WO1997041588A1 - Cooled radiation source - Google Patents

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Hans-Jürgen DOPHEIDE
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Pta Planungsbüro Für Technische Ausrüstung Und Umwelttechnik Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a radiation source, in particular a tanning tube of a sunbed, consisting of a glass bulb and at least one electrical connection.
  • Such radiation sources are used, for example, as mercury low-pressure tubes or high-pressure mercury lamps in commercially available sun beds. These tubes require a certain temperature to emit light of the preferred wavelength. After switching on a radiation source, it initially only warms up slowly and does not deliver any effective radiation quantity in the first few minutes. In continuous operation, however, the tubes become very hot, so that they have to be cooled by simple convection or by blowing with air, especially if they are behind one
  • Washer are installed, as is the case for safety reasons in the upper part of a sunbed and a translucent support surface designed as a lying surface.
  • the object of the invention is therefore to provide a radiation source which can be operated in any environment at an optimal operating temperature.
  • the radiation source can be installed in any small and unventilated housing because it is provided with a heat exchanger inside.
  • the heat exchanger can be connected to a piping system in the simplest way using the external connections.
  • the radiation source can not only be cooled directly in continuous operation, but that it can be kept in a standby mode by an external heating of the coolant at an optimal operating temperature or preheated before switching on can.
  • the gaseous or liquid cooling medium circulates or flows in the heat exchanger through straight, tortuous or bundled pipes.
  • Air can preferably be used as the gaseous fluid, or a pure, small-atom gas such as e.g. Helium.
  • the liquid medium is preferably water or other known cooling liquids, depending on whether the cooling circuit is operated as an open or closed system.
  • a radiation source in the form of a conventional tube can be provided at one or preferably at both lateral ends with the connections for the heat exchanger, which extends from one side of the tube to the other side through the tube and is mounted in the end pieces thereof .
  • the heat exchanger can advantageously be designed in such a way that the fluid initially absorbs heat in the hottest area of the tube and is then drawn off from an area which is not heated as much.
  • the Heat exchangers of the inventive radiation source for example in the case of a fluorescent tube, are each provided with an inlet in the region of the ends and in the middle of the tube with a common outlet which is then laterally led out again from an end of the tube.
  • the part of the heat exchanger located in the area of the coil can be equipped with an enlarged surface. The result is additionally improved if this part of the heat exchanger is first supplied with fresh cooling medium.
  • An embodiment of the invention is also advantageous in which the end caps of the radiation source are connected to the heat exchanger in a heat-conducting manner over a large area or in which the end caps are themselves provided with cooling channels which can also be connected to their own cooling circuit.
  • the inventive radiation source itself to extract excess heat from a warm environment, for example in a housing of a sunbed heated by electrical ballasts.
  • FIG. 1 shows a basic sketch of a radiation source for a sunbed.
  • the radiation source 1 consists of a glass cylinder with end caps ⁇ on both sides, on which the electrical connections 9, 10 and the known tube-typical components such as heating coils 7 are arranged on the outside.
  • a tubular heat exchanger 3 is arranged centrally in the interior of the radiation source 1 and extends through the entire radiation source 1 and is supported in the end caps ⁇ .
  • the end caps ⁇ also connect to a coolant circuit via an inlet connection 4 and an outlet connection 5.
  • the tubular heat exchanger 3 consists of an inner and an outer tube. Freshly supplied cooling medium first cools the end cap ⁇ and the area of the heating coil 7, whereby it flows through the outer tube to approximately the middle of the radiation source 1 and there back into the inner tube and to the end cap ⁇ , where it passes the heat exchanger 3 through the drain connection 5 again leaves.
  • a further insulating cap 8 is arranged above the end cap ⁇ , which prevents heat radiation into the surroundings.
  • the heat exchangers 3 arranged on both sides of the radiation source 1 are connected to one another in the middle thereof. Embodiments are also conceivable in which this is not so and the heat exchangers 3 extend only slightly into the interior 2, or other embodiments in which the heat exchanger extends through the entire tube, but the inlet and outlet only from one Side of the radiation source 1 takes place.
  • a liquid can also be selected as the cooling medium, which changes and evaporates in the heat exchanger, such as n-pentane, so that the heat of this substance can be used for heat transport.

