JP2001066012A - Peltier unit - Google Patents

Peltier unit

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JP2001066012A
JP2001066012A JP23721799A JP23721799A JP2001066012A JP 2001066012 A JP2001066012 A JP 2001066012A JP 23721799 A JP23721799 A JP 23721799A JP 23721799 A JP23721799 A JP 23721799A JP 2001066012 A JP2001066012 A JP 2001066012A
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JP
Japan
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temperature
peltier
peltier element
microcomputer
control device
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JP23721799A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Yamamoto
勉 山本
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/021Control thereof
    • F25B2321/0212Control thereof of electric power, current or voltage

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  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Peltier unit in which deterioration of a Peltier element and cracking thereof are suppressed significantly. SOLUTION: The Peltier unit controls the temperature of a containing chamber by switching the conducting direction of a Peltier element 11 through a microcomputer 10 thereby repeating cooling and heating of the containing chamber. A nonconducting period is provided when the conducting direction of the Peltier element 11 is switched by means of the microcomputer 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ペルチェ素子の通
電方向を制御装置によって切り換え、被調和空間の冷却
・加温を繰り返して被調和空間の温度を制御するペルチ
ェユニットに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Peltier unit for controlling the temperature of a conditioned space by switching the direction of conduction of a Peltier element by a control device and repeating cooling and heating of the conditioned space.

【0002】[0002]

【従来の技術】ペルチェユニットを採用した従来の保冷
保温ケースは、例えば特開平7−280410号公報に
示されている。即ち、この種ペルチェ式の装置は、被調
和空間としての収納空間の温度に応じてペルチェ素子の
内側面に吸熱・発熱作用を繰り返し生じさせることによ
り、収納空間の冷却・加温を繰り返して設定温度に維持
するものである。
2. Description of the Related Art A conventional cooling and warming case employing a Peltier unit is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-280410. In other words, this type of Peltier device repeatedly sets the cooling and heating of the storage space by repeatedly producing heat absorption and heat generation on the inner surface of the Peltier element according to the temperature of the storage space as the conditioned space. Temperature.

【0003】一般的にペルチェ素子は、それに通電され
る電流の向きに応じて一方の面に吸熱・発熱作用を生じ
させ、他方の面はその逆の作用を生じさせるものであ
り、制御装置は収納空間の温度を検出する感温素子の出
力に基づいてペルチェに供給する電流を制御する。
In general, a Peltier element causes heat absorption and heat generation on one surface according to the direction of a current supplied to the Peltier device, and vice versa on the other surface. The current supplied to the Peltier is controlled based on the output of the temperature sensing element that detects the temperature of the storage space.

【0004】ここで、従来のペルチェユニットの通電状
態を図5を参照して説明する。従来のペルチェユニット
の温度制御は、制御装置によってヒステリシスをもって
制御されており、感温素子の出力に基づき、収納空間内
の温度が所定の上限温度に達すると、ペルチェ素子に通
電される電流の向きを正(又は負)から負(又は正)に
切り換えることにより、ペルチェ素子の内側面を吸熱側
とする。
[0004] Here, the energized state of the conventional Peltier unit will be described with reference to FIG. Conventional temperature control of the Peltier unit is controlled with hysteresis by a control device. When the temperature in the storage space reaches a predetermined upper limit temperature based on the output of the temperature sensitive element, the direction of the current supplied to the Peltier element is controlled. Is switched from positive (or negative) to negative (or positive) so that the inner surface of the Peltier element is on the heat absorbing side.

【0005】また、感温素子の出力に基づき、収納空間
の温度が所定の下限温度に達すると、ペルチェ素子に通
電される電流の向きを負(又は正)から正(又は負)に
切り換えることにより、ペルチェ素子の内側面を発熱側
とする。これによって、平均として収納空間内を上限温
度と下限温度の中間の設定温度に維持するものであっ
た。
When the temperature of the storage space reaches a predetermined lower limit temperature based on the output of the temperature sensing element, the direction of the current supplied to the Peltier element is switched from negative (or positive) to positive (or negative). Accordingly, the inner side surface of the Peltier element is set to the heat generation side. As a result, the inside of the storage space is maintained at an average set temperature between the upper limit temperature and the lower limit temperature.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のペ
ルチェユニットを採用したものは、図5に示される如
く、ペルチェ素子に通電される電流の向きを感温素子の
出力に応じて単に正負切り換えるのみであったため、ペ
ルチェ素子自体が熱による収縮・膨張を繰り返し、これ
によりペルチェ素子自体が劣化し、又は、クラックが生
じてしまう問題があった。
As described above, in the case of employing the conventional Peltier unit, as shown in FIG. 5, the direction of the current supplied to the Peltier element is simply changed according to the output of the temperature sensing element. Since only the switching is performed, the Peltier element itself repeatedly contracts and expands due to heat, thereby causing a problem that the Peltier element itself deteriorates or cracks occur.

