熱コンバーターとは何ですか？

熱電対コンバーターまたは熱電発電機としても知られる熱コンバーターは、熱エネルギーを電気エネルギーに変換できる電子デバイスです。 熱変換器にはいくつかの種類がありますが、それらはすべてゼーベック効果に基づいています。 ゼーベック効果は、温度の違いを利用して電流を生成できる現象です。 トーマス・ヨハン・ゼーベックが1826年に最初に発見したのは、2つの金属の接続点が異なる温度にある限り、2つの異なる金属が電荷を生成できることを観察したときです。 その後、これらの状況によって生成される熱電効果は、温度差が大きくなるにつれて増加することがわかっています。

よくある誤解の1つは、熱変換器は熱機関と同じものであるということです。 熱機関は温度差を機械的出力に変換し、熱変換器は温度差を直接電気エネルギーに変換します。 また、熱機関は多くの場合熱変換器よりも効率的ですが、ほとんどの熱機関よりも小型でコンパクトなため、状況によっては熱変換器が望ましい場合があります。 熱変換器と熱エンジンの主な違いは、ほとんどの発電機とは異なり、熱変換器には一般的に可動部品がありませんが、冷却ファンは例外です。

熱変換器は、さまざまな状況に適用できます。 熱機関の代わりに使用されるほか、車や飛行機で使用されるような燃焼機関からの廃熱を利用するための研究も行われています。 これを実行できる場合、これらのマシンの燃料効率はかなり大きく増加する可能性があります。 熱変換器は、一定の電力源を生成するために、広範囲の宇宙探査機でも使用されています。

ただし、熱コンバーターの使用にはいくつかの問題があります。 たとえば、コンバータは通常、電圧が大幅に増加しない限り、5〜10％の効率しか生成しません。 熱変換器が燃焼エンジンの効率と競合するのに十分な大きさの出力を作成するには、電流を生成するために使用される異種要素の数を増やす必要があります。 最終的には、熱変換器が大きくなりすぎて効率が悪くなります。 ただし、熱変換器の発電能力を高めるための研究が行われているため、やがてこれらの温度差を大きくすることなく効率的に利用できるようになり、有効性が失われます。