コンプレッサが電気代を大食いな理由は？

質問

毎年夏になるとクーラーのせいで電気の年間使用量が最大になる、とニュースなどでよく聞きます。

以前に、どうしてクーラーはそんなに電気代を食うのですか？
と聞いた事があるのですが、大変力の要る圧縮機のコンプレッサがついているから、
という答えをいただいてそのときは納得しました。

毎年猛暑が続いて考えたのですが、コンプレッサの電気代を節約する技術研究はなされてるものでしょうか？

しろうと考えで、圧縮にものすごいトルクが必要であれば、小さなモーターでも減速比の大きな歯車などを使って節電しながら大きな力にできそうな気がするのですが、相変わらず電気代のかかるもの、として仕方ない現状というのは、どんな難問が立ちふさがっていますでしょうか？

回答No.9

ymmasayan · ベストアンサー

No.6、No.8です。補足質問にお答えします。

>　ヒートポンプ式のエアコン、というのは、外気の温度差を利用する
>　特別な機構の機種だとばかり思っていました。
>　外気の温度差を使わずに圧縮冷凍機だけで運転する機械も実は、
>　すべてイコールで本当にヒートポンプだったのでしょうか？
>　たいていの初歩の空調の解説書に書いてある説明というのは、
>　良い意味のウソ、というか、あえて初学者には本質を隠して
>　別のものと言ってわかりやすく書いてある、ということで理解すればよい、
>　ということになりますでしょうか？

全ての答え(混乱の原因)は参考ＵＲＬを見て頂けばわかります。
要約すると、「ヒートポンプ」には３つの意味(使い分け)が有ります。
１．コンプレッサーを使った暖房機のこと（モーター又はガスエンジン）
２．コンプレッサーを使った冷房(・暖房)エアコンのこと（モーター又はガスエンジン）
３．ガス燃焼による吸収式を含む冷媒方式の冷暖房全て

冷房・冷凍は井戸水による風冷扇を除けば
全ての機種が３の定義によるヒートポンプです。
だから、逆にわざわざ言う必要もないし、ヒートポンプの説明も難しいですから
各メーカーとも敢えて出さなかったのでしょう。

暖房については、電気暖房は高いという先入観を取り払うために敢えてヒートポンプという言葉を出さざるを得なかったのでしょう。

ヒートポンプという言葉自体が水を汲み上げるポンプになぞらえた「素人わかりさせるため？」の言葉のような気がしますので教科書にも書いてないのでしょう。
最後の部分は推測です。

参考URL：

http://www.eccj.or.jp/diffusion/04/diff_07_06.html

お礼

たびたびお世話になります！

なるほど！
大昔のアンモニア冷蔵庫の時代から、もうこれは「広義のヒートポンプ」だったわけなんですね。

＞暖房については、電気暖房は高いという先入観を取り払うために敢えてヒートポンプという言葉を出さざるを得なかったのでしょう。

なるほど、これが商業的な意味で「狭義のヒートポンプ」 としてさまざまな文面に登場するから特別な省エネ切り札システムのような思い違いをしてしまっていた訳ですね！

最初は単なる圧縮モーターにかかる電気代のことしか質問の範囲に考えていなかったのですが、おかげさまで空調のほんとうのしくみまでまなぶことができて、大変うれしく感じています！
どうもありがとうございました！

回答No.11

hiro_kono

#10です。茶々入れといて間違えました。ごめんなさい。

暖房時は室外機から水が出ます。
室内機側からは通常出ませんから#10は間違いでした。
が、実際は室内機のホコリや放熱フィンの汚れも同時に出てくることと、
あとは強力なファンの力で水しぶきが飛ぶ事が問題でしょうか。

しかしながら真夏日にビルの屋上などに配置された室外機が熱でダウンしたときに、フィンに水をぶっ掛けて復活させるのは良くある事でもあります。

水に対してのメーカーの見解はアルミ分が高すぎるのではないか？という事でした。
あと、冷たい冷水であること、またその量も問題でしょう。

お礼

いえいえ、とても勉強になり感謝しています！

＞なるほど、暖房時は逆回転だから、という訳ですね！
（外気も冬は乾燥してますから、むりやり絞り取る、という感じの少量になるんでしょうか）

＞真夏日にビルの屋上などに配置された室外機が熱でダウンしたときに、フィンに水をぶっ掛けて復活

これは面白いですね！
仕事柄屋上に上ることが多いんですが、こんど誰かに不満な話を持ちかけられたら、このこと話してみようと思います。

＞アルミ分が高すぎるのではないか？という事でした。

そういえばあの目の細かいヒレを伝って落ちる水滴ですもんね！
アルミ成分って植物には害があるんですね。
たしか人間にもアルツハイマー病の原因になるからアルミ鍋はやめたほうがいい、と聞きました。
これもとても勉強になりました！
うちで実践してる便所水の足しぐらいなら大丈夫そうですね。

