(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と電気的に結合された熱電素子であって、前記電源からの電力を使用して熱電素子の両端間に実効電圧を生成するペルチェ効果を介して、低温側から高温側へ熱を伝達するよう動作可能な、熱電素子と、
前記熱電素子の前記低温側と結合され、空気熱交換器と熱的接触状態にある空気から前記熱電素子へ熱を伝達するよう動作可能な空気熱交換器と、
前記熱電素子の前記高温側と結合され、前記高温側からヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体へ熱を伝達するよう動作可能なヒートシンクと、
前記空気熱交換器を通じて流れる空気の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサの測定値に従って前記電源から前記熱電素子への電力の流れを制御するコントローラと
を含む、熱電冷却システムであって、
前記電源から前記熱電素子に電力が提供されていないときに、前記空気熱交換器と前記ヒートシンクと熱的接触状態にある前記冷却流体との間の温度差に起因する熱伝導効果に従って前記熱電素子を介して前記空気熱交換器から前記ヒートシンクへ熱を伝達することによって、所望の測定温度を維持するよう動作可能であり、
前記熱電素子は、熱電冷却システムが、前記所望の測定温度が凍結温度を上回る冷蔵または飲料冷却モードで動作する際、初期温度プルダウンの間はオンとなるように制御され、前記所望の測定温度を含む定常状態の温度範囲に達した後はオフとなるように制御される、熱電冷却システム。
【請求項２】
車両の補助冷却システムと併せて熱電冷却システムによって冷却される冷却コンパートメントと、
前記ヒートシンクと熱的接触状態となる前記補助冷却システムからの冷却流体を循環させる冷却流体ループと、
前記ヒートシンクと熱的接触状態となる前記冷却流体の流速を制御する冷却剤制御バルブと
をさらに含む、請求項１に記載の熱電冷却システム。
【請求項３】
前記コントローラが前記熱電素子を制御して前記低温側と前記高温側との間の温度差動を生成し、前記測定温度が初期温度からより低い対象温度に向けて減少する間、前記測定温度が前記初期温度と前記対象温度との間の既定のトリガ温度に達すると、前記コントローラは、前記熱電素子の電力消費量を低減したり、前記測定温度が前記対象温度に近づく速度を遅くしたりするため、前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を減少する、請求項１または２に記載の熱電冷却システム。
【請求項４】
前記コントローラは、現行の実効電圧で動作する前記熱電素子に入力される電力を決定し、前記熱電素子に入力される前記電力が電力消費量の所望のレベルを超える際、前記現行の実効電圧で前記熱電素子を動作する場合と比較して、前記熱電素子の電力消費量を低減するため、前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を減少する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱電冷却システム。
【請求項５】
前記コントローラは、パルス幅変調技法を使用して、前記熱電素子への前記電力の流れを制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱電冷却システム。
【請求項６】
前記コントローラは、それに加えて、前記低温側と前記高温側との間の前記温度差動の測定値に従って前記電源から前記熱電素子への前記電力の流れを制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱電冷却システム。
【請求項７】
前記コントローラは、それに加えて、前記冷却流体の温度の測定値に従って前記電源から前記熱電素子への前記電力の流れを制御する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱電冷却システム。
【請求項８】
前記コントローラは、それに加えて、前記ヒートシンクと熱的接触状態にある前記冷却流体の流速を制御する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱電冷却システム。
【請求項９】
熱電冷却システムを制御して、車両の補助冷却システムと併せて冷却コンパートメントを冷却する方法であって、
前記冷却コンパートメント内で前記熱電冷却システムの空気熱交換器を通じて空気を循環させる工程であって、前記空気から熱電素子へ熱を伝達するため、前記空気熱交換器は、前記熱電素子の低温側と熱的に結合される、工程と、
前記冷却コンパートメントの外側で前記熱電冷却システムのヒートシンクと熱的接触状態となる冷却流体を循環させる工程であって、前記熱電素子から前記冷却流体へ熱を伝達するため、前記ヒートシンクは、前記熱電素子の高温側と熱的に結合される、工程と、
前記空気熱交換器を通じて循環する前記空気の温度を測定する工程と、
前記低温側と前記高温側との間の温度差動を生成し、少なくとも前記測定温度に従って電源からの電力を使用してペルチェ効果を介して前記低温側から前記高温側へ熱を伝達するため、前記熱電素子の両端間の実効電圧を制御する工程と、
前記電源から前記熱電素子に電力が提供されていないときに、前記空気熱交換器と前記ヒートシンクと熱的接触状態にある前記冷却流体との間の温度差に起因する熱伝導効果に従って前記熱電素子を介して前記空気熱交換器から前記ヒートシンクへ熱を伝達することによって、所望の測定温度を維持する工程と
を含む方法であって、
前記熱電素子は、前記熱電冷却システムが、前記所望の測定温度が凍結温度を上回る冷蔵または飲料冷却モードで動作する際、初期温度プルダウンの間はオンとなるように制御され、前記所望の測定温度を含む定常状態の温度範囲に達した後はオフとなるように制御される、方法。
【請求項１０】
前記測定温度が初期温度からより低い対象温度に向けて減少する間、前記測定温度が前記初期温度と前記対象温度との間の既定のトリガ温度に達すると、前記熱電素子の電力消費量を低減したり、前記測定温度が前記より低い対象温度に近づく速度を遅くしたりするため、前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を減少する工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
現行の実効電圧で動作する前記熱電素子に入力される電力を決定する工程と、
前記熱電素子に入力される前記電力が電力消費量の所望のレベルを超える際、前記現行の実効電圧で前記熱電素子を動作する場合と比較して、前記熱電素子の電力消費量を低減するため、前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を減少する工程と
をさらに含む、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を制御する工程は、パルス幅変調技法を使用する工程を含む、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を制御する工程は、それに加えて、前記低温側と前記高温側との間の前記温度差動の測定値に従う、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱電素子の両端間の前記実効電圧を制御する工程は、それに加えて、前記冷却流体の温度の測定値に従う、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
冷却剤制御バルブを使用して、前記ヒートシンクと熱的接触状態にある前記冷却流体の流速を制御する工程をさらに含む、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]この出願は、２０１１年６月７日に出願された「食料および飲料コンパートメント用の熱電冷却システム」と称する米国仮特許出願第６１／４９４，１９７号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
背景
[0002]実施形態は、概して、熱電冷却システムに関し、より具体的には、食料および飲料コンパートメント用の熱電冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]航空機などの車両に含まれる従来の食料および飲料冷蔵システムは、通常、蒸気圧縮冷蔵システムを使用する。これらの蒸気圧縮冷蔵システムは、通常重く、信頼性の問題を引き起こし、かなりの量の空間を占有し、かなりの量のエネルギーを消費する傾向がある。航空機などの車両では、少なくともエネルギーの生成に必要な機器の重量の相応の低減を理由に、エネルギー使用の低減が望ましい。それに加えて、車両の運用に必要な燃料消費量の低減や、車両の最大積載量の相応の増加を理由に、機器の重量の低減が望ましい。また、車両の最大積載量を増加するため、冷蔵システムによって占有される空間の低減も望ましい。それに加えて、少なくとも動作時間関連の増加や、車両の維持費の低減を理由に、信頼性の増大も望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
概要
[0004]一実施形態では、熱電冷却システムは、電源と電気的に結合された熱電素子であって、電源からの電力を使用して熱電素子の両端間に実効電圧を生成するペルチェ効果を介して、低温側から高温側へ熱を伝達するよう動作可能な、熱電素子を含む。また、システムは、熱電素子の低温側と結合され、空気熱交換器と熱的接触状態にある空気から熱電素子へ熱を伝達するよう動作可能な空気熱交換器も含む。それに加えて、システムは、熱電素子の高温側と結合され、高温側からヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体へ熱を伝達するよう動作可能なヒートシンクを含む。システムは、空気熱交換器を通じて流れる空気の温度を測定する温度センサと、温度センサの測定値に従って電源から熱電素子への電力の流れを制御するコントローラとをさらに含む。熱電冷却システムは、空気熱交換器とヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体との間の温度差に起因する熱伝導効果に従って熱電素子を介して空気熱交換器からヒートシンクへ熱を伝達するよう動作可能である。
【０００５】
[0005]熱電冷却システムは、電源から熱電素子に電力が提供されていないときに、空気熱交換器とヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体との間の温度差に起因する熱伝導効果に従って熱電素子を介して空気熱交換器からヒートシンクへ熱を伝達することによって、所望の測定温度を維持するよう動作可能であり得る。
【０００６】
[0006]コントローラが熱電素子を制御して低温側と高温側との間の温度差動を生成し、測定温度が初期温度からより低い対象温度に向けて減少する間、測定温度が初期温度と対象温度との間の既定のトリガ温度に達すると、コントローラは、熱電素子の電力消費量を低減したり、測定温度が対象温度に近づく速度を遅くしたりするため、熱電素子の両端間の実効電圧を減少することができる。
【０００７】
[0007]コントローラは、現行の実効電圧で動作する熱電素子に入力される電力を決定することができ、熱電素子に入力される電力が電力消費量の所望のレベルを超える際、コントローラは、現行の実効電圧で熱電素子を動作する場合と比較して、熱電素子の電力消費量を低減するため、熱電素子の両端間の実効電圧を減少することができる。
【０００８】
[0008]別の実施形態では、冷蔵システムは、車両の補助冷却システムと結合され、冷蔵システムは、冷却コンパートメントと、車両の補助冷却システムと併せて冷却コンパートメントを冷却する熱電冷却システムとを含む。熱電冷却システムは、電源と電気的に結合された熱電素子であって、電源からの電力を使用して熱電素子の両端間に実効電圧を生成するペルチェ効果を介して、低温側から高温側へ熱を伝達するよう動作可能な、熱電素子と、熱電素子の低温側と結合され、空気熱交換器と熱的接触状態にある空気から熱電素子へ熱を伝達するよう動作可能な空気熱交換器と、熱電素子の高温側と結合され、高温側からヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体へ熱を伝達するよう動作可能なヒートシンクと、ヒートシンクと熱的接触状態となる補助冷却システムからの冷却流体を循環させる冷却流体ループと、ヒートシンクと熱的接触状態となる冷却流体の流速を制御する冷却剤制御バルブと、空気熱交換器を通じて流れる空気の温度を測定する温度センサと、温度センサの測定値に従って電源から熱電素子への電力の流れを制御するコントローラとを含む。熱電冷却システムは、空気熱交換器とヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体との間の温度差に起因する熱伝導効果に従って熱電素子を介して空気熱交換器からヒートシンクへ熱を伝達するよう動作可能である。
【０００９】
