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Die
Erfindung betrifft einen elektronischen Heizkostenverteiler nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Das
Grundprinzip eines elektronischen Heizkostenverteilers besteht darin,
die von einem Heizkörper
abgegebene Wärmemenge
zu messen, damit dann eine umlagefähige Berechnung der Heizkosten vorgenommen
werden kann. Eine Alternative zu den elektronischen Heizkostenverteilern
stellen die Verdunstungsröhrchen
dar.
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Das
Grundprinzip des elektronischen Heizkostenverteilers besteht darin,
daß dieser
mit einer elektronischen Meßeinrichtung
zum Messen der Temperatur des Heizkörpers ausgestattet ist. Dabei ist
das Gehäuse
des elektronischen Heizkostenverteilers über einen plattenförmigen Adapter
fest mit dem Heizkörper
verbunden. Im Innern des Gehäuses befindet
sich eine Leiterplatte, welche die Elektronik zum Speichern und
ggf. drahtlosen Senden der Meßdaten
dient. Weiterhin ist ein Temperatursensor zum Messen der Temperatur
des Heizkörpers
vorgesehen.
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Bei
den bisher bekannten elektronischen Heizkostenverteilern ist die
thermische Ankopplung des Temperatursensors an die Heizkörperoberfläche bzw.
an den wärmeleitenden
Adapter, welcher in direktem Kontakt mit dem Heizkörper steht,
technisch aufwendig und daher teuer.
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In
der
DE 295 15 173
U1 wird ein elektronischer Heizkostenverteiler beschrieben.
Der elektronische Heizkostenverteiler umfasst mindestens einen ersten
Temperatursensor, insbesondere zur Ermittlung der Oberflächentemperatur
eines Heizkörpers, und
mindestens einen zweiten Temperatursensor, insbesondere zur Ermittlung
der Raumtemperatur, sowie eine elektronische Auswerteeinheit, die
mit den Temperatursensoren elektrisch verbunden ist, wobei die Temperatursensoren
und die elektronische Auswerteeinheit innerhalb eines öffen- und schließbaren Gehäuses angeordnet
sind. Die Temperatursensoren sind auf einem einzigen biegeelastischen Leiterband
angeordnet, welches mit der elektronischen Auswerteeinheit verbunden
ist.
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Aus
der
DE 298 04 071
U1 ist eine Vorrichtung zum Messen der abgegebenen Wärmemenge eines
Heizkörpers
bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein am Heizkörper befestigtes Rückenteil,
welches auf der dem Heizkörper
abgewandten Vorderseite eine erste Profilleiste als Wärmekontakt
für einen Temperatursensor
sowie eine zweite Profilleiste für eine
Plombe aufweist, sowie ein auf der Vorderseite des Rückenteils
angeordnetes Gehäuse
zur Aufnahme der Meßeinrichtung
mit dem Temperatursensor sowie der Plombe. Die erste Profilleiste
ist auf der dem Temperatursensor zugeordneten und mit diesem in
Kontakt stehenden Oberseite im wesentlichen eben und die zweite
Profilleiste ist kanalförmig
ausgebildet, wobei in dem Kanal die Plombe in senkrechter Richtung
zur Ebene des Rückenteils
einrastbar ist.
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In
der
DE 10 2004
023 989 B3 wird ein elektronischer Heizkostenverteiler
beschrieben. Der elektronische Heizkostenverteiler umfasst eine
in einem Gehäuse
angeordnete Leiterplatte, auf deren Bestückungsseite an gegenüberliegenden
Leiterplattenenden ein Raumlufttemperatursensor und ein Heizkörpertemperatursensor
vorgesehen sind. Dem Heizkörpertemperatursensor
ist ein erstes, auf der Bestückungsseite
angeordnetes, wärmeleitfähiges und elastisch
verformbares Element zugeordnet. Dem Raumlufttemperatursensor ist
ein zweites, an einer Gehäuseinnenseite
angeordnetes, wärmeleitfähiges und
elastisch verformbares Element zugeordnet, das mit dem Raumlufttemperatursensor über eine
Durchkontaktierung von der Bestückungsseite
zu dieser gegenüberliegenden
Plattenseite der Leiterplatte gekoppelt ist.
