[自作バッテリーウォーマー]




  • はじめに
    冬になり気温が低くなるとリポは電圧が低下して放電能力が下がってしまいます。
    その様な条件の中で充放電を行うとバッテリーを痛めてしまうので冬はバッテリーを適温まで温めてあげる必要が有ります。
    そこで私はモロテックと言うメーカーのバッテリーウォーマーを持っていまして、充電中のリポの加温に使っています。

    モロテック製バッテリーウォーマー。
    下の黒いバックの内壁にリボンヒーターが入っています。
    12V電源用で消費電流約1A。
    電力は14W以下の仕様です。

    充電後に加温しながらの保管では100円ショップで購入したレンジで加熱する保温材を使っていますが2時間程度しか持ちませんので今一不足です。
    そこで電気で加温出来るウォーマーをもう一つ欲しいと思いました。
    同じ物でも良いのですが、車用のタイヤウォーマーなどなら入れ物が自由になります。
    しかし、値段を調べますと良い値段しています。
    また、消費電力が解らない、12V以外の製品も有る、温度が不明、2〜4個セット、カップ式なんて物もある。
    などなど色々と不都合が有ります。
    ネットで調べるとバッテリーウォーマーを自作されている方も沢山いるようです。
    使用している部品ですが、大抵の場合はW数の大きい抵抗を複数個使っています。
    セメント抵抗を使っている方もいます。
    どちらにしても素子自体のサイズが小振りなので複数個使って熱を分散し、さらに金属板等で放熱を均等にしようと細工している物も有りました。
    しかし、素子自体が厚みが有るのでスマートでは有りませんし、抵抗は本来発熱させる為の素子では有りません。
    色々と考えていたのですが、良く考えてみれば何故皆は抵抗を使うんでしょうね?
    発熱させたいのなら電熱線使えば良いじゃん、ホームセンターでも売っているのに。
    何だかなぁ〜っと思ってしまいました、そもそも最初の誰かの発想が歪んでいたんですね。
    それを皆で真似するから抵抗になっちゃうのでしょう。 (笑)

    そこまで閃けば後は簡単でした。
    家の中を見回すと・・・・・・ありました、丁度良いのが。
    これ使っちゃえ! (オイオイ)

    ワイヤーリンケージに使っている太刀魚用ハリス45号。
    ナイロンコーティングだから絶縁も良好。
    しかも、ステンレス系なのでさび知らず。


  • 電気的特性の調査
    大丈夫?って思う人もいるかと思いますが、電熱線もニクロム線も要は抵抗成分が有ってそれ相当の電流が流れれば発熱するんです。

    手持ちのバッテリーウォーマーは約14Vで1A流れて14Wで発熱も充分です。
    今回は発熱部が剥き出しになるのでもう少しW数は少なくても良いですし1Aよりもう少し消費電流を押さえたいと言う事も有ります。
    電圧に対する電流は線の抵抗値で調整出来る事は少し電気の事を知っている人なら良くご存知ですよね。
    オームの法則から14Vで1A流れる電熱線の抵抗値は・・・・・
    14V/1A=14オーム
    (オームの記号は機種依存文字と思いましたのでカタカナ表記をしています。)

    上記の様に算出できますが、今回は少し電流を下げたいので15〜18オーム位を狙いたい所です。
    その為に使用する釣り糸の抵抗値をテスターで計測しました。
    今回の釣り糸ですが、約10mの巻きが有りましたが少し使ってあり9.7m程度でした。
    線自体は表面に丈夫なコーティングが施して有るので両端の被服を剥いで抵抗値を計測しました。
    抵抗は約300オームありました。
    と言う事は、1/3の約3.2mで100オームです。
    20オーム狙いなら、さらに1/5の65cmです。
    線を板状の物に巻き込もうと思っていますのでこれでは少し短いかと思います。
    さらに僅か65cmの極細のワイヤーに10W前後の電力をかけると負担が大きすぎて温度が高くなりすぎる可能性が有ります。
    ところが、線が2倍の長さ(2倍でも同じ抵抗値と仮定しての話)になれば線の温度は半分になります。
    この時勘違いしてはいけないのは、全体的な熱量が半分になる訳では有りません、線自体の温度は半分ですが発熱面積が2倍になる訳です。
    そこで1/6の1.6mなら50オームですが、もう一本並列にすれば1.6mの長さを確保したまま25オームまで下げられます。
    さらにもう一本追加し、3本で1.6mとすれば16.6オームと狙い通りの抵抗値になります。
    この方式の利点はこの様に簡単に自分の必要な設定に簡単に調整が聞く事ですね。

    とりあえず線だけ目的の状態にカットして電気を流して電流と発熱の具合を調査しました。

    電源に繋いでのテスト。
    万一の異常加熱で赤熱等発生した場合を考慮して燃えないアルミチャネル材に巻いて有ります。
    線自体は被服が有るのでショートしません。
    いきなりベタに繋ぐのでは無く、最初はチョンチョンと接触させ様子を見ましょう。

