电冰箱的发展与创新

湖南理工学院机械创新设计论文

题目：冰箱的发展与创新

系部：机电系

专业：机械设计制造及其自动化

班级：

姓名：

序号：

2012年12 月 1 日

电冰箱的发展与创新

前言：

自第一台冰箱出现至今已有半个多世纪，当前全世界每年电冰箱的总产量在4000万以上，其中产量居前几位的国家是美国、俄罗斯、意大利、日本等国。

17世纪中期，“冰箱”这个词才进入了美国语言，在那之前，冰只是刚刚开始影响美国普通市民的饮食。随着城市的发展冰的买卖也逐渐发展起来。它渐渐地被旅馆、酒店、医院以及一些有眼光的城市商人用于

肉、鱼和黄油的保鲜。内战（1861-1865）之后，冰被用于冷藏货车，同时也进入了民用。到1880年以前，已经有半数在纽约、费城和巴尔的摩销售的冰，三分之一在波士顿和芝加哥销售的冰箱开始进入家庭使用，因为一种新的家庭设备——冰箱——即现代冰箱的前身，被发明了。现在同类产品还有冰柜。

制造一台有效率的冰箱不像我们想象的那么简单。19世纪早期，发明家们关于对冷藏科学至关重要的热物理知识的了解是很浅陋的。人们认为最好的冰箱应该防止冰的融化，而这样一个在当时非常普遍的观点显然是错误的，因为正是冰的融化起到了制冷作用。早期人们为保存冰而作出了大量的努力，包括用毯子把冰包起来，使得冰不能发挥它的作用。直到近19世纪末，发明家们才成功地找到有效率的冰箱所需要的隔热和循环的精确平衡。

但早在1800年，一位有发明天才的马里兰农场主——托马斯•莫尔就找到了正确的方法。他拥有一个农场，离华盛顿约20英里，那里的乔治镇村庄是集市中心。当他用自己设计的冰箱运送黄油去市场时，他发现顾客们会走过装在竞争者桶里那些迅速融化的黄油而给他比市价更高的价格买他仍然新鲜坚硬，整齐地切成一磅一块的黄油。莫尔说他的冰箱的一个好处是使得农民们不必为了保持他们产品的低温而在夜里去市场交易。

工作原理

1）压缩式电冰箱：该种电冰箱由电动机提供机械能，通过压缩机对制冷系统作功。制冷系统利用低沸点的制冷剂，蒸发汽化时吸收热量的原理制成的。其优点是寿命长，使用方便，目前世界上91～95%的电冰箱属于这一类。目前常用的电冰箱利用了一种叫做R600a的制冷剂作为热的“搬运工”，把冰箱里的“热”“搬运”到冰箱的外面。

2）吸收式电冰箱：该种电冰箱可以利用热源（如煤气、煤油、电等）作为动力。利用氨－水－氢混合溶液在连续吸收－扩散过程中达到制冷的目的。其缺点是效率低，降温慢，现已逐渐被淘汰。

3）半导体电冰箱：它是利用对PN型半导体，通以直流电，在结点上产生珀尔帖效应的原理来实现制冷的电冰箱。

4）化学冰箱：它是利用某些化学物质溶解于水时强烈吸热而获得制冷效果的冰箱。

5）电磁振动式冰箱：它是用电磁振动机作本动力来驱动压缩机的冰箱。其原理、结构与压缩式电冰箱基本相同。

6）太阳能电冰箱：它是利用太阳能作为制冷能源的电冰箱。

7）绝热去磁制冷电冰箱。

8）辐射制冷电冰箱。

9）固体制冷电冰箱。

制冷风方式

气体压缩式电冰箱

它是依靠低沸点液态制冷剂（如氟利昂R12）汽化时吸热达到制冷目的，再以压缩机将其蒸发压缩，继而使之放热液化，从而完成制冷循环的电冰箱。由于这种电冰箱的理论和生产技术，工艺方面都比较成熟，使用寿命较长，所以目前国内生产的电冰箱中，90%以上都是这类电冰箱。

气体吸收式电冰箱

它是以热源为动力，常用氨作制冷剂，可造成液氨蒸发条件的氢作扩散剂，利用氨、水和氢混合溶液完成连续“吸收‐扩散”方式的电冰箱。由于没有运转机械，因而它无噪音，结构简单，成本低，不易损坏，使用寿命长。可采用电、天然气、煤油灯及太阳能等各种热源加热使其工作。

