インバーターについて

質問

こんにちわ

昨今の省エネ化時代によく耳にする『インバーター』ですが
よくわかりません。

『インバーター』とは何ですか？？
なぜ省エネに繋がるのでしょうか？？

回答No.5

anachronism · ベストアンサー

「インバータ」にはいろいろなものがあるのですが、省エネルギー機器としての「インバータ」とは、多くの場合はコンバータ・インバータによる周波数変換器のことです。
コンバータというのは、コンセントに来ている交流を直流に直す装置のこと。そして、その反対の働きをするもの、ということで、直流を交流に直す装置をインバータと称します。
ですので、コンバータとインバータをつなぐと、交流を直流に直して、もう一度交流に戻すことになります。もちろん、これでもとの交流に戻してしまっては、何もうれしくありません。大事なのは、再度戻す交流の電圧と周波数とを随意に変化させられるということです。言い方を変えると、家庭用のコンセントの交流は５０Hzもしくは６０Hzで、電圧も１００Vで変えられませんが、インバータを使えば好きな周波数と電圧の交流を作ることができるのです。

で、何でそれで省エネになるかというと、要するに、これまでの非インバータの機械は、機械のスピードを変えるのに、スイッチのオンオフと、ブレーキしかなかったんですね。車で言えば、ブレーキは加減できても、アクセルは踏むか踏まないかの２つに一つ。全速力と停止の２つしかない単純な機械ならそれでも大して困らないのですが、エアコンや洗濯機などではそうもいかないのです。ですから、早さを加減して機械を動かそうとすると、アクセルをめいっぱい踏みながらブレーキでスピードをコントロールしていたのです。これで燃費が良いわけ無いですよね。
そこで、電源の周波数や電圧をほどほどに変えてやると、ブレーキを使わずに望ましい早さで機械を動かせるようになるのです。それを可能にするのが「インバータ」というわけです。

ですので、インバータによる効果は、大きなものと小さなものがあります。効果が大きいのは、最大出力を普段は使わない機械で、エアコンなどがあたります。

以上、ご参考まで。

お礼

ご回答ありがとうございます。
大変わかりやすく勉強になりました。

回答No.4

sailor

インバーターというとやはりエアコンや洗濯機などのモーターのコントロールが一般的なイメージでしょう・しかし、インバーターの元々の意味はこれとは関係がないんですよ。電気回路におけるインバーターとは元々反転させる回路という意味で入力に対して出力が反転する回路をさす言葉です。まぁ、交流回路では極性が周期的に反転するので、自動車などの直流電源から交流電源を作る装置などもインバーターと呼ばれるようになったということのようです。

さて、電気製品などに使われるインバーターですが、その多くはモーターを使った機器に応用されています。これは、家電製品などで使われるモーターの多くはインダクションモーターとか誘導モーターとか呼ばれる種類の物で、このモーターは構造が簡単で磨耗部分が少なく運転音が静かという優れた特性を持っているのですが、回転数が使う電源の周波数（関東では５０Ｈｚ・関西では６０Ｈｚというあれです）で決まってしまい、基本的に回転数の制御が出来ないという欠点があります。このモーターをそのまま使っていたときは、エアコンなどでは設定温度になるまではコンプレッサーを全力運転して、設定温度になるとコンプレッサーを切るということの繰り返しで、温度を制御していましたし、洗濯機などではモーターの回転数でじかに回したのでは早すぎて、布地がぼろぼろになりかねないので、間に減速用のベルトやギアを使って適当な速度にしていました。全力運転とオフの繰り返しでは、細かな温度の調整は出来ませんし、減速機を使えば必ずロスや騒音が出ます。そこで、この優れたモーターの特性をそのままで、回転数の制御が出来ないものかというところでインバーターの登場となります。インバーターを使った機器では、コンセントからの電源を一旦直流に変えてしまい、改めてインバーターの内部で都合よい周波数の交流に作りなおしているので、電源の周波数とは無関係にインバーターが自由に周波数を変えて、モーターに電気を送ることが出来るのです。誘導モーターの回転数は周波数に依存しますから、インバーターを使えばエアコンでは、そろそろ冷えてきたから、モーターの回転数を６０％に落とそうかとか、ちょうど良い温度だからこのまま保つには３０％で良いとか細かな制御が出来ますし、洗濯機ではモーター自体をゆっくり回せば減速機は不要になりロスも騒音も小さくなります。実は、この技術は相当昔からあったもので工業レベルでは５０年ぐらい前から使われていたものです。しかし、昔はは現在のように半導体の技術が進んでいなかったので、そのような装置は高額で大掛かりなものになってしまい、とても家電製品に応用することは出来なかったのです。

