WO2007125013A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum steuern eines trocknungsprozesses eines hausgeräts zur pflege von wäschestücken - Google Patents

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WO2007125013A1
WO2007125013A1 PCT/EP2007/053498 EP2007053498W WO2007125013A1 WO 2007125013 A1 WO2007125013 A1 WO 2007125013A1 EP 2007053498 W EP2007053498 W EP 2007053498W WO 2007125013 A1 WO2007125013 A1 WO 2007125013A1
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peltier module
determined
drying process
phase
operating
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PCT/EP2007/053498
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Hasan Gökcer ALBAYRAK
Guido Sattler
Lothar Knopp
Thomas Ludenia
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BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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Publication date
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    • D06F58/00Domestic laundry dryers
    • D06F58/20General details of domestic laundry dryers 
    • D06F58/206Heat pump arrangements

Definitions

  • the invention relates to a method and a circuit arrangement for controlling a drying process of a household appliance for the care of laundry items, in particular a clothes dryer.
  • Peltier-Element in structure and function is described.
  • the half elements of this Peltier element are formed in columns or cuboid and consist of doped semiconductors as materials.
  • the semiconductors are, in particular, bismuth telluride and a p-type doped semiconductor and an n-type doped semiconductor are used.
  • a half-element of the p-type doped semiconductor and a half-element of the n-type doped semiconductor are each connected to one side via a printed circuit board, also referred to as a metal bridge, and at another side, which said one side opposite, connected in each case via a further printed circuit board with a further half-element or a connection contact for the connection of the Peltier element to an electrical network.
  • a printed circuit board also referred to as a metal bridge
  • a washing machine in which laundry not only washed but also can be dried.
  • the document shows several alternatives.
  • an electrical heating device for heating an air stream used for drying laundry and a simple heat exchanger for cooling the heated air can be used. Stream can be provided after the loading of the laundry, but the heater and the radiator can also belong to a heat pump device.
  • the heat pump device can also be designed such that it works with Peltier elements for use of the thermoelectric effect.
  • An apparatus for drying laundry originating from an English short extract belonging to the patent abstract "Patent Abstracts of Japan" for JP 08 057 194 A contains, in addition to a heater and a cooler, both of which belong to a thermoelectrically operable heat pump device, in their first duct system the cooler upstream additional heat exchanger for cooling the air flow discharged from the laundry and an additional heating device downstream of the heater for further heating of the air flow before the loading of the laundry.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1, and a circuit arrangement having the features of claim 7, solved.
  • a method for controlling a drying process of a domestic appliance for the care of laundry items at least a first operating parameter of the Peltier module and in a second operating phase at least a second operating parameter of the Peltier module is detected in a first operating phase of a Peltier module of a heat pump of the domestic appliance , Depending on these recorded operating parameters, moisture levels of laundry items to be dried in the domestic appliance are determined, and depending on this, the further drying process is set.
  • the drying process can be optimized and energy consumption reduced. Specific parameters of the Peltier module are used to control the drying process as needed.
  • Properties of the Peltier module can thereby be easily and relatively accurately detected and provided for improved control of the drying process.
  • the drying process can be carried out more effectively and efficiently and thus energy-optimized. Not least, this can also be achieved a cost savings.
  • the Peltier module is disconnected from a power supply, and then the temperatures of the cold side and the warm side of the Peltier module are determined.
  • a temperature difference between the cold side and the hot side is determined from a thermal voltage generated by the Peltier module after disconnection from the power supply.
  • a local temperature at the cold side or the warm side of the Peltier module is determined, wherein from the temperature difference and the locally measured temperature, the temperature of the other side of the Peltier module according to step c) is determined.
  • the local temperature of the cold side or the warm side of the Peltier module is determined by a separate sensor or by measuring the electrical resistance of the Peltier module. This is done taking advantage of the fact that each Peltier module has a strongly negative temperature coefficient.
  • the determination of the electrical power consumption according to step b) is carried out after the determination of the temperatures according to step c), wherein the power consumption of the Peltier module is measured after connecting it to the power supply until setting a desired operating point of the Peltier module becomes.
  • the determination of the electrical power consumption according to step b) is carried out after the determination of the temperatures according to step c), wherein the power consumption of the Peltier module is measured after connecting it to the power supply until setting a desired operating point of the Peltier module becomes.
  • a circuit arrangement for controlling a drying process of a domestic appliance for the care of laundry items which comprises a heat pump with a Peltier module having a plurality of Peltier elements, comprises first means with which in a first operating phase of the Peltier module at least a first Operating parameters of the Peltier module can be detected, and second means with which at least a second operating parameter of the Peltier module can be detected in a second operating phase of the Peltier module.
  • the circuit arrangement comprises a switching regulator with which moisture levels of the laundry items to be dried in the domestic appliance can be determined from the detected operating parameters and the further drying process can be set as a function thereof.
  • the switching regulator is designed for evaluating information and for controlling and regulating, in particular the Peltier module.
  • the circuit arrangement enables improved operation of the domestic appliance, in particular with regard to an energy-optimized drying process.
  • the Peltier module is electrically connected to a power supply, and has first means with which the electrical power tion recording of the Peltier module in this first phase of operation can be determined.
  • second means are provided, with which in a second operating phase of the Peltier module, the temperatures of a cold side and a warm side of the Peltier module can be determined.
