KR101514077B1 - Cooling and heating box for a vehicle using thermoelectric element module and its control method - Google Patents

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KR101514077B1 KR1020080136898A KR20080136898A KR101514077B1 KR 101514077 B1 KR101514077 B1 KR 101514077B1 KR 1020080136898 A KR1020080136898 A KR 1020080136898A KR 20080136898 A KR20080136898 A KR 20080136898A KR 101514077 B1 KR101514077 B1 KR 101514077B1
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Abstract

본 발명은 자동차의 실내에 설치되며 열전소자 모듈을 이용한 자동차의 냉온장고에 관한 것으로, N형 반도체 열전소자와 P형 반도체 열전소자가 교대로 배열되며 전기적으로 직렬 연결되어 냉온장고(50) 내에 열을 공급하거나 흡수하는 열전소자 모듈(40)과; 상기 열전소자 모듈(40)의 양단의 온도차에 따라 기능 전환여부를 결정하는 컨트롤러(30)로 구성된다.An N-type semiconductor thermoelectric element and a P-type semiconductor thermoelectric element are alternately arranged and electrically connected in series to form a heat sink (50) in a cold storage room (50). A thermoelectric module (40) for supplying or absorbing heat; And a controller 30 for determining whether to switch the function according to a temperature difference between both ends of the thermoelectric element module 40.

상기와 같은 구성을 통해 본 발명은 자동차의 냉온장고의 기능전환 시에 곧바로 그 기능을 전환시키지 않고, 허용 온도차 이내인 경우에 그 기능이 전환되도록 함으로써 급격한 온도변화에 의한 열 충격으로부터 열전소자 모듈을 보호하여 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention, when the function of the cold / hot-storage device of an automobile is changed, the functions of the thermoelectric module can be switched from the thermal shock caused by the sudden change in temperature, It is possible to prevent shortening of the service life.

열전소자, 자동차, 냉온장, 열전대 Thermoelectric device, automobile, cold room, thermocouple

Description

열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고 및 그 제어방법{Cooling and heating box for a vehicle using thermoelectric element module and its control method}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a cold-storage dynamo for a vehicle using a thermoelectric module,

본 발명은 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차용 냉온장고에 있어서 냉장고에서 온장고로, 온장고에서 냉장고로 그 기능이 전환될 때, 열전소자 모듈 양단의 온도차를 측정하여 이 온도차가 허용범위보다 큰 경우에는 냉온장고의 전원을 차단하고, 온도차가 허용범위 이내인 경우에 비로소 냉온장고에 전원이 공급되도록 함으로써 급격한 온도 변화에 의해 열전소자 모듈이 열 충격을 받는 것을 방지하도록 한 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cold storage device for a vehicle using a thermoelectric module, and more particularly, to a refrigerator having a thermoelectric module for measuring temperature difference between both ends of the thermoelectric module when the function of the refrigerator is changed from a refrigerator to a warm- When the temperature difference is larger than the permissible range, the power supply of the cold / hot storage device is shut off, and power is supplied to the cold / hot storage device only when the temperature difference is within the permissible range, thereby preventing the thermoelectric module from being thermally shocked by a sudden temperature change And more particularly, to a cold storage device for a vehicle using the thermoelectric module and a control method thereof.

최근에 생산되는 자동차에는 간단한 음료수 캔이나 소량의 음식물을 보관하기 위해 냉온장고를 설치하고 있으며, 이 냉온장고는 도 1에 보인 바와 같이 주로 조수석 앞에 위치된 글로브 박스(G)나, 전석의 중앙부에 위치된 콘솔 박스(C) 또는 후석 중앙에 위치된 암레스트(A) 등의 내부 공간에 설치되는데, 이하에서는 본 출원인이 출원한 공개특허공보 제2007-69058호에 개시된 암레스트의 내부 공간에 설치된 냉온장고를 기준으로 설명한다.In recent cars, cold storage is installed to store a small number of beverage cans or a small amount of food. The cold storage is made up of a glove box (G) located mainly in front of the passenger seat, And is installed in an internal space such as a console box (C) positioned at the center of the seat or a armrest (A) positioned at the center of the seat. Hereinafter, the seat is installed in the inner space of the armrest disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2007-69058 The explanation is based on cold / hot django.

