ペルチェユニットの組み立て【自作保冷庫7】

皆さんこんにちは(^∇^)ノ

更新頻度の遅い「うしくん」でございます。

久しぶりに自作保冷庫の作成について続きを記載します。

いつも、お待たせして申し訳ございません。

↑だから、誰も待っていないってw


今回はペルチェユニットの組み立てです。


過去の記事は、

『コアの作成』

『ユニットベース(枠)の作成』

を参考にしてください。


それでは説明を開始します。


最初に、ペルチェユニットの表面・裏面の定義として、ユニットベースのプリント合板側を表面(排熱面・熱くなる面)、アルミシート側を裏面(吸熱面・冷たくなる面)として説明します。


~完成図~

組み上げ



【水冷式の冷却装置を固定】

①水冷式の冷却装置にあるラジエータについて、ホースが連結されていない面の下側にあるファン固定用の穴(2か所)にM4のボルトを回し込んでネジ切り(ネジの溝つくり)を行う。

②ユニットベースの上部にある水冷ファン固定用のベニヤ板について、①でねじ切りを行ったファン固定用の穴と同じ間隔で上から約10㎜の位置に4.5㎜φの穴をあける。

③長さ15㎜のM4ボルトをユニットベースの裏面から②であけた穴に差し込み、①で切ったネジ穴に回し込むことでラジエータとユニットベースを固定する。

④冷却装置に付属している120㎜角のPCファンをラジエータに向かって風が流れるようにラジエータのホース連結面に固定する。

⑤冷却装置に付属している「水冷ヘッド・ポンプ」を固定するための止め金具をユニットベースの表面に固定する。(60㎜×60㎜の四角穴の中心部分が止め金具の中心になるように固定する)

※「水冷ヘッド・ポンプ」の本体は後で固定します。



【コアのはめ込み】

①コアをユニットベースの四角穴(60㎜×60㎜)に配線が切り込み部分から出るようにユニットベースの裏面からはめ込む。

※ペルチェ素子は電流の流れによって吸熱面と発熱面が決まりますので、表面に発熱面がくるようにはめ込んでください。今回作成しているペルチェユニットは表面からみて右側から配線を出す仕様であり、ペルチェ素子の黒線を上にしてはめ込むと、ユニットベースの表面が発熱面となります。

②ユニットベースに設けた切れ込みからペルチェ素子の配線(赤線・黒線)をユニットベースの表面に出す。


~はめ込み図~

コアのはめ込み




【吸熱側のヒートシンクの固定】

①ヒートシンクの4角に4.5㎜φの穴を空ける。

②ヒートシンクをユニットベースの裏面に当てて、①で空けた穴の位置に印をつけ、ユニットベースにも4.5㎜φの穴を空ける。(結露水を下に逃すため、ヒートシンクのひだが縦になるようにする。)

③PCファンの風がヒートシンク側に流れるように取り付ける。

④PCファンの配線をユニットベースに設けた切れ込みからユニットの表面に出す。

⑤厚さ30㎜のスタイロフォームを3㎜×10㎜のサイズにカットし、ユニットベースに設けた切れ込みに差し込んで切れ込みを塞ぐ(微調整が必要)

⑥コアの吸熱面にシリコングリスを薄く・均一に塗り、ヒートシンクを強く押し当てて馴染ませる。(アルミ板の表面保護紙はグリスを塗る前に剥がしておく。)

⑦長さ50㎜のM4ボルトを②で空けた穴に表面から4本差し込み、①で空けたヒートシンクの穴を通してボルトで仮固定する。(後で調節するため、軽く固定しておく)


※使用するヒートシンクによって穴を空けることができないものも多々ありますので、よく考えてからヒートシンクを選んでください。ものによっては固定用の止め金具を使用する方法もあります。



【最終固定】

①事前の確認として、「水冷ヘッド・ポンプ」を表面に固定した止め金具の爪に固定できるかを確認する。(コアと止め金具の隙間が小さくて固定できない場合は、ヒートシンクを固定しているボルトを緩めて、コアと止め金具の距離を離す。)

②一旦「水冷ヘッド・ポンプ」を止め金具から外し、コアの発熱面にシリコングリスを薄く・均一に塗る。(アルミ板の表面保護紙はグリスを塗る前に剥がしておく。)

③「水冷ヘッド・ポンプ」の冷却面を②でグリスを塗ったコアの発熱面に強く押し当てることでシリコングリスをなじませ、そのまま止め金具の爪に引っ掛けて固定する。

④ヒートシンクを固定しているボルトを均一に締めてユニットを完全に一体化させる。


20160409_161039.jpg 20160409_161049.jpg 20160409_161101.jpg




今日はここまで!

