده‌است و در یخچالهای بزرگ فروشگاهی معمولا 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) را به کمپرسور انجام می‌دهد. به‌طوری‌که وقتی دمای یخچال بالا آمد (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 معمولا 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 لایه 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
Side by side
یخچال فریزر در فرانسوی یا فرنچ دور French door
یخچال فریزر، فریز بالا یا Top freezer
کولر گازی