回答No.10

hiro_kono

余談で失礼します。
>家庭用クーラーでも除湿排水はたいがい室外機の近くに垂れ流している設置例
>が多いので、せっかくならこれを利用してもらう道をメーカーに考えてもらう
>のも大きな可能性の一つかもしれないですね！

放熱器にかけるようにすれば、冷房時の助けになりますが
暖房時はガチガチに凍ってしまいます。

似たような事を考える人はたくさんいまして、それでは！とドレンホースを植木鉢に突っ込み、「自動水やり器」とする方が結構います。
みなさん見事に枯らしてましたが。ｗ

横槍失礼・・・。

お礼

> 暖房時はガチガチに凍ってしまいます。

え、暖房のときも除湿の水って、垂れてたんですか！
エアコン暖房を使った事がないのでびっくりしました。
ただでも乾燥する冬は部屋でせっせと加湿器たいてますので、ヒートポンプならぬマッチポンプではエアコン暖房を嫌がる人が多くても当り前、という感じですね。。。

> 似たような事を考える人はたくさんいまして、それでは！とドレンホースを植木鉢に突っ込み、「自動水やり器」とする方が結構います。

誰でも一度は考えるものなんですねえ（＾＾；）

> みなさん見事に枯らしてましたが。ｗましたが。ｗ

これは、成分が毒、という意味でしょうか？？
うちの除湿機タンクにたまる大量の水は、もったいないと思ってトイレのタンクに足して有効利用のつもりでいるんですが、これもやめたほうがいいでしょうか？

回答No.8

ymmasayan

>　ところで、あれ？と思ったのですが、ヒートポンプとコンプレッサーは
>　イコールの品物（というか機構？）なんでしょうか？
>　コンプレッサー式の冷凍機とヒートポンプ式、とで別の品物なのかとばかり
>　思ってしまっていたのですが。

コンプレッサーはヒートポンプの主要部です。
しかし実はガス式のヒートポンプにはコンプレッサーを使わないものも有ります。
コンプレッサー→ヒートポンプですが逆は成立しないということです。

ヒートポンプは温度の低い所から熱をくみ上げ、温度の高い所に熱を吐き出すので、
水を押し上げるポンプに似せた名前が付いています。

参考ＵＲＬによると、火力発電の丁度逆の動きだそうです。

参考URL：

http://www.iae.or.jp/energyinfo/energydata/data4028.html

補足

どうもありがとうございます、
ちょっと基本的な振り出しに戻らせていただいてよいでしょうか？

ヒートポンプ式のエアコン、というのは、外気の温度差を利用する特別な機構の機種だとばかり思っていました。
＃６でいただいたご解説でも、このご解説と参考URLを見てもそう思うのですが、
外気の温度差を使わずに圧縮冷凍機だけで運転する機械も実は、すべてイコールで本当にヒートポンプだったのでしょうか？
たいていの初歩の空調の解説書に書いてある説明というのは、良い意味のウソ、というか、あえて初学者には本質を隠して別のものと言ってわかりやすく書いてある、ということで理解すればよい、ということになりますでしょうか？

回答No.7

sailor

トルクは確かにギアなどを使って増大することはできますが、この場合回転数が落ちますので、仕事の量（発生しているエネルギーの量）は論理的には変わりません。むしろ変速機による摩擦損失がある分だけ減ってしまいます。実際には変速機などを使わず、コンプレッサーとモーターは直結で駆動し、インバーターなどを利用しモーターの回転数を必要に応じて変化させる方法がとられています。また、コンプレッサー自体の効率の向上もとられています。一般に流体を扱う機器では一定の流量や圧力の時に最も効率が高くなりそれ以外では効率が落ちる傾向にありますが、この効率の変化をできるだけなだらかなものにし、広い範囲で高い効率を得られるようにするなどです。また、エアコンの効率はコンプレッサーのみで決まるわけではなく、熱交換の効率（放熱と吸熱）や使用する冷媒の沸点や圧力も大きく関係しています。最近の省エネタイプのエアコンを見ればわかるのですが、熱交換器（特に室外機）の大きさがそれ以前の同一能力の物よりも大きいことがわかると思います。

