تاريخچه 

ابتدايي‌ترين نوع يخچال را ژاكوب پراكنيز در سال 1834 ميلادي اختراع كرد. از آن پس اين اختراع همواره در حال تحول و دگرگوني بود، تا اينكه اولين يخچال برقي توسط ديوو آمريكايي در سال 1869 به بازار عرضه شد. در يخچال برقي توليد سرما بر اساس اصل تراكم و انبساط يك نوع گاز با درجه حرارت تبخير پايين ، احتياج به تخصص و تجهيزات خاص در زمينه ترموديناميك و مكانيك سيالات دارد. 
ساختمان يخچال 

اجزاي تشكيل دهنده يخچال را به دو دسته مكانيكي و الكتريكي تقسيم مي‌كنند. 

اجزاي مكانيكي يخچال 

• كمپرسور
• رادياتور خنك كننده (كندانسور)
• فيلتر (دراير)
• لوله مويين (كاپيلاري تيوب)
• اواپراتور (محفظه يخ ساز)

موتور الكتريكي 

موتور الكتريكي مجموعه‌اي مكانيكي است كه كمپرسور يخچال را تشكيل مي‌دهند. موتور الكتريكي از نوع آسنكدون بوده و داراي دو قطب است. مجموعه اعضاي موتور عبارتند از:

• ترموستات
• رتور
• رله راه انداز (رله استارت )
• جعبه تقسيم و سيم رابط
• لامپ يخچال
• شستي معكوس لامپ يخچال 


چگونگي تشكيل سرما در يخچال 

با اتصال كنتاكتها در ترموستات ، موتور شروع بكار نموده و پيستون كمپرسور را در داخل سيلندر به حركت در مي‌آورد و مرتبا گاز را از طريق لوله برگشت مي‌مكد و با فشار وارد لوله رفت مي‌نمايد. فشار وارده بر گاز آن را وارد رادياتور (كندانسور) مي‌كند، كه در پشت يخچال قرار دارد. در آنجا مقداري از حرارت گاز كاسته مي‌گردد. براي انتقال بهتر گرماي گاز ، بايد فاصله رادياتور تا ديواره حدود 25 سانتيمتر باشد. سپس گاز سرد كننده با عبور از فيلتر (دراير) كاملا خشك شده و چون لوله خروجي فيلتر و پس از آن سطح مقطع لوله مويين بسيار كم است گاز تحت فشار زيادي قرار گرفته و به حالت مايع مي‌شود. 

در اين حالت دماي آن نيز زياد مي‌شود. با عبور از لوله مويين گاز وارد لوله‌هاي اواپراتور (جاي يخ) مي‌شود، و چون سطح مقطع جديد به مراتب بيشتر از سطح مقطع لوله مويين است شروع به فوران نموده و توليد سرما مي‌كند. فشار كمپرسور ، گاز را از طريق اواپراتور عبور داده و از خروجي اواپراتور توسط لوله‌اي به لوله برگشت كمپرسور مي‌رساند. اين عمل مادامي كه يخچال سرد شود ادامه مي‌يابد تا آن كه در اثر سرماي توليد شده ، مدار موتور الكتريكي توسط ترموستات قطع شود. دماي محفظه معمولا بين 1 الي 7 درجه سانتيگراد است، و در اواپراتور به حدود 15 درجه زير صفر مي‌رسد. 

ذوب برفك در يخچال 

با باز شدن در يخچال مقداري از هواي گرم محيط وارد يخچال شده و بر روي اواپراتور قطرات آب بوجود مي‌آورد. اين قطرات به مرور زمان توده‌هاي يخي و به عبارت ديگر برفك ايجاد مي‌كنند كه به وسيله آنها عمل سرما سازي در يخچال مختل مي‌شود. از اينرو لازم است در فواصل زماني معيني نسبت به ذوب برفكها اقدام شود. براي ذوب برفكها مي‌توان يخچال را خاموش كرده و در آن را براي مدتي باز گذاشت. روش ديگر ، استفاده از يك المنت گرم‌كننده است كه به دور اواپراتور پيچيده مي‌شود. هرگاه لازم باشد ترموستات مدار المنت را وصل نموده و برفك‌ها را از بين مي‌برد. 

