(57)【要約】【課題】大電力の電源を要する熱電素子に一定の直流（ｓｔｅａｄｙ  ＤＣ）電源を安定的に供給することができて、製造コストが低減される熱電素子用電源供給装置を提供する。【解決手段】本発明は熱電素子用電源供給装置に関し、本発明による熱電素子用電源供給装置は、外部から交流（ＡＣ）電源を直流（ＤＣ）電源に変換する直流電源供給手段；前記直流電源供給手段から提供された直流電源を充電する充電装置；及び前記充電装置の充電状態をモニタリングし、前記充電状態によって前記充電装置を制御して、前記直流電源供給手段の動作をオン／オフさせるように制御する制御手段を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力された交流（ＡＣ）電源を直流（ＤＣ）電源に変換する直流電源供給手段；
前記直流電源供給手段から提供された直流電源を充電する充電装置；及び
前記充電装置の充電状態をモニタリングし、前記充電状態によって前記充電装置を制御して、前記直流電源供給手段の動作をオン／オフさせるように制御する制御手段を含む熱電素子用電源供給装置。
【請求項２】
前記直流電源供給手段は、
外部から入力された交流（ＡＣ）電源を全波整流し、全波整流波形を有する直流（ＤＣ）電源に変換する整流器；
前記全波整流波形を矩形波に変換するＤＣ−ＤＣコンバーター；
半導体素子を含み、前記半導体素子のスイッチング速度によって前記矩形波のパルス幅を調節して、前記直流（ＤＣ）電源の波形を生成するパルス幅変調部；
前記パルス幅変調部の制御によって動作し、前記半導体素子のスイッチング速度によって前記矩形波の周波数を調節して、前記直流（ＤＣ）電源の波形を生成するパルス周波数変調部；及び
前記パルス幅変調され、パルス周波数変調された矩形波を有する前記直流（ＤＣ）電源を昇圧または減圧する変圧器を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱電素子用電源供給装置。
【請求項３】
前記変圧器は、約１００Ｗ程度の電力を供給することができる変圧容量を有する低容量変圧器であることを特徴とする請求項２に記載の熱電素子用電源供給装置。
【請求項４】
前記直流電源供給手段は、前記整流器の前段に設けられ、前記交流（ＡＣ）電源の電磁波の干渉及びノイズを除去するラインフィルターをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の熱電素子用電源供給装置。
【請求項５】
前記直流電源供給手段は、前記整流器と前記ＤＣ−ＤＣコンバーターの間に設けられ、前記整流器を通じた全波整流時に前記交流（ＡＣ）電源の位相損失を最小化するように力率を補正する力率補正部；及び
前記力率補正部と前記ＤＣ−ＤＣコンバーターの間に設けられ、電流が前記力率補正部に流れることを防止するための逆電流防止用ダイオードをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の熱電素子用電源供給装置。
【請求項６】
前記直流電源供給手段は、前記制御手段の制御によって前記直流電源供給手段の動作をオン／オフさせるための全体スイッチをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の熱電素子用電源供給装置。
【請求項７】
前記整流器は４個のダイオードがブリッジ連結されたブリッジ全波整流回路を含むことを特徴とする請求項２に記載の熱電素子用電源供給装置。
【請求項８】
前記充電装置は、
前記直流電源供給手段から入力される直流（ＤＣ）電源をバッテリー充電電源に変換して充電を制御するための充電回路；
前記充電回路を通じて供給する電源を充電し、充電された電源を放電するバッテリー；及び
前記バッテリーの充電状態をモニタリングするための充電状態検出器を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱電素子用電源供給装置。
【請求項９】
前記充電装置は前記バッテリーの充電状態を表示するための表示手段をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の熱電素子用電源供給装置。
【請求項１０】
前記バッテリーは高容量充電キャパシタであることを特徴とする請求項８に記載の熱電素子用電源供給装置。
【請求項１１】
前記高容量充電キャパシタは電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）であることを特徴とする請求項１０に記載の熱電素子用電源供給装置。
【請求項１２】
前記バッテリーは２次電池であることを特徴とする請求項８に記載の熱電素子用電源供給装置。
【請求項１３】
