DE102008024021B4

DE102008024021B4 - Verfahren zur Feuchtemessung, Kondensationsdruckkammer hierfür und Gargerät hiermit

Info

Publication number: DE102008024021B4
Application number: DE200810024021
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr. Nielsen; Thomas Schreiner; Regina Hömme; Oliver Dr. Merker
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2028-05-17
Also published as: DE102008024021A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Feuchtigkeit eines Gases aus einem Innenraum, insbesondere einem Garraum eines Gargeräts, wobei ein Teil der Atmosphäre aus dem Innenraum als Probegas entnommen und einer Messkammer zugeführt wird, gekennzeichnet durch die folgende Schrittabfolge:
A) der Druck des in die Messkammer geleitet werdenden Gases wird bestimmt;
B) die Messkammer wird geschlossen;
C) die Messkammer wird zumindest bereichsweise zum zumindest teilweisen Auskondensieren von Dampf aus dem Gas gekühlt und der zeitliche Verlauf des Drucks und der Temperatur des in der Messkammer verbleibenden Gases wird zumindest während eines Teils dieses Schritts gemessen
D) die Feuchtigkeit des Gases im Innenraum wird aus dem zeitlichen Verlauf des Drucks und der Temperatur bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Feuchtigkeit eines Gases aus einem Innenraum, insbesondere einen Garraum eines Gargeräts, wobei ein Teil der Atmosphäre aus dem Innenraum als Probegas entnommen und einer Messkammer zugeführt wird, sowie eine Kondensationsdruckkammer zum Durchführen eines solchen Verfahrens und ein Gargerät mit solch einer Kondensationsdruckkammer.
Ein Verfahren zur Bestimmung der Qualität eines Dampfs ist aus der US 4,295,368 bekannt. Dabei wird eine Probe aus einem Gasstrom entnommen und in einer mit Ventilen verschließbaren Kammer eingeschlossen. Die Kammer wird anschließend aufgeheizt oder abgekühlt. Währenddessen werden die Temperatur und der Druck in der Messkammer aufgenommen. Mit Hilfe von thermodynamischen Gleichungen wird daraus ein Messwert für die Qualität einer fluiden Dampfquelle gewonnen.
Eine Vorrichtung zur Bestimmung der mittleren Dampfnässe eines vollen Dampfstroms und zur Ermittlung des Feuchtigkeitsgrads des Dampfs in Zuleitungen von Dampfmaschinen durch Messung eines Dampfkondensats ist bereits aus der DE 107 056 bekannt. Die Feuchtigkeit wird dabei aus dem Volumen eines in einem durch Ventile abschließbaren Gefäß zurückbleibenden Kondensats sowie dem Druck und der Temperatur des in dem Gefäß zurückbleibenden Dampfs bestimmt.
Aus der US 2,566,307 ist es bekannt, den Taupunkt eines Gases in einer Kammer durch Veränderung des Drucks und der Temperatur in der Kammer zu bestimmen. Mit dem Taupunkt ist dann auch die Luftfeuchte in dem Gas bestimmt. Weitere Vorrichtungen und Verfahren zur Bestimmung eines Taupunkts sind z. B. aus der US 2,709,360 und der DE 40 23 796 C1 bekannt.
Ein weiteres Verfahren zur Messung der Feuchtigkeit in einem Gas ist aus der EP 1 512 965 A1 bekannt. Dabei wird der Druck in einer Kammer, die mit Ventilen abgeschlossen ist, kontinuierlich verringert. Gleichzeitig werden der Druck und die Temperatur gemessen und daraus eine sogenannte Wasseraktivität berechnet.
Eine weitere Vorrichtung zur Bestimmung des Taupunkts eines unter Druck stehenden Gases ist aus der US 2,281,418 bekannt. Dabei wird die Temperatur einer gekühlten, transparenten Oberfläche gemessen und gleichzeitig das Auftreten einer Kondensation an dieser Fläche mit einem optischen Verfahren bestimmt. Die eigentliche Messkammer ist dabei durch ein Einlass- und ein Auslassventil abschließbar.
Ein Verfahren zur Bestimmung von Wasserdampf in Gasen, bei dem eine adiabatische Expansion zur Kühlung des Gases verwendet und das Auskondensieren des Wasserdampfs in dem Gas optisch gemessen wird, ist aus der US 2,654,242 bekannt.
All diese Verfahren beruhen auf einer Anwendung von thermodynamischen Gesetzen und Gleichungen. Deren Funktionsprinzip ist also schon seit langem bekannt, siehe z. B. auch die DE 52 327 und die DE 59 719 .
