СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ УВЛАЖНИТЕЛЬНОГО МОДУЛЯ, УВЛАЖНИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ И КЛИМАТИЧЕСКИЙ ШКАФ, ИМЕЮЩИЙ УВЛАЖНИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ
METHOD OF OPERATING HUMIDIFICATION MODULE, HUMIDIFYING MODULE AND CLIMATIC CABINET HAVING HUMIDIFYING MODULE

С помощью инкубаторов или климатических камер можно создавать определенные климатические условия в испытательной камере, находящейся внутри инкубатора или климатического шкафа, в частности заданную температуру и влажность воздуха. Влажность воздуха является важным показателем во многих случаях применения, например, при инкубировании ячеек, где иногда должны устанавливаться и поддерживаться влажности воздуха >90% отн. влажн. Тем не менее, до сих пор во многих случаях она регулируется просто таким образом, что в инкубатор или климатический шкаф одновременно ставится резервуар с водой, напр., миска с водой, которая затем вследствие испарения при соответственно действующих в инкубаторе или климатическом шкафу температурах переходит в воздух во внутреннем пространстве инкубатора или климатического шкафа.
Прежде всего, при открывании дверей нарушается климат в инкубаторе или климатическом шкафу, что затем, в частности, приводит к тому, что влажность воздуха падает ниже требуемого значения. Чтобы по возможности снизить влияния таких отклонений от номинальных значений, важно короткое время восстановления влажности, что, в частности, требует гарантировать как можно более непрерывное увлажнение.
Задача изобретения заключается в том, чтобы предоставить способ эксплуатации увлажнительного модуля, причем этот увлажнительный модуль пригоден, в частности, для инкубатора или климатического шкафа, увлажнительный модуль для выполнения способа, который, в частности, пригоден для инкубатора или климатического шкафа, и инкубатор или климатический шкаф, имеющий такой увлажнительный модуль, с помощью которого простым и эффективным образом может гарантироваться как можно более непрерывное увлажнение.
Эта задача решается с помощью способа эксплуатации увлажнительного модуля с признаками п.1 формулы изобретения, с помощью увлажнительного модуля для выполнения способа с признаками п.4 формулы изобретения и с помощью инкубатора или климатического шкафа, имеющего увлажнительный модуль с признаками п.10 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования изобретения являются предметом соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения.
С помощью предлагаемого изобретением способа эксплуатируется увлажнительный модуль, который, в частности, пригоден для инкубатора или климатического шкафа, при этом увлажнительный модуль имеет резервуар, который имеет впуск воды и выпуск пара, нагревательное устройство, которое расположено во внутреннем пространстве резервуара, и сенсор температуры и управляющую схему для управления или регулирования подачи воды через впуск воды и/или для управления или регулирования мощности нагрева нагревательного устройства.
Существенным для изобретения является, что резервуар наполняется водой максимум настолько, что остается объем пара, в котором находится водяной пар, созданный при нагреве с помощью нагревательного устройства, напр., электрического нагревательного патрона, что часть нагревательного устройства выдается из воды и вдается в этот объем пара, что происходит также, когда часть нагревательного устройства пересекает этот объем пара, так что водяной пар может перегреваться, и что сенсор температуры расположен так, что он непосредственно или опосредствованно измеряет температуру водяного пара, при этом измеряемая температура используется управляющей схемой в качестве параметра регулирования. Непосредственное измерение имеет место тогда, когда место измерения сенсора температуры лежит внутри объема пара; но возможны также опосредствованные измерения, при которых место измерения сенсора температуры расположено на стенке резервуара в области объема пара или внутри нагревательного устройства.
