ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ, ОХЛАДИТЕЛЬ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ЕГО, НАГРЕВАТЕЛЬ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ЕГО, И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ
ELECTRONIC TEMPERATURE CONTROL DEVICE, COOLER USING SAME, HEATER USING SAME, AND CONTROL METHOD THEREOF

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к электронному устройству управления температурой для управления температурой объекта с использованием термоэлектрического модуля, охладителю, использующему его, нагревателю, использующему его, и способу управления им.
Уровень техники
Термоэлектрический эффект относится к преобразованию энергии между теплом и электричеством, а именно явлению, при котором носители внутри устройства перемещаются для создания электродвижущей силы, когда между обоими концами устройства преобразования существует разница температур.
Исследования термоэлектрического явления началось в начале 1900 годов и достаточно продвинулось вперед, чтобы позволить институту им. Иоффе бывшего Советского Союза получать эффективность преобразования около 4%, и в настоящее время эффективность преобразования составляет около 10%. Термоэлектричество может быть разделено на эффект Зеебека, при котором электродвижущую силу получают с использованием разниц температуры между двумя частями, эффект Пелтье, при котором охлаждение и нагревание выполняют с помощью электродвижущей силы, и эффект Томсона, при котором электродвижущая сила возникает за счет разницы температур токопроводящего провода или полосы, при этом базовая технология касательно области материалов или технология систем для производственного процесса вышла на передний план.
2
3
2
3
2
3
Термоэлектрические материалы могут быть разделены на материал комнатной температуры, материал средней температуры и материал высокой температуры согласно диапазонам температуры, основанным на термоэлектрических характеристиках. Сплав BiTe на основе твердого раствора, имеющий состав (Bi,Te)Te, и Bi(Te,Se) имеет превосходные термоэлектрические характеристики. Модуль генерации и термоэлектрического охлаждения, использующий такие термоэлектрические материалы, имеет структуру, в которой термоэлектрические устройства n-типа и термоэлектрические устройства р-типа электрически соединены последовательно и термически соединены параллельно.
В термоэлектрическом модуле, когда тепло передается от части с высокой температурой к части с низкой температурой за счет разницы температур между ними, электроны и дырки передаются от части с высокой температурой к части с низкой температурой в термоэлектрическом устройстве n-типа и термоэлектрическом устройстве р-типа, соответственно, таким образом создавая электричество, и в термоэлектрическом модуле, когда течет ток, на одной его стороне возникает охлаждение, при этом нагревание возникает на другой за счет перемещения носителей, таким образом обеспечивая охлаждение и нагревание.
Эффективность термоэлектрического модуля определяется термоэлектрическими характеристиками, такими как термоэлектродвижущая сила, теплопроводность или резистивность термоэлектрических материалов n-типа и р-типа и количество соединенных термоэлектрических устройств.
Также схема охлаждения, использующая термоэлектрический модуль, имеет высокую чувствительность термического реагирования, обеспечивает локально избирательное охлаждение и имеет простую конструкцию без подвижных частей, и таким образом оно производится для частичного охлаждения электронных компонентов, таких как высокопроизводительный мощный транзистор, лазерный диод и т.п., и также может быть использована для общих целей, например для холодильной камеры в транспортных средствах, для бытовых холодильников и кондиционеров и т.п.
Также, так как использование хлорфторуглеродов (CFC) в транспортных средствах, бытовых кондиционерах и холодильниках и т.п. регламентировано, развитие систем кондиционирования, использующих термоэлектрические материалы, способные к использованию для охлаждения без охлаждающего вещества, представляет собой многообещающую область.
Термоэлектрический модуль использует тот факт, что тепло передается от области низкой температуры к области высокой температуры за счет эффекта Пелтье, когда ток течет по контуру, включающему соединение между различными материалами. Основываясь на этом принципе, термоэлектрический холодильник может быть изготовлен путем последовательного соединения множества переходов.
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
Аспект настоящего изобретения обеспечивает электронное устройство управления температурой для управления температурой объекта с использованием термоэлектрического модуля, охладитель, использующий его, нагреватель, использующий его, и способ управления им.
Решение проблемы
Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечено электронное устройство управления температурой, включающее: термоэлектрический модуль, включающий первый металлический элемент, имеющий один конец в контакте с объектом, и второй металлический элемент, имеющий один конец, соединенный с другим концом первого металлического элемента, напряжение, прикладываемое к одному концу первого металлического элемента и другому концу второго металлического элемента; блок подачи напряжения, подающий первое напряжение или переменное напряжение, имеющее диапазон от второго напряжения до третьего напряжения, в термоэлектрический модуль; и контроллер, управляющий напряжением, поданным в термоэлектрический модуль блоком подачи напряжения, согласно разнице между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой, в котором первое напряжение выше третьего напряжения и является фиксированным напряжением.
Когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой равна или больше первого предварительно установленного значения, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи первого напряжения в термоэлектрический модуль, а когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой меньше первого предварительно установленного значения, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи переменного напряжения в термоэлектрический модуль.
Когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой находится в пределах предварительно установленного диапазона, контроллер может регулировать напряжение, поданное в термоэлектрический модуль, пропорционально разнице между конечной температурой и температурой объекта или первого металлического элемента.
Когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой равна или выше первого предварительно установленного значения, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи первого напряжения в термоэлектрический модуль до тех пор, пока температура объекта или первого металлического элемента не достигнет конечной температуры, и когда температура объекта или первого металлического элемента достигает конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи переменного напряжения в термоэлектрический модуль.
Контроллер может сравнивать конечную температуру с температурой объекта или первого металлического элемента, и если пики температур имеют противоположные направления, контроллер может переключать состояние соединения между одним концом первого металлического элемента и другим концом второго металлического элемента для изменения направления пиков потенциалов одного конца первого металлического элемента и другого конца второго металлического элемента.
Когда контроллер дополнительно сравнивает температуру второго металлического элемента или наружную температуру с конечной температурой, и блок подачи напряжения подает переменное напряжение в термоэлектрический модуль, контроллер может корректировать величину поданного переменного напряжения.
Когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой равна или больше первого предварительно установленного значения, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи первого напряжения в термоэлектрический модуль, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой меньше первого предварительно установленного значения, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи переменного напряжения в термоэлектрический модуль, и когда разница между температурой второго металлического элемента или наружной температурой и конечной температурой превосходит второе предварительно установленное значение, контроллер может сужать предварительно установленный диапазон.
Электронное устройство управления температурой может дополнительно включать вентилятор, расположенный на другой стороне второго металлического элемента термоэлектрического модуля.
Когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой находится за пределами предварительно установленного диапазона, контроллер может вращать вентилятор на первой скорости, и когда эта разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой находится в пределах предварительно установленного диапазона, контроллер может вращать вентилятор на второй скорости, причем первая скорость может быть выше второй скорости.
Контроллер может обнаруживать напряжение, поданное в термоэлектрический модуль блоком подачи напряжения, и управлять с обратной связью напряжением, поданным блоком подачи напряжения в термоэлектрический модуль.
