[0001] Mehrbereichs-Klimageräte sind Klimageräte, die über einen weiten Temperatur- und Feuchtebereich einstellbar sind. In pharmazeutischen, mikrobiologischen und klinischen Anwendungen, sowie Anwendungen der Agronomie, ist üblicherweise ein Temperaturbereich von -20 deg. C (253 K) bis 70 deg. C (343 deg. C) und einen Feuchtebereich von 0% bis 100% erwünscht. Es werden hierbei niedrige Temperaturen für Lageranwendungen und für das Wachsen von Kristallen, mittlere Temperaturen für verschiedenste Inkubationsanwendungen und hohe Temperaturen oft in der Genforschung verwendet. Hohe Feuchtigkeiten sollen die Evaporation von wässrigeren Lösungen verhindern, niedrige Feuchte die Wasseraufnahme hygroskopischer Lösungen und mittlere Feuchtigkeitswerte für spezifische Prozesse.
Besonders interessant wäre ein Mehrbereichs-Klimagerät - mit dem sich alle gängigen Klimata erzeugen lassen - in automatisierten Anwendungen. Bei automatisierten Klimageräten fallen Mehrkosten durch spezielle Klimageneratoren nicht so sehr ins Gewicht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn an einer Anlage (mehrere automatisierte Klimageräte) ein Klimagerät fallweise für verschiedene Anwendungen genutzt werden kann.
[0002] Eine besondere Schwierigkeit stellt das Erzeugen extrem hoher oder extrem niedriger Feuchtigkeitswerte dar. Eine gängige Methode zum Erzielen idealer Feuchtigkeitswerte um die Probe herum, ist das Verwenden von Deckeln. Das Verwenden von Deckeln und/oder Abdeckfolien ist aber bei der Automatisierung hinderlich und daher unerwünscht.
Viel besser wäre es, eine Klimakammer mit einer gezielt für die spezifische Anwendung optimierbaren Feuchtigkeit zu verwenden.
[0003] Bei Anwendungen, wo ein Deckel nicht verzichtbar ist, wird dieser lediglich während dem Verweilen in der Klimakammer auf den Proben benötigt. Ausserhalb der Klimakammer unterliegen die Proben Manipulationen, die mit Deckel nicht durchführbar sind.
[0004] In Automatisierungsanwendungen ist ferner eine platzsparende Bauweise erwünscht. Hierbei ist besonders der Platz in der unmittelbaren Umgebung eines zentralen Transportsystems kostbar. Ein platzsparender Aufbau erweitert zusätzlich die Flexibilität des Einsatzes und vereinfacht die Integration eines Klimagerätes.
[0005] Das Erzeugen obiger Klimaeigenschaften bedingt sehr spezifische Vorrichtungen. Bekannt sind beispielsweise Inkubatoren die typischerweise bei 37 deg.
C möglichst hohe Feuchtigkeiten erzeugen (typischerweise 95%). Bei diesen Geräten wird eine homogene Wärmeverteilung durch das grossflächige Verlegen elektrischen Heizungen oder eine Kombination aus einem Wassermantel für den Nutzraum und einer elektrischen Heizung für die Türe erzeugt. Kühlgeräte weisen üblicherweise einen Verdampfer im Geräteinnern auf, durch den mittels eines Gebläses die Innenluft geführt wird.
[0006] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Mehrbereichs-Klimagerät zu schaffen, in dessen Innern sich annähernd ideale Klimaverhältnisse erzeugen lassen unter Einhaltung besonders vorteilhafter Platznutzung.
Die Vorteile der Erfindung sind im Einzelnen
Erreichen extremer Feuchtigkeitswerte durch vorteilhafte Auslegung des Klimagenerators
Abdecken beinahe sämtlicher im Labor verwendeten Klimabereiche
Einfach Integration durch vorteilhafte Raumnutzung
Hohes Mass an Sicherheit und einfache Wartungsfreundlichkeit durch vorteilhafte Anordnung der Komponenten
Mehrbereichsnutzung durch vorteilhaften Klimagenerator
Vereinfachung von Automatierungsanwendungen durch Lösen des Problems des externen Deckelhandlings
[0007] Im Folgenden ist die Erfindung anhand der in den Fig. 1..3 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt die
<tb>Fig. 1<sep>eine gesamte Frontdarstellung einer erfindungsgemässen Anordnung mit integriertem automatisiertem Lagersystem
<tb>Fig. 2a<sep> eine Detaildarstellung einer Temperierungsvorrichtung des Klimagenerators
<tb>Fig. 2b<sep>eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemässen durchsichtigen Türe
<tb>Fig. 2c<sep>eine Detaildarstellung eines Feuchtigkeitscontrollers
<tb>Fig. 3<sep>eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Schleuse
<tb>Fig. 4<sep>eine Vorrichtung zum Handeln eines Deckels
<tb>Fig. 5a<sep>ein Ablaufdiagramm zum Entladen einer Platte mit Deckel
<tb>Fig. 5b<sep>ein Ablaufdiagramm zum Beladen einer Platte mit Deckel
[0008] In der Fig. 1 ist eine Klimaeinheit 1 und eine Geräteeinheit 2 voneinander trennbar angeordnet. In der Klimaeinheit 1 eine Klimakammer 5 mit einem Lagersystem 3 mit Magazinen 32, einer Benutzertüre 6 (vgl. Fig. 2a) und einer Schleuse 4 (vgl. Fig. 3); in der Geräteeinheit 2 ist eine Heizung 20 mit einem Heizstab 20a, ein Kühlaggregat 21 mit Kühlschlangen 21a und 21b und eine Steuerung 30 mit Anzeigen 31 angeordnet. Die Klimaeinheit 1 ist mit der Geräteeinheit 2 durch eine Zuleitung 25 und einen Rücklauf 26 sowie ein Verbindungskabel 36 verbunden. Zur einfachen Trennung der beiden Einheiten 1 und 2 sind Kupplungen 24 sowie Stecker 32 vorgesehen.
