トレーラーに装備されている３ウェイ冷蔵庫の調子が悪かったので、いじくり回しました。 その際に、 自分で 素人なりに あれこれと調べて勉強した成果(?)です。
トレーラーに装備されている３ウェイ冷蔵庫の調子が悪かったので、いじくり回しました。 その際に、 自分で 素人なりに あれこれと調べて勉強した成果(?)です。
冷蔵庫の動作原理の詳細は別項を見て頂くことにして、ここでは「冷えを良くする」定石のひとつ、「強制廃熱ファン」を紹介します。
要は、冷蔵庫の放熱器回りによどんでいる熱気を電動ファンで強制的に吸い出してあげると、冷蔵庫の冷えが良くなるのです。
右の写真は、我が家のトレーラーの外壁です。 上下二つある、冷蔵庫用の換気口の、上の換気口ルーバーを外したところに、勤務先のゴミ捨て場（＾＾； から大昔に拾ってあった、ファンを取り付けました。
パソコンなどの冷却ファンとまったく同じもので、ＤＣ１２Ｖで動作します。
私の場合、ちょうど２連ファン用のパネルごと入手したので、そのまま２連で装着しています。 もちろん、単独より２連の方が排気量は増えますが、動作させるための電力も増加します。 私は、季節や車載バッテリーの状況などによって、ひとつだけ動作させたり、２つとも回したりしています。
３ウェイ冷蔵庫は、原理的に言うと「吸収式冷凍機」というものになります。
これ最大の特徴は、コンプレッサのような機械エネルギーではなく、熱エネルギー で動作するために、冷蔵庫のくせに「熱源」が必要な事です。(^^;
「３ウェイ冷蔵庫」と呼ばれるのは、(LP)ガス、ＡＣ１００ボルト、ＤＣ１２ボル ト、という３種類のエネルギーが使えるからですが、ガスはコンロと同じようなバ ーナー、電気は電気ストーブと同じようなヒーターによって、「熱」として利用さ れるのです。
極論すれば、「発熱すればなんでもいい」わけで・・・、ガソリン、軽油などの液 体燃料はもちろんの事、木炭や薪でも びゃーるを冷やす事が出来るはずです。(^^;
FCAMPerの私としては、「太陽熱冷蔵庫」なんてのが いいんじゃないかと思うので すが・・・ 誰か作ってくれないかな？ 燃料の補給無しに、真夏のキャンプ場でいつでも冷たいびゃーるが飲める・・・と 思ったら、びゃーるの補給が必要だ。(^^;;;
おっと、話がそれてしまった。 さて、吸収型の話の前に、家庭用の冷蔵庫などで もっともポピュラーな、「圧縮式」の動作原理から。
昔懐かしい 理科で習った ボイル・シャルルの法則（だっけ？）です。(^^;;;
まず、コンプレッサで(代替)フロンなどの冷媒ガスを圧縮すると高温高圧になり、 これを凝縮器で放熱させて液化します。 その後 膨張弁などの機構により 減圧し てやると、今度は 気化しますが この時には周囲から吸熱します。「気化熱」です。 この気化熱を利用して 冷却するのです。
ガス化した冷媒は 再びコンプレッサで 圧縮され・・・以下同様です。
家庭用のエアコンや 自動車のクーラーも同じ原理ですね。
で、吸収式でも 圧縮式と同様に冷媒を循環させ、気化熱で冷却を行うのですが、 コンプレッサの代わりに (蒸気)発生器と吸収器というものを持ち、冷却に使われ る冷媒の他に、その蒸気を吸収して発生器に送るポンプの役割をするための「吸収剤」が必要になります。
発生器と吸収器の間を循環する吸収溶液の温度と濃度を、加熱と冷却によって変化 させ、冷媒の昇温昇圧を行うんだそうです。
文献によれば、冷媒と吸収剤の組み合わせには「アンモニア＋水」や「水＋臭化リ チウム」などがあるそうですが、私の知る限り、少なくともキャンプ用の冷蔵庫で は全て前者を使っているようです。
と、ここまでは 学問的な話(?)で、ここから先は もっと具体的な話です。
+----------------------------+
+----+ / / / 凝縮器 / / / / +-------+
アンモニア液 | +----------------------------+ |
↓ | アンモニア | ↑
| ガス |
+---------------+-----+ +---+----+
+---+ 冷却器 +-----+ | |
