空冷でペルチェ素子を使ってどこまで冷えるか実験してみる

ＣＰＵの冷却や小型冷蔵庫、ワインセラー、カメラ、空気清浄機、小型扇風機などに使用されているペルチェ素子。どれほどの冷却能力があるのか？

ペルチェ素子について
実験の目的
部品調達
実験準備
実験結果

１．ペルチェ素子って何？

ペルチェ素子は熱伝素子と呼ばれ、電圧をかけると冷却効果が生まれる電子部品である。

　趣味の工作でコンピュータのＣＰＵ等の冷却に使われる事が多いが、稼動部が無く騒音を発生させないのでワイン専用の冷蔵庫、自動販売機、空気清浄機のイオン発生器の一部、様々な場所で使われております。
フロンガスを使用しないので環境にもやさしい。

２.実験の目的

ペルチェ素子の使用方法や性能について調べる。
もし上手く使えそうなら今後の展開に向けた資料とする。

家庭用冷蔵庫は普通
＜冷凍室：約-20℃＞
食品の栄養・鮮度をしっかりキープする温度です。

＜チルド室：約０℃～２℃＞
納豆やヨーグルトなど、発酵が進みやすい食品や凍らせたくない食品の保存に適しています。
食べ頃のメロンもチルドなら長持ちします。

＜冷蔵室：約１～２℃＞
調理済み食品、冷蔵小物

＜野菜室：約2～5℃＞
野菜や果物の鮮度を保つため、適度な湿度（約９０～９５％）が得られます。

この事から小型冷蔵庫かグラス１個分冷やせる小型卓上クーラーを作る予定です。

３.部品の調達

■事前調査
事前にある程度の調査を行い、そこで次のようなことが分かった。
ペルチェ素子図

　　１）片面が冷却され片面が発熱するため、発熱側の熱をヒートシンク等で熱を逃がす必要が　ある。
　　２）発熱側の熱が冷却側にまわってしまうので発熱側の放熱をしっかりしないと効率が悪くなる。
　　３）消費電力が大きいので電源もそれなりのものが必要。
　　４）複数枚を重ねて使うと大きな冷却効果が期待できる。

ペルチェ素子

◆最大電流：６Ａ
◆最大使用電圧：１５．４Ｖ
◆最大吸熱量：５３．３Ｗ　最大温度差：６８℃
◆サイズ：４０ｘ４０ｘ３．８２ｍｍ
◆抵抗：約１．９８?
◆放熱が追い付かずペルチェ素子全体が１５０℃になると金属が溶けだし性能低下や断線します。

電源
◆COSEL製
◆入力電圧100V
◆最大電流：8.5A
◆出力電圧：12Ｖ
◆サイズ：180ｘ93０ｘ37

ヒートシンク
ペルチェ素子用大型ヒートシンク

ペルチェ素子の吸熱と発熱
ペルチェ素子は吸熱した熱を放熱側から吐き出します。つまり放熱側に放熱板（ヒートシンク）が必要です
少しでも熱が逃げたほうがいいからデッカイの用意してね

Ｑｃ（Ｗ）：吸熱量
Ｖｉｎ（Ｖ）：入力電圧
Ｉ　　（Ａ）：入力電流
使用条件にもよりますが6Ａ（Ｑｃ＝57Ｗ）タイプなら最大発熱量で
Ｑｈ（Ｗ）＝Ｑｃ+Ｖｉｎ×Ｉ
Ｑｈ＝57（Ｗ）+12（Ｖ）×6（Ａ）＝129（Ｗ）となります
130Ｗクラスの放熱板を付けなければなりません。

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