冷凍
業務用冷蔵

冷凍とは、空間、物質、またはシステムを冷却して、周囲温度よりも低い温度に下げたり維持したりする様々なタイプの冷却法である（除去された熱はより高い温度で放出される）。[ 1 ] [ 2 ]冷凍は、人工的または人為的な冷却方法である。[ 1 ] [ 2 ]

冷凍とは、熱という形のエネルギーを低温媒体から取り出し、高温媒体に移すプロセスを指します。[ 3 ] [ 4 ]このエネルギー移動は、伝統的には機械的手段（氷または電気機械）によって行われてきましたが、熱、磁気、電気、レーザー、その他の手段によっても行うことができます。冷凍は、家庭用冷蔵庫、産業用冷凍庫、極低温工学、空調など、多くの用途があります。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]ヒートポンプは冷凍プロセスの熱出力を利用する場合があり、可逆的に設計されることもありますが、それ以外は空調ユニットと同様です。[ 5 ]

冷蔵は、産業、生活様式、農業、居住パターンに大きな影響を与えてきました。[ 8 ]食品を保存するという考えは人類の先史時代にまで遡りますが、何千年もの間、人類がその方法をとる手段は限られていました。塩漬けや乾燥による塩漬け、洞窟、地下貯蔵庫、冬の天候による自然の涼しさを利用しましたが、他の冷却手段は利用できませんでした。19世紀には、氷の取引を利用してコールドチェーンを開発し始めました。[ 9 ] 19世紀後半から20世紀半ばにかけて、機械冷蔵が開発、改良され、その範囲が大幅に拡大しました。[ 3 ]このように、冷蔵は20世紀初頭から急速に進化し、氷の採取から温度制御された鉄道車両、冷蔵トラック、そして多くの国の店舗と家庭の両方で普及している冷蔵庫と冷凍庫へと至っています。冷蔵車両の導入は、河川、港、渓谷の道など、以前の主要な輸送経路上になかった地域の開拓に貢献しました。

こうした新たな居住パターンがきっかけとなり、テキサス州ヒューストンやネバダ州ラスベガスなど、それまでは居住に適さないと考えられていた地域に大都市が建設され、繁栄するようになりました。先進国の大半では、都市は日々の食料を得るためにスーパーマーケットの冷蔵に大きく依存しています。 [ 10 ]食料源の増加によって、農産物販売はより少数の農場に集中するようになりました。[ 11 ]今日の農場は、1800年代後半と比較して一人当たりの生産量が大幅に増加しています。[ 12 ] [ 11 ]これにより、全人口が利用できる新たな食料源が生まれ、社会の栄養に大きな影響を与えています。

歴史

最も初期の冷却形態

雪と氷の季節ごとの収穫は、紀元前1000年より以前から始まったと推定される古代の習慣です。[ 13 ]この時代の中国の詩集『詩経』には、氷室の充填と空にする宗教儀式が記されています。しかし、これらの氷室の建設や氷の用途についてはほとんど知られていません。唐王朝（西暦618年）は、夏に壁から削り取った硝石を使って氷を作りました。 [ 14 ]氷の収穫を記録した次の古代社会は、箴言に登場するユダヤ人だった可能性があります。「収穫期の雪の冷たさは、使者にとって忠実な使者を冷やすものだ」と記されています。歴史家たちは、ユダヤ人が氷を食品の保存ではなく、飲み物を冷やすために使用していたことを意味すると解釈しています。ギリシャ人やローマ人などの他の古代文化では、草、籾殻、木の枝などで断熱された大きな雪穴を掘り、冷蔵庫として使用しました。ユダヤ人と同様、ギリシャ人やローマ人も氷や雪を食品の保存には使わず、主に飲み物を冷やす手段として使っていました。エジプト人は夜間に家の屋根に浅い土瓶を置いて蒸発させることで水を冷やしていました。古代インド人もこれと同じ原理で氷を製造していました。ペルシャ人はヤクチャルと呼ばれる穴に氷を貯蔵しており、冷蔵室を使って食品を保存した最初の人々だった可能性があります。オーストラリアの奥地では、安定した電力供給が受けられるようになる前は、多くの農民がクールガルディー金庫を使っていました。これは箱型のフレームと水に浸した麻布（黄麻布）の側面で構成されていました。水が蒸発することで室内の空気が冷やされ、果物、バター、塩漬け肉などの多くの生鮮食品を保存できました。[ 15 ] [ 16 ]

氷の採取

1852 年、マサチューセッツ州での氷の採取。背景には氷を輸送するために使われた鉄道線路が見える。

1830年以前、アメリカでは氷貯蔵庫やアイスボックスが不足していたため、食品を冷蔵するために氷を使う人はほとんどいませんでした。これらが広く普及するにつれて、人々は斧やノコギリを使って貯蔵庫用の氷を採取するようになりました。しかし、この方法は困難で危険であり、商業規模で再現できるような方法ではありませんでした。[ 17 ]

氷の採取は困難を伴いましたが、フレデリック・チューダーはニューイングランドで氷を採取し、カリブ海諸島や南部諸州に輸送することで、この新商品を有効活用できると考えました。当初は数千ドルの損失を出しましたが、バージニア州チャールストンとキューバの港町ハバナに氷室を建設したことで、最終的には利益に転じました。これらの氷室と断熱性能の高い船のおかげで、氷の廃棄率は 66% から 8% に減少しました。この効率性の向上に刺激を受けたチューダーは、ニューオーリンズやサバンナなど、氷室を持つ他の都市にも氷市場を拡大しました。1825 年、チューダーの納入業者の 1 人であるナサニエル・ワイエスが馬で引く氷切り機を発明したことで、氷の採取がより迅速かつ安価になり、氷市場はさらに拡大しました。この発明とチューダーの成功は、他の人々が氷取引に参入するきっかけとなり、氷産業が成長しました。

1830年代初頭には氷が大量消費商品となり、氷の価格は1ポンドあたり6セントから0.5セントへと下落しました。ニューヨーク市では、氷の消費量は1843年の1万2000トンから1856年には10万トンに増加しました。ボストンでは、同時期に氷の消費量が6000トンから8万5000トンへと急増しました。氷の採取は「冷却文化」を生み出し、多くの人々が乳製品、魚、肉、さらには果物や野菜を氷やアイスボックスに保存していました。こうした初期の冷蔵保存方法は、多くのアメリカ人が間もなく全米に普及することになる冷蔵技術を受け入れる道を開きました。[ 18 ] [ 19 ]

冷凍研究

ウィリアム・カレン、人工冷却の実験を初めて行った人物。

人工冷凍の歴史は、 1755年にウィリアム・カレンが小型冷凍機を設計したときに始まりました。カレン氏はポンプを使ってジエチルエーテルの容器の上を部分的な真空状態を作り、ジエチルエーテルを沸騰させて周囲の空気から熱を吸収しました。 [ 20 ]この実験では少量の氷も作られましたが、当時は実用的な用途はありませんでした。

1758年、ベンジャミン・フランクリンと化学者ジョン・ハドレーは、イギリスのケンブリッジ大学で、物体を急速に冷却する手段としての蒸発の原理を調査するプロジェクトに協力しました。彼らは、アルコールやエーテルなどの揮発性の高い液体の蒸発を利用して、物体の温度を水の凝固点以下に下げることができることを確認しました。彼らは、水銀温度計の球部を物体として、蒸発を促進するためにふいごを使って実験を行いました。その結果、周囲温度が18℃（65°F）のときに、温度計の球部の温度を-14℃（7°F）まで下げることができました。彼らは、水の凝固点である0℃（32℉）を過ぎた直後に温度計の球面に薄い氷の膜が形成され、-14℃（7℉）に達した時点で実験を中止した時点で氷の厚さが約6.4ミリメートル（1⁄4インチ）になったことに気づいた。フランクリンは「 この実験から、夏の暖かい日に人を凍死させる可能性が見えてくるかもしれない」と記している。[ 21 ] 1805年、アメリカの発明家オリバー・エバンスは、真空下でエーテルから氷を製造するための 密閉式蒸気圧縮冷凍サイクルを説明した。

1820年、マイケル・ファラデーは高圧低温を利用してアンモニアなどのガスを液化させ、1834年にはジェイコブ・パーキンスが世界初の実用的な蒸気圧縮冷凍システムを開発しました。これは連続運転が可能な閉サイクル式で、彼は特許の中で「揮発性流体を用いて流体を冷却または凍結させると同時に、揮発性流体を継続的に凝縮し、無駄なく再稼働させる」と述べています。彼の試作システムは商業的には成功しませんでしたが、実際に機能しました。[ 22 ]

1842年、医師のジョン・ゴリー[ 23 ]が同様の試みを行い、実用的な試作品を製作しましたが、商業的には失敗に終わりました。当時の多くの医学専門家と同様に、ゴリーは熱帯の暑さに過度にさらされると、精神的および肉体的な衰弱やマラリアなどの病気の蔓延につながると考えていました。[ 24 ]彼は、冷凍システムを使って空気を冷やし、家庭や病院の空気を快適にすることで病気を予防するというアイデアを思いつきました。アメリカの技術者であるアレクサンダー・トワイニングは、 1850年にエーテルを使った蒸気圧縮システムでイギリスの特許を取得しました。

