DE3843341A1 - Taupunkthygrometer fuer dampfbadekabinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Taupunkthygrometer für Dampfbadeka­ binen, insbesondere aus Holz, die zugleich zum Saunen verwendet werden. Beim Unterschreiten des Taupunktes tritt auf der Meß­ oberfläche ein Beschlag auf, der das Erreichen eines bestimmten Klimas (temperaturzugeordneter Werte der relativen Luftfeuchte) anzeigt.

Die Erfindung bezweckt die Kontrolle des Klimas in der Kabine und die Regelung der Luftfeuchtigkeit hinsichtlich wenigstens eines vorgegebenen Feuchtegrenzwertes.

Für Dampfbadekabinen der vorgenannten Art, die sowohl zum Saunen als auch zum Dampfbaden genutzt werden, sind zum Messen und zum Regeln der Luftfeuchtigkeit verschiedene Meßgeräte bzw. Sensoren bekannt geworden.

Am verbreitesten sind Haarhygrometer, deren hygroskopisches Meß­ glied sich in Abhängigkeit der Luftfeuchtigkeit ausdehnt bzw. verkürzt. Hygrometer dieses Meßprinzips weisen für den hier an­ stehenden Einsatzbereich eine Reihe von Nachteilen auf. So sind Instrumente der unteren Preisklasse den extremen Klimaschwan­ kungen nicht gewachsen; sie dejustieren sich oder fallen ganz aus. Außerdem zeigen sie die Luftfeuchte prinzipbedingt nur punktuell an. Sie lassen die Höhenstaffelung, die in einer Dampf­ badekabine von großer Bedeutung ist, nicht erkennen.

Instrumente der höheren Preisklassen scheiden für den privaten Gebrauch schon aus Kostengründen aus. Auch sie sind für extreme Klimaschwankungen, einerseits Kondensation beim Überschreiten der Sättigungsgrenze, andererseits hohe Lufttemperaturen bei minimaler Feuchte, nicht geeignet. Hinzu kommt die relativ hohe Trägheit dieser Instrumente und, so man Wert auf eine einiger­ maßen zuverlässige Anzeige legt, das umständliche Regenerieren.

Feuchtesensoren liefern ein elektrisches Signal, das in einer nach­ geschalteten Auswerteelektronik in einen Feuchteanzeigewert umgeformt wird. Die derzeit bekannten kapazitiven Sensoren fal­ len aus, wenn sich auf ihnen Kondensat niederschlägt. Ein sol­ cher Niederschlag ist bei einem starken Dampfbad unvermeidlich; außerdem sind auch solche elektronischen Feuchtemesser teuer und deshalb nur für Regelzwecke vertretbar.

Die recht zuverlässigen Aspirationspsychrometer ermitteln die Luft­ feuchtigkeit aus einer Trocken-Feuchttemperaturmessung. Auch sie sind für den gegebenen Einsatz viel zu teuer und in der Hand­ habung zu umständlich.

Eine ebenfalls seit langem bekannte Hygrometerbauart nutzt das Taupunktseffekt zur Luftfeuchtemessung. Ein Spiegel wird mittels eines Peltierelementes soweit abgekühlt, bis er sich beschlägt. Aus der Temperatur bei der dieser Effekt eintritt, der Tau­ punkttemperatur, läßt sich die Luftfeuchtigkeit berechnen. Die­ se sehr aufwendigen Meßinstrumente sind mit Reflexionslicht­ schranken ausgestattet, die das Beschlagen des Spiegels an eine Steuerelektronik meldet, die dann den momentanen Wert der Spie­ geltemperatur speichert. Taupunkthygrometer dieser bekannten Bau­ art bleiben wegen des hohen Preises wissenschaftlichen Meßauf­ gaben vorbehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein speziell für das Klima in Dampfbadekabinen des privaten Anwenders geeignetes Hygrometer zu schaffen, das folgende Eigenschaften aufweist: Anzeige des Klimas in verschiedenen Höhenzonen,
möglichst einfacher und robuster Aufbau,
Anzeige der Wandentfeuchtung,
Abgabe eines elektrischen Steuersignals beim Erreichen eines vorgewählten Klimas.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meß­ oberfläche eines Taupunkthygrometers in der Dampfbadekabine ange­ ordnet ist und die Meßoberfläche wenigstens abschnittsweise von der Feuchtluft in der Kabine berührt wird.

