制御された氷の自由を実現するには、具体的には何のブラックテクノロジーが必要ですか？

イントロダクション

1834年、イギリスのヤコビ・パーキンスはエーテルを冷媒とした冷凍機を試作に成功し、冷凍技術の先駆けとなりました。時間の経過とともに、冷凍技術は徐々に発展し、病院、工業、日常生活に応用されてきました。本稿では、3つの一般的な冷凍機の冷媒と特徴を詳しく紹介し、特に二酸化炭素冷却の応用と開発に焦点を当てます。

第1章 蒸気圧縮冷凍機

蒸気圧縮冷凍機は、液体の蒸発による吸熱特性を利用して冷却を行います。一般的な冷媒の一つはアンモニアです。アンモニア蒸気を圧縮機に通すことで高温・高圧なアンモニア蒸気を得ます。それを冷水や冷風で冷却し、熱を奪ってアンモニア蒸気を液化させます。この冷媒は氷作りや低温空気作りによく使用されます。

第2章 二酸化炭素冷凍機

アンモニア冷却機の致命的な欠点（爆発性および有毒性）のため、科学者とエンジニアは二酸化炭素冷却機の研究を始めました。二酸化炭素は無毒で爆発しにくく、容易に作成できる冷媒です。1869年、アメリカのローウィは二酸化炭素を使用した冷凍機を製造しました。二酸化炭素冷却装置の運転圧力は高いですが、氷製造業界で広く使用されています。

3. 人工合成冷媒冷却機

20世紀には、人工合成冷媒が天然冷媒を置き換えるようになりました。フルオロカーボンを代表とするクロロフルオロカーボンは優れた冷却性能を持ち、無毒で無害です。しかし、これらの化合物は環境に対して有害であり、オゾン層の破壊や地球温暖化を促進する可能性があります。

4. 二酸化炭素冷却技術の応用

冷却技術の進歩に伴い、二酸化炭素は安全で無害な冷媒として人々の関心を集めています。近代の冷却手段は、さまざまな日常的な低温ニーズを満たすことができます。近年、環境に優しい冷却技術の応用が広く普及しています。

5. 二酸化炭素製氷技術

国家スピードスケート会場は、二酸化炭素超臨界直接冷凍製氷技術を採用しており、この技術を採用した世界で初めての大型氷雪スポーツ施設となりました。二酸化炭素は超臨界状態では低臨界温度を持ち、優れた熱伝達能力を備えており、超臨界二酸化炭素冷凍システムはより効率的です。

結論

冷凍機の冷媒についての議論を通じて、二酸化炭素は緑色冷媒としての潜在能力を持つことがわかります。緑色冷却技術の発展に伴い、二酸化炭素は様々な産業に効率的・安全・環境に優れた冷却ソリューションを提供する広範な利用可能性があります。