エアコン

注:「エアコン」とは、「暖房換気、空調」全般を指します。この記事では、特に冷却システムの一部として使用されるユニットを扱っています。

エアコンは、暖かい空気を取り除き、より冷たい空気と交換する冷凍サイクルによって、定義された、通常は閉じられた領域の空気を処理するシステムまたは機械である。

建築では、暖房、換気、空調の完全なシステムは、HVACと呼ばれています。家庭でもオフィスでも車でも、その目的は空気の性質を変えることで快適さを提供することであり、通常は内部の空気を冷却する。エアコンの主な機能は、有害な温度を変化させることである。

一般的なシングルルーム用エアコンの外装部。設置しやすいように、窓や壁に穴を開けて取り付けるのが一般的。Zoom
一般的なシングルルーム用エアコンの外装部。設置しやすいように、窓や壁に穴を開けて取り付けるのが一般的。

同機の内部セクション。フロントパネルがスイングダウンし、操作部が見える。Zoom
同機の内部セクション。フロントパネルがスイングダウンし、操作部が見える。

歴史

19世紀、イギリスの科学者であり発明家でもあるマイケル・ファラデーは、アンモニアを圧縮して液化させると、その液化したアンモニアが蒸発する際に空気を冷やすことができることを発見した。

1842年、アメリカの医師ジョン・ゴーリーは、コンプレッサーの技術を使って氷を作り、患者のために空気を冷やすのに使った。[]彼は、この製氷機を使って建物の温度調節をすることを考え、集中空調システムで街全体を冷やすことも考えた。

空調用途

空調技術者は、空調の用途を大きく「快適性」と「プロセス」に分けて考えている

快適性の用途は、外部の気象条件や内部の熱負荷が変化しても、人間が好む範囲内で比較的一定の室内環境を提供することを目的としている。

プロセス用途は、内部の熱負荷や外部の気象条件に関係なく、産業用または商業用のプロセスに適した環境を提供することを目的としています。同じ快適性範囲にあることが多いが、条件を決定するのはプロセスの要件であり、人間の好みではない。プロセス用途には以下のようなものがある。

  • 病院の手術室で、感染リスクを減らすために空気が高いレベルでろ過され、患者の脱水を抑えるために湿度がコントロールされている。温度は快適な範囲にあることが多いですが、開心術などの専門的な手術では低温(約18 °C、64 °F)を、新生児手術などでは比較的高温(約28 °C、82 °F)を必要とするものもあります。
  • 集積回路や医薬品などの製造において、極めて高いレベルの空気清浄度と温湿度管理が要求されるクリーンルーム。
  • 実験動物を飼育するための施設。通常、春にしか繁殖しない動物が多いので、春に近い状態の部屋で飼育することで、一年中繁殖させることができます。
  • 航空機の空調。航空機の空調は、名目上は乗客の快適性と機器の冷却を目的としていますが、航空機の外気圧が低いため、特殊な工程が必要となります。

その他にも、以下のような例があります。

  • データ処理センター
  • 繊維工場
  • 物理試験設備
  • 植物と農作物の栽培地
  • 原子力施設
  • マインズ
  • 産業環境
  • 食品調理・加工エリア

快適性重視の用途でもプロセス重視の用途でも、温度だけでなく、湿度、空気の動き、空気の質などをコントロールすることが目的です(快適性重視の用途では、温度だけをコントロールする場合もありますが)。

エアコンシステムの基礎と理論

冷凍サイクル

冷凍サイクルでは、ポンプは温度の低い熱源から温度の高いヒートシンクに熱を移動させる。熱は自然に反対方向に流れます。これは、最も一般的なエアコンのタイプです。冷凍空調システムも、これとほぼ同じ仕組みで、設置された部屋から熱を送り出しているのです。

ここで、Pは圧力、Vは体積、Rは気体定数、Tは温度、nは気体の分子数(1モル=6.022×1023 分子)であり、PVnRTという気体法則を利用したサイクルである。

最も一般的な冷凍サイクルは、電気モーターでコンプレッサーを駆動するものである。自動車はエンジンのクランク軸にあるプーリーでコンプレッサーを駆動し、どちらも空気の循環に電気モーターを使用している。エアコンは、熱を吸収すると蒸発し、熱を放出すると凝縮するので、コンプレッサーで2つの部屋の間の圧力を変化させ、冷媒を積極的に送り込む仕組みになっている。冷媒は、冷やされる側(エバポレーターコイル)に送り込まれる。冷媒は圧力が低くなると、熱を奪って蒸発する。もう一方の部屋(コンデンサー)では、冷媒の蒸気が圧縮され、別の熱交換コイルを通って液体に凝縮され、冷却された空間からそれまで吸収した熱を放出する。

冷凍サイクルの模式図:①凝縮コイル、②膨張弁、③蒸発器コイル、④圧縮機。Zoom
冷凍サイクルの模式図:①凝縮コイル、②膨張弁、③蒸発器コイル、④圧縮機。

健康への影響

空調設備(特に大型集中管理型)は、時としてレジオネラ症の原因菌あるレジオネラ・ニューモフィラの増殖を促進することがあるため、空調設備は一般的な暖房設備と同様に人の健康に大きな影響を与える。エアコンは、アレルギーや喘息に良い影響を与えることがあります。

深刻な猛暑では、冷房が高齢者の命を救うこともある。自治体によっては、自宅にエアコンのない人のために、公共の冷房センターを設置するところもあります。

関連ページ


質問と回答

Q:「エアコン」とは何を指しているのですか?



A: 「エアコン」という用語は、「暖房、換気、空調」のあらゆる形態を指します。

Q: 特にどのようなユニットを扱っていますか。

A: この記事は、特に冷房システムの一部として使用されるユニットを扱っています。

Q: エアコンは密閉された場所の空気をどのように処理するのですか?



A: エアコンは、暖かい空気が取り除かれ、より冷たい空気と入れ替わる冷凍サイクルによって、密閉された場所の空気を処理します。

Q: HVACの目的は何ですか?



A: 建築では、暖房、換気、空調の完全なシステムをHVACと呼びます。

Q: 家庭、オフィス、自動車におけるエアコンの目的は何ですか?



A: 家庭、オフィス、または車両におけるエアコンの目的は、空気の性質を変えることによって快適さを提供することです。

Q: エアコンの主な機能は何ですか。

A: エアコンの主な機能は、有害な温度を変化させることです。

Q: エアコンの定義は何ですか。

A: エアコンは、定義された、通常は密閉されたエリアの空気を、暖かい空気が取り除かれ、より冷たい空気と入れ替わる冷凍サイクルによって処理するシステムまたは機械です。

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3