熱電冷却モジュールの紹介

熱電技術は、ペルチェ効果に基づくアクティブな熱管理技術です。1834年にJCAペルチェによって発見されたこの現象は、2つの熱電材料（ビスマスとテルル化物）の接合部に電流を流すことで、接合部を加熱または冷却するものです。動作中は、TECモジュールに直流電流が流れ、片側から反対側に熱が移動します。これにより、冷側と温側が生成されます。電流の方向を逆にすると、冷側と温側が変わります。動作電流を変えることで冷却力を調整することもできます。一般的な単段クーラー（図1）は、2枚のセラミックプレートと、その間に挟まれたp型およびn型半導体材料（ビスマス、テルル化物）で構成されています。半導体材料の要素は、電気的には直列、熱的には並列に接続されています。

熱電冷却モジュール、ペルチェ素子、TECモジュールは、固体熱エネルギーポンプの一種とみなされ、その重量、サイズ、反応速度から、内蔵冷却システム（スペースの制限による）の一部としての使用に非常に適しています。静音動作、破損防止、耐衝撃性、長寿命、メンテナンスの容易さなどの利点を持つ現代の熱電冷却モジュール、ペルチェ素子、TECモジュールは、軍事機器、航空、宇宙、医療、防疫、実験装置、消費者製品（ウォータークーラー、車用クーラー、ホテル用冷蔵庫、ワインクーラー、個人用ミニクーラー、冷温睡眠パッドなど）の分野で幅広く応用されています。

現在、熱電冷却は、その軽量、小型、低容量、低コストのため、医療、製薬機器、航空、航空宇宙、軍事、分光システム、商用製品（温水・冷水ディスペンサー、ポータブル冷蔵庫、カークーラーなど）に広く使用されています。

TECモジュールへの応用式の導入

Q_c= 2N[α(T_c+273)-LI²/2σS-κs/Lx(T_h- T_c) ]

△T= [ Iα(T_c+273)-LI/²2σS] / (κS/L + I α]

U = 2 N [ IL /σS +α(T_h- T_c)]

ε = Q_c/UI

Q_h= Q_{c +} IU

△T_最大= T_h+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (T_h+273）+ 1]

I_{最大 =}κS/ Lαx [√2σα²/κx (T_h+273）+ 1-1]

Iε最大 =ασS (T_h- T_c) / L (√1+0.5σα²(546+ T_h- T_ハ）/ κ-1)

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