도 2는 상기 문헌에 개시된 발명을 도시한 도면으로서 냉온장고(100)는 일측이 개방된 저장실(112)과, 상기 저장실(112)의 개방부를 개폐하는 커버(120)와, 상기 저장실(112)의 하부에 설치되는 열전소자 모듈(140)과, 상기 열전소자 모듈(140)의 외부에 설치되어 열전소자 모듈(140)에 또는 열전소자 모듈(140)로부터 열을 흡입/배출하는 덕트(130)와, 상기 덕트(130) 내의 공기를 차량 내외부로 인입/토출하는 배기팬(150)으로 이루어져 있다.FIG. 2 is a view showing the invention disclosed in the document. The cold storage 100 includes a storage room 112 having one side opened, a cover 120 for opening and closing the opening of the storage room 112, A duct 130 installed outside the thermoelectric module 140 for sucking / discharging heat to / from the thermoelectric module 140 or the thermoelectric module 140, And an exhaust fan 150 for introducing / discharging the air in the duct 130 into / out of the vehicle.

상기와 같은 구조의 냉온장고(110)를 사용자가 냉장고로부터 온장고 또는 온장고로부터 냉장고로 그 기능을 전환하여 사용하고자 하는 경우 사용자가 기능전환 버튼(또는 기능선택 버튼)을 누르게 되면 냉온장고(110)에 공급되고 있던 전원의 극성이 반대로 전환되고, 이로 인해 한쪽에서는 흡열하고 반대쪽에서는 방열하던(또는 그 역으로 작동하던) 열전소자 모듈(140)의 기능이 그 즉시 전환되게 된다. When the user presses the function switching button (or function selection button) when the user wants to switch the functions of the cold storage unit 110 from the refrigerator to the refrigerator from the hot store or the hot store to the refrigerator, The polarity of the supplied power supply is reversed and the function of the thermoelectric module 140, which absorbs heat on one side and dissipates on the other side (or vice versa), is immediately switched.

상기와 같은 동작에 의해 열전소자 모듈(140)에 공급되는 전원의 극성이 급격하게 반대로 전환되게 되면 열전소자 모듈(140) 양단의 현저한 온도 차이에 의해 열전소자 모듈(140)에 상당한 열 충격이 가해지게 되는데, 이는 곧 냉온장고(110)의 핵심부품인 열전소자 모듈(140)의 고장의 원인이 될 뿐만 아니라 수명 단축의 원인이 되기도 한다.If the polarity of the power supplied to the thermoelectric module 140 is rapidly reversed by the above operation, significant thermal shocks are applied to the thermoelectric module 140 due to a significant temperature difference between both ends of the thermoelectric module 140 This causes not only the failure of the thermoelectric module 140, which is a core component of the hot / cold storage 110, but also shortens the service life.

또한, 기능을 변경하기 위해 전원을 전환하는 것과는 상관없이 호기심 많은 어린이들에 의해 기능전환 버튼이 의미 없이 조작되기도 하는데, 이 경우에도 갑작스런 기능 전환동작에 의해 열전소자 모듈(140)에 상당한 열 충격이 가해지게 된다.Also, irrespective of switching the power source to change the function, the function switching button is operated by curious children without meaning. Even in this case, a sudden change in function causes a significant thermal shock to the thermoelectric module 140 Respectively.

본 발명은 상기와 같은 종래의 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 냉온장고의 기능이 전환될 때 전환 동작시에 열전소자 모듈에 곧바로 전원을 공급하지 않고 열전소자 모듈 양단의 온도차를 산출하여 그 온도차가 허용범위 이내에 도달하는 경우에 비로소 냉온장고에 전원을 공급함으로써 급격한 온도 변화에 의한 열 충격으로부터 열전소자 모듈을 보호할 수 있도록 한 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고 및 그 제어방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the problems of the conventional cold storage dynamo using the conventional thermoelectric module, and it is an object of the present invention to provide a thermoelectric module, A thermoelectric module module which can protect the thermoelectric module from thermal shock due to abrupt temperature change by supplying power to the cold / hot junction when the temperature difference is within the allowable range, And a method of controlling the same.

상기와 같은 본 발명의 목적은 기능전환 버튼의 누름에 의해 그 기능이 전환되도록 신호를 받는 경우 곧바로 전원의 극성을 바꾸어 냉온장고에 공급하지 않고, 열전소자 모듈(40)의 양단의 온도차를 산출한 다음 그 온도차가 허용범위 이내에 도달되면 그때서야 비로소 전원의 극성을 바꾸어 전원을 공급하는 것에 의해 달성된다.The above-described object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion module in which when the function switching button is pressed to switch the function, the polarity of the power source is immediately changed and the temperature difference between both ends of the thermoelectric module 40 is calculated And then the polarity of the power supply is changed to supply power only when the temperature difference reaches the allowable range.

