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エコキュートの仕組みとは?ヒートポンプで湯を沸かす流れを解説

エコキュートが空気の熱を取り込み、ヒートポンプでお湯を沸かして貯湯タンクに貯める仕組みを解説したイラスト
Yuta
記事監修者
現:ガス会社に勤める兼業WEBライター。所持資格はガス開栓作業に必要な高圧ガス販売主任者二種、ガス工事に必要な液化石油ガス設備士、灯油の取り扱いに必要な危険物乙四種、その他ガス関連資格多数と電気工事士などの資格も多数所持。

「エコキュートって、電気でお湯を沸かしているのに、なぜ電気代が安いの?」
「電気温水器と何が違うの?」

そんな疑問を持って、この記事にたどり着いた方も多いのではないでしょうか。

結論から言うと、エコキュートは電気で熱を「つくる」のではなく、空気中の熱を「集めて」お湯を沸かす給湯機です。
この「熱を集める」技術がヒートポンプで、家庭用エアコンや冷蔵庫と同じ原理を使っています。

熱をゼロから電気でつくる電気温水器(電気ヒーター式)と比べると、同じ量のお湯を沸かすのに使う電気は大きく減ります。
ダイキンの公式解説でも、電気温水器と比べて約3分の1の電気で同じ量のお湯を沸かせるとされています。

📎 出典:ダイキン工業「空気の熱でお湯をわかすのは環境にやさしい?」

この記事では、エコキュートがどうやってお湯を沸かしているのか、その仕組みをヒートポンプの原理から順を追って解説します。
仕組みがわかると、省エネになる理由も、湯切れや設置スペースといった注意点の理由も、すっきり理解できます。

目次

そもそもヒートポンプとは?「熱を移動させる」技術

エコキュートの心臓部にあたるのが「ヒートポンプ」です。
ヒートポンプは、ヒート(熱)+ポンプ(汲み上げる)という言葉のとおり、ある場所の熱を集めて、別の場所へ移動させる技術です。

イメージしやすいのは、身近な家電です。

  • エアコンの冷房:部屋の中の熱を集めて、外へ捨てている
  • 冷蔵庫:庫内の熱を集めて、背面から外へ逃がしている
  • エコキュート:屋外の空気の熱を集めて、水に移してお湯にする

いずれも「熱を新しくつくる」のではなく、「もともとある熱を移動させる」点が共通しています。
熱を移動させるだけなら、熱をゼロからつくるより少ないエネルギーで済みます。
これが、エコキュートが少ない電気でお湯を沸かせる根本の理由です。

ダイキンの解説によると、ヒートポンプは1の電気エネルギーから約3の熱エネルギーを生み出せるとされています。
電気ヒーターのように「1の電気で1の熱」ではなく、空気から熱を借りてくる分だけ効率が高くなるわけです。

📎 出典:ダイキン工業「空気のプロが伝えるエコキュート節電術」

なお、エコキュートは2001年に発売された比較的新しい給湯機で、冷媒に自然界にあるCO2(二酸化炭素)を使う点が特徴です。
「エコキュート」という名称はもともと関西電力の登録商標で、現在は自然冷媒ヒートポンプ給湯機の呼び名として一般に広く使われています。

エコキュートがお湯を沸かす3つのステップ

ヒートポンプが空気の熱をお湯に変える流れは、大きく3ステップに分けられます。
ここではメーカー公式の説明をもとに、順を追って見ていきます。

ステップ1:ファンで外気を取り込み、熱を冷媒に集める

まず、屋外に置かれたヒートポンプユニット(エアコンの室外機に似た機器)がファンを回して外気を取り込みます。
取り込んだ空気の熱を、内部を循環する「CO2冷媒」に吸収させます。
真冬でも空気には熱が含まれているため、外気温が低くてもお湯を沸かすこと自体は可能です。

ステップ2:冷媒を圧縮して一気に高温にする

熱を吸収した冷媒を、コンプレッサー(圧縮機)で圧縮します。
気体は圧縮すると温度が上がるという物理の性質を利用し、冷媒の温度を一気に引き上げます。
自転車の空気入れを勢いよく使うとポンプが温かくなるのと同じ理屈で、圧縮によって熱を高温化しているわけです。

ステップ3:冷媒の熱を水に伝えてお湯にする

高温になった冷媒の熱を、熱交換器を通して貯湯タンクからきた水に伝えます。
こうして沸き上げられたお湯が貯湯タンクにためられ、蛇口やお風呂で使われます。
熱を水に渡して冷えた冷媒は、再びステップ1へ戻り、この循環を繰り返します。

