KR101726408B1 - 열전소자를 이용한 냉온장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전소자의 특성을 이용하여 냉각과 가열을 병행함으로써, 대상물을 일정한 온도로 유지하며, 나아가 열전소자에 공급하는 전류의 극을 양극과 음극으로 바꾸어 공급함으로써 간단하게 냉각과 가열을 변경할 수 있는 냉온장치에 대한 발명이다.
본 발명에 따르는 열전소자를 이용한 냉온장치는 냉온실을 제공하는 본체; 상기 본체의 냉온실에 일측 면을 노출하며 구비되어 상기 냉온실을 냉각 또는 가열하는 열전소자; 및 상기 열전소자에 전류를 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열전소자를 이용한 냉온장치{HEAT CHANGING DEVICE USING THERMOELEMENT}

본 발명은 열전소자를 이용하여 대상물을 냉각 또는 가열할 수 있는 내온장치에 관한 것이다.

열전소자(thermoelement, 熱電素子)란 펠티에 효과에 의한 흡열 또는 발열을 이용한 소자로, 이 열전소자를 사용하는 냉각을 전자 냉각이라 한다. 열전소자는 비스무트와 테르르의 화합물(Bi₂Te₃) 등의 반도체로 만든 PN접합을 사용하고, 소자의 양부는 성능지수에 의해 비교한다. 큰 용적에 사용할 때는 도 1에 도시된 바와 같이 여러 개를 직렬로 하여 사용하고, 단열재로 열절연하는 동시에 발열측에서는 날개(fin)를 부착하여 방열할 수 있다.

열전소자를 이용한 종래기술로는 공개특허 제2004-0009209호(2004. 1. 31. 공개, '냉장고가 결합된 이동 가능한 조리기'), 공개특허 제2005-00027378호(2005. 3. 21. 공개, '진공보틀스탑퍼가 구비된 코드리스 와인 쿨러') 등이 있다.

이들 종래기술들은 열전소자를 이용하여 냉각 또는 가열(냉각과 가열을 합쳐 '냉온'이라 함) 처리를 할 수 있으나, 구체적으로 열전소자를 어떻게 제어하는지에 대해서는 개시하지 않는다.

그리고 종래의 와인셀러는 '냉각' 기능만 가지고 있는 것이 일반적이라, 와인 가게의 영업시간인 낮시간에는 와인을 적정온도(레드와인은 14~18ㅀC, 화이트와인이나 스파클링 와인은 6~12ㅀC)로 유지하기 쉬우나, 겨울철 야간에 와인 가게의 전원을 끈 상태에서는 적정온도 이하로 내려가서, 와인 고유의 맛과 향을 잃게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열전소자의 특성을 이용하여 냉각과 가열을 병행함으로써, 대상물을 일정한 온도로 유지하는 냉온장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 열전소자에 공급하는 전류의 극을 양극과 음극으로 바꾸어 공급함으로써 간단하게 냉각과 가열을 변경할 수 있는 냉온장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 냉온실을 제공하는 본체; 상기 본체의 냉온실에 일측 면을 노출하며 구비되어 상기 냉온실을 냉각 또는 가열하는 열전소자; 및 상기 열전소자에 전류를 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가 상기 전원부는, 상기 열전소자에 공급되는 전류의 극을 변화시키는 반전회로를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 본체의 일측면에 구비되는 도어를 더 포함하고, 상기 도어가 구비되지 않는 상기 본체의 면에 열전소자가 4면 이상 배열되어 냉온 효과를 극대화하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 열전소자는, 세로 방향으로 평행하도록 배열된 다수의 병렬형 핀(FIN)으로 형성되고, 횡단면이 일측 면을 향하여 휘어진 원호 형상의 판형으로 형성되며, 이 병렬형 핀을 세로 방향으로 3 분할하도록 수평 방향으로 홈이 형성되는 히트싱크를 더 포함하여 열 또는 냉기를 원활하게 외부로 배출하는 것이 바람직하다.

본 발명은 열전소자의 특성을 이용하여 냉각과 가열을 병행함으로써, 대상물을 일정한 온도로 유지하는 효과를 제공한다.

