DE4238291A1 - Vorrichtung zur kleinflächigen Vereisung von Oberflächen - Google Patents
Vorrichtung zur kleinflächigen Vereisung von OberflächenInfo
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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.
Priority Applications (1)
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DE19924238291 DE4238291A1 (de) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | Vorrichtung zur kleinflächigen Vereisung von Oberflächen |
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