PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005012373B4 15.11.2007
Titel Verfahren zur Kalibrierung von Feuchtesensoren in Klimageräten und Klimagerät
Anmelder Thermo Electron LED GmbH, 63505 Langenselbold, DE
Erfinder Loscher, Helmut, 61130 Nidderau, DE;
Reinhardt, Heiko, 63755 Alzenau, DE;
Stahl, Hermann, 61130 Nidderau, DE
Vertreter Patentanwälte Lang & Tomerius, 80336 München
DE-Anmeldedatum 17.03.2005
DE-Aktenzeichen 102005012373
Offenlegungstag 21.09.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse F24F 11/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A61G 11/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F25B 29/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F25B 49/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes mit einem Nutzraum, einer Steuer- und Auswerteeinheit, einer Temperiervorrichtung für den Nutzraum, einer Einrichtung zur Regulierung der Feuchtigkeit im Nutzraum mit einer Feuchtigkeitsquelle, einer Temperaturmessvorrichtung und einem Feuchtesensor im Nutzraum sowie ein derartiges Klimagerät.

Ein Klimagerät ist ein Laborgerät zur Aufbewahrung von vorwiegend biologischen oder chemischen Proben unter bestimmten klimatischen Bedingungen. Beispiele hierfür sind Inkubatoren oder Begasungsbrutschränke, Kühl- und Gefrierschränke. Solche Klimageräte haben ein Gehäuse, welches einen Nutzraum gasdicht umschließt und thermisch isoliert. Für die Lagerung von Proben ist dieser Nutzraum meist regalartig mit horizontalen Einlagen versehen. Der Nutzraum ist über eine Öffnung, welche häufig die gesamte Vorderseite des Klimagerätes einnimmt und durch eine Verschlussvorrichtung gasdicht abgeschlossen werden kann, zugänglich.

Klimageräte bieten in ihrem Nutzraum ein Klima mit vorgegebener Temperatur und Luftfeuchtigkeit und im Falle von Inkubatoren auch eine vorgegebene Gas-Zusammensetzung. Wichtig ist die konstante Beibehaltung einer definierten Atmosphäre in den Klimageräten. Dies bedeutet auch, dass Störungen in der Nutzraumatmosphäre, beispielsweise durch Öffnen des Klimagerätes, schnell überwunden werden können. Für biologische Proben spielt die Feuchtigkeit im Nutzraum eine entscheidende Rolle. Ist die Feuchte zu gering, können die Proben austrocknen. Bei zu hoher Feuchtigkeit dagegen kann Kondensation an den Proben oder an den Wänden des Klimagerätes auftreten, wodurch sich die Kontaminationsgefahr erhöht. Ein typischer Arbeitsbereich für Inkubatoren liegt bei hohen Feuchten zwischen 90% und 100% relativer Feuchte. Um die Feuchte im Nutzraum des Klimagerätes optimal zu steuern, ist eine genaue Kenntnis der momentanen Feuchte im Nutzraum des Klimagerätes notwendig. Meist sind dafür kapazitive Feuchtesensoren im Nutzraum des Klimagerätes angebracht. Solche kapazitiven Feuchtesensoren arbeiten sehr zuverlässig in einem Bereich zwischen 10% und 90% relativer Feuchte. Bei höheren Feuchten, wie sie in Inkubatoren herrschen, lässt die Genauigkeit der Messung nach. Daher ist in diesem Bereich der hohen Feuchten mit über 90% relativer Feuchte ein zusätzlicher Aufwand zur Kalibrierung der Sensoren notwendig. Dazu kommt, dass die kapazitiven Feuchtesensoren mit der Dauer ihres Betriebes eine Drift aufweisen und daher von Zeit zu Zeit erneute Kalibrierungen notwendig werden. Bisher wird diese Kalibrierung der Feuchtesensoren ausschließlich durch Kundendienstmitarbeiter und Servicepersonal durchgeführt. Dadurch ist die Kalibrierung für den Kunden kostenintensiv und zeitaufwändig. Dies hat zur Folge, dass die Zeitabstände zwischen zwei Kalibrierungen oft zu lang werden und so eine verlässliche Messung der Feuchtigkeit nicht mehr gewährleistet ist.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine einfachere Kalibrierung der Feuchtesensoren in Klimageräten zu ermöglichen. Die Kalibrierung soll vom Benutzer ohne Hilfe von Servicepersonal ausgeführt oder gestartet werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 sowie durch ein Klimagerät nach Anspruch 16. Vorteilhafte Ausführungsvarianten des Verfahrens und Ausführungsformen des Klimagerätes sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes mit einem Nutzraum, einer Steuer- und Auswerteeinheit, einer Temperiervorrichtung für den Nutzraum, einer Einrichtung zur Regulierung der Feuchtigkeit im Nutzraum mit einer Feuchtigkeitsquelle, einer Temperaturmessvorrichtung und einem Feuchtesensor im Nutzraum, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit im Verlauf des Betriebs des Klimagerätes eine Kalibrierung des Feuchtesensors ausführt und dass dabei Temperatur und Feuchtigkeit im Nutzraum so geregelt werden, dass die relative Feuchte im Nutzraum einen vorgegebenen Sollwert erreicht, dass die Abweichung des dann mit dem Feuchtesensor gemessenen Sensorwertes von dem nominellen Sollwert bestimmt wird und dass die Steuer- und Auswerteeinheit nachfolgend während des Normalbetriebes des Klimagerätes mit dem Feuchtesensor gemessene Werte anhand dieser Abweichung korrigiert.

