JP4944027B2

JP4944027B2 - 蒸発器および蒸発方法

Info

Publication number: JP4944027B2
Application number: JP2007524172A
Authority: JP
Inventors: ゲンガー・ハラルド; バエク・マーチン; バウアー・ウラ
Original assignee: セレオンゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2005-08-01
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2025-08-01
Also published as: DE502005009146D1; DE102004037698A1; ATE459384T1; DE112005002459A5; EP1778331A1; WO2006012877A1; ES2343126T3; EP1778331B1; JP2008508066A; US20080245365A1

Description

本発明は、請求項1および19のプリアンブルに規定される様式の蒸発器、ならびに請求項13および21に規定される様式の方法に関する。特に、本発明は、広い意味でのレスピレータ用加湿器、すなわち、CPAP-、二段式、およびいびき防止（anti-snore）装置分野の加湿器に関する。

独立請求項のプリアンブルに記載の蒸発器や蒸発方法は、例えばDE 199 36 499 A1、DE 200 10 553 U1やDE 101 51 397 C1で公知である。

レスピレータは、睡眠時無呼吸症の治療に役立ついわゆるCPAP-装置を含む。このため、CPAP(持続気道陽圧法)療法が開発された。CPAP-装置は、コンプレッサまたはタービンによって最高約30 mbarの持続気道陽圧を生成し、そして、それを好ましくは加湿器、チューブおよびノーズマスクを通って患者の気道を処置する。この気道陽圧は、上部気道を一晩中確実に充分開いたままにし、その結果として、無呼吸を生じさせない(DE 198 49 571 A1)。これは、気道の空気式副木とも呼ばれる。前記CPAP-装置と連結して使用される加湿器は、患者の粘膜が乾燥することを防いでいる。

いびき防止装置は、DE 101 05 383 C2で公知であり、ここでは、エアメガネ（Luftbrille）がノーズまたはフェイスマスクの代わりに使われる。このいびき防止装置の利点は、これが、ノーズまたはフェイスマスクの回避や、薄いチューブの使用による良好な着用性である。また、エアメガネは、酸素メガネ（Sauerstoffbrillen）と同じであり、これは、すでに低コストで大量に製造されている。

CPAP-装置用レスピレータガス加湿器がDE 199 36 499 A1に記載されている。該加湿器は、タブエレメントとそれに結合されるポット部で形成されるリフィルユニットを含み、リフィルユニットは、装着可能なケーシングから取り外すことができる。該タブエレメントおよびポット部は、互いに不透水的に連結される。隔壁と共に、液体用貯室が前記ポット部内に形成され、ポット部は、レスピレータガスを加湿するために設けられたウォータリザーブの主要部を含む。別個の加湿空間が、ポット部の底面に配置されたタブエレメント内に形成され、ここは、単にウォータリザーブの小部分を含有する。タブエレメント内の水の高さは、配水装置によって所定のレベルに保持される。タブエレメント内の水が徐々に蒸発する間に、液体貯室からの水が連続的あるいは継続的に補充される。レスピレータガス入口の開口を介して、レスピレータガスが、タブエレメントの上部を通って、レスピレータガス出口の開口まで流れる。タブエレメントの底部域は、加熱装置で加熱される。

DE 199 36 499 A1に記載されたものと同様のレスピレータ用加湿器が、DE 200 10 553 U1に記載されている。DE 200 10 553 U1に記載の加湿器では、エアは、加熱可能な水貯めの表面上を通過する。実質的に一体の水タンクが、タブエレメントおよびポット部で形成されるリフィルユニットの代わりに使用される。

他の似た加湿器が、DE 101 51 397 C1およびドイツ実用新案20 2004 004 115.4で公知である。

本発明の目的は、迅速な操作利用性を提供可能な蒸発器および蒸発方法を提供することである。

この目的は、独立請求項に記載の教示を用いて達成される。

本発明の好ましい実施態様が、従属請求項の内容を形成する。

供給気体の熱容量が液体リザーブの熱容量と比べて小さいために、初期操作のほぼ直後に顕著な蒸発が達成される。

流入気体を加熱することによって、入口空間を含む全液面が、液体分子または原子の蒸発に使用される。もし、逆に、汎用加湿器に設けられるように液体が加熱される場合、入口空間内の気体が液体温度まで加熱されので、冷たい気体が液体分子または原子をあまり迅速に吸収しないため、入口空間は蒸発のために有効に使用されない。