前記バッテリーは蓄電池であることを特徴とする請求項８に記載の熱電素子用電源供給装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記充電状態検出器を制御して前記バッテリーの充電された量を検出することを特徴とする請求項８に記載の熱電素子用電源供給装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、前記検出されたバッテリーの充電された量が最大設定値である場合、前記直流電源供給手段の動作をオフ（ｏｆｆ）させ、前記検出されたバッテリーの充電された量が最小設定値以下である場合、前記直流電源供給手段の動作をオン（ｏｎ）させることを特徴とする請求項１４に記載の熱電素子用電源供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱電素子用電源供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、冷温装置などに用いられる熱電素子の電源として、一定の直流（ｓｔｅａｄｙ  ＤＣ）電源であるスイッチモード電源（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ−ｍｏｄｅ  ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ；ＳＭＰＳ）が用いられる。
【０００３】
前記スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）は、商用電源から供給される交流（ＡＣ）電源をコンピューター、通信機器、家電器機などの各種機器に適するように変換させるモジュール型の電源供給装置であり、高速電力半導体を用いて高い周波数で断続制御をし、整流と平滑回路を経て安定された各種直流電圧を得る。
【０００４】
前記熱電素子が交流（ＡＣ）電源でなく一定の直流（ｓｔｅａｄｙ  ＤＣ）電源を用いる理由は、熱電素子の特性上、片面は高温部（ｈｏｔ  ｓｉｄｅ）を他の片面は低温部（ｃｏｌｄ  ｓｉｄｅ）を常に維持しなければならないためである。
【０００５】
もし熱電素子に直流（ＤＣ）電源でなく交流（ＡＣ）電源を印加する場合、電流の方向が一定でなく変わるため、それによって熱電素子の高温部（ｈｏｔ  ｓｉｄｅ）と低温部（ｃｏｌｄ  ｓｉｄｅ）が変わり、前記熱電素子に約１秒間隔で熱衝撃が加えられるようになる。
【０００６】
この場合、前記熱電素子の信頼性に問題が発生したり、熱電素子の特性である両端の熱差異が発生されなくなる。
【０００７】
このような理由から、上述のように熱電素子の片面は高温部（ｈｏｔ  ｓｉｄｅ）に、他の片面は低温部（ｃｏｌｄ  ｓｉｄｅ）に一定に維持するために、電流が一定に維持される定電流回路が内蔵されたスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）を具現して前記熱電素子の電源として用いている。
【０００８】
しかし、前記スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）は熱電素子に電源を供給するために、稼動される瞬間に大電力を要する。
【０００９】
例えば、前記スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）は０．４Ｌ／ｍｉｎ水を２５℃から５℃に変換するためにはソースで約１ｋＷの消費電力が要する。即ち、１．５Ｌ／ｍｉｎ水の場合、３ｋＷを超える消費電力を要することになる。
【００１０】
このように、前記スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）が大電力を要することにより、前記スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）内の変圧器も大容量の電力を変圧することができなければならない。
【００１１】
このような大電力を要する変圧器は非常に高価であるため、前記スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）の単価も上昇させる要因となる。
【００１２】
従って、低価でありながら、大電力を要する熱電素子に一定の直流（ＤＣ）電源を安定的に供給することができる供給電源装置の必要性が台頭されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上述のような問題点を解決するために導き出されたものであり、大電力の電源を要する熱電素子に電源を供給する時、低価でありながらも安定的かつ一定の直流（ｓｔｅａｄｙ  ＤＣ）電源を供給することができる熱電素子用電源供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述のような目的を果たすために、本発明の実施例による熱電素子用電源供給装置は、外部から入力された交流（ＡＣ）電源を直流（ＤＣ）電源に変換する直流電源供給手段；前記直流電源供給手段から提供された直流電源を充電する充電装置；及び前記充電装置の充電状態をモニタリングし、前記充電状態によって前記充電装置を制御して、前記直流電源供給手段の動作をオン／オフさせるように制御する制御手段を含んで構成される。
