DC12Vの空冷ファンの静音について

DC12V　0.1Aの冷却ファンの能力はできるだけ落とさず駆動音を小さくしたいと思います。そこで以前AC １００V用のファンを3台直列にして３３．３Vでうまくいきました（冷却場所も分散したい）ので、同様にDC12V用のファンを3台直列にしてDC24V電源に接続しましたが、駆動しません。試しにDC9V電源を用意できるので、1台に接続してみましたがうまく起動しました。９Vでうまくいき８Vでダメなこの差は何なのでしょうか？駆動の臨界点というかそれが９V以上なのでしょうか？その差0.008Aです。理由と対策を教えてください。よろしくお願いいたします。

No.10 回答者： air_supply 回答日時： 2017/08/14 06:16

ANo.9 です。

了解です。それならば、ツェナーダイオードでやってみるのも良いような感じですね。電圧の安定度は、負荷電流によりますし、この用途ならばどこかでバランスが取れるでしょう。

それと、三端子レギュレータの話ですが、抵抗で分圧する回路は複雑になる上に出力電流が取れなくなりますので、ダイオードを入れた方が良いだろうと思います。上手く作れば相当小型になります。6V の三端子レギュレータなら、6.6V、7.2V、7.8V、8.4V 等が作れます。まあ、これは参考程度に覚えておいて下さい(笑)。

No.9 回答者： air_supply 回答日時： 2017/08/13 06:25

ANo.7 です。

三端子レギュレータは一応電圧固定ですが、コモンとアース間にダイオードを入れれば、0.6V 単位での調整は可能です。技術的には、基板を作らずとも絶縁テープの上で回路を構成し、ファンのリブの間に収めることも可能でしょう。注意して半田付けすれば、平面的に作製することはできると思います。

真空管アンプならば、ラグを立てて半田付けするスペースはあるように思いますが、どうなんでしょう。わたしも、過去に真空管で無線のレシーバーを作りましたが、余っている空間はそこそこあったように思います。
http://akizukidenshi.com/catalog/c/clug/

"｢PIC用電源｣ のようにスイッチング電源ユニットの12Vにツェナーダイオードの1W6.8V または1W7.5Vを並列に入れるのはどうでしょうか？それぐらいのスペースはありそうです。これ可能でしょうか？"
→　それは AC100V を整流するよりずっと安全ですね(笑)。回路も抵抗 1 本とツェナーダイオードだけで済みます。ただ、特性上安定した電圧を得ることができるかどうかは判りません。

ツェナーダイオードは、それ程多くの電流を引き出せないので、電力を扱うのには向いていません。回路に掛かる電圧を一定にするため、流れ込む電流が負荷と共に変化します。繋ぐ負荷が一定ならば、分圧と一緒ですので、ツェナーダイオードは抵抗として働いているだけです。いわゆるドロップレギュレータですね。その特性を考慮して組み込まれると良いのでは。

この回答へのお礼

何度も丁寧なご回答恐れ入ります。
返信が遅くなりまして、申し訳ありません。
まずご回答を理解するのが大変なので。
そこで質問ですが、

三端子レギュータについてコンデンサ2個で動作するという回路は下記URLの「基本的な利用方法」と同じですね。またコモンとアース間にダイオードを入れれば0.6V単位の調整は可能というのは同じく「希望の電圧がないとき」でしょうか？このツェナーの値を市販品の順序で入れ替えると0.6V 単位に変えられるということでよいでしょうか？。また、この時入力側の0.33μFのコンデンサがありませんが必要ないのでしょうか？ほかにも可変型の三端子レギュレータを使えばVRで調整できる回路もあったように思います。だんだん回路が複雑に大きくなりそうですが・・・。

http://www.riric.jp/electronics/design/power/reg …

また、スイッチング電源ユニット＋ツェナーの場合に抵抗1本必要とは下記URLの　①ツェナーダイオード　の通りと考えてよいでしょうか。もしOKでしたら、数値の計算方法も記述があり助かります。数値的にはいけそうな気もしますが、安定性についてはやってみないとわからないのでしょうね。

http://wgz.sub.jp/cont/dengen/dengen2.htm

シャシー内部のスペースは結構部品でいっぱいで、スイッチング電源ユニットの両隣に少しあるだけです。改造すれば1つにまとめることは可能です。FAN自体はアンプの底板の内部側に3か所に分散して設置の予定で、最小のものにしています。本体側で空いているスペースはほぼFANが嵌ることになっています。CADで検討しました。既製品のシャシーにデザイン優先で無理に詰め込みすぎたのかもしれません。電源関係はB電源やバイアス用を含めて1か所に集めていますので、できれば明快な構成にしたいと思っています。結局発生する騒音によりどれぐらいの電圧の調整が必要なのかを見極め、どの方式がスペース的に可能で安定性もあるかカットアンドトライということになりますかね。

