DE3739676A1 - Durchlauferhitzer mit elektronischer temperaturregelung - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer mit elektronischer Temperaturregelung, bei welchem die Heizleistung des Durchlauferhitzers zur Erzielung einer gewünschten Auslauftemperatur nach Maßgabe eines von einem Sollwertgeber bestimmten Stellsignals veränderbar ist.

Zugrundeliegender Stand der Technik

Durch die DE-PS 28 37 934 ist ein elektrischer Durchlauferhitzer bekannt, bei welchem die Heizleistung in Abhängigkeit von der Auslauftemperatur so geregelt wird, daß ein an einem Sollwertgeber eingestellter Sollwert der Auslauftemperatur aufrechterhalten wird. Dieser bekannte Durchlauferhitzer enthält einen PID-Regler, auf welchen die Ist-Temperatur von einem im Auslauf angeordneten Fühler und ein an einem Sollwertgeber eingestellter Sollwert aufgeschaltet sind. Der PID-Regler liefert ein Stellsignal, das den Wärmebedarf signalisiert und auf ein Stellglied aufgeschaltet ist. Das Stellglied verändert über Triacs die Heizleistung des Durchlauferhitzers. Bei dem Durchlauferhitzer nach der DE-PS 28 37 934 ist das Stellglied so ausgebildet, daß die durch die Regelung hervorgerufene Rückwirkung auf das Netz ("Flickereffekt") in zulässigen Grenzen bleibt.

Eine ähnliche Anordnung zeigt die DE-OS 34 37 242.

Bei den bekannten Durchlauferhitzern sitzt der Sollwertgeber unmittelbar am Gerät. Das Gerät ist jedoch in der Regel entfernt von der Zapfstelle, also einer Spüle oder der Dusche angeordnet. Es ist daher häufig umständlich, die eingestellte Auslauftemperatur den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend zu verändern.

Es sind Mischbatterien mit Temperaturfühler bekannt, bei denen Warmwasser einer hohen Temperatur, das in der Regel von einem Speicher kommt, mit Kaltwasser so gemischt wird, daß sich eine gewünschte Auslauftemperatur ergibt. Die Regelung der Auslauftemperatur über eine Mischbatterie ist ungenau und störanfällig. Sie setzt außerdem voraus, daß zunächst stets Wasser auf eine Temperatur erhitzt wird, die über der maximal verlangten Auslauftemperatur liegt, also beispielsweise für eine Spüle ausreicht auch wenn nur geduscht werden soll. Das bringt Wärmeverluste mit sich, insbesondere wenn mit einem Speicher gearbeitet wird. Bei Verwendung eines Durchlauferhitzers wird durch die hohe Temperatur die Verkalkung des Gerätes beschleunigt.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektrischen Durchlauferhitzer eine genaue und zuverlässige Einstellung der Auslauftemperatur am Ort der Zapfstelle zu ermöglichen, wobei Wärmeverluste und Verkalkungsgefahr gering gehalten werden sollen.

Die Erfindung geht aus von einem Durchlauferhitzer der eingangs definierten Art mit elektronischer Temperatur­ regelung. Erfindungsgemäß wird bei einem solchen Durchlauferhitzer die vorstehend angegebene Aufgabe dadurch gelöst, daß der Sollwertgeber in einem für Niedervoltbetrieb eingerichteten, und wasserdicht gekapselten, von dem Durchlauferhitzer getrennten Bediengerät angeordnet ist.

Die Erfindung geht somit zur Lösung der Aufgabe von einem Durchlauferhitzer aus, dessen Heizleistung auf einen Wert regelbar ist, der zur Erreichung der gewünschten Auslauftemperatur tatsächlich erforderlich ist. Es wird also kein Wasser über die verlangte Auslauftemperatur erhitzt, wodurch Wärmeverluste und Verkalkung reduziert werden. Die elektronische Regelung der Auslauftemperatur läßt sich auch genauer und störungsfreier bewerkstelligen als mittels einer Mischbatterie, auch wenn diese von einem Temperaturfühler gesteuert ist. Die Bedienbarkeit am Ort der Zapfstelle, also auch in einer Dusche, wird durch ein vom Gerät getrenntes Bediengerät ermöglicht. Das Bediengerät arbeitet im Niedervoltbetrieb und ist wasserdicht gekapselt, so daß eine Gefährdung des Benutzers durch elektrischen Strom ausgeschlossen ist.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer erste Ausführung eines Durchlauferhitzers mit elektronischer Temperaturregelung und getrenntem Bediengerät.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführung des Bediengerätes so, daß durch Betätigung eines Schalters wahlweise eine vorgegebene hohe Auslauftemperatur einstellbar ist.

