DE10222438A1

DE10222438A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Einstellung oder Regelung der Gasfeuchte in nahezu abgeschlossenen Räumen

Info

Publication number: DE10222438A1
Application number: DE2002122438
Authority: DE
Inventors: Thomas Froehlich; Falko Hilbrunner
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius Lab Instruments GmbH and Co KG
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: DE10222438B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Gasfeuchte in einem gegen die Umgebung im Wesentlichen abgedichteten Klimaraum (10). Dabei ist das Atmosphärengas (11) des Klimaraumes (10) wenigstens teilweise mit einem Feuchte puffernden Mittel (31) in Verbindung bringbar, das in Abhängigkeit von seiner Feuchtevorbeladung und der relativen Gasfeuchte des mit ihm in Verbindung stehenden Teils eines Gases, das passiv Feuchtigkeit an das Gas abgibt oder aus diesem aufnimmt. Erfindungsgemäß ist die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels (31) vermittels einer Temperiereinrichtung (32) variabel einstellbar, vorzugsweise regelbar, und wird zur Steuerung seiner Feuchtigkeitsaufnahme und -abgabe eingestellt, vorzugsweise geregelt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Einstellung oder Regelung der Gasfeuchte in einem gegen die Umgebung im Wesentlichen abgedichteten Klimaraum, der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Einstellung oder Regelung der Gasfeuchte in einem gegen die Umgebung im Wesentlichen abgedichteten Klimaraum, insbesondere unter Verwendung der vorgenannten Vorrichtung der im Oberbegriff von Anspruch 23 genannten Art.

Die Aufgabe, bestimmte Klimaparameter, insbesondere die Temperatur und die Feuchte eines Atmosphärengases in einem im Wesentlichen abgeschlossenen Klimaraum innerhalb bestimmter Toleranzgrenzen einzustellen und/oder konstant zu halten, stellt sich in vielen Bereichen der Technik. Anwendungsfelder sind etwa Prüfkammern für Materialtests oder Funktionsprüfungen von Bauteilen, wobei unterschiedliche Klimaverhältnisse nacheinander eingestellt werden sollen. Andere Anwendungsbeispiele sind etwa Lagerungs- oder Ausstellungsvitrinen für klimaempfindliche Exponate, wobei die Konstanthaltung wohldefinierter Klimaverhältnisse Vorrang hat. Derartige und ähnliche, von der Umgebung im Wesentlichen abgeschlossene Räume, die die Möglichkeit einer Beeinflussung eines oder mehrerer Klimaparameter bieten, werden im Folgenden allgemein als Klimaraum angesprochen. In der Regel wird die Atmosphäre solcher Klimaräume aus herkömmlicher Luft gebildet. Da dies jedoch keineswegs eine notwendige Voraussetzung ist, sondern vielmehr eine breite Palette chemischer Zusammensetzungen Einsatz finden kann, wird im Folgenden allgemein von Gas oder Atmosphärengas gesprochen.

In der Mehrzahl der Anwendungsfälle von Klimaräumen stellt sich die Notwendigkeit, zu einem gegebenen Zeitpunkt die relative Gasfeuchte bzw. die absolute Gasfeuchtigkeit des Atmosphärengases im Klimaraum aktiv zu beeinflussen. Hierzu sind verschiedene Verfahren sowie Vorrichtungen zu deren Durchführung bekannt. Dabei kann die Temperaturabhängigkeit der relativen Gasfeuchte bei einer gegebenen absoluten Gasfeuchtigkeit ausgenutzt werden. Diese Abhängigkeit ist in bekannter Weise in Fig. 1, in der auf der Abszisse die Temperatur in °C und auf der Ordinate die relative Luftfeuchte in % aufgetragen ist, für Luft bei Taupunkttemperatur 0°C dargestellt. Dies bedeutet, dass der absolute Feuchtigkeitsgehalt der Luft so groß ist, dass Wasser bei einer Temperatur von 0°C auskondensiert. Die Verhältnisse für andere Taupunkttemperaturen oder andere Gaszusammensetzungen sind im Wesentlichen ähnlich und dem Fachmann bekannt. Zur Trocknung des Atmosphärengases innerhalb eines Klimaraumes bei gegebener Klimaraumtemperatur T₁ kann das Atmosphärengas des Klimaraumes wenigstens teilweise abgepumpt und auf eine Temperatur T₂ unterhalb des Taupunktes abgekühlt werden. Durch Abführen des auskondensierten Wassers wird die absolute Gasfeuchtigkeit erniedrigt, während die relative Gasfeuchte 100% entspricht. Wird das Gas anschließend wieder auf T₁ geheizt, sinkt die relative Gasfeuchte in dem behandelten Gasanteil unter den ursprünglich in dem Klimaraum herrschenden Wert. Die Rückführung des auf diese Weise getrockneten Gases in den Klimaraum hat eine Reduzierung der Atmosphärenfeuchte des gesamten Klimaraumes zur Folge. Im Gegensatz dazu wird eine Erhöhung der Gasfeuchte in dem Klimaraum dadurch erreicht, dass dem abgepumpten Gasanteil aktiv Wasser zugeführt wird, was durch eine Temperaturerhöhung unterstützt werden kann. Die aktive Wasserzufuhr kann beispielsweise durch Vernebelung oder Verdampfung von Wasser erfolgen.

