DE19645179A1 - Heizgerät mit Temperatursicherungseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Heizgerät ist beispielsweise aus der DE 38 07 397 A1 bekannt. Die Sensorik dieses bekannten Heizgeräts weist neben einem zu Regelzwecken bei normalen Betriebstempe­ raturen vorgesehenen Temperaturfühler einen zweiten, Überhitzungszustände erfassenden Temperaturfühler auf. Bei diesem Temperaturfühler kann es sich um einen Bimetallschalter, eine Schmelzsicherung oder einen Thermistor handeln. Dieser zusätzliche Temperaturfühler ist ebenfalls am den Wärmeübertrager umgebenden Außengehäuse angebracht und verhindert eine Überhitzung dadurch, daß er unmittelbar auf den Umwälzpumpkreis bzw. den Magnetventil­ stromkreis oder auf die Steuereinrichtung einwirkt. Da dieser Temperaturfühler als getrenntes Bauelement ausgelegt ist, besteht ein Sicherheitsrisiko durch unsachgemäße Montage bei der Fertigung oder der Wartung. Ein weiterer sich auf die Kosten ungünstig auswirkender Nachteil besteht darin, daß ein derartiges separates Element mit externem Verkabelungsaufwand ange­ schlossen werden muß.

Ein weiteres Fahrzeugzusatzheizgerät ist aus der DE 44 46 829 A1 bekannt. Auch dieses bekannte Heizgerät weist einen Überhitzungstemperaturfühler auf, der wirksam wird, wenn ein festgelegter Schwellenwert überschritten wird, und der in der Nähe eines Flammrohrendes in Berührung mit einem Wärmetauschermantel steht. Da auch dieser Überhitzungstemperaturfüh­ ler als separates Element ausgelegt ist, gelten die vorstehend genannten Nachteile auch für die­ sen.

Bei einem aus der DE 44 33 210 A1 bekannten Fahrzeugzusatzheizgerät sind der Flammwächter und der Überhitzungsschutztemperaturfühler von einem einzigen Temperatursensor gebildet, der einen in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlichen, mit einem Steuergerät verbundenen Widerstand aufweist, der über wenigstens einen unteren Temperaturschwellwert das Bestehen einer Flamme in der Brennkammer und über wenigstens einen oberen Temperaturschwellenwert einen drohenden Überhitzungszustand signalisiert. Auch dieser Temperatursensor ist als separates Teil fest mit dem den Wärmeübertrager umgebenden Außengehäuse verbunden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Heizgerät zu schaffen, dessen Überhitzungsschutz eine unsachgemäße Montage und ein daraus entstehendes Sicherheitsrisiko zuverlässig ausschließt und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mittel gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unter­ ansprüchen zu entnehmen.

Demnach besteht die Erfindung mit anderen Worten darin, das Sicherheitsorgan in Gestalt der Temperatursicherungs- bzw. Überhitzungsschutzeinrichtung nicht als getrenntes Bauteil, son­ dern als Teil einer Platine der Steuereinrichtung auszubilden. Eine unsachgemäße Montage dieses Sicherheitsorgans bei der Fertigung oder bei der Wartung ist dadurch ausgeschlossen.

Positioniert ist die Temperatursicherungseinrichtung erfindungsgemäß auf der Unterseite der Platine, dem Außengehäuse im Bereich des den Wärmeträger führenden Zwischenraums zwi­ schen Wärmeübertrager und Außengehäuse zugewandt, und die Wärmeübertragung zwischen der Temperatursicherungseinrichtung und dem Außengehäuse erfolgt mittels Konvektion, Wärmestrahlung oder Wärmeleitung. Vorteilhafterweise ist die Temperatursicherungseinrich­ tung zu diesem Zweck in unmittelbarer Nähe zu dem entsprechenden Bereich des Außen­ gehäuses auf der Platine positioniert.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Temperatursicherungseinrich­ tung bzw. der Übertemperatursensor in SMD-Technik (= surface mounted device) unmittelbar auf der Platine ausgebildet auf der Unterseite der Platine realisiert, die durch Bestückungs­ automaten besonders kostengünstig und zuverlässig ausführbar ist.

Beispielsweise kann die ordnungsgemäße Montage der Temperatursicherungseinrichtung bei der Fertigung der Steuereinrichtung für das Heizgerät mittels eines sogenannten In-Circuit- Testers gemeinsam mit den übrigen Funktionen des Steuergeräts) zuverlässig überwacht werden. Eine erhebliche Steigerung der Sicherheit im Vergleich zum Stand der Technik gewährleistet die Erfindung also dadurch, daß weder bei der Fertigung des Heizgerätes, das heißt bei Montage des Steuergerätes noch im Servicefall eine separate Montage der Temperatursicherungseinrichtung erforderlich ist.

