DE2334156A1

DE2334156A1 - Speicherofen mit ventilator

Info

Publication number: DE2334156A1
Application number: DE19732334156
Authority: DE
Inventors: Michael Edward Gailes; William Cunliffe Heughan
Original assignee: British Domestic Appliances Ltd
Current assignee: British Domestic Appliances Ltd
Priority date: 1973-07-05
Filing date: 1973-07-05
Publication date: 1975-01-23
Also published as: AU5633273A

Description

Pedenkmwfilie DipL-Ing. Wolfgang Reicliel

6 Frankfurt a. M. 1

Parkstraße 13 7513

BRITISH DOMESTIC APPLIANCES LTD., Peterborough, Großbritannien

Speicherofen mit Ventilator

Die Erfindung bezieht sich auf Raumheizkörper mit Wärmespeicherung derjenigen Art, "bei der ein elektrisch heizbares Wärmespeichermittel in einem Gehäuse enthalten ist, das -wenigstens einen Lufteinlass, wenigstens einen Luftauslass, einen Strömungsweg für Luft, der die Luftein- und -auslasse verbindet und über oder durch das Wärmespeichermittel verläuft, sowie einen elektrisch angetriebenen "Ventilator aufweist, der in dem Strömungsweg angeordnet ist und einen Luftstrom durch den Strömungsweg hindurch erzeugt, so dass Wärme von dem Wärmespeichermittel abgeführt wird. Diese Heizkörper sind allgemein als Ventilatorspeicheröfen bekannt und -werden hier auch so bezeichnet.

Beim Gebrauch von Speicheröfen dieser Art wird das Wärmespeichermittel gewöhnlich in den verbrauchsschwachen Zeiten, zum Beispiel nachts, auf eine verhältnismässig hohe Temperatur erhitzt, während der Ventilator stillsteht, und dieser wird anschliessend, wenn der den Speicherofen aug· nehmende Raum geheizt werden soll, in Betrieb gesetzt, wodurch bewirkt wird, dass die in dem Speichermittel gespeicherte Wärme in den Raum übertragen wird in einem Tempo bzw. Ausmass, das von Strömungsgeschwindigkeit und -menge der Luft durch den Speicherofen hindurch abhängt.

Es ist erwünscht, die Wärmemenge, die auf diese Weise aus dem Speichermittel ausgetragen wird, regelr zu kennen, und zu diesem Zweck benutzen

** manche Speicheröfen eine periodisch wirkende Steuereinheit als Mittel O

<O zur Regelung der 7/ifcrmeabgabe; andere machen von einem aussen angeschlos-

oo senen Thermostaten Gebrauch. Jedoch befriedigen diese Anordnungen nicht

völlig, weil die erstere gewöhnlich eine Einstellung von Hand zur Rege- ° lung der Wärmeabgabe erfordert, während die Thermostaten der letzteren **. ein Mass an automatischer Einstellung durch Ein- und Ausschalten des Ventilators vorsehen, wenn die Raumtemperatur unter oder über gewählte Temperaturen fällt oder steigt, so dass sie allgemein für kleine Temperaturänderungen unempfindlich sind.

Unbestreitbar erzeugt eine Heizeinrichtung, deren Regelung auf verhältr.ismässig kleine Temperaturänderungen anspricht, verbesserte Ungebungsbedingungen für das persönliche Wohlbefinden im Vergleich mit einer Anordnung, die die Temperatur um einen bedeutenden Betrag steigen und fallen lässt. In diesem Sinne liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ventilator-Speicherofen mit einer Temperaturregelung zu schaffen, die automatisch arbeitet und auf verhältnismässig kleine Temperatur-* änderungen anspricht.

Gegenstand der Erfindung ist ein Speicherofen mit Ventilator der eingangs angegebenen Art, der sich nach dem Grundgedanken der Erfindung dadurch auszeichnet, dass ein Schaltkreis zur Regelung des Ventilatormotors vorgesehen ist, der wenigstens eine temperaturempfindliche Vorrichtung aufweist, die neben dem Lufteinlass angeordnet auf die Lufttemperatur am Einlass anspricht, und der eine von der temperaturempfindlichen Vorrichtung abhängige Ausgangsgrösse erzeugt, die eine stufenlos veränderliche Regelung der Drehzahl des Ventilatormotors über einen ausgewählten Betriebsbereich bewirkt, derart, dass der Luftstrom durch den Ofen zunimmt oder abnimmt, wenn die Lufttemperatur am Sinlass abnimmt bzw. zunimmt.

