Die Erfindung betrifft einen Wäschetrockner umfassend eine Peltier-Wärmepumpe mit einem Peltiermodul, welches zumindest eine Reihenanordung aus Peltierelementen umfasst, wobei jede Reihenanordnung mit einer Gleichspannung beaufschlagbar ist, und einer Schaltungsanordung zum Betreiben des Peltiermoduls. Ein solcher Wäschetrockner mit einem Peltiermodul ist in Dokument DE 20 202 782 U2 offenbart.

Aus dem US-Patent 2,944,404 geht ein Apparat zur Entfeuchtung von Umgebungsluft hervor, welcher eine mit Peltier-Elementen aufgebaute Wärmepumpe aufweist. In dieser Wärmepumpe wird durchströmende Umgebungsluft zunächst abgekühlt, um Feuchtigkeit auszukondensieren, und dann wieder erwärmt. Die Wärmepumpe umfasst eine Reihenanordnung aus Peltierelementen, welche mit einer Gleichspannung beaufschlagbar ist. Die Gleichspannung kann durch Gleichrichten einer Wechselspannung erzeugt sein.

Aus einem Dokument, welches am 25. November 2005 von der Internet-Adresse http://de.wikipedia.org/wiki/Peltier-Element herunterladbar war, ist ein Peltierelement in Aufbau und Funktion bekannt, welches den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweist. Die Halbelemente dieses Peltierelements 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, welche der genannten einen Seite gegenüber liegt, über jeweils ein weiteres Leiterplättchen mit einem weiteren Halbelement oder einem Anschlusskontakt zum Anschluss des Peltierelements an ein elektrisches Netzwerk verbunden.

Weitere Hinweise zu Grundlagen, anwendungsbezogener Auswahl und Montage von Peltierelementen ergeben sich aus Dokumenten, die am 25. November 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 geht eine Waschmaschine hervor, 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, der Heizer und der Kühler können aber auch zu einer Wärmepumpeinrichtung gehören. Die Wärmepumpeinrichtung kann eine Wärmepumpeinrichtung sein, welche mit Peltierelementen 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, welche wiederum der Eingangs beschriebenen Gattung entspricht, enthält in ihrem ersten Kanalsystem neben einem Heizer und einem Kühler, welche beide zu einer thermoelektrisch betreibbaren Wärmepumpeinrichtung 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.

Je nach der Anzahl der Peltierelemente in einer Reihenanordnung und den Betriebswerten der Peltierelemente, d. h. je nach Herstellertyp der Peltierelemente, müssen die Reihenanordnungen mit Gleichspannungen verschiedener Größenordnungen beaufschlagt werden, um einen Arbeitspunkt einzunehmen, der für den Betrieb des Peltiermoduls im Rahmen einer Peltier-Wärmepumpe für einen Wäschetrockner geeignet ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Frage der Spannungsversorgung für ein Peltiermodul in einfacher Weise zu lösen.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale nach Patentanspruch 1.

Die Gleichspannung wird durch Gleichrichtung der Netzspannung, insbesondere von 230 Volt Wechselstrom, in einem Netzgleichrichter, der einen herkömmlichen Aufbau eines Gleichrichters hat, erzeugt. Die Anzahl der Peltierelemente und der Herstellertyp der Peltierelemente sind so ausgewählt, dass sie an diese gleichgerichtete Netzspannung optimiert angepasst sind. Mit anderen Worten sind die Anzahl der Peltierelemente und der Herstellertyp so ausgewählt, dass die Peltierelemente der Reihenanordnung durch Beaufschlagung der Reihenanordung mit der gleichgerichteten Netzspannung in einem Arbeitspunkt betrieben werden, der für die Verwendung des Peltiermoduls in einer Peltier-Wärmepumpe zumindest geeignet ist und bevorzugt optimiert ist.

