2018/10/22 構想

発酵容器の温度制御に当たり、最もポピュラーなのが市販の冷蔵庫の改造である。この手法はワインセラー自作界隈でも一般的であり、最初に取り組むにあたって情報も豊富そうである。

現在、自室には家庭用の2ドア冷蔵庫に加え、酒専用冷蔵庫として1ドアのペルチェ式冷蔵庫が稼働している。ここで後者の冷蔵庫について発酵温度の制御に使えないか、過去に設定温度の上限と加減を測ってみたことがある。

上限値：14℃ 下限値：8℃

上限値に着目するとエール酵母の発酵温度の17℃~と比較して低すぎることがわかる。これは冷蔵庫に搭載されているサーモスタットの設定の問題である。という事でまずはこのサーモスタットを改造することで設定温度の引き上げを狙おうと思う。

参考に庫内のコントローラ基板を上図に示す。Kのコネクタは左図のボリューム底面の二本の赤線と対応しており、ボリュームスイッチに接続されている。このボリュームスイッチがOFFになるとペルチェ素子の冷却とFANの回転が停止する仕組みになっている。

以上のように色々素人なりに回路を観てみたが、今回のサーモスタットは電子式である。安物のコンプレッサ式冷蔵庫であれば、機械式のサーモスタットが使用されていることが多く、その場合はオフセットの調整をすることで容易に設定温度を変更することができる。

ただし今回は電子式、設定をいじるには色々と面倒そうである。そこで今回は頭の悪い方法であるが、市販のサーモスタットを挿入することで温度制御を試みる。

2018/10/23 実装

という事で早速実装する。と言ってもニッパーとハンダゴテと熱収縮チューブで配線の繋ぎ変えを行うだけである。

まずは冷蔵庫の基板とボリュームスイッチを接続する配線を切断し、基板側と庫内側それぞれについて新たにラッピングワイヤをはんだ付けして延長する。基板側は冷蔵庫のON-OFFに、庫内側はサーミスタの接続に使用する。

最終的には冷蔵庫から追加で二組の配線が引き出され、これらをサーモスタットに接続すればOKである。

庫内についてもボリュームスイッチにつながる配線（赤）をボリュームから取り外し、代わりにみの虫クリップをはんだ付けした。ここにサーミスタを接続すれば改造は完了。非常に単純な作業である。

2018/10/24 動作試験

早速、発酵容器の温度制御を想定して動作試験を行ってみた。

8Lの梅酒瓶に25.0℃の水を6L投入し、これを18.0まで冷却する。「冷却に要する時間」、「目標温度到達時のオーバーシュート」、「瓶内部の温度勾配」の3つの要素を確認する。

■冷却に要する時間

25.0℃→18.0℃の冷却に要する時間は3h 45minであった。これはピッチングからウォート発酵開始に要する時間よりも十分小さく、十分な冷却性能といえる。

■目標温度到達時のオーバーシュート

オーバーシュートとは目標値からの誤差のことである。今回、サーモスタットにより冷却がOFFされた後、17.8℃まで温度が低下した。熱容量が大きいだけあってオーバーシュートは小さく、発酵温度の制御程度であれば十分な性能だ。

■瓶内部の温度勾配

今回は攪拌なしで冷却を行ったため、冷却後は瓶の上下で温度勾配ができている。計測の結果、上面で18.8℃、底面で17.8℃、結果1.0℃の温度差が生じていることがわかった。1℃の温度勾配は発酵においては許容できる値であり、実際には発酵に伴う自然対流によってこの温度差は発生しないと考えられるため、考慮不要である。

ということで、発酵のための恒温槽としては十分な性能を備えている事がわかり一安心である。ここからの改良としては以下が挙げられる。

• 温度の外部からの測定

今回はサーミスタを水中にドブ漬けしての実験だったが、衛生上、瓶の外周部にサーミスタを貼り付けて温度測定ができればより望ましい。そこで次回は瓶内部の液温と瓶外部の液温を比較してみて、両者の差を計測し、瓶外部の温度から温度測定が可能かどうか確かめてみる。極力薄いサーミスタを瓶に密着させ、周囲を発泡スチロール等で断熱してみるのが良さそうだ。計測の結果、温度差があった場合はサーモスタット側で補正するのもありだ。

• 温度履歴の取得

Arduinoを用いてウォートの温度履歴を取得できるようにする。将来的にArduinoで発酵容器ペルチェ冷却器のフルスクラッチも構想しているため、基本的な取扱を覚えておきたいという意図もある。