DE3618614A1 - Heat exchanger for moistened breathing air - Google Patents

Heat exchanger for moistened breathing air

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Abstract

A heat exchanger for moistened breathing air which can be connected to a breathing air line and has a breathing gas member which comprises a heating element and temperature sensors and is connected to a control unit for temperature control, is to be improved in such a way that simple sterilisation of the breathing gas-conveying components is possible without any risk of damaging sensitive electronic components. This is achieved in that the breathing gas member (1) and the control unit (10) are connected so as to be separable like modules in such a way that the temperature sensors (7, 8) and heating element (5) rigidly connected to the control unit (10) project into the breathing gas member (1) and can be removed together therefrom on separation of the control unit (10) from the breathing gas member (1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für angefeuchtete Atemluft, der an eine Atemluftleitung anschließbar ist und ein Atemgasteil besitzt, welches ein Heizelement sowie Temperaturfühler enthält, und der mit einer Steuereinheit zur Temperaturregelung verbunden ist.The invention relates to a heat exchanger for humidified breathing air that is connected to a breathing air line can be connected and has a breathing gas part which contains a heating element and temperature sensor, and the connected to a control unit for temperature control is.

Ein derartiger Wärmetauscher ist bei einem Atemgas­ befeuchter nach DE-OS 27 02 674 in eine Atemgasleitung eingebracht, wobei die angefeuchtete Atemgasluft durch den nachgeschalteten Wärmetauscher überhitzt wird, so daß die Atemgastemperatur am Ende der Atemgasleitung, wo sie der atmenden Person zugeführt wird, die geeignete, der Körpertemperatur angepaßte Temperatur besitzt. Eine angeschlossene Regeleinheit steuert die Temperatur des Wärmetauschers in Abhängigkeit von den Temperaturwerten vor dem Wärmetauscher und am Ende der Atemgasleitung.Such a heat exchanger is a breathing gas humidifier according to DE-OS 27 02 674 in a breathing gas line introduced, the humidified breathing gas air through the downstream heat exchanger is overheated so that the breathing gas temperature at the end of the breathing gas line where it the breathing person is fed the appropriate one, the Has adjusted body temperature. A connected control unit controls the temperature of the Heat exchanger depending on the temperature values in front of the heat exchanger and at the end of the breathing gas line.

Angefeuchtete und angewärmte Atemgasleitungen bieten jedoch für Keimwachstum die geeigneten Umgebungsbedingungen. Wenn auch der bekannte Wärmetauscher selbst infolge seiner erhöhten Temperatur ein Keimwachstum an seiner dem Atemgas ausgesetzten Oberfläche verhindert, so sind doch die übrigen atemgasführenden Teile einer sorgfältigen Desinfektion bzw. Sterilisation unzugänglich. Außerdem ist die angeschlossene Steuereinheit mit ihren elektronischen Baukomponenten beispielsweise einer Heißdampfsterilisation von 134°C nicht gewachsen.Provide humidified and warmed breathing gas lines however, the appropriate environmental conditions for germ growth. If the known heat exchanger itself as a result of it increased temperature a germ growth at its the breathing gas exposed surface is prevented other breathing gas-carrying parts of a careful Disinfection or sterilization inaccessible. Furthermore is the connected control unit with your electronic components, for example one Hot steam sterilization of 134 ° C not grown.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der genannten Art so zu verbessern, daß eine einfache und wirksame Sterilisation der atemgasführenden Bauteile vorgenommen werden kann, ohne daß empfindliche elektronische Bauteile zerstört werden können.The present invention is therefore the object based on a heat exchanger of the type mentioned improve that simple and effective sterilization the breathing gas-carrying components can be made, without destroying sensitive electronic components can be.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß das Atemgasteil und die Steuereinheit derart modulartig trennbar miteinander verbunden sind, daß die mit der Steuereinheit verbundenen Temperaturfühler sowie Heizelement in das Atemgasteil hineinragen und zusammen bei Abtrennung der Steuereinheit von dem Atemgasteil aus diesem entfernbar sind.The problem is solved in that the breathing gas part and the control unit can be separated in a modular manner are connected to each other that with the control unit connected temperature sensor and heating element in protrude the breathing gas part and together when separated the control unit can be removed from the breathing gas part are.