Durch die Erfindung wird es möglich, das Peltiermodul mittelbar mit Netzspannung zu betreiben. Insbesondere im Rahmen eines Wäschetrockners, der an die Netzspannung angeschlossen wird, stellt dies eine besonders einfache Art der Bereitstellung einer Gleichspannung dar.

Bevorzugt ist ein Umschalter mit zwei Stellungen vorgesehen, bei dessen erster Stellung die gleichgerichtete Netzspannung des Peltiermodul beaufschlagt, und bei dessen zweiter Stellung die gleichgerichtete Netzspannung nicht das Peltiermodul beaufschlagt, sondern das Peltiermodul mit einem anderen Verbraucher verbunden ist.

Der Umschalter trägt der Tatsache Rechnung, dass ein anderer Verbraucher im Wäschetrockner eine elektrische Spannung nutzen kann, welche aufgrund des Seeback-Effektes entsteht, wenn das Peltiermodul ohne Anschluss einer externen elektrischen Spannung einer Temperaturdifferenz zwischen dem zugeordneten Heizer und dem zugeordneten Kühler ausgesetzt ist. Ein bevorzugtes Beispiel hierfür ist die Innenraumbeleuchtung des Wäschetrockners: Wird der Wäschetrockner geöffnet, so wird zuvor die Peltier-Wärmepumpe ohnehin ausgeschaltet. Innenraumbeleuchtung und Peltiermodul stehen somit nicht in Konkurrenz miteinander, sondern werden abwechselnd betrieben. Der Umschalter kann von einer Ansteuereinheit angesteuert sein. Diese kann beispielsweise an die Hauptsteuerung des Wäschetrockners angeschlossen sein, so dass sie z. B. erfasst, ob der Wäschetrockner geöffnet wird oder nicht, um die genannte Umschaltung zur Innenraumbeleuchtung vornehmen zu können. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das von seiner versorgenden Gleichspannung getrennte Peltiermodul als Sensor benutzt: Aus der von ihm selbst erzeugten Spannung (wie vorstehend erläutert) ist eine Temperaturdifferenz zwischen heizender und kühlender Komponente des Peltiermoduls bestimmbar, und aus dem elektrischen Widerstand des Peltiermoduls ergibt sich seine eigene Betriebstemperatur. Das Peltiermodul wird entsprechend in mehrerlei Hinsicht als Temperatursensor benutzt, wobei zum Zwecke der Erfassung entsprechender Messgrößen geeignete Verbindungen zur Ansteuereinheit vorgesehen sind. Die Ansteuereinheit kann dabei zumindest optional in Abhängigkeit von der Temperatur den Umschalter steuern und somit periodisch wiederholend entsprechende Messungen durchführen. Dadurch wird es möglich, eine Regelung einzuführen, im Rahmen derer das Peltiermodul ausgeschaltet wird, wenn die Temperatur einen kritischen Bereich verlässt. Die Regeltemperatur ist abhängig von den Temperatursensordaten und der Dimensionierung des Ansteuerkreises.

Es ist nicht notwendig, dass die Ansteuereinheit den genannten Umschalter ansteuert, um die Temperatur zu regeln. Stattdessen kann auch ein Schalter angesteuert werden, der die gesamte Spannungszufuhr unterbrechen kann, weil er beispielsweise auf der Wechselstromseite des Netzgleichrichters angeordnet ist und die Wechselstromzufuhr unterbrechen kann. Dies trägt dann der Tatsache Rechnung, dass die anderen Verbraucher während der Temperaturregelung des Peltiermoduls nicht zwischenzeitlich die Spannung benötigen, so dass der Gleichrichter im Rahmen der Regelung komplett ausgeschaltet werden kann.

