熱効率

デジタル大辞泉

ねつ‐こうりつ〔‐カウリツ〕【熱効率】

読み方：ねつこうりつ

熱機関に供給されたエネルギーのうち、仕事に変えられた熱量の割合。

薪ストーブ用語辞典

熱効率

一定量の燃料で、一定の空間をどれだけの時間でどれくらい暖められる能力があるかということ。
熱効率の向上のために、各ストーブはさまざま工夫を凝らしている。

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熱効率

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/12/27 06:33 UTC 版)

熱力学
カルノーサイクル
分野 熱力学 統計力学 熱化学 平衡熱力学 / 非平衡熱力学
熱力学の法則 第零法則 第一法則 第二法則 第三法則
系 状態 状態方程式 理想気体 実在気体 物質の状態 平衡 検査体積 過程 定圧過程 定積過程 等温過程 断熱過程 等エントロピー過程 等エンタルピー過程 準静的過程 ポリトロープ過程 可逆性 不可逆性 内部可逆性 サイクル 熱機関 熱ポンプ 熱効率
系の特性 注: 斜体は共役変数を示す。 特性線図 示量性と示強性 状態の関数 温度 / エントロピー 圧力 / 体積 化学ポテンシャル / 粒子数 蒸気乾き度 対臨界特性 過程関数 仕事 熱
材料特性 比熱容量  $c=$ $T$ $\partial S$ $N$ $\partial T$ 圧縮率  $\beta =-$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial p$ 熱膨張  $\alpha =$ $1$ $\partial V$ $V$ $\partial T$
方程式 カルノーの定理 クラウジウスの定理 基本関係式 理想気体の状態方程式 マクスウェルの関係式 オンサーガーの相反定理 ブリッジマンの方程式
熱力学ポテンシャル 自由エネルギー 自由エントロピー 内部エネルギー $U(S,V)$ エンタルピー $H(S,p)=U+pV$ ヘルムホルツの自由エネルギー $A(T,V)=U-TS$ ギブズの自由エネルギー $G(T,p)=H-TS$
歴史 文化 歴史 一般 熱 エントロピー 気体の法則 永久機関 哲学 エントロピーと時間 エントロピーと生命 ブラウン・ラチェット マクスウェルの悪魔 熱力学的死のパラドックス ロシュミットのパラドックス シナジェティクス 理論 カロリック説 熱の理論 Vis viva 熱の仕事当量 動力 重要文献 摩擦により発生する熱の源に関する実験的探求 不均一な物質系の平衡に就いて 熱の動力についての考察 年表 熱力学 熱機関 芸術 教育 マクスウェルの熱力学的表面 エネルギー拡散としてのエントロピー
科学者 ベルヌーイ ボルツマン カルノー クラペイロン クラウジウス カラテオドリ デュエム ギブズ フォン・ヘルムホルツ ジュール マクスウェル フォン・マイヤー オンサーガー ランキン スミートン シュタール トンプソン トムソン ファン・デル・ワールス ウォーターストン
表 話 編 歴

熱効率（ねつこうりつ、英語: thermal efficiency）とは、熱機関の性能を表現する物理量であり、熱として投入されるエネルギーのうち、機械的な仕事（動力）や電気的なエネルギー（電力）などに変換される割合（無次元量）である。 ある熱機関に投入される熱が Q であるときに取り出される仕事を

$W=\eta Q$

と表した時の係数 $\eta$ がこの熱機関の熱効率である。たとえば、1000ジュールの熱エネルギーが与えられたエンジンが300ジュール分の動力を出力した場合、このエンジンの熱効率は30%である。残りの700ジュールは発熱や摩擦抗力や震動など、目的ではない形の物理現象に消費されたエネルギーであり、損失と呼ばれる。

熱効率は熱力学第一法則により1（100%）を越えることはなく、熱力学第二法則により1になることも決してない。したがって実数 $\eta$ は、以下の不等式をつねに満たす。

$\eta <1$

フランスの物理学者ニコラ・レオナール・サディ・カルノーは、思考実験で最も熱効率の良い仮想的な熱機関について研究し、「カルノーサイクル」と呼ばれる熱力学サイクルを考案した。カルノーサイクルの理論熱効率 η_th は、吸熱源の温度を T₁、排熱源の温度を T₂ とすると、