나아가 열전소자에 공급하는 전류의 극을 양극과 음극으로 바꾸어 공급함으로써 간단하게 냉각과 가열을 변경할 수 있는 냉온장치를 제공하는 효과를 제공한다.

도 1은 열전소자의 구조를 간략히 도시한 도면;
도 2는 본 발명에 따르는 열전소자를 이용한 냉온장치의 도면;
도 3은 본 발명에 따르는 열전소자를 이용한 냉온장치의 반전회로를 도시한 도면;
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따르는 열전소자를 이용한 냉온장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열전소자를 이용한 냉온장치의 일실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따르는 열전소자를 이용한 냉온장치의 도면이다. 도 2를 참조하면 본 발명에 따르는 열전소자를 이용한 냉온장치는 본체(100)와 열전소자(200) 및 전원부(300)를 포함한다.

본체(100)는 내부에 냉온실(120)이 내장되는 구성으로, 직육면체 구조로 도시되었으나 그 형상에는 제한이 없다. 본체(10)0는 차량용 냉온장고 또는 와인셀러 등에 적용될 수 있으며, 차량용 냉온장고에 적용될 경우 뒷자석 팔걸이 부분, 조수석 수납함 등에 맞는 형상으로 변형될 수 있다. 본체(100)에는 사용자가 냉온실(120)로 냉온 대상을 투입할 수 있는 도어(140)가 구비된다.

열전소자(200)는 본체(100)의 냉온실(120)을 냉각 또는 가열할 수 있는 구성으로, 본체(100)의 냉온실(120)에 일측면이 노출된다. 열전소자(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 본체(100)의 일측 면에 형성되며, 도어(140)의 반대 면에 형성될 수 있다.

전원부(300)는 열전소자(200)에 전원을 공급하여, 열전소자(200)가 냉각 또는 가열 기능을 하도록 하는 구성이며, 외부의 전원(미도시)과 연결된다. 본 발명에 따르는 열전소자를 이용한 냉온장치가 차량용 냉온장고에 적용될 경우 전원부(300)는 차량의 배터리 등 전원장치와 연결되고, 와인셀러에 적용될 경우 전원부(300)는 외부 콘센트 등 전원장치와 연결된다. 이 전원부(300)는 반전회로(도 3 참조)를 포함하여, 반전회로의 스위칭 동작만으로 열전소자(200)를 냉각 또는 가열 동작으로 변환시킬 수 있다.

도 3은 본 발명에 따르는 열전소자를 이용한 냉온장치의 반전회로를 도시한 도면이다. 이 도 3의 반전회로에서 ① 입력 A가 0이면, 입력전압 U1은 0V가 되어 트랜지스터 V1의 베이스(base)전류 IB가 흐르지 않으므로 트랜지스터는 차단되고 출력전압 U2는 U2 ?? Ub가 된다. 즉, 출력 Q는 입력(A＝0)과 반대로 Q＝1이 된다. 그리고 ② 입력 A가 1이면, 입력전압 U1＝Ub에 의해 트랜지스터 V1은 도통되므로 출력 전압 U2는 컬렉터(collector)의 포화전압(saturation voltage) 약 0.2V까지 강하한다. 즉, U2 ?? 0V가 된다.

도 4는 본 발명에 따르는 열전소자를 이용한 냉온장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면 본체(100)의 다수 면에 열전소자(200)가 구비된다. 도어(140)가 설치된 전면을 제외하고 상하좌우 네 개 면에 열전소자(200)가 구비되어, 냉난방 효율을 최대화할 수 있다. 그리고 도 4에는 도시되지 않았으나 도 2와 같이 배면에도 열전소자(200)를 더 구비하여, 도어(140)가 설치된 전면을 제외한 모든 면에 열전소자(200)를 구비하는 것도 가능하다. 이 경우에도 본체(100)의 각 면에 구비된 열전소자(200)는 전원부(300)와 전기적으로 연결되고, 이 전원부(300)의 제어에 의하여 냉각 또는 가열 동작한다.

