冷蔵庫の歴史と仕組み/もしも冷却・冷凍技術がなかったら・・・?

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ヒロガット

こんにちは!ヒロガットです。

今回は「冷蔵庫の歴史」です。
冷蔵庫ってなんか不思議ですよね。
氷もないのに、電気でどうやって冷やしているだろうとほんと不思議です。その仕組みや歴史をご紹介します。

【テレビの歴史】もご覧下さい。「テレビの歴史」と私のテレビとの関わり。

冷蔵庫の原理と仕組み。

その原理は・・・

冷蔵庫の冷やす原理は「気化熱」を利用していることにあります。

「気化熱」とは、液体の物質が気体に変わることを「気化」といいますが、この「気化」の時には、その物質は気体に変わる時に必要な熱を周りから吸収します。
この時の熱を「気化熱」というのです。

液体が気体に変わるとき、周りの熱が吸収されれば、その付近はどうなるでしょうか。
当然、温度が下がりますよね。

あなたもこの現象を体験しています。
お風呂から上がって直後の、まだ体の水分を拭いてない時、「ひやッ」としますよね。
とくに秋から春に掛けてだったら、ものすごく寒く感じますよね。

それが、「気化熱」の作用なんです。
お風呂から上がった時、体についた水分が気体になるときに周りの熱を奪って寒く感じさせるんです。

他には「打ち水」なんかもそうですね。
夏の暑いときに軒先に水を撒いて、周りを涼しくさせようとする「アレ」です。
これは、気休めではなくて、ホントに効果があるんですね。

近年では「ヒートアイランド」対策として東京都が実施しましたよね。
この現象は、特別なものではなく、おもに水によって自然の中で常に起こっています。

それともう1つ冷蔵庫に利用されている重要な現象があります。
物質は
圧力をかけて圧縮すれば、熱を放出しながら液体に変わり(これを液化という。)、
それとは逆にその液体になった物質に圧力を下げれば気体に変わります(気化という)。

この現象を利用しているのが「冷蔵庫」なんですね。

冷蔵庫の仕組みは・・・

冷蔵庫の冷媒の流れ(冷却の仕組み)

上図で簡単な冷蔵庫の仕組みを示しました。

まず、冷蔵庫には、「冷媒」という物質が必要になります。

その「冷媒」を前項の「原理」でいうところの物質ですね。
これを強制的に液体にしたり、気体にしながら冷蔵庫の中を冷却しているのです。

これまで冷媒として使われているのはフロンガスというものがありました。
しかし、この物質はこのところの地球温暖化に影響があるとして、他の物質に切り変わってきています。
したがって、ここでは単に冷媒ということで説明します。

さて上図でも分かるように冷蔵庫の中には、おもにコンプレッサー(圧縮機)、放熱器、冷却器、その他それらを繋いている管、(あと玉ねぎと卵とかビールとか入っているかもしれませんが、ここでは関係なし)があります。

この機器や管の中をその冷媒が通っている仕組みです。
上図で簡単に説明すると、まず冷媒が圧縮機で圧縮されて次に熱を放出して液体になり、その次には冷却器で圧力から解放され、こんどは熱を吸収して気体に変わります。

単純に言えばこれだけの現象です。
この気体に変わるときの熱を吸収するときが冷却する現象となって冷蔵庫内部を冷やすのです。

実際にはもっと複雑な構造ですが、本質的にはこのような現象を利用して冷蔵庫内を冷やしているのです。

冷却・冷凍技術の確立から冷蔵庫が出来るまで

冷蔵庫以前の時代には、物を冷やすには湖などに張った氷を利用していました。

それが、現在では物を冷やし、凍らせ、そして氷まで自由に作ってしまうという技術があります。
その時代に人々にとっては信じられないことでしょうね。

物を冷却・冷凍する技術はどうやって生まれてきたのでしょうか。
その技術のなりたちを紹介します。

まず、その発端は時代を200年近く遡った1748年、スコットランドのウィリアム。カレンという科学者が、液体のエーテルに入っている容器の圧力を下げたことにより、周りの温度が下がったことで気化熱を発見しました。
そして、それを作用を利用して少量の氷を生成に成功したことから冷蔵庫の歴史が始まりました。

