DE4238291A1 - Vorrichtung zur kleinflächigen Vereisung von Oberflächen - Google Patents

Vorrichtung zur kleinflächigen Vereisung von Oberflächen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kleinflächigen Vereisung von Oberflächen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus dem DE GM 90 04 419 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die Kältesonde, der Wärmetauscher und die Peltier-Elemente sandwichartig übereinander angeordnet, so daß ein bestimmtes Volumen bei dieser Vorrichtung nicht unterschritten werden kann. Das wirkt sich jedoch auf die Handlichkeit der Vorrichtung, die insbesondere zum cryo- chirurgischen Einsatz vorgesehen ist, nachteilig aus. Außerdem ist bei dieser bekannten Vorrichtung durch den besagten Aufbau und insbesondere durch die Ausbildung des Wärmetauschers als massiver Wärmetauscherkörper mit in seinem Inneren verlaufenden Kanälen für ein Kühlmedium der thermische Wirkungsgrad relativ gering.
Aus der US-PS 45 19 389 ist eine Vorrichtung zur kleinflächigen Vereisung von Oberflächen, insbesondere zur Cryo-Therapierung von Hautveränderungen, bekannt, die ein Thermoelement-Paar aufweist, das mit zwei Griffhälften aus einem Metall verbunden ist. Die beiden metallischen Griffhälften sind mittels einer Isolierlage voneinander elektrisch isoliert. Diese Vorrichtung weist nur eine vergleichsweise geringe Leistung auf, was bedeutet, daß mit ihr nur eine relativ geringe Temperaturabsenkung möglich ist.
Die EP 02 39 048 A2 offenbart eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher die Kältesonde konzentrisch von Peltier-Elementen umgeben ist, die selbst wiederum von Wärmetauschern bzw. Wasserkühlern umgeben sind. Durch diesen Aufbau ergibt sich eine relativ großvolumige Vorrichtung, was sich auf deren Handhabbarkeit nachteilig auswirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die vergleichsweise kleinvolumig und somit gut handhabbar ist, und die einen relativ hohen thermischen Wirkungsgrad besitzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Dadurch, daß nur ein einziger Wärmetauscher vorgesehen ist, und dadurch, daß die Kältesonde mit dem besagten Wärmetauscher axial fluchtend vorgesehen ist, ergibt sich insgesamt eine Vorrichtung mit vergleichsweise kleinen Außenabmessungen, was sich auf die Handhabbarkeit der Vorrichtung positiv auswirkt. Das ist deshalb besonders vorteilhaft, weil es sich bei der besagten Vorrichtung insbesondere um ein cryo-chirurgisches Instrument handelt.
Durch die Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Wärmetauscher, bei dem die Kanäle entlang von Kanalteilabschnitten zu den Hauptflächen des Wärmetauschers hin offen sind, an welchen Peltier-Elemente befestigt sind, wobei die besagten Peltier-Elemente die offenen Kanalabschnitte mit ihren entsprechenden Wärmekontaktflächen bedecken, ergibt sich der besondere Vorteil einer Optimierung des thermischen Wirkungsgrades der Vorrichtung auf einfache Art und Weise, weil durch die direkte, unmittelbare Wärmeabteilung von den genannten Peltier-Elementen zum Wärmetauscher ein erheblich verbesserter Kühleffekt erreicht wird. Durch diese direkte thermische Ankoppelung des die Kanäle des Wärmetauschers durchströmenden Kühlmediums an die erwähnten Peltier- Elemente ergibt sich außerdem der Vorteil, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung vergleichsweise schnell ihre Arbeitstemperatur erreicht und somit verhältnismäßig kurzfristig zu Anwendungszwecken zur Verfügung steht, wobei bei Verwendung der Vorrichtung zu einer längerdauernden cryo-chirurgischen Behandlung die Wärmeenergie von der behandelten Haut-Oberfläche schnell abgeleitet bzw. wegtransportiert wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung in einem vergrößerten Maßstab räumlich in einer Explosions- Darstellung gezeichneten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kleinflächigen Vereisung von Oberflächen, wobei auf die die gezeichneten Einzelteile umgebende wärmeisolierende Umhüllung der Vorrichtung verzichtet worden ist.