  • a switching regulator By means of a switching regulator, a moisture already condensed out of the laundry items during the previous drying process and a moisture content still remaining in the laundry items can be determined from the determined electrical power consumption and the determined temperatures by means of stored characteristic curves and / or calculation models.
  • the further drying process is adjustable by the switching regulator depending on a comparison of the determined residual moisture with a reference moisture, which is predetermined depending on an already achieved phase of the drying process.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a circuit arrangement according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a circuit arrangement according to a second embodiment
  • Fig. 3 is a circuit diagram of a circuit arrangement according to a third embodiment.
  • FIG. 1 schematically illustrates a Peltier module 1 which is intended for use in a Peltier heat pump for a tumble dryer.
  • the Peltier module 1 comprises series-connected Peltier elements 2, of which twelve are shown here, but the Peltier module 1 is not fixed to this number.
  • the number of Peltier elements 2 and their operating values are jointly designed so that the series arrangement of the Peltier elements 2 can be operated with a voltage which results when the mains voltage is rectified.
  • this is first provided with 120 V or 230 V AC voltage (120 VAC / 230 VAC), wherein here the connections L and N are shown schematically.
  • the AC voltage is from a mains rectifier
  • a capacitor 5a is connected as a buffer in parallel with the DC-side terminals of the mains rectifier 3.
  • the capacitor 5a of the circuit part 5 is a current-limiting element 4a, for example an NTC resistor 4a, in a circuit part
  • the current-limiting element 4a is bridged after the charging process via a switch 4b, for example a relay.
  • a mains current measurement and a mains voltage measurement can take place, wherein the circuit part 5 is electrically connected to a switching regulator 6, and transmits the measured values to the switching regulator 6 for evaluation and further processing.
  • the switching regulator 6 can be designed as a microprocessor.
  • the switching regulator 6 is also electrically connected to a communication interface 7, via which nominal values of various parameters can be transmitted.
  • the switching regulator 6 is designed to communicate with an external control and / or monitoring unit (not shown) via the interface 7.
  • the switching regulator 6 is connected to a further circuit part 8.
  • the circuit part 8 has a driver unit 8a and transistors T1, T2, T3 and T4 and diodes D1, D2, D3 and D4.
  • the drive electronics thus comprises a boost converter (transistors T1 and T4, diode D3 and energy storage 9) and a buck converter (transistor T1, diodes D2 and D3, energy storage 9) in the direction of the load side and a boost converter (transistors T2 and T3, diode D1 and energy storage 9) and a buck converter (transistor T3, diodes D1 and D4, energy storage 9) in the direction of the DC link.
  • the circuit arrangement comprises a circuit part 10, which is designed for measuring the electrical power consumption and in particular the current measurement and the voltage measurement of the Peltier module 1. This circuit part 10 is electrically connected to a current and voltage transducer 1 1, which in turn is electrically connected to the switching regulator 6.
  • the circuit arrangement comprises two switches 12, which can be designed as relays.
  • the rectified mains voltage can be separated from the Peltier module 1 and the Peltier module 1 can be switched to an interior lighting 14 of the clothes dryer.
  • the interior lighting 14 four light-emitting diodes and an additional resistor connected in series with the light-emitting diodes are schematically illustrated here.
  • the changeover switch 12 can also switch to another consumer, such as a further sensor, another measuring device, control, a display element or the like, alone or in combination cause.
  • a measuring device is integrated into the main control comprising the switching regulator 6 of the tumble dryer.
  • the switches 12 are controlled by the switching regulator 6.
  • a PTC resistor 13 is arranged as a temperature sensor 13. Depending on the measured values detected by this temperature sensor 13, an alternating current-side switch 15 can be actuated, as a result of which the entire Peltier module 1 can be switched off depending on the switch position.
  • an NTC resistor 16 is arranged on the Peltier module 1, which is likewise designed for temperature determination and transmits the detected measured values to the switching regulator 6.
  • a first operating phase of the tumble dryer is initially set, wherein in this first operating phase the Peltier module 1 of a heat pump of the tumble dryer Energy is supplied.
  • the Peltier module 1 is connected to the rectified mains voltage, to which the switches 12 are connected accordingly.
  • a second operating phase is subsequently set for predefinable phases of the drying process, for which purpose the Peltier module 1 is disconnected from the energy supply by the changeover switches 12 being switched accordingly. In this second operating phase, the temperatures of a cold side and a warm side of the Peltier module 1 are determined.
  • thermoelectric voltage generated by the Peltier module 1 after separation from the power supply is measured, from which the temperature difference between the cold side and the hot side of the Peltier module 1 in the switching regulator 6 is determined. Furthermore, a local temperature of the Peltier module 1 is determined via the NTC resistor 16, which in the present case represents the temperature of the hot side of the Peltier module 1.
  • the local temperature of the cold side of the Peltier module 1 can then be calculated.
  • the Peltier module 1 is again connected to the power supply by the switches 12 are switched accordingly, and thereby again the first phase of operation of the clothes dryer and the Peltier module 1 is set.
  • the power consumption of the Peltier module 1 is then measured after connecting it to the power supply until setting a desired operating point of the Peltier module 1.
  • a moisture already condensed out of the laundry items during the previously advanced drying process can be determined in the switching regulator 6.
  • characteristic curves and / or calculation models are stored, which allow a determination of this condensed moisture.