도 5 역시 본 발명에 따르는 열전소자를 이용한 냉온장치의 다른 실시예를 도시한 도면으로, 본체(100)의 배면에 구비된 열전소자(200)의 외부로 열전소자(200)의 방열을 위한 히트싱크(220)가 구비된 실시예를 나타낸다. 열전소자(200)는 냉온실(120)에 대하여 가열 동작을 할 때는 반대면(본체의 외부) 측으로 냉기가 배출되고, 냉온실(120)에 대하여 냉각 동작을 할 때는 반대면 측으로 열이 배출된다. 따라서 이 냉기 또는 열을 원활하게 배출하여야 열전소자를 이용한 냉온장치의 효율을 높일 수 있다.

이 열전소자(200)의 히트싱크(220)는 세로 방향으로 평행하도록 배열된 다수의 병렬형 핀(FIN)으로 형성되고, 횡단면이 일측 면을 향하여(도 5에서는 전면을 향하여) 휘어진 원호 형상의 판형으로 형성된다. 그리고 이 병렬형 핀을 세로 방향으로 3분할 하도록 수평 방향으로 홈(220a)이 형성된다. 이와 같이 형성된 히트싱크(220)는 외부 공기와의 접촉면적을 향상시켜 방열(열은 물론 냉기를 배출하는 것도 포함) 효과를 향상시킬 수 있다.

이 히트싱크(220)는 알루미늄(Al)을 포함하는 것이 바람직하며, 실리콘 1~2 중량%, 마그네슘 0.2~0.3 중량%를 포함하는 것이 방열 효과 및 내구성 측면에서 바람직하다.

그리고 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따르는 열전소자를 이용한 냉온장치는 크기가 서로 상이한 냉온실(120a, 120b)이 인접하여 설치된 형태로 구비될 수 있다. 두 냉온실(120a, 120b) 각각 도어(140)를 구비하고 사용자의 필요에 따라 두 냉온실(120a, 120b)의 설정 온도를 달리 설정하여 사용할 수 있다.

한편, 도 7에는 본 냉온장치에서 발생하는 진동을 방지하기 위한 받침대(m)의 실시(제1실시예)가 도시되어 있다. 본 발명은 냉온장치에서 발생할 수 있는 진동 또는 외부충격에 대한 대비를 위해 하우징(h)의 하부에 받침대(m)를 도입하여 이를 해결하고자 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 본 냉온장치는 하우징(h)의 하부에는 받침대(m)가 구비되고, 받침대(m)는 바닥프레임(20), 이 바닥프레임(20) 상부에 배열되어 하우징(h)이 설치되는 지지프레임(10), 프레임들(10)(20) 사이에 배열되어 지지프레임(10)을 통하여 전달되는 진동을 완충하는 코일스프링(31)을 포함하는 복수의 방진 수단(30) 및 지지프레임(10)의 하강 높이를 제한하여 코일스프링(31)의 과압축을 방지하는 스토퍼(41)를 포함하는 스토핑수단(40)을 포함하여 이루어진다.

받침대(m)는 하우징(h)의 하중이 일 방향으로 쏠림으로써 하우징(h)이 전복되거나 하우징(h)이 기울어져 하중 쏠림에 의한 파손을 방지하기 위해 또는 진동에 의한 완충을 위해, 지지프레임(10) 사이에 배열되는 코일스프링(31)의 일부가 과압축되는 것을 사전에 차단한다.

또한 스토핑수단(40)은 지지프레임(10)에 구비되어 연동 승하강하는 승강체(45)와, 바닥프레임(20)에 구비되어 고정되는 고정체(47)를 포함한다.

승강체(45)와 고정체(47)는 유사'ㄱ'형 브래킷 부재로써, 지지프레임(10)과 바닥프레임(20)의 측면에 접하면서 연결되는 연결부(45A)(47A)와, 연결부(45A)(47A)의 상, 하 끝단에서 일 측으로 절곡 형성되어 상호 대칭되는 접촉부(45B)(47B)로 구성되고, 스토퍼(41)가 승강체(45)의 접촉부(45B) 하면 또는 고정체(47)의 접촉부(47B) 상면에 구비됨에 따라 지지프레임(10)이 하강하게 되면 스토퍼(41)와, 접촉부들(45B)(47B) 중 하나가 접촉하면서 지지프레임(10)의 하강 높이를 제한할 수 있다.

