[0001] Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer mit einer Heizeinrichtung zum Erwärmen
von fließendem Wasser, der zur Erzeugung mindestens eines diskreten Heizleistungswertes
eingerichtet ist, und der eine Schalteinrichtung umfaßt, die in dem Stromkreis für
die Heizeinrichtung angeordnet ist und diskrete, von der Durchflußmenge abhängige
Schaltzustände aufweist, wobei in einem ersten Schaltzustand der Stromkreis für die
Heizeinrichtung unterbrochen und diese daher ausgeschaltet ist, und in dem mindestens
einen weiteren Schaltzustand der Stromkreis für die Heizeinrichtung geschlossen und
diese daher eingeschaltet ist.
[0002] Bei gängigen derartigen Durchlauferhitzern wird die Schalteinrichtung hydraulisch
gesteuert. Es ist ein Druck- oder Strömungsschalter in der Wasserleitung mit einem
Stößel vorgesehen, der je nach Durchflußgeschwindigkeit des Wassers unterschiedliche
Positionen einnimmt und beim Überschreiten einer bestimmten Position einen mechanischen
Schaltvorgang auslöst. Im einfachsten Fall gibt es lediglich zwei Schaltstellungen
entsprechend aus- und eingeschaltetem Heizelement. Der Schaltpunkt wird dabei eine
mechanische Federkraft bestimmt. Die Hysterese zwischen Ein- und Ausschaltpunkt ist
durch die mechanischen Eigenschaften bestimmt. Die Abdichtung bewegter Teile, hier
des Stößels gegenüber dem Geräteinneren, ist jedoch verschleißanfällig und wartungsintensiv.
[0003] Es sind andersartige Durchlauferhitzer bekannt, bei denen die Heizleistung in weiten
Grenzen und mit graduellen Abstufungen bspw. im Bereich von 0.5, 1 oder 2 °C einstellbar
ist. Die im wesentlichen stufenlosen Heizleistungswerte dieser Geräte werden in der
Regel mittels eines oder mehrerer Heizelemente elektronisch durch Beeinflussung der
Heizspannung erzeugt. Für Geräte mit im wesentlichen graduell einstellbarer Heizleistung
ist daher eine aufwendige Elektronik erforderlich. Weiterhin kann bei Durchlauferhitzern
dieser Art eine Messung der Einlauftemperatur und/oder der Auslauftemperatur des Wassers
und Konstanthaltung der Auslauftemperatur auf der gewünschten Temperatur durch Regelung
der Heizleistung erfolgen, was mit weiterem Aufwand verbunden ist.
[0004] Es sind Durchlauferhitzer der eingangs genannten Art bekannt, bei denen die mittels
einer entsprechenden Meßeinrichtung bestimmte Wasserdurchflußmenge in eine Gleichspannung
umgewandelt wird. Die Einschaltung der Schalteinrichtungen erfolgt, wenn die Gleichspannung
einen voreingestellten Schwellwert überschreitet. Da die Höhe der Gleichspannung jedoch
auch von Störgrößen, beispielsweise der Umgebungstemperatur beeinflußt wird, leidet
hierunter die Genauigkeit der Schaltung beispielsweise in Bezug auf die Schaltpunkte.
[0005] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Durchlauferhitzer der eingangs genannten
Art bereitzustellen, der einen geringen Herstellungsaufwand aufweist, zuverlässig
und/oder kostengünstig im Betrieb ist.
[0006] Die Erfindung sieht zu diesem Zweck vor, daß die Schalteinrichtung in Abhängigkeit
der Durchflußmenge digital-elektronisch gesteuert wird.
[0007] Zunächst seien einige der verwendeten Begriffe erläutert. Diskrete Heizleistungswerte
sind solche, die sich nicht nur graduell unterscheiden, sondern bspw. um mindestens
5 %, vorzugsweise mindestens 10 %. Eine andere Möglichkeit der Definition besteht
darin, daß unterschiedliche diskrete Heizleistungen einen nicht nur graduellen Unterschied
der Wassererwärmung bewirken. Am Einschaltpunkt beträgt der Unterschied in der Auslauftemperatur
zwischen zwei beliebigen diskreten Heizleistungen daher vorzugsweise mindestens 5
°C, weiter vorzugsweise mindestens 10 °C. Damit ist der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer
von den bekannten Geräten mit stufenlos verstellbarer Heizleistung abgegrenzt.
