寝太郎ブログ

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電気を使わない冷蔵庫  


小規模ソーラー発電では冷蔵庫だけはどうがんばっても使えません。電気冷蔵庫が無いとなると、選択肢は三つ。冷蔵庫無しで済ます(腐りにくい食材を選んで買う、あるいは外食中心生活)か、ガス式冷蔵庫を使うか、電気を使わない保存方法を考えるか、です。腐りにくいものは限られてますし、外食は金がかかりますし、ガス式は初期投資だけでなく維持費も高くつくようです(そもそもプロパンを導入しないといけない)。そこで、非電化冷蔵庫 というやつを調べてみました。

電気を使わない冷蔵庫というからには、おそらく「涼しい場所を確保する」といった、昔からある知恵の延長だろうとタカをくくっていたら、驚くべきことに、この非電化冷蔵庫、保冷だけでなく冷却をしてくれます。その原理をここでわかりやすく説明してみたいと思います。(非電化工房さんのページでは、突然「放射」だの「ナントカの法則」だの出てきて、物理の素人には少々敷居が高い感じがしました。)

まず、熱が伝わる方法というのは、大きく三つあります。

  1. 熱伝導(やかんに触れて火傷する時は、やかんの熱、つまり粒子の振動が、指の皮膚にぶつかって、熱が伝わる)
  2. 対流(熱をもった液体や気体が移動することで熱が伝わったかのように見えること)
  3. 熱放射(熱をもった物体は常に電磁波を放射して熱を失っている。また、放射された電磁波が別の物体に当たると、その物体の温度が上昇する。これを電磁波を媒介に熱を伝えていると捉える事ができる。光や、赤外線・紫外線、ラジオなどの電波などは、全部電磁波です。)

熱伝導と対流に比べて、熱放射はイメージが湧きにくいかと思います。が、太陽の熱が(少なくとも初等物理学では)真空とされている宇宙を間に挟んで地球に伝わるのは、ひとえに熱放射のおかげですし(つまり私たちは、正確には太陽の熱ではなく、太陽の光をエネルギー源としている)、最近では電子レンジなどで意外と身近な概念なのかもしれません。

再び驚くべきことに、非電化冷蔵庫はこの三種類の熱の伝達を全て巧みに利用しています。


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図は、非電化工房さんの図を参考に、さらに簡易化したものです。これが屋外に置かれます。まず、一般に「断熱」と言ったら、熱伝導に対する断熱を意味します(同時に対流に対する断熱の役割をしている事が多いですが)。当然、冷蔵庫全体は外部から断熱されている必要があり、それが①と③です。貯蔵庫内の熱は熱伝導しやすい仕切り(④)から周囲の水へ伝わりやすくなっています。水自体の比熱が高いので、外部の温度上昇に容易に(熱伝導によって)影響されないようになっている事は言うまでもないのですが、さらに、少しでも熱せられた水は対流によって熱を上部へ運び、貯蔵庫から熱を遠ざけるだけでなく、放熱板(②)に効率的に熱を伝えます。放熱板は水から熱伝導によって熱を受け取りやすく(熱伝導率が高く)、かつ上に向かって放射をしやすい(放射率の高い)金属板などを利用する。放射率の高さだけなら、たとえばゴム板を使うことができるでしょうが、これは熱伝導率に欠ける、といった具合で材質を検討します。

さて、放熱板は、電磁波の放射も吸収も行なっているわけで、昼間は(たとえ直射日光が当たらない場所に設置しても、太陽光の散乱などの要因によって)放射と吸収の収支がトントンだったり、むしろ吸収が上まわってしまったりするかもしれません(放射しやすい物質は、吸収もしやすい。キルヒホッフの法則!)。しかし、夜になると、入ってくる電磁波は無くなりますので、理想的には放射する一方、ということになります。非電化工房さんのページを読むと、何か「夜空」に秘密があるかのようですが、要は夜は天井部から入ってくる電磁波が減るというのがポイントです。「絶対零度の宇宙」は夜でも昼でも見えているわけですから。しかも、放射エネルギーに関係してくるのは、絶対温度(摂氏0度なら絶対温度273度、摂氏20度なら絶対温度293度)ですから(シュテファン・ボルツマンの法則!)、既にある程度摂氏0度に近い水でもグングン冷え、不凍液にしておけば理想的には夏に氷を作ることができるというわけです。

問題は、こんな簡単な構造でも、DIYスキルに乏しい私にはさっぱり手が出せないということです。特に、水が漏れないレベルに密閉したり、金属加工・溶接ともなると、もうお手上げです。多少性能を犠牲にしてでも、既にあるものを使って似たようなものが作れないかとずっと考えているのですが・・・。たとえば、以下のようなものが限界です。

100万円で土地を買って家を建てる寝太郎のブログ
水タンクのせいで対流が犠牲になるのはまだいい(非電化工房さんでも、ペットボトルを使う方法が挙げられている)が、ジャンク冷蔵庫の断熱性のせいで、貯蔵庫から水に熱がうまく伝わらないのが致命的。かといって、パタンと閉まってかつ後ろ側の熱伝導がよいものなど、思いつかない。誰か、いいアイデアはないでしょうか?


追記


今日の晩飯

・人参炊き込みご飯(100円弱)

・玉ねぎとエノキの味噌汁(50円)

・ミネラルウォーター(0円)


人参を千切りにしてご飯にドサっと入れたんですが、甘いのなんのって、これはしばらく定番になりそう








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category: 冷蔵
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コメント


5 ■無題

読者にさてください♪ヽ(´▽`)/

YOUREN #79D/WHSg | URL
2011/05/11 22:17 | edit



4 ■Re:無題

>俺も同類さん
いつもコメントありがとうございます。
そうですね、これは買いかもしれませんね。
とりあえず次の夏までに結論を出せばよいので、気長に考えています。

毎年寝太郎 #79D/WHSg | URL
2010/11/20 13:54 | edit



3 ■Re:無題

>エチーニさん
ペルチェでも、24時間20W以上吸われるのは痛いですねぇ・・・ちなみに「エチーニ」というのは「ニーチェ」の逆読みですか?

毎年寝太郎 #79D/WHSg | URL
2010/11/20 13:51 | edit



2 ■無題

44000円ならDIYの人的、時間的コストや確実性を考えると
買ったほうが早いかもしれませんね
DIYが楽しみの一つであれば問題ないでしょうが。

俺も同類 #79D/WHSg | URL
2010/11/18 17:59 | edit



1 ■無題

電気は必要ですが、
ペルチェ冷蔵庫を検討してみては、いかがでしょうか?

エチーニ #79D/WHSg | URL
2010/11/17 22:37 | edit



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