DE4343256A1 - Warmwassergerät - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Warmwassergerät, ins­ besondere Durchlauferhitzer, mit einer Temperaturfehler-De­ tektionsschaltung mit einer ersten Vergleichseinrichtung zu einem Wassertemperaturvergleich, wobei den Eingängen der er­ sten Vergleichseinrichtung ein Temperaturaufnehmer zum Mes­ sen einer Isttemperatur des Wassers und eine Solltemperatur- Vorgabeeinrichtung zum Vorgeben einer Solltemperatur des Wassers zugeordnet sind.

Zum Einstellen einer Auslauftemperatur, entsprechend einer vorgegebenen Solltemperatur, werden bei Warmwassergeräten, insbesondere bei Durchlauferhitzern, Temperaturregler ver­ wendet. Diese schalten eine zur Beheizung des Wassers erfor­ derliche Heizleistung derart, daß die Isttemperatur und die Solltemperatur übereinstimmen. Zum Schutz des Gerätes einer­ seits und des das beheizte Wasser nutzenden Anwenders ande­ rerseits ist ein Temperaturbegrenzer bzw. ein Druckbegrenzer vorgesehen. Dieser schaltet, wie allgemein bekannt ist, das Warmwassergerät ab, wenn das auslaufende Wasser, beispiels­ weise eine Temperatur von 60°C oder einen bestimmten Druck überschreitet. Eine Übertemperatur bzw. ein Überdruck kann beispielsweise auftreten, wenn der Temperaturregler oder die die Heizleistung schaltenden Leistungsschalter defekt sind, wie in der DE 30 28 164 A1 offenbart ist.

Nachteilig an den bisher bekannten Übertemperatur-Schutz­ schaltungen ist, daß der Schutz erst bei einer fest einge­ stellten Grenztemperatur von beispielsweise 60°C aktiv wird. Diese Temperatur ist für einen Duschenden bereits unerträg­ lich. Zudem wird auf eine Untertemperatur, die aufgrund ei­ nes Fehlers des Temperaturreglers zustande kommt, nicht rea­ giert. Weiterhin ist ein durch die Übertemperatur-Schutzvor­ richtung abgeschaltetes Warmwassergerät nur durch Fachperso­ nal wieder in Betrieb zu nehmen. Ist die Übertemperatur bei­ spielsweise jedoch nur durch eine kurzzeitige Störung des Reglers verursacht, ist eine derartige Vorgehensweise un­ wirtschaftlich. Weiterhin kann das Warmwassergerät nach dem Auftreten einer Übertemperatur nur am Warmwassergerät selbst, beispielsweise über einem Rücksetzknopf, wieder in Betrieb genommen werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Temperatur­ fehler-Detektionsschaltung für Warmwassergeräte bereitzu­ stellen, die Temperaturfehler, schneller detektiert.

Erfindungsgemäß wird bei einem Warmwassergerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Solltemperatur-Vorgabeeinrichtung mit einer Sprünge der Solltemperatur verzögert an die nachgeschaltete erste Ver­ gleichseinrichtung weitergebenden Verzögerungsschaltung in Verbindung steht, und daß dem Wert der Isttemperatur oder der Solltemperatur eine Bereichsgrenztemperatur zum Detek­ tieren eines Temperaturfehlers zugeführt ist. Die Isttempe­ ratur wird vorteilhafter Weise auf eine bestimmte Abweichung von der Solltemperatur überprüft. Die verzögerte Weitergabe von Sprüngen der Solltemperatur berücksichtigt dabei die Dy­ namik des Warmwassergeräts.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist als die Verzöge­ rungsschaltung mindestens ein Tiefpaßglied vorgesehen. Dies ist schaltungstechnisch besonders einfach zu realisieren. Alternativ dazu kann als die Verzögerungsschaltung minde­ stens ein Spitzenwert-Gleichrichter vorgesehen sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn beispielsweise nur entwe­ der das Auftreten einer Übertemperatur oder einer Untertem­ peratur zu detektieren ist.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist als die Verzöge­ rungsschaltung eine Sprung-Detektionsschaltung in Verbindung mit einer Festzeit-Verzögerungsschaltung vorgesehen. Dadurch wird die Solltemperatur bei Sprüngen zeitverzögert der er­ sten Vergleichseinrichtung zugeführt, um die Dynamik des Warmwassergeräts zu berücksichtigen. Die Verzögerungszeit ist dabei unabhängig von der Höhe des Solltemperatur- Sprungs.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch ein Warmwasser­ gerät nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Solltemperatur-Vorgabe­ einrichtung mit einer Sprünge der Solltemperatur detektie­ renden Sprung-Detektionsschaltung und mit der ersten Ver­ gleichseinrichtung in Verbindung steht, daß dem Wert der Isttemperatur oder der Solltemperatur eine Bereichs-Grenz­ temperatur zugeführt ist, und daß der ersten Vergleichsein­ richtung eine deren Ausgangssignal ausschließlich bei detek­ tierten Sprüngen verzögernd weitergebende Spezialverzöge­ rungsschaltung nachgeschaltet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Temperatur­ aufnehmer am Ende einer beheizten Wasserstrecke angeordnet. Dadurch ist vorteilhafter Weise erreicht, daß der Tempera­ turaufnehmer die zapfbare Auslauftemperatur des Warmwasser­ geräts mißt. Alternativ dazu ist der Temperaturaufnehmer zwischen dem Anfang und dem Ende der beheizten Wasserstrecke angeordnet, wenn dies entsprechend einem für das Warmwasser­ gerät gewählten Regelungskonzept vorteilhaft ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform steht der Ausgang der ersten Vergleichseinrichtung oder der Spezial-Verzöge­ rungsschaltung mit dem Rücksetzeingang einer bistabilen Kippstufe mit Rücksetzpriorität in Verbindung, und der Rück­ setzeingang der bistabilen Kippstufe steht mit dem Ausgang einer beim Detektieren eines Temperaturfehlers trotz fehler­ freiem Betrieb des Warmwassergerätes die bistabile Kippstufe rücksetzenden Schutzhemmschaltung in Verbindung. Dadurch wird vermieden, daß das gesteigerte Maß an Sicherheit des Warmwassergeräts eine Erhöhung der Anzahl der Fehlabschal­ tungen des Warmwassergeräts bedingt.

