WO2007134924A1 - Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben eines peltier-moduls einer wärmepumpe eines hausgeräts - Google Patents

Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben eines peltier-moduls einer wärmepumpe eines hausgeräts Download PDF

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peltier
operating
peltier module
module
groups
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PCT/EP2007/053755
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Hasan Gökcer ALBAYRAK
Sven-Stefan Krüger
Guido Sattler
Klaus Grunert
Günter Steffens
Andreas Stolze
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BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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    • F25B2321/0212—Control thereof of electric power, current or voltage

Definitions

  • the invention relates to a method and a circuit arrangement for operating a Peltier module of a domestic 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 column 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 is opposite said one side, connected in each case via a further printed circuit board with a further half-element or a connection contact for 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 electric heating device for heating an air stream used for drying laundry and a simple heat exchanger for cooling the heated Air flow may be provided after applying the laundry, but the heater and the radiator may also belong to a heat pump device.
  • the heat pump device can also be designed such that it works with Peltier elements for the use of the thermoelectric effect.
  • DE 41 01 664 A1 discloses a heat pump system with a plurality of Peltier elements, which is intended in particular for space heating.
  • the total number of Peltier elements is divided into groups, each group is electrically and thermally controlled individually.
  • a control device of the heat pump system which switches on the groups of Peltier elements alternatively a conventional constant or a regenerative non-constant current source.
  • 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.
  • a circuit arrangement according to the invention is designed to operate a Peltier module of a heat pump of a domestic appliance, which is designed in particular for the care of laundry items.
  • the Peltier module has a plurality of Peltier elements, wherein at least two Peltier groups are provided, each of which comprises at least one Peltier element.
  • the circuit comprises Furthermore, a multi-phase voltage regulator, which is electrically connected to the Peltier groups and is designed for separate voltage regulation of the individual Peltier groups. This allows a reduced power consumption of the Peltier module.
  • the Peltier module is operable compared to a Peltier module without Peltier groups with a lower operating voltage.
  • the operating voltage of the Peltier module is preferably a DC voltage less than 120V, in particular less than 70V, in particular about 60V.
  • the circuit arrangement preferably comprises first means with which at least one first operating parameter of the Peltier module can be detected in a first operating phase of the Peltier module, and second means with which in a second operating phase of the Peltier module at least one second operating parameter of the Peltier module can be detected, and a switching regulator, with which from the detected operating parameters degrees of moisture introduced in the household appliance and to be dried objects, in particular laundry, can be determined and dependent on the further operating process is controllable.
  • Information of the Peltier module can thereby be used to further set the operating process of the domestic appliance and in particular the Peltier module, whereby a more precise control is possible.
  • the Peltier module is subdivided into at least two Peltier groups, each of which has at least two Peltier elements, wherein the respective Peltier groups are separately powered by a multi-phase voltage regulator.
  • the Peltier module is preferably operated at a lower operating voltage compared to a Peltier module without Peltier groups.
  • the Peltier module with a DC voltage less than 120V, in particular less than 70V, in particular about 60V supplied.
  • a first operating phase of a Peltier module of a heat pump of the domestic appliance preferably at least one 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, depending on these detected operating parameters moisture levels of objects to be dried in the domestic appliance , In particular laundry, be determined and depending on the further operation process is set.
  • Figures 1 and 2 each show a circuit diagram of a circuit arrangement for operating a Peltier module. Identical or functionally identical elements in the figures each have the same reference numerals.
  • Peltier module 1 is schematically illustrated, which is intended to be used in a Peltier heat pump for a designed as a tumble domestic appliance.
  • the Peltier module 1 comprises in each case four times three series-connected Peltier elements 2, that is to say twelve Peltier elements 2; however, Peltier module 1 is not set to this number.
  • this is first provided as a conventional AC voltage with 120 V or 230 V (120 VAC / 230 VAC), wherein here the connections L and N are shown schematically.
  • the AC voltage is rectified by a mains rectifier 3, which has a conventional construction.
  • a capacitor 4 is provided as a buffer and connected in parallel with the DC-side terminals of the mains rectifier 3.
