第1章 冷凍のきほん | 第6回 | 学習カリキュラムの目次を見る
結論からいうと、「成績係数(COP)」は、エアコンなどが“使った電気の何倍の熱を運べるか”を表す数字です。エアコンの基本は部屋の熱を外へ運び出して“冷やす”(冷房)こと。少ない電気でたくさんの熱を運べるほどCOPが高く=省エネになります(車でいう“燃費”)。同じ仕組みを逆向きに使えば暖房もでき、その効率もCOPで表します。計算式や仕組みを図解でやさしく解説します。

COP(成績係数)ってなに? まず冷房で考える

成績係数COPとエアコンの省エネ効率を表すイメージ

エアコンの冷房は、部屋の中の熱を外へ運び出して涼しくしています。このとき「使った電気の何倍の熱を運べたか」を表すのがCOPです。

例えばCOP=4なら、電気「1」で熱「4」を動かせた、という意味。車の燃費(ガソリン1Lで何km走れるか)と同じで、大きいほど効率がよく電気代が安く済みます。

用語成績係数(COP)とは?

COPは Coefficient Of Performance の頭文字。「投入したエネルギー(消費電力)」に対して「動かせたエネルギー(冷房・暖房の能力)」が何倍かを表す指標で、単位はなく、ただの倍率(4.0、5.2 など)で示します。

COPの計算式(小学校の割り算でOK)

やることは割り算一つだけです。

COPの本質:少しの電気で、たくさんの熱を運ぶ電気 1ヒートポンプ運ぶ熱 4〜6COP = 運んだ熱 ÷ 使った電気電気1に対して熱を4〜6運べば、COP=4〜6
COP=「運んだ熱」÷「使った電気」。少しの電気で、何倍もの熱を運ぶ能力です。

例数字を入れてみよう

冷房能力が 2.8kW のエアコンが、0.7kW の電気で動いているとき、COP=2.8 ÷ 0.7 = 4.0。

電気1の力で、熱を4も運んでいることになります。

なぜ電気「1」で熱が「3」にも「4」にもなるの?

電気ストーブのように熱を“作る”場合、電気1に対して熱は1までしか出せません(COP=1が限界)。

ところがエアコンは熱を“作る”のではなく、“運ぶ”機械です。

冷房なら部屋の中にある熱を、外へくみ出して捨てています。電気は“熱そのもの”ではなく“熱を運ぶポンプ”を動かすために使うので、運んだ熱は電気より何倍も大きくなり、COPが1を超えるのです。

用語ヒートポンプ(熱のポンプ)とは?

「ヒート(熱)」を「ポンプ(くみ上げる・運ぶ)」装置のこと。冷媒(れいばい)という液体・気体を循環させて熱を運びます。

この熱を運ぶ仕組みの詳しい中身が冷凍サイクルです。

冷凍サイクルとは?熱を運んで冷やす仕組みを初心者にもやさしく図解👉 くわしく知りたい方はこちら冷凍サイクルとは?熱を運んで冷やす仕組みを初心者にもやさしく図解

暖房もできる(逆向きに使う)+暖房のCOP

同じエアコンを逆向きに使うと、今度は外の熱を部屋へ運び込んで暖房になります。だからCOPには冷房COP(冷房能力÷消費電力)と暖房COP(暖房能力÷消費電力)があります。

一般に暖房COPのほうが高くなります(運んだ熱に加えて、電気が仕事をしたときの熱も室内に足されるため)。冷暖の切り替えは四方弁(冷媒の流れる向きを切り替える弁)が行います。

冷房と暖房:熱を運ぶ「向き」が逆になるだけ部屋:涼しい冷房:熱を外へ室外機部屋:暖かい暖房:熱を中へ室外機橙の矢印=熱の流れ。エアコンは熱を“運ぶ”機械で、向きを切り替えているだけ。
冷房は部屋の熱を外へ、暖房は外の熱を中へ。同じエアコンで運ぶ向きを切り替えています。

なぜ?でも、外が寒いのになぜ暖房できるの?

