ペルチェ効果原理 - Doctors Health

ペルチェ効果原理ペルチェ効果の原理は、電場にさらされたときの特定の材料の熱力学的挙動を説明します。 2 つの異なる材料を接合して電流を流すと、電流の方向に応じて、2 つの材料の接合部で熱が吸収または放出されます。この効果は、熱電対やペルチェクーラーなどのデバイスに冷接点または温接点を作成するために使用できます。

ペルチェ効果は、非導電性材料で分離された 2 つの導体に電流が流れると発生します。導体の片側が加熱され、反対側が冷却されます。この効果を使用して、熱電冷却デバイスを作成できます。

ペルチェ効果はどのように機能しますか?

ペルチェ効果は、電子デバイスの冷却、化学反応の加熱、さらには宇宙船への電力供給など、さまざまな用途で使用されています。この効果を利用して、電流の方向に応じて加熱または冷却効果を作成できます。ペルチェ効果は可逆プロセスです。つまり、電流を逆にするだけで熱伝達を逆にすることができます。これにより、ペルチェ効果は非常に用途の広いツールになります。

ペルティエは、2 つの異なるタイプの導体で構成される回路に電流を流すと、2 つの材料間の接合部で加熱または冷却効果が観察されることを発見しました。このジャンクションでの温度変化は、ペルチェ効果と呼ばれます。

ペルチェ効果の原因

ペルチェ効果は、2 つの異なる導体の接合部に電圧を印加すると、接合部に温度差が生じる熱電現象です。この効果は、ヒートポンプを作成するために使用できます。この場合、熱はジャンクションの一方の側から別の側に移動します。または、冷却デバイスを作成する場合、熱はジャンクションの一方の側から除去されます。ペルチェ効果は、電位差を測定するために使用される熱電対と呼ばれるデバイスの基礎でもあります。

熱電冷却器 (TEC) は、ペルチェ効果を使用して 2 つの電気接点間に熱流束を生成するデバイスです。 TEC は 2 枚の半導体板でできており、1 枚は n 型半導体の層を持ち、もう 1 枚は p 型半導体の層を持っています。電圧がTECに印加されると、半導体プレートは異なる速度で加熱および冷却され、熱流束が発生します。 TEC は、電子機器の冷却、冷蔵、携帯電話やラップトップコンピューターなどの電力供給など、さまざまな用途で使用されています。

ペルチェ素子理論とは?

ペルチェ効果を使用して、冷却効果を作成したり、オブジェクトを加熱したりできます。異種の導体を含む回路に電流が流れると、一方の接合部から熱エネルギーが吸収され、もう一方の接合部で放出されます。これを使用して、回路の片側を冷却したり、反対側を加熱したりできます。

ゼーベック効果は、最もよく知られており、一般的に使用されている熱電効果です。導体の両端に温度差があると、導体に起電力（emf）が発生することです。起電力は、温度差と導体の長さに比例します。ゼーベック効果を利用して、2 点間の温度差を測定したり、温度差から発電したりできます。
ペルチェ効果は、ゼーベック効果の逆です。導体の端子間に電圧が印加されると、導体全体に温度差が生じます。ペルチェ効果は、デバイスを冷却または加熱するために使用できます。

ペルチェは水を凍らせることができますか?

熱電モジュール (TEM) は、DC 電源で動作しながら高い冷却速度を提供できます。 TEM は、数秒以内に氷点下の表面温度を達成できます。水の凍結に TEM を使用する試みが行われています。 TEM を水面に接触させて凍結させた。水は最初40℃でした。 TEM は 15 時間以内に水を凍結させることができました。

これが、熱電エンジンの効率が非常に低い本当の理由です。これらのエンジンで使用される材料の ZT が非常に低いという事実が、この非効率性の主な理由です。

ペルチェの短所は何ですか

ペルチェ効果は、多くの設定で使用できる冷却プロセスの一種ですが、効率が低いという大きな欠点があります。流れる電流自体が大量の熱を発生させるため、すべてを適切に機能させるにはアクティブな冷却システムが必要です。

ペルチェシステムの主な欠点は、低温 (10°C 未満) を提供できないことです。さらに、コンプレッサーベースのシステムと比較して、エネルギー効率があまり高くありません。ただし、ペルチェシステムの利点は、冷却をコンプレッサーよりも正確に測定できることです。このため、これらのシステムは小さな温度勾配に対してエネルギー効率に優れています。

熱電冷却の欠点は何ですか?

