現在、多段熱電冷却器に関する研究は少なく、冷却性能に関する報告も統一されていない。多段熱電冷却器の正確な性能を研究するため、本論文では市販の熱電材料の物性パラメータを用いて1段目から6段目までの多物理場結合シミュレーションモデルを構築し、実験によりモデルの正確性を検証した。その後、多段熱電冷却器の設計観点から、外部駆動回路および内部構造パラメータが冷却性能に及ぼす影響を研究した。結果は、熱端温度が27 ℃のとき、6段熱電冷却器は電気直列、電気並列、独立電源駆動回路それぞれで最大冷却温度差が113.32、71.84、129.78 ℃であることを示している。さらに、異なる駆動回路の最適適用場面を探求し、異なる駆動回路下で多段熱電冷却器の冷却性能に差が生じる原因を分析した。6段熱電冷却器を例に、各段の熱電アームの高さの影響も研究し、その結果、最上段のアームの高さが最も主要な影響因子であることが示された。

熱電冷却;シミュレーションモデル;駆動回路;熱電アームの高さ;冷却性能