玄人好みの空調技術【第6回】

第6回　空調自動制御の内緒話し①

【制御系について知る】

今回は空調設備の自動制御についてお話ししたいと思います。

みなさん制御で大事なことって知ってますか？
私の経験になっちゃいますが、大事なのは、1つのセンサー（制御対象）に対して1つの制御動作を行わせること、と、制御系の特性を良く知ることです。当たり前っちゃぁ、当たり前ですが。

ここで、皆さん、桶の中のお湯の温度を調整することを思い浮かべてください。目の前には桶と、水と熱湯がでる蛇口が各々あります。このとき水の蛇口と熱湯の蛇口を同時に動かして桶に溜まるお湯の温度を調整しますでしょうか？（中にはいるかもしれませんが。。。）

マンガのように同時に水とお湯を入れる人もいるでしょうけど、大抵、ぬるくなる。
巧く調整する人は先に水を大目に入れて、それから熱湯の量を調整して適度なお湯を作りますよね？（先に熱湯を貯める人もいるかもですが、火傷を気を付けてください。）
桶の中のお湯の温度（1つのセンサー）を見ながら、水と熱湯を同時に調整する（2つを動作させる）のは並大抵ではできません。たぶん、熱い冷たいを何度も何度も繰り返して（ハンチングして）から適温に落ち着くんでしょう。でも、先に水を入れておいて、熱湯の量だけを調整（1つの制御動作）する方が、この繰り返しは少なくなりますよね。2つ以上を動かして1つのものを調整するのは至難の業なんです。

では、次の、制御系の特性を良く知ること、についてですが、私は特に制御系の反応速度を良く知ることが大事だと思っています。これは制御する側とされる側のバランスをちゃんと把握するってことです。

先ほどの桶のお湯に例えると、制御系の反応速度は桶の大きさに左右されると思ってください。入れるお湯の量だろって言いたい人もいるかもですけどね。
仮に蛇口の大きさが同じだったら、桶が小さいと熱湯を入れたらすぐに熱くなっちゃいますよね。熱くなり過ぎて水を入れたら、これまたドッと桶に水が入って冷たくなっちゃった。なんてこともあったりして。そうすると、今度は蛇口を調整してちょろちょろとお湯を出して温度調整する。って感じになりますよね。逆に桶がすっごい大きいと温めるのに時間かかりますよね。

大きい桶は分かりにくいので、今度は、桶じゃなくてお風呂を思い浮かべてください。お風呂だと熱い湯舟に水を一気に入れても、すぐにはお風呂のお湯は冷めませんよね。それに水を入れ過ぎて一旦お湯が冷めちゃうと、今度は熱湯を入れてもなかなか温まらないなんてこと経験してませんか？

つまり、制御系の反応が早いと調整がしづらく、制御系の反応が遅いと調整はしやすいけど時間がかかるし、失敗すると更に時間がかかっちゃうってことです。
なので、制御する対象の反応をよく把握することが自動制御には大切です。また、巧く自動調整したいなら、蛇口（水やお湯を入れる量）と風呂の大きさのバランスをよく考えることが大事になります。

では、空調（温湿度）の場合は？