  • a mains current measurement and a mains voltage measurement are carried out, the circuit part 5 being electrically connected to a switching regulator 6 and the measured values to the switching regulator 6 for evaluation and further processing are transferable.
  • the switching regulator 6 can be designed as a microprocessor.
  • the circuit arrangement comprises a driver circuit 7, a circuit part 8 and a voltage transducer 9, which are assigned to a multi-phase voltage regulator in addition to the switching regulator 6.
  • the switching regulator 6 can be electrically connected to a control and monitoring unit (not shown) of the household appliance via a communication interface (not shown), via which nominal values and actual values of various parameters, in particular of the Peltier module 1, can be transmitted.
  • a temperature sensor 10 in this case a PTC resistor, is arranged at the Peltier module 1.
  • an AC-side switch 14 can be actuated by means of a relay drive circuit 12, whereby the entire Peltier module 1 is switched off depending on the switch position.
  • an NTC resistor 11 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 in the exemplary embodiment, in which case the Peltier module 1 of a heat pump of the tumble dryer is energized.
  • the Peltier module 1 is connected to the rectified mains voltage, to which the transistors 8a and 8b are connected accordingly.
  • a second operating phase is subsequently set to predefinable phases of the drying process, for which purpose the Peltier module 1 is disconnected from the power supply by the transistors 8a and 8b being switched accordingly.
  • the temperatures of a cold side and a warm side of the Peltier module 1 are determined.
  • the 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 warm side of the Peltier module 1 in the switching regulator 6 is determined.
  • a local temperature of the Peltier module 1 is determined via the NTC resistor 11, which in particular represents the temperature of the hot side or an average temperature of the Peltier module 1.
  • the temperature difference and the local temperature of the Peltier module 1 can then be the temperature of the cold side of the Peltier module 1 and, if not present, the warm side of the Peltier module 1, calculated.
  • the Peltier module 1 is again connected to the power supply by the transistors 8a and 8b 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 with the power supply until setting a desired operating point of the Peltier module 1.
  • the Peltier module 1 comprises four Peltier groups 1 a, 1 b, 1 c and 1 d, each of which has a plurality of Peltier elements, in each case three Peltier elements 2 in each case.
  • the Peltier groups 1 a to 1 d are formed as separate components and with a multi-phase voltage regulator, which the switching regulator 6, the driver circuit 7, the Circuit part 8 with the switching transistors 8a and 8b, and the voltage transducer 9 comprises.
  • each Peltier group 1 a, 1 b, 1 c and 1 d may comprise only a single Peltier element; However, it serves a desirable simplicity of the circuit arrangement to combine several Peltier elements in a Peltier group. It is particularly advantageous to combine in each case such Peltier elements that are operated in the Peltier module 1 under substantially the same conditions.
  • Each of the Peltier groups 1 a to 1 d can be supplied separately by the multi-phase voltage regulator with a corresponding voltage.
  • the transistors 8a and / or 8b can be driven accordingly, whereby an applied and rectified mains voltage to the separate Peltier groups 1 a to 1 d is transmitted.
  • the multiphase voltage regulator contains only one switching regulator 6, a driver circuit 7, and a circuit part 8 with switching transistors 8a and 8b to the output power of the multi-phase voltage regulator and thus the power consumption of the Peltier groups 1 a to 1 d according to the respective requirements of To set the operating process.
  • only one transformer 13 having a primary winding 13a and secondary windings 13b is present. From the secondary windings 13b lead terminals with rectifier arrangements to the Peltier groups 1 a to 1 d, to supply them independently, ie with individually predetermined or set values with electricity.
  • the Peltier module 1 is also in each case operable with a lower operating voltage compared to a conventional Peltier module, which has no grouping and thus no Peltier groups.
  • the operating voltage is a DC voltage of about 60 V.
  • the circuit arrangements according to FIG. 1 and FIG. 2 are each designed in such a way that the Peltier module 1 can be operated in a first operating phase and in a second operating phase.
