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 1.機械制冷裝置的特點

    機械制冷裝置在冷藏汽車上用得最多，大約占80%以上。機械制冷裝置之所欲被廣泛采用，最重要的是由于有的制冷機組既能制冷又能加熱，容易實現廂內的溫度自動控制，調溫可靠，而且調控溫度范圍較大，能運輸各種不同適溫的冷藏貨物。盡管機械制冷裝置機構復雜，購置和運行費用高，操作、維修不易，運轉噪聲大，質量也較大，但仍不失為最可靠、有效地制冷方式。

    2.機械制冷裝置的結構原理

    機械制冷型式有蒸汽壓縮式、吸收式、蒸汽噴射式、空氣隔熱膨脹式等多種，而且前冷藏汽車上多采用蒸汽壓縮式

    圖8-1為蒸汽壓縮式制冷機構原理圖。它主要由壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥等組成。

    制冷劑工質以低溫液體狀態8中吸收周圍介質的熱量制冷，低溫液體吸收氣化潛熱變成制冷劑蒸汽。這些低溫低壓制冷劑蒸汽經熱交換器6和氣液分離器9被壓縮機1吸入壓縮成溫度、壓力都較高的蒸汽，再排入冷凝器3。高溫高壓的制冷劑蒸汽通過冷凝器時，被環境介質（空氣或水）冷卻成液體。由于經過冷凝器和熱交換器的制冷劑液體的溫度還高于環境溫度，須進一步降溫使其低于廂內溫度時再送入蒸發器。因此，先讓溫度和壓力較高的制冷劑液體經過膨脹閥7節流降溫降壓；然后，制冷劑再以低溫低壓的液體狀態進入蒸發器8，吸收氣化潛熱而制冷，從而使車廂內的溫度下降。制冷劑在制冷系統中周而復始地循環，每個循環包括壓縮、冷凝、節流、蒸發四個過程。壓縮機所作的機械功，則是實現制冷循環的動力。為了提高熱交換效率，蒸發器和冷凝器一般都有強制通風裝置加強通風。

        下面以美國THERMO KING NWD型制冷機（如圖8-2所示）來進一步說明其工作過程及主要部件的結構與作用：

        壓縮機1是將機械能轉化為制冷劑內能的裝置。多為往復活塞式壓縮機。它是制冷系統的關鍵總成，從蒸發器端吸入低壓過熱制冷劑蒸汽，壓縮成高壓蒸汽送入冷凝器。吸氣閥上裝有調壓閥23，避免吸氣壓力過高或過低造成起動或過低造成起動或運轉困難，或降低制冷效率，甚至損壞壓縮機。

        冷凝器6是將高溫高壓的制冷劑蒸汽冷卻成液體的熱交換裝置。一般為翅片盤管式，裝有軸流風扇，強制通風冷卻以提高換熱效率。

        蒸發器18是制冷劑液體吸熱氣化的換熱裝置。與冷凝器一樣，一般也是翅片盤管式，軸流風扇將冷風送至車廂內各處。蒸發器下裝有貯水盤，并用膠管將融霜的水引至車下。

        膨脹閥14實則為節流閥，常用外平衡式熱力膨脹閥。閥體內分為高、低壓腔，其間有毛細管相連，制冷工況停止時，少量的液體可由此泄入蒸發器。

        熱交換器13為套管狀結構。外管為圓筒形，內管為螺旋形，有的為了增加散熱面積還焊有翅片。溫度和壓力較高的制冷劑液體在內螺旋管中流過，從蒸發器出來的低溫低壓制冷劑蒸汽在外管中流過。經過熱交換，蒸汽的過熱提高，提高了壓縮機的制冷效率；液體的溫度下降，便于膨脹閥節流。

        氣液分離器20也是套管結構。外管為圓筒形，內管為“U”形，下部彎頭處有小孔，蒸發器流出的低壓蒸汽進入后，氣流速度由于容積增大而下降，混在蒸汽中的制冷劑液滴和壓縮機油滴沉淀下來，避免液體進入壓縮機造成濕沖擊，制冷劑液滴經分離器外壁的加熱裝置加熱成為氣體，被壓縮機吸入；壓縮機油滴則從“U”形管彎頭處小孔泄出，被壓縮機吸回曲軸箱。分離器外套有加熱管或加熱塊，可由發動機的廢氣加熱。

