「とりあえず、デカいファンを付けておけば冷えるだろう」
「盤が熱いけど、ブレーカーが落ちてないから大丈夫でしょ」
もしあなたがそう思っているなら、それは装置の寿命を半分、いや4分の1に縮めているかもしれません。
電気部品にとって、熱は「静かなる大敵」です。今は動いていても、3年後、5年後に突然故障ラッシュが始まります。
今回は、設計者が知っておくべき「熱と寿命の怖い関係」と、教科書通りの「真面目な計算方法」、そして忙しいあなたのための「現場の抜け道（時短テクニック）」を解説します。
恐怖の法則：「10℃・2倍則（アレニウスの法則）」
まず、なぜ冷やさなければならないのか？
それは、電子部品（特にコンデンサ）の寿命が熱によって劇的に変わるからです。ここに有名な経験則があります。
【10℃・2倍則（10℃半減則）】
周囲温度が 10℃ 上がると、その機器の寿命は 半分（1/2） になる。
逆に言えば、「10℃冷やせば、寿命は2倍に伸びる」ということです。
- 40℃ で使うと 10年 持つ電源ユニットが…
- 50℃ の盤内で使うと、寿命はたったの 5年。
- 60℃ になると、なんと 2.5年 で壊れます。
「動いているからヨシ」ではありません。お客様に長く使ってもらうためには、盤内温度を意地でも下げなければならないのです。
ステップ1：敵を知る（総発熱量 Q の計算）
ファンを選ぶ前に、まず「敵の強さ（発熱量）」を知る必要があります。ここで、「理想」と「現実」の2つのアプローチがあります。
【理想】真面目な計算方法（教科書通り）
本来であれば、盤内に入っているすべての機器のカタログを開き、「発熱量（または損失）」を調べて足し合わせるのが正解です。
- インバータの損失
- 電源の損失
- トランスの発熱
- リレーのコイル消費電力 × 個数
- PLCユニットの消費電力
- 電線の抵抗分発熱……
これをすべて合算すれば、完璧な Q（総発熱量）が出ます。
しかし、実務で部品が100個あるときに、これをやる時間はありますか？ 正直、厳しいですよね。
【現実】現場の抜け道（熱の御三家メソッド）
そこで、プロの設計者はこう考えます。
「盤内の熱の9割は、たった3種類の部品（熱の御三家）から出ている」
残りの細かい部品（リレーやランプ）は誤差のようなものです。
ですから、「御三家だけ計算して、残りは係数でドン！」と処理しても、実用上は問題ありません。
▼ カタログを見ないで計算する「御三家」の目安
| 熱の御三家 | 発熱量の目安（損失率） | 計算例 |
| ① インバータ / サーボ | モーター容量の 約5% | 2.2kW(2200W) × 0.05 = 110W |
| ② スイッチング電源 | 定格出力の 約10〜15% | 300W × 0.15 = 45W |
| ③ トランス（変圧器） | 定格容量の 約3〜5% | 500VA × 0.05 = 25W |
【現場流の計算手順】
- 御三家の発熱量を合計する。（例：110 + 45 + 25 = 180W）
- 計算しなかった細かい部品分として、1.2倍のマージンを掛ける。
これで、カタログを1冊も開かずに「敵の強さ（約216W）」が判明しました。
このように、御三家だけで全体の9割近くを占めているため、ここを押さえれば計算は十分なのです。
【コラム】なぜ「他は無視」していいの？（100個のリレー vs 1台のインバータ）
「本当に細かい部品を計算しなくて大丈夫？」と不安になるかもしれません。 しかし、これには物理的な裏付けがあります。扱っているエネルギーの桁が違うのです。
例えば、制御盤によくある「ミニチュアリレー（MY2など）」のコイル消費電力は、わずか 約0.9W です。 一方、2.2kWの「インバータ」が熱として捨てる損失は 約110W です。
つまり、「インバータ1台の発熱」は「リレー約120個分の発熱」に匹敵します。 盤内にリレーが50個あっても100個あっても、たった1台のインバータの前では誤差のようなもの。これが、御三家だけを押さえれば計算が合う理由です。
⚠️ ただし、唯一の例外「SSR」に注意！ この「御三家ルール」には、たった一つだけ例外があります。 ヒーター制御などで使う「SSR（ソリッドステートリレー）」です。 こいつは小さな顔をして、猛烈な熱を出します（電流1Aあたり約1.5W）。もしSSRを10個、20個と並べて使う場合は、必ず計算に入れてください。こいつは「隠れ御三家」です。なぜSSRはそれほど熱が出るのか？という理由は、こちらの記事を読むとよく分かります。
ステップ2：目標を決める（許容温度上昇値 ΔT）
次に、「盤の中を何度まで許せるか」を決めます。
- 盤内目標温度: 一般的に 40℃以下 が理想（電子機器の寿命のため）。
- 外気温度（MAX）: 設置場所の夏場の気温。例えば 30℃ とします。
この差が、許される温度上昇値 ΔT（デルタT）です。
つまり、「216Wの熱が出続けても、温度上昇を10℃以内に抑えたい」というのが今回のミッションです。
ステップ3：ファンを選定する「魔法の公式」
敵（216W）と目標（10℃以内）が決まりました。
あとは、それを実現するために必要な風量 V (m3/min) を求めるだけです。
難しい流体計算は不要です。実務ではこの簡易式を使います。
(※定数0.05は空気の比熱や密度をまとめた実用的な概算値です)
先ほどの例で計算してみましょう。
⚠️ 最後の罠：実効風量は下がる
計算値 1.08 m3/min が出ましたが、このスペックギリギリのファンを選んではいけません。
カタログの風量は「障害物が何もない状態」の値です。実際には「フィルター（防塵網）」を付けたり、盤内がケーブルで混雑していたりするため、風の流れが悪くなります（圧力損失）。
一般的に、フィルター付きファンを使う場合、カタログ値の「6掛け（0.6倍）」程度しか風が出ないと考えます。
結論として、カタログスペックで「最大風量 1.8〜2.0 m3/min以上」のファンを選定するのが「プロの安全策」です。
配置の鉄則：空気の道を作れ
いいファンを選んでも、付け方を間違えると意味がありません。
① 対角線に配置する（ショートサーキット防止）
空気の入り口（吸気）と出口（排気）が近すぎると、空気が盤全体に行き渡らず、そこだけ回って終わってしまいます。これをショートサーキットと呼びます。
盤の「右下から吸って、左上から出す」ように対角線に配置し、盤全体を空気が流れるようにします。
② 「下から吸って、上から吐く」
温かい空気は軽くて上にたまります（煙突効果）。この自然な流れに逆らわないよう、吸気口（フィルター）は下、排気ファンは上に付けるのが鉄則です。
図のように、対角線に配置することで盤全体を冷却できます。逆に吸排気が近いと、ショートサーキット（右図）が起こり、下部に熱がこもってしまいます。
まとめ：ファン選びは寿命選び
- 熱は寿命を削る: 10℃上がると寿命は半分になる。
- 計算はメリハリをつける:
- 理想: 全部品を積算する。
- 抜け道: 「御三家（インバータ・電源・トランス）」だけ計算して1.2倍する。
- マージンを見る: フィルターの抵抗を考え、計算値の1.5倍〜2倍のファンを選ぶ。
「真面目な計算」を知っているからこそ、「抜け道」を使っても安全な設計ができます。
たった3分の計算で、数年後のトラブルを防ぐことができます。次の設計からは、ぜひ電卓を叩いてみてください。