その後、1805年にオリバー・エバンスがエーテルの冷凍サイクルを考えだしました。
実際には作られませんでしたが、これが初めての冷蔵庫の始まりと言われています。
そして1820年には液化アンモニアによる冷却を発見し、1934年にはエーテルを利用して製氷機が発明されました。

その後、1940年にジョン・ゴーリエがオリバー・エバンスの冷凍サイクルの設計図を用いて、初めて製氷機の開発に至ります。
そこから数々の製氷機が開発され、製氷業者も現れる程になりました。

そして1918年、アメリカでついに世界で初の電気冷蔵庫が発売されることになりました。
その後、電気冷蔵庫はより小型化と騒音を低減化など改良を加えて進化を遂げていき、と同時に食文化が豊かになり現在に至っているのです。

日本の冷蔵庫の年代別の歴史。


1928年(昭和3年)、日本に第1号の冷蔵庫が輸入されました。
それが日本の電気冷蔵庫の幕開けです。

そして、その2年後の1930年(昭和5年)に芝浦製作所(東芝の前身)によって日本で初めての電気冷蔵庫が誕生しました。
しかし、電気冷蔵庫は発売されたものの、まだまだ価格が高かったことなどから普及にいたりませんでした。
普及し始めたのは、戦後の1950年代の後半からとなりました。

年代順に日本の電気冷蔵庫の変遷を紹介します。

1950年代後半

1930年に初めて発売された日本の電気冷蔵庫は、その後、進化を繰り返して、それと同時にコストも下がり、ついに普及が始まったのは、その27年ほど経った1957年(昭和32年)ころからでした。
爆発的な普及となり、夢のような素晴らしい電気製品ということで、白黒テレビ・電気洗濯機とともに「3種の神器」と呼ばれるようになりました。

1960年代

1960年代は冷蔵庫には現在の基礎となる装備が付くようになりました。
・フリーザー付の冷蔵庫がより安価になったこと。(1961年ころ)
・冷凍庫に出来る霜を自動で取り除く自動で霜取りが出来るようになったこと。(1962年ころ)
・これまでワンドアだったのが、冷蔵室と冷凍室の2ドアになりました。これにより保存もできるようになり、冷凍食品の開発が始まりました。(1969年)

この頃になると、全国の冷蔵庫の普及率も5割になり、ますますメジャーな電気機器となって、さらに拡大していきました。

1970年代

70年代になると、電気冷蔵庫も各家庭に1台の普及率がほぼ100%となり、さらに進化と多様化を遂げていくようになりました。

・生鮮食料品別の専用庫が付き3ドア冷蔵庫が発売されたこと。(1972年ころ)
・この頃には中東戦争などの影響で石油危機となったことで、メーカー各社から省電力化の電気機器が研究開発されるようになり、需要もそれらの商品が売れるようになったこと。(1972年ころ)
・これまで冷蔵庫の背面にあった放熱線が、背面壁の内部に設置されるようになって、よりスリム化されたこと。(1979年ころ)

1980年代

1980年代になると、さらに多様化されていきました。
省エネタイプは当たり前となり、ドア数も増えるなど、より節電設計が加速していきました。

・6ドアの冷蔵庫や冷凍室の直冷化が登場した。(1980年ころ)
・冷凍食品用の解凍室の設置されたこと。(1982年ころ)
・食品を早く凍結させるインバータ冷蔵庫の登場。(1983年ころ)
・大容量400リットル、観音開きの5ドア冷凍冷蔵庫が登場した。(1988年ころ)

1990年代

1980年代までにほぼ冷蔵庫としての基本的な機能や装備はほぼ出尽くした感があり、1990年代での冷蔵庫はノンフロンや冷却の効率化などが図られるようになった。

・インバータ技術や機能の改良などでより冷却の効率化を行ない、消費電力の従来よりも数分の1と低減化が行われた。
・地球温暖化の影響を受けて、冷媒として使われているフロンガスの使用を代替フロンに切り替えるようになった。

