DE4135086A1 - Raumtemperaturregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Raumtemperaturregler mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Als Stand der Technik sind Raumtemperaturregler bekannt, die ein Gehäuse aufweisen, in welchem mindestens ein Raumtemperaturfühler und eine zugehörige Regelvorrich­ tung angeordnet sind. An der Frontseite des Gehäuses ist in der Regel ein Solltemperatur-Einstellelement angeord­ net, über das die Bedienungsperson die Schalttemperatur des Thermostaten gezielt verändern kann.

Übliche Raumtemperaturfühler bestehen aus thermisch sensitiven Elementen wie beispielsweise Bimetallelemen­ ten oder dergleichen, die von Raumluft beaufschlagt werden und eine Schaltvorrichtung betätigen, sobald ein bestimmter Temperatur-Sollwert überschritten wird. Auch ist es üblich, elektronische Bauelemente mit thermischer Sensibilität wie beispielsweise Thermowiderstände, Halb­ leiter und dergleichen als Temperaturfühler heranzu­ ziehen und in Raumtemperaturregler einzubauen.

Raumtemperaturregler mit derartigen Elementen benötigen grundsätzlich eine Durchlüftung, d. h. das eigentliche thermisch sensitive Element muß von Raumluft umspülbar im Gehäuse angeordnet sein, was bestimmte Vorgaben an das Gehäuse wie beispielsweise einen über die Wand er­ habenen Aufbau mit Lüftungsschlitzen und dergleichen mit sich bringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Raum­ temperaturregler mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 derart auszubilden, daß er klein und kompakt gebaut werden kann und ohne Durchlüftung mit Raumluft auskommt. Diese Aufgabe wir nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Raumtemperaturfühler als Infra­ rotsensor ausgebildet ist.

Als Kern der Erfindung wird zunächst die physikalische Tatsache ausgenutzt, daß ein Körper mit einer ganz be­ stimmten Temperatur Infrarotstrahlung ganz bestimmter Wellenlänge aussendet. Diese Strahlung wird von einem Infrarotsensor erfaßt und analysiert, so daß am Sensor­ ausgang ein Signal zur Verfügung steht, das Aufschluß über die Temperatur der abgetasteten Oberfläche und damit Aufschluß über die Raumtemperatur gibt.

Wenn im Anspruch 1 davon die Rede ist, daß der Raumtem­ peraturfühler als Infrarot-Sensor 15 ausgebildet ist oder einen Infrarot-Sensor enthalten soll, so ist damit umfaßt, daß der Raumtemperaturfühler nur einen Infra­ rot-Sensor umfaßt, der alleine mit der Regelvorrichtung zusammenwirkt oder daß beispielsweise ein herkömmlicher Raumtemperaturfühler (NTC) vorgesehen ist, der eine Grobtemperaturerfassung vornimmt und zusätzlich ein Infrarot-Sensor 15 vorgesehen ist, der für eine Fein­ regelung sorgt.

Durch die besondere Ausbildung des Raumtemperaturfühlers als Infrarotsensor, kann der gesamte Regler gekapselt aufgebaut werden, eine Durchlüftung des Reglergehäuses ist nicht mehr notwendig, die gesamte Elektronik läßt sich vollständig in eine Unterputzdose integrieren, die frontseitig mit einer Austauschblende überdeckt werden kann. Damit besteht die Möglichkeit, mit nur einer ein­ heitlichen Ausführung des Raumtemperaturreglers i. w. alle Schalterprogramme der unterschiedlichen Anbieter auszurüsten, die üblichen Integrationsschwierigkeiten von Raumtemperaturreglern in derartige Programme be­ stehen nicht mehr.

Zur mittelbaren Erfassung der Raumtemperatur dient ein die Meßoberfläche tragender Meßkörper, der - um mög­ lichst großflächig einer Raumtemperaturbeaufschlagung ausgesetzt zu sein - etwa parallel hinter der Austausch­ blende, d. h. zur Raumseite hin im Gehäuse untergebracht ist. Es ist auch möglich, die Austauschblende selbst als Meßkörper heranzuziehen. Es ist vorteilhaft, wenn der Meßkörper von weiteren Gehäuseelementen weitgehend ther­ misch abgekoppelt ist, da sich dadurch Wandtemperatur­ einflüsse sowie Einflußnahme der Verlustwärme des Raum­ temperaturreglers auf die Temperaturmessung vermeiden lassen.