• آب سرد‌كن 
• اواپراتور 
• ترموستات 
• رادياتور 

آشنايي با ساختمان يخچال 

بايد دانست كه يخچال‌هاي خانگي ، فريزر ، يخچال‌هاي ويتريني و ساير وسايل سردكننده تراكمي ، ساختمان مشابه دارند، و سيستم كار آنها يكسان است. يك يخچال نسبت به بعضي از لوازم برقي خانگي ، چون سـماور برقي و بخاري برقي ، از جزئيات بيشتري برخوردار است. از اينرو اجزاي تشكيل دهنده يخچال را به دو دسته مكانيكي و الكتريكي تقسيم مي‌كنند. 

اجزاي مكانيكي يخچال 

كمپرسور 

كار كمپرسور ، ايجاد فشار و مكش جهت به حركت در آوردن گاز در سيستم است. در داخل كمپرسور يك موتور الكتريكي تك‌ فاز و يك مجموعه مكانيكي شامل سيستم سوپاپ و پيستون و ميل‌لنگ قرار دارد. با رسيدن برق به موتور كمپرسور و به چرخش در‌آمدن روتور آن توسط ميل‌لنگ ، پيستون به حركت در آمده و سوپاپ‌هاي مختلف باز و بسته مي شوند. در نتيجه گاز به گردش در مي‌آيد. كمپرسور تنها از طريق سرلوله به بيرون ارتباط دارد.

صرف‌نظر از لوله كور كه جز در موارد تخليه يا شارژ گاز مورد استفاده قرار نمي‌گيرد، دو لوله ديگر از اهميت بسزايي برخور دارند. حركت پيستون داخل سيلندر كمپرسور مرتبا گاز را از لوله برگشت مكيده و با فشار وارد لوله رفت مي‌كند. به اين ترتيب گاز سرما ساز مدام در حال حركت است و عمل سرماسازي را انجام مي‌دهد. 

رادياتور خنك كننده (كندانسور) گاز سرد كننده وقتي در داخل كمپرسور تحت فشار قرار گيرد، حرارت آن افزايش مي‌يابد. حال اگر به طريقي اين گرما سلب نشود و يا تعديل نگردد، عمل سرما‌سازي مختل مي‌شود. از اين رو در يخچال ، گاز تحت فشار و گرم شده از كمپرسور وارد لوله‌هاي مارپيچ مانند كه در تماس مستقيم هوا است (جاي اين لوله ها در يخچال هاي خانگي پشت كابينت اصلي يخچال است) مي‌شوند. دماي گاز در اثر ارتباط هوا كاهش يافته و عمل سرماسازي در سيستم به سهولت انجام مي‌شود. به منظور حفاظت لوله‌هاي فلزي كندانسور در برخورد با اشيا و اجسام خارجي ، مفتولي در اطراف كندانسور تعبيه مي‌كنند. 

فيلتر (دراير)

گاز پس از آنكه در داخل كمپرسور تحت فشار قرار گرفت، به منظور كاستن از حرارتش راهي كندانسور مي‌شود. از آنجا كه ممكن است در عبور از اين مسير جرم هايي را نيز حمل كند و يا داراي رطوبت باشد، لازم است قبل از سرماسازي كاملا پاك و خشك شود. بنابراين پس از رادياتور ، از فيلتر عبور مي‌كند. فيلتر داراي دو لوله ارتباطي است.

يكي از لوله‌ها سطح مقطع بزرگتري دارد كه در واقع ورودي فيلتر است و به خروجي كندانسور وصل مي‌شود. در ورودي فيلتر شبكه‌هاي توري ريزي براي گرفتن جرمهاي زائد قرار گرفته است. خروجي فيلتر كه سطح مقطع كمتري دارد به لوله مويين متصل مي‌شود، تا گاز سرد كننده تحت فشار زياد قرار گيرد. در اين خروجي نيز شبكه‌هاي توري با سوراخهاي بسيار ريز قرار گرفته است. در فضاي مياني فيلتر مواد شيميايي به نام سيليكات يا سيليكاژل قرار دارد، كه خاصيت و كار آن جذب رطوبت گاز عبوري است. 

