第2章　了解电冰箱的结构及工作原理

2.1　电冰箱制冷系统结构及工作原理

2.1.1　电冰箱制冷系统基本结构及工作原理

电冰箱制冷系统是个密闭的管路系统，其中充注制冷剂（如R22等）作为工质。制冷剂经蒸发→压缩→节流→冷凝4个过程，从周围物体中吸热，将热量转移放出，完成制冷的全过程，同时制冷剂的状态也发生变化，这一过程又称为制冷循环。电冰箱、冰柜和空调器等，采用机械压缩式制冷循环系统，图2-1是这种制冷系统的基本结构。

当然，制冷系统装在电冰箱中时，各个零件的形状和安装方式会有些变化，图2-2示出了一台单门直冷式电冰箱的冷冻系统，将它与图2-1对照来看，不难了解各零部件的名称和部位。

整个制冷系统由压缩机、蒸发器、毛细管、冷凝器等组成，连接这几部分的管路中充有制冷剂。制冷系统的基本工作原理和制冷剂的循环过程如下。

压缩机吸入蒸发器中气化的制冷剂，将它由低温低压状态压缩成高温高压状态，送入冷凝器。高温制冷剂通过冷凝器将热量散发给周围的空气。在冷凝器里，高温高压的制冷剂蒸气由气态冷凝成液态，但它的温度和压力仍很高。在压缩机的推动下，液态制冷剂经过毛细管进入蒸发器。液态制冷剂进入蒸发器后，由于体积突然加大，不仅降低了压力，而且温度也急剧降低，很快处于低温低压液体状态，极易吸收存放在蒸发器周边电冰箱内的物品的热量，而制冷剂本身在吸热过程中由液态变为气态。

电冰箱中，制冷剂进入毛细管前，还要通过起吸湿与过滤作用的干燥过滤器。此时，制冷剂中若有杂质将被过滤，若有水分亦将被吸收。在蒸发器蒸发后的低温低压气态制冷剂再被压缩机吸入压缩，然后又经过冷凝器、干燥过滤器、毛细管进入蒸发器，开始新的循环。制冷剂在密闭的制冷系统中如此循环流动，不断吸走电冰箱内的热量，直到箱内温度降低到预定值为止。

尽管不同类型的电冰箱，有不同形式的制冷系统，但上述几个基本部分缺一不可，否则达不到制冷的目的。

2.1.2　双门冰箱制冷系统结构及工作原理

双门直冷式电冰箱的制冷系统中有两个蒸发器：其中一个较大的是冷冻室蒸发器（又称主蒸发器）；另一个较小的是冷藏室蒸发器（又称副蒸发器）。制冷系统整体结构如图2-3所示。制冷系统工作时，制冷剂的循环路径如下。

由图2-3可知，这类制冷系统的唯一毛细管与副蒸发器、主蒸发器为串联结构。所以，系统工作时，制冷剂可以由毛细管先进入副蒸发器，后由主蒸发器送出；也可以先进入主蒸发器而由副蒸发器送出。因为没有统一的国家或行业规定，制冷剂的这两种流程都被采用。

第一种流程中，制冷剂经毛细管节流后先进入副蒸发器，再进入主蒸发器。由于主蒸发器容积大且靠近压缩机，管道流阻对它的影响小，对冷冻室降温有利。又由于温控器感温毛细管贴压在副蒸发器壁面，一旦制冷剂充注量不足，造成主蒸发器结霜不满，制冷量下降时，副蒸发器照样正常结霜制冷，温控器将正常控制压缩机开停，所以制冷系统采用这种流程，对制冷剂充注量偏差适应性强。另外，当制冷剂充注不足，或制冷系统出现泄漏时，冷冻室制冷能力降低，副蒸发器却仍使冷藏室保持低温，甚至能保持其停机温度，使压缩机正常开停。

第二种流程中，制冷剂经毛细管节流后先进入主蒸发器再进入副蒸发器，制冷剂蒸气要通过副蒸发器后才能被压缩机吸回，由于管道流阻大，会有一定的压力损失，这对冷冻室的温度不利。另外，由于副蒸发器的容积较小，对制冷剂充注量偏差很敏感。采用这种方式的制冷系统，制冷剂稍有过量，就会使吸气管在箱外部分结霜，造成冷量损失，增加耗电量。而制冷剂充注量不足，又会使副蒸发器过热，使冷藏室温度过高。这时贴压在副蒸发器中的感温毛细管因结霜不足或不结霜的影响，会使压缩机开停失常，甚至不能停机。因此，采用这种流程的制冷系统，制冷剂的充注量、毛细管流量和蒸发器容量必须严格控制。在系统发生泄漏时，冷藏室温度升高，电冰箱并能自动停机，若不及时检修，容易造成压缩机过热损坏。