Die temperaturempfindliche Vorrichtung ist zweckmässig ein tenperaturempfindlicher Widerstand, allgemein als Thermistor bezeichnet, und der Schaltkreis für die Regelung enthält einen gesteuerten Silizxumgleichrichter, der in Reihe mit dem Ventilatormotor so angeordnet ist, dass er in jeder Halbperiode der von einer Wechselstromquelle angelegten Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt getriggert bzw. ausgelöst wird, der von der jeweiligen Grosse des temperaturempfindlichen Widerstandes abhängt.

Dieser Regielschaltkreis kann so ausgelegt werden, dass er eine Feinregelung der Raumtemperatur durchführt, derart, dass diese in wesentlichen auf konstanter Höhe gehalten wird.

Vorzugsweise enthält der Regelschaltkreis ein von Hand einstellbares Glied, zum Beispiel einen veränderlichen Widerstand, der dazu dient, den Temperaturwert zu ändern, auf dem die Luft konstant gehalten werden soll.

Die tenüeratureapfindliche Vorrichtung ist vorzugsweise ein TFiderstand,

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dessen Widerstandwert einen negativen Temperaturkoeffizienten "besitzt.

Der Regelschaltkreis enthält vorzugsweise einen Kondensator, der während jeder Halbperiode der Speisespannung zunächst verhältnismässig schnell und dann verhältnismässig langsam aufgeladen zu werden vermag unter Erzeugung eines zunächst steilen und dann flachen Anstiegs im Spannungs-'· verlauf, der dem Emitter eines Transistors zugeführt wird, dessen Bas'isspannung durch die temperaturempfindlich^ Vorrichtung bestimmt ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass, wenn die Emitterspannung die Baaisspannung um einen ausreichenden Betrag übersteigt, um den Transistor leitend zu machen, der Kondensator in die Gatter- bzw. Torelektrode des gesteuerten Siliziumgleichrichters entladen und so der Gleichrichter ausgelöst wird.

Vorzugsweise enthält der Regelschaltkreis einen zusätzlichen Transistor, der unter normalen Betriebsbedingungen nichtleitend ist und mit dem ersten Transistor durch Rückkopplungsverbindungen in Wechselwirkung steht, derart, dass, wenn die Ladung des Kondensators ausreicht, um den ersten Transistor leitend zu machen, eine rasche Sättigung der beiden Transietoren erfolgt, die eine schnelle Entladung des Kondensators in die Torelektrode des Gleichrichters bewirkt, wodurch dem Ventilatormotor Strom zugeführt wird.

Eine solche Schaltung ist hochempfindlich für Temperaturänderungen, wobei sich durch Verwendung eines Thermistors als temperaturempfindliche Vorrichtung in einer solchen Schaltung eine Anordnung ergibt, die ein rasches Ansprechen selbst auf kleine Änderungen in der Temperatur gewährleistet».

Vorzugsweise ist der Regelschaltkreis so ausgelegt, dass, wenn die Lufteinlasstemperatur über einen vorbestimmten Wert ansteigt, die Emitter-Basis-Spannung am ersten Transistor nicht einen ausreichenden Wert annehmen kann, um den ersten Transistor leitend zu machen, so dass der gesteuerte Gleichrichter bzw. Thyristor nicht zu zünden vermag und der Ventilator zum Stillstand kommt.

Die temperaturempfindliche Vorrichtung ist vorzugsweise in dem Luftströmungsweg zwischen dem Lufteinlass und dem Wärmespeichermittel angeordnet, während der Ventilator vorzugsweise zwischen der Vorrichtung und

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den: Speichermittel, das von geeigneter bekannter Art sein kann,angeordne ist, der Luftströmungsweg umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Kanälen durch das Wärmespeichermittel hindurch.

Der Ventilatormotor ist zweckmässig ein Induktionsmotor mit ausgeprägten Polen.

Ein erfindungsgemässer Ventilatorspeicherofen mit Regelschaltkreis ist in den Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht und nachstehend näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch den Speicherofen; Fig. 2 ein Schaltschema des Regelkreises;

Fig. 3 Kurvenformen dee Spannungsverlaufs an verschiedenen Stellen des Schaltkreises, und

Fig. 4 ein abgewandeltes Schaltschema des Regelkreises.

