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Die
Erfindung betrifft eine Wärmeschutzeinrichtung
mit Selbsthaltefunktion. Sie wird als Mittel zur Verhinderung der Überhitzung
von elektrischen Geräten
in Verbindung mit Wärmeerzeugung,
beispielsweise bei Heizlüftern,
verwendet.
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Die
Schrift
DE 32 31 136
C2 zeigt einen Bimetallschutzschalter mit einer Halteanordnung
für den
geöffneten
Zustand, bei dem ein Dickschichtwiderstand seine ohmsche Wärme über eine
Durchbrechung an eine Schnappscheibe abgibt
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Die
Schrift
DE 8411 838
U1 offenbart einen Bimetallschutzschalter, der prinzipiell
der Konstruktion nach
DE
32 31 136 C2 entspricht, bei dem zusätzlich ein Drahtwiderstand
in der Durchbrechung angeordnet ist.
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Es
besteht bei beiden Konstruktionen ein relativ langer Weg für die Wärmeleitung
zur Schnappscheibe.
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5 vorliegender
Anmeldung zeigt eine bekannte Wärmeschutzeinrichtung,
die in der
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 8-222103 beschrieben ist. Bei dieser Wärmeschutzeinrichtung
führt eine
Bimetallplatte
1 eine Umkehrbewegung aus, um eine bewegliche
Platte
2 nach oben zu drücken, wenn das elektrische
Gerät,
wie beispielsweise ein Heizlüfter,
an dem die Wärmeschutzeinrichtung
angebracht ist, eine bestimmte Erwärmung erreicht hat. Dadurch
hebt sich ein beweglicher Kontakt
2 am fernen Ende der
beweglichen Platte
2 vom feststehenden Kontakt
3 ab,
wodurch der Stromfluss zum elektrischen Gerät unterbrochen wird.
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Durch
die Unterbrechung des Stromflusses wird die Wärmeerzeugung in dem elektrischen
Gerät verringert.
Selbst wenn die Temperatur durch die Wärmeerzeugung auf einen Wert
fällt,
der unterhalb der Temperatur für
die Umkehrbewegung der Bimetallplatte 1 liegt, wird dieser
elektrische Abschaltvorgang beibehalten. Der Grund dafür ist, dass
ein Wärme
erzeugender Widerstand 6, bestehend aus einem Thermistor
oder einem ähnlichen
Bauteil, der zwischen den Klemmen 4 und 5 geschaltet
ist, Wärme erzeugt,
wenn sich der Kontaktpunkt 2 von Kontaktpunkt 3 abhebt,
wodurch die Bimetallplatte 1 kontinuierlich erwärmt wird.
Die Funktion der Beibehaltung des elektrischen Abschaltzustandes
(Selbsthaltefunktion) wird durch Ausschalten des Netzschalters für das elektrische
Gerät deaktiviert.
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Bei
der bekannten Wärmeschutzeinrichtung ist
der Wärme
erzeugende Widerstand 6 derart befestigt, dass die eine
Elektrode desselben auf der Oberseite und die andere Elektrode auf
der Unterseite desselben befestigt ist. Die Elektrode auf der Oberseite
steht in Kontakt mit einer Platte 7 und die Elektrode auf
der Unterseite steht in Kontakt mit der Oberseite einer Verlängerung 4a von
Klemme 4.
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Bei
dieser Bauart, bei welcher der Strom von der Oberseite zur Unterseite
des Wärme
erzeugenden Widerstands 6, wie oben beschrieben, fließt, erhöht sich
auf Grund der Gestaltung der stromführenden Teile 7 und 4 das
Maß in
der Dicke-Richtung. Die Bauteile müssen durch Verwendung der Niete 8 und 9 befestigt
werden, so dass die Montage viel Zeit und einen hohen Arbeitsaufwand
erfordert.
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Um
das Maß in
der Dicke-Richtung zu verringern, kann möglicherweise die Dicke des
Widerstands 6 verringert werden. In diesem Fall kann jedoch
der Widerstand 6 einem Druck nicht ausreichend standhalten.
Auch können
die Isolierentfernungen zwischen Platte 7 und Niet 8 und
zwischen der Verlängerung
von Klemme 4 und Niet 9 nicht gesichert werden.
