ヒートプンプの温度差による効率の向上について

ヒートプンプの温度差による効率の向上について
　エアコンは熱のポンプ（ヒートポンプ）と前述しましたが、ここでは水のポンプに置き換えて説明します。通常１５ｍの高さ４５ｍの高さまで同じ量の水を運ぶことを考えた場合、当然４５mまで運ぶ方がより多くのエネルギーを必要とします。ここで４５mの高さを１５ｍずつ３段に分けて考えてください。最初の１段はちょうど１５ｍの高さになるので１段水を運ぶのには１５ｍの高さまで運ぶ場合と同じだけのエネルギーを使います。１段水を運ぶのには１５ｍの高さまで運ぶ場合と同じだけのエネルギーを使います。そして２段目、３段目も同じだけのエネルギーを使います。このように４５ｍの高さまで水を運ぶ場合は１５ｍの高さまで水を運ぶ場合の３倍のエネルギーが必要になります。

　インバータを使っていなかった従来のエアコンでは、圧縮機のモータの回転数はほとんど変わることがありませんでした。それら従来のエアコンの多くは、圧縮機が動くと室内機の熱交換器の温度が５℃ぐらい、室外機の熱交換器の温度が５０℃ぐらいになるように設計されていました。したがって４５℃ぐらいの温度差の間で熱をポンプしていたことになります。

　ここで圧縮機のモータの回転数と熱交換器の温度について考えてみます。
回転数が高い場合には、室内機の熱交換器から冷媒の蒸気が強力に吸い取られるため室内機の熱交換器から冷媒の蒸気が強力に吸い取られるため、室内機の熱交換器の圧力がかなり低くなります。すると室内機の熱交換器にあった冷媒の液がどんどん蒸発して蒸気に変わろうとするため、周りからたくさんの熱を奪い、温度もかなり低くなります。一方で圧縮機に吸いこんだ蒸気は室外機の熱交換器に無理やり押し込まれるため、こちらの圧力はかなり高くなります。すると冷媒の蒸気が液に戻ろうとする際に熱を出すので温度はかなり高くなります。したがって圧縮機のモータの回転数が高いほど、室外機と室内機の熱交換器の温度差が大きくなり、逆に圧縮機のモータの回転数が低い場合には、室内機と室外機の熱交換器とのモータ回転数が低い場合には室内機と室外機の熱交換器との差は小さくなります。

　モータの回転数を低くすることによって、室内機の熱交換器の温度を２０℃前後、室外機の熱交換器を３５℃前後と、部屋から取り除かなければならない熱の量が少ないときには、室内機の熱交換器の温度を２０℃ぐらいにしただけで十分に部屋の温度を保ち続けることができる場合もあります。