エコキュートはレバレッジ（てこ？）というもので、その熱効率は３００％！

質問

エコキュートはレバレッジ（てこ？）というもので、その熱効率は３００％！！、また、最低でも１００％は超えるとあるサイトにありました。私は、効率というものは入力した仕事(全体）に対して得られた出力との比（もちろん同じ単位で）と思っています。ではこの機械はある意味永久機関のようなものであり、エコという観点が重要なファクターである現在、この装置の原理を利用した超巨大なプラントを建設すれば、エネルギー問題は簡単に好転するのではと思うのですが、そういった議論は何処にも見当たりません。私の考えがま違っているのか、それともエコキュートが誇大宣伝なのか、どなたか分かりやすく回答していただけないでしょうか。

回答No.2

mtaka2 · ベストアンサー

> ヒートポンプ自身は熱を生むだけですが、これと熱機関を組み合わせたらどうでしょうか。

まったくロスの無い熱機関があったとしても、
そこにヒートポンプで作った熱を入れても、出てくるのは、
最初につぎ込んだエネルギーだけです。元より増えることはありません。

熱機関というものは、実際には「温度差」からエネルギーを取り出す機関です。
ヒートポンプはエネルギーをつぎ込むことで「温度差を大きくする」のに対し、
熱機関は「温度差を小さくする」ことで、エネルギーを取り出すことができ、
方向が違うだけで、原理的には対称な存在であると言えます。

(例えば「スターリングエンジン」なんかは、まったく同じ機構が
「エネルギー(動力)から温度差を生み出すヒートポンプ」にも、「温度差からエネルギー(動力)を生み出す熱機関」にもなります。)

さきほどの回答で「ヒートポンプは、温度差が大きいと効率は悪くなる」と書きましたが、
それを言い換えると、「熱機関は、温度差が大きいと効率が良くなる」のです。

熱機関もヒートポンプも、この「温度差」と「効率」の理論値は決まっていて、

「ヒートポンプが、つぎ込んだエネルギーから、理論上最大5倍の熱量を作り出せる」温度差からでは「熱機関が、奪った熱量から、理論上最大20%のエネルギーを取り出せる」ことしかできないのです。

お礼

何度もお手数おかけします。
＞熱機関もヒートポンプも、この「温度差」と「効率」の理論値は決まっていて、

「ヒートポンプが、つぎ込んだエネルギーから、理論上最大5倍の熱量を作り出せる」温度差からでは「熱機関が、奪った熱量から、理論上最大20%のエネルギーを取り出せる」ことしかできないのです

あっ、そんな理論があったんですね。スターリングエンジンのことは知っていましたが、そういった生々しい近親相姦的なエネルギー交換でなくて、もっと別の高能率のエンジンにヒートポンプのゲインが利用できないかとか思っていたのですが、それぞれ温度差によって厳密に効率が決まってしまうのなら仕方がないです。
ありがとうございました。

回答No.3

Tacosan

厳密にいうとヒートポンプは熱を「作る」ものではなく熱を「移動させる」ものです.
で, ヒートポンプでいう「効率」は「投入したエネルギーに対してどのくらいのエネルギーを移動させることができるか」という指標です.

お礼

ご回答ありがとうございました。
どうも私は”作る”ということと”移動”とを区別することが出来ないようです。仕事のなかには移動というものも含まれるのではないでしょうか。坂道を重量物を押し上げ(位置エネルギーを高め）、その後その物質を落下させて有効な仕事をさせるというエネルギーの相互移動は普段から行われているように思います。タンクのなかへ熱を移動させてそのタンク内の空気を高熱にし、あとでその熱を(エンジンの動力にも）利用出来る、そういったものがヒートポンプの仕事なのではないかと考えているのですが、間違っているでしょうか。

回答No.1

mtaka2

キーワードは「ヒートポンプ」です。身近なところだとエアコンや冷蔵庫に使われてるものですが、
ヒートポンプは、「熱の移動」を行います。あるいは「温度差を大きくする」と言えばいいでしょうか。

エアコンで冷房すると、部屋の中から外へ「熱」をくみ出します。
部屋の中の温度は下がり、その分部屋の外の温度が上がります。
ヒートポンプでは、使ったエネルギー以上の「熱」を移動させることができます。
この比率をCOP値といいますが、エアコンのCOP値は5前後です。
ということは、100Wでエアコンを動かすと、室内からは500Wの熱が奪われ続け、
室外側は(くみ上げた熱とエアコンそのものの動作によって発生した熱を足した)600Wの熱源になります。

このように、ヒートポンプでは、使ったエネルギー以上の「熱」を作り出すことができます。決して「無から有を作り出したり」「永久機関」になっているわけではありません。
より熱くなっている分、別の所は逆に冷たくなっていて、熱的な帳尻はあっているのです。

この「ヒートポンプ」は、温度差が大きすぎたりすると効率が悪くなるのですが、
(外気温がものすごく低いのに、エアコンを暖房にしたりする場合なんかでは、
「部屋の中の空気を温める」のと引き替えには「すごく温度が低い外気を、さらに冷やす」ことをしなければならなくなるため)
それでも、少なくとも、ヒートポンプを動かすのに使ったエネルギー分だけは、温め側に熱が来ますから、「効率が悪かろうと、ちょっとでも熱の移動ができる」のなら、
「効率は最低でも100%は超える」ということになります。

お礼

早急のご回答ありがとうございました。ここはお礼の場ですが、まだ私の疑問は残っていますので、ついでといっては難ですがここに書かせていただきます。
熱機関というものがあります。ガソリンエンジンなどだと思いますが、これらは最高の効率が３５％くらいだったと記憶しています。熱を力に変える機械だと考えれば、熱は動力になるわけです。ヒートポンプ自身は熱を生むだけですが、これと熱機関を組み合わせたらどうでしょうか。
１００Wのポンプで６００Wの熱を作り、この熱で動力をまわす。３０％の効率でも１８０W稼げますからポンプ自身を動かすことは充分可能であり、更に８０W余るわけです。この余剰分で電力を起こせば永久機関以上の夢のろは電力が市場に供給できるのではないか？これは理想ですが効率が熱機関の逆数を超える条件のヒートポンプがあれば理論的には充分こういったことは可能だと思います。
どこかに間違いがあるのでしょうか。