Verfahren zur Bestimmung der Feuchte in einem Garraum eines Gargeräts müssen aufgrund der in Garräumen auftretenden hohen Temperaturen und der aus den Lebensmitteln austretenden Substanzen äußerst robust aufgebaut sein. Ein Verfahren zur Bestimmung der Feuchte einer Garraumatmosphäre in einem Rohr ist z. B. aus der EP 1 300 079 B1 bekannt. Dabei wird mit Hilfe von stimmbaren akustischen Wellen durch Einstellen der Frequenz der akustischen Welle und durch Bestimmung der Temperatur der Garraumatmosphäre die Feuchte in der Garraumatmosphäre bestimmt.
Die DE 101 43 841 A1 offenbart ein Gargerät mit einer Feuchtemessung sowie ein Verfahren zur Feuchtemessung in dem Gargerät. Die Feuchtemessung erfolgt hierbei über eine Laufzeiterfassung von Schall oder Ultraschall und durch Messung der Temperatur der Garraumatmosphäre.
Aus der GB 2 119 512 A ist eine Vorrichtung zur Bestimmung von thermodynamischen Charakteristika einer Probe eines Fluids bekannt, bei der die Wärmekapazität durch Steuerung der Temperatur des Fluids unter gleichzeitiger Messung des Drucks bestimmt wird.
Die US 5,327,772 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Qualität eines Dampfes, bei dem die Menge der zu- oder abgeführten Wärme zur Bestimmung einer Eigenschaft des Dampfes verwendet wird.
Ein ähnliches Verfahren ist aus der US 4,295,368 bekannt, bei dem der Druck und die Temperatur einer Probe eines Dampfes gemessen und daraus die Qualität eines Dampfes bestimmt wird. Dazu wird die Probe bei konstantem Volumen erhitzt.
Die US 6,712,504 B1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der relativen Feuchte von Luft bei 100°C oder darüber. Dazu wird die Temperatur eines bekannten Volumens der Luft bestimmt und daraus der Sättigungsdampfdruck des Luftvolumens bestimmt. Anschließend wird die Temperatur auf unter 100°C abgekühlt. Nach einer anschließenden Bestimmung des Sättigungsdampfdrucks wird schließlich die relative Feuchte des Luftvolumens bestimmt.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE 10 2004 062 737 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein Probegas aus einem Garraum entnommen und die chemische Zusammenset zung des Gases mit Hilfe eines Gassensorsarrays bestimmt. Dabei kann unter anderem die Feuchte des Probegases bestimmt werden.
Nachteilig an den hier aufgeführten Verfahren zur Bestimmung der Feuchte einer Garraumatmosphäre eines Gargeräts ist, dass bei der Verwendung eines Gassensorarrays ein hoher Kostenaufwand entsteht und dass bei der Verwendung von Ultraschall darauf geachtet werden muss, dass die Oberflächen der Sensoren nicht durch Ablagerungen oder Kondensate beeinträchtigt werden.
Die Aufgabe der Erfindung liegt also darin, das gattungsgemäße Verfahren derart weiterzuentwickeln, dass es die Nachteile des Stands der Technik überwindet. Insbesondere soll eine kostengünstige, zuverlässige und robuste, gleichzeitig aber auch präzise und schnelle Feuchtebestimmung bereitgestellt werden, mit der auch bei Temperaturen bis zu 300°C zuverlässig die Feuchte bestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit der folgenden Schrittabfolge

A) der Druck des in die Messkammer geleitet werdenden Gases wird bestimmt;
B) die Messkammer wird geschlossen;
C) die Messkammer wird zumindest bereichsweise zum zumindest teilweisen Auskondensieren von Dampf aus dem Gas gekühlt und der zeitliche Verlauf des Drucks und der Temperatur des in der Messkammer verbleibenden Gases wird zumindest während eines Teils dieses Schritts gemessen;
D) die Feuchtigkeit des Gases im Innenraum wird aus dem zeitlichen Verlauf des Drucks und der Temperatur bestimmt.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Temperatur des Gases im Schritt A) gemessen und bei der Bestimmung der Feuchtigkeit berücksichtigt wird.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Druck und/oder die Temperatur im Schritt C) gleichzeitig und/oder nach dem Kühlen in der Messkammer bestimmt wird bzw. werden.
