東京工科大学　工学部　応用化学科　ブログ

　今回もカークーラーの冷媒のお話し。まず、フロンがカークーラー用の冷媒として利用されていたアンモニアの代用品として開発された、というエピソードをご紹介して（こちらの記事）、アンモニア分子同士の間の水素結合が冷媒として有用だ、という情報から、なら水素結合する水は冷媒にならないのか、という問題を考察しました。（こちらの記事。）水の場合は水素結合が強すぎ。だから常温付近でのクーラーには使えない、というのが結論になりました。

　さて今回のお題はもっと身近な物質、たとえば空気をカークーラーの冷媒にすることは出来なかったのか、というものです。

　まず一つ確認しておきましょう。カークーラーといわず、クーラーというもはヒートポンプの一種。つまり仕事を利用して（熱に変えて）低温熱源から高温熱源に熱を移動させる機械です。そのヒートポンプの冷媒、というか作動流体として空気が利用可能だ、というのは確かです。

　例えば有名なカルノーサイクル（ヒートポンプとして動作する場合は「逆」カルノーサイクルと言いますね）は理想気体の可逆プロセスだけで構成されたサイクルで、これでもクーラーの役割を果たすことができます。そして空気は常圧･常温付近ではほぼ理想気体と振る舞うので、逆カルノーサイクルのクーラーをつくれば空気でも動く、という事になります。

　なら何で……空気を利用したクーラーの能力は非常に限られたものになってしまうのです。

本学応用化学科で利用しているアトキンソンの「物理化学 第10版」にあるカルノーサイクルの説明図です。