لوله مويين (كاپيلاري تيوب)

لوله مويين ، لوله‌اي با قطر بسيار كم است كه به علت باريك بودن به اين نام خواننده مي‌شود و نقش مهمي در توليد سرما دارد. محل نصب لوله مويين بين خروجي فيلتر وورودي با اواپراتور (يخ ساز) است. گاز سرد كننده كه توسط كمپرسور تحت فشار قرار گرفته با عبور از مسير كندانسور و فيلتر وارد لوله مويين مي‌شود. در لوله مويين فشار محيط درون آن به حد قابل توجهي افزايش مي‌يابد. لذا گاز سرد كننده كه تحت فشار زياد به مايع تبديل شده است، با عبور از لوله مويين وقتي كه وارد اپراتور مي‌‌‌‌شود، چون ناگهان با حجم زيادي مواجه مي‌گردد، تبديل به گاز شده و ايجاد سرما مي‌نمايد. 

اواپراتور (محفظه يخ ساز)

اواپراتور به قسمتي گفته مي‌شود كه بوسيله تبخير يك ماده خنك‌كننده سبب توليد سرما شده و در صورت قرار گرفتن در يك ناحيه باعث سرد شدن آن ناحيه يا محفظه مي‌شود. در وسايل سردكننده همان محفظه سردكننده را به نام اواپراتور مي‌شناسند. براي انتقال مطلوب و سريع سرما جنس اواپراتور را از آلومينيم انتخاب مي‌كنند. لوله ورودي اپراتور بسيار باريك است كه در واقع همان نقطه اتصال آن به لوله مويين است، و لوله خروجي آن سطح مقطع بيشتري دارد و به لوله برگشت كمپرسور مي‌رسد. 

موتور الكتريكي 

همان گونه كه قبلا در مبحث كمپرسور خوانديد موتور الكتريكي با يك مجموعه مكانيكي كمپرسور يخچال را تشكيل مي دهند.موتور الكتريكي از نوع آسنكدون بوده و داراي دو قطب و قسمتهاي عمده آن عبارتند از :

• سيم پيچ اصلي 
• سيم پيچ فرعي 
• هسته استاتور 
• رتور

براي آنكه در موتور يخچال مقاومت اهمي سيم پيچ راه انداز از راكتاس القايي آن زيادتر شود و گشتاور راه اندازي موتور افزايش يابد قسمتي از سيم پيچ استارت را بصورت بيفيلار اجرا مي كنند لذا با اهم گيري بين سرهاي مشترك و هر كدام از دو سر ديگر مي‌توان استارت يا اصلي بودن سيم پيچ را تشخيص داد. سرهاي الكتروموتور روي كمپرسور درون ترمينال بسته مي شود كه اصولا بصورت مثلثي است. 

طرز كار موتور الكتريكي 

وقتي از طريق ترموستات فرمان به موتور مي رسد.جريان الكتريكي از رله استارت و سيم پيچ اصلي عبور مي كند و چون سيم پيچي راه انداز در مدار نيست جرياني حدود 2 برابر جريان نامي از سيم پيچ اصل عبور نموده و نيروي الكتريكي رله استارت كه با مجذور جريان عبوري از آن متناسب است افزايش مي يابد و هسته رله را به سمت بالا هدايت مي‌كند و سيم پيچي راه انداز توسط تيغه مربوطه كه به هسته متحرك رله استارت متصل است، جريان دار شده و موتور شروع به حركت نمايد. 

با حركت الكتروموتور جريان الكتريكي در سيم پيچي اصل نرمال شده و نيروي رله استارت كاهش يافته و هسته آن در اثر نيروي وزن هسته پايين مي‌آيد و تيغه مربوط به سيم پيچي راه انداز را قطع مي‌كند و موتور با سيم پيچي اصلي بكار خود ادامه مي‌دهد.حركت رتور موتور سبب تحت فشار قرار دادن گاز از يك سمت و مكش از سمت ديگر مي‌شود تا زماني كه اواپراتور (يخ ساز) خنك شده و ترموستات جريان الكتروموتور را قطع مي نمايد. 