Gemäss Fig. 1 weist der Ventilatorspeicherofen ein Gehäuse 10, zum Beispiel aus Blech auf, das einen Wärmespeicherblock 11 enthält, der durch darin angeordnete Widerstandselemente (nicht dargestellt) elektrisch zu heizen ist. Kanäle 12 (schematisch angedeutet) ermöglichen eine Luftströmung in und durch den Speicherblock unter der Wirkung eines Ventilators 13» eier durch einen Elektromotor 14 mit eingeprägten Polen mit veränderlicher Geschwindigkeit antreibbar ist.

Von dem Ventilator wird Luft durch eine Einlassöffnung 15 im Gehäuse angesaugt und in die Kanäle 12 gefördert, von wo fixe erhitzte Luft aus dem Speicherblock 11 um das Gehäuse herumströmend durch zwei Auslassöffnungen 16 aus dem Speicherofen herausgeblasen wird (vgl. die Pfeile in Fig. 1).

Ein Thermistor oder Heissleiter 17» dessen Widerstand einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt, ist in oder neben dem Lufteinlass zum Ventilator angeordnet, so dass er der Temperatur der eintretenden Luft ausgesetzt ist. Eine von Hand zu betätigende Regeleinheit (nicht dargestellt) zur Einstellung des Ofens auf eine veränderliche Temperatur ist '

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an einer geeigneten Stelle des Gehäuses vorgesehen.

Gemäss Fig. 2 liegt der Ventilatormotor 14 an einer Wechselspannungsquelle in Reihe mit einer Gleichrichterbrücke 21, um einen niedergespannten Gleichstrom zur Speisung der Regelschaltung zu gewinnen. Der Thermistor 17 und ein veränderlicher 'widerstand zur Temperaturregelung RV1 sind in dia Regelschaltung einbezogen. Der Thermistor 17 bildet axt einem Widerstand R2 einen Spannungsteiler, wobei die Verbindungsstelle des Thermistors und des Widerstands mit der Basis eines Transistors TR1 verbunden ist. Ein Parallelwiderstand R7 zum Thermistor 17 dient dazu, diesen zu linearisieren.

Im Betrieb bewirkt die angelegte Wechselspannung in jeder Halbperiode einen achwachen Stromfluss durch den Motor 14, die Gleichrichterbrücke 21, einen Widerstand R1 und eine Zenerdiode ZD, wodurch die niedergespannte Gleichstromspeisung erzeugt wird. Von dieser wird ein Kondensator C1 schnell geladen über einen Widerstand R4 und eine Diode D1 auf einen Wert, der bestimmt ist durch den Widerstand R4, einen weiteren Widerstand R5 und zusätzlich den veränderlichen Widerstand RV1. Der Kondensator C1 wird alsdann auf eine höhere Spannung, aber mit einer langsameren Geschwindigkeit über einen Widerstand R3 aufgeladen und hierdurch ergibt sich ein Spannungsverlauf mit zunächst steilem und dann flachem Anstieg am Emitter des Transistors TR1, wie er in Fig. 3a wiedergegeben ist. Die Spannung an der Basis des Transistors TRT, die von den Widerstand des Thermistors 17 abhängt, ist in Fig. 3b dargestellt. Wenn die Emitterspannung des Transistors TR1 die Basisspannung um einen ausreichenden Betrag übersteigt, um den Transistor leitend zu machen, wie in der dritten und vierten Halbperiode der Kurvsnform in Fig. 3a und 3b dargestellt, treibt er Strom in die Basis des Transistors TR2, der ebenfalls durchlässig wird. Hierdurch wird der Transistor TR1 stärker durchlässig, worauf die beiden Transistoren schnell in die Sättigung gelangen, was dazu führt, dass der Kondensator C1 sich in die Gatterelektrode des Thyristors TH entlädt. Der Thyristor TH wird dann leitend, die Speisespannung bricht zusammen, wie in Fig. 3c angegeben, die die Spannung an der Zenerdiode ZD wiedergibt, und setzt in der nächsten Halbperiode wieder ein. Somit wird dem Motor "abgehackter" Wechselstrom während der Perioden zugeführt, die durch die gestrichelten Flächen der Kurvenfora in Fig. 3d angegeben sind, die die Spannung der Wechselstromquelle darstellt.

