DE3218161A1

DE3218161A1 - Schaltungsanordnung fuer ein elektrisches heizelement und damit ausgeruestete vorrichtung

Info

Publication number: DE3218161A1
Application number: DE3218161A
Authority: DE
Inventors: Hellmuth Moehlenhoff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1983-11-17

Description

-2-

Hellmuth Möhlenhoff

HM 16

11. Mai 1982

Schaltungsanordnung für ein elektrisches Heizgerät und damit ausgerüstete Vorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für ein elektrisches Heizgerät mit einem elektrischen Heizelement und einem Ventilator, die gemeinsam in einem Gehäuse so angeordnet sind, daß der vom Ventilator erzeugte Luftstrom zwangsweise an dem Heizelement vorbei bzw. durch dasselbe hindurch geführt wird und auf eine mit derselben ausgerüstete Vor-' richtung.

Heizgeräte mit derartigen Schaltungsanordnungen sind in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Es gibt dabei mobile Geräte, sogenannte Heizlüfter, und auch Geräte, die fest auf oder in einer Wand eines Raumes angeordnet werden- Die bekannten Geräte sind relativ riskant und sollen nur unter Aufsieht betrieben werden. Bei Ausfall des Ventilators oder auch bei versehentlicher Abdeckung, beispielsweise durch ein Kissen oder eine Decke, worden die Heizelemente schnell überhitzt, so daß Brandgefahr besteht. Eine derartige Überhitzung soll zwar durch eingebaute Thormoschalter verhindert werden, dieselben geben jedoch auch nur eine wenig erhöhte Sicherheit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mit der ein elektrisches Heizgerät jederzeit sicher und ohne die Gefahr einer Überhitzung betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

- daß das Heizelement aus mindestens zwei elektrisch parallel geschalteten Widerstandselementen mit positivem Temperaturkoeffizienten aufgebaut ist,

- und daß in den Stromkreis des Heizelements mindestens ein Schaltglied eingeschaltet ist, durch welches die Widerstandselemente zeitlich nacheinander an Spannung gelegt werden.

Elektrische Widerstände mit positivem Temperaturkoeffizienten

- im folgenden kurz "PTC" genannt - sind seit langem auch für IS Heizzwecke bekannt. Sie haben in kaltem Zustand einen relativ niedrigen ohmschen Widerstandswert, der sich bei einer bestimmten Temperatur stark erhöht. Wenn ein solcher PTC an Spannung gelegt wird_/ erwärmt er sich, und die Steigerung des Widerstandswertes tritt ein.

Dieser an sich bekannte Effekt des PTC wird bei dor Schaltungsanordnung nach der Erfindung vorteilhaft ausgenutzt. Es worden mehrere, aus PTCs bestehende Widerstandselemente elektrisch parallel zueinander geschaltet. Sie werden jedoch nicht gleichzeitig, sondern nacheinander an die das Heizgerät betreibende Stromquelle angeschlossen, so daß sich keine schlagartig hohe Strombelastung ergibt. Es können auf diese Weise Heizgeräte mit Leistungen von etwa 2 kW mit nur geringem Einschaltstrom an eine Stromquelle angeschlossen werden. Da die Temperatur dor PTC nach. dem Einschalten schnell steigt, nimmt auch ihr Wi der tandswert zu und es fließt nur oin geringer Strom. Die Folge ist auch eine relativ geringe Heizleistung.

Nach dem Einschalton de:; letzten PTC-E! oments v:i rd jedoch der Ventilator eingeschaltet:, dessen Li:it:;'rroni an den PTC-Elenu.-r.ten vorbeistreicht und dieselben kühlt. Der Wideretanriswert der PTC-

Elemente sinkt dadurch, der Strom steigt und die PTC-Elemente erbringen ihre volle Heizleistung.

Wenn der Ventilator aus irgendwelchen Gründen ausfallen sollte oder wenn der Luftaustritt des Heizgeräts versehentlich abgedeckt wird, dann steigt zwangsläufig die Temperatur an den PTC-Elementen, die ihren Widerstandswert erhöhen, was wieder zu einer starken Verminderung der Heizleistung führt. In beiden Fällen ist somit die Gefahr einer Überhitzung und damit eine Brandgefahr vermieden. Die Leistung der PTC-Elemente bei eingeschalteten! Ventilator ist etwa um den Faktor 10 größer als ohne Ventilator.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird anhand der Zeichnungan als Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung mit einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung.