Dabei werden erfindungsgemäß die speziell in Dampfbadekabinen auftretenden klimatischen Besonderheiten für ein wesentlich ver­ einfachtes Taupunktmeßverfahren genutzt. Es interessieren vorwie­ gend zwei Klimas: "mildes Dampfbad" 40. . .50°C/40. . .60% rel. Feuchte und "starkes Dampfbad" 40. . .45°C/85. . .100% r.F.

Die diesen Bereichen zugehörigen Taupunkttemperaturen liegen zwi­ schen 24. . .40°C bzw. 36. . .45°C. Die Meßoberflächen müssen die vor­ genannten Temperaturen aufweisen, damit bei den Badearten ein Beschlag auftritt. Ein wesentliches Merkmal dieser Erfindung be­ steht in der einfachen Lösung dieser Aufgabe. Derartige Badeka­ binen werden durch einen elektrischen Ofen erwärmt, der die Ka­ binenluft erhitzt. Ein Temperaturregler sorgt dafür, daß sich nach einer Anlaufphase ein stationärer Zustand einstellt mit einer typischen ebenfalls stationären Höhenschichtung. So nimmt die Luft über dem Fußboden beispielsweise 25°C an und erreicht an der Decke 45°C. Die von der Luft aufgeheizten Wände folgen dieser Schichtung im Abstand von wenigen Graden. Man braucht die Meß­ oberflächen deshalb nur in der entsprechenden Höhe anzubringen, um bei einem entsprechenden Luftfeuchtezustand einen Beschlag zu erhalten. Darüber hinaus hat man es in der Hand, durch verschie­ dene Wärmeübergänge die Taupunkttemperatur der Meßoberfläche zu beeinflussen.

Das Beschlagen folgt Feuchteänderungen schneller als die Anzeige eines Hygrometers. Auch das Entfeuchten der Kabinenwände kann überwacht werden; die dünne Beschlagschicht folgt der Luft­ feuchte, die einzelnen Tropfen verschwinden etwa zeitgleich mit dem Abtrocknen der Wände.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Meßoberfläche aus wenig­ stens einem ein- oder mehrstückigem Reflexionselement besteht. Ein derartiges Reflexionselement kann ein Aluminiumstreifen oder ein beschichtetes Klebeband sein, das an der Innenwand oder der Innenseite der Kabinentüre befestigt ist.

Eine bevorzugte Ausbildung der Erfindung sieht eine Meßoberfläche aus Glas vor, hinter der eine Reflexionsschicht (Spiegel) bzw. ein (separater) Reflektor angeordnet ist.

Die Reflexion verstärkt die Sichtbarkeit des Beschlags; beson­ ders deutlich treten die Beschlaggrenzen hervor.

Die streifenförmige Form und die vertikale Anordnung der Re­ flexionselemente durch die Höhenschichtungen der Kabine läßt dem Benutzer auf einen Blick erkennen, über welche Liegenhöhen sich der Feuchtezustand erstreckt. Die bekannten Hygrometer zeigen lediglich einen punktuellen Feuchtewert an.

Die Taupunkttemperatur der Meßoberfläche läßt sich auch durch unterschiedlichen Wärmeaustausch beeinflussen. So ist es mög­ lich, die Rückseite des Reflexionselementes wärmeleitend mit der Kabinenwand zu verbinden. Die Taupunkttemperatur liegt dann um etwa 3°C unter der Lufttemperatur der jeweiligen Höhe. Tiefere Werte erreicht man mit einem von außen belüfteten Schacht, wobei die Rückseite der Meßoberfläche bzw. die der Rückwand als Schachtwand ausgebildet sind.

Eine gegenteilige Wirkung tritt bei Belüftung von innen ein. Hier nähert sich die Taupunkttemperatur der Lufttemperatur, er­ möglicht bei gleicher Ortshöhe die Anzeige verschiedener Feuchte­ zustände.

Die Kühlwirkung eines von außen belüfteten Schachtes kann durch den Einbau eines Drosselquerschnitts verändert werden. Dieser Effekt läßt sich zum Justieren des Taupunkthygrometers nutzen. Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, den Reflexionselementen bzw. den Meßoberflächen Thermometer zuzuordnen. Sie zeigen die Zonenlufttemperatur an, was bei therapeutischen Anwendungen in An­ betracht der erheblichen Höhenstaffelung wichtig ist.

Die verschiedenen Meßoberflächen, Reflektoren und Thermometer sind in einem Gehäuse zusammengefaßt, das aus Holz besteht. Holz paßt nicht nur optisch zu den Kabinenwänden, sondern vermeidet auch die Gefahr von Verbrennungen bei Berührung.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung sieht vor, daß wenigstens einer Meßoberfläche eine Lichtschranke zugeordnet ist, deren Signalstrahl auf die Meßoberfläche ausgerichtet ist.