[0009]熱電冷却システムは、電源から熱電素子に電力が提供されていないときに、空気熱交換器とヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体との間の温度差に起因する熱伝導効果に従って熱電素子を介して空気熱交換器からヒートシンクへ熱を伝達することによって、所望の測定温度を維持するよう動作可能であり得る。
【００１０】
[0010]コントローラが熱電素子を制御して低温側と高温側との間の温度差動を生成し、測定温度が初期温度からより低い対象温度に向けて減少する間、測定温度が初期温度と対象温度との間の既定のトリガ温度に達すると、コントローラは、熱電素子の電力消費量を低減したり、測定温度が対象温度に近づく速度を遅くしたりするため、熱電素子の両端間の実効電圧を減少することができる。
【００１１】
[0011]コントローラは、現行の実効電圧で動作する熱電素子に入力される電力を決定することができ、熱電素子に入力される電力が電力消費量の所望のレベルを超えると、コントローラは、現行の実効電圧で熱電素子を動作する場合と比較して、熱電素子の電力消費量を低減するため、熱電素子の両端間の実効電圧を減少することができる。
【００１２】
[0012]別の実施形態では、熱電冷却システムを制御して、車両の補助冷却システムと併せて冷却コンパートメントを冷却する方法は、冷却コンパートメント内で熱電冷却システムの空気熱交換器を通じて空気を循環させる工程であって、空気から熱電素子へ熱を伝達するため、空気熱交換器は、熱電素子の低温側と熱的に結合される、工程と、冷却コンパートメントの外側で熱電冷却システムのヒートシンクと熱的接触状態となる冷却流体を循環させる工程であって、熱電素子から冷却流体へ熱を伝達するため、ヒートシンクは、熱電素子の高温側と熱的に結合される、工程と、空気熱交換器を通じて循環する空気の温度を測定する工程と、低温側と高温側との間の温度差動を生成し、少なくとも測定温度に従って電源からの電力を使用してペルチェ効果を介して低温側から高温側へ熱を伝達するため、熱電素子の両端間の実効電圧を制御する工程と、空気熱交換器とヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体との間の温度差に起因する熱伝導効果に従って熱電素子を介して空気熱交換器からヒートシンクへ熱を伝達する工程とを含む。
【００１３】
[0013]本方法は、電源から熱電素子に電力が提供されていないときに、空気熱交換器とヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体との間の温度差に起因する熱伝導効果に従って熱電素子を介して空気熱交換器からヒートシンクへ熱を伝達することによって、所望の測定温度を維持する工程をさらに含み得る。
【００１４】
[0014]本方法は、測定温度が初期温度からより低い対象温度に向けて減少する間、測定温度が初期温度と対象温度との間の既定のトリガ温度に達すると、熱電素子の電力消費量を低減したり、測定温度がより低い対象温度に近づく速度を遅くしたりするため、熱電素子の両端間の実効電圧を減少する工程をさらに含み得る。
【００１５】
[0015]本方法は、現行の実効電圧で動作する熱電素子に入力される電力を決定する工程と、熱電素子に入力される電力が電力消費量の所望のレベルを超える際、現行の実効電圧で熱電素子を動作する場合と比較して、熱電素子の電力消費量を低減するため、熱電素子の両端間の実効電圧を減少する工程とをさらに含み得る。
【００１６】
[0016]別の実施形態では、熱電冷却システムは、電源と電気的に結合された熱電素子と、熱電素子の第１の側と結合され、空気熱交換器と熱的接触状態にある空気から熱電素子へ熱を伝達するよう動作可能な空気熱交換器と、熱電素子の第２の側と結合され、第２の側からヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体へ熱を伝達するよう動作可能なヒートシンクとを含み、熱電冷却システムは、一方の側の電源と他方の側の熱電素子との間で電気的に直列結合されたドライバが電源から熱電素子に提供される電力を制御する際、ペルチェ効果に従って熱電素子を介して空気熱交換器からヒートシンクへ熱を伝達するよう動作可能であり、熱電冷却システムは、電源から熱電素子に電力が提供されていないときに、空気熱交換器とヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体との間の温度差に起因する熱伝導効果に従って熱電素子を介して空気熱交換器からヒートシンクへ熱を伝達するよう動作可能である。
【００１７】
[0017]別の実施形態では、熱電冷却システム用のコントローラは、熱電冷却システムの性能パラメータを測定するセンサから入力を受信するセンサ入力を含む。また、熱電冷却システムは、互いに電気的に並列結合され、共通のドライバによって電気的に駆動される複数の熱電素子も含む。また、コントローラは、電圧制御信号出力と、プロセッサと、熱電冷却システムを制御する方法を実行するため、プロセッサによって実行可能なプログラムがその上に格納された持続性メモリとを含む。本方法は、センサ入力からセンサデータを受信する工程と、入力センサデータに基づいて、電圧制御信号のパラメータを決定する工程と、複数の熱電素子によって熱伝達を制御するため、パラメータを有する電圧制御信号をドライバに送信する工程とを含む。電圧制御信号は、線形可変電圧制御信号を含み得、パラメータは、可変電圧制御信号の最大電圧の割合を含み得る。また、電圧制御信号は、パルス幅変調信号も含み得、パラメータは、パルス幅変調信号のパルス幅変調デューティサイクルを含み得る。それに加えて、電圧制御信号は、オン／オフ制御信号を含み得る。
【００１８】
[0018]別の実施形態では、熱電冷却システムは、電源と電気的に直列結合された第１の多数の熱電素子と、電源と電気的に直列結合された第２の多数の熱電素子とを含み、第１の多数のおよび第２の多数の熱電素子は、互いに電気的に並列結合される。空気熱交換器は、第１の多数のおよび第２の多数の熱電素子の第１の側と結合され、空気熱交換器と熱的接触状態にある空気から第１の多数のおよび第２の多数の熱電素子へ熱を伝達するよう動作可能である。ヒートシンクは、第１の多数のおよび第２の多数の熱電素子の第２の側と結合され、第２の側からヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体へ熱を伝達するよう動作可能である。ドライバは、一方の側の電源と他方の側の第１の多数のおよび第２の多数の熱電素子との間で電気的に直列結合される。ドライバは、電圧制御信号に従って電源から第１の多数のおよび第２の多数の熱電素子に提供される電力の量を制御するよう動作可能である。センサは、第１の多数のおよび第２の多数の熱電素子のうちの少なくとも１つの性能パラメータを測定する。また、熱電冷却システムは、プロセッサと、熱電冷却システムを制御する方法を実行するため、プロセッサによって実行可能なプログラムがその上に格納された持続性メモリとを含むコントローラも含む。本方法は、センサからセンサデータを受信する工程と、センサデータに基づいて、電圧制御信号のパラメータを決定する工程と、電圧制御信号をドライバに送信する工程とを含む。
【００１９】
[0019]別の実施形態では、熱電冷蔵庫は、周囲の大気温度より低い温度で食料または飲料を保持する冷却コンパートメントと、互いに電気的に並列結合された多数の熱電素子とを含む。多数の熱電素子は、低温側と高温側を有する。また、熱電冷蔵庫は、多数の熱電素子の低温側との熱的接点と冷却コンパートメントの内部との間で空気を循環させ、可変的に制御される電力によって駆動されるファンも含む。また、熱電冷蔵庫は、多数の熱電素子の高温側と熱的接触状態にあるヒートシンクも含む。ヒートシンクは、多数の熱電素子の高温側とヒートシンクと熱的接触状態で循環する冷却流体との間で熱を伝達する。また、熱電冷蔵庫は、多数の熱電素子と電気的に結合され、多数の熱電素子を駆動するために入力電源からの電力を変換する熱電素子電源も含む。制御システム電源は、多数の熱電素子から電気的に隔離され、コントローラに給電するために入力電源からの電力を変換するコントローラと電気的に結合される。ドライバは、多数の熱電素子と電気的に直列結合される。ドライバは、熱電素子駆動信号に応じて、熱電素子電源入力から多数の熱電素子への電流を制御する。電流センサは、多数の熱電素子のうちの少なくとも１つと電気的に結合され、電流センサ中を通過する電流を測定する。電圧センサは、多数の熱電素子と電気的に結合され、多数の熱電素子に入力される電圧を測定する。熱電素子温度センサは、多数の熱電素子のうちの少なくとも１つの一方の側と熱的に結合され、多数の熱電素子のうちの少なくとも１つの一方の側の温度を測定する。循環空気温度センサは、多数の熱電素子の低温側と熱的接触状態で循環する空気の温度を測定する。冷却流体温度センサは、多数の熱電素子の高温側のヒートシンクと熱的接触状態で循環する冷却流体の温度を測定する。また、熱電冷蔵庫は、プロセッサと、熱電冷蔵庫を制御する方法を実行するため、プロセッサによって実行可能なプログラムがその上に格納された持続性メモリとを含むコントローラを含む。本方法は、電流センサ、電圧センサおよび温度センサを含む多数のセンサからセンサデータを受信する工程と、少なくともセンサデータに基づいて、熱電素子駆動信号のパラメータを決定する工程と、パラメータを有する熱電素子駆動信号をドライバに送信する工程と、センサデータに基づいて、ファンを駆動する可変的に制御される電力を設定する工程とを含む。熱電素子駆動信号は、パルス幅変調信号を含み得、パラメータは、パルス幅変調デューティサイクルを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
図面の簡単な説明
【図１Ａ】熱電冷却システムの例示的な実施形態を示す。
【図１Ｂ】熱電冷却システムの例示的な実施形態を示す。
【図２】制御部、電源部および熱電素子（ＴＥＤ）部に分割された例示的な熱電冷却システムを示す。
【図３】別の例示的な熱電冷却システムを示す。
【図４】熱電冷却システムを制御する例示的な方法を示す。
【図５Ａ】熱電冷却システムを制御する別の例示的な方法を示す。
【図５Ｂ】熱電冷却システムを制御する別の例示的な方法を示す。
【図５Ｃ】熱電冷却システムを制御する別の例示的な方法を示す。
【図５Ｄ】熱電冷却システムを制御する別の例示的な方法を示す。
【図５Ｅ】熱電冷却システムを制御する別の例示的な方法を示す。
【図５Ｆ】熱電冷却システムを制御する別の例示的な方法を示す。
【図６】熱電素子の例示的な動作上の構造を示す。
【図７】熱電素子の例示的なアセンブリを示す。
【図８】熱電素子の例示的な概略図を示す。
【図９Ａ】液体冷却システムまたは補助冷却システムと併せて使用するための１つまたは複数の熱電素子の両側に装着された熱交換器の組合せを含む冷蔵システムの例示的な概略図を示す。
【図９Ｂ】液体冷却システムまたは補助冷却システムと併せて使用するための１つまたは複数の熱電素子の両側に装着された熱交換器の組合せを含む冷蔵システムの例示的な概略図を示す。
【図１０】熱電素子の低温側の空気熱交換器とファンとを含む例示的な低温側の空気冷却器アセンブリを示す。
【図１１】例示的な補助冷却システム（ＳＣＳ）の飲料冷却庫／冷蔵庫／冷凍庫（ＢＣＲＦ）の３モード動作を示す。
【図１２】熱電素子の電力消費量の例示的な制御フロー図を示す。
【図１３】熱電冷却システムを制御する例示的な方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
詳細な説明
[0033]先行技術の問題を克服する熱電冷却システムの実施形態が本明細書で開示される。熱電冷却システムは、ギャレーで使用される食料および飲料冷蔵庫などの冷蔵ユニットの一部として車両（例えば、航空機）に含めることができる。
【００２２】
[0034]図１Ａおよび１Ｂは、熱電冷却システム１００の例示的な実施形態を示す。熱電冷却システム１００は、食料および飲料などのアイテムを冷蔵するための冷蔵庫を含み得る。熱電冷却システム１００は、航空機、船舶、列車、バスまたはバンなどの車両で使用することができる。熱電冷却システム１００は、冷蔵すべきアイテムが冷却コンパートメント１１０の外側の周囲の大気温度より低い温度で保持され得る冷却コンパートメント１１０を含む。冷却コンパートメント１１０は、冷却コンパートメント１１０へのアクセスのために開けたり、冷却コンパートメント１１０内の絶縁された温度制御空間内でのアイテムの冷蔵を保証するために閉めたりできるドアを有し得る。
【００２３】
[0035]熱電冷却システム１００は、熱電素子（ＴＥＤ）１２０を使用して冷却コンパートメント１１０を冷却することができる。熱電冷却システム１００は、本明細書の他の部分でより詳細に説明されるように、多数のＴＥＤ１２０を含み得る。ＴＥＤ１２０は、ペルチェ効果を使用してＴＥＤ１２０の一方の側からＴＥＤ１２０の他方の側へ熱を伝達するペルチェ素子を含み得る。ペルチェ効果を使用することで、電圧またはＤＣ電流が２つの異なる導体間に印加され、それにより、電荷キャリアの移動方向に熱を伝達する電気回路が生成される。したがって、２つの導体間での連続した熱輸送が存在し、素子の二面間に温度差ΔＴが生成される。ＴＥＤ１２０を通じる熱の伝達方向は、ＴＥＤ１２０のペルチェ素子の両端間に印加される電圧の極性によって制御することができる。例えば、正極性で電圧が印加されると、ＴＥＤ１２０は、低温側の空気冷却器１３０からヒートシンク１４０へ熱を伝達することができる。正極性は、熱電冷却システム１００の冷却モードでのＴＥＤ１２０の標準の動作条件で使用することができる。負極性で電圧が印加されると、ＴＥＤ１２０は、ヒートシンク１４０から低温側の空気冷却器１３０へ熱を伝達することができる。負極性は、熱電冷却システム１００の解凍モードなどのＴＥＤ１２０の代替の動作条件で使用することができる。