본 발명은 기능전환 버튼의 누름에 의해 그 기능이 전환되도록 신호를 받는 경우 곧바로 전원의 극성을 바꾸어 냉온장고에 전원을 공급하지 않고, 열전소자 모듈(40)의 양단의 온도차를 산출한 다음 그 온도차가 허용범위 이내에 도달되면 그때서야 비로소 전원의 극성을 바꾸어 냉온장고에 전원을 공급함으로써 냉온장고의 핵심부품인 열전소자 모듈에 가해지는 열 부하를 최소화하여 고장과 수명 단축의 의 원인을 미리 제거할 수 있다.When a signal is received to switch the function by pressing the function switching button, the temperature difference between both ends of the thermoelement module 40 is calculated without changing the polarity of the power source and supplying power to the cold storage module, It is only necessary to change the polarity of the power supply to supply the power to the cold storage device, thereby minimizing the heat load applied to the thermoelectric module, which is a core component of the cold storage device, have.

이하에서는 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성과 실시 형태를 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고의 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고의 주요부 구성도이며, 도 5는 본 발명의 냉온장고의 기능전환 동작의 순서를 나타낸 순서도이다.FIG. 3 is a side cross-sectional view of a cold storage apparatus for a car using a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view showing a main part of a cold storage apparatus for a car using the thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, 5 is a flowchart showing the procedure of the function switching operation of the cold / warm storage of the present invention.

도 3 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고(50)는 소량의 음식물을 보관하기 위한 저장실(52)과, 상기 저장실(52)을 개폐하는 커버(54)와, 상기 저장실(52)의 하부에 설치되어 저장실(52)에 열을 공급하거나 흡수하는 열전소자 모듈(40)과, 상기 열전소자 모듈(40) 의 외부를 감싸도록 설치되며 열전소자 모듈(40)로부터 발생되는 열을 배출하거나 또는 열전소자 모듈에 열을 공급하는 덕트(56)와, 상기 열전소자 모듈(40)의 양단의 전류를 측정하는 열전대(20)와, 상기 열전대(20)에 연결되어 열전대(20)로부터 흐르는 전류를 측정하여 온도차를 연산한 후 그 결과에 따라 냉온장고(50)에 극성이 바뀐 전원을 공급할지 여부를 결정하는 컨트롤러(30)를 포함한다.3 to 5, a cold storage jig 50 for a vehicle using a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention includes a storage room 52 for storing a small amount of food, A thermoelectric module 40 installed at a lower portion of the storage compartment 52 to supply or absorb heat to the storage compartment 52 and a thermoelectric module 40 installed to surround the outside of the thermoelectric module 40 A duct 56 for discharging heat generated from the thermoelectric module 40 or supplying heat to the thermoelement module, a thermocouple 20 for measuring currents at both ends of the thermoelement module 40, And a controller 30 connected to the thermocouple 20 to measure a current flowing from the thermocouple 20 to calculate a temperature difference, and to determine whether to supply the changed polarity power to the cold storage 50 according to the calculated result.

그 내부에 소량의 음식물을 보관하기 위한 저장실(52)은 통상 조수석 앞에 위치된 글로브 박스(G)나, 전석의 중앙부에 위치된 콘솔 박스(C) 또는 후석 중앙에 위치된 암레스트(A) 등의 내부 공간에 설치되고, 이 저장실(52) 외부에는 단열재가 충전되어 있어 주위와의 열전달에 의해 저장실(52) 내부의 온도가 변하는 것을 최소화되도록 한다. The storage compartment 52 for storing a small amount of food in the compartment includes a glove box G positioned in front of the passenger seat, a console box C located at the center of the seat, or an armrest A positioned at the center of the seat And the outside of the storage compartment 52 is filled with a heat insulating material so that the temperature inside the storage compartment 52 is minimized by heat transfer to the surroundings.

저장실(52)의 상부에는 저장실(52)에 저장된 음식물 등을 쉽게 인출할 수 있도록 저장실(52)을 개폐하는 커버(54)가 설치되고, 저장실(52)의 하부에는 저장실(52)에 열을 공급하거나 흡수하는 열전소자 모듈(40)이 설치된다.A cover 54 for opening and closing the storage compartment 52 is provided in the upper portion of the storage compartment 52 to allow food or the like stored in the storage compartment 52 to be easily taken out. A thermoelectric module 40 for supplying or absorbing heat is provided.