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Davon
ausgehend liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
elektronischen Heizkostenverteiler der eingangs angegebenen Art
mit einer technisch einfachen und damit kostengünstigen thermischen Ankopplung
des Temperatursensors an die Heizkörperoberfläche bzw. an den an dem Heizkörper befestigten
wärmeleitenden
Adapter zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen elektronischen Heizkostenverteiler mit den Merkmalen des Anspruchs
1.
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Dadurch
ist ein elektronischer Heizkostenverteiler geschaffen, welcher eine äußerst kostengünstige Lösung für die thermische
Ankopplung des Temperatursensors an die Heizkörperoberfläche bzw. an den am Heizkörper befestigten
wärmeleitenden
Adapter darstellt. Die Grundidee der thermischen Ankopplung liegt
dabei in einem flexiblen Arm, welcher an der Leiterplatte angeordnet
ist. Somit erfolgt die flexible Ankopplung über den abwinkelbaren Arm an
der Leiterplatte, an dessen Ende sich der Temperatursensor befindet.
Dieser flexible Arm hat den Vorteil einer flexiblen Adaption zur Überbrückung unterschiedlicher
Abstände
zwischen der in dem Gehäuse
angeordneten Leiterplatte und dem Adapter bzw. der Heizkörperoberfläche. Weiterhin
besitzt der Temperatursensor dadurch auch eine sehr gute thermische
Kopplung. Denn der Temperatursensor ist am äußeren Ende des biegsamen Armes
aufgelötet
und ist somit sehr nahe an der zu messenden Wärmequelle positioniert. Schließlich hat
das erfindungsgemäße Prinzip
mit dem an der Leiterplatte angeordneten flexiblen Arm den Vorteil
der guten elektrischen Verbindung der Signale des Temperatursensors
mit der Elektronik der Leiterplatte. Der Temperatursensor kann dabei
entweder unmittelbar oder mittelbar mit der Heizkörperoberfläche oder
mit dem wärmeleitenden
Adapter in Kontakt stehen. Unter ”unmittelbar” ist zu
verstehen, daß der
Temperatursensor direkt die Heizkörperoberfläche oder den wärmeleitenden
Adapter berührt.
Es ist aber auch denkbar, daß im
Hinblick auf einen ”mittelbaren” Kontakt
der Temperatursensor in einem wärmeleitenden
Kunststoffteil eingebettet ist, welches als Wärmeübertragungseinrichtung dient.
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Erfindungsgemäß definieren
die Leiterplatte und der flexible Arm ein einstückiges Bauteil. Die komplette
Leiterplatte hat jedoch eine Dicke von ca. weniger als 0,6 mm und
ist damit gemäß einer
ersten Alternative der Erfindung generell flexibel. Da aber der
flexible Arm ein fester Teil der Leiterplatte ist, ist dieser somit
gleichermaßen
flexibel.
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Eine
zweite Alternative sieht vor, daß die Leiterplatte an sich
starr ist und eine standardmäßige Dicke
von ca. 1,0 bis 1,6 mm besitzt. Sie wird jedoch partiell auf eine
derartige Dicke von ca. weniger als 0,6 mm abgefräst. Dadurch
ergibt sich eine flexible Biegestelle. Dies bedeutet aber auch,
daß der
dadurch biegsame Arm ein fester, erfindungsgemäß einstückiger Bestandteil der Leiterplatte
ist.
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Grundsätzlich kann
der flexible Arm plastisch ausgebildet sein. Eine bevorzugte Weiterbildung schlägt vor,
daß der
flexible Arm elastisch ausgebildet ist. Dadurch wird von vornherein
eine entsprechende Druckkraft aufgebaut.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung schlägt
vor, daß der
flexible Arm durch ein Federelement, beispielsweise durch eine Blattfeder
in seiner Federwirkung unterstützt
wird. Dadurch können
auch auf technisch einfache Weise unterschiedliche Abstände überbrückt werden.
