DE19925453A1

DE19925453A1 - Operation of tempering chamber, especially for incubation or drying

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Publication number: DE19925453A1
Application number: DE19925453A
Authority: DE
Inventors: Lars Voges; Thomas Prisching; Achim Melching
Original assignee: Kendro Laboratory Products GmbH
Current assignee: Thermo Electron LED GmbH
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 1999-12-09

Abstract

A chamber, especially for incubation or drying, containing an electric fan (21), facing the interior of the chamber, which sets up forced convection, is new.

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.The invention relates to a method for operating a temperature control device with control of Temperature Ti in the interior, the temperature Ti being arranged in the interior Temperature sensor determined and compared with a reference variable as temperature setpoint Tw and, in the case of control deviation Tw-Ti, the temperature of the interior by intervening in the Operation of a heater or a heat exchanger connected to a compressor schers takes place, as well as a temperature control unit, in particular an incubator or drying cabinet.

Nachfolgend wird als Nutzraum der für die Temperaturbehandlung von Objekten bzw. Proben nutzbare Teil des Innengehäuses (Innenraum) bezeichnet.The following is used as the usable space for the temperature treatment of objects or samples usable part of the inner housing (interior).

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.From DE 41 16 500 A1 a laboratory heating cabinet is known in which the air from inside is sucked into an air chamber by means of a fan; the air chamber becomes the air through a preheating chamber enclosing the inner housing with a Radiators guided and through openings in the side walls of the inner housing in the utility room returned. Air baffles are attached to the outside of the side walls, which that the air must flow along the entire radiator before it passes through the openings can leak. This causes temperature differences through different openings Avoiding incoming air and the spatial temperature deviations in the work space mini lubricated. For use as a cold and warm cabinet is in the air chamber between the fan and the preheating chamber of the evaporator (as part of the usable space wall, e.g. according to DE 44 06 145 A1) arranged a refrigerator.

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.The problem turns out to be problematic during the cooling phase of such a laboratory heating cabinet condensation of indoor air humidity at the coldest point, d. H. in the area of Coolant evaporator. This removes moisture from the samples in the interior pulled, which can lead to their impairment or, in the case of cell cultures, to their end.

Weiterhin ist aus der DE 38 15 528 C1 ein Begasungs-Brutschrank bekannt. Furthermore, a fumigation incubator is known from DE 38 15 528 C1.

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.The invention has for its object a long-term process control with minimal To allow sample drying. Since the evaporator surface is always colder in cooling mode than the usable room temperature and the lowest temperature the humidity of the air through condensers determination or icing, this temperature difference should therefore be minimized. Wei Furthermore, short circulation paths on the evaporator surface and in the usable space should result in an opti Male utilization of the heat exchanger and a uniform outlet temperature at the um catch the interior wall and thus a good temperature control of the usable space can be achieved.

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.The object is achieved in that forced convection in the interior done by a fan facing the interior, which is powered by an electric motor is driven; the speed of the fan is preferably dependent on the tempe rature in the interior (Ti) and / or the ambient temperature (Tu) and / or as a guide size of the control temperature setpoint (Tw) is set.

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.In a further preferred embodiment of the method, the speed of the fan set depending on the operating state of the compressor, moreover, the Forced convection can be interrupted while the heater is operating.

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.It proves to be particularly advantageous that the supply of unsaturated dry air and Heat that leads to evaporation of liquid from the sample is minimized; will continue In cooling mode, the evaporation is minimized by a gentle air flow and a high repro guaranteeability.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.Advantageous embodiments of the method are specified in claims 2 and 3.

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.According to the device, the task is for a temperature control device, in particular brood or troc cupboard, with a usable space covered by an inner casing with front lockable Opening is surrounded, being between the inner case and outer case of the device rooms with external thermal insulation are provided, each with heating and / or cooling areas, solved in that at least one wall of the inner ge has a fan on its surface facing the interior of the usable space.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Temperier-Gerätes sind in den Ansprüchen 5 bis 8 angege ben.Advantageous embodiments of the temperature control device are given in claims 5 to 8 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 a preferred embodiment of the temperature control device according to the invention, the heater is rich in the bottom area and / or side area below or to the side of the inner housing ordered while the cooling area is located outside the bottom area; here he the strengthening of convection in the utility room has proven to be particularly advantageous.

