ペルチェ素子を使った市販の冷温蔵庫を分解して、どの位冷却能力があるかみてみました。もともとは車載用の冷温蔵庫です。直流の流れる方向で冷却したり、温めたりできます。
ペルチェ素子はペルチェ効果(直流電流を流すと吸熱と発熱が起こり、流す電流の方向を逆にすると吸熱、発熱も逆になる)を利用した冷却/加熱素子ですね。秋月電子でも手にいれることができます。
冷却用としては、通常のコンプレッサを使った方法に比べて、音や振動がなくて小さなもの(例えばパソコンのCPU)を冷却するには適しています。ただ、冷却能力はあまり大きくないので、この冷温蔵庫も缶6本分の内容積があるのですが、冷えている缶が温まらない程度であって積極的に冷やすという訳ではありません。
で、これをつかって氷の結晶ができないか、というのが目的です。
一度冷却して再度の動作のため、表面に水滴がついています。熱伝導シリコンの上にある水滴は表面張力で盛り上がっています。
通電すると表面の水が凍ります。この条件では−5℃までしか温度は下がりません。このとき、加熱側にはアルミのヒートシンクがありファンで冷却しています。ヒートシンクの温度は32℃で室温が30℃でしたので、どんなにファンの風を強くしても、これ以上は温度を下げるのは無理そうです。
表面の氷の状態です。一番大きい盛り上がった部分の拡大すると、氷の表面にまた小さい氷が沢山ついて、だんだん大きく成長していくようです。水は大気中の水蒸気がついて凍るようです。形は丸いままです。
雪の結晶の形は温度と過飽和の水蒸気の条件できまるようです。綺麗な六角形になるには、冷却は少なくとも−15℃程度にしないとできないようです。(中谷宇吉郎先生の中谷ダイヤグラム)
さて、もっと下げるには。。。。。
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