2016年6月12日日曜日

ペルチェ素子冷却霧箱の作製 その18

 
チャンバ本体はほぼ完成しましたので、外回りを作っていきます。
今回は冷却水の冷却器というややこしいモノを作ります。いわゆるチラーというやつですね。
ペルチェ素子の排熱をペルチェ素子で冷やすというのはなんとなくうまくいかなそうな嫌な予感がするのですが、条件見つければ何とかなるだろ、と思いながら進めました。
簡単な計算くらいしてからやればよかった(笑 全くうまくいきませんでした。

では失敗の記録を。

冷却はこの水冷ジャケットを使って行います。これにペルチェ素子の低温側を密着させ、中に流す水を冷やしてやろいうという作戦です。



チラーを設計していきます。たまにはfusion360を使いましょう。


ペルチェ素子の高温側の排熱はアルミヒートシンクに導いて空冷します。ここを水冷にするとマトリョーシカになります(笑


ケーシングは4mmtのMDFで作ります。
ヒートシンクにペルチェ素子と水冷ジャケットを固定するためにこのバンドを使います。これは3Dプリンタさんに作ってもらうことにします。
fusionからSTLを吐いてRepetier Host & Slic3r でGコード化します。


本日もよろしくお願いいたします。


順調。


最近ほんとに好調。


さて、プリントが進む間にMDFを切り出しましょう。
....と思ったらなんかおかしいです。レーザ加工機にMDFセットして焦点距離調整して、開始位置確認のために手動でレーザ撃ってみましたが何も起きません。「あれ?」と思って電流見ながらパワー上げていきますがレーザ光が加工ステージまで来ません。
???とおもったら、なんと第一ミラーが落ちてました(笑


これ。
これぞ自作の醍醐味というかなんというか。飛んでもないところが壊れます(笑


ということで、第一ミラー外して修理します。


第一ミラーAssy。こんなんでもちゃんと機能してるんですよ。すごいでしょ。


ということで、ミラーの背中にばねをエポキシで接着して元通りに取り付けます。
んで、光軸調整が全部やり直しになりますので、10分程度いろいろやったところ、

この通り復活であります。
動画で


一枚目出来ました。


元図はfusionからdxfを吐き出して、jwcadで修正したのちにNCVCでGコード化という流れです。
全部無料ソフトでここまでできるという素晴らしさ。


二枚目。


三枚目は動画で。


出来上がり。


仮組します。致命的な勘違いをしているときはここでわかります(笑


木工用ボンドを使ってちゃんと組んでいきます。


押さえつつ。


たまにこんな治具つかいつつ。


おおよそ形が出来たらファンを取り付けます。


これが、


こうなります。ほぼイメージ通り。こんなことが一人で、しかも数時間でできるんですからすごい時代になったもんだと思います。



ヒートシンクはこんな風に入れます。フィンのところだけ奥まで貫通しており、風が流れるようになっております。


ベルトもできました。



ノーミスの完璧な出来です。


適切なところに穴を開けて、


ペルチェ素子と水冷ジャケットをヒートシンクに固定すれば冷却モジュールの出来上がりです。


ホースつけて、


配管してテスト用のセットアップを行います。


ここでは単純に水を循環させるだけでどの程度温度が下がるかを見てみます。


開始時の水温は25℃。水量は800mlです。


3枚のペルチェ素子にはまず5Vをかけてみました。すると、5分で2.5℃、10分で4.2℃とそれなりに下がっていったのですが、そこでぴたりと止まってしまいました。これでは足りません。5℃の冷却なんて霧箱本体をつないだらあっという間に帳消しになります。

むむむ...であります。一気に一けたくらいに冷却された水ができると思っていたのですが、そんなことはとても起きそうにありません。ちゃんと計算していればすぐにわかったのだろうと思いますが、全然だめだめです。

そこで、印加電圧を12Vまで上げてみました。ペルチェ素子一枚あたり3A近い電流が流れます。発熱も一気に増加しますが、くみ上げる熱の量も増えるはずです。

.....だめです。ホット側が接しているヒートシンクの温度はどんどん上がり、フィンを抜けてくる風が暖かくなってきても冷却水の温度はわずか1℃しか下がりません。

これは難しそうです、相当大がかりなチラーを接続しないといけない感じですね。そうすると電源も大掛かりになって行くし、なんか向かう方向が違うような気がします。
ここは氷投入で乗り切る方が賢いのかもしれません。一度見直しする必要がありそうです。
まだ本番までには十分な時間がありますのでのんびり考えましょう。




2 件のコメント:

  1. ポンプ自体も全体を水没させると熱源となってよくないんじゃないでしょうか?

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    1. コメントありがとうございます。
      確かにその通りです。が、一番安くて簡単なのは浸漬ポンプなんですよね。自吸式のポンプは高いです(泣

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