Um möglichst reproduzierbare und genaue Meßverhältnisse zu bekommen, ist es vorteilhaft, wenn zur Definition der abgetasteten Meßoberfläche zwischen dem IR-Sensor und dem Meßkörper eine Blende angeordnet ist. Durch die Blende wird die Meßoberfläche randseitig definiert, d. h. es spielt für die Messung keine Rolle, wenn die Meßoberfläche neben dem definierten Meßbereich vom erfaßten Infrarot-Emissionsfaktor abweichende andere Emissionsfaktoren aufweist.

Durch die Verwendung des Infrarotsensors als Raumtempe­ raturfühler ergibt sich noch als weiterer Vorteil die Möglichkeit, die Änderung der Solltemperatur-Vorgabe durch eine gezielte Änderung des Infrarot-Emissions­ faktors der abgetasteten Oberfläche herbeizuführen. Dies kann zum einen dadurch geschehen, daß der abgetastete Bereich auf der Meßoberfläche verlagert wird, was bei­ spielsweise durch eine Blendenveränderung oder Blenden­ verschiebung durchführbar ist oder bei fester Blende die Meßoberfläche verschoben wird. Auf der Meßoberfläche sind Bereiche unterschiedlicher IR-Emissionsfaktoren angeordnet, was beispielsweise durch Bereiche unter­ schiedlicher Oberflächenstruktur und/oder unterschied­ licher Farbe der Oberfläche durchführbar ist. Es ist auch möglich, die durchgelassene Infrarotintensität zu beeinflussen oder durch mehrere unterschiedliche Blendenöffnungen gleichzeitig Bereiche mit mehr als einem IR-Emissionsfaktor in die Messung einzubeziehen. Blendenbewegungen oder Meßoberflächenbewegungen werden durch das in die Frontplatte integrierte oder durch die Frontplatte gebildete Sollwert-Einstellelement voll­ zogen. Es ist auch möglich, daß das Sollwert-Einstelle­ lement eine elektronische Schaltung beeinflußt, über die die Sensitivität des Infrarotsensors verändert wird, d. h. bei gleichbleibender IR-Emission der mit dem Sen­ sorelement zusammenwirkenden Elektronikschaltung eine andere Temperatur vorgegeben wird, als sie tatsächlich im Raum herrscht, wodurch dann eine Anhebung oder Ab­ senkung der Raumtemperatur bis zum gewünschten Wert erfolgt.

Grundsätzlich ist es auch möglich, den zur Temperaturer­ fassung verwendeten Infrarot-Sensor in an sich bekannter Weise als Bewegungsmelder zu betreiben und mit einer elektronischen Schaltung zu verbinden, die die Raum­ temperatur beispielsweise um mehrere Grad anhebt, sobald der Bewegungsmelder die Anwesenheit einer Person im raumtemperaturgeregelten Raum feststellt und die Raum­ temperatur absenkt, sobald die Anwesenheit einer Person nicht mehr festgestellt wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn über eine Zeitverzögerungsschaltung die Raumtempe­ ratur zunächst über einen gewissen Zeitraum konstantge­ halten wird, auch wenn keine Anwesenheit einer Person im Raum mehr festgestellt wird, um ein laufendes Absenken und Anheben der Raumtemperatur in Folge des Meßergebnis­ ses des Bewegungsmelders zu vermeiden.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausfüh­ rungsform eines in einer Raumwand unterge­ brachten Raumtemperaturregler,

Fig. 2 ein Querschnitt durch eine weitere Ausfüh­ rungsform;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine dritte Ausfüh­ rungsform;

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf Bereiche unterschiedlichen IR-Emissionsfaktors des Meßkörpers gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform eines Raumtempera­ turreglers im Schnitt.

Der in den Zeichnungsfiguren 1-3 und 5 schematisch dargestellte Raumtemperaturregler weist ein Gehäuse 1 auf, das in einer Installationsausnehmung 2 einer Raum­ wand 3 montiert ist. Das Gehäuse 1 ist ein Unterputzge­ häuse und liegt in üblicher Form mit wandparallelen Abschnitten 4, 5 an der Wandfläche 6 an. Im Gehäuse 1 ist ein unten noch näher zu erörternder Raumtemperatur­ fühler angeordnet, der mit einer Regelvorrichtung 7 zusammenwirkt, die durch eine Mehrzahl von elektrischen Bauelementen gebildet ist, die auf einer Platine 8 ange­ ordnet sind. An der Frontseite 9 des Gehäuses ist ferner ein Solltemperatur-Einstellelement 10 vorgesehen, das bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Drehknopf ist, natürlich aber auch durch Schieber und dergleichen ausgebildet sein kann.