  • the Peltier module In a first operating phase, the Peltier module is supplied with energy and thus connected via the multiphase voltage regulator 6, 7, 8 and 9 by a corresponding circuit of the transistors 8a and 8b with the mains voltage.
  • the electrical power consumption of the Peltier module 1 or the power consumption of the individual Peltier groups 1 a to 1 d can be determined as operating parameters.
  • a second operating phase of the Peltier module 1 this is decoupled from the mains voltage, in which the transistors 8a and 8b are switched accordingly.
  • the temperature difference between the cold side and the warm side of the Peltier module 1 from an induced by the Seebeck effect thermoelectric voltage of the Peltier module 1 by means of the voltage transducer 9 are determined as operating parameters.
  • the temperature of the cold side of the Peltier module 1 is then determined from this obtained temperature difference and from the temperature information of the hot side, which is obtained by the NTC resistor or the temperature sensor 1 1. From these temperature information and the electrical power consumption of the Peltier module 1, the moisture already condensed out of the items of laundry contained in the household appliance can then be determined via characteristic curves and / or calculation models. From this moisture level can then be determined in turn the remaining moisture in the laundry.
  • a comparison with a reference moisture is then carried out, wherein the reference moisture characterizes a degree of moisture which at the moment of the drying process with regard to an optimal drying process should be achieved.
  • the further operating process of the domestic appliance and thus also the further drying process is then controlled, in which the Peltier groups 1 a to 1 d and thus the entire Peltier module 1 are controlled with regard to the achievement of the predetermined optimum drying.
  • the domestic appliance can also be designed as a dishwasher, which has a heat pump and a circuit arrangement just described.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Peltier-Moduls (1) einer Wärmepumpe eines Hausgeräts, welches insbesondere zur Pflege von Wäschestücken ausgebildet ist, mit einer Mehrzahl an Peltier-Elementen (2), wobei das Peltier-Modul (1) zumindest zwei Peltier-Gruppen (1a, 1b, 1c, 1d) aufweist, von denen jede zumindest ein Peltier-Element umfasst, und ein Multiphasenspannungsregler (6, 7, 8, 9) angeordnet ist, welcher mit den Peltier-Gruppen (1a, 1b, 1c, 1d) elektrisch verbunden ist und zur separaten Spannungsregelung der einzelnen Peltier-Gruppen (1a, 1b, 1c, 1d) ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Peltier- Moduls (1) einer Wärmepumpe eines Hausgeräts.

Description

Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben eines Peltier- Moduls einer Wärmepumpe eines Hausgeräts
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Peltier-Moduls 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 Leiterplättchen, 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 Anschluss des Peltier-Elements an ein elektrisches Netzwerk verbunden.
Weitere Hinweis zu Grundlagen, anwendungsbezogener Auswahl und Montage von Peltier-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 elektrische Heizvorrichtung zum Erwärmen eines zur Trocknung von Waschgut eingesetzten Luftstroms und ein einfacher Wärmetauscher zum Abkühlen des erwärmten Luftstroms 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.
Aus der DE 41 01 664 A1 geht eine Wärmepumpenanlage mit einer Vielzahl von Peltier- Elementen hervor, welche insbesondere zur Raumheizung bestimmt ist. Dabei ist die Gesamtzahl der Peltier-Elemente in Gruppen unterteilt, wobei jede Gruppe elektrisch und wärmetechnisch einzeln ansteuerbar ist. Es ist eine Steuereinrichtung der Wärmepumpenanlage vorgesehen, welche die Gruppen der Peltier-Elemente alternativ einer konventionellen konstanten oder einer regenerativen nicht-konstanten Stromquelle zuschaltet.
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, den Betrieb eines Peltier-Moduls einer Wärmepumpe eines Hausgeräts zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung, welche die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, und ein Verfahren, welches die Merkmale nach Patentanspruch 4 aufweist, gelöst.
Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist zum Betreiben eines Peltier-Moduls einer Wärmepumpe eines Hausgeräts, welches insbesondere zur Pflege von Wäschestücken ausgebildet ist, konzipiert. Das Peltier-Modul weist eine Mehrzahl an Peltier-Elementen auf, wobei zumindest zwei Peltier-Gruppen vorgesehen sind, von denen jede zumindest ein Peltier-Element umfasst. Die Schaltungsanordnung umfasst des Weiteren einen Multiphasenspannungsregler, welcher mit den Peltier-Gruppen elektrisch verbunden ist und zur separaten Spannungsregelung der einzelnen Peltier- Gruppen ausgebildet ist. Dies ermöglicht einen reduzierten Leistungsverbrauch des Peltier-Moduls.
Vorzugsweise ist das Peltier-Modul im Vergleich zu einem Peltier-Modul ohne Peltier- Gruppen mit einer geringeren Betriebsspannung betreibbar. Die Betriebsspannung des Peltier-Moduls ist bevorzugt eine Gleichspannung kleiner 120V, insbesondere kleiner 70V, insbesondere etwa 60V.
Vorzugsweise umfasst die Schaltungsanordnung 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, und einen Schaltregler, mit welchem aus den erfassten Betriebsparametern Feuchtegrade der in dem Hausgerät eingebrachten und zu trocknenden Gegenstände, insbesondere Wäschestücke, ermittelbar sind und abhängig davon der weitere Betriebsprozess steuerbar ist. Informationen des Peltier-Moduls können dadurch zum weiteren Einstellen des Betriebsprozesses des Hausgeräts und insbesondere des Peltier-Moduls verwendet werden, wodurch eine exaktere Steuerung möglich ist.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Peltier-Moduls einer Wärmepumpe eines Hausgeräts, welches insbesondere zur Pflege von Wäschestücken ausgebildet ist und eine Mehrzahl an Peltier-Elementen aufweist, wird das Peltier-Modul zumindest in zwei Peltier-Gruppen unterteilt, von denen jede zumindest zwei Peltier- Elemente umfasst, wobei die jeweiligen Peltier-Gruppen separat durch einen Multiphasenspannungsregler spannungsversorgt werden.
Das Peltier-Modul wird bevorzugter Weise im Vergleich zu einem Peltier-Modul ohne Peltier-Gruppen mit einer geringeren Betriebsspannung betrieben. Vorzugsweise wird das Peltier-Modul mit einer Gleichspannung kleiner 120V, insbesondere kleiner 70V, insbesondere etwa 60V, versorgt. In einer ersten Betriebsphase eines Peltier-Moduls einer Wärmepumpe des Hausgeräts wird vorzugsweise zumindest ein erster Betriebsparameter des Peltier-Moduls und in einer zweiten Betriebsphase zumindest ein zweiter Betriebsparameter des Peltier-Moduls erfasst, wobei abhängig von diesen erfassten Betriebsparametern Feuchtegrade von im Hausgerät zu trocknenden Gegenständen, insbesondere Wäschestücken, bestimmt werden und abhängig davon der weitere Betriebsprozess eingestellt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils einen Schaltplan einer Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Peltier-Moduls. Gleiche oder funktionsgleiche Elemente in den Figuren tragen jeweils dasselbe Bezugszeichen.
Zunächst wird auf beide Figuren gemeinsam Bezug genommen.
In jeder Figur ist schematisch ein Peltier-Modul 1 veranschaulicht, welches zur Verwendung in einer Peltier-Wärmepumpe für ein als Wäschetrockner ausgebildetes Hausgerät dienen soll. Das Peltier-Modul 1 umfasst jeweils viermal drei in Reihe geschaltete Peltier-Elemente 2, zusammen also zwölf Peltier-Elemente 2; das Peltier- Modul 1 ist jedoch nicht auf diese Zahl festgelegt.
Zur Erzeugung der gleichgerichteten Netzspannung wird zunächst diese als übliche Wechselspannung mit 120 V oder 230 V (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 4 als Puffer vorgesehen und parallel zu den gleichstromseitigen Anschlüssen des Netzgleichrichters 3 geschaltet.