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Wenn der Widerstand des Thermistors 17 jetzt abnimmt infolge eines Temperaturanstiegs der in den Einlass des Ofens eingesaugten Luft, muss der Kondensator C1 auf einen höheren Wert aufgeladen werden, um den Tranaistor TR 1 einzuschalten. Demnach wird der Thyristor später ausgelöst in den betreffenden Halbperioden, so dass der quadratische Mittelwert bzw. Sf f ektivwert der an den Liif termotor angelegten Spannung abnimmt j infolgedessen läuft der Ventilator langsamer und die Wärmeabgabe wird herabgesetzt. In ähnlicher Weise wird, wenn eine Zunahme des Widerstands des Thermistors 17 infolge eines Temperaturabfalls der in den Ofen eingesaugten Luft erfolgt, dei? Thyristor früher in den betreffenden EaIbwellen ausgelöst und infolgedessen steigt der Effektivwert der an den Ventilatormotor angelegten Spannung, wodurch die Drehzahl des Ventilators und damit die Wärmeabgabe erhöht werden.

Wenn die Temperatur der in den Ofen eingesaugten Luft über einen bestimmten Wert ansteigt, wird der Widerstand des Thermistors in einem solchen Ausmass verringert, dass der Transistor TR1 nicht eingeschaltet wird, wie in den ersten beiden Halbperioden der Spannungskurven in Fig. 5a und Jb, und infolgedessen wird das Zünden des Thyristors verhindert und der Ventilator zum Stillstand gebracht, wobei dieser Zustand andauert, bis die Eintrittstemperatur der Luft wieder unter den vorbestimmten Wert fällt und der Thyristor erneut zündet. Die Einstellung des veränderlichen Widerstands RV1 kann dazu dienen, den Wert, auf den sich der Kondensator C1 lädt, das heisst die Höhe des Anstiegs der Spannungskurve zu ändern, und indem der Anetieg ziemlich flach gemacht wird, zeigt sich, dass eine kleine Änderung im Widerstand des Thermistors eine grosse Änderung der Motordrehzahl und damit der Wärmeabgabe bewirken kann.

Wenn eine stark induktive Belastung vorliegt, können ein Widerstand und ein Kondensator parallel zum Ventilatcrmotor 14 geschaltet werden, wie durch die Einheit ¹A¹ angedeutet ist, um zu erreichen, dass der Sperrstrom des Thyristors auf einem ausreichend hohen Viert gehalten wird, damit dieser gezündet bleibt.

In der Schaltung der Fig. 4 ist die Anordnung des Eingangskreises der Fig. 2 geändert worden, um Mittel zur Behebung von Störungen im Rundfunk- oder Fernsehempfang vorzusehen. Zu diesem Zweck i^t die Feldwicklung des Ventilatormotors in zwei Wicklungen 14a und 14b aufgeteilt, die in der dargestellten Weise geschaltet sind, wobei ein Kondensator

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C2 von kleiner Kapazität zwischen die Wechselstrora-Speiseleitungen gelegt ist. Die Einheit ¹A¹ aus einem Kondensator und einem Widerstand kann nie zuvor angegeben, in die Schaltung einbezogen seih für solche Fälle, in denen eine stark induktive Belastung vorliegt. Wie ersichtlich, ist ■ die übrige Regelschaltung die gleiche wie in Fig. 2 und im Betrieb verhält sie sich ebenso, nie oben mit Bezug auf Fig. 2 und 3 beschrieben.

Selbstverständlich können andere Formen von temperaturempfindlichen Gliedern verwendet werden, um die Geschwindigkeit des Ventilators zu regeln, aber die hier angegebene Anordnung hat den besonderen Vorteil, einen weiten Temperaturregelbereich für eine kleine Änderung im Widerstand des Thermistors vorzusehen. Ebenso können auch andere Formen von Regelschaltungen verwendet werden.

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Claims

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Patentansprüche.

1J Speicherofen mit Ventilator, der ein elektrisch heizbares Wärmespeichermittel in einem Gehäuse enthält, das wenigstens einen Lufteinlass und einen Luftauslass aufweist, die durch einen über oder durch das Wärmespeichermittel verlaufenden Strömungsweg für Luft verbunden sind, der einen Ventilator enthält, der durch den Strömungsweg Luft hindurchtreibt, die sich an dem Wärmespeichermittel erhitzt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltkreis zur Regelung des Ventilatormotors vorgesehen ist, der wenigstens eine temperaturempfindliche Vorrichtung (17) aufweist, die neben dem Lufteinlass (15) angeordnet auf die Lufttemperatur am Einlass anspricht, und der eine von der temperaturempfindlichen Vorrichtung abhängige Ausgangsgrösse erzeugt, die eine stufenlos veränderliche Regelung der Drehzahl des Venti-atormotors (14) über einen ausgewählten Betriebsbereich bewirkt, derart, dass der Luftstrom durch den Ofen zunimmt oder abnimmt, wenn die Lufttemperatur am Einlass abnimmt bzw. zunimmt.
2. Speicherofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturempfindliche Vorrichtung ein temperaturempfindlicher Widerstand (17) ist.
3. Speicherofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturempfindliche Widerstand einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt.
4. Speicherofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelschaltung ein von Hand einstellbares Glied (RV1) enthält, das das aufrechtzuerhaltende Temperaturniveau der Luft zu ändern gestattet.

