DE6916634U - Thermostatgesteuerter elektrischer schalter, insbesondere fuer peltier-klimageraete - Google Patents

Description

Bei Verwendung elektrischer Heizgeräte ist anzustreben, daß die Stromentnahme weitgehend gleichbleibend über verhältnismäßig lange Zeiten erfolgt, damit vor allem unerwünschte Belastungsspitzen vermieden werden. Kommen Peltier-Klimageräte zum Einsatz, so ist ferner anzustreben, die Temperaturdifferenz zwischen der Warmseite und der Kaltseite der Peltierelemente abglichst niedrig zu halten, um die höchsten Leisti ngswerte der Peltierelemente nutzen zu können.

Damit die beiden aufgezeigten Anforderungen, die bei einem Peltier-Klimagerät auftreten, erfüllt werden können, bedarf es für die selbsttätige Einstellung jeweils günstiger Verhältnisse eines geeigneten Schalters. Die damit gegebene Aufgabe wird mittels eines thermostatgesteuerten elektrischen Schalters ge-

löst, der sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß ein mehrere Kontaktbahnen und mehrere dazugehörige Schaltbrücken aufweisendes Schaltteil mit einem Flüssigkeitsausdehnungsglied vorhanden ist, das einerseits mechanisch an die Schaltbrücken, anderseits an ein Kapillarrohr mit Temperaturfühler angeschlossen ist und daß der Temperaturfühler mitsamt einer elektrischen Heizeinrichtung in einem thermisch isolierten Gehäuse mit Durchlässen für die Zuleitung zur Heizeinrichtung eingebaut ist.

Kit dem erfindungsgemäßen Schalter kann unter Verwendung eines Peltier-Klimagerätes die am Raumluftthermostat eingestellte Temperatur, beispielsweise 21° C, selbsttätig bei optimalen Leistungsverhältnissen erreicht und gehalten werden, unabhängig davon, ob dem Raum Wärme zugeführt oder entzogen werden muß. Den einzelnen Kontaktbahnen werden hierzu beispielsweise verschiedene Stufen des Klimagerätes zugeordnet, etwa "stark heizen schwach heizen - aus - schwach kühlen - stark kühlen". Fordert der Raumluftthermostat Wärmeabgabe, dann wird der Temperaturfühler geheizt, was zur Folge hat, daß die zu den einzelnen Kontaktbahnen gehörenden Schaltbrücken mit steigender Temperatur des Temperaturfühlers nacheinander, beispielsweise in der Abstufung von kO, 50, 60, 70 und 80 C geschaltet werden; wenn hierauf dem zu klimatisierenden Raum Wärme entzogen werden soll, dann wird die Umschaltung der einzelnen Schaltbrücken infolge der Hysterese etwa bei 79-69-59-^9-39° C erfolgen.

Wenn die angenommene Raumtemperatur von 21 C erreicht und eingehalten werden soll und der Rautnluftthertnostat mit einer Hysterese von 2 C schaltet, dann wird beim ersten Einsc^v xlten der Schalteinrichtung das Klimagerät mit der maximalen KühlleiLang beginnen und schrittweise auf die maximale Heizleistung geschaltet. Sobald die 21 C im Raum erreicht sind, wird der Raamluftthermostat seinen Kontakt öffnen, so daß der Temperaturfühler die Information "zu warm" erhält, was die Verstellung der Schaltbrücken in umgekehrter Laufrichtung bewirkt, und zwar solange, bis eine Heiz- oder Kühlst <: erreicht ist,

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die zu einer Raumtemperatur von 19 C führt. Dann wird der Raumluftthermostat schließen, wodurch die Verstellrichtung der Schaltbrücken erneut umgekehrt wird. Bei dieser Betriebsweise wird das Klimagerät meist zwischen zwei Stufen eingeschaltet sein. Ein Pendeln zwischen maximaler Heiz- und Kühlleistung wird dadurch vermieden, daß die Zeitkonstante des Systems hinreichend groß gehalten wird, was durch Einbau des Trimmwiderstandes erreicht wird.

Um gegebenenfalls in verhältnismäßig kurzer Zeit einen Raum hochheizen zu können, empfiehlt es sich, den Raumluftthermostat durch einen Folgeschrittraumthermostat zu ersetzen, der einon den Trimmwiderstand überbrückenden Kontakt aufweist. Wenn der Folgeschrittraumthermostat den Trimmwiderstand überbrückt, dann wird der Temperaturfühler im wärmeisolierten Gehäuse stärker erwärmt, was ein schnelleres Verstellen der Schaltbrücken im Sinne eines starken Heizens zur Folge hat.