Согласно аспекту настоящего изобретения, обеспечен охладитель, включающий: блок хранения, хранящий охлаждаемый объект; термоэлектрический модуль, включающий первый металлический элемент, имеющий один конец в контакте с блоком хранения или расположенный внутри блока хранения, и второй металлический элемент, имеющий один конец, соединенный с другим концом первого металлического элемента и расположенный снаружи блока хранения, напряжение, прикладываемое к одному концу первого металлического элемента и другому концу второго металлического элемента; блок подачи напряжения, подающий первое напряжение или переменное напряжение, имеющее диапазон от второго напряжения до третьего напряжения, в термоэлектрический модуль; и контроллер, управляющий напряжением, поданным в термоэлектрический модуль блоком подачи напряжения согласно разнице между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой, когда температура этого объекта или первого металлического элемента выше конечной температуры, причем первое напряжения выше третьего напряжения и является фиксированным напряжением.
Когда температура объекта или первого металлического элемента имеет уровень, равный или выше предварительно установленного диапазона от конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи первого напряжения в термоэлектрический модуль, и когда температура объекта или первого металлического элемента имеет уровень ниже предварительно установленного диапазона от конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи переменного напряжения в термоэлектрический модуль.
Когда температура объекта или первого металлического элемента имеет уровень ниже предварительно установленного диапазона от конечной температуры, контроллер может подавать напряжение в термоэлектрический модуль, пропорциональное разнице между конечной температурой и температурой объекта или первого металлического элемента.
Когда температура объекта или первого металлического элемента имеет уровень, равный или выше предварительно установленного диапазона от конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи первого напряжения в термоэлектрический модуль до тех пор, пока температура объекта или первого металлического элемента не достигнет конечной температуры, и когда температура объекта или первого металлического элемента достигает конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи переменного напряжения в термоэлектрический модуль.
Когда температура объекта или первого металлического элемента отлична от конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи первого напряжения в термоэлектрический модуль до тех пор, пока температура объекта или первого металлического элемента не достигнет конечной температуры, когда температура объекта или первого металлического элемента достигает конечной температуры, и температура объекта или первого металлического элемента равна или ниже конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи переменного напряжения в термоэлектрический модуль, когда температура объекта или первого металлического элемента достигает конечной температуры, и температура объекта или первого металлического элемента превосходит конечную температуру и ниже первого предварительно установленного значения, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи третьего напряжения в термоэлектрический модуль, и когда температура объекта или первого металлического элемента достигает конечной температуры, и температура объекта или первого металлического элемента превосходит первое предварительно установленное значение, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи первого напряжения в термоэлектрический модуль.
Когда температура второго металлического элемента или наружная температура блока хранения превосходит конечную температуру на предварительно установленное значение, контроллер может корректировать амплитуду переменного напряжения, когда блок подачи напряжения подает переменное напряжение в термоэлектрический модуль.
Когда температура объекта или первого металлического элемента имеет уровень, равный или выше предварительно установленного диапазона от конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи первого напряжения в термоэлектрический модуль, когда температура объекта или первого металлического элемента имеет уровень ниже предварительно установленного диапазона от конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи переменного напряжения в термоэлектрический модуль, и когда температура второго металлического элемента или наружная температура блока хранения превосходит конечную температуру на предварительно установленное значение, контроллер может сужать предварительно установленный диапазон.
Электронное устройство управления температурой может дополнительно включать вентилятор, расположенный на другой стороне второго металлического элемента термоэлектрического модуля.
Когда температура объекта или первого металлического элемента имеет уровень, равный или выше предварительно установленного диапазона от конечной температуры, контроллер может вращать вентилятор на первой скорости, и когда температура объекта или первого металлического элемента имеет уровень ниже предварительно установленного диапазона от конечной температуры, контроллер может вращать вентилятор на второй скорости, причем первая скорость выше второй скорости.
Согласно аспекту настоящего изобретения, обеспечен нагреватель, включающий: блок хранения, хранящий нагреваемый объект; термоэлектрический модуль, включающий первый металлический элемент, имеющий один конец в контакте с блоком хранения или расположенный внутри блока хранения, и второй металлический элемент, имеющий один конец, соединенный с другим концом первого металлического элемента и расположенный снаружи блока хранения, напряжение, прикладываемое к одному концу первого металлического элемента и другому концу второго металлического элемента; блок подачи напряжения, подающий первое напряжение или переменное напряжение, имеющее диапазон от второго напряжения до третьего напряжения, в термоэлектрический модуль; и контроллер, управляющий напряжением, поданным в термоэлектрический модуль блоком подачи напряжения согласно разнице между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой, когда температура этого объекта или первого металлического элемента ниже конечной температуры, причем первое напряжение выше третьего напряжения и является фиксированным напряжением.
Когда температура объекта или первого металлического элемента имеет уровень ниже предварительно установленного диапазона от конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи первого напряжения в термоэлектрический модуль, и когда температура объекта или первого металлического элемента имеет уровень, превышающий предварительно установленный диапазон от конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи переменного напряжения в термоэлектрический модуль.
Когда температура объекта или первого металлического элемента имеет уровень, превышающий предварительно установленный диапазон от конечной температуры, контроллер может подавать в термоэлектрический модуль пропорционально разнице между конечной температурой и температурой объекта или первого металлического элемента.
Когда температура объекта или первого металлического элемента имеет уровень ниже предварительно установленного диапазона от конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи первого напряжения в термоэлектрический модуль до тех пор, пока температура объекта или первого металлического элемента не достигнет конечной температуры, и когда температура объекта или первого металлического элемента достигает конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи переменного напряжения в термоэлектрический модуль.
Когда температура объекта или первого металлического элемента отлична от конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи первого напряжения в термоэлектрический модуль до тех пор, пока температура объекта или первого металлического элемента не достигнет конечной температуры, когда температура объекта или первого металлического элемента достигает конечной температуры, и температура объекта или первого металлического элемента равна или выше конечной температуры, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи переменного напряжения в термоэлектрический модуль, когда температура объекта или первого металлического элемента достигает конечной температуры, и температура объекта или первого металлического элемента ниже конечной температуры и превосходит первое предварительно установленное значение, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи третьего напряжения в термоэлектрический модуль, и когда температура объекта или первого металлического элемента достигает конечной температуры, и температура объекта или первого металлического элемента ниже первого предварительно установленного значения, контроллер может управлять блоком подачи напряжения для подачи первого напряжения в термоэлектрический модуль.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, обеспечен способ управления электронным устройством управления температурой, включающим термоэлектрический модуль, включающий первый металлический элемент, имеющий один конец в контакте с объектом, и второй металлический элемент, имеющий один конец, соединенный с другим концом первого металлического элемента, напряжение, прикладываемое к одному концу первого металлического элемента и другому концу второго металлического элемента, включающий: операцию установки температуры, на которой устанавливают предварительно сохраненную или входную температуру в качестве конечной температуры; операцию обнаружения температуры, на которой обнаруживают температуру объекта или первого металлического элемента; операцию определения режима напряжения, на которой определяют режим напряжения путем определения того, какое напряжение подавать в термоэлектрический модуль, первое или переменное напряжение, имеющее диапазон от второго напряжения до третьего напряжения, с использованием разницы между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой; и операцию выбора напряжения, на которой выбирают амплитуду переменного напряжения с использованием разницы между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой, когда было решено подавать переменное напряжение в термоэлектрический модуль, в котором первое напряжения выше третьего напряжения и является фиксированным напряжением.