次回は配線を説明します!!

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ユニットベース(枠)の作成!【自作保冷庫6】

皆さんこんにちは(^∇^)ノ

ペルチェ素子を使った自作保冷庫の続編(前回の記事)で、ユニットベース(枠)の作成を説明します。

お待たせして申し訳ございません(´ω`人)

↑誰も待っていないかw

今回作成する自作保冷庫のペルチェ素子を冷やすクーラーに下記の水冷式を使用したので、ユニットベース(枠)の形も特殊であることをご了承ください。

 【Corsair製 CWCH50】←無駄にハイスペック(笑) h50_mains.jpg


【ユニットベースの作成】

今回は、あまりにも一生懸命作ったので、写真を撮り忘れました。 なので、簡易図面で説明します。 【使用材料】

①プリント合板         :240㎜×160㎜×厚さ3㎜

②合板(コア固定用)     :160㎜×120㎜×厚さ5.5㎜

③スタイロフォーム(断熱材):160㎜×120㎜×厚さ20㎜

④アルミシート(断熱材)   :160㎜×120㎜×厚さ2㎜

⑤合板(水冷ファン固定用) :160㎜×90㎜×厚さ5.5㎜


【加工方法】

~加工内容~

・各素材にコア固定用の四角い穴(60㎜×60㎜)を開ける。

・四角い穴の横に配線を通すための溝(3㎜幅×13㎜)を開ける。


~加工の詳細~

①プリント合板を下の『図面①』の形にカッターナイフでくり抜く。

②合板(コア固定用)を下の『図面②』の形に糸鋸でくり抜く。

③スタイロフォーム(断熱材)を下の『図面②』の形にカッターナイフでくり抜く。

④アルミシート(断熱材)を下の『図面②』の形にカッターナイフでくり抜く。


~各素材の加工寸法~

無題

※画像をクリックすると大きく見ることができます。


【貼り合わせ】

①下記の「貼り合わせ断面図」の順にシリコンコーキングで各素材を貼りあわせる。

※コアをはめ込むための四角い穴(60㎜×60㎜)の位置を合わせる。

②シリコンコーキングが乾いたら、下記の「正面図(ユニット正面)」の位置(3枚の板が重なる部分の両端と中央)に15㎜の木ねじを捻じ込み、「合板(水冷ファン固定用)」を完全に固定する。


~各素材の貼り合わせ~

323.jpg

※画像をクリックすると大きく見ることができます。


今日はここまで!!


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とりあえず、コアの作成!【自作保冷庫5】

最近、成虫・幼虫・蛹に目立った動きがないため、記事を書くのが難しいです。

とりあえず、

智辯学園 ベスト4おめでとう!!
目指せ初優勝!!

↑母校なんですo(^▽^)o


応援はここまでにして、自作保冷庫の改良をコツコツと進めています。
なかなか自分の時間が取れないですが、実はもうすぐ完成です。

とりあえず、数回に分けて記事を書きます。

まずは、ペルチェユニットの心臓部となる『コア』の作成です。


【使用材料】
ペルチェ素子  :TECI-12708 (8A 40㎜×40㎜×厚さ3.5㎜)
アルミ板     :40㎜×40㎜×厚さ15㎜×2枚
CPUグリス    :熱伝導率の高いもの
スタイロフォーム:60㎜×60㎜×30㎜ 
※スタイロフォームの加工は下記参照

20160328_070235.jpg



【スタイロフォームの加工】
スタイロフォームを下記の簡易図面のように切り出す!!
①60㎜×60㎜の中央に40㎜×40㎜の四角い穴をあける
②ペルチェ素子の配線を通す為、切り抜いた1辺の両端に3㎜幅で約18㎜の切れ込みを入れる。
コア 図面



【バッファ板の装着】
①ペルチェ素子の片面に薄くCPUグリスを塗る。
②CPUグリスの塗った面にアルミ板を押し付ける。
③残りのペルチェ素子の面にCPUグリスを塗る。
④裏面のCPUグリスの塗った部分にアルミ板を押し付ける。

(注意事項)
 ⅰ)アルミ板の表面保護紙は取り除いてから使用する事。
 ⅱ)1つの塊になるまで全体重を加えてアルミ板を押し付ける
 ⅲ)端面からはみ出したCPUグリスはきれいにふき取る

