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ペルチェ効果とは?

ぺるちぇこうか

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ペルチェ効果とは、異なる金属半導体を接合した素子に電流を流すと、接合部で熱の吸収や放出が起こる現象で、電気で温度を制御できる原理です。

ペルチェ効果(Peltier effect)とは、異種の金属半導体を接合した回路直流電流流したとき、その接合部で熱が吸収されたり放出されたりする熱電現象です。1834年にフランスの物理学者ジャン・シャルル・ペルチェが発見しました。

仕組みを簡単に説明すると、電流がある種類の接合部を通過するとき、電子のエネルギー状態が変化し、その差分が熱エネルギーとして接合部に出入りします。電流の方向を逆にすると、熱の吸収・放出も逆転するため、電流の方向を切り替えることで冷却と加熱の両方に使えます。

ペルチェ効果を利用した素子は「ペルチェ素子」または「熱電モジュール」と呼ばれ、実際の製品に広く応用されています。

  • 小型冷蔵庫・ワインセラー・ポータブルクーラーなど静音な冷却装置
  • 半導体レーザーや赤外線センサーの温度安定化
  • CPU・GPU などのパソコン部品の冷却クーラー
  • 医療・分析装置での精密温度制御

ペルチェ効果は、逆に温度差から電力を生み出す「ゼーベック効果」と表裏の関係にあり、どちらも「熱電効果」と総称されます。圧縮機(コンプレッサー)を使う一般的な冷却装置と比べて構造がシンプルで振動・騒音がなく、小型精密な温度制御に優れる反面、エネルギー効率は低い傾向があります。

使い方・例文

「ドライブ中に使うポータブル保冷庫の中には、コンプレッサーの代わりにペルチェ素子を使い、電流を流すだけで庫内を冷やすものがあります。」

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