Abstract

A cooled radiation source, in particular a sun-tanning tube for a solarium with a glass bulb and an electric connection, is to be operated in any environment at optimum operation temperatures. For this purpose, a heat exchanger (3) with outwardly leading connections is installed in the inner cavity (2) of the radiation source (11). A gas or gas mixture, but preferably air, may be used as cooling medium. Alternatively, water may also be used. This radiation source is particularly suitable for a solarium.

Description

GEKÜHLTE STRAHLUNGSQUELLECOOLED RADIATION SOURCE
Die Erfindung betrifft eine Strαhlungsquelle, insbesondere eine Bräu¬ nungsröhre einer Sonnenbank, aus einem Glaskolben und mindestens einem elektrischen Anschluß.The invention relates to a radiation source, in particular a tanning tube of a sunbed, consisting of a glass bulb and at least one electrical connection.
Solche Strahlungsquellen werden beispielsweise als Quecksilber- Nie¬ derdruck-Röhren oder Quecksilber-Hochdrucklampen in handelsübli¬ chen Sonnenbänken verwendet. Diese Röhren benötigen zur Abgabe von Licht der bevorzugten Wellenlänge eine bestimmte Temperatur. Nach dem Einschalten einer Strahlungsquelle erwärmt sich diese zu¬ nächst nur langsam und liefert in den ersten Minuten keine wirksame Strahlungsmenge. Im Dauerbetrieb werden die Röhren jedoch sehr heiß, so daß sie durch einfache Konvektion oder über ein Anblasen mit Luft gekühlt werden müssen, insbesondere dann, wenn sie hinter einerSuch radiation sources are used, for example, as mercury low-pressure tubes or high-pressure mercury lamps in commercially available sun beds. These tubes require a certain temperature to emit light of the preferred wavelength. After switching on a radiation source, it initially only warms up slowly and does not deliver any effective radiation quantity in the first few minutes. In continuous operation, however, the tubes become very hot, so that they have to be cooled by simple convection or by blowing with air, especially if they are behind one
Scheibe verbaut sind, wie dies aus Sicherheitsgründen im Oberteil einer Sonnenbank und einer als Liegefläche ausgeführten lichtdurchlässigen Auflagefläche regelmäßig der Fall ist.Washer are installed, as is the case for safety reasons in the upper part of a sunbed and a translucent support surface designed as a lying surface.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Strahlungsquelle zur Verfü¬ gung zu stellen, die in jeder Umgebung bei optimaler Betriebstempera¬ tur betrieben werden kann.The object of the invention is therefore to provide a radiation source which can be operated in any environment at an optimal operating temperature.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt in Verbindung mit den Oberbegriffs- merkmalen erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil desThis object is achieved in connection with the generic features according to the invention by the in the characterizing part of
Hauptanspruches angegebene technische Lehre. Die Strahlungsquelle ist dadurch, daß sie in ihrem Inneren mit einem Wärmetauscher versehen ist, in jedem beliebig kleinen und unbelüfteten Gehäuse einbaubar. Über die nach außen geführten Anschlüsse kann der Wärmetauscher auf einfachste Art und Weise an eine Leitungssystem angeschlossen werden.Main teaching specified technical teaching. The radiation source can be installed in any small and unventilated housing because it is provided with a heat exchanger inside. The heat exchanger can be connected to a piping system in the simplest way using the external connections.
Von besonderem Vorteil ist dabei, daß die Strahlungsquelle im Dauerbe- trieb nicht nur unmittelbar gekühlt werden kann, sondern daß sie in ei¬ nem Stand-by-Betrieb durch eine externe Erwärmung des Kühlmittels auf einer optimalen Betriebstemperatur gehalten bzw. vor einem Einschalten vorgewärmt werden kann. Diese Maßnahmen verlängern zudem die Le¬ bensdauer einer solchen Lampe und tragen damit unmittelbar zur Scho- nung der Umwelt und von Ressourcen bei, zumal defekte Quecksilber¬ dampflampen als hochgiftiger Soπdermüll entsorgt werden müssen.It is particularly advantageous that the radiation source can not only be cooled directly in continuous operation, but that it can be kept in a standby mode by an external heating of the coolant at an optimal operating temperature or preheated before switching on can. These measures also extend the life of such a lamp and thus contribute directly to the protection of the environment and resources, especially since defective mercury vapor lamps have to be disposed of as highly toxic special waste.
