Você está perdendo um ponto aqui.
É uma máquina que tem um IP público, que vai em uma sub-rede pública e usa o IGW como sua rota padrão.
Se ele não tiver um IP público, ele entrará em uma sub-rede privada e usará uma instância do NAT como sua rota padrão.
É isso. Fim da história.
Se você tem servidores web sem endereços públicos, por trás de um ELB ... então o próprio ELB entra na sub-rede pública , mas as instâncias vão na sub-rede privada .
As sub-redes nas quais um ELB é provisionado não têm nada a ver com as sub-redes nas quais as instâncias que estão sendo balanceadas são provisionadas.
É contra-intuitivo, mas é verdade mesmo assim.
O VPC não é uma LAN, portanto, o tráfego entre sub-redes não "passa por um roteador" no mesmo sentido que faria em uma LAN, portanto, não há ineficiência com essa abordagem.