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Klimagerät mit einer Frischluftrate Die Erfindung bezieht sich auf
ein Klimagerät mit einer Frischluftrate, wobei die Frischluft vor Druchtritt durch
das Klimagerät mittels einer Heizvorrichtung, vorzugsweise einer elektrischen Widerstandsheizung,
erwärmt wird und die Regelung der Erwärmungstemperatur thermostatisch erfolgt, mit
einem zusätzlichen Übertemperaturschutz.
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Bekannte Klimageräte weisen außer den Funktionen der Kühlung bzw.
Erwärmung, Trocknung bsw. Befeuchtung von Raumluft auch noch die der Zufuhr von
Frischluft zu Räumen auf. Die Frischluft wird dabei im allgemeinen über einen
Frischluftkanal
vom Klimagerät selbst angesaugt oder von einem Ventilator über das Klimagerät in
den Raum geblasen.
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Um zu erreichen, daß die Frischluft, insbesondere während des Weiterbetriebe
des Klimageräts, mit einer bestimmten Mindesttemperatur zum Klimagerät gelangt,
wird der Frischluftstrom vor Zutritt zum Klimagerät von einer thermostatisch geregelten
elektrischen Widerstandsheizung erwärmt.
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Bei Ausfall oder starkem Nachlassen des Frischluftstromes, onsbesondere
auch bei Störungen des Frischluftstroms infolge Verschmutzung eines Luftfilters
oder Verstopfung der Frischluftquerschnitte beispielsweise durch angesaugtes Papier,
muß aus Sicherheitsgründen die elektrische Wiederstandsheizung so schnell wie möglich
abgeschaltet werden. Dadurch soll einem zu starken Ansteigen der Frischlufttemperatur
sowie einer zu starken Erwärmung der elektrischen Widerstandsheizung selbst vorgebeugt
werden.
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Bs ist bekannt, hierzu zusätzlich zu den Regelorganen der thermostatischen
Regelung der Frischlufttemperatur Brandschutzprotektoren zu verwenden. Diese arbeiten
entweder nach dem Bimetall-Prinzip oder nach dem Schmelzeicherungs-Prinzip.
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Die 3ii.tallprotektoren schalten bei Eintreten einer bestimmten oberen
Frischlufttemperatur die elektrische Widerstandsheizung ab und nach Abkühlung der
Frischluft auf eien
unteren Wert wieder ein. Bei länger andauernden
Störungen des Frischluftstromes kann infolge dieses periodischen Einschaltens der
elektrischen Wiederstandsheizung die Temperatur innerhalb des Klimagerätes einen
unerwünscht hohen Wert annehmen.
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Schmelzsicherungen schalten bei einer bestimmten oberen Grenztemperatur
die elektrische Widerstandsheizung ab und müssen nach Beseitigung der Störung ausgewechselt
werden.
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Da die Schmelzsicherungen im allgemeinen dicht am Heizkörper montiert
sind, sind sie nur nach Öffnen des Klimmagerätes durch Fachleute auf umständliche
Weise auswechselbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen sicheren und einfach
aufgebauten Übertemperaturschutz zu schaffen, welcher nicht die Mängel der bekannten
Brandschutzprotektoren aufweist.
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Diese Aufgabe wird bei einem eingags beschriebenen Klimagerät dadurch
gelöst, daß in unmittelbarer Nähe eines dem zu überwachenden Luftstrom ausgesetzten,
die Temperaturregelung einleitenden Thermofühlers eine ununtebrochen mit gleichbleibender
Heizleistung betriebene Heizeinrichtung angeordnet ist, welche den Thermofühler
bei Absinken der Frischluftgeschwindigkeit unter einen bestimmten Wert über den
Sollwert der Frischlufttemperatur hinaus erwärmt.
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Wenn der durch die elektrisch. Widerstandheizung erwärmte Frischluftstrom
eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit aufweist, wird der Theriofühler ii wesentlichen
nur von der an ihm vorbeiströmenden erwärmten Frischluft beeinflußt Sinkt dagegen
bei Ausfall oder starkem Nachlassen des Frischluftstromes die Frischluftgeschwindigkeit
unter einen bestimmten Wert, so wird der Thermofühler durch die ununterbrochen betriebene
Heizeinrichtung über den Sollwert der Frischlufttemperatur hinaus erwärmit und die
elektrische Widerstanfdsheizung abgeschaltet. Bei Wiedereintreten der Mindestgeschwindigkeit
des Frischluftstromes wird die Beeinflussung des Thermofühlers durch die ununterbrochen
betriebenen Heizeinrichtung wieder unwirksam und die elektrische Widerstandsheizung
wird automatisch wieder eingeschaltet.