[0008] Digital-elektronisch bedeutet mittels einer im wesentlichen digitalen Schaltung.
Im wesentlichen bedeutet, daß mindestens die Durchflußmengen-Meßwertverarbeitung mittels
digitaler Elektronik erfolgt. Auf diese Weise wird im Vergleich zu analoger Elektronik
vermieden, daß beispielsweise ein Temperatureinfluß sich negativ auf die Genauigkeit
der Schaltung auswirkt. Vorzugsweise ist die gesamte Schaltung digital-elektronisch.
Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, daß ein erfindungsgemäßer Durchlauflauferhitzer
neben der digitalen auch analoge Elektronik aufweist.
[0009] Der Stromkreis für die Heizeinrichtung ist derjenige Stromkreis, der die Heizeinrichtung
mit einer Primärspannungsquelle, bspw. dem Wechselstromnetz, verbindet, die zur Erzeugung
der Heizleistung dient. Jeder der unterschiedlichen diskreten Heizleistungen ist ein
entsprechender diskreter Schaltzustand der Schalteinrichtung zugeordnet. Diskret steht
im Gegensatz zu stufenlos, also im Gegensatz bspw. zu einem Dimmer. Von der Durchflußmenge
abhängige Schaltzustände bedeutet, daß ein Übergang zwischen zwei Schaltzuständen
in Abhängigkeit der aktuellen Wasserdurchflußmenge stattfindet. Durchflußmenge wird
im folgenden abkürzend für Durchflußmenge pro Zeiteinheit (l/min) verwendet. Häufig
gibt es lediglich zwei von der Durchflußmenge abhängige Schaltzustände entsprechend
ein- und ausgeschalteter Heizeinrichtung. Dann wird die Heizung bei einem bestimmten
Schaltpunkt, der einer vorbestimmten Durchflußmenge entspricht, eingeschaltet. Es
kann auch von der Durchflußmenge unabhängige Schaltvorgänge geben. Bspw. kann vorgesehen
sein, daß ein Bediener durch ein entsprechendes Bedienelement manuell zwischen den
Betriebszuständen Aus, Heizleistung I und Heizleistung II wählen kann. Es gibt dann
insgesamt drei Schaltzustände, aber ggf. nur zwei von der Durchflußmenge anhängige
Schaltzustände entsprechend ein- oder ausgeschaltetem vorausgewähltem Heizelement.
[0010] Aufgrund der erfindungsgemäßen digital-elektronischen Steuerung der Schalteinrichtung
kann auf mechanische Schaltelemente und entsprechende Abdichtungen ganz verzichtet
werden. Die Verwendung einer digital-elektronischen Steuerung in einem Durchlauferhitzer
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wurde bisher nicht in Betracht gezogen, da der
damit verbundene Aufwand als zu hoch galt. Die Erfindung beruht auf der überraschenden
Erkenntnis, daß dies nicht zwingend der Fall ist und der Herstellungsaufwand nur geringfügig
höher sein kann als bei hydraulisch geschalteten Geräten. Insbesondere ist eine aufwendige
Mikroprozessorsteuerung nicht unbedingt erforderlich. Ein weiterer Vorzug der Erfindung
besteht darin, daß sich mit elektronisch geschalteten Elementen, bspw. Relais, unproblematisch
Anforderungen nach höheren Stromstärken erfüllen lassen im Vergleich zu mechanischen
Schaltern, die in der Regel auf maximale Stromstärken von bspw. 25 A beschränkt sind,
beziehungsweise einen hohen mechanischen Aufwand mit sich bringen. Weiterhin kann
auf eine Temperaturmessung und/oder Regelung und auf den damit verbundenen Aufwand
erfindungsgemäß verzichtet werden.
