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フライング・サラリーマン、略してフラリーマンの気まぐれエッセイ♪ (^o^)/

 ☆防湿保管庫の自作  2009年8月25日
添付画像の防湿保管庫の外寸がW840xH861xD399で定価10万円以上!? 高い・・・。 到底フラリーマンには購入不可能な値段だ。 しかもこの程度のサイズではフラリーマンのカメラは入りきらない。 何よりもそんな高価な保管庫に入れるほどの価値のあるカメラを持っていない。 (^_^; 
ということで自作を行おうと計画している。
主な除湿の原理は、シリカゲルなどで除湿するか、ペルチェ素子などを使って空気の冷却・結露によって除湿するかのどちらかのようだ。 シリカゲル方式は、シリカゲルが水分を吸収できなくなった時点で、防湿庫外にシリカゲルを出してヒーターで暖めて水分を飛ばす。 ペルチェ方式は電源ON/OFFで湿度制御を行う。
それぞれの利点と欠点は次の通りだ。

(シリカゲル方式)
 長所1:気温に依存せず除湿能力が安定している
 長所2:電気代が安い
 短所1:モーターなどを使っでシリカゲルの移動などのメカ制御が必要
 短所2:ヒーターを使うため火災に注意が必要
 短所3:除湿速度が遅い
(ペルチェ方式)
 長所1:電源のON/OFFだけで簡単に制御ができる
 長所2:ヒーターを使わないので安全
 短所1:除湿能力が劣る
 短所2:電気代が高い
 短所3:防湿庫内の温度が下がってしまう(逆に放熱板を庫内に入れると温度が上がりすぎる)

今回、フラリーマンはメカ制御も行ってみたいのでシリカゲル方式を採用しようともくろんでいる。 やはり、自動的にシリカゲルが出てきて、ファンが動き出し、ヒーターがONになってシリカゲルの乾燥が始まる! 乾燥が終了するとまたまたシリカゲルが庫内に格納される! なんて想像すると楽しくなってしまう。(^_^)/
さぁ〜〜て、結果はどうなるのだろうか!?

 防湿庫のその後  2009年11月10日
会社の後輩にIKEAという安くて組み合わせ自由な家具屋さんがあることを昼食時に教えてもらった。 細坪さんのライブのときに神戸のIKEAに行ってみると、なかなか使えそうな組み立て家具であることが解った。 しかも昼食のワインが安い!(ってこれは防湿庫に関係ない)ということで10月の細坪さんのライブのときに車で神戸まで出向きベストーなるシリーズの棚とガラス戸を買って帰ってきた。 寝室とフラリーマンの部屋の本棚はあり合せの本棚の寄せ集めだったので、ついでにこれらもベストーでそろえることになった。防湿庫の作成からなんだか大事となってしまった。 防湿庫に選んだサイズは60x40x128で、このサイズだとコレクションが全て入りそうだ。

除湿の方は、シリカゲル方式は作成の手間と安全性の面から断念。 某ホームページで紹介されていたミニ除湿機を分解して組み込むことにした。これだと、バラで部品を買うよりも断然安い。 しかもコンパクトに作られているので棚に組み込みやすそうだ。 温度/湿度制御の方は、SHT11という優れもののセンサーを見つけたのでこれにPICを組み合わせて使用する。 このSHT11以外にTDKからも湿度を電圧でリニアに出力するセンサーもあったのだが、価格が3000円以上もする上、温度出力がないため却下。 シリアル通信で温度/湿度の両方をマイコンに送ることができる2000円のSHT11を採用することにした。 少々シリアル通信のプロトコルをプログラミングするのは面倒だが、コストを優先だ。

さぁ〜〜て、完成はいつになるのだろうか?? (^_^;

 ついにプロジェクト始動!  2009年11月15日
この土日は、雨と風で家に引きこもり状態だ。 一見アウトドア派のように見えるフラリーマン。 実は結構引きこもりも大好きなのだ。

今週末は温湿度制御装置の開発にかかりっきりとなった。 CPUはPICではなくPSOCを選んだ。 理由は大昔に購入した古いCY8C26443が家で不良在庫となっているためだ。 新しいPsocデザイナーではCY8C26443がリストから消えているし、早く使わないと使えなくなってしまう。 (^_^;

今回、温湿度センサーSHT11の通信ソフトの開発に最も時間がかかってしまった。 ようはシリアル通信なのだが、決められたプロトコルを実現するのは結構めんどうなのだ。 まず、通信を行うためのポート出力サブルーチン、次にそれを使ってビット転送サブルーチン、最後にコマンド転送とACK送受信サブルーチン。 これに加えて送信と同様にデーター受信のプログラムも作成する必要がある。