Fig. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung teilweise im Schnitt. Fig. 3 eine schematische Darstellung der Schaltungsanordnung.

Mit 1 ist das Gehäuse eines elektrischen Heizgeräts bezeichnet, in welchem ein Ventilator 2 und ein Heizelement 3 angebracht sind. Beide Teile sind innerhalb des Gehäuses so angeordnet, daß der vom Ventilator erzeugte Luftstrom entsprechend den eingezeichneten Pfeilen am Heizelement 3 vorbei oder durch dasselbe hindurchgeführt wird. Der erwärmte Luftstrom tritt aus der spaltförmigen Öffnung 4 aus dem Heizgerät aus. Der Ventilator 2 ist zweckmäßig als Querstromgebläse ausgeführt. Es kann aber auch ein Radialgebläse eingesetzt werden. Besonders zweckmäßig liegt der Ventilator 2 in Gebrauchslage des Heizgeräts unterhalb des Heizelements 3. Er kann, wenn dies aus räumlichen Gründen erforderlich ist, bei entsprechender Führung des Luftstroms aber auch an anderer Stelle angeordnet werden.

Das Heizelement 3 besteht aus mindestens zwei PTC-Elementen 5, von donen in den Fig. 2 und 3 vier dargestellt sind. Die PTC-

Elements füllen dan lichter. Querschnitt innerhalb des Gehäuses 1 soweit aus, daß nur schmale "wisehonriiune zum Durchtritt des vom Ventilator 2 erzeugten Luftstrcras vnrnloibon. Jociou dor PTC-Elemente besteht vorzugsweise aus mehreren, zu einer Einheit zusammengefaßten PTC-Widerstandcn., die durch Zwischenräume voneinander getrennt sind, so daß der Luftstrom des Ventilators auch durch die PTC-Elementc hindurchtreten kann.

Die Anzahl der PTC-Elernente 5 richtet sich nach der maximal gewünschten Heizleistung eines Heizgeräts. Wenn beispielsweise jedes PTC-Element 500 Vi leistet, dann ergibt sich bei vier derartigen Elementen eine maximale Heizleistung von 2 kW.

Gemäß Fig. 3 sind die vier PTC-Elemente 5 parallel zueinander geschaltet. Beim Einschalten des Heizgeräts wird zunächst das PTC-Elenient 5a mit Strom versorgt, während die anderen PTC-Elemente erst später mit Strom versorcit werden. Dieses verzögerte Einschalten der PTC-Elemente kann beispi c> Lsweise temperaturabhängig dadurch erfolgen, daß am oder im PTC-Element 5a ein Thermoschalter 6 angebracht, ist, der vom PTC-Element 5a erwärmt wird und erst dann schließt, wenn das PTC-Elerrent 5a seinen Widerstandswert (niedriger Strom) schon erhöht hat. Durch das Schließen des Th errr.o sch alters 6 wird das PTC-Element 5b mit Strom versorgt. Die folgenden PTC-Elemente 5c und 5d werden in gleicher Weise durch Schließen der Thermoschalter 7 und 8 mit Strom versorgt.

Am PTC-Element 5d braucht der in Fig. 3 eingezeichnete Thormoschalter 9 prinzipiell' nicht angebracht zu werden, da kein weiteres PTC-Eler.ient nu;hr einzuschalten ist. Ei- kann jedoch vorteilhaft zum Ein- und Ausschalten des Ventilator:= 2 verwendet werden, worauf weiter unten noch o.i nqpgangen wird.

Die Einschaltung der ei r.i'.o ] ι,-.-η PTC-H lerr.r-ntc n.iohcin.indor kun:> statt mit temrxT-i tür .ibhänq igen Seh.11 Lern auch rr:! i- z>> i rabh w.ct i;:on Verzögarungsel chi η tor, -orgfnonrnon worden, üict'-jj eignen iur!; beispielsweise elok tr i sch« und auch e 1 ok troriir^hr- Ver.'.örjerurKK--schalLor, die in qeci jnc-t <■·. r Woisr- :n din St. cow.Krci. .-;e ei;;:.,-

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Erst wenn das letz to PTC-Element 5d an die Stromquelle angcschlossen ist, wird der Ventilator 2 eingeschaltet. Das kann entweder über den Thermoschalter 9 oder aber auch über einen zeitabhängigen Schalter erfolgen. Wie bereits weiter oben erwähnt, wird die maximale Heizleistung der PTC-Elemente bei eingeschaltetem Ventilator 2 erreicht, wenn derselbe mit voller Drehzahl arbeitet.