In einem auf den Kondensator 4 folgenden Schaltungsteil 5 erfolgen eine Netzstrommessung und eine Netzspannungsmessung, wobei der Schaltungsteil 5 mit einem Schaltregler 6 elektrisch verbunden ist und die Messwerte an den Schaltregler 6 zum Auswerten und weiteren Verarbeiten übertragbar sind. Der Schaltregler 6 kann als Mikroprozessor ausgebildet sein. Des Weiteren umfasst die Schaltungsanordnung eine Treiberschaltung 7, einen Schaltungsteil 8 und einen Spannungsmesswandler 9, welche neben dem Schaltregler 6 einem Multiphasenspannungsregler zugeordnet sind.
Der Schaltregler 6 kann darüber hinaus über eine Kommunikationsschnittstelle (nicht dargestellt), über welche Sollwerte und Istwerte verschiedener Parameter, insbesondere des Peltier-Moduls 1 , übertragbar sind, mit einer Steuer- und Kontrolleinheit (nicht dargestellt) des Hausgeräts elektrisch verbunden sein.
Am Peltier-Modul 1 ist ein Temperatursensor 10, vorliegend ein PTC-Widerstand, angeordnet. Abhängig von den von diesem Temperatursensor 10 detektierten Messwerten kann ein wechselstromseitiger Schalter 14 mittels einem Relaisansteuerkreis 12 betätigt werden, wodurch abhängig von der Schalterstellung das gesamte Peltier- Modul 1 ausgeschaltet wird.
Des Weiteren ist am Peltier-Modul 1 ein NTC-Widerstand 1 1 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 Wäschestücke, welche in einen Behälter des Wäschetrockners eingebracht sind, getrocknet werden, so wird im Ausführungsbeispiel 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 Transistoren 8a und 8b 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, wobei dazu das Peltier-Modul 1 von der Energieversorgung getrennt wird, indem die Transistoren 8a und 8b 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 1 1 eine örtliche Temperatur des Peltier-Moduls 1 bestimmt, welche insbesondere die Temperatur der Warmseite oder eine mittlere Temperatur des Peltier-Moduls 1 darstellt.
Aus der bestimmten Temperaturdifferenz und der örtlichen Temperatur des Peltier-Moduls 1 kann dann die Temperatur der Kaltseite des Peltier-Moduls 1 sowie, falls noch nicht vorliegend, der Warmseite des Peltier-Moduls 1 , berechnet werden.
Nachdem diese Temperaturen ermittelt sind, wird das Peltier-Modul 1 wieder mit der Energieversorgung verbunden, indem die Transistoren 8a und 8b entsprechend geschaltet werden und dadurch wieder die erste Betriebsphase des Wäschetrockners und des Peltier-Moduls 1 eingestellt wird. In dieser wieder eingestellten 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 bisher 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 dem Schaltregler 6 die in den Wäschestücken noch verbliebene Feuchte bestimmt werden. Des Weiteren sind in diesem 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 verbliebene Feuchte charakterisiert, welche zu dem momentanen Zeitpunkt der erreichten Phase des Trocknungsprozesses erreicht sein sollte. Abhängig von dem Vergleich wird der weitere Trocknungsprozess gesteuert.
Das Peltier-Modul 1 umfasst vorliegend vier Peltier-Gruppen 1 a, 1 b, 1c und 1 d, von denen jede mehrere Peltier-Elemente, vorliegend jeweils drei Peltier-Elemente 2, aufweist. Die Peltier-Gruppen 1 a bis 1d sind als separate Komponenten ausgebildet und mit einem Multiphasenspannungsregler, welcher den Schaltregler 6, die Treiberschaltung 7, den Schaltungsteil 8 mit den Schalttransistoren 8a und 8b, sowie den Spannungsmesswandler 9 umfasst. Grundsätzlich kann jede Peltier-Gruppe 1 a, 1 b, 1c und 1 d nur ein einziges Peltier-Element umfassen; es dient allerdings einer wünschenswerten Einfachheit der Schaltungsanordnung, jeweils mehrere Peltier-Elemente in einer Peltier-Gruppe zusammenzufassen. Dabei ist es von besonderem Vorteil, jeweils solche Peltier-Elemente zusammenzufassen, die in dem Peltier-Modul 1 unter weitgehend gleichen Bedingungen betrieben werden.
