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Patent Searching and Data


Title:
TEST CHAMBER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/157864
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a test chamber (10) for conditioning air, comprising a test space (12) for holding test material, which test space, with respect to surroundings, can be closed off and is temperature-isolated, and comprising a temperature-control device (11) for the temperature control of the test space. A temperature in a temperature range of -80 °C to +180 °C, preferably -100 °C to +200 °C, can be formed within the test space by means of the temperature-control device. The temperature-control device has a cooling device (16). Said cooling device has a cooling circuit (17) having a refrigerant, a heat exchanger (18), which is arranged in the test space, a compressor (19), a condenser (20), and an expansion element (21). The refrigerant is a nearly azeotropic and/or zeotropic refrigerant mixture of a mass fraction of carbon dioxide and a mass fraction of at least one of the components ethane, ethylene, hexafluoroethane, pentafluoroethane, monofluoroethane, 1,1-difluoroethylene, fluoromethane, and/or propane and/or xenon, wherein the refrigerant has a global warming potential, with respect to 20 years, of < 3000, preferably < 500, especially preferably < 10.

Inventors:
HAACK CHRISTIAN (DE)
KLEE GERALD (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/055863
Publication Date:
September 21, 2017
Filing Date:
March 13, 2017
Export Citation:
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Assignee:
WEISS UMWELTTECHNIK GMBH (DE)
International Classes:
F25B9/00; C09K5/04; F24F3/00
Foreign References:
DE19654790C11998-07-16
DE102014104110A12015-10-01
DE102005014552A12006-09-28
US5351499A1994-10-04
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
ADVOTEC. PATENT- UND RECHTSANWÄLTE (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Prüfkammer (10) zur Konditionierung von Luft, umfassend einen gegenüber einer Umgebung verschließbaren und temperaturisolierten Prüfraum (12) zur Aufnahme von Prüfgut, und eine Temperiervorrichtung (ll)zur Temperierung des Prüfraums, wobei mittels der Temperiervorrichtung eine Temperatur in einem Temperaturbereich von -80 °C bis +180 °C, vorzugsweise -100 °C bis +200 °C, innerhalb des Prüfraums ausbildbar ist, wobei die Temperiervorrichtung eine Kühleinrichtung (16) mit einem Kühlkreislauf (17) mit einem Kältemittel, einem Wärmeübertrager (18), der in dem Prüfraum angeordnet ist, einem Verdichter (19), einem Kondensator (20) und einem Expansionsorgan (21) aufweist,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass das Kältemittel ein nahezu azeotropes und/oder zeotropes Kältemittelgemisch aus einem Masseanteil Kohlendioxid und einem Masseanteil mindestens einer der Komponenten Ethan, Ethen, Hexafluor- ethan, Pentafluorethan, Monofluorethan, 1.1 Difluorethen, Fluormethan und/oder Propan und/oder Xenon ist, wobei das Kältemittel ein relatives C02-Äquivalent, bezogen auf 20 Jahre, von < 3000, bevorzugt < 500, besonders bevorzugt < 10, aufweist.

2. Prüfkammer nach Anspruch 1,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass das Kältemittel nicht brennbar ist.

3. Prüfkammer nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass das Kältemittel in Kältemaschinenöl löslich ist.

4. Prüfkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass das Kältemittel ein Temperaturgleit von kleiner oder gleich 20 K, bevorzugt 5 K, besonders bevorzugt 1 K aufweist.

5. Prüfkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass ein Masseanteil Kohlendioxid 0,09 bis 0,45 bei einer Mischung mit Ethen beträgt.

6. Prüfkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass ein Masseanteil Kohlendioxid 0,35 bis 0,63 bei einer Mischung mit Hexafluorethen beträgt.

7. Prüfkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass ein Masseanteil Kohlendioxid 0,62 bis 0,78 bei einer Mischung mit Ethan beträgt.

8. Prüfkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass ein Masseanteil Kohlendioxid 0,2 bis 0,8, bevorzugt 0,35 bis 0,75, besonders bevorzugt 0,4 bis 0,7, bei einer Mischung mit Penta- fluorethan beträgt.

9. Prüfkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass ein Masseanteil Kohlendioxid 0,2 bis 0,8 und Pentafluorethan 0,1 bis 0,4, bevorzugt Kohlendioxid 0,3 bis 0,7 und Pentafluorethan 0,15 bis 0,35, besonders bevorzugt Kohlendioxid 0,4 bis 0,6 und Pentafluorethan 0,2 bis 0,6, bei einer Mischung mit Difluormethan beträgt.

10. Prüfkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass ein Masseanteil Kohlendioxid 0,16 bis 0,97 bei einer Mischung mit Xenon beträgt.

11. Prüfkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass eine Komponente Cyclopropan, mit einem Masseanteil von 0,03 bis 0,2, ist.

12. Prüfkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass die Temperiervorrichtung (11) eine Heizeinrichtung (23) mit einer Heizung und einem weiteren Wärmeübertrager (22) aufweist.

13. Prüfkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass die Kühleinrichtung (16) einen weiteren Kühlkreislauf (33) mit einem weiteren Kältemittel, einem weiteren Verdichter (52), einem weiteren Kondensator (53), und einem weiteren Expansionsorgan (54) aufweist, wobei der weitere Kühlkreislauf mittels eines internen Wärmeübertragers (55) mit dem Kondensator (20) des Kühlkreislaufs (17) gekoppelt ist.

14. Prüfkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass der Kondensator (20, 53) mit einer Luftkühlung oder Wasserkühlung oder einer anderen Kühlflüssigkeit ausgebildet ist.

15. Prüfkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass in dem Kühlkreislauf (17) eine Druckausgleichseinrichtung für das Kältemittel angeordnet ist, wobei bei einer im Kühlkreislauf gleichmäßig ausgebildeten Temperatur des Kältemittels von 20 °C ein Druck von < 40 bar, vorzugsweise < 35 bar im Kühlkreislauf ausgebildet ist. 16. Prüfkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass an eine Niederdruckseite (27) des Kühlkreislaufs (17) ein Kältemittelreservoir mit einem Drosselorgan angeschlossen ist.

Prüfkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass in einer Hochdruckseite (26) des Kühlkreislaufs (17) in Strömungsrichtung nachfolgend dem Verdichter (19) und vor dem Kondensator (20) ein Gaskühler (31) angeordnet ist.

Prüfkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass in dem Kühlkreislauf (17) ein erster Bypass (43) mit zumindest einem weiteren Drosselorgan (44) ausgebildet ist, wobei der erste Bypass den Verdichter (19) in Strömungsrichtung nachfolgend dem Verdichter und vor dem Kondensator (20) überbrückt, wobei über das weitere Drosselorgan eine Druckdifferenz zwischen einer Hochdruck- seite (26) und einer Niederdruckseite (27) des Kühlkreislaufs ausgleichbar ist.

19. Prüfkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass in dem Kühlkreislauf (17) ein zweiter Bypass (46) mit zumin- dest einem ersten Magnetventil (48) ausgebildet ist, wobei der zweite

Bypass den Verdichter (19) in Strömungsrichtung von dem Kondensator (20) überbrückt, wobei über das erste Magnetventil Kältemittel so dosierbar ist, dass eine Sauggastemperatur und/oder ein Sauggasdruck des Kältemittels auf einer Niederdruckseite (27) des Kühlkreis- laufs vor dem Verdichter regelbar ist.

20. Prüfkammer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass in dem Kühlkreislauf (17) ein dritter Bypass (49) mit zumindest einem zweiten Magnetventil (51) ausgebildet ist, wobei der dritte Bypass das Expansionsorgan (21) in Strömungsrichtung nachfolgend dem Kondensator (20) und vor dem Expansionsorgan überbrückt, wobei über das zweite Magnetventil Kältemittel so dosierbar ist, dass eine Sauggastemperatur und/oder ein Sauggasdruck des Kältemittels auf einer Niederdruckseite (27) des Kühlkreislaufs vor dem Verdich- ter (19) regelbar ist.

Prüfkammer nach Anspruch 19 oder 20,

dadurch g e k e nn z e i c hn e t ,

dass die Temperiervorrichtung (11) eine Regeleinrichtung mit zumindest einen Drucksensor (30) und/oder zumindest einen Temperatur- sensor (29, 38) in dem Kühlkreislauf ( 17) umfasst, wobei Magnetventile (36, 48 , 5 1 ) mittels der Regeleinrichtung in Abhängigkeit einer gemessenen Temperatur bzw. eines Drucks betätigbar sind.

Description:
Prüfkammer

Die Erfindung b etrifft eine Prüfkammer zur Konditionierung von Luft, umfassend einen gegenüb er einer Umgebung verschließbaren und temperaturi solierten Prüfraum zur Aufnahme von Prüfgut, und eine Temperiervorrichtung zur Temperierung des Prüfraums, wobei mittel s der Temperiervorri chtung eine Temperatur in einem Temperaturbereich von -80 °C bi s + 1 80 ° C, vorzugswei se - 100 °C bi s +200 °C, innerhalb des Prüfraums ausbildbar i st, wobei die Temperiervorrichtung eine Kühleinrichtung mit einem Kühlkrei slauf mit einem Kältemittel, einem Wärmeübertrager, der in dem Prüfraum angeordnet i st, einem Verdichter, einem Kondensator und einem Expansionsorgan aufwei st. Derartige Prüfkammern werden regelmäßig zur Überprüfung von physikali schen und/oder chemi schen Eigenschaften von Gegenständen, insbesondere Vorrichtungen eingesetzt. So sind Temperaturprüfschränke oder Klimaprüfschränke bekannt, innerhalb derer Temperaturen in einem B ereich von -50 °C bi s + 1 80 °C eingestellt werden können. Bei Klima- prüfschränken können ergänzend gewünschte Klimabedingungen eingestellt werden, denen dann die Vorrichtung bzw. das Prüfgut über einen definierten Zeitraum ausgesetzt wird. Derartige Prüfkammern sind regelmäßig bzw. teilwei se al s ein mobiles Gerät ausgebildet, welches lediglich mit erforderlichen Versorgungsleitungen mit einem Gebäude verbunden i st und alle zur Temperierung und Klimati sierung erforderli- chen Baugruppen umfasst. Eine Temperierung eines das zu prüfende

Prüfgut aufnehmenden Prüfraums erfolgt regelmäßig in einem Umluftkanal innerhalb des Prüfraums . Der Umluftkanal bildet einen Luftbehandlungsraum im Prüfraum aus, in dem Wärmetauscher zur Erwärmung oder Kühlung der den Umluftkanal bzw. den Prüfraum durchströmenden Luft angeordnet sind. Dabei saugt ein Lüfter bzw. ein Ventilator die im

Prüfraum befindliche Luft an und leitet sie im Umluftkanal zu den j eweiligen Wärmetauschern. Das Prüfgut kann so temperiert oder auch einem definierten Temperaturwechsel ausgesetzt werden. Während eines Prüfintervall s kann dann bei spiel sweise eine Temperatur zwi schen einem Temperaturmaximum und einem Temperaturminimum der Prüfkammer wechseln.