Im Gegensatz zu den bekannten Feuchtesensoren für Badekabinen ent­ stehen prinzipbedingt bei einer solchen Anordnung keine Schwie­ rigkeiten durch Kondensatniederschlag; kapazitive Sensoren fal­ len dadurch aus oder werden dejustiert.

Es ist vorteilhaft, den Sender und Empfänger außerhalb der Kabine zu installieren. Sie sind dort weder der extremen Feuchte noch den hohen Temperaturen ausgesetzt. Nur der Reflektor, ein spe­ zieller Spiegel, ist innenseitig im Abstand von der Meßberflä­ che angeordnet. Durch den Abstand wird das Beschlagen der Meß­ oberfläche nicht behindert und der Reflektor nimmt eine etwas hö­ here Temperatur an.

Es ist ebenso möglich, die Meßoberfläche zwischen Sender und Emp­ fänger anzuordnen. Auch hier sind die beiden empfindlichen elek­ tronischen Baugruppen außerhalb des Kabinenklimas, wenn der Einbau über Eck erfolgt. An der Kabineninnenwand befinden sich in diesem Fall Fenster, die zugleich als Meßoberflächen dienen können. Die Linse des Empfängers bzw. des Senders sind damit auch vor Staub geschützt und müssen deshalb nicht gewartet werden.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, den Signalstrahl der Licht­ schranke durch ein ortsfestes oder bewegliches Kabinenfenster zu führen. Die Meßoberfläche wird in diesem Fall durch die innen­ seitige Oberfläche des Fensters gebildet und der Reflektor im Abstand von diesem angeordnet.

Statt einer Lichtschranke kann auch ein Widerstandsfeuchtesen­ sor das Beschlagen messen. Hierbei verändert die Feuchtigkeit die elektrische Leitfähigkeit des Sensors. Aus der Leitfähigkeitsän­ derung wird dann ein Steuersignal erzeugt.

Die Lichtschranke bzw. der Widerstandsfeuchtesensor dienen der Feuchtigkeitsregelung über die Steuerschaltung des Heizstrom­ kreises des Dampferzeugers. Der Heizstrom wird abgeschaltet, wenn der Beschlag auf der Meßoberfläche den Signalstrahl unterbricht.

Mit absinkender Luftfeuchtigkeit wandert der Beschlag aus dem Strahlbereich und die Lichtschranke schaltet den Heizstrom wieder ein. Das erstmalige Abschalten des Heizstromkreises erfolgt beim Erreichen des vorgewählten Dampfbadeklimas. Erfindungsgemäß wird über eine Zwischenschaltung dabei ein Signalgeber, bei­ spielsweise ein Display, eine Signalleuchte, ein Gong oder dergl. angesteuert, die die Betriebsbereitschaft dem Anwender meldet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Kabinenwand mit angebau­ tem Taupunkthygrometer,

Fig. 2 eine Ansicht der Ausführung nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt der Ausführung nach Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt der Ausführung nach Fig. 1 in der Ebene der Lichtschranke,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Badekabine,

Fig. 6 eine Gabellichtschranke im Einbau übereck,

Fig. 7 eine Reflexlichtschranke im Einbau übereck,

Fig. 8 eine Reflexlichtschranke mit einem Fenster als Meß­ oberfläche.

Die Fig. 1 und 2 beziehen sich auf eine Ausführung zur An­ zeige der Badearten "mildes" und "starkes" Dampfbad. Hierzu ver­ fügt das Hygrometer über die Meßoberflächen 1 a und 1 b unter­ schiedlichen Temperaturniveaus. Sie bestehen aus vertikal ange­ ordneten Streifen aus Spiegelglas, die im Holzgehäuse 12 befe­ stigt sind. Zwischen den Meßoberflächen 1 a bzw. 1 b befinden sich Thermometer 11 jeweils in der Höhe der Kabinenzonen. Die Meß­ oberfläche 1 a wird durch einen Luftstrom rückseitig gekühlt, der im Schacht 5 a aufsteigt. Die Außenluft 18 tritt unten im Ein­ laß 6 ein und oben, nahe der Kabinendecke, am Auslaß 7 wieder aus.