最初の実用的な蒸気圧縮冷凍システムは、ジャーナリストのジェームズ・ハリソンによって構築されました。彼が1856年に取得した特許は、エーテル、アルコール、またはアンモニアを使用する蒸気圧縮システムに関するものでした。彼は1851年にビクトリア州ジーロングのロッキーポイントのバーウォン川岸に機械式製氷機を建設し、続いて1854年に最初の商用製氷機を開発しました。ハリソンは、ビール醸造所や食肉加工工場にも商用蒸気圧縮冷凍を導入し、1861年までに12のシステムが稼働していました。彼は後に、冷蔵しない牛肉をイギリスに販売するというアメリカの優位性に対抗する方法について議論に参加しました。1873年、彼は帆船ノーフォーク号をイギリスへの実験的な牛肉輸送に備えましたが、輸送には冷蔵システムではなく冷蔵室システムを使用しました。氷が予想よりも早く消費されたため、この事業は失敗に終わりました。

フェルディナン・カレの製氷装置

水に溶解したガス状アンモニア（「アクアアンモニア」と呼ばれる）を使用する最初のガス吸収冷凍システムは、1859年にフェルディナン・カレによって開発され、1860年に特許を取得しました。蒸気機関車を専門とするエンジニアでミュンヘン工科大学の工学教授であったカール・フォン・リンデは、年間を通じてラガーを大規模に生産できる技術を求めるビール醸造業者の要望に応えて、1860年代と1870年代に冷凍の研究を開始し、1876年にガスを液化する改良法の特許を取得しました。[ 25 ]彼の新しいプロセスにより、アンモニア、二酸化硫黄（SO 2）、塩化メチル（CH 3 Cl）などのガスを冷媒として使用することが可能になり、1920年代後半までその目的で広く使用されました。

気球乗りの​​タデウス・ロウは、製氷機に関する複数の特許を保有していました。彼の「圧縮製氷機」は、冷蔵業界に革命をもたらしました。1869年、彼と他の投資家たちは古い蒸気船を購入し、そこにロウの冷蔵ユニットを1つ積み込み、ニューヨークからメキシコ湾岸地域へ新鮮な果物を、そしてテキサス州ガルベストンからニューヨークへ新鮮な肉を輸送し始めました。しかし、ロウの輸送に関する知識不足のため、この事業は多額の損失を被り、失敗に終わりました。

商用利用

1870年代の冷蔵車の設計。屋根のハッチから、両端にある収穫した氷を貯蔵するタンクへアクセスできた。
1871 年 12 月 12 日付、アンドリュー ミュールによる製氷機の特許。

1842年、ジョン・ゴリーは水を冷却して氷を作るシステムを発明しました。商業的には失敗に終わりましたが、世界中の科学者や発明家に大きな影響を与えました。フランスのフェルディナン・カレもその一人であり、ゴリーのものよりもシンプルで小型の製氷システムを開発しました。南北戦争中、ニューオーリンズなどの都市は、沿岸の氷貿易を通じてニューイングランドから氷を入手できなくなりました。カレの冷却システムはニューオーリンズの氷問題の解決策となり、1865年までに市内にはカレの機械が3台設置されました。[ 26 ] 1867年、テキサス州サンアントニオで、アンドリュー・ミュールというフランス人移民が、拡大する牛肉産業を支えるために製氷機を製造し、1871年にウェーコに移転した。1873年、この機械の特許はコロンバス鉄工所によって取得された。この会社はWCブラッドリー社に買収され、米国初の商用製氷機が生産された。

1870年代までに、醸造所は収穫氷の最大の需要者となりました。20世紀初頭までに氷採取産業は飛躍的に成長しましたが、汚染物質や下水が天然氷に混入し始め、大都市郊外で問題となりました。最終的に、醸造所は汚染された氷に不満を訴えるようになりました。氷の原料となる水の純度に対する国民の関心は、1900年代初頭に細菌説が台頭したことで高まり始めました。多くのメディアが、腸チフスなどの病気と天然氷の消費を結びつける記事を掲載しました。これにより、国内の一部地域では氷採取が違法となりました。こうした状況が重なり、近代的な冷蔵技術と人工氷の需要が高まりました。カレやミュールのような製氷機は、食料品店、農家、食品輸送業者のニーズを満たす氷製造手段として注目されました。[ 27 ] [ 28 ]

冷蔵鉄道車両は1840年代に米国で乳製品の短距離輸送用に導入されましたが、冷蔵温度を維持するために収穫された氷が使用されていました。[ 29 ]

ダニーデン、商業的に成功した最初の冷蔵船。

この新しい冷蔵技術が初めて広く産業利用されるようになったのは、イギリス領やその他の国から冷蔵船でイギリス諸島へ海上輸送する食肉供給を冷凍する技術としてでした。実際には冷凍品の海外輸送に初めて成功したわけではありませんが（ストラスリーベン号は1880年2月2日にシドニーとメルボルンから冷凍の牛肉、羊肉、バターを積んでロンドン港に到着していました[ 30 ]）、この画期的な発明はニュージーランドに移住した起業家、ウィリアム・ソルタウ・デビッドソンによるものとされています。デビッドソンは、イギリスの人口増加と食肉需要が、ニュージーランドに深刻な影響を与えていた世界の羊毛市場の低迷を緩和できると考えました。広範囲にわたる調査の後、彼は1881年にダニーデン号に肉の輸送のための圧縮冷蔵ユニットの改修を依頼した。1882年2月15日、ダニーデン号はロンドンに向けて出航し、これが商業的に成功した最初の冷蔵輸送航海となり、冷蔵肉産業の礎となった。[ 31 ]

タイムズ紙は「今日、私たちは物理的な困難を克服したこの勝利を記録しなければならない。これはほんの数日前には信じられないほど、想像もできなかったことだった…」と評した。ダニーデン号の姉妹船であるマールボロ号は、翌年、ライバルであるニュージーランド海運会社の船マタウルア号と共に、直ちに改造され貿易に加わった。一方、ドイツの汽船マルサラ号は1882年12月からニュージーランド産冷凍ラム肉の輸送を開始した。5年間で、ニュージーランドからイギリスへ172回の冷凍肉輸送が行われ、そのうち大量の肉が廃棄されたのはわずか9回だった。冷蔵輸送は、オーストラリアと南米における食肉と乳製品のより広範なブームにもつながった。イギリスのダートフォードにあるJ&Eホール社は、 1886年にフォークランド諸島から羊肉3万頭を運ぶため、 SSセレムブリア号に蒸気圧縮システムを装備した。 [ 32 ]その後数年間で、この産業はオーストラリア、アルゼンチン、アメリカ合衆国へと急速に拡大した。

1890年代までに、冷蔵は食品の流通において重要な役割を果たしました。食肉加工業界は1880年代には天然氷に大きく依存しており、その後も人工氷の技術が利用可能になると、引き続きそれらに依存しました。[ 33 ] 1900年までに、シカゴの食肉加工工場はアンモニアサイクル式の業務用冷蔵システムを導入しました。1914年までに、ほぼすべての工場で人工冷蔵システムが使用されるようになりました。大手食肉加工業者であるアーマー、スウィフト、ウィルソンは、最も高価なユニットを購入し、列車の車両や、より遠隔地の流通地域の支店や倉庫に設置しました。

20世紀半ばまでに、冷蔵ユニットはトラックや大型貨物車に搭載できるように設計されました。冷蔵車両は、冷凍食品、果物や野菜、温度に敏感な化学物質など、生鮮食品の輸送に使用されます。現代の冷蔵庫のほとんどは、-40～-20℃の温度を維持し、最大積載量は約24,000kg（ヨーロッパ）です。

業務用冷蔵庫は急速に進歩しましたが、家庭用への普及を阻む制約もありました。第一に、ほとんどの冷蔵庫は大きすぎました。1910年に使用されていた業務用冷蔵庫の中には、500トンから200トンもの重量のものもありました。第二に、業務用冷蔵庫は製造、購入、そして維持に費用がかかりました。そして最後に、これらの冷蔵庫は安全性に欠けていました。業務用冷蔵庫が発火したり、爆発したり、有毒ガスが漏れたりすることは珍しくありませんでした。これら3つの課題が克服されるまで、冷蔵技術は家庭用技術として普及しませんでした。[ 34 ]

家庭用および消費者用

20世紀初頭に始まった機械式冷凍機の民生化の初期の例。冷媒は二酸化硫黄であった。
現代の家庭用冷蔵庫

1800年代初頭、消費者は氷採取業者から購入した氷と食料をアイスボックスに保管することで食料を保存していました。1803年、トーマス・ムーアは金属で裏打ちされたバター保存容器の特許を取得し、これがほとんどのアイスボックスの原型となりました。これらのアイスボックスは1910年近くまで使用され、技術は進歩しませんでした。実際、1910年にアイスボックスを使用した消費者は、1800年代初頭の消費者と同じように、カビが生えて臭いアイスボックスという問題に直面しました。[ 35 ]

