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解決済みの質問

空調の仕組みについて教えてください。

空調の仕組みについて教えてください。

https://www.meltec.co.jp/museum/air/index.html
空調エアコンは、端的に言えば、
液体吐き出して気体で受けている、と解釈しています。
室外機で、冷媒を圧縮機使って液体にする。循環パイプを伝って室内機へ送る。
熱交換?して?冷媒が空気から熱を奪って気体になって室外機へ戻る。繰り返し。
ここで、冷媒の液体を室内機に送ってどうやって空気が冷えるんです?
クーラーからは、冷たい空気が送られているように思えますが。熱交換してるなら、室内の空気を室内機で吸い込んでパイプ?に接触させて、冷媒とは非接触で空気の熱を奪う?
本当にこんなんで希望の温度に下げることなんかできるんですか?というか、なんで実際のを見ると、室内機から冷たい空気が送られてるの?いつ冷やしたんです、、?

投稿日時 - 2019-06-26 18:50:33

QNo.9629393

困ってます

質問者が選んだベストアンサー

エアコンの冷房運転を説明します。
例えば病院で注射する前に、アルコール(液)で皮膚を拭くとアルコールが蒸発して冷たく感じるでしょう。ずっと冷やし続けるには、大量のアルコール(液)で拭き続ける必要があります。そこで、蒸発してしまったアルコール(気体)を集めて、液化し再利用すれば、少量のアルコールを循環利用することができます。
以上の文章のアルコールを冷媒に読み替えて下さい。気体は圧縮すると液化します。これを行うのが圧縮機です。冷たく感じる皮膚が室内機です。気化した冷媒を集めるのが室外機です。冷媒はパイプの中を循環しながら気体や液体に変化しながら流れています。

投稿日時 - 2019-07-19 16:16:49

ANo.9

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回答(9)

ANo.8

気体は圧縮すると縮むと同時に発熱します
圧縮された気体を開放(膨張)させると冷却現象が起きます。
同時に行えば熱くなった分冷えるだけでトータルの温度は変わりませんが
圧縮し発熱した状態で熱を奪ってから開放(膨張)すると圧縮状態で冷却された熱の分だけ温度が下がり冷えます。
これがエアコンの原理です。
室外機から熱い風(熱)が出るのはそのためです。
圧縮し発熱た冷媒を室外機で冷ます=室外機から熱風が出る。
室内でその冷媒を開放し急速に膨張させる=室内が冷える。
暖房はこれを逆にしたもので室外機と室内機の動作が入れ替わっているのです。
だから暖房の時は室外機からは冷たい風が出ています。

ちなみに、冷媒の圧縮にはコンプレッサーという装置を使います。
圧縮機
https://www.daikin.co.jp/air/tech/compressor/summary/

投稿日時 - 2019-06-27 15:24:02

ANo.7

「どうやって、圧縮、膨張をしているのか」という話がでていたので。。。
次のページに、わかりやすい動画があります。
https://s.webry.info/sp/69607403.at.webry.info/200910/article_4.html
エアコンでは、最初の2種類(を変形したもの)がよくつかわれているようです。この部分は、エアコンの省エネ、静音に直接かかわる部分なので、各メーカーとも工夫を凝らしています。
図はすべて圧縮ですが、逆回転すると膨張になります。

投稿日時 - 2019-06-26 20:39:31

ANo.6

液体や気体には、「圧力を高くすれば温度が上がり、圧力を下げれば温度が下がる」という性質があります。

冷媒ガスを室外機で圧縮し液体します。
この時熱が発生します。その熱は室外機から放出します。
(地球を暖めています。)
液体を室内機に送り室内機で圧力をとくとガス状に戻ります。
この時、気化熱で温度が下がり冷気が発生します。
この冷気で室内を冷やします。

熱交換器は液体・ガスが通る管に放熱板が固定されています。
熱交換器の裏のファンの風で室内に冷やされた空気もしくは暖められた空気を室内に送ります。(添付画像参考)

ゴキブリ・蚊退治スプレー、防水スプレー、ヘヤースプレーなどボンベのスプレーを1分間以上連続で利用してみて下さい。
ボンベの缶が冷たくなります。
参考URL スプレー缶が冷たくなるのはなぜ?
http://www.asahi.com/shimbun/nie/tamate/kiji/20091216.html

自転車の空気入れが有ったら
空気入れハンドルを引き
片手の指でホースの先端を空気が漏れないように押さえて
もう一方の手でポンプ本体を握り
誰かに空気を入れるようにハンドルを押してもらいます。
ポンプ本体内の空気の圧力が高くなりポンプ本体が暖かくなります。
ホースの先端を押さえた指を離しポンプ本体内の空気が抜け圧力が下がると
ポンプ本体の熱が下がります。

冷蔵庫も同じ原理で冷やしています。
https://kurashinotie.com/reizouko-shikumi/
冷蔵庫の裏側は暖かいですよ。

投稿日時 - 2019-06-26 20:35:11

ANo.5

エアコンが、「冷媒を、液体と気体の状態で繰り返し変化させて、熱を運ぶ」のは理解されているのですね。

液体の水を熱すると気体の水蒸気に変わり、気体の水蒸気を冷やすと液体の水に変わります。
これは水→水蒸気の変化では水が熱を奪い取り、水蒸気→水の変化では水が熱を放出していることになります。

エアコンの冷媒(フロン)は、水よりずっと簡単に液体←→気体の変化が起きる物質で、ポンプで圧縮すると気体→液体に、逆に膨張させると液体→気体の変化が起き、それぞれ、水の場合と同様に、熱を放出や奪い取りをします。
これを利用して、冷房の場合は、室内機で冷媒を膨張して熱を奪い取り、室外機で冷媒を圧縮して熱を放出しているのです。

