最低消費電力3W!12Vクーラーの省エネ、静音化に成功しました

12Vクーラーの省エネ化と静音化に成功

2022年5月末に取り付けたこのクーラ、

とても良く冷えて使用感は最高なのですが、

どうしても解決したい弱点が二つありました。

それは、、、

①コンプレッサーが動いていない際でも

クーラーの風量がかなりあり、最弱で使っても

約70~75dB程度ある。

②また、上記のように風量がかなりあるがゆえに

コンデンサーが回っていない状態(送風時)の消費電力が

約2.68A×12V=32.16W

送風時待機電力

扇風機を最強で回している位の音量と消費電力があるので

かなりうるさい上に、電力もかなり無駄に使っています。

この2つのデメリットをどうしても解決したいと思っていたところ、

ブログの読者さんから、素敵なアイデアを頂きました。

それは、この12Vクーラーの室内機のなんらかの方法でモーターを制御できれば

音量を下げられるかもしれないとのヒントを頂きました。

(教えて頂いて、本当にありがとうございます…)

室内機のケースを外した状態
正面から見た図
モーター自体は12Vと書かれていました

このモーターを制御するのにまず購入したのがコチラ

DCDCコンバーター

PCファンは電圧を下げて、風量を落とすことができるので、それを参考に

DCDCコンバーターを購入してみました。

ところが、、、

このパーツを取付けてもエラーが出て起動すらしませんでした…泣

E02配線がつながっていないとのエラーメッセージ

ブログの読者さんに相談させて頂いた所、

電圧制御ではなく、電流制御のDCスピードコントローラーで

モーターの回転数を落とせるかもしれないと教えて頂きました。

そこで、次に購入したのが、コチラ

12V10A用DCスピードコントローラー

RENOGYのバッテリーの消費量が2.68Aだったので、

余裕で使えるはずです。

ところが、、、またも

E02のエラーメッセージ

この製品は12V10Aで起動でき、

クーラーは消費電力2.6A程度なので、余裕で動くはずなのですが、

なぜ動かないのか、理由が全く分かりません。

まったく理由がわかないので、Nekpokkaに質問しました

返ってきた返答は

電流は最低でも15A流れていないと起動しない。

電流さえ流れていれば、動作するとの返答をもらいました。

そこの次こそは、動くものをゲットできると期待し、下記の商品を買いました

この製品はDC6~48V30Aの大容量を流せるので、

Nekkpokkaから教えてもらった電流15A問題もクリアーしているので

間違いなく使えるはずです。

…ところが、、、彼もまさかのE02エラーメッセージ

接続ミスがないか、何度も確認しましたが、起動すらしてくれません…

Nekpokkaからは最低電流15Aあれば動くと言われていたのですが、

30Aのスピードコントローラーも使えませんでした…

もしかして、突発的に大電流が流れている可能性があると思い、

下記の商品をAmazonで購入してみました

シャント抵抗付き、電圧電流計。

この製品は4.5~30Vで100Aの大電流も計測できます。

この付属のマニュアル通りに、クーラの室内機に仕込みました

出てきた値は電圧6.77V最大5.1A

多少動きはありますが電圧は平均6.4~6.7V、電流は4.4~5.1A流れています

この値であれば、今まで使用した2つのDCスピードコントローラーが動いたはずですが

起動すらできなかったことは謎でしかありませんが、

この100Aのシャント抵抗付き電圧電流計で動いたということは

起動時に大電流が流れているかもしれないと仮説を立てました。

そこで購入したのが、下記の製品

DCスピードコントローラーは電圧10-55Vで最大電流は

モーター側で最大100Aまで使用できます

このスイッチの部分で0~100%までモーターの回転速度を変更できるようになっており
3段階のオンオフスイッチも付いています
この4か所のビスの部分に丸型端子を仕込んで、室内機のケーブルと接続していきます