Die Schutzhemmschaltung besteht dabei vorteilhafterweise aus der Serienschaltung einer eine erste gemessene Durchflußmen­ ge in eine zweite Durchflußmenge umformenden Ladungspumpe und einer zweiten, die zweite Durchflußmenge auf das Über­ bzw. Unterschreiten einer Grenzdurchflußmenge überwachenden, Vergleichseinrichtung. Mit Hilfe der Ladungspumpe können da­ bei beim Umformen unterschiedliche zeitkonstanten beim An­ steigen bzw. Abfallen der gemessenen Durchflußmenge berück­ sichtigt werden. Es sind Fehlabschaltungen des Warmwasserge­ räts unterhalb der Grenzdurchflußmenge grundsätzlich ausge­ schlossen. Ein Neustart nach dem Auftreten einer Fehlertem­ peratur ist vorteilhafterweise nur durch eine Zapfpause mög­ lich. Alternativ könnte die bistabile Kippstufe durch die Schutzhemmschaltung rückgesetzt werden, wenn nach dem Auf­ treten einer Fehlertemperatur die Auslauftemperatur die zweite Solltemperatur wieder um weniger als 2 K überschrei­ tet. Oder die bistabile Kippstufe wird über ein Zeitverzöge­ rungsglied rückgesetzt, wenn nach dem Setzen der bistabilen Kippstufe (A = 1) eine bestimmte Zeitspanne, beispielsweise eine Minute, verstrichen ist.

Um Effekte, die sich aus der dynamischen Zeitkonstante des Temperaturaufnehmers ergeben können, zu beherrschen, ist zwischen dem Ausgang der zweiten Vergleichseinrichtung und dem Rücksetzeingang der bistabilen Kippstufe in einer Wei­ terbildung ein Totzeitglied angeordnet.

Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist der Ausgang der Temperaturfehler-Detektionsschaltung mit einer optischen oder akustischen Alarmvorrichtung, mit der zum Steuern einer Heizung erforderlichen Steuerschaltung bzw. zum Abschalten einer Heizung mit einer Abschaltvorrichtung verbunden. Da­ durch wird zum einen der Benutzer bei einem fehlerhaften Be­ triebszustand des Warmwassergeräts gewarnt und zum anderen die Steuerschaltung in einen definierten Anfangszustand zu­ rückgesetzt. Weiterhin wird die Zufuhr der Heizleistung bei einer Betriebsstörung unmittelbar unterbrochen.

Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist in einer weiteren be­ vorzugten Ausführungsform die Steuerschaltung in einem Mi­ kroprozessor realisiert.

Nachfolgend sind anhand der Figuren Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Warmwassergeräts und besonders vorteilhaf­ te Weiterbildung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbei­ spiels der erfindungsgemäßen Temperaturfehler-De­ tektionsschaltung des Warmwassergeräts,

Fig. 2 eine Ausführungsform der Ladungspumpe der Schutz­ hemmschaltung,

Fig. 3 schematisch einen Teil des Warmwassergeräts,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbei­ spiels der erfindungsgemäßen Temperaturfehler-De­ tektionsschaltung,

Fig. 5 eine Ausführungsform der bistabilen Kippstufe mit Rücksetzpriorität,

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbei­ spiels der erfindungsgemäßen Temperaturfehler-De­ tektionsschaltung und

Fig. 7 ein Blockschaltbild gemäß eines Ausführungsbei­ spiels entsprechend dem nebengeordneten Anspruch 5.

Die in Fig. 1 gezeigte Temperaturfehler-Detektionsschaltung dient in einem elektrischen Durchlauferhitzer dazu, durch einen Wasserkanal laufendes Wasser mit Hilfe von im Wasser­ kanal liegenden Heizelementen von einer Einlauftemperatur auf eine gewünschte Auslauftemperatur zu erwärmen (vgl. Fig. 3). Die Auslauftemperatur soll dabei einer vorgegebenen Solltemperatur entsprechen.