Операция определения режима напряжения может включать: операцию в режиме постоянного напряжения, на которой подают первое напряжение в термоэлектрический модуль, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой находится за пределами предварительно установленного диапазона; и операцию в режиме переменного напряжения, на которой подают переменное напряжение в термоэлектрический модуль, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой находится в пределах предварительно установленного диапазона.
Операция определения режима напряжения может включать: операцию в режиме постоянного напряжения, на которой подают посредством блока подачи напряжения первое напряжение в термоэлектрический модуль до тех пор, пока температура объекта или первого металлического элемента не достигнет конечной температуры, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой находится за пределами предварительно установленного диапазона; и операцию в режиме переменного напряжения, на которой подают посредством блока подачи напряжения переменное напряжение в термоэлектрический модуль, когда температура объекта или первого металлического элемента достигает конечной температуры.
Операция определения режима напряжения, когда электронное устройство управления температурой охлаждает объект, может включать: операцию в первом режиме постоянного напряжения, на которой подают посредством блока подачи напряжения первое напряжение в термоэлектрический модуль до тех пор, пока температура объекта или первого металлического элемента не достигнет конечной температуры, когда температура объекта или первого металлического элемента отлична от конечной температуры; операцию в первом режиме переменного напряжения, на которой подают посредством блока подачи напряжения переменное напряжение в термоэлектрический модуль, когда температура объекта или первого металлического элемента достигает конечной температуры, и температура объекта или первого металлического элемента ниже конечной температуры; операцию во втором режиме переменного напряжения, на которой подают третье напряжение в термоэлектрический модуль посредством блока подачи напряжения, когда температура объекта или первого металлического элемента достигает конечной температуры, и температура объекта или первого металлического элемента превосходит конечную температуру и ниже первого предварительно установленного значения; и операцию во втором режиме постоянного напряжения, на котором подают первое напряжение в термоэлектрический модуль посредством блока подачи напряжения, когда температура объекта или первого металлического элемента достигает конечной температуры, и температура объекта или первого металлического элемента превосходит конечную температуру.
В операции выбора напряжения напряжение, поданное в термоэлектрический модуль, может регулироваться пропорционально разнице между конечной температурой и температурой объекта или первого металлического элемента.
Способ управления электронным устройством управления температурой может дополнительно включать: операцию изменения режима работы, на которой сравнивают конечную температуру с температурой объекта или первого металлического элемента и переключают состояние соединения между блоком подачи напряжения и одним концом первого металлического элемента и другим концом второго металлического элемента термоэлектрического модуля, когда пики температур имеют обратные направления согласно результату сравнения.
В операции выбора напряжения температура второго металлического элемента или наружная температура может быть дополнительно сравнена с конечной температурой для коррекции амплитуды переменного напряжения, когда переменное напряжение подается в термоэлектрический модуль блоком подачи напряжения.
Операция определения режима напряжения может включать: операцию в режиме постоянного напряжения, на которой подают первое напряжение в термоэлектрический модуль, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой находится за пределами предварительно установленного диапазона; операцию в режиме переменного напряжения, на которой подают переменное напряжение в термоэлектрический модуль, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой находится в пределах предварительно установленного диапазона, и операцию коррекции, на которой сужают предварительно установленный диапазон, когда разница между температурой второго металлического элемента или наружной температурой и конечной температурой превосходит предварительно установленное значение.
Электронное устройство управления температурой может дополнительно включать вентилятор, расположенный на другой стороне второго металлического элемента термоэлектрического модуля, и способ управления электронным устройством управления температурой может дополнительно включать: операцию приведения в движение вентилятора, на которой вращают вентилятор на первой скорости, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой находится за пределами предварительно установленного диапазона, и вращают вентилятор на второй скорости, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента и конечной температурой находится в пределах предварительно установленного диапазона, причем первая скорость выше второй скорости.
Предпочтительные технические результаты изобретения
Как установлено выше, в случае электронного устройства управления температурой, охладителя, использующего его, нагревателя, использующего его, и способа управления им согласно вариантам выполнения изобретения, температура объекта может регулироваться управлением термоэлектрическим модулем на низком уровне мощности и с низким шумом.
Краткое описание чертежей
ФИГ. 1 представляет собой вид, иллюстрирующий способ управления температурой общеизвестного охладителя или нагревателя;
ФИГ. 2 представляет собой вид, схематически иллюстрирующий конфигурацию устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения;
ФИГ. 3 представляет собой график, показывающий отношение между температурой объекта и напряжением, поданным в термоэлектрический модуль электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения;
ФИГ. 4 представляет собой график, показывающий отношение между температурой объекта и напряжением, поданным в термоэлектрический модуль электронного устройства управления температурой согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения;
ФИГ. 5 представляет собой график, показывающий отношение между температурой объекта и напряжением, поданным в термоэлектрический модуль электронного устройства управления температурой согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения;
ФИГ. 6 представляет собой график, показывающий отношение между температурой объекта и напряжением, поданным в термоэлектрический модуль электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения;
ФИГ. 7 и 8 представляют собой блок-схемы, иллюстрирующие способ управления электронным устройством управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения, соответственно;
ФИГ. 9-11 представляют собой подробные блок-схемы, иллюстрирующие операцию определения режима напряжения в способе управления электронным устройством управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения, соответственно;
ФИГ. 12 представляет собой вид, схематически иллюстрирующий конфигурацию блока подачи напряжения согласно варианту выполнения настоящего изобретения; и
ФИГ. 13 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую работу блока подачи напряжения согласно варианту выполнения настоящего изобретения.
Наилучший вариант выполнения изобретения
Далее варианты выполнения настоящего изобретения будут описаны подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи так, что они могут быть без труда осуществлены специалистом в области техники, к которой относится настоящее изобретение. При описании настоящего изобретения, если подробное объяснение соответственной известной функции или конструкции считается без необходимости отклоняющей от сущности настоящего изобретения, такое объяснение будет исключено, хотя и будет понятно специалисту в области техники.
Для того чтобы настоящее изобретение сделать ясным для понимания, части, независимые от описания, будут исключены, и для подобных частей используются подобные ссылочные позиции во всем описании.
Кроме тех случаев, когда ясно описано иначе, слово "содержать" и вариации, такие как "содержит" или "содержащий", должны пониматься как включающие изложенные элементы, но не исключающие любые другие элементы.
ФИГ. 1 представляет собой вид, иллюстрирующий способ управления температурой общеизвестного охладителя или нагревателя.
Общеизвестный охладитель или нагреватель включает охлаждающий блок и нагревающий блок, и при приеме мощности охлаждающий блок и нагревающий блок поглощают теплоту окружающей среды или излучают тепло. Здесь степень охлаждения или нагревания в итоге пропорциональна мощности, поданной в охлаждающий блок или нагревающий блок. Таким образом, управление температурой общеизвестного охладителя или нагревателя может быть достигнуто управлением амплитудой напряжения или тока, поданного в охлаждающий блок или нагревающий блок.
