DE19925453A1 - Verfahren zum Betrieb eines Temperiergerätes sowie Temperiergerät, insbesondere Brut- oder Trockenschrank - Google Patents

Abstract

Um bei einem Temperiergerät, insbesondere Brutschrank, eine zeitlich langfristige Prozeßführung bei minimaler Probenaustrocknung zu ermöglichen, soll zwischen Nutzraum und Kühlbereich eines solchen Gerätes eine niedrige Wärmestromdichte erzielt werden; damit soll eine Probenaustrocknung durch Kondensation oder Vereisung an besonders kalten Stellen eines im Brutschrank angeordneten Verdampfers verhindert werden; hierzu weist der Brutschrank thermisch getrennte Heiz- und Kühlbereiche auf, wobei der Kühlbereich einen Verdampfer mit wenigstens einem Strömungskanal mit vorgegebener Strömungsrichtung entlang der Rückwand des Innengehäuses enthält und wobei der Verdampfer mit dem Innengehäuse durch thermisch gut leitendes Material, wie Aluminium, in direktem thermischen Kontakt steht; um eine möglichst gleichmäßige Austrittstemperatur am Umfang der Innenraumwand und damit eine gute Temperierung des Nutzraumes zu erzielen, ist im Bereich der Rückwand ein Ventilator zusammen mit einem Strömungsleitblech vorgesehen. DOLLAR A Der Antrieb des Ventilators wird vorzugsweise durch einen eigenen Regler für die Nutzraumzirkulation angesteuert, wobei es jedoch auch möglich ist, eine temperaturunabhängige Steuerung des Antriebsrotors vorzusehen (z. B. Drehzahlsteller mit optimierter Drehzahl für den gewünschten Betriebszustand).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Temperiergerätes mit Regelung der Temperatur Ti im Innenraum, wobei die Temperatur Ti durch einen im Innenraum angeordneten Temperatursensor ermittelt und mit einer Führungsgröße als Temperatursollwert Tw verglichen wird und bei Regelabweichung Tw-Ti die Temperierung des Innenraums mittels Eingriff in den Betrieb einer Heizvorrichtung oder eines mit einem Kompressor verbundenen Wärmeaustau­ schers erfolgt, sowie ein Temperiergerät, insbesondere Brutschrank oder Trockenschrank.

Nachfolgend wird als Nutzraum der für die Temperaturbehandlung von Objekten bzw. Proben nutzbare Teil des Innengehäuses (Innenraum) bezeichnet.

Aus der DE 41 16 500 A1 ist ein Labor-Wärmeschrank bekannt, bei dem die Luft aus dem In­ nengehäuse mittels eines Lüfters in eine Luftkammer abgesaugt wird; aus der Luftkammer wird die Luft über eine das Innengehäuse U-förmig umschließende Vorwärmkammer mit einem Heizkörper geführt und durch Öffnungen in den Seitenwänden des Innengehäuses in den Nutz­ raum zurückgeleitet. Außen an den Seitenwänden sind Luftleitbleche angebracht, die bewirken, daß die Luft an dem gesamten Heizkörper entlangströmen muß, bevor sie durch die Öffnungen austreten kann. Dadurch werden Temperaturunterschiede der durch verschiedene Öffnungen eintretenden Luft vermieden und die räumlichen Temperaturabweichungen im Nutzraum mini­ miert. Zur Verwendung als Kälte-Wärme-Schrank ist in der Luftkammer zwischen dem Lüfter und der Vorwärmekammer der Verdampfer (als Teil der Nutzraumwand z. B. nach DE 44 06 145 A1) einer Kältemaschine angeordnet.

Als problematisch erweist sich bei der Kühlphase eines solchen Laborwärmeschranks die Aus­ kondensation von Luftfeuchtigkeit des Innenraums an der kältesten Stelle, d. h. im Bereich des Kühlmittelverdampfers. Hierdurch wird den im Innenraum befindlichen Proben Feuchtigkeit ent­ zogen, was zu deren Beeinträchtigung bzw. bei Zellenkulturen zu deren Ende führen kann.