Das im Kühlkrei slauf zirkulierende Kältemittel muss dabei so beschaffen sein, dass es in dem Kühlkrei slauf innerhalb der vorgenannten Temperaturdifferenz verwendbar i st. Infolge gesetzlicher B estimmungen darf das Kältemittel nicht wesentlich zum Ozonabbau in der Atmosphäre oder der globalen Erwärmung beitragen. So können im Wesentlichen keine fluorierten Gase oder chlorierten Stoffe al s Kältemittel eingesetzt werden, weshalb natürliche Kältemittel bzw. Gase in Frage kommen. Darüber hinaus sollte das Kältemittel nicht brennbar sein, um u. a. eine Befül- lung, einen Versand und einen B etrieb der Prüfkammer nicht aufgrund eventuell einzuhaltender Sicherheitsvorschriften zu erschweren. Auch verteuert sich die Herstellung eines Prüfkrei slaufs durch die Verwendung eines brennbaren Kältemittel s infolge der dadurch erforderlichen konstruktiven Maßnahmen. Unter Brennb arkeit wird hier die Eigenschaft des Kältemittel s verstanden, mit Umgebungssauerstoff unter Frei setzung von Wärme zu reagieren. Ein Kältemittel i st insbesondere dann brennbar, wenn es in die Brandklasse C nach der europäi schen Norm EN2 fällt. Darüber hinaus sollte ein Kältemittel ein relativ geringes C0 2 - Äquivalent aufwei sen, d. h. ein relatives Treibhauspotential oder auch Global Warming Potential (GWP) sollte möglichst gering sein, um eine indirekte Schädigung der Umwelt durch das Kältemittel b ei Frei setzung zu vermeiden. Das GWP gibt an, wieviel eine festgel egte Masse eines Treibhausgases zur glob alen Erwärmung b eiträgt, wobei al s Vergleichswert Kohlendioxid di ent. Der Wert beschreibt die mittl ere Erwärmungswirkung über einen bestimmten Zeitraum, wobei hier zur Vergleichbarkeit 20 Jahre festgelegt werden. Zur Definition des relativen C0 2 - Äquival ents bzw. GWPs wird auf den fünften Sachstandsbericht des

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Accessment Report, Appendix 8. A, Table 8. A. 1 verwiesen .

Kohlenstoffdioxid bzw. Kohlendioxid i st al s Kältemittel j edoch für die für eine Prüfkammer vorgesehenen Temperaturbereiche wenig geeignet, da aufgrund des Tripelpunktes des Kohlendi oxids bei -56,6 °C eine

Verwendung bei Temperaturen unterhalb von -55 °C für reines Kohlendi oxid nicht möglich i st. Mi schungen von Kohlendioxid mit bei spiel swei se Di stickstoffoxid sind zwar al s Kältemittel bi s -70 °C nutzbar, j edoch schädigt Di stickstoffoxid die Ozonschicht. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

Prüfkammer vorzuschlagen, mit der Temperaturen bi s mindestens -80 °C erzielb ar sind, wob ei die Prüfkammer ohne weiteren Kostenaufwand bei der Herstellung sicher und umweltfreundli ch sein soll .

Diese Aufgabe wird durch eine Prüfkammer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gel öst.

Die erfindungsgemäße Prüfkammer zur Konditionierung von Luft um- fasst einen gegenüber einer Umgebung verschließbaren und temperaturi solierten Prüfraum zur Aufnahme von Prüfgut und eine Temperiervorrichtung zur Temperierung des Prüfraums, wobei mittel s der Temperier- Vorrichtung eine Temperatur in einem Temperaturbereich von -80 °C bi s + 1 80 °C, vorzugswei se - 100 °C bi s +200 °C, innerhalb des Prüfraums ausbildbar i st, wobei die Temperiervorrichtung eine Kühleinrichtung mit einem Kühlkrei slauf mit einem Kältemittel, einem Wärmeübertrager, der in dem Prüfraum angeordnet i st, einem Verdichter, einem Kondensator und einem Expansionsorgan aufwei st, wobei das Kältemittel ein nahezu azeotropi sches und/oder zeotropes Kältemittelgemi sch aus einem Masseanteil Kohlendioxid und einem Masseanteil mindestens einer der Komponenten Ethan, Ethen, Hexafluorethan, Pentafluorethan, Monofluo- rethan, 1 . 1 Difluorethen, Fluormethan und/oder Propan und/oder Xenon i st, wobei das Kältemittel ein relatives C0 2 -Äquivalent, b ezogen auf 20 Jahre, von < 3000, < 2500, bevorzugt < 500, besonders bevorzugt < 10, aufwei st.

B ei der erfindungsgemäßen Prüfkammer wird durch eine Temperaturi solierung von Seitenwänden, B odenwänden und Deckenwänden ein Wär- meaustausch mit einer Umgebung des Prüfraums weitestgehend vermieden. Der Wärmeübertrager des Kühlkrei slaufes i st innerhalb des Prüfraums bzw. in einem Luftb ehandlungsraum des Prüfraums angeordnet, so dass von einem Lüfter umgewälzte Luft mit dem Wärmeübertrager in Kontakt gelangen kann. So wird es möglich, eine umgewälzte Luftmenge des Prüfraums mittel s der Kühleinri chtung über den Wärmeübertrager im Prüfraum abzukühlen. Der Wärmeüb ertrager i st wiederum an den Kühlkrei slauf angeschlossen bzw. in diesem integriert, so dass das im Kühlkrei slauf zirkulierende Kältemittel durch den Wärmeübertrager strömt. Di e Kühleinrichtung wei st weiter den Verdichter, welcher bei spiel swei se ein Kompressor sein kann, sowie den in Strömungsrichtung des Kältemittel s dem Verdichter nachfolgend angeordneten Kondensator für das verdichtete Kältemittel auf. Das verdichtete Kältemittel, welches nach der Verdichtung unter einem hohen Druck steht und im Wesentli chen gasförmig vorliegt, kondensiert im Kondensator und liegt dann im