한편 규격에 따라 다르게 구비될 수 있는 하우징(h)의 사양(무게)에 따라 설치 시 하강하는 높이가 변위되는데, 스토퍼(41)가 지지프레임(10)의 하면 또는 바닥프레임(20)의 상면에 고정 설치될 경우 하강 제한 높이가 항상 일정하게 유지되므로 범용성 측면에서 효과가 떨어지며, 받침대(m) 제작 시 하우징(h)의 하중을 감안하여 스토퍼(41)를 개별 제작하는 것은 하우징(h)의 무게를 모두 감안하여 제작하는 것이 현실적으로 불가능할 뿐만 아닐, 제작 용이성 관점에서도 불합리한 문제점이 있다.

이에 스토핑수단(40)은 지지프레임(10)에 구비되어 연동 승하강하는 승강체(45)와, 바닥프레임(20)에 구비되는 고정체(47)를 포함하고, 스토퍼(41)는 승강체(45)와 고정체(47) 사이에 배치되도록 한다.

또한 본 받침대(m)의 스토핑수단(40)은 승강체(45)와 고정체(47)를 관통하여 결합되는 스토핑볼트(42)를 포함하고, 스토퍼(41)는 스토핑볼트(42)에 결합되는 스토핑너트(43)로 구성된다.

스토핑볼트(42)를 축으로 지지 프레임(10)의 승하강을 위하여 승강체(45) 및 고정체(47)의 각 접촉부에는 스토핑볼트(42)의 나사부(42b) 직경보다 크게 형성된 관통공(115a)이 동일선 상에 천공되어 있다.

그리고 스토핑볼트(42)의 나사부(42b) 끝단에는 고정너트(44)가 체결됨으로써, 승강체(45) 또는 고정체(47)에 스토핑볼트(42)가 결합된다.

아울러 스토핑볼트(42)는 승강체(45) 상측에서 진입하여 하측으로 고정체(47)에 관통하거나, 고정체(47) 하측에서 진입하여 상측으로 승강체(45)에 관통 결합될 수 있다.

또 스토핑볼트(42)는 헤드부(42a)와 고정너트(44)를 통해 승강체(45)와 고정체(47)를 소정 높이로 구속하면서 결합되고, 지지프레임의 하강 시 스토핑볼트(42)의 나사부(42b)가 안내부재로 기능하여 지지프레임(10)이 틀어지면서 하강되지 않도록 할 수 있다.

나아가 하우징(h)이 일 측으로 쏠릴 경우 쏠리는 반대 방향의 스토핑볼트(42)의 헤드부(42a)에 동일 방향에 구비된 승강체(45)가 상승하면서 접촉되고, 스토핑볼트(42)는 고정 너트(44)에 의하여 고정체(47)에 구속된 상태이므로 결국 지지프레임(10)의 상승되는 쪽은 바닥프레임(20)에 의하여 상승되지 않으므로 코일스프링(31)의 탄성에 의하여 상승되는 방향의 지지프레임(10)이 과상승되는 것을 방지할 수 있다. 이는 코일스프링(31)의 탄성력으로 인하여 하중 쏠림 현상이 가중되는 것을 방지하기 위한 구성이다.

이때 승강체(45)와 고정체(47) 사이에서 스토핑볼트(42)의 나사부(42b)에 체결된 스토퍼(41)는 스토핑볼트(42)의 헤드부(42a) 또는 나사부(42b)의 끝단부 방향으로 편중되도록 결합된다.

따라서 스토핑너트(43)와 승강체(45) 또는 고정체(47) 사이의 이격 거리는 지지 프레임(10)의 하강 한계 거리가 되고, 스토핑너트(43)의 체결 위치를 조절하거나, 높이가 상이한 스토핑너트(43)를 교체하여 사용하거나, 스토핑볼트(42)에 결합되는 스토핑너트(43)의 수를 달리함으로써, 지지프레임(10)의 하강 한계를 다양하게 설정하여 설치할 수 있다.