Weiterhin ist aus der DE 38 15 528 C1 ein Begasungs-Brutschrank bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zeitlich langfristige Prozeßführung bei minimaler Probenaustrocknung zu ermöglichen. Da im Kühlbetrieb die Verdampferfläche immer kälter ist als die Nutzraumtemperatur und die niedrigste Temperatur die Feuchte der Luft durch Konden­ sation oder Vereisung bestimmt, soll daher diese Temperaturdifferenz minimiert werden. Wei­ terhin soll durch kurze Umwälzwege auf der Verdampferoberfläche und im Nutzraum eine opti­ male Ausnutzung des Wärmetauschers sowie eine gleichmäßige Austrittstemperatur am Um­ fang der Innenraumwand und damit eine gute Temperierung des Nutzraumes erzielt werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Zwangskonvektion im Innenraum durch einen zum Innenraum gewandten Ventilator erfolgt, der durch einen Elektromotor ange­ trieben wird; die Drehzahl des Ventilators wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der Tempe­ ratur im Innenraum (Ti) und/oder der Umgebungstemperatur (Tu) und/oder des als Führungs­ größe der Regelung dienenden Temperatursollwertes (Tw) eingestellt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Drehzahl des Ventilators in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Kompressors eingestellt, darüberhinaus kann die Zwangskonvektion während des Betriebes der Heizvorrichtung unterbrochen werden.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, daß die Zufuhr von ungesättigter trockener Luft und Wärme, die zur Verdunstung von Flüssigkeit aus der Probe führt, minimiert wird; weiterhin wird im Kühlbetrieb durch eine sanfte Luftführung die Verdunstung minimiert und eine hohe Repro­ duzierbarkeit gewährleistet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Die Aufgabe wird vorrichtungsgemäß für ein Temperier-Gerät, insbesondere Brut- oder Troc­ kenschrank, mit einem Nutzraum, der von einem Innengehäuse mit verschließbarer frontseitiger Öffnung umgeben ist, wobei zwischen Innengehäuse und Außengehäuse des Geräts Zwischen­ räume mit nach außen gerichteter thermischer Isolierung vorgesehen sind, die jeweils Heiz- und/oder Kühlbereiche aufweisen, dadurch gelöst, daß wenigstens eine Wand des Innenge­ häuses auf ihrer zum Inneren des Nutzraums gerichteten Fläche einen Ventilator aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Temperier-Gerätes sind in den Ansprüchen 5 bis 8 angege­ ben.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Temperier-Geräts ist der Heizbe­ reich im Bodenbereich und/oder Seitenbereich unterhalb bzw. seitlich des Innengehäuses an­ geordnet, während der Kühlbereich außerhalb des Bodenbereichs angeordnet ist; hierbei er­ weist sich die Verstärkung der Konvektion im Nutzraum als besonders vorteilhaft.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Innengehäuse einen im Wesentlichen quaderför­ mig ausgebildeten Nutzraum mit einer der frontseitigen Öffnung gegenüberliegenden Rückwand auf, wobei der Verdampfer im Bereich wenigstens einer Wand der Rückseite, der Oberseite oder einer linken oder rechten Seitenfläche des Nutzraums angeordnet ist.

Der als Wärmeaustauscher dienende Verdampfer weist wenigstens einen Strömungskanal mit einer vorgegebenen Strömungsrichtung entlang der Fläche wenigstens einer Wand - vorzugs­ weise der Rückwand - des Innengehäuses auf; dabei ist der Verdampfer über einen thermisch gut leitenden Werkstoff mit der nach außen gerichteten Seite der Rückwand des Innengehäu­ ses durch thermischen Flächen-Kontakt wärmemäßig verbunden. Als thermisch gut leitendes Material wird Aluminium eingesetzt, es ist jedoch auch möglich andere gut wärmeleitende Mate­ rialien wie z. B. Wärmeleitpaste einzusetzen. Im zentralen Bereich der Innenseite des Nutzrau­ mes ist auf der Rückwand der Ventilator angeordnet, dessen Antriebsmotor mit einem Regler oder einem Steuergerät für die innere Nutzraumzirkulation verbunden ist. Als besonders vorteil­ haft erweist es sich, daß mit Hilfe des Ventilators eine konvektive Schichtung im Innenraum vermieden und der Wärmeübergang am Verdampfer erhöht wird.