| +---------------------+ | +-------+ 精留器 |
↓ | | ↑ | | |
| | 水 | +---||---+
+----+------+ | 素 | ||
| | | | || ↑
| +------------------------+ | ||
| 吸収器 | ← 水 | +---||---+
| +------------------------------------------+ | |
| | | 発生器 |
| ===================================================+ |
| | → |////////|
+-----------+ アンモニア＋水 +--------+
炎
バーナー
見にくいですが、この図は、私のトレーラーに付いている冷蔵庫(Electrolux RM42 30)を 背面から見た配管に 良く似た配置になっています。
つまり、私の冷蔵庫は この図と同様に右下でガスバーナーの炎が燃え、一番上の方に放熱させるための凝 縮器があり、その 左下あたりに 庫内に続く 冷却器があるのです。
ま、図の左右は どうでも良いのですが、図の中で 上にあるものは、実際にも 高い位置に配置されている事には意味があります。
矢印は 冷媒などの流れて行く方向です。 配管は加圧密封されていて、水、アンモニア、水素ガス、そして クロム酸ナトリウムが入っています。
水とアンモニアと水素ガスは、直接冷却プロセスに関与す るのですが、クロム酸ナトリウムという物質の目的は、配管を腐食から保護する事 だそうです。
さて 冷却のプロセスです。
まず、発生器(generator)と呼ばれる容器内に溜っている混合溶液を電気ヒーター やガスバーナーで加熱すると、溶液は配管の中を昇って行きます。
キャンプで使うコーヒーのパーコレータと同じようなものです。(^^;
この時、アンモニアは水よりも沸点が低いため、水溶液から蒸溜される形で ガス 化して配管を昇ります。
配管を少し昇ったところには 精留器(rectifier)があり、ここで 水とアンモニアガスは分離され、水はそこからパイプを通って、吸収器(absorber)と呼ばれるタン クに戻ります。 水は、別の経路を通ってきたアンモニアと ここで再び混ざる事に なります。
一方、アンモニアガスの方は、凝縮器(condenser)に達するまで 引き続き 管を昇って行き、ここで熱を放出して液体に戻ります。
濃度が濃くなったアンモニア液は、減圧され、しずくとなって、 冷却器(蒸発器: evaporator) に ポタポタと落ちて 気化します。 この時周囲から奪う気化熱が冷 却作用になるのです。
ここで、「水素ガスとの化学反応が より激しい気化を引き起こす」・・・と、 参考文献には書かれていたのですが、実は私にはこれが理解できていません。(^^;
アンモニアと水素が反応すると、「激しい気化」になるの？ ＞ 化学に詳しい方。
で、この激しい気化は、一番冷やしたい部分、つまりフリーザーユニットで行われ ます。気化により、アンモニア液は再びガスとなり、冷蔵室側の、第２の蒸発器に 行き、ここで さらに吸熱する事になります。
その後、アンモニアガスは吸収器に 入り、水に溶け込んで発生器に流れ、バーナーで加熱・・・、以下 一連のプロセ スを繰り返す事により、冷やし続けます。
・・・と言うことで、３ウェイ冷蔵庫の動作原理でした。 「だからどーした？」って言われると困っちゃうんですが。。。(^^;;;
参考文献：
科学大辞典 丸善 ISBN4-621-02957-6
熱設計ハンドブック 朝倉書店 ISBN4-254-23070-2
RV Repair & Maintenance Manual TRAILER LIFE ISBN0-934798-12-5
私のトレーラーに装備されている冷蔵庫はエレクトロラックス社製のものですが、そのホームページ内に吸収式冷蔵庫の動作原理を説明する
GIFアニメがありました。
ちょっとサイズが大きいので別ページ表示にしましたが、一見の価値はあります。
勝手にGIFアニメだけ切り取って持って来ちゃうのは本来マナーに反しますが、あまりに良い出来のものなのでぜひ皆さんにも見て頂きたく・・・。
