KR20160001312A - 열전 소자 모듈 - Google Patents

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KR20160001312A
KR20160001312A KR1020140079611A KR20140079611A KR20160001312A KR 20160001312 A KR20160001312 A KR 20160001312A KR 1020140079611 A KR1020140079611 A KR 1020140079611A KR 20140079611 A KR20140079611 A KR 20140079611A KR 20160001312 A KR20160001312 A KR 20160001312A
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지준동
채원영
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주식회사 대창
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

열전 소자 모듈이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자 모듈은, 대상체에 마련되는 열전 소자; 및 열전 소자의 동작 모드, 대상체의 온도, 및 대상체 주변의 소정 위치의 온도 중 적어도 하나에 따라 제1 전원 또는 제1 전원 보다 낮은 제2 전원을 열전 소자로 공급하는 전원 공급 제어부를 포함한다.

Description

열전 소자 모듈{THERMOELECTRIC ELEMENT MODULE}
본 발명의 실시예는 열전 소자 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전 소자 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 열전 소자는 전기 에너지를 열 에너지로 변환하거나 열 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 소자를 말한다. 전기 에너지를 열 에너지로 변환하는 경우, 열전 소자는 열전 소자에 인가되는 전원의 극성에 따라 대상체를 가열할 수도 있고 냉각할 수도 있다.
한국공개특허공보 제10-1998-0058748호(1998.10.07)
한국공개특허공보 제10-2010-0025234호(2010.03.09)
본 발명의 실시예는 전력 소모를 줄일 수 있는 열전 소자 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 대상체를 효율적으로 냉각 또는 가열할 수 있는 열전 소자 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자 모듈은, 대상체에 마련되는 열전 소자; 및 상기 열전 소자의 동작 모드, 상기 대상체의 온도, 및 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도 중 적어도 하나에 따라 제1 전원 또는 상기 제1 전원 보다 낮거나 높은 제2 전원을 상기 열전 소자로 공급하는 전원 공급 제어부를 포함한다.
상기 열전 소자 모듈은, 차량 내에 장착되고, 상기 제1 전원을 상기 전원 공급 제어부로 전달하는 전원부를 더 포함하며, 상기 전원부는, 차량 배터리 또는 휴대용 발전기일 수 있다.
상기 열전 소자 모듈은, 상기 전원부의 제1 전원이 기 설정된 임계값 이하가 되는 경우, 상기 제1 전원이 상기 전원 공급 제어부로 전달되는 것을 차단하는 전원 차단 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 전원 공급 제어부는, 상기 제1 전원을 상기 제2 전원으로 변환하여 상기 열전 소자로 공급하는 제1 전원 공급부; 상기 제1 전원을 상기 열전 소자로 공급하는 제2 전원 공급부; 및 외부에서 입력되는 상기 제1 전원을 상기 열전 소자의 동작 모드, 상기 대상체의 온도, 및 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도 중 적어도 하나에 따라 상기 제1 전원 공급부 또는 상기 제2 전원 공급부로 전달하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 열전 소자가 냉각 모드인 경우, 상기 외부에서 입력되는 제1 전원을 상기 제1 전원 공급부로 전달하여 상기 제1 전원 보다 낮은 제2 전원으로 변환시킨 후 상기 열전 소자로 공급하도록 할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 열전 소자가 가열 모드인 경우, 상기 외부에서 입력되는 제1 전원을 상기 제2 전원 공급부를 통해 바이패스하여 상기 열전 소자로 공급하도록 할 수 있다.
상기 제2 전원 공급부는, 상기 열전 소자의 온도 또는 상기 열전 소자의 방열부의 온도 또는 상기 대상체의 온도가 기 설정된 제1 온도를 초과하는 경우, 상기 제1 전원의 상기 열전 소자로의 공급을 차단할 수 있다.
상기 제2 전원 공급부는, 상기 제1 전원의 공급 차단 후, 상기 열전 소자의 온도 또는 상기 열전 소자의 방열부의 온도 또는 상기 대상체의 온도가 상기 제1 온도보다 낮게 설정된 제2 온도 이하가 되는 경우, 상기 제1 전원을 상기 열전 소자로 재공급할 수 있다.
