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EP1774314A2 - Device for the refrigerated storage and delivery of samples and an integrated liquid cooling unit that is suitable therefor - Google Patents

Device for the refrigerated storage and delivery of samples and an integrated liquid cooling unit that is suitable therefor

Info

Publication number
EP1774314A2
EP1774314A2 EP05771066A EP05771066A EP1774314A2 EP 1774314 A2 EP1774314 A2 EP 1774314A2 EP 05771066 A EP05771066 A EP 05771066A EP 05771066 A EP05771066 A EP 05771066A EP 1774314 A2 EP1774314 A2 EP 1774314A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling unit
liquid cooling
pump
pump housing
heat sink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05771066A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hermann Hochgraeber
Adolf Satzinger
Gerhard Martens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dionex Softron GmbH
Original Assignee
Dionex Softron GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dionex Softron GmbH filed Critical Dionex Softron GmbH
Publication of EP1774314A2 publication Critical patent/EP1774314A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5826—Cooling at least part of the working fluid in a heat exchanger
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/04—Preparation or injection of sample to be analysed
    • G01N30/24—Automatic injection systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/26—Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28—Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/30—Control of physical parameters of the fluid carrier of temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1822—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using Peltier elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1838—Means for temperature control using fluid heat transfer medium
    • B01L2300/185—Means for temperature control using fluid heat transfer medium using a liquid as fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1894—Cooling means; Cryo cooling

Definitions

  • the invention relates to a device for the cooled storage and dispensing of samples, in particular a sampler for chromatography.
  • the apparatus comprises a receiving device for receiving one or more samples, which is heated to keep the samples over a long time at a constant temperature and in this way to keep the temperature-dependent properties of the sample substances constant regardless of the sampling time. Furthermore, the cooling to a constant temperature ensures that the individual sample substances can be analyzed at the same temperature and thus the results are comparable.
  • the invention relates to an integrated liquid cooling unit which is suitable for such a device for the cooled storage and dispensing of samples.
  • sampler Ver ⁇ find predominantly automatic sampler Ver ⁇ use, which can be equipped with a large number of samples to be analyzed, which may contain the same or under ⁇ different sample substances.
  • the samplers automatically feed the individual samples to the required time for further processing.
  • the samples are located in a suitable receiving device, which may include the sample container as such and possibly holders for this and on the other hand a so-called sample plate.
  • Sample needle and the dividend ⁇ direction may be designed to be movable relative to each other, so that each sample can be removed individually and targeted. As a rule, the sample needle can be displaced in several movement axes in order to be able to reach any desired sample.
  • thermoelectric cooler For this purpose, it is known to temper the sample tray directly by means of a Peltier cooling unit, that is to say by a thermoelectric cooler. In addition to the required, sufficiently high temperature stability, in the case of such samplers also a uniform temperature distribution within the receiving device for the samples is required in order to obtain comparable analysis results.
  • the heat transfer resistances between the Peltier cooling unit and the sample plate and between the Pel ⁇ animal cooling unit and the ambient air must be as low as possible. From this requirement arises as the most favorable geometric arrangement placement of the Peltier cooling unit immediately below the sample tray to be cooled.
  • the heat sink must be attached to the underside of the Peltier cooling unit. In the case of a rotatable sample tray, the Peltier cooling unit including heat sink rotates. This results in the disadvantage for this structure that the entire cooling system must be provided below the sample tray, which necessarily leads to an increase in the overall height of the overall appliance.
  • a further disadvantage is that the heat removal on the hot side of the Peltier cooling unit must necessarily take place in the immediate vicinity of the sample tray. Thus, a complex thermal insulation is possible in order to avoid a reaction to the sample plate or the entire shareholdersein ⁇ direction and the samples received therein as a result of heating by dissipated by the warm side of the Peltier cooling unit heat.
  • thermoelectric cooling In addition to a direct thermoelectric cooling of the receiving device for the samples, it is known to use an air cooling.
  • the air is brought to the desired temperature in a corresponding cooling unit.
  • a fan generates a sufficiently strong air flow, which is guided past the sample plate or the receiving device and cools it.
  • the cooling unit can be realized in different ways, for example thermoelectrically or based on an evaporation principle.
  • the invention is therefore based on the object to provide a device for cooled Auf ⁇ preserving and dispensing of sample substances, in particular a sampler for chromatography to create, the aforementioned disadvantages of known systems are avoided and in particular a lower device height is made possible. Furthermore, the object of the invention is to provide an integrated liquid
  • Cooling unit for such a device to provide.
  • the invention is based on the recognition that the use of liquid cooling in a device for the cooled storage and dispensing of samples, such as, for example, a sample dispenser for chromatography, is then possible in a simple manner and results in a small overall size, in particular a low overall height. leads if a Peltier cooling unit is used for the liquid cooling unit. Such Peltier cooling units are correspondingly small in size and can be provided at any point within the device for the cooled storage and dispensing of sample substances, if the use of a liquid cooling medium transfers the heat from the receiving device to the location of the liquid. Cooling unit is transported.
  • the at least one hollow medium through which the liquid cooling medium flows, which cavity is provided in at least one part of the receiving device can be designed in the form of a channel.
  • the at least one channel so that it runs with a first section from its supply connection to a reversal point or reversal region and with a second section from the reversal point or
  • the at least one channel with its first and second sections can form a double spiral or a double meander-shaped structure.
  • a temperature sensor can be provided which detects the actual temperature of the receiving device, preferably at a location adjacent to the sample substances.
  • a Control unit which is supplied with the signal of the temperature sensor, by controlling the pump power and / or the power of the Peltier cooling unit by means of the control unit, the detected actual temperature within predetermined limits are kept equal to a predetermined target temperature.
  • Samples suitable integrated liquid cooling unit comprises a pump for Förde ⁇ tion of the liquid cooling medium from a suction port to an outlet, which has a pump housing in which the suction port and the outlet port are provided or to which the suction port or the outlet port are connected.
  • the wall of the pump housing is formed at least in a cooling region so that a low heat transfer resistance is given.
  • at least one Peltier cooling unit is connected to the pump housing with good heat conduction in order to effect a transport of heat energy from the cooling medium flowing through the pump housing to a heat sink.
  • the heat sink is directly connected to the warm side of the Peltier
  • Cooling unit connected. Between the pump housing and the heat sink, insulation is provided outside the region in which the at least one Peltier cooling unit is arranged between the outer wall of the pump housing and the wall of the heat sink facing the latter. As a result, a reaction from the warm side of the Peltier cooling unit on the cold side and thus on the
  • the heat sink can in particular be designed as a heat sink with a surface enlarging structure.
  • an electric motor can be provided which is arranged within the unit consisting of heat sink, pump housing, Peltier cooling unit and insulation, preferably within the volume of the heat sink.
  • the pump drive can deliver its power loss directly to the heat sink, so that it serves both to remove the heat energy from the hot side of the Peltier cooling unit and to dissipate the loss power of the pump drive. This also makes an extremely compact design of the liquid cooling unit possible.
  • the electric motor can be realized particularly useful as an electronically commutated motor with permanent magnet rotor. In this case, no electrical energy must be supplied to the rotor, so that it can be arranged directly in the sealed pump housing.
  • the electromagnetic rotary field required to drive the rotor can be arranged both by the provision of corresponding stator windings and by the provision of an outer rotor, on which in turn permanent magnets are arranged.
  • the shaft of the electric motor for driving the pump can of course also led out of the pump housing and connected to the fan of the fan. Although this is the tight implementation of the shaft of the pump drive through the
  • a fan may be provided with a separate electric motor drive.
  • This electromotive drive can also be coupled with permanent magnets for the drive of an outer rotor and drive it in rotation.
  • the pump itself is designed as a centrifugal pump with a pump impeller.
  • the pump impeller and the at least one Peltier cooling unit can be arranged in or on the pump in such a way that a mixing of the cooling medium located in the pump housing is effected by the pump impeller, which is contained in a volume adjacent to the cooling region of the pump housing.
  • This has the advantage that it is possible to dispense with otherwise required mixing elements for swirling the cooling medium, which would increase the flow resistance within the pump housing.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the essential components of a Proben ⁇ encoder for chromatography with a receiving device for the sample substances and an integrated liquid cooling unit according to the Erfin dung;
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of the integrated liquid cooling unit in Fig. 1 and
  • Fig. 3 is a schematic representation of the receiving device in Fig. 1 with a spiral course of channels for the cooling medium in plan view (Fig.
  • the receiving device 7 thus comprises the container 5 and a cup-shaped
  • Sample tray 9 which is insulated on its underside and on its outer walls by means of a thermal insulation 11.
  • the heat insulation 11 is made of a sufficiently good heat insulating material and has a sufficient thickness.
  • At least in the bottom of the sample tray 9 at least one cavity, for example in the form of a channel 13 (Fig. 3) for guiding a liquid cooling medium is provided.
  • the liquid cooling medium is fed to the sample tray 9 via a suitable rotary feedthrough 15 (FIG. 3), which is formed in a coaxial pin 17 of the sample tray 9.
  • a flow connection and a return connection On the coaxial pin 17 and the rotary feedthrough 15 is provided in each case a flow connection and a return connection, which is in each case connected to the respective ends of the channel 13.
  • the flow connection and the return connection are each connected to the flow connection or the return connection of an integrated liquid cooling unit 21 by means of a connecting line 19.
  • the integrated liquid cooling unit 21 comprises a pump 23 for conveying the liquid coolant through the connection lines 19 and the channel 13 connected thereto.
  • the sample tray 9 can be driven to rotate about its axis to separate the respective container 5 from which the sample substance 3 is to be removed Move removal position.
  • the rotary feedthrough 15 ensures that regardless of the angular position of the sample tray a compound of
  • the advantage of a low reaction with respect to the heat dissipated by the liquid cooling unit 21 to the receiving device 7 can be achieved.
  • the liquid cooling unit 21 can be positioned sufficiently far away from the receiving device 7.
  • the warm side of the liquid cooling unit 21 may be positioned on the back or another outer wall of the housing of the device 1.
  • Fig. 2 shows an embodiment of an integrated liquid cooling unit 21 sche ⁇ matically in section.
  • the liquid cooling unit 21 comprises a pump 23, which is designed as a centrifugal pump.
