ペルチェ素子をカスケード接続できますか？
回答:
はい、これは定期的に行われます。ただし、個々のデバイスの制限（最小および最大温度）と、スタック全体の熱抵抗などの影響の両方に基づいて、達成できるものには制限があります。最終的に、スタックを通過する熱の「逆漏れ」（エンドツーエンドの温度差で上昇する）がスタックの熱除去能力に等しくなるポイントに到達します。
もう1つの問題は、ペルチェデバイスの相対的な非効率性です。通常、各デバイスの高温側から出る熱流束は、低温側に入る熱の3〜5倍程度です。デバイスを積み重ねると、各デバイスは前のものよりもはるかに大きくなる必要があり、その結果、サイズが大きくなるという問題が発生します（熱漏れの問題に戻ります）。
それらは確実にカスケード接続できますが、問題は、ウォームステージがコールドよりもはるかに多くの熱伝達能力を持つ可能性があることです。
AFAIKの最も効果的な熱電装置の伝達率は約100％で、平均して、エネルギーを消費し、コールドサイドから1 Wあたり1 Wの熱を発生します（圧縮機ベースの冷蔵庫には約300％あり、1 Wの電力あたり3 Wの熱を伝達します）。
デバイスから約1 Wの熱を伝達する必要があるとします。次に、最も低温のステージがそのホットエンドで2 Wの熱を生成する可能性があり、その熱はすべて次のステージで伝達される必要があります。次の段階では、4 Wの熱が生成されます。その後、8 Wなど。
カスケードされたペルチェは次のようになります。
はい。電気および熱の流れに十分な配慮が払われている場合、複数のシングルステージペルチェをステージングできます。通常、多段式デバイスでは、より低温の段階で物理領域が減少します。これは、低温段からの熱エネルギーと低温段からの電気抵抗損失の両方をポンピングする前に、高温段として連続する各段で利用可能な「冷却」の量が減少するためです。
電気入力に対するペルチェ冷却器の効率が低いため、冷却ステージは、それを冷却している高温ステージよりもかなり低い電気入力で動作する必要があります。低温のステージからのDC入力からの熱エネルギーで高温のステージを簡単に圧倒し、正味の冷却をまったく得られません。
ペルチェモジュールを直接積み重ねることは、実際には問題があります。必要なヒートシンクはかなりのものです。システム内のペルチェシリアルアレイ（スタック）は、「起動」する必要があるマシンと考えることができます。
ヒートシンクが大きすぎる場合、加熱/冷却を開始するまでに時間がかかります。これは、ヒートシンクを備えたファンを使用し、起動時にファンを低くすることで簡単に補正できます。
同じタスクで加熱と冷却を切り替えるシステム以外では、ペルチェ加熱の利点を理解できません。
抵抗素子は、何度もハードサイクルできるため、ペルチェ素子よりも耐久性が高く、制御が容易です。
スタックされた複数のペルチェモジュールに使用した設計は、出力側のヒートシンク/ファンと、放電時の12706の2倍の幅の完成した銅バーの間の12706でした。
銅棒の反対側には、（2）12706が並列に、機械的に、そして最後の放電側に重いアルミニウム製ヒートシンク/ファンがありました。
個々のペルチェ（TEC）要素は並列に配線されました。最大15ADC、12VDC、RTD規律、線形PSU、定電圧で12706の並列アレイを駆動しました。
リニアPSU自体は非効率的です。したがって、RTD規律のSMPS（> 90％の効率）がより効率的なオプションです。
そのシステムは冷却用でした（室温の周囲温度で-12Cに到達しました）が、逆にすれば、暖房用に機能します。ペルチェ素子は、それらを作るために使用されるはんだの温度を超えて加熱してはなりません。不注意または経験の浅い実験は、これを簡単にもたらします。
熱伝達は2つの面の温度差に依存するため、（2）のことを確認したいだけです。TECモジュールのその特性には、特異な制限があります。
高温側が十分に熱くない場合、システムは熱を伝えず、消費電力は低くなります。また、熱伝達が寄生状態にならずコールドサイドを使い果たすことがないため、アレイ全体が単なるヒーターになります。これにより、TEC（ペルチェ）モジュールのはんだが溶けます。
TECモジュールで最も有用な仕様は、高温側と低温側の温度の最適な定格範囲であることがわかりました。電気入力以外のすべては、実験によって導き出すことができます。ただし、誤った高温と低温を使用して指定されたdeltaTを取得しようとすると、モジュールの完全な熱伝達容量を取得できない場合があります。
高品質のTECモジュールで得られる利点の多くは、定格温度差が低くシフトして動作することです。66Cデルタは44C-100Cまたは0C-66Cです。
deltaT> = 66C定格のすべてのTECモジュールが、delta 0C-66C以下で適切に動作するわけではありません。それらは、デルタ44C-100Cで最大の熱伝達を与える可能性があります。通常、低温側が低温であればあるほど、システムはより望ましい状態になります。
また、TECモジュールとそれらのインターフェイスとの間に熱伝達インターフェイスコンパウンドを適用する必要があります。TECモジュールは、大気に直接接続していません。ペルチェモジュールの両側には常に何かがあります。
12706のホットサイドに12712を直接積み重ねて満足のいく結果を得ることができませんでした。
2009年ごろ、3段のペルチェスタックと7つのヒートパイプを備えた最大の空冷PCビデオカードクーラーを使用して、このようなクライオクーラーを1つ準備しました（ROFLEXヨウ素機器の出版物を検索できます）。
後でクライアントは、私の周りに行くより多くのコピーを構築することを望み、どの空気冷却器を使用すべきかをペルチェプレートの工場に尋ねました。私が聞いたことを誇りに思った答えは-私たちの血小板では、どんなタイプのエアクーラーを使用しても、何も冷却することは完全に不可能です。ペルチェの問題は、熱流そのものではなく、ラジエーターの接触場所の平方センチメートルを超える熱流強度です。血小板は、約4x4または2x2 cmのかなり小さいサイズであるため、100Wの熱流が多すぎます。
実際、私の場合の3カスケードプレートレットは、理論上の境界に近いエンドプレート間で116 Cの差を与えたため、熱帯気候で安定したマイナス45 Cを生成することができました。
今年は、+ 50Cの空気が目標となる非水冷式ラジエーターで1 cm3の-100Cをさらに取得する必要があります。しばらくの間、それが可能かどうかはわかりません。
-45 Cが実際に可能であることを保証するためにこれを書いていますが、それほど深くはありません。理論によれば、3を超える4番目の血小板は、プロセスをブーストする代わりに損傷を与えます。