Der Raumtemperaturfühler wird durch einen Infrarotsensor 15 gebildet, der einen definierten Bereich 16 einer Meßoberfläche 17 abtastet, deren Temperatur von der Raumtemperatur abhängig ist. Die Meßoberfläche 17 ist eine Oberfläche eines von Raumluft beaufschlagten Meß­ körpers, der bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel als austauschbare Abdeckblende ausgebildet ist, die vor dem Gehäuse 1 befestigt ist. Zur weitgehen­ den thermischen Entkopplung des Meßkörpers, d. h. des inneren Bereiches der Abdeckblende 18 sind thermische Entkopplungsabschnitte 19 vorgesehen, die als verdünnte Bereiche der Abdeckblende 18 gestaltet sind, die den den Meßkörper bildenden Innenbereich der Abdeckblende 18 ringförmig umgeben.

Zwischen dem Infrarotsensor 15 und dem Meßkörper (Ab­ deckblende 18) ist zur Definition des abgetasteten Be­ reiches eine Blende 20 angeordnet.

Die Meßoberfläche 17 weist eine bestimmte Struktur auf, mit der ein bestimmter IR-Emissionsfaktor der Oberfläche definiert wird.

Das Sollwert-Einstellelement wirkt bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel direkt mit der elek­ tronischen Schaltung über ein Potentiometer 21 zusammen, wodurch die Sensitivität des IR-Sensors verändert werden kann.

Das Potentiometer 21 ist zusammen mit den elektrischen Bauteilen der Regelvorrichtung 7 auf der Platine 8 be­ festigt, die Platine 8 ihrerseits ist über Befestigungs­ mittel 22 mit der Rückseite 23 des Gehäuses verbunden. Die Abdeckblende 18 soll austauschbar sein, sie kann am Gehäuse mittels Schnapp-Rastverbindungen (24) befestigt sein.

Der Raumtemperaturregler gemäß Fig. 2 ist ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten aufgebaut, gleiche Bezugszeichen bezeichnen in Fig. 2 gleiche Teile. Allerdings ist die Frontblende und der Meßkörper unterschiedlich zu Fig. l aufgebaut. Die Abdeckblende 18′ weist Belüftungsöff­ nungen 30 auf, die Meßoberfläche ist nicht unmittelbar auf der Abdeckblende angeordnet, sondern eine Oberfläche eines gesonderten Meßkörpers 31. Dieser ist hinter der Abdeckblende 18 thermisch abgekoppelt zu weiteren Teilen des Raumtemperaturfühlers über Stege 32 befestigt.

Bei dem in Zeichnungsfigur 3 dargestellten Ausführungs­ beispiel eines Raumtemperaturfühlers wird nun die Ände­ rung der Solltemperaturvorgabe durch eine gezielte Ände­ rung des IR-Emissionsfaktors der abgetasteten Meßober­ fläche 17 herbeigeführt. Dazu ist das Solltemperatur­ einstellelement 10 nicht wie bei dem in Zeichnungsfigu­ ren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Potentiometer verbunden, sondern treibt über ein Ritzel 40 einen mit einer Außenverzahnung 41 versehenen, auf einer Drehachse 42 gelagerten kreisförmigen Abschnitt 43 der Abdeckblende 18 an, der auf seiner Rückseite 44 mit der Meßoberfläche versehen ist. Die Meßoberfläche 17 weist Bereiche 17a-17f (vgl. Fig. 5) auf, die durch Verdrehung des Abschnittes 43 vor dem IR-Sensor 15 in Position gebracht werden können und entweder einzeln oder zusammen mit einem benachbart liegenden Bereich abgetastet werden. Zur Definition des Meßbereichs sind auch hier Blenden 45, 46 vorgesehen.

Es ist natürlich auch denkbar, den drehbaren Abschnitt 43 selbst auf seiner Frontseite mit einer Handhabe oder dergleichen zu versehen, wodurch dann das gesonderte Solltemperatureinstellelement 10 entfallen kann.

