ペルチェ素子2段でマイナス温度を実現! 効率的に冷やす方法とは?

先日、ダストクーラーの修理をしました。しかし実際に運用してみると、あまり冷えないことに気がつきました。100円均一で、温度計(目安計で正確ではありません)をゲットしてきて測ってみると23度くらいです。(室温28度)

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考えられる原因としては、以下が挙げられます。

・ペルチェ素子の冷える面に対して、アルミブロックの設置面積が足りない
・冷える面と、温まる面の防壁がない(熱が逃げる)
・温まる面にヒートシンクがついていて、間接的にケースの外側にファンがついている
→ 熱が効率的に冷えない → 冷える面もそれに準じ、さほど冷えない

つまり、改造したので構造的な部分の欠点、熱交換の部分の欠点などが考えられそうです。

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ちなみに、冷蔵庫は10度くらい、冷凍庫は−10度〜18度くらいのようでした。

生ゴミ保管庫としては、0度くらいを保ってくれると嬉しいのですが、もう少し改善できない実験してみることに。

まず、構造的な部分は次回考えるとして、今回はペルチェ素子を2段3段と重ねたらどうなるか実験してみました。まず、電源をJunkBoxから調達です。

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1Uサーバ用の250W電源です。中は少し改造してありますが、12Vと5Vが取り出せるようになっています。この電源なら60Wのペルチェ素子を3、4段重ねて駆動させられます。

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実験用の設備は、ファン付きのヒートシンクにペルチェ素子を付けて、表面温度を計測します。ファンは5Vに接続してあり、ほぼ音はならない回転数です。12Vにファンを接続すると爆音でファンが回ります。

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ペルチェ素子が1枚(12V)のときは、おおよそ9度でした。ファンは5Vに接続してあります。

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では、2枚に重ねてみるとどうなるでしょうか? ペルチェ素子が2枚(12V)のときは一旦、1度付近まで下がりましたが、2、3分すると温度が上昇し、結局下の写真のように8度〜9度付近で安定しました。

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ペルチェ素子が3枚(12V)(3段)のとき、写真を撮り忘れましたが、今度は逆に温度が上がっていく現象になりました。一瞬、何が起きたのかパニックになりました。そうそうに電源を切ったので写真がなくてすみません・・・・うーむ(笑)
冷静になって考えてみると、12V定格で3枚を密着させて動作させたときの熱を吸収できなったのでしょう。

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今度は1枚に戻して、ファンを12Vに接続して実験。すると、0度付近で安定しました。でもファンが煩さすぎて運用する気にはなれません。しかし、発生する熱をうまく逃すことができれば、冷える面も下がるということはわかりました。熱を逃がせないと前回3段の時のように、ペルチェ素子自体が発熱してくることもわかりました。

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最後に、2枚接続し、下段は12V、上段は5Vに接続、ファンは5Vで回します。すると、マイナス4度まで一旦下がりました! 5分以上、稼働させ安定するポイントは−1度くらいでした。

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つまり今回の実験では、一番効率がいいのは、2枚の組み合わせです。CPUヒートシンク(ファン付き)側に接続するペルチェ素子は12Vで定格駆動させ、上段は5Vで運用。これが今の所、最適のようです。

3段でも、電圧を調整して熱量をうまく逃すことができれば同じように効率的に冷えると思いますが、2段でマイナスまで行ってくれれば今回は良しとします。ブログを書いているとペルチェ素子が結露して凍結していました! 記念に、-1℃ とドライバーで書いてみましたよ!

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次回は構造的な部分にメスを入れてみたいと思います。なんとか、使えるダストボックスにしないとですね!

 

ダイソーのジョイントラックでワーキングチェアをDIY

バイクメンテナンスは中腰が多くて疲れますよね。ワーキングチェアが欲しいなとずっと思ってました。ホームセンターにもあるんですが5000円以上してたんで、いつも欲しーなと思いながら入り口を通過する状態。

既製品も3000円くらいから買えますが、ダイソーのジョイントラックでも作れそうだったので素材をゲットしてきました。素材は2000円以下で買えました。

Amazon___アストロプロダクツ_シートクリーパー_2003000002201___パーツボックス

近くのダイソーは2件あって、大きい店舗に行ってきました。こんなのを集めてきました。

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で、出来上がったのがこちら。

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色を塗るのが面倒だったのでとりあえず、このまま使います。棚の部分は本来、逆で差し込みますが、縁を利用したかったので。テーパー状の穴は逆でもある程度ハマります。

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下には工具やパーツなんかも置いて置けます。座った感じはかなり楽ですね。腰もだいぶ軽減されるはずです。ちなみに、金属のローラー対荷重は10kgですが、座った状態であれば大丈夫そうでした。

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後ろのカゴにはスプレー類なんかを入れておけるようにしてあります。紙コップはネジ入れとかです。

1700円くらいで、ここまで作れたのでまぁアリかな? また明日も使うんで、使いにくい部分があればカスタムしていこうと思います。

 

DIY Tool Wagon の貫通穴調整

ミスミのグリーンフレームを貫通させるための穴がなかなか納得いくものが出来なくて、やっと5つ目で出来ました。

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後ろの4つは、微妙にサイズが小さくて溶かしてはめ込んだのですが、そのまま装着したいのでサイズ調整をしていました。写真で装着しているものは、5回目のプリントでやっと出来たサイズ調整なしのものです。

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アルミフレーム部分のシルエットを大きくしても、出っ張った部分の横幅がさほど大きくならないのと、へこんでいる部分を浅く作ることでやっと出来ました。

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こんな感じで抜く穴を調整。

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あとは左右対称にしてプリントするだけですが、結構なサイズですのでプリントは時間がかかります。空き時間を見つけて、少しづつプリントしていきます。

