計算すれば判るのでしょうけれど、
実測と理論値は違うかと思いますので、併せてお聞きします。

ペルチェ素子1枚で15cmx3の断熱の箱を乾電池で外気より5℃から10℃
冷やしたいと考えています。要するに若干の保冷を考えています。

さて、ペルチェ素子は市販で30A位の物まで売っていますが、
コントローラーを作るのは少し面倒なので、無しで行きたいです。

4日から1週間の保冷を目指しています。

乾電池は単1が約100g、単3が約25gです。あまり重くしたくありません。
どうでしょう?できそうですか?電子回路には詳しくありません。
結局抵抗をかまさないと駄目ですか?(なるべく抵抗は望みません)

理想形は重さ200gまで。アルカリ電池を想定しています。

*放熱に関しては全てこの際考えておりません。
*最初の急冷(=初期冷蔵)に関しては想定外です。初期冷蔵はしてあるものとするのか、もしくは24時間かかって-5℃に冷え始めても構いません。

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A 回答 (7件)

回答6の者です。


> 単3が2本で3Vですとどの位機能
について追記。

電池2本直列の場合、
8Aタイプ: 1.5Ω→1本あたり0.75Ω→単3で50分ぐらい。消費電力6.0W~2.2W→吸熱量3.5W~1.3W
6Aタイプ: 2.0Ω→1本あたり1.0Ω→単3で1.5時間ぐらい。消費電力4.5W~1.6W→吸熱量2.6W~0.94W
5Aタイプ: 2.4Ω→1本あたり1.2Ω→単3で2時間ぐらい。消費電力3.8W~1.4W→吸熱量2.2W~0.78W

ただし、上記は内部抵抗を無視しての計算ですから、単3でのこれだけ低抵抗での駆動だと、内部抵抗の分ペルチェに供給される電力は少なくなり、実際の吸熱量は上記よりもっと少なくなります。

ついでに、30Aタイプのペルチェを使った場合について。
さきほどのコメントでは抵抗が小さすぎて電池の負荷曲線に載ってないため挙げなかったのですが、

http://www.exp.org/egg_battery/egg_battery.html
こちらのページによると、単1を1本で、0.165Ωの抵抗で、
90分間、2W~5Wを維持できています。

30Aタイプのペルチェは抵抗0.27Ωとなっていますから、これを電池2本直列で駆動すれば、1本あたり0.135Ωで、上記実験とほぼ同じ状況になります。
ですから、単1を2本直列で、30Aタイプのペルチェを駆動すれば、
一時間程度、10W~4Wの電力供給を維持できることになり、その時の吸熱量は5.8W~2.3Wになります。

この回答への補足

ほぉ・・・実は30Aは持っています。
これは使い方が違ってきそうですね。温度感知モジュール等があれば
短時間での即戦力になりますね。5W-2Wの吸熱と言いますと10グラムの水を
約1℃-0.5℃下げる働きですよね、1秒当たり。
さっき近所で単1のEVOLTA×4本が880円で、今は家にある
パナソニックの普通の新型のアルカリ単1(4本750円位?)で試してみました。

2個直列で保冷には効果ある?位には冷たいです。あと排熱は、
銅のヒートシンクとか重くて全く使えないので、これだけ冷えると今度は
排熱が厳しいですね。問題は多いかと思いますが、乾電池の電源としてはよく把握できました。

っていうかリンクのゆで卵の実験のページがなんか面白いんですけど^^;

ペルチェ素子は軽量の要求に対し、とても向いているかと思います。
同じく秋月に感温リードスイッチというのがありました。但し10℃です。
(簡易冷蔵庫用?)30℃-40℃の物があれば即実用できそうですね。乾電池でも保冷・弱冷ができると良いかと思います^^; 5Aの物はもしかして弱すぎて保冷には向かないかもしれませんが、先ほどのゆで卵の実験の通り、発泡スチロールでの保温・保冷は侮れないですね。

色々有難うございました。視野が広がり大変ロマンが広がりました。
あとはもうちょっと実験してみます。

補足日時:2009/05/26 16:02
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制御無しで電池直結でペルチェを駆動するとなると、


「定抵抗放電」でどれだけ電池が持つのか、という話になります。

大雑把な計算ですが、
秋月電子で取り扱っているペルチェ素子を見ると、
http://akizukidenshi.com/catalog/c/cpeltier/
8Aタイプ: 1.5Ω
6Aタイプ: 2.0Ω
5Aタイプ: 2.4Ω
となっています。また、吸熱能力はおおよそ消費電力の57%ぐらいのようです。
これを、電池1つで駆動した場合、
パナソニックのアルカリ乾電池の放電特性
http://www.google.co.jp/url?sa=t&ct=res&cd=2&url …
(5ページ目の「定抵抗連続放電」参照)によれば、