Zur Verbesserung der Zirkulation im Nutzraum ist zwischen dem Ventilator und dem Zentrum des Nutzraumes ein parallel zur Rückwand verlaufende plattenförmige Strömungsleitvorrichtung angeordnet, welche die "Zwangskonvektion" mittels Ventilator fördert. Hierdurch ist noch ein zusätzlicher Wärmeausgleich im Bereich des Verdampfers bzw. im Bereich der Rückwand des Nutzraumes gegeben, so daß in der Praxis eine sogenannte "kälteste Stelle mit Auskondensa­ tion und Vereisungsgefahr" thermisch auf ein Minimum begrenzt wird.

Der Antrieb des Ventilators wird vorzugsweise durch einen eigenen Regler für die Nutzraumzir­ kulation angesteuert, wobei als Sollwert des Reglers entweder

• a) die Temperaturdifferenz zwischen Nutzraumtemperatur und Umgebungstemperatur,
• b) der zeitliche Verlauf der Nutzraumtemperatur oder
• c) nur die Nutzraumtemperatur als Sollwertsignal dienen.

Ein wesentlicher Vorteil der Ventilatorregelung ist in dem schichtungsfreien Aufbau der Innen­ atmosphäre des Nutzraumes während der Kühlungsphase zu sehen, während bei der Heizpha­ se mittels der Heizelemente im Bodenbereich ggf. auch im Seitenbereich zwischen Nutzraum und Außengehäuse zwangsläufig eine erhöhte Konvektion und eine gute räumliche sowie zeitli­ che Temperaturverteilung auftritt, so daß sich in der Regel ein Betrieb des Ventilators erübrigt.

Es ist jedoch auch möglich, eine temperaturunabhängige Steuerung des Antriebsmotors vorzu­ sehen (z. B. Drehzahlsteller mit optimierter Drehzahl für den gewünschten Betriebszustand).

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Fig. 1a, 1b, 1c, 1d, 1e und 2a und 2b und 2c näher erläutert; dabei zeigt

Fig. 1a eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Temperiergerätes;

Fig. 1b zeigt eine teilweise aufgebrochene seitliche Ansicht des Temperiergerätes;

Fig. 1c einen Längsschnitt durch Rückwand und Verdampfer mit bruchstückartig dargestelltem Gehäuse;

Fig. 1d zeigt einen bruchstückhaften Längsschnitt durch die Rückwand;

Fig. 1e zeigt einen bruchstückhaften Aufriß der Rückseite des Temperiergeräts von hinten betrachtet;

Fig. 2a zeigt schematisch im Blockschaltbild eine Regelung bzw. Steuerung des Ventilators;

Fig. 2b zeigt im Blockschaltbild das Grundprinzip einer Sollwertvorgabe für den Lüfter bzw. Ventilator, wobei eine Temperaturschichtung im Innenraum berücksichtigt wird;

Fig. 2c zeigt ein beispielhaftes Diagramm für die Temperaturdifferenz an unterschiedlichen Punkten des Nutzraumes sowie Drehzahlangaben für den Ventilator.

Gemäß den Fig. 1a und 1b weist das Temperiergerät ein äußeres Gehäuse 1 auf, das mit einem wärmeisolierenden Körper 2 im Bereich seiner Seitenwände, der oberen und unteren Wände sowie der Rückwand ausgekleidet ist; der wärmeisolierende Körper besteht dabei aus einem Isolationskasten, der aus einzelnen thermisch isolierenden Platten - wie z. B. Styropor - oder Polyurethan-Platten mit aufgebrachter Aluminium-Folie zusammengesetzt ist. Im Abstand zur Innenseite des Wärmeisolationskörpers 2 ist ein Innengehäuse 9 eingesetzt, welches im Bereich der Seitenwände 3, 4 sowie der Oberseite 5 und der Unterseite 6 jeweils im Abstand zu Wärmeisolationskörper 2 angeordnet ist; weiterhin besteht zwischen Innengehäuse 9 und der Rückseite 7 ein Zwischenraum 8, in dem eine Kühleinheit 10 angeordnet ist, welche einen Ver­ dampfer und eine zum Innengehäuse gerichtete Kühlplatte - vorzugsweise aus Aluminium - aufweist, wie noch anhand Fig. 1c näher beschrieben wird. Im zentralen Bereich der Rück­ wand des Innenraums ist Ventilator 21 angeordnet.