  • the remaining moisture in the laundry From this condensed moisture can then also be determined in the control unit 6, the remaining moisture in the laundry. Furthermore, 6 reference damps are stored in the switching regulator as a function of the current phase of a drying process. The determined remaining moisture in the laundry items is then compared with the reference moisture content, whereby the reference moisture content of the laundry items in the laundry items is compared. remaining moisture, which should be reached at the moment of the achieved phase of the drying process. Depending on the comparison, the further drying process is controlled.
  • FIG. 1 Another embodiment of a circuit arrangement is shown in FIG. This circuit is also suitable for measuring and evaluating the parameters explained above and for performing a control and regulation of the Peltier module 1 depending on an optimized drying process.
  • this circuit has a circuit part 17 which comprises the transistors T1 and T2 and the flyback diodes D1 and D2 and a driver unit 17a.
  • the current and voltage transducer 1 1 is assigned to the circuit part 10 in this embodiment.
  • the circuit arrangement comprises two storage chokes 18 and 19.
  • the network feedback power factor correction
  • the switching regulator 6 controls the circuit arrangement in the second operating phase, in which the Peltier module 1 is disconnected from the power supply, such that the energy generated in the Peltier module 1 due to the Seebeck effect in the Peltier module 1 in the DC link the circuit arrangement and in particular in the DC link capacitor 5a is stored. Depending on demand, this stored energy can then be given to other consumers and / or via the communication interface 7 elsewhere. In particular, a return of this stored energy into the Peltier module 1 during other operating phases can then also be made possible. Also a return to the network can be made possible.
  • FIG. 1 Another embodiment of a circuit arrangement is shown in FIG.
  • the circuit arrangement shown here has a circuit part 20 which comprises a driver unit 20a and a transistor T5.
  • the circuit arrangement also has a storage inductor 21 and a flyback diode 22.
  • the number of Peltier elements 2 is preferably chosen in this circuit arrangement such that the Peltier Module 1 can be operated with a voltage which is smaller than the rectified mains voltage. According to the power consumption and the temperatures of the Peltier module 1, this is controlled so that the power consumption is adapted to the drying process.
  • the number of Peltier elements 2 is also selected such that the power consumption can be minimized and a relatively small-sized storage inductor 21 can be used.
  • the interconnection of the circuit part 20 and the flyback diode 22 and the storage inductor 21 may also be such that the number of Peltier elements 2 can be selected so that the Peltier module 1 can be operated with a voltage greater than the rectified mains voltage is.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Trocknungsprozesses eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken, bei dem in einer ersten Betriebsphase eines Peltier-Moduls (1) einer Wärmepumpe des Hausgeräts zumindest ein erster Betriebsparameter des Peltier-Moduls (1) und in einer zweiten Betriebsphase zumindest ein zweiter Betriebsparameter des Peltier-Moduls (1) bestimmt wird, wobei abhängig von diesen bestimmten Betriebsparametern Feuchtegrade von im Hausgerät zu trocknenden Wäschestücken bestimmt werden und abhängig davon der weitere Trocknungsprozess gesteuert wird.

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Steuern eines Trocknungsprozesses eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zum Steuern eines Trocknungsprozesses eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken, insbesondere eines Wäschetrockners.
Aus einem Dokument, welches am 25.1 1.2005 von der Internetadresse http://de.wikipedia.org/wiki/Peltier-Element herunterladbar war, ist ein Peltier-Element in Aufbau und Funktion beschrieben. Die Halbelemente dieses Peltier-Elements sind säulen- oder quaderförmig ausgebildet und bestehen aus dotierten Halbleitern als Werkstoffe. Die Halbleiter sind insbesondere Wismut- Tellurid und es kommen ein p-leitend dotierter und ein n-leitend dotierter Halbleiter zum Einsatz. Jeweils ein Halbelement aus dem p-leitend dotierten Halbleiter und ein Halbelement aus dem n-leitend dotierten Halbleiter sind jeweils an einer Seite über ein Leiter- plättchen, auch als Metallbrücke bezeichnet, miteinander verbunden, und an einer anderen Seite, welcher der genannten einen Seite gegenüberliegt, über jeweils ein weiteres Leiterplättchen mit einem weiteren Halbelement oder einem Anschlusskontakt zum An- schluss des Peltier-Elements an ein elektrisches Netzwerk verbunden.
Weitere Hinweis zu Grundlagen, anwendungsbezogener Auswahl und Montage von PeI- tier-Elementen ergeben sich aus Dokumenten, die am 25.1 1 .2005 von den Internet- Adressen http://www.quick-ohm.de/waerme/download/Erlaeuterung-zu-Peltierelementen.pdf und http://www.quick-ohm.de/waerme/download/Einbau.pdf herunterladbar waren.
Aus der DE 1 410 206 A ist eine Waschmaschine bekannt, in welcher Waschgut nicht nur gewaschen sondern auch getrocknet werden kann. Für die dazu erforderlichen zusätzlichen Einrichtungen zeigt die Schrift mehrere Alternativen. Insbesondere können eine e- lektrische Heizvorrichtung zum Erwärmen eines zur Trocknung von Waschgut eingesetzten Luftstroms und ein einfacher Wärmetauscher zum Abkühlen des erwärmten Luft- Stroms nach dem Beaufschlagen des Waschguts vorgesehen sein, wobei der Heizer und der Kühler aber auch zu einer Wärmepumpeneinrichtung gehören können. Die Wärmepumpeneinrichtung kann auch derartig ausgestaltet sein, dass sie mit Peltier-Elementen zur Nutzung des thermoelektrischen Effekts arbeitet.
