ペルチェ素子冷却霧箱の作製 その16

00DIY

 
MFTの審査結果も水冷ジャケットも来ていません(笑

ということで、できることを進めます。
前回形はできた2号試作機を実際に動かしてみたいと思います。

一旦ばらして、

熱伝導効率を上げるためにシリコングリスを塗って、

冷却ステージを載せて密着させつつ位置を決めます。

で、位置が出たら、ペルチェ素子スタックの周りをシリコン系接着剤で固めてしまいます。

硬化するまでにサーミスタ周りを配線します。

細い線ハンダ付けしてこれまた細い熱収縮チューブをかぶせて絶縁します。

冷却ステージに張り付けたサーミスタも同様に。

とかやっていたら接着剤が固まります。

線を引っ張って無理な力がかからないように、ベースに溝を切って線を固定します。

エポキシで接着。

水冷ジャケットに、

シリコングリスを塗って冷却ステージを載せてねじを締めれば出来上がりです。

注文している冷却ジャケットがちゃんと届けば、このヒートシンクと、

ファン二台で冷却水の冷却を行うチラー的な循環系を作る予定だったのですが、お預けです。

水冷ジャケットが到着するまで何もしないというのも癪なので、とりあえず手元にある小型の冷却ジャケットで無理やり冷却モジュールを作ってみます。

CPUクーラーをばらして、

ねじ立てて、

ねじ締めて、

こんなの作ります。なんで面倒なことをしているのかというと、

水冷ジャケットを上下からペルチェ素子で挟んで冷却しようとしているからです。
しかも、もう一台のCPUクーラーがヒートパイプを使ったタイプなのでできる限り直立して使いたいのです。

グリス塗って組み立てていきます。

いきなり完成。上下はタイラップで縛り付けているといういい加減な仕様。

では動かしてみましょう。
冷却水配管がチラーを通りますので寄り道分のホースを追加します。

サーミスタにデュポンコネクタのオスコンタクトつけて、

Arduinoで温度測定できるようにします。ソースは例によってコメントも何もないので、ちゃんとしたものはいずれ公開する予定。

シリアルから温度吐かせます。まずスタート時点。

温度下げていきます。チラーの効果のほどはよくわかりませんが、どうせ予備実験なので特に検証はしないことにします。
3分くらいで冷却ステージはそれなりに下がっております。冷却水量は500mlくらいでしょうか、インスタントコーヒーのビンを使っています。チラーがあるのでそんなに急激に水温の上昇は無いだろうとの予想からです。

エタノール入れて線源を置きます。

実験開始。冷却水温度は結構上がっていきますが、総水量を考えると温度上昇のスピードは遅いように思われます。チラーが頑張っている感じです。

動作の様子を動画で。さすがに最初は元気です。サーミスタの読みで-27度、きっと誤差は±5℃くらいあると思われますが、目安として。

しばらくすると、冷却水温が上がってきてほとんど軌跡が見えなくなります。この時点で冷却ステージの温度は‐24℃くらいです。
十分温度は低いのに軌跡が見えなくなるのが、若干ながら上昇した温度のせいなのか、雑イオンのせいかまだ分かりません。

ということで、ここで冷却水に氷をぶっこんでステージ温度をぐっと下げてみます。
-33℃を下回ってきます。
絶対的な温度は誤差があると思われますが、冷却ステージと水冷ジャケットのサーミスタには同じものを使っていますので、両者の差53degは信頼できると思われます。なかなか冷えているといっていいでしょう。

さすがにここまで温度を下げると元気が出てきます。

が、これも数分すると元気がなくなってきます。

さらに

まだ十分温度は低いのにであります。この辺りが雑イオンの影響なのかもしれません。
ここで高電圧をかけられればいいのですが、今日はまだつないでいません。

実験全景。

その後もしばらく冷却ステージの温度は十分低い値を維持しましたが、軌跡はあんまり元気がありませんでした。ステージの上に凝縮したアルコールが溜まっていきますので、そのせいかもしれません。今後の実験課題です。

ということで、本日はここまでとします。

注文している大型の冷却ジャケットが届き、安定して長時間低温が得られるようになったら電圧印加の効果の有無を確認したいと思います。

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