半导体式电冰箱它是利用半导体材料产生珀尔占效应进行工作的，即用P型半导体和N型半导体制成电偶，接通直流电后，在节点处产生放热和吸热现象，从而达到制冷目的。半导体制冷与机械制冷比较，有体积小、质量轻、无噪音、无振动、无磨损、寿命长、冷却速率调整方便、无污染等特点。但由于价格高，目前还未普及使用。

我国电冰箱业发展现状

我国家用电冰箱行业始于1956年，改革开放以来取得了突飞猛进的发展，到1985年鼎盛时期有110多家冰箱生产厂家。在发展初期，主要依靠产品数量的扩大，随着市场经济体制的不断完善，家电行业从数量扩张向高质量转变。近几年来，由于多种因素的制约，国内市场对家用电器的需求明显放慢，于是“价格战”几乎渗透到家电的每一个行业。然而，冰箱业却一片宁静。其实，中国冰箱业几年来一直在进行技术较量。广东科龙集团在这方面的步调就比其它厂家快一步。科龙首创的“养鲜魔宝”技术，用稀有金属及其化合物制成，具有气调养鲜、调湿养鲜、除臭保鲜三大功能。有效吸收果蔬释放的催熟气体乙烯，从而抑制果菜生长，减缓营养成分的流失。平衡室内温度，当箱内湿度过大时，自动吸收水分；湿度过少时，则适度释放水分，长保食物鲜活水灵，保鲜期长达15天。科龙成功研制的中国第一台网络冰箱（BCD-348W/HT），让冰箱行业进入网络时代。网络冰箱通过网络接口与家用电脑串联起来，通过电脑连接到因特网，这时维修服务中心远程计算机就能对冰箱进行检测、诊断，及时优化运行参数，排解运行故障，让冰箱时刻处于最佳运行状态，同时还可享受制订食谱、烹饪指导、网上购物等先进功能。

1、冰箱用压缩机的发展趋势

压缩机是电冰箱系统的心脏，是使制冷系统保持循环的关键部件。压缩机的功用是吸

收蒸发器中低温气体制冷剂，然后压缩成高温高压的气体制冷剂，并排至冷凝器冷却。亦即压缩机的功用是在制冷系统中建立压力差，以便使制冷剂在系统中循环流动。

2、新型节能制冷压缩机

家用制冷机的节能措施有多种：变频压缩机、双转子压缩机、模糊逻辑控制、微孔发泡、节能差压阀等。其中采用变频控制实现节能的方案正在得到广泛应用。最早的变频冰箱着眼于快速冷冻，已经从市场上消失，已被新一代节能型变频冰箱代替。损耗降低32%，噪声降低约20db，缩短冷冻时间1/2以上。特别是工作频率提高后，变频装置成本也显著下降。由于采用变频压缩机，要解决低速运转时的振动问题和润滑油供给问题，高速运转时的轴承负荷问题、摩擦和磨损问题，因此对压缩机的设计和制造提出了更高的要求，控制系统也比较复杂，增加了成本[2]。

另一种新型节能制冷压缩机是使用直线振动电动机驱动的新一代活塞式压缩机达到节能的目的。直线电机利用电能直接产生直线运动，它有突出的优点：

a）结构简单：在需要直线运动的地方，采用直线电机可以实现直接传动，不需要一套将旋转运动转变为活塞直线往复运动的中间转换机构，因而使机器设备总体结构大大简化，体积大大缩小。

b）反应速度快，随动性好：直线电机容易做到无刷无接触运行，动子在运动中毫无机械阻力，这是其它传统驱动装置无法竞争的优点。

c）容易密封，随动性好：直线电机容易做到无刷无接触运行，动子在运动中毫无机械阻力，这是其它传统驱动装置无法竞争的优点;适用性强：由于电机本身结构简单，又可做到无接触运行，因此容易密封，经过适当浸渍、涂封，它可在各种特殊环境中使用（包括液态物质中）。

d）稳定可靠，寿命长：直线电机是一种直接传动的特种电机，可实现无接触传递力，没有什么机械损耗，故障少，几乎不需要维修，不怕震动和冲击，因此稳定可靠，寿命长。

目前发达国家均采用微型低温制冷机作为红外探测器件以及高温超导器件的冷源（通常提供液氮至液氢温区约-200℃~ -150℃的制冷温度），因为它更容易做到微型化、更高的可靠性和不受放置方向的限制等。低温制冷机由低温制冷器和压力波发生器组成。其中压力波发生器是一种无阀型活塞-电机一体化设计的特种直线压缩机，其电功转换效率可高达90%以上。美国宇航局及欧洲航天局从八十年代末至今发射的十余颗卫星均采用了这种压缩机驱