  • the pump housing 25, at least in a region in which the pump housing 25 is connected to the cold side of a Peltier cooling unit 27, consists of a material which conducts heat well, so that the heat transfer resistance for the heat transport from that in the pump housing 25 liquid cooling medium 29 to the cold side of the Peltier cooling unit 27 is sufficiently low.
  • the centrifugal pump 23 has on its pump housing 25 a suction port 31 and an outlet port 33.
  • the suction port 31 and the outlet port 33 can be connected by means of the connecting lines 90 with the flow and return port of the receiving device 7 and the rotary feedthrough 15 (Fig. 1).
  • the impeller 35 of the centrifugal pump 23 is provided in the pump housing 25.
  • the fan wheel is held rotatably in the pump housing 25 by means of a shaft 37.
  • the pump housing 25 preferably encloses the shaft and the bearings required for this purpose tightly, so that no sealing passage of the shaft 37 out of the pump housing 25 must be provided. Elaborate sealed rotary feedthroughs through the pump housing can thus be dispensed with.
  • the impeller 35 is located in a volume within the pump housing 25, which is located in the immediate vicinity of the region of the housing wall, through which the heat transport takes place in the direction of the cold side of the Peltier cooling unit 27.
  • a turbulent flow is generated, which ensures a good mixing of the Peltier
  • the shaft 37 may preferably be made of a ceramic material to minimize the wear of the bearings in the pump housing. As a result of the lower thermal conductivity compared to metallic materials, the introduction of heat energy into the interior of the pump and the transfer of this heat to the liquid cooling medium 29 guided in the pump housing 25 can be avoided at the same time.
  • the pump housing 25 may also be formed with an integrated reservoir 39, in which an additional cooling medium 29 may be included.
  • an additional cooling medium 29 may be included.
  • an automatic addition of the cooling medium stored therein takes place via a feed opening 41 in the circulation of the cooling medium.
  • a filling connection 43 may be provided for filling the storage container 39.
  • the warm side of the Peltier cooling unit 27 is connected directly to a heat sink 45. In the usual way, this can have cooling fins 47 for enlarging the surface for transmitting the thermal energy to be dissipated to the ambient air.
  • a fan 49 may be provided on the exhaust side thereof.
  • the fan 49 preferably comprises an autonomous electromotive drive for the rotating drive of the fan 51.
  • the drive of the pump takes place by means of an electromotive drive 53 which consists of arranged on the shaft 37 permanent magnet 55, which form the rotor of the elektro ⁇ motor drive 53 within the pump housing 25, and from Statorspu ⁇ len 57, which for driving the Rotor produce required electromagnetic alternating field.
  • the electromotive drive 53 is, as shown in FIG. 2, preferably provided within the volume of the heat sink 45.
  • an outer rotor which is held coaxially with the shaft 37 rotatable.
  • This outer rotor may comprise permanent magnets, the rotation of which generates the alternating field necessary for driving the pump-internal rotor having the permanent magnets 55.
  • This outer rotor can in turn be coupled, for example, to the electric motor drive of the fan 49 and driven by it.
  • the Pum ⁇ penwelle 37 can be led out on the rear side of the heat sink 45 and coupled to the fan 51. In this way can be dispensed with a stand-alone elektro ⁇ motor drive for the fan 49.
  • an insulating material 59 may be provided between the heat sink 45 and the pump housing.
  • the pump housing can, as shown in FIG. 2, also be substantially completely surrounded by the insulation material 59, that is, except for the area in which the pump housing is connected to the cold side of the Peltier cooling unit 27.
  • the insulating material 59 may also be surrounded by an outer wall of an insulating housing 61, whereby protection of the insulating material 59 against external environmental influences is provided. From the insulation housing 61, only the suction port 31, the outlet port 33 and, if appropriate, the filling port 43 are then led out.
  • the integrated liquid cooling unit shown in Fig. 2 thus has an extremely compact construction, the construction small devices for cooled storage and dispensing of sample substances allows.
  • Fig. 3a shows schematically a sectional view of a horizontal section of the bottom of the sample tray 9 in Fig. 1. From the horizontal section in Fig. 3a and the sectional view in Fig. 3b it is clear that the sample tray 9 in its bottom via a channel 13 for the liquid cooling medium has, which runs essentially in the form of a double spiral. Starting from the rotary feedthrough 15, the cooling medium passes in the direction of the arrow X from a flow connection into the channel 13 and essentially flows spirally up to a reversal point or reversal region 63 of the channel 13.
  • the cooling medium flows essentially parallel to the course of the first section of the channel 13 between the feed connection and the reversal region 63 back to the return connection of the rotary feedthrough 15 (arrow direction Y in FIG. 3 a).
  • the channel 13 can be realized in that, for example, between a lower wall 65 and an upper wall 67 of the bottom of the sample tray 9, a channel element 69 is inserted, the channel 13 being inserted through the channel 13
  • the channel element 69 can be produced, for example, by embossing the double-spiral structure into an initially planar element, for example made of sheet metal or the like.
  • a temperature sensor 71 whose temperature signal is fed to a control unit 73 can be provided on the receiving device, in particular on or in the bottom of the sample tray 9 is.
  • the control unit 73 can then control the liquid cooling unit 21, in particular the power of the pump 23 and the power of the Peltier cooling unit 27 so that the temperature of the Auf ⁇ receiving device 7 is controlled to a constant desired value.

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Abstract

The invention relates to a device for the refrigerated storage and dispensing of substance samples, in particular a sample dispenser that is used in chromatography. Said device comprises a holder (7) for receiving one or more substance samples (3), at least one section of the holder (7) comprising at least one cavity (13) that is traversed by a liquid coolant (29), said cavity or cavities (13) being connected to a feed connection for supplying the coolant (29) and a return connection for evacuating the coolant (29). The device also comprises a liquid refrigeration unit (21), the feed connection of which is connected to the feed connection of the cavity or cavities (13) and the return connection of which is connected to the return connection of the cavity or cavities (13), a pump (23) for transporting the coolant (29) through the cavity or cavities (13) and a Peltier refrigeration unit (27) for cooling the coolant (29). In addition, the invention relates to an integrated liquid refrigeration unit (21) for a device of this type.

Description

Vorrichtung zum gekühlten Aufbewahren und Abgeben von Proben und hierfür geeignete integrierte Flüssigkeits-Kühleinheit Apparatus for the refrigerated storage and dispensing of samples and integrated liquid cooling unit suitable therefor
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gekühlten Aufbewahren und Abgeben von Proben, insbesondere einen Probengeber für die Chromatographie. Die Vorrichtung umfasst eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme einer oder mehrere Proben, welche temperiert wird, um die Proben über längere Zeit hin auf einer konstanten Temperatur halten zu können und auf diese Weise die temperaturabhängigen Eigenschaften der Probensubstanzen unabhängig von der Entnahmezeit konstant zu halten. Des Weiteren gewährleistet die Kühlung auf eine konstante Temperatur, dass die einzelnen Proben¬ substanzen bei gleicher Temperatur analysiert werden können und somit die Ergebnisse vergleichbar sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine integrierte Flüssigkeits- Kühleinheit, die für eine derartige Vorrichtung zum gekühlten Aufbewahren und Abge¬ ben von Proben geeignet ist.The invention relates to a device for the cooled storage and dispensing of samples, in particular a sampler for chromatography. The apparatus comprises a receiving device for receiving one or more samples, which is heated to keep the samples over a long time at a constant temperature and in this way to keep the temperature-dependent properties of the sample substances constant regardless of the sampling time. Furthermore, the cooling to a constant temperature ensures that the individual sample substances can be analyzed at the same temperature and thus the results are comparable. Furthermore, the invention relates to an integrated liquid cooling unit which is suitable for such a device for the cooled storage and dispensing of samples.
Insbesondere in der Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (High PerformanceEspecially in high performance liquid chromatography (High Performance
Liquid Chromatography; HPLC) finden überwiegend automatische Probengeber Ver¬ wendung, die mit einer großen Anzahl zu analysierender Proben, die gleiche oder unter¬ schiedliche Probensubstanzen enthalten können, bestückbar sind. Die Probengeber führen die einzelnen Proben automatisch zum benötigten Zeitpunkt der weiteren Verar- beitung zu. Die Proben befinden sich in einer geeigneten Aufnahmeeinrichtung, die zum einen die Probenbehälter als solche und ggf. Halterungen hierfür und zum anderen einen sogenannten Probenteller umfassen können. Die Entnahme der jeweiligen Probe aus dem Probenbehälter erfolgt über eine Probennadel. Probennadel und die Aufnahmeein¬ richtung können relativ zueinander bewegbar ausgebildet sein, so dass jede Probe ein- zeln und gezielt entnommen werden kann. In der Regel lässt sich die Probennadel in mehreren Bewegungsachsen verschieben, um jede gewünschte Probe erreichen zu kön¬ nen. In einem anderen Lösungsansatz verwendet man einen beweglichen, insbesondere drehbaren oder verschiebbaren Probenteller. Hierdurch vereinfacht sich die Mechanik, die die Probennadel bewegen muss, da mindestens eine Bewegungsachse durch die Bewegung des Probentellers realisiert werden kann. Dies hat gleichzeitig den Vorteil, dass die fluidischen Leitungslängen zur Probennadel kurz gehalten werden können.Liquid Chromatography; HPLC) find predominantly automatic sampler Ver¬ use, which can be equipped with a large number of samples to be analyzed, which may contain the same or unter¬ different sample substances. The samplers automatically feed the individual samples to the required time for further processing. The samples are located in a suitable receiving device, which may include the sample container as such and possibly holders for this and on the other hand a so-called sample plate. The removal of the respective sample from the sample container via a sample needle. Sample needle and the Aufnahmeein¬ direction may be designed to be movable relative to each other, so that each sample can be removed individually and targeted. As a rule, the sample needle can be displaced in several movement axes in order to be able to reach any desired sample. In another approach, use is made of a movable, in particular rotatable or displaceable sample tray. This simplifies the mechanics, which must move the sample needle, since at least one movement axis can be realized by the movement of the sample tray. This has the advantage that the fluidic line lengths to the sample needle can be kept short.