Ein Klimagerät, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, kann beispielsweise ein Heiz- oder Kühlgerät, ein Inkubator oder Begasungsbrutschrank sein. Es weist einen Nutzraum auf, der begrenzt ist durch ein Gehäuse und eine verschließbare Tür. Das Klimagerät hat außerdem eine Temperiervorrichtung, mit der die Temperatur im Inneren des Nutzraums gesteuert werden kann. Je nach Anwendung und gewünschtem Temperaturbereich kann es sich dabei sowohl um eine Heizvorrichtung als auch um eine Kühlvorrichtung oder beides handeln. Eine Steuer- und Auswerteeinheit regelt die Temperiervorrichtung in Abhängigkeit von Messwerten eines oder mehrerer Temperatursensoren im Nutzraum. Außerdem weist das Klimagerät eine Einrichtung zur Regelung der Feuchtigkeit im Nutzraum und eine Feuchtigkeitsquelle auf. Dies kann einerseits eine aktive Befeuchtungseinrichtung sein, bei der dem Nutzraum über eine Zuleitung bei Bedarf aktiv Wasserdampf zugeführt wird. Feuchtigkeitsquelle ist dann beispielsweise ein externes oder integriertes Verdampfungsgerät mit einem Wasserreservoir.

Eine andere mögliche Variante einer Einrichtung zur Regelung der Feuchtigkeit im Nutzraum funktioniert mit passiver Befeuchtung. Als Feuchtigkeitsquelle für die passive Befeuchtung dient dann ein zum Nutzraum offenes Wasserbad im Innenraum des Klimagerätes. Dieses Wasserbad ist zweckmäßig mit einer eigenen Temperiervorrichtung versehen. Die Regelung der Feuchtigkeit erfolgt dann über die separate Ansteuerung von Nutzraumtemperatur und Wassertemperatur.

Wird die Temperatur des Wassers erhöht, so steigt der Dampfdruck des Wassers, und entsprechend mehr Wasser geht in die Gasphase über. Durch die erhöhte Verdampfung bei höherer Wassertemperatur steigt der Partialdruck des Wasserdampfes im Gasgemisch des Nutzraumes. Das Vermögen der Luft, Feuchtigkeit aufzunehmen, steigt jedoch ebenfalls mit der Temperatur. Wenn die Atmosphäre so viel Feuchtigkeit trägt, wie sie gerade aufnehmen kann, spricht man von einer gesättigten Atmosphäre. Die Feuchtigkeit der Atmosphäre ist dann maximal. Bei einer weiteren Zufuhr von Wasserdampf kondensiert Wasser aus. Wenn Nutzraumatmosphäre und Wasserbad die gleiche Temperatur haben, stellt sich das Gleichgewicht zwischen Verdampfung und Kondensation genau bei dieser maximalen Feuchte ein. Ist das Wasser wärmer als die Nutzraumatmosphäre, so wird die Atmosphäre übersättigt und Wasser kondensiert aus. Ist umgekehrt das Wasser kälter als die Nutzraumatmosphäre, so kondensiert mehr Wasserdampf an der Oberfläche des Wasserbades. Das Gleichgewicht verschiebt sich zu einer geringeren Feuchtigkeit im Nutzraum. Die Feuchte wird gemessen als relative Feuchte und bezieht sich auf die bei der jeweiligen Temperatur maximal mögliche Feuchte. Die maximale Feuchte beträgt also bei jeder Temperatur definitionsgemäß 100%. Die Feuchte im Klimagerät wird also bei der passiven Befeuchtung durch Steuerung der Wasserbadtemperatur und der Nutzraumtemperatur reguliert.

