実は潜水艦で一番重要なこと

潜水艦は潜るのが仕事。
一番重要なことを考察します。

潜水艦の戦い方

太平洋戦争中の潜水艦は潜航して敵船に忍び寄り魚雷攻撃を行った。
攻撃される側は、駆逐艦と対潜哨戒機で対抗した。
だから潜水艦は敵に発見されない距離から潜航して攻撃し、安全圏に逃げ切るまで海面へ浮上できない。

水上と空中の目から逃れるには深く潜らねばならず、複雑な進路変更で攻撃をかわし、時には何時間にも及ぶ全機関停止によりソナー探索を躱すことも必要となる。
いずれにせよ、問題は連続潜水可能時間である。

CO2（二酸化炭素）

密閉状態で潜航中の潜水艦内では多数の乗組員が呼吸している。
人は呼吸で酸素を消費して二酸化炭素を排出するので、艦内の酸素が徐々に減って反比例でCO2が上昇する。
ここで一般的に問題になるのは酸素の欠乏と考えられがちだが、実はそれ以上にCO2の増加が問題である。
当時でも酸素の供給は酸素ボンベで可能だったが、CO2除去技術は必要十分ではなかった。

通常の大気中のCO2濃度は0.03%(300ppm)前後で、人の呼気にも含まれ、炭酸ガスとして炭酸飲料やドライアイスに利用されており、一般に危険なイメージはない。
しかし0.2%(2000ppm)を超える空間では眠気・頭痛・吐き気などが始まり、0.5%(5000ppm)が活動限界といわれ、4%(40000ppm)以上では昏睡して死に至ることもある。

帝国海軍の伊400・伊15のような艦内空間が大きい大型潜水艦でも、潜航時には1時間でCO2濃度は0.12～0.18%上昇すると謂われている。
即ち単純計算で連続潜水可能時間は20～30時間が限度となる。
つまり潜水艦の連続潜水可能時間は、CO2除去能力に左右されるとも言えるのである。

CO2除去技術

伊号潜水艦にはL型缶という空気清浄装置が搭載されていたが、有効浄化時間が4時間と短く、空気循環のための送風機の騒音、使用時の発熱が接敵時の使用を阻害して実戦には不向きだった。
戦争末期には艦内に手撒きする浄化剤が導入され、無音潜航時の使用が可能になって、伊号艦には20時間分(120缶)が搭載された。

戦後も潜航時間延長のためにCO2除去技術は継続研究され、原子力潜水艦は空気浄化に関しては半永久的潜航性能を獲得している。

やがて人類は宇宙空間に進出し始めた。
最悪の場合、海上に浮上すればすぐさま換気ができる潜水艦と違って、宇宙船は地球に帰還するまでの長期間に100%対応できる、より高度なCO2除去技術が必要であった。
高性能な吸収剤や液体・固形など形状の開発、さらには使用済み吸収剤の再生利用技術の発達で、CO2除去技術は飛躍的に進化した。

近年には、地球温暖化の原因とされる大気中のCO2濃度増加を防ぐために、さらに高度化、大規模化されたCO2除去技術の必要性が増している。

出典/引用
・COとCO2濃度の人体への危険度に関して
・出撃後ほぼ「全滅」日本海軍潜水艦の最大欠点
・帝国海軍潜水艦伝習所ーWarBirds (warbirds.jp)
・CO2直接空気回収技術の進化と大気マネージメント

※画像はイメージです。