乾電池用電熱靴下の温度を下げたいのですが、どうすればいいのでしょうか？

Question

先日、通販でヒートソックスなるものを購入したのですが、あまり暖かくありません。
マニュアルでは、単一アルカリ１本を使用と書かれていましたが、家にある寒暖計で計ったところ、４０℃程度。

http://www.hammacher.com/publish/71850.asp?promo=

目的は雪山で履きたいため、これでは意味がないような。
で、しろうと判断で直列の３Vにしてみたら、寒暖計は、あっという間に５０℃を越え、壊れては困ると、実験を中止しました。

靴下内部は恐らくニクロム線か何かが通っているものだと思われます。
どなたか、４５～５０℃辺りになる良い知恵はないでしょうか？

ここに投稿する前に、一応予習したのですが、レギュレーターとかツェナーダイオードとかがあるのは判りました。
が、すみません、どしろうとで。どれを買ってどう繋いで良いのやら、はたまた、どんなコンデンサ（？）をどこに繋ぐとか、ちょっと難しい感じです。

因みに、はんだ付けくらいはできます。それと電池は、リチウム単三を使うつもりです。

どなたか、良い知恵はございませんでしょうか？

mars2015 · Accepted Answer

以下は人体に使用する場合、安全な方法ではありません。何かの支障があっても責任はとりません。

おそらく、その靴下は、普通の使用で長時間皮膚に触れていて、低温ヤケドなどの問題が生じにくい程度の温度になるように作られているのだと思います。電圧を上げたところ、温度が上昇したということから見て、温度を一定に保つような高度なしくみは無いと思います。（もし、そのようなしくみが正しく働いているならば、電圧を上げても温度はあまり変らないか、回路が切れるはず。）
一度、その靴下を何かに包んで、外部に熱が逃げにくい状態にして、電池１本で駆動して、温度を計ってみてください。
ある程度保温しても温度が40度近辺になるならば、ある範囲内では温度を安定させるしくみになっていると考えられます。電源の電圧よりも電流の強化が有効かもしれません。
もし、40度を大きく越えるならば、上記の仮定が正しいことになります。この場合、外が寒くて熱がどんどん逃げるならば、その分だけ発熱量を増やす必要が生じます。適当な方法で電圧を上げて熱量を増やしてやれば、外が寒くても温度は保てる理屈ですが、何かの理由で熱の流出が減れば、温度が上がりすぎることになります。これを防止するには、温度の制御が必要でしょう。
温度の検出には、いくつかの方法がありますが、サーミスタを使用するのが良いでしょう。
温度の検出と制御が不要ならば、手動で調節する方法もあると思います。(ただし、たいへん危険！！)

電圧の制御は・・・回路の効率が問題となります。直列にレギュレータ等入れると効率が低下します。電池の消耗は少なくしなければいけません。
電圧の安定度は不要ですし、実験の結果、3Vでも電熱線が耐えることが判っていますから、断続的に３Ｖを加えるようにすると良いでしょう。断続周期はかなりゆっくりでも良いでしょう。温度が下がればONの期間を長く、温度が上がればOFFの期間を長くする。
スイッチング素子はトランジスタでもＦＥＴでも良いでしょう。靴下に付けたサーミスタに小電流を流し、この電圧を得て→基準と比較→三角波をスライスして、駆動用の矩形波を得る→スイッチをＯＮ／ＯＦＦする。

この回路の問題：温度検出回路がショートした時に過熱する危険がある。部分的に過熱する危険がある。

下記は高度な検出機能を含んだ温度制御の例。
http://www.newon.org/doku/web/dool/dmx84/index.htm
プログラムによる予測制御を組み込んでいる。
http://doku.bimyo.jp/ctlj/i01.html
電熱線自体の温度による抵抗変化を検出用に使用している。

kurokuboy · Answer

こんばんは、家電屋です。
これは簡単そうで難しい問題です。電源が電池ですから三端子レギュレーターや抵抗を使うのは大変贅沢で無駄な事です。出来れば電池と発熱体のみで構成するのが望ましいですね。

そこで電源にニッカドなどの電圧の低い充電池を使うのは如何でしょうか？次に各電源の時の発熱の比を書いてみます。
アルカリ電池一本（1,5ボルト）の場合を１とすると
ニッカド２本（2,4ボルト）の場合は2,5
アルカリ電池２本（3ボルト）の場合４

上記の事が何かご参考になれば良いのですが、ちなみにニッカド２本でうまくいけば無駄はありません。
但し他の方も書いていらっっしゃいますが私には責任は有りませんので（笑）その辺ご理解の上お試しください。

piricara · Answer

まずは、保温することが重要と思います。
４０℃は体温以上の温度で、温かくないというのは、不思議です。

次に、40℃程度のものでも、長時間体に接触していると、やけどします。
低温やけどといいますが、これは、普通のやけどと異なり「痛い」という感覚が無く、それでいて体の内部深くまでやけどし、腐ったようになります。大変危険です。

mars2015 · Answer

No2です。
補足しておきます。

＞全くありません。念のために電池ボックスをばらしてみましたが、hiとlowのスイッチとその内部に小さな抵抗らしき部品がはんだ付けされていました。その他、回路らしきものはありませんでした。

あるとすれば、靴下の内部あるいは、靴下自体である可能性が高いと思います。私がその靴下を作る立場ならば、まずそれを考えます。
センサを利用して外部の回路で制御するのは、センサの故障や断線を考えると危険だからです。紹介した作例の回路は、このあたりの対応のための配慮と思われます。市販の電気毛布などでは、このあたり２重になっているようです。
できれば、温度の変化とともに、発熱体の抵抗を測定してみてください。

ruto · Answer

No.1です。
>３端子レギュレータのどちらかの足を電源側に、そし
>て別の一端をヒーター側に繋いだらいいんですね。
例えば、NJM317Fの場合(1)アジャスト、(2)出力（ヒーターへ）(3)入力（電池）です。
配線は(3)と(2)に１２０Ωの抵抗、(1)とマイナスに１００Ωのボリューム。(3)に電池の＋、これで1.25～2Vまで無段階に調整可能です。但し電池の電圧は５V以上必要です。コンデンサは必要ないと思いますが、念のため、(2)、(3)に小さい物でいいと思います。
　一つ気になるのは、家の電池は新しい物でしたでしょうか、ヒーターの電力は電池の電圧の自乗に比例します。１．５Vと１．４Vでは１４．８％消費電力が代わります。温度も消費電力に比例すると思います。
　後、考えられるのは、ヒーターの電流が分かれば、抵抗を直列に繋いで、ヒーターの電圧を下げることは出来ます。これが一番簡単です。

nanashisan · Answer

靴下をもう一枚履く。
発熱量が同じなら、逃げる量を減らせば間違いなく温度は上がります。

ruto · Answer

可変型の３端子がいいと思いますが、電圧が４．５V以上必要です。これで電圧を可変すればいいと思います。

http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?c=ic&s=popularity&p=1&r=1&page=#I-00160
で部品が見られます。

乾電池用電熱靴下の温度を下げたいのですが、どうすればいいのでしょうか？

こんばんは、家電屋です。

まずは、保温することが重要と思います。

No2です。

No.1です。

靴下をもう一枚履く。

以下は人体に使用する場合、安全な方法ではありません。

可変型の３端子がいいと思いますが、電圧が４．５V以上必要です。

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