DE102018009803B4

DE102018009803B4 - Kühlvorrichtung und Verfahren zur Kühlung für ein Kreislaufatemschutzgerät

Info

Publication number: DE102018009803B4
Application number: DE102018009803.7A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2038-12-19
Also published as: DE102018009803A1; US20200188625A1; CN111336851A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für ein Kreislaufatemschutzgerät mit einem Vorrichtungsgehäuse und einer Kühlmittelanordnung. Das Vorrichtungsgehäuse weist einen Gaseinlass auf, der ausgebildet ist, ein zu kühlendes Gas in das Vorrichtungsgehäuse hereinzulassen, und einen Gasauslass, der ausgebildet ist, das durch den Gaseinlass in das Vorrichtungsgehäuse eingelassene Gas aus dem Vorrichtungsgehäuse herauszulassen. Die Kühlmittelanordnung ist in dem Vorrichtungsgehäuse angeordnet und sie weist ein erstes Kühlmittel mit einer ersten Schmelztemperatur T1 und ein zweites Kühlmittel mit einer zweiten Schmelztemperatur T2 auf, wobei das erste Kühlmittel und das zweite Kühlmittel derart in der Kühlmittelanordnung angeordnet sind, dass kein direkter Kontakt zwischen erstem oder zweitem Kühlmittel und zu kühlendem Gas möglich ist, und wobei die erste Schmelztemperatur T1 verschieden von der zweiten Schmelztemperatur T2 ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für ein Kreislaufatemschutzgerät, ein Kreislaufatemschutzgerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Kreislaufatem schutzgerätes.
Die Verwendung einer Kühlvorrichtung in einem Kreislaufatemschutzgerät zur Kühlung eines Atemgasstroms ist bekannt und notwendig. So produziert ein typischerweise als Absorber zur Gasaufbereitung eingesetzter Kalk, der das Atemgas durch eine Entfernung von CO2 aufbereitet, kontinuierlich Wärme. Im geschlossenen Atemgaskreislauf führt dies über die Dauer der Anwendung des Kreislaufatemschutzgeräts dazu, dass sich das Einatemgas für den Anwender des Kreislaufatemschutzgerätes in einen Temperaturbereich hinein erwärmt, der beim Einatmen für den Anwender zumindest in höchstem Maße unkomfortabel ist. Daher ist ein kontinuierliches Kühlen des Atemgaskreislaufs durch eine Kühlvorrichtung vorgesehen. Die Kühlvorrichtung weist ein Kühlmittel auf, welches typischerweise vor einem Einsatz des Kreislaufatemschutzgerätes bis unterhalb seines Schmelzpunktes gekühlt wird.
Bei dem Kühlmittel handelt es sich vorzugsweise um Eis oder ein als Phase-Change-Material (PCM) ausgebildetes Kühlmittel, das innerhalb eines Flüssigkeits-Akkus in dem Kreislaufatemschutzgerät zum Einsatz kommt.
So beschreibt beispielsweise US 5,662,161 A ein Gerät zum Kühlen und Heizen eines Atemgases, wobei ein Kühlmittel durch entsprechende Kühlmittelmittelbehälter von dem zu kühlenden Atemgas getrennt ist, und wobei das zu kühlende Gas durch ein entsprechendes Gehäuse an den Kühlmittelbehältern entlanggeführt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Kühlung für ein Kreislaufatemschutzgerät, insbesondere eine Kühlung mit verbesserter Kontrollierbarkeit eines Verlaufs der Atemgastemperatur in einem Kreislaufatemschutzgerät, bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe eine Kühlvorrichtung für ein Kreislaufatemschutzgerät vorgeschlagen, mit einem Vorrichtungsgehäuse und einer Kühlmittelanordnung.
Das Vorrichtungsgehäuse ist ausgebildet, innerhalb eines Atemgaskreislaufs in dem Kreislaufatemschutzgerät anordnenbar zu sein, und es weist weiterhin einen Gaseinlass auf, der ausgebildet ist, ein zu kühlendes Gas in das Vorrichtungsgehäuse hereinzulassen, und einen Gasauslass, der ausgebildet ist, das durch den Gaseinlass in das Vorrichtungsgehäuse eingelassene Gas aus dem Vorrichtungsgehäuse herauszulassen. Weiterhin weist das Vorrichtungsgehäuse ein Vorrichtungsvolumen auf, das von einer Gehäusewand des Vorrichtungsgehäuses umgeben ist, wobei das Vorrichtungsgehäuse derart ausgebildet ist, dass das zu kühlende Gas von dem Gaseinlass durch das Vorrichtungsvolumen zu dem Gasauslass gelangen kann. Vorzugsweise wird das zu kühlende Gas von dem Gaseinlass durch das Vorrichtungsvolumen zu dem Gasauslass geführt.
Die Kühlmittelanordnung ist in dem Vorrichtungsvolumen angeordnet und sie weist ein erstes Kühlmittel mit einer ersten Schmelztemperatur T1 und ein zweites Kühlmittel mit einer zweiten Schmelztemperatur T2 auf, wobei das erste Kühlmittel und das zweite Kühlmittel derart in der Kühlmittelanordnung angeordnet sind, dass kein direkter Kontakt zwischen erstem oder zweitem Kühlmittel und zu kühlendem Gas möglich ist, und wobei die erste Schmelztemperatur T1 verschieden von der zweiten Schmelztemperatur T2 ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für den Einsatz von Kreislaufatemschutzgeräten zwar eine mitgeführte Sauerstoffmenge in einer Druckflasche, eine Dimensionierung von mitgeführter Kalkmenge in einem CO2-Absorber und eine Kühlkapazität aneinander angepasst werden, aber hierbei typischerweise standardisierte Umgebungstemperaturen und standardisierte Einsatzzeiten angenommen werden. Hierbei wurde erkannt, dass Besonderheiten, wie hohe Außentemperaturen, sehr kurze oder sehr lange Einsätze eine Einstellbarkeit eines Temperaturverlaufs des verwendeten Kühlmittels in dem Kreislaufatemschutzgerät erfordern. Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Einsatz von mindestens zwei verschiedenen Kühlmitteln mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen T1 und T2 gelöst.
Vorteilhaft erlaubt die erfindungsgemäße Lösung, die Kühlwirkung von zwei unterschiedlichen Kühlmitteln für den Einsatz in der Kühlvorrichtung eines Kreislaufatemschutzgerätes zu kombinieren. Hierdurch wird eine besonders lange Einsatzzeit des Kreislaufatemschutzgerätes, insbesondere eine Einsatzzeit über 240 Minuten, mit einer Temperatur des Einatemgases von unter 42° ermöglicht.