 

CNC を作り出すと、工具が部屋に散らかるのでまずはこのワゴンから作っています。

ロフト部分から部屋を撮影しましたが、T字型に組んだテーブルの手前に3D プリンターがあるのですが、これを押入れ部分に収納してここを作業台にしようと思っています。

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3D プリンターがあると、机の上がごちゃごちゃしてくるのでなんとかしたいなと。作業が進まないのは、部屋が散らかりすぎているからなんですが、どうやってすっきりさせようかと思案中です。

1200円送料税込み 10000mAh ポリマータイプバッテリー

なんか安くて、ポリマータイプのいいバッテリーないかなーと探していましたが、PQI Power 10000C っていうのが NTT-X で安かったです。まだ良いポリマータイプのバッテリーなのかは不明ですが、ばらした写真が見つからないので自分でバラすしかないかなと。

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送料、税込み1200円だったので、2つぽちっとしておきました。1つは分解、1つは普通に使おうかと。ポリマータイプとメーカーのオフィシャルに書いてありました。これが1セルなのか、5000mAh の2セルなのかちょっと試しに買ってみることに。5000mAh を直列にして7.4V 定格を降圧して 5V にしているタイプかもしれません。

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あと、前回打診買いしたダイソー、300円の18650 モバイルバッテリーは変換効率が恐ろしく悪いのか、セルが2000mAh もないのかまだ特定できていませんが、5V 給電時、スマホには800mAh ほどしか入りません。2本あっても、2400mAh の yotaphone 2 がフル充電にはならず60%を少し超えたあたりです。

 

3.5V to 5v の変換効率が60%として、本当に2000mAh なら 1200mAh ほど入るはずですが、800mAh 未満ほどしか入らないということは、1300mAh ほどしかないセルということになりそうです。WEB 上での情報とも一致する値です。

どの道、ダイソーのバッテリーは分解して使うことを前提に買っているのでばらして真相をみたいと思います。2000mAh のバッテリーを使っていると歌っている以上、これは本当だとしたら恐ろしく効率の悪い昇圧回路ということになりますが、さてどうなることやら。

 

その後、サイド販売サイトを確認してみると、すでに販売終了。一瞬でしたね。黒も白もすでにありません。

c まだ、ばらしていませんが高出力でなかなかいいです。24V 車の MTB 用動力源にしようと思っていましたがまた次のポリマー電池を探すことにします。

DIY Tool Wagon のジョイントをテストプリント

久しぶりに 3D プリンターを動かしました。

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部屋がかなり散らかっていたので、片付けながらやっと作業できそうなまでに落ち着いたので、久しぶりにプリントしてみました。

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とりあえずは、試作です。

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ちょっときついので、バーナーであぶって入れました。もう少しゆったりと作る必要がありそうです。

データの修正は今度やることにして、また違うことをやろうかと。

アリエクから全額返金完了、そしてダイソーにてモバイルバッテリーゲット

アリエクから本日、全額返金来ました。速い対応でした。

ということで、ジンバルのバッテリー候補としてアマゾンで物色していまいたが、リサーチしてみるとダイソーに 18650 タイプのモバイルバッテリーが 300円で売っているとのいう情報が。昨年の年末くらいの記事なので、今はどうかと帰り際ダイソーに寄ってみました。

 

普段は郊外店舗の100円均一ばかり行っていましたが、DAISO 名古屋栄スカイル店は結構品数が豊富です。あれこれと、物色していると以下のようなモノが大量に在庫ありました。

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Girls Trend(ガールズトレンド)研究所 とのコラボバージョンではなく、白タイプと黒タイプの無印ものがありましたので、それそれ1つづつ、2個サンプルでゲット。税込み 648円で1個 324円です。

 

封を開けてすぐに、50% のスマホに充電してみたところ、問題なく充電。600mA ほどで充電されているようです。

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60%まで充電が進みました。スマホに充電中はLEDが青く光ります。

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2000mAh の表記があります。これはなかなかうれしい商品じゃないでしょうか。工作にぴったりです。

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取説です。蓄電中は、赤と青が交互に点灯で満充電で消灯。

その後、スマホへは65% で電池切れ。開封したてだったので、満充電じゃなかったのでしょう。とりあえず、6時間くらいは満充電にかかるようで、テストは明日以降に。

yotaphone 2 のバッテリーは2500mAh なので、2本あれば満充電には出来るかなーと。殻割するまえに、普通に使ってみます。

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放電と蓄電は同時にやっちゃだめよと表記が。

 

ケーブルやストラップは無しでいいので、あと100円安かったら、最高ですね。ネットの情報によれば、2000mAh あるバッテリーとそれ以下のものとの製品のばらつきがあるようで、賞味1600mah くらいと思っておけばよろしいとのことです。1300mah くらいの中華18650 でも、250円くらいはしますので、昇圧回路と充電機能、カットオフが付いているので、お得な感じですかね。

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出力が 5V 1A なのでタブレットとかは無理ですね。

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マイクロUSBがバッテリーへの充電用(蓄電)で、ノーマルUSBは放電。

それにしても、よく300円で作れましたね。ケース、バッテリー、ストラップ、短いマイクロUSBと、USBのケーブル付き。充電機能と、5V昇圧があり、LEDも付いています。バッテリーセルの品質がどの程度なのか気になります。

 

ジンバルの電源はこれでよさげな感じです。ばらして品質チェックして、良さそうならあと2つゲットしようと思います。セルの品質は期待せず、1500mah あれば良しとします。

 

ちなみに、購入した店舗は以下です。大量にありました。

DAISO 名古屋栄スカイル店
愛知県名古屋市中区栄3-4-5スカイル7F