なお、冷媒と空気は、直接には触れ合っていません。熱のやり取りをするだけなので、熱をよく通すアルミの板を介して熱を移動させています。アルミのコップにお湯を入れてコップを触ると(直接お湯に触っていないのに)熱く感じるのと同じです。

投稿日時 - 2019-06-26 20:16:08

ANo.4

はじめまして♪

冷房時は、室内機の中で気化させる事で、気化熱と言って温度が下がります。どのくらい下がるかと言いますと、凍ってしまう程です。
その非常に冷たい部分に薄くて面積が多いアルミ製等のフィンを沢山取り付けて、その隙間に空気を通す事で空気の温度が下がるのです。

それぞれの構造等でより高効率な設計になっていますが、冷蔵庫も根本的な原理は同じです。

冷たい水の入ったコップは、ごく狭い範囲ですが空気を冷やしながら、水の温度は室温に近く成る=暖まる 冷媒も非常に冷たい状態からそこそこ暖まった状態で室外機に戻され、圧縮する事でさらに高い温度になって、室外の空気で冷やす、という循環で、室内の冷房が出来ています。

このため、室外機が直射日光に当っていると、熱交換の効率が悪く成りますし、室外の温度が高い程、効率も悪く成ります。室外機の空気がよく流れるようにしながら、日よけをしたりするとエアコンの効率は良くなりますよ。

冷蔵庫は、庫内を冷やす為に室内に熱を出します。基本は同じですからね。

『なんで実際のを見ると、室内機から冷たい空気が送られてるの?いつ冷やしたんです、、? 』
冷媒を通したパイプに取り付けられた細かで非常に広い面積のフィンを通った室内の空気が冷やされて出て来るのです。今ではいろいろ工夫した制御が備わっていますが、空気中の水分がフィンに凍り付いてしまい、空気の流れが悪く成って正常に冷房出来ない、いわゆる「霜付」という現象になる事も昔は結構在りました。各種のセンサーとかコントロール機能で、「霜付き」を防いでくれるので、最近のエアコンではほぼ問題なく快適に利用出来るのは、ありがたい事です。

なお、エアコンの暖房では、冷房時の逆運転のような感じ。屋外機でより冷たい風を出し、室内に暖かい風が出る。このため、室外の温度が極端に低いと暖房能力、効率が悪くなってしまうので、極寒地ではエアコン暖房は敬遠されがちです。まぁ、この点も技術的に進んできていて、外気がマイナス5℃くらいでも、十分に暖房出来る。という機種も登場していますが、、、効率としては、石油ストーブに勝てるのかどうか、、、という感じでしょう。

エアコンの、本当の意味での本体は「室外機」です。ほとんどの機種は、室内機は室外機に電源を供給しながら、リモコン等で設定された条件を元に室外機に動作状況の指示信号を送って、室外機側のコントロール回路で基本動作を変えています。室内機は風の向きとか強さとか、室内の快適性に関するコントロールがメインだったりしますからね。

なお、「気化熱」で温度を下げる。という原理を原始的に応用するのが「打ち水」という水まきです、冷たい水を撒くから涼しく。というのも在るのですが、蒸発する時に熱を奪ってくれる。という「気化熱」による効果の方が大きいのです。(ビシャビシャに濡らすよりも、まばらに広く撒いて、短時間で乾く。というのが効果的なのですね。応用としては、非常に細かい霧状の水、ミストによる効果。って言うのも一部で活用されています。)

エアコンの場合、水とは違って、より効果が高い「冷媒」を用いる事で、非常に高い効果を得ています。

これで、さほど大きく無い「室内機」の中を通った空気が、しっかりと冷やされて「冷たい空気」に変わった「風」が出ているのですよぉ。

投稿日時 - 2019-06-26 19:50:57

補足

ありがとうございます。室内機で展開されるところ図とかマンガないですかね?ファンが通って、~間に~とか想像がトンチンカンかもしれないので、、

投稿日時 - 2019-06-26 19:55:57

ANo.3

熱交換の原理というものは、圧縮と膨張時の熱のやりとりを利用します。

物体を暖めると体積が大きくなり、冷やすと縮むのはご存知ですね?
このとき、その物体ベースで言えば熱を加えると体積が増える、熱量を取り除くと体積が減る事になります。
では特に熱を加えずに、力ずくで体積を変化させるとどうなるでしょうか? 無理やり縮めたり、引き伸ばすのです。

答えは、物体は圧縮すると熱を吐き出す(熱くなり)、引き伸ばすと冷えます(周囲から熱を奪う)
この原理を使う事で、冷媒を圧縮したり引き伸ばしりする事で、任意の場所で熱を吐き出したり、吸わせたりするのがエアコンの原理です。

https://www.meltec.co.jp/museum/air/index.html

投稿日時 - 2019-06-26 19:16:36

ANo.2

補足ですが室外機からは液体の圧縮ガスです。

投稿日時 - 2019-06-26 19:15:44

ANo.1

室外機からガスを室内機に送る。室内機に到着したガスが一気にノズルから噴出される。気化するときに辺りの熱を奪う。辺りは一気に温度が下がる(気化熱)。そこに吹き出しの空気を(裏側から扇風機を回す)冷気が吹き出す。
大まかですが。車のエアコンも同じ理屈です。本当に大雑把ですが。.

投稿日時 - 2019-06-26 19:12:35

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