ترموستات 

ترموستات يك كليد اتوماتيك تنظيم دما است كه داخل يخچال قرار دارد. اجزاي اصل ترموسات عبارتند از:

• بدنه فلزي 
• فانوسك 
• كنتاكت هاي اتصال 
• لوله بلو كه محتواي گاز حساس است. 
• لوله مويين 
• فنر و اهرم ها 
• پيچ تنظيم ولوم 
• صفحه مدرج :كه درجات مختلف روي آن نوشته شده است.

معمولا لوله بلويي ترموستات را به قسمت تحتاني و يا سقف اواپراتور متصل مي سازد. با گرم شدن هواي داخل يخچال و يا افزايش درجه حرارت اواپراتور گاز داخل لوله بلو منبسط مي‌شود. گاز منبسط شده به فانوسك ترموستات فشار آورده و اهرم مربوط به وصل كنتاكت‌هاي اتصال را جابجا كرده باعث اتصال كنتاكت به يكديگر مي‌شود و لذا ولتاژ شبكه به موتور اعمال مي‌شود و موتور به كار مي‌افتد. با به كار افتادن موتور اواپراتور خنك شده گاز داخل بالن يا مخزن لوله بلو و لوله مويين منقبض شده و فشار از روي فانوسك ترموستات برداشته مي‌شود با جمع شدن فانوسك اهرم كنتاكتها به عقب بر مي‌گردد و اتصال آنها بصورت باز درمي‌آيد كه باعث توقف كار موتور خواهد شد. 

رله راه انداز (رله استارت)

رله استارت بر سه نوع جرياني ولتاژي و حرارتي مي باشد كه بيشتر رله نوع جرياني و يا حرارتي دو منظوره (استارت و بار منفي) به كار برده مي‌شود. 

رله بار زياد (بي متال يا اورلود)

هرگاه در كار موتور مشكل بوجود مي‌آيد مانند آسيب ديدن سيم پيچ‌هاي اصلي با كمكي و يا مسدود شدن مسير گردش گاز و يا وضعيت بودن ولتاژ و ... جريان دريافتي موتور افزايش يافته و موتور داغ مي كند كه ممكن است بسوزد. از اينرو استفاده از رله بار زياد ضروري است. رله بار زياد يك فيوز حرارتي است كه بر روي كمپرسور نصب مي‌شود. كار آن به اين شرح است كه در اثر گرماي جدار خارجي كمپرسور و يا در اثر عبور جريان الكتريكي موتور از سيم هيتر داخل رله گرم شده و با تحريك صفحه حساس طول آن را افزايش مي دهد و سبب جدا شدن كنتاكتهاي رله مي گردد. 

جعبه تقسيم و سيم رابط 

جعبه تقسيم يا ترمينال محل ورود كابل اصلي يخچال و تقسيم سيمهاي خروجي است. سيم رابط يخچال بايد ازنوع كابلي باشد و جهت ارت كردن حتما نوع سه سيمه آن انتخاب شود.همچنين كابل بايد قابليت انعطاف باشد تا هنگام جابجايي مشكل براي آن ايجاد نشود. سطح مقطع سيمهاي كابلي بايد باشد. 

لامپ يخچال 

روشن شدن لامپ داخل يخچال به هنگام باز كردن در آن است. توان لامپ يخچال بين 14 تا 40 وات است. اين لامپ داراي سرپيچ محكمي است. 
شستي معكوس لامپ 
شستي لامپ يخچال مانند شستي زنگ اخبار است. با اين تفاوت كه معكوس عمل مي‌كند يعني وقتي كه در يخچال باز مي‌شود، كليد آزاد است و لامپ روشن مي شود. لامپ خاموش مي‌شود. بدين جهت به آن شستي معكوس نيز گفته مي‌شود.