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強力な暖房ができる秘密とは? エアコンの仕組みをダイキンに取材してきた!

「寒冷地エアコン」と「普通のエアコン」はどこが違う?

暖房器具はいろいろあるけれど、メインでエアコンを利用している場合、「寒冷地用ならもっと暖かいのかも?」と思ったことはないだろうか。寒冷地エアコンは、外気温がマイナスでも強力に暖められる暖房能力を有するモデルだが、どこが普通のエアコンと違うのかを知らない人も多いはず。そこで、寒冷地エアコンとはどのようなものかを、空調メーカー・ダイキンに取材してきた内容をもとに解説しよう。

エアコンから温風が出る仕組みとは?

そもそもエアコンは冷房に特化した「クーラー」と呼ばれる空調機器だったが、暖房も求められるようになり、現在の冷暖房を両立する仕様に進化した。そのため、暖房運転の仕組みに触れる前に、まずはエアコンの基本である冷房運転の構造を知っておいてもらいたい。

冷房の場合、部屋の中の熱を奪うとともに、熱を除去した空気を室内に戻すことで涼しさを提供している。そこでポイントとなるのが、室内機と室外機の間を行き来する「冷媒」とそれぞれに搭載された「熱交換器」だ。冷媒は圧縮すると熱くなり、膨張すると冷たくなる。熱は多いほう(熱いほう)から少ないほう(冷たいほう)に移動するため、室内機の熱交換器にある熱い空気はキンキンに冷えた冷媒へ移動。そして、冷媒に圧力をかけて外気温よりも熱い状態にすることで、室外機から外に熱を逃がす。いわゆる「ヒートポンプ」という技術が採用されている。

冷房運転時の仕組みの図解。室内から熱が外に排出され、冷たい空気が届けられる

冷房運転時の仕組みの図解。室内から熱が外に排出され、冷たい空気が届けられる

暖房運転では、冷房運転と逆のことを行う。外の空気よりも冷たい冷媒で外気中の熱を取り込み、冷媒を圧縮させて高温にし、その熱を室内に放出することで温風を吹き出す。

エアコン暖房はききが悪い?

暖房運転では、上で解説したように外気から熱を奪うことで暖かさを提供しているため、外気温が低くなると冷媒との温度差は小さくなり、奪える熱量も少なくなる。つまり、室外機にいかに熱を取り込むパワーがあるかが大きく影響するのだ。そこで、熱交換器やコンプレッサーなどを改良することにより室外機の性能を向上させるとともに、室内機で足元付近の暖めや温風の温度が低いといったエアコン暖房の弱点をカバー。精度の高いセンサーや気流の制御を駆使し、床上に重点をおいた暖めや高温の吹き出しや効率よく暖められるようにしている。さらに霜取り運転で暖房運転がストップしてしまう時にも、室温が低下しない施策も万全。若干の差はあれど、上のようなヒートポンプを利用したエアコン全般がこのような進化を遂げている。

ダイキンのエアコン(Rシリーズ、DXシリーズ)は、垂直に温風を放出させることで足元から暖かを実現

ダイキンのエアコン(Rシリーズ、DXシリーズ)は、垂直に温風を放出させることで足元から暖かを実現

そして、住居の変化も忘れてはならない。近年の住宅は気密性や断熱性が高くなっており、エアコンとの相性がバツグン。実は、エアコンの“冷やす・暖める”の根本的なヒートポンプの仕組みはクーラーと呼ばれていた当初より変わっていない。しかし、基本的な部分の底上げで“暖かさ”は大きく進化している。過去にエアコンの暖房がきかないと思っていても、近年のモデルや住環境であれば以前とは別格の暖房運転を体感できるだろう。

寒冷地エアコンって何が違うの?

では、普通のエアコンと寒冷地用ではどこが違うのだろうか。寒冷地エアコンと言っても、室内機は基本的には普通のエアコンと同じ。強力な暖房ができるように特化した機能を搭載していることもあるが、ほぼ同じと考えてもらっていい。大きな違いとなるのは、室外機。温度の低い外気からの熱をたくさん集めるために表面積の大きい熱交換器を搭載し、冷媒を素早く高温にできるように高速運転できる性能の高いコンプレッサーを装備するなど、適用畳数が同等の普通のエアコンと比べると1〜2ランク上の定格出力を有する室外機が採用されている。

能力の高い室外機が採用されているため、外気温が低くても高温風が放出できる

さらに、寒冷地用の室外機には凍結を防ぐための工夫も欠かせない。というのも、室外機を巡る冷媒は−10℃程度にまで冷やされているため、表面に付いた霜が凍って溜まった氷により風路が塞がれてしまう可能性があるからだ。風路が塞がれると、空気(熱)を取り込むことができないので暖房運転ができない。そこで、室外機の底板(ドレンパン)にヒーターを搭載することで凍結を回避。また、運転停止中でもファンが自動的に間欠運転を実施し、室外機に雪が吹き込むのを低減する機能を装備しているモデルもある。

仕組みはメーカーにより異なるが、ダイキンの場合は「ドレンパン」と呼ばれる室外機の底の水受け皿の部分にヒーターを装備している。さらに、水滴が付きやすい最下部の冷媒用のパイプ部分に温度が高めの冷媒を循環させることで熱交換器に霜が付くのを防止

凍結や雪の吹き込みを防止する機能がいろいろ搭載されているが、積雪が多い時には防雪フードや高置台の装備が推奨されている(別売)

近年は、夏に冷房が必要のなかった地域でも30℃を超える日が増えてきていることもあり、冷暖房できる寒冷地エアコンを求める人が増えている。ダイキンでは2014年12月度の販売数が前年比140%を達成したほどだ。寒冷地エアコンは“外気温−25℃でも暖房運転可能”とうたわれているが、最低気温が−10℃以下になる地域(岩手県盛岡市から北の地域や日本海側の北陸地方、西日本でも熊本県の阿蘇など山岳地域が該当)ならば寒冷地用を選ぶほうがいいという。該当する地域で、少し夏場に冷房がほしいならば一考してみてはいかがだろうか。2ページ目では、寒冷地向けと銘打たれたエアコンを紹介する。

※取材協力&画像提供:ダイキン

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