Durch die unterschiedlichen Schmelztemperaturen setzt die Wirkung einer entsprechenden Schmelzenthalpie, die für das Schmelzen des entsprechenden Kühlmittels aus dem zu kühlenden Gas entzogen wird, zu unterschiedlichen Zeitpunkten eines Einsatzes des Kreislaufatemschutzgerätes ein. Hierdurch kann ein gewünschter Temperaturverlauf des Einatemgases über die Zeit, insbesondere mit einer entsprechenden, zusätzlichen Kühlung durch das Entziehen der Schmelzenthalpie bei Vorliegen der entsprechenden Schmelztemperatur erreicht werden.
Für besonders kurze Einsätze oder für einen Einsatz bei sehr hohen Außentemperaturen, wie sie beispielsweise bei Feuerwehr-Einsätzen möglich sind, erlaubt die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung eine derartige vorteilhafte Gestaltung des ersten und zweiten Kühlmittels, das über einen langen Zeitraum eine besonders tiefe Temperatur der Kühlmittelanordnung innerhalb der Kühlvorrichtung gehalten wird.
Weiterhin vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist, dass die gleiche Kühlvorrichtung für unterschiedliche Einsatzszenarien, insbesondere unterschiedliche Einsatzdauer und Außentemperaturen, verwendet werden kann, da lediglich die Art und die Zusammensetzung des ersten und zweiten Kühlmittels an das jeweilige Einsatzszenario angepasst werden muss.
Typischerweise wird über ein das jeweilige Kühlmittel umgebendes Gehäuse sichergestellt, dass kein direkter Kontakt zwischen dem ersten oder zweiten Kühlmittel und dem zu kühlenden Gas möglich ist. Innerhalb eines Gehäuses kann dabei auch eine Kombination aus dem ersten und zweiten Kühlmittel vorliegen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung beschrieben.
In einer Ausführungsform umfasst die Kühlmittelanordnung mindestens ein weiteres Kühlmittel mit einer weiteren Schmelztemperatur, die verschieden von T1 und T2 ist. Hierdurch kann die Kühlvorrichtung noch präziser an eine zu erwartende Einsatzdauer und/oder eine zu erwartende Außentemperatur des Einsatzes des Kreislaufatemschutzgerätes angepasst werden. In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Kühlmittelanordnung genau das erste und zweite Kühlmittel. Dies ermöglicht eine besonders einfache und schnell ausführbare Befüllung der Kühlmittelanordnung mit Kühlmittel, was insbesondere unter Einsatzbedingungen vorteilhaft ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die erste Schmelztemperatur T1 und die zweite Schmelztemperatur T2 jeweils kleiner als 50 °C, insbesondere kleiner 45°C, vorzugsweise kleiner 40°C, besonders bevorzugt zwischen 30°C und 35°C. In dieser Ausführungsform ermöglicht die Kühlvorrichtung über einen vorbestimmten Zeitraum eine Temperatur des bereitgestellten Einatemgases von weniger als 50 °C, insbesondere weniger als 44 °C, vorzugsweise weniger als 40 °C. Eine derart reduzierte Temperatur des Einatemgases erhöht den Komfort für einen Nutzer des Kreislaufatemschutzgerätes. Insbesondere wird eine Temperatur des bereitgestellten Einatemgases von weniger als 42 °C angestrebt. Die jeweilige Schmelztemperatur des Kühlmittels ist für die Kontrolle der bereitgestellten Kühlung insbesondere dadurch relevant, dass bis zum Erreichen der Schmelztemperatur ein nahezu linearer Anstieg einer Temperatur des bereitgestellten Einatemgases über die Zeit zu erwarten ist, wohingegen im Bereich der Schmelztemperatur eine über mehrere Minuten, insbesondere eine über mehr als 30 Minuten, einsetzende Reduzierung der Temperatur des Einatemgases aufgrund der zum Schmelzen benötigten Schmelzenthalpie zu erwarten ist, ehe wiederum ein nahezu linearer Anstieg erfolgt. Eine genaue Betrachtung dieses Verlaufs ist im Rahmen von 4 diskutiert.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform, ist die Kühlmittelanordnung derart ausgebildet, dass das zu kühlende Gas von dem Gaseinlass durch die Kühlmittelanordnung zu dem Gasauslass geführt wird. Dabei wird das zu kühlende Gas vorzugsweise durch mindestens einen ersten Bereich mit dem ersten Kühlmittel und durch mindestens einen zweiten Bereich mit dem zweiten Kühlmittel geführt. Eine derartige Führung des Gases ist insbesondere dadurch vorteilhaft, dass eine Blockierung eines Gasflusses zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass vermieden wird. Hierdurch kann ein konstanter, als angenehm empfundener, Einatemwiderstand für einen Nutzer des Kreislaufatemschutzgerätes bereitgestellt werden. Weiterhin vorteilhaft an der Ausführungsform ist die Sicherstellung einer Kühlung durch das erste und durch das zweite Kühlmittel. Hierdurch werden zumindest starke Inhomogenitäten der Temperatur des gekühlten Gases vermieden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung sind das erste Kühlmittel und/oder das zweite Kühlmittel durch ein Phase-Change-Material (PCM-) Kühlmaterial aus Paraffin oder einem Salzmaterial gebildet. Die Verwendung eines PCM-Materials erlaubt die vorteilhafte Zusammenstellung dieses Materials im festen Zustand bereits bei Raumtemperatur. Weiterhin sind diese Materialien mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen kommerziell erhältlich. Bekannt sind hierbei unter anderem die Verwendung von PCM31, welches eine Schmelztemperatur von 31 °C aufweist, und die Verwendung von PCM37, welches eine Schmelztemperatur von 37 °C aufweist. In einer ergänzenden oder alternativen Ausführungsform ist ein Kühlmittel durch Wasser gebildet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind das erste Kühlmittel und/oder das zweite Kühlmittel durch eine Vielzahl von einzeln verschlossenen und mit dem jeweiligen Kühlmittel gefüllten Kapseln bereitgestellt. Derartige Kapseln können durch eine Schüttung besonders einfach in das Vorrichtungsgehäuse eingeführt werden. Bei der Befüllung der Kapseln mit dem jeweiligen Kühlmittel muss ein zusätzliches Luftvolumen innerhalb der Kapsel berücksichtigt werden, um eine Ausdehnung des Kühlmittels oberhalb der Schmelztemperatur zu ermöglichen. Die Verwendung von Kapseln ermöglicht insbesondere eine besonders einfache Realisierung eines bestimmten Verhältnisses zwischen dem ersten Kühlmittel und dem zweiten Kühlmittel innerhalb der Kühlmittelanordnung. In einer Variante dieser Ausführungsform weist eine jeweilige Kapsel aus der Vielzahl von Kapseln wenigstens eine der folgenden Formen auf: Halbkugelform, Kegelstumpfform, Kegelform, Pyramidenform, Pyramidenstumpfform, Tetrapodenform. Eine derartige Form für die Kapseln ist vorteilhaft, da durch die hierbei entstehenden Hohlräume eine Führung des zu kühlenden Gases durch die Kühlmittelanordnung möglich ist. In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform weist die Kühlmittelanordnung mindestens ein Kapselgestell auf, welches ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Kapseln aufzunehmen. Das Kapselgestell ist dabei vorzugsweise derart angeordnet, dass das zu kühlende Gas zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass an dem Kapselgestell entlang geführt oder durch das Kapselgestell hindurch geführt wird.