На ФИГ. 1(а), для того чтобы управлять температурой, напряжение может быть приложено к охлаждающему блоку или нагревающему блоку методом широтно-импульсной модуляции (PWM).
На ФИГ. 1(b) может быть видно, что напряжение приложено к охлаждающему блоку или нагревающему блоку методом управления фазой, и на ФИГ. 1(c) может быть видно, что напряжение приложено к охлаждающему блоку или нагревающему блоку методом нулевого перекрещивания.
Схемы, показанные на ФИГ. 1(b) и 1(c), применяются, когда используется мощность переменного тока, и ФИГ. 1(а) применяется, когда используется мощность постоянного тока. Во всех способах управления, проиллюстрированных на ФИГ. 1, температура регулируется регулированием временного интервала, на котором прикладывается напряжение.
В случае регулирования временного интервала приложения напряжения для прерывистого приложения напряжения требуется переключение. Однако в операции переключения могут возникать значительные потери переключения, расходуя мощность. Также, потенциально большое количество потери переключения может вызывать значительную нагрузку на схему приложения напряжения, что приводит к повреждению схемы.
Однако во многих случаях нагревающий блок или охлаждающий блок в общем требует значительно высокого уровня мощности, а поданное напряжение или ток требуется для того, чтобы иметь небольшое количество пульсаций. По этой причине оборудование, такое как импульсный источник питания (SMPS) или т.п., который устойчиво обеспечивает высокую мощность, используется в устройствах управления температурой.
Однако, в основном, SMPS выдает постоянное напряжение (т.е. фиксированное, неизменное, регулярное напряжение) для того, чтобы устойчиво подавать высокую мощность, а SMPS, выдающий переменное напряжение, может быть очень дорогим. Таким образом, способ управления степенью нагревания или охлаждения нагревающего блока или охлаждающего блока применяет схему управления соединением между SMPS и нагревающим блоком или охлаждающим блоком. А именно, во многих случаях степень нагревания или охлаждения нагревающего блока или охлаждающего блока регулируется с использованием управления PWM.
Однако, как отмечено выше, использование управления PWM ведет к большому количеству потери, основанной на операции переключения, существенно ухудшающей способность экономить мощность, которая имеет значение для маленьких домашних устройств и т.п.
Таким образом, электронное устройство управления температурой, охладитель, использующий его, нагреватель, использующий его, и способ управления им согласно вариантам выполнения настоящего изобретения экономят мощность путем изменения напряжения приложения согласно секции температуры для уменьшения потери переключения.
ФИГ. 2 представляет собой вид, схематически иллюстрирующий конфигурацию устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения.
На ФИГ. 2 электронное устройство управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения может включать термоэлектрический модуль 100, блок 200 подачи напряжения и контроллер 300. Электронное устройство управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения может дополнительно включать вентилятор 400 по необходимости.
Термоэлектрический модуль 100 включает первый металлический элемент 110 и второй металлический элемент 120. Первый металлический элемент 110 и второй металлический элемент 120 соединены таким образом, чтобы ток мог протекать от одного к другому, при этом между ними может передаваться тепло. Здесь, считается, что другой конец первого металлического элемента 110 и один конец второго металлического элемента 120 соединены. Один конец первого металлического элемента 110 находится в контакте с объектом, который требует управление температурой (или температурой которого необходимо управлять). Когда напряжение прикладывается к одному концу первого металлического элемента 110 и другому концу второго металлического элемента 120, ток течет между первым металлическим элементом 110 и вторым металлическим элементом 120, и может возникнуть теплопередача. Здесь, первая клемма и вторая клемма могут быть установлены на одном конце первого металлического элемента 110 и другом конце второго металлического элемента 120, соответственно. В термоэлектрическом модуле 100 направление теплопередачи может быть определено согласно знаку напряжения, приложенного между одним концом первого металлического элемента 110 и другим концом второго металлического элемента 120. А именно, направление теплопередачи может быть определено согласно высоте потенциала одного конца первого металлического элемента 110 и другого конца второго металлического элемента 120.
Блок 200 подачи напряжения может подавать первое напряжение или напряжение в пределах диапазона от второго напряжения до третьего напряжения. А именно, блок 200 подачи напряжения может подавать первое напряжения как постоянное напряжение или может подавать переменное напряжение, имеющее диапазон от второго напряжения до третьего напряжения. Здесь, предпочтительно, второе напряжение имеет значение, меньшее значения третьего напряжения, и первое напряжения выше третьего напряжения, максимального переменного значения переменного напряжения. А именно, блок 200 подачи напряжения может подавать высокое напряжение как постоянное напряжение и низкое напряжение как переменное напряжение. Когда считается, что блок 200 подачи напряжения трудно конструировать, и расходы на производство блока 200 подачи напряжения растут, так как диапазон переменного напряжения и полоса напряжения переменного напряжения являются более высокими, предпочтительно, высокое напряжение подается в качестве постоянного напряжения, и низкое напряжение подается в качестве переменного напряжения.
Контроллер 300 может управлять напряжением, поданным из блока 200 подачи напряжения в термоэлектрический модуль 100 согласно разнице между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой. А именно, согласно температуре объекта в качестве конечной для управления температурой, контроллер 300 может управлять температурой объекта путем изменения напряжения подачи из блока 200 подачи напряжения. Здесь, если трудно непосредственно измерять температуру объекта, контроллер 300 может управлять температурой первого металлического элемента 110, уравновешиваемого по температуре с объектом, путем изменения напряжения подачи из блока 200 подачи напряжения согласно температуре первого металлического элемента 110.
В частности, показание выходного напряжения из блока 200 подачи напряжения может изменяться в зависимости от того, превышает ли разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой предварительно установленное значение, и когда блок 200 подачи напряжения подает переменное напряжение, контроллер 300 может регулировать величину (или амплитуду) напряжения согласно разнице между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой.
В дополнение, контроллер 300 может управлять напряжением, поданным блоком 200 подачи напряжения в термоэлектрический модуль 100, дополнительно сравнивая температуру второго металлического элемента 120 или наружную температуру вокруг второго металлического элемента 120 с конечной температурой.
А именно, контроллер 300 может управлять работой термоэлектрического модуля 100, дополнительно отражая температуру второго металлического элемента 120, который излучает тепло, передаваемое от объекта, или поглощает тепло, передаваемое объекту, и температуру периферийного участка второго металлического элемента 120.
Также контроллер 300 может управлять вращательной скоростью вентилятора 400, расположенного на другом конце второго металлического элемента 120 согласно разнице между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой. Причина состоит в том, что скорость циркуляции наружного воздуха вокруг второго металлического элемента 120 различается согласно вращательной скорости вентилятора 400.
Далее будет описан способ управления температурой объекта контроллером 300 электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения путем управления напряжением, поданным из блока 200 подачи напряжения в термоэлектрический модуль 100. Однако будет описана только температура объекта, но он также может быть применен к схеме управления температурой первого металлического элемента 110.
ФИГ. 3 представляет собой график, показывающий отношение между температурой объекта и напряжением, поданным в термоэлектрический модуль электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения.