상기 전원 공급 제어부는, 상기 열전 소자가 냉각 모드이고, 상기 대상체의 온도 또는 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제3 온도 이상인 경우, 상기 제1 전원을 상기 열전 소자로 공급할 수 있다.
상기 전원 공급 제어부는, 상기 제1 전원을 상기 열전 소자로 공급한 후, 기 설정된 시간이 경과하거나 상기 대상체의 온도 또는 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제4 온도로 내려가는 경우, 상기 제1 전원 보다 낮은 제2 전원을 상기 열전 소자로 공급할 수 있다.
상기 전원 공급 제어부는, 상기 열전 소자가 냉각 모드이고, 상기 대상체의 온도 또는 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제3 온도 미만인 경우, 상기 제1 전원 보다 낮은 제2 전원을 상기 열전 소자로 공급할 수 있다.
상기 전원 공급 제어부는, 상기 열전 소자가 가열 모드이고, 상기 대상체의 온도 또는 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제5 온도 이상인 경우, 상기 제1 전원 보다 낮은 제2 전원을 상기 열전 소자로 공급할 수 있다.
상기 전원 공급 제어부는, 상기 열전 소자가 가열 모드이고, 상기 대상체의 온도 또는 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제5 온도 미만인 경우, 상기 제1 전원을 상기 열전 소자로 공급할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 소자 모듈은, 차량 내에 장착되는 열전 소자 모듈이고, 대상체에 마련되는 열전 소자; 및 상기 차량의 배터리 또는 휴대용 발전기로부터 입력되는 제1 전원을 상기 제1 전원 보다 낮거나 높은 제2 전원으로 변환하여 상기 열전 소자로 공급하는 전원 공급 제어부를 포함한다.
상기 전원 공급 제어부는, 초기 기 설정된 시간 동안 상기 제1 전원을 상기 열전 소자로 공급하고, 상기 초기 기 설정된 시간 경과 후 또는 상기 대상체의 온도가 기 설정된 온도에 도달한 후에는 상기 제1 전원을 상기 제2 전원으로 변환하여 상기 열전 소자로 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 열전 소자의 동작 모드 및 대상체의 주위 온도 중 적어도 하나에 따라, 열전 소자로 공급되는 전원의 크기를 제어함으로써, 대상체를 효율적으로 냉각 또는 가열하면서 열전 소자 모듈에 의한 전력 소모를 줄일 수 있게 된다. 또한, 차량 배터리로부터 공급되는 제1 전원을 제2 전원으로 변환하여 열전 소자로 공급함으로써, 열전 소자에 사용되는 전력을 줄여 열전 소자를 사용하면서도 차량 배터리의 활용성을 일정 수준으로 유지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자 모듈의 구성을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전 소자가 대상체에 장착된 상태를 개략적으로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전 소자 모듈의 제어 방법을 나타낸 순서도
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 열전 소자 모듈의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자 모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 열전 소자 모듈(100)은 열전 소자(102), 전원부(104), 전원 차단 제어부(106), 및 전원 공급 제어부(108)를 포함한다.
열전 소자(102)는 대상체(50)에 마련된다. 열전 소자(102)는 대상체(50)와 직접 접촉하여 마련될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 열전 소자(102)와 대상체(50) 사이에 별도의 열전도 블럭(미도시)이 마련될 수도 있다. 대상체(50)는 열전 소자(102)를 통해 냉각 또는 가열하고자 하는 물품 또는 기기를 말한다. 대상체(50)로는 예를 들어, 저장 용기, 컵 홀더, 암레스트 냉온장고, 센터 콘솔 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 열전 소자(102)의 일측이 대상체(50)에 형성되는 경우, 열전 소자(102)의 타측에는 방열부(미도시)가 형성될 수 있다. 열전 소자(102)는 열전 소자(102)에 인가되는 전원의 극성에 따라 대상체(50)를 냉각 또는 가열할 수 있다.