    実測の結果、13.8Vでだいたい0.8Aと電流的には丁度良さそうです。
    発熱も結構熱くなり良い感じです。

    当たり前ですが、電気って面白いですよね。
    この程度の初歩的な物なら暗算でおよその値が出て、実際に試してみてもほぼ予想通りの結果となります。
    なかなか楽しいですね。

     
  • 製作
    電気的な特性は目的通りとなりましたので製作にかかりました。
    土台ですが本来は3mmベニア辺りを使いたかったのですが、丁度良いサイズが無かったのでプランク材を切り出した1.5mmバルサの端材を2まい重ねて作りました。
    そのままでは配線の部分だけ発熱し熱ムラが大きいし放熱も悪いので銅版を取り付けました。

    アルミでは無く銅版なのは熱伝導率が良いから。
    勿論、アルミでも可能です。
    出来れば土台は2〜3mmベニアが良い。

    配線は銅版の真上を通過し、その熱が銅版に伝わる事により分散して全体がムラ無く加熱される構造になります。
    配線自体は被服されていますが、銅板は電気を流すので被服の磨耗等でショートするとまずいと思い、土台と銅版を接着後にオラライトで被覆しました。
    黄色を使ったのは大きな端材が有ったからです。
    その後、土台の両端に切込みを入れました。
    (バルサの土台では切込み部は瞬間で補強しておく必要が有ります。)
    配線を切込みに引っ掛けて巻き込みますが、裏面は使いませんから裏面への巻き込み分は無駄になります。
    そこで一度切込みに引っ掛けたらコの字型に折り返して直ぐ隣の切込みから表面に取り出します。
    両端の切込みで同じ様に処理する事により、表面を通る配線の量を2倍に出来る訳です。

    この様に配線を走らせます。
    配線密度が高いほど放熱は均一になります。
    最後尾の配線も勿体無いので斜めに走らせて有効利用。

    最後の端の部分も勿体無いので、引出部近くへ表面を斜めに走らしておきました。
    勿論、斜め配線の下もオラライトで絶縁しておきました。
    最後にもう一枚表面からオラライトで絶縁しました。

    問題は、バッテリーへの配線との接続でした。
    当然といえば当然ですが、ワイヤーの素材はステンレス系の様で普通の半田は乗りませんでした。
    色々考えましたが、このワイヤーを釣り針に固定する場合に使う金属製のスリーブを使い配線とカシメてしまいました。
    これなら簡単に接続が可能です。
    そして、反対側にはワニ口クリップを取り付けました。

    仕上げにオラライトを全体に貼り付ける。
    電源ラインとワニ口を付けてヒーター部は完成です。

    12V電源に接続すると、12Vで約0.7A、13.8Vで約0.8Aと言う事で8.4W〜11W程度と少燃費です。
    発熱もポケットに入れておいた使い捨てカイロ程度の温度にはなりますから良い感じです。
    実際に100円ショップで買った保温バックに10分程度突っ込んで見ると内部の温度はホカホカでウォーマー自体も結構な温度になっていました。

    ヒーター部を突っ込んで自作バッテリーウォーマーの完成。
    サイズはかなり大きいのでキングコブラ3S6パックを入れてもまだまだ余裕。

    私の場合、100円ショップの保温パックを更に改良しています。
    蓋以外の部分の内壁にプラスチック製のダンボールを取り付けています。
    断熱性が大きいので、これなら外で外気温が低くても十分機能しそうです。

  • 最後に:
    かかった費用は手持ちの素材を使いましたので0円ですが、釣り糸は400円もあれば買えますし、バルサも150円位でしょう。
    銅版やアルミ版は少々お値段がかかりそうですが、100円ショップでも0.5mm程度のアルミ板が売っていますよね。
    ワニ口や配線も安く買えると思いますので、1000円以内で作れると思います。
    特に利点と思われるのは、自分の環境に合わせて発熱量や消費電流が自由にチューニング出来るからです。
    たとえば、モロテック製バッテリーウォーマーでは1Aの消費電流なので4時間で4000mAh3Sのバッテリーを1本充電するだけの電力を消費してしまいます。
    これではEPPファンフライなど小型機メインの方が使うのは親バッテリーの容量から厳しいと思います。
    たとえば、消費電流を0.5Aとして作ったとしてみましょう。
    当然、発熱量は少なくなりますので保温パックのサイズも小さめにする必要が有りますがバッテリー自体も小型なので問題無いでしょう。
    そして、これならば4時間使用して1000mAh3Sのバッテリー2本充電する電力です。
    この程度なら何とかなりそうかと思いますが如何でしょう?

    ただし、このヒーターは過剰な発熱に対する安全装置は備えていませんので注意して使用する必要は有ります。
    また、発熱する物なので設定を間違ったり適当に勘に頼って行うと赤熱するほど過熱し、最悪火災になる可能性が有ります。
    製作には抵抗値が計測できるテスターが必要で、オームの法則や並列抵抗値の計算等の理解が必要です。
    初歩的な知識では有りますが、必ず電気的な知識の有る方(私の説明が理解出来る知識がある方)のみ試されてください。