Steckbare Kupplungen 24 schliessen die Durchgangsöffnungen beim Lösen der Kupplung beidseitig. Über das Verbindungskabel 36 fliessen Versorgungsströme sowie Steuer- und Messsignale von Antriebsmotoren 33 und Positionssensoren des Lagersystems 3 sowie Messsignale eine Klimasensors 34.
[0009] Es ist vorteilhaft, die Temperierung der Klimakammer 5 über ein Flüssigkeitsmedium durchzuführen. Dies hat zum Vorteil, dass auf einfache Weise die Klimakammer 5 gekühlt oder geheizt werden kann, eine gefahrlose und einfache Trennbarkeit der beiden Einheiten möglich und eine homogene Temperaturverteilung, bedingt durch die hohe Wärmespeicherkapazität, realisierbar ist. Eine Umwälzpumpe 23 stellt den Fluss des Flüssigkeitsmediums her. Das Flüssigkeitsmedium fliesst um die Klimakammer 5 in Hohlräumen.
Die Hohlräume sind von aussen mittels einer Isolation 51 vor Wärmeverlusten und Kondensation geschützt.
[0010] Die Fig. 2a zeigt eine seitliche Schnittdarstellung der Klimaeinheit. Die Hohlräume sind so gestaltet, dass der Bereich der Benutzertüre 6 durch Kanäle 19, die unmittelbar bei den Einlassstutzen 15 angeordnet sind, bevorzugt durchströmt wird. Zur Temperierung der Benutzertüre 6 wird das Flüssigkeitsmedium über Durchführungen 18 in eine Fronttürkammer 13 geführt. Die Durchführungen 18 befinden sich im Bereich der Scharniere der Benutzertüre 6.
[0011] Die Fig. 2b zeigt eine schematische Darstellung zu einer Benutzertüre 6, die durchsichtig gehalten ist. Die Isolation ist durch ein Isolierglas mit Mehrfachverglasung gebildet.
Das Flüssigkeitsmedium fliesst in einem Hohlraum 17a, der durch eine Innenscheibe 63 und eine Trennscheibe 62 gebildet wird.
[0012] Bei Geräten, die lediglich beheizt werden müssen, kann die Temperierung mittels um die Klimakammer angeordnete elektrische Heizungen realisiert werden. In diesem Fall bestehen lediglich elektrische Verbindungen zwischen der Klimaeinheit und der Geräteeinheit. Die Trennbarkeit von Klimaeinheit und Geräteeinheit könnte auch mittels eines Kühlsystems realisiert werden, dessen Verdampfer um die Klimakammer 5 angeordnet ist. Die Verbindungsschläuche wären in diesem Falle mit Kühlflüssigkeit gefüllt. Eine Heizung müsste in diesem Falle mittels Heissgas oder ebenfalls elektrisch ausgeführt werden.
[0013] Zur Regelung der Feuchtigkeit ist in der Klimakammer ein Feuchtigkeitscontroller 8 angeordnet.
Das in der Fig. 2c dargestellte Ausführungsbeispiel eines Feuchtigkeitscontrollers ist mittels eines Kühlelementes 82 ausgeführt. Ist das Kühlelement 82 ein Peltierelement, ist es über eine Montageplatte 81 mit der Innenwand der Klimakammer 5 verbunden. Auf der Kühlseite des Kühlelementes 81 ist ein Kühlblech 83 angeordnet, durch das - mittels eines Ventilators 84 - die Innenluft der Klimakammer bewegt wird. An dem unterkühlten Kühlblech friert die Feuchtigkeit innerhalb der Klimakammer fest, wodurch ein Trocknung verursacht wird. Die festgefrorene Flüssigkeit kann durch kurze Erwärmung wiederum als Flüssigkeit aus der Klimakammer gebracht werden.
Als Kühlelement kann auch ein kleinflächiger Verdampfer mit sehr niedriger Arbeitstemperatur verwendet werden.
