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 conversion efficient. The figure of merit changes with temperature, and each thermoelectric material 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。この計算式に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 below. This formula uses the following variable 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 Electric Resistance [Ω]
K：熱コンダクタンス Thermal Conductance [W/K]