Die Meßoberflächen 1 b, die zur Anzeige der Luftfeuchte im Be­ reich der Sättigung bestimmt sind, werden von der warmen Kabi­ neninluft hinterspült. Es wäre ebenso möglich, sie an der Kabi­ neninnenwand 4 wärmetauschend anzubringen. In diesem Fall beschla­ gen die Meßoberflächen etwas früher.

Am Einlaß 6 der Außenluft 18 ist eine Drossel 10 eingebaut. Sie verengt den Einlaßquerschnitt und gestattet es, den Kühlluft­ strom an die örtlichen Gegebenheiten anzupassen. Statt der Dros­ sel 10 könnte ebenso eine Klappe oder dergl. verwendet werden. Die Reflexionsschicht 31 des Reflektors 3 ist an der Durch­ trittsstelle des Signalstrahles 17 unterbrochen. Der Strahl wird von der Lichtschranke 13 ausgesandt, die an der Kabinenauswand 21 installiert ist. Innenseitig, im Abstand von der Meßoberflä­ che 1 a, befindet sich der Reflektor 14, der den Signalstrahl 17 zum Empfänger der Lichtschranke 13 zurückwirft. Durch diese An­ ordnung nimmt der Reflektor eine höhere Temperatur als die Meßober­ fläche an. Er beschlägt sich deshalb später als die Meßoberfläche.

Fig. 3 zeigt die oben beschriebene Ausführung in der Querschnitts­ ebene des Einlasses 6. Außerdem ist der Schacht 5 b zu erkennen, der über Öffnungen 8 mit dem Kabineninnenraum 9 verbunden ist.

Fig. 4 verdeutlicht die alternative Ausführung mit direktem Wandkontakt des Reflexionselementes 3 in Höhe der Lichtschranke 13.

Aus Fig. 5 ist eine bevorzugte Anordnung des Taupunkthygrometers in der Dampfbadekabine 2 ersichtlich, Das Hygrometer 12 erstreckt sich über die Zonen 9 a, 9 b, 9 c, die sich aus den Höhen der Lie­ gen 20 a, 20 b und 20 c ergeben. Der Zustand der Luftfeuchte ist für jede Zone aus den Beschlägen 19 auf einen Blick auch bei schlechter Beleuchtung zu erkennen. Die Thermometer zeigen die Lufttemperaturen in den Zonen an.

Fig. 6 zeigt den Einbau des Taupunkthygrometers in einem Ka­ bineneck an. Die beiden Meßoberflächen 1 sind rechtwinkelig zu­ einander an den Innenwänden 4 a und 4 b angebracht. Der Signal­ strahl 17 wird vom Sender 13 a der Lichtschranke ausgesandt, geht durch die Meßoberflächen 1 zum Empfänger 13 b. Auch bei dieser Anordnung befinden sich die Elektronikbauteile in kühlen und trockenen Umgebungen. Die Meßoberflächen 1 decken den Sender bzw. den Empfänger gegen Feuchtigkeit und Staub ab.

Die in Fig. 7 dargestellte Variante entspricht in der Anord­ nung der von Fig. 6. Sender und Empfänger befinden sich jedoch auf der gleichen Seite. Der vom Reflektor 14 reflektierte Strahl 17 durchdringt die Meßoberflächen dabei 4mal, was die Schaltsicherheit erhöht. Auch die Verkabelung ist einfacher, da Sender und Empfänger in einem Gehäuse eingebaut sind.

In Fig. 8 bildet die Innenseite des Kabinenfensters 24 die Meß­ oberfläche 1. Die Lichtschranke 13 ist außen, der Reflektor in der Kabine im Abstand von der Meßoberfläche 1 angeordnet. Das Kabinenfenster kann ortsfest in einer Kabinenwand oder beweg­ lich in der Kabinentür eingebaut sein. Die in dieser Einbauart bevorzugte Ausführungsform sieht ein hohes Kabinenfenster 24 vor, das mit Markierungen 26 versehen ist, die Hinweise auf die Bade­ art und/oder auf die Zonen geben.

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die hier gezeigten Ausführungsbeispiele.

So ist es erfindungsgemäß ebenso möglich, auf die direkte opti­ sche Anzeige mittels des Beschlages 19 zu verzichten und das Tau­ punkthygrometer nur für Steuerzwecke einzusetzen.

Andererseits, im einfachsten Fall, läßt sich das Taupunkthygro­ meter auf das Reflexionselement 3 reduzieren etwa in der Form eines an die Innenwand 4 geklebten Metallfolienstreifens. Außerdem könnte man die Oberfläche des Reflektors 14 als Meß­ oberfläche 1 verwenden.