        干燥過濾器12用以除去制冷劑中的水分和雜質，內裝過濾網和干燥劑，兩端用釬焊焊死。當過濾網被堵或干燥劑吸水達到飽和時，予以拆除更換。

        三通閥5對于兼有制冷循環和融霜循環的制冷機來說是關鍵部件，用以改變制冷劑的通向。

        控制和顯示儀表有恒溫器、溫度計、壓差計、運轉計時器等。恒溫器用來調定和控制車廂內的溫度，可由車廂內溫度傳感器自動控制制冷機的開停，也可以手動控制。恒溫器旁有融霜開關，分為手動和自動（由壓差計控制）、連續和斷續等幾個動作。溫度計裝在駕駛室內或制冷機組儀表盤上，顯示車廂內的溫度。壓差計用于自動融霜控制，在蒸發器的出風口和進風口分別裝有壓力傳感器，當蒸發器盤管霜層增厚時，兩者壓差增大，達到一定值后，壓差計發出信號，通過電磁閥24使三通閥5動作，制冷劑轉入融霜工況。運轉計時器來記錄制冷劑的工作時間，以便確定何時檢修和保養。

       該制冷劑的制冷工況，見圖8-2，三通閥5的閥芯在彈簧力作用下處于圖示左端位置，閥口A、B相通，溢流閥控制閥27和電磁閥24關閉，壓縮機1排出的高溫高壓蒸汽進入冷凝器6，冷卻成液體（尚存有蒸汽），經單向閥7進入貯液罐8，積聚的液體經干燥管12和熱交換器13進入膨脹閥14，經膨脹閥節流膨脹后的低溫低壓液體（含有蒸汽）進入蒸發器18，吸熱蒸發成氣體。再經熱交換器13和氣液分離器20，經吸氣管被壓縮機吸入。制冷時，風門29打開，冷空氣由蒸發器軸流風扇送入車廂內。

        蒸發器盤管表面結霜會影響換熱效率，達到一定厚度時，應進行融霜。自動融霜由蒸發器出、進風口的壓差計發出信號，電磁閥24動作，三通閥閥芯處于圖標右側位置，即閥口A面C接通；手動融霜可通過開關直接操縱電磁閥24.融霜時單向閥7關閉，溢流控制閥27打開。高溫高壓的制冷劑蒸汽經排氣管4和三通閥5，一部分進入融霜加熱盤管26，對盤管加熱后再經熱交換器和氣液分離器被壓縮機吸入；另一部分則經溢流控制閥27進入貯液罐。貯液罐內的液體經干燥器和熱交換器進入膨脹閥后被堵住。一旦制冷機轉入制冷工況時，可立即由膨脹閥進行節流膨脹，再送入蒸發器。融霜時，蒸發器風門29關閉，軸流風扇停止運轉。

        加熱工況，制冷劑的循環和融霜時相同，但蒸發器風門29打開，軸流風扇強制通風，將熱空氣吹入車廂內。

        3.機械制冷裝置的布置

        機械制冷裝置在冷藏車上的布置是根據車型和制冷裝置的結構型式而定的。機械制冷裝置按是否帶有動力裝置分為獨立式和非獨立式；按機組的壓縮機、冷凝器、蒸發器是否組成一個整體，分為整體式和分體式。

        獨立式制冷機組本身帶有內燃機（柴油機或汽油機）或電動機；非獨立式制冷機組的壓縮機由汽車發動機來驅動，通過汽車發動機或變速器等動力輸出裝置取力。

        整體式制冷機組均為獨立式，一般裝在車廂的前壁上部，有冷凝器橫置式和縱置式兩種；分體式制冷機組的壓縮機一般靠近動力裝置或設置在車身下面，冷凝器裝在通風比較好的地方，如車廂底部或車廂前上部，也有的與蒸發器一塊裝在車廂的前壁上部。

        圓8-3為非獨立驅動分體式制冷機組，壓縮機4通過曲軸前皮帶輪的三角皮帶驅動，控制表盤3裝在駕駛室內，冷凝器與蒸發器裝在一個箱體內形成主機2，冷凝器裝在蒸發器的前面，蒸發器部分與車廂相接，使冷風直接吹入車廂內，強制對流，使車廂內溫度控制在設定的范圍之內。

    液化氣制冷是利用液化氣體氣化時吸取氣化潛熱來制冷的，常用的液化氣體有液氮、液氨等。由于氮是無色無臭的氣體，在空氣中含量約占79%。在大氣壓力下，液氮的沸點低（-196°C）。氣化潛熱大，且是制氧的副產品，因而得到廣泛的應用。