【００２４】
[0036]低温側の空気冷却器１３０は、熱交換器との熱的接点を介して空気からＴＥＤ１２０へ熱を伝達するよう動作可能であり得る。低温側の空気冷却器１３０は、ファン１３５を含み得る。ファン１３５は、軸流ファン、ラジアルファン、遠心ファンまたは当業者に知られているような別のタイプのファンを含み得る。ファン１３５の速度およびその結果ファンが循環させる空気の流量は、ファン１３５のモータの駆動に使用される可変的に制御される電力によって設定することができる。ファン１３５の速度は、毎分回転数（ｒｐｍ）の単位で測定することができる。ファン１３５は、ファンの回転方向（例えば、ファンが時計回りの方向に回転するかまたは反時計回りの方向に回転するか）に応じて、冷却コンパートメント１１０の内部から低温側の空気冷却器１３０へ（図１Ａ）またはその逆も同様に（図１Ｂ）空気流１７０を循環させることができる。また、低温側の空気冷却器１３０は、ファン１３５が循環させる空気からＴＥＤ１２０へ熱を伝達するよう動作可能なＴＥＤ１２０と結合されるコールドプレート部またはフィンなどの空気熱交換器も含み得る。図１Ａに示される実施形態では、熱交換器との熱的接点を介して空気からＴＥＤ１２０へ熱が伝達された後、ファン１３５は、空気を低温側の空気冷却器１３０から排出して、空気流１８０を介して冷却コンパートメント１１０に再度挿入することができる。空気流１８０は、低温側の空気冷却器１３０と結合された１つまたは複数のダクトまたは他の構造によって誘導することができ、低温側の空気冷却器１３０によって冷却された後、冷却コンパートメント１１０へ空気を誘導することができる。図１Ｂに示される実施形態では、空気流１８０は、低温側の空気冷却器１３０と結合された１つまたは複数のダクトまたは他の構造によって誘導することができ、冷却コンパートメント１１０に戻される前に冷却されるように、冷却コンパートメント１１０から低温側の空気冷却器１３０へ空気を誘導することができる。熱交換器との熱的接点を介して空気からＴＥＤ１２０へ熱が伝達された後、ファン１３５は、空気を低温側の空気冷却器１３０から排出して、空気流１７０を介して冷却コンパートメント１１０に再度挿入することができる。
【００２５】
[0037]ヒートシンク１４０は、ＴＥＤ１２０と熱的接触状態にあり得、ＴＥＤ１２０からヒートシンク１４０と熱的接触状態で循環する冷却流体へ熱を伝達するよう動作可能であり得る。冷却流体は、水もしくはグリコール／水の混合物などの冷却液体、または、冷気などの冷却気体を含み得る。いくつかの実施形態では、冷却流体は、航空機などの車両の主要な液体冷却システムまたは補助冷却システム（ＳＣＳ）によって熱電冷却システム１００に提供することができる。冷却流体は、冷却剤入力ポート１５０を介してヒートシンク１４０に提供することができる。ヒートシンク１４０がＴＥＤ１２０と冷却流体との間で熱を交換した後、冷却流体は、冷却剤出力ポート１６０を介して出力することができる。
【００２６】
[0038]ＴＥＤ制御システム１９０は、ＴＥＤ１２０と結合して、冷却コンパートメント１１０の冷却および加温（例えば、解凍）の際にＴＥＤ１２０の動作を制御することができる。また、ＴＥＤ制御システム１９０は、ファン１３５およびヒートシンク１４０を通じる冷却流体の流れを含む熱電冷却システム１００の他のコンポーネントおよび態様も制御することができる。例えば、ヒートシンク１４０を通じる冷却流体の流れは、冷却剤入力ポート１５０および冷却剤出力ポート１６０に一直線に結合されたバルブの開閉によって制御することができ、ＴＥＤ制御システム１９０は、ファン１３５のモータに提供される電力の量を変化させることによってファン１３５の回転速度を制御することができる。ＴＥＤ制御システム１９０は、プロセッサと、熱電冷却システム１００を制御する方法を実行するため、プロセッサによって実行可能なプログラムがその上に格納された持続性メモリとを含み得る。ＴＥＤ制御システム１９０は、熱電冷却システム１００を制御する方法を実行するためのフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路または他の電子回路を含み得る。また、ＴＥＤ制御システム１９０は、熱電冷却システム１００内の多数のセンサと通信可能に結合することができ、それにより、熱電冷却システム１００および構成コンポーネントの性能パラメータの測定値に関係するセンサデータを受信することができる。ＴＥＤ１２０に関係するＴＥＤ制御システム１９０の入力／出力および制御機能については、図３を参照して本明細書でより詳細に説明される。
【００２７】
[0039]図２は、制御部２１０、電源部２２０および熱電素子（ＴＥＤ）部２３０に分割された例示的な熱電冷却システム２００を示す。熱電冷却システム２００は、制御システム１９０およびＴＥＤ１２０の実施形態を含み得る。制御部２１０は、電源部２２０およびＴＥＤ部２３０から電気的に隔離することができる。電源部２２０およびＴＥＤ部２３０からの制御部２１０の電気的隔離は、ＴＥＤ部２３０の高電力スイッチングに起因する電気雑音および過度信号の制御部２１０への伝播を防ぐことができる。電気的隔離は、光遮断器または他の手段を使用して提供することができる。制御部２１０、電源部２２０およびＴＥＤ部２３０のコンポーネントおよび動作については、図３を参照してより詳細に説明される。
【００２８】
[0040]図３は、別の例示的な熱電冷却システム３００を示す。熱電冷却システム３００は、熱電冷却システム２００の実施形態を含み得る。熱電冷却システム３００は、電力入力３０２を含む。入力３０２は、３相交流（ＡＣ）電源と結合することができる。いくつかの実施形態では、３相ＡＣ電源は、約８０ＶＡＣ〜１８０ＶＡＣの電圧または航空機の電源システムで使用され得るような他の標準電圧値を有し得る。入力３０２側の電力は、航空機電力生成システムからの電力を含み得る。入力３０２側の電力は、フィルタ３０４によってフィルタ処理することができる。フィルタ３０４は、電磁妨害（ＥＭＩ）フィルタを含み得る。また、フィルタ３０４は、安全上の理由で電気ヒューズも含み得る。フィルタ３０４の電力出力は、ＶＤＣ  ＢＵＳ１電源３０６とＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４の両方にルーティングすることができる。いくつかの実施形態では、ＶＤＣ  ＢＵＳ１電源３０６は、２８ボルトの直流電圧（ＶＤＣ）を供給することができ、ＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４は、４８ＶＤＣの電圧を供給することができる。実施形態は、これらの例示的な電圧値に限定されず、他の実施形態では、システム要件または設計目標に応じて異なる電圧値を供給することができる。フィルタ３０４からＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４への電力は、制御可能なリレー３１６によって選択的に接続することも、切断することもできる。ＶＤＣ  ＢＵＳ１電源３０６は、制御部２１０に相当する熱電冷却システム３００の制御部への給電に使用することができ、ＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４は、電源部２１０に相当し得、ＴＥＤ部２３０に相当する熱電素子（ＴＥＤ）への給電に使用することもできる。
【００２９】
[0041]ＶＤＣ  ＢＵＳ１電源３０６は、公称２８ボルトで約１００ボルトアンペア（ＶＡ）の直流電力を出力することができる。また、ＶＤＣ  ＢＵＳ１電源３０６は、制御部２１０に相当する熱電冷却システム３００の電子機器をＶＤＣ  ＢＵＳ１電源３０６に入力された電気過渡信号に起因する損害から保護するための過度信号保護も含み得る。電力は、ＶＤＣ  ＢＵＳ１電源３０６から出力し、入力／出力および制御モジュール３０８に入力することができる。制御モジュール３０８は、ＶＤＣ  ＢＵＳ１電源３０６からの入力電力を１つまたは複数の異なる電圧に変換することができる。例えば、制御モジュール３０８は、制御モジュール３０８に含まれる電子回路を動作するため、ＶＤＣ  ＢＵＳ１電源３０６からの入力電力を５Ｖに変換することができる。
【００３０】
[0042]制御モジュール３０８は、マイクロコントローラまたはプロセッサと、熱電冷却システム３００のコンポーネントを制御するため、プロセッサによって実行可能なプログラムがその上に格納された関連持続性メモリとを含み得る。制御モジュール３０８のコンポーネントは、１つまたは複数のプリント回路基板上に装着することができる。また、制御モジュール３０８は、１つまたは複数の様々なレギュレータ、センサインターフェース、ファン制御回路、アナログ離散入力および出力、ならびに、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスインターフェースも含み得る。制御モジュール３０８は、熱電冷却システム３００に関連する性能測定値に相当するデータを入力する様々なセンサと通信可能に結合することができる。電圧センサ３１０および電流センサ３１２は、ＶＤＣ  ＢＵＳ１電源３０６から出力され、制御モジュール３０８に入力される電力を測定することができる。電圧センサ３１０および電流センサ３１２から出力されるセンサデータは、制御モジュール３０８に提供することができる。同様に、電圧センサ３２０は、ＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４から出力される電圧を測定することができ、別の電圧センサ３４０は、ＴＥＤ部２３０に相当し、多数の熱電素子を含むＴＥＤアレイ３４４に入力される電圧を測定することができる。電圧センサ３２０および電圧センサ３４０から出力されるセンサデータは、制御モジュール３０８に入力される前に、アイソレータ３２２中およびアイソレータ３４２中をそれぞれ通過することができる。
【００３１】
[0043]また、制御モジュール３０８は、制御部２１０と関連付けられた追加センサからもセンサデータを受信することができる。様々なコンポーネント上または様々なコンポーネント近くの温度を測定するため、一連のサーミスタを熱電冷却システム１００に設置することができる。温度センサ３７２は、ＴＥＤ１２０の高温側と熱的に結合されるヒートシンク１４０のホットプレート部と熱的に結合することができ、高温側の温度を測定することができる。温度センサ３７４は、ＴＥＤ１２０の低温側と熱的に結合される低温側の空気冷却器１３０の空気熱交換器と熱的に結合することができ、低温側の温度を測定することができる。温度センサ３７６は、低温側の空気冷却器１３０を通じて循環する給気の空気流の温度を測定することができる。温度センサ３７８は、低温側の空気冷却器１３０を通じて循環する還気の空気流の温度を測定することができる。温度センサ３８６は、冷却剤入力ポート１５０を通じて流れ込む冷却流体の温度を測定することができる。温度センサ３８８は、冷却剤出力ポート１６０を通じて流れ出る冷却流体の温度を測定することができる。
【００３２】
[0044]ファン１３５は、ファン１３５に関連する性能パラメータを測定する多くのセンサと動作的に結合することができる。ファン１３５の毎分回転数（ｒｐｍ）の数値は、ファンｒｐｍセンサ３８４によって測定することができる。ファン１３５のｒｐｍは、ファン１３５を通じる空気流と相関し得る。電圧センサ３８０および電流センサ３８２は、ファン１３５を駆動するために制御モジュール３０８によって提供される電力の電圧および電流をそれぞれ測定することができる。
【００３３】
[0045]制御モジュール３０８にセンサデータを入力する熱電冷却システム３００のセンサから受信されたデータを使用することで、制御モジュール３０８は、電源部２２０とＴＥＤ部２３０にそれぞれ相当する電力および熱電素子を制御することができる。制御モジュール３０８は、ＴＥＤアレイ３４４の多数の熱電素子が共通のドライバ３３８によって電気的に駆動されるようにＴＥＤアレイ３４４と電気的に直列結合されたドライバ３３８を介してＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４からＴＥＤアレイ３４４に入力される電流を制御することができる。ドライバ３３８は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）／絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）ドライバを含み得る。ドライバ３３８は、温度および電流保護され得る。ドライバ３３８は、アイソレータ３３６によって制御モジュール３０８から電気的に隔離することができる。
【００３４】