Der Zwischenraum 8 zwischen Innengehäuse 9 und Rückseite 7 des Außengehäuses ist ge­ genüber dem bzw. den anderen Zwischenräumen 20 thermisch isoliert, wobei ein zusätzlicher rahmenförmiger Wärmeisolationskörper 13 zur Abdichtung vorgesehen ist. Der Zwischenraum 20 zwischen Innengehäuse 9 und Wärmeisolationskörper 2 bzw. Rahmen 13 ist zur Aufnahme von Heizelementen 16 vorgesehen, welche sich im wesentlichen im Bodenbereich 17 bzw. den unteren Bereichen der Seitenwände 3 und 4 befinden. Somit erfolgt die Beheizung des als Nutzraum dienenden Innengehäuses 9 über die seitliche Mantelfläche, während die Kühllei­ stung - wie nachstehend anhand Fig. 1c dargelegt ist - über die Rückwand 18 des Innenge­ häuses erfolgt. Die Heizleistung wird vorzugsweise nach dem Luftmantelprinzip eingebracht, wobei ggf. eine zusätzliche freie Konvektion durch den konstruktiven Aufbau gefördert wird, es ist jedoch auch möglich, eine komplette Wärmedämmung unter Verzicht auf einen Hohlraum mittels wärmeisolierendem Materials vorzusehen; die Heizung befindet sich dabei im unteren Bereich bzw. Bodenbereich 17 des Luftmantels.

Die Kühleinheit 10 ist thermisch mit der Rückwand 18 des Innengehäuses 9 verbunden; zwi­ schen dem eigentlichen Verdampfer 11 gemäß Fig. 1d und dem Innengehäuse 9 ist eine sich parallel zur Rückwand 18 erstreckende Platte 12 aus thermisch gut leitendem Material ange­ ordnet, auf welcher der zick-zack- bzw. schlangenförmige Verdampfer 11 mit seinem Rohrsy­ stem befestigt ist. Der Werkstoff des Verdampfers 11 besteht im wesentlichen aus Kupfer bzw. Kupferrohr und die thermisch gut leitende Platte 12 besteht im wesentlichen aus Aluminium.

Anhand der Schnittdarstellung nach Fig. 1c ist das Innengehäuse 9 bruchstückartig erkennbar, wobei sich zwischen der Rückwand 18 des Innengehäuses und der Rückseite 7 des Außenge­ häuses 1 der - ggf. plattenförmige - Wärmeisolationskörper 2, z. B. als Einschäumung befindet, sowie eine dazu im wesentlichen parallel angeordnete Kühleinheit 10, die aus Verdampfer 11 (Fig. 1d) und Kühlplatte 12 besteht. Mit Hilfe der Kühlplatte 12 wird die Temperatur in der Flä­ che der Rückwand 18 gleichmäßig verteilt. Auf diese Weise wird ein maximaler Wärmeüber­ gang mit minimaler Temperaturdifferenz erzielt, woraus sich eine minimale Entfeuchtung der Luft ergibt; zur besseren Wärme- bzw. Kälteverteilung ist an der zum Inneren des Nutzraums gerichteten Seite der Rückwand 18 ein Ventilator 21 vorgesehen, welcher für eine zusätzliche Verbesserung des Wärmeaustauschs zwischen der Kühlplatte 12 und dem Innenraum 14 des Innengehäuses 9 sorgt. Der zentral auf der Rückwand 18 angeordnete Ventilator 21 ermöglicht mit Hilfe einer zusätzlichen Konvektions-Platte als Strömungsleitvorrichtung 23 kurze Umwälz­ wege auf der Oberfläche des Verdampfers 11 und im Innenraum 14 so daß eine optimale Aus­ nutzung des Wärmetauschers (als Verdampfer) erreicht wird; somit wird eine gleichmäßige Austrittstemperatur, wenn die Luft am Umfang der Strömungsleitvorrichtung austritt, erhalten und damit eine gute Temperierung des als Nutzraum dienenden Innenraums 14 von Innenge­ häuse 9 erzielt; der Ventilator-Antrieb wird vorzugsweise von einem Regler angesteuert.

Das aus Kompressor, Verflüssiger, Kapillarrohr und Magnetventil bestehende Kälteaggregat befindet sich außerhalb des Wärmeisolationskörpers 2 und ist hier unterhalb der Unterseite 6 des Nutzraums symbolisch dargestellt und mit Bezugsziffer 22 bezeichnet. Das Kälteaggregat befindet sich außerhalb der thermischen Isolierung für den Nutzraum, ist jedoch noch innerhalb des Außengehäuses angeordnet.