        1.液氮制冷裝置

        圖8-4為液氮制冷裝置示意圖。它由液氮罐5、控制閥3、噴液管7、溫度傳感器6等組成。液氮經控制閥由噴液管呈霧狀噴出，氮霧噴出時便吸收大量的氣化潛熱，使車廂內的溫度迅速降至常溫和-30°C之間的任意值。

        液氮罐5為貯存液氮的容器。罐體為真空絕熱的雙層結構，罐頂裝有輸出管、控制閥3、安全閥4和加液口等。罐內壓力通常保持在0.12~0.15兆帕范圍內。罐體可裝在圖示汽車車廂外下側，也可裝在車廂外前壁上貨車廂內前部。

        控制閥3用來調節單位時間的液氮噴射量，由恒溫器來控制。當車廂內溫度高于設定值時，恒溫器使控制閥打開，噴氮制冷；當廂內溫度低于設定值時，裝在車廂內的溫度傳感器6將信號傳給恒溫器，恒溫器發出指令使液氮控制閥關閉。恒溫器可裝在圖示車廂外下側或車廂外頂部。

        液氮噴管7裝在車廂內頂部，一般用鋼管制作，管上開有許多噴霧孔，以便液氮以霧狀噴出。

        緊急開關9常裝在車廂門口或駕駛室內，在緊急情況下，可操縱該開關停止噴液氮。

        2.液氮制冷裝置的特點

        液氮制冷裝置結構簡單，維修方便。它沒有噪音和污染；液氮制冷可迅速降低車廂內溫度而便于速凍；液氮汽化不會使車廂內受潮，氮氣對食品保鮮和防止干耗都有利；液氮制冷控溫精確，可使車廂內溫度控制在±2°C范圍內。但是，液氮的價格較高，氮氣太多也不利于水果蔬菜的正常呼吸，使之應用受到限制。液氮制冷適用于易腐食品產地運輸和需速凍而不必預冷的冷藏運輸。

固體制冷是利用固體在液化或氣化時吸熱來制冷的一種方式。常用的固體有水冰、鹽冰和干冰，直接放在車廂內制冷。

        1.水冰及鹽水制冷

        在大氣壓力下，水冰的融點為0°C。利用冰融化吸熱制冷，可使車廂內溫度保持在5~8°C范圍內。

        在水冰中加鹽類能降低其融點，冰中鹽的成分越多，融點越低，廂內的溫度就越低。例如，當鹽冰中的鹽質量為水質量的29%時，其融點可達-21.2°C。但是，再增加鹽的濃度時，鹽冰的融點不再降低。這樣可根據運輸貨物的適溫來選擇鹽冰相應的含鹽濃度。

        水冰制冷裝置投資和運行費用低，但普通水冰單位質量吸熱量少，鹽冰融化會污染車廂和食品。因此，水冰制冷目前主要用于魚類水產品的冷藏運輸。

        2.干冰制冷

        干冰（固態CO2）在大氣壓力下，與-78.9°C升華為二氧化碳氣體，利用干冰升華吸熱制冷。干冰的比重比水冰大，單位體積的制冷能力為水冰的3倍。用它作為隔熱車廂的冷源，可使車廂內的溫度低于-20°C。

        干冰制冷裝置的投資和運行費用也較低，貨物不會受潮，使用方便。干冰升華時產生的二氧化碳氣體還能抑制微生物的繁殖，減緩脂肪氧化，減弱水果、蔬菜的呼吸作用，有利于食品的保鮮。但是干冰吸取周圍水分后容易結霜，會影響進一步升華；二氧化碳氣體過多會造成水果蔬菜呼吸困難而敗死；此外，廂內溫度難以調解，干冰成本高，貯運時耗量大，因而實際應用較少。

        冷板也稱蓄冷板或冷凍板。冷板制冷是利用蓄冷劑冷凍后所蓄存的冷量來制冷的。運輸前將冷凍板中的蓄冷劑凍結蓄冷，在運輸過程中，冷板中的蓄冷劑融化而不斷吸熱制冷，使車廂內的溫度保持在適溫范圍內。

        冷板制冷裝置可分為獨立式和非獨立式兩種。

        1.獨立式冷板制冷裝置

        獨立式冷板制冷裝置，如圖8-5所示。在車廂內除裝有冷板4外，還裝有對冷板充冷的制冷機3.制冷劑的外接電源接線箱5布置在車架縱梁外側，冷板與制冷劑用管路相連。為了改善冷卻效果。還采用強制通風裝置6.