1.5Ω: 単1で30時間・単3で3時間ぐらい。消費電力約1.5W~0.54W→吸熱量約0.87W~0.31W
2.0Ω: 単1で40時間・単3で5時間ぐらい。消費電力約1.1W~0.40W→吸熱量約0.65W~0.23W
2.4Ω: 単1で70時間・単3で7時間ぐらい。消費電力約0.94W~0.34W→吸熱量約0.54W~0.20W

となります。重さ200gということで、単一電池を2本並列にすると
(このくらいの低抵抗・大電流消費だと、電池の容量のばらつきはそれほど問題にならないと思います。)

8Aタイプ 1.5Ω→電池1個あたり3.0Ωの負荷→約85時間
6Aタイプ 2.0Ω→電池1個あたり4.0Ωの負荷→約130時間
5Aタイプ 2.4Ω→電池1個あたり4.8Ωの負荷→約170時間

の動作が可能になります。6Aタイプなら4日、5Aタイプなら1週間は動かせそうです。
(2本並列で2倍以上に時間が伸びているのは、低抵抗大電流放電だと、電池の内部抵抗によるロスが大きいためです。)

この場合、ペルチェによる熱移動能力はわずか0.5W程度ですから、
あとは「断熱の箱」の断熱具合がどれほどなのか次第です。

(実用上、かなり無謀だと思いますが)外気との温度差5度~10度の状況で、箱の中への熱の流入が0.5W以下に抑えられるなら、
このペルチェで保冷が可能、ということになります。

それ以上は、電池のエネルギー密度とペルチェの吸熱効率的にはどうやっても実現不可能です。
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この回答へのお礼

信じられないです!素晴らしいお答え、本当に頭が下がるどころではないです。
大雑把な計算とされていますが、私から見ると非常に指針となる考え方で、
後生の勉強になりました。これほど科学が楽しいと思える説明に感謝です!

断熱箱は二重の発砲スチロールです。厚さは合計5・6センチあります。
ただ事情でもうちょっと断熱能力を落とすつもりですが、やってみます。
今は電池を外側に付け、ペルチェの設置そして排熱や内側の熱伝導を考えなければなりません。(排熱は銅箔を面で使おうかなと思いますが。。)

肝心なのは外気との温度差が問題なのでしょう。
緊急時(外気温度が35℃以上)のみ温度センサーを組み合わせて直列で2個使うとなると
もっと外気温を差を付けれますかね?温度センサーの部品は軽いと
思いますが、これを単純に回路に組み合わせる事は賢い方法なのでしょうか??

ともかく、霧が晴れたな気分です。よく考えてすぐにでも購入しようと思います。大変有難うございました!

お礼日時:2009/05/26 12:56

別の観点からコメントします。


乾電池を並列接続して、電流容量を増やそうという意図が伺えますが、
これは問題です。乾電池の各個体のばらつきから、電圧が異なります。単純に並列接続しますと、電池間の電圧をショートすることになります。したがって、外部に電流を流さなくても、自己消費され、電池が
高温になることがあります。(体験済み)
並列部分に逆流防止にダイオードを挟めばよいでしょう。
小学校時代に電池の直列・並列接続を勉強しますが、2個程度なので、
また、時間も短いので問題が起きなかったのですが、これが誤解を生む
理由だと思います。
くれぐれも、電池をそのまま並列接続しないようにしましょう。
プロが作った製品の中にもありました。電池の寿命が短いので、
並列接続を疑い、試しに電池を1個だけにしましたら、寿命が
伸びました。笑えない話です。
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この回答へのお礼

大変に勉強になります!
思わぬ所で勉強させて頂きました。感謝です!

お礼日時:2009/05/25 21:44

まず、ペルチェ素子は十分に放熱しないと冷却できません。


昔、ペルチェ素子(T150-40-127S) 17.5V 4A 38W(最大値)を
CPU用の放熱フィンのみつけて使用して実験しましたが、
一旦冷えるものの放熱不足で10分程度で元の温度になりました。

放熱フィンにファンを付けて矯正空冷して、ようやく室温-15度程度で
安定しました。
#熱負荷はなしで、断熱せず裸で置いた状態

上記の状態で6V 1A(6W)程度でしたので、単一4本で5~10時間
程度は持つかもしれません。

私は、ICチップ1個の大きさのCCDを直接冷やすために実験しましたが、
ご希望のサイズの断熱箱がこの程度で冷えるかは判りません。
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この回答へのお礼

有難うございます。
良く判りました。
私も秋月の30Aを2個購入しカーバッテリー等で実験している程度の者です。
排熱に関して私もファンを使用したり、銅線・銅板を加工したりしてます。

今回は排熱問題は置いておいて乾電池によってどの程度持つのかが疑問でした。USBのコップ冷却機能を考えると、5Vで機能していますよね。。

今は温度センサで、外気の温度が高い緊急時のみ作動するように
したらいいのではないかと考えています。そうであれば乾電池でも
良いかなと。急所で1・2時間作動すれば合格なんです。ですが電子回路に
あまり詳しくないので、色々考えています^^;