Eine aus einem in der Datensammlung „Patent Abstracts of Japan" zur JP 08 057 194 A gehörigen englischen Kurzauszug hervorgehende Vorrichtung zum Trocknen von Waschgut, enthält in ihrem ersten Kanalsystem neben einem Heizer und einem Kühler, welche beide zu einer thermoelektrisch betreibbaren Wärmepumpeneinrichtung gehören, einen dem Kühler vorgeschalteten zusätzlichen Wärmetauscher zur Abkühlung des von dem Waschgut abgeführten Luftstroms und eine dem Heizer nachgeschaltete zusätzliche Heizeinrichtung zum weiteren Erwärmen des Luftstroms vor dem Beaufschlagen des Waschguts.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Eigenschaften des Peltier-Moduls im laufenden Betrieb des Hausgeräts auf möglichst einfache Weise im Hinblick auf eine Verbesserung des Trocknungsprozesses nutzbar zu machen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, und eine Schaltungsanordnung, welche die Merkmale nach Patentanspruch 7 aufweist, gelöst.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Trocknungsprozesses eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken, wird in einer ersten Betriebsphase eines Peltier-Moduls einer Wärmepumpe des Hausgeräts zumindest ein erster Betriebsparameter des Peltier-Moduls und in einer zweiten Betriebsphase zumindest ein zweiter Betriebsparameter des Peltier-Moduls erfasst. Abhängig von diesen erfassten Betriebsparametern werden Feuchtegrade von im Hausgerät zu trocknenden Wäschestücken bestimmt und abhängig davon wird der weitere Trocknungsprozess eingestellt. Der Trocknungsprozess kann dadurch optimiert und der Energieverbrauch reduziert werden. Spezifische Parameter des Peltier-Moduls werden genutzt, um den Trocknungsprozess bedarfsgerecht zu steuern. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Trocknungsprozesses eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken werden bevorzugt folgende Schritte durchgeführt: a) Einstellen einer ersten Betriebsphase des Hausgeräts, in der ein Peltier-Modul einer Wärmepumpe des Hausgeräts mit Energie versorgt wird; b) Bestimmen der elektrischen Leistungsaufnahme des Peltier-Moduls in der ersten Betriebsphase; c) Einstellen einer zweiten Betriebsphase, in welcher die Temperaturen einer Kaltseite und einer Warmseite des Peltier-Moduls bestimmt werden; d) Ermitteln der aus den in dem Hausgerät enthaltenen Wäschestücken bereits auskondensierten Feuchte abhängig von den in Schritt b) und c) bestimmten Größen mittels Kennlinien und/oder Berechnungsmodellen; e) Ermitteln der in den Wäschestücken verbliebenen Feuchte und Vergleich dieser mit einer Referenz-Feuchte, welche abhängig von einer bereits erreichten Phase des Trocknungsprozesses vorgegeben wird; und f) Steuern des weiteren Trocknungsprozesses abhängig von dem Vergleich gemäß Schritt e).
Eigenschaften des Peltier-Moduls können dadurch einfach und relativ exakt erfasst und für eine verbesserte Steuerung des Trocknungsprozesses bereitgestellt werden. Der Trocknungsprozess kann dadurch effektiver und effizienter und somit auch energieoptimiert durchgeführt werden. Nicht zuletzt kann dadurch auch eine Kosteneinsparung erreicht werden.
Vorzugsweise wird in der zweiten Betriebsphase gemäß Schritt c) das Peltier-Modul von einer Energieversorgung getrennt, und werden dann die Temperaturen der Kaltseite und der Warmseite des Peltier-Moduls bestimmt.
Vorzugsweise wird aus einer von dem Peltier-Modul erzeugten Thermospannung nach der Trennung von der Energieversorgung eine Temperaturdifferenz zwischen der Kaltseite und der Warmseite ermittelt. Separat dazu wird eine örtliche Temperatur an der Kaltseite oder der Warmseite des Peltier-Moduls bestimmt, wobei aus der Temperaturdifferenz und der örtlich gemessenen Temperatur die Temperatur der anderen Seite des Peltier- Moduls gemäß Schritt c) bestimmt wird. Die örtliche Temperatur der Kaltseite oder der Warmseite des Peltier-Moduls wird durch einen separaten Sensor oder durch Messung des elektrischen Widerstands des Peltier- Moduls bestimmt. Dies erfolgt in Ausnutzung der Tatsache, dass jedes Peltier-Modul einen stark negativen Temperaturkoeffizienten aufweist.
Vorzugsweise wird das Bestimmen der elektrischen Leistungsaufnahme gemäß Schritt b) nach dem Bestimmen der Temperaturen gemäß Schritt c) durchgeführt, wobei dabei die Leistungsaufnahme des Peltier-Moduls nach dem Verbinden von diesem mit der Energieversorgung bis zum Einstellen eines Soll-Arbeitspunkts des Peltier-Moduls gemessen wird.
