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Die
Erfindung betrifft ein Klimatisierungssystem zum Heizen und/oder
Kühlen
und/oder Belüften von
elektrischen oder elektronischen Bauteilen, insbesondere zum Einbau
in einen Schaltschrank.
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Elektrische
und elektronische Bauteile müssen
insbesondere dann, wenn sie im Freien oder in unklimatisierten Umgebungen
montiert sind, in einem bestimmten Temperaturbereich gehalten werden,
um ein einwandfreies Funktionieren zu gewährleisten. Hierfür werden
Heizungen mit oder ohne Gebläse, Kühleinrichtungen
und/oder Belüftungen
vorgesehen, die über
Thermostaten gesteuert bzw. so geregelt werden, dass die Umgebungsluft
für die
elektronischen Bauteile innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs
gehalten wird.
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Um
dieses zu bewerkstelligen, verwendet man üblicherweise Thermostaten,
die vom oder zumindest beim Kunden über Einstellelemente so eingestellt
werden, dass sie das zu schaltende Klimatisierungsgerät regeln
können.
Die Verbindung mit dem Klimatisierungsgerät erfolgt über gesonderte Leitungen. Alternativ
sind auch Klimatisierungsgeräte
bekannt, die einen eingebauten Thermostaten haben, der wiederum
beim oder vom Kunden auf den gewünschten
Temperaturbereich gestellt wird.
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Diese
bekannte Technologie ist zum einen aufwendig in Bezug auf Herstellung
und Montage, zum anderen wird ein erhebliches Maß an Vorkenntnissen vom Benutzer
verlangt, um die Klimatisierungsgeräte wirklich korrekt einzustellen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Klimatisierungssystem
der eingangs genannten Art dahin gehend aufzuzeigen, dass bei geringem Herstellungsaufwand
eine leichte Installierbarkeit gewährleistet wird.
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Diese
Aufgabe wird durch das Klimatisierungssystem nach Anspruch 1 gelöst.
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Insbesondere
wird die Aufgabe durch ein Klimatisierungssystem gelöst, das
zum Heizen und/oder Kühlen
und/oder Belüften
von elektrischen oder elektronischen Bauteilen, insbesondere zum Einbau
in einem Schaltschrank folgende Elemente umfasst:
- – mindestens
ein Klimatisierungsgerät,
insbesondere ein Heizgerät,
ein Kühlgerät oder ein
Belüftungsgerät;
- – eine
Vielzahl von Thermostaten, die bei voneinander verschiedenen, fest
eingestellten Temperaturen schalten und die mit mindestens einem
Klimatisierungsgerät
oder einer Stromzuführung
für das
Klimatisierungsgerät
zu dessen temperaturabhängiger
Steuerung und/oder dessen Regelung verbindbar sind,
wobei
sowohl das Klimatisierungsgerät
als auch die Thermostaten in voneinander getrennten Gehäusen angeordnet
sind, die jeweils Verbindungseinrichtung zum elektrischen Verbinden
des mindestens einen Thermostaten mit mindestens einem Klimatisierungsgerät aufweisen.
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Ein
wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass einerseits die
beiden „Einheiten", das Klimatisierungsgerät und der
Thermostat, in voneinander getrennten Gehäusen vorgesehen sind und andererseits
der Thermostat einen fest voreingestellten Wert aufweist, bei welchem
er schaltet. Dadurch ist ein einfacher Aufbau sowohl des Thermostaten
als auch des Klimatisierungsgerätes
gewährleistet.
Darüber
hinaus aber kann es beim Kunden nicht zu Fehleinstellungen kommen,
da der Schaltwert fest vorgegeben ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind das Klimatisierungsgerät und ein entsprechender Thermostat
miteinander mechanisch koppelbar, wobei vorzugsweise diese Kopplung durch
die Verbindungseinrichtung, also die elektrische Verbindung zwischen
den zwei Bauelementen erfolgt. Auf diese Weise kann ein Kundenwunsch zum
Beispiel nach einer Heizung, welche das Innere des Schaltschrankes
auf einer Mindesttemperatur halten soll, beim Hersteller sehr leicht
erfüllt
werden, sodass der Kunde nur noch das seinen Anforderungen entsprechende
System, bestehend aus Heizung und Thermostat, in den Schaltschrank
einbauen muss und sich dabei sicher sein kann, dass die gewünschte Temperatur
im Schaltschrank eingehalten wird.