[0011] Jeder mögliche Heizleistungswert wird in der Regel durch ein separates Heizelement
oder durch Parallelschaltung separater Heizelemente erzeugt. Ein Heizelement ist bspw.
eine einzelne Heizwendel. Wenn bspw. zwei oder drei verschiedene Heizleistungen erzeugbar
sein sollen, so sind hierfür zwei Heizwendel vorgesehen, die einzeln oder in Kombination
betrieben werden können. Die Anzahl der unterschiedlichen erzeugbaren, von Null verschiedenen
Heizleistungswerte beträgt in der Regel höchstens vier, vorzugsweise höchstens zwei,
weiter vorzugsweise genau eins, damit die Anzahl der notwendigen Heizelemente gering
gehalten werden kann. Die Anzahl der von der Durchflußmenge abhängigen Schaltzustände
beträgt dementsprechend höchstens fünf, vorzugsweise höchstens drei, weiter vorzugsweise
genau zwei.
[0012] Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Schalteinrichtung aus zwei Relais,
die jeweils in einer der beiden Zuleitungen der Heizeinrichtung angeordnet sind, damit
im ausgeschalteten Zustand eine vollständige Netztrennung erreicht wird. Zur Einschaltung
der Relais wird an diese jeweils eine bestimmte Einschaltspannung angelegt, diese
also parallel zwischen die Einschaltspannung und Masse geschaltet. Nach einer Weiterbildung
eines Aspekts der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Relais nach dem Einschalten
in Serie miteinander geschaltet werden, so daß beide noch etwa mit der halben Einschaltspannung
versorgt werden; dies reicht jedoch aus, um die einmal eingeschalteten Relais eingeschaltet
zu halten. Auf diese Weise wird der Stromverbrauch reduziert und die Temperaturentwicklung
in den Relais reduziert. Man kann sich zusätzlich die Eigenschaft eines zur Erzeugung
der Einschaltspannung vorgesehenen Transformators zunutze machen, daß die Sekundärspannung
bei geringerem Stromfluß ansteigt, so daß in diesem Fall die Relais nicht nur mit
der halben, sondern etwa 60 % der Einschaltspannung eingeschaltet gehalten werden
können. Vorzugsweise erfolgt die Umschaltung der beiden Relais in Serie selbsttätig
nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, bspw. etwa 100 ms. Die Verwendung eines
Zeitglieds stellt eine besonders einfache Möglichkeit der automatischen Erzeugung
eines Ansteuersignals für die Umschaltung dar. Eine aufwendige Ansteuerung über ein
bspw. in einem Mikroprozessor per Software erzeugtes Signal wird dadurch vermieden.
[0013] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Erzeugung von Hysterese
in Bezug auf das Ein- und Ausschalten der Schalteinrichtung. Da die Durchflußmenge
aufgrund von Druckschwankungen schwanken kann, könnte es, wenn der Ein- und Ausschaltpunkt
zusammenfielen, bei einer im Bereich dieses Schaltpunktes liegenden Durchflußmenge
zu ständigem Ein- und Ausschalten kommen, was nachteilig im Hinblick auf Verschleiß
und Komfort ist. Bei den üblichen hydraulisch gesteuerten Geräten wird Hysterese,
das heißt ein im Vergleich zum Einschaltpunkt niedrigerer Ausschaltpunkt der Schalteinrichtung,
durch die Ausbildung des Stößels in dem Druckschalter erzeugt, indem man sich bspw.
den Unterschied zwischen Haft- und Gleitreibung zunutze macht. Im vorliegenden Fall
einer elektronisch gesteuerten Schalteinrichtung kann ein Oszillator zur Erzeugung
eines Referenztakts für die Zählung der von einem Impulsgeber in Abhängigkeit der
Durchflußgeschwindigkeit erzeugten Impulse vorgesehen sein. Nach dem vorteilhaften
Aspekt der Erfindung wird nach dem Einschalten der Heizeinrichtung die Frequenz des
Oszillators abgesenkt oder erhöht, so daß das Ausschaltsignal bei einer niedrigeren
Durchflußgeschwindigkeit im Vergleich zum Einschaltsignal ausgelöst wird. Dies stellt
eine besonders einfache Realisierung von Hysterese insbesondere unter Vermeidung einer
aufwendigen Mikroprozessorsteuerung dar. Die relative Frequenzänderung liegt bevorzugt
im Bereich von 5 bis 30 %, weiter vorzugsweise 10 bis 20 %.