Fig. 3 zeigt eine weitere Abwandlung des Durchlauf­ erhitzers, bei welchem der Durchlauferhitzer von dem Bediengerät drahtlos steuerbar ist.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung

Mit 10 ist generell das Gerät eines elektrischen Durchlauferhitzers mit elektronischer Temperaturregelung bezeichnet. Das Gerät enthält einen Regler 12, auf dessen Eingang 14, hier als Summierpunkt dargestellt, ein Temperatur-Istwert und ein Sollwert aufgeschaltet ist. Der Regler 12 liefert ein Ausgangssignal auf ein Stellglied 16 nach Maßgabe der zur Aufrechterhaltung des Sollwertes erforderlichen Heizleistung. Das Stellglied 16 steuert den Stromfluß durch Heizwendeln, die in dem Blockschaltbild generell mit 18 bezeichnet sind und an drei Drehstrom­ phasen L 1, L 2 und L 3 anliegen. Die Anordnung kann nach Art der DE-PS 28 37 934 oder der DE-OS 34 37 242 ausgebildet sein. Ähnlich wie bei der DE-OS 34 37 242 ist der Steuerkreis des Stellgliedes von dem Leistungskreis, in welchem die Heizwendeln liegen, durch einen Optokoppler galvanisch getrennt.

Das Gerät 10 enthält einen geräteinternen Sollwertgeber 20 in Form eines Potentiometers. Der Sollwertgeber 20 ist jedoch nicht unmittelbar mit dem Eingang 14 des Reglers 12 verbunden, sondern liegt an einer Klemme 22. Die Klemme 22 bildet eine Klemme aus einem Satz von Klemmen 24, 26, 22 und 28, an welche ein vieradriges Kabel zu einem von dem eigentlichen Gerät 10 des Durchlauferhitzers getrennten Bediengerät 32 anschließbar ist. Der Sollwertgeber 20 und das Bediengerät 32 liegen über Leitungen 34 und 34 an einer Niedervolt-Stromversorgung 37, welche über einen Transformator 38 eine Potentialtrennung zwischen Netz und Sollwertgeber 20 bzw. Bediengerät 32 sicherstellt. Die Leitung 34 liegt an der Klemme 24. Die Leitung 36 liegt an der Klemme 28. Die Leitung 36 ist, wie dargestellt, geerdet.

Das vieradrige Kabel 30 enthält eine Leitung 42, die mit der Klemme 28 verbunden ist und an der Ausgangsspannung der Stromversorgung von 12 Volt anliegt, eine Leitung 44, die mit der Klemme 26 verbunden ist, eine Leitung 46, die mit der Klemme 22 verbunden ist, und eine Leitung 48, die mit der Klemme 28 und damit über Leitung 36 mit Erde verbunden ist. Die Klemme 26 ist über eine geräteseitige Leitung 50 mit dem Eingang 14 des Reglers verbunden.

Das Bediengerät 32 enhält einen dreipoligen Schalter 52. Der Schalter 52 ist von einer Drucktaste 54 betätigbar. Der Schalter 52 weist einen als Öffner ausgebildeten ersten Kontakt 56 auf, der bei Betätigung der Drucktaste 54 öffnet und im Ruhezustand geschlossen ist. Weiterhin weist der Schalter einen als Schließer ausgebildeten zweiten Kontakt 58 auf, der im Ruhezustand geöffnet ist und bei Betätigung der Drucktaste 54 schließt. Schließlich weist der Schalter 52 noch einen als Schließer ausgebildeten dritten Kontakt 60 auf, der ebenfalls bei Betätigung der Drucktaste 52 schließt. Der erste Kontakt stellt eine Verbindung zwischen den Leitungen 44 und 46 her. Im Ruhezustand vor Betätigung der Drucktaste 54 ist daher der interne Sollwertgeber 20 über Klemme 22, Leitung 46, Kontakt 56, Leitung 44, Klemme 26 und Leitung 50 auf den Eingang 14 des Reglers 12 aufgeschaltet. Die Auslauftemperatur wird dann nach Maßgabe des am Gerät 10 selbst am Sollwertgeber 20 eingestellten Sollwertes geregelt.

