DE6949660U

DE6949660U - Klimakammer, insbesondere fuer laborzwecke.

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Publication number: DE6949660U
Application number: DE6949660U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-12-23
Filing date: 1969-12-23
Publication date: 1973-04-12

Description

< Klimakammer, insbesondere für Laborzwecke 7

Die Erfindung betrifft eine Klimakammer insbesondere für Laborzwecke mit einem Klimaraum, dessen Lufttemperatur und Luftfeuchte mit Peltierelementen regelbar ist, wobei wenigstens ein Teil der Peltierelemente in einer Umluftlei-tung angeordnet ist, mit der Luft aus dem Klimaraum absaugbar und in ihn zurücküihrbar ist. Solche Klimakammern dienen beispielsweise für Zwecke der Pflanzenzucht oder- beobachtung.

Begannt sind beispielsweise aus der Literaturstelle /on E. Klein und H. Walz "Einige Anwendungsmöglichkeiten von Peltierkühlelemt rten" in G-I-T-Fachzeitschrift für das Laboratorium, 11, Jahrgang, 1967, Seite 4o5 bis 411 Klimakammer,, bei denen das Klima im Klimaraum, d.h. die Temperatur und die Feuchte im Klimaraum mit Peltierelementen geregelt wird. Es kann dabei beispielsweise ein Standortklima nachgebildet oder ein beliebiges

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Klima im Klimaraum simuliert werden. Ein peltiergekühlter Feuchtigkeitsabscheider, wie er zur Regelung der Feuchte in der beschriebenen Vorrichtung verwendet wird, ist von V.. Koch und H. Walz unter dem Titel "Neuer Wasserdampfabscheider mit Peltierkühlung als vielseitiges Zusatzgerät bei Gaswechselmessungen¹¹ in Naturwissenschaftliche Rundschau, Band 19t 1S66, Seite 163 beschrieben. Mit dieser Vorrichtung, bei der der Rauminhalt des Klimaraumes ungefähr o,25 nr ist,ist zwischen etwa 2o ⁰C und etva + 6o ⁰C die Temperatur im Klimaraum auf + o,5 ⁰C und die absolute Feuchte in der Kammer auf ungefähr 2 % einstellbar. Dabei ist die erhaltene Regelgenauigkeit unabhängig von Organismen, beispielsweise Pflanzen, die in den Klimaraum eingebracht sind und unabhängig von störenden Umwelteinflüssen. Vergrößert man den Rauminhalt des Klimaraumes der bekannten Vorrichtung, beispielsweise auf 1 nr und menr, so ist ein unvertretbar hoher wirtschaftlicher Aufwand nötig, falls die oben genannte Regelgenauigkeit erhalten bleiben soll.

Es besteht die Aufgabe, eine Klimakammer der eingangs genannten Art so aufzubauen, daß sie auch bei größerem Rauminhalt mit geringem wirtschaftlichen Aufwand hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

die Seitenwände und der Deckel des Klimaraumes als mehrwändige Haube ausgebildet sind, daß der Raum zwischen zwei Wänden der Haube ein Teil der Umluftleitung ist und daß die Haube auf der Deckplatte eines Gehäuses aufsitzt, das ebenfalls Teil der Umluftleitung ist und in dem Peltierelemente angeordnet sind.

Vorzugsweise strömt die Umluft über die Haube in den Klimaraum zurück. Es kann in der inneren Wandung der Haube wenigstens eine öffnung vorgesehen sein, durch deren Lage und Form bezüglich der Mittelachse des Klimaraumes wenigstens angenähert ein symmetrisches Einströmen der Umluft erreicht wird. Die öffnung der inneren Wand der Haube ist zweckmäßig am Heubenkopf mgeordnet.

Ein Raum zwischen zvei Wänden der Haube kann evakuierbar sein und ein Raum zvischen zwei Wänden der Haube kann zum Durchströmen eines Kühlmedium ausgebildet sein.