Jede der Peltier-Gruppen 1 a bis 1d ist dabei separat durch den Multiphasenspannungsregler mit einer entsprechenden Spannung versorgbar. Dazu können die Transistoren 8a und/oder 8b entsprechend angesteuert werden, wodurch eine angelegte und gleichgerichtete Netzspannung an die separaten Peltier-Gruppen 1 a bis 1 d übertragen wird.
Im Ausführungsbeispiel gemäß jeder Figur enthält der Multiphasenspannungsregler nur einen Schaltregler 6, eine Treiberschaltung 7, und einen Schaltungsteil 8 mit Schalttransistoren 8a und 8b, um die Ausgangsleistung des Multiphasenspannungsreglers und somit die Leistungsaufnahmen der Peltier-Gruppen 1 a bis 1 d gemäß der jeweiligen Erfordernisse des Betriebsprozesses einzustellen. Zusätzlich ist nur ein Transformator 13 mit einer Primärwicklung 13a und Sekundärwicklungen 13 b vorhanden. Von den Sekundärwicklungen 13b führen Anschlüsse mit Gleichrichteranordnungen zu den Peltier-Gruppen 1 a bis 1 d, um diese unabhängig voneinander, also mit individuell vorgegebenen bzw. eingestellten Werten mit Elektrizität zu versorgen.
Gemäß Figur 1 sind alle Sekundärwicklungen 13 b in Reihe geschaltet, so dass die Peltier-Gruppen 1 a bis 1d jeweils von unterschiedlich vielen Sekundärwicklungen aus mit Elektrizität versorgt werden. Dies erfordert eine Vorgabe entsprechend abgestufter elektrischer Betriebsdaten der Peltier-Gruppen 1 a bis 1d, wobei diese Abstufung in weiten Grenzen variabel ist.
Gemäß Figur 2 sind die Sekundärwicklungen 13b - und damit auch die Peltier-Gruppen 1 a bis 1d - parallel zueinander geschaltet. Bei einem eventuell geringfügig erhöhten Aufwand im Transformator 13 ist damit für jede Peltier-Gruppe 1 a bis 1d eine individuelle Anpassung entsprechend ihrer Betriebsdaten erforderlich.
In jedem Falle ist in den Schaltungsanordnun gen nach Figur 1 und Figur 2 die Verwendung von Peltier-Gruppen mit wesentlich voneinander abweichenden Betriebsdaten nebeneinander und gleichzeitig möglich. Das Peltier-Modul 1 ist auch jeweils im Vergleich zu einem herkömmlichen Peltier-Modul, welches keine Gruppierung und somit keine Peltier-Gruppen aufweist, mit einer geringeren Betriebsspannung betreibbar. Im Ausführungsbeispiel ist die Betriebsspannung eine Gleichspannung mit etwa 60 V.