Nachteilig bei dem beschriebenen Verfahren ist, dass bei einer entsprechenden Vorrichtung neben einer Temperiereinrichtung, mit der der abgepumpte Gasanteil gekühlt bzw. geheizt werden kann, in jedem Fall eine Wasserzufuhr vorhanden sein muss, wenn eine Erhöhung der Gasfeuchte erreichbar sein soll. Ein weiterer Nachteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass zur Trocknung des Gases dasselbe unterhalb seines Taupunktes abgekühlt werden muss. Bei Gasen mit vergleichsweise niedrigen absoluten Feuchtigkeitswerten liegt der Taupunkt weit unter 0°C. Das aus dem abgepumpten Gas auskondensierende Wasser friert also sofort aus, wodurch seine Abführung wesentlich erschwert wird. Zudem müssen große Temperaturunterschiede realisiert werden, was zu Isolationsproblemen, erhöhtem Energie- und Zeitbedarf führt.

Teilweise Abhilfe schafft ein Verfahren unter Einsatz eines Feuchte puffernden Mittels, wie es beispielsweise in DE 93 21 231 U1 beschrieben ist. Die genannte Druckschrift offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben, bei dem die Feuchteregulierung des Atmosphärengases innerhalb einer Ausstellungsvitrine durch den Einsatz eines Feuchte puffernden Mittels unterstützt wird. Als Feuchte puffernde Mittel werden hier allgemein chemische Substanzen angesprochen, die hygroskopische Eigenschaften aufweisen, d. h. die in der Lage sind, in Abhängigkeit von der relativen Feuchte eines mit Ihnen in Verbindung stehenden Gases sowie der eigenen Feuchtevorbeladung passiv Feuchtigkeit an das Gas abzugeben bzw. aus diesem aufzunehmen. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist Silika-Gel. Dem Fachmann sind jedoch weitere hygroskopische Stoffe bekannt. Das in der vorgenannten Druckschrift offenbarte Verfahren beruht darauf, dass ein Nebenvolumen, in dem Silika-Gel gelagert ist, mit der eigentlichen Vitrine in Verbindung steht. Schwankungen der relativen Luftfeuchte in der Vitrine, die beispielsweise auf Lecks in der Abdichtung oder Temperaturschwankungen zurückzuführen sind, werden bis zu einem gewissen Grad durch die Pufferwirkung des Silika-Gels ausgeglichen. Allerdings ergibt sich die Schwierigkeit, dass sich diese Pufferwirkung durch übermäßiges Austrocknen oder durch übermäßige Befeuchtung erschöpfen kann. Durch übermäßige Feuchtigkeitsaufnahme oder -abgabe verschiebt sich nämlich der Arbeitspunkt des Silika-Gels und somit die Grenzen innerhalb derer eine Pufferwirkung erzeugt werden kann. Eine erneute Konditionierung oder Regeneration, d. h. Einstellung des Arbeitspunktes durch definierte Feuchtevorbeladung des Gels, wird damit erforderlich. Diese erneute Konditionierung erfolgt bei dem beschriebenen Verfahren dadurch, dass je nach Bedarf durch Luftbefeuchtungs- oder Lufttrocknungsvorrichtungen feuchte oder trockene Luft durch das Silika- Gel geleitet wird. Diese Luftbefeuchtungs- und Lufttrocknungsvorrichtungen arbeiten jedoch auf herkömmliche Weise, so dass die vorgenannten Probleme im Wesentlichen nicht gelöst, sondern lediglich auf eine leichter handhabbare Ebene verschoben werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 23 zur Verfügung zu stellen, wobei eine effiziente und reversible Feuchteregelung des Atmosphärengases im Klimaraum ohne aktive Wasserzu- oder -abfuhr in kontinuierlicher Weise ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 23. Den Merkmalen in deren jeweiligen kennzeichnenden Teilen kommt im einzelnen folgende Bedeutung zu:
Es ist eine Temperiereinrichtung vorgesehen, mit der die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels zur Einstellung variabler Gasfeuchten im Klimaraum variabel einstellbar ist bzw. eingestellt wird. Diese Maßnahme nutzt die Erkenntnis aus, dass die passive Wasseraufnahme bzw. -abgabe abhängig ist von der Temperatur des Feuchte puffernden Mittels. Hierfür lassen sich zwei Gründe angeben, die je nach spezieller Fallkonstellation, d. h. je nach Kombination von Feuchte pufferndem Mittel, Atmosphärengas, Temperatur und Feuchte, unterschiedlich starke Einflüsse haben. Zum einen liegt eine temperaturabhängige Gleichgewichtsverschiebung vor, da mit der Temperatur des Feuchte puffernden Mittels auch die Temperatur des das Feuchte puffernde Mittel umgebenden und mit ihm wechselwirkenden Gases variiert wird. Die relative Feuchte des Gases bewegt sich daher auf der in Fig. 1 gezeigten bzw. einer an die speziellen Bedingungen angepassten Kurve. Mit der relativen Feuchte des Gases variiert auch die Wasserabgabe bzw. - aufnahme des Feuchte puffernden Mittels. Zum anderen existiert ein echter, temperaturabhängiger Materialparameter, der als "Feuchtekapazität" des Feuchte puffernden Mittels beschrieben werden kann. In Fig. 2 sind beispielhaft verschiedene Feuchtekapazitäts-Kurven von Silika-Gel E in Abhängigkeit von der Geltemperatur bei verschiedenen relativen Feuchten der das Gel umgebenden Luft im jeweiligen Gleichgewicht dargestellt. Auf der Abszisse ist die Temperatur in °C und auf der Ordinate die Feuchtebeladung des Gels in g Wasser/g Gel dargestellt. Die relativen Luftfeuchten sind in % angegeben. Aus der Tatsache, dass die einzelnen Kurven nicht waagerecht verlaufen, ist ersichtlich, dass die tatsächliche Feuchtebeladung des Gels außer von der relativen Gasfeuchte auch von der Geltemperatur abhängig ist, die Feuchtekapazität somit ein temperaturabhängiger Materialkoeffizient ist. Beide genannten Effekte überlagern sich gleichsinnig, was zu einer besonderen Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung führt, die sich die genannten Erkenntnisse zu Nutze machen.

