自動車の冷暖房の仕組み

Question

自動車の暖房、冷房の仕組みを教えて下さい。エアコンから冷気、ラジエターから暖気が出るのでしょうか？

o-sai · Accepted Answer

わかりやすく図解されたページを紹介しますね。

参考URL：http://www.golddenki.com/acgenri.htm

prop_and_jet · Answer

エアコン

A/C （air conditioning）

車内の（A/C）スイッチは、むしろ、「Air Compressor」の ON/OFF スイッチと考えていたほうが分かりやすいですね。



ヒートポンプ（heat pump）という装置（原理）があります。

冷蔵庫（Refrigerator リフリジエーター）の原理、家庭用室内エアコンの原理、これらはみんな（ほとんど）、ヒートポンプの原理を使っています。
（http://home.howstuffworks.com/ac.htm）
（http://home.howstuffworks.com/ac1.htm）
（http://home.howstuffworks.com/ac2.htm）
（http://home.howstuffworks.com/ac3.htm）
（http://www.howstuffworks.com/refrigerator.htm）
（http://www.howstuffworks.com/refrigerator2.htm）
（http://www.howstuffworks.com/refrigerator4.htm）



【Latent Heat】というものがあります。

アルコールを肌に薄く塗ると、ス～ッとしますね？これを、「heat of vaporization」「heat of evaporation」「気化熱」「蒸発熱」と言います。（latent heat absorbed）

逆に、
もし気体（アルコールなどの気体）を、注射器のようなものに閉じ込め、プランジャーを押して気体を圧縮して液化すると、この時 熱を発します。これを「heat of condensation」「凝縮熱」と言います。（latent heat released）




「気化熱」の部分は、冷蔵庫では、庫内側。　家庭用エアコンでは室内機（冷房時）。　車のエアコンでは「エバポレーター」と呼びます。

「凝縮熱」の部分は、冷蔵庫では、背面側。　家庭用エアコンでは室外機（冷房時）。　車のエアコンでは「コンデンサー」と呼びます。


中身の冷媒は、アルコールではなく、フロンガスが一般的ですが、二酸化炭素を使った新しいものもあります。（二酸化炭素は、高圧縮下では、ドライアイスになる手前では液化します。）

当方、液化した二酸化炭素を見たことがあります。無色透明です。
洗って良く乾燥させた丈夫な（炭酸飲料が入っていた）ペットボトルに、砕いたドライアイスを入れ、フタをして見ていたら、二酸化炭素が液化しました。
※注意！！：決して真似をしないで下さい。この実験は、失明して骨折します！！
当方の実験では、液化後しばらくして、ペットボトルが爆発（炸裂）しました。直撃したイス（キッチンの木製のイス）はバラバラになり、もし私にそのペットボトルが当たっていたら、もし目に当たれば間違いなく失明（またはそれ以上？）、目には当たらなくとも、骨折したでしょう。それ位の威力でした。
よい子の皆様、決して真似しないで下さい。
実験結果（「液化する」という）だけ知識として知って、実際には試さないで下さい。



冷媒のフロンですが、ヒートポンプの冷媒は、完全に閉じ込められた構造になっています。
よって、設置ミス（不良品）でもない限り、冷媒を追加したり交換したりする必要は一切要りません。
使用中に漏れ出したり、消費されたりすることもありません。
機械が廃棄されるまで、同じものをぐるぐると回して使っています。


この、ヒートポンプシステムを作動させるかどうかを選ぶスイッチが、車内の［（A/C）］スイッチです。
ON にすると、コンプレッサー（気体を圧縮させるポンプ）が回り、ヒートポンプが動き出します。

車の場合、このコンプレッサーはエンジンの力で動かすことが一般的です。

冷蔵庫や家庭用エアコンでは、このコンプレッサーを電気モーターで動かします。


一部、車でも、電気モーターを使うエアコン用コンプレッサーもあります。




【ヒーター】

車のヒーターは、（冷房とは） 原理は全くの別物です。

エンジンの熱で室内を温めます。

ご質問者様が仰る「ラジエター」が、車のボンネット内フロントバンパー直後の“radiator”を指すのでしたら、これではありません。（中の水は、全く同じものです。内部では確かに繋がっています。）

正確には、“エンジン”からの熱 となります。

（http://auto.howstuffworks.com/cooling-system2.htm）の図をご覧下さい。
図の右側が、車の「前（フロント）」ですね。
図中（Ｈ）［Radiator］が、ラジエーターですね。
一番左、（Ｋ）［Heater core］のものが、「ヒーターコア」です。確かにこれも、小さなラジエーター状のものです。（Ｊ）［Heater valve］の、ヒーターバルブを開くと、エンジンからの温水（ラジエーター水）が来て、室内が暖かくなります。

上図の（Start）をクリックして見て下さい。


heater plumbing と heater core の写真など
（http://auto.howstuffworks.com/cooling-system10.htm）


よって、ヒーターをいくら使おうが、エンジンの廃熱を利用しているため、燃費には全く（ほとんど）影響しません。
しかし、ハイブリッド車などは、ヒーターのためにわざわざ不要なエンジンを回すことになるため（廃熱を発生させる目的）、ヒーター使用で燃費がかなり落ちる場合があります。




【除湿】

「A/C」 と 「ヒーター」は、全く別の原理（構造）となっていますために、エバポーレーターをキンキンに冷やしながら、ヒーターコアで温度調節をして室内を快適な温風にすることもできます。

これはまるで、家庭用エアコンの「再熱除湿機能付きエアコン」（http://www.sharp.co.jp/products/ayt63sx/text/shoene.html）のような使い方ができます。

冬などに、ガラスの室内側が曇る場合、温度設定はお好きな温度設定で、（A/C）スイッチを ON にすると、曇りが さ～っとキレイに取れます。

エバポーレーターが、冷たい飲み物のグラスに付く露のように、車内の空気中の湿気を取ってくれるのです。

blue1200 · Answer

その通りです。

冷房は、家庭用エアコンと同じ原理です。
エンジンルームに室外機に相当する部分が有り、ダッシュボード内に室内機に相当する部分が有ります。
家庭用エアコンがモーターを動力にするのに対し、車の場合はエンジンを動力にしています。

暖房の熱源は、エンジンの冷却水です。
ラジエターと繋がるホースより細いホースがダッシュボード内へ繋がっていて、その先に小さなラジエターの様なヒーターコアが有ります。
これはラジエターと同じ作用で、ラジエターがエンジンの熱を外部へ排出するのに対し、ヒーターコアはエンジンの熱を室内に放出する事で暖房にしています。

どちらの機能も、ダッシュボード内のダクトを通じて車内の温度を調整出来る用になっています。
冷暖房の切り替えはダクト内のフラップのコントロールと、暖房は冷却水の流れをコントロールするバルブを、冷房はクラッチで動力の断続を合わせてコントロールする事でそれぞれ切り替えています。
又、同時に使用する事で暖房時の除湿も可能にしています。

自動車の冷暖房の仕組み

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エアコン

この回答への補足

その通りです。

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