JP3077744B2 - ペルチェ素子の電源装置 - Google Patents
ペルチェ素子の電源装置Info
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
- F25B2321/021—Control thereof
- F25B2321/0212—Control thereof of electric power, current or voltage
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，冷暖房用のペルチェ素子を駆動
する電源装置に関する。
する電源装置に関する。
【０００２】
【従来技術】電流の方向に対応して発熱反応または吸熱
反応を行うペルチェ素子を利用した冷暖房装置が知られ
ている。そして，ペルチェ素子を駆動する電源装置は，
特に冷房モードの場合には，ペルチェ素子から発生する
ジュール熱を極力低めに押さえることが肝要である。ペ
ルチェ素子で発生するジュール熱は，冷房効果を相殺す
ると共に過大な場合にはペルチェ素子に対してファンな
どの放熱手段が必要となるからである。
反応を行うペルチェ素子を利用した冷暖房装置が知られ
ている。そして，ペルチェ素子を駆動する電源装置は，
特に冷房モードの場合には，ペルチェ素子から発生する
ジュール熱を極力低めに押さえることが肝要である。ペ
ルチェ素子で発生するジュール熱は，冷房効果を相殺す
ると共に過大な場合にはペルチェ素子に対してファンな
どの放熱手段が必要となるからである。
【０００３】図３に示すように，ペルチェ素子８１に対
する簡易な駆動電源回路９０は，交流電圧Ｖａｃを直流
電圧Ｖ１に変換する全波整流デバイス９１と，出力電圧
（電流）の極性を切り換える切換スイッチ９２を基本構
成要素とする。同図において，符号９１１はリップルを
除去する平滑用コンデンサ，符号９５１はＡＣ電源，符
号９５２は変圧器，符号９３はペルチェ素子８１に対す
る入力をオンオフさせるためのスイッチング素子であ
る。
する簡易な駆動電源回路９０は，交流電圧Ｖａｃを直流
電圧Ｖ１に変換する全波整流デバイス９１と，出力電圧
（電流）の極性を切り換える切換スイッチ９２を基本構
成要素とする。同図において，符号９１１はリップルを
除去する平滑用コンデンサ，符号９５１はＡＣ電源，符
号９５２は変圧器，符号９３はペルチェ素子８１に対す
る入力をオンオフさせるためのスイッチング素子であ
る。
【０００４】そして，上記平滑用コンデンサ９１１によ
り出力電圧Ｖ１から交流成分をできるだけ除去すること
が重要であり，通常１００００〜３００００μＦ，３〜
４Ａ程度のコンデンサが用いられている。ペルチェ素子
８１に印加される電圧の交流成分は，冷却作用に寄与せ
ずペルチェ素子８１にジュール熱を発生させるからであ
る。しかしながら，上記簡易回路９０では，電圧調整手
段が存在しないから，ＡＣ電源９５１の電圧変動（約９
０〜１１０Ｖ）が，そのままペルチェ素子８１の駆動電
圧Ｖ１となって表れる。
り出力電圧Ｖ１から交流成分をできるだけ除去すること
が重要であり，通常１００００〜３００００μＦ，３〜
４Ａ程度のコンデンサが用いられている。ペルチェ素子
８１に印加される電圧の交流成分は，冷却作用に寄与せ
ずペルチェ素子８１にジュール熱を発生させるからであ
る。しかしながら，上記簡易回路９０では，電圧調整手
段が存在しないから，ＡＣ電源９５１の電圧変動（約９
０〜１１０Ｖ）が，そのままペルチェ素子８１の駆動電
圧Ｖ１となって表れる。
【０００５】そのため，電圧の低い場合には，ペルチェ
素子８１が充分に冷却作用を発揮することができず，一
方，電圧が高すぎる場合には電圧の２乗に比例してジュ
ール熱が増加することから，冷房効果を大幅に低下させ
ると共にジュール熱が過大な場合にはペルチェ素子に対
する放熱用のファンを高回転で作動させるようになる等
の無駄が増大する。また，ペルチェ素子８１に対して電
圧を印加する場合に，段階的に電圧を上げていくことが
できず，素子８１にいきなり最大電圧が印加されること
になる。そのため，ペルチェ素子に対して電気的な衝撃
を与えることとなり，ペルチェ素子の寿命が低下すると
いう問題もある。
素子８１が充分に冷却作用を発揮することができず，一
方，電圧が高すぎる場合には電圧の２乗に比例してジュ
ール熱が増加することから，冷房効果を大幅に低下させ
ると共にジュール熱が過大な場合にはペルチェ素子に対
する放熱用のファンを高回転で作動させるようになる等
の無駄が増大する。また，ペルチェ素子８１に対して電
圧を印加する場合に，段階的に電圧を上げていくことが
できず，素子８１にいきなり最大電圧が印加されること
になる。そのため，ペルチェ素子に対して電気的な衝撃
を与えることとなり，ペルチェ素子の寿命が低下すると
いう問題もある。
【０００６】そこで，図４に示すように，入力変圧器を
タップ付きの変圧器９５５とし，図示しない電圧検出手
段または温度検知手段により出力電圧Ｖ１または温度を
検知し，変圧器９５５の適当なタップに切り換える電源
回路９００も用いられている。同図の符号９３１〜９３
３は変圧器９５５のタップを選択するためのスイッチン
グ素子である。そして，この回路９００の場合には，ペ
ルチェ素子８１に電圧を印加する場合に，低い電圧（タ
ップ）から徐々に電圧（タップ）を上げて行くことがで
きるから，ペルチェ素子８１に対する電気的な衝撃を抑
