冷蔵庫ってなんで冷えるの

2017-01-19

ばる

今回のテーマは「冷蔵庫」。食品を保存する上で欠かせない電化製品です。
そんな冷蔵庫のものを冷やす仕組みを解説します。


冷蔵庫の仕組みを理解する上でのポイント

ポイントとなってくるのは
・気化熱
・断熱圧縮
の2つ。

気化熱は「液体から気体に変化するときに周囲から奪う熱」のこと。
身近な例では、アルコールを含んだウェットティッシュでしょうか。ウェットティッシュで手を拭くとひんやりした感覚を感じることがあると思います。これはアルコールが体温で蒸発(液体→気体へ変化)して周囲から熱を奪ったため、ひんやりと感じるのです。

また、断熱圧縮は「熱の出入りがない状態で気体の体積を圧力を高める」こと。これによって気体の温度が上がり、気体は液体に変化します。


これらによってどうやって冷蔵庫が成り立っているのか、構造を見ていきましょう。



冷蔵庫の構造

冷蔵庫は大まかに「圧縮機」「放熱器」「冷却器」、そして「冷媒」からなります。
冷媒は冷蔵庫に張り巡らされた管の中に入っていて、冷媒が液体→気体となるときの気化熱を利用して庫内を冷やしています。

(1)(気体の)冷媒を「圧縮機」によって断熱圧縮し、冷媒の温度を高め、冷媒を液体にする。
(2)「放熱器」によって冷媒(液体)の熱を外に逃がし、冷媒(液体)の温度を下げる。
(3)「冷却器」によって冷媒(液体)の圧力を急激に下げ、液体から気体状態にし、その際の気化熱で周囲の熱を奪う。
(4)冷媒(気体)を「圧縮機」に集め、(1)に戻る

冷蔵庫の仕組み
図1.ヒートポンプ
この一連の流れを「ヒートポンプ」といい、温度をコントロールする技術としてエアコンや給湯、床暖房など幅広く利用されています。


冷蔵庫では、(2)の過程で用いる「放熱器」を庫外に、(3)で用いる「冷却器」を庫内に配置することで庫内を冷やしています。

ばる 明治大学理工学部物理学科3年

楽しければ何でもいいやって思ってる

@gear_179

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