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我が家の独自回路・配線自慢（投稿一覧）
我が家の独自回路・配線自慢（詳細）

投稿者：Humpty 様
投稿日時：2014/06/01 0:52:30

真夏の冷却。グリッドタイ・インバーター、２題

夏になると気になるのは、機器の冷却具合でしょうか。加えて電線、バッテリー、つい、あっちこっち触って温度を確かめることも多くなります。
今回、以前ファンが止まって中の配線の表面が溶けたグリッドタイ・インバーターの冷却改造に取り組みました。
溶けはしましたが、サーマル保護が効いて途中で止まりましたので、機能的にはまだ使える状態です。高温に遭わせたコンデンサーが心配と言えば心配です。
現在、1kw機をメインにしていますので、こいつが動かなければ困るということもありませんが、いずれ使うこともあるでしょう。実験として、十分に冷やせるなら本来の出力を出すことは可能か？という課題に取り組んでみました。

主題は、コイル、トランス類の冷却改善です。FETの冷却は外からでも可能ですけど、中は風量を増やすしかなさそうです。
500ｗ機は4cmファン搭載で、そのまま使うと出力250ｗ程度までが限界です。追加冷却なしで高温のまま使うとそのうち壊れます。
思い切ってリアパネルを外してカウリングを付けてみようか…。中の風量を維持しながらヒートシンクも冷やせるようにすれば部品点数も抑えられるだろう。
ということで、配線はすべてフロントに回してフィルターと入力端子を外付けにします。
カラートタンを切って張って3ピース構造の排気装置となりました。最初はPC用の12vファンで仮組みしましたが、流速が物足りない。オムロンの8cmファン（100ｖ高静圧型）2個を投入しました。
ブーツを履くように前から差し込むようになっています。カウルの継ぎ目はシリコンコーキング材で内側から塞ぎました。
かなりの流量ですが、わりと静かに回ります。元の4cmファンよりも静かになりました。
試運転です。
グリッドタイ専用物置と化しているパネル直下の配線接続箱に置きます。
510W入力で3.9A出力です。ただ、MPPT電圧は30V止まりです。このパネル出力をET6415に突っ込むと軽く600Wは出ますので、総合的な効率は65％ということに。
入力が300Wから400W程度の時は、MPPT電圧は27V台まで下がりますので、高入力時の方がMPPT動作はマシになるようです。だからと言ってむやみに増やすとすぐ壊れますし。
改造の効果ありでよく冷えるんですけど、それ以上に発熱量が馬鹿にならないようで、「もしかしたら500W出力も可能か？」なんてとんでもない話でした。出力400Wでヒートシンクが45℃程度まで上がります。同じ温度なら倍は出せるということになりますが、あくまで実験ということで。ここまでするよりも無改造でも400W以上出せる1kw機を買うべきですね。
今回の改造では、常用出力は350wあたりに落ち着くのかなと思っています。真冬ならもっと冷えるとは思いますが、それにしても、いくら冷やしても冷やし足りない。「熱風で髪が乾かせるんじゃないか」と思う結果となりました。
1kw機の方は同一パネル構成で、450Wほど出ます。MPPT電圧は33vで、その差が出力差に現われます。こちらもこれ以上の出力を望むとなると、そのうちリアパネルの6cmファンの能力限界が来ますので、更に何か冷やす方法を考えなきゃいけません。この機種は吸気がやや問題ありで、吸気口側がよく冷えます。どのみち専用に設計されたケースではありませんので、高出力のためにはユーザーが何らかの面倒を見なきゃいけなくなります。
ヒートシンクに被せてあるのは、仮組みに使った12V 8cmファンを使った補助冷却ファンです。構造も単純で、作るのも直線部分が多くて作りやすいです。ついでで作った割には思いがけず良く冷えました。これはお勧めしていいかも。

発電出力は、物置から出るまでにフィルターを3個通ります。ほぼ完璧と言ってよいレベルに収まっています。
写真のZRACシリーズ（TDKラムダ製）は個人的に好きなフィルターで、安っぽく見えますけど地味に光る無骨な金属ケースがパーツ然としていて良いなと思います。定格の半分も流せばかなり熱くなりますが、そこそこ放熱も良いのです。ふつう半分流したからって熱くはなりませんが、熱量分の高周波成分を含んでいることの表れかと。１段目に使っている10A仕様のものがディファレンシャルモードの減衰特性が中波放送波帯までカバーしていますので、一気にノイズが減ります。２段、３段目の30Aタイプはコモンモード重視ですが、それでも1MHz以上の帯域には効果大です。
出力が１台だけで5A以上流さないのであれば、10Aを２個使う方が良いようです。
この機種もそろそろディスコンで後継機に代わるらしく、手持ちが無くなる前に少し買い足しました。

総括です。
グリッドタイ・インバーター。これは当初思っていたよりも手ごわく実際ハードルは高いです。家電品のつもりで買う人が現われないことを願います。そのままパネルつないでコンセントにプラグ突っ込んだら、あとは何もしなくても電気代がお安くなる。とは限りません。
どちらかと言えば半製品、パーツに近いと思えます。特に、わずかな出力でもご近所のAMラジオを全滅させてしまう危険を内包しています。電波シールド、アースに詳しい人がお友達にいらっしゃいますか？。ノイズフィルターにお金をつぎ込めますか？。出力と自家消費電力の兼ね合いも計算しましょう。いろんなスキルが必要です。興味のある方はとりあえず勉強から始めましょう。
ネガティブなことを先に書きましたが、基本、楽しいです。解ってくるほどに電気代が浮いたぶん以上に面白くなります。これを読んで「ふふんっ」と鼻で笑っていただけた方には、逆にお勧めできるかと思います。

写真では7A近くメーターは振っていますが、全体の換気含め排熱に47Wほど使ってまして本当はもっと出ています。全体的に無駄が多いのがグリッドタイのさだめのようです。それでも充電満了時には切り替えて使うと全くの無駄にはならないわけで、どうやって遠隔でパネルを切り替えるべきか、まだまだ考え続けなければならないようです。

その後です。
まだ本格的に夏は来ていませんが、物置に熱源を2台も置くと物置自体の排熱が追いつかずに中で熱ショートを引き起こしてしまうことは分かっていました。出力自体はサーバー4台分ですからそれほど問題にはならないのですが、物置を更に改造するまでは使用中止となっています。
次は何を作りましょうか。もう1台500W機がありますので、底板にファンを付けて押し込むタイプの冷却方法を考えています。ATX電源と似たような空気の流れを予想していますが、シールドが難しくなりそうなので、この課題はまた暇なときに考えることに。
ともあれ、ごそごそと何か作っている間が一番楽しいのかもしれませんね。

最後に。
これを読んでくださったグリッドタイ・インバーターをお持ちの方々に、多少なりともノイズ対策をしていただける事を願っています。有用な機器が世間から悪者扱いされることを防ぎたいと思うのです。

改造記事を見て、ご自分で手を入れて故障してしまっても自己責任です。故障してしまったら勉強だと思って、お店に文句など言わずにもう1台買ってください。壊すかも？と不安な方は、もう1セットぶん買えば必然的に出力は倍に増えますから、そちらをお勧めします。