KR20080089346A - 펠티에 모듈용 회로 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 텀블 건조기용 펠티에 열 펌프에 사용되는 펠티에 모듈(1)용 회로 장치에 관한 것으로서, 펠티에 모듈(1)은 펠티에 요소(2)로 이루어진 적어도 하나의 직렬 구조를 포함하며, 각각의 직렬 구조는 직류 전압에 의해 작동될 수 있다. 본 발명에 따르면, 2개의 위치를 갖는 전달 스위치(10)가 구비되며, 상기 2개의 위치 중 제1 위치에서 정류 전력은 펠티에 모듈(1)을 작동하며, 상기 2개의 위치 중 제2 위치에서 정류 전력은 펠티에 모듈(1)을 작동하지 않고 펠티에 모듈(1)은 다른 소비 장치(11, 12)에 연결된다.
Figure P1020087014258
텀블 건조기, 펠티에 열 펌, 펠티에 모듈, 회로 장치, 직렬 구조, 소비 장치

Description

펠티에 모듈용 회로 장치 {CIRCUIT ARRANGEMENT FOR A PELTIER MODULE}
본 발명은 텀블 건조기용 펠티에 열 펌프에 사용되는 펠티에 모듈용 회로 장치에 관한 것으로서, 펠티에 모듈은 펠티에 요소로 이루어진 적어도 하나의 직렬 구조를 포함하며, 각각의 직렬 구조는 직류 전압에 의해 작동될 수 있다.
2005년 11월 25일 인터넷 주소 http://de.wikipedia.org/wiki/Peltier-Element 로부터 다운로드 가능한 문헌에는 위에서 언급된 구조를 갖는 펠티에 요소가 구조 및 기능의 면에서 개시되어 있다. 상기 펠티에 요소 중 절반 요소는 원기둥 또는 직육면체 형상으로 구성되고, 구성 재료로서 도핑된 반도체로 이루어진다. 반도체는 특히 비스무스 텔루라이드(bismuth telluride)이고, p-도전성 도핑 반도체 및 n-도전성 도핑 반도체가 사용된다. p-도전성 도핑 반도체로 된 하나의 절반 요소 및 n-도전성 도핑 반도체로 된 하나의 절반 요소는 각각 일 측면에서 금속 브릿지로도 알려진 회로 기판을 통해 서로 연결되고, 상기 일 측면에 대향된 다른 측면에서는 각각 다른 회로 기판을 통해 다른 절반 요소 또는 펠티에 요소를 전력원에 연결하기 위한 연결 접촉부와 연결된다.
펠티에 요소의 기본 원리에 대한 다른 제시, 사용 관련 선택 및 조립이 2005년 11월 25일 인터넷 주소 http://www.quick- ohm.de/waerme/download/Erlaeuterung-zu-Peltierelementen.pdf 및 http://www.quick-ohm.de/waerme/download/Einbau.pdf 로부터 다운로드 가능한 문헌에 개시되어 있다.
독일 특허 명세서 제DE 1 410 206 A호에는 세탁물이 세탁뿐만 아니라 건조도 될 수 있는 세탁기가 개시되어 있다. 상기 문헌은 이를 위해 필요한 추가의 장치를 위해 복수의 대안을 개시하고 있다. 특히, 세탁물을 건조하기 위해 사용되는 공기 스트림을 가열하기 위한 전기 가열 장치 및 세탁물에 가열된 공기 스트림이 가해진 후 이를 냉각하기 위한 간단한 열교환기가 제공될 수 있으나, 가열기 및 냉각기는 열 펌프 장치의 일부를 형성할 수도 있다. 열 펌프 장치는 열전 효과를 이용하는 펠티에 요소에 의해 작동하는 열 펌프 장치일 수도 있다.
데이터베이스 "일본의 특허 초록(Patent Abstracts of Japan)"의 일본 명세서 제JP 08 057 194 A호에 속하는 영문 요약서에 개시되어 있고 또한 본 명세서의 서두에 설명된 유형에 상응하는 세탁물 건조 장치는 자체의 제1 덕트 시스템에, 열전기적으로 작동될 수 있는 열 펌프 장치의 일부를 형성하는 가열기 및 냉각기 외에, 세탁물로부터 제거된 공기 스트림을 냉각시키도록 냉각기의 상류에 연결된 추가적 열교환기 및 세탁물에 가해지기 전에 공기 스트림을 더욱 가열하도록 가열기의 하류에 연결된 추가적 가열 장치를 포함한다.