[0014] Weiter ist die kompakte Bauweise der erfindungsgemässen Anordnung in Fig. 3 dadurch gesteigert, dass die Schleuse 4 innerhalb der Isolation 51 angeordnet ist. Die dafür notwendige flache Bauweise wird dadurch erreicht, dass eine Schleusentüre 42 mittels Rollen 43a und 43b, die in Führungsbahnen 46a und 46b in Führungsschienen 44 angeordnet sind, auf einer bestimmten Bewegungsbahn gehalten wird. Die Bewegungsbahn ist derart, dass die Schleusentüre über einer Schleusenöffnung 41 senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung gegen eine Dichtung 45 gepresst wird.
Der Antrieb der Schleusentüre ist nicht dargestellt und kann mittels eines Riemens, der parallel zur Bewegungsrichtung der Schleusentüre verläuft, erstellt werden.
[0015] Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel zu einer Deckelhaltevorrichtung 7, die für Anwendungen geeignet ist, wo auf einen Deckel nicht verzichtet werden kann. Die Deckelhaltevorrichtung 7 befindet sich an der Aussenwandung 53 der Klimaeinheit 1 vor der Schleuse 4. Die Deckelhaltevorrichtung besteht aus einer Übergabeplatte 71, die eine Platte 70a aufnimmt, und einem Deckelhalter 77 zur Aufnahme eines Deckels 70b. Die Platte 70a ist hierbei mittels Plattenzentrierungen 76 seitlich gehalten. Der Deckel liegt im Deckelhalter an dessen Vorderseite an einem Deckelanschlag 74 an und wird von vorzugsweise zwei Halterollen 72 zentriert gehalten.
Plattenanschläge 74 positionieren die Platte 70a zum Deckel 70b in der oberen Position. Die Plattenanschläge 74 besitzen Deckeleinlaufschrägen 75, die die Platte 70a zum Deckel 70b beim Aufwärtsfahren der Platte 70a ausrichten.
[0016] Die Fig. 5a zeigt ein Ablaufsdiagramm eines Entladevorgangs. Die Fig. 5b zeigt einen Beladevorgang (Fig. 4b).
[0017] Die erfindungsgemässe Anordnung wird vorzugsweise unter einem Tisch betrieben. Geeignet ist die Anordnung auch für den Einsatz in einer Behausung. Fallweise kann die Geräteeinheit auch unter oder über die Klimaeinheit gestellt werden.
[0018]
<tb>1<sep>Klimaeinheit
<tb>11<sep>Rückwandkammer
<tb>12<sep>Deckenkammer
<tb>13<sep>Fronttürkammer
<tb>14<sep>Bodenkammer
<tb>15<sep>Einlassstutzen
<tb>17<sep>Tropfschutz
<tb>17a<sep>Hohlraum
<tb>18<sep>Durchführung
<tb>19<sep>Kanal
<tb>2<sep>Geräteeinheit
<tb>20<sep>Heizung
<tb>20a<sep>Heizstab
<tb>21<sep>Kühlaggregat
<tb>21a<sep>Kühlschlange
<tb>21b<sep>Kühlschlange
<tb>22<sep>Wasserbad
<tb>23<sep>Umwälzpumpe
<tb>24<sep>Kupplung
<tb>25<sep>Zuleitung
<tb>26<sep>Rücklauf
<tb>3<sep>Lagersystem
<tb>30<sep>Steuerung
<tb>31<sep>Anzeige
<tb>32<sep>Magazin
<tb>33<sep>Antriebsmotor
<tb>34<sep>Klimasensor
<tb>35<sep>Positionssensor
<tb>36<sep>Verbindungskabel
<tb>4<sep>Schleuse
<tb>40<sep>Schleusenbaugruppe
<tb>41<sep>Schleusenöffnung
<tb>42<sep>Schleusentüre
<tb>43<sep>Rolle
<tb>44<sep>Führungsschiene
<tb>45<sep>Dichtung
<tb>46<sep>Führungsbahn
<tb>5<sep>Klimakammer
<tb>51<sep>Isolation
<tb>52<sep>Frontisolation
<tb>52a<sep>Fronttürscheibe
<tb>53<sep>Aussenwand
<tb>6<sep>Benutzertüre
<tb>61<sep>Aussenscheibe
<tb>62<sep>Trennscheibe
<tb>63<sep>Innenscheibe
<tb>7<sep>Deckelhaltevorrichtung
<tb>70a<sep>Platte
<tb>70b<sep>Deckel
<tb>71<sep>Übergabeplatte
<tb>72<sep>Halterolle
<tb>73<sep>Deckelanschlag
<tb>74<sep>Plattenanschlag
<tb>75<sep>Deckel-Einlaufschräge
<tb>76<sep>Plattenzentrierung
<tb>77<sep>Schwenkvorrichtung
<tb>78<sep>Deckelhalter
<tb>8<sep>Feuchtigkeitskontroller
<tb>81<sep>Montageplatte
<tb>82<sep>Kühlelement
<tb>83<sep>Kühlblech
<tb>84<sep>Ventilator