まずはデジタルオシロでパルスを確認しながら送信ルーチンを完成させた。その後、受信ルーチンを作成し、いきなりセンサーに接続!? 受信ルーチンはオシロでは確認が面倒だからだ。 しかし・・・ 通信途中でCPUの動作がストップしてしまう???  データーラインをオシロで見るとLowのまま?? なんかおかしい。 1個しかないセンサーが壊れているとしか思えない。 よくよくセンサー回りを確認すると、データーラインとGNDを入れ違って配線しているではないか!! 単にフラリーマンのおおボケだった。(^_^; やっぱり、ビールを飲みながら電子部品を扱ってはいけない。 (x_x)☆\(ーー; ビシ!!

そんなおおボケを繰り返しながらも着々とプロジェクトは進行し、土曜日の夜には見事液晶ディスプレイに温湿度を表示させることに成功した!! 凄いぞ、フラリーマン!!

日曜日は朝から設定湿度の入力部分をプログラムする。 これも昼過ぎには完成しデバッグボードでの開発が完了。 午後はハードを組み上げて夕方には無事動作した。(Psocを逆差にして1個死亡させてしまったが・・・ やはりお酒と電子工作の相性は悪いようだ。) 液晶表示を整えて夕飯時には制御回路とソフトは完成した。

次は除湿器の改造だ。 少しずつバラしてスイッチやLEDの動作を確認していたが、結局全て部品単位にバラしてしまい、ペルチェとヒートシンク、ファンに電源だけになってしまった。 これなら全部家にある部品ばかりだ・・・。 いったい除湿機を買った意味は何だったのだろうか??? (^_^;

よ〜〜し、棚に除湿機を組こもう!と構えた所でタイムアップ! 12時を過ぎてしまっていた。 ということで完成は来週に持ち越しとなった。

 霜が付いてしまった・・・。  2009年11月19日
昨日、棚に除湿ユニットを取り付けて試運転を行った。 結果は大失敗だ・・・。

(問題点1) 霜
昨日の夜は寒波のせいで家の中も15度と冷え込んでいたこともあり、スイッチONしてから5分ほどで放熱板に霜が付いてしまった・・・。 これでは使い物にならない。 放熱板に温度センサーを取り付けて0度以下にならないように制御する必要がある。

(問題点2) 放熱ファンのスペース不足
除湿ユニットを棚の後ろに取り付けたのだが、壁との隙間が狭すぎてファンがうまく機能していない。 隙間を空けるとドアは開かない。(T_T) 放熱部分を含めて全て棚の中に入れるしかなさそうだ。 側面に取り付けるのはデザイン的に見て問題だろう。 

(問題点3)湿度のムラ
除湿ユニットを取り付けた一番上の棚は1分ほどで湿度が60%から40%まで落ちてくれる。 しかし湿度を40%に落とすのに2段目は10分前後、3段目に至っては20分以上必要だ。 6段ある棚の3段目でこの状態なので一番下の棚では全く除湿効果は望めないだろう。 となると空気の循環が必要となる。 一番下の棚にファンを取り付けてダクトで一番上の棚まで空気を送り込むのがいいかも知れない。

(問題点4)うるさい!
放熱ファンが結構うるさい。 コンピューターのファンよりもうるさい。 放熱板の温度が上がり過ぎない範囲でファンの速度を落とすか、大型ファンをゆっくりまわす必要がありそうだ。

実際に取り付けてみないと解らなかった問題点が山積みだ。 いったいいつになったら防湿庫は完成するのか!?

 防湿庫の改良  2009年11月29日
色々な問題山積みの防湿庫の改良を行った。

(問題点1) 霜
温度センサーを吸熱フィンに取り付け凍結直前の2度でOFFさせ、5度前後でONさせるように改造した。 電源を切ると放熱側の熱がペルチェを通じて結露させる側に10数秒で伝わってくる事が解った。 OFF時間を長くしすぎると、吸熱版の温度が上がり結露した水分が逆に放出されるようだ。

(問題点2) 放熱ファンのスペース不足
放熱部分を庫内に収めた。 これで十分なバックスペースを確保することができた。


(問題点3)湿度のムラ
庫内の裏側にダクトを設けて、一番下の棚から一番上の棚へファンで空気を循環させるように改造を行った。

(問題点4)うるさい!
大型のファンをゆっくり回すように改良した。 少々音はするが許容範囲だ。

ところが、新たな問題が発生した。なんと一晩除湿を行っても庫内の湿度が55%前後までしか落ちない?! ホームページで検索してみると同じ方式の手作り防湿庫は十数分で60%から40%以下まで湿度が落ちるようだ。 どこかに隙間があるのでは? ということで圧力の加わるペルチェの放熱ボックスと裏面のダクトの周りを再シーリングしてみた。 すると確かに湿度の落ち方が速くなったが、それでもなかなか50%を切るのが難しい・・・。 棚の木材が持っている湿気が原因か? それとも機密性に問題があるのか?