Vorzugsweise wird das Bestimmen der elektrischen Leistungsaufnahme gemäß Schritt b) nach dem Bestimmen der Temperaturen gemäß Schritt c) durchgeführt, wobei dabei die Leistungsaufnahme des Peltier-Moduls nach dem Verbinden von diesem mit der Energieversorgung bis zum Einstellen eines Soll-Arbeitspunkts des Peltier-Moduls gemessen wird.
Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Steuern eines Trocknungsprozesses eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken, welches eine Wärmepumpe mit einem Peltier-Modul umfasst, das eine Mehrzahl von Peltier-Elementen aufweist, umfasst erste Mittel, mit welchen in einer ersten Betriebsphase des Peltier-Moduls zumindest ein erster Betriebsparameter des Peltier-Moduls erfassbar ist, und zweite Mittel, mit welchen in einer zweiten Betriebsphase des Peltier-Moduls zumindest ein zweiter Betriebsparameter des Peltier-Moduls erfassbar ist. Des Weiteren umfasst die Schaltungsanordnung einen Schaltregler, mit welchem aus den erfassten Betriebsparametern Feuchtegrade der in dem Hausgerät zu trocknenden Wäschestücke ermittelbar sind und abhängig davon der weitere Trocknungsprozess einstellbar ist. Der Schaltregler ist zum Auswerten von Informationen und zum Steuern und Regeln, insbesondere des Peltier-Moduls, ausgebildet. Die Schaltungsanordnung ermöglicht eine verbesserte Betriebsweise des Hausgeräts insbesondere im Hinblick auf einen energieoptimierten Trocknungsprozess.
Vorzugsweise ist das Peltier-Modul in einer ersten Betriebsphase mit einer Energieversorgung elektrisch verbunden, und weist erste Mittel auf, mit welchen die elektrische Leis- tungsaufnahme des Peltier-Modul in dieser ersten Betriebsphase ermittelbar ist. Darüber hinaus sind zweite Mittel vorgesehen, mit welchen in einer zweiten Betriebsphase des Peltier-Moduls die Temperaturen einer Kaltseite und einer Warmseite des Peltier-Moduls bestimmbar sind. Mittels eines Schaltreglers ist aus der bestimmten elektrischen Leistungsaufnahme und den ermittelten Temperaturen mittels abgespeicherten Kennlinien und/oder Berechnungsmodellen eine während des bisherigen Trocknungsprozesses bereits aus den Wäschestücken auskondensierte Feuchte und eine davon abhängige in den Wäschestücken noch verbliebene Feuchte ermittelbar. Der weitere Trocknungsprozess ist durch den Schaltregler abhängig von einem Vergleich der ermittelten verbliebenen Feuchte mit einer Referenz-Feuchte, welche abhängig von einer bereits erreichten Phase des Trocknungsprozesses vorgegeben ist, einstellbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich insbesondere aus vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schaltplan einer Schaltungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 einen Schaltplan einer Schaltungsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 3 einen Schaltplan einer Schaltungsanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
In der Fig. 1 ist schematisch ein Peltier-Modul 1 veranschaulicht, welches zur Verwendung in einer Peltier-Wärmepumpe für einen Wäschetrockner dient. Das Peltier-Modul 1 umfasst in Reihe geschaltete Peltier-Elemente 2, deren hier zwölf gezeigt sind, das Peltier-Modul 1 jedoch nicht auf diese Zahl festgelegt ist. Die Anzahl der Peltier-Elemente 2 und deren Betriebswerte sind gemeinsam so ausgelegt, dass die Reihenanordnung der Peltier-Elemente 2 mit einer Spannung betrieben werden kann, die sich bei Gleichrichtung der Netzspannung ergibt. Es ist auch ein Peltier-Modul 1 mit mehr als einer hier gezeigten Reihenanordnung möglich, wobei mehrere Reihenanordnungen üblicherweise parallel zueinander angeordnet werden.
Zur Erzeugung der gleichgerichteten Netzspannung wird zunächst diese mit 120 V oder 230 V Wechselspannung (120 VAC / 230 VAC) bereitgestellt, wobei hier schematisch die Anschlüsse L und N gezeigt sind. Die Wechselspannung wird von einem Netzgleichrichter
3 gleichgerichtet, der einen herkömmlichen Aufbau aufweist. Zur Stabilisierung der gleichgerichteten Spannung ist ein Kondensator 5a als Puffer parallel zu den gleichstrom- seitigen Anschlüssen des Netzgleichrichters 3 geschaltet. Zur Begrenzung des netzseiti- gen Kondensatorladestroms ist dem Kondensator 5a des Schaltungsteils 5 ein strombegrenzendes Element 4a, beispielsweise ein NTC-Widerstand 4a, in einem Schaltungsteil
4 vorgeschaltet. Das strombegrenzende Element 4a wird nach dem Ladevorgang über einen Schalter 4b, beispielsweise ein Relais, überbrückt.
In dem Schaltungsteil 5 können eine Netzstrommessung und eine Netzspannungsmessung erfolgen, wobei der Schaltungsteil 5 mit einem Schaltregler 6 elektrisch verbunden ist, und die Messwerte an den Schaltregler 6 zum Auswerten und weiteren Verarbeiten überträgt. Der Schaltregler 6 kann als Mikroprozessor ausgebildet sein.