[0014] Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung gehen aus der folgenden beispielhaften
Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren hervor. Es zeigen:
- Fig. 1:
- ein Schaltungsdiagramm des Stromkreises für die Heizeinrichtung;
- Fig. 2:
- ein Schaltungsdiagramm für die Schalteinrichtung;
- Fig. 3:
- ein Schaltungsdiagramm der Schaltung für die Erzeugung des Steuersignals für die Schalteinrichtung;
- Fig. 4:
- ein Schaltungsdiagramm des Oszillators; und
- Fig. 5:
- ein Schaltungsdiagramm einer alternativen Ausführungsform des Stromkreises für die
Heizeinrichtung.
[0015] Die Heizeinrichtung wird im Beispiel der Fig. 1 von der Heizwendel 10 gebildet. Diese
wird aus dem Wechselstromnetz 11 gespeist. In den beiden entsprechenden Leitungen
12 und 13 ist jeweils ein Schalter 14 bzw. 15 angeordnet, um im ausgeschalteten Zustand
eine vollständige Netztrennung zu bewirken. Für die Funktion der Schalteinrichtung
reicht auch die Verwendung eines einzelnen Schalters 14 oder 15 aus. Wenn beide Schalter
14, 15 geschlossen sind, fließt Wechselstrom durch die Heizwendel 10, um durch die
Wasserleitung 16 fließendes Wasser zu erwärmen. Die Schalter 14, 15 sind jeweils als
Relais 17, 18 ausgebildet. Die Schalter 14, 15 bzw. die Relais 17, 18 bilden im Beispiel
der Fig. 1 die Schalteinrichtung.
[0016] Die Schalter 14, 15 werden geschlossen, wenn, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Steuerspannung
an den Relais 17, 18 anliegt. Im ausgeschalteten Zustand sind die Schalter 20, 21,
22 geöffnet und, da keine Steuerspannung an den Relais 17, 18 anliegt, die Schalter
14, 15 geöffnet. Wenn an dem Signaleingang 23 das Signal "Relais Ein" anliegt, so
werden die Schalter 20 und 21 unmittelbar geschlossen beziehungsweise eingeschaltet.
Die ΔU-Erkennung 24, die beispielsweise im wesentlichen von einer Zenerdiode gebildet
werden kann, detektiert an ihrem Eingang 25 aufgrund des geschlossenen Schalters 20
null Volt und schließt daher den Schalter 22. In diesem Zustand unmittelbar nach dem
Einschalten liegt die Steuerspannung +Ub jeweils an den Relais 17, 18 an, d.h. die
Relais 17, 18 sind parallel an die Steuerspannung +Ub angeschlossen. Dies veranlaßt
die Schließung der Schalter 14, 15, so daß der Heizstrom fließt. Die Serienschaltung
der Relais 17, 18 ist auf mehr als zwei Relais verallgemeinerbar.
[0017] Nach Ablauf der durch das Zeitglied 26 definierten Zeit im Bereich von 20 bis 500
msec, vorzugsweise 50 bis 200 msec, beispielsweise etwa 100 msec wird der Schalter
20 durch das Zeitglied 26 geöffnet. Das Potential am Eingang 25 der ΔU-Erkennung 24
beträgt aufgrund der Trägheit des Relais 17 +Ub, was die ΔU-Erkennung 24 veranlaßt,
den Schalter 22 zu öffnen. Der Strom fließt nunmehr durch die über die Verbindungsleitung
27 in Serie geschalteten Relais 17, 18 und den geschlossenen Schalter 21. An den Relais
17, 18 fällt jeweils die Spannung von etwa 0.5 Ub ab, dies reicht jedoch aus, um die
einmal eingeschalteten Relais im eingeschalteten Zustand zu halten. Aufgrund der Trägheit
der Relais 17, 18 bleiben diese während der Umschaltung von Parallel- zu Reihenschaltung
ständig geschlossen. Da infolge der Serienschaltung nur noch etwa der halbe Strom
durch die Relais 17, 18 im Vergleich zur Parallelschaltung fließt, führt dies zu einer
Stromersparnis und zu einer geringeren Temperaturentwicklung in den Relais 17, 18.