そこで、庫内全ての継ぎ目と棚の木材露出部分をシーリングした。 しかし、結果はあまり芳しくない・・・。 吸熱フィンには結露はするのだが、庫内湿度は50%前後だ。 まぁ、気温が15度前後と低いのでこんなものなのかもしれない。 夏に期待しよう。

*防湿庫の容量が約0.25立方メートル。 気温15度で湿度60%の水分量が2gで40%だと1.3g。 その差は約0.7gなのでたったの0.7ccの水分を取り除けば60%から40%まで湿度を下げることができる。 一晩で1g以上水分が取れているのだがなぜ湿度があまり下がらないのだろう!?

 蒸気の透過と防湿庫の改造  2011年10月25日
作成途中の防湿庫だが、問題を抱えつつもなんとか湿度50%前後になってくれていたのでそのまま2年近く使ってきた。 (^_^;
2年も使っていると色々分かってくることがある。 まず、夏場は1ヶ月程度で除湿した水で300ccのタンクがいっぱいになる。 防湿庫の容量が0.25立方mなので、湿度100%としても総含水量はたったの7.5ccだ。 ということは、この防湿庫の気密性が悪く空気が漏れ漏れということだ。 いくら何でもフタを開けない0.25立方mの防湿庫から300ccの水が取れる訳がない。 では一体どこから空気が漏れているのだろうか??
開き戸と本当位の隙間とか、本体の厚さが3mmと非常に薄い裏板などと考えていたが、ここに大きな落とし穴が・・・。 実はプラスチック類は案外湿度を簡単に通してしまうらしい。 と言うことは、本体に貼ってある薄〜〜い木目のシートを透過して、湿度がガンガン入ってきたようだ。 色々調査するとアルミ蒸着に勝る防湿シートはないとのこと。 ネットで適当なアルミ蒸着シートを探したが見つからない。 お菓子の袋程度か1000m巻か、という感じで適当な大きさのものがない。そこで、安価なアルミテープに目をつけた。 これなら本当に貼るだけ! 

実は1週間前にペルチェ素子が突然壊れてしまい修理を余儀なくされたので、これを機にアルミテープを内装と空気循環部分にベッタリと貼り付けてみた。 これが思ったよりも大変で一日がかりの作業となってしまった。
新しいペルチェの温度差は約15度。 この状況で1日で湿度が46%まで下がり2週間目の現在ではじわじわと42%まで下がってくれた。 あとは、ガラス扉の隙間をアルミテープで密閉すれば更に湿度は下がってくれそうだ。

 ペルチェ死亡・・・  2011年10月25日
先に述べたように、ペルチェが死んでしまった。 ペルチェを稼働させる電源もこの2年間で2個も死亡している。 ほとんどスイッチON状態のため負荷が大きかったのかもしれない。 交換用のペルチェは秋月電子TEC1-12708、8Aタイプとした。 元のペルチェはTEC1-12706という6Aタイプだが8Aタイプのほうがよく冷えそうだという安易な考えだ。しかしこれには落とし穴が・・・。 

6Aタイプだと9Vで2A、10Vで2.2Aほど電流が流れるが、8Aだと5Vで2Aも流れてしまう・・・。 これに無理やり10Vを通すと電流も4Aとなり6Aタイプの2倍も流れる。 一見これだとよく冷えそうなのだが、実際は8Aタイプは厚みが6Aタイプの2/3ぐらいしかなく裏の発熱側の熱が表の冷える側に非常に伝わりやすいのだ。 その上電流が2倍となったため発熱も2倍となり放熱が間に合わなくなって結果同じぐらいしか冷えてくれない・・・。 電力は2倍で冷え方は同じとは悲しすぎる・・・。 ヒートシンクを大きくしてファンをガンガン回せばそれなりに冷えるそうなのだが、背面のスペースに余裕がなく大きなヒートシンクの取り付けは不可能な上、ファンを回す音は静かな方がいいのでこの方法は却下だ。

