温度と個体

ブロワーファンを12ⅴにしたところ、USBにつないだ5vのときより風量は大きくなったものの、音が存外大きくなった。音が掃除機のように大きいだけで消費電力はそこまで上がらない、おそらくブロワーファンの羽の空気抵抗がじゃっかんあるためだと予想される。消費電力の割に風力とノイズが大きいので存在感がある。逆に風量の割に消費電力がすくなく音が静かな扇風機では、無印良品のサーキュレーターがある。この場合、扇風機の羽が3つで流線形になっているだけでなく、風の幅がブロワーファンより太く広い、川に例えると、急流で細い川幅と、ゆっくりでも広い川幅があるとして、もし運ぶ液体の送料が同じと仮定すると、早く細いか太くゆっくりかの用途の違いがある。とはいえサーキュレーターもいいところばかりでもなく、広い風の動きで効果的に基盤が常温にもどるけれども、周りの温度まで下げてしまう。風量を強から弱にすると気にならなくなるが、CPUの温度もやや上がる。風の音があるていど抑えられれば、ピンポイントで基盤を常温に戻せればと理想的ではある。

電気を熱に変える試みは存外に暖かかった、かつては電子レンジでも食卓から温もりがなくなると思われていたが、電熱線はそれよりは出力が弱く、とろ火に近い。しかしながら、熱に耐えうる素材が存外少なく、熱の通りがよくなくても水やガラスが必要になる。ガラスは熱に強くなおかつ向こう側が透明で観察しやすくなる。それだけでなく、ニクロム線は水に直接触れると錆が溶け出してしまうので、ガラス管は水だけでなくニクロム線自体を清潔に保つための工夫でもあった。そのうえガラスは電気を通さないので、回路がシンプルに整う。このように耐熱用にするには、ほぼガラスの容器を用いるしかなくなるが、ガラスは丈夫で水や電気を通さないが、唯一衝撃に弱いという弱点がある。ステンレスの二重タンブラーがトールサイズであるのは、ガラス管がすっぽり収まる高さで、なおかつ暖かくなった空気は下から上に登るので、熱を閉じ込めるのに適していた。容量は250ccほどあり、USBケーブルにつないでおくと半日くらいでカップラーメン1杯分のお湯が温まる。USBケーブルの向こうに湯気がでるのはなんともいえない温かみがあった。またシリコンラバーヒーターは椅子のシートの布地の下に敷くと小型で省電力のホットカーペットになる。とはえ、小型のホットカーペットでも長時間付けていると温度が一時的にあがるので、熱に強い人工革やシリコンが必要になる。

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ペルチェ素子の工夫

ペルチェ素子を5vから蓄電池の12vにして動作を試してみると、温度は氷点下に達した。ブロワーファンは5vでは静かに回るが、12ⅴにするとドライヤーのように音が大きくなり風量も増してくる。アクリルの毛糸は繊維が結露の水分を受け流すために使っていたが、二重タンブラーの容器に入れることで、冷やす空気の面積を抑えられたのためにそれほど湿らなくなった。ブロワーファンには空気の流れに向きがあるので、エアコンに紙のテープを付けておくと風の流れが可視化できる。アクリルの毛糸は風が流れている時だけこいのぼりのようにたなびいている。蓄電池の場合は充電した電力がUSBの5Vに比べて高出力だけれど、数時間も長く持続しない。とはいえ、ペルチェ素子が冷蔵庫並みの潜在能力があることが明らかになった、できれば小さくても持続的に動くような容器やダクトを身近なものに置き換えて作っていこうと思う。ブロワーファンは一般的なCPUファンに比べると構造はシンプルで、農工具では脱穀に使われていた。nVidiaというプロパティを開くとグラフィックのメーカーにあるような企業がイチゴの収穫を画像認識を応用していた。農工具にも脱穀ではピクセルを穀物を粒のように振り分けて一つ一つは単純でもそれを積み重ねていくと、仕組みが成り立っていく。映像機材は、パソコンだけでなくデジタルカメラやサーモグラフィーも含まれるが、人件費に比べて高価な場合が多い、そのためかテレビ関係者は金銭にがめつくなっている印象がある。自作パソコンで売り場を歩きながら質問しようにも、カンが鈍くお金に疎そうだという印象が先行することもある。

