熱電素子 - 目指せ！電気主任技術者～解説ノート～

熱電素子は異なる 2 種類の物質を接続して構成されている。

熱電素子に電流を流すと，物質の接合界面で吸熱や放熱が起こる。これをペルチェ効果といい，静止形のヒートポンプとして利用することができる。

熱電素子は半導体製造，光通信，バイオ・医療などの分野において，温度調節や冷却などの目的に広く使われている。

民生部門では，小形の保冷庫や冷蔵庫などにも用いられている。

熱電素子は，電流方向の切換えによって，一つの素子で加熱と冷却の両方が行えるため，フィードバック制御によって精密な温度制御が可能である。

ペルチェ素子による吸熱量は，二種類の物質のゼーベック係数をそれぞれ $S_\text{A}$，$S_\text{B}$ とすると，$S_\text{A}-S_\text{B}$ に比例する。

この吸熱量のほかに，素子で発生するジュール熱，素子の熱コンダクタンス，吸熱面と放熱面との温度差などによって，熱電素子としての熱輸送量が決まる。

吸熱面と放熱面との温度差を一定にして，大きな熱輸送量を得るために，複数の熱電素子を熱的に並列に接続し，一つのモジュールを構成している。

吸熱面と放熱面との温度差をより大きくとりたい場合には，このようなモジュールを多段に積み重ねる。

また，熱電素子の性能を表す指数の一つに成績係数（熱電素子の消費電力に対する吸熱量及び放熱量の割合）がある。冷却の成績係数の値は加熱の場合より 1 だけ小さい。