Das Bediengerät 32 enthält einen zweiten Sollwertgeber 62, ebenfalls in Form eines Potentiometers. Der Sollwertgeber 62 ist auf einer Seite über eine Leitung 64 mit der Leitung 48 verbunden und daher über Leitung 48 und Leitung 36 geerdet. Auf der anderen Seite ist der zweite Sollwertgeber 62 über eine Leitung 66 und den Kontakt 60 sowie eine Leitung 68 an die Leitung 42 und damit über Klemme 24 und Leitung 34 an die Ausgangsspannung von 12 Volt der Niedervolt-Stromversorgung 37 anlegbar. Wenn die Drucktaste 54 niedergedrückt wird, wird über den Kontakt 56 des Schalters 52 der geräteseitige oder interne Sollwertgeber 20 von dem Eingang 14 des Reglers 12 abgeschaltet und dafür der Sollwertgeber 62 des Bediengerätes 32 an die Niedervolt-Stromversorgung 37 angelegt. Über eine Leitung 70 und den bei Niederdrücken der Drucktaste 54 ebenfalls geschlossenen Kontakt 58 sowie eine Leitung 72 wird gleichzeitig der Ausgang 74 des Sollwertgebers 62, also der Abgriff des Potentiometers, mit der Leitung 44 des Kabels 30 und über Klemme 26 und und Leitung 50 mit dem Eingang des Reglers 12 verbunden. Der Regler 12 regelt jetzt die Auslauftemperatur nicht mehr auf den durch den Sollwertgeber 20 vorgegebenen Wert, sondern auf den Wert, der durch den Sollwertgeber 62 des getrennten Bediengerätes vorgegeben ist.

Parallel zu dem Sollwertgeber 62 des Bediengerätes 32 liegt eine Anzeigevorrichtung in Form einer grünen Leuchtdiode 76 in Reihe mit einem Vorwiderstand 78. Die Leuchtdiode zeigt nach Niederdrücken der Drucktaste an, daß das Gerät 10 nunmehr von dem Bediengerät 32 gesteuert wird.

Die Drucktaste 54 ist so aufgebaut, daß sie nach dem Niederdrücken in der niedergedrückten Stellung einrastet. Durch einen zweiten Druck auf die Drucktaste wird die Rastung wieder gelöst, so daß die Drucktaste und der Schalter wieder in die dargestellte Ausgangsposition zurückkehren. Diese Funktion ist an sich bekannt und daher nicht im einzelnen beschrieben.

Bei Betätigen des Schalters 52 durch Niederdrücken der Drucktaste 52 wird über den Kontakt 60 gleichzeitig mit dem Sollwertgeber 62 auch ein Spannungsteiler bestehend aus zwei Widerständen 78 und 80 an die Spannung der Niedervolt-Stromversorgung 37 angelegt. Zwischen den Widerständen 78 und 80 wird eine Referenzspannung abgegriffen, die an einem Eingang eines Komparators 82 anliegt. Der Komparator wird parallel zu dem Spannungs­ teiler 78, 80 über den Kontakt 60 mit Strom versorgt. An dem anderen Eingang des Komparators 82 liegt über die Leitung 70 und eine Leitung 84 die von dem Sollwertgeber 62 gelieferte, dem Sollwert der Auslauftemperatur entsprechende Spannung. Wenn dieser Sollwert einen durch die Bemessung der Widerstände 78, 80 vorgegebenen Grenzwert von beispielsweise 55°C überschreitet, schaltet der Komparator 82 um und löst ein Signal aus. In Fig. 1 wird das Signal von einer roten Leuchtdiode 86, die in Reihe mit einem Vorwidestand 88 zwischen dem Ausgang des Komparators 82 und der geerdeten Leitung 48 liegt. Stattdessen kann auch ein akustisches Signal ausgelöst werden, das den Benutzer auf die bei hohen Temperaturen bestehende Verbrühungsgefahr hinweist.

Die beschriebene Anordnung mit Einstellbarkeit der Auslauftemperatur an der Zapfstelle gibt dem Benutzer die Möglichkeit, vor dem Baden oder Duschen kurzfristig sehr heißes Wasser von z.B. mehr als 60° durch das System zu leiten. Dadurch können krankheitserregende Bakterien abgetötet werden, die sich bei niedrigeren Temperaturen im System und im Duschkopf bilden können.

Bei dem elektrischen Durchlauferhitzer nach Fig. 2 ist das eigentliche Gerät 10 genau so aufgebaut wie das Gerät von Fig. 1. Auch das Bediengerät 32 ist ähnlich, und übereinstimmende Teile sind in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1.