In einer zur vorherigen Ausführungsform ergänzenden oder alternativen Ausführungsform sind das erste Kühlmittel und/oder das zweite Kühlmittel durch eine Anzahl von einzeln verschlossenen und mit einem jeweiligen Kühlmittel gefüllten Wärmetauscherplatten bereitgestellt. Die Verwendung von Wärmetauscherplatten gemäß dieser Ausführungsform ermöglicht besonders vorteilhaft eine Führung des zu kühlenden Gases zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass durch eine entsprechende Anordnung der Wärmetauscherplatten. Weiterhin erlaubt die Verwendung von Wärmetauscherplatten eine besonders einfache Lagerung der Wärmetauscherplatten zwischen den Einsätzen des Kreislaufatemschutzgerätes. Innerhalb einer Wärmetauscherplatte muss dabei ein Luftvolumen bereitgestellt werden, um eine Ausdehnung des Kühlmittels oberhalb der Schmelztemperatur zu ermöglichen. In einer besonders bevorzugten Variante der vorherigen Ausführungsform ist die Kühlmittelanordnung durch eine sich abwechselnde Abfolge von jeweils mit dem ersten Kühlmittel gefüllten Wärmetauscherplatten und mit dem zweiten Kühlmittel gefüllten Wärmetauscherplatten gebildet. Gemäß dieser Variante wird vorteilhaft ein Kontakt des zu kühlenden Gases mit dem ersten Kühlmittel gefüllten Wärmetauscherplatten und mit mit dem zweiten Kühlmittel gefüllten Wärmetauscherplatten bereitgestellt. Eine derartige Abfolge von Wärmetauscherplatten kann besonders vorteilhaft Führungskanäle für das zu kühlende Gas bilden. Ein bevorzugtes Beispiel dieser Variante umfasst eine derartig abwechselte Abfolge, dass unmittelbar nach einer mit dem ersten Kühlmittel gefüllten Wärmetauscherplatten eine mit dem zweiten Kühlmittel gefüllte Wärmetauscherplatte folgt und umgekehrt. In einem weiteren alternativen oder ergänzenden Beispiel dieser Variante ist eine Verteilungsvorrichtung im Bereich des Gaseinlasses ausgebildet, die dazu ausgebildet ist, dass zu kühlende Gas von dem Gaseinlass in durch eine Mehrzahl von Wärmetauscherplatten gebildete Führungskanäle zu führen. Vorteilhaft sind die Wärmetauscherplatten entsprechend eines Gasdruckes innerhalb der Verteilungsvorrichtung unterschiedlich voneinander beabstandet.
Vorzugsweise weist das Vorrichtungsgehäuse eine Mehrzahl von Plattenaufnahmeschienen zum Einsetzen der Wärmetauscherplatten auf, wobei ein jeweiliges Paar von Plattenaufnahmeschienen an gegenüberliegenden Gehäusewänden des Vorrichtungsgehäuse angeordnet ist, um eine Wärmetauscherplatte innerhalb des Vorrichtungsvolumens anzuordnen. Hierdurch wird ein besonders einfaches manuelles Einsetzen der jeweiligen Wärmetauscherplatte an einer vordefinierten Position ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung weiterhin einen Temperatursensor auf, insbesondere einen mittels RFID-Tag realisierten Temperatursensor, der an oder in dem Vorrichtungsgehäuse angeordnet ist und der ausgebildet ist, eine aktuell in dem Vorrichtungsvolumen vorliegende Temperatur bei Vorliegen einer entsprechenden externen Temperaturabfrage auszugeben. Hierdurch kann vorteilhaft kontrolliert werden, ob eine über die verwendete Kühlmittelzusammensetzung eingestellt Kühlung der Kühlvorrichtung wie geplant erfolgt. Eine derartige Kontrolle ist durch den Temperatursensor sogar während des Einsatzes des Kreislaufatemschutzgerätes möglich. Dies erlaubt eine individuelle Anpassung der geplanten Einsatzdauer während des Einsatzes. Die externe Temperaturabfrage erfolgt vorzugsweise durch eine innerhalb des Kreislaufatemschutzgerätes angeordnete Temperatur-Ausleseeinheit, insbesondere durch eine mittels RFID-Ausleseeinheit realisierte Temperatur-Ausleseeinheit.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird weiterhin ein Kreislaufatemschutzgerät vorgeschlagen, das eine Kühlvorrichtung gemäß mindestens einer der vorhergehenden Ausführungsformen aufweist.
Das erfindungsgemäße Kreislaufatemschutzgerät umfasst die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung und weist mithin alle Vorteile der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kreislaufatemschutzgerätes weist das Kreislaufatemschutzgerät weiterhin eine Temperatur-Ausleseeinheit, insbesondere eine mittels RFID-Ausleseeinheit realisierte Temperaturausleseeinheit auf, die ausgebildet ist, eine externe Temperaturabfrage auszugeben und dadurch eine Ausgabe der aktuell in dem Vorrichtungsgehäuse vorliegenden Temperatur durch einen in der Kühlvorrichtung angeordneten Temperatursensor, insbesondere einen mittels RFID-Tag realisierten Temperatursensor, auszulösen. Hierdurch wird vorteilhaft eine Kontrolle der aktuell in der Kühlvorrichtung vorliegenden Temperatur auch während eines Einsatzes des Kreislaufatemschutzgerätes ermöglicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kreislaufatemschutzgeräts, insbesondere zum Kühlen eines durch das Kreislaufatemschutzgerät geführten Atemgaskreislaufs, gelöst, dass die folgenden Schritte aufweist:

- Bereitstellen eines Vorrichtungsgehäuses, das eine Gehäusewand aufweist, die ein Vorrichtungsvolumen umgibt;
- Bereitstellen eines ersten Kühlmittels mit einer ersten Schmelztemperatur T1 und eines zweiten Kühlmittels mit einer zweiten Schmelztemperatur T2 in dem Vorrichtungsvolumen, wobei die erste Schmelztemperatur T1 verschieden von der zweiten Schmelztemperatur T2 ist;
- Einlassen eines zu kühlenden Gases in das Vorrichtungsgehäuse;
- Kühlen des zu kühlenden Gases durch das erste Kühlmittel und durch das zweite Kühlmittel, wobei kein direkter Kontakt zwischen dem zu kühlenden Gas und dem ersten oder zweiten Kühlmittel möglich ist; und
- Auslassen des durch das Vorrichtungsgehäuse gelangten Gases aus dem Vorrichtungsgehäuse heraus.