Wesentlichen in einem flüssigen Aggregatzustand vor. Das flüssige Kältemittel strömt weiter über das Expansionsorgan, wob ei es durch Expansion infolge eines Druckabfall s wiederum gasförmig wird. Dabei durchströmt es den Wärmeübertrager, der dadurch gekühlt wird. Nachfolgend wird das gasförmige Kältemittel wieder vom Verdichter angesaugt und verdichtet. Unter einem Expansionsorgan wird ein Expansionsventil, Drosselorgan, Drosselventil oder eine andere, geeignete Verengung einer Fluidleitung verstanden.

Wi e si ch herausgestellt hat, i st Kohlendioxid mit einem Masseanteil des Kältemittel s verwendbar, wenn es mit einem Masseanteil mindestens einer der Komponenten Ethan, Ethen, Hexafluorethan, Pentafluorethan, Monofluorethan, 1 . 1 Difluorethen, Fluormethan und/oder Propan und/oder Xenon gemi scht i st. Dieses Kältemittelgemi sch verhält si ch dann wie ein azeotropes und/oder ein zeotropes Kältemittelgemi sch. Ein azeotropes Gemi sch i st ein aus zwei oder mehr Stoffen bestehendes Flui d, dessen Dampfphase dieselbe Zusammensetzung aufwei st wie die flüssige Phase. Das azeotrope Gemi sch hat einen eindeutigen Siedepunkt, welcher druckabhängig i st, und verhält sich wie ein Reinstoff. Im Gegensatz dazu ist ein zeotropes Gemi sch ein aus zwei oder mehr Stoffen bestehendes Fluid, dessen Zusammensetzung von Dampfphase und flüssiger Phase sich im Dampf-Flüssigkeit-Gleichgewicht stets unterscheidet. Taulini e und Si edelinie berühren sich nicht. Bei konstantem Druck erfolgt der Phasenüb ergang zeotroper Gemi sche über einen Temperaturbereich, den sogenannten Temperaturgleit. B ei azeotropen Gemischen berühren sich Taulinie und Siedelinie mindestens in einem Punkt, d. h. an diesem Punkt i st die Zusammensetzung der Dampfphase und der flüssigen Phase gleich. Dampfdruck und Si edetemperatur eines zeotropen Gemi sches liegen stets zwi schen den Reinstoffdampfdrücken und Reinstoffsiedetemperaturen, während bei azeotropen Gemi schen ein Druckmaximum bzw. Temperaturminimum oder ein Druckminimum bzw.

Temperaturmaximum auftritt, welches außerhalb des durch die Reinstoffwerte begrenzten Bereichs liegen kann. Das Kältemittelgemi sch kann auf einer Hochdruckseite des Kühlkrei slaufs beim Einleiten in den Kondensator, in Abhängigkeit einer der Komponenten des Kältemittel- gemi schs, auch al s ein zeotropes Kältemittelgemi sch vorliegen. Erfindungsgemäß ermöglicht das Kältemittelgemi sch einen Einsatz der Prüfkammer in einem Temperaturbereich von -80 °C bi s + 100 °C, wobei das Kältemittelgemi sch ein relatives C0 2 -Äquivalent, bezogen auf 20 Jahre, von < 2500 aufwei st und damit nur wenig umweltschädigend i st. Wenn das Kältemittel nicht brennbar i st, wird es möglich, die Prüfkammer und insbesondere den Kühlkrei slauf kostengünstiger auszubilden, da keine besonderen Sicherheitsvorkehrungen hinsichtli ch Brennbarkeit des Kältemittel s zu beachten sind. Das Kältemittel kann dann zumindest ni cht der Brandklasse C und/oder der Kältemittel si cherheitsgruppe A I zugeordnet werden. Darüber hinaus wird ein Versand bzw. ein Transport der Prüfkammer vereinfacht, da die Prüfkammer bereits vor einem

Transport, unabhängig von der Transportart, mit dem Kältemittel befüllt werden kann. Bei brennbarem Kältemittel i st ggf. erst eine Befüllung im Rahmen einer Inbetri ebnahme am Aufstellort möglich. Weiter i st eine Verwendung der nicht brennbaren Kältemittel b ei im Prüfraum vorhandenen Zündquellen möglich. Sensoren zur Detektion einer entzündbaren Atmosphäre im Bereich des Wärmeübertragers im Prüfraum sind dann nicht erforderlich. Derartige Sensoren sind regelmäßig nicht temperaturstabil . Vorteilhaft i st auch, wenn das Kältemittel in Kältemaschinenöl löslich i st. Wenn der Verdichter ein Kompressor i st, kann dieser in einem

Öl sumpf angeordnet sein, weshalb dann zumindest ab schnittswei se auch Öl im Kühlkrei slauf transportiert werden kann. In Strömungsrichtung des Kältemittel s kann im Kühlkrei slauf ein Öl ab scheider angeordnet sein, über den das Öl zum Kompressor zurückgeführt wird. B ei dem Öl kann es si ch um POE-Öl e, PAG-Öle, PFPE-Öle oder Mineral öl handeln.