Die Figur zeigt eine Vorrichtung 10 zur kleinflächigen Vereisung von Oberflächen, insbesondere zur Cryo- Therapierung von Hautveränderungen, wobei die Vorrichtung 10 eine Kältesonde 12 und einen Wärmetauscher 14 aufweist, die voneinander beabstandet hintereinander vorgesehen sind. Die Kältesonde 12 weist eine Behandlungsspitze 16 mit einer Behandlungsfläche 18 sowie einen massiven Kältespeicherkörper 20 auf. Am Kältespeicherkörper 20 kann ein Thermoelement 22 zur Messung der Temperatur des Kältespeicherkörpers bzw. der unmittelbaren Umgebung desselben vorgesehen sein. Der Kältespeicherkörper 20 ist quaderförmig ausgebildet.
Der Wärmetauscher 14 weist einen massiven, quaderförmigen Wärmetauscherkörper 24 auf, der mit Kanälen 26 für ein Kühlmedium ausgebildet ist. In der Zeichnungsfigur ist nur einer der Kanäle 26 sichtbar. Die Kanäle 26 sind mit Anschlußorganen 28 und 30 verbunden, wobei das Anschlußorgan 28 einen Einlaß und das Anschlußorgan 30 einen Auslaß für das die Kanäle 26 durchströmende Kühlmedium bildet. Bei dem Kühlmedium handelt es sich beispielsweise um eine Kühlflüssigkeit.
Der Kältespeicherkörper 20 und der Wärmetauscherkörper 24 weisen zweckmäßigerweise dieselben Querschnittsabmessungen auf.
Die Kanäle 26 im Wärmetauscherkörper 24 sind mit Kanalteilabschnitten 32 ausgebildet, die zu den sich gegenüberliegenden Hauptflächen 34 des Wärmetauscherkörpers 24 hin offen sind. An den besagten Hauptflächen 34 des Wärmetauscherkörpers 24 sind Peltier-Elemente derartig befestigt, daß sie mit ihren den genannten Hauptflächen 34 zugewandten Wärmekontaktflächen 38 auf den Hauptflächen 34 dicht aufliegen und die offenen Kanalteilabschnitte 32 bedecken und auf diese Weise die Kanäle 26 für das Kühlmedium nach außen hin abschließen. Die Peltier- Elemente 36 weisen auf den den genannten Wärmekontaktflächen 38 gegenüberliegenden Seiten Wärmekontaktflächen 40 auf, die mittels schienenförmiger Verbindungselemente 42 miteinander und mit Wärmekontaktflächen 44 von Peltier-Elementen 46 wärmeleitend verbunden sind, die zur Kältesonde 12 bzw. zu deren Kältespeicherkörper 20 zugeordnet sind. Die Peltier- Elemente 46 weisen auf den den Wärmekontaktflächen 44 gegenüberliegenden Seiten Wärmekontaktflächen 48 auf, die mit dem Kältespeicherkörper 20 bzw. mit dessen gegenüberliegenden Hauptflächen 50 wärmeleitend verbunden sind.
Der Wärmetauscher 14 bildet in der beschriebenen Vorrichtung 10 folglich eine erste Kühlstufe und der Kältespeicherkörper 20 mit der Behandlungsspitze 16, d. h. die Kältesonde 12, bildet eine zweite Kältestufe der Vorrichtung.