お礼日時：2017/08/14 00:22

No.8 回答者： angkor_h 回答日時： 2017/08/12 23:55

No.5です。

> 「電力一定と想定」しなければならないのはどうして…
電圧変動でも定格回転を保証する場合は、内部にDC/DCコンバーターを持っており、
この場合は、入力電圧が下がれば電流が増え、一定電力を回転体に供給するように動きます。
そんな機器も存在しうるので、それを仮定した次第です。
当該ファンが該当するか否かは、DC12V時と9V時の電流をそれぞれ測って見れは解ると思います。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

なるほどそういうものなのですね。ご丁寧に、お手数をおかけしました。

お礼日時：2017/08/13 00:12

No.7 回答者： air_supply 回答日時： 2017/08/12 08:20

ANo.3 です。

設置するスペースの問題があるのですね。となると、余り回路的に複雑なものは適していないようです。

"12Vの電源があるので"
→　降圧回路で良ければ、3端子レギュレータがあります。キットのように基板を使わず、ディスクリートで組めば小型化は可能です。ファンの横にでも絶縁して貼り付けておけば大丈夫でしょう。12V と電圧も低めなので、問題は起こりにくいでしょう。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-11166/　←　￥25　三端子レギュレーター 6V 1A L7806CV
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-11165/　←　￥30　三端子レギュレーター 9V 1A L7809CV

入力に 0.33μF と出力に 0.1μF のコンデンサを入れるだけで出力します。入力と出力の電圧差は 2V 程度なので、9V までは使えるでしょう。また、下記のように様々なアレンジが可能です。部品数が多くなりますが、可変タイプ(LM317/337)を用いれば、任意の電圧を得られます。
http://www.riric.jp/electronics/design/power/reg …
http://www.eonet.ne.jp/~amayakata/yakata/kousaku …

"下記のURLでPIC用トランスレス電源というものがありました。"
→　AC100V ラインを絶縁せずにそのまま使うようなので、感電に注意が必要な点が気になります。また、短絡や他の回路との接触等の事故に対する保護が必要ではないでしょうか、色々と危険がありますので、あまりお薦めできないように思います。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

確かに三端子レギュレータがありました。可変三端子にすれば出力電圧が連続可変でき理想的です。そうすると少し回路が複雑になるので、基盤で組んで余剰スペースに嵌るかどうか確認してみますが、ちょっと無理かも・・・。
そうなると電圧固定ということになります。＋コンデンサ2個と端子であれば基盤で組んでも可能性があります。用途が真空管アンプ（最大DC800Vを印加）の強制空冷用なので、シャシーの中ははじめから感電・ショートの危険がいっぱい。ディスクリートで組むほうが危ない気がします。
それがだめなら「PIC用電源」のようにスイッチング電源ユニットの12Vにツェナーダイオードの1W6.8V または1W7.5Vを並列に入れるのはどうでしょうか？それぐらいのスペースはありそうです。これ可能でしょうか？何か追加する必要がありますでしょうか？

お礼日時：2017/08/13 00:07

No.6 回答者： mimazoku_3 回答日時： 2017/08/11 17:29

ＤＣ１２Ｖ用・・・中に電子回路が入っているので、それが動作しなくなるからでしょ。

１００ｖの場合は、直接コイルだったからうまくいったと思います。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

そうなんですね、なんとなく理解できてきました。

お礼日時：2017/08/13 00:14

No.5 回答者： angkor_h 回答日時： 2017/08/11 14:18

No.1です。

> 10.2~13.8Vと出ていました。
安全で効率的な運転ができる、推奨電圧の範囲です。12±15%[V]と言うことになります。
実際には、これ以上、これ以下でもある範囲までは動作します。

