DE2722613A1

DE2722613A1 - Thermische vorrichtung zur flaechenerwaermung oder -abkuehlung

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: IT1085773B; FR2352268B1; DE2722613C2; CA1075989A; JPS5310578A; GB1566207A; FR2352268A1; SE7705862L; JPS601019B2

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.

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.

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-

709848/1089

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.

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.

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.

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-

709848/1089

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.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematiecher Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Ea zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines um die Hälfte zusammengelegten Kissens;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines zu einem Viertel zusammengefalteten Kissens;

Fig. 4 eine Ansicht eines Beispiels für den Schlauchanschluß;

Fig. 5 bis 7 Ansichten von anderen Ausfünrungebeiepielen für Schlauchanschlüsse;

Fig. 8 eine Draufsicht auf das Ausfünrungsbeispiel gemäß Figur 4.

V/eitere Aufgaben, Vorteile und Möglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen.

In Figur 1 ist eine thermische Vorrichtung 10 gezeigt, die zur Flächenerwärmung oder -abkühlung eines menschlichen Körpers oder Körpergliedes oder eines Säugetierkörpera oder

709848/1089

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.

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.

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.

709848/1089

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.

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.

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.

Auch die Umfangsabdichtung 16 unterstützt die Fluidströmung und ist vorzugsweise mit abgerundeten Ecken vereehen.

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.

709848/1089

Gemäß einer anderen Lösung kann die diskontinuierliche Ebene auch am Abschlußbereich des Schlauches vorgesehen sein.

In Figur 4 ist der Abschlußbereich des Einlaßschlauchs 20a mit einer einzigen V-förmigen Kerbe 28 versehen.

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.

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.

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.

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.

709848/1089

Claims

PATENTANWÄLTE

DR. CLAUS REINLANDER DIPL.-ING. KLAUS BERNHARDT

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

Telex 5212744 · Telegramme Interpatent 2722613

\h.

GH P1 D

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

Thermische Vorrichtung zur Flächenerwärmung oder -abkühlung

Priorität: 19. Mai 1976 - USA - Serial No. 688,745

Patentansprüche

( 1J Thermische Vorrichtung zur Flächenerwärmung oder -abkühlung^, gekennzeichnet durch ein flexibles Kissen aus zwei übereinanderliegenden Lagen (12, 14) aus einem fluidundurchlässigen Werkstoff, die längs des Umfanges so abgedichtet sind, daß sie eine fluiddichte Kammer (18) bilden, eine Fluideinlaßeinrichtung (20) und eine Fluidauslaßeinrichtung (22), die mit der Kammer in Verbindung stehen, und eine Vielzahl von Fluid leitenden Kanälen (24)« die innerhalb der Kammer ausgebildet sind und von einer großen Anzahl orientierter, diskontinuierlicher Siegelflächen (26) mit gegebenem Raum zwischen denselben gebildet sind.

709848/1089

ORIGINAL INSPECTED
2. Thermische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluideinlaßeinrichtung (20) und die Pluidauslaßeinrichtung (22) einander benachbart sind.
3. Thermische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pluideinlaßeinrichtung und die Pluidauslaßeinrichtung in der Kammer (18) in einer diskontinuierlichen Ebene enden.
4·. Thermische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Fluid leitenden Kanäle so gestaltet ist, daß er einen Pluideinlaßkanal bildet, der mit der Fluideinlaßeinrichtung (20) in Verbindung steht, und daß mindestens einer der Pluid leitenden Kanäle so gestaltet ist, daß er einen Pluidauslaßkanal bildet, der mit der Pluidauslaßeinrichtung (22) in Verbindung steht.
5. Thermische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pluideinlaßkanal und der Pluidauslaßkanal von der restlichen Vielzahl Pluid leitender Kanäle durch orientierte, diskontinuierliche Siegelflächen abgetrennt ist, die einen geringeren als den gegebenen Abstand haben.
6. Thermische Vorrichtung nach Anspruch 5_t dadurch gekennzeichnet, daß die orientierten diskontinuierlichen Flächen (26) im wesentlichen kreisförmig sind.
7. Thermische Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die orientierten diskontinuierlichen Flächen nicht kreisförmig sind.
8. Thermische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrichtung und die Auslaßeinrichtung Schläuche (20a, 22a) aufweist.
9. Thermische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierliche Ebene des Endbereiohe

709848/1089

der Schläuche dadurch gebildet ist, daß sich ein Schlauch weiter in die Kammer (18) erstreckt als der andere Schlauch.
10. Thermische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierliche Ebene des Endbereichs der Schläuche durch Kerben in den Schläuchen gebildet ist (Figur 4 und 5).
11. Thermische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierliche Ebene des Endbereichs der Schläuche durch ein diagonales Ende gebildet ist (Figur 7).
12. Thermische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierliche Ebene des Endbereichs der Schläuche dadurch gebildet ist, daß der Endbereich gelocht ist (Figur 6).
13. Thermische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die orientierten, diskontinuierlichen Siegelflächen, die keinen Teil des Einlaß- und Auslaßkanale bilden, in einem linearen Muster angeordnet sind.
14. Thermische Vorrichtung nach einem der Ansprüche

4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die orientierten,diskontinuierlichen Siegelflächen, die keinen Teil des Einlaß- und Auslaßkanals bilden, in einem nichtlinearen Muster angeordnet sind.
15. Thermische Vorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der fluidundurchlässige Werkstoff ein dielektrisch schweißbares Vinyl ist.
16. Thermische Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsabdichtung und die orientierten, diskontinuierlichen Siegelflächen dielektrisch geschweißt sind.

709848/1089