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スマートフォンをペルチェ効果で冷ます

写真作者:Nathan Borror

暑い季節になると、スマートフォンなどの携帯端末機器の「熱」が気になる人は多いでしょう。長い時間、電話をかけていたり、動画を見ていたりすると、やがて持っている手に機器の発熱が伝わってきます。充電の減りも早くなります。

スマートフォンを冷却する装置として、コンピュータ関連商品を開発・造業するサンワサプライが、「ペルチェ素子」という製品を応用した「スマートフォンクーラー」を発売したと話題になっています。

ペルチェ素子とは、「ペルチェ効果」とよばれる現象を使って、熱を放出するための装置。では、ペルチェ効果とはどのようなものでしょう。

ふたつの異なる種類の金属を用意します。このふたつを接合します。そして、接合したこれら金属に直流の電流を流します。するとどうでしょう。熱が吸収され、またその分、熱が放出されるのです。

ペルチェ素子には「p型」と「n型」とよばれるふたつの半導体が使われます。p型とn型の半導体を並べ、そのいずれの上面にも1枚の銅電極が乗るようにしてp型とn型をつなげます。いっぽう、p型とn型の半導体それぞれの下面には、それぞれ独立したべつの銅電極をつけておきます。この下面についたそれぞれの銅電極には電線がついていて、その電線どうしをつなげ、直流の電流を流せるようにしておきます。

実際に直流の電流を流すと、p型とn型の半導体の上面に乗せた銅電極のまわりで熱が奪われる吸熱現象が起きます。では、奪われた熱はどうなるかというと、p型半導体やn型半導体を通じて下面の銅電極へと移り、下面の銅電極から放出されます。つまり放熱現象が起きます。

こうして、吸熱と放熱をさせることによって、吸熱部分では熱くなったスマートフォンなどを冷やすことができるわけです。

実際、サンワサプライのスマートフォンクーラーの説明書には、スマートフォンをぴたっとつける「クーラー」とよばれる面があり、その面を冷たくして、熱くなったスマートフォンを冷ますもよう。熱を分散させるためでしょうか、この製品にはファンもついているようです。

吸熱した分、放熱されるため、吸熱と放熱でのエネルギーの収支には変化がなさそうです。ただし、ペルチェ効果を起こすためには電流を流す必要があるため、その分のエネルギーは消費されることになります。

なお、「ペルチェ素子」や「ペルチェ効果」のペルチェとは、この効果の発見者ジャン=シャルル・ペルチェ(1785-1845)の名からとったもの。ペルチェは、フランスの物理学者で、のちにペルチェ効果とよばれるようになるこの効果を1834年に発見しています。

参考資料
サンワサプライ「スマートフォンクーラー(ペルチェ素子)取扱説明書」
https://direct.sanwa.co.jp/contents/torisetsu/400-CLN027_m.pdf
ASCII.jpデジタル用語辞典「ペルチェ素子」
https://kotobank.jp/word/ペルチェ素子-8674
朝日新聞掲載キーワード「ペルチェ素子」
https://kotobank.jp/word/ペルチェ素子-8674
三菱電機エンジニアリング「クールインキュベータ」
http://www.mee.co.jp/sales/development/cool-incubator/
大和電機製作所「TOPICS ペルチェ効果とは」
http://www.yamato-electric.com/topicspeltier.html
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