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Damit ergibt sich ein äußerst wirksamer Übertemperaturschutz, welcher
sowohl betriebssicherer und geräteschonender als such einfacher in der Wartung ist
als die bekannten Brandschutzprotektoren. Dieser sehr vorteilhafte Übertemperaturschutz
entsteht lediglich durch Hinzufügen einer einfachen ununterbrochen mit gleichbleibender
Heizleistung betriebenen Heizeinrichtung zu der ohnehin vorhandenen thermostatischen
Frischlufttemperatur-Regelungseinrichtung.
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Mit Vorteil befindet sich die Heizeinrichtung, vorzugsweise ein elektrischer
Heizwiderstand, bei horizontaler
Frischlufführung direkt unterhalb
des Thermoftihlers, vorzugsweise eines Meßheißleiters. Dabei wirkt zusätzlich zur
Strahlungswäre auch noch die Wärmeübertragung durch Konvektion von dem elektrischen
Heizwiderstand auf den Meßheißleiter, wodurch die Heizleistung des elektrischen
Heizwiderstandes auf ein Minimum reduziert werden kann und trotsdem im Störungsfalle
ein äußerst schnelle Abschalten der elektrischen Widerstandsheizung gewährleistet
ist.
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Zweckmäßigerweise beträgt dabei der senkrechte Abstand zwischen Heizeinrichtung
und Thermofühler 3 bis 5 mm, vorzugsweise 4 mm.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung tat zur
Regelung der Frischlufttemperatur ein elektronischer Regler vorgesehen, wobei die
in dem als Thermofühler verwendeten Meßheißleiter auftretenden elektrischen Widerstandsänderungen
zur Einleitung des Ein- bzw. Ausschaltens der als Heizvorrichtung verwendeten elektrischen
Widerstandsheizung über kontaktlose Schaltelemente, beispielsweise Transistoren,
dienen. Der elektronische Regler weist außerdem mit Vorteil kontaktlose Schaltelemente
hoher Leistung, beispielsweise Triacs, zum unmittelbaren Ein- bzw. Ausschalten der
elektrischen Widerstandsheizung auf. Ein derartiger kontaktlos arbeitender elektronischer
Regler ermöglicht durch ein äußerst schnelles Aus- bzw. Einschalten der elektrischen
Widerstandsheizung
bei bzw. nach einem Ausfall oder starken Nachlassen
des Frischluftstromes einen sehr sicheren Übertemperaturschutz.
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Der elektronische Regler kann darüber hinaus einen regelbaren elektrischen
Widerstand zur Verschiebung des Regolbereichs der Frischlufttemperatur aufweisen.
Der Regelbereich der Frischlufttemperatur läßt sich damit auf einfache Weise durch
Verstellen dieses Widerstandes verschieben und mit diesem wird automatisch auch
der Aus- bzw. Einschaltpunkt der elektrischen Widerstandsheizung bei bzw. nach einem
Ausfall oder starken Nachlassen der Frischluftgeschwindigkeit entsprechend verschoben.
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Es ist vorteilhaft, den als Heizeinrichtung verwendeten elektrischen
Heizwiderstand an dem elektronischen Regler anzuschließen. Die dem elektronischen
Regler zugeführte Spannung reicht dabei durchaus zum Betrieb dos elektrischen Heizwiderstandes
aus.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen: Pig. 1 die Anordnung von Ventilator, elektrischer Widerstandsheizung,
Thermofühler und elektrischen Heizwiderstand für den Übertemperaturschutz in einem
Frischluftkanal,
Fig. 2 ein Schaltbild der elektrischen Widerstandsheizung
mit thermistatischen elektronischen Regler mit Übertemperaturschutz und Fig. 3 ein
Diagramm zur Einstellung des Regelbereichs der Frischlufttemperatur.