Bei dem Durchlauferhitzer nach Fig. 2 ist zur Einschaltung einer hohen Auslauftemperatur, z.B. zu Desinfektions­ zwecken ein gesonderter Schalter 90 vorgesehen, der durch eine Drucktaste 92 betätigbar ist. Der Schalter 90 hat drei Kontakte: Ein erster Kontakt 94 ist als Schließer ausgebildet und schließt, wenn die Drucktaste 92 niedergedrückt wird. Durch den Kontakt 94 wird die rote Leuchtdiode 86 mit dem vorgeschalteten Widerstand 88 an die Spannung der Niedervolt-Stromversorgung 37 angelegt. Diese Spannung liegt wie bei der Auführung nach Fig. 1 über den Kontakt 60 des Schalters 52 und die Leitung 66 an. Ein zweiter Kontakt 96 des Schalters 90 ist als Öffner ausgebildet und öffnet, wenn die Drucktaste 92 niedergedrückt wird. Dieser Kontakt liegt zwischen dem Ausgang 74 des Sollwertgebers 62 und dem zweiten Kontakt des Schalters 52. Wenn der Schalter 52 durch Niederdrücken der Drucktaste 54 betätigt worden ist, ist die Steuerung auf das Bediengerät 32 umgeschaltet. Der geräteseitige Sollwertgeber 20 ist über Kontakt 56 abgetrennt. Durch den Kontakt 96 des Schalters 90 ist aber nach Niederdrücken der Drucktaste 92 auch der Sollwertgeber 62 des Bediengerätes 32 abgeschaltet. Der dritte Kontakt 98 des Schalters 90 ist wieder als Schließer ausgebildet, der schließt, wenn die Drucktaste 92 niedergedrückt wird. Über diesen dritten Kontakt 98 wird die Spannung der Stromversorgung 37, die über den Kontakt 60 des Schalters 52 an den Sollwertgeber 62 angelegt wird, auf den Kontakt 58 aufgeschaltet und über Leitung 72, Leitung 44, Klemme 26 und Leitung 50 auf den Eingang 14 des Reglers gegeben. Wenn also sowohl die Drucktaste 54 als auch die Drucktaste 92 gedrückt ist, dann wird die maximale Spannung von der Stromversorgung 37 als Sollwert vorgegeben. Es wird eine hohe Auslauftemperatur erzeugt. Gleichzeitig leuchtet die rote Leuchtdiode 86 als Warnsignal auf.

Wenn der Schalter 52 durch die Drucktaste 54 betätigt ist und der Schalter 90 sich in seinem dargestellten Schaltzustand befindet, dann ist über die geschlossenen Kontakte 96 und 58 der Ausgang des Sollwertgebers 62 auf den Eingang 14 des Reglers 12 geschaltet. Es kann dann, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ist, die Auslauftemperatur von dem Bediengerät her gesteuert werden. Da aber eine hohe Auslauftemperatur durch die Drucktaste 92 eingeschaltet werden kann, ist es möglich, den Einstellbereich des Sollwertgebers zu beschränken und dafür eine feinfühligere Einstellung zu ermöglichen. Zu diesem Zweck umfaßt der Sollwertgeber bei dem Durchlauferhitzer nach Fig. 2 ein Potentiometer 100, dem Festwiderstände 102 und 104 vor- bzw. nachgeschaltet sind. Beispielsweise können die Widerstände 102 und 104 so bemessen sein, daß dem vollen Einstellbereich des Potentiometers ein Temperaturbereich von 35°C bis 45°C entspricht.

Bei dem elektrischen Durchlauferhitzer nach Fig. 3 ist das Gerät 10 wieder ähnlich aufgebaut wie bei Fig. 1 und 2. Auch hier sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den anderen Figuren. Die Leiste mit den Klemmen 24, 26, 22, 28 ist ersetzt durch einen Empfänger und Decodierer 106 für Infrarot oder Ultraschall. Das Bediengerät 108 enthält einen Sender für die entsprechende Energie, der codierte Signale aussendet. In Fig. 3 sind die beiden Alternativen durch entsprechende Sendeglieder, nämlich eine Infrarot-Leuchtdiode (112) und einen Ultraschallsender (114), und Empfänger, nämlich eine Photodiode (116) oder einen Ultraschallempfänger (118), angedeutet. Drahtloses Aussenden und Empfangen von codierten infraroten oder Ultraschall-Signalen zur Auslösung bestimmter Steuervorgänge ist eine bekannte Technik, die beispielsweise bei Fernsteuerungen von Fernsehgeräten oder zum Fernsteuern von Garagentoren bekannt sind. Diese Signalübertragung ist daher hier nicht im einzelnen beschrieben.