Da die Analysen unter Umständen sehr lange dauern können, und außerdem die Pro- benkapazität in den Probengebern immer größer wird, steigt die Aufenthaltsdauer der einzelnen Proben, die im Probengeber für die Messung bereit gehalten werden müssen. Aus den bereits vorstehend genannten Gründen und auch aufgrund der Tatsache, dass viele Probensubstanzen bei Zimmertemperatur ihre Zusammensetzung verändern kön¬ nen, ist eine Kühlung der Proben erforderlich.As the analyzes may take a very long time, and as sample capacity increases, the length of stay of each sample that must be kept ready in the autosampler increases. For the reasons already mentioned above and also due to the fact that many sample substances can change their composition at room temperature, it is necessary to cool the samples.
Hierzu ist es bekannt, den Probenteller unmittelbar mittels einer Peltier-Kühleinheit, also durch einen thermoelektrischen Kühler, entsprechend zu temperieren. Neben der geforderten, ausreichend hohen Temperaturkonstanz kommt es bei derartigen Proben¬ gebern auch auf eine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb der Aufhahmeein- richtung für die Proben an, um vergleichbare Analyseergebnisse zu erhalten.For this purpose, it is known to temper the sample tray directly by means of a Peltier cooling unit, that is to say by a thermoelectric cooler. In addition to the required, sufficiently high temperature stability, in the case of such samplers also a uniform temperature distribution within the receiving device for the samples is required in order to obtain comparable analysis results.
Bei den bekannten Probengebern mit direkter Peltier-Kühlung ist der Probenteller über einen gut wärmeleitfähigen Metallkörper, der auch Bestandteil des Probentellers sein kann, mit der Kalt-Seite der Peltier-Kühleinheit gekoppelt. Auf der Warmseite der Pel¬ tier-Kühleinheit ist ein Kühlkörper angebracht. Die Abwärme des Kühlkörpers wird durch einen Luftstrom, der durch einen zusätzlichen Lüfter bereit gestellt werden kann, abgeführt.In the known samplers with direct Peltier cooling of the sample plate is coupled via a good thermal conductivity metal body, which may also be part of the sample tray, with the cold side of the Peltier cooling unit. On the hot side of Pel¬ animal cooling unit, a heat sink is attached. The waste heat of the heat sink is dissipated by an air flow that can be provided by an additional fan.
Um einen ausreichenden Wirkungsgrad zu erzielen, müssen die Wärmeübergangswider¬ stände zwischen der Peltier-Kühleinheit und dem Probenteller sowie zwischen der Pel¬ tier-Kühleinheit und der Umgebungsluft so gering wie möglich sein. Aus dieser Forde¬ rung ergibt sich als günstigste geometrische Anordnung eine Platzierung der Peltier- Kühleinheit unmittelbar unterhalb des zu kühlenden Probentellers. Der Kühlkörper muss damit an der Unterseite der Peltier-Kühleinheit befestigt sein. Im Fall eines dreh¬ baren Probentellers dreht sich die Peltier-Kühleinheit einschließlich Kühlkörper mit. Damit ergibt sich für diese Struktur der Nachteil, dass das gesamte Kühlsystem unter¬ halb des Probentellers vorgesehen werden muss, was zwangsweise zu einer Vergröße¬ rung der Bauhöhe des Gesamtgeräts führt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Wärmeabfuhr auf der Warmseite der Peltier-Kühleinheit zwangsläufig in unmittelbarer Nähe des Probentellers erfolgen muss. Somit ist eine aufwändige thermische Isolierung möglich, um eine Rückwirkung auf den Probenteller bzw. die gesamte Aufnahmeein¬ richtung und die darin aufgenommenen Proben infolge einer Erwärmung durch die von der Warm-Seite der Peltier-Kühleinheit abgeführte Wärme zu vermeiden.In order to achieve a sufficient degree of efficiency, the heat transfer resistances between the Peltier cooling unit and the sample plate and between the Pel¬ animal cooling unit and the ambient air must be as low as possible. From this requirement arises as the most favorable geometric arrangement placement of the Peltier cooling unit immediately below the sample tray to be cooled. The heat sink must be attached to the underside of the Peltier cooling unit. In the case of a rotatable sample tray, the Peltier cooling unit including heat sink rotates. This results in the disadvantage for this structure that the entire cooling system must be provided below the sample tray, which necessarily leads to an increase in the overall height of the overall appliance. A further disadvantage is that the heat removal on the hot side of the Peltier cooling unit must necessarily take place in the immediate vicinity of the sample tray. Thus, a complex thermal insulation is possible in order to avoid a reaction to the sample plate or the entire Aufnahmeein¬ direction and the samples received therein as a result of heating by dissipated by the warm side of the Peltier cooling unit heat.
Neben einer direkten thermoelektrischen Kühlung der Aufnahmeeinrichtung für die Proben ist es bekannt, eine Luftkühlung einzusetzen. Die Luft wird in einer entspre¬ chenden Kühleinheit auf die gewünschte Temperatur gebracht. Ein Lüfter erzeugt eine hinreichend starke Luftströmung, die am Probenteller bzw. der Aufnahmeeinrichtung vorbeigeleitet wird und diese kühlt. Die Kühleinheit kann auf unterschiedliche Weise realisiert sein, beispielsweise thermoelektrisch oder auf der Basis eines Verdamp- fungsprinzips.In addition to a direct thermoelectric cooling of the receiving device for the samples, it is known to use an air cooling. The air is brought to the desired temperature in a corresponding cooling unit. A fan generates a sufficiently strong air flow, which is guided past the sample plate or the receiving device and cools it. The cooling unit can be realized in different ways, for example thermoelectrically or based on an evaporation principle.
Wegen der geringen Wärmekapazität von Luft ist ein entsprechend großer Volumen¬ strom nötig, um einen ausreichenden Wärmetransport zu erzielen. Dies bedingt große Querschnitte für die erforderlichen luftführenden Kanäle, was mit einem entsprechen¬ den Platzbedarf und einer entsprechenden Baugröße einhergeht. Die geringe Wärmeka- pazität des Kühlmittels Luft macht es zudem schwierig, eine gleichmäßige Temperatur¬ verteilung sicher zu stellen.Because of the low heat capacity of air, a correspondingly large volume flow is necessary in order to achieve sufficient heat transfer. This requires large cross sections for the required air-conducting channels, which is associated with a corresponding space requirement and a corresponding size. The low heat capacity of the coolant air also makes it difficult to ensure a uniform temperature distribution.
Schließlich ist es bekannt, eine Aufnahmeeinrichtung eines Probengebers mittels eines externen Kühlsystems zu kühlen. Es ist beispielsweise bekannt, ein externes Flüssig- keits-Kühlsystem in Form eines Kryostaten mit einem Probengeber zu koppeln. Der Kryostat stellt dabei eine auf den gewünschten Wert temperierte Kühlflüssigkeit zurFinally, it is known to cool a receiving device of a sample dispenser by means of an external cooling system. For example, it is known to couple an external liquid cooling system in the form of a cryostat with a sampler. The cryostat sets a tempered to the desired value cooling liquid
Verfügung. Unterhalb des Probentellers ist ein Bereich vorgesehen, der von der Kühl¬ flüssigkeit durchströmt und damit auf etwa dieselbe Temperatur wie die Kühlflüssigkeit gebracht wird. Nachteilig an dieser Lösung ist vor allem der große Platzbedarf durch das zusätzliche externe Gerät. Außerdem muss zur Inbetriebnahme zuerst das Kühlsystem angeschlos¬ sen, befüllt und entlüftet werden.Available. Below the sample tray, a region is provided which flows through the liquid Kühl¬ and thus brought to about the same temperature as the cooling liquid. The disadvantage of this solution is above all the large space required by the additional external device. In addition, for commissioning, the cooling system must first be connected, filled and vented.
Da derartige bekannte Probengeber einen ortsfesten Probenteller aufweisen, ist es in diesem Fall erforderlich, einen aufwändigeren Nadelantrieb zur Probenentnahme mit entsprechend langen Verbindungsleitungen vorzusehen. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Temperaturregelung für die Kühlflüssigkeit im externen Gerät erfolgt. Damit hängt die Temperatur der Aufnahmeeinrichtung von weiteren Faktoren ab, wie z. B. der Um¬ gebungstemperatur und der Luftbewegung sowie von der Länge der Leitungen für die Kühlflüssigkeit.Since such known sampler have a stationary sample tray, it is necessary in this case to provide a more complex needle drive for sampling with correspondingly long connecting lines. Another disadvantage is that the temperature control for the coolant takes place in the external device. Thus, the temperature of the receiving device depends on other factors, such. B. the ambient temperature Um¬ and the air movement and the length of the lines for the cooling liquid.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum gekühlten Auf¬ bewahren und Abgeben von Probensubstanzen, insbesondere einen Probengeber für die Chromatographie, zu schaffen, wobei die vorgenannten Nachteile bekannter Systeme vermieden werden und insbesondere eine geringere Gerätebauhöhe ermöglicht wird. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Flüssigkeits-The invention is therefore based on the object to provide a device for cooled Auf¬ preserving and dispensing of sample substances, in particular a sampler for chromatography to create, the aforementioned disadvantages of known systems are avoided and in particular a lower device height is made possible. Furthermore, the object of the invention is to provide an integrated liquid
Kühleinheit für eine derartige Vorrichtung bereit zu stellen.Cooling unit for such a device to provide.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 7.The invention solves this problem with the features of claims 1 and 7, respectively.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass der Einsatz einer Flüssigkeitskühlung in einer Vorrichtung zum gekühlten Aufbewahren und Abgeben von Proben, wie bei- spielsweise einem Probengeber für die Chromatographie, dann auf einfache Weise möglich ist und zu einer geringen Baugröße, insbesondere geringen Bauhöhe, führt, wenn für die Flüssigkeits-Kühleinheit eine Peltier-Kühleinheit verwendet wird. Derarti¬ ge Peltier-Kühleinheiten sind entsprechend bauklein und können an einer beliebigen Stelle innerhalb der Vorrichtung zum gekühlten Aufbewahren und Abgeben von Pro- bensubstanzen vorgesehen werden, wenn durch den Einsatz eines flüssigen Kühlmedi¬ ums die Wärme von der Aufnahmeeinrichtung an den Ort der Flüssigkeits-Kühleinheit transportiert wird. Durch die von der Aufnahrneeinrichtung entfernte Positionierung der Flüssigkeits- Kühleinheit und insbesondere der davon umfassten Peltier-Kühleinheit ergibt sich der Vorteil, dass die von der Warm-Seite der Peltier-Kühleinheit abzuführende Wärmeener¬ gie unter Vermeidung einer hierdurch bedingten Erwärmung der Aufnahmeeinrichtung abgeführt werden kann.The invention is based on the recognition that the use of liquid cooling in a device for the cooled storage and dispensing of samples, such as, for example, a sample dispenser for chromatography, is then possible in a simple manner and results in a small overall size, in particular a low overall height. leads if a Peltier cooling unit is used for the liquid cooling unit. Such Peltier cooling units are correspondingly small in size and can be provided at any point within the device for the cooled storage and dispensing of sample substances, if the use of a liquid cooling medium transfers the heat from the receiving device to the location of the liquid. Cooling unit is transported. Due to the positioning of the liquid cooling unit remote from the receiving device and in particular of the Peltier cooling unit comprised thereof, there is the advantage that the heat energy to be dissipated from the hot side of the Peltier cooling unit can be dissipated while avoiding a heating of the receiving device caused thereby ,
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der wenigstens eine vom flüssigen Kühlmedium durchströmte Hohlraum, der in zumindest einem Teil der Aufnahmeein¬ richtung vorgesehen ist, in Form eines Kanals ausgebildet sein.According to one embodiment of the invention, the at least one hollow medium through which the liquid cooling medium flows, which cavity is provided in at least one part of the receiving device, can be designed in the form of a channel.