Diese Wärmeschutzeinrichtung
weist somit den Nachteil auf, dass mehr Bauteile und mehr Arbeitskräfte für die Montage
benötigt
werden, was zu hohen Kosten führt,
und dass mehr Platz benötigt wird
für die
Aufnahme des Widerstands, was eine größere Gehäuseform zur Folge hat.
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Der
Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeschutzeinrichtung zu schaffen,
die einen Wärme
erzeugenden Widerstand aufnehmen kann, ohne dass es zu einer Erhöhung der
Kosten und einer größeren Gehäuseform
kommt.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die weiteren Ansprüche
stellen zweckmäßige Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Lösung dar.
Die erfindungsgemäße Wärmeschutzeinrichtung
ist mit einer ersten und einer zweiten Klemme versehen, welche mit
externen Stromkreisen und einem Wärme erzeugenden Widerstand
verbunden sind, der über
Elektroden verfügt,
die elektrisch mit der ersten und der zweiten Klemme über Stirnflächen der
Klemmen verbunden sind. Der parallel dazu zwischen der ersten und
der zweiten Klemme zwischengeschaltete erste und zweite Kontakt
wird durch Nutzung des Umkehrvorgangs einer Bimetallplatte geöffnet und
geschlossen. Dabei ist ein erstes Kontaktteil an einem Teil der
ersten Klemme so in der Richtung vorspringend angeordnet ist, dass
seine Flächenebene
die Bimetallplatte schneidet, und ein zweites Kontaktteil an einem Teil
der zweiten Klemme so vorspringend angeordnet, dass es dem ersten
Kontaktteil gegenübersteht. Der
Wärme erzeugende
Widerstand ist zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktteil so
eingefügt,
dass die Elektroden an der einen und der anderen Stirnfläche des
Wärme erzeugenden
Widerstands mit dem ersten bzw. zweiten Kontaktteil in Kontakt kommen.
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Da
gemäß der Erfindung
das erste und zweite Kontaktteil, die als stromführende Teile zum Wärme erzeugenden
Widerstand dienen, so in der Richtung angeordnet sind, dass sie
die Bimetallplatte richtungsmäßig schneiden,
das heißt,
die Kontaktteile nicht parallel zur Bimetallplatte sind, kann das
Maß in der
Dicke-Richtung verringert werden, so dass eine kompakte Wärmeschutzeinrichtung
realisiert werden kann. Das heißt,
das Maß in
der Dicke-Richtung
kann ungefähr
dem einer Wärmeschutzvorrichtung
eines Typs angeglichen werden, der keinen Wärme erzeugenden Widerstand
aufweist. Somit verbessert sich die Einsatzmöglichkeit bei der Gestaltung
von Geräten,
die mit einer Wärmeschutzeinrichtung
versehen werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist ein Teil der ersten und der zweiten Klemme abgetrennt und durch
Abwinkelung erhöht,
um ein erstes bzw. ein zweites Auflageteil zu bilden. Das eine Ende einer
elastischen beweglichen Platte, die den ersten Kontakt am anderen
Ende trägt,
wird vom ersten Auflageteil gehalten; der zweite dem ersten Kontakt
gegenüberstehende
Kontakt wird vom zweiten Auflageteil gehalten. Die bewegliche Platte
wird durch den Umkehrvorgang der Bimetallplatte betätigt, so
dass der erste Kontakt mit dem zweiten in Berührung kommt und von diesem
getrennt wird.
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Gemäß dieser
Anordnung verringert sich die Anzahl der zusätzlichen Teile für die Befestigung
des Wärme
erzeugenden Widerstands gegenüber
der Konstruktion nach 5, so dass die Montage einfach
ist und die Kosten gesenkt werden können.
