現在におけるヒートポンプの進化について EVF 会員安藤登平成 20 年６月２７日作成ヒートポンプとはヒートポンプは低い低熱源から、フロンガスを熱媒として、高温熱まで汲み上げて暖房・冷房・給湯に利用するもので、現在の生活には欠かせない装置である。又冷凍機類（冷蔵庫や冷凍機）も基本構造は同じで、冷媒としてフロンガスが使われている。フロンガスの歴史従来使われてきたフロンガス（正式には“フルオロカーボン”といいます）Ｒ−１１、１２系統はオゾン破壊係数が高いので、日本他先進国では現在製造されておりません（1995 年末に生産中止）又、Ｒ−２２（正式名ハイドロクロロフルオロカーボン）は（1996 年から生産規制）で今後生産中止になります。現在の主流フロンガス（ハイドロフルオロカーボン）は、Ｒ−１３４a、Ｒ−４０７，Ｒ−４１０a ・・これらはオゾン破壊係数が０であるが温室効果ガスとして地球温暖化に影響がある。車両等のエアコンにはＲ−１３４a が使われている、エアコン類はＲ−４０７a、４１０a が多い今まで使われてきたフロンガスＲ―１１，１２，２２系統のガスは回収の上適切に処理することが必要となります。また最近ではアンモニア冷凍機も、フロンガスを使わない冷凍機として見直されてきております。ヒートポンプの性能ヒートポンプの性能を現す値として、ＣＯＰ（成績係数）という文字で表示されますが、この値が高いと性能が良いと言われていますが、少し前まではこの値が冷房時では 2.5 程度、暖房時では 3.0 が普通であった、現在ではインバーターとモーターの改良が進み、冷房時では 5.0 以上、暖房時でも 5.0 以上の高性能の機種が多くなってきております。ＣＯＰ5.0 とは、電気１ｋＷのエネルギーの投入で、５ｋＷ（熱換算ｋW 数値）取り出せるという事です。つまり電気代に置き換える以前の機種では 10,000 円/月かかっていた電気代が、約 5,000 円月になると同時に、消費電力も約半分になり、現在問題となっている CO２削減効果にも期待されております。ヒートポンプの熱源として、代表的なものとして、空冷方式と水冷方式の２種類空冷式とは現在のエアコンのは空冷式が９０％以上で、その熱源は外気の空気温度を利用しております。従って冬季外気温度の低下したときに暖房するため、外気温度５℃で室内温度は 2０℃であれば温度差は単純に１５℃であるが、室内機の吹出し温度は４０℃以上なので実際の温度差は３５℃ 以上である。又冷房運転についても同様で室内の熱を外気に放出して室内を冷房します、つまり冬季と夏季では運転が逆になります。（冷媒回路内のガスが逆に流れるように四方弁が付いております）従って空冷エアコンでは、外気温度と室内温度の差が大きいと、暖房能力が低下し又、冷房運転では、外気温度が３５℃以上になると冷房能力が低下します。又積雪地域や寒冷地域では、夏季の冷房は問題ありませんが、冬季の暖房では著しく能力が低下するため、ガスヒートポンプエアコンの設置が多い。現在では寒冷地用エアコンも各メーカーで生産されております。水冷式とは空気熱交換器の代わりに、水熱交換器を使用したエアコンである。以前はクーリングタワーを使っておりましたが、水熱交換器の腐食対策の為、水質管理に維持費が掛かりますので最近は殆ど使われなくなりました。井戸等の地下水（地熱）を利用したエアコンでは、地下水の温度は年間一定の為、夏季冷房運転時及び、冬季暖房運転時にも外気温度の影響を受けないので、積雪地方で使われ始めている。又温暖地域でも夏季外気温度が 40℃以上になる場合でも地下水温度は約 15℃前後なので冷房能力は高くなり又、同時に消費も空冷エアコンに比べて約 50％UP となる。但し地下水の出る場所で尚且つ水質が良好な場所と限定される欠点がある。又地域によっては地下水くみ上げ規制のある地域は設置できません。最後に古いエアコンを、現在生産されているエアコンにおきかえることで、省エネ及び CO2 削減効果に対して多大なる効果がある、以下概算で計算してみます。今では一般家庭でも２台以上のエアコンを設置しているケースが多いので、200 万軒の家庭で１台づつ交換しても約 100 万ｋWh の電気が削減出来き又、100 万ｋWh とは原発１基分に相当します。しかし業務用大型エアコンやビルマルチエアコンの性能は現在 COP 表示で平均 3.5 前後であり旧型に比較して約 25％性能 UP で、大型圧縮機のモーター改善にはまだ至っていないのが現状であるが、近い将来 COP 5 以上の機種が生産されるであろう。以上