In an sich bekannter Weise greift die Temperatursicherungseinrichtung z. B. wirkungsmäßig in die Steuerung der Brennstoff-Dosierpumpe so ein, daß bei Auftreten einer Übertemperatur eine weitere Förderung von Brennstoff und somit eine weitere Temperaturerhöhung verhindert werden. Dabei wird zunächst unmittelbar die Brennstoff-Dosierpumpe außer Betrieb gesetzt und dadurch die Flamme gelöscht. Zusätzlich kann mittelbar über eine beispielsweise durch einen Mikroprozessor ausgeführte Ausgangsabfrage bei Vorliegen zusätzlicher, auf eine Störung hinweisender Informationen das Fahrzeugzusatzheizgerät dauerhaft abgeschaltet und verriegelt werden.

Als weitere Sicherheitsmaßnahme wird die betriebsmäßige Regelung mit einer weiteren zusätzlichen Schaltschwelle versehen, die über der normalen Betriebstemperatur liegt. Bei Erreichen dieser Sicherheitsschaltschwelle wird das Heizgerät ebenfalls zuverlässig abgeschaltet und verriegelt. Aus dem Stör-Verriegelungszustand kann das Heizgerät nur in einer Fachwerkstatt wieder in den Betriebszustand versetzt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine Ausschnittsansicht als Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Heizgerät, und

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Seitenansicht in Teilschnittdarstellung des Heizgeräts.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 und 2 ist das Heizgerät insgesamt mit 1 bezeichnet. Als Beispiel ist ein Fahrzeug­ zusatzheizgerät gezeigt, daß mit einem flüssigen Wärmeträger, beispielsweise Wasser, arbeitet. Ein derartiges Heizgerät ist beispielsweise in den Kühlmittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs ein­ gebunden. Der flüssige Wärmeträger durchströmt einen Zwischenraum 2, der zwischen einem Wärmeübertrager 3 und einem mantelförmigen Außengehäuse 4 gebildet ist. Das Heizgerät 1 weist ferner einen schematisch dargestellten Brenner 5 auf, der in eine von einem Brennrohr 6 gebildete Brennkammer 7 ragt. Die als Stutzen im Außengehäuse 4 ausgebildeten Ein- und Auslässe für den flüssigen Wärmeträger sind bei dem Heizgerät 1 in der Zeichnung nicht gezeigt.

Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, ist an der Außenseite des mantelförmigen Außen­ gehäuses 4 ein Aufnahmeraum 8 angeformt, der zweckmäßigerweise am mantelförmigen Außengehäuse 4 angegossen ist, und der durch eine Bodenwand 9 und entsprechende Seiten­ wände 10 begrenzt ist, die im wesentlichen senkrecht zur Bodenwand 9 verlaufen. In dem Auf­ nahmeraum 8 ist die allgemein mit 11 bezeichnete Steuereinrichtung untergebracht. Die Steu­ ereinrichtung 11 umfaßt eine oder mehrere Platinen, im gezeigten Beispiel eine Platine 11a, die als gedruckte Schaltungsplatte ausgelegt sein und/oder mit entsprechenden elektrischen oder elektronischen Bauteilen bestückt sein kann. Ferner umfaßt die Steuereinrichtung 11 als Sen­ sorik mehrere Sensorelemente, die in Fig. 1 und 2 mit 12 und 13 bezeichnet und nachfolgend bezüglich ihrer Anordnung und Funktion näher erläutert sind.

In Fig. 1 und 2 ist als Beispiel ein Leistungs-Halbleiterbauelement 14 dargestellt, das beim Betreiben Verlustwärme erzeugt. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 11 auch noch weitere Leistungs-Halbleiterbauelemente umfassen. Das Leistungs-Halbleiterbauelement 14 ist an einer Seitenwand 10 des Aufnahmeraums 8 angeordnet und steht in unmittelbarer wärmelei­ tender Verbindung mit dieser Seitenwand 10 und/oder mit dem Boden 9 des Außengehäuses 4. Hierdurch kann die Verlustwärme des Leistungs-Halbleiterbauelements 14 wirksam zur Umgebung hin abgeführt werden, um eine übermäßige Aufwärmung des Aufnahmeraums 8 im Betriebszustand des Heizgeräts 1 und der Steuereinrichtung 11 zu vermeiden.

