ペルチェ素子2段で−4℃まで行く空冷ファンを探せ!

先日に続き、ダストクーラーボックスの修理をやっています。前回は、ジャンクの8cmファン付きヒートシンクに2段のペルチェ素子を12Vと5Vで駆動させ −1℃ を達成できました。

次なる作業は、仮組みするため電源を周りの収まりをなんとかします。

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ダストボックスにこの1Uサーバ電源を入れるためには、長さを3.5cm切り詰める必要があります。一度、電源をバラして詰められそうな部分を短くします。

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AC電源入力部分をざっくりと外だしにしてケースを切りました。これで3.5cm以上は短くなったので、ダストボックスに横置きできるようになりました。

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配線周りをやって、この状態で中がどのくらい冷えるか確認しました。すると、写真はないですが約16℃くらいです。前回は22度だったのでだいぶ前進しましたが、10度くらいにはなって欲しいのでさらなる検討が必要です。

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さらに冷やすためには、冷却側の金属接地面積を増やすのと、発熱側をさらに冷やすことの2つの戦略がありそうですね。冷却側は明らかに、接地面積が足りず結露の氷がペルチェ素子側にあります。

発熱側は、もう少し高性能なヒートシンクがあれば理論的に、もっと冷やせるはずです。そういえば、JunkなiMacG5があるのを思い出して引っ張り出してきました。

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このヒートシンクはたぶん、銅製だったはずです。中を開けて確認。

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はい! 銅製で、かなり重いです。このヒートシンクのほうが熱が伝わりやすいので今のジャンクファンより、このiMacG5のジャンクファンのが冷えるはず。

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ということで、実験してみましょう。前回と同じ環境で、ヒートシンクだけ変えています。表面温度が安定する温度を計測します。

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!! 前回は、−1℃で安定していたのが、今回は−5度くらいで安定しています。さすが、銅製ですね。発熱側の熱を効率よく解放することでここまで下がるんですね!

では、実際に仮組みして、ダストボックスの中がどのくらい冷えるか確認してみます。

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ファンはシロッコファンみたいなのでヒートシンクにカバーをしたほうが良さそうですが、まずはざっくりこの状態で。ダストボックスの中の温度は少し見えにくいですが約10℃になっています。家庭用冷蔵庫とほぼ同じ温度です。銅製のヒートシンクに変えることで 6℃ 下がりました。

次は、冷却面を考えることにします。まずは、ペルチェ素子の面を全部金属に接地させるために、今まで使っていたジャンクのヒートシンクをバラして銅部分だけ使うことにしてみます。

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まだ加工は途中ですが、銅のヒートパイプ部分をアルミブロックの脇を通りダストボックスの中まで貫通させるイメージです。表面温度は0度で凍結していますね。

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ヒートパイプもペルチェ素子付近は凍結していますが、パイプの先までは冷気が逃げるようで無理でした。冷却面をシリコンシーラントで断熱すれば良いのかもしれません。銅ブロックをアルミブロックの代わりに使えばもっと効率がいいのかもしれません。要課題です。

冷却側はいかに、熱を逃さないようにするか断熱が課題ですね。こうして作ってみると、冷凍庫の冷却システムってすごいですね!

ダストボックスとしては実用温度に達しているので、そろそろ実験も終えて運用できるように組み付けを考えないとですね。ちなみに、この構成の消費電力は、約80Wです。

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1ヶ月の電気代は、約1500円

78W_23時間x30日_1kWh単価27円_で電気料金を計算

生ゴミを臭わなくする価値が1ヶ月1500円に見合うかどうかですね。50Wくらいだと嬉しいんですが、2段にしているので今のシステムだと仕方ないですかね。

次回は、冷却面を完成させて組み込み実運用できればと思います。ダストボックスはそろそろ限界が見えてきたので、バイクの色を塗りたいです。

 

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!

 

スカイウェイブ400 CK43Aをモリワキカラーに塗り替えるその3

やっと梅雨が開けて青空が出て来ましたね! ということで、スカイウェイブ400 CK43Aをモリワキカラーに塗り替えるシリーズの第3回目です。

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まず、色がどんな感じが確認するため、前のフェンダーを青と黄色で塗ってみることに。400番のペーパーヤスリで下地処理後、中性洗剤で洗いました。フェンダーの下側がめっちゃ汚かったです。上についているネジが内側からねじ込まれているんで、手が劇よごれました。

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新聞紙がないので、建築用の汚れ防止フィルムを使い椅子を保護。これ便利です。まぁ作業用の椅子だから汚れてもいいんですが。

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1日目の天気は微妙。塗る色はクリエイティブカラースプレーのウルトラマリンとグロスホワイト、そしてモノタロウの黄色ラッカースプレーです。黄色は、クリエイティブカラースプレーのブライトイエローを買ったんですが、色が明らかに違う黄色でモノタロウの黄色スプレーでいいやということでこれにしました。今回、フェンダーは青と黄色を塗ります。