Aufgrund des geringeren Stromflusses steigt die mittels eines Transformators erzeugte
Steuerspannung aufgrund einer Transformatoreigenschaft bspw. auf etwa 1.2 Ub an, so
daß an jedem Relais 17, 18 sogar 0.6 Ub anliegen, was die Sicherheit erhöht, daß die
Relais 17, 18 im eingeschalteten Zustand gehalten werden. Die Diode 28 dient zur Vermeidung
eines Kurzschlusses im parallel geschalteten Zustand der Relais 17, 18.
[0018] Die Erzeugung des Signals "Relais Ein" erfolgt mittels der in Fig. 3 gezeigten Schaltung.
Der Impulsgeber 30 erzeugt bei durch die Leitung 16 fließendem Wasser Spannungspulse,
deren Frequenz proportional zur Durchflußgeschwindigkeit des Wassers durch die Leitung
16 ist. Dies kann beispielsweise mittels einer Turbine 31 induktiv und damit berührungslos
erfolgen. Dies hat nebenbei bemerkt den Vorteil, daß eine Luftblasenerkennung vorgesehen
sein kann, was bei herkömmlichen Druckschaltern nicht ohne weiteres möglich ist. Eine
Abdichtung des Impulsgebers 30 gegenüber der Leitung 16 ist somit überflüssig. Die
vom Impulsgeber 30 erzeugten Pulse werden zu dem Reset-Eingang 32 des Zählers 33 geleitet.
Der Zähler 33 inkrementiert einen Zählwert mit einer vom Oszillator 34 definierten
Zählfrequenz. Beim Überschreiten einer festgelegten Schwelle wird der Timeout-Ausgang
35 des Zählers 33 eingeschaltet und dieses Timeout-Signal in dem Speicher 36 gespeichert.
Wenn an dem Steuereingang 37 des Speichers 36 ein Puls eintrifft, wird ein Wert, der
zu dem im Speicher 36 gespeicherten Wert invers ist, als Relais-Seuersignal auf die
Signalleitung 23 zur Steuerung der Schalter 20, 21 ausgegeben.
[0019] Zunächst sei der Fall betrachtet, bei dem Wasser mit einer Geschwindigkeit oberhalb
der Einschaltschwelle fließt. In diesem Fall erzeugt der Impulsgeber 30 Spannungspulse
mit hoher Frequenz und kurzem Zeitabstand. Zu einer bestimmten Zeit wird ein erster
Puls an den Reset-Eingang 32 des Zählers 33 geleitet. Aufgrund des Resets schaltet
der Zähler 33 den Timeout-Ausgang 35 aus, im Speicher 36 wird der Aus-Wert gepeichert.
Unmittelbar nach dem Reset wird der Zählwert des Zählers 33 auf Null gesetzt und der
Zähler 33 beginnt die Inkrementierung des Zählwerts mit der durch den Oszillator 34
vorgegebenen Taktfrequenz. Nach kurzer Zeit erzeugt der Geber 30 den nachfolgenden
zweiten Puls, der auf den Reset-Eingang 32 des Zählers 33 gegeben wird, so daß der
Zähler 33 den Zählwert wieder auf Null setzt. Zum Zeitpunkt des Nullsetzens des Zählwerts
liegt dieser aufgrund der kurzen Zeitspanne zwischen den beiden Pulsen noch unterhalb
der im Zähler 33 festgelegten Zählerschwelle, so daß kein Überlauf des Zählers 33
erfolgt und der Timeout-Ausgang 35 des Zählers 33 daher ausgeschaltet bleibt. Der
Timeout-Ausgang 35 des Zählers 33 bleibt also bei ausreichend hoher Frequenz der vom
Impulsgeber 30 erzeugten Pulse ständig ausgeschaltet.
[0020] Die vom Impulsgeber 30 erzeugten Spannungspulse werden über die Leitung 38 vom Impulsgeber
30 über ein Verzögerungsglied 39 an den Steuereingang 37 des Speichers 36 geleitet.
In dem obigen Beispiel löst beispielsweise der zweite Puls nach einer durch das Verzögerungsglied
39 festgelegten Zeitspanne die Ansteuerung des Speichers 36 aus. Infolge der Ansteuerung
gibt der Speicher 36 ein zum gespeicherten Aus-Signal inverses Signal, also ein Ein-Signal,
auf die Signalleitung 23 aus. Das Relais-Ein-Signal führt, wie im Zusammenhang mit
Fig. 2 erläutert, zur Einschaltung der Heizeinrichtung.