ゼネラル・エレクトリック（GE）は、これらの課題をいち早く克服した企業の一つでした。1911年、GEはガスを動力源とする家庭用冷蔵庫を発売しました。ガスの使用により電動コンプレッサーモーターが不要になり、冷蔵庫のサイズも小型化されました。しかし、GEの顧客である電力会社はガス駆動の冷蔵庫から利益を得ることができませんでした。そこでGEは電気式モデルの開発に投資しました。1927年、GEは電気で動く最初の冷蔵庫、モニタートップを発売しました。[ 36 ]

1930年、GEの主な競合企業の1つであるFrigidaireがフロンを合成した。[ 37 ]主にクロロフルオロカーボン（CFC）化学物質に基づく合成冷媒の発明により、家庭用および消費者向けのより安全な冷蔵庫が可能になった。フロンはより小型で軽量で安価な冷蔵庫の開発につながった。冷蔵庫の平均価格は、フレオンの合成により275ドルから154ドルに低下した。この低価格により、1940年までにアメリカの家庭における冷蔵庫の所有率が50％を超えた。[ 38 ]フレオンはデュポン社の商標であり、これらのCFC、後にハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC）、ハイドロフルオロカーボン（HFC）と呼ばれる1920年代後半に開発された冷媒を指す。これらの冷媒は、当時はギ酸メチル、アンモニア、塩化メチル、二酸化硫黄など、当時一般的に使用されていた冷媒よりも害が少ないと考えられていた。目的は、家庭用の冷凍機器を安全に提供することでした。これらのCFC冷媒はそのニーズに応えました。しかし、1970年代に、これらの化合物が太陽の紫外線に対する重要な保護作用を持つ大気中のオゾンと反応することが判明し、 1987年のモントリオール議定書により、冷媒としての使用は世界中で制限されました。

アメリカ合衆国の居住パターンへの影響

前世紀、冷蔵技術の発達により新たな居住形態が出現しました。この新技術により、河川、渓谷の道、港といった自然の交通路に沿わない、これまで入植が不可能だった地域への移住が可能になりました。冷蔵技術は、初期の入植者たちに西方への進出、そして未開拓の農村地域への進出の機会をもたらしました。豊かで未開発の土地を持つこれらの新入植者たちは、東部の都市や州へ原材料を送ることで利益を得る機会を見出しました。20世紀には、冷蔵技術によってダラス、フェニックス、ロサンゼルスといった「銀河系都市」の建設が実現しました。

冷蔵車両

冷蔵貨車（冷蔵バンまたは冷蔵車）は、高密度の鉄道網とともに、市場と農場を結ぶ極めて重要なリンクとなり、地域的ではなく全国的なビジネスチャンスを可能にしました。冷蔵貨車が発明される前は、傷みやすい食品を長距離輸送することは不可能でした。牛肉包装業界が最初に冷蔵貨車の需要を押し上げました。鉄道会社は、牛車、畜産場、肥育場に多額の投資をしていたため、この新しい発明の採用が遅れました。[ 39 ]冷蔵貨車は他の貨車に比べて複雑で高価でもあったため、冷蔵貨車の採用も遅れました。冷蔵貨車の採用が遅れた後、牛肉包装業界は、製氷工場を管理し、氷結料金を設定する能力によって、冷蔵貨車ビジネスを独占しました。米国農務省は、1916年に国内で屠殺された牛の69%以上が州間貿易に携わる工場で屠殺されたと推定している。食肉取引にも携わっていたこれらの企業は、後に野菜や果物も冷蔵輸送するようになった。食肉包装会社は、冷蔵車や冷蔵施設など高価な機械を多く所有しており、それらを活用してあらゆる種類の生鮮食品を効率的に配送することができた。第一次世界大戦中、遊休車問題に対処するため米国政府によって全国的な冷蔵車プールが設立され、戦後も継続された。[ 40 ]遊休車問題とは、季節的な収穫期の合間に冷蔵車が無意味に放置される問題である。これは、非常に高価な車が年間の大部分を操車場に放置され、車の所有者に収益が上がらないことを意味していた。この冷蔵車プールは、作物が成熟するにつれて車が各地域に配分され、車が最大限に活用されるシステムであった。アメリカ東部の消費市場を満たすため、冷蔵貨車は西部諸州のブドウ園、果樹園、畑、庭園から東へと移動した。[ 41 ]冷蔵貨車は、生鮮農作物を数百、数千キロメートル、あるいはマイルも輸送することを可能にした。この貨車がもたらした最も顕著な効果は、野菜や果物の地域特化であった。冷蔵貨車は1950年代まで生鮮品の輸送に広く利用されていた。1960年代までには、国内の州間高速道路システムが十分に整備され、生鮮食品の大部分をトラックで輸送できるようになり、旧来の冷蔵貨車システムは駆逐された。[ 42 ]

西と農村地域への拡大

冷蔵の普及により、アメリカ合衆国では新たな農業の機会が大量に創出された。それまで人が住んでいなかった地域や人口密集地から遠く離れた地域に、全米各地で新たな市場が生まれた。南部や西部の州など、田舎とされていた地域にも新たな農業の機会が生まれた。南部とカリフォルニアからの大規模な出荷はほぼ同時期に行われたが、カリフォルニアでは南部で製造された氷ではなく、シエラネバダ山脈産の天然氷が使われていた。[ 43 ]冷蔵技術により多くの地域が特定の果物の栽培に特化できるようになった。カリフォルニアはブドウ、桃、梨、プラム、リンゴなど数種類の果物に特化し、ジョージア州は特に桃で有名になった。カリフォルニアでは、冷蔵車両の導入により、1895年の4,500両から1905年には8,000～10,000両にまで輸送量が増加した。[ 44 ]湾岸諸州、アーカンソー州、ミズーリ州、テネシー州ではイチゴの生産が大規模に行われ、ミシシッピ州はトマト産業の中心地となった。ニューメキシコ州、コロラド州、アリゾナ州、ネバダ州ではマスクメロンが栽培された。冷蔵技術がなければ、こうしたことは不可能だっただろう。1917年までには、東部の市場に近い既存の果物や野菜の産地は、こうした遠く離れた専門中心地からの競争圧力を感じるようになった。[ 45 ]冷蔵は肉、果物、野菜だけでなく、乳製品や酪農場にも及んでいた。 20世紀初頭、大都市は乳製品を640キロメートル（400マイル）も離れた農場から調達していました。乳製品は果物や野菜のように腐敗しやすいため、長距離輸送は容易ではありませんでした。冷蔵技術の進歩により、東部市場から遠く離れた西部での生産が可能になり、酪農家は輸送費を負担しながらも東部の競合相手よりも安く販売できるようになりました。[ 46 ]冷蔵技術と冷蔵鉄道は、河川、渓谷の道、港といった自然の輸送路から遠く離れた肥沃な土壌を持つ地域にも機会をもたらしました。[ 47 ]

銀河都市の台頭

「エッジシティ」はジョエル・ガローが、「ギャラクティックシティ」はルイス・マンフォードが造語しました。これらの用語は、従来のダウンタウンや中心業務地区の外、かつては住宅地や田園地帯であった地域に、ビジネス、ショッピング、エンターテイメントが集中していることを指します。ロサンゼルス、ラスベガス、ヒューストン、フェニックスといった都市の成長には、いくつかの要因がありました。これらの大都市の形成に貢献した要因としては、信頼性の高い自動車、高速道路システム、冷蔵技術、農業生産の増加などが挙げられます。上記のような大都市は歴史上珍しくありませんでしたが、他の都市と異なるのは、これらの都市が自然の交通路沿い、あるいは小道、港、山、川、谷といった複数の水路の交差点に位置していないことです。これらの大都市は、ほんの数百年前には居住不可能だった地域に発展しました。空気を冷却し、水や食料を遠方から輸送する費用対効果の高い方法がなければ、これらの大都市は決して発展しなかったでしょう。これらの都市の急速な成長は、冷蔵技術と農業生産性の向上の影響を受け、より遠方の農場でも効率的に人口を養うことができるようになった。[ 47 ]

農業と食料生産への影響

先進国における農業の役割は、冷蔵技術をはじめとする多くの要因により、過去1世紀で劇的に変化しました。2007年の国勢調査の統計によると、現在アメリカ合衆国に存在する農場のごく一部に農産物の売上の大部分が集中しています。これは、1880年代にニュージーランドから初めて冷凍羊の死体が輸送され、冷凍肉取引市場が創出されたことが一因です。市場が拡大するにつれ、食品の加工と品質に関する規制が施行されるようになりました。そしてついに、アメリカ合衆国の農村部の家庭に電気が導入され、農場での冷蔵技術の発展が進み、一人当たりの生産量が増加しました。今日、農場での冷蔵は湿度を下げ、細菌の増殖による腐敗を防ぎ、保存に役立ちます。

