Nine OK / Getty Images
家庭用空調システムの仕組みは、私たちの多くにとって不可解です。 炉は簡単に理解できます。空気を加熱し、ダクトを通して家の周りに吹き付けます。 ボイラーはお湯や蒸気を作り、それをパイプで家中を移動します。 しかし、夏の犬の日の間、空調システムはどのようにすてきな冷たく除湿された空気を作るのでしょうか？ それを理解するには、高校や大学の物理学のクラスで学んだかもしれない原理、つまりガスの量が増えると冷却するという科学法則に戻らなければなりません。
コンポーネント
少し簡素化されていますが、エアコンは、5つの相互に関連する部品を使用して、家から熱を取り出して外に放出する機械と考えることができます。
- 冷媒コンプレッサーコンデンサー膨張弁エバポレーターコイル
窓ユニット、ポータブルエアコン、ダクトレスエアコン、セントラルエアコンシステムなど、家庭で使用できるエアコンシステムには多くの種類があります。 ただし、それらの違いにもかかわらず、動作の物理的性質は同じであり、それらはすべて 直接膨張冷凍の プロセスを使用します 。 原則として、これはご家庭のキッチン冷蔵庫とほぼ同じように機能します。
冷媒
冷媒 は、空調システムの冷却チューブを介してポンピングされる「血液」です。 それはあなたの家から熱を収集し、その熱を屋外に放出するにつれて、気体蒸気から液体に状態を変化させます。 冷媒は、沸点が非常に低いという点でユニークな物質です。 これは、低温で液体から蒸気に変化することを意味します。 これは、空調システムを危険なレベルの熱を発生させることなく安全に機能させるための鍵です。 ただし、冷媒は単独ではシステム内を移動しません。 それをポンピングするには コンプレッサー が必要です。
コンプレッサー
コンプレッサーは、システムの「心臓部」であり、大きな銅ループ内のすべての冷凍コンポーネントに冷媒を送り込むコンポーネントと考えてください。 冷媒は低圧の温かい蒸気としてコンプレッサーに入り、高圧の温かい蒸気としてコンプレッサーから出ます。 この変換は、 コンデンサー によって可能になります。
コンデンサー
圧縮機から、高温の冷媒蒸気が凝縮器に移動します。 ここで、高圧の高温冷媒蒸気は、凝縮コイルを通過するときに冷却されます。 コイルには、コイルから熱を伝導する薄い金属フィンがあります（車のラジエーターの前面の構造に似ています）。 凝縮器ファンがフィンに空気を吹き付けて、コイル内部の蒸気の冷却を加速します。 （定期メンテナンス中にフィンコームを使用すると、これらのフィンの形状を維持するのに役立ちます。）冷媒が冷却されると、冷媒は高圧で高温の蒸気から高温の液体に変化し、 膨張弁に 移動し ます。 コンプレッサー、コンデンサーコイル、およびコンデンサーファンはすべて、裏庭の大きな騒がしい箱にあります。これは、しばしば凝縮ユニットと呼ばれます。
膨張弁
膨張弁は、実際に冷却の働きをするものです。 高温の液体冷媒が一方の側のバルブの高圧で小さな開口部を通過すると、他方の側で冷たい低圧のミストとして現れます。 これは、ガスの自然な特性の結果です。ガスが膨張すると、冷却します。 エアコンは、実際には冷媒ガスを強制的に膨張させるように設計されたデバイスに過ぎず、それが熱を放出することで空気を冷却する能力を生み出します。
蒸発器コイル
次のステップは、実際に家が冷やされるところです。 現在、屋外の膨張弁から出ている低圧の冷たい液体は、炉のプレナムにある 蒸発器コイル に屋内で流れます。 （プレナムは炉とダクトの間にある大きな金属製の箱です。）ここでは、家の中の暖かい空気が蒸発器のコイルに吹き付けられて加熱され、同時に冷たく膨張した冷媒ガスを運ぶコイルがエバポレーターを横切る空気。 この冷却された空気は、ダクト内を循環します。 冷媒が加熱し始めると、冷媒は沸騰し始め、冷たい液体から暖かい蒸気に変わります（蒸発のプロセス）。 温かい冷媒蒸気は、圧縮機と屋外の凝縮ユニットに戻り、膨張して再び冷却されると、冷却サイクルを継続します。
それを一緒に入れて
典型的な中央空調ユニットでは、冷却サイクルは、屋内の空気から熱を吸収し、暖かいガスに膨張する冷たい冷媒の継続的なプロセスです。屋内でより多くの熱を吸収し、サイクルを続けます。 コンポーネントの外観は複雑に見えますが、関連する物理学は非常に単純です。つまり、ガスが膨張すると常に冷却されるという原理です。 あらゆる空調システムまたは冷凍システムは、冷媒ガスの膨張と凝縮を慎重に制御してその物理的特性を活用するシステムにすぎません。