初期冷却を考えないとしますと、単3が2本で3Vですとどの位機能する
んでしょうね。。。よく考えてみます。

大変参考になりました。感謝です。

お礼日時:2009/05/25 23:11

単一アルカリ乾電池1万2000個用意すれば1週間持ちますよ

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単一を使っても数時間と持たないでしょう。

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知りあいのペルチェは450wほど消費します

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参考URL:http://akizukidenshi.com/

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Qボタン電池でペルチェ素子

こんにちは。

甥っ子が夏休みの宿題でペルチェ素子を用いた実験をしていました。
見ているとペルチェ素子が結構面白そうなので、いろいろ遊んでみようと思っています。
(甥っ子の宿題の手伝いもかねて…)

ネットを調べると乾電池を使用しての記述は多くみられるんですが、ボタン電池使用の記述が
見当たりませんでした。

自分の電気・電子の知識は、小学生の理科レベルです。
(高校等では、それなりにやってきてますが、自信を持って言えるなら上述程度です。)

ペルチェ素子は
「TEC1-12706」
40×40×3.5(mm)
最大温度差 68℃
最大吸熱 51.4W
最大電流 6A
最大電圧 15V
性能指数 2.35×0.001

…ちんぷんかんぷんです。。
上記の通りになります。(叔父様が買ってきました。)


そこで、質問です。

1.ボタン電池自体の能力が、ペルチェ素子の可動に適しているか。

2.手持ちの素子を、乾電池で可動した時と同等の効果を得るには、ボタン電池は何個必要か。

3.ボタン電池の基本的な能力。


現在の実験(甥っ子の宿題結果)で、

1分程度で、0℃くらい
2分程度で、3℃くらい
徐々に上がって
10分程度で、元の温度くらい

という結果が出ています。
(温度測定方法は、謎です…w)

おそらく、
スイッチ入れて、1分程度で冷え切り。
その後、徐々に温度が上昇し、
10分後には、効果はなかったという簡単な解釈で大丈夫だと思います。

使用したのは、

単3電池  4本
ペルチェ素子 上述のもの。
ヒートシンク
ファン  DC 6V 0.15A

いろいろとばらばらに書いてしまってわかりにくいかと思いますが、
時間あるときにでも、回答よろしくお願いします。

こんにちは。

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見ているとペルチェ素子が結構面白そうなので、いろいろ遊んでみようと思っています。
(甥っ子の宿題の手伝いもかねて…)

ネットを調べると乾電池を使用しての記述は多くみられるんですが、ボタン電池使用の記述が
見当たりませんでした。

自分の電気・電子の知識は、小学生の理科レベルです。
(高校等では、それなりにやってきてますが、自信を持って言えるなら上述程度です。)

ペルチェ素子は
「TEC1-12706」
40×40×3.5(mm)
最...続きを読む

Aベストアンサー

もう少し小型のペルチェ素子を使った方が現実的です。
望遠鏡用のCCDカメラを冷やすものだとか、高感度無線機のLNAを冷やすものなど。
これらは数ミリ角で、スタックになっているものもあります。
吸熱容量は小さいですが温度は下げられます。
仕様にもよりますが乾電池でも十分動作させる事が出来ます。

ご質問者様のペルチェは90Wもの電力を消費します。
勿論それ以下の電力でも働きますが、能力は低下します。
また廃熱側はペルチェの90Wに加えて熱移動してきた50Wの合計140Wを放熱しなければならないので大変です。

ボタン電池も色々ありますが、Li-ionボタン電池は200mAhあります。
1C程度の放電は出来ると思うので、4個直列にしたものを30個並列にすると30分位は動作すると思われます。

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ですのでUMは水銀とは無関係であると言えます。
それに電池の型式に電池に使っていない成分の記号を使うこと自体無いと思います。
想像でUMのUは unit の事かも。unitとは単位のことになります。
MはマンガンのMでは。当時はアルカリ電池などは無くて、マンガン乾電池ばかりでしたので。

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よろしくお願い致します。

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私が作ったのではありませんが温度センサーと電子回路でペルチェ素子を定温コントロールしてました

やり方は温度センサーで温度を測り 設定温度になるようペルチェ素子の電流を正方向/逆方向に流して定温制御します
作るにはそれなりの技術が必要です

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Aベストアンサー

>単三乾電池に導線を巻いて作った電磁石は長時間通電していると危険なことがありますか。

その電池を電源として長時間通電しているのであれば、発熱して危険と言えば危険です。


>回路を開いてもしばらく鉄片が吸いついていますが、この帯磁現象についても教えていただけますか。

着磁と呼びます。

普通に販売されている鉄の磁石は、
磁性を帯びていないただの鉄を、要は強い磁石の影響下において着磁させ、
その後単品として販売しているだけです。

古い世代の方なら、カセットテープの録音と同じと思ってください。


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