DE3606496A1 - Durch ultraschall betriebene vorrichtung mit kuehlkoerper zum befeuchten von luft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine durch Ultraschall betriebene Vorrichtung zum Befeuchten von Luft, mit einem Wasser­ behälter sowie einer Ultraschall-Einheit mit einem Kühl­ körper, einem Ultraschall-Energiewandler und einem diesen steuernden Steuergerät, wobei der Kühlkörper im Wandbereich des Wasserbehälters angeordnet ist.

Durch Ultraschall betriebene Vorrichtungen zum Befeuchten von Luft dieser Art sind bekannt, wobei der eigentliche Wassernebel durch einen Ultraschall-Energiewandler erzeugt wird, der im Wasserbehälter befindliches Wasser ins Schwingen bringt, und in dessen Folge feiner Wassernebel in die Umgebungsluft geschleudert wird.

Eine Ultraschall-Einheit, die im Wasserbehälter so ange­ bracht ist, daß der Ultraschall direkt zur Wasserober­ fläche strahlt, besteht im wesentlichen aus einem Ultraschall-Energiewandler, einer Kühlplatte und einem Steuergerät, wobei die Kühlplatte im wesentlichen dazu dient, als Kühlblech für elektronische Steuerlemente wie Transistoren zu dienen, deren bei ihrem Betrieb sich entwickelnde beträchtliche Wärme abgeführt werden muß. Bei den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art wurde der Kühlkörper in eine Öffnung im unteren Wandbereich des Wasserbehälters eingesetzt und unter dem Kühlkörper wurde der Ultraschall-Energiewandler und dessen Steuer­ gerät auf diesem angebracht. Die während des Betriebes im Steuergerät erzeugte Wärme konnte so direkt über den Kühlkörper an das Wasser des Wasserbehälters abgegeben werden.

Der Nachteil der bekannten Vorrichtung liegt jedoch darin, daß dann, wenn die Leistung der Vorrichtung insgesamt erhöht werden sollte, d.h., wenn in einem Wasserbehälter mehrere Ultraschall-Einheiten vorgesehen werden mußten, daß dann pro Ultraschall-Einheit ein großer Bodenflächenbereich des Wasserbehälters vorhanden sein mußte, was einerseits bei bestimmten Ausführungsformen wegen der geringen vor­ handenen Bodenfläche überhaupt nicht möglich war, und andererseits zusätzliche Ultraschall-Einheiten den Wasser­ behälter zwangsweise verhältnismäßig groß werden ließen, was ebenfalls vielfach bei vorgegebenem Platz, an dem die Vorrichtung installiert werden soll, auch nicht möglich war. Diese bekannte Art der Ausbildung der Vorrichtung hat zudem den Nachteil, daß sie mit zunehmender Leistung sehr schwer wird, da bei Leistungsvergrößerung jeweils eine gesamte Ultraschall-Einheit zusätzlich im Wasserbehälter installiert werden muß, was darüber hinaus auch noch unpraktisch und sehr kostenungünstig ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine durch Ultraschall betriebene Vorrichtung zum Befeuchten von Luft zu schaffen, bei der eine Vergrößerung der Befeuch­ tungsleistung mit einfachen Mitteln erreichbar ist, ohne daß der Wasserbehälter innerhalb weiter Leistungsgrenzen vergrößert werden muß und bei der die Leistungsvergrößerung durch einfache handwerkliche Maßnahmen auch unmittelbar am Einsatzort durchgeführt werden kann.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Wasserbehälter eine Mehrzahl von Öffnungen zur Aufnahme der Ultraschall-Energiewandler aufweist, wobei bei einer Mehrzahl von im Wasserbehälter angeordneten Ultraschall- Einheiten lediglich ein Kühlkörper vorgesehen ist, an dem eine Mehrzahl von Steuergeräten anbaubar ist.

Der Vorteil dieser Art der Ausbildung der Vorrichtung ge­ stattet es, daß im Falle einer beabsichtigten Leistungs­ erweiterung lediglich ein weiterer Ultraschall-Energiewandler in die im Wasserbehälter vorgesehenen Öffnungen eingesetzt zu werden braucht, und ein jeweils dazu gehöriges Steuer­ gerät auf dem einzigen vorhandenen bzw. benötigten Kühl­ körper aufgesetzt zu werden braucht, der von vornherein so konzipiert ist, daß auf ihm eine Mehrzahl von Steuer­ geräten für eine Mehrzahl gegebenenfalls benötigten Ultra­ schall-Energiewandlern montiert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, daß dadurch kein zusätzlicher Wandbereich im Wasserbehälter bei einer Leistungsvergrößerung der Vor­ richtung benötigt wird, so daß im Falle der Kapazitäts­ erweiterung die Wand- bzw. Bodenfläche des Wasserbehälters innerhalb vorbestimmter Grenzen unverändert gehalten werden kann. Neben konstruktiv bedingten Vorteilen hat das Vor­ sehen eines einzigen Kühlkörpers auch noch zur Folge, daß das Gewicht der Vorrichtung insgesamt bei Vergrößerung der Leistung immer noch verhältnismäßig niedrig gegenüber der bekannten Vorrichtung gehalten werden kann.