열전소자 모듈(40)은 도 4에 도시된 바와 같이 N형 반도체 열전소자와 P형 반도체 열전소자가 교대로 배열되며, 이들 반도체 열전소자들은 전기적으로 직렬 접속되어 있는데, 이를 위해 반도체 열전소자들의 상부 및 하부 표면에는 각각 상부전극연결판(42a)과 하부전극연결판(42b)이 반도체 열전소자들에 직렬로 연결되도록 교대로 반도체 열전소자의 표면에 납땜에 의해 부착되어 있으며, 이들 반도체 열전소자들에는 좌우측단에 위치하는 하부전극열결판(42b)을 통해 DC 전원이 공급된다.4, an N-type semiconductor thermoelectric element and a P-type semiconductor thermoelectric element are alternately arranged, and these thermoelectric elements are electrically connected in series. For this purpose, And an upper electrode connection plate 42a and a lower electrode connection plate 42b are respectively connected to the semiconductor thermoelectric elements by soldering to the surface of the semiconductor thermoelectric elements so as to be connected in series to the semiconductor thermoelectric elements, The DC power is supplied through the lower electrode thermal junctions 42b located at the left and right ends.

그리고 상부전극연결판(42a) 및 하부전극연결판(42b)의 외부에는 각각 금속화된 세라믹 기판(44a, 44b)이 설치되고, 이들 반도체 열전소자들과 상하부전극연결판(42a, 42b) 및 세라믹 기판(44a, 44b)이 함께 조립되어 열전소자 모듈(40)을 구성한다. Metallized ceramic substrates 44a and 44b are provided on the outer sides of the upper electrode connection plate 42a and the lower electrode connection plate 42b and are electrically connected to the upper and lower electrode connection plates 42a and 42b, The ceramic substrates 44a and 44b are assembled together to constitute the thermoelectric module 40. [

상기와 같은 구성으로 이루어진 열전소자 모듈(40)에 전선을 연결하여 DC 전원을 공급하게 되면 열이 발생되거나 열을 흡수하게 되는데, 이하에서는 이에 대해 설명한다.When the DC power is supplied to the thermoelectric element module 40 having the above-described configuration by connecting electric wires to the thermoelectric element module 40, heat is generated or the heat is absorbed.

먼저, 열전소자 모듈(40)의 좌우측단의 하부전극을 통해 전원을 공급할 때 N형 반도체측이 +(plus)가 되고, P형 반도체측이 -(minus)가 되도록 DC 전원을 공급하게 되면, 전류가 N형 반도체 소자로부터 P형 반도체 소자로 흐르게 되고, 이때 펠티에(Peltier) 효과(두 종류의 금속을 접합하여 전류가 흐를 때 두 금속의 접합부에서 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 현상)에 의해 열전소자 모듈의 상부에는 흡열반응이 일어나고, 하부에는 발열반응이 일어나게 된다.First, when power is supplied through the lower electrodes at the left and right ends of the thermoelectric module 40, when the DC power is supplied so that the N-type semiconductor side becomes + plus and the P-type semiconductor side becomes minus, A current flows from the N-type semiconductor element to the P-type semiconductor element, and at this time, a Peltier effect (a phenomenon in which heat is generated or absorbed at the junction of two metals when current flows through bonding of two kinds of metals) An endothermic reaction takes place in the upper part of the module, and an exothermic reaction occurs in the lower part.

이와 반대로 열전소자 모듈에 전원을 공급할 때 P형 반도체측이 +(plus)가 되고, N형 반도체측이 -(minus)가 되도록 DC 전원을 공급하게 되면, 이번에는 전류가 P형 반도체 소자로부터 N형 반도체 소자로 흐르게 되고, 펠티에(Peltier) 효과에 의해 열전소자 모듈의 상부에는 발열반응이 일어나고 하부에는 흡열반응이 일어나게 된다.On the other hand, when DC power is supplied so that the P-type semiconductor side becomes + (plus) when the power is supplied to the thermoelectric module and the N-type semiconductor side is minus, this time, Type semiconductor device, an exothermic reaction occurs in the upper part of the thermoelectric module due to the Peltier effect, and an endothermic reaction occurs in the lower part.