> 9Vで起動したのは誤差の範囲ということなのでしょうか？
誤差と言うよりは設計上の動作マージンなります。

> 9Vで直接駆動した時の騒音は満足ではないですが、…
定格は12V(中心値)となっているので、これを9Vで利用するということは、
電力一定と想定した場合は、電流が1.33倍、巻き線発熱は1.78倍、になり、劣化を早めます。


> 9V,27Vのスイッチング電源はあっても大型になるようです。
外形寸法は電力次第です。具体的には電源の熱損失とその放熱特性によります。
適切な電力を選定すれば、基本的には出力電圧に関係ありません。
9Vや27Vは汎用値ではないので、製品が少ないのでしょう。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

一つ理解しにくいのですが、「電力一定と想定」しなければならないのはどうしてでしょうか？面倒な質問で申し訳ありません。

お礼日時：2017/08/12 00:21

No.4 回答者： air_supply 回答日時： 2017/08/11 12:38

ANo.3 です。

DC12V ファンを 5V で回す話ですが、下記をご覧ください。USB の電源をファンの 3 ピンコネクタに繋ぐケーブルの話ですが、ファンによっては起動力不足になったりしますので、全てが回る訳ではないようです。自分は、その辺にあった適当なファンを回した記憶があるだけで、型番等は覚えていないです(笑)。
http://amazon.co.jp/dp/B005FT3GXY　←　カスタマーレビューに事例が書いてあります。

"既製のスイッチング電源ではなく、100V→８～９V（私のFANの場合）電源を自作して必ず並列で12VのFANを接続しなければ不可能なのでしょうか？"
→　5V の電源ある場合は、下記のような DC-DC コンバータを使って、任意の電圧を得ることができます。電流容量が 1.5A ありますので、12V 0.1A のファンなら 4～5 台は並列に繋いでも大丈夫でしょう。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-11212/　←　￥1,380　入出力 2.5～15V 昇降圧型スイッチング電源モジュールキット

AC100V からですとトランスを使ったシリーズレギュレータも作れますが重くて邪魔ですし、一般的な USB 充電器や AC アダプタが電源として使える、上記のようなものが良いのではないでしょうか？
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-06590/　←　￥580　超小型スイッチング AC アダプター 5V 2A

秋月電子通商は、このようなキットやパートを沢山扱っています。
http://akizukidenshi.com/catalog/

"回路に直列で抵抗が入っているようですが抵抗で分圧するということでしょうか？したがって並列接続ですね。これはやってみなければどの程度騒音値が下がるかわかりませんので、後でやってみようと思います。"
→　分圧になります。抵抗により流れる電流分電圧降下が発生、結果ファンにかかる電圧が低下します。抵抗を大きくすればそれだけ電圧は落ちますが、電流も同時に減ってファンが回転しなくなります。これは、ある程度妥協しないとファンが回りません。抵抗に流れる電流は熱に代わりますので、あまり良い方法ではないですが、簡単なので良く使われています。

12V のファンを 5V 付近で動作させると、かなりゆっくりになると思います。上記のような可変型の電源を使ってコントロールすれば、風量と騒音のバランスをとることができますね。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

DC-DC コンバータは見たことはありますが、そういう使い方をするものなのですね。小さいですし結構便利ですね。12Vの電源があるので、これを追加すればいいようです。ただし、現在追加するスペースがなく今のところちょっと苦しいです。
ところで、下記のURLでPIC用トランスレス電源というものがありました。
http://einstlab.web.fc2.com/Transless/Transless. …
50mAでは小さいので、コンデンサを大きくし、ツェナーダイオードを１W7.5V程度にすればうまくのではないかと思うのですが、どうでしょうか？
これならスペース的にはOKなのですが・・・。
ご回答よろしくおねがいします。

お礼日時：2017/08/12 00:13

No.3 回答者： air_supply 回答日時： 2017/08/11 09:01

内部のインピーダンスの関係かも知れません。

AC100V のファンは流れる電流が比較的小さく、3個を直列に繋いでもファンが駆動できる電流が流れたのではないでしょうか。

それに対し DC12V のファンは、内部にファンを回すための回路が組み込まれており、直流から DC ブラシレス・モーターの各コイルに電気を順次供給する形になっていると思います。ファンのモーターコイルが直接電源に繋がっている訳ではないので、直列にしても動かないのかも知れません。あと、＋/ーの極性も需要です。