Das Kältemittel kann ein Temperaturgleit von kleiner oder gl eich 20 K, bevorzugt 5 K, besonders bevorzugt 1 K aufwei sen. Dies kann dann der Fall sein, wenn das Kältemittel ein nahezu azeotropes Kältemittelge- mi sch i st. Das Kältemittel wei st keinen Temperaturgleit auf, wenn es ein rein azeotropes Kältemittelgemi sch i st. D .h. unter einem nahezu azeotro- pen Kältemittelgemisch wird hier ein Kältemittelgemisch mit einem Temperaturgleit von kleiner oder gleich 5 K, bevorzugt 1 K verstanden. Gemäß dieser Definition weisen dann zeotrope Kältemittelgemische einen Temperaturgleit von > 20 K bzw. > 1 K auf. Ein Masseanteil von Kohlendioxid kann 0,09 bis 0,45 bei einer Mischung mit Ethen betragen. Wenn es sich dabei um ein binäres Kältemittelgemisch handelt, kann dieses sich vollständig azeotrop verhalten. Der Azeotropismus beeinflusst dann wesentliche kältetechnische Parameter günstig. Das Kältemittelgemisch kann dann wie ein Einstoffkältemittel oder ein Reinstoff gehandhabt werden. Ein Konzentrationsunterschied zwischen der flüssigen und dampfförmigen Phase sowie der Temperaturgleit der isobaren Verdampfung oder der isobaren Kondensation sind vernachlässigbar gering, was wiederum vorteilhaft für eine Auslegung, eine Konstruktion und einen Betrieb sowie eine Füllung des Kühlkreis- laufs bzw. der Prüfkammer ist.

Ein Masseanteil von Kohlendioxid kann 0,35 bis 0,63 bei einer Mischung mit Hexafluorethen betragen. Wenn es sich um ein binäres Kältemittelgemisch handelt, kann dieses sich vollständig azeotrop verhalten.

Ein Masseanteil von Kohlendioxid kann 0,62 bis 0,78 bei einer Mischung mit Ethan betragen. Wenn es sich um ein binäres Kältemittelgemisch handelt, kann dieses sich vollständig azeotrop verhalten.

Ein Masseanteil von Kohlendioxid kann 0,2 bis 0,8, bevorzugt 0,35 bis 0,75, besonders bevorzugt 0,4 bis 0,7, bei einer Mischung mit Penta- fluorethan betragen. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Masseanteil von Kohlendioxid von ca.0,55 herausgestellt. Wenn es sich um ein binäres Kältemittelgemisch handelt, kann dieses sich vollständig zeotrop verhalten. Ein Temperaturgleit kann dann beispielsweise 14 K bis 18 K (bei 1 bar) betragen. Bei einem derartigen Temperaturgleit kann vorgesehen sein, dass der Kühlkreislauf an das Kältemittel stets konstruktiv, Verdichter, Rohre, Ventile und eine Regelung betreffend, angepasst ist. Ein Masseanteil von Kohlendioxid kann 0,2 bis 0,8 und von Pentafluorethan 0,1 bis 0,4, bevorzugt von Kohlendioxid 0,3 bis 0,7 und von

Pentafluorethan 0,15 bis 0,35, besonders bevorzugt von Kohlendioxid 0,4 bis 0,6 und von Pentafluorethan 0,2 bis 0,6, bei einer Mischung mit Difluormethan betragen.

Ein Masseanteil von Kohlendioxid kann 0,16 bis 0,97 bei einer Mischung mit Xenon betragen. Wenn es sich um ein binäres Kältemittelgemisch handelt, kann dieses sich vollständig azeotrop verhalten.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn eine Komponente Cyclopropan im Käl- temittelgemisch enthalten ist und ein Masseanteil an Cyclopropan im Bereich von 0,03 bis 0,2 liegt. Darüber hinaus können in dem Kältemittelgemisch stoffliche Zusätze zur Detektion von Leckagen des Kühlkreislaufs enthalten sein. Die Zusätze können dabei aus den Stoffen Helium und Wasserstoff oder aus der Stoffgruppe der Kohlenwasserstoffe aus- gewählt sein. Weiter können auch Geruchsstoffe oder anders zu detektie- rende Stoffe der Stoffgemische verwendet werden.

Der hier angegebenen Masseanteile können auch als Stoffmenge (mol) verstanden werden.

