前回の上空の空気を吸い込む方式を考えてから９年間ネット直販メーカーをやっていました。
研究が中断していました。
そしてネットショップを他社へ譲渡して、さて何をしようかと考えたところ途中になっていたカーブミラーの結露予防を思い出したのです。
データー収集はほぼ完了していたので現実に起こっている放射冷却とカーブミラーの関係は把握していました。
もう一度、頭の中で整理してみました。
空に雲がないから地表から遠赤外線を宇宙へ放射して冷えることが放射冷却です。
ミラーも同様に遠赤外線を放射し冷えてしまいます。
ミラーに接触している空気はミラーと同じ温度だと思いますが、その隣の空気分子は少し高い温度です。そのまた隣はもう少し高い温度です。
空気そのものは遠赤外線を放射せず通過してしまいます。
空気とミラーが接触しているにもかかわらずミラーだけが冷えるのは風がないから空気とミラーの温度が馴染まないのです。
風がある夜は天気が良くてもミラーは結露しないのはその理由です。
でも外に扇風機を置いて風を送るわけにはいかず、上から空気を吸い込むと穴が開くという問題にぶつかっていたのです。
９年間も研究が止まっていました。
しかし、ある日突然ひらめきました。
発明とか研究というのはずーっと同じ事を考え続けることで突破口が開くのだと思います。
水滴が石に穴を開けるように。
気温が急激に下がる時結露するという事は分かっていました。
ということはミラー内部の空気はそれより遅れて冷えるんだなと気づきました。
そしたらミラー内部の空気とミラーの温度を馴染ませればミラーを外気（露点：それ以下では結露する温度）より高く保てるのではないかと思ったのです。
原理は下図のようになります。
実際の試作器の内部です。
１Ｗの小さなファンをミラーの内部に取り付けて空気を撹拌します。
制御回路は４bitマイコンを内蔵し日没の検出と動作モードをプログラムしました。
この段階では日没から日の出までファンを動かすだけです。
そして、設置してみました。
このような実験を毎晩繰り返していました。
各部の温度測定のためセンサーとレコーダーを付けて外部バッテリーを置いて夜間ずーっと測定しているのです。
寒い中忍耐力が勝負です。
そして実験場へ行きミラーの後ろから近づいていきました。
裏面のツヤが違うことに気づきました。
もしかしたら成功したのかも知れないと思い雪の中を走っていきました。
結果は見事成功でした。
その結果が下の写真です。
普通のミラーは霜が付いているのに対してファンを内蔵したタイプは霜も結露もありません。
「やったー」
と心の中で叫びました。
１８年かかってやっと放射冷却を根本から理解し放射冷却を応用して最小電力でミラーを露点以上に保つことができました。
消費電力は１晩１２時間として１２Ｗhです。 小さな太陽電池でまかなえます。
下の写真が、量産前の試作品です。
これをポールの上に乗せてミラー内部のファンへ電源ケーブルをつなぐだけで結露と霜を予防できます。
残る問題はメンテナンスです。
消耗品は鉛シール蓄電池です。通常寿命は３～５年程度です。
しかし、以前同じ消費電力のLED照明器具を開発した時鉛シール蓄電池を１２年間以上動作させたことがあります。
電池は普通なのですが充放電の制御方法をくふうし通常の３倍以上長持ちさせる方法を考えました。
これもすごいことです。
バッテリーメーカーの開発者は分かっていると思います。
それでも寿命があることには変わりありません。
そこで二重層コンデンサーを蓄電に使うことを考えました。
下の写真が簡単に容量を計算した時のホワイトボードです。
ということで、ミラーに穴を開けず、蓄熱材を使わず、ヒーターを使わず、放射冷却を理解し逆に応用して鏡面を露点以上に保つ方法を発明しました。
特許も登録になりました。
特許第4382870
しかし、まだひとつ腑に落ちないことがあります。
それとコストダウンのためのアイディアが追加で必要です。
今日はここまでにしておきます。