【図解】エコキュートとは? 仕組みやガスとの違いをわかりやすく解説

エコキュートとは

「エコキュート」という名前や給湯機であることは知っていても、その具体的な仕組みやメリットについてはよくわからないという方は少なくないでしょう。そこでこの記事では、エコキュートについてとお湯を沸かす仕組みについて説明します。

また、これからエコキュートの導入を検討する方に向けて、ガス給湯機を使う場合と比べて電気代がどのように変わるのかなど、気になるポイントについてもわかりやすく解説していきます。

 

新電化

 

エコキュートとは?

エコキュート

 

エコキュートとは、空気の熱を使って効率よくお湯を沸かす貯湯式の高効率給湯機です。空気の熱と電気を利用してお湯を作る技術を「ヒートポンプ技術」と言います。実は、このヒートポンプ技術は、エアコンや冷蔵庫といった家電にも活用されている身近な技術なのです。

給湯機といえば、ガスや灯油を燃焼させたり電気ヒーターを使ったりしてお湯を沸かすイメージがあるかもしれません。しかし、エコキュートは空気の熱の力を使ってお湯を作るヒートポンプという仕組みを用いてお湯を沸かしており、ほかの給湯機より大変効率がよくできているのが特徴。エネルギーを使う量が少なくて済むため、省エネになるというわけです。まとめると、エコキュートはエネルギー効率がよく地球にやさしい給湯機と言えます。

エコキュートの一般的な使い方

基本的には、エコキュートは毎日夜間に必要な量のお湯を沸かします。夜間の料金が格安な電気料金プランを選択したり、お湯の使用量を設定したりすることで、運転開始や運転時間を制御しながら毎日お湯を沸かすのがエコキュートの基本的な使い方です。

では、なぜ夜間にお湯を沸かすのがいいのでしょうか。理由は、夜間の電気代を割安に設定している電気料金プランとセットで利用できるため、省エネで電気使用量も少なく電気代を安く抑えることができるからです。言い換えれば、エコキュートを上手に利用するには、夜間の料金が割安な電気料金プランを検討するのが望ましいと言えます。

エコキュートで必要な容量

また、エコキュートの機種を選ぶときに重要なのは、必要なタンク容量を見極めること。夜のうちに沸かしたお湯を貯めて使うエコキュートでは、適切な容量の機種を選ばなければ、お湯が足りなくなる「湯切れ」が起こりかねません。入浴などの最中にお湯が出なくなってしまっては大変です。

 

エコキュートの「湯切れ」の問題について詳しくはこちら
▶︎︎エコキュートは湯切れしたらどうなる? 原因と対策を解説!

 

そこで、エコキュートの適正なタンク容量を選ぶために、使う人数によっておおよその目安の容量が示されています。メーカーによって違いはありますが、使用人数が3~5人ならタンク容量370リットル、4~7人なら460リットル、5~8人なら550リットルや560リットルなどのタイプが各メーカーからリリースされています。ほかにも、185リットルや300リットルなど小容量のタイプもあります。

最近のエコキュートはお湯の使用量を学習し、沸き上げるお湯の量を自動的に設定する機能や、湯切れ防止のための沸き増し機能が搭載されています。また、沸き上げ量を増やしたり、沸き上げを停止したり、節約したりといった設定ができるタイプもあります。

エコキュートは頻繁に買い替えるような設備ではありません。一度購入すると長期に渡って使うため、湯切れによる沸き増しを減らすためには余裕のあるタンク容量を選ぶことが上手に使うためのポイントだと言えます。一方で、使用する人数の変動などが見込まれる場合は、それに合わせた容量を選ぶのがいいでしょう。

ガス給湯機とエコキュートの違い

エコキュート

 

エコキュートとガス給湯機ではなにが違うのでしょうか? わかりやすく説明しましょう。まず、エコキュートは貯湯式でガス給湯機は瞬間式です。これは、貯めたものを利用するか、利用に合わせて瞬間的に補充するかの違いです。

次に、お湯を沸かすためのエネルギー源が違うという点です。エコキュートは、空気の熱から電気を利用してお湯を作ります。一方で、ガス給湯機は都市ガスやプロパンガスなどのガスを燃やしてお湯を沸かしているのです。

ここで、家庭のエネルギー源に注目してみます。お湯を沸かす給湯や調理にガスを使っている家庭では、そのエネルギー源は電気とガスの2つです。この場合は、毎月の光熱費として電気代とガス代の両方が発生していることになります。

一方で、家中のエネルギー源を電気オンリーにするのが「オール電化」。エコキュートなどでお湯を沸かし、IHクッキングヒーターで調理するといった具合に、家庭で使うエネルギーをすべて電気でまかないます。オール電化の家庭ではガス代は発生せず、月々の光熱費は電気代に一本化されます。