Vorteilhafte Verfahren können sich auch dadurch auszeichnen, dass die Messkammer im Schritt B) durch zwei, insbesondere elektronisch steuerbare, Ventile, verschlossen wird, die zumindest zu Beginn von Schritt A) geöffnet sind.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Ventile gemeinsam geöffnet oder verschlossen werden.
Erfindungsgemäße Verfahren können auch den folgenden Schritt nach Schritt C) und/oder D) umfassen:

E) die Messkammer wird zumindest bereichsweise aufgeheizt. Zusätzlich kann auch nach Schritt D) oder E) der folgende Schritt vorgesehen sein:
F) Spülen der Messkammer mit einem weiteren Gas, insbesondere aus dem Innenraum und/oder aus der Umgebungsatmosphäre.

Auch kann vorgesehen sein, dass aus dem zeitlichen Verlauf des Drucks und/oder der Temperatur ein erster Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem von Schritt C) zu Schritt D) gewechselt wird, und/oder ein zweiter Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem von Schritt A) zu B) gewechselt wird.
Hierbei kann von Vorteil sein, dass aus dem zeitlichen Verlauf des Drucks und/oder der Temperatur eine Leckrate des Gases aus der Messkammer bestimmt wird, wobei die Leckrate vorzugsweise bei der Berechnung der Feuchtigkeit berücksichtigt wird.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Temperatur zumindest eines Kühlelements und/oder zumindest einer Wand der Messkammer zumindest im Schritt C) gemessen und bei der Bestimmung der Feuchtigkeit berücksichtigt wird.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Kühlen zumindest im Schritt C) und/oder das Aufheizen zumindest in Schritt D) durch einen Wärmeaustausch mit einer Flüssigkeit, wie Wasser, einem Gas, wie Luft, und/oder einem Festkörper, wie Kupfer, erfolgt.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Kühlen zumindest im Schritt C) und/oder das Aufheizen zumindest im Schritt D) geschaltet wird, wobei vorzugsweise das Kühlen im Schritt C) automatisch mit dem Schließen der Messkammer startet, und/oder das Kühlen im Schritt C) automatisch mit dem Öffnen der Messkammer aufhört, und/oder das Aufheizen im Schritt E) automatisch mit dem Öffnen der Messkammer startet.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil des im Schritt C) entstehenden Kondensats über eine Beschichtung aufgesaugt und/oder durch Kanäle abgeleitet wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung eines Verfahrens kann auch vorgesehen sein, dass das Gas aus dem Innenraum zumindest teilweise von festen und/oder flüssigen Partikeln getrennt wird, bevor es in Schritt A) in die Messanordnung gelangt.
Vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens können sich auch dadurch auszeichnen, dass die Schritte A) bis D), E) oder F) mehrfach in einer Messkammer wiederholt und/oder parallel oder zeitlich versetzt in mehreren Messkammern durchgeführt werden.
Auch kann vorgesehen sein, dass der die Messkammer umgebende Luftdruck zumindest einmal bestimmt wird, und der Wert des bestimmten Luftdrucks zur Bestimmung der geodätischen Höhe des Aufstellungsorts der Messkammer, der Wetterlage am Aufstellungsort und/oder zur Steuerung von automatischen Arbeitsprogrammen des Gargeräts verwendet wird.
Die Aufgabe bezüglich der Kondensationsdruckkammer wird dadurch gelöst, dass die Messkammer über eine Einlassöffnung unter Zwischenschaltung zumindest eines ersten Ventils mit einer Zuleitung und über eine Auslassöffnung und der Zwischenschaltung zumindest ei nes zweiten Ventils mit einem Auslass verbunden ist, und in der Messkammer zumindest ein Drucksensor und ein Temperatursensor angeordnet sind und mit der Messkammer zumindest ein Kühlelement in Wirkverbindung steht.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Kühlelement zumindest eine wärmeleitende Verbindung zur Umgebung der Kondensationsdruckkammer, zumindest ein Peltierelement und/oder Wärmetauschrohr umfasst und/oder in einer Wand der Messkammer integriert oder innerhalb der Messkammer angeordnet ist, wobei vorzugsweise das in der Messkammer angeordnete Kühlelement durch eine Kühlanordnung kühlbar ist.
Eine erfindungsgemäße Kondensationsdruckkammer kann auch ausgezeichnet sein durch zumindest ein Heizelement, vorzugsweise umfasst durch das Peltierelement und/oder das Wärmetauscherrohr.