Durch eine entsprechende Führung des Kanals oder das Vorsehen mehrerer Kanäle mit den selben Querschnitten und dem selben Strömungswiderstand zwischen dem Vor- und Rücklauf kann eine gleichmäßige Temperierung der Aufnahmeeinrichtung, insbe¬ sondere des Probentellers, erreicht werden.By a corresponding guidance of the channel or the provision of several channels with the same cross sections and the same flow resistance between the supply and return a uniform temperature of the receiving device, in particular the sample tray, can be achieved.
Beispielsweise ist es möglich, den wenigstens einen Kanal so auszubilden, dass er mit einem ersten Abschnitt von seinem Vorlaufanschluss bis zu einem Umkehrpunkt oder Umkehrbereich verläuft und mit einem zweiten Abschnitt von dem Umkehrpunkt oderFor example, it is possible to form the at least one channel so that it runs with a first section from its supply connection to a reversal point or reversal region and with a second section from the reversal point or
Umkehrbereich bis zu seinem Rücklaufanschluss, wobei der erste Abschnitt im We¬ sentlichen über seine gesamte Länge parallel zum zweiten Abschnitt verläuft. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei einer angenommenen gleichmäßigen Wärmeabgabe pro Län¬ geneinheit in jedem Längenabschnitt des Doppelkanals, in dem ein Teil des ersten Ab- Schnitts und ein Teil des zweiten Abschnitts des wenigstens einen Kanals verläuft, imReverse area to its return port, wherein the first section extends substantially over its entire length parallel to the second section. This ensures that, assuming uniform heat emission per unit length in each longitudinal section of the double channel in which a part of the first section and a part of the second section of the at least one channel runs
Wesentlichen die selbe Wärmeleistung aufgenommen werden kann.Essentially the same heat output can be absorbed.
Dabei kann der wenigstens eine Kanal mit seinem ersten und zweiten Abschnitt eine Doppelspirale oder eine doppelt mäanderförmige Struktur bilden.In this case, the at least one channel with its first and second sections can form a double spiral or a double meander-shaped structure.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein Temperatursensor vorge- sehen sein, der die Ist-Temperatur der Aufnahmevorrichtung, vorzugsweise an einem den Probensubstanzen benachbarten Ort, erfasst. Durch das zusätzliche Vorsehen einer Regeleinheit, welcher das Signal des Temperatursensors zugeführt ist, kann durch eine Regelung der Pumpenleistung und/oder der Leistung der Peltier-Kühleinheit mittels der Regeleinheit die erfasste Ist-Temperatur innerhalb vorgegebener Schranken gleich einer vorgegebenen Soll-Temperatur gehalten werden.According to a further embodiment of the invention, a temperature sensor can be provided which detects the actual temperature of the receiving device, preferably at a location adjacent to the sample substances. By the additional provision of a Control unit, which is supplied with the signal of the temperature sensor, by controlling the pump power and / or the power of the Peltier cooling unit by means of the control unit, the detected actual temperature within predetermined limits are kept equal to a predetermined target temperature.
Eine für eine derartige Vorrichtung zum gekühlten Aufbewahren und Abgeben vonOne for such a device for the refrigerated storing and dispensing of
Proben geeignete integrierte Flüssigkeits-Kühleinheit umfasst eine Pumpe zur Förde¬ rung des flüssigen Kühlmediums von einem Ansauganschluss zu einem Auslassan- schluss, welche ein Pumpengehäuse aufweist, in dem der Ansauganschluss und der Auslassanschluss vorgesehen sind oder mit welchem der Ansauganschluss oder der Auslassanschluss verbunden sind. Die Wandung des Pumpengehäuses ist zumindest in einem Kühlbereich so ausgebildet, dass ein geringer Wärmedurchgangswiderstand gegeben ist. In diesem Kühlbereich ist wenigstens eine Peltier-Kühleinheit mit dem Pumpengehäuse gut wärmeleitend verbunden, um einen Transport von Wärmeenergie aus dem das Pumpengehäuse durchströmenden Kühlmedium zu einer Wärmesenke zu bewirken. Die Wärmesenke ist dabei unmittelbar mit der Warm-Seite der Peltier-Samples suitable integrated liquid cooling unit comprises a pump for Förde¬ tion of the liquid cooling medium from a suction port to an outlet, which has a pump housing in which the suction port and the outlet port are provided or to which the suction port or the outlet port are connected. The wall of the pump housing is formed at least in a cooling region so that a low heat transfer resistance is given. In this cooling region, at least one Peltier cooling unit is connected to the pump housing with good heat conduction in order to effect a transport of heat energy from the cooling medium flowing through the pump housing to a heat sink. The heat sink is directly connected to the warm side of the Peltier
Kühleinheit verbunden. Zwischen dem Pumpengehäuse und der Wärmesenke ist außer¬ halb des Bereichs, in dem die wenigstens eine Peltier-Kühleinheit zwischen der Au- ssenwandung des Pumpengehäuses und der dieser zugewandten Wandung der Wärme¬ senke angeordnet ist, eine Isolierung vorgesehen. Hierdurch wird eine Rückwirkung von der Warm-Seite der Peltier-Kühleinheit auf deren Kalt-Seite und damit auf dasCooling unit connected. Between the pump housing and the heat sink, insulation is provided outside the region in which the at least one Peltier cooling unit is arranged between the outer wall of the pump housing and the wall of the heat sink facing the latter. As a result, a reaction from the warm side of the Peltier cooling unit on the cold side and thus on the
Pumpengehäuse weitgehend vermieden und der Gesamtwirkungsgrad verbessert.Pump housing largely avoided and improves the overall efficiency.
Die Wärmesenke kann insbesondere als Kühlkörper mit einer die Oberfläche vergrö¬ ßernden Struktur ausgebildet sein.The heat sink can in particular be designed as a heat sink with a surface enlarging structure.
Als Pumpenantrieb kann ein Elektromotor vorgesehen sein, der innerhalb der Einheit bestehend aus Wärmesenke, Pumpengehäuse, Peltier-Kühleinheit und Isolierung, vor¬ zugsweise innerhalb des Volumens der Wärmesenke, angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine extrem baukleine Flüssigkeits-Kühleinheit. Der Pumpenantrieb kann bei dieser Anordnung seine Verlustleistung unmittelbar an die Wärmesenke abgeben, so dass diese sowohl für das Abfuhren der Wärmeenergie von der Warm-Seite der Peltier-Kühleinheit dient als auch für das Abführen der Verlustlei¬ stung des Pumpenantriebs. Auch hierdurch wird eine extrem kompakte Konstruktion der Flüssigkeits-Kühleinheit möglich.As pump drive, an electric motor can be provided which is arranged within the unit consisting of heat sink, pump housing, Peltier cooling unit and insulation, preferably within the volume of the heat sink. This results in an extremely compact liquid cooling unit. In this arrangement, the pump drive can deliver its power loss directly to the heat sink, so that it serves both to remove the heat energy from the hot side of the Peltier cooling unit and to dissipate the loss power of the pump drive. This also makes an extremely compact design of the liquid cooling unit possible.
Der Elektromotor kann besonders zweckmäßig als elektronisch kommutierter Motor mit Permanentmagnet-Rotor realisiert werden. In diesem Fall muss dem Rotor keine elektri¬ sche Energie zugeführt werden, so dass dieser unmittelbar im dichten Pumpengehäuse angeordnet werden kann. Das zum Antrieb des Rotors erforderliche elektromagnetische Drehfeld kann sowohl durch das Vorsehen entsprechender Statorwicklungen, als auch durch das Vorsehen eines äußeren Rotors, auf dem wiederum Permanentmagnete ange¬ ordnet sind.The electric motor can be realized particularly useful as an electronically commutated motor with permanent magnet rotor. In this case, no electrical energy must be supplied to the rotor, so that it can be arranged directly in the sealed pump housing. The electromagnetic rotary field required to drive the rotor can be arranged both by the provision of corresponding stator windings and by the provision of an outer rotor, on which in turn permanent magnets are arranged.
Durch das Vorsehen der Permanentmagnete innerhalb des dichten Pumpengehäuses ergibt sich der Vorteil, dass aus dem Pumpengehäuse keine Antriebswelle herausgeführt werden muss. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass in einem Permanentmagnet-Rotor nahezu keine Verlustwärme freigesetzt wird, r Kühlkörper kann mittels eines ebenfalls mit der Flüssigkeits-Kühleinheit integriert ausgebildeten Lüfters gekühlt werden.By providing the permanent magnets within the sealed pump housing, there is the advantage that no drive shaft has to be led out of the pump housing. Another advantage is that virtually no heat loss is released in a permanent magnet rotor, and the heat sink can be cooled by means of a fan which is likewise integrated with the liquid cooling unit.