도 7 [A]는 스토핑너트(43)가 스토핑볼트(42)의 나사부(42b) 끝단 방향으로 편중되어 결합되어 있는 것을 도시하고 있고, 도 7 [B]는 스토핑너트(43)가 스토핑볼트(42)의 헤드부(42a) 방향으로 편중되어 결합되어 있는 것을 도시하고 있다.

도 7 [A]의 경우 지지프레임(10)이 하강하게 되면, 스토핑너트(43)와 고정너트(44)로 인하여 스토핑볼트(42)가 고정체(47)에 고정되어 있으므로 승강체(45)만이 하강하면서 접촉부(45B)의 관통공(115a)이 스토핑볼트(42)를 따라 하강됨에 따라, 승강체(45)의 접촉부(45B)와 스토핑너트(43)의 상면이 접촉되면서 코일스프링(31)의 과수축이 방지된다.

또 도 7 [B]의 경우 지지프레임(10)이 하강하게 되면, 헤드부(42a)와 스토핑너트(43)로 인하여 승강체(45)에 고정되어 있으므로, 승강체(45)와 함께 스토핑볼트(42)가 고정체(47)의 접촉부(47B)에 구비된 관통공(115a)을 통과하면서 하강함에 따라, 고정너트(44) 역시 동반 하강하고, 스토핑너트(43)의 하면과 고정체(47)의 접촉부(47B)가 접촉되면서 코일스프링(31)의 과수축이 방지된다.

아울러 도 7에는 지지프레임(10)과 바닥프레임(20) 사이에 개재된 다수의 밀림방지수단(49)이 구비되어 있는데, 자체 탄성을 갖는 이 밀림방지수단(49)은 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하며, 좌 또는 우 측 방향으로부터의 압력에 의한 하중 쏠림 현상을 보정해주어 중심을 유지할 수 있도록 한다.

이를 위해 밀림방지수단(49)은 도 7상에서 확인할 수 있는 바와 같이, 지지프레임(10) 및 바닥프레임(20)의 중심부에서 상호 대칭을 이루며 경사 형태도 상호 대칭을 이루는 형태로 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명이 냉온장치에 관한 것이라는 점을 고려할 때, 본 냉온장치이 설치되는 공간은 물과 전기가 혼재된 상황일 수밖에 없는데, 이러한 상황에서 본 냉온장치의 동작을 위해 고압의 전기가 제공되는 경우 사고의 위험성이 증대되는 만큼, 본 냉온장치은 최대한 저전력으로 구동되는 것이 바람직할 것이다. 또한 이러한 저전력 구동은 각 소자가 작은 전력에도 민감하게 반응하도록 해야 하기 때문에 각 소자의 구동 민감성을 각별히 요하는 바이다.

도 8에는 이러한 '안정화수단'에 관한 제2실시예가 도시되어 있다. 도 8를 참고하여 제2실시예를 보다 구체적으로 설명하면, 제어장치(c)의 조명조절모듈(ci), 알람모듈(ca) 및 수온조절모듈(ct)과 처리장치(p)의 네트워크모듈(pn) 간의 데이터 전송은 직렬 또는 병렬 선택 가능하게 이루어지되, 제어장치(c)는 알람모듈(ca) 및 수온조절모듈(ct)과 상기 네트워크모듈(pn) 간 데이터 의 직렬 전송 시 사용되지 않는 버스(Bus) 배선에 의한 간섭을 제거하기 위한 잡음보정부(51)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한 직렬 전송 시 사용될 버스 배선을 결정하는 선택부(510)가 구비되는 것이 바람직하다.

도 8에 도시된 바와 같이, 잡음보정부(51)는 노이즈가 선택부(510)로 유입되는 것을 방지하고 있다. 사용할 버스 배선의 선택을 위한 신호는 직렬로 동작하는 것이 바람직한데, 이 경우에 VDD가 구동전압으로 인가된다. 이때 VDD가 가지는 전압레벨은 다이오드(D1)가 턴 오프 상태를 유지할 수 있는 전압이다. 즉, 구동전압 VDD와 접지전압과 두 저항(R1, R2)에 의해서 노드의 일정한 전압레벨이 유지되고, 그 전압레벨이 선택부(510)의 구동전압보다 다이오드(D1)가 턴 오프를 유지할 만큼 높다면, 다이오드(D1)는 턴 오프 상태를 유지할 수 있는 것이다. 두 저항(R1, R2)은 같은 저항 값으로 구성할 수도 있고, 다른 저항 값으로 구성할 수도 있다.