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Eine
weitere bevorzugte Weiterbildung schlägt vor, daß der Temperatursensor in einem
elektrisch nicht leitenden, wärmeleitenden
Kunststoffteil eingebettet ist. Dieses Kunststoffteil schafft somit eine
elektrische Isolation zwischen dem Temperatursensor und der Heizkörperoberfläche bzw.
dem Adapter. Die thermische Kopplung zwischen dem Temperatursensor
und der Heizkörperoberfläche bzw. dem
Adapter erfolgt dabei über
ein separates Kunststoffteil beispielsweise in Form eines Silikonteils,
welches im Bereich des Temperatursensors am flexiblen Arm angebracht
ist. Der Temperatursensor wird dabei durch das Silikonteil überdeckt.
Das Silikonteil hat durch wärmeleitende
Zusätze
eine ausreichende thermische Leitfähigkeit. Wie ausgeführt, erhält man durch
dieses Silikonteil auch eine elektrische Isolation zwischen dem
Adapter und dem Temperatursensor.
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Eine
Weiterbildung hiervon schlägt
die Integration einer elektrischen Schaltfunktion vor. Diese elektrische
Schaltfunktion hat die Funktion einer Anwesenheits- oder Öffnungserkennung.
Die Schaltfunktion wird nämlich
dann ausgelöst,
wenn sich der Temperatursensor nicht in Kontakt mit der Heizkörperoberfläche bzw.
dem Adapter befindet, beispielsweise bei Manipulationsfällen. Eine
technische Realisierung sieht vor, daß in dem Kunststoffteil, beispielsweise
in dem Silikonteil, ein elektrischer Kontakt integriert ist. Partiell
kann dabei das Silikonteil dünn
ausgestaltet und innen mit einer Karbonbeschichtung ausgeführt sein.
Diese Karbonbeschichtung überbrückt beim
Drücken
zwei Kontaktflächen auf
dem Arm und bildet somit einen elektrischen Kontakt. Die Betätigung dieses
Kontaktes erfolgt dadurch, daß der
flexible Arm im Gehäuse
des Heizkostenverteilers geführt
wird und allein durch das Abheben des Arms den Kontakt öffnet bzw.
schließt.
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines elektronischen Heizkostenverteilers wird nachfolgend anhand der
Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:
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1 eine
Vorderansicht des Heizkostenverteilers;
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2 eine
schematische Schnittdarstellung durch den Heizkostenverteiler in 1 entlang
der Linie B-B;
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3a die
Leiterplatte des Heizkostenverteilers mit dem flexiblen Arm;
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3b das
Kunststoffteil mit dem integrierten Temperatursensor;
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3c das
Federelement;
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3d die
Schaltbrücke.
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Der
Heizkostenverteiler weist einen plattenförmigen Adapter 1 aus
einem wärmeleitenden
Material, beispielsweise Aluminium auf. Dieser Adapter 1 wird
an einem – nicht
dargestellten – Heizkörper befestigt.
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An
dem Adapter 1 ist ein Gehäuse 2 befestigt. Dieses
ist in 2 nur rein schematisch angedeutet. Insbesondere
ist in 2 nur die Front des Gehäuses 2 dargestellt.
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Im
Innern des Gehäuses 2 ist
eine Leiterplatte 3 angeordnet und wird durch das Gehäuse 2 gehalten.
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An
dieser Leiterplatte 3 ist ein flexibler Arm 4 ausgebildet.
Herstellungstechnisch weist dabei die Leiterplatte 3 eine
derartige Dicke auf, daß sie
an sich starr ist. Im Bereich des flexiblen Arms 4 ist
jedoch das Material der Leiterplatte 3 partiell entfernt, so
daß sich
eine flexible Biegstelle zu dem einstückig angeformten Arm 4 ergibt.
