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2009年7月22日 (水)

エアコンの原理:暖房

冷房の原理では、液体の入った容器を排気して、強制的に液体を気化させ、気化熱を周囲から奪う形で、冷やしている。すなわち、液体状態の分子を気体状態にするときに必要なエネルギーを気化熱という形で外から供給している。

 

では、気体を液化するときは、どうなのか?

 

気体から液体になるので、気化熱で使われたエネルギーを、今度は反対に放出しなければならないはずである。(液化するために冷やすのは、液化で放出される熱を取り出すためである。)

 

物理的な言葉で言えば、気体状態は液体状態よりもエネルギーの高い状態であるので、液体状態から気体状態に移る(物理では遷移という)時は、エネルギーの高い状態に移るので、液体状態と気体状態のエネルギーの差額分を外から供給する。

 

一方、気体状態から液体状態に移るときには、エネルギーの低い状態に移るので、その差額分のエネルギーを吐き出すことになる。エネルギーを吐き出さなければ、液体の温度が上昇する。熱交換器を通して周囲の空気に接触させれば、周囲は温められる。

 

冷房のときの反対で、暖房では、気体を強制的に圧縮して液化することにより、発生する熱を利用しているのである。

 

エアコンの冷房時の室外機から噴出する風が温かい。すなわち冷房時に気化した気体状態の冷媒を、再び圧縮して液体にして、熱交換器で冷却して、冷房機に送り込んでいるので、そのときに熱交換器から熱が放出されて、熱い風が出てくるのである。

 

この熱い風を、今度は暖房に使うことが出来る。

 

すなわち、暖房の原理は、容器に入れた気体を圧縮して、液体にするときに出る熱を利用しているのである。

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