선택이 이루어지는 버스 배선의 직렬 동작 시 잡음보정부(51)의 다이오드가 턴 오프 상태를 유지하게 되면, 사용하지 않는 버스 배선을 통해 선택부(510)로 노이즈가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

도 8 하부 영역 좌측 박스 내에는 잡음보정부(51)가 제어장치(c)와 선택부(510) 사이에 구비되어 있는 것을 확인할 수 있고, 또한 선택부(510)와 직렬로 연결된 다이오드(D1)와 이에 병렬로 연결된 두 저항(R1, R2)을 포함하여 이루어진 실시가 도시되어 있다.

도 8 하부 영역 우측 박스 내에는 선택부(510)와 직렬로 연결된 다이오드(D1) 및 이에 병렬로 연결된 두 저항(R1, R2)을 포함하여 이루어지며, 특히 다이오드(D1) 양단에 걸리는 전압(다이오드의 턴 오프를 위한 전압)이 제어장치(c)에 인가되는 전압에 의해 제공되는 실시가 도시되어 있다.

도 8에는 제2실시예의 또 다른 핵심 특징인 전원단속부(53)의 실시가 도시되어 있다. 도 8를 참고하여 전원단속부(53)의 실시를 구체적으로 설명하면, 안정화수단은 상기한 잡음보정부(51)를 포함하고, 추가로 전원공급부(57)로부터 공급받는 구동전원의 전압과 제어장치(c)의 작동을 위한 기준전압을 비교하여 과전류를 검출하는 전류검출부(531)와 과부하를 검출하는 부하검출부(533)를 포함하는 전원단속부(53)를 더 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 전원단속부(53)는 전원공급부(57)로부터 인가되는 전원이 변압부(570)에 의해 변압된 후(배터리에서 출력되는 전원을 기준 전압으로 설정하는 경우 변압부(570)는 생략하여도 무방하다), 이 변압부(570)의 출력단자로부터 전송받은 전력에 의해 인가되는 인가전압과 제어장치(c)의 구동을 위해 필요한 기준 전압과의 정량적인 차이를 감지하기 위한 것으로, 특히 각 구성에 인가되는 미세한 전압의 차이에 의해서도 불량이나 고장이 발생할 가능성이 있기 때문에 동작의 안정성을 제공하는 이러한 전원단속부(53)의 구비가 필요하다.

도 8에 도시된 바와 같이, 전류검출부(531)는 전압 분배용으로 병렬 연결된 2개의 분배 저항(R3, R4)과, 이를 통해 분배된 전압과 제어장치(c)의 구동을 위해 필요한 기준 전압을 비교하는 전류비교기(Com1)를 포함하여 이루어진다.

또한 도 8에 도시된 바와 같이, 부하검출부(533)는 전압 분할용으로 병렬 연결된 4개의 분할 저항(R5, R6, R7, R8)과 캐패시터(C1, C2), 저항(R9) 및 이를 통해 분할된 전압과 제어장치(c)의 구동을 위해 필요한 기준 전압을 비교하는 부하비교기(Com2)를 포함하여 이루어진다.

또한 도 8에 도시된 바와 같이, 전류비교기(Com1)의 (+)단에는 부하비교기(Com2)의 (+)단이 연결되고, (-)단에는 분배 전압이 입력된다. 아울러 부하비교기(Com2)의 (+)단은 전류비교기(Com1)의 (+), 4개의 분할 저항(R5~R8), 캐패시터(C2), 저항(R10)을 거쳐 분할 전압이 입력되고, (-)단에는 저항(R9)과 캐패시터(C1)가 연결되어 있다.

