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 ペルチェモジュール

ペルチェについて

ペルチェモジュールは直流電流を流すことによってヒートポンプとして作動する熱電変換デバイスであり、冷却・加熱及び温度制御を行うことができます。この原理は1834年にフランス人のJ.C.A Peltier氏によって発見され、その後 熱電素子の改良、開発で、その応用範囲が広がってきております。

ペルチェモジュールの原理 ペルチェモジュールの構造例
ペルチェモジュールの原理

ふたつの異種金属または半導体を電気的に直列に接合して直流電流を流すと、その接合部分にジュール熱以外の吸熱及び発熱が発生する現象をペルチェ効果といいます。
原理図のようにP型の熱電半導体とN型の熱電半導体を銅電極で接合し、N型の方から直流電流を流すと、図の上側の接合面から下側の接合面へ熱を運びます。この時に下側の電極から十分な放熱を行うと、吸熱作用を連続に得ることができます。逆にP型の方から直流電流を流すと図の下側の接合面から上側の接合面へ熱を運びます。また流す電流の大きさを変えることで吸熱量を制御することができます。
エネルギー収支を考慮しますと放熱量は吸熱量に消費電力を加えた量が必要になります。放熱の手段はアルミ製のフィンにファンで送風する方法が一般的ですが、その他にも液冷式やヒートパイプなどの手段も可能です。

原理図

原理図
ペルチェモジュールの構造例

ペルチェモジュールは種々の構造とサイズがあります。右図に一般的なセラミック基板付き素子構造例を示します。基本的には上の原理図で説明いたしましたPNの素子対が複数個、電気的に直列に配置され、その両側をセラミック製の基板で挟み込んだ構造です。（当社スタンダードシリーズ） 又、セラミック基板を使用せず、放熱フィン、冷却ブロックに熱電半導体を実装した構造もあります。

 構造図

構造図