EP2087162B1 - Heizvorrichtung mit zumindest zwei in reihe geschalteten thermoelektrischen modulen - Google Patents

Heizvorrichtung mit zumindest zwei in reihe geschalteten thermoelektrischen modulen Download PDF

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EP2087162B1
EP2087162B1 EP07821679A EP07821679A EP2087162B1 EP 2087162 B1 EP2087162 B1 EP 2087162B1 EP 07821679 A EP07821679 A EP 07821679A EP 07821679 A EP07821679 A EP 07821679A EP 2087162 B1 EP2087162 B1 EP 2087162B1
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heating device
circuit arrangement
modules
thermoelectric
switch
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Klaus Grunert
Reinhardt Ruhm
Edmund Seiffert
Günter Steffens
Andreas Stolze
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BSH Hausgeraete GmbH
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BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
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    • D06F58/00—Domestic laundry dryers
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    • D06F58/50—Responding to irregular working conditions, e.g. malfunctioning of blowers
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D06F25/00—Washing machines with receptacles, e.g. perforated, having a rotary movement, e.g. oscillatory movement, the receptacle serving both for washing and for centrifugally separating water from the laundry and having further drying means, e.g. using hot air 
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    • D06F58/00—Domestic laundry dryers
    • D06F58/20—General details of domestic laundry dryers 
    • D06F58/206—Heat pump arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect

Definitions

  • the invention relates to a heating device with at least two series-connected thermoelectric modules.
  • thermoelectric modules can be arranged as a heating device, which are electrically interconnected in series. If one of these modules fails, the entire heater fails.
  • thermoelectric modules may be formed, for example, as Peltier elements, which are used in a Peltier heat pump of a clothes dryer.
  • a household appliance with an electronic control device which is switchable in the event of a defect of a functional component to a so-called emergency operation, is off DE 100 39 444 A1 known.
  • thermoelectric module It is an object of the present invention to provide a heater whose failure can be prevented when a thermoelectric module fails.
  • a heating device which has the features according to claim 1
  • a domestic appliance which has the features according to claim 7.
  • a heating device comprises at least two series-connected thermoelectric modules. At least one thermoelectric module, a circuit arrangement is connected in parallel, which is designed such that in the event of a fault of the thermoelectric module, electrical current flows through the circuit arrangement.
  • the further operation of the heating device can be ensured even if the thermoelectric module fails. Even with a failure of one or more thermoelectric modules of the heater can thereby the Power supply of the other series-connected thermoelectric modules are guaranteed and thus the operation of the heater can be maintained.
  • each thermoelectric module is connected in parallel with a separate circuit arrangement. Regardless of which or how many of the thermoelectric
  • a circuit arrangement preferably has only one electronic component.
  • the circuit arrangement can be made very simple and yet effective.
  • a component-minimized and therefore cost-minimal design can be ensured.
  • the circuit arrangement preferably comprises a resistor, in particular an NTC resistor. If a thermoelectric module fails, the electrical current could then flow through the NTC resistor to the next thermoelectric element. Although this would result in a slight reduction in performance of the device, but the basic function would continue to be guaranteed despite the defect of one or more of the modules.
  • a circuit arrangement has a switch.
  • the switch can be designed as a temperature switch or as a current-dependent switch.
  • a temperature switch can be achieved that closes in case of a possible defect of an associated thermoelectric module by the temperature reduction of this temperature switch and thus short-circuits the associated thermoelectric module. This also allows the current flow to the downstream thermoelectric module can be ensured and the functionality of the heater can be maintained.
  • thermoelectric module as a current-dependent switch is provided that this closes, if no current flows through the thermoelectric module.
  • the invention further relates to a domestic appliance for the care of items of laundry, in particular a clothes dryer or a washer-dryer, with a heating device according to the invention or an advantageous embodiment thereof.
  • a domestic appliance for the care of items of laundry, in particular a clothes dryer or a washer-dryer, with a heating device according to the invention or an advantageous embodiment thereof.
  • thermoelectric modules are designed as Peltier elements and assigned to a Peltier heat pump of the domestic appliance.
  • thermoelectric modules 2 and 3 are designated by way of example in greater detail.
  • the thermoelectric modules 2, 3 are formed as Peltier elements and associated with a Peltier heat pump of the tumble dryer.
  • thermoelectric modules 2, 3 of the heater 1 are connected in series with each other.
  • a respective circuit arrangement is connected in parallel.
  • thermoelectric module 4 is connected in parallel and the thermoelectric module 5, a further circuit arrangement 7 is connected in parallel.
  • the two circuit arrangements 6 and 7 each have only one electronic component.
  • the circuit arrangement 6 comprises an NTC resistor 61 and the circuit arrangement 7 likewise has an NTC resistor 71. If, for example, the thermoelectric module 4 fails, the electrical current is connected via the circuit arrangement 6 and thus via the NTC resistor 61 to the downstream circuit thermoelectric module 5 passed.
  • FIG. 3 Another version is in Fig. 3 shown. Also there is an enlarged partial section of the illustration according to Fig. 1 shown, in which in the circuit arrangements 6 and 7 instead of the NTC resistors 61 and 71 in turn in each case only a single component is connected. Thus, in the embodiment according to Fig. 3 Both the circuit arrangement 6 and the circuit arrangement 7 a temperature switch 62 and a temperature switch 72. If in this embodiment, for example, the thermoelectric module 4 fails, then a temperature reduction occurs, which causes the temperature switch 62 closes and the current through the circuit 6 and thus also via the closed temperature switch 62 to the downstream thermoelectric module 5 flows.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit zumindest zwei in Reihe geschalteten thermoelektrischen Modulen.
  • In einem Hausgerät, beispielsweise einem Wäschetrockner, können als Heizvorrichtung thermoelektrische Module angeordnet sein, die elektrisch miteinander in Reihe verschaltet sind. Falls eines dieser Module ausfällt, fällt die gesamte Heizvorrichtung aus.
  • Derartige thermoelektrische Module können beispielsweise als Peltier-Elemente ausgebildet sein, welche in einer Peltier-Wärmepumpe eines Wäschetrockners eingesetzt sind.
  • Ein Hausgerät mit einer elektronischen Steuereinrichtung, welche für den Fall eines Defektes einer Funktionskomponente auf einen so genannten Notbetrieb umschaltbar ist, ist aus DE 100 39 444 A1 bekannt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heizvorrichtung zu schaffen, deren Ausfall verhindert werden kann, wenn ein thermoelektrisches Modul ausfällt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Heizvorrichtung, welche die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, und ein Hausgerät, welches die Merkmale nach Patentanspruch 7 aufweist, gelöst.
  • Eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung umfasst zumindest zwei in Reihe geschaltete thermoelektrische Module. Zumindest einem thermoelektrischen Modul ist eine Schaltungsanordnung parallel geschaltet, welche derart ausgebildet ist, dass im Fehlerfall des thermoelektrischen Moduls elektrischer Strom über die Schaltungsanordnung fließt. Durch diese Ausgestaltung kann auch bei einem Ausfall des thermoelektrischen Moduls der weitere Betrieb der Heizvorrichtung gewährleistet werden. Auch bei einem Ausfall eines oder mehrerer thermoelektrischer Module der Heizvorrichtung kann dadurch die Energieversorgung der weiteren in Reihe dazu geschalteten thermoelektrischen Module gewährleistet werden und somit der Betrieb der Heizvorrichtung aufrecht erhalten werden.
  • Bevorzugt ist jedem thermoelektrischen Modul eine separate Schaltungsanordnung parallel geschaltet. Unabhängig davon, welches oder wie viele der thermoelektrischen
  • Module gleichzeitig oder nacheinander ausfallen, kann auch dann stets die weitere Heizfunktion der Heizvorrichtung gewährleistet werden.
  • Bevorzugt weist eine Schaltungsanordnung lediglich ein elektronisches Bauelement auf. Dadurch kann die Schaltungsanordnung sehr einfach und dennoch effektiv ausgebildet sein. Darüber hinaus kann dadurch eine bauteilminimierte und somit auch kostenminimale Ausgestaltung gewährleistet werden.
  • Bevorzugt umfasst die Schaltungsanordnung einen Widerstand, insbesondere einen NTC-Widerstand. Falls ein thermoelektrisches Modul ausfallen sollte, könnte der elektrische Strom dann über den NTC-Widerstand zum nächsten thermoelektrischen Element fließen. Dadurch würde sich zwar eine geringfügige Leistungsminderung des Geräts ergeben, die Grundfunktion würde aber trotz des Defekts eines oder mehrerer der Module weiterhin gewährleistet sein.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Schaltungsanordnung einen Schalter aufweist. Beispielsweise kann der Schalter als Temperaturschalter oder als stromabhängiger Schalter ausgebildet sein. Bei einer Ausgestaltung als Temperaturschalter kann erreicht werden, dass bei einem möglichen Defekt eines zugeordneten thermoelektrischen Moduls durch die Temperaturreduzierung dieser Temperaturschalter schließt und damit das zugeordnete thermoelektrische Modul kurzschließt. Auch dadurch kann dann der Stromfluss zum nachgeordneten thermoelektrischen Modul gewährleistet werden und die Funktionsfähigkeit der Heizvorrichtung aufrechterhalten werden.
  • Bei einer Ausgestaltung des Schalters als stromabhängiger Schalter ist vorgesehen, dass dieser schließt, falls kein Strom durch das thermoelektrische Modul fließt.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Hausgerät zur Pflege von Wäschestücken, insbesondere einen Wäschetrockner oder einen Waschtrockner, mit einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung oder einer vorteilhaften Ausgestaltung davon. Durch ein derartig ausgestaltetes Hausgerät kann erreicht werden, dass dieses auch dann noch weiter funktioniert, wenn eines oder mehrere thermoelektrische Module ausfallen und zumindest eines dieser Module noch funktionsfähig ist. Zwar verlängert sich gegebenenfalls die Trocknungszeit eines als Wäschetrockner ausgebildeten Hausgeräts, wenn eines oder mehrere dieser thermoelektrischen Module der Heizvorrichtung ausfallen, aber das Hausgerät kann zumindest bis zu einer Reparatur weiterhin benutzt werden.
  • Bevorzugt sind die thermoelektrischen Module als Peltier-Elemente ausgebildet und einer Peltier-Wärmepumpe des Hausgeräts zugeordnet.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Darstellung einer Heizvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    Fig. 2
    einen vergrößerten Teilausschnitt der Heizvorrichtung in Fig. 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
    Fig. 3
    einen vergrößerten Teilausschnitt der Heizvorrichtung in Fig. 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In Fig. 1 ist eine Heizvorrichtung 1 gezeigt, welche in einem Wäschetrockner angeordnet ist. Die Heizvorrichtung 1 umfasst eine Mehrzahl, im Ausführungsbeispiel 24, thermoelektrischer Module, welche in Reihe geschaltet sind und von denen die thermoelektrischen Module 2 und 3 beispielhaft näher bezeichnet sind. Die thermoelektrischen Module 2, 3 sind als Peltier-Elemente ausgebildet und einer Peltier-Wärmepumpe des Wäschetrockners zugeordnet.
  • Alle thermoelektrischen Module 2, 3 der Heizvorrichtung 1 sind in Reihe zueinander geschaltet. Zu jedem der thermoelektrischen Module 2, 3 ist jeweils eine Schaltungsanordnung parallel geschaltet.
  • In Fig. 2 ist ein Teilausschnitt der Darstellung gemäß Fig. 1 gezeigt, bei dem beispielhaft zwei weitere thermoelektrische Module 4 und 5 näher bezeichnet sind. Dem thermoelektrischen Modul 4 ist eine Schaltungsanordnung 6 parallel geschaltet und dem thermoelektrischen Modul 5 ist eine weitere Schaltungsanordnung 7 parallel geschaltet. Die beiden Schaltungsanordnungen 6 und 7 weisen jeweils lediglich ein elektronisches Bauelement auf. Im Ausführungsbeispiel umfasst die Schaltungsanordnung 6 einen NTC-Widerstand 61 und die Schaltungsanordnung 7 ebenfalls einen NTC-Widerstand 71. Fällt nun beispielsweise das thermoelektrische Modul 4 aus, so wird der elektrische Strom über die Schaltungsanordnung 6 und somit über den NTC-Widerstand 61 zum nachgeschalteten thermoelektrischen Modul 5 geleitet.
  • Eine weitere Ausführung ist in Fig. 3 dargestellt. Auch dort ist ein vergrößerter Teilausschnitt der Darstellung gemäß Fig. 1 gezeigt, bei dem in den Schaltungsanordnungen 6 und 7 anstatt der NTC-Widerstände 61 und 71 wiederum jeweils lediglich ein einziges Bauelement geschaltet ist. So umfasst in der Ausführung gemäß Fig. 3 sowohl die Schaltungsanordnung 6 als auch die Schaltungsanordnung 7 einen Temperaturschalter 62 bzw. einen Temperaturschalter 72. Fällt bei dieser Ausführung beispielsweise das thermoelektrische Modul 4 aus, so tritt eine Temperaturreduzierung ein, welche dazu führt, dass der Temperaturschalter 62 schließt und der Strom über die Schaltungsanordnung 6 und somit auch über den geschlossenen Temperaturschalter 62 zum nachgeschalteten thermoelektrischen Modul 5 fließt.

