今日は実験の時間です。
ハイエースちゃんで温水シャワーやシンク用蛇口で温水を使えるようにすべく実験しました。
熱源の主役は『ペルチェ素子』です。
はたして、ペルチェ素子で車載タンクを温水化できるのか？
ペルチェ素子って何だ！？
ペルチェ素子はプレート形状なのですが、電気を流すと片面が発熱し、逆面は冷却するという不思議素材です。
よく見るのが冷蔵庫です。
冷却方式が『ペルチェ式』となってるものがあります。
でも冷蔵庫の場合は『コンプレッサー式』の方がメジャーで冷却効果も高いです。
というのもペルチェ式で冷蔵庫を作る場合、加熱する面の方熱処理が重要です。
発熱面にヒートシンクやファンを付けて冷却するのが一般的です。
放熱能力で冷却能力も決まると言えます。
ただ放熱問題などペルチェ素子は冷却効率は悪いです。
コンプレッサー式の方が効率もよく、低電力です。
私も最初に車載冷蔵庫をハイエースに装備する時にペルチェ式を考えました。
ペルチェ式の冷蔵庫は自作しやすいので、冷蔵庫自体の形も自由に作れます。
で、私はベッドのサイドボックスの寸法に合わせてペルチェ式冷蔵庫をDIYする予定でした。
が、冷却能力の低さから既成のコンプレッサー式冷蔵庫にしました。
でも逆に言うと、ペルチェ素子の発熱効率はそんなに悪くない感じです。
それで今回の車載タンクの温水化計画の主役としてペルチェ素子を使って実験することにしました。
余談ですが、ペルチェ素子は、プレートの両面に温度差を生じさせる事によって発電します。
要はプレートの片面は冷やし、逆面は加熱することによって発電します。
それなりの発電をしようと思えば、かなりの温度差を生じさないといけないですが(；・∀・)。
車載タンク温水化の実験材料
今回の実験材料ですが、
主役はもちろんペルチェ素子です。
サブ主役はラジエーターです。
写真のものを書いていくと、
・ペルチェ素子
・ラジエーター
・電動水中ポンプ（弱いもの）
・電圧降圧器（12V→5Vに変換）
・水道ホース（100均）
・20Lタンク
・水温計
これだけです。
あとは電源です。
私の場合リチウムイオンのサブバッテリーを簡単脱着できるようにしてるので、それを電源にしました。
実際車に装備するとしてもこれだけの材料でできるので、コンパクト作ることができます。
実験方法
このラジエーターとペルチェ素子の組み合わせは、自作PCを水冷にする時など、循環させる水の冷却装置として使うのがメジャーなのですが、今回はペルチェ素子を裏返して、ラジエーターを加熱し、その熱で水を温めタンク内を循環させます。
そして循環させるために『水中ポンプ』を使います。
ちなみに水中ポンプは出力の弱いものにしてます。
あまり循環が早いとラジエーター内での加熱が不十分な状態で、水がラジエーターから出てしまうので。
また『電圧降圧器（12V→5Vに変換）』は電圧を下げることによって、更に循環スピードを遅くするためです。
これは実際に使ってみて水の加熱効率がいい方で選ぶ感じですね。変圧器を付けるかどうかは。
他の温水化方法
ハイエースの温水シャワー化するのにペルチェ式を考える前に他の方法も考えました。
・ヒートエクスチェンジャー
・モバイルLPガス給湯器
・投げ込みヒーター
です。
ヒートエクスチェンジャーとモバイルLPガス給湯器に関してはDIYするには難易度が高そうで、値段も高いというのもありました。
あとはサイズの問題です。
空きスペース取付け・収納することになるのでしが、その分他の設備が制限されたり、乗せれる荷物の量が減ってしまいますので、極力コンパクトにしたいというのがありました。
その上で投げ込みヒーターは省スペースで気軽に使えるかと思い考えましたが、私の場合水タンクをベッドのサイドボックス内に収納するのですが、投げ込みヒーターの頭部分が収まらないということになりました。
それに投げ込みヒーターはAC100V電源で900Wなので、100Ahサブバッテリーの容量が直ぐになくなっちゃいます。
現実的には走行しながらの使用になると思うのですが、100V電源なのでサブバッテリーのインバーターから取ることになります。
まぁ、走行充電しながらなので電力的にはいいかもしれませんが、サブバッテリーの寿命的にも走行中は極力メインバッテリーから電気を取る方が気持ちがいいです。
走行時用のメインバッテリー接続のインバーターを付けてもいいのですが、それはそれで設備が増えてしまいますし、走行時（メインバッテリー）と停車時（サブバッテリー）でコンセントを差し替えるのも面倒です。
まぁ、そんなこんなでペルチェ素子を使って車載タンクの温水化を実験してみることにしました。
これができれば、コンパクトな装備で、電源も12Vなので、5極リレーを使ってメインバッテリーとサブバッテリーの切り替えも簡単にできます。
最高です。
あとは加熱に要する時間です。。。
10時間以上かかる可能性も。。。
温水化実験動画
実験結果は動画にまとめました。
ペルチェ素子2枚の実験結果
ペルチェ素子を2枚使用しての実験結果です。
2枚だけでなく1枚の実験もしています。
ペルチェ素子4枚の実験結果
ペルチェ素子を4枚使用しての実験結果です。
消費電流など踏まえ、まだ気軽に作製・装備できるので、私の本命です。
ペルチェ素子8枚の実験結果
ペルチェ素子を8枚取付けられるラジエーターが安かったので、8枚も実験してみました。
フルパワーペルチェでどうなるか！？
電気消費効率は2枚から4枚にするとかなり良くなったけど、8枚だと更に良くなるのか？オーバースペックで逆に悪くなるのか？
PCTヒーターでの実験結果
You Tubeの方のコメントで、『ペルチェ素子よりPTCヒーターの方が効率がいい』という情報を頂いたので、PTCヒーターでも実験してみました。
ペルチェ素子と比べて効率は良くなるのか！？
瞬間湯沸かし器風の実験結果
これもYouTubeでのコメントで頂いたのですが、『瞬間湯沸かし器のようにしたら何度になるか？』というものでした。
要は今までのように水タンクとラジエーターの間を何回も循環させるのではなく、ペルチェ素子で加熱したラジエーターを1回通しただけならどうなるか！何度になるか？という実験です。
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