建築環境工学・建築設備工学入門 ＜空気調和設備編＞ <ヒートポンプの原理> 熱の移動の原理＜ヒートポンプの基本＞ ［Last Update 2015/04/30］ 建築環境工学・建築設備工学入門 ＜空気調和設備編＞ <ヒートポンプの原理> 熱の移動の原理＜ヒートポンプの基本＞ 熱の移動の原理＜ヒートポンプの基本＞

2つの、非常に基本的な物理現象を利用しているだけ ヒートポンプが熱を移動させる原理は？ 2 暖房時 ヒートポンプは、熱をくみ上げ、移動させる装置。 その原理は、非常に基本的な物理現象を利用しているにすぎない。 2つの、非常に基本的な物理現象を利用しているだけ

気体を圧縮させると、温度はどうなる？ 浮き輪にポンプで空気を入れていく 基本原理 その１ 3 基本原理 「１：圧力変化による温度の変化」 　気体を圧縮させると、温度はどうなる？ 3 基本原理 その１ 浮き輪にポンプで空気を入れていく 基本原理　「１：圧力変化による温度の変化」 気体を圧縮させると温度はどうなるか？　浮き輪にポンプで空気を入れて温度を測る実験。

浮き輪の中の圧力が上がり、気体が圧縮されていく 　気体を圧縮させると、温度はどうなる？ 4 基本原理 その１ 浮き輪にポンプで空気を入れていく 基本原理　「１：圧力変化による温度の変化」 実画像　浮き輪がふくらんでいく。＝気体が圧縮されている。 浮き輪の中の圧力が上がり、気体が圧縮されていく

気体を圧縮させると、温度はどうなる？ 気体を圧縮させると、温度が上がっていく サーモカメラ画像 基本原理 その１ 5 　気体を圧縮させると、温度はどうなる？ 5 基本原理 その１ 気体を圧縮させると、温度が上がっていく サーモカメラ画像 基本原理　「１：圧力変化による温度の変化」 サーモカメラ画像　浮き輪がふくらんでいく＝気体が圧縮されていく、と同時に、温度が上がっていく。

浮き輪が破裂！ 空気が漏れて圧力が下がると・・ 　気体が膨張すると、温度はどうなる？ 6 基本原理 その１ 浮き輪が破裂！　空気が漏れて圧力が下がると・・ パンッ！ 基本原理　「１：圧力変化による温度の変化」 気体の膨張の例、浮き輪が破裂して、中の空気が漏れていく（圧力が下がる）とどうなるか？

気体が膨張すると、温度はどうなる？ 浮き輪が破裂！ 空気が漏れて圧力が下がると・・ 気体が膨張するのと同じ状態。温度が下がっていく。 　気体が膨張すると、温度はどうなる？ 7 基本原理 その１ 浮き輪が破裂！　空気が漏れて圧力が下がると・・ サーモカメラ画像 基本原理　「１：圧力変化による温度の変化」 サーモ画像。浮き輪が破裂し、中の空気が漏れていく（圧力が下がる）にしたがい、温度が下がっていくのがわかる。 気体が膨張するのと同じ状態。温度が下がっていく。

気体の圧縮・膨張と、温度の関係 これが、まず第１の基本原理 気体は 圧縮すると温度が上がる 膨張すると温度が下がる 基本原理 その１ 8 　気体の圧縮・膨張と、温度の関係 8 基本原理 その１ 気体は 圧縮すると温度が上がる 膨張すると温度が下がる 基本原理　「１：圧力変化による温度の変化」 気体の圧縮・膨張と、温度の関係。 気体は、圧縮すると温度が上がる。気体は、膨張すると温度が下がる。 これが、まず第１の基本原理

熱は、どんなときに移動する？ 冷たい 冷たい 氷と氷を、銅板を介して接触させる 基本原理 その２ 9 基本原理 「２：温度差による熱移動」 基本原理　「２：温度差による熱移動」 氷と氷を接触させる。熱伝導率の高い銅板を使用。

熱は、どんなときに移動する？ 0℃ 0℃ 冷たい 冷たい 氷と氷を、銅板を介して接触させる は移動しない サーモカメラ画像 基本原理 その２ 10 基本原理 その２ 氷と氷を、銅板を介して接触させる サーモカメラ画像 冷たい 冷たい 基本原理　「２：温度差による熱移動」 サーモカメラ画像。動きがない。＝熱が移動していない。 0℃ 0℃ 　は移動しない