        獨立式冷板制冷裝置不需使用外界的制冷設備，僅需使用地面上的電源就可將冷板內的蓄冷劑凍結充冷。

        2.非獨立式冷板制冷裝置

        非獨立式冷板制冷裝置，如圖8-6所示。冷板4在車廂內豎直放置，有的可將冷板和支架取下作為保溫汽車使用。

        非獨立冷板制冷裝置需依賴地面上的制冷設備向冷板充冷，車上不設制冷的動力設備。

        冷板制冷裝置比機械制冷裝置結構簡單，易于操作維修，投資和運行費用低，運輸時沒有噪音和污染，箱內貨物干耗也較少。其缺點是冷板易腐蝕，使用年限一般為5年。可以根據貨物運輸的適溫，選用蓄冷劑。冷板制冷裝置較重，容積也較大，充冷一次保持低溫時間短，僅為8~15小時以內。冷板制冷裝置適用于輕、中型冷藏汽車作短途運輸。近年來，冷板制冷發展較快、成為僅次于機械制冷的一種制冷方式。

1.制冷劑

        目前，車用機械制冷系統多采用二氯二氟甲烷制冷劑，簡稱氟氯昂-12或R-12（國內簡寫F-12）。其分子式為CCl2F2.它在液態和氣態下是無色透明的，在常溫常壓下為氣態，其比重比空氣中，不會燃燒和爆炸，無臭味；如果不直接與明火接觸則沒有毒性；如果不與水結合則沒有腐蝕性；蒸發時能吸收大量的熱，且易液化；化學性能穩定。因此，長期以來R-12被廣泛地用在車用機械制冷系統中。

        但是，R-12釋放到大氣中后，擴散到上空的平流層，便可分解產生氟離子。氟離子在陽光的照射下，能與臭氧其化學反應，破壞臭氧層，臭氧層的破壞，將導致照射到地面上的紫外線增多。強烈的紫外線輻射，會引起人類皮膚癌等疾病的增加、農作物和漁業減產；同時，還加劇了地球表面的溫室效應。因此，臭氧層的保護已成為當前人們普遍關注的中心課題。1992年舉辦的蒙特利爾議定書締約國會議決定：1996年全部廢除已規定使用的氟利昂系列，對發展中國家允許有10年的遲后寬松期。

        現在，各國都在加速研究氟利昂12的替代制冷劑，我國青島海爾集團已推出無氟制冷裝置，必將促進汽車制冷業的發展。

        2.檢漏

        檢漏有鹵素檢漏燈、電子檢漏儀和肥皂液等方法。（1）鹵素檢漏燈：鹵素檢漏燈是一種丙烷液化氣燃燒噴燈。其結構如圖8-7所示。它的工作原理是：當泄露的氟利昂氣體從鹵素檢漏燈的吸入管17吸入，遇到火焰，分解出氟氯元素與銅化合生成鹵素銅的化合物，使火焰顏色發生由綠到藍直至紫色的變化。不同的火焰顏色表明吸入燈內的氟利昂氣體的量，即表明氟利昂的泄漏量。火焰顏色無變化，說明無泄漏；火焰呈淺綠色，有輕微泄漏；火焰呈淺藍色，有大量泄漏；若火焰呈紫色，則表明氟利昂泄露嚴重。

        鹵素檢漏燈具有結構簡單、簡陋靈敏、價格低廉等優點，應用比較廣泛。使用時，先打開鹵素燈開關，點燃氣體，調低火焰，把火舌調到剛好能夠加熱銅制反應板10使之變為櫻紅色的高度。然后，轉動調整手輪3，降低火舌高度，使之高于銅制反應環6.35毫米左右或與其平齊。此時，火焰對氟利昂氣體反應較敏感。

        手持鹵素檢漏燈，使火焰垂直朝上，另一只手將吸入管的開口（開口處裝有濾清器19），緩緩地移過制冷系統密封接頭等易漏部位的下方（由于氟利昂氣體的比重比空氣大，在其下方更易檢測出泄露）；同時，觀察火焰顏色的變化，判斷泄漏情況。

        氟利昂接觸明火時，就形成光氣，同時產生毒性。絕對不能將鹵素檢修燈散發出來的蒸汽或煙氣吸入人體內。

        （2）電子檢漏儀：電子檢漏儀是一種新型的檢漏設備。其工作原理是利用含有氟利昂氣體的空氣通過帶電的白金電極時，引起電阻值的變化，從而導致回路中電流的變化。若有氟利昂氣體通過，回路中的電流明顯增大，在檢漏儀的微安表上讀出其變化值，查出系統的泄露。有的電子檢漏儀還設有紅色簡陋指示燈和音響。