制し，素子の寿命を高めることができる。
タップ付きの変圧器９５５とし，図示しない電圧検出手
段または温度検知手段により出力電圧Ｖ１または温度を
検知し，変圧器９５５の適当なタップに切り換える電源
回路９００も用いられている。同図の符号９３１〜９３
３は変圧器９５５のタップを選択するためのスイッチン
グ素子である。そして，この回路９００の場合には，ペ
ルチェ素子８１に電圧を印加する場合に，低い電圧（タ
ップ）から徐々に電圧（タップ）を上げて行くことがで
きるから，ペルチェ素子８１に対する電気的な衝撃を抑
制し，素子の寿命を高めることができる。
【０００７】
【解決しようとする課題】しかしながら，電圧調整機能
付きの上記電源回路９００には，次のような問題点があ
る。それは，スイッチング素子９３１〜９３３は，負荷
電流を直接開閉するから遮断容量の大きいものが必要で
あり，高価であると共に比較的大型となる。そして，切
り換え可能な電圧のステップ数（変圧器タップ数）に比
例してスイッチング素子の数が増加してコスト及びスペ
ースが増大し，特に出力ステップ数を多くしてきめの細
かい制御を行おうとする場合には，装置が大型化して高
コストとなる。
付きの上記電源回路９００には，次のような問題点があ
る。それは，スイッチング素子９３１〜９３３は，負荷
電流を直接開閉するから遮断容量の大きいものが必要で
あり，高価であると共に比較的大型となる。そして，切
り換え可能な電圧のステップ数（変圧器タップ数）に比
例してスイッチング素子の数が増加してコスト及びスペ
ースが増大し，特に出力ステップ数を多くしてきめの細
かい制御を行おうとする場合には，装置が大型化して高
コストとなる。
【０００８】一方，簡易型の電源回路９０の場合には，
前記のようにその機能が劣るのに加えて，平滑用のコン
デンサー９１１の容量が大きくなり比較的大型になると
いう問題がある（このことは電圧調整付き回路９００で
も同様である）。それは，全波整流回路の出力電圧が最
終段の出力となるためリップルの多くを除去しなければ
ならず，かつ平滑用コンデンサ９１１が除去しなければ
ならないリップルが，全波整流回路から出る波高値の大
きなリップルであると共に，その周波数が比較的低周波
数の商用周波数を基本周波数とするリップルであるから
である。
前記のようにその機能が劣るのに加えて，平滑用のコン
デンサー９１１の容量が大きくなり比較的大型になると
いう問題がある（このことは電圧調整付き回路９００で
も同様である）。それは，全波整流回路の出力電圧が最
終段の出力となるためリップルの多くを除去しなければ
ならず，かつ平滑用コンデンサ９１１が除去しなければ
ならないリップルが，全波整流回路から出る波高値の大
きなリップルであると共に，その周波数が比較的低周波
数の商用周波数を基本周波数とするリップルであるから
である。
【０００９】そのため，コンデンサの占めるスペースが
大きくなり装置の小型化を妨げる大きな一因となってい
る。本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたも
のであり，出力電圧を段階的に変えることができると共
に小型で安価な冷暖房用ペルチェ素子の電源装置を提供
しようとするものである。
大きくなり装置の小型化を妨げる大きな一因となってい
る。本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたも
のであり，出力電圧を段階的に変えることができると共
に小型で安価な冷暖房用ペルチェ素子の電源装置を提供
しようとするものである。
【００１０】
【課題の解決手段】本発明は，冷暖房用のペルチェ素子
を駆動する電源装置であって，交流を直流に変換すると
共にリップルを除去する平滑用コンデンサを備えた全波
整流デバイスと，上記全波整流デバイスの出力電圧Ｖ１
を切換手段によりＶｏ，Ｖｏ＋ａ１，Ｖｏ＋ａ２，・・
・，またはＶｏ＋ａｎのいずれかの電圧に段階的に切り
換え可能な電圧変換手段と，上記電圧変換手段の出力側
に並列に挿入された第２の平滑用コンデンサと，上記電
圧変換手段の出力側とペルチェ素子との間に挿入され出
力電圧の極性を反転させる切換スイッチとを有してお
り，上記電圧変換手段は，上記全波整流デバイスの出力
電圧Ｖ１をフィードバック信号零時において上記ベース
電圧Ｖｏに変換する出力端子及び出力フィードバック端
子を備えたＤＣ−ＤＣコンバータと，ツェナーダイオー
ド及びスイッチング素子を並列接続したオンオフ可能な
定電圧回路Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎを単一または複数直
列に接続してなる電圧補正回路と，上記ＤＣ−ＤＣコン
バータの出力端子に直列に接続されたコイルとを備えて
おり，上記電圧補正回路を上記ＤＣ−ＤＣコンバータの
出力フィードバック端子とコイルの出力側端子との間に
接続し，上記コイルの出力側に上記第２平滑用コンデン
サを接続してなることを特徴とするペルチェ素子の電源
装置にある。
を駆動する電源装置であって，交流を直流に変換すると
共にリップルを除去する平滑用コンデンサを備えた全波
整流デバイスと，上記全波整流デバイスの出力電圧Ｖ１
を切換手段によりＶｏ，Ｖｏ＋ａ１，Ｖｏ＋ａ２，・・
・，またはＶｏ＋ａｎのいずれかの電圧に段階的に切り
換え可能な電圧変換手段と，上記電圧変換手段の出力側