熱電冷却 (または TEC) は、ゼーベック効果を使用して冷却効果を生み出す冷却方法です。ただし、この冷却方法は、特に広いスペースで使用する場合、非常にコストがかかる可能性があります。これは、より広い領域をカバーするにはより多くのセラミックプレートが必要であり、その結果、動作するためにはより高い入力電圧が必要になるためです。つまり、必要なセラミックプレートの数が多いほど、機械を動かすためにより多くの電力が必要になります。

-60C から 320C までの広い温度範囲で使用できる TEG があります。

ペルチェの温度差はどれくらいですか

ペルチェプレートまたは熱電冷却 (TEC) モジュールとも呼ばれるペルチェ素子は、デバイスの一方の側から他方の側に熱を伝達するソリッドステートアクティブヒートポンプであり、方向に応じて電気エネルギーを消費します。現在の流れ。電流を逆にすれば、ヒーターとして使用できます。

ペルチェ熱電冷却モジュールは、ペルチェ効果を利用して対象物を冷却または加熱できるデバイスです。このモジュールの定格は 5 ボルト 1 アンペアです。

ペルチェ効果は可逆的ですか?

ペルチェ効果は熱伝達と熱電に関連しており、多くの冷蔵および冷却アプリケーションの基礎となっています。 2 つの導電体または 2 つの半導体の間に温度差を作成するために使用できます。この効果は可逆的で、電流の方向に依存します。ペルチェ効果を使用して、導体の片側から反対側に熱を送り込むことができるため、温度を制御するための便利なツールになります。

ペルチェセルの最も重要なアプリケーションの 1 つは、電子デバイスの冷却です。当初、銅とビスマスは、接合部を形成するために使用された 2 つの異なる金属でした。ただし、最新のペルチェセルでは、より効率的な半導体材料が使用されています。これらは 2 枚のセラミックプレートの間に挟まれ、接合部はシリコンで覆われています。

ペルチェ式とは

ペルチェ素子は、ペルチェデバイスまたはヒートポンプとも呼ばれ、電流の方向に応じて電気エネルギーを消費しながら、デバイスの一方の側から他方の側に熱を伝達するソリッドステートアクティブヒートポンプです。電流の流れが逆の場合、デバイスは冷却モードで動作し、一方の側から熱を抽出してもう一方の側に移動するか、加熱モードで動作することができます。
ペルチェ素子は、通常はテルル化ビスマスである半導体材料の薄い層を挟む 2 枚のセラミックプレートでできています。サンドイッチに電流が流れると、一方のプレートは冷たくなり、もう一方のプレートは温かくなります。

ペルチェシステムは、最高精度の温度制御を求める方に最適なオプションです。さらに、ペルチェシステムは、従来のコンプレッサーベースのアプライアンスよりもはるかにエネルギー効率が高く、最大 90% 少ないエネルギーを使用します。これらの利点があるため、ペルチェシステムはさまざまな用途に最適です。

ペルチェ効果の結論

ペルチェは銅とビスマスでできたワイヤーを使って実験し、銅からビスマスに電流が流れると接合部で熱が発生することを発見しました。また、ビスマスと銅の間に電流が流れると、接合部が冷却されることも発見しました。

ペルチェモジュールは、さまざまな発生源から放出される熱を利用して発電するデバイスです。ペルチェモジュールの高温側と低温側で温度差が生じ、発電します。これらのモジュールを使用して、薪の燃焼、ろうそくの炎、産業からの潜熱、または調理中に住宅地から生成される熱などの源から電気を生成できます。

ペルチェ効果とトムソン効果の違いは何ですか

東大、半導体ヘテロ構造を用いた新しい原理の高効率冷却デバイスを開発 https://t.co/knm8Ppyja3

「熱電子放出と共鳴トンネル効果を制御して実現できる、新しい原理の冷却素子を開発した。素子1段当たりの冷却能力は、従来のペルチェ素子の約10倍の値が期待」

冷却イノベーションｷﾀ━(ﾟ∀ﾟ)━!!

— 部品（橋本環奈） (@tjmlab) October 4, 2019