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Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlgerät, insbesondere für einen
Schaltschrank oder eine Schaltschrankanordnung mit Diagnoseeinrichtung, die
mehrere Sensoren, eine Auswerteeinrichtung für Sensorsignale und zum Erfassen
wesentlicher Ereignisdaten und eine Ausgabeeinrichtung aufweist.
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Ein derartiges Kühlgerät ist in der DE 34 23 992 C2 angegeben. Bei diesem
bekannten Kühlgerät erfolgt eine Überwachung einer Luftfilterverschmutzung
mittels zweier Temperatursensoren, von denen einer im Luftstrom vor und einer
im Luftstrom hinter dem Filter angeordnet ist. Ein entsprechendes Warnsignal
wird ausgegeben, wenn eine Filterverschmutzung festgestellt wird.
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Verschiedene Aufbauten von Kühlgeräten neuerer Art sind in der (nicht
vorveröffentlichten) deutschen Patentanmeldung 101 52 239.8 sowie den
(ebenfalls nicht vorveröffentlichten) deutschen Patentanmeldungen 102 05 647.1
und 102 05 652.8 gezeigt, wobei das Kühlgerät nach der ersteren Anmeldung
die Besonderheit aufweist, dass der Aufbau ein vollständiges Verschließen des
Gerätegehäuses nach außen hin zulässt und eine Grundplatte mit eingebetteten
Kühlmittelleitungen zumindest einen Teil einer Seitenwand des Gerätegehäuses
bildet und mit angeformten Kühlrippen an deren Außenseite absteht, und in den
beiden letzteren Anmeldungen ein Kühlgerät mit besonderer Bodenwanne
gezeigt ist. Entsprechend den verschiedenen Einsatzmöglichkeiten von
Schaltschränken, worunter vorliegend beispielsweise auch Schränke für den
informationstechnischen Bereich, wie z. B. Serverschränke, verstanden werden,
unterliegen auch die in diesen vorgesehenen Kühlgeräte unterschiedlichen
Anforderungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlgerät der eingangs genannten
Art bereit zu stellen, das verbesserte Wartungs- und Betriebsmöglichkeiten
bietet.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hiernach ist
vorgesehen, dass die Diagnoseeinrichtung eine Zeitgebereinrichtung für
absolute oder relative Zeitwerte und eine Zuordnungseinrichtung, mit der den
Ereignisdaten die absoluten und/oder relativen Zeitwerte ihres Auftretens
zugeordnet werden, sowie eine Speichereinrichtung aufweist, in der die
Ereignisdaten zusammen mit den zugeordneten Zeitwerten abgelegt werden, um
sie bei Bedarf mit der Ausgabeeinrichtung auszugeben.
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Mit der zeitlichen Zuordnung lassen sich die verschiedenen Ereignisse, die
insbesondere zu einem Fehler, einer Störung oder einem vollständigen Ausfall
eines Kühlgerätes geführt haben, analysieren und die Fehlerursachen feststellen
sowie wirksame Maßnahmen gegen Ausfallrisiken ergreifen. Beispielsweise
kann ein unnötiges, zu häufiges Öffnen einer Tür in ungünstiger Umgebung
einen zu hohen Leistungsbedarf des Kühlgerätes erfordern, das für den
normalen Anwendungsfall konzipiert ist, so dass dieses vorzeitig ausfällt. Bereits
ein Hinweis für den Benutzer, Türöffnungsvorgänge auf die notwendige Anzahl
zu beschränken, kann eine erhebliche Verlängerung der Lebensdauer des
Kühlgerätes bzw. einzelner Komponenten desselben ergeben.
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Verschiedene günstige Anordnungen für eine zuverlässige Diagnose bestehen
darin, dass ein Sensor an einem Wächter zwischen dem Eingang und dem
Ausgang eines Verflüssigers, ein Sensor in oder an dem Kompressor, ein Sensor im
eingangsseitigen oder mittleren Bereich des Verflüssigers an diesem oder einem
dort verlaufenden Abschnitt einer Kühlmittelleitung, ein Sensor im
ausgangsseitigen Bereich des Verflüssigers, ein Sensor an einem Abschnitt der
Kühlmittelleitung zwischen einer Trockeneinrichtung und einem Entspannungsventil, ein
Sensor an der Kühlmittelleitung zwischen dem Entspannungsventil und einem
Verdampfer, ein Sensor in einem Luftströmungsbereich vor dem Verdampfer,
ein Sensor hinter dem Verflüssiger, ein Sensor in einer Bodenwanne nahe einem
Kondensatablaufausgang und/oder ein Sensor an einer Kondensat-Ablaufleitung.
