في الدول الصناعية كان الثلج هو الطريقة الأساسية لتبريد الطعام خلال القرن التاسع عشر، عندما قام الناس بإدخال كتل من الثلج في خزانات معزولة بجانب الطعام الذي يرغبون في تخزينه، حتى اليوم يظل الجليد في العديد من الدول النامية هو المبرد الوحيد المتاح.
تاريخ صناعة الثلاجات:
أول محاولة معروفة لتطوير ثلاجة اصطناعية حدثت في اسكتلندا في جامعة جلاسكو، في عام 1748 أعاد ويليام كولين إحياء الممارسة الهندية المصرية القديمة لتجميد السائل عن طريق التبخر، وبالرغم من أنّ العملية قد كانت سريعة بغلي الإيثيل في فراغ، كان كولين يحاول أن يُجرّب كما قام أوليفر إيفانز، والذي قام بتصميم ثلاجة أخرى عام 1805.
بينما لم يطور إيفانز أجهزته أبداً بعد مرحلة النموذج الأولي، في عام 1844 قام طبيب أمريكي يُدعى جون جوري ببناء آلة مشابهة جداً لتوفير الثلج للمستشفى الذي كان يعمل فيه، آلة جوري الهواء المضغوط التي تم تبريدها بعد ذلك بالماء، ثم تم توجيه الهواء المبرد إلى أسطوانة المحرك ومع إعادة تمدده، انخفضت درجة حرارته بدرجة كافية بحيث يمكن صنع الثلج.
في عام 1856 بدأ أمريكي آخر وهو ألكسندر توينينج في بيع آلة تبريد على أساس نفس مبدأ ضغط البخار، وبعد فترة وجيزة قام الأسترالي جيمس هاريسون بتوسيع التصميم الأمريكي لتعبئة اللحوم والبيرة، بعد 3 سنوات قام فرديناند كاري بإيجاد المفهوم الأساسي الذي تعمل من خلاله كل هذه الثلاجات عندما قدم الأمونيا كمبرد، تعد الأمونيا اختراع لأنّها تقوم بتديد الماء بسرعة، وبالتالي تمتص المزيد من الحرارة من المناطق المحيطة بها.
ساهم كاري أيضاً في ابتكارات أخرى، تعمل ثلاجته عن طريق دورة يتم فيها امتصاص بخار مادة التبريد (الأمونيا) في سائل وهو خليط من الأمونيا والماء، ويتم تسخينه لاحقاً، الخزانة الخارجية والباب المصنوعان من الصفائح المعدنية، إما ملحومان أو مثبتان معاً، بينما تستخدم بعض الشركات المصنعة الصفائح المعدنية للخزانة الداخلية، فإنّ بعض الشركات المصنعة وبعض الطرز تستخدم البلاستيك للبطانات الداخلية.
مواد أولية لصناعة الثلاجات:
تتشكل الثلاجات من العديد من الأدوات الأساسية وهي؛ الخزانة الخارجية والخزانة الداخلية والأبواب والبطانة، كذلك نظام التبريد والتركيبات والمبرد، الخزانة والباب يصنعان من الألومنيوم أو صفائح الفولاذ التي تكون مطلية، يتم شراء المعدن في ملف يُغذّى بشكل مباشر في عملية التصنيع أو يُقطّع حسب الحجم بالصفائح.
تُصنع الخزانة الداخلية من صفيحة معدنية مثل الخارجية أو من الممكن استخدام البلاستيك، يتشكّل العزل الذي يُغلق الفراغ بين الخزانتين من الزجاج أو الرغوة، يتشكل نظام التبريد من الألومنيوم أو النحاس، وغالباً ما تكون أنابيب الثلاجة من النحاس لأنه ليّن، ويمكن أن ينحني بدون أن ينكسر، يبقى الفريون لمبرد المستخدم بشكل كبير في جميع التركيبات الداخلية الكبيرة.
كيف يتم تصنيع الثلاجات؟
الخزانة الخارجية والباب:
قطعة من الصفائح المعدنية إما ملحومة أو منتزعة معاً، الحياكة هي عملية تشبه التدبيس إلى حد كبير، حيث يتم تجعيد القطعتين معاً تحت الضغط، على الرغم من عدم إضافة قطع إضافية مثل الدبابيس، إذا كان شيء من أجزاء الخزانة واضح فسيتم عمل لحام ويثبّت لأسفل ليبدو كقطعة واحدة، يعتمد مدى أتمتة عملية اللحام على الشركة وعدد الثلاجات التي يتم إنتاجها.
