エアコン以前の暑さ対策と気化熱
今、あなたが生き延びるために頼り切っているあの壁の上の四角い機械。
はい、エアコンですね。 そうです。
近年の創造を絶する猛暑の中で、私たちはこの機械から吹き出す冷たい風なしでは、まあ一日たりとも過ごせませんよね。
そうですね、もはや生命維持装置と言ってもいいぐらいです。 本当にそうですよね。
でも、もし私が、この機械はそもそも人間のために作られたものじゃないと言ったら驚きますか?
ああ、その事実ですね。これは何度振り返っても空調の歴史において最もドラマチックな転換点だと思います。
私たちが今こうして涼しく快適な部屋にいられるのは、ある意外な物質のおかげと言っても過言ではないんですよね。
そうなんです。実はこのエアコン、最初は神のために発明されたんです。
ええ、人間じゃなくて神ですね。
というわけで、今回のキュリオシティノーツリプレイへようこそ。
今日はですね、空調設備会社のコラムとか家電メーカーの歴史資料、さらにはシニアライフ総研のデータなど複数の資料を掛け合わせて、エアコンの誕生から現在までの技術的な進化の歴史を紐解いていきます。
よろしくお願いします。
今回の私たちのミッションは、このエアコンの進化の歴史を小学生にも分かるように楽しく紐解くことです。
あなたが明日、学校や職場で思わず誰かに自慢したくなるようなエアコンのすごい秘密をたっぷり詰め込んでいますので、楽しみにしていてください。
今回は、ただの歴史の振り返りではなくて、技術がどのように私たちの生活、そして自然そのものと向き合ってきたかという非常に資産に富んだ内容になっていますからね。
よし、これを紐解いていきましょう。
まずは、そもそもの疑問なんですが、人類はこのエアコンという魔法の箱を手に入れる前、一体どうやってこの過酷な暑さをしのいでいたんでしょうか。
資料を見ると、昔からいろいろな工夫はあったようですが。
そうですね。日本の伝統的な暑さ対策としては、風通しを良くするために窓を開け放つとか、すだれをかける、打ち水をするといった自然の力を利用したものが主流でしたね。
なるほど。シニアライフ総研のデータを見ても、昭和の時代なんかはエアコンはごく一部の家庭にしかない高級品だったみたいですね。
ええ、そうなんです。
でも、打ち水やすだれは確かに風情がありますけど、今の40度近い猛暑日でそれをやっても、なんていうか、焼け石に水というか、とても命は守れませんよね。
その通りです。でも実はここで非常に興味深いデータがありまして、気象庁の記録によれば、100年前の東京の平均気温は、現在よりもなんと3.2度も低かったんです。
ええ、3.2度もですか。
はい。つまり、昔は窓を開けて自然の風を入れれば十分に量が取れる気候だったという背景があるんです。
ああ、なるほど。そもそも今ほどの地獄のような暑さじゃなかったわけですね。
そういうことです。
ただ、世界に目を向けると、もっと過酷な環境で、非常に科学的なアプローチで暑さと戦っていた人々がいました。
科学的なアプローチですか?
ええ、例えば古代エジプトです。彼らは素焼きの壺に水を入れて、夜間に外へ出しておいたんです。
素焼きの壺ですか?それって水が漏れたりしないんですか?