Die Montagearbeiten zur Vergrößerung der Leistung können dabei verhältnismäßig einfach durchgeführt werden, indem einerseits in die vorhandenen Öffnungen im Behälter ein Ultraschall-Energiewandler angesetzt wird und das zuge­ hörige Steuergerät einfach auf dem Kühlkörper montiert wird.

Grundsätzlich ist es möglich, den Ultraschall-Energiewandler derart im Wasserbehälter anzuordnen, daß sichergestellt wird, daß der von ihm erzeugte Ultraschall direkt zur Wasseroberfläche im Wasserbehälter strahlt. Vorzugsweise sind deshalb die Öffnungen, in denen der Ultraschall- Energiewandler in den Wasserbehälter eingesetzt wird, in der Bodenwand des Wasserbehälters ausgebildet, so daß bei dieser Ausführungsform keine zusätzlichen konstruktiven Maßnahmen ergriffen werden müssen, daß der Ultraschall auch tatsächlich auf die Wasseroberfläche im Wasserbe­ hälter gerichtet ist.

Gemäß einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Kühlkörper in einem in der Wand des Wasserbehälters ausgebildeten Loch derart befestigbar, daß er mit an ihm ausgebildeten Flanschteilen gegen die äußere Wandoberfläche anliegt. Diese Flansche oder auch Vorsprünge gestatten eine sichere und einfache Art der Befestigung des Kühlkörpers auf dem Wasserbehälter, beispielsweise mitttels Schrauben, die durch die Flansch­ teile hindurchgehen, und in Gewinde der entsprechenden Wand des Wasserbehälters eingreifen.

Es ist ebenfalls vorteilhaft, daß der Ultraschall-Energie­ wandler in der in der Wand des Wasserbehälters ausge­ bildeten Öffnung derart befestigbar ist, daß er mit an ihm ausgebildeten Flanschteile gegen die äußere Wand­ oberfläche anliegt. Auch diese Flanschteile bzw. Vorsprünge gestatten es, daß der Ultraschall-Energiewandler auf gleiche Weise wie der Kühlkörper an der Wand des Wasserbehälters mit einfachen Mitteln sicher befestigbar ist. Das kann auch in diesem Falle mit Schrauben o. dgl. geschehen, die durch die Flanschteile hindurchgehen, und in ent­ sprechende Gewindelöcher in der Wand des Wasserbehälters eingreifen.

Um einen dichtenden Abschluß sowohl des Kühlkörpers als auch des Ultraschall-Energiewandlers mit der entsprechenden Wand des Wasserbehälters zu schaffen, so daß das im Wasserbehälter befindliche Wasser nicht durch die Öffnungen bzw. Löcher in der Wand austreten kann, ist vorteilhafterweise zwischen den Flanschteilen des Kühl­ körpers und des Ultraschall-Energiewandlers und der Wand­ oberfläche eine Dichtung vorgesehen, die wiederum einen mit einfachen Mitteln erreichten dichten Verschluß schafft.

Der Kühlkörper selbst kann auf beliebige geeignete Weise ausgebildet sein, wenn sichergestellt ist, daß das auf ihm zu montierende Steuergerät mit einfachen Maßnahmen sicher befestigbar ist und darüber hinaus sichergestellt ist, daß ein guter Wärmeübergang zwischen Steuergerät und Kühlkörper gewährleistet ist. Vorzugsweise ist deshalb der Kühlkörper im wesentlichen plattenförmig ausgebildet und weist dabei einen T-förmigen Querschnitt auf, wobei die Flanschteile dann im wesentlichen durch den Quersteg gebildet werden, während der Längssteg in das in der Wand des Wasserbehälters ausgebildete Loch eingreift und somit einen guten Wärmeübergang zum Wasser des Wasserbehälters durch den plattenförmigen Kühlkörper hindurch schafft.

