ペルチェ素子の制御を教えてください。

Question

現在、ペルチェ素子6枚を直列に接続し、ＰＷＭで得た電圧を印加しています。各素子に約１２Ｖ印加したいので、約７２Ｖ程度を印加している状態です。元の電源は商用１００Ｖを整流し約１４１Ｖ程度です。
しかし、いくら電圧を印加しても冷却されません。逆に冷却面が温まってきます。ちなみに、無理やり位相制御を整流して印加するとまともに冷えます。
なにが原因か全く分からない状態です。
キャリア周波数に問題があるかと思い、５０～５ｋＨｚまで可変してみましたが、冷える気配がありません。
どのたか詳しいかたがおられましたら、ご教示お願いします。

Accepted Answer

回答（２）さんのご指摘と同じ意味合いですが、具体的な計算例を示して
みます。

◆ペルチエ素子１枚の仕様が、以下のとおりと仮定します。
　　動作電圧：１２Ｖ
　　動作電流：６Ａ
　　吸熱力　：６０Ｗ
上記の値から、ペルチエ素子の抵抗値は、１２Ｖ÷６Ａ＝２Ωです。
１２Ｖ印加して、６Ａの電流を流したとき、自分自身の発熱は、
　６Ａ^2 × ２Ω ＝　７２Ｗ　となります。
冷却力が６０Ｗですから、排熱は７２Ｗ＋６０Ｗ＝１３２Ｗ
この１３２Ｗが、正味の熱移動能力であり、この値が通電電流に比例します。

◆この素子を、２倍の電源電圧、デューティー比５０％のＰＷＭ電源で
駆動したらどうなるか試算します。

◎ＰＷＭの電圧が印加する期間に流れる電流は、
　２４Ｖ÷２Ω＝１２Ａ　
定常時の２倍流れますので、正味の熱移動能力は、１３２Ｗ×２＝２６４Ｗ
このとき、ペルチエ素子自体の発熱は
　１２Ａ^2 × ２Ω ＝　２８８Ｗ　と計算できます。

冷却力は、正味の熱移動能力から自己発熱を差し引いた値なので、
　２６４Ｗ － ２８８Ｗ ＝ －２４Ｗ　と計算できます。
冷却力がマイナスと言うことは、全く冷えないと言うことです。

◎ＰＷＭの電圧が印加されない期間は、電流が流れませんから、
自己発熱も冷却力も０Ｗです。

◎平均冷却力は、ＰＷＭの電圧が印加する期間の特性に、デューティー比を
掛ければ求められます。
冷却力：－２４Ｗ　× ５０％ ＝ －１２Ｗ　ということです。

◆ご自身で既に記載なさっていますが、冷却力が無くなった原因は、ＰＷＭ
によって平均電圧を制御しようとしたことに原因があるものと推定します。

◆ＰＷＭ制御を使うことを前提とした対処方法としては、ＰＷＭ回路と
ペルチエ素子の間に、ＬＣフィルタを挿入して、ペルチエ素子に掛かる
電圧を平滑直流にすることが考えられます。この場合、フィルタ容量を小さ
くて済ませるには、キャリア周波数は高い方が有利です。

なお、ＰＷＭ回路は、ＬＣフィルタの作用で、スイッチ素子がオフ期間にも
出力電流が流れますので、フライホイールダイオードが必要です。

Answer

冨士設計　大曲です
ペルチエ素子のＰＷＭ駆動はＮｏアイデアですが、今までの回答の補足
　　吸熱力　：６０Ｗ
　　電力　　：７２Ｗ
では無謀な実験
冷却設備を作る時は効率２以上をめざしましょう。
とくにペルチエ素子は熱の伝道体なので一段辺りの温度差も限界があります。
＞逆に冷却面が温まってきます
　とりあえず
　放熱面の温度もはかり温度差がどの程度か。
　温度差があれば放熱面の冷却方法を考えなおす。

Answer

http://www.n-tecmo.co.jp/custama/per_gen.htm
PWM制御してるから

ペルチェは冷やすというより熱交換器なの
PWM制御すると　止まっているときに　熱が奪えないので
冷えません

http://tarabagani.net/dosv/peruche/index.htm

抜粋
ペルチェ素子の熱移動能力は、流れる電流に比例する。

中略

印加する電圧が低い程、（能力／発熱量）が高い事になる。

ペルチェは
電圧は低いほうが発熱せず　電流が高いと冷える
ただし見かけの電圧/電流値ではないよ

もう少し書くと
止まってるときは
ゼーベック効果でペルチェ素子が反対に働くので
冷えないはずです

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BC%E3%83%BC%E3%83%99%E3%83%83%E3%82%AF%E5%8A%B9%E6%9E%9C

Answer

放熱は確実に出来ていますか？

電圧をかけすぎると放熱が追いつかずに冷却側へ回ってきますよ
電圧を下げて徐々に電圧を上げながら性能を確認すると
適切な電圧が確認できます。

ペルチェ素子の制御方法について教えてください