実験バッテリードライブ(構想編)

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構想編

勢いでバイク用バッテリーを買ってしまったのでアンプのバッテリー駆動を構想します。

バッテリー

学生時代、電子工学科に所属し、4年生になってノイズを研究対象とする研究室を選択しました。実験に使用する測定系は低ノイズが要求され、当時測定に使用したアンプの電源に自動車用のバッテリーを使っていました。あるとき、研究室の先輩が誤ってバッテリーをショートさせてしまい、一瞬にして電線の被覆が黒こげになり、電線が溶断しました。その時に、バッテリーは危険だけども、電流の供給能力が高い事を思い知らされました。たった12Vでエンジンを始動させる為にエンジン内の駆動系を回す電力を供給する為の物なので、あたりまえのことですが・・・。当時の研究室の教授がオーディオ好きで、バッテリードライブのパワーアンプを組み上げましたが、その音がダイナミックで、いつか私もやってみようと考えていました。オーディオ趣味復帰後、ホームセンターでバッテリーが目に入ると価格を確認していましたが、自動車用の一番安いものでも、約4,000円程度する上に重くかさばるので躊躇していました。バイク用のものはサイズは小さくなりますが、価格が逆に高く、購入には至りませんでした。(写真は自動車タイヤ用電動ポンプを駆動する為に買ったバッテリー)

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鉛蓄電池

鉛蓄電池をネット検索すると下記の長所が列記されていました。

・エネルギーコストが比較的安い

・大電流から小電流まで安定して供給可能

・メモリー効果がない

逆に短所として以下が上げられていました。

・他二次電池比で、体積エネルギー密度、重量エネルギー密度が低い

・過放電に弱く、起こしてしまうと性能が低下し回復しない

・電解液に硫酸を使用するため破損時に危険

電流が流れる仕組みは簡単な化学式で表されます。

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数年前に2年かけて電験三種を取りましたが、その時に通勤電車の中で勉強した化学の記憶を引っ張り出してみます。電流の定義は以下となります。

A = Q / t(Qは電荷クーロン, tは時間)

先の化学式から1つの硫酸鉛分子が生成されるごとに電子2個が生成されます。また1モル(原子量にグラムをつけた量)の分子数はアボガドロ数NAとなり、電子の電荷量(電気素量)が1.602x19^(-19)クーロン、硫酸鉛の分子量が約303gなので、約303gの硫酸鉛が生成される際の総電荷量は以下のとおり計算できます。

アボガドロ定数 x 2 x 電気素量

= 6.022 x 10^23 x 2 x 1.602 x 10^(-19)

= 1.93 x 10^5

これを3600で割ると硫酸鉛約303gが生成されるときの電気容量が53.6A/hと算出できます。はたしてこの計算で合っているでしょうか?電子の電荷はすごく小さいものですが、それにも増して分子の数の威力を思い知らされます。鉛蓄電池放電時の電極付近でこんなドラマが起こっていると思うと不思議な感じがします。

バッテリー購入

先日、別の買い物をするためにアマゾンにアクセスしている時に、試しにバイク用の12Vバッテリーを検索すると価格も含めて手頃なものがあったので2個注文してしまいました。

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送料込みで1個1,500円です。鉛蓄電池を宅配便で輸送する事は問題ないかと思いつつ待っていると届きました。

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バッテリー自体の梱包箱に直接「天地無用」のラベルが貼られた状態で届きました。開けてみると簡単な説明書と現品が入っています。

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容量は2.6Ahと表示されています。先ほどの計算結果から比例計算すると、硫酸鉛約15g生成に相当する容量です。ターミナルはファーストンで、輸送時のショート防止の為に+電極に透明なビニールチューブが被せてありました。

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シールドタイプで使い勝手も良さそうなので、先日安定化電源に載せ替えたチャンネルデバイダの電源と置き換えて音質の比較をしてみたいとおもいます。

後書き

その後、秋月電子で多くの種類の鉛蓄電池を販売されている事を知りました。例えば、12V/7.2Ah品が1,600円等です。説明には、通信工業用バッテリーで自己放電を抑える為にカルシウムが添加されているため、内部抵抗が比較的高く(22mΩ@1KHz)エンジンのスターター用には適さないとコメントされています。その他、いろんな容量のものが比較的安価で販売されているので今後の参考としたいとおもいました。

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つづく(評価編1)