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冷蔵庫はどうやって中を冷やしている?しくみを解説

ソボチエ編集部

冷蔵庫が中を冷やせるのは、庫内の熱を集めて、冷蔵庫の外へ運び出しているからです。多くの家庭用冷蔵庫では「冷媒(れいばい)」という物質を機械の中で循環させ、冷媒が液体から気体に変わるときに周りの熱を吸収する性質を利用しています。

冷蔵庫は冷たさをどんどん作り足しているのではなく、庫内から熱を取り除いています。そのため、冷蔵庫の内側は冷たくても、外側の一部は温かくなります。

冷蔵庫の中の熱を運ぶ「冷媒」とは?

冷媒とは、冷蔵庫の中から外へ熱を運ぶ役目を持つ物質です。冷媒は決められた管の中を循環しながら、液体になったり、気体になったりします。

環境省は、地面にまいた水が蒸発するときに周りの熱を奪う「気化熱」の原理を、冷蔵庫の冷却にも利用していると説明しています。

冷たい飲み物の表面に水滴が付くときとは逆に、液体が気体へ変わるときには、周りから熱を受け取る必要があります。冷蔵庫はこの性質を使って庫内の熱を吸い取り、冷媒に運ばせて外へ放出します。

冷媒そのものを食品にかけているわけではありません。冷媒は冷蔵庫の内部にある密閉された管を通り、食品や庫内の空気とは別の場所を流れています。

冷蔵庫が冷えるまでの4つの流れ

一般的な家庭用冷蔵庫の冷却では、「熱を吸収する・圧縮する・熱を外へ出す・圧力を下げる」という流れが繰り返されます。これを「冷凍サイクル」と呼びます。

  1. 庫内の熱を吸収する:低い圧力の冷媒が冷却器の中で蒸発し、周りの空気などから熱を受け取ります。その結果、庫内が冷えます。
  2. 気体の冷媒を圧縮する:「コンプレッサー(圧縮機)」という装置が、気体になった冷媒を押し縮めます。圧縮された冷媒は高温・高圧になります。
  3. 熱を外へ出す:高温になった冷媒が、放熱する管や「凝縮器」を通ります。外の空気などへ熱を渡し、冷媒は液体に戻ります。
  4. 冷媒の圧力を下げる:液体になった冷媒が細い管などを通って減圧され、再び低い温度で蒸発して熱を吸収できる状態になります。

こうして冷媒は何度も循環します。日本冷凍空調学会も、圧縮・放熱・減圧・吸熱を繰り返す冷凍サイクルを解説しています。

冷却器で作った冷気は、どうやって庫内に広がる?

冷媒が熱を吸収する場所には、「冷却器」と呼ばれる部分があります。冷却器の周りの空気が冷えることで、食品を入れた場所も冷たくなっていきます。

大型の家庭用冷蔵庫などでよく使われる「ファン式」では、冷却器で冷やした空気をファンで送り出し、ダクトという通り道を通して各室へ届けます。

パナソニックは、冷却器・ファン・ダクトの3つが、冷気を作り、庫内に届けるための大切な部分だと説明しています。機種によっては、冷蔵室と冷凍室の冷却器を別々に設ける方式もあります。

一方、小型の冷蔵庫などには、庫内の壁や冷却板そのものを冷やし、空気の自然な動きで庫内を冷やす「直冷式」もあります。冷やすために冷媒を使う点は共通でも、冷たさを庫内に広げる方法は違うのです。

冷蔵室と冷凍室で温度が違うのはなぜ?

冷蔵室は食品を凍らせずに保存する場所、冷凍室は食品を凍った状態に保つ場所です。そのため、同じ冷蔵庫の中でも、必要な温度が違います。

パナソニックの冷却技術の説明では、冷凍室は約マイナス18℃、冷蔵室は約3〜6℃を目安として紹介しています。ただし、これは同社の機種・設定による例で、実際の温度は機種や運転状態によって変わります。

ファン式の冷蔵庫では、各室へ送る冷気の量や運転を調節して、冷蔵室と冷凍室を異なる温度に保っています。冷却器を一つ使う機種も、冷蔵室用と冷凍室用を分けた機種もあります。

冷蔵庫の側面や背面が温かくなるのは故障?

冷蔵庫の側面などが温かくなるのは、庫内から集めた熱を外へ逃がしているためです。場所は機種によって異なりますが、側面や前面、背面などに放熱用の管が組み込まれています。

パナソニックは、冷蔵庫の設置直後や、夏の暑い日、食品を一度にたくさん入れたときには、外側からの放熱が増えると説明しています。熱を外へ出すこと自体は、冷却の正常な働きの一部です。

ただし、エラー表示が出ている、冷えなくなった、普段と違う大きな音がする場合は別です。冷蔵庫の説明書を確認し、改善しなければ販売店やメーカーに相談しましょう。

ドアを何度も開けると、冷えにくくなる理由

ドアを開けると、庫内の冷たい空気が外へ出たり、室内の温かい空気が入り込んだりします。また、温かい食品を一度に入れると、その食品の熱も冷蔵庫が外へ運ばなければなりません。

冷蔵庫は温度を見ながら冷却運転を調節しています。日本電機工業会は、インバーター式の冷蔵庫では、庫内や周囲の温度、ドアの開閉などに合わせてコンプレッサーなどの回転数を変えると説明しています。

温かい空気が入るたびに、冷蔵庫はその分の熱を外へ運ぶ必要があります。ドアを開ける回数や時間が多いと、冷却運転の負担も増えます。

冷蔵庫をしっかり冷やすために気を付けること

冷蔵庫の仕組みを考えると、冷えやすくするために大切なのは、庫内の冷気の流れと、外側の放熱を妨げないことです。

  • 食品を詰め込みすぎない:ファン式では、冷気の吹き出し口や吸い込み口を食品でふさがないようにします。
  • ドアを確実に閉める:半ドアや頻繁な開閉は、温かい空気が入り込む原因になります。
  • 冷蔵庫の周りに放熱用のすき間を設ける:壁や家具との必要な距離は、機種の取扱説明書で確認します。
  • 温度設定を確認する:食品が冷えにくいときは、設定が変わっていないか確認します。

パナソニックも、冷気の通り道をふさがないことや、放熱スペースを確保することを勧めています。冷蔵庫は、中から熱を集めて外へ運ぶしくみを休みなく繰り返し、食品を冷たい状態に保っています。

参考資料