【００１５】
また、前記直流電源供給手段は、外部から入力された交流（ＡＣ）電源を全波整流し、全波整流波形を有する直流（ＤＣ）電源に変換する整流器；前記全波整流波形を矩形波に変換するＤＣ−ＤＣコンバーター；半導体素子を含み、前記半導体素子のスイッチング速度によって前記矩形波のパルス幅を調節して、前記直流（ＤＣ）電源の波形を生成するパルス幅変調部；前記パルス幅変調部の制御によって動作し、前記半導体素子のスイッチング速度によって前記矩形波の周波数を調節して、前記直流（ＤＣ）電源の波形を生成するパルス周波数変調部；及び前記パルス幅変調され、パルス周波数変調された矩形波を有する前記直流（ＤＣ）電源を昇圧したりまたは減圧する変圧器を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、前記変圧器は、約１００Ｗ程度の電力を供給することができる変圧容量を有する低容量変圧器であることを特徴とする。
【００１７】
また、前記直流電源供給手段は、前記整流器の前段に設けられ、前記交流（ＡＣ）電源の電磁波の干渉及びノイズを除去するラインフィルターをさらに含むことを特徴とする。
【００１８】
また、前記直流電源供給手段は、前記整流器と前記ＤＣ−ＤＣコンバーターの間に設けられ、前記整流器を通じた全波整流時に前記交流（ＡＣ）電源の位相損失を最小化するように力率を補正する力率補正部；及び前記力率補正部と前記ＤＣ−ＤＣコンバーターの間に設けられ、電流が前記力率補正部に流れることを防止するための逆電流防止用ダイオードをさらに含むことを特徴とする。
【００１９】
また、前記直流電源供給手段は、前記制御手段の制御によって前記直流電源供給手段の動作をオン／オフさせるための全体スイッチをさらに含むことを特徴とする。
【００２０】
また、前記整流器は４個のダイオードがブリッジ連結されたブリッジ全波整流回路を含むことを特徴とする。
【００２１】
また、前記充電装置は、前記直流電源供給手段から入力される直流（ＤＣ）電源をバッテリー充電電源に変換して充電を制御するための充電回路；前記充電回路を通じて供給する電源を充電し、充電された電源を放電するバッテリー；及び前記バッテリーの充電状態をモニタリングするための充電状態検出器を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、前記充電装置は前記バッテリーの充電状態を表示するための表示手段をさらに含むことを特徴とする。
【００２３】
また、前記バッテリーは高容量充電キャパシタであることを特徴とし、前記高容量充電キャパシタは電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）であることを特徴とする。
【００２４】
また、前記バッテリーは２次電池または蓄電池であることを特徴とする。
【００２５】
また、前記制御手段は、前記充電状態検出器を制御して前記バッテリーの充電された量を検出することを特徴とする。
【００２６】
また、前記制御手段は、前記検出されたバッテリーの充電された量が最大設定値である場合、前記直流電源供給手段の動作をオフ（ｏｆｆ）させ、前記検出されたバッテリーの充電された量が最小設定値以下である場合、前記直流電源供給手段の動作をオン（ｏｎ）させることを特徴とする。
【００２７】
本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。
【００２８】
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、高容量充電が可能な電気二重層キャパシタ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ；ＥＤＬＣ）を含むことにより、大容量の一定の直流（ＤＣ）電源を安定的に供給する効果がある。
【００３０】
また、本発明によると、変圧容量が大きい高価の変圧器に代わり、変圧容量が小さい低価の変圧器を用いても具現が可能であるため、製造コストが節減される効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係わる以下の詳細な説明および好ましい実施例によってさらに明白になるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の説明において、係わる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にぼかす可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００３３】
