KR20100078596A - Cooling and heating box for a vehicle using thermoelectric element module and its control method - Google Patents

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KR20100078596A
KR20100078596A KR1020080136898A KR20080136898A KR20100078596A KR 20100078596 A KR20100078596 A KR 20100078596A KR 1020080136898 A KR1020080136898 A KR 1020080136898A KR 20080136898 A KR20080136898 A KR 20080136898A KR 20100078596 A KR20100078596 A KR 20100078596A
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Abstract

PURPOSE: A cooling/heating box for a vehicle using a thermoelectric element module and a control method thereof are provided to protect a thermoelectric element module from the thermal shock due to a sharp temperature change by supplying power to a cooling/heating box if the temperature difference between both ends of the thermoelectric element module reaches an acceptable range. CONSTITUTION: A cooling/heating box for a vehicle using a thermoelectric element module comprises a thermoelectric element module(40), a controller(30), and a thermocouple(20). The thermoelectric element module is formed by alternately arranging a N-type semiconductor thermoelectric element and a P-type semiconductor thermoelectric element. The thermoelectric element module is serially connected, supplies heat to or absorbs it from the cooling/heating box. The thermocouple generates the current depending on the temperature difference between both ends of the thermoelectric element module. The controller determines whether to switch a function depending on the temperature difference between both ends of the thermoelectric element module. The controller measures the current flowing through the thermocouple and calculates the temperature difference between both ends of the thermoelectric element module. The controller is formed to determine whether to switch the function depending on the temperature calculated.

Description

열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고 및 그 제어방법{Cooling and heating box for a vehicle using thermoelectric element module and its control method}Cooling and heating box for a vehicle using thermoelectric element module and its control method

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 and cold refrigerator for a car using a thermoelectric module, and more particularly, when the function is switched from a refrigerator to a warmer, and from a warmer to a refrigerator in a cold or cold storage for the car, measuring the temperature difference across the thermoelectric module Therefore, if the temperature difference is larger than the allowable range, the power supply of the cold and cold cabinet is cut off, and when the temperature difference is within the allowable range, the power is supplied to the cold and cold cabinet to prevent the thermoelectric module from being thermally shocked by the sudden temperature change. It relates to a cold and cold refrigerator for cars 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.Recently produced cars are equipped with cold and cold storage to store a simple drink can or a small amount of food, which is mainly shown in the glove box (G) located in front of the passenger seat, or in the center of all seats It is installed in the interior space of the console box (C) located or the armrest (A) located in the center of the rear seat, and is installed in the interior space of the armrest disclosed in the Patent Application Publication No. 2007-69058 Explain based on cold and hot.

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 illustrating the invention disclosed in the document. The cold / cold storage 100 includes a storage compartment 112 having one side open, a cover 120 for opening and closing an opening of the storage compartment 112, and the storage compartment 112. The thermoelectric module 140 is installed at the lower portion of the, and the duct 130 is installed outside the thermoelectric module 140 to intake / discharge heat from the thermoelectric module 140 or from the thermoelectric module 140 And an exhaust fan 150 that draws in / out air in the duct 130 to the inside and outside 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. If the user wants to use the cold or cold storage 110 having the structure as described above from the refrigerator to the refrigerator or warmer from the refrigerator to the refrigerator when the user presses the function switch button (or function selection button) The polarity of the supplied power is reversed, so that the function of the thermoelectric module 140, which absorbs heat on one side and heat radiation 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.When the polarity of the power supplied to the thermoelectric module 140 is suddenly reversed by the above operation, a significant thermal shock is applied to the thermoelectric module 140 by a significant temperature difference between both ends of the thermoelectric module 140. This is not only a cause of failure of the thermoelectric module 140, which is a key component of the cold and warm storage 110, but also a cause of shortening of 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.In addition, regardless of switching power to change the function, the function switch button is operated by a curious children irrelevant, even in this case a significant thermal shock to the thermoelectric module 140 by a sudden function switching operation Will be added.

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 made to solve the problems of a cold and cold refrigerator for a vehicle using the conventional thermoelectric module as described above, the present invention is to supply power directly to the thermoelectric module during the switching operation when the function of the cold and hot refrigerator is switched The thermoelectric module that calculates the temperature difference across the thermoelectric module without supplying it and supplies power to the cold and hot storage room only when the temperature difference reaches the allowable range so that the thermoelectric module can be protected from thermal shock due to rapid temperature change. An object of the present invention is to provide a cold and cold refrigerator for a car and a control method thereof.