【0007】これにより、ペルチェ素子の寿命が著しく
短縮され、早期に目的とする温度制御が行えない状態と
なり、製品自体の寿命が短縮される問題が生じていた。
As a result, the life of the Peltier element is remarkably shortened, so that the desired temperature control cannot be performed at an early stage, and the life of the product itself is shortened.

【0008】そこで、本発明は従来の技術的課題に解決
するために成されたものであり、ペルチェ素子の劣化及
びクラックの発生を著しく減少させることができるペル
チェユニットを提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the conventional technical problems, and an object of the present invention is to provide a Peltier unit capable of remarkably reducing deterioration of a Peltier element and occurrence of cracks. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明のペルチ
ェユニットは、ペルチェ素子の通電方向を制御装置によ
って切り換えることにより、被調和空間の冷却・加温を
繰り返して当該被調和空間の温度を制御するものであっ
て、制御装置は、ペルチェ素子の通電方向を切り換える
際、非通電期間を介在させることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a Peltier unit which switches the direction of current supply to a Peltier element by a control device, thereby repeatedly cooling and heating the conditioned space to reduce the temperature of the conditioned space. The control device is characterized in that the control device interposes a non-conduction period when switching the conduction direction of the Peltier element.

【0010】請求項2の発明のペルチェユニットは、ペ
ルチェ素子の通電方向を制御装置によって切り換えるこ
とにより、被調和空間の冷却・加温を繰り返して当該被
調和空間の温度を制御するものであって、制御装置は、
ペルチェ素子の通電方向を切り換える際、徐々に電圧を
変化させることを特徴とする。
A Peltier unit according to a second aspect of the present invention controls the temperature of the harmony space by repeatedly cooling and heating the harmony space by switching the direction of conduction of the Peltier element by a control device. , The control device is
When switching the direction of conduction of the Peltier element, the voltage is gradually changed.

【0011】請求項1及び請求項2の発明によれば、ペ
ルチェ素子の通電方向を制御装置によって切り換えるこ
とにより、被調和空間の冷却・加温を繰り返して当該被
調和空間の温度を制御するペルチェユニットにおいて、
制御装置は、ペルチェ素子の通電方向を切り換える際、
非通電期間を介在させ、又は、徐々に電圧を変化させる
ため、ペルチェ素子の冷却・加熱による温度変化を緩や
かにすることができるようになる。
According to the first and second aspects of the present invention, the Peltier device controls the temperature of the harmony space by repeating the cooling and heating of the harmony space by switching the direction of conduction of the Peltier element by the control device. In the unit
The control device, when switching the conduction direction of the Peltier element,
Since the non-energizing period is interposed or the voltage is gradually changed, the temperature change due to the cooling and heating of the Peltier element can be moderated.

【0012】これにより、急激な冷却・加熱による温度
変化を繰り返すことによりペルチェ素子に熱クラックが
発生する不都合を未然に防止することができるようにな
るので、従来に比してペルチェ素子の寿命を延長させる
ことができるようになり、経済的にも優位となる。
[0012] This makes it possible to prevent the occurrence of thermal cracks in the Peltier element by repeating a rapid temperature change due to rapid cooling and heating. It can be extended, which gives it an economic advantage.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】次に、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図1は本発明のペルチェユニットを適
用した一実施例としての保冷保温ケース1の縦断側面図
である。実施例の保冷保温ケース1は、例えば飲料など
を一定の温度に保つためのケースであって、例えば上面
に開口6を有する箱状の断熱箱体2により本体が構成さ
れている。この断熱箱体2は上面に開口を有する例えば
鋼板製の内箱4と、上面に開口を有する鋼板製の外箱3
と、これら両箱4、3間に発泡充填されたポリウレタン
断熱材5により構成されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical sectional side view of a cold insulation case 1 as an embodiment to which the Peltier unit of the present invention is applied. The cold insulation / warming case 1 of the embodiment is a case for keeping a beverage or the like at a constant temperature, for example, and has a main body constituted by a box-shaped heat-insulating box 2 having an opening 6 on an upper surface, for example. The heat-insulating box 2 includes an inner box 4 made of, for example, a steel plate having an opening on the upper surface, and an outer box 3 made of a steel plate having an opening on the upper surface.
And a polyurethane heat insulating material 5 filled between the two boxes 4 and 3 by foaming.

