カーエアコンの仕組み

【初心者向け】カーエアコンの「仕組み」を解説します!

  • 2020年7月6日
  • 2020年7月28日
  • 自動車
  • 501view
●●●
困っている人

カーエアコンの仕組みって単純らしい。
どんな仕組みなんだろう?

こんな疑問を解消します。

カーエアコンは、『温風も冷風も出すことができる便利な機能』ですが、どのような『仕組み』か知っている人はあまりいません。

そこで今回は、カーエアコンの『仕組み』について解説します!
 

本記事の内容・ 蒸気圧曲線
・ 気化熱
・ カーエアコンの構成部品
・ カーエアコンの仕組み
・ エアミックスドア
・ 除湿の仕組み
・ 冷媒の変化
・ まとめ
スポンサードリンク

蒸気圧曲線

蒸気圧曲線
カーエアコンの仕組みを理解するため、まずは基礎知識となる『蒸気圧曲線』を簡単に理解しましょう。

上図の通り、『物質は同じ温度でも圧力によって液体か気体か異なる』のです。

【圧力による物質の状態】
 
高圧の場合:気体よりも液体になりやすい
 
低圧の場合:液体よりも気体になりやすい

 
イメージとしては、圧力が高くなると物質の体積が小さくなってしまうため、『体積が大きい気体』から『体積が小さい液体』になると覚えておきましょう。
 

気化熱

気化熱
カーエアコンで冷風を作り出す基本原理は、『気化熱』です。

濡れているタオルを振り回すと、タオルが冷えます。

これは、タオルの水分が気体に変化する際に熱を奪っていくためです。

●●●
もっぷ

カーエアコンの冷風は、この気化熱によって作られるのです。

 

カーエアコンの主要構成部品

カーエアコン
カーエアコンは主に、以下の6つの部品で構成されます。

この部品が未搭載のカーエアコンは、ほとんどありません。

【カーエアコンの主要構成部品】
 
コンプレッサ:気体を圧縮する
 
コンデンサ:気体を冷却して液化する
 
レシーバ:液化しきれなかった気体を再度コンデンサーに差し戻す
 
ドライヤ:コンプレッサから出る微細な不純物を取り除く
 
エクスパンションバルブ:液体を霧状にして噴射し、高圧から低圧にする
 
エバポレータ:冷気を蓄える

 

●●●
もっぷ

6つの部品の役割をしっかり頭に入れた上で、カーエアコンの仕組みに移りましょう。

 

カーエアコンの仕組み

カーエアコンの仕組み
① 『低温低圧のガス状冷媒』を、コンプレッサで圧縮して『高温高圧のガス状冷媒』にします。

② 『高温高圧のガス状冷媒』を、コンデンサファンで冷却して『低温高圧の液体冷媒』にします。

③ 『低温高圧の液体冷媒』にならなかった『低温高圧の気体冷媒』をレシーバでコンデンサに差し戻し、『低温高圧の液体冷媒』にします。さらに、コンプレッサから出た不純物をドライヤで取り除きます。

④ 『低温高圧の液体冷媒』を、エクスパンションバルブを通じて『低温低圧の霧状冷媒』にします。

⑤ 『低温低圧の霧状冷媒』を、エバポレータに通して『低温低圧のガス状冷媒』にします。この際に、気化熱としてエバポレータに冷気が蓄えられます。

⑥ エバポレータにブロワファンで風を当てることによって冷風を作り出します。
 

エアミックスドア

カーエアコン
『エバポレータ』と『ブロワファン』で冷風を作り出すことが分かりました。

しかし、『温風』や『適温風』はさらにその後にある装置『エアミックスドア』で作り出すのです。

『エアミックスドア』について以下の記事で解説しているため、詳しく知りたい方はぜひご覧ください。
 

 

除湿の仕組み

エバポレータ
ブロワファンから送られる暖気が、エバポレータフィンに触れることにより、急激に冷やされます。

その結果、『暖気中の水蒸気』が『液体の水』へと変化します。

●●●
もっぷ

チューブ中の冷媒と外気は、エバポレータフィンを介して熱交換します。

 

冷媒の変化

エアコンガス
カーエアコンの冷媒は、もともとはオゾン層破壊の原因となる『フロン』が使用されていました。

そのフロンの代わりとして、現在は『代替フロンHFC134a』が使用されています。

しかし、『代替フロンHFC134a』はGWP(地球温暖化係数)が1430(二酸化炭素の1430倍)と非常に高いです。

 
そのため、EUが2013年以降に発売する新型車に関しては、GWP150以上の冷媒使用を規制することを決めました。

そこで、新たな冷媒として『GWP1以下であるHFO-1234yf』が新型車に採用され始めたのです。
 

まとめ

まとめ
いかがでしたでしょうか。

自動車エンジニアにとって『カーエアコンの仕組み』は必須の知識です。

カーエアコンの『仕組み』をしっかりと理解しましょう。

この記事が、皆様のお役に立てば幸いです。

\自動車工学に関する情報/

自動車の記事≫

トップへ戻る☝

スポンサードリンク