따라서 전류검출부(531)에서 과전류가 검출되거나 부하검출부(533)에서 과부하가 검출되면 제어장치(c)의 전압을 인가하는 동작이 차단되거나 인가전압을 낮추는 동작이 수행된다.(이는 도시 및 설명을 생략한 중앙처리장치(p)인 CPU 또는 MCU에 의해 수행될 수 있다.) 그러나 가장 바람직한 방법은 하기(下記)할 전압조절부(55)에 의해 인가전압의 조절이 이루어지는 것이다.

도 8에는 제2실시예의 또 다른 핵심 특징인 전압조절부(55)의 실시가 도시되어 있다. 도 8를 참고하여 전압조절부(55)의 실시를 구체적으로 설명하면, 안정화수단은 제어장치(c)의 구동전원의 전압을 제어장치(c) 구동을 위한 기준전압으로 변환하여 출력하는 앰프(551)와 이 앰프(551)의 구동여부를 조작하는 구동회로(553)를 포함하는 전압조절부(55)를 더 포함하여 이루어진다.

도 8에 도시된 바와 같이, 앰프(551)는 반전 단자(-) 및 비반전 단자(+)에 입력되는 기준 전압에 따라 일정한 전압을 출력한다.

또한 전압조절부(55)는 앰프(551)의 반전 단자 및 비반전 단자 각각에 앰프(551)의 구동을 위한 구동 전압을 공급하는 기준전압회로(555)를 더 포함하여 이루어진다.

아울러 구동회로(553)는 제어장치(c)의 오프 상태에서 온 상태로 전환 시(전원이 인가될 시)에 앰프(551)를 동작(Wake-up)시킨다.

그밖에도 전압조절부(55)는 인가전압(VDD)을 이용하여 앰프(551)의 출력 전압에 대응되는 바이어스 전류를 출력하는 PMOS 트랜지스터들(PM1,PM2)과, PMOS 트랜지스터들(PM1,PM2)에 전원전압(VDD)을 공급하는 PMOS트랜지스터(PM3)를 더 구비한다.

도 8에 도시된 바와 같이, PMOS 트랜지스터(PM3)는 반전된 파워다운 신호(pwdb)에 따라 PMOS 트랜지스터들(PM1,PM2)에 인가전압(VDD)을 공급한다. 상기에서 pwdb는 파워다운(pwd) 신호에 반전된 신호를 나타내는 것으로, pwd가 하이(high)일 때는 pwdb는 로우(low)이고, pwd가 로우(low)일 때는 pwdb가 하이(high)로 설정되어야 한다.

또한 구동회로(553)는 앰프(551)의 출력 전압에 따라 드레인 단자에 접속된 저항들(R11, R12)에 일정 기준 전류를 공급하여 분할된 밴드 갭 출력 전압을 생성시키는 PMOS 트랜지스터(PM5)를 구비한다. 여기서, 저항들(R11, R12)은 동일한 저항 값을 갖는 것이 바람직하다.

아울러 NMOS 트랜지스터(NM5)의 드레인 단자는 PMOS 트랜지스터(PM5)의 드레인 단자에 연결되며, 휴면모드 시(전원이 인가되지 않는 경우)에 밴드갭 출력 전압이 0볼트가 되게 한다. 그로써 전체적인 회로의 전력 소모를 방지한다. NMOS 트랜지스터(NM6)는 파워다운 신호(pwd) 입력에 따라 동작하며 소스 단자는 기저전압(GND)에 접속된다.

또한 구동회로(553)가 휴면모드(오프 상태)에서 동작모드(온 상태)로 또는 동작모드에서 휴면모드로 전환할 시에, 구동회로(553)는 앰프(551)의 입출력에 요구되는 안정된 동작점을 갖도록 한다. 이러한 안정된 동작점을 갖도록 하기 위해 구동회로(553)는 상기한 PMOS 트랜지스터(PM3)와 함께 PMOS 트랜지스터(PM4)와 4개의 NMOS 트랜지스터들(NM1,NM2,NM3,NM4)을 구비한다.