Claims (8)

  1. Heizvorrichtung mit zumindest zwei in Reihe geschalteten thermoelektrischen Modulen (2, 3, 4, 5), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zu einem thermoelektrischen Modul (2 bis 5) eine Schaltungsanordnung (6, 7) parallel geschaltet ist, und dass zur Gewährleistung der Energieversorgung der dem einen thermoelektrischen Modul (2 bis 5) in Reihe geschalteten weiteren thermoelektrischen Modulen (2 bis 5) bei Ausfall des einen thermoelektrischen Moduls (2 bis 5) elektrischer Strom über die Schaltungsanordnung (6, 7) fließt.
  2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem thermoelektrischen Modul (2 bis 5) eine separate Schaltungsanordnung (6, 7) parallel geschaltet ist.
  3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltungsanordnung (6, 7) lediglich ein Bauelement (61, 62, 71, 72) aufweist.
  4. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltungsanordnung einen Widerstand, insbesondere einen NTC-Widerstand (61, 71), aufweist.
  5. Heizvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltungsanordnung einen Schalter (62, 72) aufweist.
  6. Heizvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (62, 72) als Temperaturschalter oder als stromabhängiger Schalter ausgebildet ist.
  7. Hausgerät zur Pflege von Wäschestücken, insbesondere Wäschetrockner, mit einer Heizvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  8. Hausgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrischen Module (2 bis 5) als Peltier-Elemente ausgebildet sind und einer Peltier-Wärmepumpe des Hausgeräts zugeordnet sind.
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