Eine Kontrolle der Feuchtigkeit im Nutzraum erfolgt über einen Feuchtesensor in diesem. Dieser Feuchtesensor kann ein kapazitiver Feuchtesensor sein. Es sind aber auch andere Sensoren, die in hohen Feuchtebereichen sensitiv sind, denkbar.

Erfindungsgemäß führt die Steuer- und Auswerteeinheit im Verlauf des Betriebes eine Kalibrierung des Feuchtesensors unter Ansteuerung der Komponenten des Klimagerätes durch. Im Verlauf des Betriebes bedeutet, dass das Klimagerät eingeschaltet ist. Eine Kalibrierung wird zum Beispiel sinnvoller Weise bei jedem Einschalten und Hochfahren des Klimagerätes durchführt. Bei laufendem Betrieb kann dies bei einem Probenwechsel zweckmäßig sein. Bei Dauerbetrieb des Klimagerätes ist generell auch eine Kalibrierung des Feuchtesensors in regelmäßigen Zeitabständen denkbar. Das Starten der Kalibrierung kann automatisch oder durch einen Benutzer, zum Beispiel durch Knopfdruck, erfolgen. Im zweiten Fall ist eine Erinnerungsfunktion sinnvoll, welche durch ein optisches oder akustisches Signal den Benutzer an die nächste Kalibrierung erinnert.

Erfindungsgemäß führt die Steuer- und Auswerteeinheit die Kalibrierung durch. Das heißt, die Steuer- und Auswerteeinheit regelt dann alle Komponenten des Klimagerätes so, dass alle notwendigen Schritte für eine erfolgreiche Kalibrierung vorgenommen werden. Im Einzelnen bedeutet das, dass zunächst die Temperatur im Nutzraum auf einen bestimmten Wert geregelt wird. Weiter wird die Feuchte im Nutzraum mit der Einrichtung zur Regelung der Feuchtigkeit so geregelt, dass die sich einstellende relative Feuchte im Nutzraum einem vorbestimmten Sollwert entspricht. Dies kann bedeuten, dass dem Nutzraum so viel Feuchtigkeit zugeführt wird, bis die maximale Feuchte erreicht ist, der nominelle Sollwert wäre dann 100% relative Feuchte. Eine andere Möglichkeit bietet sich vor allem durch passive Befeuchtung, indem Nutzraumtemperatur und Wasserbadtemperatur so gewählt werden, dass die sich einstellende Feuchte unterhalb der maximalen Feuchte liegt. Die sich unter den gewählten Bedingungen ergebende Feuchte muss in jedem Fall bekannt sein und kann vorab zum Beispiel durch Berechnung oder eine Referenzmessung bestimmt worden sein. Entscheidend ist, dass die Bedingungen, unter denen sich dieser Sollwert der relativen Feuchte tatsächlich einstellt, bekannt sind und in dem Klimagerät bei der Kalibrierung zuverlässig erreicht werden. Wenn diese bekannten und vorbestimmten Bedingungen vorliegen, wird der Feuchtesensor ausgelesen. Der gemessene Wert wird dann mit dem nominellen Sollwert verglichen und die Abweichung bestimmt. Daraus wird ein Korrekturfaktor ermittelt und damit der gemessene Wert durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung auf den Sollwert festgesetzt. Die Steuer- und Auswerteeinheit speichert den Korrekturfaktor und korrigiert dann alle nachfolgenden Messungen während des normalen Betriebs des Klimagerätes mit diesem. Damit ist die Kalibrierung des Feuchtesensors abgeschlossen. Die Kalibrierung des Feuchtesensors erfolgt somit erfindungsgemäß als Einpunktkalibrierung. Dies ist ausreichend, da der Arbeitsbereich der relativen Feuchte bei solchen Klimageräten im Allgemeinen relativ eng begrenzt ist. Das Prinzip der Kalibrierung beruht auch auf der Tatsache, dass sich Temperaturen wesentlich genauer messen lassen als die relative Feuchte an sich. Die Bedingungen, unter denen sich eine bestimmte relative Feuchte einstellt, lassen sich daher gut einstellen und kontrollieren.