Über das Bediengerät 108 werden drahtlos bestimmte diskrete Zustände des Gerätes 10 kommandiert, indem zugeordnete Drucktasten z.B. in einer wasserdichten Folientastatur betätigt werden. Jede der Tasten löst einen in bestimmter Weise codierten Infrarot- oder Ultraschall­ impuls aus, der von dem geräteseitigen Empfänger 116 oder 118 empfangen und von einer Decodierschaltung in entsprechende Steuersignale umgesetzt wird. Das Bediengerät ist in diesen Fall batteriebetrieben.

Es sind sechs Drucktasten 120, 122, 124, 126, 128 und 130 vorgesehen. Durch die Drucktaste 120 wird von dem geräteseitigen Sollwertgeber 20 auf Steuerung durch das Bediengerät umgeschaltet. Durch die Drucktaste 122 wird diese Umschaltung wieder aufgehoben. Diese beiden Tasten entsprechen in ihrer Funktion etwa dem Schalter 52 mit der Drucktaste 54. Wenn das Bediengerät 108 durch die Drucktaste 120 zur Steuerung des Gerätes 10 eingeschaltet ist, leuchtet eine grüne Leuchtdiode 132 auf. Über die Drucktasten 124 und 126 kann dann die eingestellte Auslauftemperatur nach oben bzw. nach unten variiert werden. Bei einem Druck auf die Drucktaste 124 steigt der kommandierte Sollwert stetig so lange an, bis der gewünschte Wert der Auslauftemperatur erreicht ist. Dann wird die Drucktaste losgelassen, und der Sollwert bleibt auf dem erreichten Wert stehen. Entsprechend kann über die Drucktaste 126 der eingestellte Sollwert vermindert werden. Die Drucktasten 124 und 126 entsprechen in ihrer Funktion dem Sollwertgeber 62 des Bediengerätes 32. Durch Drucktaste 128 kann eine hohe Auslauftemperatur von 60° kommandiert werden. Durch Drucktaste 130 ist diese hohe Auslauftemperatur wieder ausschaltbar. Die Drucktasten 128 und 130 entsprechen in ihrer Funktion der Drucktaste 92 des Bediengerätes 92. Wenn eine hohe Temperatur eingeschaltet ist, leuchtet eine rote Leuchtdiode 134 auf. Die jeweils kommandierte Auslauftemperatur kann durch eine Leuchtdiodenanzeige 136 angezeigt werden.

Claims (8)

1. Durchlauferhitzer mit elektronischer Temperatur­ regelung, bei welchem die Heizleistung des Durchlauferhitzers zur Erzielung einer gewünschten Auslauftemperatur nach Maßgabe eines von einem Sollwertgeber (62) bestimmten Stellsignals veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber (62) in einem für Niedervoltbetrieb eingerichteten und wasserdicht gekapselten, von dem Durchlauferhitzer getrennten Bediengerät angeordnet ist.

2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bediengerät (32) vom Netz galvanisch getrennt ist.

3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) der Durchlauferhitzer einen im Gerät (10) eingebauten Sollwertgeber (20) aufweist und
(b) eine Vorrangschaltung (52) vorgesehen ist, welche bei Einschalten des Bediengerätes (32) den im Gerät (10) eingebauten Sollwertgeber (20) abschaltet.

4. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bediengerät (32) mit dem eigentlichen Gerät (10) des Durchlauferhitzers über drahtlose Übertragungsmittel (112, 114; 116, 118) gekoppelt ist.

5. Durchlauferhitzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Bediengerät (108) Steuersignale zum Ein- und Auschalten diskreter Schaltzustände des Durchlauferhitzers erzeugbar sind.

6. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Signalgeber (88, 134) zur Erzeugung eines Warnsignals bei Überschreiten einer vorgegebenen Auslauftemperatur.

7. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Leuchtdiodenanzeige (136) an dem Bediengerät (108), die von dem Sollwertgeber steuerbar ist.

8. Durchlauferhitzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bediengerät (92, 128) einen Schalter (90, 128) aufweist, durch welchen eine Auslauftemperatur von wenigstens 55°, vorzugsweise von über 60°, vorgebbar ist.