に並列に挿入された第２の平滑用コンデンサと，上記電
圧変換手段の出力側とペルチェ素子との間に挿入され出
力電圧の極性を反転させる切換スイッチとを有してお
り，上記電圧変換手段は，上記全波整流デバイスの出力
電圧Ｖ１をフィードバック信号零時において上記ベース
電圧Ｖｏに変換する出力端子及び出力フィードバック端
子を備えたＤＣ−ＤＣコンバータと，ツェナーダイオー
ド及びスイッチング素子を並列接続したオンオフ可能な
定電圧回路Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎを単一または複数直
列に接続してなる電圧補正回路と，上記ＤＣ−ＤＣコン
バータの出力端子に直列に接続されたコイルとを備えて
おり，上記電圧補正回路を上記ＤＣ−ＤＣコンバータの
出力フィードバック端子とコイルの出力側端子との間に
接続し，上記コイルの出力側に上記第２平滑用コンデン
サを接続してなることを特徴とするペルチェ素子の電源
装置にある。
【００１１】本発明において特に注目すべきことは，電
圧変換手段のＤＣ−ＤＣコンバータの出力フィードバッ
ク端子に電圧補正回路の出力をフィードバックしたこと
である。そして，上記電圧補正回路は，ツェナーダイオ
ード及びスイッチング素子を並列接続したオンオフ可能
な定電圧回路Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎを単一または複数
直列に接続してあることである。
圧変換手段のＤＣ−ＤＣコンバータの出力フィードバッ
ク端子に電圧補正回路の出力をフィードバックしたこと
である。そして，上記電圧補正回路は，ツェナーダイオ
ード及びスイッチング素子を並列接続したオンオフ可能
な定電圧回路Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎを単一または複数
直列に接続してあることである。
【００１２】それ故，例えば，上記定電圧回路Ａ１，Ａ
２，・・・Ａｎのいずれか，例えば定電圧回路Ａｉをオ
ン（スィッチング素子をオフにしてツェナーダイオード
の電圧Ｖｉを出力させる）させ，その他をオフ（スィッ
チング素子をオンにしてツェナーダイオードの電圧を出
力を殺す）にすることにより，定電圧回路Ａｉの電圧Ｖ
ｉがＤＣ−ＤＣコンバータにフィードバックされ，ＤＣ
−ＤＣコンバータの出力はフィードバック値が零の場合
のベース電圧Ｖｏから（Ｖｏ＋Ｖｉ）にシフトされる。
２，・・・Ａｎのいずれか，例えば定電圧回路Ａｉをオ
ン（スィッチング素子をオフにしてツェナーダイオード
の電圧Ｖｉを出力させる）させ，その他をオフ（スィッ
チング素子をオンにしてツェナーダイオードの電圧を出
力を殺す）にすることにより，定電圧回路Ａｉの電圧Ｖ
ｉがＤＣ−ＤＣコンバータにフィードバックされ，ＤＣ
−ＤＣコンバータの出力はフィードバック値が零の場合
のベース電圧Ｖｏから（Ｖｏ＋Ｖｉ）にシフトされる。
【００１３】即ち，単一または複数の定電圧回路Ａ１，
Ａ２，・・・Ａｎのツェナーダイオード電圧をＶ１，Ｖ
２，・・・，Ｖｎのように異なる値に設定し，定電圧回
路Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎのスイッチング素子を上記に
準じて一個だけオン動作させることにより，ＤＣ−ＤＣ
コンバータの出力電圧をＶｏ，Ｖｏ＋Ｖ１，Ｖｏ＋Ｖ
２，・・・，またはＶｏ＋Ｖｎのいずれかの電圧に段階
的に切り換えることができる。その結果，一個の定電圧
回路をオンさせることにより，電源装置の出力電圧を，
定電圧回路Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎの数ｎに１を加えた
段数に切換ることができるようになる。
Ａ２，・・・Ａｎのツェナーダイオード電圧をＶ１，Ｖ
２，・・・，Ｖｎのように異なる値に設定し，定電圧回
路Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎのスイッチング素子を上記に
準じて一個だけオン動作させることにより，ＤＣ−ＤＣ
コンバータの出力電圧をＶｏ，Ｖｏ＋Ｖ１，Ｖｏ＋Ｖ
２，・・・，またはＶｏ＋Ｖｎのいずれかの電圧に段階
的に切り換えることができる。その結果，一個の定電圧
回路をオンさせることにより，電源装置の出力電圧を，
定電圧回路Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎの数ｎに１を加えた
段数に切換ることができるようになる。
【００１４】また，複数の定電圧回路例えばｉ個の定電
圧回路をオンさせた場合には，それぞれオンされた定電
圧回路の電圧が上記ベース電圧Ｖｏに加算されて出力さ
れる。例えば，定電圧回路Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎのツ
ェナーダイオードの電圧を請求項３に記載のように同一
値Ｖａとした場合には，電圧変換手段の出力電圧は（Ｖ
ｏ＋ｉ×Ｖａ）となる。その結果，出力電圧はＶｏ〜
（Ｖｏ＋ｎ×Ｖａ）の間で等間隔に段階的に変化させる
ことができるようになる。
圧回路をオンさせた場合には，それぞれオンされた定電
圧回路の電圧が上記ベース電圧Ｖｏに加算されて出力さ
れる。例えば，定電圧回路Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎのツ
