夏休みの工作にペルチェモジュールを作ってみよう!

夏休みなどでの自由研究に、ペルチェモジュールを用いたペルチェ発電http://xn--hck8bxd2c.biz/をすると楽しいかも知れません。

ペルチェ発電は、温度差を利用して高効率で行う発電方法のことです。今から160年以上前にフランスのペルチェによって発見された方法です。現在ではCPUを冷却するのにペルチェ素子が使われています。

ペルチェモジュールは、モーターとセラミックなどの絶縁体があれば、比較的簡単に作り出すことができます。最近話題になっているのが、ペルチェ素子を利用した、スマホの充電です。

ペルチェモジュールは、簡単な装置で20ワットもの電力を簡易的に生み出すことができます。そのため、災害時の電力不通状態での活用が検討されています。

そういう理由から、小学生の夏休みの工作には、ぴったりだと言えます。材料も、モーターと、電池、セラミックなどの絶縁体があればことたります。

使用するモーターは、「ソーラーモーター」がオススメです。ソーラーモーターは、低い電圧でも廻るので、実験結果を得やすいモーターです。

 

持ち運びに便利なペルチェ冷却機器

移動の際に持ち運びに便利な小型のクーラーが流行っています。このような小型クーラーは、ベルチェ冷却が用いられることが一般的です。ベルチェ冷却は、電流を流すことで、吸熱面を生み出し、液体を冷却します。

またペルチェ素子の反対側では、放熱面ができるため、熱を発生します。そのため、冷却だけでなく、ヒーターとしての役割も果たすことができるのです。

現在、ヒーターとしての役割は、ペルチェ素子以外に代替方法が複数有、注目されているのはもっぱら、冷却性能です。しかし、ペルチェ冷却装置の最大の利点は、冷却と加熱の両方に対応出来る点です。

また、このペルチェ効果を応用して、小型液体用冷却機に応用されています。小型で持ち運びに便利であるだけでなく、冷却コイルを水槽に投げ込むだけで、簡単に液体を冷却できます。

夏場の猛暑時などは、水槽の温度管理が難しい場合がありますが、小型液体用冷却機があれば、温度管理も容易になります。そして、持ち運べる為、複数の水槽に対応でき、コストパフォーマンスもいいのです。

 

高効率の発電が期待できるペルチェ発電

ペルチェ素子を使って発電するいわゆる「ペルチェ発電」は高効率で電気を発生させることができます。ペルチェ素子は、電圧を加えることで片面は冷却し、片面は過熱するという効果を持っています。

また、この効果を利用してゼーベック効果を引き起こし、発電をすることも可能なのです。ペルチェ素子の吸熱側では氷水の精製も可能で、冷却装置としても機能します。ペルチェ素子が用いられている実例としては、CPUの冷却パーツなどがあります。

CPUはご存知の通り、大量の熱を発生させるので冷却が必要です。CPUには一般的にペルチェ素子が組み込まれており、電圧をかけることでCPUを冷却します。

CPUファンは、CPUそのものを冷却しているというよりは、ペルチェ素子の加熱側から放熱された熱を冷ます、もしくは空気中に逃がす役割が大きいと言えます。ファンコントローラーなどで、ファンの回転速度を変えても、CPUの温度が極端に高くなったり低くなったりしないのは、このためです。