江戸時代に氷（冷凍機）を作る

信長のシェフを見ていて突然、思ったのですが、もしあなたが江戸時代にタイムスリップしたとして、
真夏に氷を得たいと思ったとして、実現可能な手段は何でしょうか。
氷室に氷を貯蔵しておく、ではなくて、冷凍機を作ってください。
もちろん、使ってよいのは、江戸時代に手に入りそうな物だけです。（現在の知識は使ってもよい）

とりあえず、それなりに裕福な商家の旦那の道楽くらいの元手は使ってもかまいませんが、可能であれば、継続的に、氷を売って商売をしたいので、持続的に手に入りそうなものが原料・エネルギー源であるとベターです。

No.1 回答者： Mechirun 回答日時： 2013/03/05 04:07

大きな氷となると難しいですが、化学物質の反応による温度低下なら可能かもしれません。

硝酸アンモニウムと水との反応でマイナスまで温度低下させる事が可能です。

この回答へのお礼

吸熱反応でもいけそうですね。

硝酸アンモニウムは、硝酸＋アンモニアとすれば、一応、入手は可能な気はします。
ただ、当時を考えると、ものすごくコスト高（それこそ、氷室の氷よりも高い）かな、とは思います。
硝酸を継続的に、大量購入したら、謀反の疑いで捕まりそうな気もしますし。。

お礼日時：2013/03/05 21:04

No.2 回答者： lazydog1 回答日時： 2013/03/05 08:29

　試していませんが、江戸時代でも頑丈で耐熱性の密閉した鍋は作れるでしょう。

　それに水をいれて、密閉を解いた状態で火をガンガン炊き（鍛冶技術はあったから高温は作れるはず）、水がなくなり切った瞬間に密閉して、火からおろします。

　そして常温で放置します（井戸水などでさらに冷やしても可）。鍋に充満していた水蒸気が水に戻り、気圧が下がります。うまく行けば、真空に近い状態になります。

　そこで、空気が入らないようにしながら水を再投入します。真空中では激しく蒸発が起り、その気化熱で水が凍る、といいんですが。

　中が見えるガラスならやりやすいかもしれません。

　その他を考えると、断熱膨張でしょう。いったんピストンのような密閉容器の空気を圧縮して（温度上昇する）、常温で放置します。

　圧縮空気が常温になったところで、素早く膨張させると、常温より温度低下します。このとき、容器内に水があれば凍らせることができるかもしれません。

　これも密閉技術は必要で、かつ、強力で素早くに押し引きできることが必要です（大きな石などの重量物でなんとかなるかも）。

この回答へのお礼

水自体の気化熱ですか。
収率は悪そうですが、可能なことは可能な気はします。
おそらく、水以外の冷媒を使う方式よりも実現自体は容易か。
ただ、できるのは、固まりの氷ではなくて、よくて霜状の氷、おそらくは霜状の氷が微妙に混じった氷水、でしょうから売り物にはならないかもしれませんね。
氷売りではなくて、冷や水売りならできるか。

お礼日時：2013/03/06 10:55

No.3 回答者： foomufoomu 回答日時： 2013/03/05 08:32

気化熱を利用すれば、何とかなるんじゃないでしょうか。

まず、2重構造の壺をつくります。内側はできる限り肉薄のせとものの壺、外側は水を通す素焼きの壺で、2つの間は熱を通さない材料だけで触れあうようにします。
で、内壺に水、外壺と内壺の間にはアルコール（度数の高い焼酎）をいれます。
この状態で蓋をして、外からうちわで風を送り続ければ、かなり低温になりそうです。

この回答へのお礼

単純なエタノールでは、０℃まで冷やすのは厳しいような気がします。
もう少し、沸点が低いモノが手に入りませんかね。
歴史的には、世界初の人工的な氷は、エーテルの気化熱で作られた、というのが定説みたいですね。
確かに、エーテルはエタノール＋硫酸で作れる、硫酸は硝酸＋硫黄で作れる、硝酸は当時の日本でも非常に高価ですが生産・自給している、硫黄は温泉地にいけば入手可能ということで、いけるかなと思ったりします。硝酸を買い漁ったりしたら、謀叛の疑いで鬼平に捕まるか？

お礼日時：2013/03/05 20:26

No.4 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2013/03/05 11:20

普通にアンモニア吸収で・・

現在でも一部ではアンモニア吸収で氷は製造されています。
アンモニアの製造は過去にはとても難しいと思いますが、化学の知識があれば・・

　わたしはドメティックのスリーウェイ（100V電気・12V電源・ガス)冷蔵庫を持ってますが、アンモニア吸収型で製氷も出来ます。コンプレッサーがないので音がしないし庫内も広いです。

No.5 回答者： Tacosan 回答日時： 2013/03/05 11:27

ヒートポンプ, 作れないかなぁ.