Wegen der beträchtlichen Wärmeentwicklung des Steuergerätes bei großen Ultraschalleistungen muß auf alle Fälle für eine gute Wärmeleitung gesorgt werden, so daß es sehr vorteilhaft ist, den Kühlkörper aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff auszubilden.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nach­ folgenden schematischen Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles eingehend beschrieben:

Darin zeigen:

Fig. 1 eine bekannte Vorrichtung im Schnitt mit einem Kühlkörper, einem Ultraschall-Energiewandler und einem Steuergerät und

Fig. 2 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung im Schnitt mit einem Kühlkörper zur Aufnahme einer Mehrzahl von Steuergeräten.

Die Vorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus einem Wasserbehälter 11, der mit Wasser 110 gefüllt ist, und der an seiner den Boden 19 des Wasserbehälters bildenden Wasserbehälterwand eine Mehrzahl von Öffnungen 15, 16 aufweist, an denen von der äußeren Wandoberfläche 21 des Bodens 19 her bei der hier dargestellten Ausführungsform zwei Ultraschall-Energiewandler 13 angeordnet sind. Die Ultraschall-Energiewandler 13 sind dabei so in der den Boden 19 bildenden Behälterwand angeordnet, daß der aus ihnen austretende Ultraschall im wesentlichen zur Oberfläche des Wassers 110 im Wasserbehälter 11 strahlt.

Ebenfalls im den Boden 19 bildenden Teil des Wasserbe­ hälters 11 ist ein Kühlkörper derart angebracht, daß er durch ein im Boden 19 ausgebildetes Loch 20 hindurchragt und somit mit dem Wasser 110 in eine flächige Berührung kommt.

Die Ultraschall-Energiewandler 13 und der Kühlkörper 12 weisen bei der hier dargestellten Ausführungsform ein im wesentlichen T-förmiges Profil auf, d.h. sie bilden jeweils an ihren Querstegen Flanschteile 130, 131 bzw. 120, 121, so daß sowohl die Ultraschall-Energiewandler 13 als auch der Kühlkörper 12 mit einfachen Dichtungen 22 an den Flanschteilen versehen einen dichten Abschluß zwischen Ultraschall-Energiewandler 13 bzw. Kühlkörper 12 und der äußeren Wandoberfläche 21 des Wasserbehälters 11 schaffen. Bei kreisförmig ausgebildeten Ultraschall- Energiewandlern 13 bzw. bei einem kreisförmig ausge­ bildeten Kühlkörper 12 kann die jeweilige Dichtung 22 aus einem einfachen Dichtring bestehen.

Auf den Kühlkörper 12 sind mit hier nicht dargestellten Befestigungsmitteln, die beispielsweise Schrauben o.dgl. sein können, Steuergeräte 14 angebracht, die jeweils zu einem Ultraschall-Energiewandler 13 gehören. Das Steuer­ gerät 14 und der zugehörige Ultraschall-Energiewandler 13 sind jeweils durch eine Steuer-/Versorgungsleitung 23 miteinander verbunden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind im Boden 19 des Wasserbehälters 11 schematisch zwei Öffnungen 15, 16 dargestellt, denen jeweils ein Ultraschall-Energie­ wandler 13 zugeordnet ist. Es kann jedoch eine Mehrzahl von Öffnungen vorgesehen sein, die in der ersten Leistungsausbaustufe der Vorrichtung 10 mit geeigneten, hier nicht dargestellten Blindplatten dichtend verschlossen ist. Soll die Leistung der Vorrichtung entsprechend dem gestiegenen Befeuchtungsbedarf vergrößert werden, können die vorhandenen Öffnungen sukzessive von der nicht darge­ stellten Blindplatte befreit werden und mit einem Ultra­ schall-Energiewandler versehen werden. Das zugehörige Steuergerät 14 kann dann auf einfache Weise auf dem in der Vorrichtung 10 nur einmal vorhandenen Kühlkörper 12 aufmontiert werden, beispielsweise mittels hier nicht dargestellter Schrauben. Auf diese Weise gestattet die Vorrichtung 10 eine sukzessive erfolgende Leistungs­ vergrößerung, ohne daß der Wasserbehälter 11 vergrößert werden muß und ohne daß ein vollständiger Austausch der Vorrichtung bei einer gegebenenfalls erforderlichen sehr großen Leistungserweiterung vorgenommen werden muß.