إذا لم يتم شراء الصفائح المعدنية في شكل مطلية مسبقاً يتم طلاءها الآن، تستخدم بعض الشركات المصنعة معدات الرش لوضع طبقة طلاء موحدة على المعدن، يقوم الآخرون بغمس الأجزاء في خليط طلاء مذيب قبل تسخينها لخبز الطلاء على السطح.
الخزانة الداخلية:
تُصنع الخزانة الداخلية من صفائح معدنية تشبه إلى حد بعيد الغلاف الخارجي، يتم سد أي طبقات لتحسين العزل والمظهر، بعض الشركات المصنعة وبعض الطرز تستخدم البلاستيك للبطانات الداخلية، على سبيل المثال يُصنع الباب الداخلي من البلاستيك، وتُصنع البطانات البلاستيكية في الفراغ، في هذه العملية يتم تثبيت حواف خارجية لقطعة سميكة من البلاستيك أكبر قليلاً من الجزء النهائي ثم يتم تسخينها.
نظام التبريد:
توصل مكونات التبريد بالخزانة من خلال استعمال براغي ومشابك، يتم لحام الأنابيب مع بعضها ويتم رش طبقة واقية على المفاصل، يوجد اختلاف في ترتيب هذا التجميع بين الشركات المصنعة والنماذج، ويتم بعد ذلك توصيل الأنابيب النحاسية التي تم من خلالها قطع الملفات، بشكل منفصل وثنيها ولحامها بالثلاجة كوحدة واحدة، يتشكل الختم الذي يوضع على باب الثلاجة عن طريق حشوات مغناطيسية تُحمل بالمغناطيس وتتصل الأبواب بمسامير.
اختبار وإضافة الملحقات:
تخلط معظم الشركات المصنعة بين الاختبار والتصنيع من هذه النقطة فصاعداً، تم اختبار التسرب بالوحدة باستخدام النيتروجين، في حالة مروره يتم شحنه بمادة التبريد ويخضع لمزيد من الاختبارات، بعد ذلك تتم إضافة الملحقات وتثبيتها للشحن، يتم إعطاء الوحدة نظرة نهائية ثم تعبئتها للشحن.
مراقبة الجودة:
يتم اختبار الضغط على جميع المجموعات الفرعية للأنابيب التي تحتوي على مادة التبريد باستخدام النيتروجين، مما سيكشف عن أي عيوب في الأنبوب وفي اللحام الذي ينضم إليه، تم أيضاً اختبار الوحدة بأكملها قبل الشحن باستخلاص الفريون، وبمجرد شحنها يتم اختبار الوحدة ككل للتأكد من قدرتها على الوصول إلى درجات حرارة التصميم، بما في ذلك تلك اللازمة أثناء دورة إذابة الجليد.
يتم تشغيل الوحدة بأجهزة استشعار بالداخل تحدد تغيرات درجة الحرارة بمرور الوقت، في بعض الأحيان يتم قياس ضغط المبرد أيضاً تخضع الوحدة بعد ذلك لاختبار شم نهائي بواسطة آلة تكشف عن مادة التبريد؛ للتأكد من عدم حدوث أي تسرب أثناء الاختبار.
النفايات:
يتم بيع المكونات المعدنية المرفوضة إلى شركات إعادة تدوير المعادن، يتم طحن المكونات البلاستيكية إلى قطع صغيرة وإما إعادة استخدامها كمواد خام أو إعادتها إلى البائع لإعادة استخدامها. في حالة رفض الوحدة بعد شحنها ، يتم تصريف غاز التبريد بواسطة جهاز خاص وإعادة استخدامه.
فيما يتعلق بالفريون تم اتخاذ عدة خطوات وسيطة لتقليل انبعاثات مركبات الكربون الكلورية فلورية، حيث يحاول الباحثون تحديد بدائل مبردة آمنة، تمّ تحسين تصميمات الثلاجة لتقليل كمية الفريون اللازمة، تم تركيب أنظمة كشف التسرب، اقتصرت الصيانة على الموظفين المدربين والمصرح لهم، ويتم استرداد غاز التبريد وإعادة تدويره كلما أمكن ذلك، علاوة على ذلك يجري استكشاف بدائل طويلة الأمد للفريون.
حتى الآن فإنّ أكثرها واعدةً هو (HCFC-22)، والذي على الرغم من أنه لا يزال عبارة عن مادة كلورو فلورو كربون، فإنه يحتوي على ذرة هيدروجين إضافية تقلل من قدرة الجزيء على استنفاد الأوزون بنسبة 95٪، في حين أن تكلفتها تمثل مشكلة.
