專利名稱：對內(nèi)部加濕進行改進的實驗室用氣候箱的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種實驗室用氣候箱，也涉及一種培養(yǎng)箱，尤其涉及一種加氣的培養(yǎng)箱，其具有由外殼封住的內(nèi)部和設置在所述內(nèi)部之外的蒸汽發(fā)生器，蒸汽發(fā)生器通過蒸汽供給管線連接到所述內(nèi)部。
背景技術：
培養(yǎng)箱通常在實驗室中使用，用于在預定條件(例如在加氣的培養(yǎng)箱(采用預定的氣體環(huán)境)的情況下的特定溫度和環(huán)境濕度)下將樣本(尤其是生物樣本和/或微生物樣本)儲存在培養(yǎng)箱的內(nèi)部。通常會努力模擬人或動物身體的環(huán)境。因而，通常選擇的環(huán)境為大致為37° C的溫度、盡可能最高的環(huán)境濕度，環(huán)境濕度典型地至少為60%，優(yōu)選至少為80%，特別優(yōu)選至少為90%，但是培養(yǎng)箱的壁上或其它區(qū)域沒有水分凝結出來。現(xiàn)有技術中，在培養(yǎng)箱中形成潮濕的內(nèi)部環(huán)境的各種可能方式是公知的。第一種可能方式就是在培養(yǎng)箱內(nèi)部設置貯水部，通過加熱來蒸發(fā)貯水部中的水(例如，EP1552888A2)。但是，這種解決辦法的主要問題就是容易引起貯水部的微生物污染，從而會造成培養(yǎng)箱中儲存的樣本被污染的風險。如果將過熱水蒸汽從外部供給到培養(yǎng)箱內(nèi)部，那么會顯著降低微生物污染的風險。例如，公知的解決辦法是將高壓滅菌器或消毒器安裝在培養(yǎng)箱外部，在壓力下將過熱水蒸汽從高壓滅菌器或消毒器供給到培養(yǎng)箱中。但是，這種解決辦法復雜且昂貴。另外，這些裝置受壓力箱的安全要求(例如，德國工業(yè)安全和衛(wèi)生條例)的限制。

發(fā)明內(nèi)容
因而，對實驗室用氣候箱存在下述要求，即具有良好的控制性能、具有較低的費用以及沒有蒸汽爆炸的風險的同時，確保實驗室用氣候箱的內(nèi)部具有均勻的高濕度，并使污染的風險保持為盡可能小。本發(fā)明的目的就是發(fā)明這樣一種實驗室用氣候箱。通過根據(jù)本申請的實驗室用氣候箱能解決這種問題。本申請的其他方面描述了實驗室用氣候箱的優(yōu)選實施例。因此在最主要的方面，本發(fā)明涉及一種實驗室用氣候箱，優(yōu)選地涉及一種加氣的培養(yǎng)箱，其具有外殼和蒸汽發(fā)生器，所述外殼封住內(nèi)部，所述蒸汽發(fā)生器設置在所述內(nèi)部之外并且具有加熱裝置，所述加熱裝置用于對貯水部進行加熱以及用于產(chǎn)生水蒸汽，所述蒸汽發(fā)生器通過蒸汽供給管線連接到所述內(nèi)部。所述蒸汽發(fā)生器通過供水管線連接到不加壓水容器，并且所述不加壓水容器被設置為在產(chǎn)生蒸汽期間，使得水容器中的水位超過蒸汽發(fā)生器中的水位。現(xiàn)有技術中水蒸汽在培養(yǎng)箱內(nèi)部產(chǎn)生，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明中設置有外部蒸汽發(fā)生器。因此避免了在培養(yǎng)箱的內(nèi)部中存在受污染的貯水部。本發(fā)明與現(xiàn)有技術中的外部蒸汽發(fā)生器的不同之處在于，現(xiàn)有技術中的外部蒸汽發(fā)生器在壓力下將過熱水蒸汽供給到培養(yǎng)箱的內(nèi)部，而本發(fā)明通過供水管線連接到蒸汽發(fā)生器的水容器起到了類似于蒸汽發(fā)生器的過壓閥的作用。因此在不進行限制地連續(xù)供應水蒸汽期間避免了蒸汽爆炸的風險。