Der Schaltregler 6 ist darüber hinaus mit einer Kommunikationsschnittstelle 7, über welche Sollwerte verschiedener Parameter übertragbar sind, elektrisch verbunden. Der Schaltregler 6 ist zur Kommunikation mit einer externen Steuer- und/oder Kontrolleinheit (nicht dargestellt) über die Schnittstelle 7 ausgebildet.
Darüber hinaus ist der Schaltregler 6 mit einem weiteren Schaltungsteil 8 verbunden. Der Schaltungsteil 8 weist eine Treibereinheit 8a und Transistoren T1 , T2, T3 und T4 sowie Dioden D1 , D2, D3 und D4 auf.
Die Ansteuerelektronik umfasst somit einen Hochsetzsteller (Transistoren T1 und T4, Diode D3 und Energiespeicher 9) und einen Tiefsetzsteller (Transistor T1 , Dioden D2 und D3, Energiespeicher 9) in Richtung der Lastseite und einen Hochsetzsteller (Transistoren T2 und T3, Diode D1 und Energiespeicher 9) sowie einen Tiefsetzsteller (Transistor T3, Dioden D1 und D4, Energiespeicher 9) in Richtung des Zwischenkreises. Darüber hinaus umfasst die Schaltungsanordnung einen Schaltungsteil 10, welcher zur Messung der elektrischen Leistungsaufnahme und insbesondere der Strommessung und der Spannungsmessung des Peltier-Moduls 1 ausgebildet ist. Dieser Schaltungsteil 10 ist mit einem Strom- und Spannungsmesswandler 1 1 elektrisch verbunden, welcher wiederum mit dem Schaltregler 6 elektrisch verbunden ist.
Des Weiteren umfasst die Schaltungsanordnung zwei Umschalter 12, welche als Relais ausgebildet sein können. Mit Hilfe der Umschalter 12 kann die gleichgerichtete Netzspannung von dem Peltier-Modul 1 getrennt und das Peltier-Modul 1 an eine Innenraumbeleuchtung 14 des Wäschetrockners geschaltet werden. Für die Innenraumbeleuchtung 14 sind hier schematisch vier Leuchtdioden und ein zusätzlicher, zu den Leuchtdioden in Reihe geschalteter Widerstand veranschaulicht. Anstelle der Innenraumbeleuchtung 14 können die Umschalter 12 auch eine Umschaltung zu einem anderen Verbraucher, wie etwa einem weiteren Sensor, einer weiteren Messeinrichtung, Steuerung, einem Anzeigeelement oder dergleichen, allein oder in Kombination, bewirken. Bevorzugt ist eine derartige Messeinrichtung dabei in die Hauptsteuerung umfassend den Schaltregler 6 des Wäschetrockners integriert. Die Umschalter 12 werden durch den Schaltregler 6 gesteuert.
Am Peltier-Modul 1 ist ein PTC-Widerstand 13 als Temperatursensor 13 angeordnet. Abhängig von den von diesem Temperatursensor 13 detektierten Messwerten kann ein wechselstromseitiger Schalter 15 betätigt werden, wodurch abhängig von der Schalterstellung das gesamte Peltier-Modul 1 ausgeschaltet werden kann.
Des Weiteren ist am Peltier-Modul 1 ein NTC-Widerstand 16 angeordnet, welcher ebenfalls zur Temperaturermittlung ausgebildet ist und die detektierten Messwerte an den Schaltregler 6 überträgt.
Soll nun in dem Wäschetrockner ein Trocknungsprozess durchgeführt werden und sollen Wäschestücke, welche in einen Behälter des Wäschetrockners eingebracht sind, getrocknet werden, so wird zunächst eine erste Betriebsphase des Wäschetrockners eingestellt, wobei in dieser ersten Betriebsphase das Peltier-Modul 1 einer Wärmepumpe des Wäschetrockners mit Energie versorgt wird. Dazu ist das Peltier-Modul 1 mit der gleichgerichteten Netzspannung verbunden, wobei dazu die Umschalter 12 entsprechend geschaltet sind. Zum Ermitteln charakteristischer Parameter und Größen für den Trocknungsprozess der Wäschestücke wird nachfolgend zu vorgebbaren Phasen des Trocknungsprozesses eine zweite Betriebsphase eingestellt, wozu das Peltier-Modul 1 von der Energieversorgung getrennt wird, indem die Umschalter 12 entsprechend geschaltet werden. In dieser zweiten Betriebsphase werden die Temperaturen einer Kaltseite und einer Warmseite des Peltier-Moduls 1 bestimmt. Dazu wird die nach der Trennung von der Energieversorgung vom Peltier-Modul 1 erzeugte Thermospannung gemessen, aus welcher die Temperaturdifferenz zwischen der Kaltseite und der Warmseite des Peltier-Moduls 1 in dem Schaltregler 6 ermittelt wird. Des Weiteren wird über den NTC-Widerstand 16 eine örtliche Temperatur des Peltier-Moduls 1 bestimmt, welche vorliegend die Temperatur der Warmseite des Peltier-Moduls 1 darstellt.
Aus der bestimmten Temperaturdifferenz und der örtlich bestimmten Temperatur an der Warmseite des Peltier-Moduls 1 kann dann die örtliche Temperatur der Kaltseite des Peltier-Moduls 1 berechnet werden.