もちろんこのアニメの著作権等はエレクトロラックス社にあります。
要は、「冷蔵庫が壊れました。修理したら直りました。」というだけの話なのですが、はっきり言って長いです。(^^;;;
うちのゴマちゃん（ハイマー トロールＭＴＴ 94年型）には、エレクトロラックス(ELECTROLUX)の RM4230 という ３ウェイ冷蔵庫が付いていますが、９５年夏の終わりから調子が徐々に悪くなりはじめました。
当初は「なかなか冷えないなぁ」だったのですが、涼しい季節になるにしたがって、気温より ちょっと冷たい程度にしかならなくなってきました。(;_;)
やがて、ガス熱源で丸２昼夜かけても まったく冷えない状況に陥り、困り果てて１０月の終わりに 近所のキャンピングカーショップに診てもらう事にしました。
が、１週間預けただけでは、何も解決はしませんでした。(;_;)
メカニックの方の説明では、たぶん、クーリングユニットの配管途中にできたピンホールから冷媒（アンモニア水溶液）が徐々に抜けてしまったか、配管がどこかで詰まってしまったかのどちらかで、修理するなら クーリニングユニットをまるごと交換する事になるが、恐らく輸入しなければならなくなるだろう、との事。(T_T)
とりあえず費用の見積り依頼だけをお願いして引き取りました。
・今日現在まで、ショップからは何も連絡が無いままなのですが、さすがにこの時期になると、びゃーるは 日蔭に置いておけば冷えてくれるので、「暖かい季節になるまでに直せばいっか」程度に 開き直っています・・・
- - - - - - - - - - - - - - - -
と、ここまでが ９５年年末にアップするつもりだったのに 忘れていた「故障報告」で、ここから先が 「修理記」になります。(^^;;;
冷たいびゃーるが飲めないキャンプは辛いので (^^;、 キャンピングカーショップに診てもらうよりも以前に、なんとか 自力で問題解決できないものかと、アメリカ出張の時に買い込んで来た、キャンピングカーのメンテナンスに関する本を読んだり、 Internet 上の関係文書を漁ったり、会社の図書室の「熱力学」の教科書で作動原理を勉強したり・・・、お陰で知識は それなりに身に付きました。v(^_^)
でも、肝心な現物はトレーラーのキッチンにしっかりと作り付けてあり、容易には取り外せない状態です。
よくもまぁ、あの狭い車内空間に上手に押し込んであるものだ、って感じ。(^^;
素人考えで いじくり壊したら大変なので、通気口から手を突っ込んで配管にガタつきがないかどうか調べたり ガスの炎の様子を目視でチェックする程度がせいぜいでした。
・・・当初は。(^^;;;
ところで、普段トレーラーを置いている賃貸の駐車場には ＡＣ電源など無く(^^;、キャンプ場でも 電源サイトを利用していなかったので、ずっとガス熱源のみでしか試す事ができませんでした。
でも、炎は青くきれいに燃えていましたから 最初からガス熱源の事は 疑っていませんでした。
さらに、その後ショップに預けた時には ＡＣ電源での調査もしてもらったはずなので、メカニックの方の説明にも納得し、「不調の原因は熱源ではない」と信じていました。
さて、この（１９９６年の）正月、我が家は伊豆で年越しキャンプをしたのですが、この時 意外な事が分かりました。 久しぶりに電源付きサイトだったので、単なる「室温保存庫」として使っていた 冷蔵庫のＡＣ電源スイッチを試しに入れてみたら、ちゃんと冷えてきたのです。 (^^;
こりゃ クーリングユニットの詰まりが取れてくれたのかも知れないと思い、ガスに切り替えてワクワクしながら半日ほど放置してみたけど、やっぱり庫内は室温のまま・・・。(;_;)
でもこれで、問題がガス熱源の場合だけである事が分かりました。
これならひょっとすると自力で修理できるかもしれないと思い、帰ったら、冷蔵庫の取り外し大作戦に挑戦しよう、と覚悟を決めました。 (^^;
そして数日後、たまたま早い時間に自宅に到着できたので、キャンプの間に届いていた年賀状も見ずに、早速 駐車場で作業を開始しました。
冷蔵庫は、ガスコンロやシンクと一体化させて キッチンとして家具の中に作り付けてあるので、まずは これらとどこで分割できるかを慎重に見極めました。