Durch Änderung der Temperatur des Feuchte puffernden Mittels, das mit wenigstens einem Teil des Atmosphärengases des Klimaraumes wechselwirkt, lässt sich also der absolute Feuchtigkeitsgehalt des Gases im Klimaraum unabhängig von der Temperatur im Klimaraum gezielt beeinflussen. Fig. 3 zeigt schematisch eine Kurvenschar für die absolute Luftfeuchtigkeit in g Wasser/m³ Luft als Funktion der Temperatur in °C für verschiedene Feuchtevorbeladungen von Silika-Gel E. Die genaue Kurvenform ist dabei u. a. auch abhängig von der Menge Gel relativ zum Gasvolumen. Bei Änderung der Temperatur des Feuchte puffernden Mittels "wandert" der Zustand des Systems also erfindungsgemäß auf einer derartigen oder ähnlichen Kurve, wodurch eine effiziente und reversible Feuchteregulierung des Atmosphärengases im Klimaraum ohne aktive Wasserzu- oder -abfuhr in kontinuierlicher Weise ermöglicht wird. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kommt also ohne Wasseranschlüsse oder -tanks aus und ist dennoch in der Lage, bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowohl eine Trocknung als auch eine Befeuchtung des Atmosphärengases im Klimaraum in beliebiger Reihenfolge und Wiederholung mit hoher Regelgüte zu ermöglichen.

Besonders vorteilhaft ist es, das erfindungsgemäße Verfahren derart durchzuführen bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung derart auszulegen, dass die Temperaturen des Klimaraumes und des Feuchte puffernden Mittels unabhängig voneinander einstellbar sind, wobei es günstig ist, das Feuchte puffernde Mittel in einem Nebenvolumen anzuordnen, das mit dem Klimaraum verbunden bzw. verbindbar ist. In verbundenem Zustand kann dann das Atmosphärengas des Klimaraumes wenigstens teilweise und vorzugsweise mit Hilfe einer Strömungserzeugungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Lüfter, aus dem Klimaraum abgesaugt und durch das das Feuchte puffernde Mittel aufnehmende Nebenvolumen geleitet werden. Unterscheidet sich die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels von derjenigen des Atmosphärengases im Klimaraum, wird je nach spezieller Fallkonstellation der absolute Feuchtigkeitsgehalt des mit dem Feuchte puffernden Mittel wechselwirkenden Gasanteils geändert. Wird das bzgl. seines Feuchtigkeitsgehaltes und ggf. seiner Temperatur veränderte Gas in den Klimaraum zurückgeführt, wird damit auch dort die Gasfeuchte variiert. Besonders vorteilhaft ist es, die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Regelkreis zu versehen bzw. das erfindungsgemäße Verfahren als Regelverfahren durchzuführen. Hierzu ist in dem Klimaraum ein Feuchtefühler vorgesehen, der mit einer Temperiereinheit zur Temperatureinstellung des Feuchte puffernden Mittels über einen Regelverstärker gekoppelt ist. Wird die relative Feuchte im Klimaraum als zu hoch beurteilt, wird die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels solange abgesenkt, bis durch den oben beschriebenen Mechanismus das Gas im Klimaraum die gewünschte Trockenheit erreicht hat. Wird andererseits das Gas im Klimaraum als zu trocken beurteilt, wird die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels dagegen solange erhöht, bis das Gas im Klimaraum durch den oben beschriebenen Mechanismus ausreichend befeuchtet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung lassen sich weiter verbessern, indem der aus dem Klimaraum in das Nebenvolumen sowie der aus dem Nebenvolumen zurück in den Klimaraum geleitete Gasstrom jeweils entsprechend vortemperiert wird. Dabei können gesonderte Vortemperierer aber auch ein Gegenstromwärmetauscher, bei dem beide Gasströme zum Wärmeausgleich ohne Stoffaustausch miteinander wechselwirken, Gewinn bringend eingesetzt werden, wobei durch geeignete Prozessführung die Kondensation von Wasser an den Wandungen zu vermeiden ist.

Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann erreicht werden, indem das Nebenvolumen gegen den Klimaraum abdichtbar und gleichzeitig mit der Umgebung verbindbar ausgestaltet wird. Wird nämlich Atmosphärengas der Umgebung, in ähnlicher Weise wie zuvor für das Atmosphärengas des Klimaraumes beschrieben, durch das das Feuchte puffernde Mittel beinhaltende Nebenvolumen geleitet, kann eine Konditionierung des Feuchte puffernden Mittels allein durch geeignete Temperierung desselben unter Berücksichtigung der relativen Feuchte des Umgebungs-Atmosphärengases erzielt werden.

Schließlich kann auch das Nebenvolumen mit Temperatur- und Feuchtefühlern versehen sein, die entsprechende Messwerte aufnehmen und diese an eine Verrechnungseinheit weiterleiten, die hieraus die aktuelle Beladung des Feuchte puffernden Mittels errechnen kann. Mit der aktuellen Beladung ist auch der optimale Arbeitspunkt des Feuchte puffernden Mittels bekannt und es lässt sich vorhersagen, ob dieser geeignet ist, eine in einem folgenden Schritt im Klimaraum durchzuführende Feuchtevariation durchzuführen oder ob eine erneute Konditionierung des Feuchte puffernden Mittels erforderlich ist.