【0014】そして、この断熱箱体2の内箱4の内側に
被調和空間としての収納室7が構成されている。また、
断熱箱体2の上面には開口6を開閉自在に閉塞する断熱
性の扉8が回動自在に枢支されている。更に、収納室7
内には、当該収納室7の温度を検出するための温度セン
サ9が取り付けられており、この温度センサ9は図2に
示す如く制御手段としての汎用マイクロコンピュータ1
0に接続される。そして、この温度センサ9によって検
出された収納室7内の温度はマイクロコンピュータ10
に取り込まれる。
A storage room 7 as a harmonized space is formed inside the inner box 4 of the heat insulating box 2. Also,
On the upper surface of the heat-insulating box 2, a heat-insulating door 8 that closes the opening 6 so that it can be opened and closed is pivotally supported. Furthermore, storage room 7
A temperature sensor 9 for detecting the temperature of the storage room 7 is mounted in the inside, and this temperature sensor 9 is a general-purpose microcomputer 1 as a control means as shown in FIG.
Connected to 0. The temperature in the storage chamber 7 detected by the temperature sensor 9 is calculated by the microcomputer 10.
It is taken in.

【0015】収納室7を構成する内箱4の背壁4Aに
は、前記マイクロコンピュータ10にDC電源14を介
して接続されたペルチェ素子11が取り付けられてお
り、このペルチェ素子11の内側面には内側シンク12
が当該ペルチェ素子11の内側面と交熱的に当接して取
り付けられ、収納室7内に面している。
A Peltier device 11 connected to the microcomputer 10 via a DC power supply 14 is attached to a back wall 4A of the inner box 4 constituting the storage room 7. Is the inner sink 12
Are attached to the inside surface of the Peltier element 11 in a heat exchange manner and face the inside of the storage room 7.

【0016】一方、ペルチェ素子11の外側面には外側
シンク13が当該ペルチェ素子11の外側面と交熱的に
当接して取り付けられる。尚、内側シンク12の内側面
及び外側シンク13の外側面には、それぞれ収納室7内
或いは外気と効率的に熱交換するようにフィンが形成さ
れていてもよい。
On the other hand, an outer sink 13 is attached to the outer surface of the Peltier element 11 in a heat exchange manner with the outer surface of the Peltier element 11. Note that fins may be formed on the inner surface of the inner sink 12 and the outer surface of the outer sink 13 so as to efficiently exchange heat with the inside of the storage chamber 7 or with the outside air, respectively.

【0017】以上の構成により、次に係る保温保冷ケー
ス1の制御動作を図3を参照して説明する。先ずマイク
ロコンピュータ10は温度センサ9の出力に基づき、収
納室7内の温度が予め設定した設定温度よりも高い所定
の上限温度より高い場合には、DC電源14を制御し
て、前記ペルチェ素子11の内側面、即ち、前記内側シ
ンク12が当接している面が吸熱面となる方向(例えば
正方向)に通電を行い、収納室7内を冷却する。
With reference to FIG. 3, a description will be given of a control operation of the heat and cool case 1 having the above configuration. First, the microcomputer 10 controls the DC power supply 14 based on the output of the temperature sensor 9 and controls the DC power supply 14 when the temperature in the storage chamber 7 is higher than a predetermined upper limit temperature higher than a preset temperature. , The surface in contact with the inner sink 12 becomes a heat absorbing surface (for example, in the forward direction) to cool the inside of the storage chamber 7.

【0018】係る冷却作用により、温度センサ9が検出
する収納室7内の温度が前記設定温度よりも低い所定の
下限温度より低くなった場合には、マイクロコンピュー
タ10は、図3に示す如く当該マイクロコンピュータ1
0がその機能として備えるタイマによって所定の非通電
期間を設ける。即ち、下限温度に達した時点でマイクロ
コンピュータ10はペルチェ素子11を非通電とする。
When the temperature in the storage chamber 7 detected by the temperature sensor 9 becomes lower than a predetermined lower limit temperature lower than the set temperature due to the cooling action, the microcomputer 10 causes the microcomputer 10 to perform the operation as shown in FIG. Microcomputer 1
A predetermined non-energization period is provided by a timer provided as a function of the timer 0. That is, the microcomputer 10 turns off the Peltier element 11 when the temperature reaches the lower limit temperature.

【0019】そして、所定期間経過した後、マイクロコ
ンピュータ10は今度はペルチェ素子11に通電する電
流の向きをDC電源14により逆方向(負方向)とす
る。これにより、ペルチェ素子11の内側面は放熱面と
なり、収納室7内は加温される。
After a lapse of a predetermined period, the microcomputer 10 sets the direction of the current supplied to the Peltier element 11 to the reverse direction (negative direction) by the DC power supply 14. Thereby, the inner side surface of the Peltier element 11 becomes a heat radiation surface, and the inside of the storage chamber 7 is heated.

