水槽の温度管理

水槽の温度管理

水槽の温度管理

メダカを飼い始めました。
メダカだけでは水槽が少し寂しいので、水草と小岩なども入れて楽しんでいました。
ところが、暖房などで水温が上がってきたら苔が発生してきました。
そこで、苔を食べてくれるタニシの力を借りることにしましたが、水温の上昇と、水草のための照明は苔の繁殖にとっては強い味方になってしまいました。

ではどのように対応しようか?

・照明は水草の命なので止められない
・であれば水温を21℃前後に抑えよう
・水冷の装置が市販されているが高価でメンテの手間もかかりそう

この際自分で簡単な冷却装置を作ってみよう!

「夏になると気温の上昇と共に水温が上がり、冬は気温が下がり水温も下がる」
これは自然の話であって、リビングに水槽を置いていると、冬は暖房機の活躍により水槽の水温は上がり、夏は冷房機によって水温が下げられるという不自然な状態になります。
夏の冷房機は水槽の水温を下げてくれますが、それでも21℃までは下げません、したがって水槽の水温を21℃前後に保つためには冷却装置が必要とうという結論になりました。
温度を下げるために使う手短な物としてはペルチェ素子ですが、初めて使うペルチェ素子はその特性なども解らないのでプロトタイプで始めました。癖がつかめたらArduinoマイコンで制御したいと思っています。

現在試している水槽冷却器はこの様な構造になっています。水槽サイズは全面の幅が30㎝の物で、冷却器は背面に取り付けましたので、横から見た図です。

プロトタイプ冷却器の特徴

  • メダカたちのために急激な水温変化を行わないことを心掛けました。
  • ガラスは極端な温度差があると割れてしまうので、ペルチェ素子を直接あてるのは避けました。
  • ガラス越しなので熱伝導が悪いため、できるだけ広い面積を使って冷却できるようにペルチェ素子を30cm×20cmのアルミ板に張り付けています。
  • アルミ板を介してもペルチェ素子のある部分では水温との温度差が大きくなり水槽のガラスに負担がかかりそうなのでアルミ板とガラスの間に黒色のフェルト生地を置きました。
  • ペルチェ素子を2枚(横並び)使い、電源は直列接続にしています。冷却側の熱抵抗が大きいので大電流を流してもペルチェの発熱を招くだけでした。
  • プロトタイプなので温度制御、電力測定、温度測定には市販のモジュール類を使っています。
  • 部材は安価な中華通販パーツと100円ショップで調達

プロトタイプ冷却器の構成

  • 水温が設定温度以上になったらペルチェ素子とファンモーターに電源を供給して水槽を冷やします。
  • デジタル温度制御モジュールは0.1℃のふらつきが発生するので、不安定動作を抑えるために動作ヒステリシスを0.2℃に設定しています。
  • 放熱温度(ヒートシンクのペルチェ素子近くの温度)が50℃を超えたらペルチェ素子を保護するためペルチェ素子の電源供給を切断し、水温が設定温度以上の場合はファンモーターだけに給電します。
  • 動作シーケンス
    水温が設定温度以上→ファンとペルチェに電源を供給→ペルチェ放熱温度が限界→ペルチェの電源のみ遮断

現在はこの仕様で水槽の温度が保たれていますが、更に冷却パワーが必要になった場合は冷却板を曲げて水槽の中に入れることも検討します。

使用したパーツ

  • パネル取付け型DCデジタル電圧計電流計 赤青 100V 10A (amazon 345円)
  • 小型 LCD デジタル 温度計 温度センサー付き -50℃~+110℃ (amazon 172円)
  • 2個セット W1209 DC 12V -50~110℃ 温度コントローラ (amazon 820円)
  • TEC1-12706 半導体冷却片 40*40*3.8mm 電子冷却片 ペルチェ素子 2個セット (amazon 690円)
  • パナソニック DCファンモータ □92×25t(ASFN9) ハーフスピード 12V ASFN92371 (amazon 972円)
  • ヒートシンク ヒートクーリングフィン 放熱板 アルミ二ウム (amazon 1,210円)
  • 4個入り 熱伝導両面テープ ヒートシンク粘着用 38mm×38mm×0.25mm (amazon 499円)
  • 光 アルミ2×200×300mm HA2230 (amazon 678円)
  • 直流安定化電源 AC DC 12V コンバーター 安全保護 回路 装置 最大 (10A) (amazon 1,040円)
  • 端子台 2個 ジャンク品 (松本無線 ?円覚えていません)
  • かまぼこ板 8枚 (0円)