電気周波数変換の仕組み（部品）を教えてください

質問

私の会社では日本向けのボトル式飲水器を中国の製造工場へ注文しようとしています。

飲水器はボトル交換タイプで、１００Vのコンセントに接続してお湯と冷水が出るタイプです。冷却部はコンプレッサ式になります。そこで問題となっているのは、日本の周波数への対応です。

最近の主な家電製品のように、西日本(60Hz)でも東日本（50Hz）でも問題なく使えるように設計してほしいのですが、中国側は日本向けならどこでも60Hzの設計で問題ないと言っています。素人的には大丈夫な感じもするのですが、本当に大丈夫なのでしょうか？最近の家電製品の定格周波数が50/60Hzと表示されているのはどのような改善方法（部品）によるものなのでしょうか？よろしくお願いします。

回答No.8

foobar · ベストアンサー

50/60Hz共用の機器
最近の機器では、整流回路で一旦直流にして、必要に応じてインバータで希望の周波数、電圧の交流にしていることが多いです。（インバータ使って内部で三相交流を作れば特性の良い三相用モータを使える、というメリットもあります。）
インバータエアコン等の普及で、家電製品くらいの容量ではコンパクトで安価なインバータモジュールが供給されるようになったようです。

お礼

ご回答ありがとうございます。
家電製品程度の容量でも安価なインバータモジュールもあるようですね。その辺も参考に先方と相談してみようと思います。

回答No.7

foobar

60Hz専用に設計されたモータを50Hzで使うと、回転数低下による出力低下以外に、コアの磁気飽和による電流増大（とそれによる損失増加、過熱）、空冷構造だと冷却風量の低下、といったことが起きる可能性があります。
50/60Hz共用のモータでは、このあたりもきちんと配慮した設計になっています。
また、モノによっては、それまで共振を避けてたのが、回転数の変化で共振状態になる、というようなことも。

きちんと、50/60Hz共用できる設計をする必要があります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
やはり50/60Hz共用モータで設計を確実にするように相談してみます。

回答No.6

3612masa

基本的な事でごめんなさい。

電気用品安全法（ＰＳＥ法）の「特定電気用品以外の電気用品」の「電動力応用機械器具」に該当すると思うのですが、

http://www.meti.go.jp/policy/consumer/seian/denan/outline/hou_outline.htm

http://www.meti.go.jp/product_safety/index.html

国内販売を目的とした器具の、届出・技術基準適合性検査等を考慮しているのでしょうか？

計画段階から、コンサルティングを介入させた方が無難かと思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。
PSE法には適合していると思いますが、念のために関係者に確認してみます。

回答No.5

P0O9I

ざっと見たところ問題になるのは、コンプレッサのモータが 50Hz で出力低下する、といったところでしょう。その分、余裕を持たすだけのことです。冷蔵庫で区別していないのはそのためです。
ただ、そのようなことの判断もできずに、中国に設計をまかせて良いのでしょうか。

お礼

回答ありがとうございます。冷蔵庫は周波数があまり問題とならないようですね。少し安心しました。ご指摘のように専門家ではないので中国側の説明を聞いて納得できない事をコチラで相談させて頂いております＾＾。お陰様で少しはレベルアップしているはずですが・・・。素人相手でご迷惑かと思いますが、もう少しだけお付き合いください＾＾。

回答No.4

noname#252929

中国へ発注ですか。
注意されて下さいね。

私自身、今、お客さんから、自分のところが中国に作らせた製品に大量な不良が発生していて、原因が中国の会社での、お客さんでも判断できず、関係ないうちの会社に解析依頼が来て、報告書を書いてる所です。

回路図なども受け取って解析しましたが、どこかからコピーしてきた回路(中国の会社は自社でオリジナルの設計だと言い張っている)で、その回路の意味を完全理解していないで作り、その他のものは材料の特徴を知らずに作っている為に大量な不良品が市場で発生しています。

幾つかの設計ミスの部分をお客さんに指摘してそれを中国の会社に伝えたらしいのですが、ミスは一切認めないし、「回路も自社のオリジナルだ」と言って居るそうです。
でも、明らかに部品選定で、まるっきり効果の違う部品をつけている部分があるんですよね。(^^;;;

50Hzと60Hzでの違いは、モーターでは大きな差になります。
まず最初に、回転数が変わりますので能力が変わります。
モーターに対しても、コイルの設計が変わります。
６０Hzのモーターを５０Hz地域に持ってくれば、単純に回転数が落ちます。
それだけではなく、回転力も落ちます。
そのため無理が掛かりうなりや振動に繋がります。
逆に50Hzのモーターを60Hzで使うと、回転数が早くなりますが、圧縮機などに負荷を掛けると共に、モーター自身にも負荷が掛かって来ることがあります。

それらをきちんとクリア出来ているかどうか、貴方の会社で判断できないのであれば、私のお客さんの様に市場に出てから故障が多発する事になります。

50/60Hz共用になっているものは、60Hz様の物ではなく、きちんとどちらでも対応出来る様に設計しているものです。
「60Hzのものを使えば大丈夫」と説明するレベルでは、まずあてにはなりません。

その辺は良く覚悟された上で、依頼されてください。

私自身、そういうことで回収などに多額の費用が掛かっている会社を何社も見ていますからね。

お礼

回答ありがとうございます。
＞「60Hzのものを使えば大丈夫」と説明するレベルでは、まずあてにはなりません。
↑私もこのコメントが気になっています。本来ならば、「50でも60でも対応できるように設計している」という返事になると思うのですが・・・。
50/60Hz共用にするために必要な措置が、インバータ式の直流モータだけよいものか？他に何か注意するポイントはありますでしょうか？

回答No.3

Koboron

個別の商品（ヒートポンプ）については詳しくありませんので、一般論です。
交流の周波数が問題になるのは、交流モーターとクロック替わりに使う場合です。コンプレサーのモーターが直流なら問題ありません。
直流にするインバーターの部分を60Hzでも大丈夫な設計にしておけば、いいと思いますが、、、
最近の家電は、インバーター式といわれる直流モーターが多用されますので、あまり周波数は関係なくなっているようです。
クロックも、ジェネレーターを使いますので商用電源の周波数は関係ありません。
ボトル式飲水器にコンプレッサーを使う方が？です。
大掛かりですね。騒音は大丈夫ですか？
てっきり、ペルティエ素子かなにかを使うものと思っていました。

こんなことがわからないで、大丈夫ですか？

お礼

回答ありがとうございます。コンプレッサのモータが直流なら問題ないようですね。インバータ式の直流モータを使っているか確認してみます。冷却方法はヒートポンプ方式なのですが、コンプレッサは使いませんか？冷却能力の問題でペルチェ方式では足りないようです。少し大掛かりなようですが、冷水の設定温度を約5℃にする予定です。ちなみに、ボトルは１０Lほどのサイズになります。

回答No.2

debukuro

単一の周波数専用の物を他の周波数で使うのはよくありません
唸り、振動、発熱、最悪の場合は火災の原因になります

お礼

回答ありがとうございます。発熱や騒音、火災の原因になるということなら対策する必要があると思いますが、どのような対策方法が考えられるでしょうか？

回答No.1

URD

1)冷却用のファンや冷媒圧縮用のコンプレッサーのように50Hzと60Hzで出力や回転数が変わるものをどちらの周波数でも能力が足りるよう設計する

2)AC駆動機械式タイマーのような部品を使わない

お礼

回答ありがとうございます。周波数を適切に設定すれば、使用上で問題ないと考えてよろしいでしょうか？AC駆動式タイマーは使っていないと思います。