2025/3/7 エコキュートとは？ヒートポンプでお湯を温める仕組みを詳しく解説
エコキュートは、近年注目されている給湯機器のひとつで、家庭における光熱費削減や環境保全に大きく貢献できる給湯システムとして普及が進んでいます。ガス給湯器や電気温水器と比較して光熱費を抑えられるうえ、大気中の熱を有効活用する仕組みによって少ないエネルギーでお湯をつくれる点が特徴です。また、貯湯タンク内のお湯は非常用の生活水としても使えるため、災害時の備えとしても優れた面を持っています。
この記事では、エコキュートの基本的な仕組みや名称の由来、構成ユニットの役割、ヒートポンプ方式でお湯を温める流れ、そしてメリットなどを分かりやすく解説していきます。初心者の方でも理解しやすいように分かりやすくご説明しますので、ぜひ今後のエコキュート選びの参考にしてみてください。
エコキュートとは？
エコキュートは、空気中の熱を利用して効率よくお湯を沸かす“ヒートポンプ技術”を活用した給湯システムです。一般的には、深夜帯など電気料金が安い時間にまとめてお湯を作り、日中は貯湯タンクに保温しておいたお湯を使います。
お湯を沸かすエネルギー源として空気の熱を活用するため、二酸化炭素の排出量も少なく、経済的かつ環境にやさしいという大きな利点を持ちます。
ここでは、エコキュートの名前の由来やガス給湯器・電気温水器との違いについて見ていきましょう。
エコキュートの名前の由来
「エコキュート」という呼び名は、「エコロジー（Ecology）」と「給湯（給湯器のキュート/Cute）」を掛け合わせた造語です。正式名称は「自然冷媒ヒートポンプ給湯機」ですが、そのままでは伝わりづらいため、よりイメージしやすい呼称として「エコキュート」という愛称が広まりました。
かつて多くの給湯器ではフロン系冷媒を使用していましたが、エコキュートは地球温暖化係数が低くオゾン層を破壊しないCO₂を冷媒に採用しているため、環境への負荷を大幅に減らせることが特徴です。こうした地球環境への配慮と、エネルギーを効率よく利用する省エネ性が「エコ」という言葉にぴったり合致し、今では家庭用エコ給湯器の代表格として確固たる地位を築いています。
エコキュートとガス給湯器の違い
ガス給湯器は、ガス燃焼の際に発生する熱で水を温める仕組みです。ガス給湯器には主に「瞬間式」と呼ばれる方式が採用されており、お湯を使うタイミングで必要量を一気に加熱する形となります。短時間で湯温を上げられる反面、ガス使用時には二酸化炭素が排出される点や、ガス料金自体の高さが気になる場合があります。
一方のエコキュートは、空気の熱と少量の電気を組み合わせてお湯を作る「ヒートポンプ」の仕組みを用いているため、大幅な省エネ効果が期待できます。また電気料金プランを活用し、夜間などの割安な電力を使ってお湯を沸かすことで、ガス給湯器よりも光熱費を抑えやすいという利点があります。
エコキュートと電気温水器の違い
エコキュートと同様、電気を使って給湯する装置に「電気温水器」があります。電気温水器は、水をヒーターで加熱し、そのままタンクに貯めるというシンプルな構造です。仕組みが単純で信頼性が高い一方、ヒーター加熱だけでは電気エネルギーをそのまま熱に変換する形になるため、効率面ではエコキュートほど優れていません。
エコキュートはヒートポンプで空気中の熱エネルギーを取り込み、圧縮・加熱してお湯を作ります。投入した電気エネルギーに対し、約3倍もの熱エネルギーを得られるとされており、電気温水器と比べるとランニングコストを抑えることができます。
エコキュートを構成する各ユニットと役割
エコキュートは大きく分けて「ヒートポンプユニット（室外機）」と「貯湯タンクユニット」という2つの機器から成り立っています。ヒートポンプと貯湯タンクの両方を屋外に設置し、深夜帯を中心にお湯を沸かして貯める仕組みです。
ヒートポンプユニットは、エアコンの室外機のような外観を持ち、空気中の熱を取り込んで高温化する役割を担います。一方、貯湯タンクユニットはヒートポンプによってつくられたお湯を蓄えておき、いつでも必要なタイミングで給湯できるようにスタンバイしておくための装置です。
ここからは、それぞれのユニットがどのような機能を持っているのか、もう少し具体的に見ていきましょう。