한편, 구동회로(553)가 휴면모드일 때, NMOS 트랜지스터들(NM2,NM4)은 반전된 파워다운 신호(pwdb)에 의해 턴 오프 되고, NMOS 트랜지스터(NM3)는 휴면모드에 따른 0볼트[V]의 밴드 갭 출력 전압에 의해 턴 오프 된다. 그리하여, 휴면모드에서는 기준전압 발생회로의 전체 전류 소모가 0㎂가 된다.

또한, PMOS 트랜지스터(PM3)는 구동회로(553)의 휴면모드 시에 턴 온(turn on)되며, PMOS 트랜지스터(PM3)가 턴 온 됨에 따라 앰프(551)의 출력이 전원전압(VDD)으로 충전되어 PMOS 트랜지스터들(PM1,PM2)을 턴 오프 시킨다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 당업자에게 자명하다고 할 수 있는 바, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것이다.

100 : 본체
120 : 냉온실
200 : 열전소자
300 : 전원부
320 : 반전회로

Claims (4)

1. 냉온실을 제공하는 본체;
   상기 본체의 냉온실에 일측 면을 노출하며 구비되어 상기 냉온실을 냉각 또는 가열하는 열전소자; 및
   상기 열전소자에 전류를 공급하는 전원부
   를 포함하고,
   상기 전원부는,
   상기 열전소자에 공급되는 전류의 극을 변화시키는 반전회로를 포함하며,
   상기 본체의 일측면에 구비되는 도어를 더 포함하고,
   상기 도어가 구비되지 않는 상기 본체의 면에 열전소자가 4면 이상 배열되며,
   상기 열전소자는,
   세로 방향으로 평행하도록 배열된 다수의 병렬형 핀(FIN)으로 형성되고, 횡단면이 일측 면을 향하여 휘어진 원호 형상의 판형으로 형성되며, 이 병렬형 핀을 세로 방향으로 3분할 하도록 수평 방향으로 홈이 형성되는 히트싱크를 더 포함하고,
   상기 본체의 하부에는 받침대가 구비되고,
   상기 받침대는 바닥 프레임,
   상기 바닥프레임 상부에 배열되어 하우징이 설치되는 지지프레임,
   상기 바닥프레임 및 지지프레임 사이에 배열되어 상기 지지프레임을 통하여 전달되는 진동을 완충하는 코일스프링을 포함하는 복수의 방진수단 및,
   상기 지지프레임의 하강 높이를 제한하여 상기 코일스프링의 과압축을 방지하는 스토퍼를 포함하는 스토핑수단을 포함하여 이루어지고,
   상기 스토핑수단은 상기 지지프레임에 구비되어 연동 승하강하는 승강체와, 상기 바닥프레임에 구비되어 고정되는 고정체를 포함하고,
   상기 스토퍼는 상기 승강체와 상기 고정체 사이에 배치되고,
   상기 스토핑수단은 상기 승강체와 상기 고정체를 관통하여 결합되는 스토핑볼트를 포함하고,
   상기 스토퍼는 상기 스토핑볼트에 결합되는 스토핑너트로 구성되며,
   상기 지지프레임 및 바닥프레임 사이에 개재되며, 중심부에서 상호 대칭을 이루며 경사 형태로 구비되고 탄성을 갖는 밀림방지수단을 포함하고,
   냉온장치는 안정화수단을 더 포함하고,
   상기 안정화수단은, 제어장치(c)의 조명조절모듈(ci), 알람모듈(ca) 및 수온조절모듈(ct)과 처리장치(p)의 네트워크모듈(pn) 간의 데이터 전송은 직렬 또는 병렬 선택 가능하게 이루어지되, 제어장치(c)는 알람모듈(ca) 및 수온조절모듈(ct)과 상기 네트워크모듈(pn) 간 데이터 의 직렬 전송 시 사용되지 않는 버스(Bus) 배선에 의한 간섭을 제거하기 위한 잡음보정부(51)를 포함하며,
   안정화수단은 상기한 잡음보정부(51)를 포함하고, 추가로 전원공급부(57)로부터 공급받는 구동전원의 전압과 제어장치(c)의 작동을 위한 기준전압을 비교하여 과전류를 검출하는 전류검출부(531)와 과부하를 검출하는 부하검출부(533)를 포함하는 전원단속부(53)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 냉온장치.
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