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In
manchen Fällen
ist es wünschenswert, den
Thermostaten nicht direkt am Klimatisierungsgerät sondern an einem anderen
Ort, zum Beispiel in der Nähe
einer besonders exakt zu klimatisierenden Baugruppe anzuordnen.
Hierfür
ist es von Vorteil, wenn ein an einer Halteeinrichtung, zum Beispiel
an einer Hutschiene oder an einer Wand befestigbares Gehäuse vorgesehen
ist, an welchem mindestens ein Thermostat befestigbar ist. Der Thermostat
selbst ist also ein Bauteil, das in verschiedenen Ausbildungen (schaltend
bei verschiedenen Temperaturen) als Gruppe von Bauelementen vorgehalten
wird, die dann entweder direkt mit dem Klimatisierungsgerät oder aber
mit dem (zusätzlichen)
Gehäusen
fest verbunden werden, das dann entsprechende Klemmen aufweist,
um die notwendige Verschaltung vorzunehmen. Auf diese Weise müssen nur
sehr wenige Typen des Gehäuses
beim Hersteller hervorgehalten werden.
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Vorzugsweise
umfassen die zu dem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem gehörigen Thermostaten
solche, die bei Unterschreiten einer ersten, unteren Temperatur
schließen
und bei Überschreitung
einer zweiten, oberen Temperatur öffnen sowie solche, die bei Überschreiten
einer zweiten oberen Temperatur schließen und bei Unterschreiten einer
zweiten unteren Temperatur öffnen.
Die erst genannten Thermostaten (Schließen bei Unterschreiten der
ersten unteren Temperatur) dienen zum Regeln einer Heizung während die
zweiten Thermostaten zum Regeln einer Kühlung bzw. Belüftung dienen. Die
Hysterese der Schaltcharakteristik wird hierbei vorzugsweise bei
2 bis 15, besonders bevorzugter Weise bei 3 bis 11 K eingestellt.
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Um
eine verbesserte Heiz- bzw. Kühlleistung zu
erreichen, ist es von Vorteil, wenn das Klimatisierungsgerät einen
Luftstrom erzeugt. Dies kann sowohl aktiv (durch ein Gebläse) oder
aber allein durch die Art der Anordnung geschehen, die eine entsprechende
Konvektion erzeugt. Vorzugsweise weist das Klimatisierungsgerät an einer
Seite eines Lufteintritts Einrichtungen zum Befestigen des Thermostaten derart
auf, dass dieser Thermostat im eintretenden Luftstrom liegt. Auf
diese Weise wird die Lufttemperatur mit sehr geringer Trägheit und
hoher Genauigkeit durch den Thermostaten erfasst.
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Die
Klimatisierungsgeräte
weisen vorzugsweise vier Klemmen zum Anschließen einerseits einer Stromversorgung
und andererseits eines Thermostaten auf, wobei die Verschaltung
von Thermostat, aktivem Teil des Klimatisierungsgerätes (Heizung,
Gebläse
usw.) innerhalb des Klimatisierungsgerätes vorgenommen ist, so dass
der Benutzer die notwendigen Stromanschlüsse einfach vornehmen kann.
Gleiches gilt auch für
die Gehäuse
eines Thermostaten. Auch hier können
vier Klemmen vorgesehen sein, wobei eine interne Verschaltung derart
getroffen ist, dass zwei Klemmen zum Stromanschluss und zwei Klemmen
zum Anschluss eines Klimatisierungsgerätes vorliegen können.
