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エアコンの仕組みについて

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質問者

burayarou9さん

2009/11/1417:10:16

エアコンの仕組みについて

エアコンの仕組みについて習ったんですが、だいたい理解したんですが膨張弁の仕組みがよくわかりませんでした、高圧高温の冷媒を膨張弁はどのようにして低圧低温の冷媒に変えているのでしょうか?
圧縮器を使わないで圧力を変えているんですか?

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hikooktorazoさん

2009/11/1620:56:29

簡単にイメージしてもらうために
スプレー(塗料や整髪スプレー)を続けて使ってると冷たくなるでしょ?
エアコンとかの冷凍サイクルの説明

圧縮機気体のフロンガスを吸い込む(圧縮する)圧縮すると高温、高圧の気体状フロンガスになる
高温高圧の気体フロンをコンデンサーに通じる(ファンや水で冷却)フロンガスの*臨界点以下の温度になると液になる
*臨界点とはいかなる圧力をかけても液化しない温度のこと 圧力が変わらず温度が下がるためフロンは液化します

一般にエアコン用冷媒は70度~95度ぐらいが臨界点の冷媒を使います(カーエアコンはエンジン排熱とかの問題でもっと臨界温度の高いR12、R134a(110℃前後)が使われます(た)

液化したフロンをさらにコンデンサーで冷やすとコンデンサー出口では外気温ぐらいで高圧の液状フロンになります
(ボンベに入った新品のフロンガスと同じ状態とお考えください)
***この段階で間違えてますね 高温高圧ではなく常温高圧で次の膨張弁に流れます***

常温高圧の液状フロンを膨張弁やキャピラリチューブという膨張機構を通過できる量はわずかです
チョロチョロというレベルの量しか通過できません
単にチョロチョロと膨張機構を通過しても低温にはなりません
膨張機構を通ったフロンはエバポレータに入ります エバポレータの先は最初のコンプレッサーの低圧(吸い込み)に接続されていてフロンを勢いよく吸い込もうとしています。
チョロチョロとしか供給されないフロンをコンプレッサーが勢いよく吸い込むとどうなるでしょう?
液のフロンはエバポレータの中で低温沸騰を起こして気化していきます(富士山の上など気圧低いと100度以下で水が沸騰しますよね?)
気化するとき周辺の熱を吸収していきますのでエバポレータは冷たくなります 気化したフロンはコンプレッサーに吸い込まれていき
以下循環となります

なお膨張機構での膨張率を小さくすると(流れやすくする)とエバポレータ内での低温沸騰する温度が上がりあまり冷えなくなります。(冷房や冷蔵)
膨張率を大きくすると低温沸騰する温度が下がり冷凍温度になります
(この温度の事を蒸発温度って言います)
冷凍機で使われる温度式膨張弁は冷やしはじめはたくさんガスを流し熱をより多く運び荒熱を排出します
ある程度冷えてくると膨張率を増して蒸発温度を下げていき冷蔵や冷凍の最終温度まで下げていきます。

エアコンで使われている電動リニア膨張弁はまたちょっと制御要素が違い
*インバータ可変速した場合の蒸発温度を一定に保たせる
*フロンガスの所要量削減
*R407C冷媒の場合R134a側とR410A側で蒸発温度が違うため温度センサでどちらの比率が多いか検知した上
膨張率を可変する もちろんR134a比率大のときは膨張率を小さくする

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2009/11/1419:05:56

エアコンの冷房運転時、コンプレッサーで高温高圧に圧縮された冷媒を凝縮器で冷やし液冷媒にします。液冷媒は、膨張弁を通過する時、減圧され蒸発器で蒸発する際に気体の冷媒になり再びコンプレッサーに戻ります。エアコンに使われる電子膨張弁は、蒸発器の温度をセンサーで読み取り弁の開閉を行い蒸発器出口で液冷媒にならないように調整されます。めったにありませんが、膨張弁、センサーなどのイカレで膨張弁の開閉の調整が悪くコンプレッサーに冷媒が液バックしてコンプレッサーがイカレる事があります。ご存知の通りコンプレッサーは気体のみの圧縮しか出来ません。

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2009/11/1418:57:58

expansion valve だから膨張弁でOK。
流量調整弁なんていったらおかしくなる。

圧送された冷媒が配管内で押し合いへし合いしてる、行く先がさらに細くなってちょっと太くなると膨張する。
膨張弁は丁度コーラのビンのような感じ。

2車線の高速道路で、料金所の先が4車線になってたら料金所以降はスイスイです。
料金所以前が高圧の配管、料金所が膨張弁で、料金所以降の4車線が低圧部分の配管です。


膨張したら低圧になります。
蒸発器に流れて行き、そこで周囲から熱を奪って蒸発します。

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2009/11/1418:44:09

膨張弁の仕組み関しまして、こちらのサイトで、ご覧下さい。
http://www.eakon.jp/structure/decomposition/sikumi.html
後、参考にこちらの方も、ご覧下さい。
http://www.eakon.jp/structure/decomposition/exter.html

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2009/11/1417:43:40

いいところまでは来てるね。もうチョットかな?

高温高圧のガスは凝縮器(冷房の場合は室外機の熱交換器)で冷やされて、中温中圧の液体になります。
膨張弁というからわかりにくいんです・・・流量調整弁だと考えるとわかりやすいでしょう?
冷媒の流量を調整・制御するための調整弁を「膨張弁」と呼んでいるだけです。

流量調整された中温中圧の液体になった冷媒は、エバポレーター(冷房の場合は室内機)で膨張して気体になります。
このときに低温低圧のガス体になって、気化熱を奪うから冷たくなって冷熱を発する・・・冷房になるだけです。

低圧のガスは再び圧縮機(コンプレッサー)に戻って圧縮されて、高温高圧のガスになって再びサイクルします。
ただこの繰り返しですよ。

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mdhcf960さん

2009/11/1417:42:27

基本的にフロンなどの冷媒を低圧側に向かって細い部分を通して噴射させて減圧膨張させています。キャピラリーチューブも電磁膨張弁も同じ原理です。電磁膨張弁の方は、通過する細い部分の開口面積を調節して、コンプレッサ回転数とは独立に冷媒の流量や作動圧力を加減できます。これによって、運転状態の調節自由度が上がり、最適の条件で運転できる範囲が拡大できるのでトータルの効率も高くすることができます。

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