ペルチェ効果と扇風機

小包で届いたペルチェ素子は、ヒートシンクが左右対称になっている。ペルチェ素子はゴムのコーキング材でアルミニウムの水冷用ブロックに接着されている。このため、ペルチェ効果によって、電気を流した無数の金属片が、ヒートシンク側の熱を裏側の水冷ブロックに運ぶことで、ヒートシンクの温度が下がる。その分だけ、水冷ブロックの温度が相対的に上がるけれど、それはより容積の大きい、部屋の空気に扇風機で拡販して温度変化を中和する。また、銅やアルミニウムの熱伝導率の高さ、また流れる水が温度を運ぶのを手伝うので、比較的ペルチェ素子には温度が留まらないようになっている。とはいえ、はじめにペルチェ素子だけで試したところ、熱をうまく運ぶことができなかったのか、水冷ブロックがお湯のように温まってしまった。そのペースはニクロム線で積極的に加熱していたものに比肩しうるものだった。水は比較的温度を伝えにくいが、シリコンチューブにいれた水はコップ一杯にも満たないので、温める量が比較的少ないこともあったかもしれない。火や電気で加熱していないのに、一方は冷えて、もう一方は暖かくなるペルチェ効果が体感された。大きめのペルチェ素子を2枚使うので、9Vのアダプタでは、出力が安定せず、12Vの電圧を50Wの小型蓄電池に繋げるとみるみるうちに、ヒートシンクの温度が下がっていく。しかしながら、同じように水冷ブロックが温まっていき、ゴムで密着しているので裏側には温度が伝わりにくくなっているが、扇風機で風を送って温度を下げる必要がある。水冷ブロックにはミニ蠕動ポンプで少しずつ水を運んでいる。チューブの長さは2mくらいだけれど、水は押し出すと、異なる太さのチューブの水や、上にある水も押し出して運んでくる。ゆっくりだが気泡チューブのなかを順繰りに動き始める。水は不思議なことに動き続けているとボウフラも卵を産まず、腐ることがないという。とはいえ冷却効果からすると、ややパワー不足ではることは否めない。

扇風機は、子供の頃は風通しのいい日本家屋でも、公民館や学校と行ったコンクリートの西洋建築でも、生暖かい空気をかき混ぜるくらいで、ホールの天井にあるシーリングファンも飾りだと思っていた。ところが、空調服という作業用にCPUファンをジャケットにくみあわせた衣服が開発されると、クーラーのようにコンプレッサーや気化熱を使わなくても風向きと風通しによって温度や湿度が誰にでも変えられるものだと実感するようになる。しかしながら、CPUファンは、扇風機の羽があまり洗練されておらず、無印良品のサーキュレーターや、航空機の二重反転プロペラにヒントを得たミニ扇風機が、部屋の温度を下げることはできないが、溜まった温度を常温に戻すことにかけては音も静かで出力は、消費電力の割に高い。また熱伝導率で銅は、金属の中で高い。ヒートシンクは左右あるが、右側のペルチェ素子で温められた水が、銅管と扇風機の間を通って、左側のペルチェ素子の水冷ブロックに流れたころには、温度は比較的逃がされているのか、右側のヒートシンクは水滴が浮かんだものが、左側では霜に変わっていた。水の粒を氷にかえるくらい銅の熱伝導率があることが伺える。もし、扇風機がなかったとしても、銅の簀の子上のキッチン用品の上にノートパソコンを載せただけでも冷却効果が変わってくる。アルミニウムでも軽くてさびにくいので、効果はあるけれど、純銅で錆止め加工が施されたラジエーターがあれば、パソコンだけでなく、モーターを使う回路には役に立つ。

またペルチェ素子にはゼーベック効果という、異なった2つの金属に熱を加えると金属イオンが電気を発生させる効果がある。そこで銅線とアルミニウム線を捩って、100円ライターで接点を加熱して、デジタル電圧系で銅を+極に、アルミニウムを-極に繋げると、わずかに電圧が変化した。異なった金属片に化学変化を加えるとすると、ボルタ電池の原理の方が電流は比較的大きかった。酢酸を調味料のポン酢と、10円玉と鉛板を付けて+極と-極に繋げるだけでも電圧が発生した。(参考:関心の鉱脈から 2018年7月)

どちらにしてもLED電気を点灯させることより、電子の有無を想定するために必要な取り組みだった。パソコンのUSBケーブルは業務用ではセキュリティの観点からほどんと活用できないが、個人用のモバイル端末では、12ⅴに比べると、エネルギーの消費量が比較的抑えられる。12ⅴのCPUファンやポンプを12ⅴから5vにすると、出力は緩やかになるが、音も静かになる。マグネットケーブルはモバイル機器の端子に蓋ができるので重宝している。マグネットはmacBookのmagsafe端子に使われている仕組みで、磁力によって端子が正確に同じ場所につくように作られている。しかしながら海を見たいと思って旅行に行った折、砂浜の砂に含まれている砂鉄によって、マグネットケーブルが塞がり、故障してしまった。もう一度、マグネットケーブルを新調すると、端子の接触も改善され、USBケーブルのこれからの可能性が形になったかのように思われた。

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です