いや、漏れるというよりは、素焼きの壺には微細な穴が開いているので、水がじわじわと表面に染み出すんです。
それが、乾いた風によって蒸発する際に、周囲の熱を奪う気化熱の現象を利用して、中の水とか周囲の空気を冷やしていたんですよ。
そして、その冷えた空気の周りで、奴隷たちが大きな内輪を使って風を送り、空間全体を冷やしていました。
ここで非常に興味深いのは、この自然現象の応用です。
なるほど。水が気体に変わるときに、熱を奪う現象を利用していたんですね。
あの、注射の前にアルコール消毒をすると、スッと冷たく感じるのと同じ原理ですよね。
まさにそれです。古代エジプト人は、経験則からその物理法則を完全に理解して応用していたんです。
実は、この液体が気体になるときに熱を奪うという気化熱のメカニズムこそが、現代のエアコンの冷房システム、いわゆるヒートポンプ技術の最も重要な基礎なんですよ。
1902年、印刷工場から始まったエアコン
すごい。古代のエジプトの壺が形を変えて、現代のハイテク機器に生きているわけですね。
でも、そこからどうやって今の機械へと進化していったんですか。ここで冒頭でお話しした、紙のためというところに戻ると思うんですが。
はい、ここからが面白いところです。舞台は1902年のアメリカ。ニューヨークの印刷工場へと飛びます。
ニューヨークの印刷工場。
当時の印刷工場では、夏場になると高温多湿になって、紙が湿気を吸って波打つように変形したり、インクの乾きが悪くて色がずれたりと、品質管理に致命的な問題が起きていたんです。
ああ、確かに紙は湿気に弱いですもんね。それで、人間の快適さのためじゃなくて、インクのノリを良くするために立ち上がった人がいた、ということですか。
そうなんです。それがウイリス・キャリアという若き技術者です。
彼は、空気を冷やすことで空気中の水分を強制的に結露させて湿度を取り除くシステムを発明しました。これが冷却減湿法と呼ばれるものです。
湿度を取り除くシステム。
ええ、これが温度と湿度を同時にコントロールする世界初のエアコンの誕生です。
彼はこの功績から、後に近代空調の父と呼ばれるようになります。
人間の快適さのためじゃなくて、インクのノリを良くするためだったなんて驚きですね。つまり私たちは、紙のために作られた機械に便乗して進んでいるわけですね。
そういうことになりますね。歴史の皮肉というか、面白いですよね。
日本の住宅に合わせたセパレート型と薄型化
いや、面白いです。さて、こうしてアメリカで生まれたエアコンですが、それが日本にやってきた時、すんなりとは受け入れられなかったそうですね。
そうなんです。1950年代に入って、アメリカで大量生産されていた窓用、つまりウィンドウのエアコンが日本にも輸入され始めました。
窓用エアコンですね。
はい。でもこれは当時の日本の住環境には全く適合しませんでした。
ああ、なるほど。当時のアメリカの窓用エアコンってかなり巨大ですよね。四角くてごついイメージがあります。
日本の家屋は1970年代のヨーロッパの報告書で、ウサギ小屋と揶揄されたくらい狭かったですし、何より窓の形が違いますよね。
そうか。アメリカは上下に開ける窓が多いけど、日本は横にガラガラと引く吐き出し窓が主流でしたもんね。
その通りです。横開きの窓にあの巨大な四角い機械をはめ込むと、窓としての機能が失われてしまいます。
さらにコンプレッサーという騒音と振動の塊が部屋の中にある状態になるので、
うわ、それはうるさそう。
木造の狭い日本の家屋では、うるさくてとても寝られるようなものではありませんでした。
ということは、四角い穴に丸いペグを押し込むようなものですね。
アメリカの巨大な窓用エアコンをそのまま縮小して部品を小さくするだけでは、パワーも落ちるし、騒音問題も解決しない。
おっしゃる通りです。
もしかして、機械の形や構造そのものを根本から見直さなければならなかったんですか?
まさにそこが日本の技術者たちの腕の見せ所でした。
1961年に日本の東芝が世界に先駆けて、家庭用のスプリット型、つまりセパレート型のエアコンを開発したんです。
スプリット型というと、室内気と室外気を分けるやつですね?
はい。うるさくて熱を持つコンプレッサーを室外気として外に追い出して、冷たい風を出す室内気だけを部屋の中に置く。
この発想の転換で、窓を塞ぐ問題と騒音問題を一気にクリアしたんです。
今では当たり前の景色ですけど、当時は大革命だったんですね。
でも、室内気を部屋に置くといっても、床に置くスペースすらない狭い家ばかりですよね。
だから、壁の上の方に取り付けようとした。
ええ、そこです。しかし、壁にかけるためには、本体をとてつもなく薄く軽くしなければなりません。
ここで三菱電機など日本のメーカーの途方もない苦労が始まります。
壁にかけるための苦労ですか?
室内気を薄くする最大の壁はファン、つまり送風機の形状でした。
ファンですか?扇風機みたいなプロペラの形だと、どうしてもモーターと羽の厚みが出てしまいますよね。それをどうやって解決したんですか?