Der Vorteil der Erfindung ist hauptsächlich darin zu sehen, daß durch die modulartige Trennung von Atemgasteil und Steuerteil das Atemgasteil aus sterilisierfähigem Material gefertigt werden kann, wobei sämtliche empfindlichen elektrischen bzw. elektronischen Baukomponenten vor der Sterilisation entfernt werden können. Während des Betriebes des Wärmetauschers bei angeschlossener Atemluftleitung ist dieser als selbständige Betriebseinheit an jeder dafür geeigneten Stelle innerhalb der Atemluftleitung einsetzbar. Dabei sorgt die kurze elektrische Rückkopplung zwischen Heizquelle und Temperaturfühler in demselben Gehäuse für eine schnell reagierende Temperaturregelung. So kann beispielsweise der Wärmetauscher unmittelbar im Anschluß an den Auslaß eines Wasserverneblers angeschlossen werden, welcher das einzuatmende Gas, beispielsweise Sauerstoff, mit den in diesem verteilten Wassertröpfchen über den Wärmetauscher zu der mit dem Atemgas zu versorgenden Person leitet. Die Regelung für die Atemlufttemperatur kann dann schnell und empfindlich auf Änderungen der Vernebelungsmenge bzw. der zugeführten Sauerstoffmenge reagieren. Andererseits kann der Wärmetauscher auch am Ende einer Atemgasleitung kurz vor ihrem Ende angebracht sein, um dort die Atemgastemperatur zu regeln.The main advantage of the invention is that that by the modular separation of the breathing gas part and Control part the breathing gas part made of sterilizable material can be made, all sensitive electrical or electronic components before Sterilization can be removed. During the Operation of the heat exchanger with connected Breathing air line is this as an independent operating unit at any suitable location within the Breathing air line can be used. The short ensures electrical feedback between heating source and Temperature sensors in the same housing for a quick responsive temperature control. For example the heat exchanger immediately after the outlet connected to a water nebulizer that gas to be inhaled, for example oxygen, with the in this distributed water droplet over the heat exchanger leads to the person to be supplied with the breathing gas. The Control of the breathing air temperature can then quickly and sensitive to changes in the amount of nebulization or supplied amount of oxygen react. On the other hand, can the heat exchanger also briefly at the end of a breathing gas line be attached before their end to the there  Regulate breathing gas temperature.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zweckmäßigerweise das Atemgasteil in angekoppeltem Zustand an die Steuereinheit einen entsprechenden Schalter in der Steuereinheit betätigen, durch welchen eine Information abgegeben wird, um die Beheizung des Heizelementes erst dann zu beginnen, wenn das Atemgasteil an die Steuereinheit angekoppelt ist.In a further embodiment of the invention expediently the breathing gas part in the coupled state to the control unit a corresponding switch in the Actuate control unit through which information is delivered to the heating of the heating element only then start when the breathing gas part to the Control unit is coupled.

Zweckmäßigerweise ist der Boden des Atemgasteiles in Gebrauchslage mit zum Auslaßstutzen hinwärts ansteigendem Verlauf ausgebildet. Damit wird sichergestellt, daß etwa anfallende Kondensatmengen aus der angefeuchteten Atemluft in die Atemluftleitung zurückfließen und nicht mit dem Atemluftstrom transportiert werden können, bzw. zu einem Verschluß führen.The bottom of the breathing gas part is expediently in Position of use with rising towards the outlet nozzle Course. This ensures that about accumulating amounts of condensate from the moistened Breathing air flows back into the breathing air line and not can be transported with the respiratory air flow, or lead to a closure.