Unter dem Normalbetrieb des Klimagerätes wird hier ein Zustand des Klimagerätes verstanden, in dem das Gerät seinem bestimmungsgemäßen Gebrauch, also zum Beispiel der Lagerung von Proben bei festgelegter Temperatur und Luftfeuchtigkeit, dient. Normale Betriebsbedingungen können beispielsweise eine Temperatur von 37° C und 97% relative Luftfeuchte im Nutzraum sein. Vorzugsweise wird die Kalibrierung des Feuchtesensors bei Bedingungen durchgeführt, welche sich hinsichtlich der Temperatur und/oder der Feuchte vom Normalbetrieb des Klimagerätes unterscheiden. So wird beispielsweise zur Kalibrierung des Feuchtesensors die Feuchte im Klimagerät auf die maximale Feuchte angehoben, während diese maximale Feuchte für den Normalbetrieb ungünstig ist, da die Gefahr von Kondensation an den Proben zu hoch ist. Nach erfolgter Kalibrierung wird die Feuchte in diesem Fall wieder für den Normalbetrieb abgesenkt. Die maximale Feuchte im Nutzraum kann auch durch eine Absenkung der Nutzraumtemperatur unter Beibehaltung der Wasserbadtemperatur beziehungsweise ohne weitere Zufuhr von Wasserdampf erreicht werden. Die Kalibrierung wird dann unterhalb der normalen Betriebstemperatur des Klimagerätes durchgeführt. Da die nun kältere Atmosphäre nicht so viel Feuchtigkeit aufnehmen kann, erhöht sich durch die Temperaturabsenkung die relative Feuchte der Luft. Nach Beendigung der Kalibrierung kann dann die Feuchte im Nutzraum dadurch wieder reduziert werden, dass die Temperatur auf die normale Betriebstemperatur angehoben wird. Dies bewirkt dann eine Trocknung der Atmosphäre im Nutzraum.

Vorzugsweise erfolgt die Kalibrierung des Feuchtesensors als automatische Routine im Klimagerät. Die Steuer- und Auswerteeinheit sorgt für die Durchführung aller notwendigen Schritte für die erfolgreiche Kalibrierung. Diese kann durch Knopfdruck durch einen Bediener gestartet werden, wenn sich gerade keine Proben in dem Klimagerät befinden, oder selbsttätig durch die Steuer- und Auswerteeinheit gestartet werden. In einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens ist die Kalibrierung des Feuchtesensors Bestandteil einer Autostartroutine, die bei jedem Einschalten des Klimagerätes abläuft.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird die Kalibrierung des Feuchtesensors bei der maximal erreichbaren Feuchte des Klimagerätes vorgenommen. Dafür wird durch aktive oder passive Befeuchtung in einer der oben beschrieben Methoden die Feuchtigkeit im Nutzraum angehoben, bis die Atmosphäre mit Wasserdampf gesättigt ist und Kondensation auftritt. Der Messwert des Feuchtesensors steigt dabei mit der Feuchtigkeit an. Sobald Kondensation auftritt, bleibt er bei einem maximalen Wert stehen. Auch bei einer weiteren Zufuhr von Feuchtigkeit wird dieser maximale Wert nicht überschritten. Das Verharren des Sensorwertes auf einem maximalen Wert weist also darauf hin, dass Kondensation im Nutzraum auftritt und dass die maximale Feuchte im Nutzraum erreicht ist. Die Steuer- und Auswerteeinheit erkennt das Verharren des Messwertes und vergleicht diesen maximalen Messwert mit dem nominellen Sollwert, der in diesem Fall 100% relative Feuchte beträgt. Nun wird die Korrektur wie oben beschrieben durchgeführt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante verfügt das Klimagerät über eine aktive Befeuchtungsvorrichtung. Eine solche besteht aus einer Vorrichtung zur aktiven Dampferzeugung, zum Beispiel einem Verdampfer und einer Zuleitung, durch die aktiv Wasserdampf in den Nutzraum eingeleitet werden kann. Die maximale Feuchte im Nutzraum wird in diesem Fall erreicht, indem so viel Wasserdampf in den Nutzraum eingeleitet wird, bis Kondensation auftritt und der Feuchtesensor auf seinem Wert stehen bleibt.

