【実際にどの程度の冷風が提供できますか】
当方で実験してみた結果、2022年夏には-8.2度までは確認できました。(室温35℃)ただ、私のスマホは35度の室温ではすぐにオーバーヒートしてしまうので、その記録はとれていません。
実証実験機ででは、冷却フィンの形状が異なっていたり、回転速度が変わったり、冷凍ボトルの形状が異なったり、外気温によって異なったりします。したがってベストマッチの状態では、8度程度は下がると思います。
動画が撮影できていないのですが、2022年6月に奈良県産業振興センターでお披露目した時には、室温27.4度で17.5度まで10度近く下がったことがありました。
気温が30度の前半までであれば、20度の前半という実質-10度程度の送風というのは充分に可能性があると思います。
【構造を簡単に教えてください】
構造は極めてシンプルで、冷風の音源に、冷凍されたペットボトルがあり、そのボトルを取り囲むように熱交換フィンがあります。熱交換フィンの外側に、断熱シートがあり、熱交換フィンを巻いています。
本体ケースの下側にいくつもの穴があり、その穴から吸入された外気が、冷凍ペットボトルと熱交換フィンとによって形成された空気流路を通過する際に熱を吸収されて、冷却された空気が、本体上部ファンを経由して、外部に提供されます。
【電源はどうするのですか】
モバイルに充電するリチウムイオンバッテリーパックなどをUSBで接続して使用します。
屋内で使用する場合には、PCやコンセント使用USB電源などを使用します。
自動車で使用する場合には、シガーライター差込口にUSB電源装置を差し込んでご利用いただけます。屋外などで使用されたい時には、本体の下部にバッテリーパックの保存ケースが付属していますので、そちらに入るサイズのバッテリーパックを入れてご利用いただけます。(現在この場所に入るバッテリーパックは2種類のみですから、その他のモバイルバッテリーを使用される際には、USB差し込みのカスタマイズが必要となります。)なお、当社が推奨するバッテリーパックは20000mAのもので、海外製ですがPSEマーク取得の商品です。工夫次第で、単3乾電池使用のバッテリーパックなども、充電池仕様であれば、使えると思います。ただしPSEの認定製品であることをご確認の上、ご自身の責任でご使用ください。
【指定された電源でどれくらい使用できますか】
当方の実験ではモーター切り替えで、強の場合4時間以上、中の場合で8時間程度、弱の場合には一晩中動いていました。
ただし、これはファンを単体で動かした場合のことであり、冷風扇にセットした場合、強で2時間程度、中で3時間、弱の場合は、空気流入口からの空気抵抗のほうが大きく、なおかつ消費電力が少ないため、バッテリーパック側の保護回路で強制停止されことがあります。
私が試したところでは、2時間程度なら顔面や脇ならば十分に涼しいと感じました。
内蔵バッテリーはそれ以上動作し続けますが、外気温が高ければ、冷凍PETボトルが早く溶けてしまいます。したがって外気温が低ければそれだけ冷風は長時間提供できると思います。
【冷風の温度や風量調整はできますか】
工夫すれば可能です。冷風の温度は、熱交換フィンと冷凍PETボトル、断熱材とで形成する空気流路内での滞留時間によって変化します。
したがって、空気流入を多くすれば、熱交換フィンとの熱交換時間が短くなり、温度低下はさほど大きく成りませんが、風の吹き出しは強くなります。
一方で風を弱くすれば温度は下がりますが、風量も弱くなります。
皆様にお届けする予定の電動ファンは、スイッチが弱・中・強の切り替えがあるものを予定していますが、海外製品のため、同一仕様のものが輸入できないこともあります。あらかじめご了承ください。
そのような場合、いちばん簡単に温度調節したり風量調節す方法は、本体下部にある空気流入口の周辺に、幅広の輪ゴムをはめて、穴を全開にしたり、穴をゴムバンドでふさいで空気流入量を減らしたりすることで調整は可能です。
【コンビニの冷凍ペットボトル以外でも使用できますか。】
多くのコンビニで販売されているのは、伊藤園の製品が多いようです。
