注射の時に、皮膚にアルコールを塗ると思います。
これとおなじ原理です。

図を作ったので、もう少し細かく見ていきます。



まず、皮膚にアルコールを塗ったところです。

皮膚には体温があるので、その熱を赤い丸で表しています。



次に、アルコールが気体になっているところです。

アルコールは気体になりやすい性質を持っています。
それで、アルコールが気化する時に熱を持って行ってくれます。
その熱をどこから調達するかというと、空気中からも持っていくし皮膚からも持っていきます。
そして熱を奪われた皮膚は涼しくなります。
アルコールを塗って注射針が刺される直前の皮膚がすーっとするのは、そのためです。



分子の話をすると、熱というのは分子の運動です。
分子の運動速度が速ければ速いほど熱を持っているということになります。

アルコールは液体なので、分子が狭い範囲をゆらゆらを運動している状態です。
コップの水だったらコップの中だけで、水滴だったら水滴の中だけで、分子が動き回っています。

なぜこの狭い範囲から外に飛び出さないのかというと、まだ反抗期を迎えていないから・・・ではなく、分子どうしが引き合う力が働いているからです。



ニュートンが、りんごが地球に落ちるのを見て万有引力の法則を発見したと言われています。
万物が有する引力なので、りんごと人間も引き合っています。
人間と人間も引き合っています。
心が惹き合うとかじゃなくて、物理的に引き合っています。
地球が何かを引っ張るという考えはそれ以前からあったようですが、地球だけではなくありとあらゆる質量を持ったものどうしが引き合うというのをニュートンが発見したらしいです。

分子どうしでも、これと同じような引っ張り合う力が働いています。
厳密に言うと万有引力のように単純な力ではありませんが、ここではそこまで考える必要はありません。



そして液体が気体になるということは、分子どうしが引き合う力よりも大きい力が必要になります。
その力が外部からの熱になります。
熱を得た分子は「ヒャッハー」という感じでぶっ飛んでいくというわけです。

なので、気体になったら熱を奪っていくとも言えるし、熱を奪わなければ気体になれないとも言えると思います。
この、液体が気体になるために必要な熱のことを「気化熱」とか「蒸発熱」とか言います。



余談ですが、やかんでお湯を沸かす時、いくら加熱してもお湯の温度が100度を超えることはありません。
それっていうのは、100度以上のエネルギーを得た水分子は空気中に飛んでいってしまうからです。
液体として残っている水分子は、100度以上のエネルギーを得ることができていないやつらです。



さてここで何らかの力が働いて、気体になったアルコールを液体に戻すことができたとします。
そうしたらどうなるでしょうか。

答えは、アルコールが熱を放出します。
もしそんな事が起きたなら、皮膚が暑くなります。

これもさっきの考えと同じで、熱を捨てたアルコールの分子がおとなしくなって液体になるという感じです。
分子が熱を持ったままだと、暴れまわってまだどこかに飛んでいってしまうので。

気体が液体になる時に放出する熱のことを「凝縮熱」と言います。
「気化熱」「蒸発熱」と正反対の熱です。



この気体を液体に戻す何らかの力というのは、別に超能力のような訳の分からない力ではなくて現実に存在します。
それは圧力です。
気体になって暴れまわっている分子を周りから思いっきり押さえつけてやると、分子がその力に負けて液体になってしまいます。



こんな事がエアコンの機械の中で起こっています。

エアコンでは、アルコールではなく代替フロンというものを使います。
これもまた液体になったり気体になったりというのがしやすい物質です。

室内機では、代替フロンが液体から気体になって熱を奪っていきます。
熱を奪うから、それに接している金属がキンキンに冷えます。
さらに、その冷えた金属に風を当てることで部屋の中に涼しい風が吹きます。

室外機では、代替フロンが気体から液体になって熱を放出します。
熱を放出するので、それに接している金属が熱くなります。
さらに、その熱くなった金属に風を当てることで室外機から熱い風が吹いてきます。