Die Welle des Elektromotors zum Antrieb der Pumpe kann selbstverständlich auch aus dem Pumpengehäuse herausgeführt und mit dem Lüfterrad des Lüfters verbunden sein. Hierbei ist zwar die dichte Durchführung der Welle des Pumpenantriebs durch dasThe shaft of the electric motor for driving the pump can of course also led out of the pump housing and connected to the fan of the fan. Although this is the tight implementation of the shaft of the pump drive through the
Pumpengehäuse erforderlich, jedoch kann ein separater Lüftermotor eingespart werden.Pump housing required, but a separate fan motor can be saved.
Nach einer anderen Ausführungsform kann selbstverständlich auch ein Lüfter mit einem separaten elektromotorischen Antrieb vorgesehen sein. Dieser elektromotorische An¬ trieb kann auch gleichzeitig für den Antrieb eines äußeren Rotors mit Permanentma- gneten gekoppelt sein und diesen rotierend antreiben. Durch das von den Permanentma¬ gneten des äußeren Rotors erzeugte elektromagnetische Drehfeld kann ein im Pumpen¬ gehäuse dicht aufgenommener Rotor (ohne herausgeführte Welle) angetrieben werden. Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Pumpe selbst als Kreisel¬ pumpe mit einem Pumpenflügelrad ausgebildet.According to another embodiment, of course, a fan may be provided with a separate electric motor drive. This electromotive drive can also be coupled with permanent magnets for the drive of an outer rotor and drive it in rotation. By means of the electromagnetic rotating field generated by the permanent magnets of the outer rotor, it is possible to drive a rotor which is tightly received in the pump housing (without the shaft being brought out). According to the preferred embodiment of the invention, the pump itself is designed as a centrifugal pump with a pump impeller.
Das Pumpenflügelrad und die wenigstens eine Peltier-Kühleinheit können dabei so in bzw. an der Pumpe angeordnet sein, dass durch das Pumpenflügelrad eine Durch- mischung des im Pumpengehäuse befindlichen Kühlmediums bewirkt wird, welches in einem an den Kühlbereich des Pumpengehäuse angrenzenden Volumen enthalten ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auf ansonsten benötigte Mischelemente zur Ver- wirbelung des Kühlmediums verzichtet werden kann, die den Strömungswiderstand innerhalb des Pumpengehäuses erhöhen würden.The pump impeller and the at least one Peltier cooling unit can be arranged in or on the pump in such a way that a mixing of the cooling medium located in the pump housing is effected by the pump impeller, which is contained in a volume adjacent to the cooling region of the pump housing. This has the advantage that it is possible to dispense with otherwise required mixing elements for swirling the cooling medium, which would increase the flow resistance within the pump housing.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unter ansprüchen.Further embodiments of the invention will become apparent from the sub-claims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungs¬ beispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to Ausführungs¬ shown in the drawing examples. In the drawing show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der wesentlichen Komponenten eines Proben¬ gebers für die Chromatographie mit einer Aufnahmeeinrichtung für die Pro- bensubstanzen und einer integrierten Flüssigkeits-Kühleinheit nach der Erfin¬ dung;1 is a schematic representation of the essential components of a Proben¬ encoder for chromatography with a receiving device for the sample substances and an integrated liquid cooling unit according to the Erfin dung;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht der integrierten Flüssigkeits-Kühleinheit in Fig. 1 undFig. 2 is a schematic sectional view of the integrated liquid cooling unit in Fig. 1 and
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Aufnahmeeinrichtung in Fig. 1 mit einem spiralförmigen Verlauf von Kanälen für das Kühlmedium in Draufsicht (Fig.Fig. 3 is a schematic representation of the receiving device in Fig. 1 with a spiral course of channels for the cooling medium in plan view (Fig.
3a) und im Schnitt entlang der Linie A-A (Fig. 3b).3a) and in section along the line A-A (Fig. 3b).
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung 1 zum gekühlten Aufbewah¬ ren und Abgeben von Proben 3, die beispielsweise in kleinen Behältern 5 aufgenommen sein können. Die Behälter 5 können selbstverständlich in entsprechenden Käfigen (nicht dargestellt) gehalten sein. Alternativ können die Substanzen auch direkt in einer Auf¬ nahme mit entsprechenden Vertiefungen eingebracht sein. Im Rahmen der folgenden Beschreibung seien jegliche Mittel zur Aufnahme der eigentlichen Probensubstanzen 3 als Aufnahmeeinrichtung 7 bezeichnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Aufnahmeeinrichtung 7 somit die Behälter 5 und einen topfförmig ausgebildeten1 shows a schematic representation of a device 1 for cooled storage and dispensing of samples 3, which may be received in small containers 5, for example. The container 5 can of course in corresponding cages (not shown). Alternatively, the substances can also be introduced directly into a receptacle with corresponding recesses. In the following description, any means for receiving the actual sample substances 3 are referred to as receiving means 7. In the illustrated embodiment, the receiving device 7 thus comprises the container 5 and a cup-shaped
Probenteller 9, der an seiner Unterseite und an seinen Außenwandungen mittels einer Wärmeisolierung 11 isoliert ist. Die Wärmeisolierung 11 besteht aus einem ausreichend gut wärmeisolierenden Material und weist eine ausreichende Dicke auf.Sample tray 9, which is insulated on its underside and on its outer walls by means of a thermal insulation 11. The heat insulation 11 is made of a sufficiently good heat insulating material and has a sufficient thickness.
Zumindest im Boden des Probentellers 9 ist wenigstens ein Hohlraum, beispielsweise in Form eines Kanals 13 (Fig. 3) zum Führen eines flüssigen Kühlmediums vorgesehen.At least in the bottom of the sample tray 9 at least one cavity, for example in the form of a channel 13 (Fig. 3) for guiding a liquid cooling medium is provided.
Das flüssige Kühlmedium wird dem Probenteller 9 über eine geeignete Drehdurchfüh¬ rung 15 (Fig. 3) zugeführt, die in einem koaxialen Zapfen 17 des Probentellers 9 ausge¬ bildet ist. An dem koaxialen Zapfen 17 bzw. der Drehdurchführung 15 ist jeweils ein Vorlaufanschluss und ein Rücklaufanschluss vorgesehen, welche jeweils mit den betref- fenden Enden des Kanals 13 verbunden ist. Der Vorlaufanschluss und der Rücklaufan¬ schluss ist jeweils mittels einer Anschlussleitung 19 mit dem Vorlaufanschluss bzw. dem Rücklaufanschluss einer integrierten Flüssigkeits-Kühleinheit 21 verbunden. Die integrierte Flüssigkeits-Kühleinheit 21 umfasst eine Pumpe 23, zur Förderung des flüs¬ sigen Kühlmediums durch die Anschlussleitungen 19 und den damit verbundenen Kanal 13.The liquid cooling medium is fed to the sample tray 9 via a suitable rotary feedthrough 15 (FIG. 3), which is formed in a coaxial pin 17 of the sample tray 9. On the coaxial pin 17 and the rotary feedthrough 15 is provided in each case a flow connection and a return connection, which is in each case connected to the respective ends of the channel 13. The flow connection and the return connection are each connected to the flow connection or the return connection of an integrated liquid cooling unit 21 by means of a connecting line 19. The integrated liquid cooling unit 21 comprises a pump 23 for conveying the liquid coolant through the connection lines 19 and the channel 13 connected thereto.
Durch die Drehdurchführung 15, die in dem koaxialen Zapfen 17 des Probentellers 9 vorgesehen ist, kann der Probenteller 9 um seine Achse rotierend angetrieben ausgebil¬ det sein, um den jeweiligen Behälter 5, aus dem die Probensubstanz 3 entnommen wer¬ den soll, in eine Entnahmeposition zu bewegen. Die Drehdurchführung 15 gewährleistet dabei, dass unabhängig von der Winkelstellung des Probentellers eine Verbindung desThrough the rotary feedthrough 15, which is provided in the coaxial pin 17 of the sample tray 9, the sample tray 9 can be driven to rotate about its axis to separate the respective container 5 from which the sample substance 3 is to be removed Move removal position. The rotary feedthrough 15 ensures that regardless of the angular position of the sample tray a compound of
Kanals 13 mit dem Vorlaufanschluss und Rücklaufanschluss der Drehdurchführung 15 und den damit verbundenen Anschlussleitungen 19 aufrecht erhalten bleibt. Durch das räumliche Trennen der integrierten Flüssigkeits-Kühleinheit 21 und des Probentellers 9 bzw. der Aufnahmeeinrichtung 7 und den Transport der Wärme mittels des flüssigen Kühlmediums von der Aufnahmeeinrichtung 7 zur Flüssigkeits- Kühleinheit 21 ergibt sich der Vorteil einer flexiblen Anordnung der integrierten Flüs- sigkeits-Kühleinheit 21 innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses (nicht dargestellt) derChannel 13 with the flow connection and return connection of the rotary feedthrough 15 and the associated connection lines 19 is maintained. The spatial separation of the integrated liquid cooling unit 21 and the sample plate 9 or the receiving device 7 and the transport of the heat by means of the liquid cooling medium from the receiving device 7 to the liquid cooling unit 21 results in the advantage of a flexible arrangement of the integrated liquid Cooling unit 21 within a common housing (not shown) of
Vorrichtung 1. Gegenüber bekannten, direkt mittels einer Peltier-Kühleinheit an der Unterseite gekühlten Probentellers 9 ergibt sich insbesondere der Vorteil einer mögli¬ chen geringeren Bauhöhe einer derartigen Vorrichtung.Device 1. Compared to known, directly cooled by means of a Peltier cooling unit at the bottom of the sample tray 9 results in particular the advantage of mögli¬ chen lower overall height of such a device.