Das Verfahren gemäß dem weiteren Aspekt der Erfindung wird vorzugsweise durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung und durch das erfindungsgemäße Kreislaufatemschutzgerät ausgeführt. Mithin weist das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile wie die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die erste Schmelztemperatur T1 und die zweite Schmelztemperatur T2 jeweils kleiner als 50 °C, insbesondere kleiner 45°C, vorzugsweise kleiner 40°C.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Kühlen des zu kühlenden Gases die folgenden beiden Schritte auf

- Führen des zu kühlenden Gases durch mindestens einen ersten Bereich des Vorrichtungsvolumens mit dem ersten Kühlmittel; und
- Führen des zu kühlenden Gases durch mindestens einen zweiten Bereich des Vorrichtungsvolumens mit dem zweiten Kühlmittel.

Die Führung des zu kühlenden Gases entsprechend dieser Ausführungsform ermöglicht vorteilhaft den Kontakt dieses Gases mit dem mindestens einen ersten Bereich und dem mindestens einen zweiten Bereich, so dass eine nahezu homogene Temperatur des Gases am Gasauslass möglich ist. Weiterhin ermöglicht die Führung des zu kühlen Gases eine besonders effiziente Gestaltung der Kühlvorrichtung, insbesondere ein besonders geringes Volumen der Kühlvorrichtung, da das Gas zumindest teilweise einen vorbestimmten Pfad entlanggeführt wird.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin ein Anordnen von Wärmeaustauschplatten in dem Vorrichtungsvolumen auf, wobei die Wärmeaustauschplatten einzeln verschlossen und jeweils mit dem ersten Kühlmittel und/oder dem zweiten Kühlmittel gefüllt sind. Vorzugsweise bildet die Mehrzahl von Wärmetauscherplatten eine Führung zum Führen des zu kühlenden Gases zwischen jeweils zwei Wärmetauscherplatten entlang. Hierdurch ist eine besonders effiziente Kühlung des zu kühlenden Gases möglich, so dass das Gas zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass eine besonders kurze Wegstrecke innerhalb des Vorrichtungsgehäuses zum Erreichen einer gewünschten Kühlung zurücklegen muss.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Bereitstellen des ersten Kühlmittels und des zweiten Kühlmittels in einem vorbestimmten Verhältnis, wobei ein Festlegen des vorbestimmten Verhältnisses unter Berücksichtigung einer zu erwartenden Einsatzdauer des Kreislaufatemschutzgerätes erfolgt. Das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform nutzt besonders vorteilhaft die Möglichkeit, die Kühlung des Atemgases innerhalb des Kreislaufatemschutzgerätes durch das Festlegen eines vorbestimmten Verhältnisses zwischen erstem Kühlmittel und zweitem Kühlmittel zu kontrollieren. Hierbei kann ein Verlauf der Kühlung über die Einsatzzeit kontrolliert werden, beispielsweise um einen besonders langen Einsatz des Kreislaufatemschutzgerätes zu ermöglichen. Alternativ kann auch ein besonders kurzer Einsatz dadurch berücksichtigt werden, dass das Einatemgas zwar nur kurz, aber dafür sehr stark heruntergekühlt wird, sodass ein besonders komfortabler Einsatz für den Nutzer des Kreislaufatemschutzgerätes möglich ist.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Bereitstellen des ersten Kühlmittels und des zweiten Kühlmittels in einem vorbestimmten Verhältnis, wobei ein Festlegen des vorbestimmten Verhältnisses unter Berücksichtigung einer zu erwartenden Außentemperatur eines Einsatzes des Kreislaufatemschutzgerätes erfolgt. In dieser Ausführungsform kann besonders vorteilhaft die Kühlung des Atemgases durch das Festlegen des vorbestimmten Verhältnisses zwischen dem ersten Kühlmittel und dem zweiten Kühlmittel kontrolliert werden. Insbesondere kann ein zeitlicher Verlauf der Kühlung kontrolliert werden. Somit kann für eine besonders hohe zu erwartende Außentemperatur, wie sie beispielsweise während eines Feuerwehr-Einsatzes vorliegen kann, ein zumindest zu Beginn eines Einsatzes besonders stark heruntergekühltes Einatemgas durch das Kreislaufatemschutzgerät bereitgestellt werden. Alternativ kann auch für eine besonders geringe zu erwartende Außentemperatur ein nur geringfügig gekühltes Einatemgas bereitgestellt werden, sodass eine deutlich längere Einsatzdauer möglich wäre.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin ein Anordnen eines Temperatursensors, insbesondere eines mittels RFID-Tag realisierten Temperatursensors, an oder in dem Vorrichtungsgehäuse auf, sowie ein Ausgeben einer aktuell in dem Vorrichtungsvolumen vorliegenden Temperatur bei Vorliegen einer entsprechenden externen Temperaturabfrage. In dieser Ausführungsform kann die aktuell in der Kühlvorrichtung vorliegende Temperatur auch während eines Einsatzes des Kreislaufatemschutzgerätes kontrolliert werden.
Die Erfindung soll nun anhand von in den Figuren schematisch dargestellten, vorteilhaften Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Von diesen zeigen im Einzelnen:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung;
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung;
4 ein Diagramm, das einen Temperaturverlauf eines Einatemgases über die Zeit für eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung darstellt; und
5 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 100.
Die Kühlvorrichtung 100 umfasst ein Vorrichtungsgehäuse 110 und eine Kühlmittelanordnung 120.
Das Vorrichtungsgehäuse 110 ist dazu ausgebildet, innerhalb eines Atemgaskreislaufs 104 in dem Kreislaufatemschutzgerät 108 anordnenbar zu sein. Dabei ist das Vorrichtungsgehäuse 110 der Kühlvorrichtung 100 derart innerhalb des Atemgaskreislaufs 104 angeordnet, dass durch die Kühlmittelanordnung 120 das durch einen als CO2-Absorber genutzten Kalk aufgeheizte Atemgas wieder gekühlt werden kann. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass ein vom Nutzer des Kreislaufatemschutzgeräts 108 eingeatmetes Einatemgas nicht unangenehm heiß wird.