いい疑問です!「冷たい空気をそのまま入れている」のではなく、外気から“熱だけ”を取り出し、圧縮で温度を上げてから室内に放出しています。

この仕組みを知ると、すっきり理解できるでしょう。→ 冷凍サイクルとは?熱を運んで冷やす仕組み

COPとAPF(通年エネルギー消費効率)の違い

カタログにはCOPのほかに「APF」も載っています。違いはシンプルです。

  COP(成績係数) APF(通年エネルギー消費効率)
測り方 決められた“ある条件”での効率(瞬間の実力) 1年間を通して使ったときの効率(年間の実力)
含むもの その瞬間の冷房または暖房だけ 冷房+暖房+季節ごとの負荷をまとめて評価
使いどころ 仕組みや計算の理解、機器の基本性能 実際の電気代・省エネ比較(カタログ比較に最適)

ざっくり言うと、COP=“瞬間の実力値”、APF=“1年通した実力値”。実際の電気代で比べたいときはAPFを見るのが適しています。

COPは外気温で変わる

COPは固定の数字ではありません。真夏や真冬など、運ぶ相手の温度差が大きい(条件が厳しい)ほどCOPは下がります。

熱を運ぶのが大変になるからです。カタログのCOPは「決められた条件」での値だと覚えておきましょう。

気温差が大きいほど、COPは下がるエアコンは室内と外の“温度差”を乗りこえて熱を運ぶ。差が大きいほど大変。おだやかな日外の空気 30℃室内 27℃温度差小さいCOP 約6(高い)ラクに熱を運べる猛暑の日(真夏)外の空気 38℃室内 27℃温度差大きいCOP 約3(低い)運ぶのが大変
厳しい暑さ・寒さでは室内と外の温度差が大きくなり、運べる熱が減ってCOPは下がります。カタログ値は決められた“穏やかな条件”での値です。

冷凍三種で問われるCOPの細かいところ

「理論」のCOPと「実際」のCOP

冷凍三種の試験では、理論冷凍サイクルの成績係数という言葉がよく出ます。冷凍能力を理論断熱圧縮動力(ロスのない理想の圧縮に必要な動力)で割った値で、大きいほど、小さい動力で大きな冷凍能力が得られます。

実際の装置では、理論より大きな圧縮動力が必要で、摩擦などの機械的な損失も加わります。そのため実際のCOP=理論のCOP×断熱効率×機械効率となり、同じ運転条件でも、理論のCOPより小さくなります(第5回)。

暖房のCOPは、冷房のCOPよりちょうど1大きい

上で「一般に暖房COPのほうが高い」と説明しました。試験ではもう一歩ふみこんで、理論ヒートポンプサイクルのCOP=理論冷凍サイクルのCOP+1と覚えます。凝縮器から出る熱は「蒸発器で取り入れた熱+圧縮機の動力に相当する熱」で、暖房ではこれをまるごと使うからです(第5回)。

COPを上げる運転と、圧縮機の効率

COPは、蒸発温度が高く、凝縮温度が低い(温度差が小さい)ほど大きくなります(第1回・第4回)。温度差が大きくなると、圧縮する仕事が増えるうえに、圧縮機の断熱効率も機械効率も小さくなるため、実際のCOPはさらに下がります(第5回)。

反対に、圧縮機の全断熱効率(断熱効率×機械効率)が大きいほど軸動力は小さくなり、実際のCOPは大きくなります。

試験で問われるポイント

  • 定義・計算:COP=能力÷消費電力。数字を入れて求める。
  • COP>1になる理由:熱を“作る”のではなく“運ぶ”から(ヒートポンプ)。
  • 冷房COP/暖房COP、一般に暖房COPの方が高い。
  • APFとの違い:COP=瞬間、APF=通年。

