第2章　了解電冰箱的結構及工作原理

2.1　電冰箱制冷系統結構及工作原理

2.1.1　電冰箱制冷系統基本結構及工作原理

電冰箱制冷系統是個密閉的管路系統，其中充注制冷劑（如R22等）作為工質。制冷劑經蒸發→壓縮→節流→冷凝4個過程，從周圍物體中吸熱，將熱量轉移放出，完成制冷的全過程，同時制冷劑的狀態也發生變化，這一過程又稱為制冷循環。電冰箱、冰柜和空調器等，采用機械壓縮式制冷循環系統，圖2-1是這種制冷系統的基本結構。

當然，制冷系統裝在電冰箱中時，各個零件的形狀和安裝方式會有些變化，圖2-2示出了一臺單門直冷式電冰箱的冷凍系統，將它與圖2-1對照來看，不難了解各零部件的名稱和部位。

整個制冷系統由壓縮機、蒸發器、毛細管、冷凝器等組成，連接這幾部分的管路中充有制冷劑。制冷系統的基本工作原理和制冷劑的循環過程如下。

壓縮機吸入蒸發器中氣化的制冷劑，將它由低溫低壓狀態壓縮成高溫高壓狀態，送入冷凝器。高溫制冷劑通過冷凝器將熱量散發給周圍的空氣。在冷凝器里，高溫高壓的制冷劑蒸氣由氣態冷凝成液態，但它的溫度和壓力仍很高。在壓縮機的推動下，液態制冷劑經過毛細管進入蒸發器。液態制冷劑進入蒸發器后，由于體積突然加大，不僅降低了壓力，而且溫度也急劇降低，很快處于低溫低壓液體狀態，極易吸收存放在蒸發器周邊電冰箱內的物品的熱量，而制冷劑本身在吸熱過程中由液態變為氣態。

電冰箱中，制冷劑進入毛細管前，還要通過起吸濕與過濾作用的干燥過濾器。此時，制冷劑中若有雜質將被過濾，若有水分亦將被吸收。在蒸發器蒸發后的低溫低壓氣態制冷劑再被壓縮機吸入壓縮，然后又經過冷凝器、干燥過濾器、毛細管進入蒸發器，開始新的循環。制冷劑在密閉的制冷系統中如此循環流動，不斷吸走電冰箱內的熱量，直到箱內溫度降低到預定值為止。

盡管不同類型的電冰箱，有不同形式的制冷系統，但上述幾個基本部分缺一不可，否則達不到制冷的目的。

2.1.2　雙門冰箱制冷系統結構及工作原理

雙門直冷式電冰箱的制冷系統中有兩個蒸發器：其中一個較大的是冷凍室蒸發器（又稱主蒸發器）；另一個較小的是冷藏室蒸發器（又稱副蒸發器）。制冷系統整體結構如圖2-3所示。制冷系統工作時，制冷劑的循環路徑如下。

由圖2-3可知，這類制冷系統的唯一毛細管與副蒸發器、主蒸發器為串聯結構。所以，系統工作時，制冷劑可以由毛細管先進入副蒸發器，后由主蒸發器送出；也可以先進入主蒸發器而由副蒸發器送出。因為沒有統一的國家或行業規定，制冷劑的這兩種流程都被采用。

第一種流程中，制冷劑經毛細管節流后先進入副蒸發器，再進入主蒸發器。由于主蒸發器容積大且靠近壓縮機，管道流阻對它的影響小，對冷凍室降溫有利。又由于溫控器感溫毛細管貼壓在副蒸發器壁面，一旦制冷劑充注量不足，造成主蒸發器結霜不滿，制冷量下降時，副蒸發器照樣正常結霜制冷，溫控器將正常控制壓縮機開停，所以制冷系統采用這種流程，對制冷劑充注量偏差適應性強。另外，當制冷劑充注不足，或制冷系統出現泄漏時，冷凍室制冷能力降低，副蒸發器卻仍使冷藏室保持低溫，甚至能保持其停機溫度，使壓縮機正常開停。

第二種流程中，制冷劑經毛細管節流后先進入主蒸發器再進入副蒸發器，制冷劑蒸氣要通過副蒸發器后才能被壓縮機吸回，由于管道流阻大，會有一定的壓力損失，這對冷凍室的溫度不利。另外，由于副蒸發器的容積較小，對制冷劑充注量偏差很敏感。采用這種方式的制冷系統，制冷劑稍有過量，就會使吸氣管在箱外部分結霜，造成冷量損失，增加耗電量。而制冷劑充注量不足，又會使副蒸發器過熱，使冷藏室溫度過高。這時貼壓在副蒸發器中的感溫毛細管因結霜不足或不結霜的影響，會使壓縮機開停失常，甚至不能停機。因此，采用這種流程的制冷系統，制冷劑的充注量、毛細管流量和蒸發器容量必須嚴格控制。在系統發生泄漏時，冷藏室溫度升高，電冰箱并能自動停機，若不及時檢修，容易造成壓縮機過熱損壞。