蒸汽發(fā)生器還不受壓力容器或鍋爐的相關規(guī)定(例如德國工業(yè)安全和衛(wèi)生條例或其之前的規(guī)定、壓力容器和鍋爐規(guī)定)的限制。這使得本發(fā)明的制造、獲批以及維護相對于通常的蒸汽壓力容器容易得多。盡管如此，根據(jù)本發(fā)明的設計使得在蒸汽發(fā)生器中能產(chǎn)生過壓，通過適當?shù)卦O置水容器可以很容易地對所述過壓進行額外的設定和均勻調(diào)節(jié)。蒸汽發(fā)生器內(nèi)的最大壓力由位于水容器和供水管線中且在蒸汽發(fā)生器的水位之上的水柱的高度得到，該供水管線適合的是沒有龍頭或閥的開放的管線。因而水容器相對于蒸汽發(fā)生器有利地進行設置從而在蒸汽產(chǎn)生期間使得由于所存在的水位差而在蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生了所期望的過壓。通過對水容器進行適當尺寸設計、布置和充注，可以在運行工況下確保足夠的水柱并因而確保足夠的過壓。水容器優(yōu)選設置在蒸汽發(fā)生器的上方，但如果水容器和蒸汽發(fā)生器的放置各自的貯水部的底部區(qū)域的高度不同就已經(jīng)足夠了。在產(chǎn)生蒸汽期間，如果水容器中的水位和蒸汽發(fā)生器中的水位的高度差至少為6cm并優(yōu)選在6cm到60cm之間，那么通常在蒸汽發(fā)生器中能獲得足夠的壓力。所述高度差特別優(yōu)選的是15cm至60cm,尤其是在20cm到30cm之間。如果通過加熱裝置(例如，蒸汽發(fā)生器底部區(qū)域中的板式加熱體)對蒸汽發(fā)生器中的貯水部中的水進行加熱(優(yōu)選加熱至沸騰)，那么蒸汽發(fā)生器的內(nèi)部將產(chǎn)生過壓。為此，在通至培養(yǎng)箱的蒸汽供給管線中有利地設置有閥，所述閥僅在需要使蒸汽進入培養(yǎng)箱的內(nèi)部時打開。基于所確定的培養(yǎng)箱的內(nèi)部中的濕度值和溫度值，以公知的方式對蒸汽供給進行調(diào)節(jié)。如果濕度值和溫度值降到低于預定目標值，則將閥打開并且使蒸汽流入培養(yǎng)箱的內(nèi)部直至達到所述預定目標值。蒸汽發(fā)生器的加熱裝置也可以以通常的方式進行調(diào)節(jié)，例如通過培養(yǎng)箱的控制器進行調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，采用正溫度系數(shù)(PTC)元件來設定貯水部的溫度。一旦溫度升高，正溫度系數(shù)元件的阻抗也增加，因此能以自調(diào)節(jié)的方式將其自身設定到期望的溫度。然而，可替代地，例如也可以采用電子溫度控制器。蒸汽發(fā)生器的加熱裝置方便連續(xù)運行以便在運行期間能連續(xù)地獲得水蒸汽。然而，僅僅分階段地(Phased)運行加熱裝置在理論上也是能想到的。如果蒸汽發(fā)生器中的壓力上升，那么位于供水管線以及位于水容器中的水柱將朝水容器方向移動。此時，如果供水管線在水容器的底部區(qū)域離開水容器并通至蒸汽發(fā)生器的底部區(qū)域則是有利的。另外，在蒸汽發(fā)生器中被加熱的水在供水管線中遇到冷水，因而被冷卻下來，并且可能進入的蒸汽被冷凝。由于由此發(fā)生了溫度降低，因此蒸汽發(fā)生器中的壓力降低。通過對水容器適當?shù)牟贾煤驮O置，蒸汽發(fā)生器和水容器中的水位的高度差足夠大，從而使得位于供水管線中的水沒有被蒸汽完全移出所述供水管線。如果在最高壓力下水被完全移出所述供水管線，由于水容器被設計為是不加壓的，蒸汽也可以通過水容器無害地逸出。為此，例如在水容器壁中可以設置壓力補償口，優(yōu)選地，為所述壓力補償口提供(無菌)過濾器?；旧?，水容器還可以在其頂部至少部分地敞開。然而，對于避免微生物污染以及從能量方面而言這不是優(yōu)選的。