ペルチェに関する技術情報 Technical Information about Thermoelectric
ペルチェモジュール(熱電素子、サーモエレクトリックモジュール、TEC)は、p型熱電素子と、n型熱電素子が対となって構成された冷却素子です。直流電流を流すことによって、一方の面が吸熱(冷却)し、反対の面が放熱(加熱)します。また、直流電源の極性を逆にすることで、吸熱(冷却)と放熱(加熱)の面を逆にすることができます。
Thermoelectric module (Peltier device, TEC) is a cooling device composed of a pair of p-type thermoelectric element and n-type thermoelectric element. One side absorbs heat (cools) and the other side rejects heat (heats) by passing a DC (Direct Current). Also, by reversing the polarity of the DC power supply, the sides of heat absorption (cooling) and heat rejection (heating) can be reversed.
熱電素子材料の特性 Performance of Thermoelectric Materials
ペルチェモジュールに使用している熱電素子の材料は種々のものがあり、性能指数が高い熱電材料は熱電エネルギー変換効率が高くなります。性能指数は温度によって変化し、各熱電材料は固有の温度で最大値を示します。冷却用途で使用されるペルチェモジュールは、一般的に性能指数が室温付近で大きいBi-Te系熱電材料が使用されています。
There are various materials of thermoelectric element used in thermoelectric modules, and thermoelectric materials with high figure of merit have high thermoelectric energy has a maximum value at its own temperature. Thermoelectric module used for cooling applications generally use Bi-Te based thermoelectric materials with a large figure of merit near room temperature.
ペルチェモジュールの性能計算 Performance Calculation of Thermoelectric Module
ペルチェモジュールの性能を計算する式を下記に述べます。この計算式は次の変数と係数を使用します。温度は単位ケルビン[K]を使用します。
The formula for calculating the performance of thermoelectric module is described. This formula uses the following variables and coefficients. Temperature value uses units Kelvin [K].
Th：放熱側温度 Temperature of Heat Rejected Side (Hot Side Temperature) [K]
Tc：吸熱側温度 Temperature of Heat Absorbed Side (Cold Side Temperature) [K]
I：入力電流 Input Current [A]
V：入力電圧 Input Voltage [V]
Qc：吸熱量 Amount of Heat Absorbed [W]
Qh：放熱量 Amount of Heat Rejected [W]
S：ゼーベック係数 Seebeck Coefficient [V/K]
R：電気抵抗 Electrical Resistance [Ω]
K：熱コンダクタンス Thermal Conductance [W/K]
熱電係数のS、R、Kはペルチェモジュール製品ごとに決まった値があります。
Thermoelectric coefficients S, R and K have fixed values for each thermoelectric module product.
温度差の計算 Calculation of Temperature Difference：ΔT [K]
ペルチェモジュールの温度差を計算する式は次の通りです。
The formula for calculating temperature difference of thermoelectric module is as follows.
吸熱量の計算 Calculation of Amount of Heat Absorbed：Qc [W]
ペルチェモジュールの吸熱量を計算する式は下記の通りです。
The formula for calculating amount of heat absorbed of thermoelectric module is as follows.
Th＝一定値 Constant Value
入力電圧の計算 Calculation of Input Voltage：V [V]
ペルチェモジュールの入力電圧を計算する式は次の通りです。
The formula for calculating input voltage of thermoelectric module is as follows.
Th＝一定値 Constant Value
入力電力の計算 Calculation of Input Power：P [W]
ペルチェモジュールの入力電力を計算する式は次の通りです。
The formula for calculating input power of thermoelectric module is as follows.
Th＝一定値 Constant Value
放熱量の計算 Calculation of Amount of Heat Rejected：Qh [W]
ペルチェモジュールの放熱量を計算する式は次の通りです。
The formula for calculating amount of heat rejected of thermoelectric module is as follows.
Th＝一定値 Constant Value
成績係数の計算 Calculation of Coefficient of Performance：COP
ペルチェモジュールの成績係数を計算する式は次の通りです。
The formula for calculating coefficient of performance of thermoelectric module is as follows.
Th＝一定値 Constant Value
放熱成績係数の計算 Calculation of Coefficient of Performance in Heat Rejected：COPH
ペルチェモジュールの放熱成績係数を計算する式は次の通りです。
The formula for calculating coefficient of performance in heat rejected of thermoelectric module is as follows.
Th＝一定値 Constant Value
ペルチェモジュールの特性値 Characteristics Value of Thermoelectric Module
最大入力電流 Maximum Input Current：Imax [A]
最大入力電流は、吸熱量Qc＝0、温度差ΔT＝ΔTmaxの時の電流。
Maximum input current is the current at amount of heat absorbed Qc＝0 and temperature difference ΔT＝ΔTmax.
最大入力電圧 Maximum Input Voltage：Vmax [V]
最大入力電圧は、吸熱量Qc＝0、入力電流I＝Imaxの時の電圧。
Maximum input voltage is the voltage at amount of heat absorbed Qc＝0 and input current I＝Imax.
最大吸熱量 Maximum Amount of Heat Absorbed：Qcmax [W]
最大吸熱量は、入力電流I＝Imax、温度差ΔT＝0の時の吸熱量。
Maximum amount of heat absorbed is amount of heat absorbed at input current I＝Imax and temperature difference ΔT＝0.
ペルチェモジュールの最大吸熱量を計算する式は次の通りです。
The formula for calculating maximum amount of heat absorbed of thermoelectric module is as follows.
最大温度差 Maximum Temperature Difference：ΔTmax [K]
最大温度差は、吸熱量Qc＝0、入力電流I＝Imaxの時の温度差。
Maximum temperature difference is the temperature difference at amount of heat absorbed Qc＝0 and input current I＝Imax.
ペルチェモジュールの最大温度差を計算する式は次の通りです。
The formula for calculating maximum temperature difference of thermoelectric module is as follows.
性能指数 Figure of Merit：Z [/K]
ペルチェモジュールの性能指数を計算する式は次の通りです。
The formula for calculating figure of merit of thermoelectric module is as follows.