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5. Speicherofen nach Anspruch 4»
dadurch gekennzeichnet, dass

das von Hand einstallbare Glied ein veränderlicher 7/iderstand (RV1) ist.
6. Speicherofen nach einem d,er Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass

der Regelschaltkreis einen in Reihe mit dem Ventilatormotor liegenden gesteuerten Siliziumgleiclirichterbzw. Thyristor (TH) enthält, der in jeder Halbperiode einer Wechselspeisespannung in Abhängigkeit von dem Widerstandswert des temperaturempfindlichen Widerstands ausgelöst wird.
7· Speicherofen nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass ' ■

der Regelschaltkreis einen Kondensator (C1) ./enthält, der während jeder Halbperiode der Speisespannung verhältnismässig schnell und dann verhältnismässig langsam aufgeladen zu werden vermag unter Erzeugung eines zunächst steilen und dann flachen Anstiegs im Spannungsverlauf, der dem Emitter eines Transistors (TR1) zugeführt wird, desse» Basisspannung durch die temperaturempfindliche Vorrichtung (17) bestimmt ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass, wenn die Emitterspannung die Basisspannung um einen ausreichenden Betrag übersteigt, um den Transistor (TR1) leitend zu machen, der Kondensator (C1) in die Gatter- bzw. Torelektrode des gesteuerten Siliziumgleichrichters (TH) entladen und so der Gleichrichter ausgelöst wird.
8. Speicherofen nach Anspruch 7»
dadurch gekennzeichnet, dass

der Regelschaltkreis einen zweiten Transistor (TR2) enthält, der unter normalen Betriebsbedingungen nichtleitend ist und mit dem ersten Transistor (TR!) durch Rückkopplungsverbindungen in Wechselwirkung steht, derart, dass, wenn die Ladung des Kondensators (C1) ausreicht, um den ersten Transistor leitend zu machen, eine rasche Sättigung der beiden Transistoren erfolgt und eine schnelle Entladung des Kondensators in die Torelektrode des Gleichrichters (TH) bewirkt, wodurch dem Ventilatormotor (14)Strom zugeführt wird.
9. Speicherofen nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass

der Regelschaltkreig so ausgelegt ist, dass, wenn die Lufttemperatur an

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Lufteinlass (15) über einen vorbestimmten Wert steigt, das Potential zwischen dem Emitter und der Basis des ersten Transistors (TRi) einen für das Leitendwerden des ersten Transistors erforderlichen Wert nicht zu erreichen vermag, εο dass der gesteuerte Siliziumgleichrichter (TH) nicht zündet, wodurch der V'entiiatornotor (14) zum Stillstand kommt.
10. Speicherofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die teaperaturempfindliche Vorrichtung (17) in dem Luftströmungsweg (12) zwischen dem Lufteinlass (15) ^und dem Wärmespeichermittel (11) angeordnet ist.
11. Speicherofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (13) zwischen der temperaturempfindlichen Vorrichtung (17) und dem Wärmespeichermittel (11) angeordnet ist.
12. Speicherofen nach einem der "vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da3s der Luftströmungsweg eine Vielzahl von Kanälen (12) durch das Wärmespeichermittel (11) hindurch umfasst.
13· Speicherofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelschaltkreis Hilfsmittel zur Verhinderung von Störungen von Rundfunk und Fernsehen einschliesst.
14· Speicherofen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsmittel einen zwischen die Wechselstromspeiseleitungen geschalteten Kondensator (C2) aufweisen.
15· Speicherofen nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelschaltkreis einen Widerstand und einen Kondensator enthält, die in Reihe geschaltet (A) und mit dem Ventilatormotor so verbunden sind, dass sie den gesteuerten Siliziumgleichrichter (TH) in gezündetem Zustand halten.

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16. Speicherofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilatormotor (14) ein Induktionsaotor mit eingeprägten Polen

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