エアコンの除湿は、湿気だけを直接吸い取っているわけではありません。多くの方式では、室内の空気を冷たい熱交換器へ通し、空気中の水蒸気を結露させて水として取り除いています。
なぜエアコンの除湿は、空気を露点以下に冷やして結露させ、再熱や風量制御で室温を保てるのでしょうか。結論からいうと、空気を露点以下まで冷やせば水蒸気を液体として分離でき、さらに冷媒流量・風量・再熱を調整すれば、除湿量と室温低下を別々に近い形で制御できるからです。
除湿の出発点は「露点」
空気には水蒸気が含まれています。空気を冷やしていくと、ある温度でそれ以上水蒸気を気体のまま保持できなくなり、液体の水として現れます。この温度が露点です。
エアコンは室内熱交換器の表面温度を露点より低くすることで、水蒸気を結露させます。
熱交換器で結露した水は、室外へ排出される
室内機の熱交換器に付いた水滴は、ドレンパンへ集まり、ドレンホースから屋外へ排出されます。
夏にエアコンの排水ホースから水が出るのは、室内空気から取り除いた水分が排出されているためです。
除湿では「顕熱」と「潜熱」を分けて考える
空気の温度を下げることは顕熱処理、水蒸気を結露させて取り除くことは潜熱処理として扱われます。
通常の冷房では、温度を下げながら同時に除湿も行います。しかし、室温をあまり下げたくないのに湿度だけを下げたい場合は、潜熱処理を増やしつつ、室温低下を抑える工夫が必要になります。
弱冷房除湿は、冷房を弱く続けて除湿する
弱冷房除湿では、冷房と同じように空気を冷やして結露させますが、能力や風量を抑えながら運転します。
構造が比較的単純で、条件によっては消費電力を抑えやすい一方、除湿を続けると室温も下がりやすくなります。
再熱除湿は、いったん冷やした空気を暖め直す
再熱除湿では、まず空気を露点以下まで冷やして水分を除き、その後に空気を再び暖めて室内へ戻します。
これにより、除湿しながら室温の低下を抑えやすくなります。
ただし、再加熱にはエネルギーが必要になるため、弱冷房除湿より消費電力が大きくなる場合があります。
冷媒流量を変えると、除湿量を調整できる
最近の機種では、電子膨張弁などを使って冷媒流量を細かく変える制御があります。
日本冷凍空調工業会が紹介する高効率除湿技術では、冷房・弱冷房・再熱除湿の中間状態を連続的に制御し、室温変化を抑えながら必要な除湿量へ合わせる仕組みが使われています。
風量も除湿性能へ影響する
室内機を通る風量が大きいと、多くの空気を処理できます。一方で、空気が熱交換器へ触れる時間や熱交換器表面温度との関係も変わります。
除湿を優先する制御では、風量を抑えて空気を十分に冷やし、結露しやすくする場合があります。
ただし、風量を下げすぎると室内の空気循環が悪くなるため、除湿量と室温分布の両方を見ながら制御されます。
室温が下がりすぎると、快適でも省エネでもなくなる
湿度を下げるために冷やし続けると、室温まで必要以上に低くなることがあります。
そこで再熱除湿やハイブリッド型の制御では、除湿量を確保しつつ室温低下を抑えることが重視されます。
重要なのは、除湿量だけを大きくするのではなく、必要な温度と湿度を同時に保つことです。
冷房と除湿は、同じ熱交換器を使っていても制御目的が違う
冷房も除湿も、空気を冷やして結露させる点では共通しています。
しかし冷房は主に室温を下げることを優先し、除湿は湿度を下げることを優先するように、圧縮機・冷媒流量・風量などの制御方法が変わります。
そのため、同じ機器でも運転モードによって室温変化や消費電力が異なります。
除湿量は、室内外の条件で変わる
同じエアコンでも、室温・相対湿度・外気温・換気量・人や調理から出る水蒸気などによって必要な除湿量は変わります。
高温多湿の日は、外気や室内から入る水蒸気負荷が大きくなり、除湿の仕事も増えます。
米国エネルギー省も、空調では温度を下げる顕熱負荷と、水分を取り除く潜熱負荷を別々に考える重要性を示しています。
湿度が下がりにくいときは、水分の流入源も確認する
除湿運転を続けても湿度が高い場合、エアコンの能力だけが原因とは限りません。
換気、窓開け、室内干し、調理、入浴、人の呼吸などから水蒸気が供給され続けると、除湿量と流入量が釣り合ってしまうことがあります。
除湿性能を見るときは、室内へ入る水分量も合わせて考える必要があります。
結露を防ぐには、室内の露点を下げることが重要
室内の湿度が高いと、窓や配管など冷たい表面で結露しやすくなります。
米国EPAは、室内湿度を管理し、冷たい表面温度より露点を低く保つことが結露対策に重要だとしています。
エアコンの除湿は、空気中の水分を減らし、露点を下げる方向に働きます。
除湿水の排水経路も重要
結露させた水を確実に排出できなければ、室内機の内部へ水がたまったり、漏水につながったりします。
ドレンパンやドレンホースは、除湿した水を室外へ安全に流すための重要な部品です。
排水不良や詰まりが疑われる場合は、自己分解せず取扱説明書や専門業者の案内に従います。
除湿の仕組みを見るときのポイント
- 空気を露点以下まで冷やして水蒸気を結露させる
- 結露水はドレンホースから排出する
- 弱冷房除湿は室温も下がりやすい
- 再熱除湿は除湿後の空気を暖めて室温低下を抑える
- 冷媒流量や風量を変えて除湿量を調整する
- 室温・湿度・外気条件で必要な除湿量は変わる
- 除湿量だけでなく水蒸気の流入源も確認する
まとめ
エアコンの除湿は、空気を露点以下まで冷やし、水蒸気を結露させて取り除くことが基本です。
弱冷房除湿では冷房を弱く続け、再熱除湿ではいったん冷やして除湿した空気を暖め直します。さらに最近は、冷媒流量や風量を細かく変え、室温を保ちながら必要な除湿量へ合わせる制御も使われています。
つまり、除湿の仕組みは「冷やして水を取る」だけではなく、「どれだけ冷やすか」「どれだけ水分を取るか」「その後の空気を何℃で戻すか」を制御する技術です。この仕組みを知ると、冷房と除湿で室温変化や消費電力が違う理由も理解しやすくなります。
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参考資料
- 一般社団法人日本冷凍空調工業会「除湿の技術」
- 一般社団法人日本冷凍空調工業会「家庭用除湿機」
- U.S. Department of Energy「Separate Sensible and Latent AC System」
- U.S. Environmental Protection Agency「A Brief Guide to Mold, Moisture and Your Home」
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