ANo.2 さんが仰っているように、DC12V のファンは 5V でも動作しますので、電圧のせいではないでしょう。DC12V のファンを低圧で動作させる場合は、下記のようなアダプタをファンごとに設置することで可能です。
http://amazon.co.jp/dp/B01C700HC6　←　￥481　uxcell　抵抗ケーブル,3ピン,ノイズ+スピード削減

ただ、能力をできるだけ落とさずにと言うのは無理だと思います。電圧を下げれば回転数は低下しますので、確かに駆動音は減るでしょうが、それに応じて風量も減少します。低回転でも風量を確保したファンに替える方が効果が高いでしょう。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

＞回路が組み込まれており
知りませんでしたが、当然と言えば当然ですよね。

＞ファンのモーターコイルが直接電源に繋がっている訳ではないので、直列にしても動かない
なるほどそういうものなのかもしれませんね。ということは直列では少々電源電圧を上げても駄目なのでしょうね？２４V以上の電源がないので、まだ実験していません。電圧のせいではなく直列が問題ということは、既製のスイッチング電源ではなく、100V→８～９V（私のFANの場合）電源を自作して必ず並列で12VのFANを接続しなければ不可能なのでしょうか？

＞＋/ーの極性も需要です。
実は並列と直列の両方で回路を組み電源電圧を変えて実験していますので、正しく接続されていると思います。

＞DC12V のファンは 5V でも動作
私のこれは1対1で６Vでは起動しませんでした。9Vでは起動しました。
５Vで起動するDC12Vの製品を教えていただければ嬉しいです。よろしくお願いいたします。

＞アダプタをファンごとに設置することで可能
これは回路に直列で抵抗が入っているようですが抵抗で分圧するということでしょうか？したがって並列接続ですね。これはやってみなければどの程度騒音値が下がるかわかりませんので、後でやってみようと思います。

＞能力をできるだけ落とさずにと言うのは無理
言葉足らずで申し訳ありませんでした。3台全部で1台分程度の既定の能力があればいいと思っています。送風位置を3か所に分散させるのと全体の騒音値を下げることができればいいと思っています。風量は1台分でOKなのです。

お礼日時：2017/08/11 11:37

No.2 回答者： yucco_chan 回答日時： 2017/08/10 19:32

>９Vでうまくいき８Vでダメなこの差は何なのでしょうか？

電圧の差ではなく、１つか複数直列かの差だと思います。
所有の複数のDC１２Vファンは、５Vでも回ります。
所有の電源が５V未満を出せないので限界電圧は分かりません。

推定なので、うまくいくか分からないのですが、
ファン全てに並列に大容量（4,700μFとか）の電解コンデンサを接続してみてください。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

＞所有の複数のDC１２Vファンは、５Vでも回ります。
古いトランジスタラジオ用の電源アダプターでコードの差し替えで4.5V，6V，9Vにできるものでチェックしたところ、私のこれは6Vでは起動しませんでした。

＞電解コンデンサを接続
後ほどトライしてみたいと思いますが、その心はどういったことなのでしょうか？

お礼日時：2017/08/11 10:41

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2017/08/10 18:24

AC電源であれば、電源自体が位相変化をしているので、

その位相変化でモーターを回転できます。
電圧低下は回転速度低下にはなりますが、ぎりぎりまで持つでしょう。

DCでは、FANモーターを回すために、DC-AC変換方式を採用している場合があります。
その回路は、当然ながら入力電圧の許容最低電圧があるので、
それ以下の入力電圧では動作できません。
その閾値が8-9Vにある、と言うことでしょう。
そのモーターの銘板に、定格電圧が表示されているはずです。ご確認ください。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

＞位相変化でモーターを回転できます。
＞DC-AC変換方式を採用している
そうなんですね。知りませんでした。

＞定格電圧が表示されているはずです。
銘板にないので、NETで調べたところ、
10.2~13.8Vと出ていました。
9Vで起動したのは誤差の範囲ということなのでしょうか？
9Vで直接駆動した時の騒音は満足ではないですが、マシなほうです。
電源はスイッチング電源で24Vを得ているのですが、9V,27Vの
スイッチング電源はあっても大型になるようです。他に方法はありませんでしょうか？

お礼日時：2017/08/11 10:33