Damit gegebenenfalls auch rasch gekühlt werden kann, wird vorteilhaft erweise in das wärmeisolierte Gehäuse ein Zusatzheizelement eingebaut, das bei Kühlbetrieb des angeschlossenen Klimagerätes eingeschaltet werden kann. Durch die Zusatzheizung wird die Gesamtheizung innerhalb des wärmeisolierten Gehäuses verstärkt. Wird nun diese Zusatzheizung durch entsprechende
Stellung des Folgeschrittraumthermostaten überbrückt, dann verstellt die Sclialteinrichtung schneller auf die Kühlstufen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, die in Fig. 1 die Schalteinrichtung und in Fig. 2 einen Raumluft thermo st at mit fünf Kontaktbahnen veranschaulicht.

Die Schalteinrichtung weist ein Schaltteil 1 mit den fünf Kontaktbahnen 2, 3, h, 5 und 6 auf. Jede Kontaktbahn ist mittels Kontaktbrücken an die jeweils folgende Kontaktbahn anschließbar. Diese Kontaktbrücken sind mit 7, 8, 9 und 10 bezeichnet. Zum Verstellen der Kontaktbrücken dient ein Flüssigkeits-Ausdehnungssystem aus Druckdose 11 mit dem Kapillarrohr 12, das

mit dem Temperaturfühler 13 verbunden ist. Dieser Temperaturfühler ist mit dem Heizwiderstand "\k gekoppelt und gemeinsam mit jenem in ein wärmeisoliertes Gehäuse 15 eingebaut.

Wird die Heizung "\k eingeschaltet, dann wird die Druckdose 11 zunächst die Schaltbrücke 7 von der Kontaktbahn 2 trennen und zur Anlage am Eontakt 16 bringen. Das bedeutet, daß die Zuleitung 17 jetzt über die Kontaktbrücke 8 mit der Kontaktbahn 3 verbunden ist. Bei weiterer Erwärmung des Temperaturfühlers 13 wird die Kontaktbrücke 8 die Zuleitung 17 von der Kontaktbahn 3 trennen und mit der Kontaktbahn k verbinden. Bei noch stärkerer Erwärmung des Temperaturfühlers 13 wird die Kontaktbahn k von der Zuleitung 17 abgetrennt und diese mit der Kontaktbahn 5 verbunden. Bei noch weiterer Erwärmung des Temperaturfühlers 13 wird auch die Kontaktbahn 5 von der Zuleitung 17 abgetrennt. Diese wird schließlich mit der Kontaktbahn 6 verbunden. Kühlt der Temperaturfühler 13 anschließend ab, dann werden die Schaltbrücken 7 bis 10 in umgekehrter Reihenfolge zurückgeschaltet. Die Ausbildung kann beispielsweise so getroffen sein, daß die Schaltbrücke 7 bei kO° C nach dem Kontakt 16 verstellt wird, während die Kontaktbrücke 8 bei 50°, die Kontaktbrücke 9 bei 60° und die Kontaktbrücke 10 bei 70° nach rechts verstellt werden. Wegen der Hysterese des Systems wird die Rückstellung bei fallender Temperatur beispielsweise bei 69, 59, ^9 und 39° C erfolgen.

Jeder Kontaktbahn ist eine Heizstufe des Klimagerätes zugeordnet, beispielsweise "stark kühlen - schwach kühlen - aus schwach heizen - stark heizen".

Der Widerstand 14 ist an die Steuerspannung gelegt, wobei noch der Raumluftthermostat 18 zwischengeschaltet ist. Dieser Raumluftthermostat besitzt den Schaltkontakt 19» der mit einer Hysterese von 2° C schaltet und somit beim Abfallen der Raumtemperatur auf etwas weniger als 19 die Leitung 20 mit dem Kontakt 21 verbindet, sofern die Solltemperatur 21 betragen soll, und bei Überschreiten der Solltemperatur im Raum an den

Kontakt 22 legt.