更準確地說，水容器可以有利地設有絕熱層以避免熱量散失。為了防止貯水部的污染，另外優(yōu)選的是，使水容器也配備加熱裝置，以便能對該貯水部進行加熱。至少暫時地加熱到大于等于60°c且小于100°C的溫度是有利的。低于60°C對于避免或消除污染沒有效果。為了避免水容器中的貯水部的水沸騰，溫度還有利地保持在低于100°C。上述溫度特別優(yōu)選的是設定在70°C -900C，尤其是設定在大約80°C( ±5°C )。對水容器中的貯水部進行加熱還額外具有以下優(yōu)點，即與蒸汽發(fā)生器中的沒有預加熱過的水相比，蒸汽發(fā)生器中的預加熱過的水到沸騰的溫度增加量更少。因此蒸汽發(fā)生器可以被設計得更小也可以具有更低的性能。所進行的溫度設定與蒸汽發(fā)生器中的相同，即優(yōu)選的是通過正溫度系數(shù)元件的方式進行設定。通過蒸汽供給管線將在蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生的水蒸汽引入到培養(yǎng)箱的內(nèi)部中，所述蒸汽供給管線優(yōu)選從蒸汽發(fā)生器上升到通至培養(yǎng)箱內(nèi)部的開口。該布置的優(yōu)點是蒸汽供給管線中凝結出來的水朝蒸汽發(fā)生器方向流回，因而不會噴濺到培養(yǎng)箱的內(nèi)部從而也不會污染存在于培養(yǎng)箱的內(nèi)部的樣品。如果設置從蒸汽供給管線引導到水容器中的返回管線則是特別優(yōu)選的。于是，在蒸汽供給管線中凝結出來并得到冷卻的水不流回蒸汽發(fā)生器內(nèi)而是流回處于更低溫度的水容器內(nèi)。如果返回管線在閥和通至所述內(nèi)部的開口之間處從蒸汽供給管線導出，則這將有利地防止水在閥的前面積存且被引入的下一股蒸汽從所述閥的前面帶入并噴濺到培養(yǎng)箱內(nèi)部。為了盡可能地防止水在蒸汽供給管線中凝結出來，蒸汽供給管線(特別是在閥和培養(yǎng)箱之間的區(qū)域內(nèi))可以附加地絕熱和/或被加熱。上文以這樣一種方式描述了本發(fā)明，即一個培養(yǎng)箱設置有一個蒸汽發(fā)生器。但是，也可將多個培養(yǎng)箱連接到一個蒸汽發(fā)生器。為此，不止一個蒸汽供給管線從蒸汽發(fā)生器導出，即，在各情況下，每個培養(yǎng)箱對應一條蒸汽管線；或者從蒸汽發(fā)生器導出的一條蒸汽供給管線被分配給多個培養(yǎng)箱。然后方便地將閥設置在各蒸汽管線中，可單獨地致動各個閥，從而能單獨設定供給到每個培養(yǎng)箱中的蒸汽量。多個培養(yǎng)箱僅使用一個蒸汽發(fā)生器減少了總體布置所需的空間和花費。


下面將根據(jù)附圖更詳細解釋本發(fā)明。下面的附圖是示意圖而不是比例圖，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的培養(yǎng)箱的截面圖，該培養(yǎng)箱具有與之相連的蒸汽發(fā)生器。
具體實施例方式圖1以培養(yǎng)箱I為實例來描述了本發(fā)明。培養(yǎng)箱I包括外殼2,外殼2封住內(nèi)部3，在預定的溫度、濕度和氣體氣氛條件下可以將例如微生物樣本儲存在所述內(nèi)部3中。該樣本的典型儲存條件例如是 溫度37° C以及環(huán)境濕度大致為95%?？赏ㄟ^門(該截面圖中未示出)來關閉所述內(nèi)部3。為了簡化，圖中已省略了內(nèi)部設備如支撐基底、測量裝置等。為了在所述內(nèi)部3中形成所需的濕度，通過蒸汽供給管線7將蒸汽發(fā)生器4連接到培養(yǎng)箱I。蒸汽發(fā)生器4由一容器構成，該容器具有能容納貯水部6的底部區(qū)域40和位于貯水部6上方的蒸汽區(qū)42，此處蒸汽區(qū)42被設計為穹頂形式。