【エアコン】エアコンの"仕組み"と空気の流れを解説...知っておきたいエアコンの基礎知識

エアコンは液体と気体の性質を利用してお部屋を涼しくする仕組みです。

液体が気体に変わる際に熱を吸収するため、エアコンはお部屋の熱を奪って涼しくすることができます。

この仕組みは、水滴が蒸発する際に熱を奪う現象と同じ原理です。

エアコンの冷房機能は、冷媒ガスを使って室内の熱を吸収し、室外に排出することで室温を下げます。

エアコンの暖房機能は、冷媒ガスの流れを逆にして室外の熱を室内に取り込むことで室温を上げます。

エアコンはこのような仕組みによって、快適な室温を提供しています。

冷媒ガスの熱が放出されているため、室外機から暖かい風が出ています。

暖房運転では、室外機から外の空気の熱を吸収し、冷媒ガスが室内機に運ばれ、熱交換器が温められます。

温められた熱交換器はファンによってお部屋に熱を放出し、室内機から暖かい風が出る仕組みです。

冷媒ガスがないとエアコンは機能しないため、冷媒ガスの漏れによって温度調節ができなくなる可能性があります。

エアコンの冷媒は、熱くしたり冷たくしたりすることで部屋の空気を暖めたり冷やしたりする役割を担っています。

冷媒はガスの一種であり、気体を圧縮すると熱くなり、膨張させると冷たくなる性質を持っています。

エアコンの室外機が冷媒を圧縮して熱くし、膨張させて冷やすことで、部屋の空気の温度を調節しています。

エアコンは熱や物質の現象を利用して、空気の温度を調整しています。

エアコンは室内機と室外機の2つのユニットに分かれており、室内機の中には熱交換器があります。

この熱交換器を通じて、冷媒と呼ばれる液体が熱を運び、冷たい空気を作り出します。

エアコンの冷房は、室内機と室外機で構成されています。

室内機側の熱交換器を蒸発器、室外機側の熱交換器を凝縮器と呼びます。

蒸発器と凝縮器の間はパイプでつながれており、その内部は冷媒で満たされています。

室内の空気が持っている熱は、蒸発器を介して冷媒に伝えられます。

冷媒の気化熱効果を利用して、蒸発器周囲の熱を冷媒に伝えることで室内を冷やします。

冷媒は室外機側に送られ、圧縮されて凝縮器に進みます。

凝縮器では放熱フィン部分によって熱交換が行われ、冷媒の温度が下がります。

さらに冷媒は膨張弁で膨張させられ、室内に戻って熱を吸収します。

エアコンの熱交換器は、室外機から送られてきた冷媒を使って室内の空気を暖めたり冷やしたりする役割を持っています。

室内機の主なパーツは、熱交換器とファンであり、熱交換器で室内の空気を暖める/冷やすため、ファンを使って室内の空気を取り込み、排出させます。

エアコンの熱交換器は冷房時に結露し、結露した水分をドレインホースで外に排出することで室内の湿度を下げます。

また、暖房時には室外機が外気よりも冷たいため、室外機の各パーツに空気中の水分が結露し、霜となってしまうことがあります。

そのため、冬には「霜取り運転」が必要になります。

エアコンは、室内機と室外機の2つで1セット。

この2つをつなぐパイプをかけめぐっている冷媒（れいばい）が、熱の「多いところから少ないところに移動する」性質を利用して、室内機の熱交換器で部屋の中の熱を乗せて、室外機の熱交換器で熱をおろす。