そこで三菱の技術者が目をつけたのが、なんとイギリスの炭鉱で排気用に使われていたラインフローファンという特殊な形状のファンでした。
ちょっと待ってください。炭鉱の巨大な排気ファンですか?
はい、そうです。
地下深くから空気を引っ張り出すような代物ですよね。それをどうやって寝室の壁にかけられるほど小さくて静かなものにしたんですか?そもそも構造が想像できないんですが。
ラインフローファンというのはプロペラのような平たい羽ではなくて細長い筒状の形をしています。筒の側面に細長い羽が無数についていて、それが回転すると筒の長さ全体の広い面積で一気に空気を吸い込んで、そのまま
均一に押し出すことができる構造なんです。
なるほど。プロペラみたいに中心から押し出すんじゃなくて、細長い筒全体で空気を面のようにして押し出すから機械の奥行きをものすごく薄くできるんですね。
その通りです。ただ一つ大きな問題がありました。
当時のラインフローファンは大量の空気を動かすのには向いていましたが、エアコンの内部のように熱交換器という障害物を通して空気を押し出すような圧力がかかる用途には理論上全く向かないとされていたんです。
筒状だから強く押し出す力が弱かったわけですか。
ええ。それを解決するために技術者たちは空気の流れる経路や羽の角度を1ミリ単位で調整する実験を本当に狂気的なレベルで繰り返しました。
1ミリ単位ですか。
風の渦をコントロールして効率よく空気を押し出しながら同時に回転数を下げて騒音を減らす。
この途方もないトライアンドエラーの末に完成したのが現在の壁掛けエアコンの先駆けとなる三菱のMS22SAというモデルです。これは2018年には未来技術遺産にも登録されました。
すごい執念ですね。炭鉱の巨大な廃棄ファンを寝室に置けるほど静かにするなんて、風の形そのものを平たく引き伸ばしてしまったようなものですよね。
ええ。これをより大きな視点と結びつけてみると、日本の家が狭かったからこそそれを乗り越えるために小スペース化の技術が極められたといえます。
この軽薄単焼の追求こそがその後の日本の家電が世界を接近する大きな原動力となったんです。
インバーターによる省エネ革命
なるほど。さて、これで機械は薄くなり音も静かになりました。でも私が子供の頃を思い出すと、親に電気代が高くなるからエアコンを消しなさいってよく怒られていたんですよ。
ああ、よくある光景ですね。
巨大なコンプレッサーを住宅で動かすわけですから、当時の電気代は相当なネックだったんじゃないですか?
まさにそこが次の壁でした。1980年代前半までのエアコンは温度調節の仕組みが非常に原始的でした。
コンプレッサーのモーターを常に全力運転でオンにするか、完全にオフにして停止させるかの二択しかできなかったんです。
ここからが本当に面白いところなんですが、これって車の運転にそっくりですよね。
と言いますと?
昔のエアコンって、つまりアクセルをベタ踏みして急発進して、設定温度になったら急ブレーキをかけて止まるというのをずっと繰り返していたわけですよね。
その通りです。
そりゃガソリン、つまり電気代も無駄になりますし、部屋の温度も急に冷えたり熱くなったりして不快極まりないですよね。
非常に的確な例えですね。その急発進と急ブレーキによる凄まじいエネルギーのロスを解決したのが、1981年に開発され、翌年に発売された東芝の世界初の家庭用インバーターエアコンです。
インバーターって言葉はよく聞きますけど、具体的にはどうやってその急発進と急ブレーキをなくしたんですか?小学生にも分かるように教えてもらえると嬉しいです。
はい。インバーターは正式にはVVVF、可変電圧・可変周波数制御と呼ばれる技術です。
簡単に言うと、コンセントから来ている電気の電圧と周波数を機械の中で自由自在に変換して、モーターの回転数を細かく調整できる装置なんです。
つまり、電気の波を細かくコントロールすることで、モーターの回転数を無段階で滑らかに調整できるようになったということですか?