通過利用加熱裝置5對貯水部6進行加熱而在蒸汽發(fā)生器4內(nèi)產(chǎn)生水蒸汽，通過蒸汽供給管線7從蒸汽區(qū)42供給所述水蒸汽，該水蒸汽從蒸汽區(qū)42的最高點離開蒸汽發(fā)生器并流至培養(yǎng)箱I的內(nèi)部3。使用閥71關閉蒸汽供給管線7，當所述內(nèi)部3中測得的濕度值和溫度值降到低于預定目標值時，所述閥71以公知的方式始終處于打開狀態(tài)。在達到所述預定目標值以后，閥71再次關閉從而蒸汽供給中斷。蒸汽發(fā)生器4通過無障礙管形式的供水管線8連接到水容器9，所述供水管線8從蒸汽發(fā)生器4的底部區(qū)域40導出，所述蒸汽發(fā)生器4被布置為使蒸汽發(fā)生器4的基底41位于水容器9的基底91的上方。供水管線8從水容器9的底部區(qū)域90導出。因此貯水部6被分布到蒸汽發(fā)生器4以及水容器9。如果蒸汽發(fā)生器中的貯水部6通過加熱裝置5的運行而被加熱，優(yōu)選被加熱到大約100°c，那么水蒸汽將形成并充滿在蒸汽區(qū)42。因此，蒸汽發(fā)生器4內(nèi)的壓力增加而水位60'降低，水通過供水管線8從蒸汽發(fā)生器4流出并進入水容器9中。水容器中的水位60升高。圖1示出了這種情況，即蒸汽發(fā)生器4中產(chǎn)生水蒸汽期間的狀態(tài)。蒸汽發(fā)生器4中的蒸汽壓力對應于位于水位60'之上的水柱，即水位60和水位60'之差(高度h)。水容器9相對于蒸汽發(fā)生器的布置使得在通常情況下，位于供水管線8中的水沒有被完全移出供水管線。可能滲入供水管線8中的蒸汽與供水管線8中的冷水相接觸、冷卻下來并發(fā)生冷凝，由此壓力降低。為了平衡很高的過壓，水容器9中附加地設置有壓力補償口 13，仍然可能滲入水容器中的蒸汽通過所述壓力補償口 13能夠逸出。這樣，安全地避免了蒸汽爆炸?；旧?，水容器9中的貯水部6根本不用被加熱。然而在所示的方案中設置有加熱裝置5'，利用該加熱裝置5'，貯水部6也可以在水容器9中被加熱，雖然僅被加熱到比蒸汽發(fā)生器4中低的溫度。水容器9中的貯水部6的水優(yōu)選被加熱到至少60°C，特別優(yōu)選地被加熱到80°C -90°C。貯水部6的溫度越高，微生物在水中生長的可能性就越低，并且在蒸汽發(fā)生器4中使水沸騰所需的加熱功率也就越低。然而，水容器9中的貯水部6的溫度不能高到使水在該貯水部6中開始沸騰的溫度。采用正溫度系數(shù)元件10'對溫度進行監(jiān)控，所述正溫度系數(shù)元件10'連接到(此處未示出)加熱裝置5'的電源。采用正溫度系數(shù)元件10對蒸汽發(fā)生器4中的溫度進行類似的控制。為了降低熱損失，水容器9設有絕熱層92。在壓力下供應水蒸汽期間，現(xiàn)有技術中經(jīng)常發(fā)生的問題是在蒸汽供給管線中冷凝出來的水被水蒸汽的涌流帶入并噴濺到培養(yǎng)箱的內(nèi)部并繼而沉降到樣品上。在本發(fā)明的培養(yǎng)箱中可以避免這種情況，這是因為蒸汽供給管線7被布置為在朝向所述內(nèi)部3的方向上傾斜上升。因此凝結水不會流入所述內(nèi)部3中，而會朝蒸汽發(fā)生器4的方向流回。為了使水不在閥71的前面積存，另外設置返回管線72，所述返回管線72在閥71和通至培養(yǎng)箱內(nèi)的入口之間從蒸汽供給管線7向下分出并導回到水容器9中。另外，蒸汽供給管線7在閥71和培養(yǎng)箱I之間的區(qū)域設置有絕熱層73以盡可能地防止水在該區(qū)域冷凝出來，該絕熱層也可以是加熱套。
權利要求