仕方がないので現在、手持ちの5V電源を使って5Vの2Aで運用している。今までの10Vの2Aと比べて電力は1/2で温度差は15度と故障前とあまり変わらない。 ヒートシンクを以前のものよりも少し大きくして風の流れる方向を改善したおかげだろう。 ヒートシンクは人肌程度しか暖まっていないのでまだ放熱には余裕がありそうなのでもう少し電流を流して温度差をあげようと思った。
そこで、6V〜7V程度の5Aの電源を探してみたが中途半端な電圧のためか見つからないのだ。 諦めかけていたところで名案がポツリと湧いてきた! (^o^) PWMだ! PWMで12V電源を制御すれば好きなワット数でペルチェを駆動できる。 ペルチェ自身半導体素子なので応答速度は速い。 1〜2kHzのパルス周期で制御してやればよいだろう。 よし、555とFETで回路を組んでみるかな! 最終的には湿度制御を行なっているPSoCで制御するのが一番だろう。

 ペルチェ死亡2  2012年12月16日
冷え込んだこの月曜日に除湿用の吸熱版が凍っていないか確認した所、結露さえしていないではないか!?
ファンは回っているので電源に問題はない。 またペルチェか! と除湿ユニットの分解を行った。 分解してペルチェを取り出して電源と直付けしてみるとちゃんと冷えている!? なんと配線の接触不良だったようだ。 せっかく分解したので吸熱版の位置を下げて、放熱板をうえに上げる改造を行ってみた。 あとは、たまった水分をいかに外に出すかが問題だ。何かいい方法はないものだろうか?

 大失敗  2013年7月11日
2012年12月16日に修理を行った際に大失敗をしてしまっていた。
ペルチェは放熱側と吸熱側の両方にアルミの放熱/吸熱板を取り付けている。 吸熱板よりも放熱板のほうが大量の熱が動くため、ペルチェと放熱板の接触をできるだけ良くしなければならない。 そこで熱伝導性の良い高価な放熱板用シリコン熱融着テープを使ってみた。 ところが、このテープの片側の保護シールを剥がし忘れていたのだ!

最近、30度を超えるような暑さの中、冷却側の温度が25度とあまり下がってくれない。 5Vの2Aでダメなら7V3Aに変更してみた。 しかし逆に温度差は7度から5度と小さくなってしまった。 放熱板の温度はさほど熱くないのでペルチェが壊れたかと思い分解してみた。 ところが、よく見てみるとシリコン熱融着テープが少し変なのだ!? ピカピカ光っている上、全く放熱板と引っ付いていない!? もしや!と思いピンセットで表面をなぞってみると薄い保護シールが外れるではないか・・・ (T_T)
アホなフラリーマン。

早速シリコンテープをはがしてシリコングリスに交換。 組み上げるとあっと言う間に温度差が大きくなる。 5V2Aでも数分で10度も下がってくれるではないか!

大失敗のフラリーマンであった・・・ 

 ペルチェの交換!  2015年09月06日
ペルチェの保護シートを外して2年。 防湿庫の湿度は50%前後を行き来している。 これではカビがはえるかもしれない、ということで改造することにした。 今回の改造は、ペルチェの交換を行う。

ペルチェで効率よく冷却をしようとすると放熱が重要となる。 しかし、空冷では限度がある。 特に高電流のペルチェは素子自体の厚みが薄く、発熱側の熱が吸熱側に回り込みやすい。 そこで、逆にペルチェの厚みが厚い低電流用のペルチェを使ってみようと考えた。現在使っているペルチェ素子8Aタイプ(40x40mm)3.5±0.1mmから6Aタイプ(40x40mm)3.9±0.1mmに交換する。 この厚み0.4mmが効いてくれればいいのだが・・・

さくさくっと冷却部分を分解してペルチェの交換を行う。 旧ペルチェは6Vで3Aも流れたが、新しい6Aタイプのペルチェは10Vで1Aしか流れない。 電源は組み込み用5V電源から、アマチュア無線用の12V20Aのものと交換する。 電流的にはかなりのオーバースペックの電源だが、ヤフオクで安かったのでOKだ。 あと溜まった水の排出用ドレインホースを取り付ける。 排出先は畳んだ雑巾で、自然乾燥させる仕組みだ。 これでやっとメンテナンスフリーが実現する。

電源を入れると早速ぐいぐい冷え始める! あっという間に温度差は10度を超えて15度に至る。 これは期待できそうだ。 翌日には温度差は17〜18度となる。 湿度も改善され翌朝には目標の40%まで下がり、2〜3日後には38%まで下がってくれた! 消費電力も18Wから10Wに下がり大成功と言って良いだろう!

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