Для создания пара вода нагревается путем нагрева с помощью нагревательного устройства, так что пар переходит в объем пара. Там происходит дальнейший нагрев пара, который перегревается и при этом поднимается дальше в направлении выпуска пара, через который он затем может направляться для увлажнения во внутреннее пространство инкубатора или климатического шкафа, когда это желательно. Наряду с тем фактом, что этот способ эксплуатации позволяет эксплуатировать систему, не находящуюся под давлением, что позволяет получить простую и экономичную конструкцию и к тому же облегчает получение допуска, вследствие перегрева пара в объеме пара достигается также стерилизация, так что риск попадания посторонних организмов в инкубатор или климатический шкаф заметно уменьшается.
Непосредственный или опосредствованный контроль температуры пара в соответствии с изобретением используется к тому же как параметр регулирования. С одной стороны, таким образом возможно управление пополнением воды, при этом при достижении или превышении порогового значения температуры водяного пара, измеряемой сенсором температуры, с помощью управляющей схемы вода через впуск воды впускается в резервуар. При продолжительной эксплуатации увлажнительного модуля зеркало воды опускается, так как все больше воды испаряется. Соответственно этому образовавшийся пар все больше перегревается, потому что объем пара с опускающимся зеркалом воды увеличивается, и при этом все большая часть нагревательного устройства выдается из воды. Таким образом, при данной мощности нагрева по достигаемой температуре пара можно делать заключение о текущем уровне наполнения водой, так что становится возможным своевременное автоматическое пополнение и вместе с тем по возможности непрерывная длительная эксплуатация.
Но можно также уменьшать нагрузку увлажнительного модуля, когда увлажнительный модуль эксплуатируется в режиме ожидания, когда не должна отдаваться влага в виде водяного пара. Тогда в этом режиме ожидания мощность нагрева нагревательного элемента в режиме ожидания регулируется управляющей схемой с использованием температуры, измеряемой сенсором температуры, так, что температура остается ниже температуры кипения.
Предлагаемый изобретением увлажнительный модуль, который, в частности, пригоден для выполнения такого способа для инкубатора или климатического шкафа, имеет резервуар, который имеет впуск воды и выпуск пара, нагревательное устройство, которое расположено во внутреннем пространстве резервуара так, что оно даже при максимальном наполнении резервуара водой частично выдается из воды, сенсор температуры и управляющую схему, которая предназначена для управления или регулирования подачи воды через впуск воды и/или для управления или регулирования мощности нагрева нагревательного устройства на основе результатов измерений сенсора температуры.
Следует заметить, что максимальное наполнение резервуара уже задано положением выпуска пара, который обязательно должен лежать выше зеркала воды, чтобы вода не вытекала. При этом внутреннее пространство резервуара неявным образом всегда разделено на объем пара и объем жидкости, причем объем жидкости находится внизу, а объем пара - вверху. По мере испарения граница между этими двумя объемами смещается.
Это относится, в частности, к боковому расположению выпуска пара. Даже в случаях, когда маркировка для задания максимального уровня наполнения водой отсутствует, максимальное наполнение резервуара задано при этом конструкцией резервуара.
В первом варианте осуществления сенсор температуры расположен на наружной боковой поверхности резервуара выше максимального уровня наполнения водой на высоте объема пара. Альтернативно этому сенсор температуры может быть расположен внутри объема пара или внутри нагревательного устройства.
Особенно предпочтительно, когда управляющая схема предназначена для того, чтобы при достижении или превышении порогового значения температуры водяного пара, измеряемой сенсором температуры, впускать воду через впуск воды в резервуар.
Альтернативно или дополнительно управляющая схема может быть предпочтительно предназначена для того, чтобы эксплуатировать увлажнительный модуль в режиме ожидания, когда не должна отдаваться влага в виде водяного пара, а также быть предназначена для того, чтобы регулировать мощность нагрева нагревательного элемента в режиме ожидания с помощью управляющей схемы с использованием температуры, измеряемой сенсором температуры, так, чтобы температура оставалась ниже температуры кипения.
Предлагаемый изобретением инкубатор или климатический шкаф отличается тем, что он имеет предлагаемый изобретением увлажнительный модуль.