In der Deckplatte des Gehäuses kann wenigstens eine Öffnung zum Absaugen der Umluft vorgesehen sein, wobei diese öffnungen so angeordnet und geformt sein können, daß die Umluft wenigstens angenähert symmetrisch zur

Lachse des Klimaraumes absaugbar ist. Voi ist es, im Gehäuse zwei parallele Strömungswege für die

Umluft vorzusehen und ein Zweiwegventil zur ..osierung der Umluft in beide Strömungswege anzuordnen. Ein Teil der Peltierelemente kann in einem der parallelen Strömungswege und der ande: θ Teil der Peltierelemente nach Zusammenführung der beiden parallelen Strömungswege angeordnet sein. Im Gehäuse kann ein Zwischenboden vorgesehen sein, wobei etwa in der Gehäusemitte das Zweiwegventil angeordnet ist, über das Umluft in den Raum oberhalb und/oder unterhalb des Zwischenbodens leitbar ist, es können an der Seitenwand des Gehäuses Durchbrüche im Zwischenboden vorgesehen sein und es können in der Deckplatte des Gehäuses Durchbrüche vorgesehen sein, die in den Umluftströmungsweg der Haube münden und es können Peltierelemente in den Durchbrüchen des Zwischenboden und der Deckplatte vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist äußerst einfach und raumsparend aufgebaut. Der Klimaraum wird durch die durchsichtige Haube begrenzt, die gleichzeitig Strömungsweg für die Umluft ist. Da nur die Haube gegen die Deckplatte des Gehäuses abzudichten ist, sind die auftretenden Dichtungsprobleme einfach zu lösen. Durch die symmetrische Führung der Umluft wird sichergestellt, daß kein Temperatur- und Peuchtigkeitsgradient im Klimaraum auftritt und die Windgeschwindigkeit nicht wesentlich variiert. Im Klimaraum sind keine Peltierelemente angeordnet,, wodurch Wasserabscheidungen vermieden

werden. Die Luftklimatisierung wird im Gehäuse durchgeführt. Dabei ist besonders hervorzuheben, daß kein gesonderter Feuchtigkeitsabscheider benötigt wird. Durch die Führung und Temperierung und die Feuchte der Luft, die in den Klimaraum einströmt, wird schließlich erreicht, daß die Luft nicht von der für den Klimaraum geforderten Temperatur und Feuchte abweicht.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft anhand der Figur näher beschrieben.

In der Figur ist eine Klimakammer im Schnitt dargestellt. Auf der Deckplatte 1 eines Gehäuses 2 sitzt eine kuppeiförmige Haube 3 auf, die aus durchsichtigem Material, beispielsweise einem Kunststoff gefertigt ist. Die Haube 3 ist mehrwandig ausgeführt. Eeim Ausführungsbeispiel sind drei Wände 3a_? 3b und 3c vorgesehen. Dabei ist der Raum 4 zwischen den Wänden 3b und 3c abgeschlossen. Dieser Raum 4 kann evakuiert werden oder er kann mit einem flüssigen bzw. gasförmigen Kühlmedium; beispielsweise mit Wasser durchspült werden. Mündungsstutzenj über die der Raum 4 evakuiert oder in den Raum 4 ein Kühlmedium eingeleitet werden können, sind in der Figur nicht berücksichtigt, um die Übersichtlichkeit zu wahren.

Der Raum 5 zwischen den Wänden 3a und 3b der Haube 3 ist gegen die Deckplatte des Gehäuses 2 hin offen. Außerdem ist in der Spitze der kuppeiförmigen Haube 3 eine

öffnung 6 angeordnet, über die der Zwischenraum 5 mit dem Klimaraum 7 der Klimakammer verbunden ist. Der Zwischenraum 5 ist ein Teil der Umluftleitung, die im einzelnen später beschrieben wird.