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.In an advantageous embodiment, the inner housing has a substantially cuboid shape mig trained usable space with a rear wall opposite the front opening on, the evaporator in the area of at least one wall of the rear, the top or a left or right side surface of the usable space is arranged.

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.The evaporator serving as a heat exchanger has at least one flow channel a predetermined flow direction along the surface of at least one wall - preferred have the back wall - the inner case; the evaporator is thermal good conductive material with the outward side of the rear wall of the inner casing ses thermally connected by thermal surface contact. As a good thermal conductor The material used is aluminum, but it is also possible to use other good heat-conducting mate rialien such. B. Use thermal paste. In the central area of the inside of the Nutzrau mes is arranged on the rear wall of the fan, its drive motor with a controller or is connected to a control unit for the internal usable space circulation. As a special advantage It turns out that convective stratification in the interior with the help of the fan avoided and the heat transfer at the evaporator is increased.

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.To improve the circulation in the working space is between the fan and the center of the usable space is a plate-shaped flow guiding device running parallel to the rear wall arranged, which promotes "forced convection" by means of a fan. This is one more additional heat compensation in the area of the evaporator or in the area of the rear wall of the Given space, so that in practice a so-called "coldest point with condensate tion and risk of icing "is thermally limited to a minimum.

Der Antrieb des Ventilators wird vorzugsweise durch einen eigenen Regler für die Nutzraumzir kulation angesteuert, wobei als Sollwert des Reglers entweder
The drive of the fan is preferably controlled by a separate controller for the working space circulation, with either the setpoint of the controller

a) the temperature difference between usable room temperature and ambient temperature,
b) the time course of the usable space temperature or
c) only the usable room temperature serves as a setpoint signal.

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. A major advantage of fan control is the stratification-free structure of the interior The atmosphere of the utility room can be seen during the cooling phase, while the heating phase se by means of the heating elements in the floor area, possibly also in the side area between usable space and outer housing inevitably increased convection and good spatial and temporal che temperature distribution occurs, so that there is usually no need to operate the fan.

Es ist jedoch auch möglich, eine temperaturunabhängige Steuerung des Antriebsmotors vorzu sehen (z. B. Drehzahlsteller mit optimierter Drehzahl für den gewünschten Betriebszustand).However, it is also possible to control the drive motor independently of temperature see (e.g. speed controller with optimized speed for the desired operating state).

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Fig. 1a, 1b, 1c, 1d, 1e und 2a und 2b und 2c näher erläutert; dabei zeigtThe subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1a, 1b, 1c, 1d, 1e and 2a and 2b and 2c; shows

Fig. 1a eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Temperiergerätes; FIG. 1a is a perspective view of the temperature control according to the invention;

Fig. 1b zeigt eine teilweise aufgebrochene seitliche Ansicht des Temperiergerätes; FIG. 1b shows a partly broken away side view of the temperature;

Fig. 1c einen Längsschnitt durch Rückwand und Verdampfer mit bruchstückartig dargestelltem Gehäuse; Figure 1c shows a longitudinal section through the rear wall and evaporator with a fragmentary housing.

Fig. 1d zeigt einen bruchstückhaften Längsschnitt durch die Rückwand; Fig. 1d shows a fragmentary longitudinal section through the rear wall;

Fig. 1e zeigt einen bruchstückhaften Aufriß der Rückseite des Temperiergeräts von hinten betrachtet; Fig. 1e shows a fragmentary elevation of the rear of the temperature control unit viewed from behind;

Fig. 2a zeigt schematisch im Blockschaltbild eine Regelung bzw. Steuerung des Ventilators; Fig. 2a shows a schematic block diagram of a regulation or control of the fan;

Fig. 2b zeigt im Blockschaltbild das Grundprinzip einer Sollwertvorgabe für den Lüfter bzw. Ventilator, wobei eine Temperaturschichtung im Innenraum berücksichtigt wird; FIG. 2b shows a block diagram showing the basic principle of a setpoint for the fan and fan, wherein a temperature stratification is considered in the interior space;

Fig. 2c zeigt ein beispielhaftes Diagramm für die Temperaturdifferenz an unterschiedlichen Punkten des Nutzraumes sowie Drehzahlangaben für den Ventilator. Fig. 2c shows an exemplary diagram for the temperature differences at different points of the work space, and speed information to the fan.