        電子檢漏儀的結構型式不盡相同，使用時，應按其使用說明書安裝調整，把柔性探頭放于易泄漏部位的下方，緩慢移動。當探頭探到泄露的氟利昂時，紅色簡陋指示燈閃爍、檢漏儀音響發出響聲或微安表指針指示。

        電子檢漏儀的靈敏度高，使用方便，但價格較高，維修企業使用較少。

        （3）肥皂液：肥皂液檢漏是一種簡便的方法。它可以找到具體的泄漏點，但有些狹小的隱蔽處檢測不便，使用時，把肥皂液用刷子涂到制冷系統的易漏處，若有泄露，即會吹起肥皂泡。

        3.充氟

        充注氟利昂的方法有兩種：一種是從壓縮機排氣閥（高壓閥）的旁通孔（多用通道）充注，稱為高壓端充注，充入的是氟利昂液體；另一種是從壓縮機吸氣閥（低壓閥）的旁通孔（多用通道）充注，稱為低壓端充注，充入的是氟利昂氣體。

        （1）歧管壓力計：圖8-8為維修中常用的歧管壓力計，它主要由低壓表、高壓表、表座及高低壓手動閥等組成。

        表座上裝有手動閥（LO和HI）用來把各通路隔離或根據需要，形成相應的組合管路。

        高壓閥“HI”與低壓閥“LO”同時關閉，用于檢測高、低壓端的壓力；高壓閥關閉，低壓閥打開，用于由低壓端向系統內充注氟利昂；高壓閥打開、低壓閥關閉，用于由高壓端向系統內充注氟利昂；高、低壓閥同時打開，用于系統的抽空。

        歧管上裝用的耐壓軟管有三種顏色，一般藍色軟管接低壓表下的接口，用來連接低壓端檢修閥；綠色軟管接中間的接口，用來接真空泵或氟利昂貯罐。

        （2）系統的抽空：系統的抽空是為了排除機械制冷系統內的空氣和濕氣。它是機械制冷裝置維修中的一項極為重要的工序。抽空有時 將系統中的水直接抽出來，而是使系統產生真空后降低水的沸點，使水以蒸汽的形式被抽出系統。

        （3）高壓端充氟：按圖8-9所示，把歧管壓力計、氟利昂罐和制冷系統連接起來， 高壓端充氟，又稱液體充注法。打開氟利昂罐上的閥，再將表座中間軟管接頭松一下，放去管路中的空氣，當聽到“咝咝”聲為止。旋緊該管接頭。將氟利昂罐倒立起來，打開高壓閥，使氟利昂液體充入系統內，直至系統內的氟利昂達到規定質量為止。

        高壓端充氟具有安全、快速的特點，適用于制冷系統抽空后的充注。但充氟時不能開啟壓縮機，以免發生事故；也不能打開低壓閥，以防發生氟液沖擊。

        （4）低壓端充氟：按圖8-10所示，把歧管壓力計、氟利昂罐和制冷系統連接起來，形成低壓端充氟，又稱氣體充注法。氟利昂罐直立，打開貯罐閥門。旋松中間軟管接頭，放去管路中的空氣，當聽到“咝咝”聲時，旋緊該管接頭。打開低壓閥，向系統內充注氟利昂氣體，開啟空壓機，使溫度控制開關置于最強冷卻位置，風扇開關置于高速位置，當氟利昂充注到規定質量時為止。

        低壓端充氟的充注速度較慢，適用于向制冷系統補充氟利昂，應用較廣泛。但氟利昂罐必須直立，以免液態的氟利昂進入壓縮機 氟液沖擊，損壞機件；高壓閥不能打開，以防氟液倒流入罐，導致氟利昂罐內壓力過高而破裂。

        4.排出氟利昂

        在維修制冷系統或更換制冷劑時，需要將氟利昂排出系統。首先關閉高、低壓閥，并將高、低壓軟管在相應的維修閥上。把歧管中間軟管出口用布包起來。慢慢旋松高壓閥，讓氟利昂從中間軟布里排出，但高壓閥不能開得太大，以免壓縮機油隨氟利昂流出。當壓力表指示值降到0.35兆帕以下時，慢慢擰開低壓閥，使氟利昂制冷劑從高低兩側同時排出，直到兩邊的壓力表均降至零為止。

冷藏汽車制冷裝置應用最廣泛的是機械制冷。它的常見故障與排除方法見表8-4.