毎日休みなく働いて、食べ物を新鮮に保ってくれる冷蔵庫。「冷たさを作り出す機械」だと思っている方がほとんどでしょう。ところが実は、冷蔵庫は「冷たさを作っている」のではなく、「中の熱を外へ運び出している」機械なのです。なんだか禅問答のようですが、この考え方が分かると、冷蔵庫の仕組みも、上手な使い方も、すっきり理解できるようになります。今回は、身近な冷蔵庫の意外な正体に迫ります。
「冷やす」とは「熱を運び出す」こと
そもそも「冷たい」とは、熱が少ない状態のこと。逆に「熱い」は、熱がたくさんある状態です。つまり、あるものを冷やしたければ、そこから熱を取り除いてやればよい、ということになります。冷蔵庫がやっているのは、まさにこれ。庫内にある熱をかき集めて、外へ運び出しているのです。
「冷たさ」をどこかから注ぎ込んでいるのではなく、「熱」を外へ追い出すことで、結果として庫内が冷える。これが冷蔵庫の基本的な考え方です。だから、冷蔵庫の背面や側面は、いつもほんのり温かくなっています。庫内から運び出された熱が、そこから外へ捨てられているからなのです。まずはこの「熱を運び出す」というイメージを、しっかり頭に入れておきましょう。
「打ち水」と同じ、気化熱の原理
では、どうやって熱を運び出すのでしょう。そのカギは「気化熱（きかねつ）」という現象にあります。液体が蒸発して気体になるとき、まわりから熱を奪う——これが気化熱です。夏の打ち水で地面がひんやりするのも、汗をかくと体が涼しくなるのも、腕に消毒用アルコールをつけるとスーッと冷たく感じるのも、すべてこの気化熱のはたらきです。
冷蔵庫は、この気化熱を上手に利用しています。庫内で特別な液体を蒸発させ、そのときにまわりの熱をぐんぐん奪わせるのです。奪った熱は、外へ運んで放出する。身近な自然現象と同じ原理が、最新の冷蔵庫の中でも働いていると思うと、少し親しみがわいてきませんか。
逆に、気体が液体に戻る（凝縮する）ときには、ためこんでいた熱を放出します。やかんから立ちのぼった湯気が、冷たい窓ガラスで水滴に戻るとき、まわりをほんのり温めるのと同じです。冷蔵庫は、この「蒸発するときに熱を奪う」「凝縮するときに熱を出す」という2つの性質を、庫内と背面でたくみに使い分けているのです。
カギをにぎる「冷媒」の循環
この熱運びの主役が、「冷媒（れいばい）」と呼ばれる特別な物質です。冷媒は、冷蔵庫の中の管をぐるぐると循環しながら、「蒸発して熱を奪う」「圧縮される」「液体に戻って熱を放出する」というサイクルを、休みなく繰り返しています。
ちなみに、この冷媒には、かつて「フロン」という物質が広く使われていました。しかし、フロンはオゾン層を破壊したり、地球温暖化に影響したりすることが分かり、今ではより環境にやさしい冷媒への切りかえが進んでいます。冷蔵庫やエアコンを処分するときに専門の回収が必要なのは、この冷媒を適切に処理するためでもあるのです。
流れを追ってみましょう。まず庫内側で、冷媒が蒸発して熱を奪い、庫内を冷やします（蒸発器）。次に、その冷媒をポンプのような装置がぎゅっと圧縮し（圧縮機）、背面側で冷媒が液体に戻るときに、奪ってきた熱を外へ放出します（凝縮器）。最後に圧力を下げて（膨張弁）、また庫内へ。この循環が、冷蔵庫が冷え続ける秘密です。
背面が温かいのには、理由がある
ここまで読むと、「冷蔵庫の背面や側面が温かい」という、あの現象の理由もはっきりします。庫内から運び出した熱を、背面などから外へ放出しているのですから、そこが温かくなるのは当然なのです。むしろ、しっかり熱を捨てられているという、正常な証拠でもあります。
ここで大切なのが、冷蔵庫を壁にぴったりくっつけて置かないこと。背面がふさがれていると、熱をうまく外へ逃がせず、冷やす効率が落ちてしまいます。その結果、よけいな電気を使うことにもつながります。冷蔵庫の周りに少しすき間をあけるだけで、放熱がスムーズになり、省エネにもなるのです。
エアコンも、実は同じ仲間
この「熱を運び出す」仕組みは、「ヒートポンプ」と呼ばれ、冷蔵庫だけのものではありません。実は、エアコンもまったく同じ仲間です。エアコンの冷房は、部屋の中の熱を集めて、室外機から外へ運び出しているのです。夏に室外機から熱い風が出ているのは、まさに部屋の熱を捨てているから。冷蔵庫の背面が温かいのと、同じことが起きているのですね。
さらにおもしろいのが、エアコンの暖房です。暖房のときは、この流れをちょうど逆向きにして、今度は外の空気から熱をかき集め、部屋の中へ運び込んでいます。「寒い冬の外に、熱なんてあるの？」と思うかもしれませんが、どんなに寒くても空気には熱が含まれていて、それをくみ上げているのです。少ない電気で効率よく暖められるのは、このヒートポンプのおかげなのです。
さらにこの技術は、少ない電気で効率よくお湯をわかす給湯器（エコキュートなど）にも使われています。空気中の熱をかき集めて利用するため、とても省エネなのが特長です。「熱を運ぶ」というひとつのアイデアが、冷やす・暖める・お湯をわかすと、さまざまな場面で活躍している——身の回りを見渡すと、ヒートポンプは意外なほどたくさん働いています。
省エネのコツも「熱」で考える
「熱を運び出す機械」だと分かると、冷蔵庫の省エネのコツも、すべて理由つきで納得できます。ポイントは大きく2つ。「庫内の熱をむやみに増やさないこと」と、「運び出した熱の放出をじゃましないこと」です。
たとえば、熱い料理は冷ましてから入れる、ドアの開閉は手早くする、詰め込みすぎない（冷蔵室の場合）——これらはすべて「庫内の熱を増やさない」ための工夫です。いっぽう、背面や側面にすき間をあけるのは「放熱をじゃましない」ため。さらに、ドアのパッキンが傷んでいると冷気がもれて効率が落ちるので、ときどき点検を。仕組みを知れば、どのコツにも「なるほど」とうなずけますね。
ちなみに、冷蔵室は詰めすぎないほうがよい一方で、冷凍室はある程度詰まっているほうが、凍った食品どうしが保冷し合って効率がよいと言われます。同じ冷蔵庫でも、部屋によってコツが逆になるのは面白いところ。上手に使い分けて、かしこく節電しましょう。
置き場所も意外と大切です。コンロのそばや直射日光の当たる場所に置くと、それだけ庫内が温まりやすくなり、よけいに電気を使ってしまいます。できるだけ涼しい場所に置くのが理想です。冷蔵庫は一年中、休みなく動き続けるため、家庭の電気使用量の中でも大きな割合を占めます。だからこそ、ちょっとした工夫の積み重ねが、電気代にしっかり効いてくるのです。
まとめ
冷蔵庫は「冷たさを作る」のではなく、「庫内の熱を外へ運び出す」機械でした。その主役は冷媒で、打ち水と同じ気化熱の原理を使って、熱をかき集め、背面から捨てています。この仕組みが分かると、背面が温かい理由も、省エネのコツも、すべて腑に落ちますね。エアコンや給湯器も同じ仲間だと知ると、家じゅうの見え方が変わります。