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.An object of the present invention as described above is to calculate the temperature difference between the both ends of the thermoelectric module 40 without supplying to the cold and hot storage by immediately changing the polarity of the power supply when the signal is switched to the function by pressing the function switching button Only when the temperature difference is within the allowable range is it then achieved by supplying the power by changing the polarity of the power supply.

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.According to the present invention, when the signal is switched by pressing a function switch button, the polarity of the power supply is immediately changed, and the temperature difference is calculated between both ends of the thermoelectric module 40 without supplying power to the cold / heat storage cabinet. Can only eliminate the cause of failure and shorten the life cycle by minimizing the heat load on the thermoelectric module which is the core part of the cold and cold cabinet by changing the polarity of the power supply and supplying power to the cold and cold cabinet. have.

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

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.3 is a side cross-sectional view of a cold and cold refrigerator for a vehicle using a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a configuration of the main part of a cold and cold refrigerator for a vehicle using a 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 and hot refrigerator 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 together, the cold and cold refrigerator 50 for a vehicle using a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, the storage compartment 52 for storing a small amount of food, and opening and closing the storage compartment 52 A cover 54, a thermoelectric module 40 installed at a lower portion of the storage chamber 52 to supply or absorb heat to the storage chamber 52, and installed to surround an outside of the thermoelectric module 40. A duct 56 for discharging heat generated from the thermoelectric module 40 or supplying heat to the thermoelectric module, a thermocouple 20 for measuring current at both ends of the thermoelectric module 40, and the thermocouple It is connected to the (20) and measures the current flowing from the thermocouple 20 and calculates the temperature difference, and according to the result includes a controller (30) to determine whether to supply the power of the polarity is changed to the cold or hot refrigerator (50).

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 therein is usually a glove box G located in front of the passenger seat, a console box C located at the center of all seats, or an armrest A located at the center of the back seat. Is installed in the interior space of the storage compartment 52, the outside is filled with a heat insulating material to minimize the change in the temperature inside the storage compartment 52 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 installed at an upper portion of the storage compartment 52 so that food and the like stored in the storage compartment 52 can be easily withdrawn. A heat is stored in the storage compartment 52 at the lower portion of the storage compartment 52. A thermoelectric module 40 for supplying or absorbing is installed.

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.In the thermoelectric module 40, as shown in FIG. 4, an N-type semiconductor thermoelectric element and a P-type semiconductor thermoelectric element are alternately arranged, and these semiconductor thermoelectric elements are electrically connected in series. And the lower electrode connecting plate 42a and the lower electrode connecting plate 42b are alternately attached to the surface of the semiconductor thermoelectric element by soldering on the lower surface, respectively, so as to be connected in series with the semiconductor thermoelectric elements. The DC power is supplied through the lower electrode heat insulating plate 42b positioned at the left and right ends thereof.

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. Metalized ceramic substrates 44a and 44b are provided outside the upper electrode connecting plate 42a and the lower electrode connecting plate 42b, respectively, and these semiconductor thermoelements, the upper and lower electrode connecting plates 42a and 42b, and 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 by connecting a wire to the thermoelectric module 40 having the above configuration, heat is generated or absorbed. This will be described below.

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 the DC power is supplied such that the N-type semiconductor side becomes + (plus) and the P-type semiconductor side becomes-(minus) when power is supplied through the lower electrodes at the left and right ends of the thermoelectric module 40. Current flows from the N-type semiconductor device to the P-type semiconductor device, and the thermoelectric element is caused by the Peltier effect (a phenomenon in which heat is generated or absorbed at the junction of two metals when current flows by joining two kinds of metals). An endothermic reaction occurs 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 contrary, if DC power is supplied such that the P-type semiconductor side becomes + (plus) and the N-type semiconductor side becomes-(minus) when supplying power to the thermoelectric element module, this time, the current flows from the P-type semiconductor element to N. It flows into the semiconductor device, the exothermic reaction occurs in the upper portion of the thermoelectric element module due to the Peltier effect and the endothermic reaction occurs in the lower portion.