Eine andere bevorzugte Variante des Klimagerätes weist eine passive Befeuchtungsvorrichtung auf. Feuchtigkeitsquelle ist dann ein getrennt temperierbares Wasserbad im Innenraum des Klimagerätes, welches zum Nutzraum offen ist. Beispielsweise befindet sich das Wasserbad im Boden des Nutzraumes. Die Regelung der Feuchtigkeit im Nutzraum erfolgt dann über die Steuerung der Temperatur des Wasserbades. Eine Erwärmung des Wasserbades bewirkt eine Erhöhung der Feuchtigkeit im Nutzraum. Für die Kalibrierung des Feuchtesensors bei maximaler Feuchte wird das Wasserbad auf eine Temperatur gleich oder größer der Temperatur, welche in der Mitte des Nutzraumes herrscht, erhitzt. Dadurch stellt sich die maximale Feuchte im Nutzraum ein, und überschüssiger Wasserdampf kondensiert. Auch in dieser Variante wird das tatsächliche Erreichen der maximalen Feuchte am Auftreten von Kondensation und am Verharren des Sensorwertes auf einem maximalen Wert erkannt. Nun wird die Korrektur wieder wie oben beschrieben durchgeführt.

Bei den beschriebenen Verfahren zur Kalibrierung des Feuchtesensors bei maximaler Feuchte tritt zwangsläufig Kondensation im Nutzraum des Klimagerätes auf, da erst daran das Erreichen der maximalen Feuchte erkannt wird. Durch Kondensation entstandene Wassertropfen an den Proben oder an den Wänden des Klimagerätes erhöhen jedoch die Kontaminationsgefahr für die Proben. Daher sollte das Klimagerät nach der Kalibrierung wieder für den Normalbetrieb auf eine geringere Feuchte getrocknet werden, bevor es wieder mit Proben bestückt wird. In einer bevorzugten Ausführungsvariante geschieht dieses Trocknen durch eine an das Klimagerät angeschlossene Luftpumpe, die nach Abschluss der Kalibrierung die feuchte Luft aus dem Nutzraum abpumpt.

In einer anderen vorteilhaften Variante des Verfahrens wird die Kalibrierung des Feuchtesensors bei maximaler Feuchte, aber bei einer Temperatur, welche unterhalb der normalen Betriebstemperatur des Klimagerätes liegt, durchgeführt. Durch das Absenken der Temperatur zur Kalibrierung kann die Atmosphäre im Nutzraum weniger Feuchtigkeit speichern. Die relative Feuchte der Atmosphäre wird dadurch ohne weitere Zufuhr von Feuchtigkeit erhöht, und die Kalibrierung des Feuchtesensors kann wieder wie oben beschrieben bei maximaler Feuchte durchgeführt werden. Nach erfolgter Kalibrierung wird die Temperatur im Nutzraum wieder erhöht, wodurch das Vermögen der Luft, Wasser zu speichern, wieder steigt und sich demnach die relative Feuchte wieder verringert. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass zur Durchführung keine Pumpe notwendig ist. Dagegen kann sich die Kalibrierung des Feuchtesensors bei einer von der Betriebstemperatur abweichenden Temperatur auf die Genauigkeit der Kalibrierung auswirken. Hinzu kommt, dass die Variation der Nutzraumtemperatur zeitaufwändig ist, da für die ordnungsgemäße Durchführung des Kalibrierung stabile Temperaturverhältnisse notwendig sind und somit bei jeder Temperaturänderung abgewartet werden muss, bis sich ein erneuter Gleichgewichtszustand ausgebildet hat.

