アインシュタインとシラードの冷蔵庫：1920年代の殺人冷蔵庫を変えた発明
The Einstein-Szilard Refrigerator
1920年代の冷蔵庫は、有毒ガスの漏洩により一家全滅を引き起こす危険な代物だった。アインシュタインとレオ・シラードは1926年、電磁場を利用した可動部のないポンプを発明し、1930年に米国特許を取得。しかし、フロンの登場や世界恐慌、ナチスの台頭により商業化は果たせなかった。2005年、オルデンブルク大学が実動モデルを製作し、その設計が再評価されている。
歴史家たちは、フロンの登場後、彼らの発明が商業的に成り立たなくなったため、研究を中断したと論じている。
HNでの議論
53- HPsquared
これは非常に巧妙なトリックです。圧縮機を使わず、熱をエネルギー源とする冷蔵庫です。ガスの炎でも、電気のヒーターでも動かせます。
動作流体は3つ（ブタン、水、アンモニア）で、分圧（混合ガスの各成分が寄与する圧力）の差を利用して動作します。圧縮機で全体の圧力を変える代わりに、混合物の組成を変えるのです。
このサイクルは基本的に、異なる場所でアンモニアを追加・除去することで、ブタン冷媒を適切な場所で蒸発・凝縮させます。
「凝縮器」側では、水を使ってガス混合物からアンモニアを吸収除去します。システム全体の全圧はほぼ同じなので、アンモニアを除去するとブタンのモル分率が上がり、その分圧が上がって、ブタンが凝縮します。これが放熱側です。
蒸発器側では、再びアンモニアが追加されます。これによりブタンの分圧が下がり、平衡が移動して液体ブタンが蒸発します。ここで冷却効果が発生します。
サイクルのもう一つの部分は、アンモニアを水から分離して再生することです。ここで熱が加えられ、その熱入力が最終的にプロセスを駆動します。
- robotixonic
この投稿を見て、1986年の映画『モスキート・コースト』を思い出しました。ハリソン・フォード演じる主人公が、ジャングルで熱から氷を作るために冷蔵庫を作ろうとする話です。彼はプラテン・ムンタースの原理を使っていましたが、これはアインシュタイン＝シラードの原理と似ています。
どちらの機械も機械式圧縮機の代わりに熱を使い、実質的に可動部品なしで動作し、冷媒が低温で蒸発できるように分圧を利用します。重要な違いは、どの流体がどの役割を担うかです。
1920年代にプラテンとムンタースが開発した従来の拡散吸収冷蔵庫は、冷媒としてアンモニアを使用します。水素が蒸発器を占め、アンモニアの分圧を下げて、液体アンモニアが低温で蒸発できるようにします。アンモニア蒸気はその後、水に吸収されます。これが、ガス式やRV用冷蔵庫でおなじみの基本的な技術です。
現地で組み立てるジャングル用冷蔵庫という特定の観点から言えば、アインシュタイン＝シラードの作動流体の組み合わせは、より良いプロット装置と言えるでしょう。プラテン・ムンタースの選択は商業的な前例があるという利点がありますが、水素の充填は明らかに厄介な要素です。システムを一度充填すれば化学成分は留まりますが、必要な量の水素を運ぶよりも、ブタンのキャニスターをジャングルに持ち運ぶ方がましです。
『モスキート・コースト』は面白い映画です。
- macrolime
私の両親は、これと似た完全に無音の冷蔵庫を持っていました。圧縮機はなく、代わりに電気ヒーターが付いていました。非常に耐久性があり、プラスチックやドアのヒンジなどが傷みすぎて使えなくなるまで、何十年も動作しました。
実際、博物館で正確なモデルの写真を見つけました。
https://digitaltmuseum.no/011014769284/evalet-kjoleskap/
少し調べてみると、元の記事はかなり誤解を招くようです。アインシュタイン＝シラード冷蔵庫は吸収式冷蔵庫の一種であり、市場に出なかった主な理由は、関連する吸収式冷蔵庫、つまりElectroluxとEvaletが製造したプラテン・ムンタース吸収式冷蔵庫があったからだと思われます。アインシュタイン＝シラード冷蔵庫は完全に独自のものではなく、他のガスを使ってこの設計を改良しようとした試みでした。
- slfnflctd
まだ誰もこの方法の実現可能性について言及していないようなので、私が調べた追加情報をいくつか紹介します。
> 完成した装置の総質量は約400kgで、冷凍サイクルには20kgのアルコールが含まれています。
> マルコム・マカロック率いるグループは、この設計はまだ「商業化には程遠い」と述べつつも、元のアインシュタイン＝シラード設計の効率を4倍にできる可能性があると指摘しました。
この技術を、所有コストの損益分岐点（できれば20年未満）に到達し、他の現代の冷蔵庫よりもお得になるように改善してくれる人がいれば素晴らしいのですが。
- Qem
シラードは過小評価されている天才です。また、核連鎖反応の概念を初期に定式化し、核エネルギーを利用しようとしましたが、それを実現可能にする元素として、当初からウランに焦点を当てていたわけではありませんでした。