Zweckmäßigerweise ist das Atemgasteil mit einer Verwirbelungsblende versehen, welche das Atemgas möglichst umfassend das Heizelement und die nachfolgenden Temperaturfühler umströmen läßt. Sofern diese Verwirbelungsblende am Gehäuseboden des Atemgasteils angeordnet ist, ist an deren Basis eine Rückflußöffnung für möglicherweise anfallendes Kondensat vorzusehen.The breathing gas part is expediently provided with a Provide swirl screen, which the breathing gas as possible comprising the heating element and the following Can flow around the temperature sensor. If so Swirl cover on the bottom of the breathing gas housing is arranged at the base of a reflux opening for possible condensate.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der einzigen Figur schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is based on the single figure shown schematically and below explained in more detail.

Der Wärmetauscher besteht aus einem Atemgasteil (1) und einer in einem Gehäuse (10) untergebrachten Steuereinheit. Das Atemgasteil (1) ist über einen Einlaßstutzen (2) und einen Auslaßstutzen (3) an eine nicht dargestellte Atemgasleitung anschließbar. Die Durchströmungsrichtung des Atemgases ist durch den Pfeil (9) dargestellt. Innerhalb des Atemgasteils (1) ragt ein Wärmekörper (4) ein, der zur Vergrößerung seiner Oberfläche, über welche die Wärme abgegeben werden kann, zahlreiche Rippen (27) besitzt. Im Inneren des Wärmekörpers (4) ist eine Aufnahmebohrung (26) angebracht. In das Innere des Atemgasteils (1) ragt eine an der Bodenplatte (19) befestigte Verwirbelungsblende (20) hinein, an deren Fußpunkt eine Rückströmöffnung (21) vorgesehen ist. Die der Bodenplatte (19) gegenüberliegende Montageplatte (18) enthält zwei Hülsen (25), eine mit der Aufnahmebohrung (26) übereinstimmende Öffnung (28) sowie ein als Schaltstift ausgebildetes Betätigungselement (23). Auf die Montageplatte (18) ist das Gehäuse (10) mit seiner Verbindungsplatte (17) auf das Atemgasteil (1) aufgesetzt. Dabei durchdringt ein Heizstab (5) die Öffnung (28) und füllt die Aufnahmebohrung (26) fast vollständig. Ein Temperaturfühler (7) und ein Übertemperaturfühler (8) dringen in die beiden Hülsen (25) und ragen in den Innenraum des Atemgasteils (1) hinein. Heizstab (5) und Sensoren (7, 8) sind auf der Verbindungsplatte (17) über Schraubverbindungen (22) mechanisch befestigt, an welche gleichzeitig die entsprechenden Verbindungsleitungen als Heizleitung (24) zu dem Heizstab (5) sowie als Temperaturfühlerleitung (11) und Übertemperaturfühlerleitung (13) für die beiden Sensoren (7, 8) angeschlossen sind. Weiterhin ist auf der Verbindungplatte (17) innerhalb des Gehäuses (10) ein Schalter (12) befestigt, welcher bei montierter Steuereinheit (10) auf dem Atemgasteil (1) über den Schaltstift (23) eingeschaltet wird und somit bei angeschlossener Netzleitung (15), welche durch das Gehäuse (10) nach draußen geführt ist, einen Regelverstärker (6) über Leitung (14) mit elektrischer Energie versorgt. Der Regelverstärker (6) liefert über die Heizleitung (24) die notwendige Energie an den Heizstab (5), um die durch das Atemgasteil (1) hindurch strömende angefeuchtete Atemluft auf einen vorgebbaren Temperaturwert aufrechtzuerhalten. Je nach Abweichung der Solltemperatur von dem Temperaturwert, welchen der Temperaturfühler (7) an den Regelverstärker (6) abgibt, wird eine entsprechende Heizleistung an den Heizstab (5) abgegeben. Bei Ausfall des Temperatursensors (7) oder aus anderen Gründen, welche eine Überhitzung des angefeuchteten Atemgases befürchten lassen, schaltet der Übertemperaturfühler (8) den Regelverstärker (6) ab, so daß die Heizleistungszufuhr zu dem Heizstab (5) unterbrochen ist. Über einen Befestigungshalter (16) an einer Gehäusewand der Regeleinheit (10) ist der Wärmetauscher an einen geeigneten Gebrauchsort befestigbar.The heat exchanger consists of a breathing gas part ( 1 ) and a control unit housed in a housing ( 10 ). The breathing gas part ( 1 ) can be connected to a breathing gas line (not shown) via an inlet connector ( 2 ) and an outlet connector ( 3 ). The direction of flow of the breathing gas is shown by the arrow ( 9 ). A heating element ( 4 ) protrudes inside the breathing gas part ( 1 ) and has numerous ribs ( 27 ) to enlarge its surface, via which the heat can be emitted. A receiving bore ( 26 ) is made in the interior of the heating element ( 4 ). A swirling screen ( 20 ), which is attached to the base plate ( 19 ) and projects into the interior of the breathing gas part ( 1 ), has a backflow opening ( 21 ) at its base. The mounting plate ( 18 ) opposite the base plate ( 19 ) contains two sleeves ( 25 ), an opening ( 28 ) that matches the receiving bore ( 26 ) and an actuating element ( 23 ) designed as a switching pin. The housing ( 10 ) with its connecting plate ( 17 ) is placed on the breathing gas part ( 1 ) on the mounting plate ( 18 ). A heating element ( 5 ) penetrates the opening ( 28 ) and almost completely fills the receiving bore ( 26 ). A temperature sensor ( 7 ) and an overtemperature sensor ( 8 ) penetrate the two sleeves ( 25 ) and protrude into the interior of the breathing gas part ( 1 ). Heating rod ( 5 ) and sensors ( 7 , 8 ) are mechanically fastened on the connecting plate ( 17 ) via screw connections ( 22 ), to which the corresponding connecting lines as heating line ( 24 ) to the heating rod ( 5 ) and as temperature sensor line ( 11 ) and Overtemperature sensor line ( 13 ) for the two sensors ( 7 , 8 ) are connected. Furthermore, a switch ( 12 ) is fastened on the connecting plate ( 17 ) within the housing ( 10 ), which is switched on when the control unit ( 10 ) is mounted on the breathing gas part ( 1 ) via the switching pin ( 23 ) and thus when the mains cable ( 15 ) is connected. , which is led outside through the housing ( 10 ), supplies a control amplifier ( 6 ) via line ( 14 ) with electrical energy. The control amplifier ( 6 ) delivers the necessary energy to the heating element ( 5 ) via the heating line ( 24 ) in order to maintain the humidified breathing air flowing through the breathing gas part ( 1 ) to a predeterminable temperature value. Depending on the deviation of the target temperature from the temperature value which the temperature sensor ( 7 ) transmits to the control amplifier ( 6 ), a corresponding heating output is delivered to the heating element ( 5 ). In the event of failure of the temperature sensor ( 7 ) or for other reasons that lead to the fear of overheating of the humidified breathing gas, the overtemperature sensor ( 8 ) switches off the control amplifier ( 6 ), so that the heating power supply to the heating element ( 5 ) is interrupted. The heat exchanger can be fastened to a suitable place of use via a fastening bracket ( 16 ) on a housing wall of the control unit ( 10 ).