Das Vorrichtungsgehäuse 110 weist dabei weiterhin einen Gaseinlass 112 auf, der ausgebildet ist, ein zu kühlendes Gas 105 in das Vorrichtungsgehäuse hereinzulassen, und einen Gasauslass 114, der dazu ausgebildet ist, das durch den Gaseinlass 112 in das Vorrichtungsgehäuse 110 eingelassene Gas aus dem Vorrichtungsgehäuse 110 wieder herauszulassen. Weiterhin weist das Vorrichtungsgehäuse 110 ein Vorrichtungsvolumen 116 auf, das von einer Gehäusewand 118 des Vorrichtungsgehäuses 110 umgeben ist. Dabei ist das Vorrichtungsgehäuse 110 derart ausgebildet, dass das zu kühlende Gas 105 von dem Gaseinlass 112 durch das Vorrichtungsvolumen 116 zu dem Gasauslass 114 gelangen kann. Das durch den Gasauslass 114 gelangte Gas 106 wird daraufhin zumindest teilweise als Einatemgas für einen Nutzer des Kreislaufatemschutzgerätes verwendet.
Die Kühlmittelanordnung 120 ist in dem Vorrichtungsvolumen 116 angeordnet und weist ein erstes Kühlmittel 122 mit einer ersten Schmelztemperatur T1 und ein zweites Kühlmittel 124 mit einer zweiten Schmelztemperatur T2 auf. Das erste Kühlmittel 122 und das zweite Kühlmittel 124 sind dabei derart in der Kühlmittelanordnung 120 angeordnet, dass kein direkter Kontakt zwischen erstem und zweitem Kühlmittel 122, 124 und zu kühlendem Gas 105 möglich ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein solcher direkter Kontakt dadurch nicht möglich, dass das erste und zweite Kühlmittel 122, 124 jeweils in einer Anzahl von Wärmetauscherplatten 130 angeordnet ist, die das jeweilige Kühlmittel komplett umgeben. Das zu kühlende Gas 105 wird hierbei zwischen den Wärmetauscherplatten 130 hindurchgeführt. Die mit dem ersten Kühlmittel 122 gefüllten Wärmetauscherplatten 130 bilden einen jeweiligen ersten Bereich 126 und die mit dem zweiten Kühlmittel 124 gefüllten Wärmetauscherplatten 130 bilden einen jeweiligen zweiten Bereich 128. Die Wärmetauscherplatten sind dabei derart abwechselnd zueinander angeordnet, dass das zu kühlende Gas 105, während es zwischen zwei benachbarten Wärmetauscherplatten 130 hindurchgeführt wird, durch mindestens einen ersten Bereich 126 mit dem ersten Kühlmittel 122 und durch mindestens einen zweiten Bereich 128 mit dem zweiten Kühlmittel 124 geführt wird. Dies ermöglicht einer besonders homogene Temperaturverteilung des zum Gasauslass 114 gelangten Gases 106.
Die Mehrzahl an Wärmetauscherplatten 130 weist jeweils ein Plattengehäuse 132 und einen Verschluss (nicht dargestellt) auf. Im nicht verschlossenen Zustand des Plattengehäuses 132 wird ein jeweiliges Kühlmittel in die Wärmetauscherplatten 130 gefüllt. Der Verschluss ist im dargestellten Beispiel ein dauerhafter nicht zum zwischenzeitlichen Öffnen geeigneter Verschluss, der durch eine Verschweißung am Plattengehäuse 132 realisiert ist. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verschluss ein lösbarer Verschluss, beispielsweise ein Schraubverschluss. Die Wärmetauscherplatten 130 werden jeweils über eine an dem Vorrichtungsgehäuse 110 angeordnete Plattenaufnahmeschiene (nicht dargestellt) in das Vorrichtungsgehäuse 110 eingesetzt.
In einer jeweiligen Wärmetauscherplatte 130 ist jeweils entweder das erste Kühlmittel 122 oder das zweite Kühlmittel 124 eingebracht. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird mindestens ein weiteres Kühlmittel in der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung verwendet. In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Mischung aus mindestens zwei verschiedenen Kühlmittel in einer Wärmetauscherplatte eingebracht.
Bei dem ersten Kühlmittel 122 handelt es sich um ein PCM-Kühlmittel aus Paraffin oder einem Salzmaterial, nämlich vorliegend um PCM31. Bei dem zweiten Kühlmittel 124 handelt es sich um ein PCM-Kühlmittel aus Paraffin oder einem Salzmaterial, nämlich vorliegend um PCM37. in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei einem Kühlmittel um Wasser.
Erfindungsgemäß weisen somit das erste Kühlmittel 122 und das zweite Kühlmittel 124 unterschiedliche Schmelztemperaturen T1 und T2 auf. So haben PCM31 eine Schmelztemperatur von 31 °C und PCM37 eine Schmelztemperatur von 37 °C. Vorzugsweise sind die erste Schmelztemperatur T1 und die zweite Schmelztemperatur T2 auch in anderen Ausführungsbeispielen jeweils kleiner als 50 °C, insbesondere kleiner als 45 °C, vorzugsweise kleiner als 40 °C. Durch derart geringe Schmelztemperaturen kann sichergestellt werden, dass das vom Nutzer des Kreislaufatemschutzgeräts 108 eingeatmete Einatemgas nicht unangenehm heiß wird.
Ein zentraler Vorteil bei der erfindungsgemäßen Verwendung eines ersten Kühlmittels mit einer ersten Schmelztemperatur T1, die verschieden von der zweiten Schmelztemperatur T2 des zweiten Kühlmittels ist, liegt darin, dass eine Wärmeaufnahme im Rahmen der Schmelzenthalpie des entsprechenden Kühlmittels bei unterschiedlichen Temperaturen des zu kühlenden Gases 105 und somit zu unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Einsatzes des Kreislaufatemschutzgeräts 108 erfolgt. Dadurch kann ein Temperaturverlauf des Einatemgases durch die Wahl einer Zusammensetzung von verschiedenen Kühlmitteln voreingestellt werden. Eine solche Einstellung ist im Rahmen von 4 detailliert dargestellt.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 200.
Die Kühlvorrichtung 200 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Kühlvorrichtung 100 nur dadurch, dass das erste und zweite Kühlmittel 122, 124 nicht in Wärmetauscherplatten, sondern durch eine Vielzahl von einzeln verschlossenen und mit einem jeweiligen Kühlmittel gefüllten Kapseln 240, 244 bereitgestellt ist. Eine Führung der zu kühlenden Luft kann dadurch nur durch die vorliegende Schicht von Kapseln 240, 244 hindurch erfolgen. Die mit dem ersten Kühlmittel 122 gefüllten Kapseln 240 sind kegelstumpfförmig ausgebildet. Die mit dem zweiten Kühlmittel 124 gefüllten Kapseln 244 sind halbkugelförmig ausgebildet. Eine derartige Formgebung, insbesondere eine unterschiedliche Formgebung, ermöglicht die Bereitstellung von Zwischenräumen, durch die die zu kühlende Luft 105 hindurchgeleitet werden kann. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Kapseln zumindest teilweise einer Kegelform, eine Pyramidenform, eine Pyramidenstumpfform oder eine Tetrapodenform auf.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vielzahl von Kapseln 240, 244 in das Vorrichtungsgehäuse 110 geschüttet. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Vorrichtungsgehäuse ein Kapselgestell auf, welches ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Kapseln aufzunehmen. Das Kapselgestell ist dabei vorzugsweise derart in dem Vorrichtungsgehäuse angeordnet, dass das zu kühlende Gas zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass an dem Kapselgestell entlang geführt oder durch das Kapselgestell hindurch geführt wird.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 300.