이를 달리 표현하면, N형 반도체측을 +극, P형 반도체측을 -극이 되도록 DC 전원을 공급하는 N-P형 반도체 열전소자인 경우 그 상부는 냉각 접합부(CJ, Cooling Junction)로서 기능하고, 그 하부는 가열 접합부(HJ, Heating Junction)로서 기능하며, 반대로 P형 반도체측을 +극, N형 반도체측을 -극이 되도록 전원의 극성을 바꾸어 전원을 공급하면 P-N형 반도체 열전소자로 되어 냉각 접합부(CJ)와 가열 접합부(HJ)의 위치 및 기능이 서로 바뀌게 된다.In other words, in the case of an NP-type semiconductor thermoelectric element in which a DC power is supplied so that the N-type semiconductor side is a positive pole and the P-type semiconductor side is a negative pole, the upper part functions as a cooling junction (CJ) The lower part functions as a heating junction (HJ). On the other hand, when the polarity of the power source is changed by changing the polarity of the power source such that the positive side of the p-type semiconductor is negative and the negative side of the n-type semiconductor is negative, the PN type semiconductor thermoelectric element becomes a cooling junction The position and function of the heating joint CJ and the heating joint HJ are changed.

상기와 같은 기능을 가진 열전소자 모듈(40)은 냉온장고(50)의 저장실(52)의 바닥측에 설치되어 전류의 흐름 방향에 따라 열전소자 모듈(40)로부터 발생되는 고온의 열 또는 냉기를 저장실(52)에 공급하고, 이 저장실(52)로부터 배출되는 냉기 또는 고온의 열을 그 반대편에 설치된 방열핀(48)에 의해 덕트(56) 내로 방출된다.The thermoelectric module 40 having the functions described above is installed on the bottom side of the storage compartment 52 of the cold / warm storage 50 and stores high temperature heat or cold air generated from the thermoelectric module 40 in accordance with the flow direction of the current And the cool air or high temperature heat discharged from the storage chamber 52 is discharged into the duct 56 by the radiating fins 48 provided on the opposite side.

그리고 저장실(52)의 하부에 설치되어 냉온장고(50)에 열을 공급하거나 냉온장고(50)로부터 발생된 열을 배출하는 덕트(56)는 실내측과 연결된 흡입덕트(56a)와 실외측과 연결된 배기덕트(56b)로 이루어져 자동차의 실내측과 실외측을 서로 연통시킨다.The duct 56 installed at a lower portion of the storage compartment 52 and supplying heat to the cold storage 50 or discharging the heat generated from the cold storage 50 is connected to the suction duct 56a connected to the indoor side, And an exhaust duct 56b connected to the indoor and the outdoor sides of the vehicle.

상기와 같은 구조로 된 냉온장고(50)가 예를 들어, 냉장고 기능을 하고 있을 때 갑자기 전원의 극성을 바꾸어 공급하게 되면, 즉, 온장고로서의 기능을 하도록 전원의 극성을 바꾸게 되면 그 과정에서 앞에서 설명한 바와 같이 열전소자 모듈(40)에 열 충격이 가해질 수 있다.If the polarity of the power supply is changed so that the polarity of the power supply is changed suddenly when the cold storage unit 50 having the above structure suddenly functions as a refrigerator, for example, functions as a warming chair, Thermal shock may be applied to the thermoelectric module 40 as shown in FIG.

이에 따라 본 발명에서는 냉장고에서 온장고 혹은 온장고에서 냉장고로 그 기능이 급작스럽게 전환됨으로써 열전소자 모듈(40)에 열 충격이 가해지는 것을 방지하기 위해 열전소자 모듈(40)의 양단의 온도차를 측정하여 그 온도차가 허용범위 이내에 도달하게 되면 비로소 극성이 바뀐 전원을 공급하여 전환된 기능대로 동작 되게 한다.Accordingly, in the present invention, the temperature difference between both ends of the thermoelectric module 40 is measured in order to prevent thermal shock from being applied to the thermoelectric module 40 by suddenly switching the function from the thermostat or the warmer to the refrigerator in the refrigerator. When the temperature difference is within the allowable range, the power is changed and the function is switched to the function.

이를 위해 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이 열전소자 모듈(40)의 상하부면에 각각 열전대(20)의 감지봉(22, 24)을 부착 설치하여 열전소자 모듈(40)의 상하부의 표면온도의 차이에 따라 발생되는 열기전력에 의한 전류를 측정한다.4, the sensing rods 22 and 24 of the thermocouple 20 are attached to the upper and lower surfaces of the thermoelectric module 40, respectively, so that the temperature of the upper and lower surfaces of the thermoelectric module 40 And the electric current generated by the thermo-electric power generated by the difference of the electric power is measured.