逆に言えば、オール電化住宅にするためには、空気の熱から電気を利用してお湯を沸かすエコキュートや電気温水器が必須になると言えるでしょう。ちなみに、エコキュートなどを設置すると契約できる、夜間料金が割安な電気料金プランもあります。

エコキュートの仕組み

エコキュートでは、エアコンの室外機のような「ヒートポンプユニット」でお湯を沸かします。ヒートポンプユニットでは、空気の熱を集め、その熱を冷媒が運びます。冷媒とは熱を伝えるための気体で、エコキュートでは、「自然冷媒」のひとつである二酸化炭素(CO2)が使われています。冷媒が熱を運ぶ過程で膨張するときに熱を吸収し、圧縮されて高温になったところで熱交換することで水を温め、お湯を沸かしているのです。

このような仕組みは、空気から熱(ヒート)をくみ上げる(ポンプ)ため「ヒートポンプ技術」と言われています。

ヒートポンプユニットの仕組み

では、エコキュートが具体的にどのようにして空気の熱と電気でお湯を沸かしているのか、その仕組みを知るために、エコキュートを構成するヒートポンプユニットの中をのぞいてみましょう。

ヒートポンプユニットの仕組み

 

上図の通り、ヒートポンプユニットの中では、二酸化炭素の「自然冷媒(CO2)」(※図中A)がぐるぐると循環しています。

まず、ヒートポンプユニットの「熱交換器(大気用)」(※図中B)が空気から熱を取り込みます。この熱交換器(大気用)を自然冷媒(CO2)が通るとき膨張し気体の温度が下がり熱を受け取ります。

次に、自然冷媒(CO2)は「圧縮機」(※図中C)に送り込まれ、ここで高い圧力をかけてぎゅっと圧縮されます。圧縮されることによって、自然冷媒(CO2)が受け取った熱の温度が一気に上がるのです。実は、気体は圧縮されると温度が上がるという特性を持っています。ヒートポンプユニットはこの特性を利用して、冷媒に高い圧力をかけ高温の気体をつくっています。

そして、こうして作られた熱が「熱交換器(給湯用)」(※図中D)によって、自然冷媒(CO2)から水へと伝わっていきます。これを繰り返して熱が伝わり続けることで、水温がどんどん上がり、タンク内のお湯の温度が最高90度近くにまで上がるのです。

このように、ヒートポンプユニットでは、冷媒が空気の熱を水へ伝えながらお湯を沸かしていきます。燃料を燃やしたりヒーターを熱したりして、直接水を温めてお湯を作る仕組みとは大きく異なることがわかります。

ここで注目したいのが、エコキュートが使う電気です。エコキュートは、お湯を直接沸かすために電気を使うのではなく、冷媒の圧縮・膨張、空気の取り込みなどに電気を使います。この仕組みによる熱交換のエネルギー効率が高く、使う電気のエネルギーに対して3倍以上の熱のエネルギーを生み出すことができるのです。

エコキュートが省エネだといわれる理由は、このように少ない電気でたくさんのお湯を沸かすことができるからなのです。

追い焚きの仕組み

エコキュートの追い焚きの仕組み

 

「追い焚き」とは、簡単に言えば、ぬるくなったお風呂のお湯を再び熱くする機能のことです。「追い焚き」は、お風呂のお湯を増やすことなくお湯を温め直すことができます。なぜなら、お風呂のお湯を、タンクユニット中の配管を通すことで温め直すからです。ぬるくなったお湯が、タンク内の熱いお湯から熱をもらうことで再び熱くなるのです。

一方で、「追い焚き」と似た機能に「高温差し湯(足し湯)」というものがあります。「高温差し湯(足し湯)」は、タンク内の熱いお湯をそのまま浴槽に足すことで温め直そうとするもの。そのため、お風呂の湯量が増えることになり、追い炊きと比べると省エネです。

ちなみに、エコキュートの種類には「フルオート」「オート」「給湯専用」の3種類がありますが、「追い焚き」ができるのは「フルオート」です。

冷媒の役割

冷媒とは、熱を伝える役割をもつもので、ヒートポンプ技術を応用したエアコンや冷蔵庫でも使われています。エコキュートでは、自然界にある二酸化炭素を冷媒に使っているため、エコキュートの冷媒は「自然冷媒」と呼ばれているのです。