その通りです。
先ほどの車の例えで言えば、インバーターのおかげでアクセルをふんわり踏んで、ちょうどいい室温になったら、そのスピードを維持する程度の微弱な力で走り続けることができるようになったんです。
なるほど。設定温度までは高速で一気に冷やして、その後は低速で静かに温度をキープするわけですね。
ええ。だから電気の無駄遣いには劇的に減ったんです。
ガソリンが無駄にならない。これは本当にエレガントな解決策ですね。
この技術はエアコンの歴史において真の革命でした。1970年代のオイルショックを経て、世界中で省エネ意識が高まっていた背景と見事にマッチしたこともあり、現在では世界の標準技術になっています。
神のために生まれ、日本の重環境との戦いで極限まで薄くなり、インバーターという魔法で賢くエコになった。
AI・無風感空調と自然に近づく未来
もう十分すぎるほどの進化の歴史ですが、資料にはさらにその先、これからの未来のエアコンについても書かれていますよね。
ええ。最新技術のトレンドはすでに次の次元に進んでいます。例えば、IoTでスマートフォンと連携するのは序の口でして。
最近は外出先からスマホで電源入れられますもんね。
はい。それに加えてAIや高性能センサーが搭載されて、部屋の中の人の位置やさらには体感温度までを見極めて学習し、その人に最適な空調をピンポイントで自動で行うようになっています。
すごい。自分専用の見えない湿地が常に室温を最適化してくれているような状態ですね。
さらに興味深いのは風の質の変化です。
風の質ですか?
ええ。東芝の無風管空調などのように、体に直接冷たい風が当たるのを感じさせず、部屋全体を包み込むように涼しさだけを提供する技術がトレンドになっています。
つまり、エアコンの最終形態はエアコンの存在を感じさせないことなんですね。これ、皮肉で面白いと思いませんか?
どういうことでしょう?
100年前の日本人がすだれを通して感じていたあの自然な涼しさを、現代の最先端のAIとセンサーを全力で駆使して再現しようとしているわけじゃないですか。
ああ、なるほど。これは重要な問題を提起していますね。
エアコンの歴史をたどると、最初は工業製品の品質管理のため、次に急激に冷やすという暴力的なパワーの追求、
そしてインバータによる効率化へと進んできました。
そして今、究極の目標として、より自然な環境に近づくことを目指している。
テクノロジーが極まると、最終的には自然回帰に向かうという資料が示す非常に哲学的な側面ですね。
テクノロジーの行き着く先が自然への回帰、深く考えさせられますね。
また、ヒートポンプ技術による待機中の熱を移動させる仕組みも、CO2削減と究極のエコとして世界中で再評価されています。
地球環境との調和も、これからのエアコンの絶対的な使命なんです。
建築そのものが空調になる可能性
なるほど。さて、今日からあなたも、部屋の壁にあるエアコンの吹き出し口の奥で静かに回っているラインフローファンや、外で熱を逃している室外機を見る目が完全に変わったはずです。
え?奴隷が内輪で仰いでいた時代から始まり、ウィリスキャリアの印刷工場、そして日本の技術者の執念が生んだインバーターとAIに至るまで、エアコンの進化は間違いなく人類の知恵の結晶ですね。
最後に、今回の資料にはもう一つ興味深い未来の形が示されていました。
それは、建物全体のエネルギー消費を実質ゼロにする、ZEV、ネットゼロエネルギービルという概念です。
はい、次世代の建築の在り方ですね。
もし、空調技術が究極の自然を目指しているのだとしたら、ここから一歩踏み込んで想像してみてください。
未来の家は、もはや壁に四角い機械を取り付けるのではないかもしれません。古代エジプトの素焼きの壺のように、建築の壁や柱の素材そのものが呼吸して、家全体が一つの生き物のように温度を調節するようになるか
もしれない。
建築自体がエアコンになるということですね。
そうです。そうなれば、エアコンというあの四角い機械そのものが、いつか博物館に飾られて、昔の人はこんな機械をわざわざ壁に付けていたんだね、と笑われる日が来るのではないでしょうか。あなたはどう思いますか?
今日の技術の進化のスピードを踏まえると、そんな未来も決してSFの夢物語ではありませんね。
まさに、私たちが暮らす空間の進化は止まりません。
今日も最後まで一緒に深く潜っていただきありがとうございました。
次回のキュリオシティノーツリプレイで、また新しい発見を共有できるのを楽しみにしています。
それでは。