열전소자 모듈(40)의 상하부면 사이의 온도차를 측정하기 위한 방안으로 상하부에 각각 하나씩의 온도센서를 부착하여 이들 온도센서들로부터 감지되는 온도에 의해 온도차를 산출할 수도 있으나, 이 경우 구성이 복잡하고 비용도 많이 들기 때문에 본 발명에서는 온도차 검출 수단으로서 2개의 온도 센서를 사용하는 대신에 양단의 온도 차이에 따라 열기전력이 발생되는 열전대(20, Thermocouple)를 사용한다.As a method for measuring the temperature difference between the upper and lower surfaces of the thermoelectric module 40, one temperature sensor may be attached to each of the upper and lower portions, and the temperature difference may be calculated based on the temperature sensed by the temperature sensors. However, A thermocouple 20 is used in which thermoelectric power is generated according to a temperature difference between both ends instead of using two temperature sensors as temperature difference detecting means.

컨트롤러(30)는 상기 열전대(20)와 연결되어 열전대(20)에 흐르는 전류를 측정하여 열전소자 모듈(40)의 상하부면 간의 온도차를 산출한 다음, 온도차가 설정된 허용범위 이내인지 여부를 판단하여 온도차가 허용범위보다 크면 냉온장고(50)로의 전원이 공급되는 것을 차단하고, 그 온도차가 허용범위 이내에 도달되면 비로소 그 기능이 전환되도록 전원의 극성을 바꾸어 공급하여 냉장고에서 온장고 또는 온장고에서 냉장고로 그 기능을 전환시켜 동작되도록 한다.The controller 30 is connected to the thermocouple 20 to measure the current flowing through the thermocouple 20 to calculate the temperature difference between the upper and lower surfaces of the thermoelectric module 40. The controller 30 then determines whether the temperature difference is within the set permissible range If the temperature difference is larger than the permissible range, the supply of power to the cold storage 50 is blocked. If the temperature difference is within the permissible range, the polarity of the power supply is changed so that the function is switched. Function is switched to operate.

이때 열전대(20)에 의해 생성되는 전류값은 온도차에 따라 다를 뿐만 아니라, 그 외 배선 길이, 열전대 설치 방법 및 주위의 환경 등에 따라서도 달라질 수 있으므로 사전 시험을 통해 실제의 열전대(20)의 전류와 온도차 간의 관계에 따라 "온도-전류값 관계식"을 구하여 이 관계식에 의해 온도차를 구함으로써 정확한 온 도차가 산출되도록 한다.At this time, the current value generated by the thermocouple 20 is different not only depending on the temperature difference but also on the other wiring length, the method of installing the thermocouple, the surrounding environment, and the like. The "temperature-current value relation" is obtained according to the relationship between the temperature differences, and the temperature difference is calculated by this relation so that the accurate temperature difference is calculated.

그리고 열전소자 모듈(40)의 상하부면 간의 허용온도차를 어느 범위로 결정할지는 상황에 따라 다를 수 있으나, 지나치게 허용온도 범위를 작게 하면 그 상태까지 도달하는 데에 많은 시간이 걸리게 되므로 소요시간과 열 부하를 감안하면서 실험을 통해 적절히 설정하는 것이 바람직하며, 이때 정해진 허용온도 범위를 미리 컨트롤러(30)에 입력해 두어야 한다.However, if the allowable temperature range is excessively small, it takes a long time to reach the state. Therefore, the time required for the heat load and the heat load It is preferable to set it appropriately through experiments. In this case, the predetermined allowable temperature range must be input to the controller 30 in advance.

이하에서는 상기와 같이 이루어진 본 발명의 냉온장고를 운전하는 방법에 대해 기술한다. Hereinafter, a method of operating the cold storage dampers of the present invention will be described.

일반적으로 열전소자 모듈(40)을 이용한 냉온장고(50)는 주로 여름철에는 냉장고로 사용되며 겨울철에는 온장고로 사용되는데, 냉온장고(50)를 냉장고 용도로 사용하는 경우 일반적으로 저장실(52)의 온도는 -10∼-4℃이고, 온장고 용도로 사용하는 경우의 저장실(52)의 온도는 50∼60℃이다. Generally, the cold storage 50 using the thermoelectric module 40 is mainly used as a refrigerator in summer and as a hot store in winter. When the cold storage 50 is used as a refrigerator, the temperature of the storage compartment 52 Is in the range of -10 to -4 DEG C, and the temperature in the storage compartment (52) is 50 to 60 DEG C in the case of using in a warm room.