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. . Referring to Figures 1a and 1b, the temperature control on an outer casing 1 which is lined with a heat insulating body 2 in the region of its side walls, the top and bottom walls and the rear wall; the heat-insulating body consists of an insulation box made of individual thermally insulating plates - such as. B. Styrofoam - or polyurethane panels with an applied aluminum foil is composed. At a distance from the inside of the heat insulation body 2 , an inner housing 9 is used, which is arranged in the region of the side walls 3 , 4 and the top 5 and the bottom 6 in each case at a distance from the heat insulation body 2 ; there is also an intermediate space 8 between the inner housing 9 and the rear side 7 , in which a cooling unit 10 is arranged, which has a steamer and a cooling plate directed toward the inner housing - preferably made of aluminum - as will be described in more detail with reference to FIG. 1c. In the central area of the rear wall of the interior, fan 21 is arranged.

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.The space 8 between the inner housing 9 and the rear 7 of the outer housing is thermally insulated ge compared to the or the other spaces 20 , wherein an additional frame-shaped heat insulation body 13 is provided for sealing. The space 20 between the inner housing 9 and the heat insulation body 2 or frame 13 is provided for receiving heating elements 16 , which are located essentially in the bottom region 17 or the lower regions of the side walls 3 and 4 . Thus, the heating of the interior housing 9 serving as usable space takes place via the lateral lateral surface, while the cooling power - as explained below with reference to FIG. 1c - takes place via the rear wall 18 of the interior housing. The heating power is preferably introduced according to the air jacket principle, with an additional free convection possibly being promoted by the structural design, but it is also possible to provide complete thermal insulation without a cavity by means of heat-insulating material; the heater is located in the lower area or bottom area 17 of the air jacket.

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.The cooling unit 10 is thermally connected to the rear wall 18 of the inner housing 9 ; Zvi rule the actual evaporator 11 according to Fig. 1d and the inner housing 9 is an extending parallel to the rear wall 18 of plate 12 of good thermal conductive material disposed on which the zigzag or serpentine evaporator 11 with its Rohrsy stem attached is . The material of the evaporator 11 consists essentially of copper or copper tube and the thermally highly conductive plate 12 essentially consists of aluminum.

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. . Reference to the sectional view of Fig 1c the inner housing 9 is seen fragmentarily, whereby between the rear wall 18 of the inner housing and the back 7 of the Außenge häuses 1 of the - possibly plate-shaped - heat insulation body 2, z. B. is as a foam, and a cooling unit 10 arranged essentially parallel thereto, which consists of evaporator 11 ( Fig. 1d) and cooling plate 12 . With the help of the cooling plate 12 , the temperature in the surface of the rear wall 18 is evenly distributed. In this way, a maximum heat transfer is achieved with a minimal temperature difference, which results in a minimal dehumidification of the air; For better heat and cold distribution, a fan 21 is provided on the side of the rear wall 18 facing the interior of the usable space, which fan provides an additional improvement in the heat exchange between the cooling plate 12 and the interior 14 of the inner housing 9 . The centrally arranged on the rear wall 18 fan 21 allows with the help of an additional convection plate as a flow guide 23 short circulation paths on the surface of the evaporator 11 and in the interior 14 so that an optimal use of the heat exchanger (as an evaporator) is achieved; thus a uniform outlet temperature is obtained when the air exits the circumference of the flow guiding device and thus a good temperature control of the interior space 14 serving as usable space is achieved by interior housing 9 ; the fan drive is preferably controlled by a controller.

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.The refrigeration unit, consisting of the compressor, condenser, capillary tube and solenoid valve, is located outside the heat insulation body 2 and is shown symbolically below the underside 6 of the usable space and is designated by reference number 22 . The refrigeration unit is located outside the thermal insulation for the utility room, but is still located inside the outer housing.

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.Based on Fig. 1d is it purifies a cutout portion of the rear wall 18 of the inner housing 9, wherein the directed towards the interior of outer side of the rear wall 18 at a spatial contact consists of preferably made of aluminum cooling plate 12, which in turn on its outward facing surface with the tubes shown in cross section of the serpentine evaporator 11 is connected. To improve the heat transfer between the evaporator 11 and cooling plate 12 , the tubes of the evaporator 11 in a preferred configuration are largely surrounded by a thermal paste 30 , which ensures that almost the entire circumference of the tubes of the evaporator 11 contributes to cooling the inner housing 9 ; thermal insulation is still necessary.