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Beispielsweise lässt sich die geforderte Funktion oder ein fehlerhafter Betrieb
des Verflüssigers bei Anordnung der Sensoren im Bereich des Verflüssigers
nach Anspruch 2 bei einem Kühlgerät zuverlässig nachvollziehen, das dadurch
gekennzeichnet ist, dass der Verflüssiger als Grundplatte mit eingebetteten
Kühlmittelleitungen ausgebildet ist, die zumindest einen Teil einer Seitenwand
eines Gerätegehäuses des Kühlgerätes bildet und mit angeformten Kühlrippen
an der Außenseite absteht.
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Ist vorgesehen, dass ein Sensor für Türöffnungsvorgänge vorgesehen ist,
dessen Sensorsignale in der Diagnoseeinrichtung zeitbezogen berücksichtigt
werden, so lassen sich Ausfälle des Kühlgerätes unter Berücksichtigung von
Öffnungsvorgängen der Tür leicht analysieren.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines Kühlgerätes in perspektivischer
Ansicht,
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Fig. 2 den Aufbau eines anderen Kühlgerätes in perspektivischer Ansicht
und
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Fig. 3 einen Bereich einer Bodenwanne des Kühlgerätes nach Fig. 2.
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Die Ansicht nach Fig. 1 zeigt ein mit einem Gerätegehäuse 10 verbundenes
Kühlgerät mit einer Sensoranordnung einer Diagnoseeinrichtung 1. An der
Seitenwand 11 stehen Kühlrippen 28 eines Verflüssigers 26 des Kühlmittel-
Kreislaufes ab, der hermetisch abgeschlossen in die Seitenwand 11 integriert
ist.
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Der Kühlmittel-Kreislauf weist, wie Fig. 1 weiter zeigt, als Hauptkomponenten
einen Kompressor 20, einen Verflüssiger 26 und einen Verdampfer 21 auf. Über
eine Lufteintrittsöffnung 31 einer Bodenwand 16, die mit einer
Luftaustrittsöffnung einer Schaltschrank-Deckwand fluchtet, wird unter Hilfe eines
Ventilators 22 die Warmluft aus dem Schaltschrank-Innenraum gefördert und über den
Verdampfer 21 geleitet. Ein den Verdampfer 21 durchfließendes Kältemittel KM
wird gasförmig und überhitzt über den Kompressor 20 dem Verflüssiger 26
zugeführt. Der Verflüssiger 26 besteht aus einer Grundplatte 27, die fest und
unlösbar in die Seitenwand 1 l eingebaut ist und lediglich mit Kühlrippen 28 an
der Außenseite des Gerätegehäuses 10 absteht. Das überhitzte Kühlmittel
strömt durch Kühlmittelleitungen 29 in Form einer Kühlschlange, die in
Aufnahmenuten auf der dem Kühlgeräte-Innenraum zugekehrten Seite der Grundplatte
27 eingebracht sind.
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Die vorzugsweise als Kupferrohre ausgebildeten Kühlmittelleitungen 29 stehen
in gutem Wärmeleitkontakt zu der aus Aluminium bestehenden Grundplatte 27.
Das Kühlmittel gibt die Wärme an die Grundplatte 27 mit den angeformten
Kühlrippen 28 ab, die die Wärme an die Umgebungsluft abstrahlen. Dabei kann die
Wärmeabgabe durch einen den Kühlrippen 28 zugeordneten Ventilator noch
gesteigert werden. Das den Verflüssiger 26 verlassende Kühlmittel KMf ist flüssig
und unterkühlt und gelangt über eine Filter- und Trockeneinrichtung 24 wieder
zum Verdampfer 21 zurück.
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Ein Wächter 25 mit einem Sensor SC6 überwacht eine Zustandsänderung des
Kühlmittels KM zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verflüssigers 26.
Zudem kann ein Entspannungsventil 23 zwischen der Filter- und
Trockeneinrichtung 24 und dem Verdampfer 21 in den Kältemittel-Kreislauf eingeschaltet sein.
