目次
冷媒とは
冷媒とは、熱を運ぶための作動流体です。
通常は気体と液体を繰り返しながら循環します。
冷媒は以下の性質を持ちます：
- 圧力をかける → 温度が上昇する（圧縮）
- 圧力を下げる → 温度が低下する（膨張）
- 液体 → 気体へ変化（蒸発）するときに周囲から熱を吸収
- 気体 → 液体へ変化（凝縮）するときに周囲へ熱を放出
👉 相変化（蒸発・凝縮）を利用して大量の熱を移動させているのがポイントです。
熱交換器とは
熱交換器は、
温度の高い流体から低い流体へ効率的に熱を移動させる装置
です。
エアコンでは：
- 室内機側熱交換器
- 室外機側熱交換器
の2つがあります。
圧縮機で温度が上がる仕組み
冷媒を圧縮すると、
- 分子間距離が縮まる
- 分子運動が激しくなる
- 内部エネルギーが増加する
結果として温度が上昇します。
これは熱を加えているわけではなく、
圧縮仕事（電気エネルギー）を内部エネルギーに変換している
というのが正しい理解です。
膨張弁で温度が下がる仕組み
膨張弁の役割は
高圧液体冷媒を一気に減圧すること
です。
重要ポイント：
- 膨張弁は「冷やしている」のではない
- 減圧により温度が下がる（ジュール・トムソン効果）
- 一部が蒸発し、その際に周囲から熱を奪う
その結果、低温の冷媒が作られます。
暖房の仕組み（ヒートポンプ暖房）
① 圧縮機で冷媒を圧縮 → 高温高圧ガスになる
② 室内熱交換器で凝縮 → 室内へ放熱（暖房）
③ 液体になった冷媒を膨張弁で減圧 → 低温になる
④ 室外熱交換器で蒸発 → 室外から熱を吸収
⑤ 再び圧縮機へ戻る
ポイント：
- 冬でも外気に熱は存在する（絶対零度ではない）
- その熱を汲み上げて室内へ運ぶ
冷房の仕組み
※暖房と四方弁により流れが逆転します
① 圧縮機で冷媒を圧縮
② 室外機で放熱（凝縮）
③ 膨張弁で減圧
④ 室内機で蒸発 → 室内の熱を奪う（冷房）
⑤ 圧縮機へ戻る
超重要ポイント（プロ視点）
エアコンは
熱を「作っている」のではなく
熱を「移動させている」装置
です。
だから：
- 電気ヒーターより効率が高い
- COP（成績係数）が3〜6になる
例：1kWの電力で→ 4kWの暖房能力を出せる（COP=4）