電工ペンチでカシめます
配線を間違わないよう、何度も確認して取り付けました。

この製品は画像のようにプラスとマイナスが変則的に入れ替わっているので

配線には特に注意しました

この配線を間違ってしまうと、クーラーを壊したり、安全に関わりますので

かなり慎重に作業しています。

(より安全性を高めるには、絶縁の熱収縮チューブ等を仕込んだ方が良いと

動画の視聴者さんに教えて頂きました)

電源側(室内機側)との接続はデフォルトで使われていたエーモン250型の平型端子を仕込んで

接続しました。

ショートしないように絶縁キャップも仕込んでいます

室内機(電源側)の入力は赤丸の箇所にさしました
モーター側にも同様に平型端子を仕込み接続しています。

(この配線方法を詳しくご覧になりたい方は動画をご覧ください)

こうして配線した結果、この12Vクーラーの静音化と省エネ化に成功しました。

扇風機で例えると、微弱風のような風から、最大風量まで1%単位で自由に風量調整もできます。

1点注意点で、このDCスピードコントローラーは、0%や100%で電源を入れると

起動時にエラーE02が出ます。

スピードが30~80%位の位置だと問題なく起動するのですが、

0%や100%で動かすと起動できません。

これは、おそらく過度に突入電流(インラッシュカレント)がかかるため

エラーが出るのかもしれないと、動画の視聴者さんからご指摘頂きました。

このクーラーの風量は4%まで下げると、音量は約35㏈
深夜の屋外位の音量に下がりました。

またこのスピードコントローラーを使うことで、クーラーやこのコントローラーが

発熱していないかも、サーモグラフィーカメラでチェックしました

画像だと結構熱を持っているように見えますが、一番温度の高い部分でも30℃程度の

発熱なので、問題なしと判断しました

ちなみにクーラー稼働時には、サブバッテリーの温度も30℃程度発熱しています

また、この風量4%で稼働させた場合の、電力消費も測ってみました

消費電力はコンプレッサー(インバーター)が稼働していない状態で0.24A
0.24A×12V=2.88Wなので、かなり低電力です
このスピードコントローラーを付ける前の風量最弱1Lでの電力消費が2.62Aでしたので

2.62×12=31.44W消費電力が10分の一に抑え、図らずも省エネ化にも成功してしまいました。

.と、ここまで読むと静音化できて、節電になって、とても良い改造のように思えますが、

Nekpokkaに問い合わせたところ、このような改造は推奨しませんとのことです。

風量最弱最低温度で稼働し続けると、コンデンサーが凍る可能性もあると

動画の視聴者さんから教えて頂きました。

↑この点に関しての検証はまだできていませんので、検証できましたが

動画やブログでご報告させて頂く予定です。

何らかの原因でショートして、クーラー自体を壊す可能性も0ではありません。

もし、この作業をされる方は、自己責任で安全に注意して行って頂ければ幸いです。

15 件のコメント

  • いろいろと試行錯誤されたことを含め、とても分かり易い解説で参考にさせて戴きたいと思います。Nekpokkaを稼働されている場合、アイドリングもされていないと思いますが、サブバッテリーは、どの位の容量のを付けていますか。
    また連続稼働時間をどのくらいに想定されているのでしょう。

    • こあじさん。ありがとうございます。サブバッテリーはクーラーのみに使用すると仮定して、私なら最低100Ahは欲しいです。200Ahくらいあると、余裕をもって使用できると思います。

  • ミルトンさんこんにちわ。
    いつも動画参考にさせて頂いています!
    ミルトンさんの動画を参考にクーラーを付けようと思ってるのですが、
    電源がポータブル電源でして。。
    ポータブル電源のAC/DCコンバーターが必要だと
    思うのですが、何を買ったらよいのか悩んでいます。
    コンバーターではなくて他にポータブル電源とクーラーを
    接続する方法などありますでしょうか。
    よろしくお願いします。

    • てつさん。返信大変遅くなって申し訳ありません。
      実は私も同じことを考えて、Nekkpokkaに問い合わせしたのですが、ポタ電+ACDCコンバーターではNekkpokkaは動かせないとのことでした。