液体貯蔵タンクとして機能する脱着可能な内側タブは、液体の補充および蒸発器の洗浄を容易にする。

耐圧性により、蒸発器が気体用の1本のパイプのように作用することが可能になる。

外側タブを均一加熱することによって、必要な加熱力が、大表面を介して伝導される。これは、ヒーターの低温化につながる。

安価な製造の利点は、内側タブと蓋との間に密封を必要とせず、狭い間隙さえあってもよいことである。狭い間隙と孔との間の異種ガス抵抗は、むしろ、大部分の気体が孔を通って流れるのに充分である。

さらに、本発明に従う実施態様は、入口および出口での可動型密封（bewegte Dichtung）を必要とせず、これは、製造コストを下げたまま、信頼性を増加させる。

加熱された外側タブから内側タブへの液体を用いた熱移動は、外側タブと内側タブとの間の気体の移動により、すなわち、ほとんど全間隙で支持される。乱流ガス流れ内の物質の横方向への移動によって、移動ガスの熱伝導度が、静止ガスのものより高い。さらに、熱は、気体流によって孔を通って移送され、そして、外側タブの底部から内側タブの底部へ伝達される。このすべてが、ヒーター、気体および液体間の良好な熱結合を作り、低いヒーター温度で、蒸発冷却を補償するのに充分である。低いヒーター温度は、また、石灰化の問題を減じる。

気体の循環方向で見て入口後方に孔を配置することにより、気体が間隙の全幅にわたって移動することが成就される。

液体と気体との間の高い相対速度は、液体分子または原子の蒸発にとって好ましい。二個の円筒状部分および中間の胴部分を有する内側タブは、オーバル状の外側タブに首尾良く嵌合する。内側および外側タブ間の間隙は、円筒状部分内で狭くてもよく、これは、内側および外側タブ間の狭い距離と気体の高速流とそれにより生ずる乱流のために良好な熱伝導をもたらす。胴部分での内側タブと外側タブとの間の距離はより大きく、その結果、ここでの間隙は、洗浄や水の補充のために標準の大きさの指が内側タブを容易に取り除くのに充分な広さである。

二個のタブおよび蓋は、好都合にはステンレス鋼でできている。ステンレス鋼は、プラスチックと比べて高温に耐えられ、さらに、生体適合性である。特に、プラスチック用の難燃添加剤は最も生体適合性でない。

以下に、本発明の好ましい実施態様を、添付の図面を参照しながらより詳細に説明する。

図1および2に、本発明に従う蒸発器の一実施態様を示す。蒸発器のケーシング1は、実質的に三個のパーツ、すなわち、外側タブ8、内側タブ10および蓋9で形成される。内側タブ10は、外側タブ8内に起立して、二個のタブの底部が互いに接触し、熱が底部全体に伝達される。図1では、蓋9の一部のみ、すなわち、開口位置で示されている。蓋9は、ヒンジ17を用いて外側タブ8に取り付けることができる。

両タブの周面間に間隙が形成される。これを加熱スペース3と称する。内側タブ10および蓋9で囲われた空間を蒸発スペース2と称する。蒸発スペースの下部には、液体（通常、水16）が位置する。外側タブ8の外、すなわち、底部表面および周面の両方にヒーター7が設けられる。

気体（通常、空気）が、入口4を通って蒸発器へ供給される。気体は最初に加熱スペース3内に流れ込み、そこで、内側タブ10の周りをほぼ一回、反時計回り方向に流れる。これにより、外側タブ8の周面上の気体が加熱され、そして熱の一部を内側タブ10へも伝達する。気体は、次いで、加熱スペース3から孔11を通って蒸発スペース2内へ流れ込む。蓋9内の内部パーツ12により、蓋9の閉まった位置が図1に破線で示され、気体は、ほとんど全液面上を通過することが達成される。これは、液体の蒸発に幸いする。最後に、気体は、出口チャンネル13および出口5を通って排出される。

