豆知識のお話

エアコンの自動制御のお話

エアコンのリモコン温度設定に意味はあるか

エアコンを使っていると疑問に思うことがあるかと思いますが、リモコンの温度設定に意味はあるのでしょうか?

この答えとしては、「リモコンの温度設定には意味があります」となります。

「自動制御」といって、機種により異なりますが、エアコン本体あるいはリモコンについている温度センサーで温度を検知しながら

設定温度に近づけようとします。

 

 

自動制御には種類がある

自動制御には様々な方法がありますが、身近なもので良く使われているのは「ON/OFF制御」と「PID制御」です。

ON/OFF制御は、その名の通り、ONかOFFかの2通りの差動状態の制御を行います。

一方PID制御とは、3通りの制御を組み合わせてスムーズに動作を行いながら設定した値や状態に近づけていく制御をいいます。

エアコンの動作は「PID制御」を採用している場合がほとんどです。

 

PID制御とはなにか

エアコンに採用されているPID制御とは、3通りの動作によって制御されています。

下の図は、暑い日(30℃)にエアコンの冷房運転で室内を冷やす(冷房設定、設定温度25℃)エアコンの運転イメージです(風量は「自動」の設定)。

まずは下の図をご覧ください。

 

 

 

エアコンは運転設定(冷房や暖房)、目標温度設定をすることで、上の図のようなイメージで目標とした設定温度に近づきます。

それでは早速エアコンの制御動作を見ていきましょう。

 

ひとつ目はP動作(比例動作)です。

エアコンを自動運転で作動させた直後、風が勢いよく吹き出すかと思いますが、これにより一気に現在の室温から目標温度に近づけようとします。

時間が経過するとともに温度が変化するので「比例動作」というのです。

 

ふたつ目はI動作(積分動作)です。

エアコンを自動運転で作動させ、ある程度設定温度に近づくと、自然と風量が弱くなってくるかと思います。この時エアコンは比例動作から積分動作に変化した証拠です。

積分動作とは、目標温度に近づいた時に、目標温度との微妙な差(オフセット)を埋めていくための動作をいいます。

このような動作によってエアコンは、目標とする温度を達成していきます。

 

3つ目は微分動作です

次に別の図を用意しました。

 

 

今度はエアコンを先ほどと同じ条件で運転することで室温が安定したあと、部屋の窓を開け閉めした時のエアコンの動作イメージを示しました。

部屋の窓を開けると急に温度が変化し始めますが、同時にエアコンもその温度変化を抑えるような動作を始めます。これをI動作(微分動作)といいます。

微分動作と積分動作の組み合わせによってふたたび部屋の温度が設定温度に安定します。

このようなことから、リモコンの温度設定には意味があると言えるのです。

 

 

もしもエアコンがON/OFF制御だったら

もしエアコンがON/OFF制御だったとしたらどうなるでしょうか。

エアコンの運転開始からある程度設定温度に近づくまでの動作は同じですが、そこからの挙動に差が出ます。

設定温度との差(オフセット)を埋めようと動作しますが、風が出たり止まったりを繰り返した挙句にオフセットが大きく波打ったまま設定温度に安定しません。

これを「ハンチング」といい、ハンチングを起こし続けると同時に風を出したり止めたりの動作が短時間で繰り返されることで、部品がすぐに故障してしまいます。

なので、エアコンにはPID制御が採用されています。

 

家庭用エアコンはPID制御による温度制御が行われていますので、人がリモコンを動作するよりもエアコンに全て任せてしまうのが良いと言えます。

 

次回はエアコンのフィルターについてお話したいと思います。

お楽しみに!

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