Vorteilhafterweise ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, die einen oder mehrere Regelkreise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ansteuert und das erfindungsgemäße Verfahren nach Vorgaben eines Benutzers oder nach einem gespeicherten Programmablauf automatisiert durchführt.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen, der speziellen Beschreibung sowie den Zeichnungen. Es zeigen
Fig. 1 eine Darstellung der Temperaturabhängigkeit der relativen Feuchte von Luft bei einer Taupunkttemperatur von 0°C,
Fig. 2 eine Darstellung der Temperaturabhängigkeit der Feuchtebeladung von Silika-Gel E für verschiedene relative Feuchten von Luft,
Fig. 3 eine Darstellung der Abhängigkeit der absoluten Luftfeuchte von der Temperatur eines Silika-Gels E für verschiedene Feuchtevorbeladungen des Gels am Beispiel einer Gelmenge von 1 kg Gel/m³ Luft,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 4 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Regelung der Gasfeuchte in einem Klimaraum 10, der mit einem Atmosphärengas 11 gefüllt ist. Die Temperatur des Atmosphärengases 11 ist vorzugsweise über eine Temperiereinrichtung 12 einstellbar. Die Temperiereinrichtung 12 kann auf beliebige, dem Fachmann bekannte Weise realisiert sein. Insbesondere bieten sich flüssigkeitsgefüllte Heiz- und Kühlschlangen oder Peltier-Elemente an. In der in Fig. 4 dargestellten, besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Temperiereinrichtung 12 über einen Regelverstärker 13 mit einem Temperaturfühler 14 im Klimaraum 10 gekoppelt, so dass mit Hilfe dieses Regelkreises 15 voreingestellte Temperaturen angefahren und auch bei Störungen im Wesentlichen konstant gehalten werden können.
Der Klimaraum 10 ist über Rohrleitungen 20, 21, 22 mit einem Nebenvolumen 30 verbunden. Das Nebenvolumen 30 ist wenigstens teilweise mit einem Feuchte puffernden Mittel 31, beispielsweise mit Silika-Gel, gefüllt. Die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels 31 ist über eine Temperiervorrichtung 32 einstellbar. Ebenso wie die Temperiereinrichtung 12 des Klimaraumes 10 kann die Temperiereinrichtung 32 des Nebenvolumens 30 auf beliebige, dem Fachmann bekannte Weise realisiert sein. In dem Rohrleitungsabschnitt 21ist eine Strömungserzeugungsvorrichtung 23, beispielsweise ein Ventilator, ein Lüfter, eine Pumpe o. ä. vorgesehen, die einen Gasstrom aus dem Klimaraum 10 durch das Nebenvolumen 30 und zurück in den Klimaraum 10 erzeugt. Durch diesen Gasstrom werden Anteile des Atmosphärengases 11 mit dem Feuchte puffernden Mittel 31 in Verbindung gebracht. Je nach Temperatur des Feuchte puffernden Mittels 31 und relativer Feuchte des strömenden Gasanteils nimmt das Gas aus dem Feuchte puffernden Mittel 31 Wasser auf oder gibt es an dieses ab. Das Gas veränderter Feuchte wird über die Rohrleitung 22 zurück in den Klimaraum 10 geführt und beeinflusst dort die Feuchte des gesamten Atmosphärengases 11.
In der in Fig. 4 dargestellten, besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Temperiereinrichtung 32 des Nebenvolumens 30 über einen Regelverstärker 33 von einem Feuchtefühler 34 im Klimaraum 10 angesteuert. Über diesen Regelkreis 35 kann die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels 31 in Abhängigkeit von der im Klimaraum 10 herrschenden Gasfeuchte geregelt werden. Ist das Atmosphärengas 11 im Klimaraum beispielsweise trockener als ein vorgegebener Sollwert, wird dies von dem Feuchtefühler 34 erfasst und die Temperiereinrichtung 32 des Nebenvolumens 30 über den Regelkreis 35 derart angesteuert, dass die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels 31 erhöht wird. Das Feuchte puffernde Mittel 31 gibt daher Wasser an den mit ihm wechselwirkenden Gasstrom ab, man spricht dabei auch von einem Ausheizen des Feuchte puffernden Mittels 31. Der auf diese Weise befeuchtete Gasstrom wird über die Rohrleitung 22 zurück in den Klimaraum 10 geführt, in dem sich dadurch die Gesamtfeuchte des Atmosphärengases 11 erhöht. Liegt die Feuchte des Atmosphärengases 11 hingegen über einem vorgegebenen Sollwert, wird auch dies von dem Feuchtefühler 34 erfasst. Über den Regelkreis 35 wird die Temperiereinrichtung 32 des Nebenvolumens 30 derart angesteuert, dass die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels 31 abgesenkt wird. Entsprechend nimmt das Feuchte puffernde Mittel 31 Feuchtigkeit aus dem mit ihm wechselwirkenden Gasstrom auf. Das derart getrocknete Gas wird über die Rohrleitung 22 zurück in den Klimaraum 10 geleitet, wo hierdurch die Gesamtfeuchte des Atmosphärenvolumens 11 abgesenkt wird.
Die erläuterten Funktionen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind anwendbar, soweit die Ist- und Sollwerte der Gasfeuchte und Gastemperatur in dem Klimaraum 10 mit der aktuellen Feuchtegrundbeladung des Feuchte puffernden Mittels 31 korrespondieren, d. h. in ausreichender Nähe des aktuellen Arbeitspunktes des Feuchte puffernden Mittels 31 liegen. Ist dies nicht der Fall, ist eine Konditionierung des Feuchte puffernden Mittels 31 erforderlich. Hierzu ist vorteilhafterweise ein Umschaltmechanismus vorgesehen, der in Fig. 4 durch die Zweiwegeventile 26 und 27 dargestellt ist. Werden diese in die in Fig. 4 gestrichelt dargestellte Stellung überfährt, wird das Nebenvolumen 30 gegen den Klimaraum 10 abgedichtet und gleichzeitig über die Rohrverbindungsabschnitte 24 und 25 mit der Umgebung verbunden. Auf die gleiche Weise wie sie zuvor für das Atmosphärengas 11 erläutert wurde, wird nun Umgebungsgas mit dem Feuchte puffernden Mittel 31 in Verbindung gebracht, wobei die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels 31 über die Temperiereinrichtung 32 derart eingestellt wird, dass das Feuchte puffernde Mittel 31 Wasser aus dem Umgebungsgas aufnimmt oder an dieses abgibt und dadurch mit einer gewünschten, absoluten Wassermenge beladen wird. Die gewünschte Beladung ist bei praktisch jeder gegebenen relativen Feuchte des Umgebungsgases allein durch die geeignete Steuerung der Temperiereinrichtung 32 realisierbar. Nach erfolgter Konditionierung des Feuchte puffernden Mittels 31 werden die Zweiwegeventile 26, 27 wieder in ihre ursprüngliche Stellung zurücküberführt, wodurch das Nebenvolumen 31 wieder gegen die Umgebung abgedichtet und mit dem Klimaraum 10 verbunden wird. In Fällen, in denen sich das Atmosphärengas 11 im Klimaraum 10 von Luft unterscheidet, ist es selbstverständlich möglich, während des Konditionierungsprozesses das Nebenvolumen 30 mit besonderen Gasreservoirs in Verbindung zu bringen. Der hier verwendete Begriff der "Umgebung" ist entsprechend zu verstehen.