Darüber hinaus gestattet die hier vorgeschlagene Vor­ richtung 10, daß die Leistungserweiterung mit einfachen handwerklichen Maßnahmen und auch unmittelbar am Einsatz­ ort der Vorrichtung 10 vorgenommen werden kann, wodurch hohe Demontage- und Montagekosten ebenfalls entfallen, so daß diese Vorrichtung sich auch dazu eignet, zu Einsatzzwecken eingesetzt zu werden, bei denen bisher aus Kostengründen Vorrichtungen dieser Art nicht benutzt wurden.

Der Wasserbehälter 10 besteht aus geeigneten Kunststoff­ werkstoffen, während der Kühlkörper 12, der gemäß der Darstellung von Fig. 2 hier plattenförmig ausgebildet ist, aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff, beispiels­ weise Metall besteht.

Gemäß der Darstellung von Fig. 2 ist sowohl der Kühl­ körper 12 als auch der bzw. sind auch die Ultraschall- Energiewandler 13 auf der den Boden 19 bildenden Wassserbehälterwand angeordnet, so daß einerseits auch bei sehr niedrigem Pegel des Wassers 110 im Wasser­ behälter 11 eine gute Wärmeabfuhr vom Kühlkörper 12 in das Wasser 110 hinein gewährleistet ist und der Ultraschall-Energiewandler 13 mit seiner Schwingungs­ austrittsseite fortwährend im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Wassers 110 liegt. Es sei aber her­ vorgehoben, daß auch Ausführungsformen denkbar sind, in denen sowohl der Kühlkörper 12 als auch die Ultra­ schall-Energiewandler 13 an beliebigen anderen ge­ eigneten Wasserbehälterwänden angeordnet sein können, wenn die konstruktive Eigenheit des Wasserbehälters 11 dieses erfordert und sichergestellt ist, daß, gegebenen­ falls auch mit zusätzlichen konstruktiven Mitteln, der Austritt der Schwingung aus dem Ultraschall-Energie­ wandler 13 im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Wassers 110 erfolgt.

Das Steuergerät 14 kann eine elektronische Schaltung sein, die aus einer angelieferten Gleichspannung eine hochfrequente konstante Wechselspannung konstanter Amplitude zur Versorgung des Ultraschall-Energiewandlers erzeugt. Bei einer anderen Ausführungsform des Steuer­ gerätes 14 kann die Amplitude und/oder die Frequenz der Wechselspannung durch geeignete Steuerung variiert werden.

• Bezugszeichenliste  10 Vorrichtung
   11 Wasserbehälter
  110 Wasser
  111 Wassernebel
   12 Kühlkörper
  120 Kühlkörperflanschteil
  121 Kühlkörperflanschteil
   13 Ultraschall-Energiewandler
  130 Energiewandlerflanschteil
  131 Energiewandlerflanschteil
   14 Steuergerät
   15 Öffnung
   16 Öffnung
   17 Wasserbehälterwand
   18 Wasserbehälterwand
   19 Wasserbehälterwand (Boden)
   20 Kühlkörperloch
   21 Wandoberfläche
   22 Dichtung
   23 Steuer-/Versorgungsleitung

Claims (7)

1. Durch Ultraschall betriebene Vorrichtung zum Befeuchten von Luft, mit einem Wasserbehälter sowie einer Ultraschall- Einheit aus einem Kühlkörper, einem Ultraschall-Energie­ wandler und einem diesen steuernden Steuergerät, wobei der Kühlkörper im Wandbereich des Wasserbehälters angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserbehälter (11) eine Mehrzahl von Öffnungen (15, 16) zur Aufnahme der Ultraschall-Energiewandler (13) aufweist, wobei bei einer Mehrzahl von im Wasserbehälter (11) angeordneten Ultraschall­ einheiten lediglich ein Kühlkörper (12) vorgesehen ist, an den eine Mehrzahl von Steuergeräten (14) anbaubar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (15, 16) in der Bodenwand (19) des Wasser­ behälters (11) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (12) in einem in der Wand (17, 18, 19) des Wasserbehälters (11) ausgebildeten Loch (20) derart befestigbar ist, daß er mit an ihm ausgebildeten Flanschteilen (120, 121) gegen die äußere Wandoberfläche (21) anliegt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall- Energiewandler in der in der Wand (19) des Wasser­ behälters ausgebildeten Öffnung (15, 16) derart befestigbar ist, daß er mit an ihm ausgebildeten Flanschteilen (130, 131) gegen die äußere Wandoberfläche (21) anliegt.

5. Vorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flansch­ teilen (120, 121; 130, 131) und der Wandoberfläche (21) eine Dichtung (22) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (12) im wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (12) aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff besteht.