Hierzu schaltet eine Steuerschaltung 1 über eine Kopplungs­ vorrichtung 2, die aus optogekoppelten Triacs besteht, eine in bekannter Weise aus der gemessenen Einlauftemperatur Te, einer gemessenen Durchflußmenge mf und einer vorgegebenen Solltemperatur Ts ermittelte Sollheizleistung Ps auf die (nicht gezeigten) Heizelemente (vgl. Fig. 3). Die Kopp­ lungsvorrichtung 2 ist mit einer Abschaltvorrichtung 3 ver­ bunden, die beim Auftreten eines Temperaturfehlers die Über­ tragung der Heizleistung Ps auf die Heizelemente unter­ bricht. Zum Erfassen des Temperaturfehlers und zum Ableiten eines Temperaturfehlersignals A ist die Temperaturfehler-De­ tektionsschaltung 4 vorgesehen.

Diese besteht aus einer ersten Vergleichsvorrichtung 5, ei­ nem vorgeschalteten Spitzenwertgleichrichter 6 mit einer Zeitkonstanten von ca. 50 s, einer nachgeschalteten, bista­ bilen Kippstufe 7 mit Rücksetzpriorität und einer mit der bistabilen Kippstufe 7 verschalteten Schutzhemmschaltung 8. Die erste Vergleichseinrichtung 5 vergleicht das Ausgangssi­ gnal des Spitzenwertgleichrichters 6, eine zweite Solltempe­ ratur Ts2, mit der um eine Bereichsgrenztemperatur Tgrenz = 5 K verringerten Auslauftemperatur Tist. Das Ausgangssignal der ersten Vergleichseinrichtung 5 ist logisch 1, wenn die Isttemperatur Tist um mehr als 5 K größer ist als die zweite Solltemperatur Ts2. Die Solltemperatur Ts ist von einer Solltemperatur-Vorgabeeinrichtung 16 der Verzögerungsschal­ tung 6 zugeführt und die Isttemperatur Tist ist von einem im Wasserkanal angeordneten Temperaturaufnehmer 17 (vgl. Fig. 3) der ersten Vergleichseinrichtung 5 zugeführt.

Zunächst wird der Rücksetzeingang der bistabilen Kippstufe 7 vernachlässigt. Bei einer plötzlichen Verringerung der Solltemperatur Ts verzögert der Spitzenwert-Gleichrichter 6 den Temperaturabfall des zweiten Sollwertes Ts2 mit einer bestimmten Zeitkonstanten (50 s). So erhält die Steuerschal­ tung 1 ausreichend Zeit, um im ordnungsgemäßen Betrieb ent­ sprechend der Dynamik des Durchlauferhitzers die Auslauftem­ peratur Tist der neuen gewünschten und vorgegebenen Solltem­ peratur Ts nachzuregeln. Gelingt dies der Steuerschaltung 1 nicht, so liegt ein Defekt des Durchlauferhitzers vor und die Abschaltvorrichtung 3 wird über das Ausgangssignal A der bistabilen Kippstufe 7 aktiviert, wenn die Isttemperatur Tist um mehr als 5 K die verzögerte Solltemperatur Ts2 über­ steigt. Zugleich wird bei A = (logisch) 1 die Steuerschal­ tung 1 in einen definierten Zustand zurückgesetzt. Bei kon­ stantem Wert der Solltemperatur Ts und damit der zweiten Solltemperatur Ts2 nimmt der Ausgang A der bistabilen Kipp­ stufe 7 beim Überschreiten der zweiten Solltemperatur Ts2 durch die um 5 K verringerte Isttemperatur Tist ohne Zeit­ verzug den logischen Pegel 1 an und aktiviert unter anderem die Abschaltvorrichtung 3.

Der Rücksetzeingang ist mit dem Ausgang einer Schutzhemm­ schaltung 8 verbunden. Diese besteht aus der Reihenschaltung einer Ladungspumpe 9, einer zweiten Vergleichseinrichtung 10 und eines Totzeitgliedes 11. Die Schutzhemmschaltung 8 dient dazu, ein Aktivieren der Abschaltvorrichtung 3 bzw. ein Rücksetzen der Steuerschaltung 1 zu verhindern, wenn ein Temperaturfehler durch die erste Vergleichseinrichtung 5 ge­ meldet ist, obwohl das Warmwassergerät fehlerfrei arbeitet:

Beim Einschalten des Durchlauferhitzers formt die Ladungs­ pumpe 9 das einlaufende Durchflußmengensignal mf in ein zweites Durchflußmengensignal mf2 um. Dadurch ist das Errei­ chen einer Grenzdurchflußmenge mfgrenz und damit = 1 ver­ zögert, wie später beschrieben ist. Die Zeitkonstante der Ladungspumpe 9 bei Durchflußmengenanstieg ist so gewählt, daß ca. 1 Volumen des Wasserkanals des Durchlauferhitzers gespült wird, bevor die bistabile Kippstufe 7 durch die er­ ste Vergleichsvorrichtung 5 gesetzt werden kann ( = 1). Zu­ sätzlich verzögert das Totzeitglied 11 beim Umschalten von "mf < mfgrenz" auf "mf < mfgrenz" die Freigabe der bistabi­ len Kippstufe 7 zum Setzen durch die erste Vergleichsvor­ richtung 5 um 5 s. Tritt also ein großer Anstieg bezüglich der Durchflußmenge mf auf und somit ein schnelles Schalten der zweiten Vergleichseinrichtung 10 und ein schnelles Hei­ zen, kompensiert das Totzeitglied 11 über die Durchflußtot­ zeit Tmf = 5 s die dynamisch Meßzeitkonstante des Temperatur­ aufnehmers 17 am Auslauf des Durchlauferhitzers, der die Auslauftemperatur Tist mißt.

Wird die Solltemperatur Ts während einer kurzen Zapfpause (< 10 s) deutlich verringert, vermeiden die Ladungspumpe 9 und der Spitzenwert-Gleichrichter 6 im Zusammenwirken einen Fehlalarm. Das in diesem Fall nachteilige Verzögern des Durchflußabfalls durch die Ladungspumpe 9, wie später be­ schrieben ist, wird nämlich durch das Verzögern des Solltem­ peraturabfalls durch den Spitzenwert-Gleichrichter 6 kompen­ siert.

Die Möglichkeit, nach dem Auftreten einer Übertemperatur den Durchlauferhitzer durch das Beenden des Zapfvorgangs (mf = 0) wieder neu starten zu können, macht den Hinweis an den Anwender erforderlich, bei gehäuftem Auftreten von Tempera­ turfehlern des auflaufenden Wassers den Kundendienst zu be­ nachrichtigen. Ein zusätzliches Bedienelement am Durchlauf­ erhitzer ist nicht erforderlich.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Ladungspumpe 9 der Schutzhemmschaltung 8 gezeigt. Ein Kondensator C12 ist an einer Elektrode mit einem der Durchflußmenge mf entsprechen­ den Impulssignal gespeist, das von einem nicht gezeigten Durchflußmengenaufnehmer geliefert wird. Die andere Elektro­ de ist mit einem Widerstand R14 und einer Diode D1 verbun­ den. Der Widerstand R14 ist wiederum mit der Versorgungslei­ tung (+5 V), einem Widerstand R15 und der Anode eines Kon­ densators C13 verbunden. Es gilt R14 « R15. Die Kathode des Kondensators C13, das andere Ende des Widerstands R15 und die Anode der Diode D1 sind miteinander verbunden und führen zugleich den Wert der verzögerten Durchflußmenge mf2. Die Funktion der Ladungspumpe 9 ist in Ergänzung zu dem in Fig. 1 Beschriebenen wie folgt:

Bei jedem Durchflußimpuls, wobei die Frequenz der Impulsfol­ ge proportional der Durchflußmenge mf ist, wird der Konden­ sator C12 über den Widerstand R14 entladen, wenn der Impuls einen logisch 1-Wert aufweist. Anschließend wird der Konden­ sator C12 von dem Kondensator C13 wieder geladen, wenn der Impuls einen logischen Null-Wert aufweist. Eine bestimmte Menge an Ladung wird so bei jedem Impuls auf den Kondensator C13 übertragen. Daraus ergibt sich ein auf die Durchflußmen­ ge mf bezogener Ladestrom für den Kondensator C13. Zudem be­ sitzt der Kondensator C13 einen Entladepfad über den Wider­ stand R15. Der Entladestrom hängt von der Spannung über dem Kondensator C13 ab. Im eingeschwungenen Zustand befinden sich die Lade- und Entladeströme auf einem bestimmten Wert und deshalb liegt an dem Kondensator C13 eine Spannung an, die annähernd proportional der Durchflußmenge mf ist. Der Spannungswert für eine bestimmte Durchflußmenge mf ist durch den Kondensator C12 und den Widerstand R15 festgelegt. Bei einer Durchflußverringerung vermindert sich die Spannung über C13 nur verzögert mit einer Zeitkonstante, die von C13 und R15 bestimmt wird und 15 s beträgt. Dies bedeutet, daß es bei Zapfunterbrechung, abhängig von der vorherigen Durch­ flußmenge mf zwischen 5 s und 10 s dauert, bevor dies durch die Ladungspumpe 9 erkannt wird und die bistabile Kippstufe 7 zurückgesetzt wird. Zapfpausen, die kürzer sind, setzen die bistabile Kippstufe 7 nicht zurück.

Ist die Durchflußmenge mf ausreichend lange Null gewesen, ist die Spannung über den Kondensator C13 gleich 0 V und da­ mit das verzögerte Durchflußmengensignal mf 25 V. Die Verzö­ gerung bei einer Durchflußverringerung ist realisiert, um ein Ansprechen der Schutzhemmschaltung 8 bei kurzfristigen Wassernetzschwankungen bzw. beim Auftreten von Luftblasen zu verhindern.