当方がいくつものPETボトルで試したところでは、標準的には500mlサイズの円形ボトルが一番熱交換としては効率的でした。伊藤園のボトルでは使用できないのかというとそうでもありません。ただし、ボトルが少しツイストされていますので、部分的に熱交換フィンと接触ない箇所が出てくる可能性があります。当方が何十本も試した結果、480~500mlのボトルでは直径がほぼ68mm~凍結した場合70mm以下というものがほとんどでした。形状的に言えば、炭酸系ドリンクの500mlボトル(直径68mm程度)が一番好ましいと思います。また素材でいえばPETボトルよりもアルミボトルのほうが熱伝導的にも好ましいと思われます。
炭酸系飲料で、500mlで直径68mm程度のボトルは、いくつか販売されているものの、冷凍されているものはほぼ皆無です。
炭酸水は冷凍させると爆発する恐れがあるとか、様々な理由があるようなので、そのままご自宅で冷凍させてのご使用もお勧めできません。(当方の実験では爆発もひび割れも、体験しておりませんが)
したがって一度開封してから別の日炭酸系ドリンクを入れてから凍結させるのが安全だといえるでしょう。
冷凍庫でボトルを立てたまま凍らせることができるのであれば、ドリンクや水を80%程度入れて、蓋を少し緩めて、凍結による膨張の際に、空気を逃がす工夫をされるのがいいと思います・
また、PETボトルでも円筒形で非炭酸系飲料はたくさんありますので、お好みに合わせてご利用ください。ただし、メーカーが冷凍対応をうたっていないボトルでは、くれぐれも自己責任で冷凍をお願いします。
PETボトルを使用される場合には、最近出回っているボトルがふにゃふにゃのコーヒーなども、凍結すれば結構丈夫になりますし、ボトルの壁が薄いため効果的だと思います。ちなみにPETボトルの外側にまかれているブランドなどのシールは、外して使うほうが、熱伝導性には好ましいと思います。
※より効果的な冷却空気を求めようとするのであれば、アルミのドリンクボトルに氷と塩を購入させるのが最も冷却効果が期待できるでしょう。というのも、氷と塩を混ぜると最大で-21.2度まで温度が低下します。ただし、その温度がどの程度継続するかなどと言うのは、詳しくはかる装置がないので、当方でも検証できていません。 また、一般的に凍結温度は液体中の他の物質(グリセリンや糖分など)の濃度が濃ければ濃いほど下がります。従って、麦茶や緑茶などでは4度~0度で凍結するのが、思い切り甘いドリンクなどであれば、より低温での凍結が期待できます。 ただし当方では、解凍後のボトル内部の液体を、飲用・廃棄などできるよう考慮しているため、市販の凍結ドリンク類の使用を推奨しています。 |
【どのような条件下で効果を発揮しますか】
携帯用冷風扇の効能は、冷たい風をお手軽にというのがポイントですから、夏の暑い日中のみならず屋内などでも効果を発揮します。
そして冷風扇は、ただ単に冷風を提供するだけではなく、冷風の湿度も低下させて、提供することがメリットの一つです。
当方の冷風扇では、湿度を条件にもよりますが外気に比較して、10~15%程度下げることができました。
この湿度差は、WBGTの値でいうと、警戒ランクを一段階下げることができる場合もあります。例えば摂氏35度で湿度65~70%の場合、いくら通常の扇風機で風を送ってもさほど涼しくはなりません。なぜなら体温に近く、湿度が高い空気のため、体表に風が当たっても、気化熱で体表温度を下げるということが少ないからです。
それだけに、実際の快適さを得るためには、湿度も大きな影響を及ぼすため、冷風扇の、低湿度でも(外気と比較して)快適さを感じることができるのです。
【すべてを自作することは可能ですか】
構造がシンプルなだけに、DIYの得意な方であれば、自作は可能だと思います。とはいうものの、熱交換フィンが自作できての話です。
というのも熱交換フィンは外側の断熱材が、内側に押し込もうとする力と、中心の冷凍PETボトルからの圧力を受け続けます。さらにPETボトルの形状による圧力の不均衡にも耐える必要があります。(媒介となる中心のボトルは、解凍が進むにつれ微妙に収縮します。よって、外圧を吸収できる可能性もあります)
当方でも実験した結果、アルミニウムでは複数回の使用により、熱交換フィンの形状が少し変わってしまい、所期の冷却効果が得られなくなることがありました。
また、フィンの折り曲げは、専門的なコルゲーターマシンを使用しない限り、手作業ではむつかしいことがわかりました。
開発から量産にあたって、いくつもの金属加工会社を訪ねたのですが、対応してくれそうな会社はわずか2社で、プロトタイプの設計段階では、コストの50%以上が熱交換フィンに要するほどでした。(数千枚でようやく、数千円という価格になります)