본 발명의 목적은 특히 펠티에 모듈이 병합되어 있는 텀블 건조기 및 펠티에 모듈의 기능을 감시하는 문제를 가능한 한 간단하고 효율적으로 해결하는 것과 관련하여, 진행 작동 중 가능한 한 간단하고 효율적인 방식으로 펠티에 모듈의 특성을 사용하는 것이다.
상기 목적은 텀블 건조기용 펠티에 열 펌프에 사용되는 펠티에 모듈용 회로 장치이며, 펠티에 모듈은 펠티에 요소로 이루어진 적어도 하나의 직렬 구조를 포함하며, 각각의 직렬 구조는 직류 전압에 의해 작동될 수 있는 회로 장치에 있어서, 본 발명에 따르면 2개의 위치를 갖는 전달 스위치가 구비되며, 상기 2개의 위치 중 제1 위치에서 정류된 전력은 펠티에 모듈을 작동하며, 상기 2개의 위치 중 제2 위치에서 정류된 전력은 펠티에 모듈을 작동하지 않고 펠티에 모듈은 다른 소비 장치에 연결되는 회로 장치에 의해 달성된다.
본 발명은 특히 적합한 다른 소비 장치에 선택적으로 전력을 공급하도록 각 전압 공급 장치로부터 분리된 펠티에 모듈에서 열전 효과의 반대로서 발생하는 제벡 효과를 제시하며, 또한 구체적인 전기 특성 및 측정 변수의 사용을 가능하게 한다.
전달 스위치는 펠티에 모듈이 외부의 전기 전압에 연결되지 않고 자체에 할당된 가열기와 냉각기 사이의 온도차에 노출되면, 텀블 건조기의 다른 소비 장치가 제벡 효과(Seebeck effect)에 의해 발생되는 전기 전압을 사용할 수 있다는 사실을 고려한다. 전달 스위치는 텀블 건조기의 작동 유닛에 의해 작동될 수 있다. 이러한 경우, 작동 유닛은 적어도 선택적으로 펠티에 모듈 또는 텀블 건조기의 다른 적합한 위치의 온도의 함수로서 전달 스위치를 제어할 수 있고, 이에 따라 상응하는 측정을 주기적으로 반복적으로 실행할 수 있다. 이를 통해, 온도가 임계적 범위를 벗어날 때, 펠티에 모듈이 분리되는 조절 시스템을 도입하는 것이 가능하게 된다. 조절 온도는 온도 센서 데이터 및 작동 회로의 치수에 따른다.
양호하게는 다른 소비 장치는 텀블 건조기의 내부 조명 장치를 포함한다. 텀블 건조기가 적재 또는 적하를 위해 개방되면, 이러한 내부 조명 장치가 특히 중요하며, 이에 따라 반드시 펠티에 모듈과 동시에 작동될 필요가 있는 것은 아니다.
전압 공급부에 대한 대안으로서 펠티에 모듈에 연결될 수 있는 다른 양호한 소비 장치는 텀블 건조기에서 진행되는 공정의 적합한 부분 태양을 위한 제어 장치 및 센서 및 디스플레이 요소이다. 이러한 다른 소비 장치는 양호하게는 텀블 건조기용 작동 유닛에 일체된다.
양호하게는 다른 소비 장치는 펠티에 모듈을 통해 얻어지는 전압용 센서를 포함한다. 제벡 효과를 통해 발생되는 상기 전압은 펠티에 모듈을 통해 존재하는 온도차에 의존하므로, 상기 전압을 측정함으로써, 특히 텀블 건조기에서 진행되는 건조 공정을 제어하기 위한 입력 변수로서 사용되도록 상기 온도차를 결정하는 것이 가능하다.
양호하게는 다른 소비 장치는 펠티에 모듈의 전기 레지스터용 센서를 포함한다. 종래의 펠티에 요소의 큰 음의 온도 계수로 인해, 펠티에 모듈의 작동 온도의 측정은 전기 저항을 측정함으로써 가능하며, 작동 온도는 건조기의 오류 작동을 검출하기 위한 탁월하고 양호한 측정 변수이다.