Soll der Wärmetauscher desinfiziert werden, braucht dazu lediglich die Steuereinheit (10) von dem Atemgasteil abgenommen zu werden, wobei zunächst der Schaltstift (23) den Schalter (12) betätigt und die Stromversorgungsleitung zu dem Regelverstärker (6) unterbricht und sowohl der Heizstab (5) aus dem Wärmekörper (4) als auch die beiden Fühler (7, 8) aus ihren Hülsen (25) herausgezogen werden, so daß alleine das Atemgasteil (1) ohne jegliche elektrische Baukomponente mit geeigneten Mitteln desinfiziert werden kann. Bei geeigneter Materialwahl für das Atemgasteil (1) ist sogar eine Heißdampfsterilisation bei 134°C möglich. Die abgenommene Steuereinheit (10) ist währenddessen sogar bei angeschlossener Netzleitung (15) ohne Spannungsversorgung für die energieliefernden Bauteile, so daß eine Erhitzung des Heizstabes (5) vermieden wird.If the heat exchanger is to be disinfected, the control unit ( 10 ) only needs to be removed from the breathing gas part, the switching pin ( 23 ) first actuating the switch ( 12 ) and interrupting the power supply line to the control amplifier ( 6 ) and both the heating element ( 5 ) from the heat body ( 4 ) and the two sensors ( 7 , 8 ) are pulled out of their sleeves ( 25 ), so that the breathing gas part ( 1 ) alone can be disinfected with suitable means without any electrical component. With a suitable choice of material for the breathing gas part ( 1 ), steam sterilization at 134 ° C is even possible. The removed control unit ( 10 ) is even without a power supply for the energy-supplying components even when the mains cable ( 15 ) is connected, so that heating of the heating element ( 5 ) is avoided.

Claims (4)

1. Wärmetauscher für angefeuchtete Atemluft, der an eine Atemluftleitung anschließbar ist und ein Atemgasteil besitzt, welches ein Heizelement sowie Temperaturfühler enthält, und der mit einer Steuereinheit zur Temperaturregelung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Atemgasteil (1) und die Steuereinheit (10) derart modulartig trennbar miteinander verbunden sind, daß die mit der Steuereinheit (10) verbundenen Temperaturfühler (7, 8) sowie Heizelement (5) in das Atemgasteil (1) hineinragen und zusammen bei Abtrennung der Steuereinheit (10) von dem Atemgasteil (1) aus diesem entfernbar sind.1. Heat exchanger for humidified breathing air, which can be connected to a breathing air line and has a breathing gas part, which contains a heating element and temperature sensor, and which is connected to a control unit for temperature control, characterized in that the breathing gas part ( 1 ) and the control unit ( 10 ) are such modularly connected separably to each other, that protrude associated with the control unit (10) temperature sensor (7, 8) and heating element (5) in the breathing gas portion (1) and consist of at separation of the control unit (10) from the breathing gas portion (1) are removable. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Atemgasteil (1) ein Betätigungsstück (23) enthält, welches bei miteinander verbundenen Steuereinheit (10) und Atemgasteil (1) ein Schaltelement (12) zur Weitergabe eines die hergestellte Verbindung anzeigenden Schaltsignals an die Steuereinheit (10) betätigt.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the breathing gas part ( 1 ) contains an actuating piece ( 23 ) which, when the control unit ( 10 ) and breathing gas part ( 1 ) are connected to one another, a switching element ( 12 ) for passing on a switching signal indicating the connection established the control unit ( 10 ) is actuated. 3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaßstutzen (2) und ein Auslaßstutzen (3) an dem Atemgasteil (1) vorgesehen sind und daß das Atemgasteil (1) einen in Gebrauchslage zum Auslaßstutzen (3) hinwärts ansteigend verlaufenden Bodenteil (19) besitzt.3. Heat exchanger according to one of claims 1 and 2, characterized in that an inlet connection ( 2 ) and an outlet connection ( 3 ) are provided on the breathing gas part ( 1 ) and that the breathing gas part ( 1 ) one in the use position for the outlet connection ( 3 ) downwards has increasing bottom part ( 19 ). 4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ebene (19) eine in den Innenraum des Atemgasteils (1) ragende Verwirbelungsblende (20) für Atemgasströmung vorgesehen ist.4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that on the plane ( 19 ) in the interior of the breathing gas part ( 1 ) projecting swirl aperture ( 20 ) is provided for breathing gas flow.
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