エコキュートの仕組み

ヒートポンプ（HeatPump）は、大気の熱を汲み上げて自然冷媒CO2に伝え、それを圧縮することで高温にして、その熱でお湯を沸かすシステムです。電気を熱に変えるのではなく、大気中の熱を利用するため（電気は熱を運ぶ役割をしています）、消費した電力に対して3倍もの熱エネルギーが得られる効率の良さが特長です。

そこで今回は、この「大気（空気）の熱でお湯が沸く！」エコキュートの仕組みを、解りやすく簡単にご説明したいと思います。

　大気中の 『熱』 を集める 「ヒートポンプ」

通常、水をお湯にするには「火」や「電気」などで加熱します。しかし、エコキュートでは火や電気の熱を使わず、お湯をつくるのです。しかし、お湯をつくるためには『熱』を直接加えなくてはなりません。では、どうすれば良いのでしょうか？

そこで必要になるのが、空気の中に存在する『熱』なのです。大気中に満ち溢れている『熱』を上手く利用するのが、エコキュートのすごいところなのです。

それでは、どのようにして空気中の『熱』を集めるのか？というと、その時活躍するのが「ヒートポンプ」という仕組みなのです。エコキュートは空気熱を利用する「ヒートポンプ」の給湯器なのです。「ヒートポンプ」という言葉は、エアコンなどで良く使われていますので、耳にしたことがある方もいるのではないでしょうか？！
ところで「ヒートポンプ」とは何でしょう？　まずは、言葉の意味をみてみましょう。

と言う意味になります。
では次に、この「ヒートポンプ」が、どのようにして熱をくみあげるのか、その仕組みをみていきましょう！

　熱は圧縮されて高温になる

大気中の『熱』が、なぜお湯をつくれるほどの『高熱』になるのか？まずはこれについて説明を始めましょう。

『熱』は圧縮すると高温になるという特性があります。身近なところでは、圧力鍋などがイメージしやすいかもしれません。圧力をかけることで高温加熱ができ、調理時間が短くなっていますよね。この『圧縮』を利用して、大気中の『熱』を高温に変えているのが「ヒートポンプ」という仕組みなのです。
それでは、「ヒートポンプ」で加熱するまでの流れを簡単に説明します。

この作業が、エコキュートの中で行われているのです。しかし、大気中の『熱』を集めるためには、もうひとつ必要なものがあります。それが「冷媒」といわれるものです。エコキュートは、この「冷媒」に大きなエコが隠されています。

　 『熱』 を集めてくれるのは 「CO2」

大気中の『熱』をファンで機械の中へ送り込むだけでは『熱』は集まりません。室外機の中に送り込まれた大気から『熱』を取り込み、水に伝える役割をするのが「冷媒」です。
この「冷媒」は自分自身が『熱』を吸収して温度を上げ、その『熱』を放出することで、水に熱を伝えるという重要な役割を担っているのです。
（※エアコンや冷蔵庫の場合は、室内または庫内の『熱』を吸収し、外へ放出することで温度を下げるという逆の働きをしています。）

「冷媒」として有名なのがフロンです。しかし、エコキュートは「冷媒」にフロンを使用せず、代わりに【CO2＝二酸化炭素】を利用している点が注目のポイントなのです！
※エアコンや冷蔵庫などの冷媒は、いままでフロンが使われていましたが、環境に対する影響があるということで、最近は「代替フロン」「ノンフロン」が主流となっています。

この冷媒【CO2】は、オゾン層の破壊係数がゼロ。地球温暖化に対する影響も、フロンの1500〜1700分の1。さらに「CO2」は、工場などで排出される副生ガスを再利用しているという理想的な冷媒なのです。

これで、大気中の『熱』を取り込み、『高熱』として加熱ができるまでの作業が整いました。
では、エコキュートの仕組みを整理してみましょう。

　『図解』 エコキュートの働き

大気中の『熱』をファンで機械の中へ送り込むだけでは『熱』は集まりません。室外機の中に送り込まれた大気から『熱』を取り込み、水に伝える役割をするのが「冷媒」です。

室外機で大気を取り込む
　　 冷媒【CO2】が大気中の『熱』を吸収
　　　　　　　　　　　　
熱を含む【CO2】はコンプレッサーで圧縮され『高熱』に
　　 『高熱』となった冷媒【CO2】は熱交換器へ
　　　　　　　　　　　　
熱交換器で水に『熱』を伝える＝加熱
　　 『熱』を排出した冷媒【CO2】は拡張弁へ
　　　　　　　　　　　　
冷媒【CO2】は拡張弁で膨張される
　　 ※膨張させると【CO2】は外気温より低温になるため
　　　　空気中から熱を吸収しやすくなります
　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　再び へ

エコキュートは、このような循環により大気中の『熱』を延々取り込みながら、お湯をつくっているのです。この循環のなかで電気を使用しているのは、大気を取り込む時と圧縮する時です。そのため、少ない電気でお湯が沸かせるということになります。

現在のエコキュートは【電気１】に対し【空気２】を使って90度のお湯が沸かせる換算になっています。これが、電気だけでの給湯に比べ３倍の能力でお湯ができるという理由なのです。

これで 『エコキュート』 のことはお解りいただけましたでしょうか？
だからエコキュートは、省エネと高温給湯を両立した 【環境にやさしい これからの給湯器】 といえるのです！

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