Kondensationskammern gemäß der Erfindung können zudem gekennzeichnet sein durch zumindest ein Schaltelement zum Ein- und Ausschalten des Kühlelements (19, 19') und/oder des Heizelements, wobei das Schaltelement vorzugsweise das erste und/oder zweite Ventil umfasst.
Auch kann sie gekennzeichnet sein, durch zumindest eine Vorrichtung, insbesondere umfassend einen Filter und/oder einen Zyklon, zum Abtrennen von festen und/oder flüssigen Partikel an dem Gas aus dem Innenraum.
Auch kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei Ventile, insbesondere an eine Zange angeschlossen, die Einlass- und die Auslassöffnungen gleichzeitig verschließen können, und/oder die Ventile Nadelventile sind.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Gargerät mit einem Garraum, einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, zumindest einer Funktionseinrichtung, zumindest einer Fluidabführeinrich tung zum Abführen von Fluiden aus dem Garraum und zumindest einer solchen Kondensationsdruckkammer, wobei die Zuleitung mit dem Garraum und der Auslass mit dem Garraum oder der Fluidabführeinrichtung, insbesondere umfassend ein Gas- oder Wasserabführsystem, verbindbar oder verbunden ist.
Dabei kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Sensor, insbesondere der Drucksensor und/oder ein Temperatursensor mit der Steuer- und der Regeleinrichtung in Wirkverbindung steht.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Funktionseinrichtung eine Heizeinrichtung, eine Kühleinrichtung, eine Feuchtigkeitszufuhreinrichtung, eine Feuchtigkeitsabführeinrichtung, eine Garraumatmosphärenbewegungseinrichtung, eine Reinigungseinrichtung, eine Anzeige- und/oder Bedieneinrichtung und/oder eine Gargutbewegungseinrichtung umfasst, vorzugsweise jeweils in Wirkverbindung mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung.
Die überraschende Erkenntnis der Erfindung liegt also darin, ein Probegas aus einem Garraum zu entnehmen und dieses Probegas einer Messkammer zuzuführen, in der über die Veränderung der Temperatur und des Drucks bei gleichzeitiger Messung dieser beiden Zustandsgrößen ein Wert für die im Probegas enthaltene Feuchtigkeit bestimmt werden kann. Dazu wird zunächst die Messkammer mit der zu messenden Garraumatmosphäre, also dem Probegas, durchströmt. Dabei werden gleichzeitig der Druck und die Temperatur des strömenden Gases gemessen. Anschließend wird die Messkammer mit Hilfe von Ventilen geschlossen. Spätestens wenn die Messkammer verschlossen ist, wird sie auf eine Temperatur, die nicht unbedingt unterhalb der Raumtemperatur liegen muss, heruntergekühlt, so dass ein Wesentlicher Anteil des in dem Probegas enthaltenen Wasserdampfs kondensiert. Der Druck und die Temperatur können anschließend erneut gemessen werden. Ebenso ist es möglich, die Temperatur und den Druck des Gases schon während des Kühlens des Probegases in der Messkammer kontinuierlich zu bestimmen. Aus den gemessenen Drücken und Temperaturen bzw. aus dem zeitlichen Verlauf der beiden Zustandsgrößen wird der Feuchteanteil des Gases bestimmt. Die Bestimmung der Feuchtigkeit erfolgt schließlich mit Hilfe von thermodynamischen Zustandsgleichungen, die aus dem Stand der Technik an sich gut bekannt sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Kondensationsdruckkammer anhand schematischer Zeichnungen beispielhaft erläutert werden. Dabei zeigt:
1 eine Schnittansicht einer ersten erfindungsgemäßen Kondensationsdruckkammer; und
2 eine Schnittansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Kondensationsdruckkammer.
1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Messkammer 1 in Form einer Kondensationsdruckkammer, die über eine Zuleitung 3 mit einem Garraum (nicht gezeigt) verbunden ist. Der Zufluss von Garraumatmosphäre in die Messkammer 1 kann mit Hilfe eines elektronisch steuerbaren Ventils 5 geregelt werden, nämlich indem eine Einlassöffnung 7 der Messkammer 1 verschlossen oder geöffnet wird, bzw. ein definierter Öffnungsgrad eingestellt wird. Aus der Messkammer 1 heraus führt eine Auslassöffnung 9, die durch ein weiteres elektronisch steuerbares Ventil 11 verschließbar bzw. öffenbar ist. An einem Auslass 13 kann eine Fördereinrichtung in Form einer Pumpe (nicht gezeigt) angeschlossen sein, so dass Gas aus dem Garraum durch die Zuleitung 3, durch die Messkammer 1 und durch den Auslass 13 zurück in den Garraum oder in einen Gasauslass oder ein Abwassersystem des Gargeräts gefördert werden kann. Ebenso ist es möglich, vor dem Einlass 3 einen Überdruck zu erzeugen, mit dem Gas aus dem Garraum durch die gesamte Messanordnung 15 transportiert werden kann.