Bei dem in Zeichnungsfigur 5 dargestellten Ausführungs­ beispiel reagiert der IR-Sensor 15 nicht nur auf eine Meßoberfläche 17, sondern auch auf im Raum selbst be­ findliche weitere thermische Quellen, wie beispielsweise Menschen. Dazu ist in der Abdeckblende ein Fenster 50 vorgesehen, durch welches im Raum vorhandene Infrarot­ strahlung direkt zum Infrarotsensor 15 gelangen kann. Über eine trichterförmige Blende 52 wird der Abtast­ bereich radial außen begrenzt.

Als Infrarotsensor eignen sich übliche pyrolelektrische Infrarotdetektoren, die seit längerem in Bewegungs­ meldern von Diebstahlwarnanlagen eingesetzt werden.

Claims (22)

1. Raumtemperaturregler mit einem Gehäuse (1), in wel­ chem mindestens ein Raumtemperaturfühler und eine mit diesem zusammenwirkende Regelvorrichtung (7) angeordnet ist und an dessen Frontseite (9) ein Solltemperatur-Einstellelement (10) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Raumtemperaturfühler als Infrarot-Sensor (15) ausgebildet ist oder einen Infrarot-Sensor (15) enthält.

2. Raumtemperaturregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Sensor (15) einen definierten Be­ reich (16) einer Meß-Oberfläche (17) abtastet, deren Temperatur von der Raumtemperatur abgehängig ist.

3. Raumtemperaturregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß-Oberfläche (17) eine Oberfläche eines von Raumluft beaufschlagten Meßkörpers (18, 31) ist.

4. Raumtemperaturregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkörper (18, 31) im/am Gehäuse (1) ange­ ordnet ist.

5. Raumtemperaturregler nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkörper als austauschbare Abdeckblende (18) ausgebildet ist.

6. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkörper (18, 31) weitgehend thermisch entkoppelt von weiteren Gehäuseteilen befestigt ist.

7. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Definition der abgetasteten Meßoberfläche (17) zwischen dem IR-Sensor (15) und dem Meßkörper (18, 31) eine Blende (20, 45, 46) angeordnet ist.

8. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen der Solltemperatur-Vorgabe durch eine gezielte Änderung des IR-Emissionsfaktors der abgetasteten Meßoberfläche (17) herbeigeführt wird.

9. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetastete Meßoberfläche (17) gezielt ab­ tastbare Bereiche (17a-17f) unterschiedlicher Farbe aufweist.

10. Raumtemperaturregler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die abtastbare Oberfläche gezielt abtastbare Bereiche (17a-17f) unterschiedlicher Oberflächen­ struktur aufweist.

11. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende beweglich gelagert ist.

12. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenbewegung durch das Sollwert-Ein­ stellelement (10) aktivierbar ist.

13. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Blende nach Art einer Keilblende ausgebildet ist, die die durchgelassene IR-Intensi­ tät beeinflußt.

14. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Blende mehrere Blendenöffnungen unterschiedlichen Durchmessers oder unterschied­ licher Form aufweist.

15. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sollwert-Einstellelement (10) ein elektroni­ sches Schaltelement (21) beeinflußt, über das die Sensitivität des IR-Sensors veränderbar ist.

16. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der abtastbaren Meßoberfläche (17) ver­ sehene Meßkörper (Abschnitt 43) beweglich gelagert ist.

17. Raumtemperaturregler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkörperbewegung durch das Sollwert-Ein­ stellelement (10) aktivierbar ist.

18. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bereiche (17a-17f) unterschiedlicher IR-Emissionsfaktoren gleichzeitig abtastbar sind.

19. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche unterschiedlicher IR-Emissions­ faktoren kontinuierlich ineinander übergehen.

20. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) ein Unterputzgehäuse ist, das durch eine flache wandparallele Abdeckblende (18) abdeckbar ist.

21. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckblende (18) das Einstellelement (10) trägt oder dieses bildet.

22. Raumtemperaturregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der IR-Sensor (15) auch als Bewegungsmelder be­ treibbar und mit einer elektronischen Schaltung ver­ bunden ist, die die Raumtemperatur über eine ein­ stellbare Grundtemperatur anhebt, sobald die An­ wesenheit einer Person im Raum festgestellt wird.