特に、フロントパネルには、冷蔵庫のスイッチ類と ガスコンロのツマミが混在しているので まずはここを分解。
フロントパネルを外したら なんとなく様子が見えてきたので、冷蔵庫のドアをとり外し、庫内側から 冷蔵庫を固定しているビスを何本か外しました。
次に車外の通気口を開けて 冷蔵庫のケーブリングやガス管、排気管を外します。
再び車内で 冷蔵庫全体を 持ち上げながら 車内側に引き寄せるようにすると冷蔵庫のユニットがまるごと 取り外せました。
冷蔵庫の重さや大きさから言って、なんとか 私一人で作業できるギリギリのところです。(^^;;;
これで やっと 肝心な熱源部分を覗いたり 分解する事が可能な状態になりました。
・・・と思いきや、悲しい事実に気付きました。 ＬＰガスを冷蔵庫に供給する配管は ホースではなく、細い鋼管が使われているために、冷蔵庫をひっぱり出した状態では、点火する事ができないのです。(^^;
それでも まぁ、各部の分解清掃は可能なので、それをやりながら、直接関係なさそうなところもバラして あちこちの仕掛けを観察しました。
前述のメンテナンスに関する洋書(RV Repair & Maintenance Manual)には、ちゃんと「冷蔵庫」の章があり、これは とっても参考になりました。
アメリカの本なので、冷蔵庫と言えば ノーコールド(Norcold) と ドメティック(Dometic)だけで、エレクトロラックスの事など一言も書かれていないのですが、原理は同じですし構造もよく似ていますから、自分の冷蔵庫についても 非常に理解しやすかったです。
さて、「ＡＣ電源の時にはＯＫで、ガスの時にはダメ」と、「ガスの炎は青くてきれい」という 条件から、「炎が熱するべきものを正しく熱していない」が原因であると考えました。
この炎が熱するべきもの が 何かと言うと・・・ここで ちょっと解説です。(^^;
小さなガスバーナーの炎は、冷媒の入った配管を直火で熱するわけではありません。
炎の上には、フルー(flue tube)というバーナーの上から垂直に立った煙突状のパイプがありま
す。 そしてフルーの中には 短冊状の薄い鉄板を ねじって作った、バッフル(spiral baffle)という 特徴的な形をした部品が、針金で釣られてぶら下がっています。
この「ねじり短冊」は、フルーの中を炎の「熱気」が昇っていく時の障害物になります。
すなわち そこに熱がよどみます。 そのことにより、長さ２０センチほどのフルーチューブ全体がひとつのヒーターのように発熱します。 事実、このフルーと ＡＣ１００Ｖ用やＤＣ１２Ｖ用の棒状ヒーターエレメントは、束ねられるようにして、冷媒入りの配管と平行に接触しこれを熱するのです。
で、まずフルーが煤などで詰まっていないかどうか調べましたが、直径２０ミリ弱の太いパイプが ガスの煤で詰まるはずもなく、問題無し。
ぶら下がっているバッフルも取り出しましたが、全体が焼け錆びで変色しているものの まったく問題無しでした。
フルーや ヒーターエレメントの回りは グラスウールの保温材で包まれていました。
フルーと冷媒配管との接触が離れてしまったりしているのではないかと疑って保温材を外してみましたが、しっかり平行に溶接されていて、これも問題無し。
ここで ちょうど時間切れになってしまったので、再び キッチンへ組み付ける事にしましたが、最後に 「冷蔵庫全体をひっくり返して上下を逆さにする」という事をやってみました。
これは、以前、Internet上のどこかの情報源で見かけた、３ウェイ冷蔵庫の能力をを復活させるための方法です。
目的は、「冷媒をかき混ぜる」らしいのですが、冷蔵庫についてあれだけ細かい情報が載っているメンテナンスの本にはその事に触れていないので、「風邪には卵酒が効く」と同じような、「民間療法」なんじゃないかと勝手に想像していました。(^^;
しかし、１０月に預けたショップのメカニックの方も似たような事を言っていたので、この際、「ものは試し」と思い、やってみたのです。
卵酒も まったく根拠の無い事ではないようですし。(^^;