Die Kühlvorrichtung 300 entspricht der Kühlvorrichtung 100, wobei zusätzlich ein Temperatursensor 350 und eine Verteilungsvorrichtung 360 in dem Vorrichtungsgehäuse 110 angeordnet sind.
Der Temperatursensor 350 ist ein mittels passivem RFID-Tag realisierter Temperatursensor, der über Temperaturfühler eine Temperatur innerhalb des Vorrichtungsgehäuses 110 bestimmt. Er ist in dem Bereich des Gasauslasses 114 angeordnet. Dadurch kann vorteilhaft eine Temperatur des bereits gekühlten Gases 106 am Gasauslass 114 bestimmt werden. Der Temperatursensor 350 ist dabei weiterhin dazu ausgebildet, die bestimmte Temperatur bei Vorliegen einer entsprechenden externen Temperaturabfrage auszugeben. Eine derartige externe Temperaturabfrage wird vorliegend durch eine in dem Kreislaufatemschutzgerät angeordnete Temperatur-Ausleseeinheit, die vorliegend durch eine RFID-Ausleseeinheit realisiert ist, ausgegeben. Die Temperatur-Ausleseeinheit ist dabei kein Bestandteil der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung und nicht in 3 dargestellt.
Die Verteilungsvorrichtung 360 ist im Bereich des Gaseinlasses 112 angeordnet. Sie ist dazu ausgebildet, das zu kühlende Gas 106 von dem Gaseinlass 112 in durch eine Mehrzahl von Wärmetauscherplatten 130 gebildete Führungskanäle zu führen. Hierfür weist die Verteilungsvorrichtung 360 eine Mehrzahl von Gasaustrittsöffnungen 364 entsprechend der vorliegenden Mehrzahl von Wärmeaustauschplatten 130 auf. In einem nicht dargestellten besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind die Wärmetauscherplatten entsprechend eines Gasdruckes innerhalb der Verteilungsvorrichtung unterschiedlich voneinander beabstandet. Hierdurch kann ein im Wesentlichen homogener Strom des zu kühlenden Gases innerhalb des Vorrichtungsvolumens erreicht werden.
4 zeigt ein Diagramm 400, das einen Temperaturverlauf 410, 420 eines Einatemgases über die Zeit für eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung darstellt.
Die Abszissen-Achse 402 des Diagramms 400 beschreibt hierbei einer Einsatzzeit eines Einsatzes des jeweiligen Kreislaufatemschutzgeräts in Minuten. Die Koordinaten-Achse 404 des Diagramms 400 beschreibt die Temperatur des durch das Kreislaufatemschutzgeräts bereitgestellten Einatemgases in Grad Celsius.
Der gestrichelt dargestellte Temperaturverlauf 410 zeigt die Temperatur des bereitgestellten Einatemgases über die Einsatzzeit, für eine nicht erfindungsgemäße Kühlvorrichtung, die mit einem einzigen Kühlmittel kühlt. Bei dem Kühlmittel handelt es sich um das PCM-Kühlmaterial PCM31, das eine Schmelztemperatur bei 31°C aufweist.
Der Temperaturverlauf 410 zeichnet sich durch ein erstes Zeitintervall 111 aus, in dem die Temperatur ausgehend von einer Starttemperatur bei 25 °C langsam ansteigt, sodass nach etwa 60 Minuten die Schmelztemperatur des Kühlmittels PCM31 erreicht ist. In einem zweiten Zeitintervall 112 sinkt die Temperatur daraufhin etwa 30 Minuten lang, ehe sie innerhalb des abschließenden dritten Zeitintervalls 113 bis zum Ende des Einsatzes nach 240 Minuten wieder langsam ansteigt. Das Sinken der Temperatur im zweiten Zeitintervall 112 um etwa 4 °C lässt sich durch die für das Schmelzen des Kühlmittels benötigte Schmelzenthalpie erklären. Die Schmelzenthalpie beschreibt die Energiemenge, die benötigt wird, um die anziehenden, intramolekularen Kräfte innerhalb des Kühlmittels beim Übergang von dem festen in den flüssigen Zustand des Kühlmittels zu überwinden. Diese Energie wird dem zu kühlenden Gas entzogen, sodass im Bereich der Schmelztemperatur eine zusätzliche Kühlung dieses Gases erfolgt.
Der durchgezogen dargestellte Temperaturverlauf 420 zeigt die Temperatur des bereitgestellten Einatemgases über die Einsatzzeit, für eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung, die mit einem ersten Kühlmittel und mit einem zweiten Kühlmittel kühlt. Bei dem ersten Kühlmittel handelt es sich wieder um das PCM-Kühlmaterial PCM31, das eine Schmelztemperatur bei 31 °C aufweist. Bei dem zweiten Kühlmittel handelt es sich um das PCM-Kühlmaterial PCM37, dass eine Schmelztemperatur bei 37 °C aufweist. Das erste Kühlmittel und das zweite Kühlmittel sind dabei in einem Verhältnis 1:1 innerhalb der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung vorgesehen.
Der Temperaturverlauf 420 unterscheidet sich in dem ersten Zeitintervall 121 nicht von dem Temperaturverlauf 410. In dem zweiten Zeitintervall 122, das bei Erreichen der Schmelztemperatur von 31 °C des ersten Kühlmittels einsetzt, findet lediglich eine Reduzierung des Temperaturanstiegs im Vergleich zum ersten Zeitintervall 111 statt, nicht jedoch eine Verringerung der Temperatur. Ein drittes Zeitintervall 123 setzt nach Erreichen der Schmelztemperatur von 37 °C des zweiten Kühlmittels ein, wobei eine Verringerung der Temperatur um etwa 3 °C zu erkennen ist. In einem vierten Zeitintervall 124 steigt die Temperatur des Einatemgases wieder langsam bis zum Ende des Einsatzes nach 240 Minuten an. Das Verhalten des Temperaturverlaufs 420 nach der Schmelztemperatur des ersten Kühlmittels und nach der Schmelztemperatur des zweiten Kühlmittels, lässt sich wiederum durch das zusätzliche Entziehen von Energie aus dem zu kühlenden Gas aufgrund der jeweiligen Schmelzenthalpie verstehen.