На ФИГ. 3 отношение между температурой объекта и напряжением подачи при выполнении охлаждения с использованием электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения может быть проверено.
Когда температура объекта выше конечной температуры Ts, напряжение, поданное в термоэлектрический модуль 100, может регулироваться согласно температуре конечной и поданной. Когда температура объекта ниже конечной температуры Ts, подача напряжения в термоэлектрический модуль 100 останавливается для экономии мощности и уменьшения шума.
На ФИГ. 3 в электронном устройстве управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения в случае (а), когда разница между температурой объекта и конечной температурой Ts равна или больше первого предварительно установленного значения ΔТ, первое напряжение V1 в качестве постоянного напряжения подается в термоэлектрический модуль 100, и в случаях (b, c, d), когда эта разница меньше предварительно установленного первого значения ΔТ, переменное напряжение, изменяющееся в диапазоне от второго напряжения V3 до третьего напряжения V2, подается в термоэлектрический модуль 100 для охлаждения объекта.
В секции b в электронном устройстве управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения, когда разница между температурой объекта и конечной температурой Ts меньше первого предварительно установленного значения ΔТ, амплитуда напряжения может регулироваться пропорционально разнице между температурой объекта и конечной температурой Ts и подаваться в термоэлектрический модуль 100.
В секции c в электронном устройстве управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения, когда разница между температурой объекта и конечной температурой Ts достигает конечной температуры Ts, электронное устройство управления температурой не работает, пока температура объекта не изменится на некоторое значение от конечной температуры Ts, и когда температура объекта изменяется на некоторое значение, электронное устройство управления температурой может прикладывать напряжение пропорционально разнице между температурой объекта и конечной температурой Ts. Это должно уменьшать потерю энергии и создание шума из-за частой работы блока 200 подачи напряжения.
В секции d в электронном устройстве управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения, когда температура объекта отлична от конечной температуры Ts, прикладывается напряжение, пропорциональное разнице между температурой объекта и конечной температурой Ts, когда разница между температурой объекта и конечной температурой Ts равна или больше первого предварительно установленного значения ΔТ, первое напряжение V1 в качестве постоянного напряжения может быть подано в термоэлектрический модуль 100.
Здесь, первое предварительно установленное значение ΔТ может быть температурой, посредством которой температура объекта может достигать конечной температуры Ts в пределах некоторого периода времени, когда третье напряжение V2 подается в термоэлектрический модуль 100. А именно, первое предварительно установленное значение ΔТ может быть установлено при учете третьего напряжения V2 и способности теплопередачи термоэлектрического модуля 100.
Несмотря на то что не показано, контроллер 300 может обнаруживать напряжение, поданное в термоэлектрический модуль 100 из блока 200 подачи напряжения, чтобы управлять с обратной связью напряжением, поданным блоком 200 подачи напряжения в термоэлектрический модуль 100. А именно, несмотря на то, что посылается сигнал управления напряжением, поданным из блока 200 подачи напряжения, напряжение, поданное из блока 200 подачи напряжения в термоэлектрический модуль 100, может изменяться за счет различных факторов, таким образом контроллер 300 может подавать предполагаемое напряжение в термоэлектрический модуль 100 с помощью управления с обратной связью.
Когда вышеупомянутые способы управления объединяются, контроллер 300 может анализировать разницу между температурой объекта и конечной температурой Ts, чтобы определять, как охлаждать объект, быстро путем подачи высокого постоянного напряжения или медленно путем подачи переменного напряжения, имеющего полосу низкого напряжения. Также, в случае подачи переменного напряжения амплитуда переменного напряжения может быть установлена с использованием разницы между температурой объекта и конечной температурой Ts.
ФИГ. 4 представляет собой график, показывающий отношение между температурой объекта и напряжением, поданным в термоэлектрический модуль электронного устройства управления температурой согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения.
На ФИГ. 4 в электронном устройстве управления температурой согласно настоящему варианту выполнения в случае (а), когда разница между температурой объекта и конечной температурой Ts равна или больше первого предварительно установленного значения ΔТ, первое напряжение V1 в качестве постоянного напряжения может быть приложено к термоэлектрическому модулю 100, и когда температура объекта достигает конечной температуры Ts, переменное напряжение, имеющее диапазон от второго напряжения V3 до третьего напряжения V2, может быть подано в термоэлектрический модуль 100 для охлаждения объекта. А именно, постоянное напряжение может непрерывно подаваться в объект до тех пор, пока температура объекта не достигнет конечного напряжения Ts, чтобы таким образом быстро охлаждать объект, и когда температура объекта достигает конечной температуры Ts, переменное напряжение может быть подано, чтобы поддерживать охлажденное состояние.
В секции b, так как температура объекта находится в пределах диапазона конечной температуры Ts и первого предварительно установленного значения ΔТ, переменное напряжение может быть подано в термоэлектрический модуль 100 для поддержания температуры объекта в пределах диапазона первого предварительно установленного значения ΔТ. Здесь, амплитуда переменного напряжения может регулироваться пропорционально разнице между температурой объекта и конечной температурой Ts, чтобы таким образом подаваться в термоэлектрический модуль 100.
Как обсуждается выше, первое предварительно установленное значение ΔТ может быть температурой, посредством которой температура объекта может быть способна достигать конечной температуры Ts в пределах некоторого периода времени, когда третье напряжение V2 подается в термоэлектрический модуль 100. А именно, первое предварительно установленное значение ΔТ может быть установлено при учете третьего напряжения V2 и способности теплопередачи термоэлектрического модуля 100.
Когда вышеупомянутые способы управления объединяются, контроллер 300 может анализировать разницу между температурой объекта и конечной температурой Ts и данные охлаждения (историю охлаждения), чтобы определять, как охлаждать объект, быстро путем подачи высокого постоянного напряжения или медленно путем подачи переменного напряжения, имеющего полосу низкого напряжения, и амплитуда переменного напряжения может быть установлена с использованием разницы между температурой объекта и конечной температурой Ts.
ФИГ. 5 представляет собой график, показывающий отношение между температурой объекта и напряжением, поданным в термоэлектрический модуль электронного устройства управления температурой согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения.
На ФИГ. 5 отношение между температурой объекта и напряжением подачи при выполнении охлаждения с использованием электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения может быть проверено. В отношении напряжения, поданного в термоэлектрический модуль 100 электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения, когда температура объекта выше конечной температуры Ts, подается постоянное напряжение, и когда температура объекта ниже конечной температуры Ts, может быть подано переменное напряжение. Также, в отношении напряжения, поданного в термоэлектрический модуль 100 электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения, после того, как температура объекта достигла конечной температуры Ts, если температура объекта увеличивается выше конечной температуры Ts на первое предварительно установленное значение ΔТ или выше, снова может быть подано постоянное напряжение.