人口統計

冷蔵技術の導入と技術革新は、アメリカ合衆国の農業を劇的に変化させました。20世紀初頭、農業はアメリカ合衆国国民にとって一般的な職業であり、ライフスタイルでもありました。ほとんどの農家は実際に農場で生活していました。1935年には、アメリカ合衆国には680万の農場があり、人口は1億2,700万人でした。しかし、アメリカ合衆国の人口は増加し続ける一方で、農業に従事する国民は減少し続けています。2007年のアメリカ合衆国国勢調査によると、現在、3億1,000万人の人口のうち、農業を職業としている割合は1%未満です。しかし、人口増加は農産物の需要増加につながり、これは作物、肥料、農薬の多様性の向上、そして技術の進歩によって満たされています。技術の進歩により、農業経営に伴うリスクと時間は減少し、大規模農家は一人当たりの生産量を増加させ、社会の需要を満たすことが可能になりました。[ 48 ]

食肉の包装と貿易

1882年以前、ニュージーランド南島では牧草の播種と羊の交配の実験が行われており、これにより農民は直ちに食肉輸出で経済的可能性を秘めていた。1882年、ニュージーランドのダニーデンにあるポート・チャーマーズからロンドンへ、初めて羊の死体の輸送に成功した。1890年代までには、ニュージーランド、特にカンタベリーで冷凍肉貿易がますます利益を生むようになり、1900年には輸出された羊の死体の50%がカンタベリー産であった。間もなくカンタベリーの肉は最高品質のことで知られるようになり、世界中でニュージーランド産肉の需要が生まれた。この新たな需要に応えるため、農民は飼料を改良し、羊をわずか7ヶ月で屠殺できるようにした。この新しい輸送方法により、1890年代半ばまでにニュージーランドは経済的に繁栄した。[ 49 ]

アメリカ合衆国では、地元の肉屋が冷蔵貨車システムを不衛生だと感じたため、1891年に食肉検査法が制定された。[ 50 ]食肉の包装が普及し始めると、消費者は食肉の品質に不安を感じるようになった。アプトン・シンクレアの1906年の小説『ジャングル』は、不衛生な労働環境と病気の動物の処理を描き、食肉包装業界に否定的な注目を集めた。この本はセオドア・ルーズベルト大統領の注目を集め、 1891年の食肉検査法の修正として1906年食肉検査法が施行された。この新しい法律は、食肉の品質と加工環境に焦点を当てた。[ 51 ]

農村地域の電力

1930年代初頭、米国の都市人口の90％が電力を利用できていたのに対し、農村部の家庭ではわずか10％にとどまっていました。当時、電力会社は、農村部に電力を供給しても（農村電化）、それに見合うだけの利益は得られないと考えていました。しかし、大恐慌のさなか、フランクリン・D・ルーズベルト大統領は、農村部に電化設備がなければ、貧困と生産の両面で都市部に比べて農村部は遅れをとり続けるだろうと認識しました。1935年5月11日、大統領は農村電化局（REA）という大統領令に署名しました。この局は、農村部の電力インフラ整備に融資を行いました。わずか数年のうちに、米国の農村部に住む30万人が自宅で電力を利用できるようになりました。

電気は農場の労働環境を劇的に改善しただけでなく、食料生産の安全性にも大きな影響を与えました。農業と食品流通のプロセスに冷蔵システムが導入され、食品の保存と安全確保に役立ちました。また、冷蔵技術はアメリカ全土への生鮮品の輸送も可能にしました。その結果、アメリカの農家は急速に世界で最も生産性の高い農家となり、[ 52 ]全く新しい食料システムが誕生しました。

農場での使用

湿度レベルと細菌の増殖による腐敗を抑えるため、今日の農業では肉類、農産物、乳製品の加工に冷蔵が利用されています。農産物の冷蔵システムは、品質基準を満たし、保存期間を延ばすためにできるだけ早く冷却する必要があるため、暖かい時期に最も多く使用されます。一方、酪農家では、牛乳の腐敗を防ぐため、年間を通して冷蔵されています。[ 53 ]

ライフスタイルと食生活への影響

19世紀後半から20世紀初頭にかけて、冷蔵を必要としない主食（砂糖、米、豆）を除いて、入手できる食品は季節や地元で栽培できるものに大きく左右されました。[ 54 ] [ 55 ]冷蔵はこれらの制限を取り除きました。冷蔵は現代のスーパーマーケットの実現可能性と普及に大きく貢献しました。季節外れや遠方で栽培された果物や野菜も、今では比較的安価で入手できます。冷蔵庫の登場により、スーパーマーケットの売上全体に占める肉や乳製品の比率が大幅に増加しました。[ 56 ]市場で購入する商品が変化しただけでなく、これらの食品を長期間保存できるようになったことで、余暇時間が増えました。家庭用冷蔵庫が登場する前は、人々は食事に必要な食料品を毎日買いに行かなければなりませんでした。[ 57 ] [ 58 ]

栄養への影響

冷蔵技術の導入により、生鮮食品の衛生的な取り扱いと保管が可能になり[ 59 ]、生産量の増加、消費量の増加、そして栄養価の確保が促進されました。食品保存方法の変化により、塩分は従来のものからより管理しやすいナトリウムレベルへと移行しました。肉や乳製品などの生鮮食品の輸送と保管が可能になったことで、1890年代以降、米国では乳製品の消費量が年間1.7%増加し、総タンパク質摂取量は年間1.25%増加しました[ 60 ] 。

人々がこれらの生鮮食品を消費するようになったのは、保存が容易になったからだけではなく、冷蔵輸送と保管の技術革新によって腐敗や廃棄が減り、その結果、これらの製品の価格が下がったためでもある。冷蔵は栄養価の向上を通じて（米国における）成人身長の上昇の少なくとも5.1％を占めており[ 61 ] [ 62 ]、栄養素の質の向上と病気の減少に関連する間接的な効果も考慮に入れると、全体的な影響はかなり大きくなる。[ 60 ]最近の研究では、家庭内の冷蔵庫の数と胃がんによる死亡率の間に負の相関関係があることも示されている。[ 63 ]

冷凍の現在の用途

おそらく現在最も広く利用されている冷蔵の用途は、個人住宅や公共施設の空調、そして家庭、レストラン、大型貯蔵倉庫における食品の冷蔵であろう。厨房、工場、倉庫における冷蔵庫、ウォークイン式冷蔵室、冷凍庫の使用[ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]果物や野菜の保存・加工により、現代の食生活に一年中新鮮なサラダが加えられ、魚や肉を安全かつ長期間保存することが可能となった。生鮮食品の保存に最適な温度範囲は3～5℃（37～41°F）である[ 69 ] 。

商業や製造業では、冷凍の用途は多岐にわたります。冷凍は、酸素、窒素、プロパン、メタンなどのガスを液化するのに使用されます。圧縮空気の精製では、圧縮空気から水蒸気を凝縮して水分含有量を減らすのに使用されます。石油精製所、化学工場、石油化学工場では、冷凍は特定のプロセスを必要な低温に維持するのに使用されます（たとえば、ブテンとブタンをアルキル化して高オクタン価のガソリン成分を生成する場合）。金属加工業者は、鋼鉄や刃物を焼き入れするために冷凍を使用します。温度に敏感な食品やその他の材料をトラック、電車、飛行機、船舶で輸送する場合、冷凍は必需品です。

乳製品は常に冷蔵を必要とします[ 8 ] [ 70 ]。また、卵は食料品店に到着してから冷蔵されるのを待つのではなく、輸送中に冷蔵する必要があることがここ数十年で初めて発見されました。肉、鶏肉、魚はすべて、販売前に温度管理された環境で保管する必要があります[ 71 ] 。冷蔵は果物や野菜の保存期間を延ばすのにも役立ちます[ 71 ] 。

冷蔵技術の最も影響力のある用途の一つは、日本の寿司・刺身産業の発展でした。 [ 72 ] [ 73 ]冷蔵技術が発明される以前は、多くの寿司通が病気にかかる危険にさらされていました。冷蔵されていない刺身の危険性は、日本の地方における研究と医療の不足により、何十年もの間明らかになりませんでした。19世紀半ば頃、京都に本社を置く象印マホービン株式会社は冷蔵庫の設計に画期的な進歩をもたらし、レストラン経営者や一般の人々にとって冷蔵庫をより安価で入手しやすいものにしました。

冷蔵方法

冷凍方法は、非循環式、循環式、熱電式、磁気式に分類できます。

非循環冷凍

この冷却方法は、氷を溶かすか、ドライアイスを昇華させることで、密閉された空間を冷却します。[ 74 ]最も単純な例は、おそらくポータブルクーラーでしょう。これは、中に物を入れ、その上から氷を注ぐものです。通常の氷は、塩を使ってさらに冷やさない限り（従来のアイスクリームメーカーのように）、氷点近くの温度を維持できますが、氷点以下にはできません。ドライアイスは、水の氷点よりはるかに低い温度を確実に維持することができます。