図１は本発明の一実施例による熱電素子用電源供給装置のブロック図である。
【００３４】
図１を参照すると、本発明の一実施例による熱電素子用電源供給装置１は、直流電源供給手段１０、充電手段２０及び制御手段３０を含んで構成される。
【００３５】
前記直流電源供給手段１０は外部から入力される交流（ＡＣ）電源を直流（ＤＣ）電源に変換して、前記充電手段２０は前記変換された直流（ＤＣ）電源を充電する。
【００３６】
この際、前記充電された直流（ＤＣ）電源が熱電素子２に供給される。
【００３７】
前記制御手段３０は、前記充電手段２０の充電状態をモニタリングして、前記充電状態によって前記充電手段２０を制御し、前記直流電源供給手段１０の動作をオン／オフさせるように制御する。
【００３８】
図２は図１に図示された直流電源供給手段の詳細ブロック図である。
【００３９】
図２を参照すると、前記直流電源供給手段１０は、ラインフィルター１１、整流器１２、力率補正部（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＰＦＣ）１３、逆電流防止用ダイオード１４、ＤＣ−ＤＣコンバーター１５、変圧器１６、パルス幅変調部（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ＰＷＭ）１７、パルス周波数変調部（Ｐｕｌｓｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ＰＦＭ）１８及び全体スイッチ１９を含んで構成される。
【００４０】
前記ラインフィルター１１は外部から入力された交流（ＡＣ）電源の不必要な電磁波信号の干渉及びノイズを除去する。
【００４１】
前記ラインフィルター１１には例えばＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）フィルターが用いられる。
【００４２】
前記整流器１２は外部から入力された交流（ＡＣ）電源を全波整流し、全波整流波形を有する直流（ＤＣ）電源に変換する。
【００４３】
この際、前記整流器１２は４個のダイオードがブリッジ連結されたブリッジ全波整流回路を含んで具現され、このようなブリッジ全波整流回路は周期的に陽と陰の二つの方向に変化する交流（ＡＣ）電源を全波整流し、一つの方向の全波整流波形を有する直流（ＤＣ）電源に変換する。
【００４４】
前記力率補正部（ＰＦＣ）１３は、前記整流器１２を通じた全波整流時に交流（ＡＣ）電源の電流波形と電圧波形の位相差による位相損失が最小化になるように力率を補正する。
【００４５】
この際、電流が前記力率補正部（ＰＦＣ）１３に流れることを防止するために、前記力率補正部（ＰＦＣ）１３と後述されるＤＣ−ＤＣコンバーター１５の間に逆電流防止用ダイオード１４が配置されることができる。
【００４６】
前記ＤＣ−ＤＣコンバーター１５は、大きさが一定でない前記全波整流波形を有する直流（ＤＣ）電源を一定の大きさの直流（ＤＣ）電源に変換するように、前記全波整流波形を矩形波に変換する。
【００４７】
このような前記ＤＣ−ＤＣコンバーター１５は例えば、擬似共振型フライバック（Ｑｕａｓｉ−Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ｆｌｙｂａｃｋ）コンバーター、フォワード（Ｆｏｒｗａｒｄ）コンバーター、  フル−ブリッジ（Ｆｕｌｌ−ｂｒｉｄｇｅ）コンバーター及びハーフ−ブリッジ（Ｈａｌｆ−ｂｒｉｄｇｅ）コンバーターなどが用いられることができる。
【００４８】
一方、前記ＤＣ−ＤＣコンバーター１５で変換された前記矩形波は、後述されるパルス幅変調部（ＰＷＭ）１７とパルス周波数変調部（ＰＦＭ）１８によって前記矩形波の幅と周波数が調節されることができる。
【００４９】
具体的には、前記パルス幅変調部（ＰＷＭ）１７は半導体素子を含んで、前記半導体素子のスイッチング速度によって矩形波形態の電圧または電流波形のパルス幅を調節する。
【００５０】
一方、前記パルス周波数変調部（ＰＦＭ）１８は前記半導体素子のスイッチング速度によって矩形波形態の電圧または電流波形の周波数を調節する。
【００５１】
従って、求める矩形波を有する前記直流（ＤＣ）電源を生成するために、前記ＤＣ−ＤＣコンバーター１５を通じて変換された前記矩形波は、前記パルス幅変調部（ＰＷＭ）１７及び前記パルス周波数変調部（ＰＦＭ）１８によってパルス幅及びパルス周波数が調節される。
【００５２】
この際、前記パルス幅変調部（ＰＷＭ）１７によるパルス幅調節を先に遂行した後、必要に応じて前記パルス幅変調部（ＰＷＭ）１７の制御によって前記パルス周波数変調部（ＰＦＭ）１８により周波数調節を遂行する。
