DE2722613A1

DE2722613A1 - THERMAL DEVICE FOR SURFACE WARMING OR COOLING

Info

Publication number: DE2722613A1
Application number: DE19772722613
Authority: DE
Inventors: Paul D Bauer; Roland E Flick
Original assignee: Gaymar Industries Inc
Current assignee: Gaymar Industries Inc
Priority date: 1976-05-21
Filing date: 1977-05-21
Publication date: 1977-12-01
Also published as: JPS5310578A; SE7705862L; GB1566207A; FR2352268B1; JPS601019B2; IT1085773B; CA1075989A; DE2722613C2; FR2352268A1

Description

Die Erfindung betrifft eine thermische Vorrichtung, insbesondere eine thermische Vorrichtung zur Flächenerwärmung oder -abkühlung an Personen, und zwar eine thermische Vorrichtungen der ein die Temperatur steuerndes Fluid durch eine dünne, flexible Wärmeaustauschvorrichtung zirkuliert.The invention relates to a thermal device, in particular a thermal device for surface heating or cooling on people, namely a thermal device which circulates a temperature controlling fluid through a thin, flexible heat exchange device.

Derartige thermische Vorrichtungen sind bereits bekannt und werden seit vielen Jahren für die verschiedensten Zwecke eingesetzt. Im allgemeinen weisen solche Vorrichtungen Schläuche oder ähnliche Gegenstände auf, die in den unterschiedlichsten Mustern in einem Kissen oder einem sonstigen Körper angeordnet sind, der nach Wunsch mit einem Gewebe überzogen oder bedeckt sein kann. In einigen Vorrichtungen ist nur ein Kanal in verschiedener Gestalt vorgesehen, während andere Vorrichtungen mit einer Vielzahl von Kanälen oder Durchlässen arbeiten, damit bei einer gegebenen Größe des Kissens oder der Decke eine große Wärmeübertragungsflache erzielt wird. Bei all diesen bekannten Vorrichtungen besteht die spezielle Schwierigkeit des sogenannten Abknickens. Das Abknicken zeigt sich, wenn in einem Heizkissen oder einer Heizdecke einer der Pluidkanäle umgebogen oder anderweitig verstopft ist, so daß die Fluidströmung durch diesen Pluidkanal verhindert ist. Wenn das eintritt, wird sofort die Arbeitsweise der Vorrichtung gestört. Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein hartes, gegen Abknicken beständiges Material für den Fluiddurchlaß zu verwenden. Aber der Gebrauch eines solchen Werkstoffs macht es schwer, das Kissen zu biegen, oder seine Benutzung wird für einen Patienten oder Benutzer dee Heizkissens unbequem.Such thermal devices are already known and have been used for a wide variety of purposes for many years. In general, such devices comprise tubes or similar objects which are arranged in a wide variety of patterns in a cushion or other body which can be draped or covered with a fabric as desired. In some devices only one channel is provided in various shapes, while other devices employ a plurality of channels or passages in order to achieve a large heat transfer area for a given size of the pillow or blanket. In all of these known devices there is the special difficulty of so-called kinking. The kinking occurs when one of the fluid ducts in a heating pad or a heating blanket is bent or otherwise clogged so that the fluid flow through this fluid duct is prevented. If this occurs, the operation of the device is immediately disturbed. It has already been proposed to use a hard, kink-resistant material for the fluid passage. But the use of such a material makes it difficult to turn the pillow, or its use is dee for a patient or user heating pad uncomfortable.

Es wäre deshalb ein Portschritt in der Technik, wenn ' man eine thermische Vorrichtung dieser Art schaffen könnte, bei der die durch das Abklemmen oder Abknicken verursachten Schwierigkeiten umgangen oder stark verringert wären. Weitere Schwierigkeiten bei bekannten Kissen oder thermischen Vorrichtungen bestehen in den großen Temperaturschwankungen über das Kissen hinweg, die in erster Linie durch die längliche, schlangenli-It would therefore be a step in the art to create a thermal device of this type which obviates or greatly reduces the difficulties caused by pinching or kinking. Further difficulties with known pillows or thermal devices are the large temperature fluctuations across the pillow , which are primarily caused by the elongated, serpentine

709848/1089709848/1089

nienförmige Gestalt der Pluidkanäle bedingt sind. Diese langen Kanäle mit ihren kontinuierlichen Verschweißungen machen die Kissen auch weniger flexibel als erwünscht und erschweren es, eie um ein Körperglied herumzuwickeln.Nien-shaped shape of the fluid channels are conditioned. These long channels, with their continuous welds, also make the pads less flexible than desired and make them difficult to wrap around a limb.

Bekannte Vorrichtungen dieser Art lassen sich außerdem nicht falten. Ein Umfalten oder Zusammenlegen führt sofort zum Abklemmen. Deshalb wäre es ein weiterer Portschritt in der Technik, wenn man ein Kissen schaffen würde, das auf vielerlei Weise gefaltet werden kann und trotzdem noch die Pluidströmung beibehält.Known devices of this type can also don't fold. Folding or folding immediately leads to pinching. Therefore it would be another port step in the Technology, if you could create a pillow that could be folded in many ways and still have the pluid flow maintains.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile beim Stand der Technik zu vermeiden und die Arbeitsweise thermischer Vorrichtungen zu verbessern. Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine thermische Vorrichtung zu schaffen, die sich nahezu nicht abklemmen läßt und die zu kleinerer Größe zusammengefaltet werden kann und trotzdem auch bei der kleineren Größe die Pluidetrömung beibehält. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine thermische Vorrichtung zu schaffen, die einen geringen Temperaturunterschied zwischen den verschiedenen Flächen der Vorrichtung hat. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine thermische Vorrichtung zu schaffen, die sich ohne weiteres unebenen Körperprofilen anpaßt.The object of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art and the mode of operation of thermal devices to improve. The object of the invention is also to create a thermal device that is almost non-existent can be clamped and which can be folded up to a smaller size and still the fluid flow even with the smaller size maintains. It is also an object of the invention to provide a thermal device that is small in size Temperature difference between the different surfaces of the device. It is also an object of the invention to provide a to provide thermal device that readily adapts to uneven body profiles.

Diese Aufgaben werden gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung durch die Schaffung einer thermischen Vorrichtung gelöst, die ein flexibles Kissen aufweist, das aus zwei übereinanderliegenden Schichten oder Lagen aus einem fluidundurchlässigen Werkstoff besteht, welche längs des Umfangs abgedichtet sind und eine fluiddichte Kammer bilden. Mit der Kammer steht eine Fluideinlaß- und eine Pluidauslaßeinrichtung in Verbindung, und in der Kammer ist eine Vielzahl von Fluid leitenden Kanälen oder Fluiddurchlässen gebildet. Die Durchlässe sind von einer großen Anzahl orientierter, diskontinuierlicher Abdicht- bzw. Siegelflächen begrenzt oder gebildet, zwischen de nen ein gegebener Raum besteht. Durch diese Konstruktion erge- These objects are achieved in accordance with one aspect of the invention by providing a thermal device comprising a flexible cushion made up of two superimposed layers or plies of a fluid impermeable material which are circumferentially sealed and form a fluid tight chamber. Fluid inlet and fluid outlet means are in communication with the chamber, and a plurality of fluid-conducting channels or fluid passages are formed in the chamber. The passages are limited or formed by a large number of oriented, discontinuous sealing or sealing surfaces, between which there is a given space. Erge- by this construction

709848/1089709848/1089

ben sich Kanäle, die zwar definiert aber nicht kontinuierlich sind und von denen jeweils einer mit allen anderen in Verbindung steht. Wenn also zwischen zwei oder mehr einander benachbarten Siegelflächen ein ausreichend großer Druck besteht, der eine Fluid strömung zwischen ihnen verhindert, so wird daa Fluid lediglich zu den anderen Kanälen umgeleitet. Dies Merkmal erlaubt es, das Kissen oder die thermische Vorrichtung zu kleinerer Größe zusammenzulegen, z.B. zur Hälfte oder zu einem Viertel der Größe und trotzdem noch benutzbar zu sein.There are channels that are defined but not continuous and of which one is connected to all the others stands. So if there is a sufficiently high pressure between two or more adjacent sealing surfaces, the prevents fluid from flowing between them, the fluid becomes fluid only redirected to the other channels. This feature allows the pad or thermal device to be made smaller To collapse the size, e.g. to half or a quarter of the size and still be usable.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematiecher Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Ea zeigt:The invention is illustrated below with reference to schematiecher Drawings of an embodiment explained in more detail. Ea shows:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;Fig. 1 is a plan view of an embodiment the invention;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines um die Hälfte zusammengelegten Kissens;Figure 2 is a perspective view of a pillow folded in half;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines zu einem Viertel zusammengefalteten Kissens;Figure 3 is a perspective view of a quarter-fold pillow;

Fig. 4 eine Ansicht eines Beispiels für den Schlauchanschluß; Fig. 4 is a view showing an example of the hose connection;

Fig. 5 bis 7 Ansichten von anderen Ausfünrungebeiepielen für Schlauchanschlüsse;Figures 5 to 7 show views of other embodiments for hose connections;

Fig. 8 eine Draufsicht auf das Ausfünrungsbeispiel gemäß Figur 4.Fig. 8 is a plan view of the embodiment according to Figure 4.

V/eitere Aufgaben, Vorteile und Möglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen.Further objects, advantages and possibilities of the invention emerge from the following description of the drawings.

In Figur 1 ist eine thermische Vorrichtung 10 gezeigt, die zur Flächenerwärmung oder -abkühlung eines menschlichen Körpers oder Körpergliedes oder eines Säugetierkörpera oder In Figure 1, a thermal device 10 is shown, which for surface heating or cooling of a human body or limb or a mammalian body a or

709848/1089709848/1089

Körpergliedes dient. Die thermische Vorrichtung 10 v/eist ein flexibles Kissen auf, das aus zwei übereinanderliegenden Lagen 12 und 14 aus einem fluidundurchlässigen V/erkstoff, wie Vinylfolie besteht. Die Lagen 12 und H sind mit einer Umfangsversiegelung oder Abdichtung 16 versehen, wodurch eine fluiddichte Kammer 18 gebildet ist. In einem Bereich der thermischen Vorrichtung 10 ist eine Fluideinlaßeinrichtung 20 und eine Pluidauslaßeinrichtung 22 in Form von Schläuchen 20a bzw. 22a vorgesehen, die an einem Ende mit der Kammer 18 in Verbindung stehen. Die anderen Enden sind jeweils an eine hier nicht gezeigte Fluidquelle bzw. einen Fluidabzug angeschlossen.Limb serves. The thermal device 10 is a flexible cushion made up of two superimposed layers 12 and 14 made of a fluid-impermeable material, such as Made of vinyl film. The layers 12 and H are provided with a circumferential seal or seal 16, whereby a fluid-tight Chamber 18 is formed. In one area of the thermal device 10 is a fluid inlet device 20 and a Pluidauslaßeinrichtung 22 is provided in the form of hoses 20a and 22a, which at one end with the chamber 18 in connection stand. The other ends are each connected to a fluid source (not shown here) or a fluid outlet.

Innerhalb der Kammer 18 sind viele Fluid leitende Kanäle oder Durchlässe 24 vorgesehen, die von einer großen Anzahl orientierter, diskontinuierlicher Abdicht- bzw. Siegelflächen 26 gebildet sind, zwischen denen ein mit A bezeichneter gegebener Raum geschaffen ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind die Siegelflächen 26 kreisförmig gestaltet, denn diese Gestalt bietet Festigkeit und ermöglicht eine gleichmäßige Fluidströmung um dieselben herum. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß auch andere geometrische Gestalten verwendbar sind, beispielsweise Quadrate, Rechtecke, Stangen, Ovale und dgl.. Wenn als Werkstoff Vinyl verwendet wird, können die Siegelflächen und die Umfangsversiegelung durch einen dielektrischen Siegel- oder Schweißvorgang erzeugt werden.Many fluid-conducting channels or passages 24 are provided within the chamber 18, which are of a large number oriented, discontinuous sealing or sealing surfaces 26 are formed, between which an A designated given space is created. In the embodiment according to Figure 1, the sealing surfaces 26 are circular, because this shape provides strength and allows fluid to flow evenly around them. However, it is pointed out that other geometric shapes can also be used, for example squares, rectangles, bars, Ovals and the like. If vinyl is used as the material, the sealing surfaces and the circumferential sealing can be through a dielectric Sealing or welding process can be generated.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zumindest einer der Fluid leitenden Kanäle so gestaltet, daß sich ein Fluideinlaßkanal 24a ergibt, und mindestens ein weiterer der Fluid leitenden Kanäle ist so gestaltet, daß ein Fluidauslaßkanal 24b gebildet ist. Die Kanäle 24a und 24b sind vom Rest der Kanäle durch ausgerichtete, diskontinuierliche Siegelflächen 26a und 26b abgetrennt, zwischen denen der Abstand B geringer ist als bei den Räumen A. Zur Unterstützung der Ventilation können einige oder alle Siegelflächen 26, 26a und 26b mit durchgehenden öffnungen 27 versehen sein.In the preferred embodiment, at least one of the fluid-conducting channels is designed so that a fluid inlet channel 24a results, and at least one other of the fluid-conducting channels is designed so that a fluid outlet channel 24b is formed. The channels 24a and 24b are separated from the rest of the channels by aligned, discontinuous sealing surfaces 26a and 26b, between which the distance B is smaller than in the case of spaces A. To support ventilation, some or all of the sealing surfaces 26, 26a and 26b can have through openings 27 be provided.

709848/1089709848/1089

Die schlangenförmigen Pfeile in den Kanälen 24, 24a xuid 24b gemäß Figur 1 zeigen die normale Fluidströmungsrichtung durch die Kanäle. Es ergibt sich deutlich aus Figur 1, daß ein Abklemmen zwischen beliebigen zwei oder mehr Siegelflächen 26 praktisch keine Auswirkung auf die Fluidströmung hat, da ein solcher eingeengter Bereich einfach umströmt wird.The serpentine arrows in the channels 24, 24a xuid 24b according to FIG. 1 show the normal direction of fluid flow through the canals. It can be seen clearly from FIG. 1 that a clamping between any two or more sealing surfaces 26 practically no effect on fluid flow has, since such a restricted area is simply flowed around.

Ein weiterer Vorteil dieser Konstruktion ergibt sich aus Figur 2 und 3, die eine thermische Vorrichtung zeigen, welche um die Hälfte bzw. zu einem Viertel der Größe zusammengelegt ist. Bei diesen beiden Zuständen arbeitet derjenige Bereich der thermischen Vorrichtung 10, der mit der Einlaß- und Auslaßeinrichtung 20 bzw. 22 in Verbindung steht, weiter ganz normal.Another advantage of this construction results from Figures 2 and 3, which show a thermal device which folded by half or a quarter of the size is. In these two states, that area of the thermal device 10 works with the inlet and Outlet device 20 or 22 is in connection, further quite normal.

Das Iluster der SiegeTflachen 26, die den Hauptkörper der thermischen Vorrichtung 10 bilden, kann in verschiedener Hinsicht verändert werden, z.B. handelt es sich bei dem in Figur 1 gezeigten Iluster um ein lineares, quadratisches Iluster mit Siegelflächen an den Ecken jedes Quadrates, wobei einander benachbarte Reihen abwechselnd um die Hälfte dee Quadrates versetzt sind. Gleichfalls geeignet sind sechseckige Muster und nichtlineare Muster. Das jeweils verwendete Muster bestimmt die Richtung der Fluidströmung.The Iluster of SiegeTflachen 26, which is the main body of the thermal device 10 can be varied in various ways, for example that in FIG 1 is a linear, square-shaped luster with sealing surfaces at the corners of each square, with each other adjacent rows are alternately offset by half the square. Hexagonal patterns are also suitable and nonlinear patterns. The particular pattern used determines the direction of fluid flow.

Auch die Umfangsabdichtung 16 unterstützt die Fluidströmung und ist vorzugsweise mit abgerundeten Ecken vereehen.The circumferential seal 16 also supports the fluid flow and is preferably formed with rounded corners.

Ein weiterer Bereich, in dem das Abklemmen Immer ein Problem darstellte, ist der Bereich unmittelbar in der Nähe derjenigen Stelle, an der die Fluideinlaß- und Fluidauslaßeinrichtung mit dem Inneren der Kammer 18 verbunden ist. Diese Gefahr ist dadurch wirksam verringert oder ausgeschaltet, daß gewährleistet ist, daß die Schläuche 20a und 22a innerhalb der Kammer 18 in einer diskontinuierlichen Ebene enden· Das läßt sich, wie Figur 1 zeigt, dadurch erzielen, daß einer der Schläuche weiter in die Kammer 18 ragt ale der andere. Another area in which pinching has always been a problem is in the area immediately adjacent where the fluid inlet and outlet means are connected to the interior of the chamber 18. This risk is effectively reduced or eliminated by ensuring that the tubes 20a and 22a end in a discontinuous plane within the chamber 18 rises from the other.

709848/1089709848/1089

Gemäß einer anderen Lösung kann die diskontinuierliche Ebene auch am Abschlußbereich des Schlauches vorgesehen sein.According to another solution, the discontinuous plane can also be provided at the end area of the hose.

In Figur 4 ist der Abschlußbereich des Einlaßschlauchs 20a mit einer einzigen V-förmigen Kerbe 28 versehen.In Figure 4 is the terminating area of the inlet hose 20a is provided with a single V-shaped notch 28.

Gemäß Figur 5 hat das Ende eine Vielzahl länglicher V-förmiger Einschnitte oder Kerben 30. In Figur 6 sind Löcher 32 und in Figur 7 ein einziger diagonaler Schnitt 34 vorgesehen. Figur 8 ist eine Draufsicht auf den in Figur 4 gezeigten Schlauch.According to FIG. 5, the end has a plurality of elongated V-shaped incisions or notches 30. In FIG. 6 there are holes 32 and in FIG. 7 a single diagonal cut 34 is provided. FIG. 8 is a top plan view of that shown in FIG Hose.

Bei der Wahl eines dieser Enden ergibt sich eine diskontinuierliche Ebene innerhalb der Kammer 18, wodurch es außerordentlich schwer wird, daß in diesem Bereich noch ein Abklemmen auftritt.Choosing one of these ends results in a discontinuous one Level within the chamber 18, making it extremely difficult that in this area another Pinching occurs.

Aus der Beschreibung geht hervor, daß eine neuartige thermische Vorrichtung geschaffen wird, die gegenüber dem Stand der Technik viele Vorteile hat. So kann sie gefaltet werden und trotzdem noch funktionieren. Sie läßt sich praktisch nicht abklemmen und kann leicht und wirtschaftlich hergestellt werden· Außerdem kann sie überzogen werden und zur Abgabe von Medikamenten verwendet werden, oder sie kann für feuchte Wärmeanwendungen naß gemacht werden. Da keine kontinuierlichen,geschweißten, schlangenförmigen Kanäle vorgesehen sind, ist die Vorrichtung flexibler, wenn sie mit Fluid gefüllt ist und legt sich ohne weiteres an unebene Körperflächen an.From the description it appears that a novel thermal device is created, which compared to the prior technology has many advantages. So it can be folded and still work. It can practically not be clamped off and can be easily and economically manufactured · Also, it can be coated and used for drug delivery or it can be made wet for moist heat applications. Since there are no continuous, welded, serpentine channels are provided, the device is more flexible when it is filled with fluid and lies down readily on uneven body surfaces.