Die Schaltungsanordnungen gemäß Figur 1 und Figur 2 sind jeweils derart konzipiert, dass das Peltier-Modul 1 in einer ersten Betriebsphase und in einer zweiten Betriebsphase betreibbar ist. In einer ersten Betriebsphase ist das Peltier-Modul energieversorgt und somit über den Multiphasenspannungsregler 6, 7, 8 und 9 durch eine entsprechende Schaltung der Transistoren 8a und 8b mit der Netzspannung verbunden. In dieser Betriebsphase kann als Betriebparameter die elektrische Leistungsaufnahme des Peltier-Moduls 1 oder die Leistungsaufnahme der einzelnen Peltier-Gruppen 1 a bis 1d bestimmt werden. In einer zweiten Betriebsphase des Peltier-Moduls 1 wird dieses von der Netzspannung entkoppelt, in dem die Transistoren 8a und 8b entsprechend geschaltet werden. In dieser zweiten Betriebsphase werden als Betriebsparameter die Temperaturdifferenz zwischen der Kaltseite und der Warmseite des Peltier-Moduls 1 aus einer auf Grund des Seebeck-Effekts erzeugten Thermospannung des Peltier-Moduls 1 mittels des Spannungsmesswandlers 9 bestimmt. Die Temperatur der Kaltseite des Peltier-Moduls 1 wird dann aus dieser gewonnenen Temperaturdifferenz und aus der Temperaturinformation der Warmseite, welche durch den NTC-Widerstand bzw. den Temperatursensor 1 1 gewonnen wird, ermittelt. Aus diesen Temperaturinformationen und der elektrischen Leistungsaufnahme des Peltier-Moduls 1 kann dann über Kennlinien und/oder Berechnungsmodelle die aus den im Hausgerät enthaltenen Wäschestücken bereits auskondensierte Feuchte bestimmt werden. Aus diesem Feuchtegrad kann dann wiederum die noch in den Wäschestücken verbliebene Feuchte ermittelt werden. Abhängig davon wird dann ein Vergleich mit einer Referenz-Feuchte durchgeführt, wobei die Referenz-Feuchte einen Feuchtegrad charakterisiert, welcher zum momentanen Zeitpunkt des Trocknungsprozesses im Hinblick auf einen optimalen Trocknungsvorgang erreicht sein sollte. Abhängig von dem Vergleich wird dann der weitere Betriebsprozess des Hausgeräts und somit auch der weitere Trocknungsprozess gesteuert, in dem die Peltier-Gruppen 1 a bis 1 d und somit das gesamte Peltier-Modul 1 im Hinblick auf das Erreichen der vorgegebenen optimalen Trocknung gesteuert werden.
Das Hausgerät kann auch als Geschirrspüler ausgebildet sein, welcher eine Wärmepumpe und eine soeben beschriebene Schaltungsanordnung aufweist.

Claims

Patentansprüche
1 . Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Peltier-Moduls (1 ) einer Wärmepumpe eines Hausgeräts, welches insbesondere zur Pflege von Wäschestücken ausgebildet ist, mit einer Mehrzahl an Peltier-Elementen (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Peltier-Modul (1 ) zumindest zwei Peltier-Gruppen (1 a, 1 b, 1c, 1 d) aufweist, von denen jede zumindest ein Peltier-Element (2) umfasst, und ein Multiphasenspannungsregler (6, 7, 8, 9) angeordnet ist, welcher mit den Peltier- Gruppen (1 a, 1 b, 1c, 1 d) elektrisch verbunden ist und zur separaten Spannungsregelung der einzelnen Peltier-Gruppen (1 a, 1 b, 1 c, 1 d) ausgebildet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , bei welcher die Betriebsspannung des Peltier-Moduls (1 ) eine Gleichspannung kleiner 120V, insbesondere kleiner 70V, insbesondere etwa 60V, ist.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit ersten Mitteln (6, 7, 8, 9), mit welchen in einer ersten Betriebsphase des Peltier-Moduls (1 ) zumindest ein erster Betriebsparameter des Peltier-Moduls (1 ) erfassbar ist, mit zweiten Mitteln (10, 1 1 , 6, 9), 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 Gegenstände, insbesondere Wäschestücke, ermittelbar sind und abhängig davon der weitere Betriebsprozess einstellbar ist.
4. Verfahren zum Betreiben eines Peltier-Moduls (1 ) einer Wärmepumpe eines Hausgeräts, welches insbesondere zur Pflege von Wäschestücken ausgebildet ist, mit einer Mehrzahl an Peltier-Elementen (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Peltier-Modul (1 ) zumindest in zwei Peltier-Gruppen (1 a, 1 b, 1 c, 1 d) unterteilt wird, von denen jede zumindest ein Peltier-Element (2) umfasst, wobei die jeweiligen Peltier-Gruppen (1 a, 1 b, 1c, 1d) separat durch einen Multiphasenspannungsregler (6, 7, 8, 9) spannungsversorgt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem das Peltier-Modul (1 ) mit einer Gleichspannung kleiner 120V, insbesondere kleiner 70V, insbesondere etwa 60V, versorgt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, 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 Gegenständen, insbesondere Wäschestücken, bestimmt werden und abhängig davon der weitere Betriebsprozess eingestellt wird.
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