[0046]ＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４からＴＥＤアレイ３４４に入力される電力の電圧極性は、ドライバ３３８と電気的に直列結合された極性スイッチ３２８を介して制御モジュール３０８によって制御することができる。極性スイッチ３２８は、機械スイッチまたはソリッドステートリレー（ＳＳＲ）を含み得る。極性スイッチ３２８は、制御モジュール３０８からの制御信号を遅延したりラッチしたりする遅延ラッチ３３０を介して制御することができる。また、極性スイッチ３２８は、アイソレータ３３２によって制御モジュール３０８から電気的に隔離することもできる。ＴＥＤアレイ３４４の極性は、ＴＥＤアレイ３４４を冷却モードと解凍モードに交互に設定するために反転することができる。ＴＥＤアレイ３４４が冷却モード（例えば、冷凍庫モード、冷蔵モードまたは飲料冷却モード）の場合、ＴＥＤアレイ３４４は、低温側の空気冷却器１３０からヒートシンク１４０へ熱を伝達することによって、冷却コンパートメント１１０を冷却することができる。交互に、ＴＥＤアレイ３４４が解凍モードの場合、ＴＥＤアレイ３４４は、ヒートシンク１４０から低温側の空気冷却器１３０へ熱を伝達することによって、冷却コンパートメント１１０を解凍することができる。
【００３５】
[0047]ＴＥＤアレイ３４４が解凍モードとなるように制御モジュール３０８がＴＥＤアレイ３４４の極性を反転するように極性スイッチ３２８を設定する際、制御モジュール３０８から出力される電圧制御信号をオーバーライドし、それにより、電圧制御信号によるドライバ３３８の制御を防ぐように、ＮＡＮＤ回路３３４を設定することができる。このように、ＴＥＤアレイ３４４が極性スイッチ３２８によって解凍モードに設定される際、ＴＥＤアレイ３４４に総電力を提供するように、そして、ＴＥＤアレイ３４４が冷却モードの際、ＴＥＤアレイ３４４の電力レベルの制御にのみ電圧制御信号が使用され得るように、ドライバ３３８を設定することができる。
【００３６】
[0048]ＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４は、公称電圧で、ＴＥＤアレイ３４４の冷却動作への給電に十分なアンペア数を有する直流（ＤＣ）電力を出力することができる。いくつかの実施形態では、ＶＤＣ  ＢＵＳ２は、４８ＶＤＣで約７５０ＶＡのＤＣ電力を提供することができるが、冷却システム要件および設計目標に応じて多くの異なる値を実装することができるため、実施形態は、これらの例示的な電力および電圧値に限定されない。ＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４は、出力直流電力を提供するための１８相３６パルス単巻変圧器整流器ユニット（ＡＴＲＵ）または多相変圧器を含み得る。また、ＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４は、電源部２２０およびＴＥＤ部２３０に相当する熱電冷却システム３００の電子機器をＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４に入力された電気過渡信号に起因する損害から保護するための過度信号保護も含み得る。
【００３７】
[0049]ＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４の出力は、ＴＥＤアレイ３４４への電力提供に主に使用することも、ＴＥＤアレイ３４４への電力提供のみに使用することもできる。ＤＣ／ＤＣ調整回路３２４は、ＴＥＤアレイ３４４へのクリーン電力の提供に役立てるために、ＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４から出力される電力を調整することができる。ＤＣ／ＤＣ変換器３２６をＤＣ／ＤＣ調整回路３２４と結合することもできる。ＤＣ／ＤＣ変換器３２６は、ある入力電圧（例えば、７５Ｖ）から別の入力電圧（例えば、５Ｖ）に変換する電圧変換比を有し得る。それに加えて、過熱保護を提供するため、ＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４とＴＥＤアレイ３４４との間に一直線に熱手動リセットスイッチを設置することができる。
【００３８】
[0050]ＴＥＤアレイ３４４は、ＴＥＤアレイ３４４内の熱電素子の直列および並列配列に応じて、様々な電圧で通常の動作をサポートすることができる（例えば、いくつかの実施形態では、最大６４ＶＤＣまで）。ＴＥＤアレイ３４４は、１つまたは複数の熱電素子（ＴＥＤ）を含み得る。ＴＥＤは、互いに電気的に並列結合される第１のグループおよび第２のグループに配列することができ、第１のグループおよび第２のグループの各々において、１つまたは複数のＴＥＤを互いに電気的に直列結合することができる。例えば、ＴＥＤはアレイに配列することができ、そこでは、２つ以上のＴＥＤが電気的に直列結合され、２つ以上のＴＥＤが電気的に並列結合される。図３に示されるように、１６個のＴＥＤがアレイに配列されており、そこでは、４つのグループのＴＥＤが互いに電気的に並列結合され、これらの４つのグループの各々のグループ内の４つのＴＥＤが電気的に直列結合される。具体的には、ＴＥＤ３４５、３４６、３４７および３４８は第１のグループにおいて直列接続され、ＴＥＤ３４９、３５０、３５１および３５２は第２のグループにおいて直列接続され、ＴＥＤ３５３、３５４、３５５および３５６は第３のグループにおいて直列接続され、ＴＥＤ３５７、３５８、３５９および３６０は第４のグループにおいて直列接続される。第１、第２、第３および第４のグループは、ＴＥＤアレイ３４４の入力と出力との間で互いに電気的に並列結合される。様々な実施形態では、当業者が理解するように、ＴＥＤアレイ３４４は、図３に示されるものより多くのまたはより少ない熱電素子を含み得、熱電素子は、他の様々なグループに直列および並列配列することができる。ＴＥＤアレイ３４４のＴＥＤの各々をＴＥＤアレイ３４４の他のＴＥＤから物理的に離間して、熱伝達効率を改善することも、過熱状態を防ぐこともできる。
【００３９】
[0051]ＴＥＤの第１、第２、第３および第４のグループの各々のグループ中を通過する電流は、アイソレータ３７０を介してそれらのデータを制御モジュール３０８に提供する電流センサによって測定される。具体的には、ＴＥＤの第１のグループ中を通過する電流は電流センサ３６２によって測定され、ＴＥＤの第２のグループ中を通過する電流は電流センサ３６４によって測定され、ＴＥＤの第３のグループ中を通過する電流は電流センサ３６６によって測定され、ＴＥＤの第４のグループ中を通過する電流は電流センサ３６８によって測定される。電圧センサ３４０によって提供されるＴＥＤアレイ３４４の両端間の測定電圧ならびに電流センサ３６２、３６４、３６６および３６８によって提供されるＴＥＤの４つのグループの各々のグループ中を通過する測定電流を使用することで、制御モジュール３０８は、ＴＥＤアレイ３４４によって使用される総電力を計算することができる。
【００４０】
[0052]制御モジュール３０８は、リレー３１６を制御して、ＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４と電力入力３０２とを接続および切断することができる。例えば、熱電冷却システム３００によって制御される熱電冷却システムがスタンバイモードにあるか、オフにされるか、または、過電流、過熱などの安全条件がＴＥＤアレイ３４４からの電源の切断を必要とする場合は、制御モジュール３０８は、アイソレータ３１８を介してリレー３１６を制御して、電力入力３０２によって提供される入力電力からＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４を電気的に切断することができる。ＴＥＤアレイ３４４に電力を提供すべきことを制御モジュール３０８が決定した場合は、制御モジュール３０８は、リレー３１６を制御して、電力入力３０２によって提供される入力電力にＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４を電気的に接続することができる。
【００４１】
[0053]制御モジュール３０８は、電圧制御、オン／オフ制御またはパルス幅変調（ＰＷＭ）を使用して、電圧制御信号を出力することによって、ＴＥＤアレイ３４４の電力を制御することができる。電圧制御は、非線形および線形電圧制御を含み得、そこでは、電圧は、冷却の所望のレベルまたは冷却システムセンサ入力のいずれかに応じて非線形または線形に制御することができる。
【００４２】
[0054]可変電圧制御が使用される実施形態では、総電力の約０％〜約１００％でＴＥＤアレイ３４４の電力を変化させるため、制御モジュール３０８から出力される電圧制御信号は、公称総制御電圧値の約０％〜約１００％で変化し得る。可変電圧制御信号の値は、熱電冷却システム１００の様々な温度、電流、電圧およびｒｐｍセンサから制御モジュール３０８によって受信されるセンサデータに従って設定することができる。それに加えて、可変電圧制御信号の値は、熱電冷却システム１００の動作の設定モード（例えば、冷蔵モード、飲料冷却モード、冷凍庫モードまたは解凍モード）に従って設定することができる。電圧制御信号の値を増加すると、ＴＥＤアレイ３４４は、より高い冷却性を冷却コンパートメント１１０に提供することができ、電圧制御信号の値を減少すると、ＴＥＤアレイ３４４は、より低い冷却性を冷却コンパートメント１１０に提供することができる。オン／オフ制御が使用される実施形態は、電圧制御信号がオン（総電力の１００％）とオフ（総電力の０％）にのみ設定することができることを除いて、可変電圧制御が使用される実施形態と同様に動作することができる。
【００４３】
[0055]ＰＷＭ制御が使用される実施形態では、電圧制御信号は、ＰＷＭ信号であり得、制御モジュール３０８は、ＰＷＭ信号の基本として約２ｋＨｚを超えるパルス周波数を生成することができる。総電力の約０％〜約１００％でＴＥＤアレイ３４４の電力を変化させるため、ＰＷＭ信号のデューティサイクルは、約０％〜約１００％で変化し得る。ＰＷＭ信号のデューティサイクルの値は、熱電冷却システム１００の様々な温度、電流、電圧およびｒｐｍセンサから制御モジュール３０８によって受信されるセンサデータに従って設定することができる。それに加えて、デューティサイクルの値は、熱電冷却システム１００の動作の設定モード（例えば、冷蔵モード、飲料冷却モード、冷凍庫モードまたは解凍モード）に従って設定することができる。ＰＷＭデューティサイクルを増加すると、ＴＥＤアレイ３４４は、より高い冷却性を冷却コンパートメント１１０に提供することができ、ＰＷＭデューティサイクルを減少すると、ＴＥＤアレイ３４４は、より低い冷却性を冷却コンパートメント１１０に提供することができる。
【００４４】
[0056]図４は、熱電冷却システム３００を制御する例示的な方法を示す。図４に示される工程は、制御モジュール３０８のプロセッサによって実行することができる。示される実施形態では、工程は特定の順番で示されているが、工程を実行することができる順番は、示される実施形態に限定されず、工程は、他の実施形態では他の順番で実行することができる。それに加えて、実施形態によっては、示されるすべての工程を実行するわけではなく、図４に示されない追加の工程を含むこともあり得る。
【００４５】
[0057]工程４１０では、熱電冷却システム３００の１つまたは複数のセンサから制御モジュール３０８にセンサデータが入力される。センサデータは、熱電冷却のシステム３００および構成コンポーネントを制御するための制御アルゴリズムへの入力として使用することができる。
【００４６】
[0058]工程４２０では、必要な電圧および電力が決定される。電圧制御信号パラメータは、少なくとも入力センサデータに基づいて決定することができる。電圧制御信号パラメータは、可変電圧制御システムに印加すべき最大電圧の割合、ＰＷＭ制御システムのＰＷＭデューティサイクル、または、オン／オフ電圧制御システムにおいて電圧制御が「オン」かもしくは「オフ」かを含み得る。ＰＷＭ制御システムでは、ＰＷＭデューティサイクルを、既定の周波数（例えば、２ｋＨｚ以上）を有するパルス列に適用して、そのＰＷＭデューティサイクルを有するＰＷＭ信号を生成することができる。
【００４７】
[0059]工程４３０では、ＴＥＤアレイ３４４の多数の熱電素子３４５〜３６０によって熱伝達を制御するため、工程４２０で決定された電圧制御信号パラメータを有する電圧制御信号がドライバ３３８に送信される。電圧制御信号は、制御モジュール３０８とドライバ３３８との間で処理することも、論理演算することもできる。例えば、電圧制御信号は、ＮＡＮＤ回路３３４など、電圧制御信号の経路に沿って制御モジュール３０８とドライバ３３８との間に配置されるコンポーネントによって、反転、増幅、フィルタ処理、レベルシフト、ラッチ、ブロックまたはオーバーライドを行うことができる。ＴＥＤアレイ３４４は、ドライバ３３８に印加された電圧制御信号のパラメータに比例してペルチェ効果を使用して一方の側から他方の側への熱伝達を実行することができる。
【００４８】
[0060]工程４４０では、極性スイッチ３２８に極性切替信号を送信して、ＴＥＤアレイ３４４の多数の熱電素子３４５〜３６０に提供される電力の電圧極性を反転することによって、場合により、解凍モードに着手することができる。工程４４０で極性を反転することで、ＴＥＤアレイ３４４の多数の熱電素子３４５〜３６０の第１の側と第２の側との間の熱伝達方向が変化する。極性切替信号は、制御モジュール３０８と極性スイッチ３２８との間で処理することも、論理演算することもできる。それに加えて、極性切替信号は、制御電圧制御信号などの別の信号に対して実行される論理演算の制御に使用することができる。