冷凍機の効率は圧縮して高温高圧になった冷媒（ガス）の温度とそれを冷却する（家庭用のエアコンでは外気）媒体の温度差が大きいほどよくなりますが、使用する冷媒の種類によってこの温度は制限されてしまいます。ビルなどで使う大型の物では放熱に外気を利用するのではなく、水を利用しています。水が蒸発する際に大量の熱を奪っていくことを利用しているのです。また、温度差が大きく取れない場合は放熱の面積をできるだけ大きくしてやるほうが効率が上がります。そこで細菌のエアコンの室外機が以前のものより大型になってるのです。新型＝コンパクトという図式はここでは当てはまらないようです。

お礼

>熱交換器（特に室外機）の大きさがそれ以前の同一能力の物よりも大きいことがわかると思います。

なるほどそうなんですね！
室内用の除湿器で、あまりにも熱交換器がちいさいのを見て、
単純にこの２、３倍はあってもいいんじゃないのか？
もったいないんじゃないか？
でもこんな細かいものを大きく作ると値段がアップし過ぎて駄目なのか？
などと思ったものです！心当たりありです。

>この効率の変化をできるだけなだらかなものにし、広い範囲で高い効率を得られるようにする

なるほど＃１のかたがおっしゃって下さったものは、このことだったんですね！
コンプレッサーの改良というと、質問時の当初はただ圧縮ポンプ駆動用のモータ
ーを非力でまかなえる道筋しか頭に無かったんですが、こういうロスの排除が
先決問題だったんですね。

>ビルなどで使う大型の物では放熱に外気を利用するのではなく、水を利用しています。

いっとき、病原菌の問題などが新聞沙汰になったこともありましたね。
（＾＾；）道を歩いているとあの水が顔にかかってバッチイなあもう！と
単純に思っていましたが、効率アップの秘訣だったのですね！
家庭用クーラーでも除湿排水はたいがい室外機の近くに垂れ流している設置例
が多いので、せっかくならこれを利用してもらう道をメーカーに考えてもらう
のも大きな可能性の一つかもしれないですね！

回答No.6

ymmasayan

エアコンの省エネは随分進んでいますよ。
でも、小泉首相を先頭にノーネクタイ、上着なしをアピールしているのも
冷房電力節約の為ですよね。

答えは熱を動かすにはものすごいエネルギーが要るからです。
夏は部屋の熱を猛暑の室外に捨てています。
冬は冷たい外気の中から熱を搾り取って部屋を暖めています。

ここで参考ＵＲＬを見てください。
メーカの回し者ではありません。

冷房能力、暖房能力、冷房消費電力、暖房消費電力を比べてみてください。

冷房・暖房能力よりも消費電力がはるかに少ないのが判りますね。
これはコンプレッサーを使ったヒートポンプのおかげです。
冬に電気ストーブで７．７ｋＷの暖房をしようとすると７．７ｋＷの電力が必要なのです。
ところがヒートポンプならたった２ｋＷで済むのです。
冬は電気ストーブよりエアコンの方が効率がいいといわれるのはこのためです。

ヒートポンプ(コンプレッサー)さまさまですね。

参考URL：

http://ctlg.national.jp/product/info.do?pg=04&hb=CS-X285AS

補足

どうもありがとうございます！

ところで、あれ？と思ったのですが、ヒートポンプとコンプレッサーは
イコールの品物（というか機構？）なんでしょうか？

コンプレッサー式の冷凍機とヒートポンプ式、とで別の品物なのかとばかり
思ってしまっていたのですが。

回答No.5

ipa222

ヒートポンプは、電気がかからないと思います。
熱量の発生で比較するとよくわかりますが、電熱器よりも１／３の電気代です。

今後は、ポンプの効率もさることながら、熱そのものの変換効率も向上すると思います。
ヒートポンプの給湯器も多少普及しつつありますが、夏場はエアコンの廃熱から熱を取れば、大気よりもより効率よくなります。

お礼

ヒートポンプ、そういえば理科で習いました！
概念的なことは習ったんですが、ヒートポンプ式エアコンの実際の機械の
仕組みというのは、コンプレッサーとヒートポンプを併用しているんでしょうか？

＞夏場はエアコンの廃熱から熱を取れば、大気よりもより効率よくなります。

道端にある室外機のむー！っとする熱気に直撃されると、このエネルギー、
もったいないなあ、とほんとにこれは切にそう思います。

回答No.4

noname#39234

減速比が大きな歯車を使えば
すくなくとも、駆動系自体の効率は下がりますね。

液化ガスの気化と再液化という基本構造を使う限りは
駆動ロスや、室外機側の断熱や熱交換効率を追求するしか無く。
常に、現代科学とコストのバランスで最新型が作られているはずです。