Im Wärmetauscher zirkuliert oder fließt das gasförmige oder flüssige Kühlmedium durch gerade, gewundene oder gebündelte Rohre. Als gasförmiges Fluid kann bevorzugt Luft Verwendung finden, oder auch ein reines, kleinatomiges Gas wie z.B. Helium. Als flüssiges Medium bietet sich vorzugsweise Wasser an oder andere bekannte Kühlflüssigkei¬ ten, je nachdem, ob der Kühlkreislauf als offenes oder geschlossenes System betrieben wird.The gaseous or liquid cooling medium circulates or flows in the heat exchanger through straight, tortuous or bundled pipes. Air can preferably be used as the gaseous fluid, or a pure, small-atom gas such as e.g. Helium. The liquid medium is preferably water or other known cooling liquids, depending on whether the cooling circuit is operated as an open or closed system.
Eine Strahlungsquelle in Form einer herkömmlichen Röhre kann dabei an einem oder bevorzugt an beiden seitlichen Enden mit den Anschlüs¬ sen für den Wärmetauscher versehen sein, der sich von einer Seite der Röhre bis zu deren anderen Seite durch die Röhre erstreckt und in deren Endstücken gelagert ist. Der Wärmetauscher kann in vorteilhafter Weise so ausgeführt sein, daß das Fluid zunächst im heißesten Bereich der Röhre Wärme aufnimmt und abschließend aus einem nicht so stark er¬ wärmten Bereich abgezogen wird. Um dies zu verwirklichen, kann der Wärmetauscher der erfinderischen Strahlungsquelle z.B. bei einer Leuchtstoffröhre jeweils im Bereich der Enden mit einem Zulauf ausge¬ stattet sein und in der Mitte der Röhre mit einem gemeinsamen Ablauf, der dann seitlich wieder aus einem Röhrenende herausgeführt wird.A radiation source in the form of a conventional tube can be provided at one or preferably at both lateral ends with the connections for the heat exchanger, which extends from one side of the tube to the other side through the tube and is mounted in the end pieces thereof . The heat exchanger can advantageously be designed in such a way that the fluid initially absorbs heat in the hottest area of the tube and is then drawn off from an area which is not heated as much. To achieve this, the Heat exchangers of the inventive radiation source, for example in the case of a fluorescent tube, are each provided with an inlet in the region of the ends and in the middle of the tube with a common outlet which is then laterally led out again from an end of the tube.
Zur weiteren Steigerung der Kühlleistung kann der im Bereich der Wen¬ del befindliche Teil des Wärmetauschers mit einer vergrößerten Oberflä¬ che ausgestattet sein. Verbessert wird das Ergebnis zusätzlich, wenn die¬ ser Teil des Wärmetauschers zuerst mit frischem Kühlmedium versorgt wird.To further increase the cooling capacity, the part of the heat exchanger located in the area of the coil can be equipped with an enlarged surface. The result is additionally improved if this part of the heat exchanger is first supplied with fresh cooling medium.
Vorteilhaft ist ebenfalls eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Endkappen der Strahlungsquelle großflächig wärmeleitend mit dem Wärmetauscher verbunden sind oder bei der die Endkappen sogar selbst mit Kühlkanälen versehen sind, die auch an einen eigenen Kühl¬ kreislauf angeschlossen sein können.An embodiment of the invention is also advantageous in which the end caps of the radiation source are connected to the heat exchanger in a heat-conducting manner over a large area or in which the end caps are themselves provided with cooling channels which can also be connected to their own cooling circuit.
Um die Wärmeabstrahlung der Endkappe nach außen zu verhindern, ist sie vorteilhafterweise mit einer zusätzlichen Isolierkappe versehen.In order to prevent the heat radiation of the end cap from the outside, it is advantageously provided with an additional insulating cap.
Weiterhin ist es möglich, die erfinderische Sfrahlungsquelle selbst dazu zu benutzen, aus einer warmen Umgebung, beispielsweise in einem durch elektrische Vorschaltgeräte erwärmten Gehäuse einer Sonnenbank überschüssige Wärme abzuziehen.Furthermore, it is possible to use the inventive radiation source itself to extract excess heat from a warm environment, for example in a housing of a sunbed heated by electrical ballasts.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Die Figur 1 zeigt eine Prinizipskizze einer Strahlungsquelle für eine Sonnenbank. Die Strαhlungsquelle 1 besteht aus einem Glaszylinder mit beidseitigen Endkappen ό, an denen außen die elektrischen Anschlüsse 9, 1 0 und in¬ nen die bekannten röhrentypischen Bauteile wie z.B. Heizwendeln 7 an¬ geordnet sind.An exemplary embodiment of the invention is described in more detail below with reference to a drawing. FIG. 1 shows a basic sketch of a radiation source for a sunbed. The radiation source 1 consists of a glass cylinder with end caps ό on both sides, on which the electrical connections 9, 10 and the known tube-typical components such as heating coils 7 are arranged on the outside.
