歴史を通じて、人々は腐敗を防ぎ、健康を守るために食品を冷たく保つ方法を探してきました。数百年前にインドで最初に使用された最も初期の戦略の1つは、蒸発する水の冷却力を利用することでした。 11世紀前から、水蒸気をコイルに凝縮し、加圧し、開口に通して蒸発させる技術が開発されてきました。しかし、水はあまり良い冷媒ではなく、これらの初期の冷却システムはあまり効率的ではありませんでした。
クレジット：Christian Horz / iStock / GettyImages典型的な冷凍庫で見られる冷凍システムには、凝縮器コイルと蒸発コイルの2セットのコイルがあります。発明者が空気、アンモニア、その他のガスを圧縮して冷凍システムを構築し始め、圧力を下げて膨張させることで熱を強制的に吸収させた18世紀にさかのぼります。しかし、1876年にドイツの技術者Carl von Lindeがこれらのガスを液化する凝縮システムを構築するまで、大規模な冷凍は実現できませんでした。約50年後、ゼネラルエレクトリックは、フレオンとして知られる専有ガスを冷媒として使用した最初の広く利用可能な冷凍システムを販売することにより、アイスボックスの時代を終わらせました。
冷蔵庫と冷凍庫は現在ではありふれたものであり、すべての家庭に冷蔵庫がありますが、フレオンは現在では使用されていません。ほとんどのユニットには冷蔵庫と冷凍室の両方がありますが、実際には冷凍庫で冷却が行われ、ファンが冷気を冷蔵庫室に循環させます。ユニットが小さな家電製品であっても、大きな商業用ウォークインエリアであっても、冷却システムはディープフリーザーと同じ基本原理で動作します。
冷凍コンプレッサーは冷凍システムの中核です
典型的な冷凍庫で見られる冷凍システムには、コンデンサーコイルと蒸発コイルの2セットのコイルがあり、それらは膨張弁と呼ばれる小さな開口部によって分離されています。フリーザーがすべてのフリーザーではない電気で作動する場合、電動フリーザーコンプレッサーポンプが最初のコイルの冷媒を加圧し、それが膨張バルブを介して2番目のコイルに強制的に噴霧します。 2番目のコイルの圧力がはるかに低いため、冷媒が蒸発し、それが冷却を提供します。
化学の言語では、蒸発は吸熱プロセスであり、熱を吸収します。熱は周囲の空気から発生し、冷媒分子が気体状態になるために必要なエネルギーを提供します。冷凍庫は、空気から暖かさを差し引くため、空気に涼しさを追加しません。その暖かさはどこかに行かなければなりません。
ガスに変わった後、冷媒は凝縮器コイルに戻り、そこで凝縮器ポンプによって加圧され、液体に戻ります。加圧により熱が発生し、熱サイクルが完了します。冷凍庫内の温度を低く保つには、その熱を冷凍庫から放散する必要があります。多くのユニットには、これを容易にするためのファンがあります。コイルが密閉されていて、冷媒が漏れることがない限り、熱サイクルは無期限に継続できます。
冷凍室はしっかりと密閉する必要があります
冷凍庫の深部温度は華氏0度（-18 C）まで下がりますが、これを実現するには、コンパートメントをしっかりと密閉する必要があります。蒸発コイルは通常、冷凍庫の後壁の後ろにあります。コンパートメントが密閉されている限り、コイルはフリーザーコンパートメントから暖かさを吸収し続け、コンデンサーコイルを通して放散し、フリーザーの温度は下がり続けます。
ほとんどの冷凍庫には、温度を監視するサーモスタットがあります。目標温度に達すると、サーモスタットは冷凍庫のコンプレッサーに停止するよう信号を送ります。コンパートメントが十分に密閉され断熱されている場合、温度が上昇し、コンプレッサーがオンになるまでに長い時間がかかります。冷凍室に暖気を送り込むドアシールが悪いと、コンプレッサーが頻繁にオンになり、エネルギーが無駄になります。
フリーザーには定期的な霜取りが必要
冷凍庫を持っている理由の1つは、氷を作って保管することですが、氷は冷凍庫の壁ではなく、トレイまたはバッグに入れておく必要があります。蒸発コイルまたはコイル自体の隣の冷凍庫の壁に氷が集まると、空気の流れを妨げ、冷却効率が低下します。その結果、コンデンサーはより激しく働かなければならず、それはエネルギーを浪費します。
ディープフリーザーの動作原理は、コイルが周囲の空気から熱を吸収することですが、氷や霜で覆われているとコイルはこれを行えません。これが、定期的な霜取りが非常に重要であり、多くの冷凍庫に自動霜取り機能がある理由です。冷凍庫に霜取り機能がない場合は、氷が溶けるのに十分な時間オフにして、手動で霜取りをする必要があります。
冷凍庫に霜取り機構がある場合、通常、蒸発コイルに取り付けられた発熱体の形を取ります。デフロスターは自動的にオンになるか、手動でオンにする必要があります。いずれにせよ、それはコイル上の氷を溶かし、水は排水管のシステムを通り、蒸発する鍋に行きます。
冷凍庫と冷蔵庫の違いは何ですか？
ほとんどの冷蔵庫には冷凍庫が付属しており、別々のコンパートメントにあります。冷凍庫の理想的な温度は約0 F（-18 C）ですが、冷蔵室では40 F（4 C）に近い温度です。この温度差を維持するために、コンパートメントは通気口で区切られており、ファンは必要な場合にのみ冷凍庫から冷蔵庫に冷気を吹き込みます。
ファンの動作を調整して、冷蔵室の温度を調節します。ドアのシールと断熱材が損傷しておらず、冷凍庫が適切な温度にあるが、冷蔵庫が暖かすぎる、または冷たすぎる場合、通常はファンの誤動作が原因です。ただし、冷凍庫の温度が本来よりも高い場合、通常はコンデンサーが故障しており、それはより深刻な問題です。
フリーザーを自分で修理できますか？
冷蔵庫で物事がうまくいかない場合、何をしているのか知っていれば、ファンやコントロールを自分で修理することができます。ただし、冷凍システムの温度を維持できない場合は別の話になります。これは通常、冷凍システムに問題があることを意味するためです。連邦法は、免許を持っていない個人が冷凍システムを整備することを禁止しています。
禁止の主な理由の1つは、冷媒の揮発性に関係しています。フロン（R22冷媒とも呼ばれます）は、地球のオゾン層を損傷するクロロフルオロカーボンであるため使用されなくなりましたが、一部の古いシステムではまだ使用されています。さらに、ハイドロフルオロカーボン（HFC）などの現在の冷媒は、地球温暖化の一因となることで環境に害を及ぼす可能性もあります。
いくつかの冷凍システム、特にプロパンシステムは、冷媒としてアンモニアを使用します。これは、冷凍システムの初期の時代への回帰です。アンモニアは非常に腐食性が高く、目や呼吸器系の火傷を引き起こし、大量に致命的となります。これらの危険なガスを放出せずに冷凍システムで作業するには、熟練した技術者と厳格な手順プロトコルが必要です。