Wie bereits weiter oben erwähnt worden ist, wurde in der Zeichnung auf die Darstellung der die Vorrichtung 10 umschließenden Wärmeisolierung-Umhüllung verzichtet. Desgleichen ist in der Zeichnung auf die Anschlußelemente für die Peltier-Elemente 36 und 46 verzichtet worden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 wird das Kühlmedium also durch den zweiseitig offenen Wärmetauscher 14 bzw. Wärmetauscherkörper 24 im Bereich der offenen Kanalteilabschnitte 32 direkt mit den dort angeordneten Peltier-Elementen 36 wärmeleitend in Berührung gebracht und auf diese Weise die erste Kältestufe ausgebildet. Diese Peltier-Elemente 36 ergeben eine Abkühlung der beiden schienenförmigen Verbindungselemente 42, welche die entsprechende Kälteenergie in Richtung zur zweiten Kältestufe nach vorne transportieren, die durch die Kältesonde 12 gebildet ist. Die beiden schienenförmigen Verbindungselemente 42 umschließen die Kältesonde 12 bzw. deren Kältespeicherkörper 20 und ergeben eine entsprechende Abkühlung der zweiten Kältestufe, die aus der Behandlungsspitze 16 und dem massiven Kältespeicherkörper 20 besteht. Eine entsprechende weitere Temperaturabsenkung zwischen den schienenförmigen Verbindungselementen 42 und dem Kältespeicherkörper 20 wird durch die dazwischen angeordneten Peltier-Elemente 46 bewirkt. Auf diese Weise wird auch eine Erwärmung der Vorrichtung 10 aus der Umgebung auf ein Minimum reduziert.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur kleinflächigen Vereisung von Oberflächen, insbesondere zur Cryo-Therapierung von Hautveränderungen, mit einer Kältesonde (12) und einem Wärmetauscher (14), die mittels Wärmekontaktflächen (38, 40; 44, 48) aufweisenden Peltier-Elementen (36; 46) miteinander wärmeleitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an gegenüberliegenden Hauptflächen (34) des Wärmetauschers (14) jeweils mindestens ein Peltier- Element (36) mit seiner zugehörigen einen Wärmekontaktfläche (38) wärmeleitend befestigt ist, daß die Kältesonde (12) mit dem Wärmetauscher (14) axial fluchtend vorgesehen ist, daß an gegenüberliegenden Hauptflächen (50) der Kältesonde (12) jeweils mindestens ein Peltier-Element (46) mit seiner zugehörigen einen Wärmekontaktfläche (48) wärmeleitend angeordnet ist, und daß die Peltier- Elemente (46) der Kältesonde (12) mit ihren von den ersten Wärmekontaktflächen (48) entfernten zweiten Wärmekontaktflächen (44) mit von den ersten Wärmekontaktflächen (38) entfernten zweiten Wärmekontaktflächen (40) der Peltier-Elemente (36) des Wärmetauschers (14) wärmeleitend verbunden sind.
2. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, wobei der Wärmetauscher (14) als massiver Wärmetauscherkörper (24) mit Kanälen (26) für ein Kühlmedium ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (26) entlang von Kanalteilabschnitten (32) zu den Hauptflächen (34) des Wärmetauschers (14) hin offen sind, an welchen Peltier-Elemente (36) befestigt sind, wobei die besagten Peltier-Elemente (36) die offenen Kanalteilabschnitte (32) mit ihren entsprechenden Wärmekontaktflächen (38) bedecken und nach außen verschließen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältesonde (12) einen massiven Kältespeicherkörper (20) aufweist, der mit den Hauptflächen (50) zur wärmeleitenden Befestigung der zugehörigen Peltier-Elemente (46) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Wärmekontaktflächen (44) der zur Kältesonde (12) zugehörigen Peltier-Elemente (46) mit den zweiten Wärmekontaktflächen (40) der zum Wärmetauscher (14) zugehörigen Peltier-Elemente (36) mittels schienenförmiger Verbindungselemente (42) wärmeleitend verbunden sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine wärmeisolierende Umhüllung vorgesehen ist, aus der die Kältesonde (12), Anschlußorgane (28, 30) für den Wärmetauscher (14) und Anschlußelemente für die Peltier-Elemente (36, 46) vorstehen.
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