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Der Verflüssiger 26 belegt mit seiner Grundplatte 27 zumindest einen Teil der
Seitenwand 11, er kann jedoch, je nach erforderlicher Kühlleistung, auch die
gesamte Seitenwand 11 bilden oder auf Teilbereiche mehrerer Seitenwände
verteilt sein.
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Außer dem Wächter 25 mit dem Sensor SC6 sind in dem Kühlgerät noch
weitere Sensoren zur Funktionsüberwachung und insbesondere späteren Diagnose
aufgetretener Zustände der zugeordneten Komponenten vorgesehen, nämlich in
dem Kompressor 20 ein erster Sensor SC11, im mehr eingangsseitigen oder
mittleren Bereich des Verflüssigers 26 an diesem oder dem betreffenden
Abschnitt der Kühlmittelleitung 29 ein zweiter Sensor SC9, im unteren, d. h. mehr
ausgangsseitigen Bereich des Verflüssigers 26 ein dritter Sensor SC12, an dem
Abschnitt der Kühlmittelleitung 29 zwischen der Filter- und Trockeneinrichtung
24 und dem Entspannungsventil 23 ein vierter Sensor SC14, an der
Kühlmittelleitung 29 zwischen dem Entspannungsventil 23 und dem Verdampfer 21 ein
fünfter Sensor SC5, in einem Luftströmungsbereich vor dem Verdampfer 21 ein
sechster Sensor SC15 und hinter dem Verdampfer 21 beispielsweise im Bereich
des Ventilators 22, ein siebter Sensor SC10.
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Mit dem Sensor SC9 am Eingang des Verflüssigers 26 lässt sich eine zu hohe
Umgebungstemperatur feststellen. Diese kann bei dauerhaftem Überschreiten zu
einem (mit dem Sensor SC6 feststellbaren) Hochdruck im System und damit zu
einer auf Dauer übermäßigen Belastung des Gerätes führen. Generell zeigt der
Sensor SC9 ein Betreiben des Gerätes bei nicht zulässigen Bedingungen auf. Mit
den Sensoren SC9 und SC12 (im Bereich des Verflüssigers) lässt sich eine
Temperaturdifferenz zwischen Umgebung und Verflüssiger feststellen und auf
eine verschmutzte Filtermatte schließen, die bei übermäßiger Verschmutzung
auszutauschen ist, da dann das Gerät nicht mehr richtig kühlt. Überlastsensoren
an Verdichter und Ventilatoren weisen auf ein falsches Betreiben des
Kühlgerätes hin. Ursache für die Überlast können z. B. wiederum eine zu hohe
Umgebungstemperatur oder eine verschmutzte Filtermatte sein, die dann ihrerseits mit
den genannten Sensoren SC9 und SC12 festgestellt werden können. Der
Sensor SC5 am Expansionsventilfilter dient zum Feststellen und Vermeiden von
Vereisung. In Kombination mit einem Sensor für die Umgebungstemperatur, z. B.
dem Sensor SC9, kann ein Betrieb bei zu niedrigen Umgebungstemperaturen
nachgewiesen werden. Mit dem Sensor SC15 kann festgestellt werden, wenn
die Innentemperatur zu hoch ist. In Verbindung mit einem mit dem Sensor SC6
erfassten ständigen Hochdruck lässt sich rückschließen, dass das Kühlgerät
unterdimensioniert ist. Die Diagnoseeinrichtung lässt weitere ähnliche
Bewertungen zu.
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Die Sensorsignale lassen sich teilweise auch aus in dem Kühlgerät ohnehin
vorhandenen internen Überwachungsfunktionen, beispielsweise aus einem
thermischen Wicklungsschutz der Lüfter oder des Kompressors ableiten, so dass
sich gesonderte Sensorelemente erübrigen.
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Ferner sind vorteilhaft außerhalb des Kühlgerätes weitere mit der Klimatisierung
zusammenhängende Sensoren, insbesondere ein Türöffnungssensor angeordnet,
um später den Betrieb des Kühlgerätes und dessen Komponenten in Bezug auf
die außerhalb des Kühlgerätes aufgetretenen Ereignisse in der
Diagnoseeinrichtung auswerten zu können.