Wenn das Heizgerät und damit die PTC-Elemente 5 ausgeschaltet werden, ist es zweckmäßig, den Ventilator 2 noch für eine Kurze Zeit weiterlaufen zu lassen, damit für den Fall des Einsatzes von Thermoschalter!! diese schnell soweit abkühlen, daß Sie wieder öffnen. Diese offene Schalterstellung ist erforderlich, wenn das Heizgerät wieder eingeschaltet werden soll. Der Ventilator 2 wird in diesem Fall zweckmäßig durch den abgekühlten und daher öffnenden Thermoschalter 9 ausgeschaltet.

Mittels eines elektronischen Drehzahlreglers oder eines von Hand x.u betätigenden Stellgliedes kann die Drehzahl des Ventilators 2 bzw. des Antriebsmotors des Ventilators verander werden. Hierdurch ist eine kontinuierliche Verstellung des Luf stroms und damit der Heizleistung der PTC-Elemente 5 möglich, die bei geringerer Kühlung ihren Widerstandswert erhöhen und damit ihre Heizleistung senken.

Wenn der Ventilator 2 ganz ausfällt oder wenn der Austrittsspalt .4 des erwärmten Luftstroms versehentlich abgedeckt wird, geht infolge von Temperaturerhöhung die Heizleistung der PTC-Elemente 5 um den Faktor 10 auf einen Wert zurück, der eine Überni tzung aussch1i eßt.

Das Hci'/.qprüt mit dieser Schaltungsanordnung kann sowohl als mobiles Gerät ausgeführt als auch in oder an einer Wand beCost sein, so wie es in Fiq. 1 angedeutet ist. Das Heizgerät kann : Teinporaturrege] vimj in einem zu beheizenden Raum auch mit einer Thernost.itrcglnr ,umrüstet sein. _BÄD ORIGINAL

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Claims

Hellmuth Möhlenhoff

HM 16

11. Mai 1982

Patentansprüche

/1. Schaltungsanordnung für ein elektrisches Heizgerät mit einem elektrischen Heizelement und einem Ventilator, die gemeinsam in einem Gehäuse so angeordnet sind, daß der vom Ventilator erzeugte Luftstrom zwangsweise an dem Heizelement vorbei bzw. durch dasselbe hindurch geführt wird, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Heizelement (3) aus mindestens zwei elektrisch parallel geschalteten Widerstandselementen (5) mit positivem Temperaturkoeffizienten aufgebaut ist,

- und daß in den Stromkreis des Heizelements (3) mindestens ein Schaltglied eingeschaltet ist, durch welches die Widerstandselerr.ente (5) zeitlich nacheinander an Spannung gelegt werden.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadur ch gekennzei ch net. daß das Schaltglied als Thermoschalter (G,7,8) ausgebildet ist, der raumlich jeweils Lm Bereich eines Widerstandselements und elektrisch im Stromkreis eines anderen WiderstandseLements lleqh.

ίΓ*7. .. JZ I ö I D I
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied als elektrischer oder elektronischer Verzögerungsschalter ausgebildet ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (2) zeitlich nach dem Einschalten aller Widerstandselemente (5) eingeschaltet wird.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (2) temperaturabhängig eingeschaltet wird, vorzugsweise mittels eines am letzten eingeschalteten Wider-Standselement (5d) angeordneten Thermoschalters (9).
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (2) zeitabhängig eingeschaltet wird.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (2) nach dem.Abschalten der Stromversorgung für das Heizelement (3) noch für eine vorbestimmte Zeitdauer eingeschaltet bleibt.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Ventilators (2) bzw. des Antriebsmotors desselben veränderbar ist.
9. Vorrichtung mit einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandselemente (5) aus mehreren, zu einer Einheit zusammengefaßten und durch Zwischenräume voneinander getrennten Widerständen mit positivem Temperaturkoeffizienten bestehen.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (2) in der Betriebslage des Heizgeräts unterhalb der Widerstandselemente (5) im Gehäuse (1) des Heizgeräts angeordnet ist.