Anhand Fig. 1d ist ein ausgeschnittener Bereich der Rückwand 18 des Innengehäuses 9 er­ läutert, wobei die zum Inneren gerichtete äußere Seite der Rückwand 18 in räumlichem Kontakt zu der vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Kühlplatte 12 besteht, die wiederum auf ihrer nach außen gerichteten Fläche mit den im Querschnitt gezeigten Rohren des schlangenförmi­ gen Verdampfers 11 verbunden ist. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen Ver­ dampfer 11 und Kühlplatte 12 sind die Rohre des Verdampfers 11 in einer bevorzugten Ausge­ staltung weitgehend von einer Wärmeleitpaste 30 umgeben, die dafür sorgt, daß nahezu der gesamte Umfang der Rohre des Verdampfers 11 zur Kühlung des Innengehäuses 9 beiträgt; eine thermische Isolation ist dabei weiterhin notwendig.

Gemäß Fig. 2a ist es möglich, den Betrieb des Antriebsmotors 31 für Ventilator 21 mittels ei­ nes Stellsignals Y1 zu steuern, welches von einem Regler 36 bzw. Steuergerät über dessen Ausgang 39 und Leitung 40 dem Eingang 41 des Antriebsmotors 31 für den Ventilator 21 zu­ geführt wird. Als Istwert kann beispielsweise die mittels Tachogenerator als Sensor S1 ermit­ telte Drehzahl N des Antriebsmotors 31 ausgewertet werden, welche als Istwert X1 dem Ein­ gang des Reglers/Steuergerätes 36 zugeführt wird; darüberhinaus ist es auch möglich, ein Ist­ wertsignal X2 eines im Inneren des Nutzraumes 9 eingebrachten Sensors S2 auszuwerten, welches ebenfalls dem Eingang des Reglers/Steuergerätes 36 zugeführt wird. Als Sensor S2 ist vorzugsweise ein Temperatursensor zur Messung der Innenraumtemperatur Ti des Nutzraumes eingesetzt. Der Istwert X1 bzw. X2 wird am Eingang des Reglers mit einem Sollwert W1 vergli­ chen, welcher aus einem vorgegebenen Kriterium für das Aktivieren bzw. Deaktivieren der Nutzraumzirkulation abgeleitet ist; als Parameter dienen dabei entweder

• a) die Temperaturdifferenz zwischen Nutzraumtemperatur Ti und Umgebungstemperatur,
• b) Tu, der zeitliche Verlauf der Nutzraumtemperatur dTi/dt oder
• c) nur die Nutzraumtemperatur Ti als Sollwertsignal.

Die Bildung des Sollwertes W1 erfolgt dabei in einem Funktionsgenerator 42, in dem die Umge­ bungstemperatur Tu, die Innentemperatur des Nutzraumes Ti sowie ggf. ein vorwählbarer Wert W2 eingegeben werden; dabei ist es auch möglich, Funktionsgenerator 42, Regler bzw. Steu­ ergerät 36 in Form eines programmgesteuerten digitalen Rechners zu realisieren. Weiterhin ist es möglich, den Sollwert W1 nach einer Zeitplanvorgabe zu beeinflussen, welches ebenfalls in Funktionsgenerator 42 geschieht.

Es ist somit vorteilhafterweise möglich, das Temperiergerät oberhalb der Umgebungstempera­ tur Tu automatisch mit Hilfe der Regelung mit natürlicher Konvektion im Nutzraum zu betreiben.

Darüberhinaus ist auch der Einsatz eines Reglers 36 in einer geschlossenen Regelschleife möglich, wobei die über Sensor S2 ermittelte Innenraumtemperatur Ti als Istwertsignal X2 dem Eingang des Reglers 36 zugeführt wird, wobei Istwertsignal X2 mit einem Sollwertsignal W1 verglichen wird, das von dem Funktionsgenerator 42 abgegeben wird, wobei im Funktionsgene­ rator 42 die Kriterien für das Aktivieren bzw. Deaktivieren der Nutzraumzirkulation sowie die Stärke der Zirkulation den aus dem bereits eingangs unter den Punkten a), b) und c) diskutier­ ten Parametern ermittelt werden. Sobald eine Regelabweichung X2-W1 am Eingang des Reglers 36 auftritt, wird über dessen Ausgang 39 Stellsignal Y1 an den Steuereingang 41 des Antriebsmotors 31 für den Ventilator 21 gegeben, wobei erhebliche Abweichungen der Innen­ temperatur, d. h. bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Regelabweichung zusätzlich Heiz- bzw. Kühlmaßnahmen mittels der in den Kühlbereichen 8 bzw. Heizbereichen 20 angeordneten Kühl- bzw. Heizelemente erforderlich macht.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann Regler 36 beispielsweise die Charakteristik eines Dreipunktreglers mit PID-Verhalten aufweisen.

