エアコンのリモコンで24℃や28℃に設定すると、その数字に合わせて室内機が一定の強さで動き続けるわけではありません。実際には、室内機の温度センサーが検知した室温と、利用者が設定した温度との差を見ながら、冷暖房能力を強めたり弱めたりしています。
なぜエアコンは、設定温度と室温センサーの差に応じて冷暖房能力を調整するのでしょうか。結論からいうと、室温を目標値へ近づけた後も同じ強さで運転すると、冷やしすぎ・暖めすぎや無駄な消費電力につながるからです。センサー値と設定値の差を制御の基準にし、必要な分だけ能力を変えることで、室温を安定させながら効率よく運転できます。
設定温度は、エアコンが目標にする温度
設定温度は、部屋全体の実際の温度そのものではありません。エアコンが冷房・暖房の制御で目標とする値です。
日本冷凍空調工業会は、室温を制御するために、温度センサーで部屋の空気温度を検知し、その検出値と設定温度に差があると制御信号を出す温度調節器が使われると説明しています。
つまり、エアコンは「設定温度という目標」と「センサーが見ている現在温度」を比較し続けています。
室温センサーは、室内機の周囲の温度を測る
家庭用エアコンでは、温度センサーが室内機側に内蔵されていることが一般的です。
センサーは室内機へ戻ってくる空気や周辺の温度を検知し、その値を制御に使います。
そのため、人がいる場所の温度とセンサー周辺の温度が同じとは限りません。天井付近へ暖気がたまったり、冷気が床付近へ偏ったりすると、センサー値と体感にずれが生じることがあります。
設定温度との差が大きいと、能力を大きくする
冷房開始時に部屋が暑く、設定温度との差が大きいと、エアコンは大きな冷房能力を出そうとします。
暖房でも、室温が設定値より大幅に低ければ、圧縮機の回転数や風量を高めて、室温を早く目標へ近づけます。
インバータエアコンでは、圧縮機の回転数を変えて冷媒の循環量を調整できるため、必要な能力を連続的に変えられます。
設定温度へ近づくと、能力を下げる
室温が設定温度へ近づいた後も最大能力で運転し続けると、目標を超えて冷やしすぎたり暖めすぎたりします。
そこでインバータ機は、設定温度との差が小さくなると圧縮機の回転数を下げ、冷暖房能力と消費電力を抑えます。
日本冷凍空調工業会も、インバータエアコンは運転開始時に大きな能力で急速に冷暖房し、設定温度へ近づくと能力・消費電力を抑えた効率的な運転へ移ると説明しています。
インバータ制御は、ONとOFFだけではない
昔の単純な制御では、設定温度を境に圧縮機を動かす・止めるという二段階の制御が中心でした。
インバータ制御では、圧縮機を完全に止めるだけでなく、回転数を変えて出力を細かく調整できます。
これにより、室温が目標付近にあるときは低い能力で運転を続け、急激な温度変化や頻繁な発停を減らしやすくなります。
なぜ低い能力で運転を続けると効率がよいのか
エアコンは、いつも最大能力で動かすより、必要な負荷に合わせて能力を調整した方が効率よく運転できる場合があります。
資源エネルギー庁の資料でも、インバータ機は能力変化に伴って効率が変わるため、年間性能の評価では定格点だけでなく中間能力など複数条件を考慮しています。
つまり、実際の使用時間の多くを占める「設定温度付近を維持する運転」も、省エネ性能に大きく関係します。
センサーの値が体感と違うことがある
室温センサーは、通常、人の皮膚温度や床面温度を直接測っているわけではありません。
暖房時に天井付近へ暖気がたまると、室内機周辺は設定温度へ達していても、足元はまだ寒いことがあります。
反対に冷房では、床付近だけ冷えても室内機付近がまだ暑ければ、冷房能力が続くことがあります。
このため、設定温度と体感が合わないときは、風向や空気循環、センサー位置の影響も考える必要があります。
外気温や日射が変わると、同じ設定温度でも必要能力は変わる
同じ26℃設定でも、外が35℃の日と28℃の日では、室内へ入る熱量が異なります。
また、西日が強い時間帯、人が増えたとき、調理や家電の発熱が増えたときも冷房負荷は変わります。
エアコンは設定温度だけでなく、結果として現れる室温変化をセンサーで追い、必要な能力を調整します。
