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冷蔵庫(れいぞうこ、)とは、低温で保管することを目的とした電気製品である。

一般的には、0℃以上で水を凍らせない目的で、4-10℃程度で使用される。0℃以下で凍らせる目的のものを冷凍庫(れいとうこ)と呼び、両方の機能が一つになった製品を冷凍冷蔵庫と呼ぶ場合もある。

家庭においては、常温では腐敗したり、融けてしまうような食材を、低温で保管するために使用することが多い。

また、室温が冬季に氷点下となるような寒い地方では、冷やすためだけでなく、凍らせない目的でも使われることもある(熱交換器の原理上発熱があるため、目標温度より室温が低い場合は保温ができる)。

◆ 概要

「白物家電」と呼ばれるジャンルの家電製品である。日本においては、かつて「三種の神器」(テレビ(白黒テレビ)・洗濯機・冷蔵庫)と称された家電製品の一つ。また、小売業などの業務用では、売り場にある冷蔵ショーケースや、バックヤードに部屋を丸ごと利用するような巨大な冷蔵庫(冷凍庫)もある。

狭義の冷蔵庫とは多少異なるが、魚介類や牛乳のような生鮮食品など冷却が必要な製品を運ぶための保冷車では、冷蔵庫と同様の機構を備え、荷台内部を冷却できる構造となっている。また、宅配便業者における、いわゆる「クール便」「チルド便」といった宅配サービスでは、内部に冷蔵庫や冷凍庫を備えた車両を利用している。

マイカーの直流12V電源で使える、クーラーボックス型の簡易冷蔵庫も売られている。

日本では2001年より家電リサイクル法の対象となり、テレビ受像機、エア・コンディショナー、洗濯機と同様に、廃棄する際には適切な処理が義務付けられ、粗大ゴミとして処分できなくなった。

◆ 冷却のしくみ

気化により物体の温度が下がる現象を利用した2通りの冷却方式が長く使用されてきた。近年はこれに加え、気化ではなく半導体のペルチェ効果を利用する方式も実用化されて小型用途で使用されている。

◇ 気化圧縮型

圧縮を利用し、閉じたパイプの中を冷媒が循環する。ここから圧縮型と呼ばれる。家庭用では圧縮をするために電気作動のコンプレッサを使用するのが一般的である。そのために冷蔵庫といえば電気冷蔵庫が多いが、ガス圧を利用し圧縮する圧縮型もある。

# コンデンサ(放熱器、凝縮器):冷媒は高圧ガス状態で発熱しており、放熱することで、液体に戻る。(液体)

# エクスパンジョンバルブ:細い管が急に太い管となることで減圧し、沸点が下がる。(液体 低圧液体)

# エバポレータ(蒸発器、気化器):沸点の下がった液体は、周囲から蒸発熱を奪い、蒸発(気化)する。(気化による冷却:液体が気体となる→冷却が生じる)(この部分が冷蔵庫内に置かれる)

# コンプレッサ(圧縮器):気体の状態の冷媒は圧縮により高圧のガスとなる。(高圧気体)

冷媒にはフロンが使用されていたがフロン禁止以降は、イソブタンなどに移行している。ただし、イソブタンはまったく新規の冷媒ではなくフロン以前に使用されていたこともある。冷媒用途としてはフロンが完璧なものであったのだが、環境への影響を考え使用が禁止されてきている。

◇ 気化吸収型

冷媒の循環のために、液体を使用する。この液体が冷媒を吸収(吸着)して循環することにより冷媒を移動させている。この液体を吸収液とよび、このため吸収型と呼ばれる。熱することにより液体を循環させる。このために熱源が用いられるが、ジェネレーターにガスバーナーを用いたガス冷蔵庫、電気ヒーターを用いた電気冷蔵庫がある。この吸収型では、ガス/電気交流100V切替方式のような2ウェイ型や、ガス/電気交流100V/直流12V切替方式のような3ウェイ型なども一般的である。コンプレッサーを必要とする圧縮型に比べ、静穏性に優れており、医療用(病院向けなど)、ホテル用途、レジャー用などで使用されることも多い。