In der Messkammer 1 befindet sich ein Drucksensor 17, und eine Wand der Messkammer 1 ist mit einem Kühlelement 19 versehen. Bei dem Kühlelement 19 kann es sich um ein Peltierelement handeln, mit dem bei Anlegung einer Spannung die der Messkammer 1 zugewandte Seite des Kühlelements 19 gekühlt werden kann. Alternativ zu dem Peltierelement kann auch ein Wärmetauscherrohr oder dergleichen eingesetzt werden.
In der Messkammer 1, der Zuleitung 3 und/oder dem Auslass 13 kann ein Temperatursensor (nicht gezeigt) angeordnet sein. Der Temperatursensor in der Zuleitung 3 ist dabei idealer Weise so angeordnet, dass er mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit die Temperatur des durch die Zuleitung 3 strömenden Gases aus dem Garraum bestimmen kann. Auch der Temperatursensor in der Messkammer 1 bzw. dem Auslass 13 sollte eine geringe eigene Wärmekapazität aufweisen, damit er schnell auf Temperaturänderungen reagieren kann. Dazu ist es zweckmäßig, die Temperatursensoren thermisch gut an das Probegas in der Messkammer 1 bzw. das durch die Zuleitung 3 bzw. den Auslass 13 strömende Gas anzukoppeln. Hierfür können die Temperatursensoren in die entsprechenden Bereiche hineinragen.
Eine weitere Messanordnung 15' zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 2 dargestellt. Bei der dort dargestellten Messanordnung 15' kann einer zweiten erfindungsgemäßen Messkammer 1' mit Hilfe eines Nadelventils 21 über eine Öffnung 7' zu einem Gaseinlass 3', der an einen Garraum eines Gargeräts (nicht gezeigt) angeschlossen ist, gezielt Garraumatmosphäre zugeführt werden. Ebenso kann eine Auslassöffnung 9' aus der Messkammer 1' mit Hilfe eines Nadelventils 23 verschlossen oder zu einem Auslass 13' geöffnet werden. In der Messkammer 1' befinden sich ein Drucksensor 17' und ein Kühlelement 19'. Das Kühlelement 19' befindet sich im Inneren der Messkammer 1'. Daher muss die gesamte in der Messkammer 1' befindliche Kühlanordnung 25 des Kühlelements 19' gekühlt werden. Temperatursensoren (nicht gezeigt) sind analog zur Beschreibung der Messanordnung 15 nach 1 eingebaut.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es vorteilhaft, wenn die Messkammern 1, 1' so klein sind, dass sich in denselben keine Kondensationströpfchen bilden können. Dadurch wird verhindert, dass Tropfen von dem jeweiligen Kühlelement 19, 19' abtropfen und an noch warmen Teilen verdampfen können. Zudem wird die Totzeit der Messanordnung 15, 15', wäh rend der keine Messung durchgeführt werden kann, reduziert, da entstehende dünne Wasserfilme wesentlich schneller verdampfen als makroskopische Tröpfchen. Ist die Kühlfläche des Kühlelements 19', wie in 2 dargestellt, vollständig in der Messkammer 1' integriert, ist eine Beschleunigung des Messverfahrens zu erwarten.
Die Ventile 5, 11, 21, 23 können durch eine zangenartige Vorrichtung gleichzeitig geschlossen oder geöffnet werden. Die Verwendung von Nadelventilen 21, 23 ist besonders vorteilhaft, da diese schnell geöffnet und geschlossen werden können. Wenn die Ventile nicht ganz dicht sind, kann eine dadurch auftretende Leckrate nach einer erfolgten Abkühlung der Messkammer 1, 1' gemessen und zur Korrektur bei der Bestimmung der Feuchtigkeit des Probegases verwendet werden.