Zwischen der Haube 3 und der Deckplatte 1 des Gehäuses 2 sind Dichtungsringe 8 und 9 vorgesehen. Zum öffnen des Klxmaraumes 7 wird die Haube 3 über den Haken 1o von der Deckplatte abgehoben. Insbesondere dieser einfache Öffnungsmechanismus stellt sicher, daß der Klimaraum 7 mit den Dichtungsringen 8 und 9 ohne besonderen Aufwand gasdicht verschließbar ist, worauf bereits hingewiesen wurde.

Im Inneren des Klimaraumes 7 können Organismen, beispielsweise Pflanzen angeordnet sein. Beim Ausführungsbeispiel befindet sich im Klimaraum ein Gefäß 11, das mit einer Deckplatte 12 versehen ist, in dieses Gefäß 11 können Pflanzen eingepflanzt werden. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Erde im Gefäß 11 gesondert kliaa= tisiert werden kann. Zur Unterteilung des Klimaraumes können Zwischenwände vorgesehen sein, eine Zwischenwand 13 ist im Klimaraum 7 des gezeigten Ausführungsbeispiel angeordnet.

In der Deckplatte 1 des Gehäuses 2 sind Durchbrüche 14 und 15 vorgesehen. Die Öffnungen 14 münden in den Zwischenraum 5 zwischen den Wänden 3a und 3b der Haube 3.

Die öffnungen 15 münden in den Klimaraum 7. Sie sind im wesentlichen symmetrisch bezüglich der Längsachse 16 der Klimakammer verteilt. Die öffnungen 15 führen in einem scheibenförmigen Raum 17 im Gehäuse 1, der über ein Rohr 18 gegen das Innere des Gehäuses 1 ge öffnet ist. In dem Rohr 18 ist das Laufrad 19 eines Lüfters angeordnet.

Im Gehäuse 1 ist ein Zwischenboden 2o vorgesehen, der an der Seitenwandung des Gehäuses 1 Durchbrüche 21 be sitzt. Durch diesen Zwischenboden 2o werden zwei parallele Strömungswege 22 und 23 für die Umluft gebildet, in die über ein Zweiwegventil 24 die Umluft dosiert eingeführt werden kann. Als Zweiwegventil 24 ist ein Luftschieber vorgesehen, der im Mittelpunkt des Gehäuses unterhalb des Rohres 18 angeordnet ist. Dieser Luftschieber 24 ist drehbar am Zwischenboden 2o befestigt und besitzt öffnungen 25* die beim Drehen des Schiebers mit öffnungen

26 im Zwischenboden 2o zum Fluchten gebracht werden können. In Seitenwänden des Drehschiebers 24 sind Öffnungen

27 vorgesehen, die beim Drehen des Luftschiebers mit Öffnungen zum Fluchten zu bringen sind, die in einer Wand 28 vorgesehen sind, mit der der Strömungsweg 22 gegen den Luftschieber 24 verschlossen ist.

An der Seitenwandung des Gehäuses 1 sind zwei Gruppen 29 und 3o von Peltierblöcken angeordnet, zu denen Pel-

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tierelemente vereint sind. Die Peltierblöcke 29 sitzen In den Durchbrüchen 21» die von dem Strömungsweg 23 zu dem Strömungeweg 22 zurückführen. Die Peltierblöcke 3o sitzen in den öffnungen 14, mit denen der Strömungsweg

22 mit dem Zwischenraum 5 der Haube 3 verbunden ist. Die Peltierblöcke sind in der Seitenwand des Gehäuses 2 befestigt. Zur thermischen Abschirmung der Peltierblöcke ist Isolationsmaterial 31 vorgesehen. Auf eine Seite der Peltierblöcke 29 und 3o sind Wärmeaustauschfannen 32 aufgesetzt, die In die Umluftleitung hineinragen. Die andere Seite der Peltierblöcke 29 und 3o_f die im Isolatlonsmaterial 31 verankert ist» ist mit Strömungekanälen 33 versehen. Durch die Strömungskanäle 33 kann ein Wärmeaustauschmedium geleitet werden, mit dem den Peltierblöcken thermische Energie zugeführt oder von den Peltierblöcken abgeleitet werden kann.