暖房では外気温低下や除霜も制御に影響する
暖房時は外気温が低くなるほど、室外機が外気から熱を取り込む条件が厳しくなります。
さらに室外機へ霜が付くと、霜を溶かす除霜運転が入り、一時的に暖房能力が下がることがあります。
このような条件でも、エアコンは室温センサーや機器内部の各種センサーを使って運転状態を調整します。
設定温度を極端に変えても、能力が無限に上がるわけではない
暑い部屋で冷房設定を最低温度にしても、エアコンの最大能力には上限があります。
暖房でも、極端に高い設定へ変更したからといって、機器の上限を超えて暖房能力が出るわけではありません。
設定値との差が大きければ高能力運転になりやすいものの、実際の最大能力は機種や外気条件で決まります。
設定温度の変更は、制御の目標を変える
設定温度を1℃変えると、エアコンが比較する目標値そのものが変わります。
冷房で設定温度を上げれば、より高い室温で能力を下げる方向へ制御されます。暖房で設定温度を下げれば、より低い室温で能力を抑える方向へ変わります。
資源エネルギー庁が、無理のない範囲で冷房時の室温を上げたり暖房時の室温を下げたりすることを省エネ行動として示しているのは、必要な冷暖房負荷を減らせるためです。
「自動運転」は複数のセンサー情報を使う
現在のエアコンには、室温センサーだけでなく、湿度、床・壁温度、人の位置、外気条件などを検知する機種もあります。
自動運転では、こうした情報を組み合わせて、圧縮機回転数、風量、風向、除湿などを調整する場合があります。
具体的な制御ロジックは機種によって異なるため、すべてのエアコンが同じセンサーや同じ制御を使うわけではありません。
室温が設定値の周りで少し変動するのは自然
制御には時間遅れがあります。エアコンが能力を変えても、部屋全体の温度がすぐ同じ値になるわけではありません。
建物の壁や家具にも熱が蓄えられ、外気温や日射も変化します。
そのため、実際の室温は設定温度の周りである程度変動します。設定値と完全に一致し続けることが正常運転の条件ではありません。
効きが悪いときは、センサーだけでなく負荷も確認する
設定温度へ近づかない場合、温度センサーの問題とは限りません。
部屋に対して能力が小さい、フィルターが詰まっている、室外機の通風が悪い、窓から強い日射が入る、断熱性が低いなど、冷暖房負荷が大きい可能性もあります。
機器は正常に最大能力で運転していても、部屋から出入りする熱がそれ以上なら、設定温度へ届きにくくなります。
設定温度とセンサー制御を見るときのポイント
- 設定温度は実際の室温そのものではなく制御目標である
- 室内機の温度センサーと生活位置の温度に差がないか
- 設定温度との差が大きいときは高能力運転になりやすい
- 設定温度へ近づくとインバータで能力を下げる
- 風向や空気循環でセンサー値と体感のずれを減らせないか
- 能力不足や断熱・日射など外部要因も確認する
- 自動運転の詳細は機種の取扱説明書を確認する
まとめ
エアコンが設定温度と室温センサーの差に応じて冷暖房能力を調整するのは、目標温度へ近づけながら、冷やしすぎ・暖めすぎと無駄な消費電力を抑えるためです。
設定温度との差が大きいときは大きな能力を出し、目標へ近づくとインバータで圧縮機の回転数を下げ、必要な分だけ運転します。
ただし、室内機のセンサー位置と人がいる場所の温度は一致しないことがあります。設定温度だけを見るのではなく、風向、空気循環、断熱、外気条件まで含めて考えることで、エアコンの制御を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「空気調和の基礎知識 1.6 快適な環境の調整方法」
- 一般社団法人日本冷凍空調工業会「お部屋に見合った能力のエアコンを選ぶ」
- 資源エネルギー庁「空調｜無理のない省エネ節約」
- U.S. Department of Energy「Decarbonizing Building Thermal Systems」
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