Wenn nun ein Zapfvorgang beginnt, wird der Kondensator C13 allmählich durch die Impulssignale geladen. Die Zeit, die das Ausgangssignal der Ladungspumpe 9 bzw. die verzögerte zweite Durchflußmenge mf2 benötigt, um den dem Durchflußmen­ gengrenzwert mfgrenz entsprechenden Spannungswert von 2,5 V zu erreichen, ist durchflußmengenabhängig. In erster Nähe­ rung entspricht dies, weil für normale Durchflußraten der Widerstand R15 einen zu vernachlässigenden Effekt zeigt, ei­ ner festen Anzahl von Impulsen und damit einer festen Menge von bewegtem Wasser. Diese Menge ist durch das Verhältnis des Kondensators C12 zum Kondensator C13 festgelegt und be­ trägt ein Volumen entsprechend der beheizten Wasserstrecke des Durchlauferhitzers. Dies bedeutet, daß bei jedem Zapfbe­ ginn die Schutzhemmschaltung 8 die bistabile Kippstufe 7 erst freigegibt, wenn der Durchlauferhitzer gespült ist.

Warmes, im Durchlauferhitzer verbliebenes Wasser kann also beim Beginn des Zapfens deshalb nicht zu einer Temperatur­ fehler-Detektion führen.

In Fig. 3 ist schematisch ein Teil des Durchlauferhitzers gezeigt. Das Wasser fließt dabei durch den Wasserkanal 31, in dem sich das Heizelement 30 befindet. Diesem Heizelement 30 und damit einer Wasserstrecke B wird eine von der Steuer­ schaltung 1 in bekannter Weise ermittelte Sollheizleistung Ps zugeführt. Der Temperaturaufnehmer 17 zum Messen der Ist­ temperatur Tist befindet sich am Ende der beheizten Wasser­ strecke B.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel in jenen Tei­ len gezeigt, die sich von denen des ersten Ausführungsbei­ spiels unterscheiden. Um sowohl ein Überschreiten als auch ein Unterschreiten der vorgegebenen Solltemperatur Ts durch die Auslauftemperatur bzw. Isttemperatur Tist detektieren zu können (Übertemperatur, Untertemperatur), ist die verzögerte Solltemperatur Ts2 der ersten Vergleichseinrichtung 5 und einer dritten Vergleichseinrichtung 5′ entsprechend einem Fensterkomparator zugeführt. Den zweiten Eingängen der Ver­ gleichseinrichtungen 5, 5′ ist jeweils die um die Bereich­ grenztemperatur Tgrenz vergrößerte bzw. verkleinerte Isttem­ peratur Tist zugeführt. Selbstverständlich ist es auch mög­ lich, die Bereichsgrenztemperatur Tgrenz der Solltemperatur Ts bzw. der verzögerten Solltemperatur Ts2 zuzuführen. Die Ausgänge der Vergleichseinrichtungen 5, 5′ sind mit einem logischen ODER-Gatter verbunden. Da das dynamische Verhalten des Warmwassergerätes bezüglich des Aufheizens annähernd gleich dem des Abkühlens ist, ist als die Verzögerungsschal­ tung 6 ein Tiefpaßglied 6 vorgesehen. Ist das Verhalten des Warmwassergerätes bezüglich Solltemperatursprüngen in Rich­ tung größerer Solltemperaturen anders als in Richtung klei­ nerer Solltemperaturen, sind entsprechend den dann gegebenen zwei verschiedenen zeitkonstanten auch zwei Tiefpaßglieder mit zwei unterschiedlichen Zeitkonstanten zu verwenden. Zu­ dem ist die Solltemperaturleitung in zwei Leitungen auf zu­ trennen, wobei in jeder in bekannter Weise ein Solltempera­ tursprung eines Vorzeichens entsprechend der Zeitkonstanten des jeweiligen Tiefpaßgliedes verzögert an die jeweilige Vergleichsvorrichtung 5, 5′ weitergegeben wird. Entsprechen­ des gilt, wenn anstelle des Tiefpaßgliedes 6 mindestens ein Spitzenwert-Gleichrichter 6 vorgesehen ist.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der bistabilen Kippstufe 7 mit Rücksetzpriorität gezeigt. Ein Setzeingang S ist über einen Widerstand R16 mit Massepotential verbunden. Weiterhin ist der Setzeingang S über einen Widerstand R17 mit dem Plus-Eingang eines Komperators K1 verbunden. Der andere Ein­ gang des Komperators K1 ist mit einer Referenzspannung Uref beaufschlagt. Der Rücksetzeingang der bistabilen Kippstufe 7 ist mit der Basis eines pnp-Transistors T1 verbunden, des­ sen Kollektor mit Massepotential verbunden ist. Der Emitter des Transistors T1 ist mit dem Plus-Eingang des Komperators K1 verbunden. Der Ausgang des Komperators K1 ist zugleich der Ausgang der bistabilen Kippstufe 7 und stellt das Aus­ gangssignal A bereit. Dieser Ausgang ist über eine Diode D2 mit dem Setzeingang S der bistabilen Kippstufe 7 verbunden. Ist beispielsweise der durch den Transistor T1 realisierte Schalter T1 geschlossen, liegt am Plus-Eingang des Kompera­ tors K1 das Massepotential an. Dieses ist geringer als die positive Referenzspannung Uref. Deshalb nimmt der Ausgang des Komperators K1 den logischen Pegel = 0 (A = 0) ein. Die­ ser Pegel bleibt auch bestehen, wenn am Setzeingang S der bistabilen Kippstufe 7 ein Signal mit dem logischen Pegel 1 angelegt wird.