Die Temperatursteuerung der genannten Art dient der Regelung der Temperatur in einem bestimmten Bereich. Zusätzlich kann ein Übertemperaturschutz vorgesehen sein. Dieser kann wesentlich direkter ausgestaltet sein als es über den Zwischenweg eines besonderen Temperatursensors erfolgt. Direkt thermisch an das Peltiermodul kann ein Thermoschalter angekoppelt sein. Überschreitet das Peltiermodul (an der Ankoppelstelle) eine bestimmte Temperatur, so schaltet der Thermoschalter. Zwar kann der Thermoschalter auf der Gleichstromseite angeordnet sein, bevorzugt ist er jedoch auf der Wechselstromzufuhrseite zu dem Netzgleichrichter angeordnet, so dass er im Übertemperaturfall die Wechselstromzufuhr gänzlich unterbricht.

Um die gleichgerichtete Spannung des Netzgleichrichters zu stabilisieren, kann dem Netzgleichrichter auf der Gleichstromseite ein Pufferkondensator nachgeordnet sein. Bevorzugt ist der Ladestrom auf dem Pufferkondensator durch einen Ladestrombegrenzer (beispielsweise vom NTC-Typ) begrenzt. Die entsprechende Verschaltüng ergibt sich in logischer Weise derart, dass der Pufferkondensator parallel zu zwei Ausgängen des Netzgleichrichters geschaltet ist, und dass der Ladestrombegrenzer im Strompfad zwischen einem Anschluss des Netzgleichrichters und einem Anschluss des Pufferkondensators angeordnet ist.

Da die Schaltungsanordnung in einem elektrischen Gerät (Wäschetrockner) zur Benutzung durch einen beliebigen Endverbraucher vertrieben werden soll und dieses Gerät entsprechenden gesetzlichen Bestimmungen unterliegt, soll zur Erfüllung dieser Bestimmungen hinsichtlich einer möglichen Netzrückwirkung einer Drossel auf der Wechselstromseite, des Netzgleichrichters angeordnet sein, welche der Power-Faktorkorrektur dient (PFC-Drossel).

Es wird nachfolgend eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei die FIG. den Schaltplan der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung veranschaulicht.

In der FIG. ist schematisch ein Peltiermodul 1 veranschaulicht, welches zur Verwendung in einer Peltier-Wärmepumpe für einen Wäschetrockner dienen soll. Das Peltiermodul umfasst in Reihen geschaltete Peltierelemente 2, wobei hier zwar zwölf Peltierelemete gezeigt sind, das Peltiermodul aber nicht auf die Zahl zwölf festgelegt sein muss. Im Gegenteil: Die Anzahl der Peltierelemente und die Betriebswerte der Peltierelemente (d. h. der Herstellertyp der Peltierelemente) sind gemeinsam so ausgelegt, dass die Reihenanordnung der Peltierelemente mit einer Spannung betrieben werden kann, die sich bei Gleichrichtung der Netzspannung ergibt. Es ist auch ein Peltiermodul mit mehr als einer hier gezeigten Reihenanordnung denkbar, wobei die einzelnen Reihenanordnungen üblicherweise parallel zueinander angeordnet werden.

Zur Erzeugung der gleichgerichteten Netzspannung wird zunächst die Netzspannung von 230 Volt Wechselstrom (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 eines Gleichrichters hat. Zur Stabilisierung der gleichgerichteten Spannung ist ein Pufferkondensator 4 vorgesehen, der parallel zu den gleichstromseitigen Anschlüssen des Netzgleichrichters 3 geschaltet ist. Im Schaltweg von dem einen Anschluss des Netzgleichrichters 3 zu dem einen Anschluss des Pufferkondensators 4 befindet sich ein Ladebegrenzer 5 (NTC-Widerstand, d. h. ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten).

Thermisch an das Peltiermodul 1 angekoppelt ist ein Thermoschalter 6. Bei einer Übertemperatur des Peltiermoduls 1 schaltet der Thermoschalter 6 auf der Wechselstromseite des Netzgleichrichters 3, unterbricht die Wechselspannungszufuhr und schaltet somit das Peltiermodul 1 aus.