循環冷凍

これは、低温の空間または熱源から熱を取り除き、外部仕事の助けを借りて高温のシンクに排出する冷凍サイクルと、その逆である熱力学的パワーサイクルで構成されます。パワーサイクルでは、高温の熱源からエンジンに熱が供給され、その熱の一部は仕事の生成に使用され、残りは低温のシンクに排出されます。これは熱力学の第二法則を満たしています。

冷凍サイクルとは、冷媒が冷蔵庫内を循環する際に、熱を吸収したり放出したりすることで生じる変化を指します。また、暖房、換気、空調などのHVAC（暖房換気空調）にも適用され、パッケージ型かスプリット型かを問わず、HVACユニットを通過する冷媒の「プロセス」を表します。

熱は自然に高温から低温へと流れます。居住空間や貯蔵空間を冷却するには、低温の熱源から高温の​​ヒートシンクへと熱を送り込むことで仕事を行います。断熱材は、冷却空間の温度を下げ、維持するために必要な仕事とエネルギーを削減するために使用されます。冷凍サイクルの動作原理は、 1824年にサディ・カルノーによって熱機関として数学的に説明されました。

最も一般的なタイプの冷凍システムでは、逆ランキン蒸気圧縮冷凍サイクルが使用されますが、吸収ヒートポンプは少数の用途で使用されます。

循環冷凍は次のように分類できます。

  1. 蒸気サイクル、そして
  2. ガスサイクル

蒸気サイクル冷凍はさらに次のように分類できます。

  1. 蒸気圧縮冷凍
  2. 吸着冷凍
    1. 蒸気吸収冷凍
    2. 吸着冷凍

蒸気圧縮サイクル

図1：蒸気圧縮冷凍
図2: 温度-エントロピー図

蒸気圧縮サイクルは、ほとんどの家庭用冷蔵庫だけでなく、多くの大型商業・産業用冷凍システムにも使用されています。図1は、典型的な蒸気圧縮冷凍システムの構成要素の概略図を示しています。

サイクルの熱力学は、図2 に示すような図[ 75 ]で分析できます。このサイクルでは、低沸点炭化水素やハイドロフルオロカーボンなどの循環冷媒が蒸気としてコンプレッサに入ります。ポイント 1 からポイント 2 までは、蒸気は一定のエントロピーで圧縮され、より高温の蒸気としてコンプレッサから出ますが、その温度での蒸気圧よりはまだ低いです。ポイント 2 からポイント 3 を経てポイント 4 まで、蒸気はコンデンサーを通過します。コンデンサーは、蒸気を凝縮し始めるまで冷却し、その後、一定の圧力と温度で追加の熱を取り除くことで蒸気を液体に凝縮します。ポイント 4 と 5 の間では、液体冷媒は膨張弁(スロットル弁とも呼ばれる) を通過し、そこで圧力が急激に低下してフラッシュ蒸発が起こり、通常は液体の半分以下が自動冷凍されます。

その結果、点5に示すように、低温・低圧の液体と蒸気の混合物が生成されます。この冷たい液体と蒸気の混合物は、蒸発器コイルまたはチューブを通過し、ファンによって蒸発器コイルまたはチューブに吹き付けられる（冷却対象空間からの）暖かい空気によって冷却され、完全に蒸発します。この冷媒蒸気は点1の圧縮機入口に戻り、熱力学サイクルを完了します。

上記の議論は理想的な蒸気圧縮冷凍サイクルに基づいており、システム内の摩擦による圧力降下、冷媒蒸気の圧縮時のわずかな熱力学的不可逆性、あるいは非理想気体の挙動といった現実世界における影響は考慮されていません。蒸気圧縮冷凍機はカスケード冷凍システムにおいて2段構成とすることができ、第2段で第1段の凝縮器を冷却します。これにより、極低温を実現できます。

蒸気圧縮冷凍システムの設計と性能に関する詳しい情報は、ペリーの化学技術者ハンドブック[ 76 ]に掲載されています。

吸着サイクル

吸収サイクル

20世紀初頭には、水-アンモニア系または臭化リチウム-水系を用いた蒸気吸収サイクルが普及していました。蒸気圧縮サイクルの開発後、蒸気吸収サイクルは成績係数（蒸気圧縮サイクルの約5分の1）が低いため、その重要性は大きく低下しました。今日では、蒸気吸収サイクルは主に、LPガスを燃料とするレクリエーション車両など、暖房用の燃料は利用可能だが電気が利用できない場所で使用されています。また、豊富な廃熱が効率の悪さを補う産業環境でも使用されています。

吸収サイクルは、冷媒蒸気の圧力を上げる方法を除いて、圧縮サイクルと似ています。吸収システムでは、コンプレッサーの代わりに、冷媒を適切な液体に溶解する吸収器、圧力を上げる液体ポンプ、そして熱を加えることで高圧液体から冷媒蒸気を放出するジェネレーターが配置されます。液体ポンプにはある程度の作業が必要ですが、一定の冷媒量に対して、蒸気圧縮サイクルのコンプレッサーに必要な作業量よりもはるかに少ないです。吸収式冷凍機では、適切な冷媒と吸収剤の組み合わせが使用されます。最も一般的な組み合わせは、アンモニア（冷媒）と水（吸収剤）、および水（冷媒）と臭化リチウム（吸収剤）です。

吸着サイクル

吸収サイクルとの主な違いは、吸着サイクルでは冷媒（吸着質）はアンモニア、水、メタノールなどですが、吸着剤はシリカゲル、活性炭、ゼオライトなどの固体であるのに対し、吸収サイクルでは吸収剤は液体であることです。

吸着冷凍技術がここ30年間広く研究されてきた理由は、吸着冷凍システムの運転が騒音がなく、腐食性がなく、環境に優しいことが多いためである。[ 77 ]

ガスサイクル

作動流体が圧縮・膨張するが相変化を起こさない気体である場合、冷凍サイクルはガスサイクルと呼ばれます。この作動流体として最もよく使用されるのは空気です。ガスサイクルでは凝縮と蒸発が意図されていないため、蒸気圧縮サイクルにおける凝縮器と蒸発器に相当する部品は、ガスサイクルにおける高温ガス対ガス熱交換器と低温ガス対ガス熱交換器です。

ガスサイクルは逆ランキンサイクルではなく逆ブレイトンサイクルで動作するため、蒸気圧縮サイクルよりも効率が低くなります。そのため、作動流体は一定温度で熱を授受しません。ガスサイクルにおける冷凍効果は、ガスの比熱と低温側におけるガスの温度上昇の積に等しくなります。そのため、同じ冷却負荷に対して、ガス冷凍サイクルは大きな質量流量を必要とし、サイズも大きくなります。

エアサイクルクーラーは効率が低く、大型であるため、現在では地上の冷却装置にはあまり使用されていません。しかし、ガスタービンエンジン搭載のジェット機では、エンジンのコンプレッサー部から圧縮空気を容易に入手できるため、エアサイクルクーラーは冷却・換気装置として非常に広く使用されています。また、機体の加圧にも使用されます。

熱電冷凍

熱電冷却はペルチェ効果を利用して2種類の材料の接合部の間に熱流を発生させます。[ 78 ]この効果はキャンプ用やポータブルクーラー、電子部品[ 79 ]や小型機器の冷却によく使用されます。ペルチェ冷却器は、従来の蒸気圧縮サイクル冷蔵庫が実用的でなかったり、場所を取りすぎる場合によく使用されます。また、冷却されたイメージセンサーでは、2段以上のペルチェ冷却器をカスケード冷凍構成で配置して、簡単かつコンパクトで軽量（ただし非効率的）に非常に低い温度を実現する方法として使用されます。つまり、2段以上のペルチェ素子が互いに積み重ねられ、各段は前の段よりも大きくなっており、[ 80 ] [ 81 ] [ 82 ]より多くの熱を抽出し、前の段で発生した熱を廃熱します。ペルチェ冷却は蒸気圧縮サイクルに比べてCOP（効率）が低いため、より多くの廃熱（ペルチェ素子または冷却機構によって発生する熱）を放出し、一定の冷却能力に対してより多くの電力を消費します。[ 83 ]

磁気冷凍

磁気冷凍（断熱消磁）は、磁性固体の固有の特性である磁気熱量効果を利用した冷却技術です。冷媒は、硝酸セリウムマグネシウムなどの常磁性塩であることが多いです。この場合、活性磁気双極子は常磁性原子の 電子殻の磁気双極子です。

冷媒に強力な磁場をかけると、冷媒の様々な磁気双極子が整列し、冷媒のこれらの自由度はエントロピー低下状態になります。すると、ヒートシンクが冷媒のエントロピー低下によって放出される熱を吸収します。その後、ヒートシンクとの熱接触が遮断され、システムが絶縁され、磁場がオフになります。これにより冷媒の熱容量が増加し、冷媒の温度はヒートシンクの温度よりも低くなります。