ヒートポンプユニット
ヒートポンプユニットは、エコキュートの“心臓部”ともいえる装置です。空気の熱を効率よく集め、高温の冷媒をつくり出すことでお湯を沸かすための動力源になります。ヒートポンプユニットの中には、ファン・空気熱交換器・圧縮機（コンプレッサー）・水熱交換器・膨張弁といったパーツが組み込まれており、それぞれが連携して動くことで高い省エネ性能を実現しています。
ファンの役割
ヒートポンプユニットの外側に取り付けられたファンは、大気中の空気を強制的に取り込み、内部の空気熱交換器へ送り込む役割を担います。ファンがあるおかげで、外気の熱が効率よく冷媒側へ移動し、冬場のように気温が低い状況でも空気中の熱を汲み上げることができます。
空気熱交換器の役割
空気熱交換器（別名：蒸発器）は、取り込まれた外気の熱を冷媒に伝える装置です。膨張後で温度が下がった冷媒を通過させると、熱は「温度が高いほうから低いほうへ」移動する性質を持つため、空気中の熱が冷媒に移るという仕組みになっています。冷媒が外気から熱を奪うことで、空気熱交換器を出る時点では冷媒の温度が上昇し始めます。
圧縮機（コンプレッサー）の役割
空気熱交換器である程度温まった冷媒は、コンプレッサーと呼ばれる圧縮機へ送られます。コンプレッサーは冷媒を高圧縮することで一気に温度を上昇させ、高温の気体に変化させる役割を担います。エコキュートのお湯を沸かすうえで、この「圧縮による温度上昇」が非常に重要です。気体は圧縮すると高温になり、膨張すると低温になるという性質を上手に使い、少ない電気エネルギーでお湯を沸かせる仕組みを可能にしています。
水熱交換器の役割
コンプレッサーを通過して高温化した冷媒は、水熱交換器（別名：凝縮器、コンデンサ）へ送られます。ここで冷媒が持つ熱は、エコキュート内部を循環する水に伝わり、水が高温化してお湯へと変わります。沸き上がったお湯は貯湯タンクに移動し、タンク上部に蓄えられていきます。
膨張弁の役割
熱を水へ移した冷媒は、まだ内部を循環する必要があります。そこで、次に「膨張弁」で冷媒の圧力を下げ、温度を再び低温にします。低温化した冷媒は空気熱交換器へ戻り、もう一度外気から熱を奪って温度を上昇させる仕組みを繰り返すのです。このように「熱を集めて圧縮し、水に熱を移し、冷媒を膨張させて冷やす」というサイクルが連続的に行われることで、エコキュートは少ない電力で効率よくお湯を沸かすことができます。
貯湯タンク（貯湯ユニット）
貯湯タンクは、ヒートポンプユニットで沸かされたお湯を保管するのが貯湯タンクユニットです。タンク内部には断熱材が使用されており、保温ポットのように長時間高温を保つことができます。エコキュートでは、夜間にヒートポンプユニットを稼働させてまとめてお湯を沸かし、日中は貯めておいたお湯を使うのが基本です。大容量のタンクを備える機種も多く、家族が多いご家庭でも安心して十分な量を使用することができます。
エコキュートがヒートポンプでお湯を温める仕組み
エコキュートの大きな特徴は、少ない電力で効率的にお湯を沸かせるヒートポンプ方式を採用していることです。ヒートポンプ方式とは、空気中の熱エネルギーを汲み上げ・圧縮し、お湯づくりに利用する技術のこと。空気の熱を運ぶ際に使用する冷媒には二酸化炭素を用い、地球環境への負荷を抑えている点もポイントです。
ここからは、実際にヒートポンプユニットがどのようなプロセスでお湯を作るのか、6つのステップに分けて見ていきましょう。
①ヒートポンプユニットのファンが大気中の熱を汲み上げる
外気の温度が低い場合でも、空気中にはある程度の熱エネルギーが存在しています。ファンを回転させることで強制的に空気を取り込み、空気熱交換器に通すことで、その熱を冷媒へ移すきっかけをつくります。
②汲み上げた大気中の熱を熱交換器の冷媒（CO₂）が取り込む
空気熱交換器を通過する冷媒は膨張弁で圧力が下がり、温度が低い状態になっています。温度が低い物体ほど外気の熱を受け取りやすいため、冷媒は外気に含まれる熱を吸収していきます。ここで、自然冷媒のCO₂が持つ熱移動の効率の良さが最大限に生かされます。
★冷媒ってなに？