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Weiterhin
sind die Verbindungseinrichtungen der Thermostaten vorzugsweise
derart ausgebildet, dass sie werkseitig fest mit entsprechenden
Verbindungseinrichtungen eines Klimatisierungsgerätes oder
eines Gehäuses
verbindbar sind. Der End- Benutzer kann also den Thermostaten nicht
vom Klimatisierungsgerät
oder vom Gehäuse
trennen, so dass gefährliche
Manipulationen ausgeschlossen werden. Darüber hinaus sind derartige dauerhafte
Verbindungen, insbesondere Klemmverbindungen (diese sind an sich
allgemein bekannt) sehr einfach und kostengünstig in der Fertigung sowie
in der Montage.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert. Die hierbei zeigen:
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1 eine
schematisierte Seitenansicht eines Thermostaten,
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2 eine
schematisierte Draufsicht auf ein Klimatisierungsgerät mit angebrachtem
Thermostaten,
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3 eine
Ansicht entlang der Linie III-III aus 2,
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4 eine
Seitenansicht der Anordnung nach den 2 oder 3,
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5 eine
Seitenansicht eines Gehäuses mit
uneingesetztem Thermostaten,
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6 eine
Seitenansicht eines Thermostaten einer anderen Funktionsgruppe,
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7 eine
Seitenansicht eines Gehäuses mit
zwei Thermostaten,
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8 eine
schematisierte Draufsicht auf ein Gehäuse mit Thermostaten einer
anderen Bauart mit angedeuteten elektrischen Verbindungen,
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9 eine
Ansicht entlang der Linier IX-IX aus 8,
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10 eine
Ansicht entlang der Linie X-X aus 8,
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11 eine
Ansicht entlang der Linie XI-XI aus 8,
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12 eine
Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform
eines Gehäuses
mit Thermostat,
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13 eine
Ansicht entlang der Linie XIII-XIII aus 12 und
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14 bis 18 schematisierte
Ausführungsbeispiele
der Zusammenstellung von Thermostat und Klimatisierungsgerät in verschiedenen
Varianten.
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In
der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende
Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
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In 1 ist
ein Thermostat 10 gezeigt, der ein Gehäuse 14 mit Lüftungsöffnungen 13 aufweist, und
in seinem Inneren (also nicht gezeigt) einen handelsüblichen
elektromechanischen oder elektronischen Schalter aufweist, der über Anschlüsse 11, 12 von
außen kontaktiert
werden kann. Die Schalttemperatur, bei welcher dieser Schalter ein
und die Schalttemperatur, bei welcher er ausschaltet, ist jeweils
fest vorgegeben.
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Für die Verwendung
in einem Schaltschrank sind üblicherweise
relativ wenige Typen mit verschiedenen Schalttemperaturen notwendig.
Um zum Beispiel sicher zu stellen, dass die im Schaltschrank befindlichen
Bauteile nicht zu kalt werden, würden üblicherweise
zwei Thermostatauslegungen genügen, nämlich eine
im Temperaturbereich von 5 °C
schließend
und 15 °C öffnend (Hysterese
10K), sowie eine weitere Ausführung
von 15 °C
schließend
und 25 °C öffnend (Hysterese
10K). Um das Innere des Schaltschrankes bzw. die darin eingebauten
Bauteile nicht zu warm werden zu lassen, genügen auch wieder zwei verschiedene
Thermostatauslegungen, nämlich eine
im Temperaturbereich von 50 °C
schließend
und 40 °C öffnend (Hysterese
10K), sowie eine weitere Ausführung
von 60 °C
schließend
und 50 °C öffnend (Hysterese
10K). Andere Schalttemperaturen sind selbstverständlich ebenfalls denkbar.
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In
den 2 bis 4 ist ein Heizgerät dargestellt,
das als Klimatisierungsgerät 20 in
einem Schaltschrank montierbar ist. Dieses Heizgerät 20 weist
eine Klemmenleiste mit Anschlüssen 21 bis 24 auf,
wobei die Anschlüsse 21 und 22 mit
dem Netz (L, N) verbunden sind. Weiterhin ist der Anschluss 21 auf
ein Heizelement 26 geführt,
der Anschluss 22 ist über
eine Brücke 25 auf
einen Anschluss des Thermostaten 10 geführt. Der andere Anschluss des Thermostaten 10 ist über den
Anschluss 24 an den zweiten Pol des Heizelementes 26 geführt, sodass dann,
wenn der Thermostat 10 (bzw. der darin befindliche Schalter
seinen Sprungkontakt) bei Unterschreiten der fest vorgegebenen Schalttemperatur schließt, das
Heizelement 26 an das Netz (L, N) gelegt wird.
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Bei
dieser Ausführungsform
der Erfindung ist der Thermostat 10 fest an dem Klimatisierungsgerät 20 angebracht.