エアコンで話をしましたが、冷蔵庫も同じです。
庫内で熱を奪って、背面で熱を放出しています。



この代替フロンですが、困ったことが一つあります。
それは、地球環境を著しく破壊することです。

フロンガスがオゾン層を破壊することは有名な話だと思います。
代替フロンは、そのフロンガス（何種類かあって、特にオゾン層を壊しやすいものは特定フロンと言われています）よりはオゾン層を破壊しないために、これがエアコンの冷媒として使われるようになりました。
しかし温室効果ガスとしては強烈な効果があるようで、これを空気中に放出するのはまずいです。

そこで、新しいエアコンを取り付ける際や古いエアコンを取り外す際には、代替フロンが空気中に出ないようにしなければなりません。

それらの作業について、次回以降書いていきます。

これから何回かに分けて、エアコン工事の手順を説明していこうかと思っています。
いかにも知ってますみたいな書き方をすると思いますが、ここ数日で勉強したばかりのことです。
ぼく自身が初心者のため、説明も初心者の方に向けてになります。

説明するに当たりエアコンの絵を書いて説明しようとしたのですが、お絵かきソフトをまだ使いこなせていないので、とりあえずは写真だけで説明が済みそうなマニホールドゲージの使い方からいってみようと思います。

使い方と言っても、ガスを充填したり回収したりというのはやっていないので分かりません。
分かるのは古いエアコンのポンプダウンと、新しく取り付けたエアコン配管のエアパージだけです。
用語については後日改めて書きます。

というわけで、これらのやり方について説明してみます。



マニホールドゲージ外観

まず、ぼくがヤフオクで買ったやつがこれです。

左が低圧側、右が高圧側のゲージです。
低圧側というのは、エアコンの太い方の配管に接続して圧力を測るゲージです。
高圧側というのは、エアコンの細い方の配管に接続して圧力を測るゲージです。

普通のエアコンは、室外機の低圧側のみにサービスポート（他の機器と接続してガスの注入などを行うところ）が付いているので、低圧側のみを使います。



そして、下の方にいろいろとホースを繋げそうなところがあります。

まず左右に伸びている金色の部分ですが、これは使用できません。
恐らく、製造過程で必要があったものだと思います。
買った状態のものは穴も完全に塞がれていて、金色の部分も接着剤のようなもので固定されていました。

そして下に3つ伸びている金色の部分が、ユーザーが使用できるところです。
この写真では、ゴミよけの赤いキャップが付いています。

左側が低圧側に接続するポート、右側が高圧側に接続するポートです。
そして真ん中が、真空ポンプに接続するポートになります。
真空ポンプを接続するポートに何やら回せそうなものが付いていますが、使わないので無視していいです。



あと使うのが、左右についているバルブです。

バルブ共通みたいなのですが、時計回りが閉める方向、反時計回りが開ける方向になります。
水道の蛇口とは逆方向になるので気をつけましょう。

左の青いバルブを開けると、左のポートと真ん中のポートが繋がります。
閉めると、左のポートと真ん中のポートが仕切られます。
仕切られる位置ですが、左のポートと真ん中のポートの中間あたりのイメージです。
なのでこれを閉じた状態でも、低圧側ポートの圧力を低圧側ゲージで測ることができます。

右の赤いバルブについても同様です。



ゲージ

次にゲージです。

中心に近いところに、いろいろな冷媒の目盛りが付いています。
これの読み方はよく分かりませんが、中心に℃とあるので多分温度だと思います。
それぞれの冷媒の、温度と圧力を表しているんだと思います。

読む必要があるのは、外周の目盛りです。
上からbar、inHg、psiとあります。

barは、ちょっと年をとった人ならば誰でも聞き覚えがある単位だと思います。
かつての天気予報で気圧の単位がmb（ミリバール）でした。
厳密に言うと1013mbarぐらいで1atm（気圧）らしいですが、大体1bar≒1atmぐらいの感覚でいいのではないでしょうか。

inHgは水銀柱インチという単位らしいです。
高校の化学で、1気圧は760mmHgと習った覚えがないでしょうか。
1気圧は水銀を760mm押し上げる力があるという事ですが、言葉で言うと分かりにくいですね。

