エアコン洗浄・虎の巻

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HEPAフィルター(high efficiency particulate filter)は、1938年頃にアメリカの原子力委員会によって放射性粉塵用エアフィルター(AECフィルター)として開発された。
アメリカで第二次世界大戦中にプレハブクリーンルームは軍用として利用された。
戦場で通信機器・電子装置の故障の原因が、浮遊微粒子のためだとされ、HEPAフィルターが利用された。
外傷を簡易クリーンルームで治療したので化膿も少なくなったという。

アメリカでは1940年代、電気・精密機器の製造に清浄雰囲気の必要性から、空気がきれいなグリーンランドや大西洋上の船内を工場にしたという。

HEPAフィルターも当初はセルロースとアスベスト繊維でつくったろ紙が用いられていた。
その後、ガラス繊維とアスベストのろ紙がつくられた。
アスベストを混入した理由は、均一径のガラス繊維の製造ができず、隙間ムラをなくすため繊細なアスベスト繊維を混入して補修効率をあげた。
1970年代に入ってからガラス繊維のみで、ろ紙がつくれるようになった。

1980年代になると、日本では0.1μmの微粒子で99.999%以上の高補修効率のHEPAフィルターを開発した。
2年遅れた1982年、アメリカでも高補修効率のHEPAフィルターが開発された。
アメリカではこれをULPAフィルター(ultra low penetration air filter)と名づけた。

セパレーターレスの薄型・軽量のアルミニウム枠のULPAフィルターが製作されたので、0.1μmの微粒子が1㎥中に10個以下という超清浄なスーパークリーンルームが開発され普及してきた。
さらに0.1μm微粒子を99.99999%以上の超高補修率のULPAフィルターも製作されるようになり、現在に至っている。


参考文献 「空気清浄化のしくみ」環境科学フォーラム編

ヒートポンプのメリットは、

①電熱器やガス・石油ヒーターと異なり、空気中の熱エネルギーなどの環境熱を利用します。

エアコンの使用電力はポンプを回すために利用され、熱源としては利用していません。
燃焼を伴わないため暖房時などは特に安全に使用することができます。
何より燃焼しないため室内・室外の空気を汚さず、酸素の消費もないため、高気密住宅にも適しています。
しかもヒートポンプはエネルギー消費効率(COP)の面でも優秀です。

②ヒートポンプを利用したエアコンは暖房・冷房どちらも利用可能

ヒートポンプは熱を移動させる働きがあります。同じ装置を使って、移動の方向を変えることができます。
冷暖房兼用エアコンは、ヒートポンプの熱移動方向を変えることで実現しています。

③地球温暖化防止に役立つ

ヒートポンプを利用した暖房、冷房装置は、暖房に空気中の熱エネルギーを利用する(コンプレッサーの駆動には電気を使用しています)ので、地球全体で見ると熱エネルギーの増加が少なくなることです。


ヒートポンプのデメリットは、

①フロンの使用によりオゾン層を破壊する

最近では代替フロンも温暖化の促進の一因であるとの研究発表もあります
さらなる新冷媒の開発が必要でしょう。

②寒冷地では暖房性能は落ちる

ヒートポンプを利用した暖房効率は高く、省エネに効果的だと書きましたが、カタログ性能を得るには温度条件があります。
一般に外気温が低くなると暖房時のCOP値は下がります。
北海道などの寒冷地では、他の暖房機器を選んだ方が効率が高い場合があります。


ヒートポンプ技術は、上記のようにわずかに注意することはありますが、冷暖房・給湯需要を賄う有力な技術であることに疑いはありません。
今後の技術革新でエネルギー効率はさらに向上し、環境性能がアップするのは間違いないでしょう。ヒートポンプを賢く使って、地球に優しい生活を送りましょう。


ヒートポンプについては最後になりますが、外気温が低い冬に、外気の熱を集めて、室内を暖められるなんて不思議ですよね!
人間には寒く感じる外気温であっても空気中には熱エネルギーがあって、その熱を集めて大きな熱エネルギーとするのです。

ヒートポンプってなんだか元気玉みたいですね!!(笑)

(元気玉:アニメ「ドラゴンボール」の主人公悟空の技のひとつです。←念のため説明)


なお、ヒートポンプ普及のきっかけとなったフロンは、その後の研究で、大気中に放出されると、オゾン層を破壊する性質があることが判明しました。

1985年には、南極上空に、極端にオゾンの濃度が低い「オゾンホール」が発生していることが発見され、大きな問題となりました。

現在多くの国では、オゾン層破壊の原因となるフロンと、フロンを使った製品の製造を禁止しており、フロンと似た性質を持ちながらオゾン層を破壊しない「代替フロン」が開発され、冷媒として利用されています。