Die Anschlüsse 23, 24 sind
hierbei vorzugsweise von außen
(durch den Benutzer) nicht zu öffnen,
so dass das gesamte Klimatisierungsgerät 20 ein durch den
Thermostaten 10 fest eingestelltes Heizverhalten aufweist.
Es sind also nur Anschlussöffnungen 28, 29 im
Gehäuse 27 des
Klimatisierungsgerätes 20 zum
Einsetzen der Netzanschlussleitungen (L, N) von außen zugänglich und
nur die hier eingesetzten Anschlussleitungen können eingesteckt, verbunden
und auch wieder gelöst
werden.
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Das
hier gezeigte Klimatisierungsgerät 20 weist
an seinem einen Ende eine Lufteintrittsöffnung 30 und an seinem
anderen Ende eine Luftaustrittsöffnung
(nicht dargestellt) auf, so dass bei entsprechender Montage (so
wie in 4 gezeigt) ein Luftstrom (siehe Pfeile in 4)
durch das Klimatisierungsgerät 20 entsteht.
Der Thermostat 10 ist hierbei in der Nähe der Lufteintrittsöffnung 30 angebracht,
so dass die Temperatur des eintretenden Luftstromes der vom Thermostaten 10 abgetasteten
Lufttemperatur entspricht.
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An
seiner Rückseite
weist das Gehäuse 27 Halteeinrichtungen 31 auf,
die bei dem hier gezeigten Beispiel als Klammern zur Befestigung
auf einer Hutschiene ausgebildet sind. Selbstverständlich sind auch
andere Halteeinrichtungen möglich,
so zum Beispiel solche, um das Klimatisierungsgerät 20 direkt
an einer Wand des Schaltschrankes (zum Beispiel mittels eines Klebestreifens
oder mittels Schrauben/Adapterplatte, z.B. Klett- oder Magnetbefestigung)
zu befestigen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst das Klimatisierungssystem vorzugsweise mehrere derartige
Heizgeräte
und mehrere Thermostaten (eben die oben beschriebenen zwei Typen),
so dass je nach Bedarf verschiedene Heizleistungen und verschiedenen
Arbeitstemperaturbereiche vorgebbar sind.
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Weiterhin
sind gemäß den 5 bis 12 Zusatzgehäuse 15 vorgesehen,
die zum Einbau eines Thermostaten 10 geeignet sind. Diese
Zuatzgehäuse 15 weisen
mindestens zwei Klemmen 16, 17 auf, über welche
ein eingebauter Thermostat 10 angeschlossen werden kann.
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Im
Zusatzgehäuse 15 sind
Klemmen vorgesehen, in welche die Anschlüsse 11, 12 eines
Thermostaten 10 hineingesteckt werden können und welche nur noch mit
Spezialwerkzeug zu öffnen
sind. Das Einstecken eines Thermostaten 10 in ein Zusatzgehäuse 15 geschieht
also werkseitig. Der Kunde kann den Thermostaten dann nur noch über die Klemmen 16 oder 17 anschließen.
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In 6 ist
ein Thermostat 10' gezeigt,
der in einem Zusatzgehäuse 15 montiert
ist. In den Abbildungen sind die Thermostaten 10, 10' unterschiedlich
gezeichnet, womit verdeutlicht werden soll, dass der Thermostat 10 die
oben beschriebene Heizfunktion und der Thermostat 10' die oben beschriebene Kühlfunktion
ausführen
soll. Die Thermostaten 10 sind farblich unterschiedlich
zu den Thermostaten 10' ausgebildet.
Vorzugsweise sind die Thermostaten 10 rot entspricht Öffner, die
Thermostaten 10' blau
entspricht Schließer
gekennzeichnet.
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Bei
der in 7 gezeigten Variante ist das Zusatzgehäuse 15 zur
Aufnahme von zwei Thermostaten 10, 10' ausgebildet,
die dann über
Klemmen 16, 17, 18 und 19 von
Außen
anschließbar
sind.
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Eine
weitere Variante ist in den 8 bis 11 gezeigt.