Aufwendige Kalibriervorgänge, wie sie bei anderen Messverfahren nötig sind, sind erfindungsgemäß nicht notwendig. Die Messung von Absolutdrücken, wie es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen ist, ist einfach zu realisieren. Im Prinzip ist es ausreichend, nur das Verhältnis der vor und nach der Abkühlung gemessenen Drücke auszuwerten. Dadurch beeinflusst ein konstanter relativer Fehler bei der Druckmessung also nicht den bestimmten Feuchtemesswert. Ebenso spielt der äußere Luftdruck, also der Aufstellungsort des Gargeräts und die Wetterlage am Aufstellungsort des Gargeräts, keine Rolle. Stattdessen kann mit dem angegebenen Verfahren bei entsprechender Ausgestaltung auch der absolute Luftdruck bestimmt und die so gewonnene Information über den Luftdruck am Aufstellungsort für Korrekturen bei der Garprozesssteuerung verwendet werden.
Die Genauigkeit der Feuchtemessung hängt dabei im wesentliche von der Genauigkeit der gemessenen Druckverhältnisse und der Temperaturmessung ab. Eine Messgenauigkeit von 1% absoluter Luftfeuchte ist erfindungsgemäß realisierbar.
Wird die Temperatur des Probegases in der zuführenden Leitung 3, 3' bzw. der Einlassöffnung 7, 7' gemessen, bleibt der verwendete Temperatursensor im wesentlichen auf konstanter Temperatur, was zu einer Beschleunigung des Messverfahrens führt. Ebenso kann in der Wand der Messkammer 1, 1' ein eigener Temperatursensor vorgesehen sein, der dazu benutzt wird, die Wände der Messkammer 1, 1' auf eine hinreichende kleine Temperatur konstant zu regeln. Der Restwasserdampf, der nach dem Abkühlen im Probegas innerhalb der Messkammer 1, 1' verbleibt, kann entweder abgeschätzt oder vernachlässigt werden. So kann die Zeit, die notwendig ist, um den Druck und die Temperatur des durchströmenden Gases zu Beginn des Verfahrens zu messen, sehr kurz sein. Dabei muss lediglich sichergestellt werden, dass das vom letzten Zyklus in der Kammer verbliebene Kondensat und Gas vollständig ausgetauscht wurde. Auch hierfür ist es wieder von Vorteil, wenn die Messkammer 1, 1' möglichst klein gehalten werden kann. Zum schnellen Austausch des Probegases ist es ebenfalls von Vorteil, wenn die Einlassöffnung 7, 7' und die Auslassöffnung 9, 9' möglichst groß sind. Die Geschwindigkeit des Gasaustauschs im Inneren der Messkammer 1, 1' ist durch den kleinsten offenen Querschnitt bei geöffneten Ventilen 5, 11, 21, 23 sowie durch die Druckdifferenz zwischen der Einlassöffnung 3, 3' und der Auslassöffnung 13, 13' maßgeblich bestimmt.
Bei großer Einlassöffnung 7, 7' und Auslassöffnung 9, 9' ist es selbst möglich, auf ein aktives Schalten des Kühlelements 19, 19' zu verzichten und somit Kosten zu sparen, da während eines Gasaustauschs im Inneren der Messkammer 1, 1' keine erhebliche Menge an Dampf aus dem Gas auskondensieren wird. Gegebenenfalls kann mit einer nicht gezeigten Heizeinrichtung gegengeheizt werden.
Eine weitere Beschleunigung des Messverfahrens lässt sich erreichen, indem aus dem zeitlichen Verlauf des Drucks in der Phase der Messung mit geschlossenen Ventilen 5, 11, 21, 23 abgeschätzt wird, wann der Druck in der Messkammer 1, 1' ausreichend konstant wird. Dann kann der sich einstellende Endwert für den Druck und/oder die Temperatur mit einer ausreichenden Genauigkeit abgeschätzt werden.
Zudem steckt eine Information über den Wassergehalt des Probegases in der Messkammer 1, 1' auch in der Steigung des Druckabfalls bzw. im gesamten Kurvenverlauf des Drucks über die Zeit. Die für den Druckverlauf maßgeblichen Wärmeübergangszahlen hängen nämlich sehr stark vom Wasserdampfgehalt ab. Diese sind aber auch von der Temperatur der zuströmenden Garraumatmosphäre bzw. vom Verlauf der Temperatur abhängig, so dass in einem elektronischen Speicher (nicht gezeigt) eine Kurvenschar für die Temperatur und den Wasserdampfgehalt hinterlegt sein kann, auf die zur Druckbestimmung zurückgegriffen werden kann. Vorteilhaft ist dabei, dass der Endwert des Drucks bei geschlossenen Ventilen nicht notwendigerweise abgewartet werden muss, um einen zuverlässigen Wert für die absolute Feuchte des Probegases in der Messkammer 1, 1' zu erhalten.