Der Weg der Luftströmung in der Klimakammer und in der Umluftleitung ist durch Pfeile gekennzeichnet, ü'iit den Lüfterlaufrad 19 wird über die öffnungen 15 in der Deckplatte 1 des Gehäuses 2 Luft aus dem Klimaraum 7 In die Umluftleitung abgesaugt. Mit dem Luftschieber 24, der von außen einstellbar ist, wird die Menge der Umluft bestimmt, die in jeden der parallelen Strömungswege 22 und 23 eingespeist wird. Die Uniluft des Strömungsweges

23 wird vor dem Zurückströmen in den Strömungsweg 22 über die Wärmeaustauschfahnen der Peltierblöcke 29 ge-

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führt. Die Temperatur der Wärmeaustauschfahnen der I

Peltierblöck2 29 entspricht einem bestimmten Taupunkt. Entsprechend dieser Taupunktstemperatur wird daher an den Wänueaustauschfahnen Wasser abgeschieden unddie Feuchte der Umluft eingestellt. Aus dem Strömungsweg 23 strömt die Luft in den Strömungsweg 22 zurück und vermischt sich mit der direkt durch den Strömungsweg 22 geführten Luft. Anschließend wird die gesamte Umluft über die Wärmeaustauschfahnen der Peltierblöcke 3o geführt, durch diese Peltierblöcke 3o wird die Temperatur der in den Klimaraum 7 zurückströmenden Umluft eingestellt. Die Umluft strömt über den Zwischenraum 5 und die öffnung 6 in der inneren Wandung 3a der Haube 3 von oben in den Klimaraum 7 zurück. Durch die Lage der öffnung 6 und die symmetrische Verteilung der Öffnung 15 in der Deckplatte des Gehäuses 2 ist siehe:'gestellt, daß die Luft den Klimaraum 7 symmetrisch bezüglich der Mittelachse 16 durchströmt.

Durch die Aufteilt, ig der Peltierblöcke in zwei Gruppen 29 und 3o wird erreicht, daß nur Luft in den Klimaraum 7 zurückströmt, die die geforderte Temperatur und Feuchtigkeit besitzt, denn die Luft, die an den Peltierblöcken 29 entsprechend dem eingestellten Taupunkt sehr stark abgekühlt wurde, wird beim Überströmen der Peltierblöcke 3o auf die geforderte Solltemperatur des Klimaraumes erwärmt. Vorteilhaft ist weiterhin noch, daß im

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Klimaraon 7 keine Wärmeaustauschfahnen von Peltierblökken angeordnet sind. Da bei der Temperaturregelung die Temperatur dieser Wävmeaustauschfahnen meist unterhalb der Sollpemperatur im Klimaraum 7 liegt, läßt im allgemeinen sich Wasserabscheidung an solchen Wärmeaustausch fahnen nicht vermeiden. Hinzuweisen ist noch darauf,
daß an der Seitenwand des Gehäuses 1 eine große Fläche zum Anbringen der Peltierblöcke 29 bzw. 3o zur Verfügung steht. Es ist daher möglich, auch bei größeren Rauminhalten des Klimaraumes 7 die Temperatur- bzw. Feuchteregelung sehr schnell durchzuführen, ohne daß dabei übermäßig große Luftmengen durch die Umluftleitung geführt werden müssen. Die Windgeschwindigkeit im Klimaraum 7
hält sich daher in erträglichen Grenzen.