20160328_070203.jpg



【スタイロフォームの装着】
①切り出した40㎜×40㎜の隙間にバッファ板を貼ったペルチェ素子をはめ込む
②スタイロフォームで10㎜×14㎜×3㎜の板を2枚作る。
③ペルチェ素子の配線を通した切れ込みに②の板を挟んでふさぐ

20160328_070535.jpg

とりあえず、きょうはここまで!!
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自作保冷庫の新プラン【自作保冷庫4】

先日の記事で書きましたが、自作した保冷庫の冷却能力が低く、まったくもって満足しておりませんo(o・`з・´o)ノ

プロトタイプとして作成したものではありましたが、あまりにも理想とかけ離れすぎている結果で正直自分に腹が立ちました(*`ω´*)

とりあえず、工作好きの私としてはこのままでは終われません!!

夏場にアラガールホソアカを大きく育てるためにも、外気温-20℃を達成すべく、改造を行います。


前回の記事で「ちょくさん」「おいどんさん」「★かぶ☆さん」から色々と教えて頂き、自分なりにも色々と調べて性能の向上を画策しています。(みなさん!ご教授ありがとうございました!!)

まず、最初にペルチェユニットの強化から進めます!



【原因1】熱損失による冷却能力低下
プロトタイプではペルチェ素子を挟んで両側に排熱用シンクと吸熱用シンクを配置し、3㎜程度の断熱材を挟んだだけの構造であった為、外部の熱をひらっていた可能性がある。

⇒バッファ板を使用する事でシンク間の距離を開け、適切に断熱する事で熱損失を低減させます。



【原因2】ペルチェ素子の能力不足
プロトタイプでは165Lの保冷庫に対して、6Aのペルチェ素子を使用していましたが、能力不足の感が否めなかった。

⇒ペルチェ素子を8Aに変更する事で冷却能力を上げます。(排熱がちょっと心配)



【原因3】排熱不足
ペルチェ素子は電流を通すと、冷却を上回る量の発熱が生じる為、効率よく冷却する為には、排熱を強化する必要がある。プロトタイプに使用したものは表面積があまり大きくないアルミ性のシンクであり、排熱が不足していた。

⇒表面積の大きな銅製のヒートシンクもしくは水冷CPUクーラーを用いて、徹底的に排熱する!!


ペルチェユニットの強化はこの程度から始めます。
材料は着々と集まりつつあるのですが、作るヒマが…ヽ( ̄д ̄;)ノ


ペルチェユニットの強化が終わったら、
保冷庫の断熱及び容量の見直しを順次進めます!!

オトナの意地を見せてやるっ!!
↑誰に?!(笑)

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あまり冷えない…(-_-;)【自作保冷庫3】

ついにペルチェユニットを使用した自作保冷庫が完成しました。
容量は165Lで内部に12VのPCファンを3基搭載して温度ムラを無くそうとしています。

20160224_070356.jpg

性能を確認すべく、昨夜21時に室温24℃で冷却試運転を開始!
20160224_070342.jpg

設定は18℃でOFF、19℃でONにしました。
20160224_070310(0).jpg

夜23時の時点で20℃を切っており、ある程度の手ごたえを感じていましたが、朝7時に確認したところなんと…

22℃!!
20160224_070255.jpg

室温は相変わらず24℃なので、2℃しか下がっていません((´・ω・`;))
夏場32℃ので20℃を目標としていたので全然だめです( ノД`)

30Lの発泡スチロール箱では24℃⇒10℃の冷却は容易だったのですが…

断熱不足?(スタイロ厚み30㎜だから?)
容量オーバー?(165Lは大きすぎ?)
庫内の循環不足?

いろいろ考えられます。

①冷却器の状況
冷却シンクはかなり冷たくペルチェ素子は問題が無い状況。結露が発生しているものの、凍結まではしておらず。(結露した水はドーレーンを介して水受けに溜まっていました)

②保冷庫の隙間
スタイロフォームの隙間は全てシリコンコーキングで埋めており、目地を強力テープで防いでいます。

③扉の据え付け不良
扉ははめ込み式で、ローラーキャッチ+隙間テープで密封性を上げています。


とりあえず、下記の対策を順に行います。
①保冷庫の内面・外面に保冷シートを貼り、断熱性能を上げる。
②隙間が他にないかを確認する。
③菌糸ビンを入れると空気の循環が変わる為、ファンの位置を見直す。
④庫内の容量を小さくするorペルチェユニットの増設。

やばいなぁ・・・
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Author:うしくん
外国産のカブトムシ・クワガタの飼育をしています。大型・美形を目指して日々精進していきます!!

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