Des Weiteren kann durch die räumliche Trennung der integrierten Flüssigkeits- Kühleinheit 21 von der Aufnahmeeinrichtung 7 der Vorteil einer geringen Rückwirkung hinsichtlich der von der Flüssigkeits-Kühleinheit 21 abgeführten Wärme auf die Auf¬ nahmeeinrichtung 7 erzielt werden. In jedem Fall kann, selbst bei einer unmittelbar angrenzenden Positionierung der Flüssigkeits-Kühleinheit 21 an die Aufnahmeeinrich¬ tung 7 durch das Vorsehen einer entsprechenden Isolierung eine derartige Rückwirkung vermieden werden. In vielen Fällen wird eine derartige Isolierung jedoch nicht erfor¬ derlich sein, da die Flüssigkeits-Kühleinheit 21 ausreichend weit entfernt von der Auf¬ nahmeeinrichtung 7 positioniert werden kann. Beispielsweise kann die Warm-Seite der Flüssigkeits-Kühleinheit 21 an der Rückseite oder einen anderen Außenwandung des Gehäuses der Vorrichtung 1 positioniert werden.Furthermore, due to the spatial separation of the integrated liquid cooling unit 21 from the receiving device 7, the advantage of a low reaction with respect to the heat dissipated by the liquid cooling unit 21 to the receiving device 7 can be achieved. In any case, even with an immediately adjacent positioning of the liquid cooling unit 21 to the Aufnahmeeinrich¬ device 7 by the provision of appropriate insulation, such a reaction can be avoided. In many cases, however, such insulation will not be necessary since the liquid cooling unit 21 can be positioned sufficiently far away from the receiving device 7. For example, the warm side of the liquid cooling unit 21 may be positioned on the back or another outer wall of the housing of the device 1.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer integrierten Flüssigkeits-Kühleinheit 21 sche¬ matisch im Schnitt. Die Flüssigkeits-Kühleinheit 21 umfasst eine Pumpe 23, die als Kreiselpumpe ausgebildet ist. Das Pumpengehäuse 25 besteht zumindest in einem Be¬ reich, in welchem das Pumpengehäuse 25 mit der Kalt-Seite einer Peltier-Kühleinheit 27 verbunden ist, aus einem gut wärmeleitenden Material, so dass der Wärmedurch- gangswiderstand für den Wärmetransport von dem im Pumpengehäuse 25 befindlichen flüssigen Kühlmedium 29 auf die Kalt-Seite der Peltier-Kühleinheit 27 ausreichend gering ist. Die Kreiselpumpe 23 weist an ihrem Pumpengehäuse 25 einen Ansauganschluss 31 und einen Auslassanschluss 33 auf. Der Ansauganschluss 31 und der Auslassanschluss 33 können mittels der Anschlussleitungen 90 mit dem Vorlauf- und Rücklaufanschluss der Aufnahmeeinrichtung 7 bzw. der Drehdurchführung 15 verbunden sein (Fig. 1).Fig. 2 shows an embodiment of an integrated liquid cooling unit 21 sche¬ matically in section. The liquid cooling unit 21 comprises a pump 23, which is designed as a centrifugal pump. The pump housing 25, at least in a region in which the pump housing 25 is connected to the cold side of a Peltier cooling unit 27, consists of a material which conducts heat well, so that the heat transfer resistance for the heat transport from that in the pump housing 25 liquid cooling medium 29 to the cold side of the Peltier cooling unit 27 is sufficiently low. The centrifugal pump 23 has on its pump housing 25 a suction port 31 and an outlet port 33. The suction port 31 and the outlet port 33 can be connected by means of the connecting lines 90 with the flow and return port of the receiving device 7 and the rotary feedthrough 15 (Fig. 1).
Im Pumpengehäuse 25 ist das Flügelrad 35 der Kreiselpumpe 23 vorgesehen. Das Flü¬ gelrad ist mittels einer Welle 37 rotierbar im Pumpengehäuse 25 gehalten. Das Pum¬ pengehäuse 25 schließt dabei die Welle und die hierfür erforderlichen Lager vorzugs¬ weise dicht ein, so dass keine abdichtende Durchführung der Welle 37 aus dem Pum¬ pengehäuse 25 heraus vorgesehen sein muss. Aufwändige abgedichtete Drehdurchfüh- rungen durch das Pumpengehäuse können somit entfallen.In the pump housing 25, the impeller 35 of the centrifugal pump 23 is provided. The fan wheel is held rotatably in the pump housing 25 by means of a shaft 37. The pump housing 25 preferably encloses the shaft and the bearings required for this purpose tightly, so that no sealing passage of the shaft 37 out of the pump housing 25 must be provided. Elaborate sealed rotary feedthroughs through the pump housing can thus be dispensed with.
Das Flügelrad 35 befindet sich in einem Volumen innerhalb des Pumpengehäuses 25, welches sich in unmittelbarer Nachbarschaft des Bereichs der Gehäusewandung befin¬ det, durch die der Wärmetransport in Richtung auf die Kalt-Seite der Peltier- Kühleinheit 27 erfolgt. Damit wird in der Umgebung dieses Bereichs der Gehäusewandung eine turbulente Strömung erzeugt, die eine gute Durchmischung des von der Peltier-The impeller 35 is located in a volume within the pump housing 25, which is located in the immediate vicinity of the region of the housing wall, through which the heat transport takes place in the direction of the cold side of the Peltier cooling unit 27. Thus, in the vicinity of this area of the housing wall, a turbulent flow is generated, which ensures a good mixing of the Peltier
Kühlemheit bereits abgekühlten Kühlmediums mit dem einströmenden, relativ warmen Kühlmedium bewirkt. Hierdurch wird der Wärmeübergang von der Peltier-Kühleinheit und damit der Wirkungsgrad des Gesamtsystems wesentlich verbessert.Kühlemheit already cooled cooling medium with the incoming, relatively warm cooling medium causes. As a result, the heat transfer from the Peltier cooling unit and thus the efficiency of the overall system is substantially improved.
Die Welle 37 kann vorzugsweise aus einem keramischen Material bestehen, um den Verschleiß der Lager im Pumpengehäuse gering zu halten. Durch die im Vergleich zu metallischen Werkstoffen geringere Wärmeleitfähigkeit lässt sich dadurch gleichzeitig das Einbringen von Wärmeenergie in das Pumpeninnere und das Übertragen dieser Wärme auf das im Pumpengehäuse 25 geführte flüssige Kühlmedium 29 vermeiden.The shaft 37 may preferably be made of a ceramic material to minimize the wear of the bearings in the pump housing. As a result of the lower thermal conductivity compared to metallic materials, the introduction of heat energy into the interior of the pump and the transfer of this heat to the liquid cooling medium 29 guided in the pump housing 25 can be avoided at the same time.
Wie in Fig. 2 dargestellt, kann das Pumpengehäuse 25 auch mit einem integrierten Vorratsbehälter 39 ausgebildet sein, in dem ein zusätzliches Kühlmedium 29 enthalten sein kann. Durch das Vorsehen des Vorratsbehälters 39 im oberen Bereich erfolgt ein selbsttätiges Zufügen des darin bevorrateten Kühlmediums über eine Zuführöffnung 41 in den Kreislauf des Kühlmediums. Für das Befüllen des Vorratsbehälters 39 kann ein Befüllanschluss 43 vorgesehen sein. Indem der Vorratsbehälter 39 nur zum Teil mit Kühlmedium gefüllt wird, wirkt das mit Luft gefüllte restliche Volumen des Vorratsbe¬ hälters 39 gleichzeitig als Ausgleichsbehälter für die vom Betriebszustand abhängige Wärmedehnung der Kühlflüssigkeit. Bei einer insgesamt höheren Kühlmitteltemperatur steigt der Volumenbedarf des Kühlmittels an, so dass sich der Flüssigkeitsstand im Vorratsbehälter 39 erhöht und die darüber befindliche Luft komprimiert wird.As shown in Fig. 2, the pump housing 25 may also be formed with an integrated reservoir 39, in which an additional cooling medium 29 may be included. By providing the storage container 39 in the upper region, an automatic addition of the cooling medium stored therein takes place via a feed opening 41 in the circulation of the cooling medium. For filling the storage container 39, a filling connection 43 may be provided. By only partially filling the reservoir 39 with cooling medium, the remaining volume of the reservoir 39 filled with air simultaneously acts as a reservoir for the thermal expansion of the coolant dependent on the operating state. At an overall higher coolant temperature, the volume requirement of the coolant increases, so that the fluid level increases in the reservoir 39 and the air above it is compressed.
Die Warm-Seite der Peltier-Kühleinheit 27 ist unmittelbar mit einem Kühlkörper 45 verbunden. Dieser kann in üblicher Weise Kühlrippen 47 zur Vergrößerung der Ober- fläche zur Übertragung der abzuführenden Wärmeenergie an die Umgebungsluft auf¬ weisen.The warm side of the Peltier cooling unit 27 is connected directly to a heat sink 45. In the usual way, this can have cooling fins 47 for enlarging the surface for transmitting the thermal energy to be dissipated to the ambient air.
Zur Verbesserung des Wärmeabtransports vom Kühlkörper 45 kann an dessen Abluft¬ seite ein Lüfter 49 vorgesehen sein. Der Lüfter 49 umfasst vorzugsweise einen eigen¬ ständigen elektromotorischen Antrieb für den rotierenden Antrieb des Lüfterrads 51.To improve the heat dissipation from the heat sink 45, a fan 49 may be provided on the exhaust side thereof. The fan 49 preferably comprises an autonomous electromotive drive for the rotating drive of the fan 51.
Der Antrieb der Pumpe erfolgt mittels eines elektromotorischen Antriebs 53, der aus an der Welle 37 angeordneten Permanentmagneten 55 besteht, die den Rotor des elektro¬ motorischen Antriebs 53 innerhalb des Pumpengehäuses 25 bilden, und aus Statorspu¬ len 57, die das für den Antrieb des Rotors erforderliche elektromagnetische Wechselfeld erzeugen. Der elektromotorische Antrieb 53 ist dabei, wie in Fig. 2 dargestellt, vor- zugsweise innerhalb des Volumens des Kühlkörpers 45 vorgesehen. Hierdurch ergibt sich zum einen der Vorteil einer sehr kompakten Bauweise und zum anderen der Vor¬ teil, dass die vom elektromagnetischen Antrieb 53, insbesondere den Statorspulen 57 erzeugte Wärmeenergie ebenfalls unmittelbar über den Kühlkörper 45 abgeführt werden kann.The drive of the pump takes place by means of an electromotive drive 53 which consists of arranged on the shaft 37 permanent magnet 55, which form the rotor of the elektro¬ motor drive 53 within the pump housing 25, and from Statorspu¬ len 57, which for driving the Rotor produce required electromagnetic alternating field. The electromotive drive 53 is, as shown in FIG. 2, preferably provided within the volume of the heat sink 45. On the one hand, this results in the advantage of a very compact construction and, on the other hand, the advantage that the heat energy generated by the electromagnetic drive 53, in particular the stator coils 57, can likewise be dissipated directly via the heat sink 45.