Ниже изобретение поясняется подробнее с помощью фигур, на которых показаны примеры осуществления. Показано:
фиг.1: первый увлажнительный модуль, в частности для инкубатора или климатического шкафа;
фиг.2: второй увлажнительный модуль, в частности для инкубатора или климатического шкафа;
фиг.3: третий увлажнительный модуль, в частности для инкубатора или климатического шкафа.
На фиг.1 показан увлажнительный модуль 10, который пригоден, в частности, для инкубатора или климатического шкафа. Увлажнительный модуль 10 имеет резервуар 2, внутреннее пространство которого разделяется на наполненный водой объем 7a жидкости, который по физическим причинам лежит внизу, и лежащий над ним объем 7b пара. В области объема 7a жидкости предусмотрен боковой впуск 3 воды, в то время как в области объема 7b пара имеется выпуск 4 пара, который одновременно определяет максимальный уровень наполнения водой, так что в резервуаре 2 всегда остается объем 7b пара. Резервуар 2 термически изолирован изоляционным слоем 6, чтобы обеспечить возможность энергоэффективной эксплуатации увлажнительного модуля 10.
Также в резервуаре 2 расположено нагревательное устройство 1, которое, например, может быть выполнено в виде саморегулирующегося нагревательного патрона с ПТК (положительным температурным коэффициентом). При этом нагревательное устройство 1 не полностью покрыто водой, а выдается из воды в объем 7b пара. В показанном примере осуществления нагревательное устройство 1 расположено на крышке 8 резервуара и распространяется при этом через весь объем 7b пара.
Соответственно этому при эксплуатации увлажнительного модуля 10 вода нагревается нагревательным устройством 1 и в виде пара поднимается в объем 7b пара. Так как в этом объеме 7b пара нагревательным устройством 1 продолжает вырабатываться мощность нагрева, происходит перегрев пара, который затем при необходимости может переходить через имеющийся в верхней области резервуара выпуск 4 пара в не изображенное внутреннее пространство инкубатора и там служит для желаемого увлажнения.
В области объема 7b пара, прилегая к наружной стенке резервуара, расположен сенсор 5 температуры, например, элемент PT-100, с помощью которого здесь опосредствованно подтверждается температура перегретого пара. Результаты измерений сенсора 5 температуры передаются не изображенной на фиг.1 управляющей схеме, которая, в частности тогда, когда измеряемая температура превышает пороговое значение, инициирует пополнение воды через впуск 3 воды.
Если в данный момент в инкубатор или климатический шкаф не должна подаваться влага, увлажнительный модуль 10 эксплуатируется управляющей схемой в режиме ожидания, в котором мощность нагрева нагревательного устройства 1 уменьшается настолько, что измеряемая сенсором 5 температуры температура лежит ниже температуры кипения, и при использовании данных сенсора 5 температуры в качестве величины регулирования стабилизируется немного ниже температуры кипения, так что при новой потребности во влаге во внутреннем пространстве инкубатора или климатического шкафа путем повышения мощности нагрева нагревательного устройства 1 может быстро снова предоставляться пар, но одновременно, пока это не происходит, увлажнительный модуль 10 эксплуатируется в создающем менее сильную нагрузку режиме эксплуатации.
Увлажнительные модули 20 или, соответственно, 30, которые изображены на фиг.2 и 3, имеют одни и те же конструктивные элементы, которые поэтому также обозначены одними и теми же ссылочными обозначениями. Различие между увлажнительными модулями 10, 20, 30 заключается только в расположении сенсора 5 температуры. На фиг.2 он расположен непосредственно в объеме 7b пара, что приводит к непосредственному измерению. На фиг.3 он помещен внутрь нагревательного устройства 1.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Нагревательное устройство
2 Резервуар
3 Впуск воды
4 Выпуск пара
5 Сенсор температуры
6 Изоляционный слой
7a Объем жидкости
7b Объем пара
8 Крышка
10, 20, 30 Увлажнительный модуль.