In einem Gerät mit passiver Befeuchtungsvorrichtung kann in einer weiteren bevorzugten Durchführungsvariante des Verfahrens das Auftreten von Kondensation während der Kalibrierung gänzlich vermieden werden. Für diese Variante wird als Sollwert der relativen Feuchte ein Wert unterhalb der maximalen Feuchte von 100% relativen Feuchte gewählt. Eine solche kann erreicht werden, indem die Temperatur des Wasserbades unterhalb die Temperatur des Nutzraums gesenkt wird. Der Dampfdruck des Wassers ist dann entsprechend niedriger, und ein Gleichgewicht zwischen Verdampfung und Kondensation des Wassers stellt sich bei einer geringeren relative Feuchte im Nutzraum ein. Der nominelle Sollwert der sich dann einstellenden tatsächlichen Feuchte im Nutzraum muss für diese Variante vorab bestimmt worden sein. Dies kann durch Berechnung oder durch eine Referenzmessung geschehen sein.

Vorzugsweise wird der nominelle Sollwert an einem Referenzklimagerät bestimmt und gilt für alle Geräte des gleichen Typs. An dem Referenzklimagerät können Sollwerte für verschiedene Bedingungen hinsichtlich Nutzraumtemperatur und Feuchtigkeit bestimmt werden. Diese bestimmten Sollwerte können dem Nutzer in Form einer Tabelle vorliegen oder in der Steuer- und Auswerteeinheit gespeichert sein und automatisch verwertet werden.

In einer weiteren Ausführungsvariante wird der nominelle Sollwert mit einem kalibrierten Sensor in dem Klimagerät einmal bestimmt und für alle späteren Kalibriervorgänge an diesem Gerät verwendet. Diese Methode setzt die Verwendung eines einmal kalibrierten Sensors voraus. Auch auf diese Weise kann eine Tabelle oder ein funktionaler Zusammenhang zwischen den Temperaturen und der Feuchte bestimmt werden.

Zweckmäßigerweise führt das Klimagerät die Kalibrierung des Feuchtesensors in regelmäßigen Abständen automatisch aus. Wenn aber die Proben im Klimagerät durch die Veränderung der klimatischen Bedingungen wie etwa dem Erreichen der maximalen Feuchte oder einer niedrigeren Temperatur beschädigt werden können, so ist es sinnvoller, wenn lediglich eine Erinnerungsfunktion ausgeführt wird. Das Klimagerät kann dann beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen ein optisches oder akustisches Signal auslösen, welches den Benutzer auffordert, die Kalibrierung zu starten. Sinnvoll ist beispielsweise eine optische Anzeige in Form einer Leuchtdiode in Verbindung mit einer Anzeige auf einem LC-Display. Zweckmäßig kann dann die Kalibrierung durchgeführt werden, wenn ohnehin ein Probenwechsel oder eine Unterbrechung im Betriebsablauf geplant war.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Klimagerät um einen Inkubator oder einen Begasungsbrutschrank.

Der Feuchtesensor ist vorzugsweise ein kapazitiver Feuchtesensor.

Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem gelöst durch ein Klimagerät mit einer Steuer- und Auswerteeinheit, einer Temperiervorrichtung, einer Feuchtigkeitsquelle und einer Einrichtung zur Regulierung der Feuchtigkeit in einem Nutzraum, in dem sich eine Temperaturmessvorrichtung und ein Feuchtesensor befinden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, um ein Verfahren zur Kalibrierung des Feuchtesensors nach einer oben beschriebenen Variante auszuführen.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand einem Ausführungsbeispiel und der 1 näher erläutert werden.

1 zeigt schematisch eine Vorderansicht eines vorne offenen Inkubators.