Bei dieser Variante ist das Zusatzgehäuse 15 zur Aufnahme
eines einzigen Thermostaten 10 (oder 10') ausgebildet,
wobei jedoch vier Klemmen 16 bis 19 vorgesehen
sind. Hierdurch ist es möglich,
innerhalb des Zusatzgehäuses 15 bereits eine
Vor-Konfiguration vorzunehmen, welche den Anschluss an externe Geräte bzw.
ans Netz erleichtert. Die Konfiguration ist hierbei derart vorgenommen,
dass die Klemmen 16 und 17 zum Anschließen einer
Netzverbindung (L, N) dienen, während
die Klemmen 18 und 19 zum Anschluss einer Klimatisierungseinrichtung
ausgebildet sind. Hierfür
ist zwischen die Klemmen 17 und 18 eine Brücke 25 geschaltet,
während
der Schalter des Thermostates 10 die Klemmen 16 und 19 (abhängig von
der Umgebungstemperatur) verbindet. Zur Befestigung im Schaltschrank
ist auch hier wieder eine Halteeinrichtung 31 vorgesehen.
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Die
in den 12 und 13 gezeigte
Ausführungsform
weist zusätzlich
einen Zusatzhalter 9 auf, der mittels einer Halteeinrichtung 31 an
einer Hutschiene montierbar ist und an welchem ein Zusatzgehäuse 15 montiert
ist. Dieser Zusatzhalter 9 ist hierbei derart ausgebildet,
dass elektrische Leitungen, welche mit den Klemmen 16 bis 19 verbunden sind,
durch den Zusatzhalter 9 hindurchgeführt und dort über mechanische
Brücken
festgelegt werden, so dass eine Zugentlastung sichergestellt ist.
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In
den 14 bis 18 sind
zusammenfassend einige der möglichen
Kombinationen gezeigt, die mit dem erfindungsgemäßen System bei geringen Kosten
in einfache Weise herstellbar sind.
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In 14 ist
gezeigt, wie ein Thermostat 10 an ein Klimatisierungsgerät 20 direkt
angeschlossen werden kann. Dieses Klimatisierungsgerät kann eine Heizung,
eine Kühlung,
eine Lüftung
oder der gleichen sein.
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In 15 ist
gezeigt, wie ein Klimatisierungsgerät 20 mit einem Thermostaten 10 verschaltete
werden kann, der in einem Zusatzgehäuse 15 angeordnet
ist. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass man den Thermostaten 10 in
die Nähe eines
kritischen Bereichs bringen kann, um dessen Temperatur abzutasten.
Eine derartige Anordnung wäre
auch dann sinnvoll, wenn man das Klimatisierungsgerät 20 an
eine bestimmte Stelle eines Schaltschrankes bringen muss, um die
Klimaeffektivität
zu erhöhen.
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Bei
der in 16 gezeigten Anordnung wird durch
den Thermostaten 10' eine
Warnlampe 32 betätigt,
um dem Benutzer anzuzeigen, dass das Innere des Schaltschrankes
zu warm wird.
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In 17 ist
die Verschaltung eines Thermostaten 10' mit einem Klimatisierungsgerät 20' gezeigt, dass
als Kühlung
arbeitet und zum Beispiel als Gebläse ausgebildet ist.
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In 18 ist
eine „komplettierte" Anordnung gezeigt,
die aus einem als Heizung ausgebildeten Klimatisierungsgerät 20,
einem als Gebläse
ausgebildeten Klimatisierungsgerät 20' und zwei Thermostaten 10, 10' besteht, die
in einem gemeinsamen Zusatzgehäuse 15 angeordnet
sind.
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Aus
Obigem wird ersichtlich, dass mit einem äußerst geringen Aufwand an Bauteilen
einer sehr großen
Vielzahl von Problemsituationen Rechnung getragen werden kann.
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- 9
- Zusatzhalter
- 10,
10'
- Thermostat
- 11
- Anschluss
- 12
- Anschluss
- 13
- Lüftungsöffnungen
- 14
- Gehäuse
- 15
- Zusatzgehäuse
- 16
- Klemmen
- 17
- Klemmen
- 18
- Klemmen
- 19
- Klemmen
- 20,
20'
- Klimatisierungsgerät
- 21
- Anschluss
- 22
- Anschluss
- 23
- Anschluss
- 24
- Anschluss
- 25
- Brücke
- 26
- Heizelement
- 27
- Gehäuse
- 28
- Anschlussöffnung
- 29
- Anschlussöffnung
- 30
- Lufteintrittsöffnung
- 31
- Halteeinrichtung
- 32
- Warnlampe