【電子工作】今更こんなことに?といった当たり前の発見

温めるのは簡単だが冷やすのは難しい

電子工作の話が続く。

改良中の冷却システムだが、まず私の目的は保冷温庫内で飼育しているクワガタの冷却であることはすでに述べた。
システムは以下の通り。

まず冷凍庫内で冷やされているラジエター液(第一冷却水)をモーターでクワガタが収納されている保冷温庫に送り、銅管内を流れている水にファンの風を当て熱気をうばってまた冷凍庫内に戻す。

しかしこれだけでは水の冷却が間に合わないため、補助冷却装置をペルチェ素子で作ろうというもの。そこで第二の冷却水で第一の冷却水をペルチェを介して冷却しようとしたのだがうまくいかない。
本日もこの改良作業を必死で行っていて興味深いデータも得ることができた。

しかし、同時にあることにも気づいたのだ…





夏の空気を冷やした水は冷凍庫でも冷やし切れない。これをもう一度効率よく冷やすために補助冷却ユニットをつくって今週から稼働している。先週お見せした写真はペルチェ2枚重ねででのものだったが、これを2日ほど回してみたところ、水温は安定はしているが第一冷却水が昼間で24度付近、夜で15度付近までは確認した(恐らく早朝はもっと下がってたことだろう)。
そこでいったいどれくらい効果がでているのか調べるために水の入り口と出口の温度をそれぞれ計ってみると、1〜1.2度ほどの差があらゆる時間帯で観測された。第二冷却水の方はというと、第一冷却水の熱を吸熱しているのもかかわらず不思議と温度がほとんど変わらないといったこともわかってきた。

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おそらく第二冷却水に吸われた熱は90リットルの衣装ケースの水面付近でうまい具合に放熱されているのだろうか?理由はよくわからないが第二冷却水の水温は上昇し続けることは無く、昼と夜で上昇と下降を繰り返している。

おそらくは第二冷却水の自然放熱はうまく行っているのだろう。ならばもう少し吸熱の量を増やしてみるか?と考えた。

そこで、
こんな風にしてみた。

↑は水冷ブロックを倍のモノにしてペルチェも倍に増やしたユニット。ブロックの大きさを見てみるとわかりやすい↓

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右はペルチェが1列だけ付けられるブロックで、左はその倍のモノ。
この左のブロックにペルチェを2列、合計4枚を装着したところ、その冷却効率の倍、つまり2〜2.4度になった。
いっそこのブロックをあと3つづつつけてしまおうか?と考えたが、そこであることに気づいた。

「いっそ保冷温庫の空気をペルチェで吸熱して水冷ブロックで冷やしてしまえばどうだろう?」

なんでここに気づかなかったんだろう

これまでの冷却方法は、庫内でナマシ銅管を流してソレにファンの風を当てるものだったとはすでに語ったが、ここで吸熱の効率をあげるためにペルチェを使えばいいのではないか?
さっそく100円ショップで素材を購入し、あまっているヒートシンクとファンを部屋から掘り出しペルチェユニットを組み上げた。これを庫内で直接使ってみたところ、

当たりでした!!

段違いの冷却効率に自分でもびっくり(笑)。
グイグイと庫内の温度が下がってきたので、ひとまず目標まで一歩近づいた。

しかしながら

当然と言えば当然ではあるが、庫内の熱吸収率が上昇した分第一冷却水の水温は更にあがってしまった。本日の夜は26度台といういままでにみたことがない数値が現在のところ出ている。第二冷却水は32度くらい。これはいままでと変わらない。というか、これまでに33度を超えたといったシーンも度々見たためこちらはあまり気にすることもなさそうだ。

こんどはやはりここを解決することを考えよう。

吸熱をうまく行かせる方法は今更ではあるが発見したが、これを再度放熱することが今夏の目標である。まずは換気と、やはり最終的には空冷によって熱気を屋外に放出するユニットを今後は作っていく。

熱は厄介である。
冬場はサーモスタットとパネルヒーターを組み合わせれば何も考えなくても庫内を温めてくれるが、夏はそうはいかない。熱気に帯びた空気の中でどうやってモノを冷やすか、これはおのずと限界があり私自身も大変勉強になった。
しつこいようだが、。温めることより冷やすことの方が数十倍難しい。

私は今年こそこの問題を解決したいと思っている。




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