この回答へのお礼

真面目にヒートポンプを作るのは、全く不可能ではないかもしれないけど、なかなか大変だろうな、というのが個人的な印象です。
ハードルは、冷媒の密閉加工の精度と、かなめ部品のコンプレッサーをどう実現するか、にかかってそうですね。もちろん、冷媒として何を使うのか、というのも難しい問題な気はしますが。簡単に手に入って、沸点が室温くらいのものがあればよいが。エーテル？アンモニア？
コンプレッサーは、単純な逆止弁つきのフイゴでよい？
全く不可能ではないような気はするのですが、氷室に氷貯蔵の当時の氷売りに対して、コスト的に勝てるか、は微妙かなという気はします。。

お礼日時：2013/03/05 20:09

No.6 回答者： tetsumyi 回答日時： 2013/03/05 18:33

圧縮空気を噴射して冷風、熱風を取り出す装置があります。

http://www.nihonseiki.com/product_contents/coole …
大型の密閉容器に、高性能ふいごを使って圧縮空気を貯めて井戸水で冷やすと１５°程度になります。
この空気を使って井戸水を入れた容器に吹き当てて冷やせば氷ができます。
この装置を、腕の良い職人さんに頼めば作ってくれると思います。

この回答へのお礼

ジュール・トムソン効果の利用ですね。
色んな回答が欲しかったので、質問文にはあえて自分の考えを書きませんでしたが、個人的には、これが本命かな、と思っていました。
完全なヒートポンプは、冷媒を循環させないといけないんで、密閉等の工作精度がけっこう厳しそうだな、と思いますが、この方法ならフイゴで圧縮して（＆冷して）から吹き出せばいいだけなんで、実現性はかなり高そうですね。効率は悪そうですが、水車なんかが利用できれば、氷室に貯蔵（当時の氷売り）よりは、コスト的にも勝てそうな気がします。

お礼日時：2013/03/05 19:52

No.7 回答者： drmuraberg 回答日時： 2013/03/05 20:12

以前同じ様な質問に答えたことがあります。

否定的な意見が多いようです。

しかし次のURLの回答No.5のエーテルの代わりにエタノール
（酒の蒸留を繰返しアルコール濃度を高めた物、最高エタノール
濃度96重量％、で代用）を使い、江戸の職人のフイゴを改良した
手作りポンプを使えば、比較的簡単にできると思います。
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7367321.html

当時は誰も氷を必要と考えなかった為に無いのだと思います。

この回答へのお礼

確かに、エタノールでも減圧すれば０℃までいけそうですね。
減圧は、加圧に比べると、難度が高いような気はしますが（要求される加工精度の面でも、フイゴの駆動に必要な力に関しても）、おそらく不可能ではない気がします。

ちなみに、江戸時代でも、旧暦6月朔に、加賀藩が将軍に氷を献上するというのは有名な話ですし、少なくとも寛政年間には江戸市中に氷屋や、氷売りの行商が普通にいました。当然ながら、氷室に貯蔵してあった氷を打っていたわけで、ものすごく高い（一カケラで一分？）んで、庶民にはまず手に入りませんでしたが。

お礼日時：2013/03/05 20:45

No.8 回答者： drmuraberg 回答日時： 2013/03/05 21:01

＜旦那の道楽くらいの元手は使ってもかまいませんが、可能であれば、継続的に、

氷を売って商売をしたい＞の質問には答えていませんでした。

アルコールは酒を最大濃度まで蒸留した物を使います。
ポンプはフイゴや当時の火消しポンプの様なピストン型。
ただし、筒とピストンは金属製で弁は逆止性の高いもので、場合によっては2重弁。
筒とピストンの形状は注射器の様にしてピストン外周と筒内周からの逆流を
押さえ、さらに漏れ防止の為に油（鉱油）で潤滑します。

水とアルコールを入れる容器のイメージは次の様にします。
水は試験管形状の内筒に入れます（できるなら取外し可能）。
それを取り囲む外筒（素焼きでは無い）に半分程のアルコールを入れます。
外筒の上部は空気で、その上は内筒を差し込んだ様に塞いであります。
外筒には排気口が有り、それをポンプに繋ぎます。
（実験室でエタノールで湿った試料を水流ポンプで乾燥していると、結氷を
見ることがあります。水流ポンプ（アスピレータ）の最高減圧度は25℃で
0.03気圧です。それ程高い減ではありません。江戸時代の手作りポンプでも
十分可能な範囲です。）

