[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
Multi-range air conditioners are air conditioners that are adjustable over a wide temperature and humidity range. In pharmaceutical, microbiological and clinical applications, as well as applications of agronomy, is usually a temperature range of -20 deg. C (253 K) to 70 deg. C (343 ° C) and a humidity range of 0% to 100% is desired. Low temperatures for storage applications and for the growth of crystals, mean temperatures for various incubation applications and high temperatures are often used in genetic research. High humidities are intended to prevent the evaporation of more aqueous solutions, low humidity to prevent water absorption of hygroscopic solutions and mean moisture values for specific processes.
Particularly interesting would be a multi-range air conditioning unit - with which all common climates can be generated - in automated applications. For automated air conditioners, additional costs due to special climate generators are not so significant. It is particularly advantageous if, on a system (several automated air conditioning units), an air conditioner can be used on a case-by-case basis for different applications.
A particular difficulty is creating extremely high or extremely low humidity levels. One common method of achieving ideal moisture levels around the sample is by using lids. However, the use of covers and / or cover films is hindering the automation and therefore undesirable.
It would be much better to use a climatic chamber with a moisture which can be optimally optimized for the specific application.
In applications where a lid is not dispensable, this is only needed while staying in the climatic chamber on the samples. Outside the climate chamber, the samples are subject to manipulations that are not feasible with a lid.
In automation applications a space-saving design is also desired. Here, especially the space in the immediate vicinity of a central transport system is precious. A space-saving design additionally extends the flexibility of the insert and simplifies the integration of an air conditioner.
Creating the above climate properties requires very specific devices. For example, incubators typically known at 37 ° C are known.
C generate the highest possible moisture content (typically 95%). In these devices, a homogeneous heat distribution is generated by the large-area laying electrical heaters or a combination of a water jacket for the utility room and an electric heater for the door. Refrigerators usually have an evaporator inside the unit, through which the internal air is guided by means of a blower.
It is an object of the invention to provide a multi-range air conditioner, can be produced in the interior of almost ideal climate conditions while maintaining particularly advantageous space utilization.
The advantages of the invention are in detail
Achieving extreme humidity values through advantageous design of the climate generator
Cover almost all climate ranges used in the lab
Easy integration through advantageous use of space
High level of safety and ease of maintenance due to advantageous arrangement of the components
Multi-use by favorable climatic generator
Simplification of automation applications by solving the problem of external lid handling
In the following the invention is explained with reference to the embodiments shown in FIGS. It shows the
<Tb> FIG. 1 <sep> an entire front view of an inventive arrangement with integrated automated storage system
<Tb> FIG. 2a <sep> is a detailed representation of a tempering device of the climate generator
<Tb> FIG. 2b is a sectional view of a transparent door according to the invention
<Tb> FIG. 2c <sep> is a detail of a humidity controller
<Tb> FIG. 3 <sep> a representation of an embodiment of a lock according to the invention
<Tb> FIG. 4 <sep> a device for trading a lid
<Tb> FIG. 5a <sep> is a flowchart for unloading a plate with lid
<Tb> FIG. 5b <sep> is a flow chart for loading a plate with lid
In Fig. 1, an air conditioning unit 1 and a device unit 2 is arranged separable from each other. In the air conditioning unit 1, a climate chamber 5 with a storage system 3 with magazines 32, a user door 6 (see Fig. 2a) and a lock 4 (see Fig. 3); in the appliance unit 2, a heater 20 with a heating rod 20a, a cooling unit 21 with cooling coils 21a and 21b and a controller 30 with displays 31 are arranged. The air conditioning unit 1 is connected to the unit 2 by a supply line 25 and a return line 26 and a connecting cable 36. For easy separation of the two units 1 and 2 couplings 24 and 32 plugs are provided.
Plug-in couplings 24 close the passage openings when releasing the coupling on both sides. Supply currents as well as control and measuring signals from drive motors 33 and position sensors of the storage system 3 as well as measuring signals flow through the connection cable 36 to a climatic sensor 34.
It is advantageous to carry out the temperature control of the climate chamber 5 via a liquid medium. This has the advantage that the climate chamber 5 can be cooled or heated in a simple manner, a safe and easy separability of the two units possible and a homogeneous temperature distribution, due to the high heat storage capacity, can be realized. A circulation pump 23 establishes the flow of the liquid medium. The liquid medium flows around the climate chamber 5 in cavities.
The cavities are protected from the outside by means of insulation 51 from heat loss and condensation.
Fig. 2a shows a side sectional view of the air conditioning unit. The cavities are designed such that the region of the user door 6 is preferably flowed through channels 19, which are arranged directly at the inlet connection 15. For controlling the temperature of the user door 6, the liquid medium is guided via feedthroughs 18 into a front door chamber 13. The passages 18 are located in the region of the hinges of the user door 6.
Fig. 2b shows a schematic representation of a user door 6, which is held transparent. The insulation is formed by an insulating glass with multiple glazing.
The liquid medium flows in a cavity 17 a, which is formed by an inner disk 63 and a separating disk 62.