現在ではモーターを動力とするものはかなりの製品でインバーター式の物が出ていますし、蛍光灯などにも使われていますね、これは蛍光灯は電源周波数に依存してチラツキが出る特性があるので、インバーターで高い周波数で点灯させてやることで、チラツキを抑えることが出来るためです。

家電以外でも、新型の電車などもインバーター式のモーターを使っているものが多いですね。実は電車や機関車は交流区間ではわざわざ整流して直流に直して、直流区間ではそのままで、直流モーター（おもちゃのモーターなどと同じ仕組み）のものを使っていましたが、このモーターはスタートするときに力が強く電圧を変えれば回転数や力が間単に変えられるという特性があり、この点はいいのですが、音が大きく、カーボンブラシという消耗部品があり、効率も今一という欠点もあったので、最近の電子技術の進歩で電車のような大きな電力を扱うインバーターでも小型で効率のよいもが作れるようになると、インバーターで交流にして誘導モーターを使っています。この方が音も静かですし磨耗する部品が少ないのでメンテナンスも楽ですし、何より効率がよいので消費電力が小さくて済みます。

最近よく見かけるハイブリッドカーなどのモーターもこの方式で回転数や力の強さをコントロールしているものが多いのです。

半導体を含めた電子技術の進歩で１０年前には最先端の高価な技術でも、現在では当たり前に使われるようになっています。現在のインバーターは単に周波数を変えるだけでなく、同時に最適な電圧になるように調整したり、交流の波の形を状況に応じて最適な形にするなどの高度な制御をして、さらに効率を高いものにしていますし、インバーター自体も半導体や回路技術の進歩でロスの少ない効率の高い物が非常に小型に作れるようになっています。

回答No.3

nta

インバータというのは電源電圧や周波数を変化させる電気の周波数変換器です。家庭の商用電源（コンセント）から取り出される電源は周波数が５０Hzまたは６０Hzの交流で電圧は１００Vです。これでモータを回すと主に周波数に合わせて同じ速度で回転しようとします。モータの容量に合わせて一定のパワーが取り出せると考えていただいて結構です。エアコンはコンプレッサーをモータで回転させ冷媒を圧縮し、これを循環させて冷却します。ところが、気温が高いときと低いときでは冷房能力を変えなければならず、このためにモータを動かしたり止めたりという方法もありますが、モータの回転数を変えてやれば冷房能力をなめらかに上げたり下げたりすることができます。ところがモータは電源の周波数によってほぼ回転数が決まっているのでおいそれと回転数を変える事ができません。電圧を上げ下げして回転数を変えるという方法もありますが、もともと１００Vの電源の電圧を連続的に変えるとすると何か抵抗のようなものを入れて電圧を下げる必要があり、こうした方法は一般的には入れられた抵抗により電力を損してしまいます。そこでインバータが登場します。インバータは半導体回路を用いて電源の周波数を細かく変化させることができます。その上スイッチのような働きしかしないのでインバータ回路の内部での電力損失が非常に低く抑えられています。
　このように抵抗のようなものを用いる場合に比べて電力の損失が低く、またなめらかな回転数変化ができるため、モータを動かしたり止めたりする方式に比べても、加速、停止の無駄がありません。そういったところからインバータが省エネに向いています。

回答No.2

tarepanda009

インバーターは能力をきめ細かく可変できるようにする技術です。
エアコンであれば単に運転をオン/オフするのではなく、冷房能力そのものをきめ細かく変えることで室温を一定に保ち、冷えすぎたり温度が高めになることを防ぎます。
そしてほぼ設定温度になったときには冷房能力を低くして運転し、消費電力を抑えます。
このことが省エネということになるのですが、エアコンでさらに省エネに重要な技術で「PAM」というものがあります。

PAMについてはこちらを読んでみてください。
http://kaden.watch.impress.co.jp/docs/word/20090529_170297.html

※一言でいえばモーターを効率よく運転させることで電気の無駄使いを防ぐということです。

このPAMが採用されたエアコンがでてきたことでエアコンの省エネ性がぐっと高まりました。ただすべてのエアコンで採用されているわけではないようですね。

回答No.1

Hiyuki

インバーターってそんなに聞きます？
調べたらすぐ出てきましたが、直流電気を交流電気に変換する装置全般を指します。
交流の周波数を自由に変えることができるため、細かい制御が効率よくできることから、省エネ化を図れます。
特にモーター類は部品を簡素化できるので、メンテナンスコストや部品代を抑えることができます。

参考URL：

http://kaden.watch.impress.co.jp/cda/word/2008/06/25/2494.html