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
Referring to FIG. 2a, it is possible to control the operation of the drive motor 31 for fan 21 by means of ei nes actuating signal Y1, which by a controller 36 and control unit via an output 39 and line 40 to the input 41 of the drive motor 31 to the fan 21 to be led. For example, the speed N of the drive motor 31 determined by means of the tachometer generator as sensor S1, which is supplied as the actual value X1 to the input of the controller / control unit 36, can be evaluated as the actual value; in addition, it is also possible to evaluate an actual value signal X2 of a sensor S2 introduced in the interior of the useful space 9 , which is likewise fed to the input of the controller / control unit 36 . A temperature sensor for measuring the interior temperature Ti of the usable space is preferably used as the sensor S2. The actual value X1 or X2 is compared at the input of the controller with a target value W1, which is derived from a predefined criterion for activating or deactivating the useful space circulation; either serve as parameters

a) the temperature difference between the working space temperature Ti and the ambient temperature,
b) Tu, the time course of the usable room temperature dTi / dt or
c) only the usable room temperature Ti as the setpoint signal.

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. The formation of the setpoint W1 takes place in a function generator 42 in which the ambient temperature Tu, the inside temperature of the useful space Ti and, if appropriate, a preselectable value W2 are entered; it is also possible to implement function generator 42 , controller or control device 36 in the form of a program-controlled digital computer. Furthermore, it is possible to influence the setpoint W1 according to a schedule, which also takes place in function generator 42 .

Es ist somit vorteilhafterweise möglich, das Temperiergerät oberhalb der Umgebungstempera tur Tu automatisch mit Hilfe der Regelung mit natürlicher Konvektion im Nutzraum zu betreiben.It is therefore advantageously possible for the temperature control device to be above the ambient temperature tur Tu to operate automatically with the help of the control with natural convection in the utility room.

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 addition, the use of a controller 36 in a closed control loop is also possible, the interior temperature Ti determined by sensor S2 being supplied as the actual value signal X2 to the input of the controller 36 , the actual value signal X2 being compared with a desired value signal W1 that is output by the function generator 42 , wherein in the function generator 42 the criteria for activating or deactivating the useful space circulation and the strength of the circulation are determined from the parameters already discussed at points a), b) and c) above. As soon as a control deviation X2-W1 occurs at the input of the controller 36 , control signal Y1 is given via its output 39 to the control input 41 of the drive motor 31 for the fan 21 , with considerable deviations in the internal temperature, ie if a predetermined threshold value of the control deviation is additionally heated - or cooling measures by means of the cooling or heating elements arranged in the cooling areas 8 or heating areas 20 .

In einer bevorzugten Ausführungsform kann Regler 36 beispielsweise die Charakteristik eines Dreipunktreglers mit PID-Verhalten aufweisen.In a preferred embodiment, controller 36 may, for example, have the characteristic of a three-point controller with PID behavior.

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.A further preferably used control of the fan 21 is explained in more detail with reference to FIG. 2b, only inner housing 9 , fan 21 with drive device 31 and flow control device 23 being shown symbolically. To take into account or control a possible temperature stratification in the usable space, two temperature sensors 32 , 33 are arranged in the interior of the usable space 9 at a distance from one another (temperature profile Ti1, Ti2 in the interior of the usable space). in practice, the temperature profile is determined using a large number of such temperature sensors, which results in the device characteristics of the exemplary diagram according to FIG. 2c; however, an embodiment example with one temperature sensor or two temperature sensors is sufficient for the basic explanation.

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.The temperature sensors 32 , 33 are connected via lines 34 , 35 to the input of the controller 36 , in which the temperature difference inside the usable space is evaluated; Furthermore, a temperature sensor 37 for measuring the ambient temperature is connected via line 38 to an input of the controller 36 .

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. The output 39 of the controller 36 is connected via line 40 to the input 41 of the Antriebsvorrich device 31 for the fan; in addition, the usual control functions of a refrigerator-incubator, ie control of the heating and cooling elements, are of course also carried out by controller 36 .