Officeなどの書類作成ソフトにはここのところバージョンアップしていなかったので、定価でセキュリティソフトとライセンスを購入した。この部分は人件費に近しく、小型のノートパソコンでもデスクトップでも共通した準備になると思われる。第二新卒のころには、ケーズデンキでmacromediaのDreamweaverを買って、ホームページビルダーとして、近所のホームページを作っていたころが懐かしい。

mineCraftではボウガンを使って、砦の壁の銃眼を試しに作った。日本にある城にも急な階段や妙に屈むような茶室、壁に空いた三角の小さな穴などは、弓矢で狙いをつけるために昔の人が工夫した形だと言い伝えられていた。とはいえ、日本では武器はほとんど出回っておらず、調理も一人暮らしになるとレトルト食品で済ませることも多く、子供の頃に果物ナイフや彫刻刀さえ持つことがない。弓も弓道場でアーチェリーを細い腕と肩で狙ったくらいだった。弓の木と羽の素材はあるけれど、火打石がなく、矢を発射する仕組みはあっても弾が補給できないというジレンマがあった。弓は狩猟にも役に立つかもしれないが、遠くにあるものを狙ってスイッチを押したり、仕組みを作動させたりということにも活用できると考えた。たしかに肩が丈夫であれば、太い弦で強く飛ばすことができそうだが、その仕組みに着目して、できることを開拓していこうと思った。

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温度とモジュール

ペルチェ素子には上側が熱が上がり、下側がその分熱が下がるという。その温度差で発電することもあるという。今回は冷却ファンを補助する役割で活用方法を模索したい。ペルチェ素子を冷却するにはヒートシンクの上の方を大きくして効果的に熱を逃がす必要がある。放熱フィンはアルミサッシの断片のような金属片で、それと四角形のペルチェ素子とPCパーツが組み合わさっているとボリュームがある。つい持ち運ぶときも梱包材で囲んでいた。それがあたかもPCの基盤の部品のようにも見えたからだった。電圧は蓄電池の12Vが推奨されているが、蓄電池を使う前にUSBの5Vで試してみてもペルチェ素子の下の方の温度が下がっていく、しかしながら外気と混ざるためか、出力が足りないせいか温度は徐々に常温に行きつ戻りつしている。またペルチェ素子の下の部分には結露が起こり、空気中の水分が温度が下がるので飽和していたものが水滴になる。そのためCPUの冷却には温度が低ければいいけれど、急激に冷やすことが試されてこなかった理由の一つだろう、ノートパソコンの隣に保冷剤を置く方法が適切でないことと似ている。その点水冷のパイプは銅とアルミの熱を伝えやすいパイプに液体を流して、温まった部分を常温に近づける、または扇風機で温まった空気をより広い空気に送ることで温度を中和させる。とはいえ扇風機の音はやや水冷のダイヤフラムポンプに比べるとやや大きく、冷やす周りまで肌寒くなるので、対象だけを冷やすとしたらペルチェ素子が選択肢として挙がってくる。

ヒートシンクにはドリルで空いた穴にネジが固定されていたが、ホームセンターでサイズが近いボルトとネジを集めて、CPUファンを風の向きが任意に変えられるブロワーファンにした、またブロワーファンでも回転するモーターが丈夫そうなタイプを選んだ。CPUファンでもかき混ぜられた空気はどちらかというと排気になるけれど、化石燃料をつかっていないのでその区別はつきにくい、とはいえブロワーファンは農工具の唐箕に期限があり、取り入れる空気と吐き出す空気を分ける仕組みになっている。プロペラ機には同じ軸で逆に回転することで空気抵抗を減らす変わり種もある。そのような扇風機が無印良品にもあったけれど、一回り大きいファンはプロペラは一枚で羽の形とモーターのバランスで省エネを実現しているようだ。風力発電のプロペラも印象的な3つの羽になっているが、かつて風車があったことには風を受ける羽はよりバリエーションも豊かだったようにも思われる。多摩の学園都市に風力発電の羽とソーラーパネルが景観に調和している風景は印象的で、どちらも比較的近現代では古い段階から開発されていたけれど、それが実用化されることが試されてこなかった。太陽電池は電卓の自家発電にも使われているが、スマートフォンを給電すればそれだけ持ち運びやすくなる。raspbrryPiの基盤と同じサイズでリチウムポリマー電池のパーツを見つける。しかしながら、raspbrryPiのケースには、ピンヘッダーやシールドを付けるスペースがあるが、バッテリーを付けるような事例は珍しかった。マイコンにはGPSや液晶ディスプレイのシールドはあるけれど、+と-と信号のケーブルにすることで、センサーと基盤をよりシンプルにつなげられる。そういったなかでも電源がないと動かないので、バッテリーが省スペースになることには実用性がある。

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