【００４９】
[0061]工程４５０では、工程４１０で入力されたセンサデータのうちの少なくとも１つに基づいてファンの速度を制御するため、ファン１３５に提供される電力が設定される。電圧および／または電流は、所望のファン速度に従って、ファン１３５に提供される電力を可変的に制御するように設定することができる。ファンの速度を制御することで、ファンの空気流も制御される。
【００５０】
[0062]工程４６０では、少なくとも工程４１０で入力されたセンサデータに基づいてリレー３１６を使用して電力入力３０２からＶＤＣ  ＢＵＳ２電源３１４が切断される。したがって、熱電素子アレイ３４４および熱電冷却システム３００を過電流または過熱状態などのエラーおよび安全問題から保護することができる。
【００５１】
[0063]図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅおよび５Ｆは、熱電冷却システムを制御する別の例示的な方法を示す。以下の説明で与えられるすべての値および範囲（例えば、電圧値、電流値、温度値、電源相数、ＴＥＤチャネル数など）は、単なる例示であり、いくつかの実施形態では、請求項で定義されるような本発明の精神および範囲から逸脱することなく、異なる値を使用することができる。工程５０１では、熱電冷却システムを有する熱電冷蔵庫を含むギャレーカートがギャレーパネルに挿入される。工程５０２では、熱電冷却システムが、ほとんどの機能性が非稼働状態である電源投入前のスタンバイモードに入る。工程５０３では、入力電圧レベルおよび周波数などの電力特性を決定するため、熱電冷却システムへの入力電力がモニタされる。工程５０４では、熱電冷却システムを動作するための許容２相電源が利用可能かどうかに関する決定が行われる。電圧レベルが約８０ＶＡＣ〜１８０ＶＡＣ内の値などの指定の許容範囲にあり、約３６０Ｈｚ〜８００Ｈｚの周波数を有し、少なくとも２つの異なる電源相が利用可能であれば、許容２相電源が利用可能であるという決定を行うことができる。許容２相電源が利用可能でなければ、本方法は、工程５０２に戻ることができる。許容２相電源が利用可能であれば、本方法は、工程５０５に進むことができる。工程５０５では、ホストマイクロコントローラ（例えば、制御部２１０、または、入力／出力および制御モジュール３０８のプロセッサ）が動作を開始する。工程５０６では、電源をオンにするために電源ボタンが押されるまで、熱電冷蔵庫の制御パネルの電源ボタンがモニタされる。電源ボタンが押されたことがモニタされると、本方法は、工程５０７に進み、そこでは、熱電冷却システムはレディモードに入る。
【００５２】
[0064]工程５０８で、３相ＡＣ電源が利用可能でないことが決定されるか、工程５０９で、熱電冷却システムへの電圧入力は許容できないことが決定されるか（例えば、約８０ＶＡＣ未満または約１８０ＶＡＣ超）、工程５１０で、ＴＥＤアレイ３４４のＴＥＤ３４５〜３６０の高温側の温度は許容できないことが決定されるか（例えば、華氏約１８０度超）、または、工程５１１で、ＴＥＤアレイ３４４のＴＥＤ３４５〜３６０の電流は許容できないことが決定されれば（例えば、約２０アンペアｒｍｓ（Ａｒｍｓ）超）、工程５１２で、本方法は、セルフプロテクトモードに入る。工程５１２で入るセルフプロテクトモードについては、図５Ｆを参照してさらに説明される。そうでなければ、本方法は、モード選択工程５１３に入り、そこでは、熱電冷却システムの動作モードが設定される。動作モードは、冷凍庫モード、冷蔵庫モード、飲料冷却庫モード、または、本明細書に記載されるこれらのモードのうちの１つの変形態であり得る別のモードのうちの１つであり得る。
【００５３】
[0065]工程５１３で熱電冷却システムの動作モードが選択されると、工程５１４で、熱電冷却システムを制御するためにホストマイクロコントローラ上で実行するソフトウェアまたはファームウェアが使用可能となり、ＴＥＤアレイ３４４のＤＣ極性を反転する極性スイッチ３２８が使用不能となる。工程５１３で冷凍庫モードが選択されれば、本方法は、次に、工程５１５で冷凍庫モードを続行する。冷凍庫モードについては、図５Ｂを参照してさらに詳細に説明される。冷凍庫モードでは、摂氏−１８〜−１２度など、凍結温度設定点を設定することができる。工程５１３で冷蔵庫モードが選択されれば、本方法は、次に、工程５１６で冷蔵庫モードを続行する。冷蔵庫モードでは、摂氏４度など、低温だが非凍結温度の設定点を設定することができる。工程５１６で冷蔵庫モードに入ると、本方法は、工程５１８で温度制御モードを続行する。温度制御モードについては、図５Ｃを参照してさらに詳細に説明される。工程５１３で飲料冷却庫モードが選択されれば、本方法は、次に、工程５１７で飲料冷却庫モードを続行する。飲料冷却庫モードについては、図５Ｄを参照してさらに詳細に説明される。飲料冷却庫モードでは、摂氏８度など、室温より低いが冷凍庫または冷蔵庫モードより高い冷温の設定点を設定することができる。様々な実施形態では、熱電冷却システムは、追加モードを有し得、追加モードは、工程５１３で選択することができ、本明細書に記載される工程５１５の冷凍庫モード、工程５１６の冷蔵庫モードおよび工程５１７の飲料冷却庫モードの代わりに工程５１４の後に制御が渡すことができる。そのような追加モードは、異なる温度設定点を有し得る。様々な実施形態では、熱電冷却システムのすべてのモードの温度設定点は、ユーザが設定することができる。
【００５４】
[0066]図５Ｂに示されるように、工程５１５で冷凍庫モードに入ると、熱電冷却システムは、工程５１９で、回復不能障害をモニタするスタンバイモードに入る。回復不能障害が検出されれば、本方法は、工程５１２のセルフプロテクトモードに進む。セルフプロテクトモードについては、図５Ｆを参照してさらに説明される。そうでなければ、本方法は、工程５２０に進み、そこでは、冷却制御バルブ（ＣＣＶ）が設定される（例えば、１００％開）。工程５２１では、工程５２０で設定された冷却制御バルブに起因する電流フィードバックが測定される。測定可能な電流フィードバックが存在しないか、または、電流値がある指定の最小値未満の場合、本方法は、工程５２０に戻り、冷却制御バルブを再度設定する。工程５２１の測定電流フィードバックが１Ａなどの最大値を超える場合、本方法は、工程５１９のスタンバイモードに戻る。そうでなければ、電流フィードバックが許容範囲内にある場合、本方法は、工程５２２に進み、そこでは、ファン（例えば、ファン１３５）がオンに設定される。
【００５５】
[0067]ファンがオンに設定されると、工程５２３で、ファン速度ｒｐｍフィードバックがモニタされる。測定可能なｒｐｍフィードバックが存在しないことが決定されれば、ファンの再始動が試行され、工程５２４で、試行回数が計数される。ファンの再始動試行回数が閾値（例えば、５回の再始動試行）に等しい場合は、本方法は、工程５１９のスタンバイモードに戻る。そうでなければ、工程５２２で、ファンが再度オンにリセットされる。工程５２３でファンからのｒｐｍフィードバックが測定されると（例えば、ファンｒｐｍセンサ３８４を使用）、本方法は、工程５２５に進み、そこでは、電流センサ３８２によって測定することができるファンの電流が指定の延長時間に対して許容範囲外であるかどうかに関する決定が行われる。例えば、電流が約４秒またはそれ以上の間に約４Ａを超える場合、電流は、延長時間に対して許容範囲外であると決定することができる。ファンの電流が延長時間に対して許容範囲外であれば、本方法は、工程５１９のスタンバイモードに戻る。ある延長時間にわたってファンの電流を測定することにより、ファンが適正に動作しているかどうかを決定する際、ファンを最初にオンにする際のファンの電流の初期スパイクを無視することができる。
【００５６】
[0068]ファンの電流が指定の延長時間に対して許容範囲外でなければ、本方法は、工程５２６に進み、そこでは、例えば、ドライバ３３８を介して、ＴＥＤアレイ３４４を制御するための電圧信号が送信される。様々な実施形態では、電圧信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号、線形可変電圧信号またはオン／オフ電圧信号であり得る。その後、工程５２７Ａ、５２７Ｂ、５２７Ｃおよび５２７Ｄで、ＴＥＤアレイ３４４のチャネルの各々の電流がモニタされ（例えば、チャネル１、２、３および４はそれぞれ、電流センサ３６２、３６４、３６６および３６８を使用してモニタすることができる）、モニタされた電流が許容範囲外であるかどうかに関する決定が行われる。いくつかの実施形態では、電流が本質的にゼロであるかまたは約５Ａｒｍｓを超える場合、測定電流は許容範囲外であると決定することができる。チャネルのいずれか１つでモニタされた電流が許容範囲外であると決定されれば、本方法は、工程５１２のセルフプロテクトモードに進む。セルフプロテクトモードについては、図５Ｆを参照してさらに詳細に説明される。電流が許容範囲内であると決定されれば、本方法は、工程５２８を続行し、そこでは、還気温度（例えば、温度センサ３７８によって測定される空気流１７０の温度）が許容範囲内であるかどうかに関する決定が行われる。いくつかの実施形態では、許容範囲は、摂氏約−１８〜−１２度以下であると見なすことができる。還気温度が許容範囲内であると決定されなければ、工程５２９で、ＴＥＤアレイ３４４への電圧信号が再度設定され、本方法は、工程５２６に戻る。いくつかの実施形態では、熱電冷却システムの温度を冷凍庫温度設定点までできる限り素早く引き下げるため、ＴＥＤアレイ３４４への電圧信号をその最大値に設定することができる。還気温度が許容範囲内であると決定されれば、本方法は、図５Ｃを参照してさらに詳細に説明されるような工程５１８の温度制御モードに進む。
【００５７】
[0069]工程５１８で入る図５Ｃに示される温度制御モードは、工程５１３で設定されたモードの温度設定点に従って、熱電冷却システムの温度を制御する。例えば、冷凍庫モードの温度設定点は、摂氏約−１８〜−１２度であり得、冷蔵庫モードの温度設定点は、摂氏約４度であり得、飲料冷却庫モードの温度設定点は、摂氏約８度であり得る。工程５１８で温度制御モードに入ると、熱電冷却システムは、工程５３０で、回復不能障害をモニタするスタンバイモードに入る。回復不能障害が検出されれば、本方法は、工程５１２のセルフプロテクトモードに進む。セルフプロテクトモードについては、図５Ｆを参照してさらに説明される。そうでなければ、本方法は、工程５３１に進み、そこでは、冷却制御バルブ（ＣＣＶ）が設定される（例えば、１００％開）。工程５３２では、工程５３１で設定された冷却制御バルブに起因する電流フィードバックが測定される。測定可能な電流フィードバックが存在しないか、または、電流値がある指定の最小値未満の場合、本方法は、工程５３１に戻り、冷却制御バルブを再度設定する。工程５３２の測定電流フィードバックが１Ａなどの最大値を超える場合、本方法は、工程５３０のスタンバイモードに戻る。そうでなければ、電流フィードバックが許容範囲内にある場合、本方法は、工程５３３に進み、そこでは、ファン（例えば、ファン１３５）がオンに設定される。
【００５８】
[0070]ファンがオンに設定されると、工程５３４で、ファン速度ｒｐｍフィードバックがモニタされる。測定可能なｒｐｍフィードバックが存在しないことが決定されれば、ファンの再始動が試行され、工程５３５で、試行回数が計数される。ファンの再始動試行回数が閾値（例えば、５回の再始動試行）に等しい場合は、本方法は、工程５３０のスタンバイモードに戻る。そうでなければ、工程５３３で、ファンが再度オンにリセットされる。工程５３４でファンからのｒｐｍフィードバックが測定されると（例えば、ファンｒｐｍセンサ３８４を使用）、本方法は、工程５３６に進み、そこでは、電流センサ３８２によって測定することができるファンの電流が指定の延長時間に対して許容範囲外であるかどうかに関する決定が行われる。例えば、電流が約４秒またはそれ以上の間に約４Ａを超える場合、電流は、延長時間に対して許容範囲外であると決定することができる。ファンの電流が延長時間に対して範囲外であれば、本方法は、工程５３０のスタンバイモードに戻る。ある延長時間にわたってファンの電流を測定することにより、ファンが適正に動作しているかどうかを決定する際、ファンを最初にオンにする際のファンの電流の初期スパイクを無視することができる。
【００５９】
[0071]ファンの電流が指定の延長時間に対して許容範囲外でなければ、本方法は、工程５３７に進み、そこでは、例えば、ドライバ３３８を介して、ＴＥＤアレイ３４４を制御するための電圧信号が送信される。様々な実施形態では、電圧信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号、線形可変電圧信号またはオン／オフ電圧信号であり得る。その後、工程５３８Ａ、５３８Ｂ、５３８Ｃおよび５３８Ｄで、ＴＥＤアレイ３４４のチャネルの各々の電流がモニタされ（例えば、チャネル１、２、３および４はそれぞれ、電流センサ３６２、３６４、３６６および３６８を使用してモニタすることができる）、モニタされた電流が許容範囲外であるかどうかに関する決定が行われる。いくつかの実施形態では、電流が本質的にゼロであるかまたは約５Ａｒｍｓを超える場合、測定電流は許容範囲外であると決定することができる。チャネルのいずれか１つでモニタされた電流が許容範囲外であると決定されれば、本方法は、工程５１２のセルフプロテクトモードに進む。セルフプロテクトモードについては、図５Ｆを参照してさらに詳細に説明される。電流が許容範囲内であると決定されれば、本方法は、工程５３９を続行し、そこでは、解凍タイマが切れたかどうかに関する決定が行われる。解凍タイマは、熱電冷却システムが解凍モードに入る頻度（例えば、連続動作のある指定時間ごとに１回）を決定する。工程５３９で解凍タイマが切れていなければ、本方法は、工程５３７に戻り、ＴＥＤアレイ３４４を制御するための電圧信号が引き続き送信される。解凍タイマが切れたと決定されれば、本方法は、図５Ｅを参照してさらに詳細に説明されるような工程５５０の解凍モードに進む。