А именно, когда температура объекта выше конечной температуры Ts, постоянное напряжение V1 в качестве высокого напряжения подается для быстрого охлаждения. Когда температура объекта достигает конечной температуры Ts, третье напряжение V2 подается для поддержания охлажденного состояния. Когда температура объекта ниже конечной температуры Ts, переменное напряжение, имеющее диапазон от второго напряжения V3 до третьего напряжения V2, может быть подано для предотвращения переохлаждения. Здесь, амплитуда переменного напряжения может быть установлена с использованием разницы между температурой объекта и конечной температурой Ts. Когда температура объекта увеличивается на первое предварительно установленное значение ΔТ выше конечной температуры Ts, может быть определено, что охлажденное состояние не может поддерживаться подачей только третьего напряжения V2, и снова может быть подано постоянное напряжение V1.
ФИГ. 6 представляет собой график, показывающий отношение между температурой объекта и напряжением, поданным в термоэлектрический модуль электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения.
На ФИГ. 6 отношение между температурой объекта и напряжением подачи при выполнении нагревания с использованием электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения может контролироваться. Когда температура объекта ниже конечной температуры Ts, напряжение, поданное в термоэлектрический модуль 100, может регулироваться согласно температуре объекта. И наоборот, когда температура объекта выше конечной температуры Ts, напряжение не прикладывается к нему, чтобы таким образом экономить мощность и уменьшать шум.
На ФИГ. 6 в электронном устройстве управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения, когда разница между температурой объекта и конечной температурой Ts равна или больше первого предварительно установленного значения ΔТ, первое напряжение V1 в качестве постоянного напряжения может быть подано в термоэлектрический модуль 100, и когда температура объекта достигает конечной температуры Ts, переменное напряжение, имеющее диапазон от второго напряжения V3 до третьего напряжения V2, может быть подано в термоэлектрический модуль 100 для нагревания объекта. А именно, постоянное напряжение может непрерывно подаваться в объект до тех пор, пока температура объекта не достигнет конечного напряжения Ts, чтобы таким образом быстро охлаждать объект, и когда температура объекта достигает конечной температуры Ts, переменное напряжение может быть подано, чтобы поддерживать нагретое состояние.
Когда вышеупомянутые способы управления объединяются, контроллер 300 может анализировать разницу между температурой объекта и конечной температурой Ts и данные охлаждения (историю охлаждения), чтобы определять, как нагревать объект, быстро путем подачи высокого постоянного напряжения или медленно путем подачи переменного напряжения, имеющего полосу низкого напряжения, и амплитуда переменного напряжения может быть установлена с использованием разницы между температурой объекта и конечной температурой Ts.
Согласно способу нагревания и охлаждения, как описано выше, обеспечивая высокое постоянное напряжение и напряжение, имеющее переменную полосу, имеющую относительно низкое максимальное значение согласно температуре объекта или температуре первого металлического элемента 110, экономия мощности может быть повышена при увеличении скорости управления температурой.
В случае известного уровня техники, так как операция переключения выполняется вблизи конечной температуры для поддержания температуры, большое количество потери переключения может возникать из-за частого приложения напряжения и прерывания напряжения, и в частности, во время такой операции переключения большое количество тепла может быть создано от блока 200 подачи напряжения, добавляя риск возгорания.
Однако в настоящем варианте выполнения, который описан выше, после выполнения нагревания или охлаждения до конечной температуры с помощью постоянного напряжения, конечная температура регулируется с возможностью поддержания с помощью переменного напряжения. Таким образом, так как операция переключения не выполняется, расход мощности за счет операции переключения и риск возгорания из-за нагревания могут быть существенно уменьшены.
В дополнение, в отличие от случаев, проиллюстрированных на ФИГ. 3-5, когда температура объекта регулируется с возможностью поддержания в пределах предварительно установленного диапазона выше и ниже конечной температуры, требуется выполнение и охлаждения, и нагревания объекта. Подробно, так как направление теплопередачи определяется потенциальной разницей между обоими концами термоэлектрического модуля 100, охлаждение и нагревание могут быть поменяны местам путем изменения соединения положительного (+) полюса и отрицательного (-) полюса блока 200 подачи напряжения, соединенного с одним концом первого металлического элемента 110 и другим концом второго металлического элемента 120.
Соответственные варианты выполнения способа охлаждения могут быть применены к способу нагревания путем изменения конструкции.
Также, несмотря на то что не показано, когда температура второго металлического элемента 120 или температура воздуха в контакте с другим концом второго металлического элемента 120 имеет значительное отличие от конечной температуры, требуется возможностью управления высокой температурой. Таким образом, в этом случае, значение напряжения, поданного из блока 200 подачи напряжения в термоэлектрический модуль 100 в электронном устройстве управления температурой, необходимо корректировать. А именно, значение напряжения подачи может быть увеличено на некоторую величину или может быть увеличена скорость или секция, в которой прикладывается высокое постоянное напряжение.
Для того чтобы увеличивать секцию, в которой прикладывается постоянное напряжение, первое предварительно установленное значения может быть понижено. Другими словами, когда разница между температурой второго металлического элемента 120 или наружной температурой и конечной температурой превосходит второе предварительно установленное напряжение, первое предварительно установленное значение может быть понижено. В дополнение, когда разница между температурой второго металлического элемента 120 или наружной температурой и конечной температурой является маленькой, первое предварительно установленное значение может быть увеличено.
Далее будет описан способ управления электронным устройством управления температурой, применяющий вышеупомянутую схему управления температурой.
ФИГ. 7 и 8 представляют собой блок-схемы, иллюстрирующие способ управления электронным устройством управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения, соответственно.
Электронное устройство управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения может включать термоэлектрический модуль 100, и способ управления согласно варианту выполнения настоящего изобретения может быть выполнен регулированием напряжения, приложенного к термоэлектрическому модулю 100.
На ФИГ. 7 и 8, способ управления электронным устройством управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения может включать операцию 10 установки температуры, операцию 20 обнаружения температуры, операцию 30 определения режима напряжения и операцию 40 выбора напряжения.
В операции 10 установки температуры предварительно сохраненная или входная температура может быть установлена в качестве конечной температуры. А именно, может быть установлена предварительно установленная конечная температура или конечная температура, требуемая пользователем.
В операции 20 обнаружения температуры может быть обнаружена температура объекта или первого металлического элемента 110. Обнаружение температуры может быть выполнено с использованием датчика температуры.
В операции 30 определения режима напряжения может быть определено, какое напряжение подавать в термоэлектрический модуль 100, первое напряжение или переменное напряжение, имеющее диапазон от второго напряжения до третьего напряжения, с использованием разницы между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой. Предпочтительно, первое напряжение может быть выше третьего напряжения и может иметь постоянное значение напряжения. Например, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой равна или больше первого предварительно установленного значения, может быть приложено высокое постоянное напряжение для регулирования температуры объекта до конечной температуры с быстрой скоростью, и когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой меньше первого предварительно установленного значения, прикладывается переменное напряжение для поддержания температуры объекта на конечной температуре без возникновения потери переключения.
В операции 40 выбора напряжения, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой равна или больше первого предварительно установленного значения, значение переменного напряжения, прикладываемого к термоэлектрическому модулю 100, может быть выбрано в пределах диапазона от второго напряжения до третьего напряжения с использованием разницы между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой.
ФИГ. 9-11 представляют собой подробные блок-схемы, иллюстрирующие операцию определения режима напряжения в способе управления электронным устройством управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения, соответственно.