そのため、中国の会社3社にも試作などを依頼したのですが、当方の指定する熱交換フィンの仕様をクリアできる会社はありませんでした。
金属の厚みに関しても、少なくとも中国や香港では入手できない厚みだということで、この部分は、日本の先端技術や工芸的技術をお持ちのメーカーでしか実現しませんでした。
最も熱心に協力してくれた会社では、1台分の折り曲げ作業に1台のマシンと作業員1名で2時間以上要したため、製作費があまりにも高額になりすぎて、受注を辞退されました。
ご自身でたたき作業や曲げ作業などにご経験があっても、専門の金型や治具がなければむつかしいかもしれません。
【プレゼントしたい学校があるのですが】
現在クラウドファンディングの募集を検討しており、支援者向けリターンの規定で、一定数のご支援金額よって提供できる学校への無償提供を検討しています。
学校にご寄付するご支援金額12500円毎に1セットを、指定する学校や施設に当方から直送することは可能です。ただしお一人でこれだけの高額支援というのはあり得ないので、最低金額を25000円と定め、最大5名の支援者が出そろって1校に1台。ご支援金額に応じて、3名や2名などで1台提供という割合になります。もちろん支援者には25000円で1セット「自作組み立てキット」を提供するのは言うまでもありません。
複数支援者で寄贈を行う場合には、都道府県や相手先を指定することはできません。相手先には、支援者の公表可能な属性データ(お名前、もしくはHN、お住まい、連絡先、メアドなど公開許諾情報のみ)を、連名でお届けします。
お届け先は別途プレスリリースなどで募集した学校から抽選で選定し、学校側から完成した自作キットや学校の写真などをお送りいただき、支援者にも転送します。
ご自身の思いで、特定行政地域の特定の学校に寄贈することは、複数支援者の合意がなければできないので、そのような場合には、申し訳ございませんが、複数台提供の支援プランをご検討ください。
その後クラファン会社から、支援者に応じて提供個数が変化するというのは禁止が通達されました。最初に寄贈希望学校を決定させて、「それ」kらのクラファン開始と言うことなので。本試合とで現在「自作組み立てキット」希望学校を募集中です。
【いつ頃入手できますか】
クラウドファンディングでも今回はオールインタイプでの募集を行っていますので、支援者が出そろってからというのではなく、お申込みいただき、当方でパーツの発注を行い、各部品がそろった時点での送付となります。
これもルールで禁止されているようで、例えオールイン形式であっても、プロジェクトの支援期間を背一定し、その期間終了後の提供しかできないと言うことになります。
例
クラウドファンディング プロジェクト募集期間が1月~3月末までの場合、支援者向けリターンの発送は、4月以降になります。これは当方が締め切り前にリターン物を準備できてもだめみたいです。
【あまり工作などに自信がないのですが】
25000円以上のご支援をいただいた支援者様には、当方で組み立てて送付することができます。できる限り早く組み立てて送付するようには致しますが、プロジェクト終了後、1週間程度の時間的余裕を頂戴したいと思います。
なお、この間に判明した不都合や部分的改善は反映して送付いたします。追加費用などは頂戴いたしません。
実際工作キットをどの程度の完成度でお届けしようかというところについては、未だに悩んでいます。
この携帯冷風扇を作ってみたいという方には、当方では事前作業せずにお届けしたいと思います。
ただし、プラモデルも日曜大工もやったことがないという方は、当方のキットには手を出さない方がいいかもしれません。構造はシンプルなのですが、製作技術により性能がかなり変動します。(最も重要なのは空気吸込口の加工で、この部分の仕上がりで性能が大きく変化します)
丁寧に作成するにはどうしてもやりたい方は、カインズやコーナン・ロイヤルホームセンター・島忠・HOME’S各社のようなホームセンターで工具を借りるか、ワークスペースをお借りの上チャレンジしてみてください。参考https://diy-faq.club/diy-rental/
【キットを工作するのに、どんな工具が必要ですか】
