熱電冷却モジュールの用途

熱電冷却モジュールの用途

熱電冷却応用製品の中核は熱電冷却モジュールです。熱電スタックの特性、弱点、適用範囲に応じて、スタックを選択する際に以下の問題を特定する必要があります。

1. 熱電冷却素子の動作状態を判断する。動作電流の方向と大きさに応じて、リアクターの冷却性能、加熱性能、恒温性能を判断できます。最も一般的に使用されるのは冷却方式ですが、加熱性能と恒温性能も無視してはなりません。

2、冷却時のホットエンドの実温度を測定します。リアクターは温度差装置であるため、最良の冷却効果を得るには、リアクターを良好な放熱器に設置する必要があります。放熱状態の良し悪しに応じて、冷却時のリアクター放熱端の実温度を測定します。温度勾配の影響により、リアクター放熱端の実温度は常に放熱器の表面温度よりも高く、通常は数十分の1度以下、数度以上、数十度以下になることに注意してください。同様に、ホットエンドの放熱勾配に加えて、冷却空間とリアクターのコールドエンドの間にも温度勾配があります。

3. リアクターの動作環境と雰囲気を決定します。これには、TECモジュール、熱電冷却モジュールが真空中か通常の大気中か、乾燥窒素、静止空気か流動空気か、そして周囲温度が含まれます。これらに基づいて断熱（断熱）対策が考慮され、熱漏洩の影響が判断されます。

4. 熱電素子の動作対象と熱負荷の大きさを決定します。ホットエンド温度の影響に加えて、TEC N,P素子が達成できる最小温度または最大温度差は、無負荷と断熱の2つの条件で決定されます。実際には、ペルチェN,P素子は真の断熱状態を維持できず、熱負荷も発生する必要があります。そうでなければ意味がありません。

5. 熱電モジュール、TECモジュール（ペルチェ素子）のレベルを決定します。リアクターシリーズの選択は、実際の温度差の要件を満たす必要があります。つまり、リアクターの公称温度差は、実際に必要な温度差よりも高くなければなりません。そうでなければ要件を満たすことができません。また、シリーズが多すぎるとリアクターの価格がシリーズ数の増加に伴って大幅に低下するため、シリーズ数は多すぎてもいけません。

6. 熱電N、P素子の仕様。ペルチェ素子N、P素子のシリーズを選択した後、ペルチェ素子N、P素子の仕様、特にペルチェ冷却器N、P素子の動作電流を選択します。温度差と冷却効果を同時に満たすリアクターは複数種類ありますが、動作条件が異なるため、通常は動作電流が最も小さいリアクターが選択されます。この時のサポート電力コストは小さいためです。しかし、リアクターの総電力が決定要因であるため、同じ入力電力で動作電流を減らすには電圧を上げる必要があり（部品1組あたり0.1V）、部品の対数も大きくする必要があります。

7. N、P要素の数を決定します。これは、リアクターの総冷却能力が温度差要件を満たすことに基づいており、動作温度におけるリアクターの冷却能力の合計が動作対象の熱負荷の総電力よりも大きいことを保証する必要があります。そうでない場合、要件を満たすことができません。スタックの熱慣性は非常に小さく、無負荷では1分以内ですが、負荷の慣性（主に負荷の熱容量による）により、設定温度に到達する実際の動作速度は1分よりもはるかに速く、数時間にもなります。動作速度の要件が大きい場合は、スタックの数が多くなり、熱負荷の総電力は総熱容量と熱漏洩（温度が低いほど熱漏洩が大きくなります）で構成されます。

上記の 7 つの側面は、熱電モジュール N、P ペルチェ素子を選択する際に考慮すべき一般原則であり、元のユーザーはまずこれに従って、要件に応じて熱電冷却モジュール、ペルチェ クーラー、TEC モジュールを選択する必要があります。

（１）周囲温度Th℃の使用を確認する

（２）冷却された空間または物体が到達する低温Tc℃

（３）既知の熱負荷Q（熱出力Qp、熱漏れQt）W

Th、Tc、Q が与えられれば、熱電冷却モジュール、ペルチェ冷却器、TEC モジュールの特性曲線に従って、必要な熱電冷却器の N、P 要素と TEC N、P 要素の数を推定できます。