ェナーダイオードの電圧を請求項３に記載のように同一
値Ｖａとした場合には，電圧変換手段の出力電圧は（Ｖ
ｏ＋ｉ×Ｖａ）となる。その結果，出力電圧はＶｏ〜
（Ｖｏ＋ｎ×Ｖａ）の間で等間隔に段階的に変化させる
ことができるようになる。
【００１５】そして，出力の電圧数を変化させるために
フィードバック回路に用いられる上記定電圧回路は，電
流の小さい制御用の素子からなり，電流容量（電力）の
小さい回路素子（ツェナーダイオード及びスイッチング
素子）でよいから，定電圧回路のサイズは小さくかつ安
価である。従って，定電圧回路Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎ
の数を増加させてもコスト及びスペースの増加は少なく
なる。
フィードバック回路に用いられる上記定電圧回路は，電
流の小さい制御用の素子からなり，電流容量（電力）の
小さい回路素子（ツェナーダイオード及びスイッチング
素子）でよいから，定電圧回路のサイズは小さくかつ安
価である。従って，定電圧回路Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎ
の数を増加させてもコスト及びスペースの増加は少なく
なる。
【００１６】即ち，図４に示した従来の電圧調整機能付
きの電源装置９００の場合には，各スイッチング素子９
３１〜９３３は負荷電流をオンオフするため，素子９３
１〜９３３が高コストかつ大型である。そして，図２に
の直線６９に示すように，切換可能な電圧ステップ数に
比例して，コスト及びサイズは大きく増加する。それに
対して，本発明の電源装置においては，図２の直線６１
に示すように，切換可能な出力電圧のステップ数を増加
してもコストやスペースの増加は小さくなる。
きの電源装置９００の場合には，各スイッチング素子９
３１〜９３３は負荷電流をオンオフするため，素子９３
１〜９３３が高コストかつ大型である。そして，図２に
の直線６９に示すように，切換可能な電圧ステップ数に
比例して，コスト及びサイズは大きく増加する。それに
対して，本発明の電源装置においては，図２の直線６１
に示すように，切換可能な出力電圧のステップ数を増加
してもコストやスペースの増加は小さくなる。
【００１７】また，本発明にかかる電源回路の第１，第
２平滑用コンデンサの容量及びサイズは，従来装置の平
滑用コンデンサに比べて大幅に小さくなる。即ち，本発
明の装置では，全波整流回路の出力は，ＤＣ−ＤＣコン
バータの入力電圧であり最終段の出力ではないから，リ
ップルが多めに残っても問題はなく，第１の平滑用コン
デンサの容量は従来よりも大幅に小さくて良い。
２平滑用コンデンサの容量及びサイズは，従来装置の平
滑用コンデンサに比べて大幅に小さくなる。即ち，本発
明の装置では，全波整流回路の出力は，ＤＣ−ＤＣコン
バータの入力電圧であり最終段の出力ではないから，リ
ップルが多めに残っても問題はなく，第１の平滑用コン
デンサの容量は従来よりも大幅に小さくて良い。
【００１８】また，次段のＤＣ−ＤＣコンバータの出力
に含まれるリップルは，数Ｖ以下であるから，その波高
値は小さくかつ高周波であるため，第２の平滑用コンデ
ンサの容量は第１平滑用コンデンサよりも更に小さくて
よい。上記のように，従来装置において比較的大きなス
ペースを占めていた平滑用コンデンサのスペースが少な
くなり，装置の小型化に寄与することができる。
に含まれるリップルは，数Ｖ以下であるから，その波高
値は小さくかつ高周波であるため，第２の平滑用コンデ
ンサの容量は第１平滑用コンデンサよりも更に小さくて
よい。上記のように，従来装置において比較的大きなス
ペースを占めていた平滑用コンデンサのスペースが少な
くなり，装置の小型化に寄与することができる。
【００１９】それ故，本発明によれば，低コストかつ小
型のまま，出力電圧数を増やしてペルチェ素子を効率的
かつ適切に制御することができる。即ち，適切な出力電
圧をペルチェ素子に印加することにより，効率的で良好
な冷暖房制御特性を得ることができ，また，ペルチェ素
子に対する起動時の電圧を徐々に増加させることがで
き，ペルチェ素子に対する電気的な衝撃を和らげ，素子
を長寿命化することができる。
型のまま，出力電圧数を増やしてペルチェ素子を効率的
かつ適切に制御することができる。即ち，適切な出力電
圧をペルチェ素子に印加することにより，効率的で良好
な冷暖房制御特性を得ることができ，また，ペルチェ素
子に対する起動時の電圧を徐々に増加させることがで
き，ペルチェ素子に対する電気的な衝撃を和らげ，素子
を長寿命化することができる。
【００２０】なお，請求項２に記載のように，上記電圧
変換手段に並列にスイッチングデバイスを挿入し，この
スイッチングデバイスをオンオフ動作させるようにする
ことが好ましい。スイッチングデバイスをオフさせた場
合は，その出力電圧は前記と同じであるが，スイッチン
グデバイスをオンさせることにより全波整流デバイスの
出力電圧Ｖ１を直接ペルチェ素子に出力することが可能
となる。
変換手段に並列にスイッチングデバイスを挿入し，この
スイッチングデバイスをオンオフ動作させるようにする
ことが好ましい。スイッチングデバイスをオフさせた場
合は，その出力電圧は前記と同じであるが，スイッチン
グデバイスをオンさせることにより全波整流デバイスの
出力電圧Ｖ１を直接ペルチェ素子に出力することが可能
となる。