Die Temperiervorrichtung kann eine Heizeinrichtung mit einer Heizung und einem weiteren Wärmeübertrager aufweisen. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise eine elektrische Widerstandsheizung sein, die den zweiten Wärmeübertrager beheizt, derart, dass über den zweiten Wärmeübertrager eine Temperaturerhöhung in dem Prüfraum ermöglicht wird. Wenn der erste Wärmeübertrager und der zweite Wärmeübertrager mittels einer Regeleinrichtung zur Kühlung oder Erwärmung der im Prüfraum umgewälzten Luft gezielt gesteuert werden können, kann mittels der Temperiervorrichtung dann innerhalb des Prüfraums eine Temperatur in dem Temperaturbereich von -80 °C bis +180 °C, vorzugsweise von -100 °C bis +200 °C, ausgebildet werden. Dabei kann unab- hängig vom Prüfgut bzw. eines Betriebszustandes des Prüfgutes eine zeitliche Temperaturkonstanz von ± 0,3 bi s ± 0, 5 K während eines Prüfintervall s in dem Prüfraum ausgebildet werden. Unter einem Prüfintervall wird hier ein Zeitab schnitt eines voll ständigen Prüfzeitraums verstanden, in dem das Prüfgut einer im Wesentli chen gleichbleibenden Temperatur oder Klimabedingung ausgesetzt wird. Der weitere Wärmeüb ertrager kann zusammen mit dem Wärmeübertrager des Kühlkrei slaufs derart kombiniert sein, dass ein gemeinsamer Wärmeübertragerkörper ausgebildet i st, der von Kältemittel durchströmbar i st und der Heizelemente einer elektri schen Widerstandsheizung aufwei st. Di e Kühleinrichtung kann einen weiteren Kühlkrei slauf mit einem weiteren Kältemittel, einem weiteren Verdi chter, einem weiteren Kondensator und einem weiteren Expansionsorgan aufwei sen, wob ei der weitere Kühlkrei slauf mittel s eines internen Wärmeübertragers mit dem Kondensator des Kühlkrei slaufs gekoppelt sein kann. Folglich kann die Kühleinri chtung dann zwei in Reihe geschaltete Krei släufe aufwei sen, die eine sogenannte Kältekaskade ausbilden. Die weitere Kühleinrichtung bzw. der weitere Kühlkrei slauf kann dann den Kondensator des ersten Kühlkrei slaufs kühlen . So i st es dann möglich, im Prüfraum besonders ni edrige Temperaturen auszubilden. Auch kann der weitere Verdichter im weiteren Kühlkrei sl auf ein Kompressor sein.

Der Kondensator kann mit einer Luftkühlung oder Wasserkühlung oder einer anderen Kühlflüssigkeit ausgebildet sein. Prinzipiell kann der Kondensator mit j edem geeigneten Fluid gekühlt werden. Wesentlich i st, dass die am Kondensator anfallende Wärmelast über die Luftkühlung oder Wasserkühlung so abgeführt wird, dass das Kältemittel so kondensieren kann, dass es voll ständig verflüssigt i st.

In dem Kühlkrei slauf kann eine Druckausgleichseinrichtung für das Kältemittel angeordnet sein, wobei bei einer im Kühlkrei slauf gleichmäßig ausgebildeten Temperatur des Kältemittel s von 20 °C ein Druck von < 40 bar, vorzugswei se < 35 bar im Kühlkrei slauf ausgebildet sein kann. Sofern ein weiterer Kühlkrei slauf vorhanden i st, kann dieser ebenfall s eine derartige Druckausgleichseinrichtung aufwei sen. Da in dem Kühlkrei slauf vergleichswei se hohe Temperaturdifferenzen im Betri eb vorliegen können, i st es besonders vorteilhaft, wenn die Druckausglei chseinrichtung diese ausgleichen kann. So können sehr große Temperatur- Schwankungen und damit eine Volumenänderung des Kältemittel s in

Abhängigkeit des j eweiligen Ausdehnungskoeffizienten des Kältemittel s üb er die Druckausgleichseinrichtung kompensiert werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Druckausgleichseinrichtung so ausgebildet i st, dass die Temperiervorrichtung stroml os eigensicher i st, d. h. dass keine Still standskühlung des Kältemittel s erforderlich i st. Auch i st es möglich, den Kühlkrei sl auf b ereits vor einem Transport der Prüfkammer voll ständig und betrieb sfertig zu befüllen.

So kann an eine Niederdruckseite des Kühlkrei sl aufs ein Kältemittelreservoir mit einem Drossel organ bzw. einer Kapillare angeschlossen sein. Das Kältemittelreservoir kann dann eine Druckausgleichseinrichtung ausbilden, die bei spiel swei se ein Behälter i st, in dem sich Kältemittel sammeln kann. Eine B efüllung und Leerung des B ehälters kann über das Drosselorgan erfolgen, so dass in Abhängigkeit einer Kondensationsoder Verdampfungsgeschwindigkeit des Kühlmittel s ein zeitlich verzö- gerter Druckausgl eich aufgrund eines verlangsamten Üb erströmens des Kältemittel s über das Drosselorgan erfolgt.

In einer Hochdruckseite des Kühlkrei slaufs in Strömungsrichtung nachfolgend dem Verdichter und vor dem Kondensator kann ein Gaskühler angeordnet sein. So wird es möglich, das vom Verdichter hochverdichte- te und gasförmige Kältemittel von einem vergleichswei se hohen Temperaturniveau infolge der Verdi chtung auf ein vergleichswei se ni edrigeres Temperaturniveau abzukühlen. Durch den Gaskühler kann insbesondere bei dem verwendeten Kältemittelgemi sch eine Kondensation bzw. Verflüssigung im Kondensator sichergestellt werden. In dem Kühlkrei slauf kann ein erster Bypass mit zumindest einem weiteren Drosselorgan bzw. einer Kapillare ausgebildet sein, wobei der erste Bypass den Verdi chter in Strömungsrichtung nachfolgend dem Verdichter und vor dem Kondensator überbrücken kann, wobei über das weitere Drosselorgan eine Druckdifferenz zwi schen einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite des Kühlkrei slaufs ausgleichbar sein kann. Der erste Bypass kann ergänzend mit einem einstellb aren oder regelbaren Ventil, bei spiel swei se einem Magnetventil , ausgestattet sein. Durch die Verbindung von Hochdruckseite und Ni ederdruckseite über das weitere Drosselorgan kann sichergestellt werden, dass bei einem Anlagenstill stand das hochverdichtete und gasförmige Kältemittel von der Hoch- druckseite allmählich auf di e Niederdruckseite des Kühlkrei slaufs strömt. So wird auch bei geschlossenem Expansionsorgan sichergestellt, dass ein allmählicher Druckausgleich zwi schen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite erfolgt. Ein Querschnitt des weiteren Drosselorgans kann dabei so bemessen sein, dass ein Überströmen des Kältemittel s von der Hochdruckseite zur Ni ederdruckseite einen normalen B etrieb der Kühleinri chtung nur unwesentlich beeinflusst.