という事で、絵を書いてみました。

水銀の部分に色を塗りたかったのですが、やり方が分かりませんでした。

こんな感じで大気圧が水銀を760mm押し上げる時、その大気圧を1気圧としています。

試験管のてっぺんにストローをブスッと刺して思いっきり吸えば、水銀がもっと上がるんじゃね？と思いがちです。
しかし、まず試験官のてっぺんは真空なので、これ以上吸っても何も変わりません。
あと、水銀を押し上げているのは吸い込む力ではなくて、あくまで外の空気が水銀の表面を押している力なんですね。

ジュースをストローで飲む時で考えてみます。
まずジュースにストローを差し込んだ状態では、ジュースの水面に大気圧がかかっていますが、ストローの中にも同じ大気圧がかかっているので、両方から押している状態になってジュースはストローを上がって行きません。
ストローに口をつけて吸い込むとストロー内の大気が肺に吸い込まれるので、ストロー内の大気圧だけが下がっていきます。
そうなると、ストローの外では押さえつける力は今までと同じで、ストローの中では押さえつける力が弱くなっていき、それでジュースがストローを上がっていきます。
どうでしょう、ジュースがストローを上がっていくのは、吸い込む力ではなくて周りから押さえつける力だというのがイメージできたでしょうか。

ちなみにジュースは水銀よりずっと軽いので1気圧でもっと高いところまで上がりますが、それでも10mぐらいが限度のようです。
10m以上高いところからストローでいくら吸っても、ジュースは飲めないということですね。

さて話を戻して、水銀が上がる高さをmmではなくてinchにしたのが、inHgという単位です。
1inch=25.4mmで、760÷25.4≒29.9なので、
1気圧=760mmHg=29.9inHg
となります。

ちなみにこのinHgになっている部分は、緑色で書いてある「-30」の部分のみです。
要はマイナス1気圧ですよというだけです。
たったそれだけのために、長々と書いてしまった（笑）。



最後に赤字のpsiですが、pound-force per square inchだそうです。
1平方インチに何ポンドの力がかかっているかという事ですね。

これまたよく分からないので、また天気予報の気圧の単位で考えます。
今の天気予報での気圧の単位はhPaです。
h（ヘクト）は100倍という意味ですね。
Pa（パスカル）はパスカルの原理のパスカルさんの名前から取っていますが、中身はN/m²という事です。
1平方メートルに何Nの力がかかっているかという事です。
ちなみにNはkg・m/s²のことで、地上であれば重力加速度9.8m/s²で、1/9.8≒0.1なので、1平方メートルに約100gの重さの力がかかる時、この圧力を1Paとしています。

これをそれぞれインチとポンドに変換したものが、psiになります。
説明が面倒になってきたので、もう変換の計算はしません。
代わりにGoogle先生に計算してもらったところ、1気圧≒1013hPa≒14.7psiとなりました。



気になっていろいろ調べて書きましたが、このあたりはどうでもいいんです。
このゲージを使って分かればいいところは、真空かそうでないかだけなので。



ところで、気圧なのに目盛りにマイナスがあることに、ぼくはすごく違和感を覚えました。
例えるならば、絶対零度よりもさらに下の温度があるのか？という感じです。

これは気圧とは違ってゲージ圧というそうで、1気圧を基準としてゼロとしたものだそうです。
気圧で考えると、単純に1引いた値がゲージ圧になります。
1気圧 ＝ 0ゲージ圧
0気圧 ＝ -1ゲージ圧
という感じです。

なので、針が-1barもしくは-30inHgあたりに来た時が真空状態となります。
結局のところ、知っておけばいいのはこの部分だけです。



ホース

マニホールドゲージと真空ポンプや室外機のサービスポートと接続するためのホースです。

低圧側に繋ぐホースです。

先がまっすぐになっている方をマニホールドゲージに接続します。
そして先が曲がっている方を、エアコン室外機のサービスポートに接続します。
接続する時は、手の力だけで締め付けます。

同様に、真空ポンプと接続するホースです。

これも同じで、真っ直ぐな方をマニホールドゲージに接続して、曲がっている方を真空ポンプに接続します。

その他、高圧側に接続する赤いホースも付いてきましたが、今回は使用しませんでした。



ぼくが使った時は、こんな感じで接続していました。




マニホールドゲージの使い方の説明のつもりが、かなり脱線してしまいました。
次の記事ではポンプダウンのやり方について書きます。