【００２１】この出力電圧Ｖ１は，リップルを多く含ん
だ電圧であるが，暖房モードでペルチェ素子を動作させ
る場合には，リップルの存在は殆ど問題にならない。従
って，新たにもう一つの高い出力電圧Ｖ１によりペルチ
ェ素子を駆動することができるようになる。
だ電圧であるが，暖房モードでペルチェ素子を動作させ
る場合には，リップルの存在は殆ど問題にならない。従
って，新たにもう一つの高い出力電圧Ｖ１によりペルチ
ェ素子を駆動することができるようになる。
【００２２】
実施形態例 本例は，冷暖房用のペルチェ素子８１を駆動する電源装
置である。図１に示すように，本例の電源装置１は，交
流を直流に変換すると共にリップルを除去する平滑用コ
ンデンサ１１を出力側に備えた全波整流デバイス１０
と，全波整流デバイス１０の出力電圧Ｖ１を切換手段に
よりＶｏ，Ｖｏ＋ａ１，Ｖｏ＋ａ２，・・・，またはＶ
ｏ＋ａｎのいずれかの電圧に段階的に切り換え可能な電
圧変換手段と，上記電圧変換手段の出力側に並列に挿入
された第２の平滑用コンデンサ３１と，上記電圧変換手
段の出力側とペルチェ素子８１との間に挿入され出力電
圧の極性を反転させる切換スイッチ３５とを有してい
る。
置である。図１に示すように，本例の電源装置１は，交
流を直流に変換すると共にリップルを除去する平滑用コ
ンデンサ１１を出力側に備えた全波整流デバイス１０
と，全波整流デバイス１０の出力電圧Ｖ１を切換手段に
よりＶｏ，Ｖｏ＋ａ１，Ｖｏ＋ａ２，・・・，またはＶ
ｏ＋ａｎのいずれかの電圧に段階的に切り換え可能な電
圧変換手段と，上記電圧変換手段の出力側に並列に挿入
された第２の平滑用コンデンサ３１と，上記電圧変換手
段の出力側とペルチェ素子８１との間に挿入され出力電
圧の極性を反転させる切換スイッチ３５とを有してい
る。
【００２３】上記電圧変換手段は，全波整流デバイス１
０の出力電圧Ｖ１をフィードバック信号零時においてベ
ース電圧Ｖｏに変換する出力端子ｐ２及び出力フィード
バック端子ｐ４を備えたＤＣ−ＤＣコンバータ（ＩＣ）
２１と，ツェナーダイオード２２１及びスイッチング素
子２２２を並列接続したオンオフ可能な定電圧回路２２
を単一（図１）または複数直列に（＝図示略）接続して
なる電圧補正回路と，ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力
端子ｐ２に直列に接続されたコイル２３とを備えてい
る。そして，上記電圧補正回路をＤＣ−ＤＣコンバータ
２１の出力フィードバック端子ｐ４とコイル２３の出力
側端子との間に接続し，コイル２３の出力側に第２平滑
用コンデンサ３１を接続する。
０の出力電圧Ｖ１をフィードバック信号零時においてベ
ース電圧Ｖｏに変換する出力端子ｐ２及び出力フィード
バック端子ｐ４を備えたＤＣ−ＤＣコンバータ（ＩＣ）
２１と，ツェナーダイオード２２１及びスイッチング素
子２２２を並列接続したオンオフ可能な定電圧回路２２
を単一（図１）または複数直列に（＝図示略）接続して
なる電圧補正回路と，ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の出力
端子ｐ２に直列に接続されたコイル２３とを備えてい
る。そして，上記電圧補正回路をＤＣ−ＤＣコンバータ
２１の出力フィードバック端子ｐ４とコイル２３の出力
側端子との間に接続し，コイル２３の出力側に第２平滑
用コンデンサ３１を接続する。
【００２４】また，上記電圧変換手段に並列にスイッチ
ングデバイス４１を挿入し，このスイッチングデバイス
４１をオン動作させることにより全波整流デバイス１０
の出力電圧Ｖ１を直接ペルチェ素子８１に出力可能とし
てある。図１において，ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の端
子ｐ１は入力端子，ｐ５はコンバータに対する制御信号
入力端子であり，符号３３は制御用の起動信号を与える
スイッチングトランジスタである。また，符号５１は商
用電源，符号５２は変圧器である。
ングデバイス４１を挿入し，このスイッチングデバイス
４１をオン動作させることにより全波整流デバイス１０
の出力電圧Ｖ１を直接ペルチェ素子８１に出力可能とし
てある。図１において，ＤＣ−ＤＣコンバータ２１の端
子ｐ１は入力端子，ｐ５はコンバータに対する制御信号
入力端子であり，符号３３は制御用の起動信号を与える
スイッチングトランジスタである。また，符号５１は商
用電源，符号５２は変圧器である。
【００２５】以下それぞれについて説明を補足する。本
例は，ペット用のベッド等に用いる冷暖房用のペルチェ
素子の電源装置１である。商用電源５１は定格電圧が１
００Ｖであるが，約９０〜１１０Ｖの間で変動する。そ
れを変圧器５２により電圧を低減し，全波整流回路１０
により整流して平滑用コンデンサ１１（３３００〜６８
００μＦ）により平滑化する。その出力電圧Ｖ１は約２
〜３Ｖ（ｐ−ｐ）のリップル成分を含む直流１２Ｖの電
圧である。
例は，ペット用のベッド等に用いる冷暖房用のペルチェ
素子の電源装置１である。商用電源５１は定格電圧が１
００Ｖであるが，約９０〜１１０Ｖの間で変動する。そ
れを変圧器５２により電圧を低減し，全波整流回路１０
により整流して平滑用コンデンサ１１（３３００〜６８
００μＦ）により平滑化する。その出力電圧Ｖ１は約２
〜３Ｖ（ｐ−ｐ）のリップル成分を含む直流１２Ｖの電
圧である。
【００２６】そして，スイッチングデバイス４１がオン