これをくりかえして、部屋をすずしくしているんだ。

エアコンの温度調節において、冷媒ガスは重要な役割を果たしています。

冷媒ガスは液体と気体の性質を利用してお部屋の温度調節を行うため、エアコンの冷媒配管を循環する過程で液体や気体に変化します。

冷房運転の場合、室外機の減圧器で低温の液体になった冷媒ガスは、室内機に運ばれて熱交換器を冷やし、室内機から冷たい風が出るようになります。

また、部屋の熱を吸収した気体の冷媒ガスは室外機に戻って圧縮器で高温の気体となります。

冷媒ガスはエアコンの温度調節において欠かせない要素であり、熱交換を通じてお部屋の温度を快適に保つ役割を果たしています。

冷媒ガスは歴史時代の変化と共に様々な種類が開発されてきました。

2000年以前のエアコン製品にはR22の冷媒ガスが使用されていましたが、環境への悪影響が指摘され、2000年以降はR410AやR407Cなどの代替フロンが使用されるようになりました。

R410Aはオゾン層への影響はないものの、地球温暖化に影響を及ぼすため、R32が開発されました。

現在はR410AとR32の冷媒ガスを使用したエアコンが主に製造されています。

冷媒ガスの種類によって性質や工事内容が異なり、R32は単一冷媒でガス補充が可能ですが、R410Aは二種混合冷媒でガスチャージが必要です。

ガス補充とガスチャージでは料金が異なります。

エアコンは冷媒ガスを使用してお部屋の熱を吸収・放出して温度調節を行っています。

冷媒ガスが不足しているとエアコンの温度調節ができなくなる可能性があります。

冷媒ガスは地球環境に配慮して、より環境への影響が少ない性質に切り替わってきました。

熱交換器は、冷媒の熱を外に放出したり、外気の熱を冷媒へ取り込んだりする。

エアコンを省電力で運転する方法は、インバーターを使用することです。

インバーターは、電気の電圧や周波数をコントロールする回路であり、エアコンのコンプレッサーの駆動を制御して冷媒の圧縮を調整します。

コンプレッサーはエアコンの電気部品の中で最も電力を消費するため、インバーターを使用することでコンプレッサーの電源を最適化することができます。

インバーターは、コンプレッサーの回転速度を調整したり、電源のオン/オフを細かく制御したりすることができます。

また、エアコンの性能を向上させるためには、熱交換器の表面積を広げることも効果的です。

熱交換器の表面積を広げることで、より効率的に空気を冷やしたり暖めたりすることができます。

最新のエアコンでは、センサーを搭載して室内に人がいるかいないかを把握し、自動で無駄な運転を避ける機能を搭載したモデルもある。

また、天気予報やユーザーの生活リズムを把握し、常に快適かつ無駄をはぶいた運転を、自動で行なうモデルも増えている。

今後、省エネ性とバランスを取りながら、ユーザーが細かい操作を行なうことなく、快適な空調が実現できるようになっていくことも期待される。

空気中の水分（水蒸気）の量は温度によって変わり、高温の空気ほど多量の水分を含むことができます。

除湿機能はこの特性を利用しています。

蒸発器で急激に冷やされた空気は、温度低下によってそれまで含んでいた水分を放出（飽和）し、これが蒸発器の表面に集まって「結露」します。

空気中から取り出した水分をホースで屋外に排出することで、屋内の湿度を低下させるのが除湿機能です。

エアコンの冷房運転も除湿が行われる原理です。

再熱除湿機能は、エアコンの省エネ性能向上に伴う問題解決のために生まれた。

エアコンの性能向上のために進められたインバータの採用により、蒸発器と凝縮器の温度差が小さい状態でも効率よく冷房できるようになった。

しかし、この状態では除湿性能が低下してしまうため、再熱除湿運転が登場した。

再熱除湿機能は、冷房運転を行いながら、冷気に暖気を混ぜることで適切な温度に調整した空気を室内に送り込む。

冷房の原理は四方弁を切り替えて冷媒の流れる方向を逆にすることで暖房になります。

冷媒は高温・高圧時には80℃ 3.2MPa、低温・低圧時には10℃ 0.9MPaとなり、高い圧力でパイプ内を循環しています。

冷媒の漏れると内部の圧力が下がり、エアコンの性能が悪くなり、冷風や温風が出なくなってしまいます。

冷媒の漏れを防ぐためには製造時のリークテストが必要であり、設置時には冷媒が通る経路に空気や水分が入らないように注意する必要があります。