エコキュートは2つのユニットで成り立っている

エコキュートは、役割の異なる2つの機器がセットになっています。
どちらが何をしているのかを押さえると、仕組み全体が見えやすくなります。

スクロールできます
ユニット見た目主な役割
ヒートポンプユニットエアコンの室外機に似た箱型空気の熱を集めてお湯を沸かす(熱をつくる担当)
貯湯タンクユニット縦長の円筒形タンク沸かしたお湯をためて必要なときに供給する(お湯をためる担当)

ヒートポンプユニットが「お湯を沸かす装置」、貯湯タンクユニットが「お湯をためておく水筒」とイメージするとわかりやすいでしょう。
この2台構成のため、設置には両方を置くスペースが必要になります。
特に貯湯タンクは容量370L〜460Lクラスが主流で、高さ・幅ともにそれなりの設置面積を要します。

なぜ省エネになる?電気温水器・ガス給湯器との違い

エコキュートの「省エネ」は、給湯機ごとの熱の生み出し方の違いから来ています。
仕組みの違いを整理すると、次のようになります。

スクロールできます
給湯機のタイプ熱の生み出し方特徴
エコキュート空気の熱を集めて水に移す(ヒートポンプ)少ない電気で沸かせる。燃焼しないためCO2を出さない
電気温水器電気ヒーターで水を直接温める構造はシンプルだが電気の使用量が多い
ガス給湯器ガスを燃やして水を温める使うたびに瞬間的に沸かせるが、燃焼でCO2が出る

電気温水器が「電気で熱そのものをつくる」のに対し、エコキュートは「空気から熱を借りてくる」ため、同じお湯を沸かすのに必要な電気が少なくて済みます。
また、ガス給湯器のように燃料を燃やさないため、運転中に二酸化炭素を出さないのも特徴です。

エコキュートの省エネ性は公的な調査でも確認されています。
電力中央研究所の技術報告では、従来の燃焼式給湯器に対して一次エネルギー消費を約3割削減でき、CO2排出量を約半分に削減できるとされています。

📎 出典:日本マリンエンジニアリング学会誌 掲載論文「家庭用CO2冷媒ヒートポンプ給湯機“エコキュート”の開発経緯と最近の動向」(J-STAGE)

ただし、これはあくまで一定条件での試算です。
実際の省エネ効果は、家族の人数・お湯の使い方・お住まいの地域・電気料金プランによって変わります。

夜に沸かして昼に使う「貯湯式」ならではの仕組み

エコキュートの大きな特徴が、おもに夜間にお湯を沸かして貯湯タンクにため、日中に使うという使い方です。
これはガス給湯器のような「使うたびに瞬間的に沸かす」方式とは根本的に異なります。

なぜ夜間に沸かすのかというと、多くのオール電化向け電気料金プランでは、電力需要が少ない夜間の電気料金が割安に設定されているためです。
安い時間帯にまとめて沸かしておくことで、給湯にかかる電気代を抑えられる仕組みです。

さらに、エコキュートは過去の使用湯量を学習し、必要な量だけを自動で沸き上げる機能を備えた機種が多くなっています。
使う量に合わせて沸かすため、ムダな沸き上げを減らせます。

この「ためて使う」方式は省エネに有利な一方で、後述する「湯切れ」という弱点にもつながっています。

仕組みからわかる、知っておきたい注意点

エコキュートのリモコンに『タンク湯切れ』と表示されている画面

エコキュートの仕組みを理解すると、導入前に押さえておきたい注意点も見えてきます。
「貯湯式」「ヒートポンプ」という特徴の裏返しとして、次の3点は事前に知っておくと安心です。

湯切れ(お湯を使い切ると足りなくなる)

エコキュートはためたお湯を使う方式のため、タンクの容量を超えて使うと湯切れを起こすことがあります。
来客が多い日や、続けて何回もお風呂に入った日などは、日中でもお湯が足りなくなるケースがあります。
多くの機種は日中に自動で沸き増しできますが、その分の電気は割高な昼間料金になりやすい点は覚えておきましょう。
家族の人数に対してタンク容量が小さすぎると湯切れが起きやすいため、容量選びは仕組みを踏まえて検討することが大切です。

設置スペースが必要

前述のとおり、エコキュートはヒートポンプユニットと貯湯タンクの2台構成です。
特に貯湯タンクは縦長で場所を取るため、設置場所の確保が前提になります。
狭小地やマンションのベランダなどでは、そもそも置けない・機種が限られることもあります。

寒冷地では「寒冷地仕様」が必要

空気の熱を利用する仕組み上、外気温が極端に低い地域では専用の対策が必要です。
外気温がおおむねマイナス10℃を下回るような寒冷地では、凍結対策などを施した寒冷地仕様のエコキュートを選ぶ必要があります。
一般地仕様のまま寒冷地で使うと、能力低下や凍結トラブルの原因になります。
お住まいの地域が寒冷地に該当するかは、設置業者やメーカーに確認するのが確実です。

📎 出典:資源エネルギー庁「電気温水機器(ヒートポンプ給湯機)の現状について」(PDF)

なお、リモコンにエラーコードが表示されてお湯が出なくなった場合は、故障だけでなく湯切れが原因のこともあります。
症状の切り分け方は、オール電化でお湯が出ない原因は?故障かお湯切れかを切り分けて解説で詳しく解説しています。
メーカー別のエラーコードの意味は、コロナ エコキュートのエラーコード一覧パナソニック エコキュート エラーコード一覧もあわせてご覧ください。

エコキュートの仕組みに関するよくある質問

Q1. エコキュートは電気でお湯を沸かすのに、なぜ電気代が安いのですか?