Der von den Seitenwänden 10 und der Bodenwand 9 begrenzte Aufnahmeraum 8 ist nach oben hin durch einen Deckel 15 abgeschlossen, der unter Zwischenlagerung einer Dichtung 16 auf den Seitenwänden 10 des Aufnahmeraums 8 aufliegt und beispielsweise mit Hilfe wenigstens einer Schraube 17 fest mit der Bodenwand 9 des Aufnahmeraums 8 verbunden ist. Dadurch ist die Steuereinrichtung 11 vor Umgebungseinflüssen und auch von außen einwirkenden mecha­ nischen Beanspruchungen wirksam geschützt untergebracht. Durch Lösen der Schraube 17 kann der Deckel 15 abgenommen werden, so daß ein direkter Zugang zu der Steuereinrichtung 11 im Bedarfsfall möglich ist, um beispielsweise Störungen zu beheben.

Wie ferner aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, liegen die Ein- und Ausgänge 18 der Steuereinrichtung 11 zweckmäßigerweise auf einer von einer der Seitenwände 10 des Aufnahmeraums 8 gebilde­ ten Seite, so daß die erforderlichen elektrischen Verbindungen konzentriert auf einer Seite des Aufnahmeraums 8 zusammengefaßt werden können.

Ferner ist eine elektrische Verbindungseinrichtung 20 vorgesehen, welche die Ein- und Aus­ gänge 18 der Steuereinrichtung 11 mit den jeweils anzusteuernden Funktionsteilen, wie bei­ spielsweise einer Zündeinrichtung 21, einer Flammwächtereinrichtung 22, einem nicht näher dargestellten Brennluftgebläse, einem ebenfalls nicht dargestellten Magnetventil und/oder einer Dosierpumpe für die Brennstoffversorgungseinrichtung des Heizgeräts 1, sowie mit einer nicht dargestellten Umwälzpumpe für den flüssigen Wärmeträger des Heizgeräts 1 verbindet. Die elektrische Verbindungseinrichtung 20 weist einen steckerähnlichen Grundkörper 23 auf, der beispielsweise einen direkten Steckkontakt mit der Zündeinrichtung 21 und der Flammwächtereinrichtung 22 herstellt.

Mit 26 ist ein Leitungsstrang bezeichnet, der von der elektrischen Verbindungseinrichtung 20 abgeht, und über welchen eine elektrische Verbindung zu dem Fahrzeug und/oder zu extern liegenden Einrichtungen, wie beispielsweise einem Fahrzeuggebläse oder dergleichen hergestellt wird.

Nach oben hin ist der steckerähnliche Grundkörper 23 mit Hilfe eines Deckels 28 verschlossen, wobei zwischen dem steckerähnlichen Grundkörper 23 und dem Deckel eine Dichtung 29 angeordnet ist, um einen dichten Abschluß zur Umgebung hin zu gewährleisten. Der Deckel 28 ist zweckmäßigerweise mit Hilfe von zwei Schrauben 30 am mantelförmigen Außengehäuse 4 befestigt. Nach Lösen der Schrauben 30 und bei abgenommenem Deckel 28 ist unter anderem der steckerähnliche Grundkörper 23 zugänglich, um beispielsweise Überprüfungen und/oder Auswechslungen zu Wartungszwecken vorzunehmen.

Nunmehr wird die erfindungsgemäß ausgebildete Sensorik 12, 13 näher erläutert.

Die Sensorik umfaßt einen Temperatursensor bzw. eine Temperatursicherungseinrichtung 13, der bzw. die wirkungsmäßig eine Kraftstofförderung zur Brennkammer 7 derart unterbindet, daß eine weitere Temperaturerhöhung über einen festgelegten Schwellenwert hinaus verhindert wird, die bei einem Versagen der betriebsmäßigen Regelung auftreten könnte. Dabei wird zunächst unmittelbar die Steuereinrichtung 11 außer Betrieb gesetzt und zusätzlich mittelbar über die ständig von einem nicht dargestellten Mikroprozessor durchgeführte Ausgangsabfrage das Fahrzeugzusatzheizgerät 1 dauerhaft abgeschaltet und verriegelt.

Erfindungsgemäß ist der Temperatursensor 13 direkt an der Platine 11a der Steuereinrichtung 11 angebracht, die mit relativ geringem Abstand zur Bodenwand 9 des Außengehäuses 4 ange­ ordnet ist, die auch einen Teil der vom Wärmeträger bestrichenen Wand des Außengehäuses 4 bildet. Insbesondere ist der Sensor 13 auf der Unterseite der Platine 11a der Wand 9 zuge­ wandt angeordnet. Die Wärmeleitung von der vom Wärmeträger bestrichenen Wand 9 zum Sensor 13 erfolgt entweder über Konvektion, Wärmestrahlung bei oder bei Anlage des Sensors 13 an der Wand 9 durch Wärmeleitung. Bevorzugt ist der Sensor 13 in SMD-Technik auf der Unterseite der Platine 11a ausgebildet. Der Sensor 13 erkennt bei geeigneter Plazierung mittels der vorstehend genannten thermischen Anbindung ein Versagen der betriebsmäßigen Regelung und verhindert eine unzulässige Erhöhung der Wärmeträgertemperatur, wie vorstehend angeführt, indem die Brennstoffzufuhr unterbrochen und ggfs. das Heizgerät 1 rechtzeitig abgeschaltet und verriegelt wird.

