［Last Update 2015/04/30］ 建築環境工学・建築設備工学入門 ＜空気調和設備編＞ <ヒートポンプの原理> 冷媒回路のしくみ＜ヒートポンプを分解すると＞ ヒートポンプは熱をくみ上げ、移動させる 暖房時 2つの、非常に基本的な物理現象を利用しているだけ 2 気体の圧縮・膨張で、温度差を作る 基本 原理 その１ 気体は 圧縮すると温度が上がる 膨張すると温度が下がる 3 温度差のあるものを接触させ、熱を移動 基本 原理 その２ 0℃ 0℃ 0℃ 50℃ 0℃ -20℃ 4 5 ヒートポンプの冷媒回路 室内機 室外機 室内機と室外機が配管でつないである 6 ヒートポンプの冷媒回路 室内機 室外機 室内機と室外機が配管でつないである 熱を伝える物体「冷媒」が循環している 7 ヒートポンプの冷媒回路 冷房時 室内機 室外機 「冷媒」は液体・気体と姿をかえながら熱を運ぶ 「冷媒」 気体←→液体 変化と熱のやりとり 熱を加えると、液体は気体になる 8 「冷媒」の形態変化と熱のやりとり 熱を放出して、気体は液体になる 9 ヒートポンプ内部での「冷媒」のようす 液体・気体と姿をかえながら熱を運ぶ 冷房時 10 冷媒の温度変化・熱のやりとり 冷房時 ２ 凝縮 ４つの場面 ３ 膨張 膨張弁 熱交換器 室外機 室内機 熱交換器 圧縮機 １ 圧縮 ４ 蒸発 11 室外機＞圧縮機で「圧縮」(冷房時） １ 圧縮 高温・高圧の気体 低温・低圧の気体 冷媒はここで 低温・低圧の気体→高温・高圧の気体 になる 12 室外機＞圧縮機で「圧縮」(冷房時） １ 圧縮 圧縮機 気体の冷媒を圧縮するこ とで圧力と温度が上が る。 高温・高圧の気体 低温・低圧の気体 日常生活に見る 「圧縮」 空気入れで圧縮すると、タイヤ内の空気の圧力と温度が上 がる。 13 室外機＞熱交換器で「凝縮」(冷房時） ２ 凝縮 中温・高圧の液体 高温・高圧の気体 冷媒はここで、室外へ熱を放出し 高温・高圧の気体→中温・高圧の液体 になる 14 室外機＞熱交換器で「凝縮」(冷房時） ２ 凝縮 中温・高圧の液体 熱交換器（室外機） 高温で気体の冷媒が外 気と熱交換をして高温の 液体になり凝縮熱を放熱 する。圧力が高いので温 度が高くても沸騰せず、 冷媒は液体のまま。 高温・高圧の気体 日常生活に見る 「凝縮」 空気中の水分が冷たいコップに冷やされて水滴となって表 面につく。 圧力鍋では圧力が加わり、高温でも沸騰せず、液体のまま。 15 室内機＞膨張弁で「膨張」(冷房時） ３ 膨張 低温・低圧の液体 中温・高圧の液体 冷媒はここで 中温・高圧の液体→低温・低圧の液体 蒸発はじ 16 室内機＞膨張弁で「膨張」(冷房時） ３ 膨張 中温・高圧の液体 膨張弁 低温・低圧の液体 日常生活に見る 「膨張」 液体の冷媒の一部が膨 張することで、温度が下 がる。 スプレーを連続噴出すると内部の圧力が減圧され冷たくな る。 膨張弁は水道栓と同じ。上流側は圧力が高いが、下流側は 低くなる。 17 室内機＞熱交換器で「蒸発」(冷房時） ４ 蒸発 低温・低圧の液体 低温・低圧の気体 冷媒はここで、室内から熱を奪い 低温・低圧の液体→低温・低圧の気体 になる 18 室内機＞熱交換器で「蒸発」(冷房時） ４ 蒸発 低温・低圧の液体 熱交換器（室内側） 液体の冷媒が空気と熱 交換をして、蒸発熱を 奪って気体になる。 低温・低圧の気体 日常生活に見る 「蒸発」 注射などでアルコール消毒をする時、アルコールが蒸発して 皮膚の熱を奪い涼しくなる。 「冷媒」も蒸発しやすい液体である。 19 ヒートポンプはこのサイクルを繰り返している ２ 凝縮 １ 圧縮 冷房時 ３ 膨張 ４ 蒸発 20 発 行 公益社団法人 空気調和・衛生工学会 （SHASE: The Society of Heating, Air Conditioning and Sanitary Engineers of Japan）
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