综上所述，电冰箱制冷系统以采用第一种流程比较有利。

2.1.3　双温、双控电冰箱制冷系统结构及工作原理

一般的双门直冷式电冰箱多为双温单控制电冰箱，即通过对冷藏室温度的控制，使冷冻室也达到其应该达到的温度要求。显然，冷冻室的温度会随冷藏室温度的升降而有所变化，而且为了便于冷冻室温度达到相应的星级要求达到的温度，冷冻室蒸发器与冷藏室蒸发器（亦称主蒸发器、副蒸发器）的匹配要求比较严格。

双门双温、双控制电冰箱是在常规的双门直冷式电冰箱的制冷系统中增加一组毛细管和一个换向电磁阀，并在冷冻室和冷藏室内各装一只温度控制器，以实现两室温度的分别控制。冷藏室温度控制器与冷冻室温度控制器相并联，同时控制电磁阀的工作状态。这种制冷系统的管路结构如图2-4所示。

双温双控制冷系统工作过程是这样的：接通电源后，因冷藏室温度高于其设定温度，冷藏室温度控制器处于闭合状态，电磁阀断电，压缩机工作。制冷剂经由下毛细管进入蒸发器，冷藏室、冷冻室同时制冷。当冷藏室温度达到设定要求时，若冷冻室仍未达到设定温度，则冷藏室温度控制器断开，同时接通电磁阀，电磁阀换向，关闭下毛细管通道，接通上毛细管通道。因冷冻室温度控制器仍处于闭合状态，压缩机继续运转，制冷剂由上毛细管进入冷冻室蒸发器，冷冻室继续进行制冷。直到冷冻室也达到设定温度后，冷冻室温度控制器也断开，压缩机才停止工作。以后，不管哪个室的温度回升到启动温度，均能让压缩机启动，从而达到双温双控的目的。需要速冻时，可利用手动开关换向，使制冷剂只通过冷冻室蒸发器作单回路循环，冷冻室的温度能迅速降至-30～-25℃。

双温双控制冷系统的优点是冷冻速度快，并能节约能量。

2.1.4　豪华型电冰箱制冷系统结构及工作原理

豪华型电冰箱有大容量的立式冷冻箱，采用搁架或抽屉式结构存放食品，食品分层置于搁架上或抽屉中，可以减少食品互相串味，而且温度比较均匀，同时冷冻速度也较快。这种电冰箱的冷冻室可以开一个门，也可以开几个门，但都采用搁架式蒸发器的制冷系统，其结构示意图如图2-5所示。

电冰箱内主要依靠制冷系统完成工作，除此之外，还有为其服务的除凝露系统及融霜水蒸发装置。它们的工作原理如下。

（1）箱体除凝露系统

由于电冰箱箱体内外的温度有很大差别，在箱体内、外壳的结合部形成“冷桥”，再加上电冰箱门封的隔热性能较差，使电冰箱门周边的温度降低。当其温度降低到露点温度时，在箱门四周就会出现凝露现象。这不但会给用户造成麻烦，还容易锈蚀箱体外壳。为了防止箱体凝露，以往多采用在电冰箱门口周边的外壳内侧敷设电热丝，使箱门周边的表面温度接近或高于环境温度，从而消除了凝露现象。用电加热方法消除凝露与制冷系统无关，电冰箱的装配工艺比较简单，但电热丝要增加10W左右的耗电量。

近年来，为了降低能耗，新型电冰箱多采用热管除露系统。它将压缩机排出的高压过热蒸气引入绕电冰箱门口周边设置的除露管，热蒸气通过除露管后再进入冷凝器，就可以利用部分冷凝热量使电冰箱门口温度接近或稍高于环境温度，从而起到除凝露的目的。这种结构不但可以防止箱门四周凝露，而且还起一定的冷凝散热作用。除露管的散热量为电冰箱冷凝负荷的30%～40%，因此冷凝器可以适当缩小，所以这是一种非常经济实用的除露方法。

（2）融霜水蒸发装置

前面说过，电冰箱都设计有除霜设施。早期生产的电冰箱使用中，蒸发器或管路上所结的霜融化成水后，一般要用接水盘或接水盒收集起来，定期人工倒掉，用起来甚感不便。

新型电冰箱则设有融霜水自行蒸发装置，它的构造是将副冷凝器平放于电冰箱的底部，上面设置一个蒸发皿，如图2-6所示。融霜水由导管从箱内引到蒸发皿里，利用副冷凝器的热量将水及时蒸发掉。由于融霜水的温度较低，还能对冷凝器产生一定的降温作用，因而对制冷循环有利。也有的融霜水蒸发装置是将蒸发皿置于压缩机顶部，借助于压缩机工作中产生的热量将融霜水陆续蒸发掉，这也能对压缩机起到一定的冷却作用，一举两得。