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Gemäß der Erfindung
ist ein elastisches Element mit elektrischer Leitfähigkeit
zwischen der Elektrode an der einen Stirnfläche des Wärme erzeugenden Widerstands
und dem ersten Kontaktteil oder zwischen der Elektrode an der anderen
Stirnfläche des
Wärme erzeugenden
Widerstands und dem zweiten Kontaktteil eingefügt. Dadurch werden die Wärmeausdehnung
und die Zusammenziehung jedes Teils bei der Anwendung der Wärmeschutzeinrichtung
in einer Umgebung mit wiederholtem Temperaturanstieg und Temperaturabfall
durch das elastische Element absorbiert, so dass jedes Kontaktteil immer
mit der Elektrode des Wärme
erzeugenden Widerstands bei entsprechendem Kontaktdruck in Kontakt
kommen kann. In zweckmäßiger Ausgestaltung
ist ein elektrisch isolierender aus Harz bestehender Gehäuseblock
als Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Klemme vorgesehen.
Dieser Gehäuseblock
ist mit einem Hohlraum zur Aufnahme des Wärme erzeugenden Widerstands
versehen. Das erste und das zweite Kontaktteil sind von den gegenüberliegenden
Innenflächen
des Hohlraums abgehoben. Die Unterseite des Wärme erzeugenden Widerstands
bildet mit der Bodenfläche
des Hohlraums eine Linie.
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Gemäß dieser
Anordnung kann die im Wärme
erzeugenden Widerstand erzeugte Wärme von drei Seiten desselben
abgeleitet werden. Dadurch kann durch den Wärme erzeugenden Widerstand eine
größere Wärmemenge
wirksam werden.
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Bei
einer Ausführungsart
dieser Erfindung ist in der Unterseite der Abdeckung des Hohlraums durch
den Gehäuseblock
in Richtung der Fläche
der Elektroden des Wärme
erzeugenden Widerstands eine Nut ausgebildet.
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Gemäß dieser
Ausführung
der erfindungsgemäßen Einrichtung
kann zwischen der Unterseite der Abdeckung des Hohlraums und der
Oberseite des Wärme
erzeugenden Widerstands ein Raum gebildet werden, so dass die elektrische
Isolierfähigkeit
zwischen den Elektroden des Wärme
erzeugenden Widerstands verstärkt
werden kann, wenn die Wärmeschutzeinrichtung
bei Taukondensation verwendet wird.
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Bei
einer Ausführungsart
der Einrichtung ist das elastische Element mit einer Halterung zum
Halten im Hohlraum und zum Halten des Wärme erzeugenden Widerstands
im Zusammenwirken mit einer Halterung an der Unterseite des Widerstands
versehen.
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Gemäß dieser
Anordnung kann der Wärme erzeugende
Widerstand sicherer gehalten werden.
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Die
Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnungen näher
erläutert
werden. In den Zeichnungen zeigen:
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1:
einen Mittellängsschnitt
der Wärmeschutzeinrichtung
gemäß der Erfindung,
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2:
eine Draufsicht der in 1 dargestellten Wärmeschutzeinrichtung,
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3:
eine Unteransicht der in 1 dargestellten Wärmeschutzeinrichtung,
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4: die Form eines elastischen Metallelements,
wobei die 4(a) und 4(b) eine
Vorderansicht bzw. eine Unteransicht und 4(c) eine Schnittdarstellung
entlang der Linie A-A gemäß 4(a) zeigen, und
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5:
einen Mittellängsschnitt
einer herkömmlichen
Wärmeschutzeinrichtung.
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Die
Wärmeschutzeinrichtung
gemäß 1 enthält eine
erste und eine zweite Klemme 10 und 20 für den Anschluss
an externe Stromkreise und einen Wärme erzeugenden Widerstand 30,
bestehend aus einem rechtwinkligen Epiped, das zwischen den Klemmen 10 und 20 eingefügt ist.
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Bei
der ersten und zweiten Klemme 10 und 20 sind die
einander zugewandten Enden derselben um 90 Grad nach oben gebogen,
um die Kontaktteile 10a bzw. 20a zu bilden. Auch
sind Teile der Klemmen am abgewandten Ende der Kontaktteile 10a und 20a abgetrennt
und erhöht,
um die Auflageteile 10b bzw. 20b zu bilden.
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Die
einander zugewandten Teile der Klemmen 10 und 20 sind über einen
elektrisch isolierenden Gehäuseblock
aus Harz 40 miteinander verbunden. Der Gehäuseblock 40 ist mit
den Kontaktteilen 10a und 20a und den Auflageteilen 10b und 20b in
einem Stück
vergossen, so dass ein Teil jedes dieser Elemente eingebettet ist.