Der Inkubator 10 besteht aus einem Gehäuse, welches einen Nutzraum 11 umschließt. Im Inneren des Nutzraumes sind regalartige Einlagen angebracht. Am Boden des Nutzraums befindet sich eine passive Befeuchtungsvorrichtung in Form eines Wasserbades 18 mit einer Temperiervorrichtung für das Wasserbad 20. Der gesamte Nutzraum des Inkubators ist temperierbar mit einer Temperiervorrichtung 13. Der Inkubator weist außerdem eine Steuer- und Auswerteeinheit 12 auf, die einen Feuchtesensor 16 und einen Temperatursensor 15 ausliest und die Temperiervorrichtungen 13, 20 von Nutzraum und Wasserbad ansteuert. Zusätzlich befindet sich im unteren Teil des Inkubators eine aktive Befeuchtungsvorrichtung 17, bestehend aus einer Zuleitung für Wasserdampf in den Nutzraum und einer Feuchtigkeitsquelle. Die Feuchtigkeitsquelle in Form eines Verdampfers befindet sich außerhalb des Inkubators und ist nicht dargestellt. Weiter befindet sich im Inkubator eine Luftpumpe 19 zum Abpumpen von feuchter Luft nach erfolgter Kalibrierung.

Für die Kalibrierung des Feuchtesensors 16 bei maximaler Feuchte wird zunächst die Temperatur im Nutzraum 11 des Klimagerätes 10 festgehalten. Das Wasserbad 18 wird dann mit der Temperiervorrichtung 20 auf eine Temperatur leicht oberhalb der Temperatur in der Mitte des Nutzraumes erhitzt. Dadurch steigt die relative Feuchte im Nutzraum 11 an, bis die Atmosphäre mit Wasserdampf gesättigt ist. An diesem Punkt ist die maximale Feuchte erreicht und Kondensation des Wasserdampfes setzt ein. Während sich die Feuchte im Nutzraum 11 erhöht, liefert der Feuchtesensor 16 ein ansteigendes Signal an die Steuer- und Auswerteeinheit 12. Sobald jedoch der Wasserdampf im Nutzraum 11 beginnt auszukondensieren, steigt das Signal des Feuchtesensors 16 nicht weiter an. Die Steuer- und Auswerteeinheit 12 erkennt, dass der maximale Wert erreicht ist. Der Betrag dieses gemessenen maximalen Wertes wird nun durch die Steuer- und Auswerteeinheit mit dem Sollwert von 100% relative Feuchte verglichen und die Abweichung davon bestimmt. Aus dieser Abweichung wird ein Korrekturfaktor gebildet, mit dem der gemessene Wert korrigiert wird, so dass er auf 100% relative Feuchte festgesetzt wird. Alle folgenden Messwerte des Feuchtesensors 16 werden dann durch die Steuer- und Auswerteeinheit 12 mit dem selben Korrekturfaktor korrigiert. Anschließend wird die Temperatur des Wasserbades 18 wieder auf die normale Betriebstemperatur unterhalb der Nutzraumtemperatur abgesenkt. Um die Trocknung des Nutzraumes 11 zu beschleunigen, kann feuchte Luft mit Hilfe einer Luftpumpe 19 aus dem Nutzraum 11 abgesaugt werden. Sobald sich wieder ein Gleichgewicht im Nutzraum ausgebildet hat, geht der Inkubator dann in den Normalbetrieb über.


