ターボ冷凍機の仕組みについて質問させて頂きます

質問

ターボ冷凍機の仕組みについて質問させて頂きます。
ターボ冷凍機は冷媒の蒸発→圧縮→凝縮→膨張を繰り返して冷水を作っているらしいですが、なぜ圧縮、凝縮、膨張を行うと冷水が作れるのでしょうか？圧力を下げて、冷温で沸騰させて冷たい蒸気を発生させるところはわかるのですが、なぜ、圧縮、凝縮、膨張を行うのか、そのサイクルがわかりません。どうか、なぜ圧縮、凝縮、膨張を行うのかご説明宜しくお願い致します。
文系ですので、簡単に説明して頂けると幸いです。

回答No.2

noname#188037 · ベストアンサー

ターボ型に限らず、圧縮、凝縮、膨張サイクルを繰り返すタイプの冷凍機、エアコン、冷蔵庫の基本的原理は同じです。

スポーツ用自転車でタイヤにぎゅうぎゅうと空気を入れていくと、空気入れは暖まります。
むしろ、栓が閉まっていたりして空気が入らないのに無理やり空気を押し込もうとすると、空気入れはかなり熱くなります。
空気の場合は液化しませんが、アンモニアやフロンのような冷媒だと、圧縮に伴って(熱い)気体から(熱い)液体に変化します。
しかし、圧縮された液体ガスも暫く放置しておくと、だんだん気温レベルにまで温度が下がっていきます。
ここまでが圧縮→凝集の工程です。

さて、話が飛びますが、消炎鎮痛スプレーやスプレー缶塗料を長時間放出し続けると、缶が冷たくなります。
もっとも顕著なものはパソコンの内部を清掃するための空気の入ったスプレー(エアダスター)で、噴射していると見る見る冷たくなり、缶の表面に霜が付くほどです。(1000円位しますが、体感しやすいのでお勧めです。)
缶が冷たくなるということは、缶の中にある(不燃)ガスもどんどん冷たくなって来る訳で、噴出するガスの温度もどんどん下がっていきます。
これは凝縮した冷媒が膨張し急激に減圧した結果生じる現象です。

さて、話しを最初に戻しますが、空気入れを無理やり押すと空気入れ自体が高温になります。ここですぐに手を放してしまうと空気入れの温度は元の温度に戻ります。
では、空気入れを無理に押したまま、常温に冷めるまで待ち、その後空気を急速に放出させるとどうなるか??
圧縮された空気は急速な減圧のために、常温よりも冷たくなって放出されます。
ガス体(冷媒)を圧縮→凝縮(＆常温まで冷却)→膨張させると、最終的に冷たいガスが得られるのです。
これが冷凍機やエアコンや冷蔵庫の基本的原理です。

この原理(サイクル)をすごく難しく表現すると「冷温で沸騰させて冷たい蒸気を発生させる」となります。

あとはこの応用で、ガスを圧縮するのにレシプロ式の圧縮機を使うかターボ式の圧縮機を使うかの違いです。
ビルの屋上にある冷却槽は、圧縮したガスを水と扇風機で効率良く冷却するための装置です。

圧縮機の動力も電気モーターである必要はありません。ガスエンジンで圧縮するのも一つの手です。ガスヒートポンプ(GHP)、商品名では「ガスヒーポン」が有名ですが、ガスを燃やして部屋を涼しくする、、というのはそういう理屈です。
自動車のエアコンなどはガソリン/ディーゼルエンジンの動力を使ってコンプレッサーを回し、圧縮→凝縮(＆常温まで冷却)→膨張をさせてます。
ちなみに、ずいぶん昔の話ですが、「所さんの目がテン」という番組で、沢山の人が空気入れを使って空気を圧縮、膨張させることにより「人力冷房」が可能である実験をやってました。

【おまけ】
自動販売機で缶を冷やすのも同じ原理が使われています。。
しかし、圧縮→凝集の段階で発熱しますよね?
この熱を使って冬に温かい飲物を提供することが出来るのです。エアコンの暖房も同じで、冷媒の流れを切り替えるだけで、冷房を暖房に変更できるのが、圧縮式冷凍装置の特徴でもあります。

回答No.1

ImprezaSTi

冷媒の蒸発→圧縮→凝縮→膨張ですが、ターボ冷凍機は関係ありません。普通の冷凍機でも一緒です。

冷媒を圧縮すると発熱するので、それを冷却して凝縮させ、気圧を急激に下げると「冷却」されるのでそれを利用しているだけです。これが分からない＝冷凍機の原理が分からないのと同じです。

先ほども、ネットで検索しましたが、原理なんて大量に出てきます。分かりやすいのもありますので、先ずは検索して、どこが分からないのかを明確にして下さい。

折角のネットですので、もっと検索を利用して下さい。