COP・ヒートポンプは冷凍空調分野で取り上げられやすいテーマです。過去問で計算と考え方を確認しましょう。

過去問解説(冷凍三種)を見る →

まとめこの記事のまとめ

  • COP=使った電気の何倍の熱を運べたか。大きいほど省エネ。
  • エアコンの基本は部屋の熱を外へ運び出して冷やす(冷房)。少ない電気で多く運べるほどCOPが高い。
  • 計算はCOP=能力÷消費電力の割り算一つ。
  • エアコンは熱を“作る”のではなく“運ぶ”(ヒートポンプ)。だからCOPは1を超える。
  • 逆向きに使えば暖房(暖房COP)。実際の電気代で比べるならAPFを見る。

過去問で確かめる 3問

この回と、それまでの回(第1〜5回)の内容で解ける過去問を3つ選びました。問題文は、各年度の過去問ページで確認できます。冷凍三種は「正しい記述の組合せ」を選ぶ形なので、記述を1つずつ〇か×かで見ていきます。

令和6年度 保安管理技術 問1 冷凍の原理・冷凍サイクル

イ × 冷凍能力は、比エンタルピーの差だけでは出せない。冷媒循環量もかける(第5回)。
ロ 〇 吸収冷凍機は圧縮機を使わず、吸収器・発生器・溶液ポンプなどで冷媒を回す(第1回)。
ハ 〇 実際は理論以上の圧縮動力と機械的損失があるので、実際のCOPは理論より小さい。
ニ 〇 ヒートポンプは、蒸発器で取り入れた熱+圧縮動力の熱(凝縮負荷)を凝縮器から出して使う。
正しいのはロ・ハ・ニで、正解(5)です。 → 令和6年度 保安管理技術の解説

令和5年度 保安管理技術 問1 冷凍の原理

イ × 圧縮した冷媒は、圧力と温度の高い気体(過熱蒸気)。液体になるのは凝縮器(第2回)。
ロ 〇 ヒートポンプのCOPは冷凍のCOPより1大きい。
ハ × 大気圧との差で表す圧力はゲージ圧力。絶対圧力は真空を0とした圧力(第1回)。
ニ 〇 冷凍能力÷理論断熱圧縮動力が理論COP。大きいほど小さい動力でよく冷える。
正しいのはロ・ニで、正解(4)です。 → 令和5年度 保安管理技術の解説

令和元年度 保安管理技術 問3 成績係数・冷媒循環量

イ 〇 全断熱効率が大きいと軸動力が小さくなり、実際のCOPは大きくなる。
ロ × 温度差が大きいと、断熱効率も機械効率も小さくなる(第5回)。
ハ 〇 往復圧縮機の冷媒循環量は、押しのけ量・比体積・体積効率で決まる(第5回)。
ニ × 吸込み圧力が低い・過熱度が大きいと比体積が大きくなり、循環量も冷凍能力も減る(第5回)。
正しいのはイ・ハで、正解(1)です。 → 令和元年度 保安管理技術の解説

よくある質問(FAQ)

Q. COPはいくつ以上あれば良いの?

A. 機種や条件で変わりますが、家庭用エアコンの冷房COPはおおむね3〜5前後が目安です。実際の比較は1年通したAPFで見るとわかりやすいでしょう。

Q. COPとEERは何が違うの?

A. EER(Energy Efficiency Ratio の略)も「能力÷消費電力」で考え方は同じですが、主に冷房の効率を表す指標です。日本のカタログでは通年で評価したAPFが省エネ比較の中心です。

Q. 冷房と暖房、どちらのCOPが高い?

A. 一般に暖房COPのほうが高くなります。運んだ熱に加えて、電気が仕事をしたときの熱も室内に足されるためです。

Q. COPが大きいほど電気代は安くなる?

A. はい。同じ使い方なら効率が高い(COP・APFが大きい)ほうが消費電力は少なく、電気代は安くなります。

費用はいくらかかる? 講座は必要?

冷凍三種はお金のかけどころがはっきりしている試験です。国家試験の前に受けられる公式の講習を使うと、本番が2科目から法令1科目だけになります。免除を持つ人の合格率は87.9%、2科目受験の人は45.0%(令和7年度)。講習・独学・通信講座の費用を、実際の金額で並べました。

▶ 講習・独学・通信講座の費用を比べる

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