Anspruch[de]
Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes (10) mit einem Nutzraum (11) zur Lagerung von Proben, einer Steuer- und Auswerteeinheit (12), einer Temperiervorrichtung (13) für den Nutzraum, einer eine Feuchtigkeitsquelle umfassenden Einrichtung (14) zur Regulierung der Feuchtigkeit im Nutzraum, einer Temperaturmessvorrichtung (15) und einem Feuchtesensor (16) im Nutzraum, wobei das Klimagerät im Normalbetrieb der Lagerung von Proben im Nutzraum unter bestimmten klimatischen Bedingungen dient, und die Steuer- und Auswerteeinheit (12) zu bestimmten Zeitpunkten im Verlauf des Betriebs des Klimagerätes (10) eine Kalibrierung des Feuchtesensors (16) ausführt und dass dabei Temperatur und Feuchtigkeit im Nutzraum (11) so geregelt werden, dass die relative Feuchte im Nutzraum (11) einen vorgegebenen Sollwert erreicht, dass die Abweichung des dann mit dem Feuchtesensor (16) gemessenen Sensorwertes von dem nominellen Sollwert bestimmt wird und dass die Steuer- und Auswerteeinheit (12) nachfolgend während des Normalbetriebes des Klimagerätes (10) mit dem Feuchtesensor (16) gemessene Werte anhand dieser Abweichung korrigiert. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bedingungen im Nutzraum (11) des Klimagerätes bei Kalibrierung des Feuchtesensors und im Normalbetrieb hinsichtlich Temperatur und/oder Feuchte unterscheiden. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimagerät (10) die Kalibrierung des Feuchtesensors (16) als automatische Routine durchführt. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Routine zur Kalibrierung des Feuchtesensors (16) Bestandteil einer Autostartroutine des Klimagerätes (10) ist. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert die bei einer bestimmten Temperatur im Nutzraum (11) des Klimagerätes maximal erreichbare Feuchte ist und dass bei Erreichen dieser maximalen Feuchte Wasserdampf im Nutzraum (11) auskondensiert, wodurch der gemessene Sensorwert auf seinem Wert verharrt und dieser Sensorwert dann durch die Steuer- und Auswerteeinheit (12) auf den nominellen Sollwert 100% relative Feuchte festgesetzt wird. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (14) zur Regulierung der Feuchtigkeit über eine Zuleitung (17) für die Zufuhr von Wasserdampf in den Nutzraum verfügt und dass die maximale Feuchte im Nutzraum (11) durch Zufuhr von Wasserdampf erreicht wird. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimagerät ein zum Nutzraum offenes temperierbares Wasserbad (18) aufweist und dass die Temperatur des Wasserbades (18) auf eine Temperatur eingestellt wird, welche größer oder gleich der Temperatur in der Mitte des Nutzraumes (11) des Klimagerätes (10) ist, und dass dadurch die maximale Feuchte im Nutzraum (11) erreicht wird. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimagerät eine Luftpumpe (19) aufweist, mit der nach Abschluss der Kalibrierung des Feuchtesensors (16) die Feuchte im Nutzraum (11) des Klimagerätes (10) für den Normalbetrieb abgesenkt wird. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung des Feuchtesensors (16) bei einer Temperatur unterhalb der normalen Betriebstemperatur des Klimagerätes (10) stattfindet und dass danach die Feuchte, ausgehend von der maximalen Feuchte bei der Kalibrierung, für den Normalbetrieb abgesenkt wird, indem die Temperatur auf die Betriebstemperatur angehoben wird. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimagerät ein zum Nutzraum (11) offenes, temperierbares Wasserbad (18) aufweist und dass der Sollwert der relativen Feuchte für die Kalibrierung des Feuchtesensors (16) unterhalb der bei einer bestimmten Temperatur maximal erreichbaren Feuchte liegt, wobei diese geringere Feuchte erreicht wird, indem die Temperatur des Wasserbades (18) auf einen bestimmten Wert unterhalb der Nutzraumtemperatur geregelt wird und der dann im Nutzraum (11) erreichte nominelle Sollwert der relativen Feuchte zuvor bestimmt worden ist. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der nominelle Sollwert an einem Referenzklimagerät bestimmt wird. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der nominelle Sollwert in dem Klimagerät mit einem kalibrierten Sensor einmal bestimmt wird und dieser Sollwert dann für alle späteren Kalibriervorgänge verwendet wird. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in regelmäßigen Zeitabständen entweder die Kalibrierung des Feuchtesensors (16) automatisch durchgeführt wird oder ein Signal ausgelöst wird, welches den Benutzer auffordert, die Kalibrierung des Feuchtesensors (16) zu starten. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimagerät (10) ein Begasungsbrutschrank ist. Verfahren zum Betrieb eines Klimagerätes gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtesensor (16) ein kapazitiver Feuchtesensor ist. Klimagerät (10) zur Lagerung von Proben in einem Nutzraum (11) unter bestimmten klimatischen Bedingungen mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (12), einer Temperiervorrichtung (13) für den Nutzraum, einer Feuchtigkeitsquelle und einer Einrichtung (14) zur Regulierung der Feuchtigkeit im Nutzraum (11), in dem sich eine Temperaturmessvorrichtung (15) und ein Feuchtesensor (16) befinden, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, um ein Verfahren zur Kalibrierung des Feuchtesensors (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 auszuführen.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com