Auch kann eine feuchte-aufsaugende oder -ableitende Beschichtung an dem Kühlelement 19, 19' vorgesehen sein, um ein Abtropfen von Kondenswasser von der Kühleinrichtung zu verhindern. Nach einem erfolgten Messzyklus kann mit einer Heizeinrichtung die Kühlfläche des Kühlelements 19, 19' beheizt werden, um das Verdampfen von Kondensat zu beschleunigen. Wird als Kühlelement 19, 19' ein Peltierelement verwendet, so kann eine Beheizung der Messkammer 1, 1' einfach durch eine Umkehr der angelegten Spannung realisiert werden.
Um die Totzeiten zwischen Messungen weiter zu verkürzen, können auch mehrere Kammern, die auch zeitlich alternierend verwendet werden können, betrieben werden.
Vor der Einlassöffnung 7, 7' kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, mit der verhindert wird, dass grobe Partikel in die Messkammer 1, 1' gelangen. Dazu kann entweder ein Grobfilter eingesetzt oder die Strömung des Gases mit Hilfe einer Umlenkvorrichtung für den Gasstrom dazu ausgenutzt werden, um feste oder flüssige Partikel vom Gasstrom zu trennen. Dazu kann beispielsweise ein Zyklon eingesetzt werden.
Der Auslass 13, 13' kann an einen Gasauslass des Gargeräts bzw. das Abwassersystem des Gargeräts angeschlossen sein.
Die in der voranstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

1, 1': Messkammer
3, 3': Zuleitung
5: Ventil
7, 7': Einlassöffnung
9, 9': Auslassöffnung
11: Ventil
13, 13': Auslass
15, 15': Messanordnung
17, 17': Drucksensor
19, 19': Kühlelement
21: Nadelventil
23: Nadelventil
25: Kühlanordnung

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Feuchtigkeit eines Gases aus einem Innenraum, insbesondere einem Garraum eines Gargeräts, wobei ein Teil der Atmosphäre aus dem Innenraum als Probegas entnommen und einer Messkammer zugeführt wird, gekennzeichnet durch die folgende Schrittabfolge: A) der Druck des in die Messkammer geleitet werdenden Gases wird bestimmt; B) die Messkammer wird geschlossen; C) die Messkammer wird zumindest bereichsweise zum zumindest teilweisen Auskondensieren von Dampf aus dem Gas gekühlt und der zeitliche Verlauf des Drucks und der Temperatur des in der Messkammer verbleibenden Gases wird zumindest während eines Teils dieses Schritts gemessen D) die Feuchtigkeit des Gases im Innenraum wird aus dem zeitlichen Verlauf des Drucks und der Temperatur bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Gases im Schritt A) gemessen und bei der Bestimmung der Feuchtigkeit berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck und/oder die Temperatur im Schritt C) gleichzeitig und/oder nach dem Kühlen in der Messkammer bestimmt wird bzw. werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer im Schritt B) durch zwei, insbesondere elektronisch steuerbare, Ventile, verschlossen wird, die zumindest zu Beginn von Schritt A) geöffnet sind.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile gemeinsam geöffnet oder verschlossen werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgenden Schritt nach Schritt C) und/oder D): E) die Messkammer wird zumindest bereichsweise aufgeheizt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgenden Schritt nach Schritt D) oder E): F) Spülen der Messkammer mit einem weiteren Gas, insbesondere aus dem Innenraum und/oder aus der Umgebungsatmosphäre.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zeitlichen Verlauf des Drucks und/oder der Temperatur ein erster Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem von Schritt C) zu Schritt D) gewechselt wird, und/oder ein zweiter Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem von Schritt A) zu B) gewechselt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zeitlichen Verlauf des Drucks und/oder der Temperatur eine Leckrate des Gases aus der Messkammer bestimmt wird, wobei die Leckrate vorzugsweise bei der Berechnung der Feuchtigkeit berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur zumindest eines Kühlelements und/oder zumindest einer Wand der Messkammer zumindest im Schritt C) gemessen und bei der Bestimmung der Feuchtigkeit berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlen zumindest im Schritt C) und/oder das Aufheizen zumindest in Schritt D) durch einen Wärmeaustausch mit einer Flüssigkeit, wie Wasser, einem Gas, wie Luft, und/oder einem Festkörper, wie Kupfer, erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlen zumindest im Schritt C) und/oder das Aufheizen zumindest im Schritt D) geschaltet wird, wobei vorzugsweise das Kühlen im Schritt C) automatisch mit dem Schließen der Messkammer startet, und/oder das Kühlen im Schritt C) automatisch mit dem Öffnen der Messkammer aufhört, und/oder das Aufheizen im Schritt E) automatisch mit dem Öffnen der Messkammer startet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des im Schritt C) entstehenden Kondensats über eine Beschichtung aufgesaugt und/oder durch Kanäle abgeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas aus dem Innenraum zumindest teilweise von festen und/oder flüssigen Partikeln getrennt wird, bevor es in Schritt A) in die Messanordnung gelangt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte A) bis D), E) oder F) mehrfach in einer Messkammer wiederholt und/oder parallel oder zeitlich versetzt in mehreren Messkammern durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Messkammer umgebende Luftdruck zumindest einmal bestimmt wird, und der Wert des bestimmten Luftdrucks zur Bestimmung der geodätischen Höhe des Aufstellungsorts der Messkammer, der Wetterlage am Aufstellungsort und/oder zur Steuerung von automatischen Arbeitsprogrammen des Gargeräts verwendet wird.