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Im
eingesetzten Zustand erstreckt sich dabei dieser flexible, abgewinkelte
Arm 4 in Richtung des Adapters 1. Dabei ist zwischen
dem Gehäuse 2 und dem
flexiblen Arm 4 noch ein Federelement 5 in Form einer
Blattfeder angeordnet, welche den Druck auf den Adapter 1 erhöht. Außerdem können dadurch unterschiedliche
Bautiefen überbrückt werden.
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Am
freien Ende des flexiblen Arms 4 ist ein wärmeleitfähiges Kunststoffteil 6 angeordnet.
Es kann sich dabei um ein Silikonteil handeln, welches wärmeleitende
Zusätze
für eine
ausreichende thermische Leitfähigkeit
besitzt. Das Kunststoffteil 6 überdeckt einen Temperatursensor 7,
welcher auf dem flexiblen Arm 4 kontaktiert ist und über entsprechende
Leiterbahnen des flexiblen Arms 4 in elektrischem Kontakt
mit der Elektronik auf der Leiterplatte 3 steht.
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Schließlich ist
noch eine Schaltbrücke 8 vorgesehen.
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Die
Funktionsweise ist wie folgt:
Die Leiterplatte 3 ist
fest in dem Gehäuse 2 angeordnet.
Der flexible, aus der Ebene der Leiterplatte 3 abgewinkelte
Arm 4 mit seinem Kunststoffteil 6 und dem Temperatursensor 7 überragt
dabei die Ebene der Leiterplatte 3. Die so ausgebildete
Baueinheit wird auf den Adapter 1 aufgesetzt. Dabei kommt
das Kunststoffteil 6 mit seinem Temperatursensor 7 in
Anlage an den Adapter 1. Dadurch ist eine thermische Ankopplung
des Temperatursensors 7 an die Heizkörperoberfläche über den Adapter 1 geschaffen.
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Durch
die flexible Ausbildung des Arms 4 können dabei unterschiedliche
Abstände überbrückt werden.
Weiterhin ist der Temperatursensor 7 im Hinblick auf eine
gute thermische Kopplung sehr nahe am Adapter 1 angeordnet.
Darüber
hinaus ist eine technisch sehr einfache elektrische Verbindung der Signale
des Temperatursensors 7 zu der Elektronik auf der Leiterplatte 3 geschaffen,
weil auf dem flexiblen Arm 4 Leiterbahnen ausgebildet sind.
Schließlich ist
aufgrund des Kunststoffteils 6 eine elektrische Isolation
zwischen dem Temperatursensor 7 und dem Adapter 1 geschaffen.
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Schließlich ist
es noch denkbar, in das Kunststoffteil 6 eine elektrische
Schaltfunktion einzubinden, welche erkennt, ob sich das Kunststoffteil 6 und somit
der Temperatursensor 7 in der richtigen Position befindet.
Dabei weist das Kunststoffteil 6 elektrische Kontakte 9 auf.
Dies kann dadurch realisiert sein, daß das Kunststoffteil 6 partiell
dünn ausgestaltet
wird und innen mit einer Karbonbeschichtung ausgeführt wird.
Diese Karbonbeschichtung überbrückt beim
Drücken
die zwei Kontaktflächen
auf dem flexiblen Arm 4 mit seiner Leiterplatte und bildet
somit die elektrischen Kontakte 9. Die Betätigung dieser Kontakte 9 erfolgt
dadurch, daß der
flexible Arm 4 im Gehäuse 2 geführt wird
und allein durch das Abheben des flexiblen Arms 4 den Kontakt 9 öffnet bzw. schließt.
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- 1
- Adapter
- 2
- Gehäuse
- 3
- Leiterplatte
- 4
- flexibler
Arm
- 5
- Federelement
- 6
- Kunststoffteil
- 7
- Temperatursensor
- 8
- Schaltbrücke
- 9
- elektrische
Kontakte