別の実施態様を、図1および2に示される実施態様と鏡像対称に据え付けてもよく、気体は、図3および4に示されるように、内側タブ10の周りを時計方向に流れる。

優秀かつ可動型の密封のみが、外側タブ8と蓋9との間に位置する。図2に示される内側タブ10と蓋9との間の間隙は、気体が規定された様式で孔11を通って流れるのを許容するためにできるだけ狭くすべきである。一方、もし、例えば気体の半分が間隙を通って、他の半分が孔11を通って流れても、蒸発器の機能は実質的に影響されない。

図1に良好に示されるように、内側タブ10は、二個の円筒状部分14および中間の胴部分15を持つ骨状（bone-shaped）の外形を有する。胴部分15の目的は、とりわけ内側および外側タブ間の胴部分15に普通の大きさの指を入れる空間を設けることにある。これは、再び、補充や洗浄の目的で内側タブを外側タブから利便に外すことを確実にする。

胴部分15は、また、気体が加熱スペース3に流れて乱流になるのを許容する。したがって、胴部分内での二個の周面間距離が大きいので、加熱スペース3内の気体を介した外側タブの周面から内側タブの周面への熱伝導は、想定されるほどには低下しなくなる。

ほとんど全液面にわたった気体の広がりを許容するため、孔11は、一方の円筒状部分に位置し、出口チャンネル13が他方の円筒状部分に位置する。

図3および4は、本発明に従う別の実施態様の蒸発器を示す。図1および2に示す蒸発器とは対照的に、外側タブ28、内側タブ30および蓋29を備えるこの蒸発器のケーシング21は、実質的に回転対称である。ここでも、気体が、入口24から内側および外側タブの周面の環状加熱スペース23に吹き込まれる。該気体がほぼ一回、内側タブ30の周りを流れた後、気体は、孔31を通って内側タブ30の内側の蒸発スペース22内に流れ、ここで、気体は、液体（例えば水36）の表面上をなでる。該気体（加湿または液体分子または原子が堆積した）は、次いで、両タブの中心から出口チャンネル33を通って出口25へ送られる。この実施態様もまた、鏡面対称でよい。

該蓋29は、図3内の破線で示す螺旋状の内部パーツ32を備えてもよく、これにより、全液面を蒸発化のために使用することができる。

図3および4に示すように、鋭利な角、特にタブ上の角（蓋上もまた）は、部品の洗浄を容易にするために回避する。特に、周面とタブ底部との間の端部を丸める。この洗浄のし易さにより、蒸発器の大型装置への永久的な設置を可能にし、これにより入口および出口での可動型密封を回避する。

該外側および内側タブは、蓋とともに、ステンレス鋼でできていてもよい。ステンレス鋼は、生体適合性であり、高温に耐える。一方、プラスチック中の難燃剤は、ほとんど生体適合性でない。

ヒーター7は、例えば、粘着テープに固定かつ断熱された編んだ加熱ワイヤーやカプトン（Kapton）フィルム加熱でできている。

図1〜4に概略的に示す内側タブは、また、図5〜7の一に図示されたものと理解される。図5〜7は、内側タブ10または30の縦断面図を示す。

図5〜7に示す実施態様では、内側タブの底部は、弾性の生体適合性材料、例えばシリコーンでできている。これは、内側タブの底部を外側タブの底部に適合させ、内側および外側タブ間のエアギャップが減少し、理想的なケースでは、底部全面にわたって０まで減じられる。これは、二個の底部間の熱抵抗を減らし、さらにヒーター温度を下げる。

内側タブの底部は、それが外側タブの底部に適合させるために柔らかい必要があるが、内側タブの壁は、それを外側タブから取り外す際に掴めるように一定の剛性を持つ必要がある。

外側タブの底部もまた、シリコーンのような軟弾性材料でできており、あるいは、そのような材料でコートされる。そのような外側タブは、ステンレス鋼でできた内側タブと結合してもよく、あるいは底部がシリコーンでできている内側タブと結合してもよい。