펠티에 모듈에 공급될 직류 전압은 양호하게는 정류기에서 전력, 특히 230 V 교류를 정류시킴으로써 발생된다. 펠티에 요소의 수 및 펠티에 요소의 제조 유형은 상기 정류된 전력에 최적으로 맞추어지도록 선택된다. 즉, 상기 정류된 전력에 의해 상기 직렬 구조를 작동함으로써 상기 직렬 구조의 펠티에 요소가 펠티에 열 펌프의 펠티에 모듈의 사용을 위해 적어도 적합한, 양호하게는 최적 작동점에서 작동될 수 있도록 펠티에 요소의 수 및 제조 유형이 선택된다. 따라서, 펠티에 모듈은 전력에 의해 간접적으로 작동된다. 특히 전력에 연결된 텀블 건조기의 범주에서, 이는 직류 전압을 제공하는 특히 간단한 방법이다.
온도를 조절하기 위해 작동 유닛이 상기 전달 스위치를 작동하는 것이 요구되지는 않는다. 대신에 전체 전압 공급을 차단할 수 있는 스위치가 작동될 수 있는데, 왜냐하면 상기 스위치는 예를 들면 정류기의 교류측에 배열되어 교류 공급을 차단할 수 있기 때문이다. 이렇게 하는 것은 다른 소비 장치가 펠티에 모듈의 온도 조절 동안 그 동안에 전압을 필요로 하지 않으므로, 정류기가 온도 조절의 범주에서 완전히 차단될 수 있다는 사실을 고려한 것이다.
상술된 유형의 온도 제어는 결정된 범위의 온도를 조절하도록 사용된다. 또한, 과잉 온도에 대한 보호가 제공될 수 있다. 이는 특별한 온도 센서를 통해 행해지는 것보다 본질적으로 더 직접적으로 구성될 수 있다. 써모스위치가 펠티에 모듈에 직접 열적으로 연결될 수 있다. 펠티에 모듈이 (연결 지점에서) 결정된 온도를 초과하면, 상기 써모스위치는 활성화된다. 써모스위치가 직류측에 배열될 수도 있지만, 양호하게는 써모스위치는 정류기에 대한 교류 공급 측에 배열되어, 온도가 너무 높은 경우 교류의 공급을 완전히 차단한다.
정류기의 정류된 전압을 안정화시키기 위해, 버퍼 컨덴서가 정류기의 하류측에서 직류측에 연결될 수 있다. 양호하게는 버퍼 컨덴서의 부하 전류는 (예를 들면 NTC 유형의) 부하 전류 제한 장치를 사용하여 제한된다. 상응하는 회로는 버퍼 컨덴서가 정류기의 2개의 출력부에 병렬로 연결되고 부하 전류 제한 장치가 정류기의 연결부와 버퍼 컨덴서의 연결부 사이의 회로 경로에 배열되는 논리 회로 방식으로 달성된다.
회로 장치는 임의의 최종 소비자에 의해 사용되도록 전기 기기(텀블 건조기)에서 작동되도록 의도되고 상기 전기 기기는 상응하는 법규에 종속되므로, 가능한 전력 피드백 효과와 관련하여 이러한 법규를 충족하기 위해, 초크가 정류기의 교류측에 전력 인자 보정(Power-Factor-Correction)을 위해 배열되어야 한다(PFC-초크).
본 발명의 양호한 실시예가 이하에서 도1을 참조하여 설명되며, 도1은 본 발명에 따른 회로 장치의 회로도를 도시한다.
도1은 텀블 건조기용 펠티에 열 펌프에 사용되도록 의도된 펠티에 모듈의 개략적 도면을 도시한다.
도1은 텀블 건조기용 펠티에 열 펌프에 사용되도록 의도된 펠티에 모듈(1)의 개략적 도면을 도시한다. 펠티에 모듈은 직렬로 연결된 펠티에 요소(2)를 포함하며, 여기서 12개의 펠티에 요소(2)가 도시되지만, 펠티에 모듈은 고정된 수의 12개의 요소를 가질 필요는 없다. 오히려, 펠티에 요소(2)의 수 및 펠티에 요소(2)의 등급(즉, 펠티에 요소(2)의 제조 유형)은 펠티에 요소(2)의 직렬 구조가 전력이 정류될 때 발생되는 전압에 의해 작동될 수 있도록 조합되어 설계된다. 또한, 하나 이상의 여기에 도시된 직렬 구조를 포함하는 펠티에 모듈(1)이 고려될 수도 있으며, 여기서 개별의 직렬 구조는 일반적으로 서로에 대해 병렬로 배열된다.