綜上所述，電冰箱制冷系統以采用第一種流程比較有利。

2.1.3　雙溫、雙控電冰箱制冷系統結構及工作原理

一般的雙門直冷式電冰箱多為雙溫單控制電冰箱，即通過對冷藏室溫度的控制，使冷凍室也達到其應該達到的溫度要求。顯然，冷凍室的溫度會隨冷藏室溫度的升降而有所變化，而且為了便于冷凍室溫度達到相應的星級要求達到的溫度，冷凍室蒸發器與冷藏室蒸發器（亦稱主蒸發器、副蒸發器）的匹配要求比較嚴格。

雙門雙溫、雙控制電冰箱是在常規的雙門直冷式電冰箱的制冷系統中增加一組毛細管和一個換向電磁閥，并在冷凍室和冷藏室內各裝一只溫度控制器，以實現兩室溫度的分別控制。冷藏室溫度控制器與冷凍室溫度控制器相并聯，同時控制電磁閥的工作狀態。這種制冷系統的管路結構如圖2-4所示。

雙溫雙控制冷系統工作過程是這樣的：接通電源后，因冷藏室溫度高于其設定溫度，冷藏室溫度控制器處于閉合狀態，電磁閥斷電，壓縮機工作。制冷劑經由下毛細管進入蒸發器，冷藏室、冷凍室同時制冷。當冷藏室溫度達到設定要求時，若冷凍室仍未達到設定溫度，則冷藏室溫度控制器斷開，同時接通電磁閥，電磁閥換向，關閉下毛細管通道，接通上毛細管通道。因冷凍室溫度控制器仍處于閉合狀態，壓縮機繼續運轉，制冷劑由上毛細管進入冷凍室蒸發器，冷凍室繼續進行制冷。直到冷凍室也達到設定溫度后，冷凍室溫度控制器也斷開，壓縮機才停止工作。以后，不管哪個室的溫度回升到啟動溫度，均能讓壓縮機啟動，從而達到雙溫雙控的目的。需要速凍時，可利用手動開關換向，使制冷劑只通過冷凍室蒸發器作單回路循環，冷凍室的溫度能迅速降至-30～-25℃。

雙溫雙控制冷系統的優點是冷凍速度快，并能節約能量。

2.1.4　豪華型電冰箱制冷系統結構及工作原理

豪華型電冰箱有大容量的立式冷凍箱，采用擱架或抽屜式結構存放食品，食品分層置于擱架上或抽屜中，可以減少食品互相串味，而且溫度比較均勻，同時冷凍速度也較快。這種電冰箱的冷凍室可以開一個門，也可以開幾個門，但都采用擱架式蒸發器的制冷系統，其結構示意圖如圖2-5所示。

電冰箱內主要依靠制冷系統完成工作，除此之外，還有為其服務的除凝露系統及融霜水蒸發裝置。它們的工作原理如下。

（1）箱體除凝露系統

由于電冰箱箱體內外的溫度有很大差別，在箱體內、外殼的結合部形成“冷橋”，再加上電冰箱門封的隔熱性能較差，使電冰箱門周邊的溫度降低。當其溫度降低到露點溫度時，在箱門四周就會出現凝露現象。這不但會給用戶造成麻煩，還容易銹蝕箱體外殼。為了防止箱體凝露，以往多采用在電冰箱門口周邊的外殼內側敷設電熱絲，使箱門周邊的表面溫度接近或高于環境溫度，從而消除了凝露現象。用電加熱方法消除凝露與制冷系統無關，電冰箱的裝配工藝比較簡單，但電熱絲要增加10W左右的耗電量。

近年來，為了降低能耗，新型電冰箱多采用熱管除露系統。它將壓縮機排出的高壓過熱蒸氣引入繞電冰箱門口周邊設置的除露管，熱蒸氣通過除露管后再進入冷凝器，就可以利用部分冷凝熱量使電冰箱門口溫度接近或稍高于環境溫度，從而起到除凝露的目的。這種結構不但可以防止箱門四周凝露，而且還起一定的冷凝散熱作用。除露管的散熱量為電冰箱冷凝負荷的30%～40%，因此冷凝器可以適當縮小，所以這是一種非常經濟實用的除露方法。

（2）融霜水蒸發裝置

前面說過，電冰箱都設計有除霜設施。早期生產的電冰箱使用中，蒸發器或管路上所結的霜融化成水后，一般要用接水盤或接水盒收集起來，定期人工倒掉，用起來甚感不便。

新型電冰箱則設有融霜水自行蒸發裝置，它的構造是將副冷凝器平放于電冰箱的底部，上面設置一個蒸發皿，如圖2-6所示。融霜水由導管從箱內引到蒸發皿里，利用副冷凝器的熱量將水及時蒸發掉。由于融霜水的溫度較低，還能對冷凝器產生一定的降溫作用，因而對制冷循環有利。也有的融霜水蒸發裝置是將蒸發皿置于壓縮機頂部，借助于壓縮機工作中產生的熱量將融霜水陸續蒸發掉，這也能對壓縮機起到一定的冷卻作用，一舉兩得。