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Gemäß Fig. 1 strömt durch ein horizontales Teilstück eines Frischluftkanals
1 ein durch Pfeils angedeuteter Frischluftstrom von einem Ventilator 2 angetrieben
einem in der Zeichnung nicht dargestellten Klimagerät zu. Dabei durchsetzt der Frischluftstrom
eine elektrische Widerstandheizung 3, durch welche er erwärmt wird, Zur Regelung
der Erwärzung der Frischluft dient ein nachfolgend zu beschriebender thermostatischer
elektronischer Regler, dessen Glied zur Istwerterfassung, ein Thermofühler 4, hinter
der elektrischen Widerstandsheizung 3 im Frischluftkanal 1 angeordnet ist. Unterhalb
des Thermofühlers 4 im Abstand von 4 mm von diesem befindet sich ein ununterbrochen
mit gleichbleibender Heizleistung betriebener elektrischer Heizwiderstand 5. Bei
normaler Frischluftströmung findet keine beeinflussung des Thermofühlers 4 durch
den elektrische Heizwiderstand 5 statt, dagegen erfolgt bei Ausfall oder starkem
Nachlassen, d.h. bei Unterschreiten einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit, das
Frischluftstromes eine das Abschalten der elektrischen Widerstandsheizung 3 einleitende
Erwärmung des Thermofühlers 4 über den Sollwert der
Frischlufttemperatur
hinaus.
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In Pig.2 ist ein Schaltbild der elektrischen Widerstandsheizung 3
mit zugehörigen thermostatischem elektronischem Regler 6 mit Übertemperaturschutz
dargestellt. Mittels eines Transformators 7 wird die Netzsapnnung auf einen zum
Betrieb des Reglers 6 brauchbaren Wert heruntertransformiet. Als Thermofühler 4
wird ein Meßheißleiter, vorzugsweise ein NTC-Widerstand verwendet. Der in dessen
unmittelbarer NChe angeordnete elektrische Heizwiderstand 5 ist an den Regler 6
angeschlossen.
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Die Funktionsweise des Reglers 6 wird nachfolgend in ihren wesentlichen
Einzelheiten ai Beispiel des Einschaltvorganges der elektrischen Widerstandsheizung
3 umrissen: Bei sinkender Temperatur am NTC-Widerstand 4 wird dessen W1-derstandswert
größer und die Spannung zwischen Basis und Emitter eines NPN-Transistors 8 nimmt
zu. Der Kollektorstrom des NPN-Transistors 8 steuert über einen Schutzwiderstand
9 einem angekoppelten PNP-Transistor 10 auf. Der Kollektorstrom des PNP-Transistors
10 erzeugt an den Gate-Anoden-Strecken der nachgeschalteten Triacs 11 den zum Einschalten
der elektriscfhen Widerstandsheizung 3 notwendigen Spannungsabfall.
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Die Hysterese beträgt ca. 1% bezogen auf die Widerstandsänderung
des Meßheißleiters 4.
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Der Regler 6 weist einen regelbaren elektrischen Widerstand 12 zur
Verschiebung des Regelbereiche der Frisohlufttemperatur auf.
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In Fig.3 ist ein Diagramm zur Einstellung des Rogelbereichs wiedergegeben.
Auf der Abszisse dieses Diagramms ist die Widerstandseinstellung α , auf der
Ordinate die Temperatur t am Thermofühler aufgetragen. Der durch zwei gegenläufige
Pfeile markierte Bereich zwischen den Kurven a und b stellt den Regelbereich der
Frischlufttemperatur tX in Abhängigkeit von der Widerstandeeinstellung α dar.
Die was oberhalb des Regelbereiche der Frischlufttemperatur th parallel zu diesem
verlaufende Kurve c gibt die maximal zulässige Grenztempsratur tG bei Ausfall oder
starkem Nachlassen des Frischlufstromes in Abhängigkeit von der tiiderstandseinstellung
Z und somit in Abhängigkeit von dem Regelbereich der Frischlufttemperatur tL an.
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Zum Ausschalten der elektrischen Widerstandsheizung 3 und das gesamten
Reglers 6, beispielsweise im Wartungefall, dient ein Hauptschalter 13.
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Der erfindungsgemäße elektronische Regler mit Übertemperaturschutz
ist einfach aufgebaut und hat infolge des Fehlens von mechanisch beweglichen Kontakten
bei hoher Botriebssicherheit und Lebensdauer eine äußerst schnelle Arbeitsweise.
Er sorgt insbesondere bei Ausfall oder starkem
Nachlassen des Frischluftstromen
für ein sofortiges Ausschalten der elektrischen Widerstandsheizung und nach Beseitigung
der Störung für deren unverzügliche Wiederinbetriebsetzung.
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7 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnungen