DE19808811A1

DE19808811A1 - Production of cold air in room especially for whole body cold therapy

Info

Publication number: DE19808811A1
Application number: DE1998108811
Authority: DE
Inventors: Reinhard Schweitzer; Stephan Sicars
Original assignee: Crio Medizintechnik GmbH
Current assignee: Crio Medizintechnik GmbH
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 1999-09-09

Abstract

In the production of cold air in a room, especially for cold therapy, the cold air produced is passed over a heat store. An Independent claim is also included for apparatus for producing cold air.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Kaltluft in einem Raum, insbesondere zur Kältetherapie, und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Kaltluft, insbe sondere zur Kältetherapie in einem begehbaren Therapie raum, mit einem Kühlsystem.The invention relates to a method for generating Cold air in a room, especially for cold therapy, and a device for generating cold air, esp especially for cold therapy in a walk-in therapy space, with a cooling system.

Bei dem Kühlsystem zur Erzeugung von Kaltluft, von dem die Erfindung ausgeht, handelt es sich um ein herkömmli ches aktives Kühlsystem, mit dem durch Einsatz und Ver brauch von Energie Kälte und damit Kaltluft erzeugt werden kann, wie derartige Kühlsysteme an sich bekannt sind. Die DE 43 16 764 C2, von der die Erfindung insbe sondere ausgeht, zeigt eine Vorrichtung zur Ganzkörper kältetherapie mit einem durch elektrisch betriebene Kühlsysteme gekühlten begehbaren Therapieraum. Die be kannte Vorrichtung ist mit einer Einrichtung zur Zirkula tion der Kaltluft ausgestattet. Die Innenwände wie auch im Innenraum befindliche Vorrichtungen sind aus schlecht wärmeleitendem Material, wie Holz, ausgebildet. In the cooling system for generating cold air from which the invention is based, it is a conventional ches active cooling system with which through use and ver need energy to generate cold and thus cold air can become known as such cooling systems are. DE 43 16 764 C2, of which the invention in particular special goes out, shows a device for the whole body cold therapy with an electrically powered Cooling systems cooled walk-in therapy room. The be Known device is with a device for the circula tion of the cold air. The inside walls as well Devices inside are bad thermally conductive material, such as wood.

Tiefere Temperaturen konnten in begehbaren Therapie räumen bislang nur durch ein Kühlsystem realisiert werden, welches Umgebungsluft ansaugt und hochverdichtet über einen Druckwechselreiniger leitet, verflüssigt und flüs sig einem Lagertank zuführt. Gleichzeitig muß in einem weiteren Lagertank flüssiger Sauerstoff vorgehalten werden, der mit der verflüssigten Luft in einer Mischein heit gemischt wird, um das entstehende Gemisch dann als Kaltluft in den Therapieraum zu führen.Lower temperatures could be cleared in walk-in therapy so far only be realized by a cooling system, which sucks in ambient air and is highly compressed conducts, liquefies and flows a pressure swing cleaner sig feeds to a storage tank. At the same time in one another storage tank of liquid oxygen be mixed with the liquefied air is mixed to the resulting mixture then as Lead cold air into the therapy room.

Darüber hinaus sind kleine Kältetherapiegeräte bekannt, die ausschließlich zur lokalen Kältetherapie, beispiels weise von Gliedmaßen eines Patienten, verwendbar sind.In addition, small cold therapy devices are known for local cold therapy only, for example limbs of a patient, can be used.

Insbesondere bei der Ganzkörperkältetherapie kommt es auf hohe Temperaturkonstanz der angestrebten Behandlungstem peratur an, da die Behandlungserfolge schon bei geringen Abweichungen, insbesondere bei höheren Temperaturen, sich reduzieren. Wird ein auf die gewünschte Behandlungstempe ratur oder leicht darunter abgekühlter Therapieraum von zu therapierenden Personen betreten, so stellen diese beträchtliche Wärmequellen dar, so daß sich die Tempera tur im Behandlungsraum aufgrund der von den Personen abgegebenen Wärme sehr schnell weit über die gewünschte Behandlungstemperatur hin erhöht. Das Kühlsystem braucht eine erhebliche Zeit, bis es die Temperatur im Therapie raum wieder bis auf die gewünschte Therapietemperatur abgekühlt hat, oder aber es muß mit einer wesentlich höheren Spitzenleistung ausgelegt sein, als es für die Aufrechterhaltung der gewünschten Therapietemperatur nach Erreichen derselben über eine gewisse Dauer hin erforder lich ist. Wenn nach dem Betreten des Therapieraumes durch Personen die Temperatur sich erhöht, tritt der Therapie erfolg zunächst nicht ein, sondern erst, wenn die Raum temperatur wieder in den Bereich der gewünschten Thera pietemperatur abgesunken ist. Andererseits kann der Aufenthalt der zu therapierenden Personen auch nicht über vorgegebene Zeiten hin verlängert werden, so daß aufgrund dieser durch das Betreten der Person gegebenen Tempera turschwankungen der Behandlungserfolg insgesamt reduziert ist.It occurs particularly with whole-body cold therapy high temperature constancy of the desired treatment temperature temperature, since the treatment success is even at low Deviations, especially at higher temperatures to reduce. Will be at the desired treatment temperature Therapy or slightly cooled therapy room from to be treated by persons who are treating them considerable heat sources, so that the tempera tur in the treatment room due to the by the people emitted heat very quickly far above the desired Treatment temperature increased. The cooling system needs a significant amount of time before it reaches the temperature in therapy room again to the desired therapy temperature has cooled, or else it must be with a substantial higher peak power than it is designed for Maintaining the desired therapy temperature after It is necessary to achieve the same over a certain period of time is. If through after entering the therapy room People who rise in temperature enter therapy does not take place initially, but only when the space temperature again in the range of the desired Thera temperature has dropped. On the other hand, the Stay of the persons to be treated also not over predetermined times are extended so that due this tempera given by entering the person fluctuations in the overall treatment success reduced is.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile ein Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Erzeugung von Kaltluft, insbesondere im Rahmen der Ganzkörperkältetherapie, zu schaffen.The invention is therefore based on the object Avoiding the aforementioned disadvantages of a method and an improved device for generating cold air, especially in the context of whole-body cold therapy create.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß erzeugte Kaltluft über einen Wärmespeicher geleitet wird. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Lösung der genannten Aufgabe gekenn zeichnet durch mindestens einen Wärmespeicher im Strö mungsweg der Kaltluft.According to the invention, the stated object is achieved with a Process of the type mentioned solved, which is characterized in that generated cold air over a heat storage is conducted. An inventive Device is known for solving the above task is characterized by at least one heat store in the stream path of the cold air.

Eine Vergleichmäßigung der Temperatur in einem durch das erfindungsgemäße Verfahren gekühlten Raum oder einem mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Vorrichtung versehe nen Raum wird also, auch bei Einbringen von Wärmequellen, wie eben zu behandelnden Personen in den Raum, erfin dungsgemäß durch eine Kombination eines aktiven Kühlsy stems, wie insbesondere eines elektrisch betriebenen Kühlsystems, und eines Wärmespeichers erreicht. Der Wärmespeicher dient im Rahmen der Erfindung als Kälte speicher. Er wird auf eine tiefe Temperatur abgekühlt. Wenn der Raum durch eine Wärmequelle, wie zu behandelnde Patienten, erwärmt wird und damit das aktive Kühlsystem nur noch eine Kühlleistung mit einer Kaltlufttemperatur erreicht, die über der des Wärmespeichers liegt, so nimmt er Wärme aus der Kaltluft auf, erwärmt sich dabei und gibt eben Kälte an die Kaltluft ab, so daß die Temperatur der Kaltluft über die durch das aktive Kühlsystem erziel te hinaus weiter abgesenkt wird. Kann das aktive Kühlsy stem im Dauerbetrieb wieder eine Temperatur erzeugen, die tiefer liegt als die, die der Wärmespeicher durch den vorstehend beschriebenen Vorgang erreicht, so gibt er seine Wärme langsam wieder an die kalte Luft ab, nimmt also Kälte aus dieser auf, und kühlt sich wieder auf seine Ausgangstemperatur ab. Letzteres wird insbesondere erreicht, wenn sich keine Wärmequellen im Raum, insbeson dere also keine zu therapierenden Personen in diesem befinden.An equalization of the temperature in one by the inventive method cooled room or with a device designed according to the invention space, even when heat sources are introduced, how to treat people in the room, invented according to a combination of an active cooling system stems, such as in particular an electrically operated Cooling system, and a heat accumulator. Of the Heat storage serves as cold in the context of the invention Storage. It is cooled to a low temperature. If the room by a heat source, how to be treated Patients, is heated and thus the active cooling system only one cooling capacity with a cold air temperature reached, which is above that of the heat accumulator, so takes he heats up from the cold air, heats up and just gives off cold to the cold air, so the temperature the cold air achieved through the active cooling system te further lowered. Can the active cooling system stem in continuous operation generate a temperature that is lower than that which the heat accumulator provides through the process described above, he gives its heat slowly returns to the cold air, decreases so cold from this, and cools down again its starting temperature. The latter in particular achieved when there are no heat sources in the room, in particular so no people to be treated in this are located.

Insgesamt wird durch die Erfindung eine Vergleichmäßigung der Temperatur der Kaltluft und damit der Temperatur im Raum, insbesondere einem Therapieraum, erzeugt, der zeitliche Temperaturgradient der Kaltluft im Raum wird reduziert. Den Raum betretende Patienten werden sogleich mit der erforderlichen Behandlungstemperatur behandelt, so daß die Behandlung sogleich wirksam wird und eine kaum mögliche Verlängerung der Behandlungsdauer über eine vorgegebene Zeit hinaus nicht notwendig ist. Darüber hinaus kann das aktive, insbesondere elektrische Kühlsy stem mit einer deutlich geringeren Spitzenleistung ausge stattet werden, als dies der Fall wäre, wenn keine erfin dungsgemäße Ausgestaltung mit Wärmespeicher vorgesehen würde und auch nur annähernd die hierdurch erzielten Vorteile erreicht werden sollten. Overall, the invention makes it more uniform the temperature of the cold air and thus the temperature in the Generated space, in particular a therapy room, the temperature gradient of the cold air in the room reduced. Patients entering the room immediately become treated with the required treatment temperature, so that the treatment is effective immediately and hardly any possible extension of the treatment duration over a predetermined time is not necessary. About that In addition, the active, in particular electrical cooling system stem with a significantly lower peak output than if none were invented Design according to the invention provided with heat storage would, and only approximately, the results achieved thereby Benefits should be achieved.

Um den Wärmespeicher selbst klein und effektiv zu halten, d. h. insbesondere bei geringem Raumbedarf eine hohe spezifische Wärmespeicherleistung zu ermöglichen, sieht die Erfindung in bevorzugter Ausgestaltung vor, daß die Kaltluft über einen ein Eutektikum enthaltenden Wärme speicher geleitet wird.In order to keep the heat storage itself small and effective, d. H. a high one, especially with a small footprint to enable specific heat storage capacity the invention in a preferred embodiment that the Cold air over a heat containing a eutectic memory is directed.

Ein Eutektikum unterliegt einer Phasenänderung, bei der die Enthalpie des Phasenwechsels zur Speicherung von Wärme genutzt wird, d. h. bei der Umwandlung des Eutekti kums von seiner ersten Phase, die gegeben ist, wenn seine Temperatur über der Umwandlungstemperatur liegt, zur zweiten oder Tieftemperatur-Phase alleine gibt es eine erhebliche Wärmemenge ab und kann demgemäß bei Phasenum wandlung in umgekehrter Richtung von der Tieftemperatur phase zur ersten Phase bei höherer Temperatur eine erheb liche Wärmemenge aufnehmen. In bevorzugter Ausgestaltung ist weiterhin vorgesehen, daß die Phasenumwandlungstempe ratur des Eutektikums bei weniger als -100°C liegt, wobei insbesondere die Phasenumwandlungstemperatur bei -110°C liegt, da dies geeignete Therapietemperaturen sind. Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei anderen Temperaturbereichen eingesetzt werden, jeweils in Abhängigkeit vom Einsatzzweck.A eutectic is subject to a phase change in which the enthalpy of the phase change for storing Heat is used, d. H. in the transformation of the eutecti kums from its first phase, which is given when its Temperature is above the transition temperature second or low temperature phase alone there is one considerable amount of heat and can accordingly with phases conversion in the opposite direction from the low temperature phase to the first phase at a higher temperature absorb the amount of heat. In a preferred embodiment it is further provided that the phase transition temperature temperature of the eutectic is less than -100 ° C, in particular the phase transition temperature at -110 ° C because this is suitable therapy temperatures are. Of course, the invention can also other temperature ranges are used, each in Depends on the application.

Als Kältemittel kommen insbesondere teilfluorierte Koh lenwasserstoffe in Frage, die, da sie kein Chlor enthal ten, ein wesentlich kleineres Ozonabbaupotential besitzen als Fluorkohlenwasserstoffe. Es kommen insbesondere die folgenden Stoffe oder deren Mischungen oder Kombinationen in Frage:
1,1,1-Triflorethan (R 143a),
1,1-Difluorethan (R 152a),
Pentalfluorethan (R 125),
1,1,1,2-Tetrafluorethan (R 134a) oder
1,1,1,2,3,3,3-Heptafluorpropan (R 227ea).Partially fluorinated hydrocarbons are particularly suitable as refrigerants which, since they contain no chlorine, have a significantly lower ozone depletion potential than fluorocarbons. The following substances or their mixtures or combinations are particularly suitable:
1,1,1-trifloroethane (R 143a),
1,1-difluoroethane (R 152a),
Pental fluoroethane (R 125),
1,1,1,2-tetrafluoroethane (R 134a) or
1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane (R 227ea).

Durch die Mischung verschiedener Verbindungen kann eine gewünschte Umwandlungs- und damit Behandlungstemperatur eingestellt werden.By mixing different compounds, one Desired transformation and thus treatment temperature can be set.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschrei bung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin dung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt die
einzige Figur einen Horizontalschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrich tung.Further advantages and features of the invention will become apparent from the claims and from the following description, in which a preferred embodiment of the inven tion is explained in detail with reference to the drawing. The shows
only figure shows a horizontal section through a device according to the invention.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem von Kaltluft durchströmten Raum 1 in Form eines Therapieraumes. Der Therapieraum ist zumindestens teil weise doppelwandig ausgebildet und weist eine äußere, gut isolierende Wandung 2 sowie eine Innenwandung 3, die mit Abstand zu der äußeren Wandung 2 angeordnet ist, auf. Die Wandung 3 besteht vorzugsweise aus schlecht wärmeleiten dem Material, wie Holz. Sie weist Durchbrüche 4 in Form von Löchern oder Schlitzen auf, durch die Kaltluft in den eigentlichen Raum 1 ein- bzw. aus diesem austreten kann. Fig. 1 shows an inventive device with a flow-through cold air chamber 1 in the form of a therapy room. The therapy room is at least partially double-walled and has an outer, well-insulating wall 2 and an inner wall 3 , which is arranged at a distance from the outer wall 2 . The wall 3 is preferably made of poorly heat-conducting material, such as wood. It has openings 4 in the form of holes or slots through which cold air can enter or exit the actual room 1 .

Der Therapieraum ist zum Betreten mit einer Tür 6 verse hen. An der der Tür gegenüberliegenden Seite ist eine Trennwand 7 vorgesehen, hinter der die Luft abgekühlt wird. The therapy room has a door 6 for entering. A partition 7 is provided on the side opposite the door, behind which the air is cooled.

Zur Abkühlung der Luft weist die erfindungsgemäße Vor richtung ein herkömmliches Kühlsystem 8 auf, das vorzugs weise entsprechend dem der DE 43 16 764 C2 ausgebildet sein kann. Von dem Kühlsystem 8 führen kühlmitteldurch flossene Kühlmittelschlangen 9 in den Zwischenraum zwi schen der Außenwandung 2 und der Trennwand 7 des Raumes 1 und bilden dort einen Wärmetauscher. Dem Wärmetauscher vorgeordnet ist eine Einrichtung 10 zur Zirkulation von Kaltluft in Form eines Ventilators.To cool the air, the device according to the invention has a conventional cooling system 8 , which can preferably be designed in accordance with that of DE 43 16 764 C2. From the cooling system 8 lead coolant through flowing coolant coils 9 into the space between the outer wall 2 and the partition 7 of the room 1 and form a heat exchanger there. A device 10 for circulating cold air in the form of a fan is arranged upstream of the heat exchanger.

Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Wärmespeicher 11 vorge sehen, der vorzugsweise im Strömungsweg hinter dem Kühl system 8 bzw. dessen Kühlschlangen 9 angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Wärmespei cher 11 aus vertikal angeordneten Rohren, die mit Rela tivabstand zueinander angeordnet sind und die ein Eutek tikum enthalten. Statt dessen kann der Wärmespeicher auch durch ein Gehäuse ausgebildet sein, das auf seiner Außen seite mit Rippen versehen ist, die quer oder senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet sein können.Furthermore, according to the invention, a heat accumulator 11 is provided, which is preferably arranged in the flow path behind the cooling system 8 or its cooling coils 9 . In the illustrated embodiment, the Wärespei cher 11 consists of vertically arranged tubes which are arranged with Rela tive distance from each other and which contain a eutectic. Instead, the heat accumulator can also be formed by a housing which is provided on its outer side with ribs which can be arranged transversely or perpendicular to the direction of flow.

Bei dem Eutektikum handelt es sich um eine geeignete Substanz oder ein Substanzgemisch, das bei einer bestimm ten Temperatur, vorzugsweise bei einer Temperatur von weniger als -100°C, wie insbesondere bei -110°C, einen Phasenänderungspunkt aufweist, wobei die Enthalpie des Phasenwechsels zur Speicherung von Wärme genutzt wird. Wenn die Temperatur des Eutektikums über der Um wandlungstemperatur liegt und das Eutektikum sich demge mäß in einer entsprechenden ersten Phase befindet, gibt es bei Durchströmen von Kaltluft unterhalb der Umwand lungstemperatur Wärme an diese ab, kühlt sich selbst ab und führt unter weiterer Abgabe von Wärme an die kältere Kaltluft den Phasenwechsel zu seiner zweiten Phase, der Tieftemperaturphase, durch. Dies ist der Fall, wenn der Raum 1 leer ist, sich in diesem also keine Personen befinden, die selbst Wärme abgeben.The eutectic is a suitable substance or a mixture of substances which has a phase change point at a specific temperature, preferably at a temperature of less than -100 ° C., such as in particular at -110 ° C., the enthalpy of the phase change is used to store heat. If the temperature of the eutectic is above the transformation temperature and the eutectic is accordingly in a corresponding first phase, there is heat to it when cold air flows through below the transformation temperature, cools itself, and leads to the further release of heat the colder cold air through the phase change to its second phase, the low-temperature phase. This is the case when room 1 is empty, so there are no people in it who give off heat themselves.

Wenn sich das Eutektikum in seiner zweiten oder Tieftem peraturphase befindet und von Kaltluft durchströmt wird, die oberhalb der Umwandlungstemperatur liegt, weil die Kälteerzeugungsleistung des Kühlsystems 8 nicht aus reicht, was der Fall ist, wenn sich Personen im Raum 1 befinden, die selbst Wärme abgeben, so nimmt das Eutekti kum 11 Wärme aus der es durchströmenden Kaltluft auf, kühlt diese damit unter die vom Wärmeerzeuger 8 erzeugte Temperatur weiter ab, wobei es sich zunächst erwärmt und dann ggf. eine Phasenumwandlung durchläuft. Durch den Wärmespeicher 11 des Eutektikums, der hier im Grunde als Kältespeicher dient, kann eine Vergleichmäßigung der Temperatur im Raum 1, insbesondere bei dort befindlichen "Wärmequellen", wie eben in dem Raum zu therapierenden Personen, erreicht werden und demgemäß eine höhere Kälte leistung, als sie alleine momentan durch das Kühlsystem 8 erreichbar ist.When the eutectic is in its second or deep temperature phase and cold air flows through it, which is above the transition temperature, because the cooling capacity of the cooling system 8 is not sufficient, which is the case when there are people in room 1 who emit heat themselves , the eutectic kum 11 absorbs heat from the cold air flowing through it, thereby further cooling it below the temperature generated by the heat generator 8 , whereby it first heats up and then possibly undergoes a phase transition. Through the heat store 11 of the eutectic, which basically serves as a cold store here, the temperature in room 1 can be evened out, in particular with "heat sources" located there, such as people to be treated in the room, and accordingly a higher cooling capacity, than it can currently be reached by the cooling system 8 alone.

Claims

1. A method for generating cold air in a room, in particular for cold therapy, characterized in that the cold air generated is passed through a heat accumulator.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the cold air contains a eutectic tendency heat storage is conducted.

3. The method according to claim 2, characterized in that that the phase transition temperature of the eutectic is less than -100 ° C.

4. The method according to claim 3, characterized in that the phase transition temperature at -110 ° C lies.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cold air is passed through a heat accumulator, the
1,1,1-trifloroethane (R 143a),
1,1-difluoroethane (R 152a),
Pental fluoroethane (R 125),
1,1,1,2-tetrafluoroethane (R 134a) or
1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane (R 227ea)
or contains a mixture of these substances.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cold air over the Heat storage is forced.

7. Device for generating cold air, in particular for cold therapy in a walk-in therapy room, with a cooling system, characterized by at least one heat accumulator ( 11 ) in the flow path of the cold air.

8. The device according to claim 7, characterized in that that the heat storage contains a eutectic.

9. The device according to claim 8, characterized in that that the eutectic has a phase transition temperature below -100 ° C.

10. The device according to claim 9, characterized in that the eutectic has a phase transition temperature at about -110 ° C.

11. The device according to one of claims 7 to 10, characterized in that the heat accumulator
1,1,1-trifloroethane (R 143a),
1,1-difluoroethane (R 152a),
Pental fluoroethane (R 125),
1,1,1,2-tetrafluoroethane (R 134a) or
1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane (R 227ea)
or contains a mixture of these substances.

12. The device according to one of claims 7 to 11, characterized in that the heat accumulator as Heat exchanger with a large flow of cold air Surface is formed.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in net that the heat exchanger by a distance other arranged tubes is formed.

14. The apparatus of claim 12 or 13, characterized ge indicates that the heat accumulator has ribs.