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Der
Gehäuseblock 40 besitzt
in einem mittleren Teil einen quadratischen Hohlraum 41,
der zur Unterseite offen ist.
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Die
Außenseiten
der Kontaktteile 10a und 20a liegen an den Innenseiten
des Hohlraums 41 (siehe Strichellinien in 1)
frei und stehen sich im Hohlraum 41 einander gegenüber. Auf
der rechten und linken Stirnfläche
des Wärme
erzeugenden Widerstands 30 wird eine Elektrode (nicht dargestellt) gebildet.
Eine der Elektroden hat direkten Kontakt mit der Außenfläche des
linken Kontaktteils 10a, und die andere Elektrode hat über ein
elastisches Metallelement 50, das später beschrieben wird, Kontakt
mit dem rechten Kontaktteil 20a. Auf der Oberseite des Auflageteils 10b,
das durch Abtrennen und Abwinkeln der Klemme 10 gebildet
ist, ist das eine Ende der beweglichen Platte 60 durch
Schweißen
oder andere Mittel befestigt. Am Auflageteil 20b, das durch
Abtrennen und Abwinkeln der Klemme 20 gebildet ist, ist
ein feststehender Kontakt 70 vorhanden.
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Die
bewegliche Platte 60 ist aus einer elastischen Metallplatte
gebildet und am zweiten Ende mit einem beweglichen Kontakt 80 versehen,
der im Schließzustand
mit dem feststehenden Kontakt 70 Kontakt hat. Auf der Oberseite
der beweglichen Platte 60 befindet sich eine Bimetallplatte 90.
Die Bimetallplatte 90 wird von den Halteelementen 60a, 60b und 60c gehalten,
die an der beweglichen Platte 60 gebildet sind, die bei
Formänderung
der Bimetallplatte 90 für
die Mitnahme der beweglichen Platte 60 sorgen.
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Als
Wärme erzeugender
Widerstand 30 wird ein PTC-Element, zum Beispiel ein positiver
Thermistor, verwendet. Dieses PTC-Element ist dadurch gekennzeichnet,
dass es innerhalb kurzer Zeit Wärme erzeugt,
wenn ein elektrischer Strom fließt.
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Die 4(a) und 4(b) sind
eine Vorderansicht bzw. eine Unteransicht des vorgenannten elastischen
Metallelements 50, und 4(c) ist
ein Schnitt entlang der Linie A-A gemäß 4(a).
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Das
elastische Metallelement 50 wird durch Biegen einer elastischen
Metallplatte so gestaltet, dass ein flaches Teil 51 entsteht,
das mit der Elektrode des Widerstands 30 Kontakt hat, sowie
ein elastisches Kontaktteil 52, das von der Oberseite des
flachen Teils 51 schräg
nach unten gebogen ist, und ein Halteteil 53, das von der
Unterseite des flachen Teils 51 in Richtung weg vom elastischen
Kontaktteil 52 im Winkel von 90° gebogen ist.
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Das
elastische Metallelement 50 wird zwischen die rechte Elektrode
des Wärme
erzeugenden Widerstands 30 und das Kontaktteil 20a der
Klemme 20 hineingepresst, wodurch das elastische Kontaktteil 52 durchgebogen
ist. Der Wärme
erzeugende Widerstand 30 wird durch die Federkraft des
elastischen Kontaktteils 52 nach links gedrängt. Dadurch wird
die linke Elektrode des Wärme
erzeugenden Widerstands 30 an die Außenseite von Kontaktteil 10a gedruckt,
während
das flache Teil 51 des elastischen Metallelements 50 an
die rechte Elektrode des Wärme
erzeugenden Widerstands 30 gedrückt wird.
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Das
Halteteil 53 des Metallelements 50 legt sich an
die Unterseite des Wärme
erzeugenden Widerstands 30 an, wenn das elastische Metallelement 50 hineingedrückt wird.