Anhand Fig. 2b ist eine weitere vorzugsweise eingesetzte Regelung des Ventilators 21 näher erläutert, wobei lediglich Innengehäuse 9, Ventilator 21 mit Antriebsvorrichtung 31 sowie Strö­ mungsleitvorrichtung 23 symbolisch dargestellt sind. Zur Berücksichtigung bzw. Kontrolle einer eventuellen Temperaturschichtung im Nutzraum werden zwei Temperatursensoren 32, 33 im Inneren des Nutzraumes 9 im Abstand zueinander angeordnet (Temperaturprofil Ti1, Ti2 im Inneren des Nutzraumes). in der Praxis wird das Temperaturprofil anhand einer Vielzahl solcher Temperatursensoren ermittelt, woraus sich die Geräte-Charakteristika des beispielhaften Dia­ gramms gemäß Fig. 2c ergibt; jedoch reicht für die prinzipielle Erläuterung ein Ausführungs­ beispiel mit einem Temperatursensor bzw. zwei Temperatursensoren aus.

Die Temperatursensoren 32, 33 sind über Leitungen 34, 35 mit dem Eingang des Reglers 36 verbunden, in dem die Temperaturdifferenz im Inneren des Nutzraumes ausgewertet wird; wei­ terhin ist ein Temperatursensor 37 zur Messung der Umgebungstemperatur über Leitung 38 mit einem Eingang des Reglers 36 verbunden.

Der Ausgang 39 des Reglers 36 ist über Leitung 40 mit dem Eingang 41 der Antriebsvorrich­ tung 31 für den Ventilator verbunden; darüberhinaus werden von Regler 36 selbstverständlich auch die üblichen Regelfunktionen eines Kühl-Brutschrankes, d. h. Ansteuerung der Heiz- und Kühlelemente vorgenommen.

Die von den Temperatur-Sensoren 32, 33 und 37 in den Regler geführten Meßsignale werden mit X2, X3 (für Innenraumtemperatur Ti) und Z (für Umgebungstemperatur Tu) bezeichnet, wäh­ rend das vom Regler 36 über Ausgang 39 geführte Stellsignal für Ventilator 21 mit Y₁ bezeich­ net ist.

Regler 36 dient zur Durchführung der eingangs erläuterten Nutzraumzirkulation, wobei als Krite­ rium für das Aktivieren bzw. Deaktivieren der Nutzraumzirkulation hier ebenfalls die Tempera­ turdifferenz zwischen Nutzraumtemperatur Ti (ohne Berücksichtigung einer inneren Tempera­ turdifferenz ΔTi) und der Umgebungstemperatur Tu dient oder der zeitliche Verlauf der Nutz­ raumtemperatur dTi/dt als Kriterium vorgesehen ist, oder lediglich die Nutzraumtemperatur Ti als fester Wert definiert wird.