이러한 조건하에서 일예로 냉장고로 사용하다가 사용자가 기능전환 버튼(도시하지 않음)을 눌러 온장고로 그 기능 전환을 선택하게 되면(S1 단계), 컨트롤러(30)는 열전대(20)를 통해 먼저 열전소자 모듈(40)의 상하부면 간의 온도차를 산출한 다음(S2 단계), 감지된 온도차가 설정된 허용범위 이내인지 여부를 판단하고(S3 단계), 산출된 온도차가 허용범위보다 크면 냉장고로의 전원 공급을 차단한다. If the user selects a function switching function (not shown) by pressing a function switching button (not shown) (S1), the controller 30 controls the thermoelectric module 20 via the thermocouple 20 It is determined whether the sensed temperature difference is within the set allowable range (step S3). If the calculated temperature difference is larger than the allowable range, the power supply to the refrigerator is interrupted do.

전원이 차단되면 저장실 주위의 온도, 즉 자동차의 실내온도가 그 보다 높은 상태이기 때문에 저온상태이던 저장실(52) 내부의 온도는 서서히 상승하게 되고, 고온상태이던 덕트(56)측의 온도는 서서히 하강하게 되며, 이에 따라 열전소자 모듈(40)의 상하부면 간의 온도차가 줄어들게 된다.When the power is shut off, the temperature around the storage compartment, that is, the room temperature of the automobile, is higher than the temperature of the storage compartment 52. Therefore, the temperature inside the storage compartment 52, which was in a low temperature state, The temperature difference between the upper and lower surfaces of the thermoelectric module 40 is reduced.

이때 컨트롤러(30)는 지속적으로 열전대(20)를 통해 열전소자 모듈(40)의 상하부면 간의 온도차를 계속 모니터링하여 온도차가 여전히 허용범위보다 크면 계속 상기 과정을 반복하고(S4 단계), 온도차가 허용범위 이내이면 그때서야 비로소 냉온장고에 전원을 역으로 공급하여(S5 단계) 이제는 온장고로서의 기능을 수행하도록 한다.At this time, the controller 30 continuously monitors the temperature difference between the upper and lower surfaces of the thermoelectric module 40 through the thermocouple 20. If the temperature difference is still larger than the allowable range, the controller 30 repeats the above process (step S4) If the temperature is within the range, then the power is supplied to the hot and cold storage again (S5 step) and the function as a warming hot water is performed.

상기에서는 냉온장고(50)를 냉장고에서 온장고로 그 기능을 전환할 때를 예를 들어 설명하였으나, 온장고에서 냉장고로 그 기능이 전환될 때도 동일한 순서와 로직에 의해 수행되므로 이에 대한 설명은 생략한다.In the above description, the functions of the cold storage 50 are switched from the refrigerator to the warmer, but the functions and functions of the refrigerator and the refrigerator are switched by the same procedure and logic.

도 1은 일반적인 자동차의 내부에 냉온장고가 설치된 것을 나타낸 개략도,1 is a schematic view showing that a cold storage is installed inside a general automobile,

도 2는 종래의 자동차용 냉온장고의 내부 구성을 알 수 있는 측단면도,FIG. 2 is a side cross-sectional view showing the internal structure of a conventional cold /

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고의 측단면도,3 is a side sectional view of a cold storage jig for a vehicle using a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고의 주요부 구성도,FIG. 4 is a block diagram of a main part of a cold storage device for a car using a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention,

도 5는 본 발명의 냉온장고의 기능전환 동작의 순서를 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart showing a procedure of the function switching operation of the cold / warm storage of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

20: 열전대 22, 24: 감지봉20: thermocouple 22, 24:

30: 컨트롤러 40: 열전소자 모듈30: controller 40: thermoelectric module

42a: 상부전극연결판 42b: 하부전극연결판42a: upper electrode connecting plate 42b: lower electrode connecting plate

44a: 상부 세라믹 기판 44b: 하부 세라믹 기판44a: upper ceramic substrate 44b: lower ceramic substrate