Somit wird der Wärme
erzeugende Widerstand 30 im Hohlraum 41 in dem
Gehäuseblock 40 in
einem Zustand gehalten, bei welchem die Oberseite desselben mit
der Unterseite 41a der Abdeckung des Hohlraums 41 Kontakt
hat. Mit anderen Worten, der Wärme
erzeugende Widerstand 30 wird zwischen dem Halteteil 53 und
der Hohlraumabdeckung gehalten. Wie in 4(a) und 4(b) dargestellt, sind beide Seiten des flachen
Teils 51 des Metallelements 50 verlängert, um
die Verlängerungen 51a zu
bilden. Am seitlichen Ende im oberen Bereich jeder der Verlängerungen 51a ist
ein Vorsprung 51b vorhanden. Wenn das elastische Metallelement 50 hineingedrückt wird,
drücken
die Vorsprünge 51b stark
gegen die Innenseiten 41b (siehe 3) des Hohlraums 41 im
Gehäuseblock 40,
um zu verhindern, dass das elastische Metallelement 50 aus
dem Hohlraum 41 heraus rutscht.
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Die
Wärmeschutzvorrichtung
gemäß dieser Ausführungsart
wird in elektrische Geräte
in Verbindung mit Wärmeerzeugung
eingebaut, zum Beispiel in Heizlüfter.
Sie wird über
die Klemmen 10 und 20 mit einem stromführenden
Pfad des elektrischen Geräts
verbunden. Wenn die Umgebungstemperatur eine voreingestellte Temperatur
zur Auslösung
des Umkehrvorgangs auf Grund anomaler Wärmeerzeugung im elektrischen
Gerät,
z. B. durch Überlast, überschreitet,
wechselt die Bimetallplatte 90 der Wärmeschutzeinrichtung in eine
konkave Form. Durch diese Umkehrung der Bimetallplatte 90 wird die
bewegliche Platte 60 durch die Krümmungskraft der Bimetallplatte 90,
welche sich an einem Vorsprung 42 am Mittelteil der Oberseite
des Gehäuseblocks
abstützt,
nach oben angehoben. Infolgedessen hebt sich der bewegliche Kontakt 80 vom
feststehenden Kontakt 70 ab, wodurch die elektrische Verbindung
zum elektrischen Gerät
unterbrochen wird.
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Durch
die Unterbrechung des Stromflusses verringert sich die Wärmeerzeugung
im elektrischen Gerät.
Selbst wenn die Temperatur auf Grund der Wärmeerzeugung auf einen Wert
fällt,
der unterhalb der Temperatur zur Auslösung der Umkehrbewegung der
Bimetallplatte 90 liegt, wird dieser elektrische Abschaltzustand
beibehalten, weil im Wärme
erzeugenden Widerstand 30 auf Grund der anliegenden Spannung
(Spannung der Stromquelle) zwischen den Klemmen 10 und 20 ein
Strom fließt.
Die im Wärme erzeugenden
Widerstand 30 auf Grund dieses Stromflusses erzeugte Wärme heizt
die Bimetallplatte 90 kontinuierlich auf. Infolgedessen
wird der elektrische Abschaltzustand des elektrischen Geräts beibehalten.
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Die
Funktion des fortdauernden elektrischen Abschaltzustands (Selbsthaltefunktion)
wird beispielsweise durch Ausschalten des Netzschalters für das elektrische
Gerät deaktiviert.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsart
sind die Flächen
der Kontaktteile 10a und 20a so in der Richtung
angeordnet, dass sie die Bimetallplatte 90 schneiden.
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Der
Wärme erzeugende
Widerstand 30 ist derart befestigt, dass die Elektroden
desselben rechts und links positioniert sind, so dass an der Oberseite
und Unterseite des Wärme
erzeugenden Widerstands 30 keine stromführenden Teile vorhanden sind.