Selbstverständlich sind jedoch auch andere elektromotorische Antriebe für die Kreisel¬ pumpe 23 denkbar. Beispielsweise kann anstelle der Statorspulen 57 ein äußerer Rotor vorgesehen sein, der koaxial zur Welle 37 rotierbar gehalten ist. Dieser äußere Rotor kann Permanentmagnete umfassen, durch deren Rotation das für den Antrieb des die Permanentmagneten 55 aufweisenden, pumpeninternen Rotors nötige Wechselfeld erzeugt wird. Dieser äußere Rotor kann seinerseits beispielsweise mit dem elektromoto¬ rischen Antrieb des Lüfters 49 gekoppelt und von diesem angetrieben sein.Of course, however, other electromotive drives for the centrifugal pump 23 are conceivable. For example, may be provided instead of the stator coils 57, an outer rotor which is held coaxially with the shaft 37 rotatable. This outer rotor may comprise permanent magnets, the rotation of which generates the alternating field necessary for driving the pump-internal rotor having the permanent magnets 55. This outer rotor can in turn be coupled, for example, to the electric motor drive of the fan 49 and driven by it.
Nach einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann die Pum¬ penwelle 37 an der rückwärtigen Seite des Kühlkörpers 45 herausgeführt und mit dem Lüfterrad 51 gekoppelt sein. Auf diese Weise kann auf einen eigenständigen elektro¬ motorischen Antrieb für den Lüfter 49 verzichtet werden.According to another, not shown embodiment of the invention, the Pum¬ penwelle 37 can be led out on the rear side of the heat sink 45 and coupled to the fan 51. In this way can be dispensed with a stand-alone elektro¬ motor drive for the fan 49.
Zwischen dem Kühlkörper 45 und dem Pumpengehäuse kann ein Isolationsmaterial 59 vorgesehen sein. Das Pumpengehäuse kann, wie in Fig. 2 dargestellt, auch im Wesentli¬ chen vollständig, dass heißt bis auf den Bereich, in dem das Pumpengehäuse mit der Kalt-Seite der Peltier-Kühleinheit 27 verbunden ist, durch das Isolationsmaterial 59 umgeben sein. Selbstverständlich kann das Isolationsmaterial 59 auch von einer Au¬ ßenwandung eines Isolationsgehäuses 61 umgeben sein, wodurch ein Schutz des Isola- tionsmaterials 59 gegen Umwelteinflüsse von außen gegeben ist. Aus dem Isolationsge¬ häuse 61 sind dann lediglich der Ansauganschluss 31, der Auslassanschluss 33 und gegebenenfalls der Befüllanschluss 43 herauszuführen.Between the heat sink 45 and the pump housing, an insulating material 59 may be provided. The pump housing can, as shown in FIG. 2, also be substantially completely surrounded by the insulation material 59, that is, except for the area in which the pump housing is connected to the cold side of the Peltier cooling unit 27. Of course, the insulating material 59 may also be surrounded by an outer wall of an insulating housing 61, whereby protection of the insulating material 59 against external environmental influences is provided. From the insulation housing 61, only the suction port 31, the outlet port 33 and, if appropriate, the filling port 43 are then led out.
Die in Fig. 2 dargestellte integrierte Flüssigkeits-Kühleinheit weist somit einen extrem kompakten Aufbau auf, der baukleine Vorrichtungen zum gekühlten Aufbewahren und Abgeben von Probensubstanzen ermöglicht.The integrated liquid cooling unit shown in Fig. 2 thus has an extremely compact construction, the construction small devices for cooled storage and dispensing of sample substances allows.
Fig. 3a zeigt schematisch eine Schnittansicht eines horizontalen Schnitts des Bodens des Probentellers 9 in Fig. 1. Aus dem horizontalen Schnitt in Fig. 3a und der Schnittansicht in Fig. 3b wird klar, dass der Probenteller 9 in seinem Boden über einen Kanal 13 für das flüssige Kühlmedium verfügt, der im Wesentlichen in Form einer Doppelspirale verläuft. Ausgehend von der Drehdurchführung 15 gelangt das Kühlmedium in Rich¬ tung des Pfeils X von einem Vorlaufanschluss in den Kanal 13 und strömt im Wesentli¬ chen spiralförmig bis zu einem Umkehrpunkt oder Umkehrbereich 63 des Kanals 13. Nach dem Umkehrbereich 63 strömt das Kühlmedium im Wesentlichen parallel zum Verlauf des ersten Abschnitts des Kanals 13 zwischen dem Vorlaufanschluss und dem Umkehrbereich 63 zurück zum Rücklaufanschluss der Drehdurchführung 15 (Pfeilrich¬ tung Y in Fig. 3a). Durch das parallele Führen des ersten Abschnitts des Kanals 13 und des zweiten Abschnitts des Kanals 13 zwischen dem Umkehrbereich 63 und demFig. 3a shows schematically a sectional view of a horizontal section of the bottom of the sample tray 9 in Fig. 1. From the horizontal section in Fig. 3a and the sectional view in Fig. 3b it is clear that the sample tray 9 in its bottom via a channel 13 for the liquid cooling medium has, which runs essentially in the form of a double spiral. Starting from the rotary feedthrough 15, the cooling medium passes in the direction of the arrow X from a flow connection into the channel 13 and essentially flows spirally up to a reversal point or reversal region 63 of the channel 13. After the reversal region 63, the cooling medium flows essentially parallel to the course of the first section of the channel 13 between the feed connection and the reversal region 63 back to the return connection of the rotary feedthrough 15 (arrow direction Y in FIG. 3 a). By the parallel guiding of the first portion of the channel 13 and the second portion of the channel 13 between the reversing region 63 and the
Rücklaufanschluss wird eine hervorragend gleichmäßige Temperaturverteilung über den Boden des Probenbehälters 19 erreicht.Return connection is achieved an excellent uniform temperature distribution over the bottom of the sample container 19.
Wie in Fig. 3b dargestellt, kann der Kanal 13 dadurch realisiert werden, dass beispiels¬ weise zwischen einer unteren Wandung 65 und einer oberen Wandung 67 des Bodens des Probentellers 9 ein Kanalelement 69 eingebracht ist, wobei der Kanal 13 durch dasAs shown in FIG. 3 b, the channel 13 can be realized in that, for example, between a lower wall 65 and an upper wall 67 of the bottom of the sample tray 9, a channel element 69 is inserted, the channel 13 being inserted through the channel 13
Zusammenwirken der Innenwandungen des Kanalelements 69 und der unteren bzw. oberen Wandung 65, 67 gebildet wird. Das Kanalelement 69 kann dabei beispielsweise durch Prägen der Doppelspiral-Struktur in ein zunächst ebenes Element, beispielsweise aus Blech oder dergleichen, hergestellt werden.Cooperation of the inner walls of the channel member 69 and the lower and upper wall 65, 67 is formed. In this case, the channel element 69 can be produced, for example, by embossing the double-spiral structure into an initially planar element, for example made of sheet metal or the like.
Selbstverständlich kann anstelle einer Doppelspiral-Struktur auch eine beliebige andereOf course, instead of a double spiral structure, any other
Struktur gewählt werden, die gewährleistet, dass jeweils ein erster Kanalabschnitt von einem Vorlaufanschluss bis zu einem Umkehrpunkt und ein zweiter Kanalabschnitt vom Umkehrpunkt bis zu einem Rücklaufanschluss im Wesentlichen parallel zueinan¬ der geführt sind.Structure are selected, which ensures that in each case a first channel section from a flow connection to a reversal point and a second channel section from the reversal point to a return port are guided substantially parallel zueinan¬.