Ist der durch den Transistor T1 realisierte Schalter geöff­ net, ist das Potential am Plus-Eingang des Komperators K1 durch den logischen Pegel des Ausgangssignals A bzw. den des Setzsignals S bestimmt. Ist der logische Pegel A = 0, kann dieses Signal durch S = 1 gekippt werden. Ist dagegen A = 1, bleibt dieser logische Pegel unabhängig von dem Pegel des Eingangssignals S erhalten. Die oben beschriebene Funktion der bistabilen Kippstufe mit Rücksetzpriorität ist auch durch abgewandelte Schaltungsanordnungen realisierbar.

Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Tempera­ turfehler-Detektionsschaltung gemäß Fig. 1, wobei im we­ sentlichen nur Schaltungselemente gezeigt sind, deren Funk­ tion noch nicht beschrieben ist. Der Temperaturaufnehmer 17 (nicht gezeigt) führt den Wert der um 5 K verringerten Ist­ temperatur Tist dem Plus-Eingang der ersten Vergleichsein­ richtung 5 zu. Die Solltemperatur-Vorgabeeinrichtung 16 steht auch mit einer Sprung-Detektionsschaltung 20 in Ver­ bindung. Diese ist beispielsweise dadurch realisiert, daß das der Solltemperatur Ts entsprechende Spannungssignal von einem Sample and Hold-Verstärker abgetastet wird, und daß das abgetastete Signal einer Logikschaltung zugeführt wird. Diese beispielsweise mit einem Schieberegister ausgestattete Logikschaltung vergleicht jeweils zwei aufeinanderfolgend abgetastete Werte der Solltemperatur Ts. Weichen die beiden Temperaturen um mehr als 5 K voneinander ab, liefert die Sprung-Detektionsschaltung 20 für eine bestimmte Verzöge­ rungszeit Tv ein Ausgangssignal des logischen Pegels 1. Das Ausgangssignal der Sprung-Detektionsschaltung 20 ist einer Festzeit-Verzögerungsschaltung 21 zugeführt. Diese besteht aus einem Frequenzsignale liefernden Schwingquarz 22, einem in Serie dazu angeordneten Schalter 23, einem dazu in Serie angeordneten voreinstellbaren Zähler mit Rücksetzeingang 24 und einem damit in Serie geschalteten logischen ODER-Gatter 25. Das Ausgangssignal der Sprung-Detektionsschaltung 20 steuert zum einen den Schalter 23 und ist zum anderen über eine Invertierungsstufe 26 dem ODER-Gatter 25 zugeführt. Der Ausgang des ODER-Gatters 25 steuert einen weiteren Schalter 27, der die Solltemperatur-Vorgabeeinrichtung 16 mit dem Mi­ nus-Eingang der ersten Vergleichseinrichtung 5 verbindet. Die oben beschriebene Verzögerungsschaltung 6 arbeitet in Verbindung mit der Solltemperatur-Vorgabeeinrichtung 16 und der ersten Vergleichseinrichtung 5 wie folgt.

Detektiert die Sprung-Detektionsschaltung 20 keine sprung­ hafte Solltemperaturverringerung, so liegt über die Inver­ tierungsstufe 26 an einem der Eingänge des ODER-Gatters eine logische 1 an. Dadurch ist der Schalter 27 geschlossen und der Wert der Solltemperatur Ts wird unmittelbar mit dem der Isttemperatur Tist unter Berücksichtigung der Bereichsgrenz­ temperatur Tgrenz verglichen.

Detektiert dagegen die Sprung-Detektionsschaltung 20 einen Sprung der Solltemperatur Ts, der größer als 5 K ist, schließt die Sprung-Detektionsschaltung 20 mit der logischen 1 als Ausgangssignal den Schalter 23, setzt den Ausgang des Frequenzzählers 24 über den Steuereingang T durch die Schaltflanke auf einen logischen 0-Pegel und öffnet, da der Ausgang des Frequenzzählers 24 zunächst ebenfalls eine logi­ sche 0 an das ODER-Gatter 25 liefert, über eine logische 0 am Ausgang des ODER-Gatters 25 den Schalter 27. Zugleich wird der Minus-Eingang der ersten Vergleichseinrichtung 5 mit einer positiven Versorgungsspannung (nicht gezeigt) ver­ bunden, um fehlerhafte Ausgangssignale der ersten Ver­ gleichseinrichtung 5 während der Verzögerungszeit Tv zu ver­ hindern. Ab diesem Zeitpunkt laufen zugleich die von dem Schwingquarz 22 ausgehenden Impulse in den rückgesetzten Frequenzzähler 24 ein. Dieser Frequenzzähler ist auf einen bestimmten zielwert, der der gewünschten Verzögerungszeit Tv der Solltemperatur Ts entspricht, eingestellt. Erreicht der Frequenzzähler 24 von 0 aufwärts zählend den voreingestell­ ten Wert, liefert er ein Signal mit dem logischen Pegel 1 an einen Eingang des ODER-Gatters 25. Dieses schließt nun wie­ der den Schalter 27 und stellt die unmittelbare Verbindung zwischen der Solltemperatur Ts und der ersten Vergleichsein­ richtung 5 her. Der Frequenzzähler 24 setzt sich nach Errei­ chen des voreingestellten Wertes über den Rücksetzeingang R selbst zurück. Zusätzlich setzt der Frequenzzähler 24 die Sprung-Detektionsschaltung 20 zurück (nicht gezeigt).