【００６０】
[0072]図５Ｄに示されるように、工程５１７で飲料冷却庫モードに入ると、熱電冷却システムは、工程５４０で、回復不能障害をモニタするスタンバイモードに入る。回復不能障害が検出されれば、本方法は、工程５１２のセルフプロテクトモードに進む。セルフプロテクトモードについては、図５Ｆを参照してさらに説明される。そうでなければ、本方法は、工程５４１に進み、そこでは、冷却制御バルブ（ＣＣＶ）が設定される（例えば、１００％開）。工程５４２では、工程５４１で設定された冷却制御バルブに起因する電流フィードバックが測定される。測定可能な電流フィードバックが存在しないか、または、電流値がある指定の最小値未満の場合、本方法は、工程５４１に戻り、冷却制御バルブを再度設定する。工程５４２の測定電流フィードバックが１Ａなどの最大値を超える場合、本方法は、工程５４０のスタンバイモードに戻る。そうでなければ、電流フィードバックが許容範囲内にある場合、本方法は、工程５４３に進み、そこでは、ファン（例えば、ファン１３５）がオンに設定される。
【００６１】
[0073]ファンがオンに設定されると、工程５４４で、ファン速度ｒｐｍフィードバックがモニタされる。測定可能なｒｐｍフィードバックが存在しないことが決定されれば、ファンの再始動が試行され、工程５４５で、試行回数が計数される。ファンの再始動試行回数が閾値（例えば、５回の再始動試行）に等しい場合は、本方法は、工程５４０のスタンバイモードに戻る。そうでなければ、工程５４３で、ファンが再度オンにリセットされる。工程５４４でファンからのｒｐｍフィードバックが測定されると（例えば、ファンｒｐｍセンサ３８４を使用）、本方法は、工程５４６に進み、そこでは、電流センサ３８２によって測定することができるファンの電流が指定の延長時間に対して範囲外であるかどうかに関する決定が行われる。例えば、電流が約４秒またはそれ以上の間に約４Ａを超える場合、電流は、延長時間に対して範囲外であると決定することができる。ファンの電流が延長時間に対して範囲外であれば、本方法は、工程５４０のスタンバイモードに戻る。ある延長時間にわたってファンの電流を測定することにより、ファンが適正に動作しているかどうかを決定する際、ファンを最初にオンにする際のファンの電流の初期スパイクを無視することができる。
【００６２】
[0074]ファンの電流が指定の延長時間に対して許容範囲を超えなければ、本方法は、工程５４７に進み、そこでは、例えば、ドライバ３３８を介して、ＴＥＤアレイ３４４を制御するための電圧信号が送信される。様々な実施形態では、電圧信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号、線形可変電圧信号またはオン／オフ電圧信号であり得る。その後、工程５４８Ａ、５４８Ｂ、５４８Ｃおよび５４８Ｄで、ＴＥＤアレイ３４４のチャネルの各々の電流がモニタされ（例えば、チャネル１、２、３および４はそれぞれ、電流センサ３６２、３６４、３６６および３６８を使用してモニタすることができる）、モニタされた電流が許容範囲外であるかどうかに関する決定が行われる。いくつかの実施形態では、電流が本質的にゼロであるかまたは約５Ａｒｍｓを超える場合、測定電流は許容範囲外であると決定することができる。チャネルのいずれか１つでモニタされた電流が許容範囲外であると決定されれば、本方法は、工程５１２のセルフプロテクトモードに進む。セルフプロテクトモードについては、図５Ｆを参照してさらに詳細に説明される。電流が許容範囲内であると決定されれば、本方法は、工程５４９を続行し、そこでは、定義された時間が経過したかどうかに関する決定が行われる。いくつかの実施形態では、定義された時間は、標準温度制御モードに入る前の、飲料冷却庫モードが安定するのに必要なある数分間と見なすことができる。定義された時間が経過したと決定されなければ、本方法は、工程５４７に戻る。定義された時間が経過したと決定されれば、本方法は、図５Ｃを参照してさらに詳細に説明されるような工程５１８の温度制御モードに進む。
【００６３】
[0075]図５Ｅに示されるように、工程５５０で解凍モードに入ると、熱電冷却システムは、工程５５１で、冷却制御バルブ（ＣＣＶ）をオフに設定する。次いで、工程５５２で、ファンがオフに設定される。その後、工程５５３で、タイマが切れるまで第１のタイマを実行する。いくつかの実施形態では、５分後に切れるように第１のタイマを設定することができる。第１のタイマが切れると、工程５５４で、温度を下方閾値と比較する。いくつかの実施形態では、下方閾値は、摂氏−１０度など、冷凍庫モードの温度設定点に近い凍結温度であり得る。温度が大体下方閾値以下でなければ、本方法は、工程５５７に進み、解凍動作を開始する。温度が大体下方閾値以下であれば、本方法は、工程５５５に進み、そこでは、第２のタイマが切れるまで第２のタイマを実行する。第２のタイマは工程５５３の第１のタイマより長いものであり得る。例えば、いくつかの実施形態では、温度が自然にさらに上昇できるように３０分後に切れるように第２のタイマを設定することができる。第２のタイマが切れると、本方法は、工程５５６に進み、そこでは、温度を上方閾値と比較する。いくつかの実施形態では、上方閾値は、摂氏−３度など、下方閾値より高い凍結温度であり得る。温度が大体上方閾値以下でなければ、本方法は、工程５５７に進み、解凍動作を開始する。そうでなければ、温度が大体上方閾値以下であれば、本方法は、工程５６２で、図５Ｃを参照してさらに説明されるような温度制御モード５１８など、解凍モードに入る前の以前のモードに戻る。
【００６４】
[0076]本方法が工程５５７に進むと、極性スイッチ３２８を使用してＴＥＤアレイ３４４のＤＣ極性が反転される。その後、工程５５８で、例えば、ドライバ３３８を介して、ＴＥＤアレイ３４４を制御するための電圧信号が送信される。様々な実施形態では、電圧信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号、線形可変電圧信号またはオン／オフ電圧信号であり得る。次いで、工程５５９Ａ、５５９Ｂ、５５９Ｃおよび５５９Ｄで、ＴＥＤアレイ３４４のチャネルの各々の電流がモニタされ（例えば、チャネル１、２、３および４はそれぞれ、電流センサ３６２、３６４、３６６および３６８を使用してモニタすることができる）、モニタされた電流が許容範囲外であるかどうかに関する決定が行われる。いくつかの実施形態では、電流が本質的にゼロであるかまたは約５Ａｒｍｓを超える場合、測定電流は許容範囲外であると決定することができる。チャネルのいずれか１つでモニタされた電流が許容範囲外であると決定されれば、本方法は、工程５１２のセルフプロテクトモードに進む。セルフプロテクトモードについては、図５Ｆを参照してさらに詳細に説明される。電流が許容範囲内であると決定されれば、本方法は、工程５６０を続行し、そこでは、還気温度が既定の解凍完了温度（例えば、摂氏１度）に達したか、または、解凍サイクルタイム（例えば、４５分）が切れたかどうかに関する決定が行われる。定義された温度に達したと決定されないか、または、定義された時間が経過したと決定されなければ、本方法は、工程５５８に戻る。そうでなければ、工程５６１で、極性スイッチ３２８を使用したＴＥＤアレイ３４４のＤＣ極性の反転が使用不能となり、本方法は、工程５６２で、図５Ｃを参照してさらに詳細に説明されるような工程５１８の温度制御モードなどの以前のモードに戻る。
【００６５】
[0077]図５Ｆを参照して説明される工程５１２で入るセルフプロテクトモードの間、検出された各障害状態は、ホストマイクロコントローラに報告される。セルフプロテクトモードに入ると、工程５７０で、障害が回復可能かどうかに関する決定がスタンバイ状態で行われる。障害が回復可能ではないという決定が行われれば、工程５７１で、熱電冷却システムがシャットダウンされる。そうでなければ、以下で説明されるように、熱電冷却システムがセルフプロテクトモードに入る直前のモードで動作を再開することができるかどうかを決定するため、測定値と許容値との一連の比較が実行される。いかなる測定値も許容できないと決定されれば、本方法は、工程５７０のスタンバイモードに戻り、障害が回復可能かどうかを決定する。工程５７２では、ＴＥＤアレイ３４４のＴＥＤ３４５〜３６０の高温側の温度は許容できるかどうかに関する決定が行われる。ＴＥＤの高温側の許容温度は、摂氏約８２度以下であり得る。工程５７３では、電源の３つのすべての相が存在するかどうかに関する決定が行われる。工程５７４では、熱電冷却システムへの電圧入力は許容できるかどうかに関する決定が行われる。許容電圧入力は、約８０ＶＡＣ〜１８０ＶＡＣであり得る。工程５７５では、冷却剤注入口のプロピレングリコール水（ＰＧＷ）の温度（例えば、温度センサ３８６によって測定される冷却剤入力ポート１５０での液体注入口温度）は許容できるかどうかに関する決定が行われる。液体注入口温度は、摂氏約−２度以下の場合は許容できると見なすことができる。工程５７６では、ＴＥＤアレイ３４４のＴＥＤ３４５〜３６０の総電流は許容できるかどうかに関する決定が行われる。総ＴＥＤ電流は、約２０Ａｒｍｓ未満の場合は許容できると見なすことができる。セルフプロテクトモードでのすべての測定値が許容できる場合は、本方法は、工程５７７で、セルフプロテクトモードに入る前の熱電冷却システムのモードに戻る。例えば、本方法は、工程５０７のレディモード、工程５１９の冷凍庫のスタンバイモード、工程５１６の冷凍庫のＴＥＤへ電圧モード、工程５３０の温度制御のスタンバイモード、工程５３７の温度制御のＴＥＤへ電圧モード、工程５４０の飲料冷却庫のスタンバイモード、工程５４７の飲料冷却庫のＴＥＤへ電圧モード、または、工程５５８の解凍のＴＥＤへ電圧モードに戻ることができる。
【００６６】
[0078]図６は、熱電素子６００の例示的な動作上の構造を示す。図６に示されるように、熱６１０は、熱を吸収する熱交換器と熱的に結合することができる低温側のセラミック基板６０５で吸収される。次いで、低温側のセラミック基板６０５は、低温側のセラミック基板６０５と熱的接触状態にある低温側の銅導体６１５へ熱を伝達する。電流は、Ｎ型の熱電コンポーネント６２５の電子６６０を介して低温側の銅導体６１５と正の高温側の銅導体６２０との間で輸送される一方で、電流は、Ｐ型の熱電コンポーネント６３５の正孔６７０を介して低温側の銅導体６１５と負の高温側の銅導体６３０との間で輸送される。ＤＣ電源６５０は、正の高温側の銅導体６２０から、Ｎ型の熱電コンポーネント６２５を通じ、低温側の銅導体６１５を通じ、Ｐ型の熱電コンポーネント６３５を通じて、負の高温側の銅導体６３０までの、熱電素子６００の両端間に電圧を印加する。熱伝達は、電流が流れる方向ではなく、電荷キャリアの移動方向に生じる。したがって、熱は、Ｐ型の熱電コンポーネント６３５の正孔６７０を通じて低温側のセラミック基板６０５から高温側のセラミック基板６４０へ伝達される一方で、熱は、Ｎ型の熱電コンポーネント６２５の電子６６０を通じて低温側のセラミック基板６０５から高温側のセラミック基板６４０へ伝達される。次いで、熱６４５は、高温側のセラミック基板６４０から廃棄される。熱電素子６００に供給される電流および電圧の結果、低温側のセラミック基板６０５と高温側のセラミック基板６４０との間にそれぞれ温度差ΔＴが生成される。
【００６７】
[0079]熱電素子６００の最も効率的な構成は、図６に示されるように、Ｐ型の熱電コンポーネント６３５およびＮ型の熱電コンポーネント６２５のそれぞれが、互いに電気的に直列に配置されるが、熱的に並列に配置される場合である。図６に示されるものなどの熱電素子６００は、「対」と呼ばれる。制御されたＤＣ電圧は、ＤＣ電源６５０によって正の高温側の銅導体６２０と負の高温側の銅導体６３０との間に印加され、熱電コンポーネントを通じる電流の流れを生じさせる。次いで、熱電コンポーネントを通じる電流の流れは、正の高温側の銅導体６２０と負の高温側の銅導体６３０との間でそれぞれ印加される電圧または電流に応じて制御される。熱６１０は、電子がＰ型コンポーネントの低エネルギーレベルからＮ型コンポーネントの高エネルギーレベルまで通過する際に電子によって低温側で吸収される。高温側では、電子が高エネルギーレベルから低エネルギーレベルに移動する際にヒートシンクにエネルギーを放出することによって熱６４５が廃棄される。図６に示される２つの高温側の銅導体６２０および６３０は、高温側のセラミック基板６４０と熱的接触状態にある。次に、高温側のセラミック基板６４０は、熱電コンポーネントから熱を引き出すため、ヒートシンク１４０などのヒートシンクと熱的接触状態にあり得る。図６に示される２つのセラミック基板６０５および６４０は、熱電素子６００用の筐体および電気絶縁体として機能し得る。