На ФИГ. 9 в операции 30 определения режима напряжения электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения режим напряжения может быть определен согласно тому, является ли разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой равной или больше первого предварительно установленного значения.
Подробно, операция 30 определения режима напряжения может включать операцию 31 определения, на которой определяют, является ли разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой равной или больше первого предварительно установленного значения, операцию 33 в режиме постоянного напряжения, на которой выдают первое напряжение в качестве постоянного напряжения, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой равна или больше первого предварительно установленного значения, и операцию 35 в режиме переменного напряжения, на которой устанавливают любое одно напряжение в пределах диапазона от второго напряжения до третьего напряжения, и прикладывают это напряжение, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой меньше первого предварительно установленного значения. Согласно операции 30 определения режима напряжения электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения, проиллюстрированного на ФИГ. 7, температура объекта или первого металлического элемента 110 может быстро регулироваться до конечной температуры, при этом находясь в пределах первого предварительно установленного значения.
На ФИГ. 9 в операции 30 определения режима напряжения электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения режим напряжения может быть определен согласно тому, является ли разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой равной или больше первого предварительно установленного значения или согласно текущему режиму напряжения.
Подробно, операция 30 определения режима напряжения может включать операцию 31 определения, на которой определяют, является ли разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой равной или больше первого предварительно установленного значения, операцию 33 в режиме постоянного напряжения, на которой выдают первое напряжение в качестве постоянного напряжения до тех пор, пока температура объекта или первого металлического элемента 110 не достигнет конечной температуры, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой равна или больше первого предварительно установленного значения, операцию 34, на которой определяют, достигла ли температура объекта или первого металлического элемента 110 конечной температуры, и операцию 35 в режиме переменного напряжения, на которой устанавливают любое одно напряжение в пределах диапазона от второго напряжения до третьего напряжения, и прикладывают это напряжение, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой меньше первого предварительно установленного значения. Согласно операции 30 определения режима напряжения электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения температура объекта или первого металлического элемента 110 может быстро регулироваться до конечной температуры, при этом находясь в пределах первого предварительно установленного значения.
Согласно операции 30 определения режима напряжения электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения, проиллюстрированного на ФИГ. 9, температура объекта или первого металлического элемента 110 может быстро регулироваться до конечной температуры.
На ФИГ. 11 в операции 30 определения режима напряжения электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения режим напряжения может быть определен согласно тому, является ли температура объекта или первого металлического элемента 110 равной конечной температуре, текущему режиму напряжения, и согласно тому, является ли разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой равной или больше первого предварительно установленного значения.
Подробно, операция 30 определения режима напряжения может включать операцию 31 определения, является ли температура объекта или первого металлического элемента 110 равной конечной температуре, операцию 33 в первом режиме постоянного напряжения, на которой выдают первое напряжение в качестве постоянного напряжения, когда температура объекта или первого металлического элемента 110 не равна конечной температуре, операцию 34, на которой определяют, является ли температура объекта или первого металлического элемента 110 равной конечной температуре, операцию 35 в режиме первого переменного напряжения, на которой устанавливают посредством блока подачи напряжения любое одно напряжение в пределах диапазона от второго напряжения до третьего напряжения, и подают это напряжение, когда температура объекта или первого металлического элемента 110 достигает конечной температуры, и температура объекта или первого металлического элемента 110 равна или ниже конечной температуры, операцию 36, на которой обнаруживают, превосходит ли разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой первое предварительно установленное значение, операцию 37 во втором режиме постоянного напряжения, на которой подают посредством блока подачи напряжения первое напряжение в термоэлектрический модуль 100, когда температура объекта или первого металлического элемента 110 достигает конечной температуры, и температура объекта или первого металлического элемента 110 превосходит первое предварительно установленное значение, и операцию 38, на которой определяют, достигла ли температура объекта или первого металлического элемента 110 конечной температуры при выполнении операции во втором режиме постоянного напряжения. Несмотря на то что не показано, операция 30 определения режима напряжения может дополнительно включать операцию во втором режиме переменного напряжения, на которой подают посредством блока подачи напряжения третье напряжение в термоэлектрический модуль 100, когда температура объекта или первого металлического элемента 110 достигает конечной температуры, и температура объекта или первого металлического элемента 110 превосходит конечную температуру и равна или меньше первого предварительно установленного значения в отличие от первого режима переменного напряжения. Операция 30 определения режима напряжения, проиллюстрированная на ФИГ. 11, может быть использована только для операции нагревания или операции охлаждения.
Несмотря на то что на ФИГ. 9-11 не проиллюстрировано, способ управления электронным устройством управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения может дополнительно включать операцию приведения в движение вентилятора 400, на которой вращают вентилятор 400, расположенный на другом конце второго металлического элемента 120 на первой скорости, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой находится за пределами предварительно установленного диапазона, и вращают вентилятор 400 на второй скорости, когда разница между температурой объекта или первого металлического элемента 110 и конечной температурой находится в пределах предварительно установленного диапазона. Здесь, предпочтительно, первая скорость выше второй скорости.
Далее будет описан способ обеспечения холодной воды в случае разработки водоочистителя, подающего холодную воду с использованием электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения.
Резервуар для очищенной воды водоочистителя может включать главный корпус резервуара, изготовленный из синтетической смолы и имеющий впуск и выпуск и термоэлектрический модуль, в котором один конец первого металлического элемента 110 герметично соединен с одной открытой стороной главного корпуса резервуара. Другой конец второго металлического элемента 120 термоэлектрического модуля 100 выступает наружу, к нему может быть прикреплен вентилятор 400.
Когда считается, что конечная температура холодной воды регулируется до значения 5,5°C, первое предварительно установленное значение устанавливается равным 2°C, первое напряжение устанавливается равным 21 В, второе напряжение устанавливается равным 8,5 В, и третье напряжение устанавливается равным 12 В. Конечная температура холодной воды может быть установлена равной любому одному значению из диапазона температур от 0 до 7°C. Также оно может быть установлено равным любому одному значению из диапазона температур от 0 до 2°C. Здесь, однако, предпочтительно, температура холодной воды не превосходит 10°C.
Температура очищенной воды внутри резервуара для очищенной воды, когда запускается операция охлаждения, равна комнатной температуре. Таким образом, так как она отличается от конечной температуры, очищенная вода может быстро охлаждаться путем приложения первого напряжения к термоэлектрическому модулю 100. Когда некоторый период времени проходит, и температура очищенной воды достигает конечной температуры, второе напряжение может быть приложено к термоэлектрическому модулю 100 для поддержания температуры холодной воды.
Однако температура холодной воды может быть изменена из-за различных факторов, таких как наружная температура или т.п., и здесь, когда температура холодной воды падает до 2°C, ниже конечной температуры, подача напряжения может быть остановлена. Когда температура холодной воды изменяется в диапазоне от 5 до 7°C, третье напряжение все же может быть приложено.
Однако когда температура холодной воды достигает 7°C, первое напряжение в качестве постоянного напряжения может быть приложено для охлаждения холодной воды.