の場合には，出力電圧Ｖ１がそのままペルチェ素子８１
に供給される。ペルチェ素子８１を暖房（発熱）モード
で使用する場合には，リップルがあっても問題がないか
らである。そして，暖房モードと冷房（吸熱）モードと
は，切換スイッチ３５により出力電圧の極性を反転させ
ることにより制御され，暖房を最も強くする場合に上記
スイッチングデバイス４１をオン動作させることにより
最も高い電圧をペルチェ素子８１に印加する。
の場合には，出力電圧Ｖ１がそのままペルチェ素子８１
に供給される。ペルチェ素子８１を暖房（発熱）モード
で使用する場合には，リップルがあっても問題がないか
らである。そして，暖房モードと冷房（吸熱）モードと
は，切換スイッチ３５により出力電圧の極性を反転させ
ることにより制御され，暖房を最も強くする場合に上記
スイッチングデバイス４１をオン動作させることにより
最も高い電圧をペルチェ素子８１に印加する。
【００２７】スイッチングデバイス４１がオフの場合に
は，以下に述べるように電圧変換手段の出力がペルチェ
素子８１に供給される。電圧変換手段の前段のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ２１は，出力フィードバック端子ｐ４を有
する１チップのＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣ素子であ
り，端子ｐ４の帰還電圧Ｖｆが零の場合にはベース電圧
Ｖｏが出力される。そして，帰還電圧Ｖｆは定電圧回路
２２の動作状態により以下のように変化する。
は，以下に述べるように電圧変換手段の出力がペルチェ
素子８１に供給される。電圧変換手段の前段のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ２１は，出力フィードバック端子ｐ４を有
する１チップのＤＣ−ＤＣコンバータのＩＣ素子であ
り，端子ｐ４の帰還電圧Ｖｆが零の場合にはベース電圧
Ｖｏが出力される。そして，帰還電圧Ｖｆは定電圧回路
２２の動作状態により以下のように変化する。
【００２８】即ち，図１に示すように，定電圧回路２２
が単一の場合において，定電圧回路２２のトランジスタ
スイッチング素子２２２がオンの場合には，帰還電圧Ｖ
ｆはほぼ零であり，上記ベース電圧Ｖｏが出力され，定
電圧回路２２のトランジスタスイッチング素子２２２が
オフの場合には，帰還電圧Ｖｆはツェナーダイオード２
２１のツェナー電圧Ｖａがフィードバックされ，出力電
圧は（Ｖｏ＋Ｖａ）にシフトする。
が単一の場合において，定電圧回路２２のトランジスタ
スイッチング素子２２２がオンの場合には，帰還電圧Ｖ
ｆはほぼ零であり，上記ベース電圧Ｖｏが出力され，定
電圧回路２２のトランジスタスイッチング素子２２２が
オフの場合には，帰還電圧Ｖｆはツェナーダイオード２
２１のツェナー電圧Ｖａがフィードバックされ，出力電
圧は（Ｖｏ＋Ｖａ）にシフトする。
【００２９】なお，上記ベース電圧Ｖｏは，約ＤＣ７Ｖ
であり，含まれるリップル電圧は約０．１Ｖ（ｐ−ｐ）
に低下すると共にリップルの周波数は約６０ｋＨＺであ
る。そのため，第２平滑用コンデンサ３１は３３０〜１
０００μＦ程度でよく，コイル２３は約１００μＨ，３
Ａである。そのため，第１，第２平滑用コンデンサ１
１，３１及びコイル２３を合わせても，従来の平滑用コ
ンデンサ９１１よりも小型となる。
であり，含まれるリップル電圧は約０．１Ｖ（ｐ−ｐ）
に低下すると共にリップルの周波数は約６０ｋＨＺであ
る。そのため，第２平滑用コンデンサ３１は３３０〜１
０００μＦ程度でよく，コイル２３は約１００μＨ，３
Ａである。そのため，第１，第２平滑用コンデンサ１
１，３１及びコイル２３を合わせても，従来の平滑用コ
ンデンサ９１１よりも小型となる。
【００３０】そして，安価で小サイズの定電圧回路２２
を複数（ｎ）個直列に接続することにより，出力電圧を
段階的に増やすことができる。即ち，複数（ｎ個）の同
一の定電圧回路２２のうち，例えばｉ個の定電圧回路２
２をオン（スイッチング素子２２２をオフ）させた場合
には，それぞれオンされた定電圧回路２２の電圧の加算
値が上記ベース電圧Ｖｏに加算されて出力される。即
ち，ｉ個の定電圧回路２２をオン（スイッチング素子２
２２をオフ）させた場合には，出力電圧は（Ｖｏ＋ｉ×
Ｖａ）となる。それ故，出力電圧はＶｏ〜（Ｖｏ＋ｎ×
Ｖａ）の間で等間隔に段階的に変化させることができ
る。
を複数（ｎ）個直列に接続することにより，出力電圧を
段階的に増やすことができる。即ち，複数（ｎ個）の同
一の定電圧回路２２のうち，例えばｉ個の定電圧回路２
２をオン（スイッチング素子２２２をオフ）させた場合
には，それぞれオンされた定電圧回路２２の電圧の加算
値が上記ベース電圧Ｖｏに加算されて出力される。即
ち，ｉ個の定電圧回路２２をオン（スイッチング素子２
２２をオフ）させた場合には，出力電圧は（Ｖｏ＋ｉ×
Ｖａ）となる。それ故，出力電圧はＶｏ〜（Ｖｏ＋ｎ×
Ｖａ）の間で等間隔に段階的に変化させることができ
る。
【００３１】そして，出力の電圧数を変化させるために
フィードバック回路に用いられる上記定電圧回路２２は
制御用の素子からなり，電流容量（電力）の小さいもの
（ツェナーダイオード２２１及びスイッチング素子２２
２）でよいから，定電圧回路２２のサイズは小さくかつ
安価である。従って，定電圧回路２２の数を増加させて