Im Innenraum der Strahlungsquelle 1 ist zentrisch ein rohrförmiger Wärmetauscher 3 angeordnet, der sich durch die gesamte Strahlungs¬ quelle 1 erstreckt und der in den Endkappen ό gelagert ist. Durch die Endkappen ό erfolgt auch der Anschluß an einen Kuhlmittelkreislauf und zwar über einen Zulaufanschluß 4 und einen Ablaufanschluß 5.A tubular heat exchanger 3 is arranged centrally in the interior of the radiation source 1 and extends through the entire radiation source 1 and is supported in the end caps ό. The end caps ό also connect to a coolant circuit via an inlet connection 4 and an outlet connection 5.
Der rohrförmige Wärmetauscher 3 besteht aus einem Innen- und einen Außenrohr. Frisch zugeführtes Kϋhlmedium kühlt zuerst die Endkappe ό und den Bereich der Heizwendel 7, wobei es durch das Außenrohr bis etwa zur Mitte der Strahlungsquelle 1 fließt und dort in das Innenrohr und bis zur Endkappe ό zurück, wo es den Wärmetauscher 3 durch den Ablaufanschluß 5 wieder verläßt. Über der Endkappe ό ist eine weitere Isolierkappe 8 angeordnet, die eine Wärmeabstrahlung in die Umge¬ bung verhindert.The tubular heat exchanger 3 consists of an inner and an outer tube. Freshly supplied cooling medium first cools the end cap ό and the area of the heating coil 7, whereby it flows through the outer tube to approximately the middle of the radiation source 1 and there back into the inner tube and to the end cap ό, where it passes the heat exchanger 3 through the drain connection 5 again leaves. A further insulating cap 8 is arranged above the end cap ό, which prevents heat radiation into the surroundings.
Die an beiden Seiten der Strahlungsquelle 1 angeordneten Wärmetau¬ scher 3 sind in deren Mitte miteinander verbunden. Denkbar sind auch Ausführungsformen, bei denen dies nicht so ist und die Wärmetauscher 3 nur geringfügig in Innenraum 2 hineinreichen oder andere Ausfüh- rungsformen, bei denen sich zwar der Wärmetauscher durch die gesam¬ te Röhre erstreckt, der Zu- und Ablauf aber nur von einer Seite der Strahlungsquelle 1 erfolgt.The heat exchangers 3 arranged on both sides of the radiation source 1 are connected to one another in the middle thereof. Embodiments are also conceivable in which this is not so and the heat exchangers 3 extend only slightly into the interior 2, or other embodiments in which the heat exchanger extends through the entire tube, but the inlet and outlet only from one Side of the radiation source 1 takes place.
In vorteilhafter Weise kann als Kühlmedium auch eine Flüssigkeit gewählt werden, welche im Wärmeaustauscher den Aggregatzustand wechselt und verdampft, wie beispielsweise n-Pentan, damit die Wärme dieses Stoffes zum Wärmetransport genutzt werden kann. Advantageously, a liquid can also be selected as the cooling medium, which changes and evaporates in the heat exchanger, such as n-pentane, so that the heat of this substance can be used for heat transport.

Claims

97/41588 PCI7EP97/02214Patentansprüche: 97/41588 PCI7EP97 / 02214
1 . Strahlungsquelle , insbesondere Bräunungsröhre einer Sonnenbank, aus einem Glaskolben mit mindestens einem elektrischen Anschluß, da¬ durch gekennzeichnet, daß im Innenraum (2) der Strahlungsquelle (1 ) ein Wärmetauscher (3) angeordnet ist, der mit nach außen führenden Anschlüssen (4,5) versehen ist.1 . Radiation source, in particular tanning tube of a sunbed, made of a glass bulb with at least one electrical connection, characterized in that a heat exchanger (3) is arranged in the interior (2) of the radiation source (1), which has connections (4, 5) leading to the outside ) is provided.
2. Strahlungsquelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium aus Gas oder einem Gasgemisch, insbesondere Luft, be¬ steht.2. Radiation source according to claim 1, characterized in that the cooling medium consists of gas or a gas mixture, in particular air, be¬.
3. Strahlungsquelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium aus Flüssigkeit, insbesondere Wasser, besteht.3. Radiation source according to claim 1, characterized in that the cooling medium consists of liquid, in particular water.
4. Strahlungsquelle nach einem oder mehreren der vorgenannten An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3) einer röhrenförmigen Strahlungsquelle (1 ) mit beidseitigen Endkappen (6) an einem oder beiden Endkappen (ό) festgelegt ist.4. Radiation source according to one or more of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (3) of a tubular radiation source (1) with end caps (6) on both sides is fixed to one or both end caps (ό).
5. Strahlungsquelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (4,5) des Wärmetauschers (3) ein- oder beidseitig der Strah- lungsquelle (1 ) angeordnet sind. 5. Radiation source according to claim 4, characterized in that the connections (4, 5) of the heat exchanger (3) are arranged on one or both sides of the radiation source (1).
6. Strαhlungsquelle nach einem oder mehreren der vorgenannten An¬ sprüche, daß der Wärmetauscher (3) so ausgebildet ist, daß der Zulauf frischen Kühlmediums im heißen Bereich der Strahlungsquelle erfolgt.6. Radiation source according to one or more of the preceding claims, that the heat exchanger (3) is designed such that the supply of fresh cooling medium takes place in the hot area of the radiation source.
7. Strahlungsquelle nach einem oder mehreren der vorgenannten An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3) im Be¬ reich der Wendel (7) mit einer vergrößerten Oberfläche versehen ist.7. Radiation source according to one or more of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (3) in the region of the helix (7) is provided with an enlarged surface.
8. Strahlungsquelle nach einem oder mehreren der vorgenannten An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappe (6) großflächig wärmeleitend mit dem Wärmetauscher (3), insbesondere mit dessen Zu¬ laufseite, verbunden ist.8. Radiation source according to one or more of the preceding claims, characterized in that the end cap (6) is thermally conductive over a large area with the heat exchanger (3), in particular with its inlet side.
9. Strahlungsquelle nach einem oder mehreren der vorgenannten An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappe (6) Kϋhlmittelkanä- le aufweist.9. Radiation source according to one or more of the preceding claims, characterized in that the end cap (6) has coolant channels.
1 0. Strahlungsquelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanäle der Endkappe (6) an einen separaten Kuhlmittelkreis¬ lauf angeschlossen sind. 1 0. radiation source according to claim 9, characterized in that the coolant channels of the end cap (6) are connected to a separate coolant circuit.
1 1 . Strαhlungsquelle nach einem oder mehreren der vorgenannten An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie selbst als Wärmetauscher verwendbar ist und daß mit ihr von außerhalb der Strahlungsquelle (1 ) herrührende Wärme aufnehm- und abführbar ist.1 1. Radiation source according to one or more of the preceding claims, characterized in that it can itself be used as a heat exchanger and that it can be used to absorb and dissipate heat from outside the radiation source (1).
1 2. Strahlungsquelle nach einem oder mehreren der vorgenannten An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie vor ihrer Inbetriebnahme durch den Wärmetauscher (3) vorwärmbar, bzw. auf Betriebstemperatur aufheizbar ist.1 2. Radiation source according to one or more of the preceding claims, characterized in that it can be preheated by the heat exchanger (3) or heated to operating temperature before it is put into operation.
1 3. Strahlungsquelle nach einem oder mehreren der vorgenannten An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3) in einem offenen oder geschlossenen System arbeitet.1 3. Radiation source according to one or more of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (3) works in an open or closed system.
14. Strahlungsquelle nach einem oder mehreren der vorgenannten An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über der Endkappe (ό) eine de¬ ren Wärmeabstrahlung verhindernde Isolierkappe (8) angeordnet ist.14. Radiation source according to one or more of the preceding claims, characterized in that a de ¬ ren heat radiation-preventing insulating cap (8) is arranged over the end cap (ό).
15. Strahlungsquelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium aus einem im Wärmetauscher (3) siedendes Kältemittel, vor¬ zugsweise n-Pentan besteht. 15. Radiation source according to claim 1, characterized in that the cooling medium consists of a refrigerant boiling in the heat exchanger (3), preferably n-pentane.
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