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［Last Update 2012/02/29］
建築環境工学・建築設備工学入門
＜基礎編＞
1-4-4
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
基本
原理
その１
気体の圧縮・膨張で、温度差を作る
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
基本
原理
その２
温度差のあるものを接触させ、熱を移動
0℃
0℃
0℃
50℃
0℃
-20℃
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
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
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
「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
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
冷媒の温度変化・熱のやりとり ４つの場面
冷房時
２ 凝縮
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
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
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。
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
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。
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 蒸発はじまる
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
液体の冷媒の一部が膨
張することで、温度が下
低温・低圧の液体 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。
日常生活に見る
「膨張」
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。
室内機＞熱交換器で「蒸発」
４ 蒸発
冷房時
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
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。
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
発 行
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）