概要
株式会社フォスターでは、コネクタの接触抵抗測定・通電試験を実施しており、異種金属接触部での局所発熱評価に対応しています。
ペルチェ効果は、異種金属（または半導体）の接合部に電流を流すとき、接合点で熱が発生または吸収される現象です。コネクタの電気接点は異種金属の接触であることが多く（端子金属とめっき材、異種材端子同士など）、ペルチェ効果による局所的な熱の移動が温度分布に影響します。熱電対の基本動作もこの原理に基づきます。
ペルチェ効果の定義と発熱・冷却の条件
ペルチェ熱Q_P = Π·I（Π：ペルチェ係数 V、I：電流 A）で表されます。ペルチェ係数Π = S·T（S：ゼーベック係数、T：絶対温度）の関係があります。電流の向きによって同じ接合部が発熱にも冷却にもなります。
| 電流方向 | 接合部での現象 | 実例 |
|---|---|---|
| A→B接合（発熱方向） | 接合部が発熱 | コネクタ接点での局所温度上昇 |
| B→A接合（冷却方向） | 接合部が吸熱・冷却 | ペルチェ素子の冷却面 |
| 電流なし | 熱移動なし | ペルチェ効果は電流が必要 |
コネクタ接点でのペルチェ効果の影響
コネクタ端子は通常、銅合金基材にSnまたはAuめっきが施されており、接触部では異種材料の接触が生じます。電流が流れるとペルチェ熱が発生し、接触抵抗によるジュール熱と合算して接点温度が上昇します。ペルチェ寄与はジュール熱の数%程度ですが、精密な熱電シミュレーションでは考慮が必要です。
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よくある質問
ペルチェ効果を利用した冷却素子の仕組みは？
N型・P型半導体を電気的に直列・熱的に並列に接続し、電流を流すことで一方の面が冷却、反対面が発熱します。車載電子機器の局所冷却に応用されます。
コネクタ接点でのペルチェ発熱量はどの程度か？
典型的なコネクタでは接触抵抗1〜5mΩ・電流10Aで、ジュール熱が0.1〜0.5Wです。ペルチェ寄与はその数%、0.005〜0.05W程度と小さいですが、ジュール熱との合算が設計上重要です。
ペルチェ効果とジュール熱は独立か？
独立した物理現象です。ジュール熱Q_J = I²Rは電流方向によらず常に発熱しますが、ペルチェ熱Q_P = ΠIは電流方向によって発熱・吸熱が変わります。
逆電流でペルチェ効果による冷却は起こるか？
起こります。EV車の回生制動時には電流方向が逆転し、通常は発熱していたペルチェ接合部が冷却側に転じる場合があります。
株式会社フォスターについて
株式会社フォスターは三重県に拠点を置き、自動車部品（コネクタ・ハーネス・圧着端子）の受託試験を中心に20年以上の実績を有しております。環境試験、電気特性試験、機械的特性試験など幅広い評価に対応し、お客様の品質保証・開発をサポートしています。