Zum Aufheizen eines Raumes wird die Zuleitung 17 fortlaufend an die nächst höher bezifferte Kontaktbahn angeschlossen. Sollte der Widerstand "\k noch weiter geheizt werden, dann bewirkt die Sicherheitsschaltbrücke 23 ein Abtrennen des Widerstandes 1U von der Steuerspannung. Ist die angenommene Solltemperatur von 21 in dem Raum erreicht, dann erhält das thermisch gekapselte System 13» 1^» 15 die Information "zu warm", was das Verstellen der Schaltbrücken in umgekehrter Folge bewirkt. Bei Langzeitbetrieb wird das Klimagerät meist zwischen zwei Stufen, die verhältnismäßig nahe beieinander liegen, geschaltet werden, sofern der Wärmebedarf des Raumes konstant ist. Ein Pendeln zwischen maximaler Heiz- und Kühlleistung wird dadurch vermieden, daß die Zeitkonstante des Systems ausreichend groß gehalten wird, wozu der die Feinanpassung der Heizleistung des Widerstandes Ik erlaubende Trimmwiderstand Zk dient.

Wenn eine schnelle Anheizstufe vorhanden sein soll, dann kann der Raumluftthermostat 18 durch den Folgeschritthermostat 25 ersetzt werden. Die Funktion uer Kontakte 26, 27 ist die gleiche wie diejenige der Kontakte 21, 22. Der Widerstand 28 hat die gleiche Funktion wie der Widerstand Zk. Dieser Widerstand 28 wird bei viel zu niedriger Raumsolltemperatur, die beispielsweise 5° C unter dem Sollwert liegt, überbrückt, indem die Kontaktbrücke 29 mit dem Kontakt 30 verbindet. Wenn die am Raumthermostat eingestellte Solltemperatur erreicht ist - im angenommenen Fall bei 21 C- schaltet das Gerät auf schwächere Heizstufen zurück.

Die Zeit für das Durchlaufen jeder Stufe beim Abkühlen des gekapselten Systems 13, Ik, 15 ist abhängig von dessen Wärmespeicherfähigkeit, der Isolierung und der Temparaturdiffex mz zur Umgebung. Die Zeitdauer kann verlängert werden, wenn der Raumthermostat mit einem geeigneten Widerstand überbrückt wird_e Wenn der Kontakt öffnet, dann bleibt ein kleiner Strom und

damit eine Heizleistung des Widerstandes ik erhalten. Die Abkühlung dauert dann länger.

Um gegebenenfalls schnell kühlen zu können, kann in das wärmeisolierte Gehäuse 15 noch eine mißweisende Zusatzheizung eingebaut werden, welche das normale Heizen verstärkt. Die Zusatzheizung wird dann vom Folgekontakt überbrückt.

Der in Fig. 2 dargestellte Raumluftthermostat kann über fünf verschiedene Stellungen folgende Stufen schalten: ^wViel zu kalt (31) - zu kalt (32) - richtig (33) - zu warm (3*0 viel zu warm (35)^M.

Die vorbeschriebene Stufenregelung kann auch als stetige Regelung ausgelegt werden, wobei z.B. die Größe der Regelabweichung (Differenz zwischen Soll- und Istwert der Raumtemperatur) der Heizleistung proportional ist. Die Laufrichtung des Systems kann gegebenenfalls auch dadurch in beiden Richtungen verändert werden, daß anstelle des Heizwiderstandes Ik ein Peltierelement verwendet wird, bei dem man zwischen Heizen und Kühlen umschalten kann.

Claims (5)

1. Schutζansprüche

   .) Thermostatgesteuerter elektrischer Schalter, insbesondere für Peltier-Klimageräte, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrere Kontaktbahnen (2,3,4,5,6) und mehrere dazugehörige Schaltbrücken (7,8,9,1θ) aufweisendes Schaltteil (i) mit einem Flüssigkeitsauedehnungsglied (11) vorhanden ist, das einerseits mechanisch an die Schaltbrücken (7»8,9,1O), anderseits an ein Kapillarrohr (12) mit Temperaturfühler (13) angeschlossen ist und daß der Temperaturfühler (13) mitsamt einer elektrischen Heizeinrichtung (i4) in einem thermisch isolierten Gehäuse (15) mit Durchlässen für die Zuleitung zur Heizeinrichtung (lh) eingebaut ist.
2. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er durch einen mit ihm vereinigten Polgeschrittraumthermostat (25) erweitert ist.
3. 3· Schalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Kontakt (27) des FoIgeschrittraumthermostaten (25) und dem Steuerspannungsanschlußelement (36) für den Folgeschrittraumtherraostat ein elektrischer Widerstand, vornehmlich ein Trimmwiderstand (28) eingebaut ist.
4. k. Schalter nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er beispielsweise fünf Schaltbrücken (7,8,9,1O) aufweist.
5. 5. Schalter nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im thermisch isolierten Gehäuse (15) ein elektrisches Zusatzheizelement eingebaut ist,