Nachdem diese Temperaturwerte ermittelt sind, wird das Peltier-Modul 1 wieder mit der Energieversorgung verbunden, indem die Umschalter 12 entsprechend geschaltet werden und dadurch wird wieder die erste Betriebsphase des Wäschetrockners und des Peltier- Moduls 1 eingestellt. In dieser wiedereingestellten ersten Betriebsphase wird dann die Leistungsaufnahme des Peltier-Moduls 1 nach dem Verbinden von diesem mit der Energieversorgung bis zum Einstellen eines Soll-Arbeitspunkts des Peltier-Moduls 1 gemessen. Mit den Informationen über die gemessene Leistungsaufnahme und die gemessenen und ermittelten Temperaturen an der Warmseite und der Kaltseite des Peltier-Moduls 1 kann in dem Schaltregler 6 eine während des bis dahin fortgeschrittenen Trocknungsprozesses bereits aus den Wäschestücken auskondensierte Feuchte bestimmt werden. In dem Schaltregler 6 sind dazu Kennlinien und/oder Berechnungsmodelle abgelegt, welche eine Ermittlung dieser auskondensierten Feuchte ermöglichen. Aus dieser auskondensierten Feuchte kann dann ebenfalls in der Steuereinheit 6 die in den Wäschestücken noch verbliebene Feuchte bestimmt werden. Des Weiteren sind in dem Schaltregler 6 Referenz-Feuchten in Abhängigkeit von der momentanen Phase eines Trocknungsprozesses abgelegt. Die ermittelte verbliebene Feuchte in den Wäschestücke wird dann mit der Referenz-Feuchte verglichen, wobei die Referenz-Feuchte die in den Wäschestücken ver- bliebene Feuchte charakterisiert, welche zu dem momentanen Zeitpunkt der erreichten Phase des Trocknungsprozesses erreicht sein sollte. Abhängig von dem Vergleich wird der weitere Trocknungsprozess gesteuert.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung ist in Fig. 2 gezeigt. Auch diese Schaltung ist dazu geeignet, die oben erläuterten Parameter zu messen und auszuwerten und eine Steuerung und Regelung des Peltier-Moduls 1 davon abhängig im Hinblick auf einen optimierten Trocknungsprozess durchzuführen.
Im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß Fig. 1 weist diese Schaltung einen Schaltungsteil 17 auf, welcher die Transistoren T1 und T2 sowie die Rücklaufdioden D1 und D2 und eine Treibereinheit 17a umfasst. Der Strom- und Spannungsmesswandler 1 1 ist in dieser Ausgestaltung dem Schaltungsteil 10 zugeordnet. Darüber hinaus umfasst die Schaltungsanordnung zwei Speicherdrosseln 18 und 19. Wie auch in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 wird zur Erfüllung der gesetzlichen Vorschriften hinsichtlich zur Netzrückwirkung (Power-Faktor-Korrektur) eine Synchronisation der Schaltfrequenz des Schaltreglers 6 oder eine Pulsweitenmodulation des Ausgangssignals des Schaltreglers 6 auf die Netzfrequenz durchgeführt. Dadurch kann eine sinusförmige Netzstromaufnahme erfolgen. Der Schaltregler 6 steuert die Schaltungsanordnung in der zweiten Betriebsphase, in der das Peltier-Modul 1 von der Energieversorgung abgetrennt ist, derart, dass die aufgrund des Seebeck-Effekts in dem Peltier-Modul 1 erzeugte Energie aus dem Peltier-Modul 1 in den Zwischenkreis der Schaltungsanordnung und insbesondere in den Zwischenkreis- kondensator 5a gespeichert wird. Bedarfsabhängig kann dann diese gespeicherte Energie an weitere Verbraucher und/oder über die Kommunikationsschnittstelle 7 anderweitig abgegeben werden. Insbesondere kann dann auch eine Rückführung dieser gespeicherten Energie in das Peltier-Modul 1 während anderer Betriebsphasen ermöglicht werden. Auch eine Rückführung in das Netz kann ermöglicht werden.
