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Dokumentenidentifikation DE19833586B4 16.05.2007
Titel Vorrichtung zur Bestimmung des Feuchtegehaltes in Gasen
Anmelder UST Umweltsensortechnik GmbH, 98716 Geschwenda, DE
Erfinder Kiesewetter, Olaf, Dr., 98716 Geschwenda, DE
Vertreter Patentanwälte Liedtke & Partner, 99096 Erfurt
DE-Anmeldedatum 27.07.1998
DE-Aktenzeichen 19833586
Offenlegungstag 01.04.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse G01N 27/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01N 25/68(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G01K 11/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F24F 11/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Feuchtegehaltes in Gasen mit einem Taupunktsensor, der ein kapazitives Element und ein Heizelement aufweist.

In vielen Bereichen der Technik werden heute Sensoren eingesetzt, um den relativen Gehalt der Feuchte in Gasen zu bestimmen.

Hierzu ist es bekannt, Feuchtesensoren zu verwenden, deren Kapazität oder deren Widerstand sich in Abhängigkeit von der relativen Feuchte ändert. Diese Sensoren zeichnen sich durch einen niedrigen Preis und ihren einfachen Aufbau aus. Nachteilig ist dabei jedoch, daß durch Verschmutzung das Adsorptions-Desorptions-Gleichgewicht zwischen der Feuchtigkeit und den Polymerschichten des Sensors verändert wird und somit im Langzeitverhalten dieser Sensoren Driften auftreten.

Aufgrund dieser Eigenschaften derartiger Feuchtesensoren werden bei höheren Anforderungen an die Genauigkeit Taupunktsensoren eingesetzt. Die Taupunktsensoren verändern ihre Kapazität, wenn an der Oberfläche eine Betauung erfolgt. Da dieser Prozeß nur durch den Feuchtegehalt der Umgebungsluft und der Temperatur bestimmt wird und bei Alterung sich lediglich der Kapazitätssprung verändert, aber nicht dessen Lage, sind solche Systeme durch sehr geringe Driften gekennzeichnet.

Nachteilig wirkt sich bei solchen Systemen aber aus, daß die hochpolierte Oberfläche unter den Taupunkt abgekühlt werden muß, um ein Signal zu erhalten. Dies wird bisher durch zusätzlich angebrachte Peltierelemente erreicht. Auf Grund des komplizierten Aufbaus der Peltierelemente verursachen derartige Anordnungen jedoch einen hohen Kostenaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Feuchtegehaltes in Gasen anzugeben, die bei geringem Kostenaufwand eine genaue Ermittlung des Feuchtegehaltes auch über einen längeren Zeitraum ermöglicht.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung und

2 die Anordnung einer Vorrichtung mit zusätzlichem Peltierelement, Die Erfindung ist vorteilhaft für Applikationen einsetzbar, bei denen eine Klimaanlage zum Einsatz kommt und die somit über ein Kühl- und/oder Heizregister verfügen, so daß die Untertemperatur des Kühlregisters genutzt werden kann.

Um eine Signaländerung zu messen, ist es zweckmäßig, den Sensor so am Register anzubringen, daß die Abkühlung der Oberfläche unter den Taupunkt unter Zuhilfenahme der Kühlregister erfolgt.

Eine solche Anordnung ist in 1 dargestellt. Bei dieser Applikation ist vorteilhaft, daß in der Mehrzahl der Anwendungsfälle auf ein Peltierelement als Abkühlungselement verzichtet werden kann.

Die Vorrichtung ist an einem zu klimatisierenden Innenraum angebracht, der über eine Leitung mit der Außenluft verbunden ist. In dieser Leitung befindet sich eine Umluftklappe, mit der die Verbindung des Taupunktsensors entweder zur Innen- oder zur Außenluft geleitet werden kann, um wahlweise die Feuchtigkeit der Außen- oder die der Innenluft bestimmen zu können.

2 zeigt eine Anordnung, bei der sich zwischen dem Taupunktsensor und dem Kühlregister ein Peltierelement und ein Wärmekoppelstück befinden.

Um einen Signalwechsel zwischen Betauung und Nichtbetauung zu erreichen, wird ein Verfahren genutzt, bei dem am Kondensator die Temperatur mit einem elektrischen Widerstandssensor gemessen und nachfolgend dieser Widerstand als Heizer benutzt wird, um das absorbierte Wasser zu entfernen und den genauen Taupunkt zu bestimmen, wobei durch die Anordnung einer Schicht, die gezielt Kondensationskeime enthält, erreicht wird, daß bei der Abkühlung der Anordnung bereits einige Kelvin vor dem Erreichen des Taupunktes ein dedektierbarer Wasserfilm gebildet wird, der an der Anordnung ein auswertbares Signal erzeugt. Dabei ist vorteilhaft, daß durch diese Anordnung das Betauen der Kühlregister verhindert werden kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß bei Systemen, die mit variabler Außen- und Innenluftzufuhr arbeiten, mittels eines Sensorelementes sowohl die Feuchte der Außen- als auch die Feuchte der Innenluft bestimmt werden kann. Es können somit Regelungen aufgebaut werden, die durch geeignete Steueralgorithmen die Feuchtigkeitsmenge im Innenraum regeln und somit gezielt die Behaglichkeit steuern können


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Bestimmung des Feuchtegehaltes in Gasen mit einem Taupunktsensor, der ein kapazitives Element und ein Heizelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Taupunktsensor an einem Kühlregister einer Klimaanlage angebracht ist, mit dem der Taupunktsensor mindestens bis zum Taupunkt abgekühlt und mit dem Heizelement zur Desorption von Feuchte erwärmt wird. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für extreme Abkühlungen zwischen Taupunktsensor und Kühlregister zusätzlich ein Peltierelement angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einen zu klimatisierenden Innenraum vorgesehen ist, der über eine Leitung mit der Außenluft verbunden ist, wobei in der Leitung eine Umluftklappe angebracht ist, mit der Taupunktsensor zur Innen- oder zur Außenluft verbunden werden kann, um sowohl die Feuchtigkeit der Außen- als auch die der Innenluft bestimmen zu können. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Temperatursensor aufweist mit dessen Hilfe die relative Feuchte bestimmt wird.






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