Die oben erläuterten Grundfunktionen der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich weiter unterstützen durch die in Fig. 4 gestrichelt eingezeichneten, optionalen Vortemperierer. Die Temperatur des aus dem Klimaraum 10 bzw. während des Konditionierungsprozesses aus der Umgebung in das Nebenvolumen 30 strömenden Gases kann mittels der Gaseinstrom- Temperiereinrichtung 28 der durch die Temperiereinrichtung 32 eingestellten Temperatur des Feuchte puffernden Mittels 31 angenähert werden. Durch die Gasausstrom-Temperiereinrichtung 29 kann dagegen die Temperatur des aus dem Nebenvolumen 30 in den Klimaraum 10 zurückströmenden Gases bereits der durch die Temperiereinrichtung 12 eingestellten Temperatur des Atmosphärengases 11 angenähert werden. Hierdurch lässt sich zum einen eine effizientere Feuchteregulierung und zum anderen eine konstantere Temperatur in dem Klimaraum verwirklichen.
Schließlich zeigt Fig. 4 noch zwei weitere, optionale Elemente, die einen besonderen Vorteil bieten. Danach sind in dem Nebenvolumen 30 ein Feuchtefühler 36 und ein Temperaturfühler 37 vorgesehen, die die Temperatur und die relative Feuchte des mit dem Feuchte puffernden Mittel 31 wechselwirkenden Gases erfassen. Diese Gastemperatur entspricht in guter Näherung der durch die Temperiereinrichtung 32 eingestellten Temperatur des Feuchte puffernden Mittels 31. Aus diesen Werten lässt sich über die in Fig. 2 graphisch dargestellten, physikalischen Zusammenhänge die aktuelle Feuchtebeladung des Feuchte puffernden Mittels 31 abschätzen. Die erforderliche Berechnung wird vorzugsweise von einer Verrechnungseinheit 41 vorgenommen, die Teil einer Steuereinheit 40 ist. Die Steuereinheit 40, die vorzugsweise einen Computer mit geeigneten Schnittstellen und Speichereinheiten umfasst, wird vorzugsweise derart programmiert, dass die Regelkreise 15 und 35, die Ventile 26 und 27, die Gaseinstrom-Temperiereinrichtung 28, die Gasausstrom- Temperiereinrichtung 29 sowie die Strömungserzeugungsvorrichtung 23 nach Vorgaben eines Benutzers oder gemäß einem gespeicherten Steuerprotokoll angesteuert werden, so dass die vorbeschriebenen Funktionen in gewünschter Weise im Wesentlichen automatisch ablaufen können.
Fig. 5 stellt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. Deren Funktionalität entspricht in nahezu allen Einzelheiten den zuvor erläuterten, wobei gleiche Bezugszeichen analoge Elemente bezeichnen. Der Übersichtlichkeit halber wurden in Fig. 5 Einzelheiten der Steuervorrichtung 40 nicht dargestellt. Selbstverständlich sind diese Elemente aber auch bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform einsetzbar. Ein wesentlicher Unterschied zu der zuvor gezeigten Ausführungsform ist die Realisiernng der Gaseinstrom- Temperiereinrichtung 28' und der Gasausstrom-Temperiereinrichtung 29', die gemeinsam als Gegenstromwärmetauscher ausgeführt sind. Die hierbei verwirklichte Idee besteht darin, statt einer aktiven und Energie zehrenden Heiz- und Kühleinrichtung, die zwischen den Volumina unterschiedlicher Temperatur hin- und herströmenden Gase miteinander zum Zwecke eines Temperaturaustauschs und damit einer geeigneten Vortemperierung miteinander in Wechselwirkung zu bringen. Für die konkrete Realisiernng des Gegenstromwärmetauschers 28', 29' stehen dem Fachmann verschiedene, im Stand der Technik bekannte Varianten zur Verfügung.
Selbstverständlich ist es möglich, zusätzlich zu dem Wärmetauscher 28', 29' weitere, aktive Vortemperierelemente einzusetzen.
Fig. 6 stellt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, bei der ein modifiziertes System zur Zufuhr von Umgebungsgas für die Konditionierung des Feuchte puffernden Mittels 31 Anwendung findet. Hierbei wird die Idee verwirklicht, die zuvor genannten Vorteile eines Gegenstromwärmetauschers nicht nur bei der Feuchteregulierung im Klimaraum 10 zu verwenden, sondern ebenso zur Vortemperierung des Gasstromes während des Konditionierungsprozesses. Entsprechend sind die Rohrleitungsabschnitte 24" und 25" im Vergleich zu den in Fig. 5 gezeigten, analogen Elementen modifiziert und die Zweiwegeventile 26" und 27" an anderer Stelle im Rohrleitungssystem angeordnet. Je nach Schaltstellung der Zweiwegeventile 26", 27" durchläuft das in das Nebenvolumen 30 einströmende sowie aus diesem ausströmende Atmosphärengas des Klimaraums 10 oder der Umgebung denselben Wärmetauscher 28", 29". Dieser erhält somit eine doppelte Wirksamkeit, was die Effizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter steigert.
Natürlich stellen die in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele lediglich exemplarische Illustrationen besonders vorteilhafter Realisierungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. Der Fachmann wird erkennen, dass die dargestellten Einzelelemente in nahezu beliebiger Weise miteinander kombinierbar und, losgelöst von der schematischen Darstellung der Zeichnung, auf vielfache Weise technisch umsetzbar sind. Insbesondere hinsichtlich einer Programmierung der Steuereinheit 40 zur verfahrenstechnischen Umsetzung von Versuchs-, Mess-, Regelungs- oder Prüfungsprotokollen sind die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren an nahezu beliebige Anforderungen des Einzelfalls anpassbar. Bezugszeichenliste 10 Klimaraum
11 Atmosphärengas in 10
12 Temperiereinrichtung von 10
13 Regelverstärker
14 Temperaturfühler in 10
15 Regelkreis
20 Rohrleitung
21 Rohrleitung
22 Rohrleitung
23 Lüfter
24 Rohrleitung
24" Rohrleitung
25 Rohrleitung
25" Rohrleitung
26 Zweiwege-Ventil
27 Zweiwege-Ventil
28 Vortemperierer
28' Gegenstrom-Wärmetauscher
28" Gegenstrom-Wärmetauscher
29 Vortemperierer
29' Gegenstrom-Wärmetauscher
29" Gegenstrom-Wärmetauscher
30 Nebenvolumen
31 Feuchte pufferndes Mittel
32 Temperiereinrichtung für 30
33 Regelverstärker
34 Feuchtefühler in 10
35 Regelkreis
36 Feuchtefühler in 30
37 Temperaturfühler in 30
40 Steuereinheit
41 Verrechnungseinheit