In Fig. 7 sind die wesentlichen Elemente der Temperaturfeh­ ler-Detektionsschaltung 4 gemäß dem nebengeordneten Anspruch 5 gezeigt. Die Solltemperatur-Vorgabeeinrichtung 16 ist zum einen mit der Sprung-Detektionsschaltung 20 und zum anderen mit dem Minus-Eingang der ersten Vergleichseinrichtung 5 verbunden. Der Plus-Eingang der ersten Vergleichseinrichtung 5 ist so geschaltet, wie in Fig. 1 gezeigt. Der ersten Ver­ gleichseinrichtung 5 bzw. der Sprung-Detektionsschaltung 20 ist eine Spezial-Verzögerungsschaltung 40 nachgeschaltet. Diese besteht aus zwei synchron geschalteten Wechselschal­ tern 41, 41′. Dabei ist der Kontakt I des Wechselschalters 41 direkt mit dem Kontakt I des Wechselschalters 41′ verbun­ den. Der Kontakt II des Wechselschalters 41 ist über die Se­ rienschaltung aus einem Widerstand R18 und einem Widerstand R19 mit dem Kontakt II des Wechselschalters 41′ verbunden, wobei gilt: R18 « R19. Dabei ist der Widerstand R19 von ei­ ner Diode D3 überbrückt. Zugleich ist die Anode der Diode D3 mit der positiven Elektrode eines Kondensators C21 verbun­ den. Die andere Elektrode des Kondensators C21 ist mit dem Massepotential verbunden. Der Ausgang des Wechselschalters 41′ ist mit dem Setzeingang S der nicht gezeigten bistabilen Kippstufe 7 mit Rücksetzpriorität verbunden. Der Ausgang der Sprung-Detektionsschaltung 20 steuert das Umschalten der Wechselschalter 41, 41′. Die Spezial-Verzögerungsschaltung 40 arbeitet wie folgt:

Tritt keine sprunghafte Verringerung der Solltemperatur Ts auf, befindet sich der Ausgang der Sprung-Detektionsschal­ tung 20 auf dem logischen Pegel 0. Die Wechselschalter 41, 41′ befinden sich jeweils in der Kontaktstellung I. Das Aus­ gangssignal der ersten Vergleichseinrichtung 5 ist direkt auf die bistabile Kippstufe 7 durchgeschaltet.

Tritt ein Sprung der Solltemperatur Ts über eine vorgegebene Grenze (= 5 K) auf, nimmt das Ausgangssignal der Sprung-De­ tektionsschaltung 20 den logischen 1-Pegel ein. Die zwei Wechselschalter 41, 41′ werden in die Kontaktstellung II ge­ bracht. Die erste Vergleichseinrichtung 5 detektiert ebenso den Sprung der Solltemperatur Ts und damit einen Temperatur­ fehler. Die um 5 K verringerte Isttemperatur Tist ist zumin­ dest kurzzeitig größer als die Solltemperatur Ts, der Aus­ gang der ersten Vergleichseinrichtung 5 nimmt also dem logi­ schen 1-Pegel ein. Der Kondensator C21 wird über die beiden Widerstände R18 und R19 aufgeladen. Nach einer durch die Werte der beiden Widerstände R18, R19 und des Kondensators C21 bestimmten Zeitkonstanten wird die bistabile Kippstufe 7 gesetzt, und ggf. die Leistungszufuhr zu dem Heizelement 30 unterbrochen.

Im Gegensatz zur Steuerschaltung 1, die vorteilhafterweise in einem Mikroprozessor realisiert ist, ist die Temperatur­ fehler-Detektionsschaltung 4 außerhalb des Mikroprozessors realisiert, um bei dessem fehlerhaften Funktionieren nicht in Mitleidenschaft gezogen zu sein.

Die Temperaturfehler-Detektionsschaltung 4 ist selbstver­ ständlich auch mit Hilfe mechanischer bzw. elektromechani­ scher Komponenten realisierbar.