Der Vergleich zwischen dem Temperaturverlauf 410 und dem erfindungsgemäßen Temperaturverlauf 420 zeigt, dass nach etwa 180 Minuten die Temperatur des Einatemgases dauerhaft unterhalb der Temperatur einer nicht erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung liegt. Hierfür werden in der Mitte des Einsatzes höhere Temperaturen des Einatemgases in Kauf genommen. Daher kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bei dem vorliegend gewählten Kühlmittel-Verhältnis besser geeignet für längere Einsatzdauer sein, da über einen längeren Zeitraum eine kritische Temperatur des Einatemgases von etwa 42 °C nicht überschritten wird.
Abhängig von einer geplanten Einsatzdauer eines Einsatzes des Kreislaufatemschutzgeräts und einer anzunehmenden Außentemperatur des Einsatzes, kann ein anderes Kühlmittel mit einer anderen Schmelztemperatur, oder ein anderes Verhältnis der Menge an Kühlmittel besonders vorteilhaft sein. In der Praxis handhabbar wäre beispielsweise auch ein Verhältnis von 1:2 oder 2:1. Besonders vorteilhaft für die Bereitstellung eines bestimmten Verhältnisses zwischen der Menge an erstem Kühlmittel und der Menge an zweitem Kühlmittel ist die Verwendung von Kapseln, wie sie in 2 dargestellt sind.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens 500 gemäß dem weiteren Aspekt der Erfindung.
Das Verfahren 500 zum Betreiben eines Kreislaufatemschutzgeräts weist die im Folgenden genannten Schritte auf.
Ein erster Schritt 510 umfasst ein Bereitstellen eines Vorrichtungsgehäuses, das eine Gehäusewand aufweist, die ein Vorrichtungsvolumen umgibt.
Ein weiterer Schritt 520 umfasst ein Bereitstellen eines ersten Kühlmittels mit einer ersten Schmelztemperatur T1 und eines zweiten Kühlmittels mit einer zweiten Schmelztemperatur T2 in dem Vorrichtungsvolumen, wobei die erste Schmelztemperatur T1 verschieden von der zweiten Schmelztemperatur T2 ist.
Ein nächster Verfahrensschritt 530 umfasst ein Einlassen eines zu kühlenden Gases in das Vorrichtungsgehäuse.
Ein darauffolgender Schritt 540 des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst ein Kühlen des zu kühlenden Gases durch das erste Kühlmittel und durch das zweite Kühlmittel, wobei kein direkter Kontakt zwischen dem zu kühlenden Gas und dem ersten oder zweiten Kühlmittel möglich ist.
Ein abschließender Schritt 550 umfasst ein Auslassen des durch das Vorrichtungsgehäuse gelangten Gases aus dem Vorrichtungsgehäuse heraus.
Die Verfahrensschritte 530, 540, 550 werden erfindungsgemäß wiederholt innerhalb des Kreislaufatemschutzgeräts ausgeführt, um eine andauernde Kühlung des zu kühlenden Gases innerhalb des Atemgaskreislaufs sicherzustellen.
Der Verfahrensschritt 510 wird einmalig bei der Herstellung des Kreislaufatemschutzgerätes ausgeführt. Der Schritt 520 wird typischerweise abhängig von den zu erwartenden Einsatzbedingungen vor einem Einsatz ausgeführt, wobei die beiden Kühlmittel im gefrorenen Zustand bereitgestellt werden.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Kühlen des zu kühlenden Gases gemäß Schritt 540 weiterhin die Schritte auf:

- Führen des zu kühlenden Gases durch mindestens einen ersten Bereich des Vorrichtungsvolumens mit dem ersten Kühlmittel;
- Führen des zu kühlenden Gases durch mindestens einen zweiten Bereich des Vorrichtungsvolumens mit dem zweiten Kühlmittel.

In einem besonders bevorzugten nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Bereitstellen des ersten und zweiten Kühlmittels gemäß Schritt 520 in einem vorbestimmten Verhältnis. Das vorbestimmte Verhältnis wird dabei beispielsweise unter Berücksichtigung einer zu erwartenden Einsatzdauer und/oder einer zu erwartenden Außentemperatur während eines Einsatzes des Kreislaufatemschutzgerätes festgelegt. Hierbei ist der zu erwartende Temperaturverlauf des Einatemgases über die Einsatzzeit analog zu der Diskussion im Rahmen von 4 abhängig von den vorliegenden Schmelztemperaturen zu berücksichtigen.
Alle diskutierten Ausführungsbeispiele können auch für mehr als zwei verschiedene Kühlmittel erfindungsgemäß ausgebildet sein. Hierdurch kann der anzunehmende Temperaturverlauf entsprechend der vorliegenden Schmelztemperaturen ebenfalls an vorliegende Einsatzbedingungen angepasst werden.
Bezugszeichenliste

100, 200, 300: Kühlvorrichtung
104: Atemgaskreislauf
105: zu kühlendes Gas
106: Gas am Gasauslass
108: Kreislaufatemschutzgerät
110: Vorrichtungsgehäuse
112: Gaseinlass
114: Gasauslass
116: Vorrichtungsvolumen
118: Gehäusewand
120: Kühlmittelanordnung
122: erstes Kühlmittel
124: zweites Kühlmittel
126: erster Bereich
128: zweiter Bereich
130: Wärmetauscherplatte
132: Plattengehäuse
240: Kapsel mit erstem Kühlmittel
244: Kapsel mit zweitem Kühlmittel
350: Temperatursensor
360: Verteilungsvorrichtung
364: Gasaustrittsöffnung
400: Diagramm
402: Abszissen-Achse
404: Ordinaten-Achse
410: Temperaturverlauf (erfindungsfremde Umsetzung)
420: Temperaturverlauf (erfindungsgemäße Umsetzung)
500: Verfahren
510, 520, 530, 540, 550: Verfahrensschritte
I11, I12, I13: Zeitintervalle (erfindungsfremde Umsetzung)
I21, I22, I23, I24: Zeitintervalle (erfindungsgemäße Umsetzung)

Claims

Kühlvorrichtung (100) für ein Kreislaufatemschutzgerät (108), mit - einem Vorrichtungsgehäuse (110), das ausgebildet ist, innerhalb eines Atemgaskreislaufs (104) in dem Kreislaufatemschutzgerät (108) anordnenbar zu sein, und das weiterhin einen Gaseinlass (112) aufweist, der ausgebildet ist, ein zu kühlendes Gas 105 in das Vorrichtungsgehäuse (110) hereinzulassen, und das einen Gasauslass (114) aufweist, der ausgebildet ist, das durch den Gaseinlass (112) in das Vorrichtungsgehäuse (110) eingelassene Gas (105) aus dem Vorrichtungsgehäuse (110) herauszulassen, und das weiterhin ein Vorrichtungsvolumen (116) aufweist, das von einer Gehäusewand (118) des Vorrichtungsgehäuses (110) umgeben ist, wobei das Vorrichtungsgehäuse (110) derart ausgebildet ist, dass das zu kühlende Gas (105) von dem Gaseinlass (112) durch das Vorrichtungsvolumen (116) zu dem Gasauslass (114) gelangen kann; und - einer Kühlmittelanordnung (120), die in dem Vorrichtungsvolumen (116) angeordnet ist und die ein erstes Kühlmittel (122) mit einer ersten Schmelztemperatur T1 aufweist, wobei das erste Kühlmittel (122) derart in der Kühlmittelanordnung (120) angeordnet sind, dass kein direkter Kontakt zwischen erstem (122) Kühlmittel (124) und zu kühlendem Gas (105) möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelmittelanordnung (120) ein zweites Kühlmittel (124) mit einer zweiten Schmelztemperatur T2 aufweist, wobei das zweite Kühlmittel (124) derart in der Kühlmittelanordnung (120) angeordnet sind, dass kein direkter Kontakt zwischen zweitem Kühlmittel (124) und zu kühlendem Gas (105) möglich ist, und wobei die erste Schmelztemperatur T1 verschieden von der zweiten Schmelztemperatur T2 ist.
Kühlvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Schmelztemperatur T1 und die zweite Schmelztemperatur T2 jeweils kleiner als 50 °C, insbesondere kleiner 45°C, vorzugsweise kleiner 40°C sind.
Kühlvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kühlmittelanordnung (120) derart ausgebildet ist, dass das zu kühlende Gas (105) von dem Gaseinlass (112) durch die Kühlmittelanordnung (120) zu dem Gasauslass (114) geführt wird, und wobei das zu kühlende Gas (105) dabei durch mindestens einen ersten Bereich (126) mit dem ersten Kühlmittel (122) und durch mindestens einen zweiten Bereich (128) mit dem zweiten Kühlmittel (124) geführt wird.
Kühlvorrichtung (100), gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Kühlmittel (122) und/oder das zweite Kühlmittel (124) durch ein Phase-Change-Material (PCM-) Kühlmaterial aus Paraffin oder einem Salzmaterial gebildet sind.
Kühlvorrichtung (100), gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Kühlmittel (122) und/oder das zweite Kühlmittel (124) durch eine Vielzahl von einzeln verschlossenen und mit dem jeweiligen Kühlmittel (122), (124) gefüllten Kapseln (240), (244) bereitgestellt sind.
Kühlvorrichtung (100), gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Kühlmittel (122) und/oder das zweite Kühlmittel (124) durch eine Anzahl von einzeln verschlossenen und mit einem jeweiligen Kühlmittel (122), (124) gefüllten Wärmetauscherplatten (130) bereitgestellt sind.
Kühlvorrichtung (100) gemäß Anspruch 6, wobei die Kühlmittelanordnung (120) durch eine sich abwechselnde Abfolge von jeweils mit dem ersten Kühlmittel (122) gefüllten Wärmetauscherplatten (130) und mit dem zweiten Kühlmittel (124) gefüllten Wärmetauscherplatten (130) gebildet ist.
Kühlvorrichtung (100), gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend einen Temperatursensor (350) der an oder in dem Vorrichtungsgehäuse (110) angeordnet ist und der ausgebildet ist, eine aktuell in dem Vorrichtungsvolumen (116) vorliegende Temperatur bei Vorliegen einer entsprechenden externen Temperaturabfrage auszugeben.
Kreislaufatemschutzgerät (108), aufweisend eine Kühlvorrichtung (100) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren (500) zum Betreiben eines Kreislaufatemschutzgeräts (108), aufweisend die Schritte - Bereitstellen eines Vorrichtungsgehäuses (110), das eine Gehäusewand (118) aufweist, die ein Vorrichtungsvolumen (116) umgibt; - Bereitstellen eines ersten Kühlmittels (122) mit einer ersten Schmelztemperatur T1 und eines zweiten Kühlmittels (124) mit einer zweiten Schmelztemperatur T2 in dem Vorrichtungsvolumen (116), wobei die erste Schmelztemperatur T1 verschieden von der zweiten Schmelztemperatur T2 ist; - Einlassen eines zu kühlenden Gases (105) in das Vorrichtungsgehäuse (110); - Kühlen des zu kühlenden Gases (105) durch das erste Kühlmittel (122) und durch das zweite Kühlmittel (124), wobei kein direkter Kontakt zwischen dem zu kühlenden Gas (105) und dem ersten (122) oder zweiten Kühlmittel (124) möglich ist; und - Auslassen des durch das Vorrichtungsgehäuse (110) gelangten Gases (105) aus dem Vorrichtungsgehäuse (110) heraus.
Verfahren (500) gemäß Anspruch 10, wobei die erste Schmelztemperatur T1 und die zweite Schmelztemperatur T2 jeweils kleiner als 50 °C, insbesondere kleiner 45°C, vorzugsweise kleiner 40°C sind.
Verfahren (500) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das Kühlen des zu kühlenden Gases (105) die Schritte aufweist - Führen des zu kühlenden Gases (105) durch mindestens einen ersten Bereich (126) des Vorrichtungsvolumens (116) mit dem ersten Kühlmittel (122); - Führen des zu kühlenden Gases (105) durch mindestens einen zweiten Bereich (128) des Vorrichtungsvolumens (116) mit dem zweiten Kühlmittel (124).
Verfahren (500) gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Bereitstellen des ersten Kühlmittels (122) und des zweiten Kühlmittels (124) in einem vorbestimmten Verhältnis erfolgt, und wobei ein Festlegen des vorbestimmten Verhältnisses unter Berücksichtigung einer zu erwartenden Einsatzdauer des Kreislaufatemschutzgerätes (108) erfolgt.
Verfahren (500) gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Bereitstellen des ersten Kühlmittels (122) und des zweiten Kühlmittels (124) in einem vorbestimmten Verhältnis erfolgt, und wobei ein Festlegen des vorbestimmten Verhältnisses unter Berücksichtigung einer zu erwartenden Außentemperatur eines Einsatzes des Kreislaufatemschutzgerätes (108) erfolgt.
Verfahren (500) gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 14, weiterhin aufweisend ein Anordnen eines Temperatursensors (350) an oder in dem Vorrichtungsgehäuse (110) und ein Ausgeben einer aktuell in dem Vorrichtungsvolumen (116) vorliegenden Temperatur bei Vorliegen einer entsprechenden externen Temperaturabfrage.