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 supplying DC power such that an N-type semiconductor side is a + pole and a P-type semiconductor side is a-pole, the upper portion functions as a cooling junction (CJ). The lower part functions as a heating junction (HJ). On the contrary, when the power is supplied by changing the polarity of the power so that the P-type semiconductor side becomes the + pole and the N-type semiconductor side becomes the-pole, it becomes a PN-type semiconductor thermoelectric element. The positions and functions of the CJ and the heat-junction HJ are changed to each other.

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 element module 40 having the above function is installed at the bottom side of the storage compartment 52 of the cold / cold storage 50 and heat or cold of high temperature generated from the thermoelectric element module 40 according to the flow direction of the current. It supplies to the storage chamber 52, and the cold air or high temperature heat discharged | emitted from this storage chamber 52 is discharge | released into the duct 56 by the heat radiation fin 48 provided in 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.In addition, the duct 56 installed at the lower portion of the storage compartment 52 to supply heat to the cold / cold storage 50 or to discharge heat generated from the cold / cold storage 50 may include a suction duct 56a connected to the indoor side and an outdoor side. It is composed of the exhaust duct 56b connected to communicate the interior side and the exterior side of the vehicle with each other.

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.For example, when the cold / hot refrigerator 50 having the structure as described above suddenly changes the polarity of the power supply when the refrigerator is functioning, that is, when the polarity of the power is changed to function as the warmer, the process described above is described. As described above, a thermal shock may be applied to the thermoelectric module 40.

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, the present invention measures the temperature difference between both ends of the thermoelectric module 40 to prevent thermal shock from being applied to the thermoelectric module 40 by suddenly changing its function from the refrigerator to the refrigerator or the refrigerator. When the temperature difference is within the allowable range, the power supply with the changed polarity is supplied to operate as the switched 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.To this end, in the present invention, as shown in FIG. 4, the sensing rods 22 and 24 of the thermocouple 20 are attached to upper and lower surfaces of the thermoelectric module 40, respectively, so that the upper and lower surface temperatures of the thermoelectric module 40 are installed. Measure the current due to the thermoelectric power generated by the difference.

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.In order to measure 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 sides to calculate the temperature difference by the temperature detected from these temperature sensors. In the present invention, instead of using two temperature sensors as the temperature difference detecting means, a thermocouple 20 (thermocouple) in which thermoelectric power is generated in accordance with the temperature difference between both ends is used.

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, and then determine whether the temperature difference is within the set allowable range If the temperature difference is larger than the allowable range, the power supply to the cold / hot refrigerator 50 is cut off, and when the temperature difference is within the allowable range, the polarity of the power is changed so that the function is switched so that the function is switched from the refrigerator to the refrigerator or to the refrigerator. Switch the function to work.

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.In this case, the current value generated by the thermocouple 20 may not only vary depending on the temperature difference, but also may vary depending on the wiring length, the method of installing the thermocouple, and the surrounding environment. By obtaining the "temperature-current value relation" according to the relationship between the temperature differences, and obtaining the temperature difference by this relation, the correct 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.The range of the allowable temperature difference between the upper and lower surfaces of the thermoelectric module 40 may be different depending on the situation. However, if the allowable temperature range is too small, it takes a long time to reach the state, and thus the time required and the heat load. In consideration of this, it is preferable to set appropriately through experimentation, and the predetermined allowable temperature range should be input to the controller 30 in advance.

이하에서는 상기와 같이 이루어진 본 발명의 냉온장고를 운전하는 방법에 대해 기술한다. Hereinafter will be described a method for operating the cold and hot refrigerator of the present invention made as described above.

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. In general, the cold and hot refrigerator 50 using the thermoelectric module 40 is mainly used as a refrigerator in the summer and the warmer in the winter, when the cold and hot refrigerator 50 is used as a refrigerator, the temperature of the storage compartment 52 is generally used. Is -10 to -4 deg. C, and the temperature of the storage chamber 52 in the case of using for a warm storage is 50 to 60 deg.

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. Under these conditions, for example, when the user presses a function switch button (not shown) and selects a function switch to a warmer box (step S1), the controller 30 first thermocouples the module through the thermocouple 20. After calculating the temperature difference between the upper and lower surfaces of 40 (step S2), it is determined whether the detected temperature difference is within the set allowable range (step S3), and if the calculated temperature difference is larger than the allowable range, the power supply to the refrigerator is cut off. 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 cut off, the temperature around the storage compartment, i.e., the indoor temperature of the vehicle, is higher than that, so that the temperature inside the storage compartment 52, which is in a low temperature state, gradually increases, and the temperature of the duct 56 side which is in a high temperature state gradually decreases. Accordingly, 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, and repeats the above process if the temperature difference is still larger than the allowable range (step S4), and the temperature difference is allowed. If it is within the range, it is only then to supply power to the cold / hot refrigerator in reverse (step S5) so that it can now function as a warmer.

