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ペルチェ式冷却装置自作

液肥巡回式水耕栽培装置用にペルチェ素子を使って冷却装置を自作しました。




ペルチェ素子とは


電子部品のひとつで、熱電素子の一種です。






原理


2種類の金属の接合部に電流を流すと、片方の金属からもう片方へ熱が移動するというペルチェ効果を利用した板上の半導体素子。


直流電流を流すと一方の面が吸熱し、反対面に発熱が起こる。電流の極性を逆転させると、その関係が反転し高精度の温度制御に適している。


また温度差を与えることで電圧を生じさせることができる。(ゼーベック効果)




長所


①基本構成はペルチェと直流電流だけなので、コンパクトで振動がまったくないシステムを構成できる


②高精度で応答の早い温度制御が可能


③フロンなどの冷媒が不要




短所


①冷却効率が劣る(消費電力に対して吸熱できる熱量が少ない)


②吸熱側で吸収した熱と消費電力分の熱が放熱側で発熱するため、ペルチェ素子自体の冷却が必要




購入物品(一部)


温度コントローラキット




放熱ファン






製作課程


コントローラの基盤を作ってます。




完成したコントローラを入れる容器は、プラスチックの箱を加工してます。




コントローラの蓋にはスイッチと、数字を表示する窓を作りました。




ステンレス板を溶接してケースを作り、上部にペルチェ素子と冷却ファンを取りつけてます。









完成品







設置方法


液肥巡回式水耕栽培装置はポンプで液体肥料を巡回させていますが


液体肥料が流れているパイプに冷却装置をセットして


冷却装置の中に液体肥料を流して、直接冷やします




冷却実験のようす











自作した液肥巡回式の水耕栽培装置に設置し、水温設定を ー5℃にして6時間毎に測定しました。


Aは気温、Bは冷却した水耕栽培装置の水温です。


比較のため、バケツの水も測定しました。




結果






残念ながら、水温の差はほとんどなく、冷却効果はみられませんでした



原因は


ペルチェ素子5Aタイプを3枚に対して、液肥巡回式水耕栽培装置の液体肥料は72Lなので


ペルチェ素子の容量不足と思われます・・・



参考資料(ネット検索)

ペルチェ素子の使い方とその駆動回路

ペルティエ素子-wikipedia

ヒーター&ポンプ



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