　冷媒は気体の状態で圧縮機に送られ、理想的には、断熱圧縮されて高温／高圧の気体となる。次に、凝縮器で放熱するとともに冷媒は気体から液体になる。さらに、膨張弁で減圧され、低温／低圧の湿り蒸気（二相状態）となる。その後、蒸発器で吸熱して、さらに過熱蒸気となって圧縮機に戻る。圧縮機は言葉の通り、気体を圧縮して高圧にする装置であるが、気体が高圧になることにより、気体→液体の凝縮時の温度を高く設定できる。別の言い方をすると、凝縮器（暖房モードでは室内機の熱交換機）の温度をいくつに設定するかによって、圧縮機の出口圧力が決まる。同様に、蒸発器（冷房モードでは室内機の熱交換機）の温度をいくつに設定するかによって、膨張弁の出口圧力（圧縮機の入口圧力）が決まる。

　図7から分かるように、気液二相サイクルを使用したエアコンでは、外部からの仕事（圧縮機）に対して数倍の熱を授受可能で、エネルギー効率に優れている。すなわち、エアコンの効率（COP）は図7より、

冷凍機として使用する場合（冷房モード）：

式12

ヒートポンプとして使用する場合（暖房モード）：

式13

となる。今、冷凍能力をP_refrigerator［W］、冷媒の質量流量をG［kg/s］とすると、次の関係が成り立つ。

式14

　一方、圧縮機の必要パワーPは圧縮機の総合効率をηとすると、

式15

となる。

　次回は「エアコンのモデリング（その2）」として、モデリングならびに性能評価方法について紹介する。　（次回へ続く）

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筆者プロフィール：

大富浩一（https://1dcae.jp/profile/）

日本機械学会設計研究会
本研究会では、“ものづくりをもっと良いものへ”を目指して、種々の活動を行っている。1Dモデリングはその活動の一つである。

研究会HP：https://1dcae.jp/
代表者アドレス：ohtomi@1dcae.jp

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