Kondensationsdruckkammer, die zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (1, 1') über eine Einlassöffnung (7, 7') unter Zwischenschaltung zumindest eines ersten Ventils (5, 21) mit einer Zuleitung (3, 3') und über eine Auslassöffnung (9, 9') und der Zwischenschaltung zumindest eines zweiten Ventils (11, 23) mit einem Auslass (13, 13') verbunden ist, und in der Messkammer (1, 1') zumindest ein Drucksensor (17, 17') und ein Temperatursensor angeordnet sind und mit der Messkammer (1, 1') zumindest ein Kühlelement (19, 19') in Wirkverbindung steht.
Kondensationsdruckkammer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (19, 19') zumindest eine wärmeleitende Verbindung zur Umgebung der Kondensationsdruckkammer, zumindest ein Peltierelement und/oder zumindest ein Wärmetauschrohr umfasst und/oder in einer Wand der Messkammer (1) integriert oder innerhalb der Messkammer (1') angeordnet ist, wobei vorzugsweise das in der Messkammer (1') angeordnete Kühlelement (19') durch eine Kühlanordnung (25) kühlbar ist.
Kondensationsdruckkammer nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch zumindest ein Heizelement, vorzugsweise umfasst durch das Peltierelement und/oder das Wärmetauscherrohr.
Kondensationsdruckkammer nach einem der Ansprüche 17 bis 19, gekennzeichnet durch zumindest ein Schaltelement zum Ein- und Ausschalten des Kühlelements (19, 19') und/oder des Heizelements, wobei das Schaltelement vorzugsweise das erste und/oder zweite Ventil umfasst.
Kondensationsdruckkammer nach einem der Ansprüche 17 bis 20, gekennzeichnet durch zumindest eine Vorrichtung, insbesondere umfassend einen Filter und/oder einen Zyklon, zum Abtrennen von festen und/oder flüssigen Partikeln an dem Gas aus dem Innenraum.
Kondensationsdruckkammer nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Ventile (5, 11, 21, 23), insbesondere an eine Zange angeschlossen, die Einlass- und die Auslassöffnungen (7, 7', 9, 9') gleichzeitig verschließen können, und/oder die Ventile Nadelventile (21, 23) sind.
Gargerät mit einem Garraum, einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, zumindest einer Funktionseinrichtung, zumindest einer Fluidabführeinrichtung zum Abführen von Fluiden aus dem Garraum und zumindest einer Kondensationsdruckkammer nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (3, 3') mit dem Garraum und der Auslass (13, 13') mit dem Garraum oder der Fluidabführeinrichtung, insbesondere umfassend ein Gas- oder Wasserabführsystem, verbindbar oder verbunden ist.
Gargerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor, insbesondere der Drucksensor und/oder ein Temperatursensor mit der Steuer- und der Regeleinrichtung in Wirkverbindung steht.
Gargerät nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinrichtung eine Heizeinrichtung, eine Kühleinrichtung, eine Feuchtigkeitszufuhreinrichtung, eine Feuchtigkeitsabführeinrichtung, eine Garraumatmosphärenbewegungseinrichtung, eine Reinigungseinrichtung, eine Anzeige- und/oder Bedieneinrichtung und/oder eine Gargutbewegungseinrichtung umfasst, vorzugsweise jeweils in Wirkverbindung mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung.