ヒートポンプとは？仕組みや構造をわかりやすく解説

ヒートポンプとは、空気などの熱源から汲み上げた熱を移動することで、熱エネルギーを取り出す機器のことです。

わずかな電気で駆動し、消費する電気エネルギーよりも大きな熱エネルギーを効率よく得られるのが特徴です。省エネルギー性に優れ、CO2の排出量削減にも寄与することから、脱炭素化に向けた技術として注目されています。

ヒートポンプを利用した電化製品としてはエアコンが代表的ですが、冷蔵庫・冷凍庫、洗濯乾燥機、床暖房、給湯器など、さまざまな機器に使用されています。また、優れた省エネルギー性から大規模施設や産業用の空調、給湯などにも利用が広がっています。

ヒートポンプは、冷媒を圧縮することによる温度の上昇、膨張させることによる温度の低下を繰り返し、循環させることで熱を移動させます。

具体的には、冷媒が蒸発器で空気中の熱源から熱を吸収・蒸発する→圧縮機に移動して圧縮する→凝縮器に送られ熱を放出して液体になる→膨張弁で減圧して蒸発器に戻される、という仕組みです。


※圧縮式ヒートポンプの仕組み

■ヒートポンプの構造

ヒートポンプは化石燃料を燃焼させて熱エネルギーを発生させるのではなく、空気中にある熱エネルギーを利用する技術です。分かりやすく言うと、もともとある熱を収集して移動させることで温度を上下させるイメージです。

電気は熱エネルギーとしてではなく動力源として使用されるため、消費電力を少なくできます。少ない電力で大きな熱エネルギーを生み出せる、非常にエネルギー効率の良い技術であることから、前述の通りエアコンをはじめ多くの場面で活用され、普及しています。

現在実用化されているヒートポンプは、以下の2種類です。

圧縮式ヒートポンプは、主に空気を熱源として利用する方式です。ヒートポンプの仕組みとして前述したのはこちらの方式で、冷媒の圧縮と膨張を繰り返すことで熱を移動させ、室温を上げる、もしくは下げる仕組みです。

冷媒を圧縮するエネルギー源には、電気やガスが使用されます。

吸収式ヒートポンプは、水を冷媒として、蒸発・吸収・再生・凝縮を繰り返し、気化熱を利用する方式です。

高温水や水蒸気によって冷媒を蒸発させる→吸収器によって水に戻すことで熱を発生させる→再生器にかけることで再び水蒸気にする→凝縮器で再度水に戻して熱を発生させる、というサイクルによって熱を移動させます。

冷媒を蒸発させるエネルギー源に高温水や水蒸気を利用し、電力は補助として使用されるため、圧縮式ヒートポンプよりも電力消費量が少ない点が特徴です。

業務用エアコンを選定する際には、機能や用途、使用する空間の広さとあわせて、省エネ性にも着目したいところです。省エネ性能は、省エネ型のエアコンに表示されている省エネラベルから確認できます。

なかでも注目したいのがAPF値（通年エネルギー消費効率）です。これは、年間を通して一定の条件下でエアコンを使用した際の、消費電力量に対する冷暖房能力を示す指標です。数値が高いほど省エネ性能が優れていることを示します。

目安としては、省エネ法で定められている目標基準値より高い製品かどうかを確認しましょう。

■業務用エアコンの基準値（APF値）　※2025年トップランナー基準値

※JRA4048：2006に基づく値

省エネラベルを含めた業務用エアコンのカタログの見方を、以下の図で紹介します。


最新の業務用エアコンの省エネ性能や選び方については、以下のページでさらに詳しく解説しています。

ヒートポンプは、空気中の熱を効率的に利用することで、少ない電力で大きな熱エネルギーを得られる省エネ技術です。現在では、圧縮式と吸収式の2つの方式が実用化され、幅広い用途で活用されています。

業務用エアコンの分野でも、省エネ性能の高いヒートポンプ技術は標準となっています。APFなどの性能指標を確認することで、より省エネ性に優れた機器選定が可能ですので、今回ご紹介した内容をぜひ参考にしてください。

建築物の省エネ性能については、政府が掲げる2050年のカーボンニュートラル達成に向けて法改正が進められています。建築物の種類や用途に応じた省エネ基準への適合義務や、建築物の省エネ性能の表示を義務化する建築物省エネルギー性能表示制度など、建築物の省エネ性能に関連する基準等が厳しくなっているといえるでしょう。