46: 열전소자 48: 방열핀46: thermoelectric element 48: radiating fin

50: 냉온장고 52: 저장실50: Cold dyer 52: Storage room

54: 커버 56: 덕트54: Cover 56: Duct

56a: 흡입덕트 56b: 배출덕트56a: Suction duct 56b: Discharge duct

58: 배기팬58: Exhaust fan

Claims (5)

자동차의 실내에 설치되며 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고에 있어서,A cold storage jig for an automobile using a thermoelectric module installed in an automobile interior, N형 반도체 열전소자와 P형 반도체 열전소자가 교대로 배열되며 전기적으로 직렬 연결되어 냉온장고(50) 내에 열을 공급하거나 흡수하는 열전소자 모듈(40)과;A thermoelectric module 40 for alternately arranging the N-type semiconductor thermoelectric element and the P-type semiconductor thermoelectric element and electrically connected in series to supply or absorb heat in the cold storage 50; 상기 열전소자 모듈(40)의 양단의 온도차에 따라 냉장고에서 온장고로 또는 온장고에서 냉장고로의 기능 전환여부를 결정하는 컨트롤러(30)로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고.And a controller (30) for determining whether the function of the thermoelement module (40) is switched from a refrigerator to a warmer or from a warmer to a refrigerator according to a temperature difference between both ends of the thermoelement module (40). 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 열전소자 모듈(40) 양단의 온도차에 따라 전류를 생성하는 열전대(20)를 더 구비하고, 상기 컨트롤러(30)는 열전대(20)에 흐르는 전류를 측정하여 열전소자 모듈(40) 양단의 온도차를 산출하고, 산출된 온도에 따라 냉장고에서 온장고로 또는 온장고에서 냉장고로의 기능 전환여부를 결정하도록 구성한 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고.The controller 30 further includes a thermocouple 20 for generating a current according to a temperature difference between both ends of the thermoelectric module 40. The controller 30 measures the current flowing through the thermocouple 20, And determines whether to switch the function from the refrigerator to the warmer or from the warmer to the refrigerator according to the calculated temperature. 청구항 2에 있어서,The method of claim 2, 상기 컨트롤러(30)는 열전소자 모듈(40)의 양단의 온도차가 허용범위 보다 크면 전원 공급을 차단하고, 그 온도차가 허용범위 이내이면 전원의 극성을 바꾸어 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고.The controller (30) interrupts the power supply if the temperature difference between both ends of the thermoelectric module (40) is larger than the permissible range, and changes the polarity of the power supply when the temperature difference is within the allowable range to supply power. Cold durability for automobile using. 청구항 1 내지 청구항 3 중 선택된 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 열전소자 모듈(40) 양단의 온도차는 열전대(20)의 전류와 온도차 간의 관계를 나타내는 "온도-전류값 관계식"으로부터 구하는 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고.Wherein the temperature difference between both ends of the thermoelectric element module (40) is obtained from a "temperature-current value relational expression" representing the relationship between the current and the temperature difference of the thermo couple (20). 자동차의 실내에 설치되며 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고의 제어방법에 있어서,A method of controlling a cold storage device for a vehicle using a thermoelectric module, the method comprising: 사용자가 기능전환 버튼을 눌러 냉장고에서 온장고로 또는 온장고에서 냉장고로 그 기능의 전환을 선택하는 단계(S1);(S1) a user selects a function switching from a refrigerator to a warm store or from a warm shop to a refrigerator by pressing a function switching button; 열전소자 모듈(40)의 상하부면 간의 온도차를 산출하는 단계(S2); Calculating a temperature difference between upper and lower surfaces of the thermoelectric module 40 (S2); 상기 온도차가 설정된 허용범위 이내인지 여부를 판단하는 단계(S3);Determining whether the temperature difference is within a set permissible range (S3); 상기 온도차가 허용범위보다 크면 기능 전환되는 측으로의 전원 공급을 차단한 후 지속적으로 열전소자 모듈(40)의 상하부면 간의 온도차를 산출하는 단계(S4) 및;If the temperature difference is larger than the allowable range, stopping power supply to the function switching side and continuously calculating the temperature difference between the upper and lower surfaces of the thermoelectric module 40 (S4); 상기 온도차가 허용범위 이내이면 그 기능이 전환되도록 전원의 극성을 바꾸어 공급하는 단계(S5)로 이루어짐을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고의 제어방법.And changing the polarity of the power source so that the function is switched if the temperature difference is within the allowable range (S5).
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