銅Skiving Finのヒットシンク ....................................................... 06. 05. 27.
付着式ク-リングユニットをよりコンパクトにするために従来市中で販売されていたコンピューター用のクーラーを探してみました。まず、CPUクーラーはクラックの数が高いため発熱量が増えながら次第に大型化していき、ヒットパイプ製品が中心になってきています。VGAクーラーのうち、小さくて形も良い物が幾つかありましたがテストをしてみたらク-リングの性能が非常に足りなかったためあきらめて結局、銅ヒットシンクを採用したCPUク-リングのうち、効率性の高い物を探し始めました。その結果、台湾のクールジャックのスリムクーラーを見つけることができました。厚さ3~4mmの銅板にSolderingで冷却ピンを付ける方式が一般的な方法ですがこの会社の製品は銅板を削り上げて冷却ピンを作る方法でヒットシンクを製造し、熱の伝達性能を高めていました。 
右側の写真のようにヒットパイプクーラーを外してそこにクールジャックのJAC313Cクーラー(60x60mm)を付けてテストをしてみた結果、ヒットパイプクーラーを使用する時よりもCMOS温度が約1.5度もっと上がります。このぐらいだったら満足できる水準だと判断したので採択することにしました。
クーラーの厚さが7cmから2.3cmまで低くなった上、重さの中心もカメラのボディー中心に移動されて良くなりました。
>Peltier Moduleに発生する結露を解決するためにこれを密閉チェンバーの中に入れてその外側にCopper Blockを置き、ヒットシンクの方に熱が伝導するようにしました。そして内部のコールドフィンガーから密閉チェンバーへ熱が伝導する大きな原因だった固定ピンを除去してコールドフィンガーがチェンバーと直接熱が伝導しないようにしました。この過程で解決すべき大きな課題だった光軸アラインは水平計を利用して直接CMOSとレンズマウントの面との平衡を合わせる方式に変更して問題を解決しました。
Peltierと接する全ての面はlapping処理してThermal Compoundを使用して接合させて熱の伝統効率を高めました。Copper Blockと密閉チェンバーのHousingを通じて熱の伝導量が以前のデザインの時に比べて多くなりながらぺルチェと一番遠い位置にある密閉チェンバーの最後のところの温度が常温-5度まで上昇したため結露に対しては安全な状態になった。密閉チェンバーのフタは以前の銅の薄板方式から厚さ2mmのアルミニウムに変更しチェンバーと接する面にThermal Compoundを塗ったりネジで接合するようにして熱の伝導量が最大になるようにした。
USB、Romote controller、Thermometer、Power of Peltier ModuleはDSUB Connectorを利用してカメラの内部でEXcoolerを繋げるようにしEXcoolerの下の面に全てのJackを配置させた。
星の写真を撮影する際に外気の気温の変化によってCMOSク-リングの温度が変化するようになりこれに対する対策として温度のコントロール装置が必要なのが事実です。しかしCMOS側の温度計と連動されぺルチェの電流をコントロールすることが一般的ではありますが、そのようにするためにはパワーをファン、ぺルチェに別々に供給しぺルチェ側の電源の供給装置に電流のコントローラーを付着しなければいけませんが、そうするとケーブルがもう一つ必要になるため５つのジャックをEXcoolerに作らなければいけません。
悩んだ末、簡単な方法を使ってみることにしました。まず電源は一つで入ってくるようにしてEXcooleの中でペルチェの方の電源は12Vそのまま出してファンの方の電源は可変抵抗を利用して12V～5Vまで変るようにしてファンのスピードをコントロールしてヒットシンクのク-リングの効率をコントロールする方式でCMOSの温度を変化させることにしました
テストを行ってみた結果、CMOSの温度が約2.5度ほどの変化幅を持っていました。このぐらいだったら一つの対象を撮る時間が1時間~2時間であると仮定してみ場合、ある程度活用可能なシステムだと思われます。
CMOSセンサーを光軸に一致させるために密閉チェンバーの後ろのフタに３つの小さい穴を開けて、ここに脚を置いてCMOSの裏側に3脚が置かれるようにしました。その上に写真のように水平計を置いて水平面のガラスの上にカメラを乗せてレンズマウントの面とCMOS面が水平になるようにミラーボックスの3点の支持ポイントにワッシャ-の厚さを調整する方法で水平を一致させました。
実際の星の写真を撮ってテストをしてみた結果、星の形が潰れずにきれいに撮れていました。
現在はカメラ自体の駆動用バッテリーを使用していますが冷却システムに供給される12V外部電源がカメラのバッテリーの電源の機能まで担うようにパワーのシステムを変えることも考えています