前回の記事にてオオクワガタの冷却システムを作り直していると告げた本ブログだが、これの素材を通販で発注。しかし全て揃うのが8月の頭といった状況。
現在、今手元にあるソレで基幹ユニットを組み上げているが、今週は配線が間に合わなかった。
来週にはなんとか保冷温庫をさらに冷やせるまでにもっていきたい。
とにかく今年もまた鬼のように暑くなる。
去年も数匹ではあるが暑さが原因で虫を死なせてしまったため今年こそはなんとかこれを食い止めたい。
そこで冷凍庫で冷やしきれない冷却水の温度を下げるユニットを作ろうという話なのだが、これにはペルチェやヒートシンク、チューブやモーター、電源などを効率的に制御しなければならない。
もちろんそれらの素材をどう組み合わせるかが重要で、多くの場合ここで大変迷うことになる(笑)。
とりあえず今週末に組んだユニットがこれ↓
左下に見えるのは2つの水冷ブロック。この一方に冷凍庫からのラジエター液をモーターで循環させ、ペルチェ素子で吸熱。反対側にあるもう一つの水冷ブロックに第二の冷却水を同じくモーターで流すと熱交換ができるという狙い。
水冷ブロックの反対側にあるのはヒートシンクで、水冷ブロックに挟まれた銅板を介してここでも放熱が行われるというもの。ようは第二の冷却水とヒートシンクにて2段階で放熱できる。
これは吸熱よりも放熱の方が重要であるとの去年の失敗からきた設計である。なにしろ去年までのユニットは放熱側が一つのヒートシンクだったからまったく放熱が間に合わなかった。
ではなぜ水を水によって冷やそうとするのか？との疑問をもつ者も多いだろう。素直にヒートシンクを複数装着すればよいのでは？と。
そこで水と空気の特性についてまず説明させていただこう。
水や空気は以下のような熱特性がある。まずは聞きなれない用語の説明などしてみよう。
熱容量
熱伝導率
比熱
これらは一般的に随分と馴染みのない言葉であろうからわかりやすく説明してみよう。
たとえば、1立法メートルの水と空気があったとして、これらは互いに零度だったとする。これを同じ量の薪で加熱して、水の温度が1度に上昇したとしたら、空気はいったい何度になっていると思われるだろうか？
答えは約4度。
これは同じエネルギーを得ても水と空気では温度の上昇が約4倍も違うということで、これを「熱容量」と言うらしい。
水は温めにくいと言われているが、これがこの原因なのだ。大量の熱を浴びせても水はあたたまりにくい。火を消す時に水を使うのはこのため。空気でも火を消すことも可能だが、爆風に近い強力な風を当てなければ火が消えるほど急激にモノを冷やすことはできないからだ。
しかし熱を伝える力となると話は別。
サウナの室内というのは100度を超えていることも多いらしいが、そこに入っていても人間は短時間ならなにも問題は無い。しかしこれが100度の水であったらどうだろう？そんな中に浸かり続けたら数分で人間など死ぬ。
これが水と空気の熱伝導率の差。
そしてこのような熱に関した物質の特性の差を「比熱」というらしい。
うちのクワガタ部屋のでの真夏の冷却水は25度に達する。冷凍庫に入っているにもかかわらずこの状態で、常に水を循環させている状態だと冷却は間に合わない。そこで補助冷却ユニットによって冷却水の温度を摂氏5度に下げたいと考えているが、冷凍庫のある室温は夏場には35度を超えることもしばしば。普通に考えて35度の空気で25度の水を冷やすのは無理がある。しかも上記にあげた熱容量の問題もあるため、ただでさえ空気で水の冷却は難しいのだ。
そこで第二冷却水の登場である。
まず冷凍庫内の冷却水をペルチェや銅板、ヒートシンクを使って第二冷却水に熱交換する。しかしこのままでは第二冷却水の温度が上昇し続けるだろう。そこで初めて空冷ユニットを使う。
第一の冷却水は摂氏5度に維持したいが。第二冷却水の方はこの限りではない。せいぜい室温プラス10度くらいに維持できれば目的としては十分。水によって水を冷やすのは熱伝導率が近いため容易なのではないか？と私は考えた。
もちろんこれには換気と第二冷却水を何度に維持すればよいかとの今後の研究が必要になってくるが(もしかしたら室温プラス10度ではだめかもしれない)、なにしろ空気だけで同じことをやろうとするよりかは現実的なんではないだろうか？
そんなことを考えている。
ってなわけで、今後はしばらくこの話題を続ける。
まずいのは去年組んだ電装部分の回路図を覚えていないことだが(笑)。