$\eta _{\text{th}}=1-{\frac {T_{2}}{T_{1}}}$

で与えられる。吸熱源の温度が高く、排熱源の温度が低いほど熱効率は大きいが、熱力学温度が必ず正であるため理論熱効率は必ず1より小さく、実際の熱効率はさらに小さくなる。

また、吸熱源の温度が排熱源の温度より低い場合は熱効率が負になるため仕事を取り出すことはできない。逆に言えば、外部から仕事としてエネルギーを投入すれば、低温源から熱を吸収して高温源に熱を移動させることができる。このような機関はヒートポンプと呼ばれる。ヒートポンプの性能は、熱効率に替えて成績係数という量で表現される。

様々な熱効率

• 熱機関の場合、熱効率は燃料の化学エネルギーが有効な仕事に変換された割合を指す。
• 発電所の場合、熱効率は燃料の保有発熱量（kcal）が発生電力量（kW）に変換された割合を指す。発電所の熱効率には、発電端熱効率と送電端熱効率がある。発電端熱効率は、タービンに繋がれた発電機が発電したそのままの電力量を用いて算出する。送電端熱効率は、発電端電力量から発電所内で使った電力量を差し引いた正味電力量（net power）を用いて算出する。
• 調理加熱・給湯機器の場合、日本で販売される製品に関しては日本産業規格の試験方法に規定する方法により測定された数値を用いる。家庭用ガス給湯機器、家庭用石油給湯機器は、エネルギーの使用の合理化等に関する法律（省エネ法）に基づく特定機器となり、調理機器の効率の計算は省エネ法で定められた算出式による。
• 空調暖房機器の場合、建材試験センター規格(JSTM)／建材試験センターの定める試験方法で算出する。

• カルノー効率：最も効率のよいカルノーサイクルの熱効率に対する実際の熱効率の割合を表す。どこまで理想的な熱機関の動作に近いかを評価する指標となる。

関連項目

• 効率
• 燃料消費率
• 燃費
• エクセルギー
• アネルギー
• カルノー効率
• 発光効率
• エネルギー効率
• 熱機関
• 熱力学サイクル
• カルノーサイクル
• 逆カルノーサイクル
• 冷凍サイクル
• ヒートポンプ
• 冷凍機
• 成績係数
• 熱力学
• 熱力学第一法則
• 熱力学第二法則
• カルノーの定理 (熱力学)

リンク

• 熱効率を100%にできない理由 - 埼玉工業大学

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熱効率

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/12/29 09:50 UTC 版)

「ガスエンジン」の記事における「熱効率」の解説

天然ガスで稼働するガスエンジンの熱効率は通常35〜45％（ LHVベース）である。 2018年の時点で、最高のエンジンは最大50％（LHVベース）の熱効率を達成できる。 これらのガスエンジンは通常中速エンジンである。BergenEngines燃料エネルギーは出力シャフトで発生し、残りは廃熱として表示される。 大型エンジンは小型エンジンよりも効率的である。バイオガスで稼働するガスエンジンは、通常、効率がわずかに低く（〜1〜2％）、合成ガスはさらに効率を低下させる。 GEイエンバッハの最近のJ624エンジンは、世界初の高効率メタン燃料24気筒ガスエンジンである。 エンジン効率を検討するときは、これがガスの低位発熱量（LHV）に基づくのか、高位発熱量（HHV）に基づくのかを検討する必要がある。エンジンメーカーは通常、ガスの低位発熱量に基づいて効率を見積もる。つまり、エネルギーがガスに含まれる水分を蒸発させるために取られた後の効率である。ガス分配ネットワークは通常、ガスのより高い発熱量に基づいて充電される。すなわち、総エネルギー量。 LHVに基づいて見積もられたエンジン効率は44％と言われるかもしれませんが、同じエンジンは天然ガスのHHVに基づいて39.6％の効率を持っているかもしれません。効率の比較が同じように行われるようにすることも重要である。たとえば、一部のメーカーは機械的に駆動されるポンプを使用しているが、他のメーカーは電気駆動のポンプを使用してエンジンの冷却水を駆動している。電気の使用は無視できる場合があり、直接駆動エンジンと比較して見かけの効率が誤って高くなる。