【００６８】
[0080]図７は、熱電素子７００の例示的なアセンブリを示す。熱電素子７００は、熱電素子６００の実施形態であり得る。示される熱電素子７００は、ＴＥＬＬＵＲＥＸ（２０１１年６月７日にアクセスされたwww.tellurex.com/technology/design-manual.php）によって説明されるような例示的な素子である。示されるように、素子７００は、低温側のセラミック基板７３０と高温側のセラミック基板７４０との間に挟まれた、Ｎ型半導体ペレット７１０とＰ型半導体ペレット７２０のそれぞれが交互に位置するアレイを含む。また、素子は、正の電線７７０および負の電線７６０に取り付けられた導体タブ７５０も含む。素子７００は、低温側で熱７８０を吸収し、高温側で熱７９０を廃棄する。
【００６９】
[0081]図８は、熱電素子７００の例示的な概略図を示す。熱電素子７００は、図６および７にそれぞれ示されるような熱電素子６００または７００の実施形態であり得る。図７にも示されるように、図８に示される熱電素子７００は、ＴＥＬＬＵＲＥＸ（２０１１年６月７日にアクセスされたwww.tellurex.com/technology/design-manual.php）によって説明されるような例示的な素子である。図８に示されるように、熱電素子７００は、互いに電気的に直列結合され、互いに熱的に並列結合された多数のＮ型半導体ペレット７１０およびＰ型半導体ペレット７２０を含み得る。熱電素子の最も一般的なタイプは、２５４個のＮ型熱電コンポーネント７１０とＰ型熱電コンポーネント７２０のそれぞれが交互に位置するものを使用する。そのような熱電素子７００は、低電圧および低電流で動作することができ、そのような熱電素子を現実的な応用に対して実用的なものにする。
【００７０】
[0082]図９Ａおよび９Ｂは、液体冷却システムまたは補助冷却システム９２０と併せて使用するための１つまたは複数の熱電素子９１５の両側に装着された熱交換器の組合せを含む冷蔵システム９００の例示的な概略図を示す。示される冷蔵システム９００は、１つまたは複数のＴＥＤ９１５の両側（低温側と高温側のそれぞれ）に装着された２つの熱交換器９０５および９１０の組合せを使用する。ＴＥＤ９１５と併せて、断熱材９３０も低温側と高温側との間に配置される。空気熱交換器９０５は、ファン９４０を使用して冷却コンパートメント９３５内で空気を循環させるエンクロージャの内側に装着される。空気熱交換器９０５は、熱グリース９４５を使用して、ＴＥＤ９１５の低温側と熱的に結合される。空気熱交換器９０５は、有孔内部空洞壁９５０によって冷却コンパートメント９３５の内部空洞から切り離され、有孔内部空洞壁９５０は、低温側の空気熱交換器９０５から内部空洞９３５への冷却された給気９５５の流れを促進し、内部空洞９３５から低温側の空気熱交換器９０５へ戻る暖められた還気９６０の流れを促進する。低温側の空気熱交換器９０５は、冷却コンパートメント９３５の空気の温度を下回る温度まで冷却され、その結果、空気熱交換器９０５は、冷却コンパートメントからの還気９６０を熱交換器９０５のフィン間で循環させる際に熱を取り出す。冷却コンパートメント内の空気の温度は、いくつかの場所のうちの１つまたは複数（ＲＴ２−コールドプレート部または空気熱交換器の温度、ＲＴ３−給気温度、および、ＲＴ４−還気温度を含む）で測定することができる。
【００７１】
[0083]コントローラ９８５の制御の下で電流がＴＥＤ９１５中を通過すると、ＴＥＤ９１５は、冷却コンパートメント９３５の内側の空気と熱的に結合された低温側の熱交換器９０５から高温側へ能動的に熱を送り出す。ＴＥＤ９１５の高温側は、熱グリース９４５を使用して、高温側の液体ヒートシンク９１０と熱的に結合される。高温側の液体ヒートシンク９１０は、それを通じて補助冷却システム９２０からの冷却液体が流れる液体チャネルを含む。圧力逃しバルブを含む素早い切断９６５は、冷蔵システム９００の冷却液体注入口９７０および冷却液体排出口９７５で使用することができる。
【００７２】
[0084]高温側の液体ヒートシンク９１０を通じる冷却液体の流れは、冷却剤制御バルブ（ＣＣＶ）９８０によって制御され、冷却剤制御バルブ（ＣＣＶ）９８０もまた、コントローラ９８５または別のコントローラの制御下にあり得る。ＴＥＤの高温側（ホットプレート部）の温度は、ＲＴ１で測定される。補助冷却システム９２０に戻る前の冷蔵システム９００を出る冷却液体の温度は、ＲＴ７で測定することができ、補助冷却システム９２０から冷蔵システム９００に入る冷却液体の温度は、ＲＴ６で測定することができる。温度測定は、ＲＴ８のＴＥＤコントローラで行うことができ、安全目的のため、熱スイッチ９９０（過熱プロテクタ）も高温側の液体ヒートシンク９１０のホットプレート部に配置することができる。すなわち、高温側が熱くなり過ぎた場合、保護するために、熱スイッチ９９０を起動することができ、熱電システムをシャットダウンすることができる。高温側の液体熱交換器９１０は、補助冷却システム９２０を使用して、冷却コンパートメント９３５からの熱とＴＥＤ９１５の動作によって生成される熱の両方を除去する。熱電コンポーネントの動作によって冷却コンパートメント９３５から熱を能動的に除去するようにＴＥＤ９１５が動作されないときでさえ、高温側の液体ヒートシンク９１０は、より暖かい低温側の空気熱交換器９０５から高温側の液体ヒートシンク９１０を通じて補助冷却システム９２０からのより冷たい循環冷却液体への熱伝導の動作によって、依然として熱を除去することができる。
【００７３】
[0085]図９Ｂの冷蔵システム９００の実施形態は、冷却コンパートメント９３５に異なる空気流パターンをもたらすファン９４０の異なる構成を除いて、図９Ａの冷蔵システム９００の実施形態と同様である。図９Ａでは、ファン９４０は、有孔内部空洞壁９５０を通じて、冷却された給気９５５を水平方向に内部空洞冷却コンパートメント９３５に向ける一方で、冷却空洞９３５の下部の有孔内部空洞壁９５０を通過した後で、暖められた還気９６０が冷却空洞９３５の下部から上向きに流れて低温側の空気熱交換器９０５のフィンに入るように配置される。冷却された給気９５５の温度は、冷却された給気９５５が低温側の空気熱交換器９０５のフィンを離れる場所の近くのＲＴ３で測定され、暖められた還気９６０の温度は、暖められた還気９６０が低温側の空気熱交換器９０５のフィンに戻る場所の近くのＲＴ４で測定される。対照的に、図９Ｂでは、ファン９４０は、暖められた還気９６０を水平方向に内部空洞冷却コンパートメント９３５から有孔内部空洞壁９５０を通じて低温側の空気熱交換器９０５の中央領域の低温側の空気熱交換器９０５のフィンに向ける一方で、冷却された給気９５５が低温側の空気熱交換器９０５のフィンから上向きおよび下向きに流れて、有孔内部空洞壁９５０を通過した後で冷却空洞９３５の下部と上部の両方に入るように配置される。冷却された給気９５５の温度は、冷却された給気９５５が低温側の空気熱交換器９０５のフィンを離れる場所の近くのＲＴ３およびＲＴ５で測定され、暖められた還気９６０の温度は、暖められた還気９６０が低温側の空気熱交換器９０５のフィンに達する前のファン９４０に戻る場所の近くのＲＴ４で測定される。様々な実施形態では、ファン９４０は、内部空洞冷却コンパートメント９３５内の空気循環パターンを変更するため、異なる形で配置し、低温側の空気熱交換器９０５に向けて空気を吹き出すようにまたは低温側の空気熱交換器９０５から離れる形で空気を吹き出すように構成することができる。
【００７４】
[0086]図１０は、熱電素子の低温側の空気熱交換器１０２０とファン１０３０とを含む例示的な低温側の空気冷却器アセンブリ１０００を示す。示されるアセンブリでは、１８個の熱電モジュールが提供される。アセンブリは、低温側の空気熱交換器とファンとの組合せを含む。熱電素子の高温側では、液体熱交換器１０１０が提供される。熱界面材料は、熱交換器と熱電モジュールとの間の効率的な熱伝達を提供する。液体熱交換器で利用される冷却液体は、６０％のプロピレングリコール水溶液（ＰＧＷ）またはＧＡＬＤＥＮ（登録商標）熱伝達流体（不活性のパーフルオロポリエーテルを含む市販の熱伝達流体）であり得る。電源は、ＤＣ電源である。
【００７５】
[0087]図１１は、例示的な補助冷却システム（ＳＣＳ）の飲料冷却庫／冷蔵庫／冷凍庫（ＢＣＲＦ）１１００の３モード動作を示す。ＢＣＲＦ１１００は、冷却コンパートメント１１１０内で循環する空気１１８０からファン１１７０を介して空気熱交換器１１６０のフィンを通じて液体ヒートシンク１１５０へ熱を伝達するＴＥＤ１１２０を含む。次に、液体ヒートシンク１１５０は、ＴＥＤ１１２０からバルブ１１４０の制御下でＳＣＳ  ＰＧＷ再循環システム１１７０を通じて流れる冷却液体へ熱を伝達する。
【００７６】
[0088]ＢＣＲＦ１１１０の３つの動作モードは、冷凍庫、飲料冷却庫および冷蔵庫としてのものである。冷凍庫モードでは、ＳＣＳ  ＰＧＷ再循環システム１１７０からの冷却液体の流れを制御するバルブ１１４０がオンとなるように制御される間は、ＴＥＤ１１２０もオンとなるように制御することができる。飲料冷却庫モードでは、冷却液体の流れを制御するバルブ１１４０がオンとなるように制御される間は、ＴＥＤ１１２０は、初期温度プルダウンの間のみオンとなるように制御し、飲料冷却庫モードの定常状態の温度範囲に達した後はオフとなるように制御することができる。冷蔵庫モードでは、冷却液体の流れを制御するバルブ１１４０がオンとなるように制御される間は、ＴＥＤ１１２０も、初期温度プルダウンの間のみオンとなるように制御し、飲料冷却庫モードの定常状態の温度範囲に達した後はオフとなるように制御することができる。また、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を使用してファン１１７０も動作することができる。温度の初期プルダウンに必要な時間は、冷蔵庫モードの間は約５分であり得、飲料冷却庫モードの間は約６５分であり得、冷凍庫モードの間は約１５分であり得る。
【００７７】
[0089]ＴＥＤ１１２０またはバルブ１１４０が本明細書で「オン」であると言及される場合は、それは、可変アナログ信号値を概算するため、ＴＥＤ１１２０、バルブ１１４０および／またはファン１１７０が、ある時間の割合では稼働状態であり、残りの時間の割合では非稼働状態であるように可変アナログ信号値またはＰＷＭ信号を使用して動作されることも含み得る。
【００７８】
[0090]ＴＥＤ１１２０は、初期プルダウン時間の間中常にオンに設定されるとは限らない。例えば、飲料冷却庫モードで、初期プルダウンの約６５分間に、摂氏約２１度の初期温度から摂氏約８度の飲料用ビンの所望の温度に達するため、ＴＥＤ１１２０は、初期プルダウンの最初の約３５分間を動作させ、初期プルダウンの残りの約３０分間をオフにすることができる。飲料用ビンがそれらの所望の温度に達するまでＴＥＤ１１２０の動作を継続することにより、初期プルダウン時間を減少することができる。例えば、ＴＥＤ１１２０が初期プルダウン時間の間中常にオンを維持する場合、飲料用ビンは、飲料冷却庫モードの間、初期プルダウンの４０〜４５分間に、摂氏約２１度の初期温度から摂氏約８度の所望の温度に達することができる。
【００７９】
[0091]ＰＷＭ信号のより高い電圧またはより大きなデューティ比でＴＥＤ１１２０を動作することにより、冷蔵庫、飲料冷却庫および冷凍庫モードの各々において、温度の初期プルダウンに必要な時間を減少することも、初期プルダウンの間の所与の時点での温度を減少することもできる。例えば、冷凍庫モードの間、約１２Ｖｄｃの電圧でＴＥＤ１１２０を動作することにより、約１５分のプルダウン後、摂氏約２４度の初期温度から摂氏約−４度の温度を得ることができる一方で、約２４Ｖｄｃで動作することにより、約１５分後、摂氏約−１１度の温度を得ることができ、約５４Ｖｄｃで動作することにより、約１５分後、摂氏約−１８度の温度を得ることができる。別の例として、冷蔵庫モードの間、約１５Ｖｄｃの電圧でＴＥＤを動作することにより、約５分の初期プルダウン後、摂氏約２４度の温度から摂氏約７度の温度を得ることができる一方で、約２５Ｖｄｃで動作することにより、約５分後、摂氏約３〜４度の温度を得ることができる。
【００８０】
[0092]冷却剤に対してより低い温度を使用することでも、冷蔵庫、飲料冷却庫および冷凍庫モードの各々において、温度の初期プルダウンに必要な時間を減少することも、初期プルダウンの間の所与の時点での温度を減少することもできる。例えば、冷凍庫モードの間、約４８ＶｄｃのＴＥＤ電圧で、毎分１．５リットル（ｌ／ｍ）の流速で、摂氏４度の冷却剤温度を使用することで、約１５分のプルダウン後、摂氏約２４度の初期温度から摂氏約−１０度の温度を得ることができる一方で、同じ流速で、摂氏−８度の冷却剤温度を使用することで、約１５分後、摂氏約−１７〜−１８度の温度を得ることができる。
【００８１】