【0020】そして、係る加温作用により収納室7内の
温度が前記上限温度よりも高くなった場合、マイクロコ
ンピュータ10は前述同様の非通電期間を設けた後(即
ち、タイマにより所定期間ペルチェ素子11を非通電と
する)、ペルチェ素子11に通電する電流の向きを再び
逆(正方向)にする。このようなペルチェ素子11の冷
却・加温の繰り返しにより、収納室7内は平均として前
記設定温度に維持される。
When the temperature inside the storage chamber 7 becomes higher than the upper limit temperature due to the heating action, the microcomputer 10 sets a non-energizing period similar to that described above (that is, the Peltier device for a predetermined period by the timer). 11 is turned off), and the direction of the current flowing through the Peltier element 11 is reversed (forward direction) again. By repeating such cooling and heating of the Peltier element 11, the inside of the storage chamber 7 is maintained at the above-mentioned set temperature on average.

【0021】このようにマイクロコンピュータ10は、
ペルチェ素子11の通電方向を切り換える際、非通電期
間を介在させるので、ペルチェ素子11の冷却・加熱に
よる温度変化は緩やかになる。これにより、ペルチェ素
子11に生じる熱クラックを未然に防止することができ
るようになるので、その寿命を延長させることができる
ようになり、経済的にも優位となる。
As described above, the microcomputer 10 comprises:
Since the non-energizing period is interposed when the energizing direction of the Peltier element 11 is switched, the temperature change due to cooling and heating of the Peltier element 11 becomes gentle. As a result, thermal cracks generated in the Peltier element 11 can be prevented beforehand, so that the life of the Peltier element 11 can be extended, which is economically advantageous.

【0022】次に、もう一つの本発明のペルチェユニッ
トの実施例としての保温保冷ケース1の制御動作を図4
を参照して説明する。先ず、上記実施例と同様に前記マ
イクロコンピュータ10にて、収納室7内の温度を検出
する温度センサ9が予め設定した上限温度よりも高い
か、低いかを判断する。ここで、検出した収納室7内の
温度が上限温度よりも高い場合には、前記ペルチェ素子
11の内側面、即ち、前記内側シンク12が当接してい
る面が吸熱面となる方向(正方向)に通電を行い、収納
室7内を冷却する。
Next, the control operation of the heat insulation / cooling case 1 as another embodiment of the Peltier unit of the present invention is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. First, similarly to the above embodiment, the microcomputer 10 determines whether the temperature sensor 9 for detecting the temperature in the storage room 7 is higher or lower than a preset upper limit temperature. Here, when the detected temperature in the storage chamber 7 is higher than the upper limit temperature, the inner surface of the Peltier element 11, that is, the surface in contact with the inner sink 12 becomes the heat absorbing surface (forward direction). ) To cool the inside of the storage chamber 7.

【0023】そして、温度センサ9にて収納室7内の温
度が下限温度よりも低くなった際には、マイクロコンピ
ュータ10は、図4に示す如くDC電源14を制御する
ことにより、前記ペルチェ素子11に通電される電圧を
徐々に低下させた後、0Vから今度はDC電源14の通
電方向を逆転させ、通電される電圧を徐々に上昇させ
る。
When the temperature in the storage chamber 7 is lower than the lower limit temperature by the temperature sensor 9, the microcomputer 10 controls the DC power supply 14 as shown in FIG. After the voltage applied to the DC power supply 11 is gradually decreased, the current supply direction of the DC power supply 14 is reversed from 0 V, and the supplied voltage is gradually increased.

【0024】電流の向きが切り換えられた後は、ペルチ
ェ素子11の内側面は放熱面となるので、収納室7内は
加温されるようになる。そして、再び、収納室7内の温
度が上限温度に達した際には、マイクロコンピュータ1
0は前述同様にDC電源14を制御することにより、前
記ペルチェ素子11に通電される電圧を徐々に低下させ
た後、0VからDC電源14の通電方向に逆転させ、通
電される電圧を徐々に上昇させる。これにより、収納室
7内は平均として設定温度に維持される。
After the direction of the current is switched, the inner surface of the Peltier element 11 becomes a heat radiation surface, so that the inside of the storage chamber 7 is heated. When the temperature in the storage room 7 reaches the upper limit temperature again, the microcomputer 1
0 controls the DC power supply 14 in the same manner as described above, so that the voltage supplied to the Peltier element 11 is gradually reduced, and then the power supply is reversed from 0 V in the direction in which the DC power supply 14 is supplied. To raise. Thereby, the inside of the storage room 7 is maintained at the set temperature on average.