室外機に直射日光を当てないだけでも効率がよくなるそうですが
室外機の上に太陽発電パネルをかぶせたりとか
複合運用すると、また違うかもしれませんね。

お礼

>減速比が大きな歯車を使えば
>すくなくとも、駆動系自体の効率は下がりますね。

そうでしたね（＾＾；）

>液化ガスの気化と再液化という基本構造を使う限りは
>駆動ロスや、室外機側の断熱や熱交換効率を追求するしか無く。

真夏でもガスが気化すると一気に冷凍してしまう、というエネルギー
のすごさを思うと、その素の圧縮に要するエネルギーも膨大じゃないと
つり合わないわけですよね。
内部損失もあるから、実際コンプレッサーを回すには理論値よりさらに
プラスアルファの電気代を織り込んでおく必要がある、ぐらいの覚悟で
いなきゃいけない訳ですね・・・

>室外機に直射日光を当てないだけでも効率がよくなるそうですが

そうなんですか、これはいいことを伺いました！
さっそく実践してみたいと思います。

>室外機の上に太陽発電パネルをかぶせたりとか
>複合運用すると、また違うかもしれませんね。

ほんとですね、こうもかんかん日照りが続きますと、この太陽エネルギー
ああもったいない、と思ってしまいます！（＾＾）！

回答No.3

raccoon_dog65

お困りのようなので少しお話しさせて下さい。

>しろうと考えで、圧縮にものすごいトルクが必要であれば、小さなモーターでも減速比の大きな歯車などを使って節電しながら大きな力にできそうな気がするのですが、相変わらず電気代のかかるもの、として仕方ない現状というのは、どんな難問が立ちふさがっていますでしょうか？

小さなモーターで減速比の大きな歯車を使っても、大きなモーターで減速比の小さな歯車を使っても、理論的には仕事量が同じなので使う電力は同じです。
従って、電気料金も原則として変わらないでしょう。

ただ、冷媒の材質の研究や運転プログラムの工夫により年々消費電力の抑制については改善されているようです。

お礼

（＾＾；；；）そうでした！エネルギー不滅の法則、でしたよね！
そういえば中学校か高校で教わりました。
減速機など間に入れたらその分の機械損失と熱損失も起きてよけい効率悪くなってしまう訳ですよね・・・

>冷媒の材質の研究や運転プログラムの工夫により年々消費電力の抑制については改善されているようです。

なんか、このごろの環境規制にあわせた新しい冷媒だとフロンほど良くならない、という話しも伺いました。
高い効率の新冷媒は多分特許戦争の激戦地なんでしょうね。

運転プログラム、は他の方も教えて下さっているインバーターに当る訳ですね！

ありがとうございました。

回答No.2

blacklabel

モーターなどは、インバーターらすると節電できるようになれますね。
最近のエアコンが省エネになっているというのもインバーターのおかげです。
洗濯機も、モーターをインバータにすると普通のより節電になります。
同様に、冷蔵庫もインバータ方式なら節電になりますよ。
と言っても、冷蔵庫は冷やす時だけモーター動くので、冷気が逃げないようにする方に力を入れてますね。魔法瓶のような冷蔵庫なら、節電効果もかなり大きいです。

お礼

インバーターというのは面白いんですね！
モーターをわざとon-offせずにつけっぱなしで回転を増減することで高度な節電、
というのはなかなか素人にはぴんと来ない現代技術の魔法ですね！

回答No.1

hirokazu5

エアコンの省エネ研究は、年々進歩しています。

どこでもいいのでメーカーのホームページを調べてください。
「10年前に比べて電気代半分！！」とかのうたい文句が並んでいますので。

ON-OFF制御をファジー制御に変えたり、オーバーシュートを少なくしたり、制御回路の効率を上げるとかの電気的アプローチのほか、
コンプレッサーの形状を工夫して圧縮効率を上げるなどの機械的アプローチもあります。

なお、「どーしても商用電源を食うのが嫌だ」というお客さん向けに、内燃機関を使ってコンプレッサーを回すようなエアコンも市販されています。

お礼

わあ、皆様こんなに沢山、さっそくにご回答いただき感激です！

>ON-OFF制御をファジー制御に変えたり、オーバーシュートを少なくしたり、制御回路の効率を上げるとかの電気的アプローチのほか、

なあるほど、これが他の方もご回答をお寄せいただいているインバーター回路にあたる訳ですね！

>コンプレッサーの形状を工夫して圧縮効率を上げるなどの機械的アプローチもあります。

コンプレッサー自体の改良があったんですね！
この辺のことが具体的によく解るとうれしいので、もしよろしければ
あとは自助努力で探したいと思いますので、キーワードになる用語を
教えていただけましたら助かります！

>「どーしても商用電源を食うのが嫌だ」というお客さん向けに、内燃機関を使って

野外イベントでテントの中に巨大ホースで冷気を送っているクーラーを
見た事がありました。
もしかしたら、それがエンジン式だったかもしれないですね！