전원부(104)는 열전 소자 모듈(100)에 전원을 공급하는 역할을 한다. 전원부(104)는 제1 전원을 발생시킬 수 있다. 제1 전원은 직류 전원일 수도 있고 교류 전원일 수도 있다. 예를 들어, 열전 소자 모듈(100)이 차량 내에 설치되는 경우, 전원부(104)로는 차량 배터리가 사용될 수 있다. 이때, 전원부(104)는 약 12 ~ 14V의 제1 전원을 발생시킬 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 전원부(104)로는 휴대용 발전기가 사용될 수도 있다.
전원 차단 제어부(106)는 전원부(104)와 전원 공급 제어부(108) 사이에 마련될 수 있다. 전원 차단 제어부(106)는 전원부(104)의 제1 전원의 크기에 따라 제1 전원을 전원 공급 제어부(108)로 전달하거나 차단할 수 있다. 전원 차단 제어부(106)는 전원부(104)의 제1 전원을 전원 공급 제어부(108)로 전달하다가(패스하다가) 제1 전원이 기 설정된 임계값 이하가 되는 경우 전원 공급 제어부(108)로의 전달을 차단할 수 있다. 이와 같이, 전원부(104)의 제1 전원이 기 설정된 임계값 이하가 되는 경우, 전원 차단 제어부(106)를 통해 제1 전원이 전원 공급 제어부(108)로 전달되는 것을 차단함으로써, 전원부(104)가 방전되는 것을 방지할 수 있게 된다. 전원 차단 제어부(106)는 전원부(104)의 제1 전원의 크기를 측정하는 수단을 포함할 수 있다.
전원 공급 제어부(108)는 열전 소자(102)로 공급되는 전원을 제어하는 역할을 한다. 즉, 전원 공급 제어부(108)는 제1 전원의 열전 소자(102)로의 공급을 제어하는 역할을 한다. 전원 공급 제어부(108)는 스위치부(111), 제1 전원 공급부(113), 제2 전원 공급부(115), 및 제어부(117)를 포함할 수 있다.
스위치부(111)는 제어부(117)의 제어에 따라, 전원부(104)의 제1 전원을 제1 전원 공급부(113) 또는 제2 전원 공급부(115)로 전달할 수 있다.
제1 전원 공급부(113)는 스위치부(111)로부터 전달되는 제1 전원을 제1 전원보다 낮은 제2 전원으로 변환하여 열전 소자(102)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 전원이 약 12 ~ 14V인 경우, 제2 전원은 약 8 ~ 10V일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 제1 전원 공급부(113)가 변환시키는 제2 전원의 크기는 대상체(50) 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도는 대상체(50)의 온도를 반영할 수 있는 위치의 온도로서, 예를 들어, 대상체(50)의 표면으로부터 소정 거리(예를 들어, 5cm) 이내의 온도 또는 열전 소자(102)의 온도 또는 열전 소자(102)의 방열부의 온도 등을 포함할 수 있다.
또한, 제1 전원 공급부(113)는 스위치부(111)로부터 전달되는 제1 전원을 제1 전원 보다 높은 제2 전원으로 변환하여 열전 소자(102)로 공급할 수도 있으나 이하에서는, 제1 전원 공급부(113)가 제1 전원을 제1 전원 보다 낮은 제2 전원으로 변환하여 열전 소자(102)로 공급하는 경우를 위주로 설명하기로 한다.
제2 전원 공급부(115)는 스위치부(111)로부터 전달되는 제1 전원을 열전 소자(102)로 공급할 수 있다. 제2 전원 공급부(115)는 열전 소자(102)의 온도가 기 설정된 제1 온도(예를 들어, 60℃)를 초과하는 경우, 대상체(50)가 과열되는 것을 방지하기 위해 제1 전원의 열전 소자(102)로의 공급을 차단할 수 있다. 즉, 열전 소자 모듈(100)은 열전 소자(102)의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(119)를 포함할 수 있다. 제1 온도 센서(119)가 측정한 열전 소자(102)의 온도가 기 설정된 제1 온도를 초과하는 경우, 제1 온도 센서(119)는 전원 공급 차단 신호를 제2 전원 공급부(115)로 발생시킬 수 있다. 제1 온도 센서(119)로부터 전원 공급 차단 신호가 전달되는 경우, 제2 전원 공급부(115)는 제1 전원의 열전 소자(102)로의 공급을 차단할 수 있다. 여기서는, 제1 온도 센서(119)가 열전 소자(102)의 온도를 측정하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 온도 센서(119)는 대상체(50)의 온도 또는 열전 소자(102)의 방열부(미도시)의 온도를 측정할 수도 있다.