Claims (20)

1. Taupunkthygrometer für Dampfbadekabinen und andere Feucht­ lufträume mit einer von der Feuchtluft beaufschlagten Meß­ oberfläche, die sich bei Taupunktunterschreitung beschlägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßoberfläche (1) des Taupunkt­ hygrometers in der Dampfbadekabine (2) angeordnet ist und daß die Meßoberfläche wenigstens abschnittsweise von der Feuchtluft in der Kabine berührt wird.

2. Taupunkthygrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßoberfläche (1) aus wenigstens einem ein- oder mehrstückigem Reflexionselement besteht, das an oder in einer ortsfesten oder bewegbaren Innenwand (4) der Dampfbadekabine (2) befestigt ist.

3. Taupunkthygrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßoberfläche (1) aus durch­ sichtigem Material (z. B. aus Fensterglas) besteht und da­ hinter eine Reflexionsschicht (31) bzw. ein Reflektor (14) angeordnet ist.

4. Taupunkthygrometer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionselemente (3) strei­ fenförmig gestaltet und im wesentlichen in vertikaler Lage den Höhen der Sitzzonen (9 a. . .9 c) zugeordnet sind.

5. Taupunkthygrometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite (31) des Refle­ xionselementes (3) wärmetauschend mit einer Innenwand (4) ver­ bunden ist.

6. Taupunkthygrometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite der Meßoberfläche (1) bzw. die der Reflexionsschicht (31) des Refle­ xionselementes (3) als Teil eines von außen oder von innen belüfteten Schachtes (5) ausgebildet ist.

7. Taupunkthygrometer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionselemente (3) unterschiedlich von innen und außen belüftet bzw. wärme­ tauschend mit einer Innenwand (4) verbunden sind.

8. Taupunkthygrometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schacht (5), vorzugsweise im Ein- oder Austrittsbereich, eine Drossel (10), Klappe oder dergl. eingebaut ist.

9. Taupunkthygrometer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß den Reflexionselementen (3) ein oder mehrere von der Kabinenlift umspülte Thermo­ meter (11) zugeordnet sind.

10. Taupunkthygrometer insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermometer (11) und die Refle­ xionselemente (3) in ein ein- oder mehrstückiges Gehäuse aus Holz (12) eingebaut sind.

11. Taupunkthygrometer nach einem oder nach mehreren der Ansprü­ che 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer Meßoberfläche (1) eine Lichtschranke (13) zugeordnet ist, deren Signalstrahl (17) auf die Meßoberfläche ausgerich­ tet ist.

12. Taupunkthygrometer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Sender und Empfänger der Licht­ schranke (13) an der Kabinenaußenwand (21) oder zwischen Kabinenaußenwand (21) und Kabineninnenwand (4) und der Reflektor (14) innenseitig im Abstand von der Meßoberfläche (1) angeordnet sind.

13. Taupunkthygrometer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßoberfläche (1) zwischen Sender und Empfänger der Lichtschranke (13) angeordnet ist.

14. Taupunkthygrometer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßoberfläche (1) als Re­ flektor (14) der Lichtschranke (13) ausgebildet ist.

15. Taupunkthygrometer insbesondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßoberfläche (1) durch die Innenseite eines ortsfesten oder beweglichen Kabinenfensters (24) gebildet wird und der Reflektor (14) der Lichtschranke (13) innenseitig im Abstand vom Kabinenfenster angeordnet ist.

16. Taupunkthygrometer nach einem oder nach mehreren der An­ sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Meß­ oberfläche (1) wenigstens ein Widerstandsfeuchtesensor (22) angeordnet ist.

17. Taupunkthygrometer insbesondere nach den Ansprüchen 11 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranke (13) bzw. der Widerstandsfeuchtesensor (22) an die Steuerschaltung des Heizstromkreises des Dampferzeugers angeschlossen ist.

18. Taupunkthygrometer nach Anspruch 11 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranke (13) bzw. der Widerstandsfeuchtesensor (22) an den Stromkreis eines Signal­ gebers (25) angeschlossen ist.

19. Taupunkthygrometer insbesondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranke (13) übereck in die Kabinenwände eingebaut ist.

20. Taupunkthygrometer nach einem oder nach mehreren der An­ sprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf oder neben den Meßoberflächen (1) Markierungen (26), Aufschriften oder dergl. angebracht sind, die den dort auftretenden Beschlag der Badeart und/oder den Zonen (9 a. . .9 c) zuordnen.