熱は、どんなときに移動する？ 冷たい 熱い 氷と熱いお茶を、銅板を介して接触させる 基本原理 その２ 11 　　氷と熱いお茶を、銅板を介して接触させる 冷たい 熱い 基本原理　「２：温度差による熱移動」 氷と熱いお茶を、銅板を介して接触させる。

熱は、どんなときに移動する？ 0℃ 50℃ 冷たい 熱い 氷と熱いお茶を、銅板を介して接触させる が移動する サーモカメラ画像 基本原理 12 基本原理 その２ 　　氷と熱いお茶を、銅板を介して接触させる サーモカメラ画像 冷たい 熱い 基本原理　「２：温度差による熱移動」 サーモカメラ画像。温度の高い方から低い方へ、熱が移動している。 0℃ 50℃ 　が移動する

氷と、アイスクリームを接触させた場合は？ 熱は、どんなときに移動する？ 13 基本原理 その２ 　　氷と、アイスクリームを接触させた場合は？ 冷たい 冷たい 基本原理　「２：温度差による熱移動」 氷と、アイスクリームを接触させた場合は？　どちらも冷たいもの同士。

氷と、アイスクリームを接触させた場合は？ 熱は、どんなときに移動する？ 14 基本原理 その２ 　　氷と、アイスクリームを接触させた場合は？ サーモカメラ画像 冷たい 冷たい 基本原理　「２：温度差による熱移動」 氷と、アイスクリームを接触、どちらも冷たいもの同士。より温度の低い方へ熱が移動する。 0℃ -20℃ 　が移動する

温度差のあるものが接触すれば熱は移動 これが、第２の基本原理 0℃ 0℃ 0℃ 50℃ 0℃ -20℃ 基本原理 その２ 15 基本原理　「２：温度差による熱移動」 熱の移動に必要なのは「温度差」。 温度差のあるものが接触すれば熱は移動する。 0℃ 50℃ 0℃ -20℃ これが、第２の基本原理

ヒートポンプの、２つの基本原理 気体を圧縮すると、温度が上がる。 膨張させると、温度が下がる。 温度差のあるものが接触すれば 熱は移動する。 16 気体を圧縮すると、温度が上がる。 膨張させると、温度が下がる。 基本原理 その１ 温度差のあるものが接触すれば 熱は移動する。 基本原理 その２ ヒートポンプの、２つの基本原理。 １：気体を圧縮すると、温度が上がる。膨張させると、温度が下がる。 ２：温度差のあるものが接触すれば熱は移動する。 ヒートポンプはこの２つの基本原理を組み合わせて熱をくみ上げ、移動させている。 この２つの基本原理を組み合わせて 熱をくみ上げ、移動させている。

２つの基本原理の組み合わせ 同じ温度の気体が接触している場合 は移動しない 氷―氷 と同じ 17 ヒートポンプの、２つの基本原理の組み合わせ。 氷―氷　と同じ 　は移動しない

２つの基本原理の組み合わせ 片方の気体を圧縮すると・・ が移動する 温度が上がる 氷←茶 と同じ １：圧力変化による温度の変化 18 片方の気体を圧縮すると・・ ヒートポンプの、２つの基本原理の組み合わせ。 実際にも、冷媒を圧縮させて温度を上げている。 温度が上がる １：圧力変化による温度の変化 氷←茶　と同じ 　が移動する ２：温度差による熱移動

２つの基本原理の組み合わせ 片方の気体を膨張させると・・ が移動する 温度が下がる 氷→アイス と同じ １：圧力変化による温度の変化 19 片方の気体を膨張させると・・ ヒートポンプの、２つの基本原理の組み合わせ。 実際にも、冷媒を膨張させてさせて温度を下げている。 温度が下がる １：圧力変化による温度の変化 氷→アイス　と同じ 　が移動する ２：温度差による熱移動

２つの基本原理の組み合わせ ヒートポンプはこの原理を使って 熱をくみ上げ、移動させている。 １：圧力変化による温度の変化 20 １：圧力変化による温度の変化 ２：温度差による熱移動 以上がヒートポンプが熱を運ぶ基本的な原理。 ヒートポンプはこの原理を使って 熱をくみ上げ、移動させている。

発 行 公益社団法人 空気調和・衛生工学会 射場本 忠彦 発　行 公益社団法人　空気調和・衛生工学会 （SHASE: The Society of Heating, Air Conditioning and Sanitary Engineers of Japan） 射場本 忠彦