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Hierzu werden der Diagnoseeinrichtung 1, die vorzugsweise in einer
Schaltschranküberwachungseinrichtung ausgebildet ist, die Signale der Sensoren
zugeführt und zueinander zeitbezogen gespeichert, um bei der Diagnose den
Zeitbezug zu bewerten. Für die zeitliche Zuordnung weist die Diagnoseeinrichtung
einen Realzeitgeber auf, mit dem jedem gespeicherten (als wesentlich
betrachteten) Ereignis der betreffende Zeitwert z. B. mit Datum und Uhrzeit und/oder
dem zeitlichen Abstand (z. B. 0 Tage 1 h 2 min 15 s) der Ereignisse gegenüber
einem Bezugsereignis (z. B. "Power On") zugeordnet wird/werden. Zum
Aufrechterhalten der Absolutzeitmessung ist vorteilhaft eine unterbrechnungsfreie
Stromversorgung (z. B. mit Batterie) vorgesehen. Alternativ kann (bei einfacher
Ausführung) die Zeitmessung auf der Grundlage der Zeitmessung eines in der
Diagnoseeinrichtung oder Steuereinrichtung ohnehin vorhandenen internen
Prozessors erfolgen, indem vorhandene Taktsignale herangezogen werden, wobei
den Ereignissen nur Zeitdifferenzen zugeordnet werden.
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Mit der zeitlichen Zuordnung lassen sich Ereignisse und eventuelle Fehler besser
analysieren als bei lediglicher Erfassung ihrer Anzahl und damit auch besser
Vorkehrungen zur Vermeidung von Störungen und Ausfällen treffen. Werden
beispielsweise anormal häufige Türöffnungsvorgänge festgestellt, so kann dies
unterbunden werden, um ein Kühlgerät, das für niedrigere Kühlleistung ausgelegt
ist, zu schonen. Auch wäre es denkbar, die Konzeption des Kühlgerätes
hinsichtlich einzelner Komponenten oder deren Anordnung geeignet nach den
Einsatzbedingungen auszulegen oder ein programmiertes Steuerungskonzept
ablaufen zu lassen. Einem Benutzer, der von der Funktionsweise eines Kühlgerätes
geringe oder keine Kenntnis hat, kann mittels der Diagnoseeinrichtung 1 bzw.
einer darin vorgesehenen Auswerteeinrichtung 2 eine geeignete Anweisung
generiert und an einer Anzeige (visuell und/oder akustisch) ein darauf
abgestimmter Hinweis, z. B. "Tür zu oft geöffnet - Kühlgerät überlastet", gegeben
werden.
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Über eine Ausgabeeinrichtung 4 können die gespeicherten Ereignisdaten mit den
zugeordneten Zeitwerten für eine Anzeige oder Protokollierung mittels einer
geeigneten Schnittstelle ausgelesen werden.
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Eine andere Kühlgeräteausführung, bei der die Diagnoseeinrichtung 1 mit
geeignet angeordneten Sensoren ebenfalls günstig einsetzbar ist, ist in den Fig. 2
und 3 gezeigt.
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Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, verschließt bei dem Kühlgerät eine
Montageplatte 210 die offene Oberseite einer Bodenwanne 220. An der Unterseite der
Montageplatte 210 ist ein ringförmiger Verdampfer 235 befestigt, in dem ein
Radiallüfter 231 untergebracht ist. Alle übrigen Komponenten des
Kältemittelkreislaufes sind auf der Oberseite der Montageplatte 210 befestigt, wie ein
Verflüssiger 211, ein Verdichter 212 und ein Ventilator 214 eines Außenkreises
zeigen. Die Steuerung kann in einem Fach 213 untergebracht sein, von dem aus
auch die Verbindungsleitungen zu dem Verdampfer 235 und dem Radiallüfter
231 auf der Unterseite der Montageplatte 210 ausgehen. Die Montageplatte
210 trägt also ein vollständiges, verdrahtetes Kühlgerät und kann als Einheit
aus der Bodenwanne 220 entnommen werden, ohne diese vom Schaltschrank
abzunehmen. Dies ist für den Fall der Wartung, Prüfung und evtl. Reparatur ein
entscheidender Vorteil.