В дополнение, второе напряжение может регулироваться с возможностью опускания до 5 В, по необходимости.
Управление с обратной связью может быть выполнено так, что напряжение, поданное в термоэлектрический модуль 100, представляет собой конечное напряжение, при этом расходуемый ток может быть измерен, и управление с обратной связью может быть выполнено так, что способность теплопередачи термоэлектрического модуля 100 оказывается на конечном уровне, по необходимости.
В дополнение, конфигурация и работа блока 200 подачи напряжения электронного устройства управления температурой согласно варианту выполнения настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на сопровождающие чертежи.
ФИГ. 12 представляет собой вид, схематически иллюстрирующий конфигурацию блока подачи напряжения согласно варианту выполнения настоящего изобретения.
На ФИГ. 12 блок 200 подачи напряжения может включать генератор 210 постоянного напряжения, генератор 220 переменного напряжения и контроллер 230 напряжения. Блок 200 подачи напряжения может дополнительно включать любой один из блока 240 переключения и контроллера 250 направления тока.
Генератор 210 постоянного напряжения может создавать первое напряжение out1 при принятии мощности от источника напряжения. Первое напряжение out1, созданное и выданное генератором 210 постоянного напряжения, имеет маленькое количество пульсаций, при этом генератор 210 постоянного напряжения может подавать высокую мощность. А именно, генератор 210 постоянного напряжения представляет собой компонент для обеспечения высококачественного постоянного напряжения. Генератор 210 постоянного напряжения может быть осуществлен с использованием SMPS, по необходимости.
Генератор 220 переменного напряжения может создавать переменное напряжение out2, имеющее диапазон от второго напряжения до третьего напряжения согласно второму управляющему сигналу ctrl2 при приеме первого напряжения out1, созданного генератором 210 постоянного напряжения. А именно, генератор 220 переменного напряжения может преобразовывать первое напряжение out1 в любое одно напряжение out2, соответствующее второму управляющему сигналу ctrl2, и здесь, преобразованное напряжение out2 может быть включено в пределы диапазона от второго напряжения до третьего напряжения. По необходимости, генератор 220 переменного напряжения может быть осуществлен с использованием преобразователя DCDC, и второй управляющий сигнал ctrl2 может быть сигналом для управления коэффициентом преобразования напряжения преобразователя DCDC. Здесь, первое напряжение может быть более высоким напряжением, чем третье напряжение, и может быть постоянным напряжением. А именно, блок 200 подачи напряжения согласно варианту выполнения настоящего изобретения может подавать постоянное напряжение в качестве высокого напряжения в термоэлектрический модуль 100 или подавать переменное напряжение, имеющее полосу относительно низкого напряжения.
По необходимости, выходные клеммы генератора 210 постоянного напряжения и генератора 220 переменного напряжения могут быть соединены с возможностью образования кольцеобразной формы, и напряжение может быть выдано от узла, в котором соединены две клеммы, в термоэлектрический модуль 100. А именно, от узла, в котором соединены две выходные клеммы, может быть выдано одно из первого напряжения out1 или переменного напряжения out2, имеющего диапазон от второго напряжения до третьего напряжения.
Блок 240 переключения расположен между выходной клеммой генератора 210 постоянного напряжения и узлом, в котором соединены две выходные клеммы, и управляет передачей первого напряжения out1, выданного из генератора 210 постоянного напряжения в узел, в котором соединены две клеммы. В частности, когда две выходные клеммы соединены, первое напряжения out1 является относительно высоким, таким образом, если первое напряжение out1 передается одновременно с переменным напряжением, только первое напряжение out1, более высокое напряжение, чем переменное напряжение, может быть передано, и поэтому необходимо управлять передачей первого напряжения out1. Для того чтобы управлять подачей первого напряжения out1, высокого напряжения и высокой мощности, блок 240 переключения может быть выполнен в виде транзистора большой мощности или мощного полевого транзистора. Это должно предотвращать блок 240 переключения от повреждения или короткого замыкания из-за сигнала высокой мощности.
Контроллер 250 направления тока может быть расположен между генератором 220 переменного напряжения и узлом, в котором соединены две выходные клеммы, и управляет током так, что он генерируется из генератора 220 переменного напряжения только в узел, в котором соединены две выходные клеммы. А именно, контроллер 250 направления тока может быть выполнен в качестве элемента для образования однонаправленной траектории тока. Примеры элемента для образования однонаправленной траектории тока могут включать диоды, транзистор и т.п., и эти элементы могут быть использованы.
В частности, когда первое напряжения из генератора 210 постоянного напряжения передается в узел, в котором соединены две выходные клеммы, выходную клемму или внутренний контур генератора 220 переменного напряжения необходимо защищать от первого напряжения out1 в качестве высокого напряжения. В дополнение, так как первое напряжение представляет собой высокое напряжение, элемент, имеющий характеристики, позволяющие выдерживать высокое напряжение и высокую мощность, может быть использован в качестве контроллера 250 направления тока.
Контроллер 230 напряжения может генерировать и выдавать первый управляющий сигнал ctrl1 для управления прерыванием первого напряжения out1 блока 240 переключения или может генерировать и выдавать второй управляющий сигнал ctrl2 для управления напряжения, генерируемого генератором 220 переменного напряжения. По необходимости, контроллер 230 напряжения может управлять амплитудой напряжения, генерируемого генератором 220 переменного напряжения с использованием уровня напряжения второго управляющего сигнала ctrl2. Также, второй управляющий сигнал ctrl2 может быть выдан в качестве сигнала данных, состоящего из множества битов, для обеспечения информации, касающейся уровня напряжения, генерируемого генератором 220 переменного напряжения.
Согласно блоку 200 подачи напряжения, имеющему вышеупомянутую конфигурацию, постоянное напряжение в качестве высокого напряжения и переменное напряжение, имеющее полосу относительно низкого напряжения, могут быть выборочно обеспечены для термоэлектрического модуля 100.
ФИГ. 13 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую работу блока подачи напряжения согласно варианту выполнения настоящего изобретения.
На ФИГ. 13 блок 200 подачи напряжения может управлять напряжением V0 узла, в котором соединены две выходные клеммы, согласно первому управляющему напряжению ctrl1 и второму управляющему напряжению ctrl2.
Постоянное напряжение out1 выдается в качестве первого напряжения V1 независимо от первого управляющего напряжения ctrl1 и второго управляющего напряжения ctrl2. Переменное напряжение out2 переменно выдается в качестве одного из второго напряжения V2 и третьего напряжения V3 согласно второму управляющему сигналу ctrl2.
В отношении напряжения V0 узла, в котором соединены две выходные клеммы, когда подается первый управляющий сигнал ctrl1, из узла может быть выдано первое напряжения V1, и когда подается второй управляющий сигнал ctrl2 вместо первого управляющего сигнала ctrl1, из него может быть выдано переменное напряжение, имеющее диапазон от второго напряжения V2 до третьего напряжения V3.
В то время как настоящее изобретение показано и описано в связи с вариантами выполнения, для специалиста в области техники будет ясно, что преобразования и изменениям могут быть выполнены без отклонения от замысла и объема охраны изобретения, который определен приложенной формулой изобретения.