空気調和機

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空気調和機(空調機)とはケーシングの中に冷凍機・送風機（ファン）・熱交換器（コイル）・加湿器・エアフィルタを納めたものである。

空気調和機の歴史

1758年、ベンジャミン・フランクリンとケンブリッジ大学で化学の教授を務めていたジョン・ハドリーは、蒸発の原理（蒸発熱）を使って物体を急速に冷却する実験を行った。フランクリンとハドリーはアルコールなどの揮発性の高い液体の蒸発を試し、エーテルを使うと物体を氷点下にまで冷却できることを発見した。実験では水銀温度計の球部を冷却対象とし、蒸発を早めるためにふいごを使った。周囲の気温が 65 °F °C の状態で、温度計の球部を 7°F （-14℃） にまで冷却することができた。フランクリンは、温度が氷点下になると間もなく温度計の球部表面に薄く氷が張ったことに気づいた。そして 7°F （-14℃） にまで達したとき、氷の厚さは6ミリ（4分の1インチ）ほどになっていた。フランクリンは「この実験で、暖かい夏の日に人間を凍死させられる可能性があることがわかった」と結論付けた[1]。

1820年、イギリスの科学者で発明家のマイケル・ファラデーは、圧縮により液化したアンモニアを蒸発できるようにすると、周囲の空気を冷却できることを発見した。1842年、フロリダの医師ジョン・ゴリーは圧縮技術を使って氷を作り、アパラチコーラの彼の病院でそれを使い、患者のために病室を冷やした[2]。彼はさらにその製氷機を使って建物全体の温度を調節しようと考えた。そして、都市全体の空調を集中制御するという構想まで描いた。彼の試作品は常にうまく機能するわけではなかったが、ゴリーは製氷機の特許を1851年に取得した。しかし、彼の財政上の後援者が死に、その希望は潰えた。彼はその機械を本格的に開発する資金を集められなかった。ゴリーの伝記を書いた Vivian M. Sherlock によれば、ゴリーは製氷で財を成したフレデリック・チューダー （en） が彼の発明を誹謗するキャンペーンを行ったと疑い、チューダーを非難した。ゴリーは貧困の中で1855年に亡くなり、その空調のアイデアは50年間顧みられなかった。

空気調和の初期の商業利用は、個人の快適さのためではなく、工業生産過程で必要とされる冷気を生み出すのに使われた。最初の電気式空気調和機は1902年、ニューヨーク州シラキュースのウィリス・キャリアが発明した。印刷工場の製造工程を改善するために設計されており、温度だけでなく湿度も制御できるようになっていた。温度と湿度を低く保つことで、紙の状態が一定となり、インクの付き方が一定になる。その後もキャリアの技術は様々な仕事場の生産性向上に使われ、増大する需要に応えるために The Carrier Air Conditioning Company of America（キヤリア社）を創設した。その後空気調和機ことエア・コンディショナーは住宅や自動車の快適さを向上させる手段として使われるようになっていった。アメリカでは1950年代に家庭用ルームエア・コンディショナーが爆発的に売れるようになった。

1906年、ノースカロライナ州シャーロットのスチュアート・W・クラマーは、自身の経営する織物工場内に湿気を追加する方法を探していた。クラマーは同年出願した特許で初めて「エア・コンディショニング（空気調和）」という言葉を使った。これは、織物製造工程として当時よく行われていた "water conditioning" を真似て名付けたものだった。彼は加湿と換気を組み合わせて工場内の湿度を制御し、織物工場に最適な湿度を実現した。ウィリス・キャリアはこの用語を採用し、社名にも組み込んだ。水分を空気中に蒸発させるこの方式には冷却効果があり、現在ではミスト散布として知られている。

初期の空気調和機や冷蔵庫は、アンモニア、クロロメタン、プロパンといった有毒または可燃性のガスを使用しており、それらが漏れ出すと死亡事故に繋がる危険性があった。トマス・ミジリーは世界初のフロン類であるフレオンを1928年に開発した。この冷媒は人間には安全だったが、後になって大気のオゾン層にとって有害だということがわかった。「フレオン」はデュポン社の商標であり、実際はクロロフルオロカーボン （CFC）、ハイドロクロロフルオロカーボン （HCFC）、ハイドロフルオロカーボン （HFC） といった物質で、商品名 （R-11, R-12, R-22, R-134A） には分子構成を示す数が付けられている。住宅などの空調によく使われたものはR-22という商品名のHCFCである。これは2010年までに新製品には使われなくなり、2020年には完全に使用されなくなる予定である。アメリカでは自動車のエア・コンディショナーのほとんどがR-12を使っていたが、1994年にR-134Aに切り替えられた。R-11とR-12はアメリカ合衆国内では既に生産されておらず、廃棄されたエア・コンディショナーから回収したガスをきれいにしたものが売られているだけとなっている。オゾン層に影響しないいくつかの冷媒が代替フロンとして開発されており、例えばR-410Aはブランド名 Puron で販売されている。オゾン層に悪影響を与える主な冷媒はR-22、R-11、R-123である。

空気調和テクノロジーにおける技術革新は続き、近年ではエネルギー効率と屋内の空気質の改善が中心テーマとなっている。従来の冷媒の代替として二酸化炭素 （R-744） のような自然に存在する物質も提案されている[3]。

分類

空気調和機は建物規模・用途に応じて大きく中央式空気調和機と個別式空気調和機とに分類される。中央式は主に大規模建物、個別式は小規模建物に適用され、延べ床面積10,000m2が適用のおおよその区切りとなっている。

中央式空気調和機（非ヒートポンプ性冷暖房機）
個別式空気調和機（セパレート式冷暖房機）

脚注

  1. ↑ Cooling by Evaporation (Letter to John Lining). Benjamin Franklin, London, June 17, 1758
  2. ↑ History of Air Conditioning Source: Jones Jr., Malcolm. "Air Conditioning". Newsweek. Winter 1997 v130 n24-A p42(2). Retrieved 1 January 2007.
  3. ↑ R744.com – FAQ

関連項目

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