یخچال اینورتر چیست؟

■ یخچال اینورتر که با کنترل قدرت کمپرسور در مصرف برق صرفه جویی می کند

یخچال صدای زمزمه می دهد زیرا موتور کمپرسور را به حرکت در می آورد. نقش کمپرسور فشرده سازی گاز مبرد است. گاز مبردی که توسط کمپرسور به دمای بالا و فشار بالا رسیده است به لوله پیچشی به نام کندانسور فرستاده می شود و در آنجا گرما آزاد می کند و به مایع تبدیل می شود. گرمای تولید شده از پشت یخچال به دلیل دفع گرما از کندانسور است. مبرد خنک شده و مایع شده از طریق لوله های نازکی به نام لوله های مویین به اواپراتور داخل یخچال فرستاده می شود. در اینجا فشار به طور ناگهانی کاهش می یابد، بنابراین مبرد تبخیر شده و گرما را از محیط اطراف جذب می کند تا داخل یخچال خنک شود و مبرد گازی به کمپرسور بازگردانده می شود. به عبارت دیگر، مبرد داخل یخچال را با تکرار چرخه مایع → گاز → مایع → گاز خنک می کند. به این چرخه تبرید می گویند.

CFC ها زمانی به عنوان مبرد در یخچال ها استفاده می شدند، اما از آنجایی که CFC ها لایه اوزون جو زمین را تخریب می کنند، CFC های جایگزین استفاده می شوند. با این حال، بسیاری از جایگزین های CFC نیز اثر گلخانه ای بزرگی دارند، بنابراین هیدروکربن هایی مانند ایزوبوتان و سیکلوپنتان در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند.

　یخچال ها بعد از کولر گازی دومین سهم مصرف برق خانگی را به خود اختصاص می دهند. علاوه بر این، بر خلاف کولر گازی، یخچال ها 24 ساعت شبانه روز و در 365 روز سال کار می کنند، بنابراین اقدامات مختلفی برای صرفه جویی در مصرف انرژی ارائه شده است. در میان آنها، نوآوری انقلابی یخچال اینورتر بود که در دهه 1990 ظاهر شد.

　سرعت چرخش موتور کمپرسور به فرکانس منبع تغذیه AC (50Hz/60Hz) بستگی دارد. به همین دلیل، کمپرسورهای یخچال معمولی فقط می توانند با تعداد دور ثابت و با قدرت یکسان حرکت کنند. با این حال، با سیستم اینورتر، جریان متناوب تجاری ابتدا به جریان مستقیم تبدیل می‌شود و سپس به جریان متناوب فرکانس متغیر (یا ولتاژ متغیر) تبدیل می‌شود و امکان کنترل آزادانه سرعت چرخش موتور را فراهم می‌کند.

به عنوان مثال، در زمستان، تعداد دورها را کاهش دهید تا از خنک شدن بیش از حد جلوگیری کنید، و از عملکرد کم توان استفاده کنید. بر اساس اطلاعاتی مانند سنسور دما، کنترل خوب قدرت اثر صرفه جویی در مصرف انرژی را افزایش می دهد. انواع محصولات TDK از جمله سنسورهای دما، آهنربا برای موتورهای کمپرسور و موتورهای فن، ترانسفورماتورهای مدارهای اینورتر، خازن های سرامیکی و چوک کویل ها در یخچال ها استفاده می شود.

■ استفاده از گرمای سرد LNG مشابه چرخه تبرید یخچال

در حال حاضر نزدیک به 30 درصد برق ژاپن از طریق تولید انرژی حرارتی با استفاده از LNG (گاز طبیعی مایع شده که جزء اصلی آن متان است) تولید می شود. استفاده از LNG شباهت هایی به چرخه تبرید یخچال ها دارد. اول، گاز طبیعی فشرده و مایع می شود در حالی که در کشورهای تولید کننده خارج از کشور خنک می شود. این معادل کمپرسور (کندانسور) در یخچال است. LNG مایع شده توسط تانکر حمل و در پایانه های LNG داخلی برای استفاده به عنوان سوخت مجدداً گاز می شود. به این گرمای سرد می گویند. از آنجایی که مقدار آن بسیار زیاد است، انتشار آن به دنیای خارج داستانی بیهوده است. پایانه‌های LNG در مجاورت بسیاری از کارخانه‌های تولید نیتروژن مایع، اکسیژن مایع، یخ خشک، غذاهای منجمد و غیره قرار دارند، زیرا از گرمای سرد تولید شده در هنگام تبدیل مجدد LNG استفاده می‌کنند.

یک نوع یخچال وجود دارد که می توان آن را «یخچال الکترونیکی» نامید که مبرد و موتور ندارد. از این واقعیت استفاده می کند که وقتی یک نیمه هادی نوع P و یک نیمه هادی نوع N متصل می شوند و جریان الکتریکی اعمال می شود، گرما از یک طرف تولید می شود و جذب گرما از طرف دیگر اتفاق می افتد (اثر Peltier). اگرچه قدرت آن کم است، اما مکانیسم آن ساده است و صدای موتور را منتشر نمی کند، بنابراین به عنوان یک یخچال کوچک در هتل ها و بیمارستان ها استفاده می شود.

فن آوری به نام تبرید مغناطیسی که از مواد مغناطیسی استفاده می کند برای خنک کردن هلیوم مایع تا دمای بسیار پایین استفاده می شود. یک ماده مغناطیسی را می توان به عنوان مجموعه ای از آهنرباهای دقیقه ای در نظر گرفت. به طور معمول، مواد مغناطیسی در حالت نامنظم با جهت گیری های تصادفی هستند، اما زمانی که یک میدان مغناطیسی از بیرون اعمال می شود، ریزمغناطیسی ها در جهت میدان مغناطیسی آهنربا قرار می گیرند. هنگامی که میدان مغناطیسی خارجی حذف می شود، هنگامی که ریزمغناطیس ها به طور منظم چیده می شوند، مواد مغناطیسی به حالت بی نظم خود باز می گردند، اما در این زمان گرما را از محیط اطراف می کشند. این مغناطیس زدایی آدیاباتیک نامیده می شود. مقدار گرمای گرفته شده کم است، اما با تکرار این فرآیند می توان تا دمای بسیار پایین خنک شد.

برای دستیابی به دمای بسیار پایین نزدیک به صفر مطلق (0K = -273 درجه سانتیگراد)، روشی به نام مغناطیس زدایی آدیاباتیک هسته ای استفاده می شود. مغناطیس ماده عمدتاً به دلیل اسپین الکترون (حرکت چرخشی) و حرکت مداری است، اما تا حدی به دلیل گشتاور مغناطیسی هسته های اتمی است. با استفاده از یک میدان مغناطیسی خارجی قوی برای تراز کردن جهت این گشتاور مغناطیسی هسته ای، می توان به دمای برودتی نزدیک به صفر مطلق دست یافت.