椛鯖で活動している火毒明治です。更新は一応毎日していきたいと思います(>ω・)ノ
  

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エアコンの仕組み

※番外編という事で結構まじめに書いた。


まぁ常識ってわけでもないけど


知ってたらもしもお子さんに


「エアコンって何で冷たい空気でてくるの?」


って聞かれた時に覚えておくといいですよ。


まぁ嫁もいないんでお子さんも何もないんですけどね。


急遽エアコンについて詳しく書こうと思う!


この前のおさらい


室内機室外機というものがある。

>室内のあったかい空気を利用している。


というのが昨日書いたところだったな。


まぁぶっちゃけ大事な部分何一つ書いてない。


結構難しいし頭痛くなりそうだと思ったらすぐUターンよろ。


\始まるよ!/


まず室内機室外機というものについて説明しよう。


室内機室外機はパイプで繋がれていて


そのパイプの中に「冷媒(冷やすもの)」というものが循環しているんだ。


※この冷媒は代替フロンという物が使用されている。
この代替フロンについてはまた後から説明するでござる。



簡単に言えば「冷媒が室内の暖かい空気を室外に運び出している」。


という感じに解釈してもらえたらいい。


・しかしどうやって冷媒に熱を運ばせるか?


というところがポイントになってくる。


答えから言うと別に故意的に熱を冷媒に運ばせているわけではなく


熱の特性を利用しているんだ。


熱は多いところから少ないところに移動する性質がある。


激しい運動をした後汗かくよな


ちょっと経つと直ぐに涼しくなるのは


汗が空気や体から熱を奪い蒸発をしているからなんだ。


水、または液状のものは全て


蒸発する時に回りから熱を奪う働きをする。


なので体についた水は蒸発する時


外気や体から熱を奪い蒸発している証拠なんだよな。


この蒸発する時に必要な熱を「蒸発熱」って言う。


体から熱を奪ってるんだ、涼しいに決まってるだろ?^-^


そしてこの蒸発熱を利用したものがエアコン。


仕組み的には冷媒が周囲の熱を奪ったり放出したり


することによってエアコンというのは成り立っている。


要するにエアコンというのは冷媒の状態が変化しやすいように


故意的に熱を吸収させやすくする状況にしてやったり、


熱を放出しやすい状況にしてやったりすることで


エアコンから暖かい空気や冷たい空気が出せるってわけですね。


余談だがエアコンというのは


空気を整えるという意味もあり


「エアー・コンディショナー」と言うんだ。


では本題に入る。


まず想像しやすいように大まかな図を用意した。


   サムイヨー┗(^o^ )┓←    熱  ←┗(^o^ )┓サムイヨー
                  ↓
低温ガス ←←←←←←①蒸発機←←←←←←冷めた液体
  ↓             (部屋)            ↑
  ↓                             ↑
②圧縮機          冷房運転           ④膨張弁
  ↓                             ↑
  ↓                              ↑
高温ガス →→→→→→③凝縮機→→→→→→高温液体
                 (室外機)
                   ↓
   アツイヨー┏( ^o^)┛→   熱  →┏( ^o^)┛アツイヨー


<<アツイヨー┏( ^o^)┛   冷媒君>>


これは冷房サイクル時の冷媒の動きだ。


季節的に今は夏なのでこの冷房サイクルを


メインにして話を進めていくとしよう。


さて


冷媒は完全にサイクル(循環)しているので


別にどこからでも説明してもいいのだが


どのサイトみても最初上げられてる説明は


圧縮機からの説明がほとんどなんだ・・・が!


圧縮機とかから始めちゃうともぅ皆もワケワカメだと思うし


何かもぅ初めからやる気うせちゃうと思うから


まぁ部屋が涼しくなる工程から入っていったほうが


入りやすいと勝手に思うしまぁ


「蒸発機」という部分から説明しようと思う。


①蒸発機(室内機)・・・冷媒の状態 低温低圧で液状

<<簡易説明  部屋の空気が冷える重要な部分です>>


多分聞いたことあると思うが


例として富士山に登って山頂で水を沸かすとする。


普段普通に水を沸かすより早く沸騰するんだ。


これは気圧の関係にあり水(液状)の特性として


圧力が下がれば下がるほど沸点が下がるという特性を持っているからだ。


●何で圧力が下がったら沸点が下がるの?とか
 何で富士山に昇ると圧力が下がるの?とか
 これは今回の話とはまた別の話になってしまうので
 また機会があればまた説明したいと思います。



減圧されている液状冷媒は非常に蒸発が


しやすい状態なのでファンを使い室内の暖かい空気を


与えてやることによって微妙な温かさの空気でも


簡単に空気中の熱と冷媒が熱交換され蒸発し


暖かい空気が冷えた空気となり、その


冷えた空気がファンを使って室内機から出てくるんだ。


●何で最初から減圧されてるの?とかは無しの方向で('o'
 冷媒はサイクルしてるもんだから最初の部分の説明は必然的に
 解らなくなると思うけど最後まで読んだら「なるほどっ」
 ってなると信じてる。



そしてこの熱交換をする場所なんだが


室内機を掃除したことが有る人ならわかると思う、


室内機のカバーを開けると金属で網目状の板が


何枚も入ってるのをご存知だろうか。


これが熱交換器(フィン)というものだ////////←こんなん


このフィンの中心部分に液冷媒が流れてい


るチューブを右往左往と通すことにより


ファンで暖かい空気を当ててやるときの表面積は広くなる為


より熱交換がしやすい環境にしてやってるんだ。(頭イイね!