정류된 전력을 발생하기 위해, 우선 230 볼트 교류의 전력(230 Vac)이 제공되며, 여기서 연결부(L 및 N)가 개략적으로 도시된다. 교류는 종래의 정류기 구조를 갖는 정류기(3)에 의해 정류된다. 정류된 전압을 안정화시키기 위해, 버퍼 컨덴서(4)가 제공되며, 상기 버퍼 컨덴서는 정류기(3)의 직류측 연결부에 병렬로 연결된다. 정류기(3)의 일 연결부로부터 버퍼 컨덴서(4)의 일 연결부로의 회로 경로에는, 부하 제한 장치(load limiter)(5)(NTC 레지스터, 즉, 음의 온도 계수를 갖는 레지스터)가 존재한다.
상응하는 온도 변화가 발생하는 경우 자동으로 전환되는 써모스위치(6)가 펠티에 모듈(1)에 열적으로 연결된다. 펠티에 모듈(1)의 온도가 너무 높으면, 써모스위치(6)는 정류기(3)의 교류측에 연결되고 교류 전압 공급을 차단하여 펠티에 모듈(1)을 분리한다.
또한 온도 조절은 보다 정확하게 구성될 수 있다. 이를 위해, 온도 센서(7)가 펠티에 모듈(1)의 미리 결정된 지점에 구비된다. 상기 센서는 (트랜지스터 회로로 도시된) 릴레이 작동 회로를 상응하게 작동하도록 텀블 건조기를 제어하는 작동 유닛(11)에 전자 측정값을 제공한다. 교류측 스위치(9)를 릴레이 작동 회로(11)를 통해 작동하는 것, 즉, 전체 펠티에 모듈(1)을 분리하는 것이 가능하다. 릴레이 작동 회로(11)는 다른 입력 형태로서 텀블 건조기의 작동 유닛(11)으로부터의 DC 전압 신호를 갖는다. 따라서 펠티에 모듈(1)은 상응하는 릴레이 작동 회로 및 스위치(9)에 의해 간접적으로 분리될 수도 있다.
전달 스위치(10)(릴레이)가 추가로 구비된다. 전달 스위치(10)에 의해, 정류된 전력은 펠티에 모듈(1)로부터 절단된다. 여기서 정류기(3)는 여전히 활성화 상태로 유지되고 직류 전압은 이에 상응하게 사용 가능하다. 직류 전압이 분리된 후, 펠티에 모듈(1)은 텀블 건조기의 내부 조명 장치(12)로 전환된다. 내부 조명 장치(12)에 대해 4개의 발광 다이오드가 개략적으로 도시되며, 상기 발광 다이오드에는 추가의 레지스터가 직렬 연결된다. 작동 유닛(11)에 일체되어 도면에서 이를 통해 도시되는 다른 소비 장치가 내부 조명 장치(12)에 병렬로 연결된다. 상기 다른 소비 장치는 다른 센서, 제어 장치, 디스플레이 요소 또는 복수의 이러한 다른 소비 장치일 수 있다. 전압 또는 저항 측정 장치 형태의 추가의 소비 장치는 텀블 건조기에서 진행되는 건조 공정을 제어하기 위한 측정값을 얻기 위해, 전달 스위치(10)를 전환시킴으로써 주기적으로 반복적으로 펠티에 모듈(1)에 연결될 수 있다.
전달 스위치(10)는 릴레이 작동 회로(11)를 통해 작동되고, 따라서 경우에 따라 온도 센서(7)에 의해 측정된 온도의 함수로서 조절될 수 있다. 전환에 의해, 펠티에 모듈(1)은 직류 전압으로부터 절단되고, 그 결과 온도는 다시 하강한다. 온도 센서(7)에 의해 측정된 온도가 결정된 임계값 이하로 떨어지면, 작동 유닛(11)은 다시 활성화되고 스위치(10)를 다시 전환하므로, 펠티에 모듈(1)은 다시 정류된 전력에 연결된다.