エコキュートに使われている冷媒はCO₂（二酸化炭素）で、オゾン層を破壊しない、かつ温暖化係数が非常に低いという特徴があります。また、熱を運搬する能力が高いため、従来のフロン系冷媒よりも高効率にお湯を温めることができます。
③高温になった冷媒の熱を「水熱交換器」で伝えてお湯をつくる
外気の熱を取り込んだ冷媒は、次にコンプレッサーで圧縮され、いっきに高温・高圧の状態になります。そこから水熱交換器へ流れ、水と熱交換して90℃前後のお湯をつくります。
④つくったお湯を貯湯ユニットに貯める
水熱交換器で生成されたお湯は貯湯タンクへ送られます。深夜の割安な電力を利用して効率良くお湯をまとめて沸かしておくのが、エコキュートの最も基本的な使い方です。必要なときにタンク内のお湯が給湯される仕組みとなります。
⑤熱を水に移した冷媒が膨張弁に移動し低温化（膨張）する
冷媒はお湯への熱移動を終えると、そのまま再び空気熱交換器へ向かいますが、その前に膨張弁で圧力を下げられ、低温に戻されます。低温に戻しておくことで外気からより効率的に熱を吸収し、ヒートポンプでお湯を沸かすサイクルを繰り返すことができます。
⑥貯湯タンク内のお湯は設定温度に合わせて水と混ぜて給湯される
貯湯タンク上部に蓄えられているお湯は非常に高温です。実際に蛇口やシャワーで使用するときには混合弁などを使い、設定した湯温に調節して給湯されます。こうした仕組みによって、タンクにたっぷり貯めたお湯を、入浴やキッチンなどの用途に応じた温度で簡単に使うことができるようになります。
エコキュートの特徴・メリット
エコキュートが多くの家庭に導入され、注目を集めているのには理由があります。少ない電気でたくさんのお湯を沸かせるため経済的であるのはもちろん、環境面や万が一の災害対策としての強みも備えているからです。
ここでは、エコキュートならではのメリットに注目して、その魅力を解説していきます。
二酸化炭素を排出せずにお湯をつくれるのでエコ
エコキュートはヒートポンプ技術を用いて空気中の熱を汲み上げ、お湯を沸かす給湯機です。燃焼して熱をつくるわけではなく、冷媒として二酸化炭素を使って熱を運ぶため、機器から直接CO₂を排出しません。さらに、電気をつくる発電所の燃料に左右される部分はあるものの、お湯を沸かす工程自体は非常に環境負荷が低く、CO₂排出削減にも大きく寄与します。
省エネなので光熱費・給湯コストを削減できる
エコキュート最大の特徴は、電気エネルギーに対して数倍の熱エネルギーを得られる点です。これは空気が本来持っている熱を、効率よく汲み上げるヒートポンプの技術が支えているからこそ実現できるものです。さらに、夜間の電気料金が安い時間帯を利用して貯湯しておけば、昼間に給湯器を使うよりも一層コストを抑えられます。結果的にガス給湯器や電気温水器に比べて、月々の光熱費を大幅に削減することが可能です。
電力のピークシフトに貢献できる
家庭で電力需要が高まる日中の時間帯には稼働を抑え、夜間帯にお湯をまとめて沸かすのがエコキュートの一般的な使い方です。これによって、電力消費が集中しがちなピーク時間帯の負荷を抑えるピークシフトにもつながり、社会全体の電力需給バランス改善にも貢献します。
非常時に貯湯タンクのお湯を生活水に使用可能
貯湯タンクを備えるエコキュートならではのメリットとして、災害時や断水時にお湯や水を使える点が挙げられます。タンク上部には熱湯が、下部には水道からの水が満たされているため、万一の状況でも一定量の水・お湯を非常用生活水として取り出すことができます。飲用水としては推奨されませんが、トイレや洗い物などの日常行為に使えるため、いざというときの備えとして非常に頼りになる存在です。
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この記事では、エコキュートの仕組みや特徴、メリットなどをご紹介してきました。
空気の熱を利用するため省エネルギー性能が高く、光熱費の削減や地球温暖化対策に貢献できるエコキュートは、これからもますます需要が高まると予想されます。また、貯湯タンクがあることで災害時にも活用できるなど、日常生活のみならず非常時にも心強い給湯機器です。
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