[0021] Gleichzeitig wird das Relais-Ein-Signal über die Leitung 40 an den Oszillator 34
gegeben, was eine Absenkung der Oszillationsfrequenz in dem Oszillator 34 verursacht.
Aufgrund dessen wird die Zählfrequenz des Zählers 33 abgesenkt, so daß die im Zähler
33 festgelegte Zählschwelle auch bei vergleichsweise größeren Pulsabständen, das heißt
geringerer Durchflußmenge nicht überschritten wird und die Relais 17, 18 daher auch
bei einer Durchflußmenge, welche unter dem Einschaltwert liegt, eingeschaltet bleiben
und erst bei einem unter diesem Einschaltwert liegenden Ausschaltwert der Durchflußmenge
ausgeschaltet werden. Auf diese Weise wird die gewünschte Hysterese zwischen Einschalt-
und Ausschaltvorgang erreicht.
[0022] Als nächstes sei der Fall betrachtet, bei dem die Durchflußmenge in der Leitung 16
von ausreichend hoher Durchflußmenge auf Null abgesenkt wird. Der letzte vom Impulsgeber
30 erzeugte Puls löst den Reset des Zählers 33 aus; der Timeout-Ausgang 35 des Zählers
wird ausgeschaltet. Der Zähler 33 setzt seinen Zählwert auf Null und beginnt mit der
Inkrementierung des Zählwerts. Da der Impulsgeber 30 keinen weiteren Impuls erzeugt,
überschreitet der Zählwert irgendwann die im Zähler 33 festgesetzte Schwelle. Der
Überlauf veranlaßt den Zähler 33, den Timeout-Ausgang 35 des Zählers 33 einzuschalten.
Das Timeout-Signal wird an den Speicher 36 gelegt und gleichzeitig über die Leitung
42 an das Zeitglied 39. Nach Ablauf der im Zeitglied 39 definierten Zeit übernimmt
der Speicher 36 das Timeout-Signal an seinen invertierten Ausgang und schaltet über
die Leitung 23 die Relais 17 und 18 aus. Weiterhin wird das Timeout-Signal über die
Leitung 41 an den Oszillator 34 geleitet, um diesen zu deaktivieren und den Zählvorgang
damit zu unterbrechen. Der Zählvorgang wird erst wieder durch den nächsten Reset des
Zählers 33 durch einen vom Impulsgeber 30 erzeugten Impuls gestartet. Anstelle der
Inkrementierung des Zählerwerts im Zähler 33 kann in einer anderen Ausführungsform
auch eine Dekrementierung erfolgen. Anstelle des Absenkens der Oszillationsfrequenz
des Oszillators 34 kann in einer anderen Ausführungsform auch eine Anhebung derselben
erfolgen.
[0023] Wenn ein Relais-Aus-Signal bereits kurz nach einem Relais-Ein-Signal erfolgt, insbesondere
innerhalb der durch das Zeitglied 26 definierten Zeitspanne, so bleibt zwar der Schalter
20 geschlossen, jedoch wird der Schalter 21 unmittelbar geöffnet, so daß kein Strom
durch die Heizwendel 10 fließt und diese somit vor möglicher Beschädigung bspw. infolge
eines Störsignals bei belüfteter Leitung 16 geschützt ist.
[0024] Im folgenden sei die Situation betrachtet, daß die Durchflußmenge in der Leitung
16 von Null auf einen Wert unterhalb des Einschaltwertes geändert wird oder auf einen
Wert unterhalb des Ausschaltpunkts abgesenkt wird. In diesem Fall löst ein vom Impulsgeber
30 erzeugter erster Puls einen Reset des Zählers 33 aus. Der Timeout-Ausgang 35 wird
ausgeschaltet. Der Zähler 33 setzt den Zählwert auf Null und beginnt mit der Inkrementierung
des Zählwerts. Bevor der nachfolgende zweite Puls einen erneuten Reset des Zählers
33 auslöst, wird der im Zähler 33 festgelegte Schwellenwert überschritten, so daß
der Timeout-Ausgang 35 eingeschaltet wird. Der Wert wird im Speicher 36 gespeichert.