室温で必要な特性を示す材料はほとんどないため、これまでのところその用途は極低温工学と研究に限られています。

その他の方法

その他の冷凍方法には、航空機に使用されている空気循環装置、圧縮空気が利用可能な場合にスポット冷却に使用される渦管、加圧ガス中の音波を使用して熱伝達と熱交換を促進する熱音響冷凍、 1930年代初頭に大規模ビルの空調に普及した蒸気ジェット冷却、伸縮するスマート金属合金を使用する熱弾性冷却などがあります。多くのスターリングサイクル熱機関は逆方向に運転して冷凍機として機能するため、極低温学の分野でニッチな用途があります。さらに、ギフォード・マクマホン冷凍機、ジュール・トムソン冷凍機、パルスチューブ冷凍機、そして2 mKから500 mKの温度範囲では希釈冷凍機など、他のタイプの極低温冷凍機もあります。

弾性熱量冷凍

もう一つの潜在的な固体冷凍技術であり、比較的新しい研究分野は、超弾性材料の特殊な特性に由来します。これらの材料は、機械的応力を受けると温度変化を起こします（弾性熱量効果と呼ばれます）。超弾性材料は高ひずみで可逆的に変形するため、オーステナイト結晶相からマルテンサイト結晶相への相変態により、応力-ひずみ曲線において平坦な弾性領域が生じます。

超弾性材料はオーステナイト相で応力を受けると、発熱反応によりマルテンサイト相へと相変態を起こし、材料の温度が上昇します。応力を除去すると、このプロセスが逆転し、材料はオーステナイト相に戻り、周囲の 熱を吸収して冷却されます。

この研究の最も魅力的な点は、この冷却技術が潜在的にエネルギー効率が高く、環境に優しいという点です。使用される様々な材料、一般的には形状記憶合金は、無毒で排出物のない冷却源を提供します。最も一般的に研究されている材料は、ニチノールやCu-Zn-Alのような形状記憶合金です。ニチノールは、約66 J/cm 3の発熱量と約16～20 Kの温度変化を持つ、より有望な合金です。 [ 84 ]一部の形状記憶合金は製造が困難なため、天然ゴムなどの代替材料が研究されてきました。ゴムは体積あたりの発熱量（12 J/cm 3 ）が形状記憶合金ほど高くないかもしれませんが、それでも約12 Kの温度変化を生み出し、適切な温度範囲で動作し、低応力で低コストです。[ 85 ]

しかし、主な課題は、このプロセスにしばしば伴うヒステリシスという形で生じる潜在的なエネルギー損失です。これらの損失のほとんどは二相間の不適合性に起因するため、損失を低減し、可逆性と効率を高めるには、適切な合金調整が必要です。材料の変態ひずみとエネルギー損失のバランスをとることで、大きな弾性熱量効果が得られ、冷凍技術の新たな代替手段となる可能性があります。[ 86 ]

冷蔵庫ゲート

冷蔵庫ゲート法は、単一の論理ゲートを用いて、熱力学の法則に違反することなく、可能な限りエネルギー効率の高い方法で冷蔵庫を駆動する理論的な応用です。この方法は、粒子が存在できるエネルギー状態には、基底状態と励起状態の2つがあるという事実に基づいています。励起状態は基底状態よりもわずかに多くのエネルギーを持ちますが、遷移が高確率で発生するのに十分なほど小さいエネルギーです。冷蔵庫ゲートには3つのコンポーネント、つまり粒子タイプが関連付けられています。1つ目は冷蔵庫の内部、2つ目は外部、そして3つ目は電源に接続され、定期的に加熱されてE状態に達し、エネルギーを補充します。冷蔵庫内部の冷却段階では、g状態の粒子が周囲の粒子からエネルギーを吸収して冷却し、自身はe状態に移行します。2つ目の段階では、冷蔵庫の外部の粒子もe状態にあり、粒子はg状態に移行し、エネルギーを放出して外部の粒子を加熱します。 3番目で最後のステップでは、電源がe状態の粒子を動かし、g状態に落ちるとエネルギー中立のスワップが誘発され、内部のe粒子が新しいg粒子に置き換えられ、サイクルが再開されます。[ 87 ]

パッシブシステム

ある研究では、パッシブな昼間放射冷却システムを断熱材と蒸発冷却と組み合わせると、放射冷却面のみの場合と比較して周囲の冷却力が300%増加することが示され、湿度の高い気候では食品の保存期間が40% 、砂漠気候では冷蔵なしで200%延長される可能性があることが明らかになりました。このシステムの蒸発冷却層には、湿度の高い地域では10日から1ヶ月ごと、高温乾燥地域では4日ごとに水を「補充」する必要があります。[ 88 ]

容量定格

冷凍システムの冷凍能力は、蒸発器のエンタルピー上昇と質量流量の積です。冷凍能力の測定値は、多くの場合、kWまたはBTU/hの単位で表されます。家庭用および業務用冷蔵庫は、kJ/sまたはBtu/hの冷却能力で定格値を示します。業務用および工業用冷凍システムでは、北米を除き、キロワット（kW）が冷凍の基本単位です。北米では、冷凍トンとBTU/hの両方が使用されています。

冷凍システムの成績係数(CoP) は、システム全体の効率を判断する上で非常に重要です。これは、kW 単位の冷凍能力を kW 単位のエネルギー入力で割ったものとして定義されます。CoP は非常にシンプルな性能指標ですが、北米の産業用冷凍には通常使用されません。これらのシステムの所有者および製造業者は、通常、性能係数(PF) を使用します。システムの PF は、馬力単位のシステムのエネルギー入力をTR 単位の冷凍能力で割ったものとして定義されます。CoP と PF はどちらも、システム全体またはシステム コンポーネントに適用できます。たとえば、個々のコンプレッサは、コンプレッサを動作させるために必要なエネルギーと、入口体積流量に基づく予測冷凍能力を比較することで評価できます。冷凍システムの CoP と PF はどちらも、温度や熱負荷などの特定の動作条件でのみ定義されることに注意することが重要です。指定された動作条件から外れると、システムのパフォーマンスが大幅に変化する可能性があります。