図5は、底部41がシリコーンでできており、一方、壁42がステンレス鋼でできている内側タブの実施態様を示す。

図6は、その底部51および周面の下方部分52がシリコーンでできており、一方、周面の上方部分53がステンレス鋼でできた内側タブの実施態様を示す。周面の上方端部54は、屈曲している。

図7の実施態様では、全内側タブがシリコーン61でできている。該タブの上方端部は、安定性を増すために拡幅されている。さらに安定性を増すために、ワイヤー62、特にスプリングワイヤーを該上方端部に埋め込んでもよい。

気体を加熱することにより、液体の顕著な蒸発が、初期操作後実質的に直ぐに達成される。初期操作後、蒸発速度は、液体がその平衡温度に達するまで増加する。この過程を加速するために、初期操作の３〜４分前から予熱することが有利であり得る。

本発明に従う蒸発器は、主として加湿器として使用される。しかし、これは必要な特徴ではなく、なぜなら、ドイツ特許出願103 22 964.7から空気から外れる組成を有する気体混合物を使用すること、あるいは、エアロゾル、香料、薬剤のような物質を空気に添加することが公知なためである。海水添加物のような物質もまた、該水へ加えて、一般の意味での"液体"が調整される。

以上、本発明を好ましい実施態様を用いて詳細に説明した。しかし、当業者は、さまざまな変更や改変が、本発明の精神を逸脱せずになし得ることを理解し得る。したがって、保護範囲は、特許請求の範囲およびその等価物で規定される。

本発明に従う蒸発器の平面図を示す。図１に示す蒸発器の側面図を示す。本発明に従う別の蒸発器の平面図を示す。図３に示す蒸発器の側面図を示す。本発明に従う内側タブの各種実施態様の縦断面図を示す。本発明に従う内側タブの各種実施態様の縦断面図を示す。本発明に従う内側タブの各種実施態様の縦断面図を示す。

符号の説明

1 ケーシング
2 蒸発スペース
3 加熱スペース
4 入口
5 出口
7 ヒーター
8 外側タブ
9 蓋
10 内側タブ
11 孔
12 内部パーツ
13 出口チャンネル
14 円筒状部分
15 胴部分
16 水
17 ヒンジ
21 ケーシング
22 蒸発スペース
23 加熱スペース
24 入口
25 出口
27 ヒーター
28 外側タブ
29 蓋
30 内側タブ
31 孔
32 内部パーツ
33 出口チャンネル
36 水
41 底部
42 外周面
51 底部
52 下方周面
53 上方周面
54 屈曲した端部
61 シリコーン
62 ワイヤー