Das Timeout-Ein-Signal wird über die Leitung 42 dem Verzögerungsglied 39 zugeführt
und dort um eine geringe Zeitspanne verzögert und mit dieser Verzögerung dem Steuereingang
37 des Speichers 36 zugeführt. Dieses Steuersignal veranlaßt den Speicher 36, das
Relais-Aus-Signal auf die Signalleitung 23 auszugeben, um die Relais 17, 18 auszuschalten
beziehungsweise ausgeschaltet zu lassen. Da es in diesem Wertebereich der Durchflußmenge
zu einer ständigen Änderung des Timeout-Ausgangs 35 des Zählers 33 kommt, ist es vorteilhaft,
den Wert des Ausgangs 35 in dem Speicher 36 zwischenzuspeichern und den Speicher 36
nur bei der Einschaltung des Timeout-Ausgangs 35 über die Leitung 42 und das Verzögerungsglied
39 auszulösen, da ohne den Speicher 36 ein ständiges, verschleißförderndes Schalten
der Relais 17, 18 erfolgen würde. Die Verzögerungszeit des Verzögerungsglieds ist
zweckmäßigerweise wesentlich geringer, vorzugsweise 0.1 oder weniger, als der Abstand
zweier Pulse im Bereich der Ein- oder Ausschaltschwelle.
[0025] Bei der in Fig. 4 gezeigten Oszillatorschaltung wird die Oszillationsfrequenz bei
ausgeschalteten Relais 17, 18 von dem Kondensator 50 bestimmt. Die Oszillationsfrequenz
ist vorzugsweise einstellbar. Wenn die Relais 17, 18 eingeschaltet werden, veranlaßt
das Relais-Ein-Signal über die Leitung 40 die Schließung des Schalters 51 und damit
zur Parallelschaltung einer Kapazität, nämlich eines oder beider Kondensatoren 52,
53 zum Kondensator 50. Dies führt zu einer Absenkung der Oszillationsfrequenz des
Oszillators 34. Zur Erfüllung dieser Funktion reicht einer der beiden Kondensatoren
52, 53 aus. Vorzugsweise sind zwei Kondensatoren 52, 53 parallel geschaltet. Durch
Auswahl eines oder beider Kondensatoren können dann unterschiedliche Werte der Frequenzabsenkung
bspw. im bevorzugten Bereich von 10 - 20 % realisiert werden. Vorzugsweise sind entsprechende
Brücken 54, 55 für jeden Kondensator 52, 53 vorgesehen. Eine der beiden Brücken kann
bspw. im Werk oder auf der Einbaustelle entfernt werden, um den gewünschten Wert für
den Unterschied zwischen Ein- und Ausschaltpunkt festzulegen. Auf diese Weise kann
mit einer Schaltung ein breites Gerätespektrum realisiert werden. In einer anderen
Ausführungsform kann auch eine kontinuierliche Verstellbarkeit der Kapazität bzw.
allgemeiner der Oszillationsfrequenz realisiert werden. In einer weiteren, nicht gezeigten
Ausführungsform kann zur Änderung der Oszillationsfrequenz ein Widerstand in dem Oszillatorkreislauf
geändert werden.
[0026] Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform umfaßt die Heizeinrichtung zwei Heizwendel
10, 60 entsprechend zwei Heizstufen. Die Umschaltung zwischen den beiden Heizwendeln
10, 60 erfolgt mittels Schaltern 61, 62, die vorzugsweise als Relais ausgebildet sind.