エコキュートは電気ヒーターのように電気で熱そのものをつくるのではなく、ヒートポンプで空気中の熱を集めて水に移す仕組みだからです。
熱を新しくつくるより、もともとある熱を移動させるほうが少ない電気で済みます。
ダイキンの解説では、電気温水器と比べて約3分の1の電気で同じ量のお湯を沸かせるとされています。
さらに割安な夜間電力を使って沸かすため、給湯にかかる電気代を抑えやすくなっています。

Q2. 真冬でもお湯を沸かせますか?

空気は気温が低くても熱を含んでいるため、真冬でもお湯を沸かすこと自体は可能です。
ただし外気温が下がるほど熱を集める効率は下がり、沸かすのに時間や電気が多くかかる傾向があります。
外気温がおおむねマイナス10℃を下回る寒冷地では、凍結対策などを施した寒冷地仕様の機種を選ぶ必要があります。
一般地仕様のまま寒冷地で使うと、能力低下や凍結トラブルの原因になるため注意しましょう。

Q3. エコキュートと電気温水器はどう違うのですか?

どちらも電気でお湯を沸かす給湯機ですが、熱の生み出し方が異なります。
電気温水器は電気ヒーターで水を直接温めるのに対し、エコキュートはヒートポンプで空気の熱を集めて水に移します。
そのため、同じ量のお湯を沸かす際に使う電気はエコキュートのほうが大幅に少なくなります。
一方で、エコキュートはヒートポンプユニットと貯湯タンクの2台構成になるため、設置スペースは電気温水器より多く必要になる傾向があります。

Q4. お湯が突然出なくなったら故障ですか?

必ずしも故障とは限りません。
エコキュートはためたお湯を使う方式のため、使いすぎてタンクのお湯を使い切る「湯切れ」でもお湯が出なくなります。
まずはリモコンの残湯量表示を確認し、湯切れであれば沸き増し操作で回復するか試してみましょう。
残湯があるのに出ない場合や、エラーコードが表示されて消えない場合は、内部部品の不具合の可能性があるため、販売店やメーカーへの相談をおすすめします。

Q5. エコキュートの寿命はどれくらいですか?

一般的に、エコキュートの寿命は約10年前後が目安とされることが多い機器です。
貯湯タンクとヒートポンプで想定される耐用年数が異なる場合もあり、使用状況や設置環境によっても前後します。
購入から10年前後を過ぎると部品の在庫がなくなり、修理より交換が現実的になるケースが増えてきます。
沸き上げの不調や異音、たびたびのエラー表示が増えてきたら、交換も視野に入れて検討するとよいでしょう。

まとめ:仕組みがわかれば、選び方も使い方も見えてくる

エコキュートは、電気で熱をつくるのではなく、ヒートポンプで空気中の熱を集めてお湯を沸かす給湯機です。
ファンで外気を取り込み、冷媒に熱を集め、圧縮して高温化し、その熱を水に移す——この流れで、少ない電気でお湯を沸かしています。

仕組みを押さえると、次のポイントも理解しやすくなります。

  • 空気の熱を借りるから、電気温水器より少ない電気で沸かせる
  • ためて使う貯湯式だから、割安な夜間電力を活かせる
  • ためて使う方式ゆえに、使いすぎると湯切れを起こす
  • 2台構成なので設置スペースが必要
  • 空気の熱を使う仕組みゆえ、寒冷地では寒冷地仕様が必要

導入や買い替えを検討する際は、家族の人数に合ったタンク容量か、設置スペースは足りるか、地域は寒冷地に該当しないかを、仕組みを踏まえて確認していくと失敗を防ぎやすくなります。

実際の機種選びや設置可否は、メーカー公式情報や信頼できる販売店で確認しながら進めましょう。

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この記事を書いた人

「暮らしの設備ガイド」は、給湯器・ストーブ・換気設備など、
家庭の安心と快適を支える“住まいの設備”に関する専門メディアです。

現在もガス業界で設備施工・保守に携わるYuta(ガス関連資格保有者)が監修し、一般家庭向けのガス機器・暖房設備・給湯器交換の実務経験をもとに、現場の知識に基づいた、正確で実用的な情報を発信しています。

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