もう何故冷えた空気が出てくるという謎は解決してしまったのだが


ここからがエアコンのすごいところ。


何で空気が冷えるか解ったから


いいやーって人はもぅ帰っていいぞよ。


まだ結構続くから。


・・・はい、というわけで


冷媒がサイクルするというには


この蒸発(気化)してしまった冷媒


もとの蒸発のし易い


「低温で低圧の液体」に戻さなければならない。


そうしないとサイクルしないからね(-_-;


・蒸発機で蒸発してしまった冷媒はどうするのか?_?


蒸発してしまった気体をリサイクルするぜ!というわけで


蒸発機に戻る前までに「低温で低圧の液体」までもってかなければならない。


この戻す工程が絶対不可欠となる。


②圧縮機(室外機)・・・冷媒の状態 低温低圧でガス状

<<簡易説明  蒸発した冷媒を液状させやすくする部分です>>


読んで字の如く蒸発機から流れてきた低温低圧のガスを


圧縮して高圧のガスにしてやる部分です。


冷媒圧力が高いと暖かくても液体になる特性があります。←超重要!


さっきは圧力が低ければ蒸発しやすくなると書きましたがその逆ですね。


うn・・・まぁそれだけです。


どうやって圧力を高めるかというと。


圧縮機には色んな種種があるんですが、


メジャーなところで言えば「スクリュー型」といいますか。


スクリューの入り口を広くして


出口部をだんだん小さくするんですよ。


んーケーキ作ったことある人居ますかね


えっとこんな感じの入れ物にクリーム入れて→ V


上から押し出すんですよ。


下に圧力が加わって固まってクリーム出てくるでしょ?


これでなんとなーく圧力が高くなる気が・・・


しませんよねー/(^o^)\


ごめんなさいココは僕の力じゃあ説明出来ません。


また勉強してきます。


とにかくここで圧力を上げてやるんです(キリッ


③凝縮気(室外機)・・・冷媒の状態 高温高圧でガス状

<<簡易説明  冷媒をガス状から液状に戻す部分です>>


室外機のファンから熱風が出てる状況を想像して下さい。


室外機から熱風が出ているということは


冷媒の熱が奪われているということです。


部屋から運んできた熱を外に吐き出してるんです。


ここの工程はほとんど蒸発機と似ている・・・


というか同じなんですが


単に冷媒をチューブ内に流しこれにフィンを取り付け


熱交換をし易い状況にしてやり


外気をファンで取り込み「高温で高圧の冷媒ガス」に


外の空気を当ててやりその空気に熱を放出。


これで「高温で高圧の液体」へと戻すことが出来ます。


④膨張弁(室外機)・・・冷媒の状態 高温高圧で液状

<<簡易説明  「高温高圧の液体」→「低温低圧の液体」にする部分>>


この部分は単に凝縮機によって出来溜まった液体を


一定以上貯まったら排出するようにして


膨張弁以降に圧力が掛からないようにする部分です。


なのでここの工程を過ぎた冷媒は「低温低圧の液体」


となるわけです。


そしてこの「低温低圧の液体」は


最初の蒸発機に戻り


うおぉー!!って蒸発して部屋の熱を奪ってって


「低温低圧のガス」になり


その後-圧縮機-送られ


ひぎぃー!!ってクルクルクルとガスを圧縮し


「高温高圧のガス」にしてやり


その後-凝縮機-に送られ


うひょー!!ってガスが凝縮して


「高温高圧の液体」になり


その後-膨張弁-に送られ


でゅふふwwって液体を貯め「低温低圧の液体」となり


その後-蒸発機-に送られ


(ryryryrry


まぁそんな感じのサイクルです。


最後にまたあの図を乗っけてまとめて終わりとしますか。


~~~まとめ~~~


   サムイヨー┗(^o^ )┓←    熱  ←┗(^o^ )┓サムイヨー
                  ↓
低温ガス ←←←←←←①蒸発機←←←←←←冷めた液体
  ↓             (部屋)            ↑
  ↓                             ↑
②圧縮機          冷房運転           ④膨張弁
  ↓                             ↑
  ↓                              ↑
高温ガス →→→→→→③凝縮機→→→→→→高温液体
                 (室外機)
                   ↓
   アツイヨー┏( ^o^)┛→   熱  →┏( ^o^)┛アツイヨー


①低温低圧の「液」は蒸発器に送られ
↓室内の熱を吸収して蒸発し、低温低圧の「ガス」になります。


②低温低圧の「ガス」は圧縮機に送られます。
↓圧縮機で低温低圧の気体状態のフロンガスを圧縮し高温高圧の「ガス」にします。


③高温高圧のガスは凝縮器に送られ放熱して、高温高圧の「液」になります。


④高温高圧の「液」は膨張弁によって低温低圧の「液」になります。


①に戻る。


エアコンが冷房の場合こうしてクーラーとしての


機能が発揮されているわけですねぇ。


●最後に代替フロン(だいたいふろん)について。


冷媒は代替フロンという物を使ってるんだが


フロンガスって聞いたことあるかな?


あのオゾン層破壊するあれ。


代替フロンというのは基本無害なんだ。


昔までは普通にフロン使ってたんだけど


このサイクルが密閉しているとはいえ


万が一漏れがあった場合大変なことになる。


だから今は代替フロンという物が使われてるんですね。


しかし今現在この代替フロンは地球温暖化促進の


物質とされいるのがわかって生産中止になってるんだよな。


まぁ結局だいたいフロンなんだよ。


~~~~~~~~~


明治のエアコンの仕組み講座終わり。

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