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Die Bodenwanne 220 ist auf dem Dach des Schaltschrankes so befestigt, dass
der Luftaustritt des Schaltschrankes mit der Lufteintrittsöffnung 221 und die
Lufteintritte des Schaltschrankes mit den Luftaustrittsöffnungen 224 der
Bodenwanne 220 fluchten. Ist die Montageplatte 210 mit der Bodenwanne 220
verbunden, dann kann der Radiallüfter 231 über die Lufteintrittsöffnung 221 axial
Warmluft 227 aus dem Schaltschrank-Innenraum ansaugen und diese über seine
umfangsseitig verteilten Luftausgänge 232 direkt der Eingangsseite 234 des den
Radiallüfter 231 umschließenden Verdampfers 235 zuführen. Beim Durchgang
durch den Verdampfer 235 wird die Warmluft 227 abgekühlt und gelangt in die
Bodenwanne 220. Danach tritt sie als Kaltluftströme 226.1, 226.2, 226.3 und
226.4 über die Luftaustrittsöffnungen 224 der Bodenwanne 220 aus und
wieder in den Schaltschrank-Innenraum ein.
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Die Lufteintrittsöffnung 221 und die Luftaustrittsöffnungen 224 sind mit
Lüftungsgitter, Lüftungslamellen und dgl. abgedeckt und mit
Kondensat-Schutzwänden 222 und 225 umgeben, wenn die Bodenwanne 220 als
Kondensatauffangwanne mitverwendet wird. Dabei bestimmt die Höhe dieser Kondensat-
Schutzwände 222 und 225 die Auffangkapazität an Kondensat. Der Verdampfer
235 stützt sich abgedichtet auf einem Ring 223 oder einem darauf festgelegten
Dichtungselement ab, wobei diese Abdichtung auch als Kondensat-Schutzwand
dient.
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Der Radiallüfter 231 kann so in den Verdampfer 235 eingepasst sein, dass der
axiale Ansaugstrom von den radial abgegebenen Luftströmen und ihren Wegen
durch den Verdampfer 235 entkoppelt sind. Dasselbe gilt dann auch für den
Innenraum der Bodenwanne 220 und die Außenseite 236 des Verdampfers in
Bezug auf den angesaugten Luftstrom 227. Dies führt zu einer optimalen
Funktion mit ausreichend hohem Wirkungsgrad.
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Die Oberseite der Montageplatte 210 mit den übrigen Komponenten 211 bis
214 des Kältemittelkreislaufes wird durch ein kappenartiges Gehäuse-Oberteil
abgedeckt und verschlossen, das über ein Lüftungsgitter den Zutritt der
Frischluft für den Außenkreis ermöglicht. In einem Eckbereich der Bodenwanne
220 ist ein Kondensatablauf 228 vorgesehen, wobei der Boden der
Bodenwanne 220 zu dem Kondensatablauf 228 hin geneigt ist.
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Bei dieser Bodenwanne 220 können ein oder mehrere Luftaustrittsöffnung(en)
224 vorgesehen sein, um die Kopplung zum Schaltschrank-Innenraum
herzustellen. Dabei kann die zugeführte Kaltluft auch gezielt zu den wärmeerzeugenden
Stellen im Schaltschrank-Innenraum geleitet werden.
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Die Bodenwanne 220 ist als Kondensat-Auffangwanne ausgebildet und besitzt
mehrere Ablaufausgänge 314 und 315, die wahlweise für den Anschluss der
Ablaufleitung benützt werden können. Die nicht benötigten Ablaufausgänge
werden mittels Stopfen verschlossen.
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Die Luftaustrittsöffnungen 224 sind von einer Kondensat-Schutzwand 320
umgeben, deren Höhe die maximale Kondensat-Auffangkapazität bestimmen.
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In einem in Fig. 3 dargestellten Eckbereich sind zwei Ablaufausgänge 314 und
315 angeordnet, die auf die beiden aufeinanderstoßenden Seitenwände 312
verteilt sind und unmittelbar an den Boden 311 anschließen.
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Vor den Ablaufausgängen 314 und 315 ist eine Kondensat-Barriere 316 am
Boden 311 angeformt, die einen bestimmten Pegelstand in der
Kondensat-Auffangwanne 220 zurückhält. Die beiden Ablaufausgänge 314, 315 können
alternativ verwendet werden, wobei ein nicht benutzter Ablaufausgang mit einem
Stopfen verschlossen werden kann.
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Beispielsweise ist bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Sensor
SC13 ebenfalls an dem Verflüssiger 211 angeordnet, während weitere Sensoren
an geeigneten Stellen angeordnet sein können, wie im Zusammenhang mit Fig.
3 beschrieben. Gemäß Fig. 3 sind ein achter Sensor SC8 in der Bodenwanne
220 nahe dem Kondensatablaufausgang 314 angeordnet sowie ein neunter
Sensor SC16 an der Ablaufleitung 324.