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)

冷えなくなったダストクーラーのペルチェ素子を交換して修理してみる

今日は冷えなくなったダストクーラー(生ゴミボックス)の修理をやってみようと思います。これは、生ゴミを一時的に保管して腐敗を防止して匂いを防ぐというものです。

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TOTOダストクーラー NMS025D/KNMS025D という型番のようですね。

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このタイプの冷蔵庫は、中にペルチェ素子が入っていて冷やす仕組みです。アリエクから激安のペルチェ素子を買ったので、中を分解して修理してみようと思います。

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5つ入って1000円くらいでゲットしました。ショップによって多少値段は違いますが、1枚あたり200円くらいのものです。型番は、TEC1-12706 で、12V 60W となります。

早速分解してみましょう。

空白_Skitch_キャンバス

フタ側にはファンと電源ユニットがついています。ヒートシンクみたいなのがペルチェ素子がついたユニットです。

空白_Skitch_キャンバス

弱と強のスイッチです。

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ペルチェユニットは、冷蔵庫の中からねじ止めされています。

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このユニットを分解! 取るべきネジはとったつもりだったんですが、真ん中にありましたね。ゴムで隠れていました。

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2つ仕様にしようかとも思いましたが、試しに電源に負荷をかけたら、電源が落ちました。

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仕方がないので、1つ仕様に。右側のタイルみたいな金属がペルチェ素子のようです。このベース土台をそのまま活用できないかテストしてみるために、テスト稼働してみました。

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しばし、冷えるまでボックスを丸洗いです。こんな機会じゃないと洗わないしね。

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ちなみに、ファンは三菱のが付いてました。交換しようかなと思ったのですが、修理優先で。

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やっぱり冷えなかったのでさらに分解していくことに。
プレスティック製のガワを外すと、アルミブロック全体が出て来ました。

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古いペルチェ素子は全部、剥ぎ落としグラインダーで綺麗にしておきました。

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この状態でアルミブロックと、ヒートシンクをシリコングリスを塗って密着させます。再度、テストです。

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うまく冷えたので、組み付けです。

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このままだと、ヒートシンクが動いて密着しないのでダイソーのステンレスステーで固定する金具を作りました。

元に戻して、修理完了! 試運転です。

・・・・・・ 箱の中がぽかぽか状態です。あれ、表裏間違えたかな? 再度分解して確認してみます。

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はい! 間違っていましたね。文字が書いてあるほうが冷えるほうです。逆にして再度、組み付け。そこそこ冷えていますが、冷却性能はどのくらいなんでしょうかね。

明日、温度計でも買って来て付けてみようかな。

▼今後の予定
・0度くらいまで効率よく冷やすには、どのようにしたらよいか?
・ペルチェ素子2段、3段、4段、5段重ねで保冷庫の中の温度がどのように変化するか?
・12V電源の用意
・ヒートシンクの選定