제2 전원 공급부(115)는 제1 전원의 공급을 차단한 후 열전 소자(102)의 온도가 기 설정된 제2 온도 이하가 되는 경우, 제1 전원을 열전 소자(102)로 재공급할 수 있다. 여기서, 기 설정된 제2 온도는 기 설정된 제1 온도보다 낮은 온도이다. 예를 들어, 기 설정된 제1 온도가 60℃인 경우, 기 설정된 제2 온도는 30℃로 설정될 수 있다.
제어부(117)는 열전 소자(102)의 동작 모드에 따라 전원부(104)의 제1 전원을 제1 전원 공급부(113) 또는 제2 전원 공급부(115)로 전달하도록 스위치부(111)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(117)는 열전 소자(102)의 동작 모드가 냉각 모드인 경우, 전원부(104)의 제1 전원을 제1 전원 공급부(113)로 전달하도록 스위치부(111)를 제어할 수 있다. 그러면, 제1 전원 공급부(113)는 제1 전원을 제2 전원으로 변환하여 열전 소자(102)로 공급하게 된다. 이때, 제1 전원 공급부(113)는 제1 전원을 제1 전원 보다 낮은 제2 전원으로 변환하여 열전 소자(102)로 공급할 수 있다. 이 경우, 열전 소자(102)의 냉각 효율이 저하되는 것을 방지하면서 열전 소자 모듈(100)의 전력 소모를 줄일 수 있게 된다. 또한, 열전 소자(102)의 냉각 모드시 대상체(50)가 과냉각되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에 대한 자세한 설명은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.
그리고, 제어부(117)는 열전 소자(102)의 동작 모드가 가열 모드인 경우, 전원부(104)의 제1 전원을 제2 전원 공급부(115)로 전달하도록 스위치부(111)를 제어할 수 있다. 그러면, 제2 전원 공급부(115)는 제1 전원을 그대로 열전 소자(102)로 공급하게 된다. 즉, 열전 소자(102)가 가열 모드인 경우, 제1 전원을 열전 소자(102)로 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전 소자가 대상체에 장착된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 열전 소자(102)의 일측은 대상체(50)에 마련된다. 열전 소자(102)의 일측이 대상체(50)에 직접 접촉될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 열전 소자(102)와 대상체(50) 사이에 열전도 블럭(미도시)이 마련될 수도 있다. 열전 소자(102)의 타측에는 방열부(131)가 마련될 수 있다.
열전 소자(102)가 냉각 모드로 동작하는 경우, 열전 소자(102)의 일측(즉, 대상체(50))에서 열을 흡수하여 대상체(50)를 냉각시키고, 방열부(131)에서 열을 외부로 방출하게 된다. 이때, 열전 소자(102)에 전원부(102)의 제1 전원이 그대로 공급되는 경우, 열전 소자(102)가 최대 전력으로 동작하여 열전 소자(102)의 타측(즉, 방열부(131))에서 많은 열이 발생하게 된다. 열전 소자(102)가 냉각 모드로 동작하는 경우는 대상체(50)를 냉각시키기 위함인데, 열전 소자(102)의 타측에서 많은 열이 발생하고 열전 소자(102)의 타측과 대상체(50)와의 거리는 가깝기 때문에, 열전 소자(102)의 냉각 효율이 저하되어 대상체(50)를 소정 온도까지 냉각시키는데 많은 시간이 소요되고, 전력 소모가 많아지게 된다. 그리고, 열전 소자(102)에 전원부(102)의 제1 전원이 그대로 공급되면, 열전 소자(102)에 의해 대상체(50)가 과냉각되어 대상체(50)의 표면에 이슬이 맺힐 수도 있다. 또한, 열전 소자 모듈(100)이 차량 내의 컵 홀더에 장착되는 경우, 방열부(131)에서 많은 열이 발생하게 되면, 방열부(131)의 열이 차량 실내로 유입되어 탑승자가 불쾌감을 느끼게 된다.