Um die Temperatur der Aufnahmeeinrichtung 7 innerhalb möglichst enger Grenzen konstant halten zu können, kann, wie in Fig. 1 dargestellt, an der Aufnahmeeinrichtung, insbesondere am oder im Boden des Probentellers 9 ein Temperatursensor 71 vorgese¬ hen sein, dessen Temperatursignal einer Regeleinheit 73 zugeführt ist. Die Regeleinheit 73 kann dann die Flüssigkeits-Kühleinheit 21, insbesondere die Leistung der Pumpe 23 und die Leistung der Peltier-Kühleinheit 27 so ansteuern, dass die Temperatur der Auf¬ nahmeeinrichtung 7 auf einen konstanten Soll- Wert geregelt wird. In order to keep the temperature of the receiving device 7 constant within the narrowest possible limits, as shown in FIG. 1, a temperature sensor 71 whose temperature signal is fed to a control unit 73 can be provided on the receiving device, in particular on or in the bottom of the sample tray 9 is. The control unit 73 can then control the liquid cooling unit 21, in particular the power of the pump 23 and the power of the Peltier cooling unit 27 so that the temperature of the Auf¬ receiving device 7 is controlled to a constant desired value.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum gekühlten Aufbewahren und Abgeben von Proben, insbesondere Probengeber für die Chromatographie,1. Apparatus for the cooled storage and dispensing of samples, in particular samplers for chromatography,
a) mit einer Aufnahmeeinrichtung (7) zur Aufnahme einer oder mehrerer Pro- bensubstanzen (3), wobei zumindest ein Teil der Aufnahmeeinrichtung (7) wenigstens einen Hohlraum (13) aufweist, welcher von einem flüssigen Kühlmedium (29) durchströmt ist,a) with a receiving device (7) for receiving one or more sample substances (3), wherein at least a part of the receiving device (7) has at least one cavity (13) through which a liquid cooling medium (29) flows,
b) wobei der wenigstens eine Hohlraum (13) mit einem Vorlaufanschluss für das Zuführen des Kühlmediums (29) und mit einem Rücklaufanschluss für das Abführen des Kühlmediums (29) verbunden ist, undb) wherein the at least one cavity (13) is connected to a flow port for supplying the cooling medium (29) and to a return port for discharging the cooling medium (29), and
c) mit einer Flüssigkeits-Kühleinheit (21), welche mit ihrem Vorlaufanschluss mit dem Vorlaufanschluss des wenigstens einen Hohlraums (13) und mit ih¬ rem Rücklaufanschluss mit dem Rücklaufanschluss des wenigstens einen Hohlraums (13) verbunden ist und welche eine Pumpe (23) zur Förderung des Kühlmediums (29) durch den wenigstens einen Hohlraum (13) und einec) having a liquid cooling unit (21) which is connected with its flow connection to the flow connection of the at least one cavity (13) and with its return connection to the return connection of the at least one cavity (13) and which has a pump (23) for conveying the cooling medium (29) through the at least one cavity (13) and a
Peltier-Kühleinheit (27) zur Kühlung des Kühlmediums (29) aufweist.Peltier cooling unit (27) for cooling the cooling medium (29).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Hohlraum (13) als vom Kühlmedium (29) durchströmter Kanal (13) ausge¬ bildet ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the at least one cavity (13) as by the cooling medium (29) through-flow channel (13) ausge¬ is formed.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal (13) so ausgebildet ist, dass er mit einem ersten Abschnitt von seinem Vorlaufanschluss bis zu einem Umkehrpunkt (63) oder Umkehrbereich verläuft und mit einem zweiten Abschnitt von dem Umkehrpunkt (63) oder Umkehrbe¬ reich bis zu seinem Rücklaufanschluss, wobei der erste Abschnitt im Wesentli- chen über seine gesamte Länge parallel zum zweiten Abschnitt verläuft. A device according to claim 2, characterized in that the at least one channel (13) is formed to extend with a first portion from its supply port to a reversal point (63) or reversal region and a second portion from the reversal point (13). 63) or reversal region up to its return connection, wherein the first section extends essentially over its entire length parallel to the second section.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kanal (13) mit seinem ersten und zweiten Abschnitt eine Doppelspirale oder eine doppelt mäanderförmige Struktur bildet.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the at least one channel (13) forms with its first and second sections a double spiral or a double meandering structure.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass ein Temperatursensor (71) vorgesehen ist, der die Ist-Temperatur der5. Device according to one of the preceding claims, characterized marked, that a temperature sensor (71) is provided which the actual temperature of
Aufhahrnevorrichtung (7), vorzugsweise an einem den Probensubstanzen (3) be¬ nachbarten Ort, erfasst und dass eine Regeleinheit (73) vorgesehen ist, welcher das Signal des Temperatursensors (71) zugeführt ist und welche die Pumpenlei¬ stung und/oder die Leistung der Peltier-Kühleinheit (27) so regelt, dass die er- fasste Ist-Temperatur innerhalb vorgegebener Schranken gleich einer vorgegebe¬ nen Soll-Temperatur ist.Aufhahrnevorrichtung (7), preferably at a the sample substances (3) be¬ adjacent location, detected and that a control unit (73) is provided to which the signal of the temperature sensor (71) is supplied and which the Pumpenlei¬ stung and / or the power the Peltier cooling unit (27) controls so that the detected actual temperature within predetermined limits is equal to a predetermined setpoint temperature.
6. Integrierte Flüssigkeits-Kühleinheit für eine Vorrichtung zum gekühlten Aufbe¬ wahren und Abgeben von Probensubstanzen, insbesondere für einen Probengeber für die Chromatographie,6. Integrated liquid cooling unit for a device for the cooled storage and dispensing of sample substances, in particular for a sample dispenser for chromatography,
a) mit einer Pumpe (23) zur Förderung des flüssigen Kühlmediums (29) von einem Ansauganschluss (31) zu einem Auslassanschluss (33), welche ein Pumpengehäuse (25) aufweist, in welchem der Ansauganschluss (31) und der Auslassanschluss (33) vorgesehen sind oder mit welchem der An¬ sauganschluss (31) und der Auslassanschluss (33) verbunden sind,a) with a pump (23) for conveying the liquid cooling medium (29) from a suction port (31) to an outlet port (33) having a pump housing (25) in which the suction port (31) and the outlet port (33) are provided or with which the An¬ suction port (31) and the outlet port (33) are connected,
b) wobei die Wandung des Pumpengehäuses (25) zumindest in einem Kühlbe¬ reich einen geringen Wärmedurchgangswiderstand aufweist,b) wherein the wall of the pump housing (25) has a low thermal resistance, at least in a cooling region,
c) mit wenigstens einer, mit seiner Kalt-Seite unmittelbar am Kühlbereich des Pumpengehäuses (25) angeordneten Peltier-Kühleinheit (27) zum Transport von Wärmeenergie aus dem das Pumpengehäuse (25) durchströmenden Kühlmedium (29) zu einer Wärmesenke (45), d) wobei die Wärmesenke (45) unmittelbar mit der Warm-Seite der Pertier- Kühleinheit (27) verbunden ist, undc) with at least one, with its cold side directly on the cooling region of the pump housing (25) arranged Peltier cooling unit (27) for transporting heat energy from the pump housing (25) through flowing cooling medium (29) to a heat sink (45), d) wherein the heat sink (45) is directly connected to the warm side of the Pertier- cooling unit (27), and
e) wobei zwischen dem Pumpengehäuse (25) und der Wärmesenke (45) außer¬ halb des Bereichs, in dem die wenigstens eine Peltier-Kühleinheit (27) an- geordnet ist, eine Isolierung (59, 61) vorgesehen ist.e) between the pump housing (25) and the heat sink (45) outside the area in which the at least one Peltier cooling unit (27) is arranged, an insulation (59, 61) is provided.
7. Flüssigkeits-Kühleinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke als Kühlkörper (45) ausgebildet ist.7. Liquid cooling unit according to claim 6, characterized in that the heat sink is designed as a heat sink (45).
8. Flüssigkeits-Kühleinheit nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenantrieb als Elektromotor (53) ausgebildet und innerhalb der Einheit bestehend aus Wärmesenke (45), Pumpengehäuse (25), Peltier-Kühleinheit (27) und Isolierung (59, 61), vorzugsweise innerhalb des Volumens der Wärmesenke (45), angeordnet ist.8. Liquid cooling unit according to claim 6 or 7, characterized in that the pump drive as an electric motor (53) and formed within the unit consisting of heat sink (45), pump housing (25), Peltier cooling unit (27) and insulation (59, 61 ), preferably within the volume of the heat sink (45).
9. Flüssigkeits-Kühleinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenantrieb (53) seine Verlustleistung unmittelbar an die Wärmesenke (45) abgibt.9. Liquid cooling unit according to claim 8, characterized in that the pump drive (53) delivers its power loss directly to the heat sink (45).
10. Flüssigkeits-Kühleinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (53) einen Permanentmagnet-Rotor aufweist, wobei der Perma¬ nentmagnet-Rotor vorzugsweise im dichten Pumpengehäuse (25) angeordnet ist.10. Liquid cooling unit according to claim 8 or 9, characterized in that the electric motor (53) has a permanent magnet rotor, wherein the Perma¬ nentmagnet rotor is preferably arranged in the sealed pump housing (25).
11. Flüssigkeits-Kühleinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Kühlkörper (45) mittels eines Lüfters (49) gekühlt ist, wobei der Lüfter vorzugsweise mit der Flüssigkeits-Kühleinheit (21) integriert ausgebil¬ det ist. 11. Liquid cooling unit according to one of claims 7 to 10, characterized in that the cooling body (45) by means of a fan (49) is cooled, wherein the fan is preferably integrally ausgebil¬ det with the liquid cooling unit (21) ,
12. Flüssigkeits-Kühleinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (37) des Elektromotors (53) sowohl mit der Pumpe als auch mit einem Lüfterrad eines Lüfters verbunden ist.12. Liquid cooling unit according to claim 11, characterized in that the shaft (37) of the electric motor (53) is connected both to the pump and to a fan of a fan.
13. Flüssigkeits-Kühleinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter (49) einen separaten elektromotorischen Antrieb aufweist.13. Liquid cooling unit according to claim 11, characterized in that the fan (49) has a separate electric motor drive.
14. Flüssigkeits-Kühleinheit nach Anspruch 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromotorische Antrieb des Lüfters (49) mit einer Permanentmagnet- Einheit gekoppelt und rotierend angetrieben ist, welche eine rotierendes Magnet¬ feld zum Antrieb des im dichten Pumpengehäuse (25) angeordneten Rotors er- zeugt.14. Liquid cooling unit according to claim 10 and 13, characterized in that the electromotive drive of the fan (49) is coupled to a permanent magnet unit and driven in rotation, which arranged a rotating Magnet¬ field for driving the sealed pump housing (25) Rotor produces.
15. Flüssigkeits-Kühleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (23) als Kreiselpumpe ausgebildet ist.15. Liquid cooling unit according to one of the preceding claims, characterized in that the pump (23) is designed as a centrifugal pump.
16. Flüssigkeits-Kühleinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenflügelrad (35) der Kreiselpumpe (23) und die wenigstens eine Peltier- Kühleinheit (27) so angeordnet sind, dass durch das Pumpenflügelrad (35) eine16. Liquid cooling unit according to claim 15, characterized in that the pump impeller (35) of the centrifugal pump (23) and the at least one Peltier cooling unit (27) are arranged so that by the pump impeller (35)
Durchmischung des im Pumpengehäuse befindlichen Kühlmediums (29) bewirkt wird, welches in einem an den Kühlbereich des Pumpengehäuses (25) angrenzen¬ den Volumen enthalten ist.Mixing of the cooling medium (29) located in the pump housing is effected, which is contained in a volume adjacent to the cooling region of the pump housing (25).
17. Flüssigkeits-Kühleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorratsbehälter (39) für das Kühlmedium (29) vorgese¬ hen ist, der mit dem Pumpengehäuse (25) verbunden oder in dieses integriert ist.17. Liquid cooling unit according to one of the preceding claims, characterized in that a storage container (39) for the cooling medium (29) is vorgese¬ hen, which is connected to the pump housing (25) or integrated in this.
18. Flüssigkeits-Kühleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Kalt-Teil der Flüssigkeits-Kühleinheit (21) be¬ stehend aus dem Pumpengehäuse (25) und, falls vorhanden, dem Vorratsbehälter (39) im Wesentlichen vollständig mit einem Isoliermaterial (59) umschlossen ist. 18. Liquid cooling unit according to one of the preceding claims, characterized in that the entire cold part of the liquid cooling unit (21) be¬ standing from the pump housing (25) and, if present, the reservoir (39) substantially completely with an insulating material (59) is enclosed.
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