産業および医療用途向けの高性能一般熱電冷却器

Xメリタンは、コンプレッサー、冷媒、可動部品を使用せずに適度な熱ポンピングを必要とする用途向けに、一般的な熱電クーラーを供給しています。このカテゴリの内容は、標準熱電モジュールポータブル冷却ボックス、小型電子エンクロージャ、実験装置、および最大のパフォーマンスよりもシンプルさとコンパクトなサイズが重要な同様の作業に使用されます。

約 60 W を超える熱負荷、または負荷下でより大きな温度差が必要なアプリケーションには、当社の大容量熱電クーラー シリーズがより適しています。このページでは汎用範囲に焦点を当てています。

動作原理

一般的な TE クーラーはソリッドステート ヒート ポンプです。モジュールに直流電流が流れると、一方のセラミック面が熱を吸収し、もう一方の面が熱を放出します。放熱面をヒートシンクに取り付ける必要があります。熱を適切に除去しないと、モジュールの温度が上昇し、冷却性能が急速に低下します。

完全な冷却システムには DC 電源と通常はファンも必要です。これらのコンポーネントを 1 つのユニットに組み合わせると、熱電クーラー アセンブリになります。モジュールは単独で、またはヒートシンクとファンを備えた組み立て済みユニットとして供給できます。

標準仕様

すべての値はバッチベースでチェックされます。テスト概要は注文ごとに同梱できます。

Qmax は使用可能な冷却能力と同じではありません。 Qmax は、両側間に温度差がないときに測定されます。実際の運用では常に違いが生じます。たとえば、30 W Qmax 定格のモジュールは、コールド側がホット側より 25 K 低い場合、14 W しか供給できない可能性があります。 Qmax 数値だけではなく、動作点の性能曲線を使用してください。

NTCセンサーによる温度制御

安定した低温側温度が必要なアプリケーションの場合は、一般的な TE クーラーと温度コントローラーを組み合わせてください。コントローラーは NTC サーミスターなどのセンサーを読み取り、モジュールへの電流または電圧を調整します。このフィードバック ループは、周囲温度の変化と熱負荷を補償します。

ポータブルクーラーには、シンプルなオンオフサーモスタットで十分です。 PID 温度コントローラーは、実験室のステージ、サンプルホルダー、または温度を狭い範囲内に保持する必要があるプロセスに推奨されます。モジュールとヒートシンクの組み合わせに互換性のあるコントローラーとセンサーを推奨します。

材料と構造

各モジュールの内部では、テルル化ビスマスベースの熱電材料が多数の小さな半導体ペアを形成します。これらのペアは電気的に直列に接続され、2 枚のセラミック プレートの間に挟まれています。プレートは電気絶縁と平坦な取り付け面を提供します。

ほとんどの汎用冷却ジョブでは、標準の材料構成が適切に機能します。プロジェクトで最適な動作温度範囲を変更する必要がある場合は、熱電材料の配合を調整できます。日常の冷却では珍しいですが、カスタムオーダーでご利用いただけます。

内部アレイは薄いエポキシ シールで保護されています。シールは塵や軽い湿気を遮断しますが、継続的な結露や直接水にさらされることを想定して設計されていません。湿気の多い環境や屋外の環境では、密閉されたエンクロージャを使用するか、追加のカプセル化をリクエストしてください。

製造と品質管理

Xメリタン は、10 年以上にわたり熱電クーラーを製造してきました。製造エリアは、セラミック表面やはんだ接合部の塵埃を軽減するため、クリーンな環境として維持されます。自動化装置がペレットの配置とリフローはんだ付けを処理します。

各バッチは、専用の半導体冷却器テスト プラットフォームでテストされます。テスト手順には次のものが含まれます。

製造記録はトレーサビリティのために保管されます。各出荷ごとにバッチレポートを提供できます。大量注文の前に評価サンプルをご利用いただけます。

選択チェックリスト

一般的な TE クーラーを選択する前に、次の点を確認してください。

1. 熱負荷 – 除去する必要がある熱を推定します。期待値に 50% ～ 100% のマージンを追加します。

2. 低温側温度 – 周囲温度と比較して目標温度が低いほど、モジュールが送り出せる熱は少なくなります。

3. DC 電圧 – モバイル用途では 12 V、産業用キャビネットでは 24 V、小型 USB デバイスでは 5 V が一般的です。

4. 組み立てスペース – 全体の高さには、モジュールの厚さ、ヒートシンク、ファン、およびサーマルインターフェイス材料が含まれます。

5. 環境 – 湿気、ほこり、振動は密閉性と寿命に影響を与えます。

ご不明な点がございましたら、プロジェクトの詳細をお送りください。モジュールを推奨し、パフォーマンス曲線を提供します。

代表的な用途

ポータブルクーラーとワインキャビネット 小型断熱ボックスや車載冷蔵庫用の静かでコンパクトなモジュールです。

電子および制御キャビネット 換気の追加が現実的ではない電源、バッテリーコンパートメント、密閉型コントローラーのスポット冷却。

小型家電 ウォーターディスペンサー、飲料クーラー、個人用冷却装置は、ヒートシンクとファンを備えた 1 つのモジュールを使用することがよくあります。

実験用ステージとサンプルホルダー このモジュールは温度コントローラーと NTC サーミスターを組み合わせて、サンプルブロックを一定の温度に保持します。

よくある質問

Q：簡易クーラーボックスに温度調節器は必要ですか？

いつもではありません。多くのポータブル クーラーは、DC 電源からモジュールを連続的に動作させます。内部の温度は、流入する熱と排出される熱が等しくなるまで低下します。基本的なサーモスタットはバッテリーの電力を節約し、過冷却を防ぎます。

Q: 配線を逆にするとどうなりますか?

温かい面と冷たい面が入れ替わります。電流と電圧が定格内にある限り、モジュールは損傷しません。この機能は、加熱と冷却の両方が必要なシステムに役立ちます。

Q: ヒートシンクはどれくらいの大きさがよいですか?

ヒートシンクは、汲み上げられた熱と入力電力を放散する必要があります。実際的なルールは、モジュールの最大電力の 1.5 ～ 2 倍に対応するヒートシンクのサイズを設定することです。 12 V、4 A モジュール (電気出力 48 W) の場合、総熱除去量は 70 ～ 100 W として計画してください。

Q: 低温用に 2 つのモジュールを積み重ねることはできますか?

マルチステージモジュールは存在しますが、一般的な範囲には含まれません。スタッキングすると使用可能な熱負荷が軽減され、複雑さが増します。日常的な冷却タスクのほとんどでは、優れたヒートシンクを備えた単一モジュールの方がより効果的に機能します。特別なプロジェクトについては、複数段階のオプションについて話し合うことができます。

Q: これらのモジュールは鉛フリーですか?

標準生産では、RoHS 要件を満たす鉛フリーはんだと材料を使用します。注文時に文書を提供することができます。

Q: 完全な冷却アセンブリを提供していますか?

はい。モジュール、ヒートシンク、ファン、配線を備えた熱電クーラー アセンブリを構築できます。多くの場合、サーマル インターフェイスの材料や取り付けを自分で処理したくないお客様にとっては、この方が簡単です。