当方からお送りするキットをそのまま組み立てるには、厚い紙やプラスチックが切れるはさみ、コーキング剤(100均でも売っています)プラスとマイナスのねじ回し、ビニールテープ、ペンチ、手袋などで大丈夫です。電気周りを触りたい方は、小型のニッパー、はんだごて、糸ノコなどがあれば大丈夫です。さらにサイズを変えたい、風量を変えたいなど、作り込みたいという方にはミニルータなどもあれば便利です。接着剤はキットに入れておきます。
ちなみに、提供する工作キットのアクリルパイプは乳白色、もしくは透明です。色付けされたい方は、アクリル系塗料スプレー(100均でも販売)をご利用ください。
工具を含めて100均で多くの工具や材料が入手できると思います。参考までに当方が使用した工具類の社史をあげておきます。
上記工具の中で、アクリル用ドリルの刃は、空気吸入口の穴開けに使用するのですが、通常のドリル刃でも工作は可能です。吸入口を標準で20列×3個~4個あけるので、工作の美しさを考慮すると、逢キリル刃の方が切削時に流れることが少ないので、仕上がりがきれいになります。
また、吸入口をつないでスリット状にするためには、別途アクリル用のエンドミル刃が好ましいのですが、簡易ボール盤などが必要なるため、上級者の作業領域だと思います。
【素人が作っても性能は発揮できますか】
基本的には性能は発揮できると思います。とはいうもののできる限り丁寧に作ってください。アクリルパイプの接着に関しては、できる限り接着液を均等に流し込んで、気密性を保ってください。アクリル接着剤は、溶着剤なのですぐに溶けて固化します。ずれないように100均のクランプなどもご利用ください。その他のコツやヒントは組み立て説明書に記載します。
バッテリーパックをバッテリー収納ケースに入れてお使いの場合には、電源コードの通し孔部分へのコ-キング剤注入を丁寧に行って、結露吸収板などの水滴がバッテリーケースに流れ込まないようにしてください。
熱交換ファインは円形になるよう、に注意して円筒ケースに入れてください。
空気吸入口に配置するプラスチックアミは、できる限り円筒内側壁に密着させてください。断熱シート用ストッパーアミは、ただしくはめ込んでください。
【自分の好みで着色や加工はできますか】
お届けするアクリルケースは、乳半(半透明の白で、うっすらと透けて見えます)もしくは透明で、色の選択はできません。
ただし、それぞれ、アクリル系スプレーなどで塗装は可能です。塗装は表からでも裏からでも可能ですが、初心者の方は、ある程度アクリルパイプの組み立てや接着を行ってから、裏面からスプレーされるのが美しく仕上がると思います。
【製品化された冷風扇が欲しいのですが】
製品販売開始をお待ちください。今回のクラウドファンディングでは、アールイン方式を採用しており、プロジェクトの成否に関係なく、リターンをおお届けする方法です。したがって、支援者にはリターンを保証しますが、目標金額が達成できても、リターンお届け後に残る収益は、ごく一部にしか過ぎませんし、目標額に支援金が届かなければ、再チャレンジ以降になると思われます。
ただし、金型作成目標金額が早期に達成できた場合には、工作キットのアクリルパイプを、工場生産したABS筐体に変更して、お届けする予定です
また、今後製品化に成功した場合、アクリルパイプではなく、製品筐体が必要な支援者には、送料+実費で筐体だけをお届けすることも可能です。
【バッテリーも一体化させたいのですが】
本プロトタイプの冷風扇は、全体が3つに分割されています。
一番端がDCファン部分でもう一方の端が、電源ユニット部分です。そしてその双方に挟まれているのが、熱交換ファインなどの入った、中央部分です。
この3つの部分からなる、形状は商品化されることがあっても、変わりません。
その電源ユニット部分は、USBケーブル以外は何も入っていません。
その割には空っぽの部分が大きくされています。以上に大きくとってあるこの場所に入るバッテリーであれば、一体化は可能です。しかし、円形のため、簡単にカタログやネットをみて、入ると思わないようにしてください。
当方の失敗をお話しします。当方が試作用バッテリーを購入した際、一辺が60mmもう一片が90mmの長方形のバッテリーを購入しました。内径90mmの円形の面積に入ると思ったのですが、実は大きな間違いでした。当初は長辺が、内径と同一サイズだから大丈夫と高をくくって、ネット憂悶してしまったのですが、内径90mmには入りませんでした。
すでに多くの読者は理由を後司会のことと思いますが、こういうことなのです。
【学校への無償提供告知はどのように行いますか】