Weiter kann in dem Kältekrei slauf ein zweiter Bypass mit zumindest einem ersten Magnetventil ausgebildet sein, wobei der zweite Bypass den Verdichter in Strömungsrichtung nachfolgend dem Kondensator und vor dem Expansi onsorgan überbrücken kann, wobei über das erste Magnetventil Kältemittel so dosierbar sein kann, dass eine Sauggastemperatur und/oder ein Sauggasdruck des Kältemittel s auf einer Niederdruckseite des Kühlkrei slaufs vor dem Verdichter regelbar sein kann . Dadurch kann u. a. verhindert werden, dass der Verdichter, bei dem es sich bei- spiel swei se um einen Kompressor handeln kann, eventuell überhitzt und damit beschädigt wird. Folglich kann über den zweiten Bypass durch B etätigung des ersten Magnetventil s vor dem Verdichter befindli ches gasförmiges Kältemittel durch Zudosieren von noch flüssigem Kältemittel gekühlt werden. Eine Betätigung des ersten Magnetventil s kann durch eine Steuervorrichtung erfolgen, die ihrerseits mit einem Druck- und/oder Temperatursensor in dem Kühlkrei slauf vor dem Verdichter gekoppelt i st. Besonders vorteilhaft i st es, wenn über den zweiten By- pass eine Sauggastemperatur von < 30 °C eingestellt werden kann. Auch kann das Kältemittel so dosiert werden, dass eine B etrieb sdauer des Verdichters regelbar i st. Prinzipiell i st es nachteilig, wenn der Verdichter bzw. Kompressor vielfach eingeschaltet und ausgeschaltet wird. Eine Lebensdauer eines Kompressors kann verlängert werden, wenn dieser längere Zeitab schnitte in B etrieb i st. Über den zweiten Bypass kann Kältemittel an dem Kompressor vorbeigeführt werden, um bei spiel swei se ein automati sches Ab schalten des Kompressors zu verzögern und eine B etrieb sdauer des Kompressors zu verlängern. In dem Kältekrei sl auf kann auch ein dritter Bypass mit zumindest einem zweiten Magnetventil ausgebildet sein, wobei der dritte Bypass das Expansi onsorgan in Strömungsrichtung vor dem Kondensator überbrücken kann, wobei über das zweite Magnetventil Kältemittel so dosierbar sein kann, dass eine Sauggastemperatur und/oder ein Sauggasdruck des Kältemittel s auf einer Niederdruckseite des Kühlkrei slaufs vor dem Verdichter regelbar sein kann. Der dritte Bypass kann ebenfall s ein Drosselorgan bzw. eine Kapillare aufwei sen, das bzw. die ein Üb erströmen von Kältemittel verzögert.

Di e Temperiervorrichtung kann eine Regeleinrichtung mit zumindest einem Drucksensor und/oder zumindest einem Temperatursensor in dem Kühlkrei slauf umfassen, wobei Magnetventile mittel s der Regeleinrichtung in Abhängigkeit einer gemessenen Temperatur bzw. eines Drucks betätigb ar sein können. Die Regeleinri chtung kann Mittel zur Datenverarb eitung umfassen, die Datensätze von Sensoren verarbeiten und die Magnetventil e ansteuern. Eine Regelung einer Funktion der Kühleinrichtung kann dann auch, bei spiel swei se üb er ein entsprechendes Computerprogramm, an das verwendete Kältemittel angepasst sein. Weiter kann die Regeleinrichtung eine Betrieb sstörung signali sieren und ggf. eine Ab schaltung der Prüfkammer veranlassen, um die Prüfkammer oder das Prüfgut von einer Beschädigung durch kriti sche oder unerwünschte B etrieb szustände der Prüfkammer zu schützen . Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Prüfkammer 10 mit einem Schaltplan einer Temperiervorrichtung 11. Die Prüfkammer 10 umfasst einen hier nur abschnittsweise dargestellten Prüfraum 12, der durch temperaturisolierte Wände 13 gegenüber einer Umgebung 14 begrenzt und temperaturisoliert ist. Innerhalb des Prüfraums 12 ist ein Lüfter 15 angeordnet.

Die Temperiervorrichtung 11 umfasst eine Kühleinrichtung 16 mit einem Kühlkreislauf 17, innerhalb dem ein Kältemittel zirkulieren kann. Bei dem Kältemittel handelt es sich um ein nahezu azeotropes Kältemittelgemisch aus einem Masseanteil Kohlendioxid und einem Masseanteil mindestens einer der Komponenten Ethan, Ethen, Hexafluorethan, Penta- fluorethan, Monofluorethan, 1.1 Difluorethen, Fluormethan und/oder Propan und/oder Xenon, wobei das Kältemittel ein relatives C0 2 -

Äquivalent, bezogen auf 20 Jahre von < 10 aufweist. Weiter umfasst die Kühleinrichtung 16 einen Wärmeübertrager 18, der in dem Prüfraum 12 angeordnet ist, einen Kompressor 19, einen Kondensator 20 und ein Expansionsorgan 21. In dem Prüfraum 12 ist darüber hinaus ein weiterer Wärmeübertrager 22 einer Heizeinrichtung 23 der Temperiervorrichtung 11 angeordnet. So kann mittels der Temperiervorrichtung 11 innerhalb des Prüfraums 12 eine Temperatur in einem Temperaturbereich von -80 °C bis +180 °C und auch von -100 °C bis +200 °C ausgebildet werden. Eine Linie 24 zeigt eine räumliche Trennung zwischen einem Maschinenraum 25 und dem Prüfraum 12 an.