Deshalb kann das Baumaß in
der Dicke-Richtung verringert werden, so dass eine kompakte Wärmeschutzeinrichtung
realisiert werden kann. Bei ungenügender Wärmeableitung hat der Wärme erzeugende
Widerstand 30, der z. B. aus einem PTC-Element besteht,
das Bestreben, die Menge der erzeugten Wärme auf Grund der Zunahme des
elektrischen Widerstandswertes durch Temperaturanstieg des Widerstands
zu verringern.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsart
haben jedoch drei Seiten des Wärme
erzeugenden Widerstands 30 Kontakt mit dem Wärmeschutzunterteil
einschließlich
dem Gehäuseblock 40, den
Kontaktteilen 10a und 20a und den Auflageteilen 10b und 20b,
so dass die im Wärme
erzeugenden Widerstand 30 erzeugte Wärme wirksam abgeleitet wird.
Aus diesem Grund wird im Wärme
erzeugenden Widerstand 30 eine größere Menge Wärme erzeugt, wodurch
die Selbsthaltefunktion verstärkt
werden kann.
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Außerdem,
selbst wenn bei der oben beschriebenen Wärmeschutzeinrichtung der Abstand zwischen
den Kontaktteilen 10a und 20a durch Ausdehnung
oder Zusammenziehung der Bauteile, z. B. des Gehäuseblocks 40, auf
Grund einer Temperaturänderung
der Umgebung, verändert
wird, wird diese Änderung
durch die Elastizität
des elastischen Metallelements 50 absorbiert, da das elastische
Metallelement 50 zwischen dem Wärme erzeugenden Widerstand 30 und
dem Kontaktteil 20a eingeschoben ist. Aus diesem Grund
kann der elektrische Kontakt der Elektroden des Wärme erzeugenden
Widerstands 30 mit den Kontaktteilen 10a und 20a immer zufriedenstellend
gehalten werden. Das elastische Metallelement 50 kann auch
zwischen den Wärme erzeugenden
Widerstand 30 und das Kontaktteil 10a eingesetzt
sein. Das elastische Metallelement 50 wird jedoch vorzugsweise
zwischen dem Wärme
erzeugenden Widerstand 30 und dem Kontaktteil 20a zwischengeschaltet,
wie dies bei der oben beschriebenen Ausführungsart vom Standpunkt der
Erhöhung
der Wärmeübertragbarkeit
zur Bimetallplatte 90 der Fall ist. Wenn man im speziellen
Fall beispielsweise davon ausgeht, dass die Menge der abzuleitenden
Wärme am Kontaktteil 10a und
am Kontaktteil 20a gleich ist, fließt von Kontaktteil 10a,
das mit der beweglichen Platte 60 verbunden ist, zur Bimetallplatte 90 eine
größere Wärmemenge.
Deshalb ist der direkte und weitreichende Kontakt des Wärme erzeugenden
Widerstands 30 mit dem Kontaktteil 10a für die Zunahme
der Wärmeübertragbarkeit
zur Bimetallplatte 90 vorteilhaft. Aus diesem Grund ist
es wünschenswert,
das elastische Metallelement 50 zwischen den Wärme erzeugenden
Widerstand 30 und das Kontaktteil 20a einzusetzen.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsart
wird im mittleren Teil der Oberseite 41a des Hohlraums 41 im
Gehäuseblock 40 in
Richtung parallel zur Fläche
der Elektroden des Wärme
erzeugenden Widerstands 30 (senkrecht zur Zeichnungsebene
in 1) eine Nut 41c gebildet.
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Durch
die Bildung der Nut 41c wird zwischen der Unterseite 41a der
Abdeckung des Hohlraums 41 und der Oberseite des Wärme erzeugenden
Widerstands 30 ein zusätzlicher
Raum geschaffen, so dass die elektrische Isolierfähigkeit
zwischen den Elektroden des Wärme
erzeugenden Widerstands 30 verstärkt werden kann, wenn die Wärmeschutzeinrichtung
im Zustand der Taukondensation verwendet wird.
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Die
Wärmeschutzeinrichtung
gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsart
ist derart gestaltet, dass die bewegliche Platte 60 durch
die Bimetallplatte 90 betätigt wird. Es ist jedoch selbstverständlich,
dass eine gleichartige Bauart mit eingebautem Wärme erzeugenden Widerstand 30 auch
für eine Wärmeschutzeinrichtung
angewandt werden kann, bei dem sich der bewegliche Kontakt direkt
an der Bimetallplatte befindet, das heißt, bei welchem keine bewegliche
Platte verwendet wird.