自作プラスチックヒーター ~組み立て編~

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先日紹介したUSB Type-C仕様の「自作プラスチックヒーター」。

自作プラスチックヒーター ~組み立て編~
先日紹介したUSB Type-C仕様の「自作プラスチックヒーター」。 その組立について詳しく書いてみる。 概要や詳細は前回の記事を参照。 ※自分好みの仕様で作成しています。  参考にする場合、各自調整をしてください。...

その組立について詳しく書いてみる。
概要や詳細は前回の記事を参照。

※自分好みの仕様で作成しています。
 参考にする場合、各自調整をしてください。
 また、自己責任でお願いします。

材料調達

今回ホームセンターで買った材料は
・アルミパイプ(直径)
・ニクロム線
・シリコンチューブ
・ガラスチューブ
・手すり用の横受け
の5種類。

ガラスチューブとニクロム線は、事前の脳内設計では最適解がわからなかったため、2種類1ずつ購入
土台となる木材は以前使った余りを使用。

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他に電源部分が必要。
今回は「USB-PD_Adapter PDA-01」+市販の充電器を使用した。
USB-PDで最大20V、3A取れる便利なモジュール。

組み立てと加工

具体的な工作手順。

土台の準備

まずは木材を好みの長さに切って土台を作る。
今回は愛用している2100均ケースに入る限界幅である22cmにした。
愛用のケースにぴったり。

パイプのカット

ヒーターになるパイプを任意の長さに切り出す。

微調整

原則、配線スペースの分、土台よりは短くなる
金属パイプの切断は「パイプカッター」があると楽。

パイプを挟んで回すように切る。
切り口を潰さずきれいな断面になる。

縁の処理+断熱

断熱とアルミパイプの縁で怪我しないようするために何らかの対処が必要。
今回はシリコンチューブで保護した。

アルミパイプの縁に上からシリコンチューブを被せる。
シリコンチューブは長さに合わせてカット。

横受の取付け

アルミパイプと土台の木材を固定するため、横受3を使う。

横受とアルミパイプ+シリコンチューブの経が合わなかったので一工夫。

隙間ができてしまった。(入らないよりはずっと良い。)
隙間をは切り開いたシリコンチューブを流用して埋めた。
切ったシリコンチューブも一緒に横受けに押し込む。
これでビス等を使わなくてもしっかり固定できる
横受への断熱性能も上がるので、エネルギー効率的な面でも嬉しいところ。
反対側も同様に。

ガラスチューブ

ニクロム線がヒーター部分の金属に直接触れないよう絶縁する為にガラスチューブを使う。
ガラスチューブは地味にレアパーツ。
ホームセンターによっては取り扱いがない

電材に強い店だと取り扱ってることが多い印象。
ニクロム線は後で長さ調整しながら入れるので、先に程よい長さにガラスチューブを切っておく。
だいぶ形になってきた。

ニクロム線

「電気で発熱させる」用途でおなじみのニクロム線
今回は電気コンロ100W用を使用4。計算もしやすい。

まずはニクロム線を必要な長さに切る
ある程度計算して長さを決めることになるけれど、本来の用途である電気コンロよりも使う温度域が低いうえに、今回は電圧も低い。そういう要素が合わさって、素人には難しい部分

さらに、仮に計算できたところでニクロム線がコイル状になっているせいで厳密に長さを測ろうとすると難しい
ましてやニクロム線をガラスチューブ+アルミパイプに入れた際、表面にどれくらい熱が伝わるかは未知数

どちらにしろヒーターの表面温度を160度に調整することは変わらないので、最終的には感覚でやった5

切ったニクロム線をパイプの長さに合わせてなるべく均等に伸ばす

均等に伸ばすの温度ムラを作らないコツ。後々温度調整のために短く切り直す可能性大。

これをガラスチューブ+アルミパイプの中に通す

ニクロム線は高温になるので、はんだ付けが原則不可
だから今回はビスとナットで簡単な端子台(?)を作って電源線へ取り付けた。

簡易端子台(?)。付け外しが多いなら地味に便利。

これで大まかな加工は完了。

動作確認+調整

基本的なヒーター部分が仕上がったら、適当に仮配線して動作確認

仮配線の時のミノムシクリップは相変わらず便利。

回路的には20V出力に設定した「USB-PD_Adapter PDA-01」とヒーター部分を繋いだだけ。
電源を入れる瞬間はやはり緊張する。
初回は多少焦げた(溶けた)ような匂いがするので余計に怖い。

無事、熱くなるのが確認できたらニクロム線を短くしながら温度調整
熱する→温度測定→冷ます→ニクロム線をカットするを繰り返す。

うっかり熱いままヒーターに触ってやけどしないように注意。

温度計測には市販の料理用の温度計6を使用した

温度計の先端をヒーターの表面に接触させて温度を測る。
温度が反映されるまでかなり時間がかかるのでのんびり待つ。
ちなみに非接触で素早く温度が測れる「放射温度計」は、ヒーター表面が金属で反射してしまうため残念ながら使えず

仕上げ

調整が終わったら最後に仕上げ。
「USB-PD_Adapter PDA-01」を土台に固定して配線を整える。
「USB-PD_Adapter PDA-01」の底はほぼ平らだけど、出力する線を取り付けた部分が若干盛り上がってしまう
だから、干渉する部分の土台側を軽くくり抜いていて木ネジで固した

くり抜いた部分。
取り付け完了。USBケーブルが挿しやすいように端に配置。
最後に配線。
配線止め金具固定マウントを使うことも考えたけど、今回は今後の拡張を見据えてハーネステープで貼り付けるだけにした
これで出来上がり!
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自作プラスチックヒーター ~組み立て編~
先日紹介したUSB Type-C仕様の「自作プラスチックヒーター」。 その組立について詳しく書いてみる。 概要や詳細は前回の記事を参照。 ※自分好みの仕様で作成しています。  参考にする場合、各自調整をしてください。...
注釈
  1. サイズ違い、性能違い。[]
  2. 同じケースで統一すると収納が捗る。[]
  3. 別名「パイプブラケット」。店によって値段が大きく違う部品筆頭。[]
  4. 万が一に備えて200W用も買ったけど結局未使用・未開封。[]
  5. 参考にならなくて申し訳ない。ニクロム線の抵抗は24.7Ωぐらいになった。[]
  6. 主に天ぷら用。[]

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