2000年代~

これまでの冷蔵庫では省エネ対策により消費電力の低減を目指して、行われた改良により20年前あるいは10年前の冷蔵庫の消費電力が数分の1になるなど目覚ましい成果を上げてきた。

例えば、1994年製と2015年製の冷蔵庫とでは、消費電力が2015年製では3分の1程度に抑えられることが判っている。

実際には1994年製の350リットルの冷蔵庫の電気代が年間約26000円に対して2015年製では6500円程度に抑えられているということになる。

今後の冷蔵庫は、
2000年代以降の冷蔵庫は、
・さらなるインバータ制御による電力消費の効率化が行われていること。
・自動省エネ運転による運転。
・冷蔵庫の断熱材を発砲断熱材の使用などで庫外からの熱の侵入防止。
などでさまざまな消費電力の低減を行なっている。
よって、さらに小さな電力消費へと向かい、ますます効率的な冷却・冷凍技術が実現すると思われる。

近い将来には、電化製品や車などとも繋がり遠隔操作などで思い寄らないさらに便利な世の中になるかもしれませんね。

もしも冷却・冷凍技術がなかったら世の中はどんな世界だったのだろう?

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ヒロガット

「もしも冷却・冷凍技術がなかったら」
あなたは考えたことがありますか?

その影響は非常に多岐に亘ると考えます。
まずランダムに考えてみました。

1、冷蔵庫がないから、食べ物の保存が出来ない。
取り置きが出来ないので毎日スーパーに行かないといけない。出費がかさむ。
2、スーパーマーケットで売ってあるのは、地場の食べ物で獲れたものだけになる。
3、アイスクリームなどもないし、冷食産業も存在しない。
4、外食産業もレストランはなく、小さな食堂くらいしかない。
5、冷凍食品は存在しない。
6、精密な半導体産業も生まれてない。
7、おそらくパソコンもない。
8、スケート競技はすべて冬の屋外になっていた。
9、食料の保存が出来ないので、飲食店のチェーン店は存在しない。
10、長距離の船のレストランや鉄道の食堂車、飛行機の機内食は存在しない。
11、水割り(氷なし)がない。
12、キンキンに冷えたビールが飲めない。(「キンキンに冷えてやがるッ!」のセリフはなかった)
13、炭酸飲料、スポーツドリンクなどはなかっただろう。(冷えてないとマズイ)
14、医療技術の進歩は望めなかっただろう。
15、エアコンも発明されてなかった。したがって夏は自宅でもお店でも暑いまま過ごしていた。
16、熱中症も多かった。

以上、考え出せるだけ書いてみました。

大きな事から小さな事までいろんな事が不可能になってましたね。
如何に、冷却・冷凍技術が世の中に貢献しているかということですね。

※ここに挙げている事例は、あくまでも僕自身で考えた結果であることをご了承下さい。

あとがき

冷蔵庫が僕の家に来たのは、たしか1964年(昭和39年)で一回目の東京オリンピックのころだったと思います。

古い民家に住んでいましたから、冷房もなく夏の暑い日には冷蔵庫の中が涼しくて、「涼しい!」って体を寄せていたら、「早く閉めなさい」って怒られていたのを覚えています。

まだ発展途上の小さな冷蔵庫でしたが、氷も作れるのでよく氷だけ舐めていたのも思い出しますね。
もちろん家庭用かき氷機でかき氷を作っても食べてましたね。

今では毎日、お腹が空いたときに開けて食べるものを物色しています。
ビールも常備で何本も入れて、キンキンに冷やしていますね。

考えてみれば、便利ですね。
いまでは冷蔵庫は空気みたいに当たり前の存在なんですが、昔は「三種の神器」というぐらい不思議なものでしたよね。

「なんで電気使って、冷やせるんだ!」
と思ってました。
考えた人はすごいですね。

考えた人に「カンパ~イ!」ですね。

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ヒロガット

最後までお読みいただきありがとうございました。

【テレビの歴史】もご覧ください。「テレビの歴史」と私のテレビとの関わり。