こうした冷媒として使われる気体には、二酸化炭素のほかに人工の気体である「フロン」があります。しかし、フロンは地球のオゾン層を壊してしまう性質を持っているため、使用が規制されています。一方で、エコキュートの冷媒に使われる二酸化炭素は工場で発生したものを再利用するので、環境にやさしい方法が活用されていると言えます。

エコキュートのメリット・デメリット

メリットデメリット

画像:iStock.com/takasuu

 

エコキュートを使うことによるメリットとデメリットについて、わかりやすく説明します。

エコキュートのメリット

エコキュートは、お湯を沸かすための電気が少ない高効率で省エネな機器です。電気の使用量が少ないと、電気代の節約につながります。お風呂や洗面などでお湯は毎日使うものですから、安くお湯を沸かせることは大きなメリットだと言えます。

電気の使用量が少なくなれば、発電する際に発生する二酸化炭素も減らすことができるでしょう。省エネなエコキュートは、家計はもちろん地球環境にとってもプラスの影響をもたらすのです。

また、エコキュートは貯湯ユニットにお湯があり、給水が止まらなければ停電時にもお湯が使えます。災害時など給水が止まってしまった場合でも、生活用水としてさまざまな目的に使うこともできます。もちろん、その際には排水設備に異常がないかチェックする必要がありますが、トイレや手洗いのための生活用水として活用できる場合もあります。エコキュートは、日々の暮らしだけでなく、万が一の備えとしても役立つ優れものなのです。

 

停電したときのエコキュートの使い方について詳しくはこちら
▶︎︎エコキュートは停電時に使える? 故障や災害時の対処法を解説!

 

エコキュートのデメリット

一方で、エコキュートには初期費用や設置スペース、ヒートポンプユニットの夜間稼働音や湯切れといったデメリットがあるとされています。エコキュートの導入を検討する際には、メリットとデメリットをよく比べることが大事です。

最近では、こうしたデメリットを一部軽減してくれるような新しい製品やサービスが生まれています。これまでエコキュートの設置を諦めていた住宅でも、導入できる可能性があるかもしれません。エコキュートのデメリットとその対応策をご紹介します。

 

エコキュートのメリット・デメリットについて詳しくはこちら
▶︎︎エコキュートのメリット・デメリットを解説! 災害時や電気代はどうなる?

 

エコキュートでもっと節約するには?

ただでさえ電気の使用量が少ないエコキュートですが、さらに電気代を節約したいなら、太陽光発電と組み合わせて使うのが有効です。

太陽光発電と組み合わせる

屋根

画像:iStock.com/Shubhashish5

 

太陽光発電と上手に組み合わせて使うことで、エコキュートをさらにおトクに使うことができます。太陽光発電は、天気のよい昼間に多く発電しますが、昼間は家に人がいないなどの理由で電気を使い切れないケースがあります。

その場合、電力会社などへ余った電気を売ることができます。しかし、電気を買い取ってもらう単価は年々下がっているため、電気を売るより自分たちで使うほうがおトクになる場合があるのです。

そこで、エコキュートを昼間にもお湯を沸かすようコントロールすることで、発電した電気を賢く使うことができるようになります。夜間の沸き上げを減らして電気の余る昼間に沸き上げることで、夜間の電気代は節約できます。ただし、売電収入は減ることになりますし、太陽光発電の電気が余らないときは、昼間にエコキュートが稼働すると電気代の負担が増える場合があるので注意が必要です。

こうした使い方に適したエコキュートのラインナップも増えており、天気予報と連動してエコキュートをコントロールしたり、人工知能(AI)が搭載されスマートに管理できるタイプも新しく登場しています。

 

太陽光発電を利用するおひさまエコキュート

通常、夜に沸き上げるエコキュートに対して、太陽光発電システムが稼働する昼間の電気を使ってお湯を沸かす「おひさまエコキュート」という商品が発売されています。
さらに、東京電力グループが提供している「エネカリ/エネカリプラス」は、太陽光発電システムをはじめ、蓄電池やおひさまエコキュートなどを初期費用ゼロ※で導入することができるサービスです。しかもメンテナンスや保証もついているので維持コストを含めて将来の家計を計画的に設計することが出来ます。
エネカリ/エネカリプラス」について詳しく知りたい方は以下のサイト「TEPCOの新電化生活」をご覧ください。

 

新電化

 

※エネカリプラスは別途足場代等の費用がかかる場合があります。

 

最適なエコキュートを選んでよりスマートに暮らそう

エコキュートの仕組みを知ることで、導入時の機種の選択の道しるべとなるでしょう。また、エコキュートに加えてオール電化や太陽光発電など、自身のライフスタイルに合った電化機器を選ぶことは、より快適でスマートな暮らしに繋がります。

 

この記事の著者
EV DAYS編集部
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