人力でポンプを動かし、減圧させアルコールを気化させ内筒の水を
凍らせます。
凍ったら、氷を内筒から引出します。内筒に予め割り箸を入れておくと
江戸氷棒の出来上がりです。


継続的に商売をするには、
外筒を良く断熱し（おが屑等を入れた外装容器で）、
排気は水冷してアルコールを回収し(又は水に排気泡をブクブクさせて
アルコールを水に溶かす）、
人力はペダル式にした方がよいでしょう。

いよ～＜裕福な商家の旦那＞！！　頑張ってください。

この回答へのお礼

うん。いけそうですね。当時の技術水準を考えても実現が厳しそう、というところはないですね。
この方式は、エタノールが比較的安く手に入りそうなところと、完全にサイクルにする必要がない（原理の上では冷媒を回収する必要がない）一方で、７～８割くらいの回収率であれば簡単に実現できそうなんで経済性もある、ということでかなり良さげですね。エタノールなら多少漏れても有害じゃないし、腐食性が弱めなのめ良さげか。

なんか、ジュールトムソンより、こっちのほうが本命な気がしてきました。
ジュールトムソンは、冷房は簡単にできそうですが、０℃まで冷やすのが大変そうなのと、できたとしても空気の比熱が低くて、水を凍らせるのはかなり大変だろうな、とは思うんですよね。

お礼日時：2013/03/06 12:15

No.9 回答者： tetsumyi 回答日時： 2013/03/06 08:08

No.6ですが、これはジュール・トムソン効果だけではありません。

筒の中に回転するように圧縮空気を吹き込むことで断熱膨張と同時に、空気分子の運動速度のバラツキを利用して速度の低い分子を集める装置です。
回転させることで、速度が速い分子は遠心力で周囲に集まる傾向があり、速度が低い分子は中心部に集まります。
それで径の小さい筒の方には冷たい空気、径の大きい筒の方に熱い空気が噴き出すと言う高い技術使ったものです。
３０年ほど前から実用化されていて、部分的に冷却が必要な一部の現場で使われていました。

この回答へのお礼

HP見ていませんでした。。

＞回転させることで、速度が速い分子は遠 心力で周囲に集まる傾向があり、速度が 低い分子は中心部に集まります。

うーん。分かるような分からないような。
つまり、空気の粘性率が温度上昇で高くなる、という性質を利用しているということ？
一方で、空気は温度上昇で密度が下がりますから、遠心力がかかる外側に冷たい空気が集まるという性質があるような気もします。（暖かい空気は上に昇るというやつ）
前者の効果がより大きいということ？計算してないので感覚が分かりませんが。

お礼日時：2013/03/06 10:24

No.10 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2013/03/06 08:43

No.4ですが・・無視されたようで。

　モーターもコンプレッサーも何も要らない、必要なのは重力と熱源とアンモニアだけで氷を作れます。現実的に可能な方法はこれしかないでしょう。
　構造図は
　⇒アンモニア 吸収 冷凍機 - Google 検索( https://www.google.co.jp/search?hl=ja&safe=off&q … )
　要は、アンモニア水を加熱して、気化したアンモニアと水を冷やしてその二つを混合すると吸熱しながらアンモニア水に戻る。単純なサイクルで熱源は薪だろうが太陽熱だろうがなんでもよい。
　そもそも原案は1777年ですから、織田信長の生きた時代から200年後、今から240年前・・
　⇒吸収式冷凍機 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%90%B8%E5%8F%8E% … )
　⇒アンモニア吸収冷凍機 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%B3% … )

この回答へのお礼

すいません。ちょっと邪魔がはいったので後でと思っただけで、無視したわけではないんですが。、

基本的に、冷媒を循環させる（とくに相変化を伴うサイクル）は、要求される加工精度が厳しそうだな、
という印象はあるのですが、
確かに吸収サイクルであれば、圧力は一定ですから、通常のヒートポンプのサイクルよりは、ずっと楽そうですね。
あとは、アンモニアの入手ですかね。可能なのは間違いないと思いますが、安く継続的に手に入れられるか。（サイクルとはいえ、加工精度を考えると、どんどん抜けてしまうてしょうから）

お礼日時：2013/03/06 10:38