1.一種實驗室用氣候箱(1)，尤其是一種加氣的培養(yǎng)箱，所述實驗室用氣候箱具有由外殼(2)封住的內(nèi)部(3)和設置在所述內(nèi)部(3)之外的蒸汽發(fā)生器(4)，所述蒸汽發(fā)生器(4)具有用于加熱貯水部(6 )并產(chǎn)生水蒸汽的加熱裝置(5 )，所述蒸汽發(fā)生器(4 )通過蒸汽供給管線(7)連接到所述內(nèi)部(3)， 其特征在于蒸汽發(fā)生器(4)通過供水管線(8)連接到不加壓的水容器(9)，并且水容器(9)被設置為在產(chǎn)生蒸汽期間，使得所述水容器(9)中的水位(60)位于所述蒸汽發(fā)生器(4)中的水位(60')之上。
2.根據(jù)權利要求1所述的實驗室用氣候箱，其特征在于 供水管線(8)在水容器(9)的底部區(qū)域(90)中離開水容器(9)并通至蒸汽發(fā)生器(4)的底部區(qū)域(40)中。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的實驗室用氣候箱，其特征在于 水容器(9)相對于蒸汽發(fā)生器(4)的布置使得在產(chǎn)生蒸汽期間，由于所述水容器(9)中的水位(60)與所述蒸汽發(fā)生器(4)中的水位(60')之間存在水位差而在蒸汽發(fā)生器(4)中產(chǎn)生了所需的過壓，所述水容器(9)中的水位(60)與所述蒸汽發(fā)生器(4)中的水位(60')的高度差至少為6cm,優(yōu)選在6cm到60cm之間,特別優(yōu)選在15cm到60cm之間，并尤其是在20cm到30cm之間。
4.根據(jù)權利要求1-3之一所述的實驗室用氣候箱，其特征在于 蒸汽供給管線(7 )從蒸汽發(fā)生器(4 )上升到通至所述內(nèi)部(3 )的開口。
5.根據(jù)權利要求1-4之一的實驗室用氣候箱，其特征在于 蒸汽供給管線(7)設有閥(71)。
6.根據(jù)權利要求1-5之一的實驗室用氣候箱,其特征在于 返回管線(72)從蒸汽供給管線(7)被引導到水容器(9)中，所述返回管線(72)優(yōu)選在所述閥(71)和通至所述內(nèi)部(3)的開口之間從蒸汽供給管線(7)導出。
7.根據(jù)權利要求1-6之一的實驗室用氣候箱，其特征在于 蒸汽供給管線(7)，特別是在蒸汽供給管線(7)的閥(71)與培養(yǎng)箱(I)之間的區(qū)域中，設有絕熱層和/或加熱裝置(73)。
8.根據(jù)權利要求1-7之一的實驗室用氣候箱，其特征在于 水容器(9)具有用于加熱該水容器的貯水部(6)的加熱裝置(5')，所述加熱裝置(5')將貯水部(6)中的水優(yōu)選加熱到大于等于60°C且低于100°C，特別優(yōu)選加熱到700C -900C，尤其是大約80°C。
9.根據(jù)權利要求1-8之一的實驗室用氣候箱，其特征在于 設置有用于設定蒸汽發(fā)生器(4)中的貯水部和/或水容器(9)中的貯水部(6)的溫度的正溫度系數(shù)元件(10，10')。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實驗室用氣候箱(1)，尤其是加氣的培養(yǎng)箱，其具有由外殼(2)封住的內(nèi)部(3)及設置在內(nèi)部(3)之外的蒸汽發(fā)生器(4)，蒸汽發(fā)生器(4)具有用于加熱貯水部(6)并產(chǎn)生水蒸汽的加熱裝置(5)，蒸汽發(fā)生器(4)通過蒸汽供給管線與所述內(nèi)部(3)相連。蒸汽發(fā)生器(4)通過供水管線(8)連接到不加壓的水容器(9)，所述水容器(9)被設置為在產(chǎn)生蒸汽期間，使得所述水容器(9)中的水位超過蒸汽發(fā)生器(4)中的水位。
文檔編號B01L1/00GK103028451SQ20121036248
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權日2011年10月5日
發(fā)明者W·皮扎雷克, H·施塔爾 申請人:熱電子Led有限公司