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.The measurement signals led by the temperature sensors 32 , 33 and 37 into the controller are designated X2, X3 (for interior temperature Ti) and Z (for ambient temperature Tu), while the control signal for fan 21 carried by controller 36 via output 39 is included Y ₁ is net.

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.Controller 36 is used to carry out the usable space circulation explained at the outset, the criterion for activating or deactivating the usable space circulation also being the temperature difference between usable space temperature Ti (without taking into account an internal temperature difference ΔTi) and the ambient temperature Tu or the time profile of the usable room temperature dTi / dt is provided as a criterion, or only the usable room temperature Ti is defined as a fixed value.

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.The operation of the fan to compensate for a temperature difference ΔTi between the temperatures Ti1 measured by sensor 32 and the temperature Ti2 measured by sensor 33 will now be explained with reference to FIG. 2c. At a constant fan speed of, for example, n = 600 rpm, curve A results in the steady state (for example at ambient temperature Tu = 25 ° C.); When controlling the fan speed as a function of Ti, ΔTi, = (Ti-Tu) = and dTi / dt, the spatial temperature distribution should be kept constant at, for example, 1K, a reduction in the difference value (Ti-Tu) also a reduction in the air circulation enables; this advantageously results in a reduction in evaporation since less unsaturated air is brought up to the objects or samples to be treated. The ambient temperature is denoted by Tu, the general usable room temperature by Ti (or Ti1 and Ti2); the symbol ΔTi shows the spatial temperature difference in the usable space. If there is a temperature difference of ΔTi (ΔTi = Ti1-Ti2) of a K according to FIG. 2b, for example, at an interior temperature Ti of 4 ° C., a control signal is output at Y1 at a high fan speed of, for example, 600 rpm; if, on the other hand, the desired interior temperature approaches an assumed ambient temperature Tu of 25 ° C. according to the diagram in FIG. is maintained according to curve A. In this case, a control signal Y2 can be output for a reduced speed of 300 rpm, for example, along the characteristic curve B; However, it is also possible - for example, for a desired heating of the utility space 9 - to completely dispense with the fan operation, since the heating, for example starting at 25 °, by means of the heating elements located underneath the utility space enables uniform temperature control, so that additional measures can be taken "Forced convection" can be dispensed with and the fan 21 is switched off.

Claims

1. Method for operating a temperature control unit with control of the temperature (Ti) in the interior, the temperature (Ti) being determined by a temperature sensor arranged in the interior and compared with a reference variable as the temperature setpoint (Tw) and in the event of control deviation (Tw-Ti ) The temperature of the interior is achieved by intervening in the operation of a heating device and / or a heat exchanger connected to a compressor, characterized in that forced convection in the interior is carried out by a fan facing the interior, which is driven by an electric tor.

2. The method according to claim 1, characterized in that the speed of the fan in Dependence on the temperature in the interior (Ti) and / or the ambient temperature (Tu) and / or the temperature setpoint (Tw) serving as a reference variable becomes.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the speed of the venti lators is set depending on the operating state of the compressor.

4. temperature control device, in particular incubator or drying cabinet, with usable space, which is surrounded by an inner housing ( 9 ) with a closable front opening ( 15 ), between the inner housing ( 9 ) and outer housing ( 1 ) of the device spaces with outwards ß directed thermal insulation are provided, each having heating or cooling areas, characterized in that at least one wall of the inner housing on its surface facing the interior of the usable space has a fan ( 21 ).

5. Temperature control device according to claim 4, characterized in that the fan ( 21 ) between the inside of the wall and a directed towards the interior of the usable current flow guide device ( 23 ) is arranged.

6. Temperature control device according to claim 4 or 5, characterized in that the fan ( 21 ) is arranged in the central region of the inside of the wall.

7. Temperature control device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the Ven tilator ( 21 ) has a drive motor ( 31 ) which is connected to a controller ( 36 ) or a control device.

8. Temperature control unit according to claim 7, characterized in that the setpoint signal (Tw) of the controller ( 36 ) or the control signal of the control unit from the temperature difference between the usable room temperature (Ti) and ambient temperature (Tu), from the time profile of the usable space Temperature or can only be derived from the usable space temperature.