プロジェクトの募集と同時に、全国主要日刊紙へのプレスリリース、を発送いたします。
また、ネット系プレスリリースにもクラウドや提供条件などの告知を行います。
SNSや当社運用ページでも広報を実施します。さらに支援者の推薦も受け付けます。推薦頂いた学校や団体につきましては、支援者様の学校ご支援が、推薦学校に振り分けられない可能性もございます。(分担比率によっては、複数者でキット提供になるため)あらかじめご了承ください。
【学校で制作する場合、部品の購入などは可能ですか】
可能ですが、コストを考慮すれば中心の熱交換フィンだけをご購入いただき、他の部品については、各自工夫でいろいろなものをお確かめいただくのが好ましいのではないかと思います。
もちろん時間的に急いでおられる場合などは、別途ご相談ください。(クラウドファンディングの対象外となります。)
【暖房に使えますか】
携帯冷風扇は、真夏に冷風を限られた面積に提供するためのもので、大きな冷房性能はありません。暖房については、中心に配置するPETボトルがおよそ55度前後です。熱すぎるとPETボトルの変形や、中身の飲料の品質変化が予想されるからです。
自宅で熱水を用意してアルミボトルに入れてご使用の場合には、限られたエリアでの使用であれば、温度は上昇しれます。自転車の前後につけ幼児用幼児用防寒カバーの内部程度であれば、外気温にもよりますが、温度上昇は期待できます。
外気温度とボトル温度が同じになる程度の時間は、暖気された風が提供されますが、面積によっては、驚くほど暖かいという感じにはならないと思います。自転車やベビーカーの防寒グッズ内部では、面積が狭いので、それなりの温度上昇は期待できますが、温風が直接お子様に当たらないような工夫をしてご利用ください。
また、沸騰直後のお湯などは、ボトル投入時にやけどの恐れがあるのと、本体の断熱シートなどの変形変質なども考えられますので、ご自身の責任で取り扱いにご注意ください。
【本体サイズはほかにありますか】
現在開発中です。30分~1時間の持続時間の小型版も開発中です。
値段はさほど変わりませんが、より奪熱効率の良い熱交換ファインを用いたものと、標準ファインを用いた普及版との提供を考えています。
【似通った製品があるのですが、違いはどこにありますか】
海外で製造された製品の中には、当方の申請した実用新案とほぼ同じ構造のものもありますが、国内における先願順としては当方の技術が先行していると考えています。大きな違いは風の吹き出し位置が異なること、冷媒となる冷却材からの熱交換フィンが、異なるということでしょうか。
当方の構造は、多くの場合冷凍されたPETボトルを使用するというところに重きを置いているため、出先でも冷凍ドリンクを購入して、その場で冷風を得ることができるというところにメリットがあります。
そのため、多様な形状となるPETボトルに対応するため、熱交換フィンを固定サイズにせず、多少の伸縮性を考慮した構造となっているため、ドリンクのボトルサイズや内容量に個体差があっても、ボトルの円周サイズが少し増減しても使用が可能ということです。
さらに、市販の多用途広口アルミボトルも、利用可能ということで幅広い冷却媒体に対応していることでしょうか。
【冷却効果を高めるためのポイントは】
詳しくは今後本ページでお知らせして参りますが、風量と熱交換のパランスです。
例えばDCファンの出力を大きなものやバッテリーのボルト数を高めれば、風量は増加します。ただしそうなると外気の熱交換フィン接触通路の移動も早くなり、冷却部分での滞留時間が短くなります。結果的に風力は強まりますが、風そのものがぬるくなる可能性があります。
そこで出荷時点では、吸い込みに必要な最低限の吸い込み穴を開けるか、あるいは位置決めのシートを同封しますので、制作者側でご自由に穴開けして風量を調整してください。
【最後にお願い】
携帯用冷風扇は、日本ではほとんどなく、まだ生まれたばかりです。
支援者が作られた冷風扇は、どれくらいの温度低下に成功したでしょうか。
あるいはどのような工夫をされたでしょうか。
できれば、ご自身で得られた成果や、加工について困ったこと、改善すべき点などご意見をお聞かせ頂きたいのです。
ご意見を元に、より使いやすく効果のある製品に育ててゆきたいと思います。
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