Claims

ヒーター(7; 27)と、
気体を供給するための入口(4;24)および供給された気体を排出するための出口(5;25)を有するケーシング(1;21)であって、液体(16;36)で部分的に満たされる蒸発スペース(2;22)を形成する前記ケーシング(1;21)とを含む蒸発器であって、
該ケーシング(1;21)は、該ヒーター(7;27)と熱接触する加熱スペース(3;23)を形成し、該入口(4;24)が加熱スペース(3;23)へ、そして該蒸発スペース(2;22)が該出口(5;25)と気体で連結して、気体が該入口(4;24)から該加熱スペース(3;23)を通って該蒸発スペース(2;22)、さらに該出口(5;25)へと流れることが可能であり、
前記ケーシング(1;21)は、該液体(16;36)を受け入れるために上端にて開口しかつ底面にて気密な内側タブ(10;30)を含み、該内側タブ(10;30)の周面が該蒸発スペース(2;22)を該加熱スペース(3;23)から規定することを特徴とする前記蒸発器。
前記ケーシング(1;21)は、外側タブ(8;28)および蓋(9;29)を含み、該外側タブ(8;28)および該蓋(9;29)が、耐圧的に閉鎖可能であることを特徴とする、請求項1に記載の蒸発器。
前記ヒーター(7;27)は、該外側タブ(8;28)の大部分をヒーター(7;27)が均一加熱するように該外側タブ(8;28)の外側に取り付けられることを特徴とする、請求項２に記載の蒸発器。
前記入口(4;24)は、該加熱スペース(3;23)内へ流れる気体が接線方向、すなわち、該内側および外側タブ(10,8;30,28)の壁に対して平行に流れて、該入口(4;24)のデザインが、内側タブ(10;30)の周りの加熱スペース内の気体の循環方向を規定するように形成されることを特徴とする、請求項３に記載の蒸発器。
孔(11;31)が該内側タブ(10;30)内に位置し、該孔(11;31)が、該加熱スペース(3;23)を該蒸発スペース(2;22)と連結し、該孔は、該循環方向を見て該入口(4;24)のちょうど後方に位置することを特徴とする、請求項４に記載の蒸発器。
該蓋(9;29)は、該気体を送るための内部パーツ(12;32)を備え、該内部パーツは、操作中に、該液体(16;36)と供給気体との間に高い相対速度を与えることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の蒸発器。
前記内側タブ(10)の周面が、胴部分(15)と結合する二個の円筒状部分（14）を有し、該孔(11)が一方の円筒状部分内に位置し、出口チャンネル(13)が他方の円筒状部分の中心から該出口(5)へ延在することを特徴とする、請求項５または６に記載の蒸発器。
前記内側および外側タブ(10,8)の周面が円筒状であり、そして、出口チャンネル(33)が、該内側タブ(30)の中心から該出口(25)へ延在することを特徴とする、請求項５または６に記載の蒸発器。
前記内側タブ(10;30)、前記外側タブ(8;28)および／または前記蓋(9;29)が、ステンレス鋼でできていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の蒸発器。
前記外側タブ(8;28)がステンレス鋼でできており、かつ前記内側タブ(10;30)の底部表面(41;51;61)がシリコーンでできていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の蒸発器。
気体を加熱スペース(3;33)で加熱すること（7;27）、および
該気体が加熱スペース(3;33)で加熱された後、該気体を液面上に送ること(2;22)を含む蒸発方法であって、
該加熱スペース(3; 33)が内側タブ(10;30)と外側タブ(8;28)との間にあり;
該外側タブ(8;28)を加熱し;そして、
蒸発スペース(2; 22)内の該気体を液面上へ送り、ここで、該蒸発スペースおよび液体(16;26)が該内側タブ(10;30)の内側に位置することを特徴とする前記蒸発方法。
さらに、前記気体を該加熱スペース(3;33)内に接線方向に導いて、該気体を内側タブ(10;30)の周りに流し、これにより、循環方向を規定することを特徴とする、請求項１１に記載の蒸発方法。
さらに、前記気体が該加熱スペース(3;33)に導入される場所の、該循環方向を見てちょうど後方の位置で該気体を該加熱スペース(3;33)から該蒸発スペース(2;22)内へ移動することを特徴とする、請求項１２に記載の蒸発方法。
前記気体を、該蒸発スペース(2;22)の円筒状部分内へ螺旋状に円筒状部分の中心へ向けた、そしてそこから出口チャンネル(13;33)を通って出口(5;25)へ向けて送ることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の蒸発方法。
前記内側タブ(10;30)を該外側タブ(8;28)内に挿入し;そして、
該内側タブ(10;30)の底部形状を各挿入ごとに該外側タブ(8;28)の底部形状に適合させることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の蒸発方法。
外側タブ(8;29);
該外側タブ(8;28)に熱的に連結されたヒーター(7;27);および
該外側タブ(8;28)内に挿入することができ、かつウォータリザーブ(16;36)を受け入れ可能な内側タブ(10;30);
を含む蒸発器であって、
該外側タブ(8;28)の底部上側または該内側タブ(10;30)の底部下側が軟弾性材料でできていることを特徴とする、前記蒸発器。
前記軟弾性材料がシリコーンであることを特徴とする、請求項１６に記載の蒸発器。
内側タブ(10;30)に液体(16;36)を満たし;
該内側タブ(10;30)を外側タブ(8;28)に挿入し;
該外側タブ(8;28)を加熱すること(7;27)を含む蒸発方法であって、各挿入ごとに以下の工程の一つ：
該内側タブ(10;30)の底部(41;51;61)下側に該外側タブ(8;28)の底部上側を適合させ;
あるいは
該外側タブ(8;28)の底部上側に該内側タブ(10;30)の底部下側を適合させることを実行することを特徴とする前記蒸発方法。