14 Schutzansprüche
1 Figur

Claims

ti 11 -ι!- ■ "; I Schutzansprüche

1. Klimakammer insbesondere für Laborzwecke mit einem Klimaraum, dessen Lufttemperatur und Luftfeuchte mit Peltierelementen regelbar ist, wobei wenigstens ein Teil der Peltierelemente in einer Umluftleitung angeordnet ist, mit der Luft aus dem Klimaraum absaugbar und in ihn zurückführbar ist, dadurch g ekennzeichnet, daß die Seitenwände und der Deckel des Klimaraumes (7) als mehrwandige Haube (3) ausgebildet sind, daß der Raum (5) zwischen zwei Wänden (3a und 3b) der Haube ein Teil der Umluftleitung ist und daß die Haube auf der Deckplatte (1) eines Gehäuses (2) aufsitzt, das ebenfalls Teil der Umluftleitung ist und in dem die Peltierelemente (29 und 3o) angeordnet sind.

2. Klimakammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der inneren Wand (3a) der Haube (3) wenigstens eine Öffnung (6) vorgesehen ist, über die die Umluft in den Klimaraum (7) zurückgeströmt und daß durch Lage und Form der öffnung 3in bezüglich der Mittelachse (16) des Klimaraumes wenigstens angenähert symmetrisches Einströmen der Umluft erreichbar ist.

3. Klimakammer nach einem der Ansprüche 1 bis 2, d adurch gekennzeichnet, daß die

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Haubenöffnung (6) am Haubenkopf angeordnet ist.

4. Klimakammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,,d adurch gekennzeichnet, daß die Haube (3) kuppeiförmig ausgebildet ist.

5. Klimakammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a durch gekennzeichnet, daß der Raum (4) zwischen zwei Wänden (3b und 3c) der Haube (3) evakuierbar ist.

6. Klimakammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a durch gekennzeichnet, daß der Raum (4) zwischen zwei Wänden (3b und 3c) der Haube (3) zum Durchströmen eines Kühlmediums ausgebildet ist.

7. Klimakammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a durch gekennzeichnet, daß die Haube (3) aus lichtdurchlässigem Material gefertigt ist.

8. Klimakammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a durch gekennzeichnet, daß in der Deckplatte (1) des Gehäuses (2) wenigstens eine öffnung (15) zum Absaugen der Umluft vorgesehen ist.

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9. Klimakammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (15) in der Deckplatte (1) so angeordnet und so geformt sind, daß die Umluft wenigstens angenähert symmetrisch zur Mittelachse (16) des Klimaraumes (7) absaugbar ist.

10. Klimakammer nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) unterhalb der Absaugöffnungen (1$) ein LUfter (19) angeordnet ist.

11. Klimakammer nach einem der Ansprüche 1 bis ^,dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse _V2) zwei parallele Strömungswege (22 und 23) für die Umluft vorgesehen sind und daß ein Zweiwegventil (24) zur dosierten Einleitung der Umluft in beide Strömungswege angeordnet ist.

12. Klimakammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Peltierelemente (29) in einem der parallelen Strömungswege (22 oder 23) und der andere Teil der Peltierelemente nach Zusammenführung der beiden parallelen Strömungs wege angeordnet ist.

13. Klimakammer nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) ein

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Zwischenboden (2o) vorgesehen ist, daß etwa in der Gehäusemitte das Zweiwegventil (24) angeordnet ist, über das Umluft in den Raum oberhalb (22) und/oder unterhalb (23) des Zwischenbodens leitbar ist, daß an der Seitenwand des Gehäuses Durchbrüche (21) im Zwischenboden vorgesehen sind, daß in der Deckplatte (1) des Gehäuses Durchbrüche (14) angeordnet sind, die in den Umluftströmungsweg (5) der Haube (3) münden und daß Peltierelemente(29 und 3o) in den Durchbrüchen des Zwischenbodens und der Deckplatte vorgesehen sind.

14. Klimakammer nach einem der Ansprüche 11 bis 13, d adurch gekennzeichnet, daß als Zweiwegventil ein Luftschieber (24) vorgesehen ist.

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