お風呂上がりに冷たいお茶を飲もうと冷蔵庫を開けると、ひんやりとした空気がふわっと広がって、とても気持ちいいですよね。
でも、ふと不思議に思ったことはありませんか？
氷を入れているわけでもないのに、コンセントにつないでおくだけで、どうしてずっと中だけ冷たい状態を保てるのでしょうか。
実は冷蔵庫は、「冷たさを作って吹き込んでいる」のではありません。
「庫内にある熱を吸い取って、外に捨てている」のです。
今回は、知っているようで知らない冷蔵庫の仕組みについて、一緒にのぞいてみましょう。
冷蔵庫は「熱のお引っ越し」をしている
冷蔵庫の仕組みを一言でいうと、「熱のポンプ」です。
箱の中にある空気や食材から熱を奪い、それを箱の外へ運び出して逃がす。これを繰り返すことで、庫内の温度をどんどん下げています。
冷たさを生み出す魔法の装置というよりは、熱を外へ追い出すお引っ越し作業をずっと続けているイメージです。
では、どうやって熱をつかまえて、外へ運んでいるのでしょうか。
その主役になるのが「冷媒（れいばい）」という特殊な液体（ガス）と、「圧縮機（コンプレッサー）」です。
アルコール消毒でスーッとする理由
仕組みを理解するヒントは、私たちの身近なところにあります。
手のひらに消毒用アルコールを吹きかけたとき、スーッと冷たく感じた経験はありませんか？
液体が気体（蒸気）に変わるときには、まわりから熱を奪う性質があります。これを理科の授業で習う「気化熱（きかねつ）」と呼びます。打ち水をすると涼しくなるのも同じ理由です。
冷蔵庫は、パイプの中に閉じ込めた「冷媒」を庫内でわざと蒸発させて、庫内の熱をごっそり奪わせているのです。
4つのステップでめぐる熱のサイクル
冷蔵庫の中には、細い金属のパイプがぐるぐると張り巡らされています。その中を冷媒がぐるぐる循環しながら、次のような4つのステップを繰り返しています。
- 熱をうばう（蒸発）
冷たい液体の冷媒が、冷蔵庫の内側にあるパイプを通ります。ここで庫内の熱を吸収して蒸発し、気体になります。熱を奪われた庫内はひんやり冷たくなります。 - ギュッと押し縮める（圧縮）
熱を吸い込んで気体になった冷媒を、「圧縮機（コンプレッサー）」というポンプのような機械でギュッと圧縮します。気体は圧力をかけられると、さらに温度が上がってアツアツの気体になります。 - 外へ熱を捨てる（凝縮）
アツアツになった冷媒は、冷蔵庫の外側（側面や背面）にあるパイプへと送られます。部屋の空気よりも冷媒のほうが熱いため、熱が外へと逃げていき、冷媒は冷やされて再び液体に戻ります。 - 圧力を下げて冷たくする（膨張）
液体に戻った冷媒を、とても細い管を通して一気に広い場所へ解放します。スプレー缶をシューッと長く吹き続けると缶が冷たくなるのと同じで、圧力が急激に下がると冷媒は一気にキンキンに冷えた液体になります。
こうして冷たくなった液体が、また最初のステップに戻って庫内の熱を奪う……というサイクルを永遠と繰り返しているのです。
実はここが面白い！冷蔵庫の横が温かいわけ
冷蔵庫の横側や背中をさわってみると、ほんのり温かいことに気づいたことはありませんか？
「冷やす機械なのに、どうして外側が温かいの？」と不思議に思えますよね。
でも、先ほどの仕組みを知ると納得がいきます。
あのぬくもりこそ、まさに庫内から運び出された熱が部屋へ逃げていっている証拠なのです。
冷蔵庫は中を冷やすかわりに、外側に熱を吐き出しています。もし冷蔵庫のドアを開けっぱなしにして部屋全体を冷やそうとしても、外側から同じ量以上の熱が出ているため、部屋が涼しくなることはありません。
ちなみに、お部屋についているエアコンの「冷房」も、これとまったく同じ仕組みです。
室内機が部屋の熱を吸い取り、パイプを通して外の室外機から熱を吐き出しています。そう考えると、冷蔵庫は「小さなエアコンをまるごと詰め込んだ箱」と言えるかもしれませんね。
まとめ
普段当たり前のように食材を冷やしてくれている冷蔵庫。
- 冷たさを吹き込んでいるのではなく、庫内の熱を外へ捨てている
- 液体が気体に変わるときの「気化熱」を利用している
- パイプの中の冷媒が姿を変えながら、熱を運び出している
毎日何気なく開け閉めしているドアの向こうで、冷媒たちが休むことなく熱を外へと運び出してくれていると思うと、なんだか健気で頼もしく思えてきませんか？
今度冷蔵庫の横を通りかかったら、ぜひそっと手をかざしてみてください。目には見えない「熱のお引っ越し」を、手のひらで感じられるはずです。