Die Temperaturregelung kann auch etwas genauer gestaltet sein. Hierfür ist auf dem Peltiermodul 1 an einer vordefinierten Stelle ein Temperatursensor 7 vorgesehen. Dieser führt elektronische Messwerte einer Relaisansteuereinheit (Relaisansteuerkreis) 11 zu. Über den Relaisansteuerkreis 11 kann ebenfalls ein wechselstromseitiger Schalter 9 betätigt werden, d. h. das gesamte Peltiermodul 1 ausgeschaltet werden. Der Relaisansteuerkreis 11 hat als weiteren Eingang ein Gleichspannungssignal von der Hauptsteuerung des Wäschetrockners. Das Peltiermodul 1 ist daher auch über die Hauptsteuerung mittelbar mittels des Relaisansteuerkreises 11 und des Schalters 9 ausschaltbar.

Zusätzlich ist ein Umschalter 10 (Relais) vorgesehen. Mit Hilfe des Umschalters 10 kann ebenfalls die gleichgerichtete Netzspannung von dem Peltiermodul 1 getrennt und das Peltiermodul 1 an eine Innenraumbeleuchtung 12 des Wäschetrockners geschaltet werden. Für die Innenraumbeleuchtung 12 sind hier schematisch vier Leuchtdioden und ein zusätzlicher, zu den Leuchtdioden in Reihe geschalteter Widerstand veranschaulicht. An Stelle der Innenraumbeleuchtung 12 kann der Umschalter 10 auch eine Umschaltung zu anderen Verbrauchern, wie etwa weiteren Sensoren, Messeinrichtungen, Steuerungen, Anzeigeelementen etc. bewirken; solche Messeinrichtungen sind dabei zweckmäßig in die Hauptsteuerung 11 des Wäschetrockners integriert..

Der Umschalter 10 wird ebenfalls über den Relaisansteuerkreis 11 angesteuert, kann also gegebenenfalls in Abhängigkeit von der vom Temperatursensor 7 gemessenen Temperatur geregelt werden. Durch Umschalten wird das Peltiermodul 1 von der Gleichspannung abgetrennt, wodurch sich die Temperatur wieder erniedrigt. Sinkt die vom Temperatursensor 7 gemessene Temperatur unter einen bestimmten Grenzwert, wird die Ansteuereinheit 11 wieder aktiv und schaltet den Schalter 10 abermals um, so dass das Peltiermodul 1 wieder an die gleichgerichtete Netzspannung angeschlossen wird.

Zur Erfüllung gesetzlicher Vorschriften betreffend die Netzrückwirkung der Schaltungsanordnung ist eine Drossel 8 zur Power-Faktor-Korrektur (Power-Factor-Correction, PFC) dem Gleichrichter 3 vorgeschaltet.

Das Peltiermodul 1 hat Betriebswerte, die durch geeignete Wahl der Anzahl der.einzelnen Peltierelemente 2 und durch geeignete Auswahl derer Typus dahingehend optimiert sind, dass es mit einer gleichgerichteten Netzspannung betrieben werden kann. Mit anderen Worten ist der Arbeitspunkt bei Bereitstellung der gleichgerichteten Netzspannung zum Betrieb des Peltiermoduls 1 für die Verwendung im Rahmen einer Peltier-Wärmepumpe optimiert. Zur optionalen Versorgung anderer Verbraucher, zum Beispiel einer Innenbeleuchtung 12, kann der Umschalter 10 vorgesehen sein, welcher Umschalter 10 die in dem Peltiermodul 1 durch den Seebeck-Effekt hervorrufbare Spannung somit für andere Verbraucher nutzbar bereitstellt. Es gibt vermittels des Schalters 6 einen Übertemperaturschutz. Mit Hilfe des Temperatursensors 7 und der Schalter 9 bzw. 10, die von der Ansteuereinheit 11 angesteuert werden, ist eine Selbsttemperaturregelung ermöglicht.