Claims

1. Vorrichtung zur Einstellung oder Regelung der Gasfeuchte in einem gegen die Umgebung im Wesentlichen abgedichteten Klimaraum (10),
wobei ein Atmosphärengas (11) des Klimaraumes (10) wenigstens teilweise mit einem Feuchte puffernden Mittel (31) in Verbindung bringbar ist, das in Abhängigkeit von seiner Feuchtevorbeladung und der relativen Gasfeuchte eines mit ihm in Verbindung stehenden Gases passiv Feuchtigkeit an das Gas abgibt oder aus diesem aufnimmt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels (31) zur Einstellung variabler Gasfeuchten in dem Klimaraum (10) vermittels einer Temperiereinrichtung (32) variabel einstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Atmosphärengases (11) des Klimaraumes (10) vermittels einer Temperiereinheit (12) variabel einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuchte puffernde Mittel (31) ein Silika-Gel ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuchte puffernde Mittel (31) in einem mit dem Klimaraum (10) verbundenen Nebenvolumen (30) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuchte puffernde Mittel (30) in einem mit dem Klimaraum (10) verbindbaren und gegen den Klimaraum (10) abdichtbaren Nebenvolumen (30) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Atmosphärengas (11) des Klimaraumes (10) vermittels einer Strömungserzeugungsvorrichtung (23) aktiv mit dem Feuchte puffernden Mittel (31) in Verbindung bringbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Nebenvolumen (30) in den Klimaraum (10) strömende Gas vermittels einer Gasausstrom-Temperiereinrichtung (29, 29', 29") vortemperierbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Klimaraum (10) in das Nebenvolumen (30) strömende Gas vermittels einer Gaseinstrom-Temperiereinrichtung (28, 28', 28") vortemperierbar ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Klimaraum (10) in das Nebenvolumen (30) strömende Gasanteile mit aus dem Nebenvolumen (30) in den Klimaraum (10) strömenden Gasanteilen in einem Gegenstromwärmetauscher (28', 29'; 28", 29") zur gegenseitigen Vortemperierung miteinander wechselwirken.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenvolumen (30) mit der Umgebung verbindbar und gegen diese abdichtbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Umgebungsgas vermittels einer Strömungserzeugungsvorrichtung (23) aktiv mit dem Feuchte puffernden Mittel (31) in Verbindung bringbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Umgebung in das Nebenvolumen (30) strömende Gas vermittels einer Gaseinstrom-Temperiereinrichtung (28, 28") vortemperierbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Umgebung in das Nebenvolumen (30) strömende Gasanteile mit aus dem Nebenvolumen (30) in die Umgebung strömenden Gasanteilen in einem Gegenstromwärmetauscher (28', 29'; 28", 29") zur gegenseitigen Vortemperierung miteinander wechselwirken.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Gegenstromwärmetauscher (28", 29") vorgesehen ist, über den der Gasaustausch zwischen Nebenvolumen (30) und Klimaraum (10) einerseits und zwischen Nebenvolumen (30) und Umgebung andererseits schaltbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass in dem Klimaraum (10) mindestens ein Feuchtefühler (34) vorgesehen ist, der die im Klimaraum (10) aktuell herrschende Gasfeuchte erfasst.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtefühler (34) des Klimaraumes (10) und die Temperiereinrichtung (32) für das Feuchte puffernde Mittel (31) über einen Regelkreis (35) miteinander verbunden sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Klimaraum (10) mindestens ein Temperaturfühler (14) vorgesehen ist, der die im Klimaraum (10) aktuell herrschende Temperatur erfasst.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (14) des Klimaraumes (10) und die Temperiereinrichtung (12) für den Klimaraum (10) über einen Regelkreis (15) miteinander verbunden sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung (40) vorgesehen ist mit einer Speichervorrichtung zur Speicherung von Vorgabewerten, wobei die Steuervorrichtung (40) einen oder mehrere Regelkreise (15, 35) des Nebenvollumens (30) und/oder des Klimaraumes (10) gemäß den gespeicherten Vorgabewerten ansteuert.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Nebenvolumen (10) mindestens ein Feuchtefühler (36) angeordnet ist, der die im Nebenvolumen (30) aktuell herrschende Gasfeuchte erfasst.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Nebenvolumen (30) mindestens ein Temperaturfühler (37) vorgesehen ist, der die im Nebenvolumen (30) aktuell herrschende Temperatur erfasst.

