ペルチェクーラーの効率：COP・ヒートシンク・温度差の関係

定格電圧、電流、Qcmaxだけでは動作点を表せません。同じTECでもΔTが小さくThが低い条件では有効なQcを得られますが、高温側が上昇すると能力が低下します。

Qcmaxは一般にΔTが小さい条件、ΔTmaxはほぼ無負荷で求められます。実機設計では所定の電流、Tc、Thに対応する特性曲線を使います。

COPは低温側から吸収した有効熱量とTEC入力電力の比であり、動作点ごとに変わります。システムCOPを求める場合はファン、ポンプ、コントローラ、電源損失も加えます。

高温側には搬送した熱とTECで消費した電力が集まります。Qcだけでヒートシンクを選ぶと不足します。筐体内温度の検討では、電源やファンなどの発熱も考慮します。

ΔTはTECセラミック面間の温度差で、周囲温度と対象温度の差とは限りません。対象物、コールドプレート、TIM、取付板、ヒートシンクに追加の温度差が生じます。

低い目標温度と高いThはΔTを増やします。逆方向の熱伝導とジュール熱が増え、QcとCOPは一般に低下します。この関係は直線ではありません。最大電流付近ではPinとQhが増え、高温側をさらに厳しくする場合があります。

高温側熱抵抗はQhをTh上昇に変換します。入口空気の高温化、風量不足、排気再循環はΔTを増やします。適切な放熱経路はThを安定させ、QcとCOPの余裕を確保し、連続最大出力を避けます。最終筐体での確認が必須です。

TEC単体ではなくシステムを最適化します。

動作範囲をまとめることで、不確実性を減らせます。

実用的な効率評価ではQc、Pin、Qh、Tc、Th、ΔT、高温側熱抵抗を結び付けます。QcmaxとΔTmaxは限界値であり、負荷時の装置性能ではありません。

ArkmexはTEC、低温側インターフェース、ヒートシンク、ファンまたは液冷、センサ、コントローラを一体のOEMアセンブリとして評価できます。