Claims (14)

1. Warmwassergerät, insbesondere Durchlauferhitzer, mit ei­ ner Temperaturfehler-Detektionsschaltung mit einer er­ sten Vergleichseinrichtung zu einem Wassertemperaturver­ gleich, wobei den Eingängen der ersten Vergleichsein­ richtung ein Temperaturaufnehmer zum Messen einer Ist­ temperatur des Wassers und eine Solltemperatur-Vorgabe­ einrichtung zum Vorgeben einer Solltemperatur des Was­ sers zugeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Solltemperatur-Vorgabeeinrich­ tung (16) mit einer Sprünge der Solltemperatur (Ts) ver­ zögert an die nachgeschaltete erste Vergleichseinrich­ tung (5) weitergebenden Verzögerungsschaltung (6) in Verbindung steht, und daß dem Wert der Isttemperatur (Tist) oder der Solltemperatur (Ts) eine Bereichsgrenz­ temperatur (Tgrenz) zum Detektieren eines Temperaturfeh­ lers zugeführt ist.

2. Warmwassergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als die Verzögerungsschaltung (6) mindestens ein Tiefpaßglied (6) vorgesehen ist.

3. Warmwassergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als die Verzögerungsschaltung (6) mindestens ein Spitzenwert-Gleichrichter (6) vorgesehen ist.

4. Warmwassergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als die Verzögerungsschaltung (6) eine Sprünge der Solltemperatur (Ts) detektierende Sprung-Detektions­ schaltung (20) und eine die Solltemperatur (Ts) aus­ schließlich bei detektierten Sprüngen verzögernd weiter­ gebende Festzeit-Verzögerungsschaltung (21) vorgesehen ist.

5. Warmwassergerät, insbesondere Durchlauferhitzer, mit ei­ ner Temperaturfehler-Detektionsschaltung mit einer er­ sten Vergleichseinrichtung zu einem Wassertemperaturver­ gleich, wobei mit der ersten Vergleichseinrichtung so­ wohl ein Temperaturaufnehmer zum Messen einer Ist-Tempe­ ratur des Wassers als auch eine Solltemperatur-Vorgabe­ einrichtung zum Vorgeben einer Solltemperatur des Was­ sers in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Solltemperatur-Vorgabeeinrichtung (16) zudem mit einer Sprünge der Solltemperatur (Ts) detektierenden Sprung-Detektionsschaltung (20) in Verbindung steht, daß dem Wert der Isttemperatur (Tist) oder der Solltempera­ tur (Ts) eine Bereichs-Grenztemperatur (Tgrenz) zuge­ führt ist, und daß der ersten Vergleichseinrichtung (5) eine deren Ausgangssignal ausschließlich bei detektier­ ten Sprüngen verzögernd weitergebende Spezialverzöge­ rungsschaltung (40) nachgeschaltet ist.

6. Warmwassergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturaufnehmer (17) am Ende einer beheizten Wasserstrecke (B) des Warmwas­ sergeräts angeordnet ist.

7. Warmwassergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Temperaturaufnehmer (17) zwischen dem Anfang und dem Ende einer beheizten Wasser­ strecke (B) des Warmwassergerätes angeordnet ist.

8. Warmwassergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der ersten Ver­ gleichseinrichtung (5) oder der Spezialverzögerungs­ schaltung (40) mit dem Setzeingang (S) einer bistabilen Kippstufe (7) mit Rücksetzpriorität in Verbindung steht, und daß der Rücksetzeingang () der bistabilen Kippstufe (7) mit dem Ausgang einer beim Detektieren eines Tempe­ raturfehlers trotz fehlerfreien Betrieb des Warmwasser­ gerätes die bistabile Kippstufe (7) rücksetzenden Schutzhemmschaltung (8) in Verbindung steht.

9. Warmwassergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhemmschaltung (8) aus der Serienschaltung einer eine gemessene Durchflußmenge (mf) in eine zweite Durchflußmenge (mf2) umformenden Ladungspumpe (9) und einer zweiten, die zweite Durchflußmenge (mf2) auf das Über- bzw. Unterschreiten einer Grenzdurchflußmenge (mfgrenz) überwachenden, Vergleichseinrichtung (10) be­ steht.

10. Warmwassergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der zweiten Vergleichseinrich­ tung (10) und dem Rücksetzeingang () der bistabilen Kippstufe (7) ein Totzeitglied (11) angeordnet ist, das ausschließlich beim Überschreiten der Grenzdurchflußmen­ ge (mfgrenz) durch die zweite Durchflußmenge (mf2) zum Verzögern des Ausgangssignals der zweiten Vergleichsein­ richtung (10) um eine Durchfluß-Totzeit (Tmf) dient.

11. Warmwassergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Temperatur­ fehler-Detektionsschaltung (4) mit einer optischen oder akustischen Alarmvorrichtung in Verbindung steht.

12. Warmwassergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Temperatur­ fehler-Detektionsschaltung (4) zum Rücksetzen der zum Steuern einer Heizleistung (Ps) eines Heizelements (30) erforderlichen Steuerschaltung (1) mit dieser in Verbin­ dung steht.

13. Warmwassergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Temperatur­ fehler-Detektionsschaltung (4) zum Abschalten der Lei­ stungszufuhr zu einem Heizkörper (30) mit einer Ab­ schaltvorrichtung (3) in Verbindung steht.

14. Warmwassergerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuerschaltung (1) in einem Mikroprozessor realisiert ist.