Darüberhinaus haben Tests mit Wasser von ca. 40,56 C (105° Fahrenheit) gezeigt, daß eine Temperaturschwankung von weniger als ca. 6,11° G bis 6,67° C (3 bis 4° Fahrenheit) zwischen den verschiedenen Teilen der Vorrichtung besteht.In addition, tests with water at approx. 40.56 ° C (105 ° Fahrenheit) has shown that a temperature variation of less than about 6.11 ° G to 6.67 ° C (3 to 4 ° Fahrenheit) between the different parts of the device.

709848/1089709848/1089

Claims

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

DR. CLAUS REINLANDER DIPL.-ING. KLAUS BERNHARDTDR. CLAUS REINLANDER DIPL.-ING. KLAUS BERNHARDT

Ormstroße 12 ■ D-8000 München 60 · Telefon 832024/5Ormstroße 12 ■ D-8000 Munich 60 · Telephone 832024/5

Telex 5212744 · Telegramme Interpatent 2722613Telex 5212744 Telegrams Interpatent 2722613

\h.\H.

GH P1 D

Gaymar Industries, Inc., Orchard Park, N.Y. 14127, USA

Thermal device for surface heating or cooling

Priority: May 19, 1976 - USA - Serial No. 688.745

Claims

(1J thermal device for surface heating or -cooling ^, characterized by a flexible pillow made of two superimposed layers (12, 14) made of a fluid-impermeable Material which is sealed around the circumference so that they form a fluid-tight chamber (18), a fluid inlet means (20) and fluid outlet means (22) in communication with the chamber and a plurality of fluids conductive channels (24) «formed within the chamber and of a large number of oriented, discontinuous ones Sealing surfaces (26) are formed with a given space between them.

709848/1089709848/1089

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

2. Thermal device according to claim 1, characterized in that the fluid inlet device (20) and the Pluidauslaßeinrichtung (22) are adjacent to each other.

3. Thermal device according to claim 2, characterized in that the fluid inlet device and the fluid outlet device end in the chamber (18) in a discontinuous plane.

4 ·. Thermal device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that at least one of the fluid-conducting channels is designed so that it is a fluid inlet channel forms which is in communication with the fluid inlet means (20) stands, and that at least one of the pluid conductive channels so is designed that it forms a fluid outlet channel which is in communication with the fluid outlet device (22).

5. Thermal device according to claim 4, characterized in that that the fluid inlet channel and the fluid outlet channel oriented from the remaining plurality of fluid conducting channels through, discontinuous sealing surfaces is separated, which have a smaller than the given distance.

6. Thermal device according to claim 5 _t characterized in that the oriented discontinuous surfaces (26) are substantially circular.

7. Thermal device according to claim 5 »characterized in that that the oriented discontinuous areas are not circular.

8. Thermal device according to one of claims 3 to 7, characterized in that the inlet device and the outlet means comprises hoses (20a, 22a).

9. Thermal device according to claim 8, characterized in that that the discontinuous level of the end area

709848/1089709848/1089

the hoses is formed by a hose extending further extends into the chamber (18) than the other tube.

10. Thermal device according to claim 8, characterized in that that the discontinuous plane of the end region of the tubes is formed by notches in the tubes (Fig 4 and 5).

11. Thermal device according to claim 8, characterized in that that the discontinuous plane of the end region of the tubes is formed by a diagonal end (Figure 7).

12. Thermal device according to claim 8, characterized in that that the discontinuous plane of the end region of the tubes is formed in that the end region is perforated is (Figure 6).

13. Thermal device according to one of claims 4 to 12, characterized in that the oriented, discontinuous Sealing surfaces not forming part of the inlet and outlet channels are arranged in a linear pattern.

14. Thermal device according to one of the claims

4 to 12, characterized in that the oriented, discontinuous Sealing surfaces which do not form part of the inlet and outlet channels, arranged in a non-linear pattern are.

15. Thermal device according to one of the claims

1 to 14, characterized in that the fluid-impermeable The material is a dielectrically weldable vinyl.

16. Thermal device according to claim 15, characterized in that the peripheral seal and the oriented, discontinuous sealing surfaces are dielectrically welded.

709848/1089709848/1089