車の AC システムの動作方法:冷却サイクルの内部

ほとんどの車の所有者にとって、AC システムはまったくの謎です。ボタンを押すと、さわやかな冷たい空気が吹き込みます。

しかし、舞台裏で起こっていることは実際には非常に複雑で、非常に魅力的です。

では、自動車の冷却システムはどのように機能するのでしょうか?

AC システムは、冷媒を循環させて気体から液体に変換し、再び液体に戻すことで動作します。このサイクルが終了するまでに、蒸発器内は冷却された気体の状態になり、その時点で外気が吹き付けられて冷却され、快適な客室に送られます。

詳しく見てみる準備はできましたか?

このガイドでは、AC システムの 5 つの主要コンポーネントのそれぞれと、外気がキャビンに到達する前に冷媒を使用して外気を冷却する方法について説明します。

始めましょう !

フロンと R-12 についての簡単なメモ

フロン (R-12 としても知られる) は、90 年代半ばまでほとんどの車の AC システムで使用されていた主な冷媒でした。しかし、環境に有害な影響があるため、EPA (環境保護庁) はフロンの輸入と生産を禁止しました。

90 年代半ば以来、自動車メーカーはオゾンへのダメージが少なく、車の AC システムでの使用が承認されている冷媒 134a (R-134a) を使用してきました。そして 2015 年には、オゾンに対してさらに有利な冷媒 1234yf (R-1234yf) の使用を開始しました。

AC システムの説明 - 冷媒のサイクル

高圧側

ステップ 1:コンプレッサー

車のエアコンコンプレッサーの例

AC コンプレッサーは、ベルトを介してエンジンのクランクシャフトに取り付けられたプーリーから作動します。これにより、5 ～ 10 個のピストンに動力が供給されます (設計に応じて)。低圧の冷たいガスを引き込み、それを高圧の高温ガスに圧縮します。

AC コンプレッサーはクラッチによって制御され、クランクシャフトから動力を得るかどうかを決定します。その後、このガスは車の AC システムの次のコンポーネントであるコンデンサーに送られます。

ステップ 2:コンデンサー

車のエアコンコンデンサーの例

冷媒が凝縮器に到達すると、圧力により加熱されます。その目的は、この熱を収集し、AC システムの外に移動することです。これは、ガスが通過するときに熱を放出する小さなラジエーターとして想像できます。

コンデンサーの周りにも空気が流れ、通過する冷媒を冷却します。これにより液体が凝縮し、温度が下がった高圧の液体に戻ります。サイクルの次のステップは、レシーバー/ドライヤーです。

ステップ 3:レシーバー/ドライヤー

A/C レシーバードライバーの例

レシーバー/ドライヤーには入口点と出口点があります。エントリ ポイントは、凝縮器から入ってくる高圧液体を取り込み、一連のフィルターと乾燥剤に送ります。

ご存知ないかもしれませんが、乾燥剤は湿気を吸収する物質です。これは、靴や薬などのアイテムに使用されているものと同じ素材で、靴をパリッと乾燥した状態に保ちます。

フィルタは、ほこり、汚れ、金属粒子など、システムに害を及ぼす可能性のある破片を除去し、乾燥剤は湿気を除去します。

過剰な湿気を除去する原動力は何ですか?

冷媒が膨張弁に到達すると、凍結する可能性があるほど低温になるためです。これにより膨張バルブが詰まり、AC システムが正常に機能しなくなる可能性があります。

次に、冷媒は出口点を介して膨張弁に送られます。これで、AC システムの高圧側は完了です。

次は低圧セクションです。

低圧側

ステップ 4:膨張バルブ/オリフィス チューブ

膨張弁は本質的に、どのくらいの量の冷媒が AC システムを通過し続けることができるかを制御するものです。ホースの先端にあるノズルと同様に、高圧の水が導入され、通過中に霧状に広がります。

このプロセスは圧力を下げるだけでなく、冷媒を急速に冷却します。

オリフィスチューブを備えた AC システムでは、レシーバードライヤーがアキュムレーターに置き換えられます。レシーバー ドライヤーと同様に機能しますが、エバポレーターとコンプレッサーの間に交互に配置されます。

オリフィスチューブの例

オリフィスチューブと膨張弁の違いは、前者は開口部が固定であることです。後者は蒸発器内の熱に応じて口径を調整できます。

この時点で、冷媒は低圧の冷たい状態になり、客室を冷却する準備がほぼ整いました。ただし、最初に蒸発器を通過する必要があります。

ステップ 5:エバポレーター

車の A/C エバポレーターの例

エバポレーターはラジエーターやコンデンサーと同じように動作し、冷媒が流れるチューブが含まれています。

これが起こると、熱を分散させるのではなく吸収し、温度を華氏約 32 度まで下げます。

奇妙なことに、32度で凍る水とは異なり、冷媒は沸騰します。これにより、気体状態に戻り、さらに多くの熱を吸収できるようになります。この蒸気は AC コンプレッサーに戻り、サイクルを再度開始します。

エアコンがオンになっているとき、冷たい空気はどのようにして機内に入りますか?冷媒が蒸発器内にある間、ファンが外気を蒸発器に吹き付けます。内部の温度が低いため、冷えてしまうのです。この空気は、冷たくさわやかなエアコンの風として客室に入ります。

そうですね、以前は、これが魅力的だと思っていたかもしれません。

ありがたいことに、このガイドをここまで読み進めた方は、車のエアコン システムがどのように動作するかについてかなり詳しく理解できるはずです。