이에, 본 발명의 실시예에서는 열전 소자(102)가 냉각 모드로 동작하는 경우, 제1 전원 보다 낮은 제2 전원을 열전 소자(102)로 공급함으로써, 열전 소자(102)의 타측에서 발생하는 열을 줄여 냉각 효율이 저하되는 것을 방지하면서 열전 소자 모듈(100)의 전력 소모를 줄일 수 있게 된다. 또한, 대상체(50)가 과냉각되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 전원부(102)가 차량의 배터리인 경우, 차량 전체의 전력 부하를 줄일 수 있게 된다. 또한, 방열부(131)에서 발생되는 열기의 온도를 낮추어 방열부(131)의 열이 차량 실내로 유입되더라도 탑승자가 느끼는 불쾌감을 줄일 수 있게 된다.
열전 소자(102)가 가열 모드로 동작하는 경우는 대상체(50)를 가열하기 위한 것이므로, 열전 소자(102)의 타측에서 열을 방출한다 하여도 열전 소자(102)의 가열 효율이 저하되지 않게 된다. 따라서, 열전 소자(102)가 가열 모드로 동작하는 경우에는, 전원부(102)의 제1 전원을 그대로 열전 소자(102)로 공급할 수 있다.
열전 소자(102)가 가열 모드로 동작하는 경우, 대상체(50)가 과열되는 것을 방지하기 위해, 앞에서 살펴본 바와 같이, 열전 소자(102)의 온도가 기 설정된 제1 온도를 초과하면, 제2 전원 공급부(115)가 제1 전원의 열전 소자(102)로의 공급을 차단하게 된다. 그리고, 제1 전원의 공급을 차단한 후 열전 소자(102)의 온도가 기 설정된 제2 온도 이하가 되는 경우, 제2 전원 공급부(115)는 제1 전원을 열전 소자(102)로 재공급할 수 있다. 이때, 기 설정된 제2 온도는 대상체(50)가 식어서 대상체(50)를 다시 가열해야 하는 온도로 당업자의 수준에서 적절하게 설정될 수 있다. 한편, 열전 소자(102)가 가열 모드로 동작하는 경우, 제1 전원 보다 낮은 제2 전원을 열전 소자(102)로 공급하여 방열부(131) 측의 공기의 온도가 너무 낮아지는 것을 방지할 수도 있다. 즉, 열전 소자(102)가 가열 모드로 동작하는 경우, 방열부(131)의 흡열 작용으로 방열부(131) 측의 공기의 온도가 내려가게 된다. 이때, 열전 소자(102)로 제1 전원을 그대로 공급하면 방열부(131) 측의 공기의 온도가 많이 내려가서 탑승자가 불쾌감을 느낄 수 있게 된다. 이에, 제1 전원보다 낮은 제2 전원을 열전 소자(102)로 공급하여 방열부(131) 측의 공기의 온도가 너무 내려가지 않게 할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제어부(117)는 열전 소자(102)의 동작 모드 및 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도에 따라 전원부(104)의 제1 전원을 제1 전원 공급부(113) 또는 제2 전원 공급부(115)로 전달하도록 스위치부(111)를 제어할 수 있다. 여기서, 열전 소자 모듈(100)은 대상체(50)의 주변의 소정 위치의 온도를 측정하는 제2 온도 센서(121)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제어부(117)는 열전 소자(102)의 동작 모드가 냉각 모드이고, 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제3 온도 이상인 경우, 전원부(104)의 제1 전원을 제2 전원 공급부(115)로 전달하도록 스위치부(111)를 제어할 수 있다. 여기서, "제3"이라는 표현은 "제1" 및 "제2"와 구별하기 위해 사용된 것이다. 즉, 열전 소자(102)가 냉각 모드이고 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제3 온도 이상인 경우는, 열전 소자(102)의 냉각 효율이 저하되더라도 제1 전원을 열전 소자(102)로 공급하여 대상체(50)를 일단 소정 온도까지 냉각시키도록 할 수 있다. 대상체(50)가 차량 내부의 저장고 장치(예를 들어, 암레스트, 센터 콘솔, 컵 홀더 등)인 경우, 대상체(50)의 주변의 온도는 차량 내부 온도일 수 있다. 