For devices that need only be heated, the temperature control can be realized by means arranged around the climatic chamber electric heaters. In this case, there are only electrical connections between the air conditioning unit and the unit. The separability of the air conditioning unit and unit could also be realized by means of a cooling system, the evaporator is arranged around the climatic chamber 5. The connecting hoses would in this case be filled with coolant. A heater would have to be carried out in this case by means of hot gas or also electrically.
To control the humidity, a humidity controller 8 is arranged in the climatic chamber.
The exemplary embodiment of a humidity controller illustrated in FIG. 2c is implemented by means of a cooling element 82. If the cooling element 82 is a Peltier element, it is connected to the inner wall of the climatic chamber 5 via a mounting plate 81. On the cooling side of the cooling element 81, a cooling plate 83 is arranged, through which - by means of a fan 84 - the inner air of the climatic chamber is moved. On the subcooled cooling plate, the moisture within the climate chamber freezes, causing drying. The frozen liquid can be brought by brief warming again as liquid from the climatic chamber.
As a cooling element and a small-area evaporator can be used with very low operating temperature.
Next, the compact design of the inventive arrangement in Fig. 3 is increased by the fact that the lock 4 is disposed within the insulation 51. The necessary flat construction is achieved in that a lock door 42 by means of rollers 43a and 43b, which are arranged in guide tracks 46a and 46b in guide rails 44, is held on a certain path of movement. The movement path is such that the lock door is pressed against a seal 45 via a lock opening 41 perpendicular to its direction of movement.
The drive of the lock door is not shown and can be created by means of a belt which runs parallel to the direction of movement of the lock door.
Fig. 4 shows an embodiment of a lid holding device 7, which is suitable for applications where a lid can not be waived. The lid holding device 7 is located on the outer wall 53 of the air conditioning unit 1 in front of the lock 4. The lid holding device consists of a transfer plate 71, which receives a plate 70a, and a lid holder 77 for receiving a lid 70b. The plate 70a is held laterally by means of Plattenzentrierungen 76. The lid is in the lid holder at the front of a lid stopper 74 and is held by two preferably centering rollers 72 centered.
Plate stops 74 position the plate 70a toward the lid 70b in the upper position. The disc stoppers 74 have cap entry slopes 75 that align the disc 70a with the cap 70b as the disc 70a moves up.
Fig. 5a shows a flow chart of a discharge process. FIG. 5b shows a loading process (FIG. 4b).
The inventive arrangement is preferably operated under a table. The arrangement is also suitable for use in a dwelling. In some cases, the device unit can also be placed below or above the air conditioning unit.
[0018]
<Tb> 1 <sep> Air unit
<Tb> 11 <sep> rear chamber
<Tb> 12 <sep> ceiling chamber
<Tb> 13 <sep> Front door chamber
<Tb> 14 <sep> attic
<Tb> 15 <sep> inlet port
<Tb> 17 <sep> drip
<Tb> 17 <sep> cavity
<Tb> 18 <sep> Implementation
<Tb> 19 <sep> Channel
<Tb> 2 <sep> Unit
<Tb> 20 <sep> Heating
<Tb> 20 <sep> heater
<Tb> 21 <sep> cooling unit
<Tb> 21 <sep> cooling coil
<Tb> 21b <sep> cooling coil
<Tb> 22 <sep> water
<Tb> 23 <sep> Circulation
<Tb> 24 <sep> Clutch
<Tb> 25 <sep> lead
<Tb> 26 <sep> return
<Tb> 3 <sep> Storage System
<Tb> 30 <sep> Control
<Tb> 31 <sep> Display
<Tb> 32 <sep> Magazine
<Tb> 33 <sep> drive motor
<Tb> 34 <sep> Air Sensor
<Tb> 35 <sep> Position Sensor
<Tb> 36 <sep> Connection cable
<Tb> 4 <sep> sluice
<Tb> 40 <sep> lock assembly
<Tb> 41 <sep> lock opening
<Tb> 42 <sep> lock door
<Tb> 43 <sep> Role
<Tb> 44 <sep> guide rail
<Tb> 45 <sep> seal
<Tb> 46 <sep> guideway
<Tb> 5 <sep> climate chamber
<Tb> 51 <sep> Insulation
<Tb> 52 <sep> Front insulation
<Tb> 52 <sep> Front door glass
<Tb> 53 <sep> outer wall
<Tb> 6 <sep> Members door
<Tb> 61 <sep> outer pane
<Tb> 62 <sep> cutting disc
<Tb> 63 <sep> inner pane
<Tb> 7 <sep> lid holder
<Tb> 70 <sep> Plate
<Tb> 70b <sep> Lid
<Tb> 71 <sep> transfer plate
<Tb> 72 <sep> holding role
<Tb> 73 <sep> lid mount
<Tb> 74 <sep> plate stop
<Tb> 75 <sep> lid inlet slope
<Tb> 76 <sep> plate centering
<Tb> 77 <sep> swivel device
<Tb> 78 <sep> lidholder
<Tb> 8 <sep> humidity controller
<Tb> 81 <sep> Mounting plate
<Tb> 82 <sep> cooling element
<Tb> 83 <sep> heatsink
<Tb> 84 <sep> Fan