22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verrechnungseinheit (41) vorgesehen ist, die aus der von dem Feuchtefühler (36) des Nebenvolumens (30) erfassten Gasfeuchte und der von dem Temperaturfühler (37) des Nebenvolumens (30) erfassten Temperatur die aktuelle Feuchtebeladung des Feuchte puffernden Mittels (31) errechnet.

23. Verfahren zur Einstellung oder Regelung der Gasfeuchte in einem gegen die Umgebung im Wesentlichen abgedichteten Klimaraum (10), wobei ein Atmosphärengas (11) des Klimaraumes (10) wenigstens teilweise in Verbindung gebracht wird mit einem Feuchte puffernden Mittel, das in Abhängigkeit von seiner Feuchtevorbeladung und der relativen Gasfeuchte eines mit ihm in Verbindung stehenden Gases passiv Feuchtigkeit an das Gas abgibt oder aus diesem aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels (31) zur Einstellung variabler Gasfeuchten in dem Klimaraum (10) vermittels einer Temperiereinrichtung (32) eingestellt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Atmosphärengases (11) des Klimaraumes (10) vermittels einer Temperiereinheit (12) eingestellt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuchte puffernde Mittel (31) ein Silika-Gel ist.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Feuchte puffernde Mittel (31) in einem mit dem Klimaraum (10) verbundenen oder verbindbaren Nebenvolumen (30) angeordnet ist.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Atmosphärengas (11) des Klimaraumes (10) wenigstens teilweise vermittels einer Strömungserzeugungsvorrichtung (23) aktiv mit dem Feuchte puffernden Mittel (31) in Verbindung gebracht und in den Klimaraum (10) zurückgeleitet wird.

28. Verfahren nach den Ansprüchen 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Nebenvolumen (30) in den Klimaraum (10) strömende Gas vermittels einer Gasausstrom-Temperiereinrichtung (29, 29', 29") vortemperiert wird.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Klimaraum (10) in das Nebenvolumen (30) strömende Gas vermittels einer Gaseinstrom-Temperiereinrichtung (28, 28', 28") vortemperiert wird.

30. Verfahren nach den Ansprüchen 28 und 29 dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Klimaraum (10) in das Nebenvolumen (30) strömende Gasanteile mit aus dem Nebenvolumen (30) in den Klimaraum (10) strömenden Gasanteilen in einem Gegenstromwärmetauscher (28', 29'; 28", 29") zur gegenseitigen Vortemperierung miteinander zur Wechselwirkung gebracht werden.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenvolumen (30) in einem Konditionierungsprozess zur Voreinstellung der Feuchtebeladung des Feuchte puffernden Mittels (31) gegen den Klimaraum (10) abgedichtet und mit der Umgebung verbunden wird.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass Atmosphärengas der Umgebung vermittels einer Strömungserzeugungsvorrichtung (23) aktiv mit dem in einem Nebenvolumen (30) angeordneten, Feuchte puffernden Mittel (30) in Verbindung gebracht und in die Umgebung zurückgeleitet wird.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur und Feuchte des in das Nebenvolumen (30) einströmenden Atmosphärengases der Umgebung von Fühlern erfasst und die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels (30) in Abhängigkeit von diesen erfassten Feuchte- und Temperaturwerten sowie dem gewünschten Feuchtebeladungswert des Feuchte puffernden Mittels (30) geregelt wird.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Umgebung in das Nebenvolumen (30) strömende Gasanteile mit aus dem Nebenvolumen (30) in die Umgebung strömenden Gasanteilen in einem Gegenstromwärmetauscher (28", 29") zur gegenseitigen Vortemperierung miteinander zur Wechselwirkung gebracht werden.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Klimaraum (10) herrschende Temperatur und Feuchte von Fühlern (14, 34) erfasst wird und die Temperatur des Feuchte puffernden Mittels (31) in Abhängigkeit von den im Klimaraum (10) herrschenden Temperatur- und Feuchtewerten sowie den gewünschten Temperatur- und Feuchtewerten im Klimaraum (10) geregelt wird.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass Temperatur und Feuchte in dem Nebenvolumen (30) erfasst werden und aus diesen Werten von einer Verrechnungseinheit (41) die aktuelle Feuchtebeladung des Feuchte puffernden Mittels (31) errechnet wird.

37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (40) anhand des errechneten Feuchtebeladungswertes des Feuchte puffernden Mittels (31) und des in einem folgenden Schritt einzustellenden Feuchtewertes im Klimaraum 10 entscheidet, ob eine Konditionierung des Feuchte puffernden Mittels (31) erforderlich ist und bejahendenfalls den Konditionierungsprozess einleitet.