      12Vクーラーは家庭用のクーラーと同様、とても冷えるのですが、かなり電力を食うので、もし車中泊で使うことを想定されてるようでしたら、車の走行充電で充電するサブバッテリーシステムを導入される形になるかと思います。

  • こんにちは
    暑い夏が間もなくやってきますね。

    当方は12V10AのDCスピードコントローラーを接続しました。

    下記改造による結果について、当方は一切の責任を負いません。

    実測値で 13.1V 9.7A
    このファンは約130Wとわかります。

    PWMコントローラーがMAX10Aなので9.7Aなのかもしれません。

    クーラーのE02エラー(エバポレーターボックス異常)はファン異常が出力、停止しています。
    ファンが正常に動作しているかをクーラーが流れてる電流で監視しているためです。
    そこでファンに接続されている配線を途中からはずし
    制御基板側に20Ω25Wのメタルクラッド抵抗を接続して
    疑似的にファンが接続されているようにします。
    メタルクラッド抵抗は秋月電子にて購入しました。

    ここで発生する熱は無駄に消費されますので使用中はファンの風速を最小値(1)します。

    それでもそれなりに発熱します。

    抵抗を30Ωに変更しても動作したので
    もっと大きい値にできるかもしれません。
    そうする事で損失電力も少なくできます。

    抵抗による発熱損は
    電源電圧を13Vと仮定して
    P=V^2/R [W]から
    P=13×13/20=8.45[W]
    風力1のときのON時間が下記記載より
    36%なので
    8.45×0.36≒3[W]
    となります。

    この改造をするとコンプレッサーとファンが停止していても最低、3[W]消費します。

    メタルクラッド抵抗を選択した理由は
    上記計算から
    損失8.45[W]より許容損失を
    余裕度2倍程度で25W、放熱性を優先、また取り付け穴があるため選択しました。

    他の物でも代用できます。
    実験中は12V8Wの電球で代用しました。
    定格内であればセメント抵抗でも代用出来ます。

    あとは、電圧を下げる制御以外のPWMコントローラーへの
    電源供給をコンプレッサーから来ている配線を三又にしてPWMコントローラーへ供給して出力をファンに接続します。

    そうすればどのPWMコントローラーでも使用が出来るはずです。

    ファンに接続されている線は電源として使用するには不適切です。
    使用すると基板を焼損する可能性があります。

    三又改造する場合は必ず、安全のためバッテリー端子を解線して電気が充電されてない状態で改造します。

    クーラーからの出力とPWMコントローラーからの出力を三路SWで切替て使用してます。
    切替時間は短時間なのでE02エラーによる動作停止はしません。

    使用後はファンを全開にしてコンデンサーの水滴を除去してカビの発生を防止します。
    その後、コントールノブを最小値にすることにより待機電力のみにできます。
    電源SWをつけても良いと思います。

    クーラーがOFFでもPWMコントローラー側にすればサーキュレーターとして
    使用できます。

    このように接続すれは使用可能になるはずです。

    補足
    クーラーが57.2A使用しているとき
    バッテリーからの供給電圧は13.2V
    クーラーの受電電圧は11.7V
    バッテリーからの配線で1.5V電圧降下をしています。
    このことから
    1.5Vx57.2A=85.8W
    配線で損失します。

    ですので、ディープサイクルバッテリーなどで使用すると
    供給電流が下がり供給電流が増し、負のサイクルに突入して
    E01エラー(電源低下)となるはずです。

    供給電圧の下がりにくいリン酸鉄リチウムイオン電池が必須と考えます。
    それであっても低電圧設定値を11Vの場合、全開で動作させると電圧降下でE01エラーで動作停止に陥ります。
    その場合は電圧降下停止電圧を10Vに設定するのがバッテリー保護にもなるはずです。

    このクーラーからのファン制御周波数は約12KHz
    実測値から

    風量 ON時間 電力割合
    1 30us 36%
    2 37us 44%
    3 44us 53%
    4 50us 60%
    5 58us 70%
    6 67us 80%

    で制御されてます。

    12V10AのDCスピードコントローラーの制御周波数は約27kHzでした。

    以上

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