住宅用空調システムでは、エネルギー性能評価にSEER （季節エネルギー効率比）が一般的に用いられます。 [ 89 ]業務用空調システムでは、エネルギー効率性能評価にEER（エネルギー効率比）とIEER（総合エネルギー効率比）が用いられることが多いです。[ 90 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b IIR 国際冷凍辞典、http://dictionary.iifiir.org/search.php
  2. ^ a b ASHRAE用語集、https://www.ashrae.org/technical-resources/free-resources/ashrae-terminology
  3. ^ a bネーメ、チャールズ。冷凍の基礎と応用。チャールズ・ネーメ。
  4. ^チーム、YCTエキスパート。2024-25 RRB/DRDO/ISRO 冷凍空調 解答用紙。ユースコンペティションタイムズ。14ページ。
  5. ^ a b「冷凍機器市場の規模と予測」refindustry.com . 2024年3月12日閲覧。
  6. ^ 「冷蔵保管 - BEDES」refindustry.com . 2024年3月12日閲覧。
  7. ^ Gupta, Ajay Kumar (2022年2月2日). 『The Complete Book on Cold Storage, Cold Chain & Warehouse 5th Edition』. Niir Project Consultancy Services. ISBN 978-81-955775-2-1。
  8. ^ a bクローリー、ジェラード・M. (2021年2月25日).風、水、火：その他の再生可能エネルギー資源. ワールドサイエンティフィック. p. 119. ISBN 978-981-12-2593-2。
  9. ^ネーメ、チャールズ.冷凍の基礎と応用。チャールズ・ネーメ。
  10. ^ Gupta, Ajay Kumar (2022年2月2日). 『The Complete Book on Cold Storage, Cold Chain & Warehouse 5th Edition』. Niir Project Consultancy Services. ISBN 978-81-955775-2-1。
  11. ^ a bクローリー、ジェラード・M. (2021年2月25日).風、水、火：その他の再生可能エネルギー資源. ワールドサイエンティフィック. p. 119. ISBN 978-981-12-2593-2。
  12. ^レビュー、プリンストン (2023年10月24日)。プリンストン・レビュー AP人文地理学準備、第15版：3つの練習テスト + 完全な内容レビュー + 戦略とテクニック。ランダムハウス・チルドレンズ・ブックス。304ページ。ISBN 978-0-593-51722-2。
  13. ^ニューブルガー、アルバート（2003年）『古代の技術と科学』ロンドン：キーガン・ポール、p.122、ISBN 978-0-7103-0755-2。
  14. ^ 「古代では氷はどのように作られていたのか？」www.icesourcegroup.com。2024年12月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2025年12月4日閲覧。
  15. ^ニューブルガー、アルバート (2003). 『古代の技術と科学』ロンドン: ケーガン・ポール. pp.  122– 124. ISBN 978-0-7103-0755-2。
  16. ^アンダーソン、オスカー・エドワード (1953). 『アメリカにおける冷凍：新技術とその影響の歴史』 プリンストン：シンシナティ大学向けにプリンストン大学出版局より出版。pp.  5– 6. ISBN 978-0-8046-1621-8。{{cite book}}:ISBN / 日付の非互換性（ヘルプ）
  17. ^アンダーソン、オスカー・エドワード (1953). 『アメリカにおける冷凍：新技術とその影響の歴史』 プリンストン：シンシナティ大学向けにプリンストン大学出版局より出版。pp.  8– 11. ISBN 978-0-8046-1621-8。{{cite book}}:ISBN / 日付の非互換性（ヘルプ）
  18. ^アンダーソン、オスカー・エドワード (1953). 『アメリカにおける冷凍：新技術とその影響の歴史』 プリンストン：シンシナティ大学向けにプリンストン大学出版局より出版。pp.  11– 13. ISBN 978-0-8046-1621-8。{{cite book}}:ISBN / 日付の非互換性（ヘルプ）
  19. ^フリードバーグ、スザンヌ (2010). 『フレッシュ：生える歴史』（ハーバード大学出版局刊、第1版）. ケンブリッジ、マサチューセッツ州：ベルナップ. pp.  20– 23. ISBN 978-0-674-05722-7。
  20. ^アローラ、ラメシュ・チャンドラ (2012). 「機械式蒸気圧縮冷凍」.冷凍空調. ニューデリー: PHIラーニング. p. 3. ISBN 978-81-203-3915-6。
  21. ^蒸発による冷却（ジョン・ライニングへの手紙） 2011年1月28日アーカイブ、 Wayback Machine。ベンジャミン・フランクリン、ロンドン、1758年6月17日
  22. ^バーストール、オーブリー・F. (1965). 『機械工学の歴史』MIT出版. ISBN 978-0-262-52001-0。
  23. ^ “Patent Images” . 2021年7月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019年6月2日閲覧。
  24. ^フリードバーグ、スザンヌ (2010). 『フレッシュ：生える歴史』（ハーバード大学出版局刊、第1版）ケンブリッジ、マサチューセッツ州：ベルナップ、p. 23. ISBN 978-0-674-05722-7。
  25. ^ジェームズ・バーク(1979). 「食べて、飲んで、楽しく過ごそう」.コネクションズ. エピソード8. 41～49分. BBC.
  26. ^アンダーソン、オスカー・エドワード (1953). 『アメリカにおける冷凍：新技術とその影響の歴史』 プリンストン：シンシナティ大学向けにプリンストン大学出版局より出版。p. 25. ISBN 978-0-8046-1621-8。{{cite book}}:ISBN / 日付の非互換性（ヘルプ）
  27. ^フリードバーグ、スザンヌ (2010). 『フレッシュ：生える歴史』（ハーバード大学出版局刊、第1版）ケンブリッジ、マサチューセッツ州：ベルナップ、p. 25. ISBN 978-0-674-05722-7。
  28. ^アンダーソン、オスカー・エドワード (1953). 『アメリカにおける冷凍：新技術とその影響の歴史』 プリンストン：シンシナティ大学向けにプリンストン大学出版局より出版。pp.  110– 111. ISBN 978-0-8046-1621-8。{{cite book}}:ISBN / 日付の非互換性（ヘルプ）
  29. ^冷凍、テキサス州歴史協会。
  30. ^マンロー、J. フォーブス (2003).海事企業と帝国：サー・ウィリアム・マッキノンとそのビジネスネットワーク、1823-1893 . ボイデル・プレス. p. 283. ISBN 978-0-85115-935-5。
  31. ^コリン・ウィリスクロフト (2007). 「永続的な遺産 ― 最初の冷凍肉出荷以来のニュージーランド農業125年の歴史」 NZ Rural Press Limited.
  32. ^ 「当社の歴史 | 冷凍ソリューション | J&E Hall」www.jehall.com。
  33. ^フリードバーグ、スザンヌ (2010). 『フレッシュ：生える歴史』（ハーバード大学出版局刊、第1版）ケンブリッジ、マサチューセッツ州：ベルナップ、142頁。ISBN 978-0-674-05722-7。
  34. ^フリードバーグ、スザンヌ (2010). 『フレッシュ：生える歴史』（ハーバード大学出版局刊、第1版）ケンブリッジ、マサチューセッツ州：ベルナップ、p. 38. ISBN 978-0-674-05722-7。
  35. ^フリードバーグ、スザンヌ (2010). 『フレッシュ：生える歴史』（ハーバード大学出版局刊、初版）. ケンブリッジ、マサチューセッツ州：ベルナップ. pp. 23, 38. ISBN 978-0-674-05722-7。
  36. ^フリードバーグ、スザンヌ (2010). 『フレッシュ：生える歴史』（ハーバード大学出版局刊、第1版）ケンブリッジ、マサチューセッツ州：ベルナップ 。43–45頁。ISBN 978-0-674-05722-7。
  37. ^フリードバーグ、スザンヌ (2010). 『フレッシュ：生える歴史』（ハーバード大学出版局刊、第1版）ケンブリッジ、マサチューセッツ州：ベルナップ、p. 44. ISBN 978-0-674-05722-7。
  38. ^フリードバーグ、スザンヌ (2010). 『フレッシュ：生える歴史』（ハーバード大学出版局刊、第1版）ケンブリッジ、マサチューセッツ州：ベルナップ、p. 45. ISBN 978-0-674-05722-7。
  39. ^デーンズ＝ウィンゲット、リンド. 「氷上車両の登場：冷蔵車両の歴史」サンホアキン歴史家. 10 (4): 2.
  40. ^デーンズ＝ウィンゲット、リンド「氷上車両の到来：冷蔵車両の歴史」サンホアキン歴史家誌10 ( 4)。
  41. ^デーンズ＝ウィンゲット、リンド「氷上車両の登場：冷蔵車両の歴史」サンホアキン歴史家誌10 ( 4): 3.
  42. ^ストーバー、J. (1970). 「アメリカの鉄道」 .シカゴ鉄道冷蔵車の歴史: 214 .
  43. ^デーンズ＝ウィンゲット、リンド. 「氷上車両の到来：冷蔵車両の歴史」.サンホアキン歴史家. 10 (4): 7.
  44. ^アンダーソン、オスカー・エドワード (1953). 『アメリカにおける冷凍：新技術の歴史とその影響』 プリンストン：シンシナティ大学向けにプリンストン大学出版局より出版。p. 156. ISBN 978-0-8046-1621-8。{{cite book}}:ISBN / 日付の非互換性（ヘルプ）
  45. ^アンダーソン、オスカー・エドワード (1953). 『アメリカにおける冷凍：新技術とその影響の歴史』 プリンストン：シンシナティ大学向けにプリンストン大学出版局より出版。p. 158. ISBN 978-0-8046-1621-8。{{cite book}}:ISBN / 日付の非互換性（ヘルプ）
  46. ^アンダーソン、オスカー・エドワード (1953). 『アメリカにおける冷凍：新技術とその影響の歴史』 プリンストン：シンシナティ大学向けにプリンストン大学出版局より出版。p. 168. ISBN 978-0-8046-1621-8。{{cite book}}:ISBN / 日付の非互換性（ヘルプ）
  47. ^ a b Schimd, A. 「人口定着の経済学：代替成長パターンのコスト」（PDF）。2010年5月4日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。
  48. ^ “Demographics” . 2015年3月19日. 2008年7月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  49. ^ Peden, R. 「経済における農業 - 冷蔵と羊の飼育」。
  50. ^ Libecap. 「シカゴ食肉包装業者の​​台頭と食肉検査および反トラスト法の起源」（PDF） . Economic Inquiry . 30 : 242–262 . doi : 10.1111/j.1465-7295.1992.tb01656.x . S2CID 154055122 . 
  51. ^ロックオフ、ゲイリー・M・ウォルトン、ヒュー（2010年）『アメリカ経済史』（第11版）メイソン、オハイオ州：サウスウェスタン／センゲージ・ラーニング。336  ～ 368頁。ISBN 978-0-324-78661-3。{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  52. ^ Campbell, D. (2000年8月)、「When the Lights Came On」(PDF)、Rural Cooperatives 、 2015年4月24日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ
  53. ^ Beard, R. 「農場向けのエネルギー効率の高い冷凍」。
  54. ^ Stelpflug, E (1950). 「食品産業と冷蔵の役割」. Financial Analysts Journal . 6 (4): 37– 39. doi : 10.2469/faj.v6.n4.37 .
  55. ^ 「101のオブジェクトで見るアメリカの歴史©とその他」(PDF) refindustry.com . 2024年3月12日閲覧。
  56. ^ Stelpflug, E. (1954). 「現代の冷蔵技術が現代のスーパーマーケットに及ぼす影響」. Financial Analysts Journal . 10 (5): 63– 64. doi : 10.2469/faj.v10.n5.63 .
  57. ^リース、ジョナサン (2013年12月15日). 『冷凍国家：アメリカにおける氷、家電、そして企業の歴史』 JHU Press. p. 172. ISBN 978-1-4214-1107-1。
  58. ^ウィリアム・シャートレフ、青柳明子 (2013年5月1日).豆腐と豆腐製品の歴史（西暦965年から2013年） . Soyinfo Center. p. 3319. ISBN 978-1-928914-55-6。
  59. ^ Center (US), Food and Nutrition Information and Educational Materials (1975).食品栄養情報教育資料センターカタログの視聴覚ガイド. 米国農務省. p. 14.
  60. ^ a b Craig, L.; Goodwin B.; Grennes T. (2004). 「アメリカ合衆国における機械式冷蔵の栄養への影響」.社会科学史. 28 (2): 325– 336. doi : 10.1017/S0145553200013183 . S2CID 144508403 . 
  61. ^ 「参考文献：『栄養 - 米国 - 社会的側面』 - Grafiati」www.grafiati.com . 2024年3月12日閲覧。
  62. ^クレイグ, リー・A.; グッドウィン, バリー; グレネス, トーマス (2004). 「アメリカ合衆国における機械式冷蔵の栄養への影響」.社会科学史. 28 (2): 325– 336. doi : 10.1017/S0145553200013183 . ISSN 0145-5532 . JSTOR 40267845 .  
  63. ^ Park, B.; Shin A.; Yoo, K.; et al. (2011). 「冷蔵庫の使用、塩分、野菜、果物の摂取量と胃がんに関する生態学的研究」. Cancer Causes & Control . 22 (11): 1497– 1502. doi : 10.1007/s10552-011-9823-7 . PMID 21805052. S2CID 24595562 .  
  64. ^ 「Heatcraft Refrigeration Products | Heatcraft Worldwide Refrigeration」www.heatcraftrpd.com . 2020年2月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年12月15日閲覧。
  65. ^ 「Heatcraft Refrigeration Products | Heatcraft Worldwide Refrigeration」www.heatcraftrpd.com . 2020年2月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年12月15日閲覧。
  66. ^ 「ラッセル - ウォークイン」 . russell.htpg.com .
  67. ^ 「Coldzone - ユニットクーラー」 . coldzone.htpg.com .
  68. ^ 「Heatcraft Refrigeration Products | Heatcraft Worldwide Refrigeration」www.heatcraftrpd.com。2019年12月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年12月15日閲覧。
  69. ^冷蔵庫・冷凍庫を清潔に保ち、氷が溜まらないようにしましょう。BBC 2008年4月30日
  70. ^ 「乳製品の安全確保 | アメリカ酪農協会北東部」アメリカ酪農協会北東部。 2024年3月12日閲覧。
  71. ^ a bクローリー、ジェラード・M. (2021年2月25日).風、水、火：その他の再生可能エネルギー資源. ワールドサイエンティフィック. p. 120. ISBN 978-981-12-2593-2。
  72. ^ Ahire, Niraj (2022年12月16日). 「冷凍に関する研究」(PDF) . 2024年3月12日閲覧。
  73. ^ Ahire, Niraj (2022年12月16日). 「極低温冷凍」 . Medium . 2024年3月12日閲覧。
  74. ^ 「冷凍方法：氷冷凍、ドライアイス冷凍」 Brighthub Engineering . 2008年12月22日. 2016年2月29日閲覧。
  75. ^理想的な蒸気圧縮サイクル2007年2月26日アーカイブat the Wayback Machine
  76. ^ペリー, RH & グリーン, DW (1984).ペリーの化学技術者ハンドブック（第6版）. マグロウヒル社. ISBN 978-0-07-049479-4。（12-27ページから12-38ページを参照）
  77. ^ Goyal, Parash; Baredar, Prashant; Mittal, Arvind; Siddiqui, Ameenur. R. (2016-01-01). 「吸着冷凍技術 ― 理論と太陽エネルギーへの応用の概要」.再生可能エネルギー・持続可能エネルギーレビュー. 53 : 1389–1410 . Bibcode : 2016RSERv..53.1389G . doi : 10.1016/j.rser.2015.09.027 . ISSN 1364-0321 . 
  78. ^ Lundgaard, Christian (2019).トポロジー最適化によるセグメント型熱電ペルチェ冷却器の設計. オックスフォード: Elsevier Ltd. p. 1.{{cite book}}: CS1 maint: 発行者の所在地 (リンク)
  79. ^ Fylladitakis, E. (2016年9月26日) Phononic HEX 2.0 TEC CPUクーラーレビュー. Anandtech.com. 2018年10月31日閲覧。
  80. ^ Huebener, Rudolf P. (2019年11月16日).導体、半導体、超伝導体：固体物理学入門. Springer Nature. ISBN 978-3-030-31420-0– Google ブックス経由。
  81. ^ Rowe, DM (2018年12月7日). CRCハンドブック・オブ・サーモエレクトリックス. CRC Press. ISBN 978-0-429-95667-6– Google ブックス経由。
  82. ^オリバー、エイブル;ニールシュ、コーネリアス。ペラニオ、ニコラ。フェルクライン、フリーデマン（2015年4月21日）。熱電 Bi2Te3 ナノ材料。ジョン・ワイリー＆サンズ。ISBN 978-3-527-67263-9– Google ブックス経由。
  83. ^ Brown, DR; N. Fernandez; JA Dirks; TB Stout (2010年3月). 「宇宙冷却および食品冷蔵用途における蒸気圧縮技術の代替技術の展望」(PDF) .パシフィック・ノースウェスト国立研究所 (PNL) . 米国エネルギー省. 2013年3月16日閲覧.
  84. ^ Tušek, J.; Engelbrecht, K.; Mikkelsen, LP; Pryds, N. (2015年2月). 「冷却装置への応用におけるNi-Tiワイヤの弾性熱量効果」. Journal of Applied Physics . 117 (12): 124901. Bibcode : 2015JAP...117l4901T . doi : 10.1063/1.4913878 . S2CID 54708904 . 
  85. ^ Xie , Zhongjian; Sebald, Gael; Guyomar, Daniel (2017年2月21日). 「天然ゴムにおける弾性熱量効果の温度依存性」. Physics Letters A. 381 ( 25–26 ) : 2112–2116 . arXiv : 1604.02686 . Bibcode : 2017PhLA..381.2112X . doi : 10.1016/j.physleta.2017.02.014 . S2CID 119218238 . 
  86. ^ Lu, Benfeng; Liu, Jian (2017年5月18日). 「Ni–Mn–In–Co多結晶ホイスラー合金における弾性熱量効果と超弾性安定性：ヒステリシスとひずみ速度効果」 . Scientific Reports . 7 (1): 2084. Bibcode : 2017NatSR...7.2084L . doi : 10.1038/ s41598-017-02300-3 . PMC 5437036. PMID 28522819 .  
  87. ^ Renato Renner (2012年2月9日). 「熱力学：冷蔵庫のゲート」 . Nature . 482 ( 7384): 164– 165. Bibcode : 2012Natur.482..164R . doi : 10.1038/482164a . PMID 22318595. S2CID 4416925 .  
  88. ^ Lu, Zhengmao; Leroy, Arny; Zhang, Lenan; Patel, Jatin J.; Wang, Evelyn N.; Grossman, Jeffrey C. (2022年9月). 「蒸発、放射、断熱により大幅に強化された室温以下のパッシブ冷却」 . Cell Reports Physical Science . 3 (10) 101068. Bibcode : 2022CRPS....301068L . doi : 10.1016/j.xcrp.2022.101068 . hdl : 1721.1/146578 . S2CID 252411940 . 
  89. ^ 「季節エネルギー効率比」www.ahrinet.org . 2020年6月9日閲覧。
  90. ^ Calderone, Anthony Domenic; Hessami, Mir-Akbar; Brey, Stefan (2005-01-01).商業ビルにおけるソーラーデシカント空調システムの活用. ASME 2005 国際太陽エネルギー会議. ASMEDC. pp.  71– 78. doi : 10.1115/isec2005-76107 . ISBN 0-7918-4737-3。

さらに読む

  • 冷凍容量、ASHRAE ハンドブック、ASHRAE, Inc.、アトランタ、ジョージア州
  • ストッカーとジョーンズ著『冷凍空調』、タタ・マグロウヒル出版社
  • Mathur, ML, Mehta, FS,熱工学Vol II
  • MSNエンカルタ百科事典
  • アンドリュー・D・アルトハウス、カール・H・ターンクイスト、アルフレッド・F・ブラチアーノ（2003年）『現代の冷凍空調』（第18版）グッドハート・ウィルコックス出版ISBN 978-1-59070-280-2。
  • アンダーソン、オスカー・エドワード（1972年）『アメリカにおける冷凍：新技術の歴史とその影響』ケニカット・プレス、344ページ。ISBN 978-0-8046-1621-8。
  • シャクトマン、トム（2000年）『絶対零度：そして冷気の征服』マリナーブックス、272ページ。ISBN 978-0-618-08239-1。
  • ウールリッチ、ウィリス・レイモンド（1967年）『冷気を創った男たち：冷凍の歴史』（第1版）エクスポジション・プレス、212頁。
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