【0025】以上の構成により、この場合もマイクロコ
ンピュータ10はペルチェ素子11の通電方向を切り換
える際、徐々に電圧を変化させてペルチェ素子11の冷
却・加熱を緩やかに行うため、ペルチェ素子11の急激
な冷却・加熱を繰り返すことにより生じる熱クラックの
発生を未然に防止することができる。
With the above configuration, also in this case, the microcomputer 10 gradually changes the voltage and slowly cools and heats the Peltier element 11 when switching the conduction direction of the Peltier element 11, so that the Peltier element 11 It is possible to prevent the occurrence of thermal cracks caused by repeated cooling and heating.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、ペル
チェ素子の通電方向を制御装置によって切り換えること
により、被調和空間の冷却・加温を繰り返して当該被調
和空間の温度を制御するペルチェユニットにおいて、制
御装置は、ペルチェ素子の通電方向を切り換える際、非
通電期間を介在させ、又は、徐々に電圧を変化させるた
め、ペルチェ素子の冷却・加熱による温度変化を緩やか
にすることができるようになる。
As described above in detail, according to the present invention, the Peltier device controls the temperature of the harmony space by repeating the cooling and heating of the harmony space by switching the direction of conduction of the Peltier element by the control device. In the unit, the control device interposes a non-energization period when switching the energization direction of the Peltier element or gradually changes the voltage, so that the temperature change due to cooling and heating of the Peltier element can be moderated. become.

【0027】これにより、急激な冷却・加熱による温度
変化を繰り返すことによりペルチェ素子に熱クラックが
発生する不都合を未然に防止することができるようにな
るので、従来に比してペルチェ素子の寿命を延長させる
ことができるようになり、経済的にも優位となる。
[0027] This makes it possible to prevent the occurrence of thermal cracks in the Peltier element by repeating a rapid temperature change due to rapid cooling and heating. It can be extended, which gives it an economic advantage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用したペルチェユニットの実施例と
しての保冷保温ケースの縦断側面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional side view of a cold insulation case as an example of a Peltier unit to which the present invention is applied.

【図2】図1の保冷保温ケースの制御回路のブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram of a control circuit of the cool / warm case of FIG. 1;

【図3】図2の制御回路の制御によるペルチェ素子の通
電状態の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a current-carrying state of a Peltier element controlled by a control circuit of FIG. 2;

【図4】もう一つの本発明における制御装置の制御によ
るペルチェ素子の通電状態の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a current-carrying state of a Peltier element under the control of a control device according to another embodiment of the present invention.

【図5】従来の保冷保温ケースのペルチェ素子の通電状
態の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a current-carrying state of a Peltier element of a conventional cool and heat retaining case.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 保冷保温ケース 2 断熱箱体 3 外箱 4 内箱 5 断熱材 6 開口 7 収納室 8 扉 9 温度センサ 10 マイクロコンピュータ 11 ペルチェ素子 12 内側シンク 13 外側シンク 14 DC電源 REFERENCE SIGNS LIST 1 cold insulation case 2 heat insulating box 3 outer box 4 inner box 5 heat insulating material 6 opening 7 storage room 8 door 9 temperature sensor 10 microcomputer 11 Peltier element 12 inner sink 13 outer sink 14 DC power supply

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ペルチェ素子の通電方向を制御装置によ
って切り換えることにより、被調和空間の冷却・加温を
繰り返して当該被調和空間の温度を制御するペルチェユ
ニットにおいて、 前記制御装置は、前記ペルチェ素子の通電方向を切り換
える際、非通電期間を介在させることを特徴とするペル
チェユニット。
1. A Peltier unit that controls the temperature of a harmony space by repeatedly cooling and heating the harmony space by switching the direction of conduction of the Peltier element by a control device, wherein the control device includes the peltier element. A non-energizing period when switching the energizing direction of the Peltier unit.
【請求項2】 ペルチェ素子の通電方向を制御装置によ
って切り換えることにより、被調和空間の冷却・加温を
繰り返して当該被調和空間の温度を制御するペルチェユ
ニットにおいて、 前記制御装置は、前記ペルチェ素子の通電方向を切り換
える際、徐々に電圧を変化させることを特徴とするペル
チェユニット。
2. A Peltier unit for controlling the temperature of a conditioned space by repeating cooling and heating of the conditioned space by switching the direction of conduction of the Peltier device by a control device, wherein the control device includes the Peltier device. A peltier unit characterized in that the voltage is gradually changed when the energizing direction is switched.
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