【００５３】
前記変圧器１６は、前記生成された出力電圧波形を有する直流（ＤＣ）電源を所定大きさに調節するために昇圧または減圧する。
【００５４】
このような前記変圧器１６は１次側コイル及び２次側コイルで構成され、前記１次側コイルと前記２次側コイルの巻線比によって昇圧及び減圧の大きさを調節することができる。
【００５５】
この際、本発明による前記変圧器１６には、約１００Ｗ内外の電力を供給することができる変圧容量を有する低容量変圧器が用いられる。
【００５６】
これは、大容量の電力を熱電素子に供給するために従来少なくとも３ｋＷ以上の電力を供給しなければならない変圧容量に比べて顕著に小さい。
【００５７】
図３は図１に図示された充電手段の詳細ブロック図である。
【００５８】
図３を参照すると、前記充電手段２０は、前記直流電源供給手段１０から入力される直流（ＤＣ）電源をバッテリー充電電源に変換して充電を制御するための充電回路２１、前記充電回路２１を通じて熱電素子に供給する電源を充電し、充電された電源を放電するバッテリー２２、及び前記バッテリー２２の充電状態をモニタリングするための充電状態検出器２３を含んで構成される。
【００５９】
ここで、前記バッテリー２２は高容量の充電が可能なキャパシタが用いられ、このような高容量充電キャパシタは例えば電気二重層キャパシタ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ；ＥＤＬＣ）がある。
【００６０】
また、前記バッテリー２２は２次電池または蓄電池が用いられることもできる。
【００６１】
前記充電状態検出器２３は前記バッテリー２２の充電状態をモニタリングするために、周期的に前記バッテリー２２の容量を検出して制御手段３０に提供する。
【００６２】
一方、前記充電装置２０はこのような前記バッテリー２２の充電状態を表示するための表示手段（未図示）をさらに含むことができる。
【００６３】
再び、図１を参照して、前記制御手段３０は、前記充電手段２０から提供された前記バッテリー２２の充電状態によって前記直流電源供給手段１０と前記充電手段２０を制御する。
【００６４】
具体的には、前記制御手段３０は前記充電状態検出器２３を制御して、前記バッテリー２２の充電された量を検出する。
【００６５】
その後、前記制御手段３０は、前記検出されたバッテリー２２の充電された量によって前記直流電源供給手段１０の動作をオン／オフさせるように、前記全体スイッチ１９を制御する。
【００６６】
例えば、前記制御手段３０は、前記検出されたバッテリー２２の充電された量が最大設定値である場合、それ以上前記バッテリー２２に充電される直流（ＤＣ）電源を供給しないように、前記全体スイッチ１９を制御して前記直流電源供給手段１０の動作をオフ（ｏｆｆ）させる。
【００６７】
反対に、前記制御手段３０は、前記検出されたバッテリー２２の充電された量が最小設定値以下である場合、前記バッテリー２２に直流（ＤＣ）電源を供給して充電するように、前記全体スイッチ１９を制御して前記直流電源供給手段１０の動作をオン（on）させる。
【００６８】
上述のように、本発明による熱電素子用電源供給装置１は、変圧容量が小さい低容量変圧器１６を用いて製造単価を低めるだけでなく、前記変圧器１６で変圧された電源を充電手段２０の高容量バッテリー２２に充電させて用いることができるため、大電力を要する熱電素子に一定の直流（ＤＣ）電源を安定的に供給することができるようになる。
【００６９】
以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野にて通常の知識を有する者であれば、添付の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施例による熱電素子用電源供給装置のブロック図である。
【図２】図１に図示された直流電源供給手段の詳細ブロック図である。
【図３】図１に図示された充電手段の詳細ブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  電源供給装置
２  熱電素子
１０  直流電源供給手段
１１  ラインフィルター
１２  整流器
１３  力率補正部（ＰＦＣ）
１４  逆電流防止用ダイオード
１５  ＤＣ−ＤＣコンバーター
１６  変圧器
１７  パルス幅変調部（ＰＷＭ）
１８  パルス周波数変調部（ＰＦＭ）
１９  全体スイッチ
２０  充電手段
２１  充電回路
２２  バッテリー
２３  充電状態検出器
３０  制御手段
【図１】
2012065531.tif 000003
【図２】
2012065531.tif 000004
【図３】
2012065531.tif 000005