Eine weitere Ausführung einer Schaltungsanordnung ist in Fig. 3 gezeigt. Im Unterschied zur Ausgestaltung der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 weist die hier dargestellte Schaltungsanordnung einen Schaltungsteil 20 auf, welcher eine Treibereinheit 20a und einen Transistor T5 umfasst. Die Schaltungsanordnung weist darüber hinaus auch eine Speicherdrossel 21 und eine Rücklaufdiode 22 auf. Die Anzahl der Peltier- Elemente 2 ist bei dieser Schaltungsanordnung bevorzugt so gewählt, dass das Peltier- Modul 1 mit einer Spannung betrieben werden kann, die kleiner als die gleichgerichtete Netzspannung ist. Gemäß der Leistungsaufnahme und den Temperaturen des Peltier- Moduls 1 wird dieses so angesteuert, dass der Leistungsverbrauch an den Trocknungs- prozess angepasst wird. Bevorzugt ist die Anzahl der Peltier-Elemente 2 auch derart gewählt, dass der Stromverbrauch minimiert werden kann und eine relativ gering dimensionierte Speicherdrossel 21 eingesetzt werden kann. Die Verschaltung des Schaltungsteils 20 und der Rücklaufdiode 22 sowie der Speicherdrossel 21 können auch derart sein, dass die Anzahl der Peltier-Elemente 2 so gewählt werden kann, dass das Peltier-Modul 1 mit einer Spannung betrieben werden kann, die größer als die gleichgerichtete Netzspannung ist.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Steuern eines Trocknungsprozesses eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken, bei dem in einer ersten Betriebsphase eines Peltier-Moduls (1 ) einer Wärmepumpe des Hausgeräts zumindest ein erster Betriebsparameter des Peltier- Moduls (1 ) und in einer zweiten Betriebsphase zumindest ein zweiter Betriebsparameter des Peltier-Moduls (1 ) erfasst wird, wobei abhängig von diesen erfassten Betriebsparametern Feuchtegrade von im Hausgerät zu trocknenden Wäschestücken bestimmt werden und abhängig davon der weitere Trocknungsprozess eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem folgende Schritte durchgeführt werden: a) Einstellen einer ersten Betriebsphase des Hausgeräts, in der ein Peltier-Modul (1 ) einer Wärmepumpe des Hausgeräts mit Energie versorgt wird; b) Bestimmen der elektrischen Leistungsaufnahme des Peltier-Moduls (1 ) in der ersten Betriebsphase; c) Einstellen einer zweiten Betriebsphase, in welcher die Temperaturen einer Kaltseite und einer Warmseite des Peltier-Moduls (1 ) bestimmt werden; d) Ermitteln der aus den in dem Hausgerät enthaltenen Wäschestücken bereits auskondensierten Feuchte abhängig von den in Schritt b) und c) bestimmten Größen mittels Kennlinien und/oder Berechnungsmodellen; e) Ermitteln der in den Wäschestücken verbliebenen Feuchte und Vergleich dieser mit einer Referenz-Feuchte, welche abhängig von einer bereits erreichten Phase des Trocknungsprozesses vorgegeben wird; und f) Steuern des weiteren Trocknungsprozesses abhängig von dem Vergleich gemäß Schritt e).
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem in der zweiten Betriebsphase gemäß Schritt c) das Peltier-Modul (1 ) von einer Energieversorgung getrennt wird und dann die Temperaturen bestimmt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem aus einer nach der Trennung von der Energieversorgung erzeugten Thermospannung des Peltier-Moduls (1 ) eine Temperaturdifferenz zwischen der Kalt- und der Warmseite ermittelt wird und separat eine örtliche Temperatur einer Seite des Peltier-Moduls (1 ) bestimmt wird, wobei aus der Temperaturdifferenz und der örtlichen Temperatur die Temperatur der anderen Seite des Peltier-Moduls (1 ) gemäß Schritt c) bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem die örtliche Temperatur durch einen separaten Sensor oder durch Messung des elektrischen Widerstands des Peltier-Moduls bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, bei welchem das Bestimmen der elektrischen Leistungsaufnahme gemäß Schritt b) nach dem Bestimmen der Temperaturen gemäß Schritt c) durchgeführt wird, wobei dabei die Leistungsaufnahme des Peltier-Moduls (1 ) nach dem Verbinden von diesem mit der Energieversorgung bis zum Einstellen eines Soll-Arbeitspunkts des Peltier-Moduls (1 ) gemessen wird.
7. Schaltungsanordnung zum Steuern eines Trocknungsprozesses eines Hausgeräts zur Pflege von Wäschestücken, welches eine Wärmepumpe mit einem Peltier-Modul (1 ) umfasst, das eine Mehrzahl an Peltier-Elemente (2) aufweist, mit ersten Mitteln (6, 10, 1 1 ), mit welchen in einer ersten Betriebsphase des Peltier-Moduls (1 ) zumindest ein erster Betriebsparameter des Peltier-Moduls (1 ) erfassbar ist, mit zweiten Mitteln (6, 16), mit welchen in einer zweiten Betriebsphase des Peltier-Moduls (1 ) zumindest ein zweiter Betriebsparameter des Peltier-Moduls (1 ) erfassbar ist, und einem Schaltregler (6), mit welchem aus den erfassten Betriebsparametern Feuchtegrade der in dem Hausgerät eingebrachten und zu trocknenden Wäschestücke ermittelbar sind und abhängig davon der weitere Trocknungsprozess einstellbar ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, bei welcher das Peltier-Modul (1 ) in einer ersten Betriebsphase mit einer Energieversorgung elektrisch verbunden ist, und
- erste Mittel (6, 10, 1 1 ) vorgesehen sind, mit welchen die elektrische Leistungsaufnahme des Peltier-Moduls (1 ) in dieser ersten Betriebsphase ermittelbar ist, und
- zweite Mittel (6, 16) vorgesehen sind, mit welchen in einer zweiten Betriebsphase des Peltier-Moduls (1 ) die Temperaturen einer Kaltseite und einer Warmseite des Peltier- Moduls (1 ) bestimmbar sind, wobei - der Schaltregler (6) so ausgebildet ist, dass aus der bestimmten elektrischen Leistungsaufnahme und den ermittelten Temperaturen mittels abgespeicherten Kennlinien und/oder Berechnungsmodellen eine während des bisherigen Trocknungsprozesses bereits aus den Wäschestücken, auskondensierte Feuchte und eine davon abhängige in den Wäschestücken noch verbliebene Feuchte ermittelbar ist,
- wobei der weitere Trocknungsprozess durch den Schaltregler (6) abhängig von einem Vergleich der ermittelten verbliebenen Feuchte mit einer Referenz-Feuchte, welche abhängig von einer bereits erreichten Phase des Trocknungsprozesses vorgegeben ist, einstellbar ist.
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