회로 장치의 전력 피드백 효과와 관련한 법규를 충족하기 위해, 초크(8)가 정류기(3)의 상류에서 전력 인자 보정(Power-Factor-Correction, PFC)을 위해 연결된다.
펠티에 모듈(1)은 개별 펠티에 요소(2)의 수의 적절한 선택 및 그 유형의 적절한 선택에 의해 최적화되는 등급을 갖게 되어, 정류된 전력에 의해 작동될 수 있다. 즉, 정류된 전력이 펠티에 모듈(1)을 작동하도록 제공될 때의 작동점은 펠티에 열 펌프의 범주에서 사용을 위해 최적합하다.
과잉 온도에 대한 보호는 써모스위치(6)에 의해 제공된다. 작동 유닛(11)에 의해 작동될 수 있는 온도 센서(7) 및 스위치(9, 10)에 의해, 온도의 자동 조절이 가능하게 된다.

Claims (14)

  1. 텀블 건조기용 펠티에 열 펌프에 사용되는 펠티에 모듈(1)용 회로 장치이며, 펠티에 모듈(1)은 펠티에 요소(2)로 이루어진 적어도 하나의 직렬 구조를 포함하며, 각각의 직렬 구조는 직류 전압에 의해 작동될 수 있는 회로 장치에 있어서,
    2개의 위치를 갖는 전달 스위치(10)가 구비되며, 상기 2개의 위치 중 제1 위치에서 직류 전압은 펠티에 모듈(1)을 작동하며, 상기 2개의 위치 중 제2 위치에서 직류 전압은 펠티에 모듈(1)을 작동하지 않고 펠티에 모듈(1)은 다른 소비 장치(11, 12)에 연결되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  2. 제1항에 있어서, 다른 소비 장치(11, 12)는 텀블 건조기의 내부 조명 장치(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다른 소비 장치(11, 12)는 적어도 하나의 다른 소비 장치(11), 특히 다른 센서, 제어 장치 및 디스플레이 요소를 포함하는 그룹으로 이루어진 하나의 요소 또는 복수의 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  4. 제3항에 있어서, 다른 소비 장치(11)는 텀블 건조기용 작동 유닛(11)에 일체되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 다른 소비 장치(11, 12)는 펠티에 모듈(1)을 통해 얻어지는 직류 전압용 센서(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 다른 소비 장치(11, 12)는 펠티에 모듈(1)의 전기 레지스터용 센서(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 펠티에 모듈(1)에 부착된 온도 센서(7)를 포함하며, 상기 온도 센서(7)는 작동 유닛(11)에 연결되고, 펠티에 모듈(1)의 온도는 상기 온도 센서(7)에 의해 검출 가능한 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  8. 제7항에 있어서, 작동 유닛(11)은 온도의 함수로서 전달 스위치(10)를 제어하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  9. 제7항에 있어서, 작동 유닛(11)은 전체 전압 공급을 차단할 수 있는 스위치(9)를 제어하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  10. 제9항에 있어서, 스위치(9)는 정류기(3)의 교류측에 배치되어 교류 공급을 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 써모스위치(6)가 펠티에 모듈(1)에 열적으로 연결되며, 펠티에 모듈(1)의 결정된 온도를 초과하면 상기 써모스위치(6)는 정류기(3)에 대한 교류 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 정류된 전압을 안정화시키기 위해, 버퍼 컨덴서(4)가 정류기(3)의 하류측에서 직류측에 연결되며, 버퍼 컨덴서(4)의 부하 전류는 부하 전류 제한 장치(5)에 의해 제한되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 초크(8)가 정류기(3)의 상류에서 교류측에 전력 인자 보정을 위해 연결되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 직류 전압은 정류기(3)에서 전력, 특히 230 V 교류의 정류에 의해 발생되며,
    상기 정류된 전력에 의해 상기 직렬 구조를 작동함으로써 상기 직렬 구조의 펠티에 요소(2)가 펠티에 열 펌프의 펠티에 모듈(1)의 사용을 위해 적합한, 특히 최적 작동점에서 작동되도록 펠티에 요소(2)의 수 및 펠티에 요소(2)의 제조 유형 이 선택되는 것을 특징으로 하는 회로 장치.
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