その後、冷蔵庫を元の場所に押し込んで固定し、ガスの配管などを接続し ガス漏れが無い事を確認した上で、点火。
逆さにした事以外、有効と思える処置は何もしていないのですが、そのまま 一晩置いて様子を見る事にしました。翌朝・・・結構冷えていました、気温は。(^^;;;
相変わらず 冷蔵庫内は室温です。 なんとなく 少し冷えているような気もしたのですが、とにかく実用の域ではありません。
冷蔵庫を倒立させた時、配管内を 冷媒が移動する音がよく聞こえたので、これが少なくとも 冷媒が抜け切っているかどうかの判定には使える事が分かりました。(^^;
バーナーの炎が 正しく燃えている以上、今回確認した状態なら、確実にフルーが発熱し、ＡＣ１００Ｖのヒーターエレメントと同様に、冷媒の配管を加熱してくれるはずです。 それなのに 冷えない、となると・・・、ひょっとして 実はバーナーの炎が正しくない？？？
きれいな青い炎である事は間違いないのですが、もしかすると、本来は もっと大きな炎でなければならないのではないか、と この時 やっと気がつきました。
冷蔵庫が正常に使えていた時には、炎の様子は庫内の覗き窓から見ていただけなのですが、この覗き窓は小さいため 炎の一部しか見えず、大きさは分からないのです。
この翌週、成人の日連休にもキャンプに行ったので、そこで もう一度 冷蔵庫を取り外し、今度は バーナーや ガスのバルブを中心に分解清掃する事にしました。 ガスのバルブは、立ち消え安全装置も含め、一通り点検したのですが、外観上は何の異常もなく、バルブなどを分解するのは素人には無理だと判断し、それ以上の事は何もできませんでした。
一方、バーナー部分を分解してみると、直径５ミリ程度の金属製の「帽子」が取り出せました。 その先端には髪の毛さえも通るかどうか分からないほどの 小さな小さな穴があります。バーナーの心臓部である、オリフィス(orifice)です。
予想以上に 小さなオリフィスだったので、肉眼で見る限りでは、異常を見付けられませんでした。
ところが、太陽にかざして見たところ、なんとなーく、詰まりがあるような気がしました。
もうちょっと光を通してもいいよな気がするなぁ、という感じだったので、テーブルにトントンと当ててみたら・・・
これ以上小さい物体は 私には認識できない、というほどの微粒子がひと粒落ちました。
改めて太陽にかざすと 明かに光線の透過が違います。
これがオリフィス
でも 果たして こんな微粒子ひとつで 変化があるだろうか・・・と思いつつ、バーナーを組み立て直して、冷蔵庫をキッチンの中に押し込み、ガスの配管を接続して 点火。
・・・ わ！ 強火だ！
さっきまでと比べて、ほぼ倍の大きさの炎になりました。
勝利を確信しながら冷蔵庫をしっかりと固定し、びゃーるを入れて様子を見ました。
結果は大成功。 庫内温度はすぐに下がりはじめ、十分な時間が経過した後は、冷蔵庫は３度、製氷室はマイナス１５度程度まで冷えてくれました。
この時期の事なので、特別強力なわけではありませんが、以前と同じ程度の能力にはなっているようです。
- - - - - - - - - - - - - - - -
と、いう事で、とりあえず めでたしめでたしです。
あんな小さな微粒子・・・、たぶん 0.1mmにも満たないような奴のせいで何ケ月もの間 冷えたびゃーるを飲めなかったのかと思うと とっても腹立たしいのですが、多額の出費が無くなった事は 実に喜ばしい事です。
あ、クーリングユニットの見積もり依頼は 早速取り消しました。(^^;
それにしても、そんな微粒子ひとつの話で こんな長文書くのも たいしたもんだ、と我ながら思います。 (^^;;;
でも、自分自身の手で 問題を解決できた事が すごく嬉しいのです。
書籍による知識と、実物を分解した実体験で、自分の冷蔵庫に関して理解が深まり、トレーラーに対する愛着も深まりました。
また別なトラブルが起こった時にも、きっと役立つと思っています。
自力で修理した冷蔵庫で冷やしたびゃーるの味は格別でしたヨ！
Last updated: November 12, 1998 / Feedback:
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