Die Schaltung der Schalter 61, 62 kann bspw. ebenfalls in Abhängigkeit der Durchflußmenge
durch die Leitung 16 erfolgen. Bei einem ersten Einschaltpunkt werden bspw. die Schalter
14, 15 geschlossen, Strom fließt durch das Heizelement 10. Bei einem zweiten Einschaltpunkt
entsprechend höherer Durchflußmenge werden zusätzlich die Schalter 61, 62 umgeschaltet,
Strom fließt durch das Heizelement 60, welches eine höhere Heizleistung aufweist als
das Heizelement 10. Die Schaltung der Schalter 61, 62 kann in einer anderen Ausführungsform
auch unabhängig von der Durchflußmenge erfolgen, beispielsweise mittels eines nicht
gezeigten Bedienelements von außen durch den Benutzer. Dieser kann dann zwei unterschiedliche
Heizleistungen und damit Wassertemperaturen auswählen. In diesem Beispiel werden dann
nur die Schalter 14, 15 in Abhängigkeit der Durchflußmenge geschaltet. In einer anderen
Ausführungsform kann wahlweise die Zuschaltung eines zweiten Heizwendels zu einem
ersten Heizwendel erfolgen. Die Zuschaltung kann entweder vom Wasserdurchfluß abhängig
gemacht werden, oder durch eine Bedienelement gewählt werden.
1. Durchlauferhitzer mit einer Heizeinrichtung (10, 60) zum Erwärmen von fließendem Wasser,
der zur Erzeugung mindestens eines diskreten Heizleistungswertes eingerichtet ist,
und der eine Schalteinrichtung (14, 15) umfaßt, die in dem Stromkreis für die Heizeinrichtung
(10, 60) angeordnet ist und diskrete, von der Durchflußmenge abhängige Schaltzustände
aufweist, wobei in einem ersten Schaltzustand der Stromkreis für die Heizeinrichtung
(10, 60) unterbrochen und diese daher ausgeschaltet ist, und in dem mindestens einen
weiteren Schaltzustand der Stromkreis für die Heizeinrichtung (10, 60) geschlossen
und diese daher eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (14, 15) in Abhängigkeit der Durchflußmenge digital-elektronisch
gesteuert wird.
2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der von der Durchflußmenge abhängigen Schaltzustände höchstens fünf, vorzugsweise
höchstens drei, weiter vorzugsweise genau zwei beträgt.
3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (14, 15) die Heizeinrichtung (10, 60) im ausgeschalteten Zustand
galvanisch vollständig von der Stromversorgung (11) trennt.
4. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung mindestens ein Relais, vorzugsweise mindestens zwei Relais
(17, 18) umfaßt.
5. Durchlauferhitzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Relais (17, 18) nach dem Einschalten der Heizeinrichtung (10, 60) in Serie miteinander
geschaltet werden.
6. Durchlauferhitzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der Relais (17, 18) in Serie selbsttätig nach Ablauf einer vorbestimmten
Zeitspanne erfolgt.
7. Durchlauferhitzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der Relais (17, 18) in Serie unter Verwendung eines Zeitglieds (26)
erfolgt.
8. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der Relais (17, 18) in Serie unter Verwendung einer Spannungsdifferenzerkennung
(24) erfolgt.
9. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einschalten der Heizeinrichtung (10, 60) die Frequenz eines für die elektronische
Steuerung der Schalteinrichtung (14, 15) verwendeten Oszillators (34) abgesenkt oder
erhöht wird.
10. Durchlauferhitzer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Oszillatorfrequenz im Bereich von 5 % bis 30 %, vorzugsweise 10
% bis 20 % liegt.
11. Durchlauferhitzer nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Oszillatorfrequenz durch Änderung frequenzbestimmender Eigenschaften,
insbesondere der Kapazität und/oder des Widerstands, des Oszillators (34) erfolgt.
12. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Oszillatorfrequenz durch Parallelschalten einer Kapazität zu den
frequenzbestimmenden Bauteilen des Oszillators (34) erfolgt.
13. Durchlauferhitzer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität mindestens zwei parallel geschaltete Kondensatoren (52, 53) umfaßt.
14. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein für die elektronische Steuerung der Schalteinrichtung (14, 15) verwendetes Steuersignal
in einem Speicher (36) zwischengespeichert wird.
15. Durchlauferhitzer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Speichers (36) durch ein Steuersignal ausgelöst wird, das auf der
Grundlage eines durch einen Impulsgeber (30) erzeugten Pulses oder eines aus einem
Zähler (33) ausgegebenen Signals gebildet wird.
16. Durchlauferhitzer nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang (37) des Speichers (36) mit einem Verzögerungsglied (39) verbunden
ist.
17. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die digital-elektronische Steuerung der Schalteinrichtung (14, 15) unter Verzicht
auf einen Mikroprozessor erfolgt.