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となるのは、熱電冷却モジュールです。熱電スタックの特性、弱点、適用範囲に基づき、スタック選定時には以下の問題点を明確にする必要があります。

1. 熱電冷却素子の動作状態を決定します。動作電流の方向と大きさに応じて、リアクトルの冷却、加熱、および定温性能を決定できます。最も一般的に使用されるのは冷却方式ですが、加熱および定温性能も無視してはなりません。

2. 冷却時に高温側の実際の温度を決定します。原子炉は温度差装置であるため、最適な冷却効果を得るには、原子炉を良好な放熱器に設置する必要があります。放熱条件の良し悪しに応じて、冷却時に原子炉の熱側の実際の温度を決定します。温度勾配の影響により、原子炉の熱側の実際の温度は常に放熱器の表面温度よりも高くなり、通常は数十分の1度未満、数度以上、十度以上になることに注意する必要があります。同様に、高温側の放熱勾配に加えて、冷却空間と原子炉の低温側の間にも温度勾配があります。

3. 原子炉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または通常の雰囲気中、乾燥窒素、静止空気または移動空気中で動作するかどうか、および周囲温度が含まれ、そこから断熱（断熱）対策が考慮され、熱漏洩の影響が決定されます。

4. 熱電素子の動作対象と熱負荷の大きさを決定します。高温部の温度の影響に加えて、無負荷と断熱の 2 つの条件下で TEC N、P 素子が達成できる最小温度または最大温度差を決定します。実際には、ペルチェ N、P 素子は完全に断熱することはできず、熱負荷も必要です。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。そうでない場合、要件を満たすことができません。ただし、リアクターの価格はシリーズの増加に伴って大幅に上昇するため、シリーズが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N、P素子の仕様、特にペルチェクーラーN、P素子の動作電流を選択できます。温度差と冷却生成を同時に満たすことができるリアクトルはいくつかありますが、動作条件が異なるため、通常は動作電流が最小のリアクトルが選択されます。これは、このときのサポート電力コストが小さいためですが、リアクトルの総電力が決定要因であり、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（コンポーネントのペアごとに0.1V）、コンポーネントの対数を上げる必要があります。

7. N、P要素の数を決定します。これは、温度差の要件を満たすための原子炉の総冷却能力に基づいており、運転温度での原子炉冷却能力の合計が作業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）のため、設定温度に達する実際の作業速度は1分をはるかに超え、数時間にも及びます。作業速度の要件が大きい場合、パイルの数が多くなり、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い）で構成されます。

上記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的な原則であり、これに基づいて、ユーザーはまず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した低温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N、P素子の数とTEC N、P素子の数を推定できます。