Der Kühlkreislauf 17 weist eine Hochdruckseite 26, die in Strömungsrichtung des Kältemittels vom Kompressor 19 zum Expansionsorgan 21 sowie eine Niederdruckseite 27, die vom Expansionsorgan 21 zum

Kompressor 19 verläuft, auf. Im Kühlkreislauf 17, dem Kompressor 19 nachgeordnet, sind eine Ölabscheideeinrichtung 28 und ein Temperatorsensor 29 angeordnet. Im weiteren Verlauf des Kühlkreislaufs 17 nach- folgend der Ölab scheideeinrichtung 28 i st ein Drucksensor 30 angeordnet und dem nachfolgend ein Gaskühler 3 1 . In einem Rohrab schnitt 32 vom Kompressor 19 bi s zum Gaskühler 3 1 i st das Kältemittel gasförmig und wei st eine vergleichswei se hohe Temperatur auf. Das von dem Kompres- sor 19 verdichtete Kältemittel fließt in dem Kühlkrei slauf 17 zu dem Kondensator 20, der hier über einen weiteren Kühlkrei slauf 33 gekühlt wird, derart, dass das gasförmige Kältemittel in dem Kondensator 20 verflüssigt wird. In Fließrichtung des Kältemittel s folgen in dem Kühlkrei slauf 1 7 nach dem Kondensator 20 ein Ab sperrventil 34 und ein Filtertrockner 3 5 zum Filtern und Trocknen des Kältemittel s. Das Kältemittel gelangt danach in dem Kühlkrei slauf 17 an ein Magnetventil 36 und das Expansionsorgan 21 , welches über einen druckb eaufschlagten Rohrab schnitt 37 und einen Temperatursensor 38 selb stregelnd ausgebildet i st. In einem Rohrab schnitt 39 des Kühlkrei slaufs 17 liegt das Kälte- mittel demnach im flüssigen Aggregatzustand vor. Das in Bezug auf den Wärmeübertrager 1 8 und den Kompressor 19 in einem Vorlauf 40 angeordnete Expansionsorgan 2 1 wird folglich über den Rohrab schnitt 37 und den Temperatursensor 38, welche mit einem Rücklauf 41 des Kühlkrei slaufs 17 verbunden sind, geregelt. Durch die Expansion des Kältemittel s nachfolgend dem Expansionsorgan 21 erfolgt eine Kühlung des Wärmeübertragers 1 8, wobei das Kältemittel in den gasförmigen Aggregatzustand übergeht und über den Rücklauf 41 bzw. einem Rohrab schnitt 42 zum Kompressor 19 geleitet wird.

In dem Kühlkrei slauf 17 sind weiter ein erster Bypass 43 mit einem Drosselorgan 44 und einem Ab sperrventil 45 angeordnet. Der erste

Bypass 43 überbrückt den Kompressor 19, so dass bei einem Still stand des Kompressors 1 9 ein allmählicher Druckausgleich zwi schen der Hochdruckseite 26 und der Niederdruckseite 27 über das Drosselorgan 44 erfolgt. Ein zweiter Bypass 46 mit einem Drosselorgan 47 und einem Magnetventil 48 i st hier an den ersten Bypass 43 angeschl ossen und überbrückt ebenfall s den Kompressor 19 vor dem Kondensator 20 und nachfolgend dem Gaskühler 3 1 . Über das Magnetventil 28 kann dann Kältemittel von der Hochdruckseite 26 zur Niederdruckseite 27 strömen und so dosiert werden, dass eine Sauggastemperatur und ein Sauggasdruck in dem Rohrab schnitt 42 vor dem Kompressor 19 in dem für das Kältemittel optimalen B erei ch liegen. Der erste Bypass 43 dient somit zum Überströmen von kaltem, expandierendem gasförmigem Kältemittel b ei einem Anlagenstill stand und damit zum Druckausgleich. Der zweite Bypass 46 di ent zum Überströmen von verglei chswei se heißem, gasförmigem

Kältemittel in den Rücklauf 41 zur Regelung einer Sauggastemperatur vor dem Kompressor 19. Eine Sauggastemperatur kann hier < 30 °C betragen.

Ein dritter Bypass 49 greift nachfolgend dem Kondensator 20 bzw. dem Filtertrockner 35 in den Kühlkrei slauf 17 ein, derart, dass das Expansionsorgan 21 überbrückt wird, wobei über ein Drosselorgan 50 und ein Magnetventil 5 1 Kältemittel von der Hochdruckseite 26 zur Niederdruckseite 27 so dosierbar i st, dass eine Sauggastemperatur bzw. ein Sauggasdruck des Kältemittel s auf der Ni ederdruckseite 27 vor dem Kompressor 1 9 regelbar i st. Im Gegensatz zum zweiten Bypass 46 i st das üb er den dritten Bypass 49 zudosierte Kältemittel flüssig, was insbesondere eine Ab senkung der Sauggastemperatur in dem Rücklauf 41 nach Regelung durch das Magnetventil 5 1 erlaubt.

Der weitere Kühlkrei slauf 33 umfasst einen weiteren Verdichter 52, einen weiteren Kondensator 53 und ein weiteres Expansionsorgan 54 sowie einen internen Wärmeüb ertrager 55 , mittel s dem eine Kühlung des Kondensators 20 bewerkstelligt wird.