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, for example, when the function of switching the cold / hot refrigerator 50 from the refrigerator to the warmer is described by way of example, the description thereof will be omitted since the same function and logic are performed when the function is switched from the refrigerator to the refrigerator.

도 1은 일반적인 자동차의 내부에 냉온장고가 설치된 것을 나타낸 개략도,1 is a schematic view showing that a cold and hot refrigerator is installed inside a typical vehicle;

도 2는 종래의 자동차용 냉온장고의 내부 구성을 알 수 있는 측단면도,Figure 2 is a side sectional view showing the internal configuration of a conventional cold and cold storage for cars,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고의 측단면도,Figure 3 is a side cross-sectional view of a cold and cold refrigerator for cars 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,4 is a configuration of the main part of a cold and cold refrigerator for cars using a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention,

도 5는 본 발명의 냉온장고의 기능전환 동작의 순서를 나타낸 순서도이다.Figure 5 is a flow chart showing the procedure of the function switching operation of the cold and hot refrigerator of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

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

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: heat dissipation fin

50: 냉온장고 52: 저장실50: cold storage 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,Installed in the interior of the car in the cold and cold storage for cars using the thermoelectric module, N형 반도체 열전소자와 P형 반도체 열전소자가 교대로 배열되며 전기적으로 직렬 연결되어 냉온장고(50) 내에 열을 공급하거나 흡수하는 열전소자 모듈(40)과;An N-type semiconductor thermoelectric element and a P-type semiconductor thermoelectric element are alternately arranged and electrically connected in series to supply or absorb heat in the cold / hot refrigerator 50; 상기 열전소자 모듈(40)의 양단의 온도차에 따라 기능 전환여부를 결정하는 컨트롤러(30)로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고.Cold and cold storage for a vehicle using a thermoelectric module, characterized in that made of a controller 30 for determining whether to switch the function according to the temperature difference between the two ends of the thermoelectric 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 기능 전환여부를 결정하도록 구성한 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고.Further comprising a thermocouple 20 for generating a current in accordance with the temperature difference across the thermoelectric module 40, the controller 30 measures the current flowing through the thermocouple 20, the temperature difference across the thermoelectric module 40 The cold and cold refrigerator for cars using the thermoelectric module, characterized in that configured to determine whether to switch the function according to the calculated temperature. 청구항 2에 있어서,The method according to 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 cuts off the power supply when the temperature difference between both ends of the thermoelectric module 40 is greater than the allowable range, and supplies power by changing the polarity of the power when the temperature difference is within the allowable range. Cold and cold storage for cars. 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.The temperature difference between the thermoelectric module 40 is obtained from a "temperature-current value relationship" representing the relationship between the current and the temperature difference of the thermocouple 20, the cold and cold cabinet for a vehicle using a thermoelectric module. 자동차의 실내에 설치되며 열전소자 모듈을 이용한 자동차용 냉온장고의 제어방법에 있어서,In the control method of the cold and cold storage for cars using the thermoelectric module installed in the interior of the car, 사용자가 기능전환 버튼을 눌러 그 기능의 전환을 선택하는 단계(S1);Selecting a switching of the function by the user pressing the function switching button (S1); 열전소자 모듈(40)의 상하부면 간의 온도차를 산출하는 단계(S2); Calculating a temperature difference between the 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 allowable 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;Calculating a temperature difference between the upper and lower surfaces of the thermoelectric module 40 after the power supply is cut off when the temperature difference is larger than the allowable range (S4); 상기 온도차가 허용범위 이내이면 그 기능이 전환되도록 전원의 극성을 바꾸어 공급하는 단계(S5)로 이루어짐을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 자동차 용 냉온장고의 제어방법.If the temperature difference is within the allowable range control method of a cold and cold refrigerator for a vehicle using a thermoelectric module, characterized in that the step of supplying by changing the polarity of the power supply so that the function is switched.
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KR20120120905A (en) * 2011-04-25 2012-11-02 델피 테크놀로지스 인코포레이티드 Thermoelectric heat exchanger capable of providing two different discharge temperatures

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