熱電冷却技術

固体のピートポンプは、1834年のペルチェ効果の発見以来、存在していました。このデバイスは、先端的な半導体熱電対材料とセラミック基板と一緒になって開発され、数十年前に商品化されました。熱電冷却器は固体のピートポンプで、熱電冷却アセンブリ交換機を必要としてペルチェ効果を使って熱を放散します。動作している間、直流電流が熱電冷却器を通して流れ、熱の転送と、セラミック基板を横切る温度差を発生します。このようにして、熱電冷却器の片方が冷たくなり、もう片方は熱くなります。標準的な一段の熱電冷却器は最大70℃の温度差を生じます。

標準的な熱電冷却器のサイズ（床面積）は、2×2mmから62×62mmまであります。この小さなサイズは軽量であることと相まって、寸法やスペースの制限や軽量化の要求の強い応用機器では、熱電素子は理想的なのです。従来のコンプレッサベースの冷却技術は、熱電技術と比べ、代表的なものはもっと大きく、重いのです。

熱電冷却器は、排熱を変換してして使えれるレベルの直流電力発電機としても使えます。熱電素子は、周囲温度以下に冷却し、600W未満の冷却能力なら能動的な冷却技術が必要な応用機器に理想的です。システム設計の基準が、正確な温度制御や高い信頼性、コンパクトなサイズへの制限、軽量、そして環境に優しいというようなファクタを含むと、設計エンジニアは熱電冷却器を考慮すべきでしょう。

熱電冷却技術のメリット

熱電冷却器はこれまでの冷却技術よりも優れたメリットがいくつかあります：

• 固体の構築は可動部を持たないため信頼性が高い
• 装置はどのような向きにでも取り付けられます
• 熱電冷却器は、デバイスを周囲温度以下に冷やします。-100℃のようなもっと冷たい温度を得たいのなら、熱電冷却器を真空中で多段に接続します。
• 熱電素子は、極性をただ変えるだけで加熱も冷却もできます。つまり熱の転送方向を変えることができます。このため温度制御を極めて正確にできます。ここでは定常状態なら±0.01°Cという高精度で温度を維持できます。
• 加熱モードでは、熱電冷却器は従来の抵抗型ヒーターよりも効率がずっと高いです。ヒーターは入力電力に加え熱を送るためのヒーターが必要だからです。
• デバイスが環境に優しいのは、CFCガスを使いませんし、騒音も小さいからです。