もコスト及びスペースの増加は少なくなる。
フィードバック回路に用いられる上記定電圧回路２２は
制御用の素子からなり，電流容量（電力）の小さいもの
（ツェナーダイオード２２１及びスイッチング素子２２
２）でよいから，定電圧回路２２のサイズは小さくかつ
安価である。従って，定電圧回路２２の数を増加させて
もコスト及びスペースの増加は少なくなる。
【００３２】即ち，図４に示した従来の電圧調整機能付
きの電源装置９００の場合には，各スイッチング素子９
３１〜９３３は負荷をオンオフするため，素子９３１〜
９３３が高コストかつ大型である。そして，図２にの直
線６９に示すように，切換可能な電圧ステップ数に比例
して，コスト及びサイズは大きく増加する。それに対し
て，本例の電源装置１においては，図２の直線６１に示
すように，切換可能な出力電圧のステップ数を増加して
もコストやスペースの増加は小さくなる。
きの電源装置９００の場合には，各スイッチング素子９
３１〜９３３は負荷をオンオフするため，素子９３１〜
９３３が高コストかつ大型である。そして，図２にの直
線６９に示すように，切換可能な電圧ステップ数に比例
して，コスト及びサイズは大きく増加する。それに対し
て，本例の電源装置１においては，図２の直線６１に示
すように，切換可能な出力電圧のステップ数を増加して
もコストやスペースの増加は小さくなる。
【００３３】上記のように，本例によれば，低コストか
つ小型のまま，出力電圧数を増やしてペルチェ素子８１
を適切に制御することができる。即ち，起動時には，電
圧を段階的に徐々に増加させることにより，ペルチェ素
子に対する電気的な衝撃を和らげ，また適切な出力電圧
をペルチェ素子に印加することにより，効率的かつ制御
特性の良好な冷暖房制御特性を得ることができる。
つ小型のまま，出力電圧数を増やしてペルチェ素子８１
を適切に制御することができる。即ち，起動時には，電
圧を段階的に徐々に増加させることにより，ペルチェ素
子に対する電気的な衝撃を和らげ，また適切な出力電圧
をペルチェ素子に印加することにより，効率的かつ制御
特性の良好な冷暖房制御特性を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】上記のように本発明によれば，出力電圧
を段階的に変えることができると共に小型で安価な冷暖
房用ペルチェ素子の電源装置を得ることができる。
を段階的に変えることができると共に小型で安価な冷暖
房用ペルチェ素子の電源装置を得ることができる。
【図１】実施形態例の電源装置の接続図。
【図２】実施形態例の電源装置において，出力電圧のス
テップ数を変えた場合におけるコストの増加の態様を従
来装置と比較して模式的に示した図。
テップ数を変えた場合におけるコストの増加の態様を従
来装置と比較して模式的に示した図。
【図３】従来のペルチェ素子の電源装置の回路図（簡易
型）。
型）。
【図４】従来のペルチェ素子の電源装置の回路図（電圧
調整機能付き）。
調整機能付き）。
１０．．．全波整流回路， ２１．．．ＤＣ−ＤＣコンバータ， ２２．．．定電圧回路， ２３．．．コイル， ｐ２．．．出力端子， ｐ４．．．出力フィードバック端子，
Claims (3)
- 【請求項１】 冷暖房用のペルチェ素子を駆動する電源
装置であって，交流を直流に変換すると共にリップルを
除去する平滑用コンデンサを備えた全波整流デバイス
と，上記全波整流デバイスの出力電圧Ｖ１を切換手段に
よりＶｏ，Ｖｏ＋ａ１，Ｖｏ＋ａ２，・・・，またはＶ
ｏ＋ａｎのいずれかの電圧に段階的に切り換え可能な電
圧変換手段と，上記電圧変換手段の出力側に並列に挿入
された第２の平滑用コンデンサと，上記電圧変換手段の
出力側とペルチェ素子との間に挿入され出力電圧の極性
を反転させる切換スイッチとを有しており，上記電圧変
換手段は，上記全波整流デバイスの出力電圧Ｖ１をフィ
ードバック信号零時においてベース電圧Ｖｏに変換する
出力端子及び出力フィードバック端子を備えたＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータと，ツェナーダイオード及びスイッチング
素子を並列接続したオンオフ可能な定電圧回路Ａ１，Ａ
２，・・・Ａｎを単一または複数直列に接続してなる電
圧補正回路と，上記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力端子に
直列に接続されたコイルとを備えており，上記電圧補正
回路を上記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力フィードバック
端子とコイルの出力側端子との間に接続し，上記コイル
の出力側に上記第２平滑用コンデンサを接続してなるこ
とを特徴とするペルチェ素子の電源装置。 - 【請求項２】 請求項１において，前記電圧変換手段に
並列にスイッチングデバイスを挿入し，このスイッチン
グデバイスをオン動作させることにより前記全波整流デ
バイスの出力電圧Ｖ１を直接ペルチェ素子に出力可能と
したことを特徴とするペルチェ素子の電源装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において，前記
定電圧回路Ａ１，Ａ２，・・・Ａｎのツェナーダイオー
ドの電圧を同一値Ｖａとし，定電圧回路Ａ１，Ａ２，・
・・Ａｎにおいてそのスイッチング素子をオフ動作させ