[0093]ＴＥＤの電力消費量と温度プルダウン時間との間にはトレードオフが存在する。一般に、高電圧でのＴＥＤ１１２０の動作は、ＴＥＤ１１２０の電力消費量の増加を犠牲にして、温度プルダウン時間を減少する。例えば、冷凍庫モードでの初期温度プルダウンの間、約３６ＶｄｃでＴＥＤ１１２０を動作することにより、約３７５Ｗの電力を消費する一方で、約１２分で摂氏−１２度まで、そして、約２２分で摂氏−１８度までの初期プルダウンを達成することができる。対照的に、約４８ＶｄｃでＴＥＤ１１２０を動作することにより、約６６０Ｗの電力を消費する一方で、約１０〜１１分で摂氏−１２度まで、そして、約１７分で摂氏−１８度までの初期プルダウンを達成することができる。別の例として、飲料冷却庫モードでの初期温度プルダウンの間、約３６ＶｄｃでＴＥＤ１１２０を動作することにより、約３５０Ｗの電力を消費する一方で、約５２分で初期プルダウンを達成することができる。対照的に、約４８ＶｄｃでＴＥＤ１１２０を動作することにより、約６８０Ｗの電力を消費する一方で、約４５分で初期プルダウンを達成することができる。
【００８２】
[0094]図１２は、熱電素子の電力消費量の例示的な制御フロー図を示す。工程１２１０では、電力コントローラは、電力を制御する。工程１２２０では、電力コントローラは、冷却庫電力入力が事前に設定された電力値、定格電力消費量または所望のレベルの電力消費量以上かどうかを決定する。工程１２３０では、電力コントローラが工程１２２０で冷却庫電力入力が事前に設定された電力値、定格電力消費量または所望のレベルの電力消費量以上であると決定した場合、ＴＥＤへの実効電圧を減少する。そうでなければ、工程１２４０で、電力コントローラは、冷却庫温度が事前に設定された温度以上かどうかを決定する。冷却庫温度が事前に設定された温度以上である場合、工程１２５０で、ＴＥＤ電力をオンにする。そうでなければ、工程１２６０で、ＴＥＤ電力をオフにする。
【００８３】
[0095]様々な実施形態では、冷却レベルを増加するためにＴＥＤ電力を増加することも、冷却レベルを減少するためにＴＥＤ電力を減少することもできる。したがって、航空機制御システムが、ＴＥＤ電力消費量がその電力限度または予算を超えることを検出すれば、電力制御システムは、ＰＷＭスイッチングデューティ比または周波数を減少することによって実効ＴＥＤ電圧入力を減少することができる。他方では、航空機システムからの電源が所望の冷却速度を達成するためにＴＥＤを動作するための十分な電力を提供できなければ、図１２の電力制御システムは、ＴＥＤをオフにすることなく、ＴＥＤを制御して、低電力レベルおよび減少された冷却速度で動作して、航空機電力システムを過負荷から保護することができる。一例として、ＴＥＤ冷却庫の電力予算は７００Ｗ（ＴＥＤ冷却庫が提供する電力レベルは、１０分間で２４℃から−１２℃までの冷却を提供する）だが、航空機電力システムはＴＥＤ冷却庫にある時間で３００Ｗの電力のみ提供できる場合、ＴＥＤ冷却庫は、３００Ｗの電力レベルで動作し、２０分間で２４℃から−１２℃までなどの低レベルの冷却を提供するように制御することができる。この能力は、それらの定格レベルより低いレベルの電力消費量では動作できない蒸気サイクル冷蔵システムに基づくものなどの従来の冷却庫に勝る技術的利点を提供する。そのような従来の冷却庫では、電力システムがそれらの定格電力レベル（例えば、７００Ｗ）を提供することができない場合、従来の冷却庫は、通常、オフにするか、または、シャットダウンして、過負荷保護を提供しなければならず、したがって、従来の冷却庫は、オフにした後はいかなるレベルの冷却も提供することができない。
【００８４】
[0096]図１３は、熱電冷却システムを制御する例示的な方法を示す。熱電冷却システムは、冷蔵システム９００などの冷蔵システムの一部であり得、コントローラ９８５などのコントローラによって制御して、補助冷却システム９２０などの車両の補助冷却システムと併せて冷却コンパートメント９３５などの冷却コンパートメントを冷却することができる。
【００８５】
[0097]工程１３１０では、冷却コンパートメント内で熱電冷却システムの空気熱交換器を通じて空気を循環させる。空気熱交換器は、空気熱交換器９０５の実施形態であり得る。空気から熱電素子へ熱を伝達するため、空気熱交換器は、ＴＥＤ９１５などの熱電素子の低温側と熱的に結合することができる。
【００８６】
[0098]工程１３２０では、冷却コンパートメントの外側で熱電冷却システムのヒートシンクと熱的接触状態となる冷却流体を循環させる。ヒートシンクは、液体ヒートシンク９１０の実施形態であり得る。熱電素子から冷却流体へ熱を伝達するため、ヒートシンクは、熱電素子の高温側と熱的に結合することができる。冷却流体は、補助冷却システム９２０などの補助冷却システムから冷却剤ループを通じて循環させることができる。ヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体の流速は、冷却剤制御バルブを使用して制御することができる。
【００８７】
[0099]工程１３３０では、空気熱交換器を通じて循環する空気の温度が測定される。図９Ａまたは９Ｂに示されるように、給気９５５の温度は、ＲＴ３もしくはＲＴ５で測定することができるか、または、還気９６０の温度は、ＲＴ４で測定することができる。
【００８８】
[00100]工程１３４０では、低温側と高温側との間の温度差動を生成し、少なくとも測定温度に従って電源からの電力を使用してペルチェ効果を介して低温側から高温側へ熱を伝達するため、熱電素子の両端間の実効電圧が制御される。電圧は、パルス幅変調技法を使用して制御することができる。様々な実施形態では、実効電圧は、図９Ａおよび９Ｂに示されるようなＲＴ１、ＲＴ２、ＲＴ３、ＲＴ４、ＲＴ５、ＲＴ６、ＲＴ７およびＲＴ８のうちの１つもしくは複数の任意の温度の組合せ、または、冷蔵システム９００の任意の温度測定値間の任意の温度差動に従って、少なくとも部分的に制御することもできる。例えば、電圧は、熱電素子の高温側（ＲＴ１）と低温側（ＲＴ２）との間の温度差動に従って、少なくとも部分的に制御することができる。別の例として、電圧は、熱電冷却システムもしくは冷蔵システム９００に入る冷却流体（ＲＴ６）か、または、熱電冷却システムもしくは冷蔵システム９００を離れる冷却流体（ＲＴ７）の温度に従って、少なくとも部分的に制御することができる。他の実施形態では、実効電圧は、冷蔵システム９００の任意の測定温度または任意の測定値間の温度差動の時間導関数または経時的な値の変化に従って、少なくとも部分的に制御することもできる。
【００８９】
[00101]工程１３５０では、電源から熱電素子に電力が提供されていないときに、空気熱交換器とヒートシンクと熱的接触状態にある冷却流体との間の温度差に起因する熱伝導効果に従って熱電素子を介して空気熱交換器からヒートシンクへ熱が伝達される。
【００９０】
[00102]工程１３６０では、測定温度が初期温度からより低い対象温度に向けて減少する間、測定温度が初期温度と対象温度との間の既定のトリガ温度に達すると、熱電素子の電力消費量を低減したり、測定温度がより低い対象温度に近づく速度を遅くしたりするため、熱電素子の両端間の実効電圧が減少される。
【００９１】
[00103]本明細書に記載される制御システムの機能は、コントローラのプロセッサによって読み取ることも実行することもできる、非一時的な記憶媒体上に格納されるソフトウェアプログラムの命令に従って、コントローラによって制御することができる。ソフトウェアプログラムは、コンピュータプログラミング言語（例えば、Ｃ、Ｃ＋＋など）で記述したり、コントローラのプロセッサ上で実行するためにクロスコンパイルしたりすることができる。記憶媒体の例は、磁気記憶媒体（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクまたは磁気テープ）、光記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭまたはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ））および電子記憶媒体（例えば、集積回路（ＩＣ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）を含む。また、記憶媒体は、ネットワーク結合コンピュータシステム上で分散することもでき、その結果、プログラム命令は、分散方式で格納され、実行される。
【００９２】
[00104]実施形態は、機能ブロックコンポーネントおよび様々な処理工程の観点から説明することができる。そのような機能ブロックは、指定の機能を実行するよう構成されたいかなる数のハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントでも実現することができる。例えば、実施形態は、１つまたは複数のマイクロプロセッサまたは他の制御素子の制御の下で様々な機能を実行することができる様々な集積回路コンポーネント（例えば、メモリ素子、処理素子、論理素子、ルックアップテーブルおよび同様のもの）を使用することができる。同様に、実施形態の要素がソフトウェアプログラミングまたはソフトウェア要素を使用して実装される場合、実施形態は、データ構造、オブジェクト、プロセス、ルーチンまたは他のプログラミング要素の任意の組合せを用いて、様々なアルゴリズムを実装して、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、アセンブラまたは同様のものなどのいかなるプログラミングまたはスクリプト言語でも実装することができる。その上、実施形態は、電子機器構成、信号処理および／または制御、データ処理ならびに同様のもののためのいかなる数の従来の技法も使用できる場合がある。言語機構は、幅広く使用され、機械的または物理的な実施形態に限定されないが、プロセッサなどと併せてソフトウェアルーチンを含み得る。
【００９３】
[00105]本明細書に示され、説明される特定の実装形態は、実施形態の説明に役立つ実例であり、いかなる方法でも本発明の範囲を限定することを意図しない。簡潔にするため、システム（およびシステムの個々の動作コンポーネントのコンポーネント）の従来の電子機器、制御システム、ソフトウェア開発および他の機能面については、詳細に説明されない場合がある。その上、提示される様々な図に示される接続線またはコネクタは、様々な要素間の例示的な機能上の関係および／または物理的もしくは論理的なカップリングを表すことを意図する。多くの代替もしくは追加の機能上の関係、物理的な接続または論理的な接続が実用的デバイスに存在し得ることに留意されたい。本明細書で提供されるいくつかのおよびすべての例または例示的な言語（例えば、「〜など」）の使用は、単に、実施形態をより明らかにすることを意図し、別段の請求がない限り、本発明の範囲に対する制限を課さない。その上、要素が「不可欠な（essential）」または「非常に重要な（critical）」ものとして明確に説明されていない限り、いずれのアイテムもコンポーネントも本発明の実践に不可欠なものではない。
【００９４】
[00106]これらの実施形態は図解を参照して説明されるため、説明される方法および／または特定の構造の様々な変更または適合が当業者に明らかになる可能性がある。実施形態の教示に依存し、それを通じてこれらの教示が当技術分野を進歩させたそのようなすべての変更、適合または変形は、本発明の精神および範囲内にあると見なされる。したがって、本発明は、決して示される実施形態のみに限定されるものではないことが理解されるため、これらの記述および図面は、限定の意味で捉えてはならない。
【００９５】
[00107]「含む（comprising）」「含む（including）」および「有する（having）」という用語は、本明細書で使用される場合、当技術分野の制限のない用語として読み取るように明確に意図されることが理解されよう。実施形態の説明の文脈における（特に、以下の請求項の文脈における）「１つの（a）」、「および、ならびに（and）」、「その、前記（the）」および同様の指示対象の使用は、単数形と複数形の両方を包含するものと解釈されたい。その上、本明細書の値の範囲の記述は、本明細書に別段の指示がない限り、単に、その範囲内に収まる別々の各値を個別に言及する簡単な方法としての役割を果たすことを意図し、別々の各値は、それが本明細書で個別に列挙されているかのように、本明細書に組み込まれる。最後に、本明細書に記載されるすべての方法の工程は、本明細書に別段の指示がない限り、または、文脈との別段の明確な矛盾がない限り、任意の適切な順番で実行することができる。
【図１Ａ】
0005815130.tif 000002
【図１Ｂ】
0005815130.tif 000003
【図２】
0005815130.tif 000004
【図３】
0005815130.tif 000005
【図４】
0005815130.tif 000006
【図５Ａ】
0005815130.tif 000007
【図５Ｂ】
0005815130.tif 000008
【図５Ｃ】
0005815130.tif 000009
【図５Ｄ】
0005815130.tif 000010
【図５Ｅ】
0005815130.tif 000011
【図５Ｆ】
0005815130.tif 000012
【図６】
0005815130.tif 000013
【図７】
0005815130.tif 000014
【図８】
0005815130.tif 000015
【図９Ａ】
0005815130.tif 000016
【図９Ｂ】
0005815130.tif 000017
【図１０】
0005815130.tif 000018
【図１１】
0005815130.tif 000019
【図１２】
0005815130.tif 000020
【図１３】
0005815130.tif 000021