Die Sensorik 12, 13 umfaßt einen weiteren Temperatursensor 12 für den im Zwischenraum 2 strömenden flüssigen Wärmeträger, der in den Regelkreis der Steuereinrichtung 11 einbezogen ist. Dieser Temperatursensor 12 bzw. die Steuereinrichtung 11 verfügen über eine zusätzliche Schaltschwelle, die über der bei normalem Betrieb auftretenden Temperatur liegt. Bei Errei­ chen dieser zusätzlichen Schaltschwelle wird das Heizgerät 1 ebenfalls abgeschaltet und verrie­ gelt so daß durch die Sensoren 12 und 13 eine doppelte Sicherheit vor Überhitzung gegeben ist.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend genannte Ausführungsform beschränkt. Vielmehr kann die Sensorik weitere Sensoren bzw. Temperaturfühler z. B. als Teil der Temperatursiche­ rungseinrichtung 13 aufweisen.

Optional kann zwischen den Temperatursensoren 12, 13 und dem Außengehäuse 4 eine vorzugsweise kompressible Wärmeleitfolie 31 zur Verbesserung der Wärmeleitung und zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen angeordnet sein, die in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet ist.

Bezugszeichenliste

1

Heizgerät

2

Zwischenraum

3

Wärmeübertrager

4

Mantelförmiges Außengehäuse

5

Brenner

6

Brennrohr

7

Brennkammer

8

Aufnahmeraum

9

Bodenwand

10

Seitenwände

11

Steuereinrichtung insgesamt

11

a Platine

12

Temperatursensor für flüssigen Wärmeträger

13

Temperatursicherungseinrichtung

14

Leistungs-Halbleiterbauelement

15

Deckel

16

Dichtung

17

Schraube

18

Ein- und Ausgänge

20

Elektrische Verbindungseinrichtung insgesamt

21

Zündeinrichtung

22

Flammwächtereinrichtung

23

Steckerähnlicher Grundkörper

26

Leitungsstrang, der zum Fahrzeug geht

28

Deckel

29

Dichtung

30

Schrauben

31

Wärmeleitfolie

Claims (6)

1. Heizgerät (1), insbesondere Fahrzeugzusatzheizgerät, das mit einem flüssigen Wärme­ träger arbeitet, der einen Zwischenraum (2) zwischen einem Wärmeübertrager (3) und einem mantelförmigen Außengehäuse (4) durchströmt, und welchem eine Steuereinrich­ tung (11) mit Ein- und Ausgängen (18) für die wesentlichen Funktionsteile, wie bei­ spielsweise Brennluftgebläse, Zündeinrichtung (21), Flammwächter (22), Umwälzpumpe für den flüssigen Wärmeträger, Magnetventil oder Dosierpumpe in der Brennstoff­ zuführeinrichtung oder dergleichen zugeordnet ist, wobei unmittelbar am mantelförmigen Außengehäuse (4) ein Aufnahmeraum (8) für die Steuereinrichtung (11) angeformt ist, in welchem wenigstens eine Platine (11A) und eine Sensorik (12, 13), einschließlich einer Temperatursicherungseinrichtung (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursicherungseinrichtung (13) auf der Unterseite der Platine (11A) der Steuereinrichtung (11) angeordnet und am Außengehäuse (4) thermisch angebunden ist.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursicherungsein­ richtung (13) einen Temperatursensor aufweist, der in unmittelbarer Nähe zum Außen­ gehäuse (4) positioniert ist.

3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursiche­ rungseinrichtung (13) durch Wärmeleitung, Konvektion oder Wärmestrahlung an das Außengehäuse (4) angebunden ist.

4. Heizgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursiche­ rungseinrichtung (13) auf der Unterseite der Platine (11A) in SMD-Technik ausgeführt ist.

5. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorik (12, 13) einen Temperatursensor (12) für den flüssigen Wärmeträger umfaßt, der neben seiner Regelfunktion bei normalen Betriebstemperaturen gegebenenfalls zusammen mit der Steuereinrichtung (11) eine über der normalen Betriebstemperatur liegende Sicher­ heitsschaltschwelle festlegt, bei deren Erreichen das Heizgerät (1) abgeschaltet wird.

6. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Außengehäuse (4) und der Temperatursicherungseinrichtung (13) eine vorzugsweise kompressible Wärmeleitfolie (31) angeordnet ist.