그 후, 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제4 온도로 내려가는 경우(또는 기 설정된 시간이 경과하는 경우), 제어부(117)는 전원부(104)의 제1 전원을 제1 전원 공급부(113)로 전달하도록 스위치부(111)를 제어할 수 있다. 여기서, "제4"라는 표현은 "제1", "제2", 및 "제3"과 구별하기 위해 사용된 것이다. 제1 전원 공급부(113)는 제1 전원을 제1 전원 보다 낮은 제2 전원으로 변환할 때, 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도에 따라 제2 전원의 크기를 조절할 수 있다.
제어부(117)는 열전 소자(102)의 동작 모드가 가열 모드이고, 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제5 온도 이상인 경우, 전원부(104)의 제1 전원을 제1 전원 공급부(113)로 전달하도록 스위치부(111)를 제어할 수 있다. 여기서, "제5"라는 표현은 "제1", "제2", "제3", 및 "제4"와 구별하기 위해 사용된 것이다. 즉, 열전 소자(102)가 가열 모드이고 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제5 온도 이상인 경우는, 열전 소자(102)를 최대 전력으로 동작시켜 대상체(50)를 가열할 필요가 없으므로 제1 전원 보다 낮은 제2 전원을 열전 소자(102)로 공급하여 대상체(50)를 서서히 가열하도록 할 수 있다. 제1 전원 공급부(113)는 제1 전원을 제2 전원으로 변환할 때, 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도에 따라 제2 전원의 크기를 조절할 수 있다.
제어부(117)는 열전 소자(102)의 동작 모드가 가열 모드이고, 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제5 온도 미만인 경우, 전원부(104)의 제1 전원을 제2 전원 공급부(115)로 전달하도록 스위치부(111)를 제어할 수 있다. 즉, 열전 소자(102)가 가열 모드이고 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제5 온도 미만인 경우는, 제1 전원을 그대로 열전 소자(102)로 공급하여 대상체(50)를 소정 온도까지 신속하게 가열하도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전 소자 모듈의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 전원 공급 제어부(108)는 열전 소자(102)의 동작 모드를 확인한다(S 101). 열전 소자(102)의 동작 모드는 냉각 모드 및 가열 모드가 있을 수 있다.
단계 S 101의 확인 결과, 열전 소자(102)의 동작 모드가 냉각 모드인 경우, 전원 공급 제어부(108)는 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 온도(즉, 기 설정된 제3 온도) 이상인지 여부를 확인한다(S 103).
단계 S 103의 확인 결과, 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 온도 이상인 경우, 전원 공급 제어부(108)는 전원부(102)의 제1 전원을 그대로 열전 소자(102)로 공급한다(S 105).
다음으로, 기 설정된 시간이 경과한 경우(S 107), 전원 공급 제어부(108)는 전원부(102)의 제1 전원을 제1 전원 보다 낮은 제2 전원으로 변환하여 열전 소자(102)로 공급한다(S 109). 여기서는, 기 설정된 시간이 경과한 경우, 제2 전원을 열전 소자(102)로 공급하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 온도(즉, 제4 온도)로 내려가는 경우, 제2 전원을 열전 소자(102)로 공급할 수도 있다. 이때, 전원 공급 제어부(108)는 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도에 따라 제2 전원의 크기를 조절할 수 있다.
단계 S 103의 확인 결과, 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 온도 미만인 경우, 전원 공급 제어부(108)는 전원부(102)의 제1 전원을 제1 전원 보다 낮은 제2 전원으로 변환하여 열전 소자(102)로 공급한다(S 111). 이때, 전원 공급 제어부(108)는 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도에 따라 제2 전원의 크기를 조절할 수 있다.
단계 S 101의 확인 결과, 열전 소자(102)의 동작 모드가 가열 모드인 경우, 전원 공급 제어부(108)는 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 온도(즉, 기 설정된 제5 온도) 이상인지 여부를 확인한다(S 113).
단계 S 113의 확인 결과, 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 온도 이상인 경우, 전원 공급 제어부(108)는 전원부(102)의 제1 전원을 제1 전원 보다 낮은 제2 전원으로 변환하여 열전 소자(102)로 공급한다(S 115). 이때, 전원 공급 제어부(108)는 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도에 따라 제2 전원의 크기를 조절할 수 있다.
단계 S 113의 확인 결과, 대상체(50)의 온도 또는 대상체(50) 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 온도 미만인 경우, 전원 공급 제어부(108)는 전원부(102)의 제1 전원을 그대로 열전 소자(102)로 공급한다(S 117).
한편, 전원 공급 제어부(108)는 열전 소자(102)의 동작 모드에 관계 없이, 전원부(104)로부터 전달되는 제1 전원을 제2 전원으로 변환한 후 열전 소자(102)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 대상체(50)가 차량 내부에 장착되는 구조물(예를 들어, 컵 홀더, 암레스트 저장고, 센터 콘솔 등)이고, 전원부(104)가 차량에 장착되는 배터리인 경우, 전원 공급 제어부(108)는 전원부(104)로부터 전달되는 약 12 ~ 14V의 제1 전원을 약 8 ~ 10V의 제2 전원으로 변환한 후 열전 소자(102)로 공급할 수 있다. 이 경우, 열전 소자(102)에 사용되는 전력을 줄여 열전 소자(102)를 사용하면서도 차량 배터리의 활용성을 일정 수준으로 유지할 수 있게 된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 전원 공급 제어부(108)는 전원부(104)로부터 전달되는 제1 전원을 제1 전원 보다 높은 제2 전원으로 변환한 후 열전 소자(102)로 공급할 수도 있다.
또한, 전원 공급 제어부(108)는 초기 기 설정된 시간 동안은 전원부(104)로부터 전달되는 제1 전원을 그대로 열전 소자(102)로 공급하고, 초기 기 설정된 시간이 경과한 후(또는 대상체(50)의 온도(또는 열전 소자(102)의 온도)가 기 설정된 온도에 도달한 후)에는 제1 전원을 제2 전원으로 변환하여 열전 소자(102)로 공급할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 열전 소자 모듈
102 : 열전 소자
104 : 전원부
106 : 전원 차단 제어부
108 : 전원 공급 제어부
111 : 스위치부
113 : 제1 전원 공급부
115 : 제2 전원 공급부
117 : 제어부
119 : 제1 온도 센서
121 : 제2 온도 센서
131 : 방열부

Claims (15)

  1. 대상체에 마련되는 열전 소자; 및
    상기 열전 소자의 동작 모드, 상기 대상체의 온도, 및 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도 중 적어도 하나에 따라 제1 전원 또는 상기 제1 전원 보다 낮거나 높은 제2 전원을 상기 열전 소자로 공급하는 전원 공급 제어부를 포함하는, 열전 소자 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전 소자 모듈은, 차량 내에 장착되고,
    상기 제1 전원을 상기 전원 공급 제어부로 전달하는 전원부를 더 포함하며,
    상기 전원부는, 차량 배터리 또는 휴대용 발전기인, 열전 소자 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 열전 소자 모듈은,
    상기 전원부의 제1 전원이 기 설정된 임계값 이하가 되는 경우, 상기 제1 전원이 상기 전원 공급 제어부로 전달되는 것을 차단하는 전원 차단 제어부를 더 포함하는, 열전 소자 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원 공급 제어부는,