Anhand der Fig. 2c wird nun beispielsweise der Betrieb des Ventilators zum Ausgleich einer Temperaturdifferenz ΔTi zwischen den mittels Sensor 32 gemessenen Temperaturen Ti1 und des Sensors 33 gemessenen Temperatur Ti2 erläutert. Bei konstanter Ventilator-Drehzahl von beispielsweise n = 600 U/min ergibt sich im Beharrungszustand die Kurve A (beispielsweise bei Umgebungstemperatur Tu = 25°C); bei Regelung der Ventilator-Drehzahl als Funktion von Ti, ΔTi, =(Ti-Tu)= und dTi/dt soll die räumliche Temperverteilung konstant bei beispielsweise 1K gehalten werden, wobei eine Verringerung des Differenzwertes (Ti-Tu) auch eine Verringerung der Luftumwälzung ermöglicht; hieraus ergibt sich vorteilhafterweise eine Reduzierung der Ver­ dunstung, da weniger ungesättigte Luft an die zu behandelnden Objekte bzw. Proben heran­ geführt wird. Die Umgebungstemperatur ist dabei mit Tu, die allgemeine Nutzraumtemperatur mit Ti (bzw. Ti1 und Ti2) bezeichnet; die räumliche Temperaturdifferenz im Nutzraum weist das Symbol ΔTi auf. Besteht gemäß Fig. 2b beispielsweise bei einer Innenraumtemperatur Ti von 4°C eine Temperaturdifferenz von ΔTi (ΔTi = Ti1-Ti2) von einem K so wird mit Y1 ein Stellsignal zu einer hohen Ventilatordrehzahl von beispielsweise von 600 U/min ausgegeben; nähert sich gemäß dem Diagramm der Fig. 2b dagegen die gewünschte Innenraumtemperatur einer an­ genommenen Umgebungstemperatur Tu von 25°C, entsteht eine geringere Differenz ΔTi von beispielsweise nur noch 0,3 K, sofern die bisherige Drehzahl (600 U/min) mit Y' gemäß Kurve A beibehalten wird. In diesem Falle kann ein Stellsignal Y2 für eine verringerte Drehzahl von bei­ spielsweise 300 U/min entlang der Kennlinie B ausgegeben werden; es ist jedoch auch möglich - beispielsweise bei einer erwünschten Aufheizung des Nutzraumes 9 - auf den Ventilatorbe­ trieb völlig zu verzichten, da die beispielsweise ab 25° einsetzende Erwärmung mittels der un­ terhalb des Nutzraumes befindlichen Heizelemente eine gleichmäßige Temperierung ermög­ licht, sodaß auf zusätzliche Maßnahmen zur "Zwangskonvektion" verzichtet werden kann und der Ventilator 21 abgeschaltet wird.

Claims (8)

1. Verfahren zum Betrieb eines Temperiergerätes mit Regelung der Temperatur (Ti) im Innen­ raum, wobei die Temperatur (Ti) durch einen im Innenraum angeordneten Temperatursen­ sor ermittelt und mit einer Führungsgröße als Temperatursollwert (Tw) verglichen wird und bei Regelabweichung (Tw-Ti) die Temperierung des Innenraums mittels Eingriff in den Betrieb einer Heizvorrichtung und/oder eines mit einem Kompressor verbundenen Wär­ meaustauschers erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwangskonvektion im Innen­ raum durch einen zum Innenraum gewandten Ventilator erfolgt, der durch einen Elektromo­ tor angetrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Ventilators in Abhängigkeit von der Temperatur im Innenraum (Ti) und/oder der Umgebungstemperatur (Tu) und/oder des als Führungsgröße dienenden Temperatursollwertes (Tw) eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Venti­ lators in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Kompressors eingestellt wird.

4. Temperier-Gerät, insbesondere Brut- oder Trockenschrank, mit Nutzraum, der von einem Innengehäuse (9) mit verschließbarer frontseitiger Öffnung (15) umgeben ist, wobei zwi­ schen Innengehäuse (9) und Außengehäuse (1) des Geräts Zwischenräume mit nach au­ ßen gerichteter thermischer Isolierung vorgesehen sind, die jeweils Heiz- oder Kühlbereiche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Wand des Innengehäuses auf ih­ rer zum Inneren des Nutzraums gerichteten Fläche einen Ventilator (21) aufweist.

5. Temperier-Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (21) zwi­ schen der Innenseite der Wand und einer zum Inneren des Nutzraums gerichteten Strö­ mungs-Leitvorrichtung (23) angeordnet ist.

6. Temperier-Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (21) im zentralen Bereich der Innenseite der Wand angeordnet ist.

7. Temperier-Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ven­ tilator (21) einen Antriebsmotor (31) aufweist, der mit einem Regler (36) oder einem Steuer­ gerät verbunden ist.

8. Temperiergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sollwert-Signal (Tw) des Reglers (36) oder das Stellsignal des Steuergeräts aus der Temperaturdifferenz zwi­ schen Nutzraumtemperatur (Ti) und Umgebungstemperatur (Tu), aus dem zeitlichen Verlauf der Nutzraum-Temperatur oder nur aus der Nutzraum-Temperatur ableitbar ist.