しかし近年の研究で、その代替フロンも二酸化炭素より温室効果を持つ強力な温室効果ガスであることが指摘され、京都議定書では主要な3種類の代替フロン( ハイドロフルオロカーボン類〔HFCs〕、パーフルオロカーボン類〔PFCs〕、六フッ化硫黄〔SF6〕 )について削減目標が定められました。

2002年には冷媒にイソブタンを使用する「ノンフロン冷蔵庫」が発売され、現在はほとんどの冷蔵庫で冷媒にイソブタンが使用されています。

今後はこの分野の研究が進んで行きオゾン層も破壊せず、温室効果もない新たな新冷媒が開発されることでしょう。

我々が今できることは、なるべくエアコンの稼働時間を短くなるように服装等でで温度調節をし、使用するときも極端な温度設定にはしない事です。

最後にエアコンの買い換えや廃棄の時は、必ず専門の業者に引き取ってもらいましょう。
冷媒ガスを回収する資格のない業者に直接頼むのは絶対に止めましょう。
ヒートポンプの応用製品

低温を作り出す機器には古くからヒートポンプが使われてきました。
冷蔵庫、クーラーなどは典型的なヒートポンプ利用家電製品です。
最近はヒートポンプの省エネ性能に注目し温度を下げるだけでなく、暖房や給湯など暖める機能にもヒートポンプが利用されるようになりました。
エアコンの暖房機能やヒートポンプ給湯器(エコキュート)のほか、洗濯乾燥機にもヒートポンプを利用した商品が登場しました。


ヒートポンプはこのように色々な製品に応用されていますが、最近一般の方にもヒートポンプの製品が注目されるようになったのは、上記にもある冷媒の代わりにCO2を使ってお湯を沸かす「エコキュート」 の発売が大きいと思います。
 
エコキュートの特徴は、冷媒にCO2(二酸化炭素)を使用していることです。
人工的に合成され、強力な温室効果をもつ代替フロンではなく、自然界にもともと存在する物質であるCO2を利用することで、より地球にやさしいヒートポンプになりました。
エコキュートでは、コンプレッサーを動かすのに必要な電気エネルギーの量を1とすると、気化熱によって2から4の熱エネルギーを取り込み、3から5の熱エネルギーでお湯をあたためます。
つまり、1の電気エネルギーを使って、3から5の熱エネルギーを取り出すことができるのです。

最新モデルのCOP(消費電力あたりの加熱性能)は5.0以上に向上しています。
発電所の発電効率が40%前後であることを考慮しても「使用する電気を生み出すために投入したエネルギー」よりも多い熱エネルギーを取り出していることになります。

二酸化炭素を利用して、熱エネルギーを生み出すまさに魔法のような商品ですね。
私も将来的にこのエコキュートとソーラー発電の設備は多少金銭的にかかったとしても是非利用したいと考えています。やはり将来のことを考えるとエコは、日本だけでなく世界中共通のテーマだと考えているからです。


日本政府もエコキュートをCO2削減の有力な手段として位置づけており、2010年までに一般家庭に520万台普及させることを目標に掲げています。


※注 「エコキュート」は関西電力の登録商標です。
ヒートポンプは簡単に言うと温度の低いところから温度の高いところへ熱を移動させる仕組みのことです。

ヒートポンプを搭載するエアコンでは、屋外の空気から熱を集めて室内に放出することで暖房を、室内の空気から熱を集めて室外に放出することで冷房を行なっています。
その動作が、水を高い場所に汲み上げるポンプに似ていることから、ヒートポンプと名付けられています。

例えば液体や気体には、「圧力を高くすれば温度が上がり、圧力を下げれば温度が下がる」という性質があります。
自転車のタイヤに空気入れで空気を入れていくとタイヤが熱くなりますが、これは、タイヤの中の空気の圧力が高くなることで、空気の温度が高くなっているからです。

ヒートポンプは、このような液体や気体の性質を利用して、熱を伝える媒体となる「冷媒」の温度を調整し、冷媒に接する空気や水の温度を変えるものです。

要するに物質を圧縮・膨張させると温度が変化する性質を利用した仕組みです。

では何故、気温の低い屋外から、気温の高い室内に熱を送り込むことができるのか?

ポイントは次の二つあります。
①液体は気体になるときに熱を奪う 逆に気体は液体になるときに熱を与える。
消毒のアルコールを腕に塗ると、ひやっとするのは、アルコールが蒸発して気体になる時に腕の熱を奪うからです。
②気圧が低いと液体は通常よりも低い温度で沸騰して気体になる。
富士山では気圧が低いのでお湯を沸かすときに00℃より低い温度で水が沸騰します。逆に気圧を上げると気体は液体になります。

これらをひとつのサイクルにしたものを「冷凍サイクル」と呼びます。
この冷凍サイクルはエアコンを理解する上で大変重要なものなので、今後ブログ内で取り上げていく予定です。
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