正弦波インバーターと修正正弦波の違い｜キャンプ場で炊飯器がずっと唸っていた

キャンプ場の炊事棟から少し離れた駐車スペースで、炊飯器のスイッチを入れた瞬間、変な音がした。
「ブーン」という低い唸り。
家で使うときは一度もそんな音を聞いたことがなかったから、寿命かと本気で焦った。

そのキャンプ場は電源付きサイトではなく、普通の車中泊スペースだった。
夜のうちに炊いておいて朝ご飯にする予定で、前日にホームセンターで買った1,000円台の車用インバーターを、シガーソケットに挿しただけ。
値段とW数だけ見て選んだ、ごく普通の買い物のつもりだった。

炊飯器は途中でエラー表示を出して加熱を止め、その日は半分炊けたご飯を諦めることになった。
違っていたのは電源だけ。
家ではコンセント、キャンプ場では安いインバーター。
帰ってから調べて、そこに理由があったと分かった。

最初はコンセントの容量オーバーかと思って、テーブルタップに繋いでいた他の機器を全部外して炊飯器一台だけにしてみた。
それでも同じ音がして、同じところでエラーが出た。
消費電力の合計は問題ないはずなのに、何かがおかしい。
容量の話ではなく、電気の質そのものの話だと気づいたのは、もう少し後になってからだった。

インバーターは、電気の「形」まで作り直している

車のバッテリーは直流(DC)12V、家庭用の炊飯器やテレビが欲しがるのは交流(AC)100V。
インバーターはこの間に入って、直流を交流へ変換する箱だ。
電圧の数字を合わせるだけなら単純そうに聞こえるけど、実際にはもうひとつ、電気の「波の形」まで作り直さないといけない。

家庭のコンセントから来ている電気は、なめらかな曲線を描いて上下する「正弦波」という波形をしている。
発電所の発電機がそもそもそういう波を作っているからで、日本中どこのコンセントでも基本の形は同じだ。
直流から交流を作るとき、この曲線をそっくり再現しようとすると回路が複雑になる。
安いインバーターは、そこまでの回路を積んでいない。

正弦波・修正正弦波・矩形波、という3段階

車用インバーターの出力波形には、正弦波(純正弦波)のほかに「修正正弦波」と「矩形波」がある。
修正正弦波は、電気を階段状に切り替えて正弦波に似せた簡易版。
矩形波はもっと単純に四角い波をそのまま出すタイプで、いまは店頭で見かける数が減っている。

波形を正弦波に近づけるほど回路の部品が増え、値段も上がる。
逆に修正正弦波は回路が単純な分だけ安く作れるので、日常的にスマホやノートパソコンの充電しか想定していない安価な製品は、たいてい修正正弦波側に寄っている。
僕が買ったインバーターも迷わずこちら側だった。
パッケージのおもてには大きく「1,500W」とだけ書いてあって、波形のことは裏の仕様欄に「修正正弦波」と小さく一行あるだけだった。
値段とW数しか見ていなかった僕は、そこを読んでいなかった。

なぜ精密機器だけが機嫌を損ねるのか

修正正弦波でも、電気をただ熱に変えるだけの家電は特に問題なく動く。
電気ヒーター、白熱電球、単純な扇風機あたりがこの側で、波形が多少ギザギザしていても「電気が来ているかどうか」がすべてだからだ。
ノートパソコンのACアダプターも、内部でもう一段直流に変換し直す作りが多いので、たいていは無事に動く。

引っかかるのは、内部にマイコン(小さなコンピューター)を積んで、温度や火力を波形そのものを見ながら細かく制御している機器。
炊飯器の火力調整、電気ケトルの温度センサー、薄型テレビの電源回路、調光機能つきの照明あたりが該当する。
本来の正弦波と違う形の電気を渡されると、内部の計算がずれて誤動作したり、異音や発熱を起こしたりすることがある。
モーターを積んだ工具類も、回転がぎこちなくなったり本来の力が出なかったりすると聞く。

うちの炊飯器はまさにこのタイプで、内釜の温度をマイコンが常に見ながら火力を上げ下げする仕組みだった。
波形の違う電気を「いつもの交流」だと思い込んで計算がずれ、うなり音を上げながら加熱を止めてしまった、というのが後で調べて分かった顛末だ。
同じインバーターで電気ケトルも試してみたら、こちらは単純な発熱コイルだけの構造だったのか、いつもどおり湯を沸かしてくれた。
同じ「安いインバーター」でも、繋ぐ相手によって結果がまったく違う。

うなり音の正体は「高調波」だった

あの音がなぜ出るのか、帰ってから少し調べてみた。
修正正弦波は正弦波を階段状に近似しているせいで、本来の周波数(50Hzや60Hz)の整数倍にあたる余分な周波数成分、いわゆる「高調波」を多く含んでいる。
3倍の周波数なら「第3次高調波」、5倍なら「第5次高調波」と呼ぶらしい。

この高調波が機器内部のモーターやトランスに流れ込むと、部品がわずかに振動して「ブーン」という音になったり、余分な熱を発生させたりすることがあるという説明を見つけた。
産業用の高調波対策の資料に出てくる話で、家庭の炊飯器一台の話とは規模が違うけれど、原理としては同じものらしい。
波形が違うと分かっていても、そこまでの理屈は買うときにはまったく頭になかった。
値段とW数だけで選んでいたら、その裏側で家電が悲鳴を上げていた、ということになる。

買ったインバーターのレビュー欄を読み返した

気になって、買った製品のレビュー欄を読み返してみた。
星5つの評価に埋もれて目立たなかったけれど、下のほうに「炊飯器を繋いだら異音がした」「電子レンジで使ったら数分で止まった」という声が数件あった。
書いた本人たちも、原因が波形にあると気づいていたかは分からない。
星の平均点だけを見て安心していたら、こういう小さな声を読み飛ばすところだった。

製品ページを見直すと、対応機種の欄に「白熱電球・扇風機・ドライヤーなど」と書かれていて、逆に言えば炊飯器や電子レンジは想定に入っていなかった。
僕が見ていなかっただけで、メーカー側は最初から線を引いていたことになる。

後日、キャンプ仲間にこの話をしたら、「うちも電気毛布を車のインバーターに繋いだら、なんとなく生ぬるいままだった」と言っていた。
電気毛布も温度をマイコンで細かく制御しているタイプが多く、症状は違っても根っこは同じかもしれない。
自分だけの珍しいトラブルだと思っていたけど、波形という共通の原因を知ってしまうと、心当たりのある人はもっと多い気がしてくる。

ポータブル電源に持ち替えたら、何事もなかった

翌週、同じキャンプ場でEcoFlow DELTA 2 Maxを使って同じ炊飯器を試したら、あの唸り音は一切しなかった。
調べてみると、この機種の出力はもともと正弦波で、家庭のコンセントと同じ波形を再現している。
炊飯器からすれば、キャンプ場でも自宅でも「いつもと同じ電気」が来ていることになる。
電気ケトルも、テレビ代わりに持っていった小型モニターも、家で使うときとまったく同じ動きをした。

値段だけを見ればインバーターの何倍もするけれど、そこで買っているのは容量の大きさだけじゃなく、波形そのものだったんだと、このとき初めて腑に落ちた。
容量(Wh)ばかり比較して選んでいたけど、波形という項目は値札にもレビューにもほとんど出てこない。
知らなければ、比べようがない項目だった。

いま、買う前に見ているところ

それからは、電源まわりの製品を選ぶとき必ず確認するようにしていることが3つある。

ひとつ、パッケージや商品ページに「正弦波」または「純正弦波」とはっきり書いてあるか。
「修正正弦波」「疑似正弦波」としか書いていない製品は、マイコン制御の精密機器には使わない前提で選ぶ。

ふたつ、持っていく家電がマイコンで温度や動作を細かく制御しているタイプかどうか。
炊飯器・電子レンジ・薄型テレビ・調光器のたぐいは正弦波側、単純な熱源やUSB充電だけなら安いインバーターのままでいい、と役割を分けて持っていくことにした。
一台で全部をまかなおうとせず、用途で電源を分ける発想に切り替えた。

みっつ、定格W数と瞬間最大W数の欄を両方見る。
炊飯器やケトルは立ち上がりの一瞬だけ定格の何倍もの電力を欲しがることがあり、瞬間最大が低いインバーターだと、波形以前にそこで落ちることもあるらしい。

ついでに、レビュー欄も星の数字だけで判断せず、低評価側に必ず目を通すようにした。
自分が使いたい機器と同じジャンルの不具合報告が出ていないか、それだけでも買う前に分かることがある。

仕事では仕様書を穴が開くほど読み込むのに、自分の買い物になると値段とW数の2つしか見ていなかった。
炊飯器の唸り音は、機械が壊れる一歩手前で出していた合図だったのかもしれない。
次にキャンプ場で何かを温めるときは、コンセントの向こう側にある電気の形まで、少しだけ気にしてみてほしい。