    상기 제1 전원을 상기 제2 전원으로 변환하여 상기 열전 소자로 공급하는 제1 전원 공급부;
    상기 제1 전원을 상기 열전 소자로 공급하는 제2 전원 공급부; 및
    외부에서 입력되는 상기 제1 전원을 상기 열전 소자의 동작 모드, 상기 대상체의 온도, 및 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도 중 적어도 하나에 따라 상기 제1 전원 공급부 또는 상기 제2 전원 공급부로 전달하는 제어부를 포함하는, 열전 소자 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 열전 소자가 냉각 모드인 경우, 상기 외부에서 입력되는 제1 전원을 상기 제1 전원 공급부로 전달하여 상기 제1 전원 보다 낮은 제2 전원으로 변환시킨 후 상기 열전 소자로 공급하도록 하는, 열전 소자 모듈.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 열전 소자가 가열 모드인 경우, 상기 외부에서 입력되는 제1 전원을 상기 제2 전원 공급부를 통해 바이패스하여 상기 열전 소자로 공급하도록 하는, 열전 소자 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 전원 공급부는,
    상기 열전 소자의 온도 또는 상기 열전 소자의 방열부의 온도 또는 상기 대상체의 온도가 기 설정된 제1 온도를 초과하는 경우, 상기 제1 전원의 상기 열전 소자로의 공급을 차단하는, 열전 소자 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 전원 공급부는,
    상기 제1 전원의 공급 차단 후, 상기 열전 소자의 온도 또는 상기 열전 소자의 방열부의 온도 또는 상기 대상체의 온도가 상기 제1 온도보다 낮게 설정된 제2 온도 이하가 되는 경우, 상기 제1 전원을 상기 열전 소자로 재공급하는, 열전 소자 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원 공급 제어부는,
    상기 열전 소자가 냉각 모드이고, 상기 대상체의 온도 또는 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제3 온도 이상인 경우, 상기 제1 전원을 상기 열전 소자로 공급하는, 열전 소자 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전원 공급 제어부는,
    상기 제1 전원을 상기 열전 소자로 공급한 후, 기 설정된 시간이 경과하거나 상기 대상체의 온도 또는 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제4 온도로 내려가는 경우, 상기 제1 전원 보다 낮은 제2 전원을 상기 열전 소자로 공급하는, 열전 소자 모듈.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원 공급 제어부는,
    상기 열전 소자가 냉각 모드이고, 상기 대상체의 온도 또는 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제3 온도 미만인 경우, 상기 제1 전원 보다 낮은 제2 전원을 상기 열전 소자로 공급하는, 열전 소자 모듈.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원 공급 제어부는,
    상기 열전 소자가 가열 모드이고, 상기 대상체의 온도 또는 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제5 온도 이상인 경우, 상기 제1 전원 보다 낮은 제2 전원을 상기 열전 소자로 공급하는, 열전 소자 모듈.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원 공급 제어부는,
    상기 열전 소자가 가열 모드이고, 상기 대상체의 온도 또는 상기 대상체 주변의 소정 위치의 온도가 기 설정된 제5 온도 미만인 경우, 상기 제1 전원을 상기 열전 소자로 공급하는, 열전 소자 모듈.
  14. 차량 내에 장착되는 열전 소자 모듈이고,
    대상체에 마련되는 열전 소자; 및
    상기 차량의 배터리 또는 휴대용 발전기로부터 입력되는 제1 전원을 상기 제1 전원 보다 낮거나 높은 제2 전원으로 변환하여 상기 열전 소자로 공급하는 전원 공급 제어부를 포함하는, 열전 소자 모듈.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 전원 공급 제어부는,
    초기 기 설정된 시간 동안 상기 제1 전원을 상기 열전 소자로 공급하고, 상기 초기 기 설정된 시간 경과 후 또는 상기 대상체의 온도가 기 설정된 온도에 도달한 후에는 상기 제1 전원을 상기 제2 전원으로 변환하여 상기 열전 소자로 공급하는, 열전 소자 모듈.
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