閉じたパイプの中を冷媒が循環するのは同じであるが、冷媒の循環のために冷媒とは別の液体を使用する。『アンモニア(冷媒)と水(吸収液)』の組み合わせや『水(冷媒)と臭化リチウム(吸収液)』などがある。冷却器または蒸発器(エバポレーター)・吸収器(アブソーバー)・再生器または発生器(ジェネレーター)・凝縮器(コンデンサ)。蒸発器(エバポレーター)によって気化される。

# アブソーバー(吸収器)

# ジェネレーター(再生器、発生器、ボイラー)

# セパレーター(分離器)精留器 rectifier

# コンデンサ (放熱器 凝縮器)

# エバポレーター(蒸発器) 冷却をおこなう

吸収器でアンモニアを水が吸収しているアンモニア水溶液がつくられる。ジェネレーター(ボイラー)ではアンモニア水溶液が加熱される。水よりも沸点が低いため、アンモニアは溶液からガス化し泡状となる。分離器にてアンモニアガスが水と分離される。水は吸収器(absorber)に戻される。放熱器では気体となったアンモニアが、熱を放出して液体となる。蒸発器で濃度が濃くなったアンモニア液は、減圧され、気化する。冷却が生じる。吸収器では水が別の経路を通って戻ってきたアンモニアを吸収しアンモニア水溶液となる。

コンプレッサーを使用する気化圧縮型と比較した特徴は、ほとんど無音で静かであること。また、加熱すればいいので、動作エネルギーとして電気だけでなくガスや蒸気なども使用できる。エネルギーの多様さは安価なエネルギーを選べることになり、産業用の大型冷蔵庫などではガスや蒸気を使用した吸収型が増えている。また、静かさの特長はホテル業界、医療業界での使用に供され、またガス利用はヨットやキャンピングカー、またアウトドアなど電力供給の不便な場所での使用に用いられている。ガス方式のものはガスバーナーによる加熱器具だけでなく交流(AC)や直流(DC)のヒーター器具を備えた2ウェイまたは3ウェイ方式となっていることも多い。この場合はエネルギー状況に応じて切り替えて使用できる。なお、吸収型冷蔵庫=ガス冷蔵庫ではない。

スウェーデンに本社を置くドメティック社(エレクトロラックス社から分離独立(2001年))は、この冷却方法に特化した冷蔵庫を製造・販売している代表的なメーカー。ドメティック社は吸収式やアブソープションシステムと表現している。

かつてで冷媒として使用されていたアンモニアは無水アンモニア(Anhydrous Ammonia - NH₃) で毒性が強く、腐食性が高い。気化吸収型で冷媒として使用しているアンモニアはアンモニア水溶液(Aqua Ammonia)。

◇ スターリング冷凍機

スターリングエンジンを外部の動力で回転させることで温度差を生じさせる。地球観測衛星ふよう1号の光学センサの冷却に使用された。他に赤外線撮像素子や超伝導磁石の冷却にも使用される。

◇ ペルチェ効果型

冷媒を用いない。ペルチェ効果を利用し温度を下げる。(ペルチェ素子)

ペルチェ冷却システムは、圧縮機(コンプレッサ)を使用しないため、作動音がほとんどない。そのため、吸収型と同様の用途に使用される。圧縮型や吸収型に比べると非常に安価だが、冷却効率はよくない(エネルギー効率は数パーセントにとどまる)ことから、小型の自動車用冷蔵庫や、ペットボトルが数本入る程度の超小型冷蔵庫などに利用されている。

◇ ケミカルヒートポンプ

可逆的化学反応を利用して熱の出し入れを行う。[外部リンク]http://www.chemenv.titech.ac.jp/watanabe/Pages/chp.html[外部リンク]http://jstore.jst.go.jp/cgi-bin/patent/advanced/detail.cgi?pat_id=18044

◇ 水素吸蔵合金

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