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マスキングして青から塗ろうと思ったのですが、綺麗に曲線が貼れません。細いマスキングテープを買いに行くのが面倒だったので、ビニールテープで代用。曲線は綺麗に貼れますが粘着質があとから残るので処理しないとです。曲線のマスキングは目でみていい感じになるまで調整しています。

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マスクをして塗装! ちょっと前までこのマスクもモノタロウで買えませんでした。

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この日は、日が暮れたので作業終了。ミッチャクロン後、1度塗りしてます。明日は青を2度塗り後、黄色部分を塗ってみます。

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本日はめちゃ天気いいです。青もモリワキブルーに近いと思いますので、これで続行。クリエイティブカラースプレーのウルトラマリンはいい色ですね! 3度塗り後の表面。

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表面処理をするかしないかは、黄色塗ったあとに考えることにします。まずは、マスキングを剥がして、再度マスキングです。なかなかいい感じに曲線が出ているんじゃないでしょうか。

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気分転換にホームセンターへ。最近よくビバホームに行っています!

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5mmのマスキングテープが欲しかったのですが、12mmのしかなかったです。クリアーラインテープっていうのが2mmから5mmまであったのですが結構、高い! 迷ったんですが、両面テープの5mmが88円なんで1回試してみることに。まぁ、12mmでもフェンダーくらいの曲線なら大丈夫なはず。

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はい、ぜんぜん12mmで大丈夫でした。ビニールテープ貼った部分はシリコンリムーバで綺麗に。これスプレー式なんですね。布とかに塗布して使うタイプだと思ってました。シリコンオフもゲットしていますが、今回はモノタロウのシリコンリムーバを使ってみました。

モノタロウの黄色スプレー。いい感じの黄色です。

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あとは、後ろについている手すりみたいなパーツを下地処理。前のオーナーが立ちごけしたのか、壁に擦れたのか傷がありますので綺麗に削りました。パテしようかなと思ったんですが、それほど深くなかったので、電動サンダーで削って処理です。

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今回、このサンダーを買ってみました。手だと日が暮れるし、この値段ならまぁいいかということで。なんだかんだで、塗装ってのは地味にお金が必要です。

Amazon___EDS-100_MK_ミニデルターサンダー_25-526___サンダー

あと、塗装面を研ぐときに楽できるかもとサンドペーパーもゲットしておきました。

Amazon___Aewio_5穴_140mm__400_-__3000_サンドペーパー_サンダー用_サンディングディスク_64枚に8タイプ__400_600_800_1000_1200_1500_2000_3000各8枚__塗装面の研磨、金属表面の錆取り_研磨、木工生地研磨などに__64枚に8タイプ__400_-__3000____紙ヤスリ

400番から3000番まであるんで、いい感じかもです。まだ400番しか使っていませんが。

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下地処理が思いの外、時間がかかり黄色の重ね塗りはできず本日は終了! 日が暮れてから黄色を塗ったのですが、少し垂れてしまいました。やっぱり晴れの昼間じゃないとだめですね。

青いスプレーはあと2本は必要かな。塗装完了までまだ道のりは遠いです。名称未設定-2____100___CMYK_プレビュー_

アンダーカウルとか、シート下の素材ってうまく塗れるんだろうか? ちょっと素材が違うのよね。そもそも今回、ウレタン塗料じゃないので剥がれないかとかも検証です。

・(済)リアのキャリアステー自作してキャリア設置
・(済)ホイールを白色に塗りかえと、フロントホイールのベアリング外し
・(済)プラグ交換(長さ19mmのCR7EIXが来るのを待ち)
・(済)タイヤ前後交換
・(済)フロントホイールのベアリング交換
・(済)リアのクラッチ、ドリブンフェイス側のニードルベアリングの交換(異音がします)
・(済)ファイナルギアボックスを開けて清掃、鉄粉を除去
・(済)純正の劇重いマフラーを軽量のものに交換
・(済)マフラーにグラスウールを詰めて近接排気音をクリアする
・(済)エンジンオイル抜き、エレメント交換、オイルサンプフィルター清掃
・(済)エンジンオイル注入(オイルサンプフィルターのフタOリング交換)
・(済)リアブレーキパッド交換
・(済)フレームの錆止め
・(進行中)ボディー色をモリワキカラーに塗り替え
・ステッカーチューン(一部はデータ作成、シール発注
・タイヤステッカーを貼る
・仮で作ったエキパイ部分をメタルフレキシブルホースに交換して排気漏れをなんとかする
・(済)サイレンサー入り口のネジ3本をヘリサート加工して排気漏れをなんとかする
・(済)ネジ切れたボルトをなんとかする
・(済)サイレンサーの消音材の処理をもう少しましにする
・シート張り替え(アリエクから到着済み)
・グリップヒーターをグリップの下に埋め込み
・リアのドリブンフェイス付近からの異音問題(ニードルベアリングは交換済)