原理や仕組み

エアコンで乾燥するのはなぜ?冷房や暖房に効果的な加湿器はこれ!

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エアコンを使用すると空気が乾燥する理由の解説や、乾燥対策に有効な加湿器を紹介しています。

 大学院で身に着けた工学の知識を用いて、誰にでもわかりやすい記事を意識して記事を書いています。

 エアコンを使用すると乾燥に悩む方も多いのではないでしょうか。のどが痛くなる肌がカサカサになる風邪をひきやすくなる

 そんな乾燥対策には加湿器がおすすめです。

  • 冷房使用時には超音波式加湿器がおすすめ。
  • 暖房使用時には加熱式加湿器がおすすめ。

 この記事では、エアコンを使用すると乾燥する理由について解説し、なぜ、上記の加湿器がおすすめなのかを説明しています。

 過ごしにくい季節でも快適に過ごせるようにどのように工夫したら良いかがわかります。

エアコンはどうやって空気を冷やしている?

温度とは

 僕たちは普段の生活の中で、お風呂の温度は40℃とか、オーブンを200℃に設定するとか、何気なく温度を「℃」という単位で使用しています。

 では、温度とは何なのか?ひとことで言うと、「熱エネルギーの大きさ」を表しているといえます。

 空気が大きな熱エネルギーを持っているときに温度は高くなり、空気が小さな熱エネルギーしかもっていないときに温度は低くなります。

温度は熱エネルギーの大きさを表している。

 温度は熱エネルギーの大きさを表しているので、同じ物質であれば温度で熱エネルギーの比較をすることができます。

 一方で物質が変わると温度を変化させるための熱エネルギーの量も変わるので、異なる物質で温度を比較しても、熱エネルギーの比較にはなりません。

 例えば、鉄の鍋は少しの熱ですぐに温度が上がりますが、陶器の鍋を加熱してもすぐには温度は上がりません。

 これは、陶器のほうが温度を上げるために多くの熱エネルギーが必要なので、同じ温度でも鉄の鍋よりも陶器の鍋のほうが熱エネルギーが大きいのです。

 そのため、陶器の鍋は熱エネルギーを少し失っても温度があまり下がらずに、料理を温かく保つことができるのです。

 また、この記事では熱はエネルギーであるという意味合いから熱エネルギーとしていますが、単に「熱」と言うこともあります。

エアコンの基本原理

 温度は熱エネルギーの大きさなので、温度を変化させるためには熱エネルギーの大きさを変えれば良いのです。

 しかし、ここで物理学の大きな壁があります。エネルギーは保存されるのです。なんとなく聞いたことがある人もいるかもしれませんね。

 熱エネルギーはエネルギーの一種なので、他のエネルギーに変換されない限りは、熱エネルギーは一定になります。

 単純に熱エネルギーを小さくしようとすると、全体の熱エネルギー量が変わってしまうので小さくできないのです。

 では、エアコンはどのようにして、冷房や暖房運転をしているのでしょうか。

 それは、空気を暖かい空気と冷たい空気に分けているんです。 

エアコンは部屋の空気を冷たい空気と熱い空気に分けている。
エアコンのイメージ:冷房の時

 

 例えば、冷房運転の時は、部屋の空気から涼しい空気を取り出して部屋の中に送り込むことで室温を下げます。この涼しい空気がエアコンから出ているわけです。

 涼しい空気を取り出した後の空気は熱くなるので、これを外に捨てます。この役割をするのが室外機なのです。

 もともとの熱エネルギーから、熱エネルギーが小さい空気と大きい空気を作り出すしているので、全体としての熱エネルギーはもともとの熱エネルギーと同じになります。

 暖房の時はこの逆で、暖かい空気を部屋の中に入れて、冷たい空気を室外機から外に捨てます。

エアコンは部屋の空気を「高い温度の空気」と「低い温度の空気」に分けている。

 実は、エアコンの動作原理はコンプレッサー式の除湿機と同じなんです。排熱を外に捨てれば冷房、部屋に戻せば除湿器、逆の動きをすれば暖房になります。

 もう少し詳しく知りたい方は、除湿器の動作原理の記事を読んでみてください。

 エアコンは熱を分けていると表現しましたが、細かく言うと少しイメージは異なります。

 冷房時は「冷媒」を使用して部屋の空気を冷やして室内に送り込みます。空気の温度が低くなる半面、冷媒の温度は上がります。

 この冷媒が持つ熱エネルギーを、室外機で排熱しているのです。

湿度とは

 それでは、エアコンを使用するとなぜ空気が乾燥するのでしょうか。

 その前に、まずは湿度とは何なのかを確認しましょう。

 のどが痛い、空気がじめじめしていると感じるのは、空気中にどれくらいの割合で水分が混ざっているかという、「相対湿度」による影響です。

 この記事で「湿度」という言葉を使用するときにはこの「相対湿度」のことを言っています。

 空気が含むことができる最大の水分量が空気に含まれているときに「湿度100%」として、空気が含むことができる最大の水分量の半分が空気に含まれているときに「湿度50%」となります。

 水分が空気が含むことのできる水分よりも多いとき、余った水分は空気中に存在できずに、放出されます

 例えば、自然界では霧や雲、日常では結露として見られます。

 空気は温度によって含むことができる水分の最大量が決まっています。空気の温度が高いときには多くの水分を含むことができ、空気の温度が低いときには少しの水分しか含むことができません。

 そのため、水分の量が変わらなくても、空気の温度が下がれば湿度は上がるのです。

湿度は空気中に含まれる水分の割合を表し、100%を超えた水分は放出される。

 湿度について詳しく知りたい方は、こちらの記事を読んでみてください。

エアコンによる乾燥の原因

空気の温度変化によって水分が排出されるイメージ

 湿度についての理解が深まったところで、なぜ空気が乾燥するのか考えてみましょう。

 まず、冷房を使用したときについて考えてみます。

 冷房によって部屋に入ってくる冷たい空気は、もともとは部屋の中にあった空気が冷たくなったものです。

 空気は冷たくなると含むことができる水分の量が少なくなるため、含み切れなくなった水分が排出されます。

 エアコンのドレインホースから水が出てくるのを見たことがある方もいるかもしれません。

 水分が排出されたので、冷たい空気に含まれている水分量は減っています。

 この冷たい空気が部屋に戻ることによって、部屋は冷やされ、部屋の中の空気が含む水分量は減ります。

 部屋の温度のほうがエアコンの冷風よりも高いため、空気が含むことのできる水分量に対して、実際に空気が含んでいる水分量の割合が低くなり、湿度が下がって乾燥するのです。

冷房は冷風を作るときに水分を排出するため乾燥する。

 一方で、暖房運転では部屋の冷たい空気を暖めて部屋の中に戻しています。

 そのため、水分量は変わらないのですが、空気が含むことができる水分の量が増えるため、実際に含まれている水分の割合が減ります。

 その結果、湿度が下がり乾燥するのです。

暖房は空気を暖めるため乾燥する。

エアコンの乾燥対策に効果的な加湿器は?

加湿器の種類と特徴

 加湿器には仕組みの違いにで大きく分けると、加熱式、気化式、超音波式があります。主な特徴を表でまとめます。

項目加熱式気化式超音波式
加湿力高い低い高い
電気代高い安い安い
室温低下小さい大きい大きい
衛生面衛生的要注意要注意
作動音小さい極めて小さい極めて小さい
粉塵なしなしあり

 この中から、冷房使用時と暖房使用時におすすめな加湿器を紹介します。

加湿器は動作原理によって3種類に分けられる。

 加湿器の種類について詳しく知りたい方はこちらの記事をご覧ください。

冷房におすすめな加湿器

 夏場の加湿には超音波式加湿器がおすすめです。

 超音波式加湿器とは、振動によって水をミスト化して空気中で蒸発させて湿度を上げる加湿器です。

 ミストが蒸発するときに周りの温度を下げるので、温度を下げつつ、湿度を上げることができます。

 超音波式加湿器は雑菌が繁殖しやすいため、こまめな清掃が大切です。

 メンテナンスのしやすい超音波加湿器についてまとめた記事をご覧ください。

↓メンテナンスのしやすい超音波加湿器をチェックする↓

暖房におすすめな加湿器

 冬場の加湿には加熱式加湿器がおすすめです。

 加熱して発生した蒸気によって加湿するので、部屋の温度を下げず、衛生的かつ強力に加湿をすることができます。

 象印の加湿器が人気ですが、他にも高性能な加湿器がたくさんあります。

 象印の加湿器にも引けを取らない加湿器についてまとめた記事をご覧ください。

まとめ

 最後までお読みいただきありがとうございます。

 エアコンを使用すると空気が乾燥する理由を、エアコンの仕組みから解説しました。

  • 冷房使用時は、冷風を作る過程で排水するため乾燥する。
  • 暖房使用時は、温度が上がるため乾燥する。

 さらに、乾燥対策としておすすめの加湿器の種類を紹介しました。

  • 冷房使用時は、室温も同時に下げる超音波式加湿器がおすすめ。
  • 暖房使用時は、衛生的で室温が上がる加熱式加湿器がおすすめ

 加湿器を使用して、暑い夏や寒い冬でも湿度管理を行って、過ごしやすい環境を作りましょう。

 この記事がみなさんの参考になるとうれしいです。

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