る数ｉを変更することにより，電圧変換手段の出力を
（Ｖｏ＋ｉ×Ｖａ）に段階的に変化させることを特徴と
するペルチェ素子の電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09205313A JP3077744B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | ペルチェ素子の電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09205313A JP3077744B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | ペルチェ素子の電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1137600A JPH1137600A (ja) | 1999-02-12 |
| JP3077744B2 true JP3077744B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=16504891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09205313A Expired - Fee Related JP3077744B2 (ja) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | ペルチェ素子の電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3077744B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101849079B1 (ko) * | 2011-07-25 | 2018-05-31 | 코웨이 주식회사 | 전자식 온도 조절 장치, 이를 이용한 냉각기, 이를 이용한 가열기 및 이의 제어 방법 |
| KR101876215B1 (ko) * | 2011-07-29 | 2018-07-10 | 코웨이 주식회사 | 열전 모듈을 위한 전원 공급 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009158814A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Fujitsu Ltd | 温度制御装置 |
| JP5127866B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-01-23 | スペクトロニクス株式会社 | ペルチェ素子の駆動装置および駆動方法 |
| JP5449053B2 (ja) * | 2010-06-22 | 2014-03-19 | 日東工業株式会社 | ペルチェ式盤用空調装置 |
| KR20120028694A (ko) * | 2010-09-15 | 2012-03-23 | 삼성전기주식회사 | 열전소자용 전원공급장치 |
| KR20120028692A (ko) * | 2010-09-15 | 2012-03-23 | 삼성전기주식회사 | 열전소자용 전원공급장치 |
| WO2013015610A2 (en) * | 2011-07-25 | 2013-01-31 | Woongjin Coway Co., Ltd | Electronic temperature control apparatus, cooler using the same, heater using the same, and control method thereof |
| WO2013098014A2 (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-04 | Arcelik Anonim Sirketi | Peltier element control circuit for household appliances |
| JP6229629B2 (ja) * | 2014-09-30 | 2017-11-15 | ブラザー工業株式会社 | 温度制御装置、半導体モジュール、およびレーザ加工装置 |
| JP6229630B2 (ja) * | 2014-09-30 | 2017-11-15 | ブラザー工業株式会社 | 温度制御装置、およびレーザ加工装置 |
| JP6583905B2 (ja) * | 2014-12-11 | 2019-10-02 | 学校法人 東洋大学 | 熱電素子駆動装置 |
-
1997
- 1997-07-14 JP JP09205313A patent/JP3077744B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101876215B1 (ko) * | 2011-07-29 | 2018-07-10 | 코웨이 주식회사 | 열전 모듈을 위한 전원 공급 장치 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1137600A (ja) | 1999-02-12 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |