DE3441091C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kältekammer für medizinische Zwecke, die insbesondere für eine Ganzkörper- Kryotherapie eingesetzt werden kann.

In der Kryotherapie werden Krankheiten durch die An­ wendung von Kälte behandelt. Insbesondere stellt die Kryo­ therapie ein modernes Verfahren zur Rheumabehandlung dar. Für die Durchführung einer derartigen Behandlung ist es dabei erforderlich, den Körper eines Patienten für eine bestimmte Zeit einer sehr tiefen Temperatur auszusetzen.

Eine gattungsgemäße Kammer für medizinische Zwecke (AT 1 35 813), die für eine Überdruck- oder eine Unterdrucktherapie bestimmt ist, weist einen luftdichten, ggf. in mehrere Räume unterteilten Behandlungsraum und eine zur Verbindung des Be­ handlungsraums mit der äußeren Umgebung dienende Druckschleu­ se auf. Zur Herstellung des Überdrucks bzw. Unterdrucks ist an den Behandlungsraum ein außerhalb desselben angeordnetes Überdruck- bzw. Unterdruckgebläse angeschlossen, wobei der von diesem Gebläse erzeugte Luftstrom vor seiner Einleitung in den Behandlungsraum auch filtriert, erwärmt oder gekühlt sowie hinsichtlich seines Sauerstoff- und Feuchtigkeitsge­ halts geregelt werden kann. Hierdurch sollen jedoch lediglich die atmosphärischen Verhältnisse in der Kältekammer an die Bedingungen von Höhenluftkuren angepaßt werden, während ein Betrieb im Bereich extrem tiefer Temperaturen nicht vorgese­ hen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbe­ sondere zur Durchführung einer Ganzkörper-Kältebehandlung geeignete Kältekammer zu schaffen, die die Herstellung und Aufrechterhaltung einer Tiefsttemperaturatmosphäre ermög­ licht.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist eine Kältekammer erfindungsgemäß eine der Versorgung des Behandlungsraumes mit ge­ trockneter Luft dienende Belüftungseinrichtung auf und eine mit einem verflüssigten Gas tiefer Temperatur beschickte Wärmetauschereinrichtung, in der der Luft des Behandlungs­ raums durch Verdampfung des verflüssigten Gases Wärme ent­ zogen wird.

Durch die sehr tiefen Temperaturen geeigneter ver­ flüssigter Gase können in dem Behandlungsraum der erfin­ dungsgemäßen Kältekammer Dauertemperaturen von -150°C und tiefer herbeigeführt werden. Da die Atmosphäre des Behandlungsraumes mit Hilfe der Belüftungseinrichtung trocken gehalten werden kann, wobei beispielsweise die von der Belüftungseinrichtung zugeführte getrocknete Luft einen Taupunkt von weniger als -70°C aufweist, lassen sich einerseits Vereisungsschwierigkeiten beherrschen und werden andererseits die für Therapiezwecke erforder­ lichen atmosphärischen Bedingungen sichergestellt. Durch die Verdampfung des verflüssigten Gases in dem Wärmetauscher findet infolge der hierfür benötigten Verdampfungswärme ein sehr großer Wärmeentzug aus der Luft bei der tiefgele­ genen Siedetemperatur des Gases statt, wodurch die Luft des Behandlungsraumes in stabiler Weise die gewünschte tiefe Temperatur annimmt.

Ein sehr gut geeignetes Gas wird durch Stickstoff dargestellt, bei dessen Verwendung in dem Behandlungsraum Temperaturen bis zum -180°C erreicht werden können. Stickstoffist auch in verflüssigter Form in seiner Hand­ habung ungefährlich und weist den besonderen Vorteil auf, daß er chemisch nicht aggressiv ist.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der erfindungs­ mäßen Kältekammer zeichnet sich dadurch aus, daß die Wärmetauschereinrichtung wenigstens einen eingangsseitig mit dem verflüssigten Gas beschickten und ausgangsseitig an eine aus dem Behandlungsraum herausgeführte Abführungs­ leitung für das verdampfte Gas angeschlossenen Verdampfer und wenigstens einen der Umwälzung der Luft des Behand­ lungsraumes am Verdampfer vorbei dienenden Lüfter auf­ weist. Durch diese Anordnung wird eine gute Kühlleistung erreicht, weil infolge der durch den Lüfter herbeige­ führten Umwälzung der Luft des Behandlungsraumes ein hoher Wärmetransport zum Verdampfer und damit ein guter Wärmeübergang auf das in den Verdampfer einströmende verflüssigte Gas sichergestellt ist. Das den Verdampfer verlassende, durch den Wärmeübergang verdampfte Gas wird durch die Abführungsleitung aus dem Behandlungsraum her­ ausgeführt und könnte unmittelbar in die Umgebung der Kältekammer entlassen werden. Andererseits kann das aus dem Behandlungsraum herausgeführte verdampfte Gas, das immer noch eine verhältnismäßig tiefe Temperatur auf­ weist, noch für weitere Zwecke nutzbar gemacht werden.

In konstruktiver Hinsicht ist zweckmäßig vorge­ sehen, daß der Verdampfer durch mit äußeren Wärmeüber­ gangsrippen versehene Rohre gebildet ist. Hierdurch findet ein guter Wärmeübergang auf das in die Rohre ein­ strömende verflüssigte Gas statt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der dem Antrieb des Lüfters dienende Motor außerhalb des wärmeisolierten Behandlungsraumes an­ geordnet und seine zum innerhalb des Behandlungsraums angeordneten Lüfter führende Antriebswelle durch eine Wand des Behandlungsraumes hindurchgeführt ist. Durch diesen Aufbau wird einerseits vermieden, daß die elek­ trische Verlustwärme des Motors die Kühlleistung im Be­ handlungsraum beeinträchtigt. Andererseits werden alle Schwierigkeiten mit einem Betrieb des Motors in einer extremen Tieftempe­ raturumgebung, wie sie der Behandlungsraum darstellt, ver­ mieden. Um darüber hinaus etwaige Vereisungsschwierigkeiten im Bereich der Durchführung und damit verbundene Betriebs­ störungen, beispielsweise durch Unwuchten, zu vermeiden, ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß die Durchführung der Antriebswelle des Lüfters mit einer Be­ heizungseinrichtung versehen ist. Diese Beheizungseinrich­ tung stellt sicher, daß an der Antriebswelle kein Eis­ ansatz stattfinden kann.

Für die Versorgung der Kältekammer mit der benötig­ ten Menge verflüssigten Gases ist in einer praktischen Ausführungsform außerhalb des Behandlungsraumes ein durch eine in den Behandlungsraum hineingeführte Flüssiggas­ versorgungsleitung mit dem Wärmetauscher verbundener Flüssiggastank vorgesehen.

Dabei erweist es sich gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung als vorteilhaft, daß in der Flüssiggasver­ sorgungsleitung ein in Abhängigkeit von der im Behandlungs­ raum herrschenden Temperatur gesteuertes Motorstellventil vorgesehen ist. Das Motorstellventil steuert dabei die dem Wärmetauscher zugeführte Durchflußmenge des verflüssig­ ten Gases derart, daß gerade die für die erwünschte Tief­ temperatur des Behandlungsraumes benötigte Menge des ver­ flüssigten Gases zugeführt wird. In der Praxis erweist es sich dabei als zweckmäßig, daß das Motorstellventil durch das Ausgangssignal eines der Erfassung der im Be­ handlungsraum stromabwärts des Verdampfers an der Ab­ führungsleitung für das verdampfte Gas herrschenden Tempe­ ratur dienenden Fühlers gesteuert ist. Da das Ausgangs­ signal dieses Fühlers die Temperatur des durch die Wärme­ aufnahme im Wärmetauscher verdampften Gases darstellt, er­ gibt sich daraus bei einem Anstieg oder Abfall dieser Temperatur ein unmittelbares Maß für einen Mehr- oder Minderbedarf an zugeführtem verflüssigten Gas, wodurch sich dieses Ausgangssignal zur Steuerung des Motorstell­ ventils als besonders geeignet erweist.

Ferner ist in einer weiteren Ausführungsform parallel zu dem Motorstellventil ein Umgehungs-Magnet­ ventil vorgesehen. Dieses Magnetventil wird nur zum Be­ triebsbeginn der Kältekammer bis zur erstmaligen Einstel­ lung der erwünschten Tieftemperatur geöffnet und danach geschlossen, wodurch während der anfänglichen Kühlzeit das Motorstellventil umgangen und eine maximale Flüssig­ gaszufuhr zu dem Wärmetauscher herbeigeführt ist. Damit wird die Anlaufzeit der Kältekammer möglichst klein gehalten.

Erfindungsgemäß weist die Belüftungseinrichtung eine außerhalb des Behandlungsraumes angeordnete Druck­ luftquelle für die getrocknete Luft, eine die Druckluft­ quelle mit dem Behandlungsraum verbindende Luftversorgungs­ leitung und in der Wand des Behandlungsraumes vorgesehene Druckausgleichsklappen auf, durch die selbsttätig eine der zugeführten Luftmenge entsprechende Abluftmenge aus dem Behandlungsraum hinausgedrückt wird. Die Belüftungsein­ richtung stellt somit eine ständige Erneuerung der Luft in dem Behandlungsraum sicher, was wegen des Atemluft­ verbrauchs der in dem Behandlungsraum befindlichen Be­ handlungsperson oder Behandlungspersonen erforderlich ist. Außerdem wird durch die Lufterneuerung der erforder­ liche niedrige Feuchtigkeitsgehalt der Luft in dem Be­ handlungsraum aufrechterhalten.

Zweckmäßigerweise sind die dem Luftabfluß aus dem Behandlungsraum entsprechend der neu zugeführten Luftmenge dienenden Druckausgleichsklappen mit einer Heizeinrichtung versehen, wodurch ihre Vereisung und damit einhergehende Funktionsbeeinträchtigung ausgeschlossen ist.

Zur Kontrolle der von der Belüftungseinrichtung zugeführten Menge getrockneter Luft, die entsprechend dem im Behandlungsraum stattfindenden Verbrauch bemes­ sen wird, ist zweckmäßig in der Luftversorgungsleitung ein Durchflußmesser vorgesehen. Ebenso sind unter dem­ selben Gesichtspunkt zweckdienlich in der Luftversorgungs­ leitung der Druckeinstellung der dem Behandlungsraum zuge­ führten Luft dienende Ventileinrichtungen vorgesehen.

Im Hinblick auf eine wirtschaftliche Betriebs­ weise der Kältekammer liegt ein weiterer wichtiger Ge­ danke der Erfindung darin, daß ein an eine Wand des Be­ handlungsraumes angrenzender Schleusenraum vorgesehen ist, von dem eine erste Tür in den Behandlungsraum und eine zweite Tür nach außen führt.

Hierdurch werden die Kälteverluste beim Betreten und Verlassen des Behandlungsraumes erheblich herabgesetzt. Zur Erhöhung der Schleusenwirkung ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine aktive Vorkühlung des Schleusenraums vorgesehen, die dadurch bewerkstelligt wird, daß der Schleusenraum einen mit dem den Wärmetauscher des Behandlungsraumes verlassenden verdampften Gas be­ schickten weiteren Wärmetauscher aufweist, durch den der Luft des Schleusenraums Wärme entzogen wird. Somit wird das mit der der Luft des Behandlungsraumes entzogenen Wärme belastete verdampfte Gas, das jedoch immer noch eine verhältnismäßig tiefe Temperatur aufweist, vorteil­ haft dazu ausgenutzt, den Schleusenraum auf einer zwischen der natürlichen Umgebungstemperatur und der sehr tiefen Temperatur des Behandlungsraumes liegenden Zwischentemperatur zu halten, die allerdings in Abhängigkeit von der Türöffnungs­ häufigkeit schwanken kann.

In einer weiteren Ausgestaltung ist parallel zu dem weiteren Wärmetauscher eine mit einem in Abhängigkeit von der in dem Schleusenraum herrschenden Temperatur ge­ steuerten weiteren Motorstellventil versehene Umgehungs­ leitung vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, die den weiteren Wärmetauscher durchströmende Gasmenge in Ab­ hängigkeit von der Temperatur des Schleusenraums zu steuern.

Vorteilhaft sind die dem Antrieb der Lüfter des in dem Behandlungsraum angeordneten Wärmetauschers dienen­ den Motore in dem Schleusenraum angeordnet. Hierdurch tritt längs der die Lüfter und die Motore verbindenden Antriebs­ wellen lediglich das zwischen Behandlungsraum und Schleusen­ raum bestehende Temperaturgefälle auf.

In einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Kältekammer ist ferner eine elektronische Drehzahlregel­ vorrichtung für die dem Antrieb der Lüfter der Wärme­ tauscher dienenden Motore vorgesehen. Hierdurch kann die durch die Wärmetauscher hindurchgeführte Luftmenge variiert und damit das Kühlverhalten in dem Behandlungsraum und/ oder dem Schleusenraum beeinflußt werden.

Im Rahmen der Erfindung sind ferner eine Reihe von Maßnahmen vorgesehen, die der Betriebssicherheit und Un­ fallverhütung dienen. Zu diesem Zweck weist einerseits in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Behand­ lungsraum eine unmittelbar ins Äußere führende Sicher­ heitstür auf. Diese Sicherheitstür ermöglicht ein unmittel­ bares Verlassen der Kältekammer, ohne den Umweg durch die Schleuse bzw. einen unmittelbaren Zutritt zu der Kälte­ kammer. Weiter dient es sowohl der Sicherheit als auch einer leichten Überwachung durch das Therapiepersonal, daß die Türen mit Beobachtungsfenstern versehen sind.

Um Funktionsstörungen durch Festfrieren aus zu­ schließen, sind die Türen mit beheizten Türdichtungen versehen. Andererseits sind auch die Beobachtungsfenster beheizt, damit die Sichtverbindung zwischen dem Behand­ lungsraum und der Außenwelt ungestört gewährleistet ist.

Schließlich sind für einen sicheren vollautomatischen Betrieb die Heizeinrichtungen jeweils mit einem Fühler und einem Thermostaten geregelt. Die im Zusammenhang mit der Erfindung angestellten Überlegungen führten auch zu einem vorteilhaften Vorschlag für den konstruktiven Aufbau der Kältekammer, der darin besteht, daß die Wärmeisolierung der Wand-, Boden- und Deckenflächen aus beidseitig mit V2A-Stahlblech kaschierten Polyurethan- Sandwich-Paneelen besteht.

Ferner erfolgt der konstruktive Aufbau zweckmäßig derart, daß die Wärmetauscher im Deckenbereich der Kälte­ kammer angeordnet sind.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die ausdrücklich hingewiesen wird. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine Grundrißdarstellung einer Kältekammer mit einem Behandlungsraum und einem Schleu­ senraum, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung von Anordnung und Funktion der bei der Kältekammer vor­ gesehenen Kälteerzeugungseinrichtungen.

Gemäß der Grundrißdarstellung von Fig. 1 weist eine Kältekammer 100 einen Behandlungsraum 101 für mindestens eine Person und einen davon durch eine Wand 102 getrennten Schleusenraum 103 auf. Alle Außenwände 104 bis 109 der Kältekammer 100 sowie die zwischen dem Behandlungsraum 101 und dem Schleusenraum 103 gelegene gemeinsame Wand 102 sowie der Boden und die Decke der Kältekammer 100 sind wärmeisoliert, wobei die Wärmedämmung aus Polyurethan- Sandwich-Paneelen mit beidseitiger V2A-Stahlblech- Kaschierung bestehen. Dabei sind die Ecken 110 und die Blechstöße 111 beidseitig wasserdampfdiffusionsdicht verschweißt.

In der zwischen dem Behandlungsraum 101 und dem Schleusenraum 103 gelegenen Wand 102 ist eine erste Tür 112 vorgesehen, die einen Durchgang zwischen dem Behand­ lungsraum 101 und dem Schleusenraum 103 ermöglicht. Eine zweite Tür 113 ist in der in Fig. 1 rechten Außenwand 106 des Schleusenraumes 103 vorgesehen und verbindet den Schleusenraum 103 mit dem Äußeren der Kältekammer 100. Schließlich ist in der mit der Außenwand 106 des Schleusen­ raums 103 fluchtenden Außenwand 105 des Behandlungsraums 101 noch eine Sicherheitstür 114 vorgesehen, die vom Be­ handlungsraum 101 unmittelbar ins Äußere der Kältekammer 100 führt.

Der Aufbau der Kältekammer 100 erfolgt zweckmäßig im Anschluß an ein Gebäude im Freien auf einem hierfür vorgefertigten Fundament, wobei die mit der zweiten Tür 113 und der Sicherheitstür 114 versehenen, miteinander fluchtenden Außenwände 105,106 unmittelbar an eine mit entsprechenden Durchbrüchen, insbesondere für die zweite Tür 113 und die Sicherheitstür 114ß versehene Gebäude­ wand anschließen. Zum Schutz gegen Witterungseinflüsse ist dabei eine Überdachung der gesamten Kältekammer 100 sowie eine äußere Verkleidung vorgesehen. Typische Roh­ baumaße bei einer praktischen Ausführungsform der Kälte­ kammer 100 für Länge·Breite·Höhe sind 3100·3100·3800 mm für den Behandlungsraum 101 und 2100·3100·2950 mm für den Schleusenraum 103.

Wie aus der schematischen Darstellung von Fig. 2 hervorgeht, ist in dem Behandlungsraum 101 eine aus bei­ spielsweise vier Wärmetauschereinheiten 13 bestehende Wärmetauschereinrichtung angeordnet. Jede Wärmetauscher­ einheit 13 weist einen Verdampfer 36, der beispielsweise durch mindestens ein mit äußeren Wärmeübergangsrippen ver­ sehenes und dem Durchgang eines verdampfbaren flüssigen Wärmeträgermediums dienendes Rohr gebildet ist, sowie einen Lüfter 37 auf, in dessen Strömungsfeld der Verdampfer 36 angeordnet ist.

Ein außerhalb der Kältekammer 100 gelegener Flüssig­ gastank 1, der beispielsweise verflüssigten Stickstoff ent­ hält, ist über ein Absperrventil 3 an eine zum Behandlungs­ raum 101 führende Flüssiggasversorgungsleitung 5 ange­ schlossen. Die Flüssiggasversorgungsleitung 5 ist außer­ halb der Kältekammer 100 in vier Zweigleitungen 6 ver­ zweigt, von denen je eine stromabwärts eines außerhalb der Kältekammer 100 angeordneten Magnetventils 12 durch eine Außenwand des Behandlungsraums 101 zur Eingangsseite des Verdampfers 36 je einer der Wärmetauschereinheiten 13 geführt ist. Die Ausgänge der Verdampfer 36 der einzelnen Wärmetauschereinheiten 13 sind zu einer gemeinsamen Ab­ führungsleitung 38 zusammengefaßt, die durch eine Außen­ wand hindurch aus dem Behandlungsraum 101 herausgeführt ist.

Bei geöffnetem Absperrventil 3 und geöffneten Magnetventilen 12 strömt das verflüssigte Gas tiefer Temperatur, beispielsweise der flüssige Stickstoff, aus dem Flüssiggastank 1 über die Flüssiggasversorgungslei­ tung 5 und die Zweigleitungen 6 in die entsprechenden Verdampfer 36, wodurch der mittels der Lüfter 37 an den Verdampfern 36 vorbeigeführten Luft des Behandlungsraums 101 eine der Verdampfungswärme des flüssigen Stickstoffs entsprechende Wärmemenge entzogen und dadurch eine Ab­ kühlung der Luft des Behandlungsraums 101 auf eine sehr tiefe Temperatur, beispielsweise bis zu -180°C, herbei­ geführt wird.

Zur Regelung der Zufuhr des verflüssigten Gases zu der Wärmetauschereinrichtung ist in der Flüssiggas­ versorgungsleitung 5 ein Motorstellventil 8 vorgesehene das die Durchflußmenge des verflüssigten Gases regelt. Das Motorstellventil 8 ist durch ein Ausgangssignal einer Temperaturfühler- und Regeleinrichtung 14 gesteuert, welche die Temperatur des verdampften, gasförmigen Stickstoffs in der Abführungsleitung 38 am Ausgang der Wärmetauscher­ einrichtung erfaßt und durch ihr Ausgangssignal als Stell­ signal den Öffnungsquerschnitt des Motorstellventils 8 entsprechend regelt. Ein parallel zu dem Motorstellventil 8 angeordnetes Umgehungs-Magnetventil 9 wird beim Betriebs­ beginn geöffnet und dient dazu, ungeachtet der Öffnung des Motorstellventils 8, zunächst eine maximale Zufuhr flüssigen Stickstoffs zu ermöglichen, damit anfänglich eine hohe Kühl­ leistung zur Verfügung steht. Spätestens mit der Erreichung des gewünschten Betriebszustandes wird jedoch das Umgehungs- Magnetventil 9 geschlossen und die Durchflußregelung von dem Motorstellventil 8 übernommen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die dem Antrieb der Lüfter 37 dienenden Motore 29 außerhalb des Behandlungs­ raumes 101 in dem Schleusenraum 103 angeordnet, wobei die zum Lüfter 37 führende Antriebswelle 39 durch die den Be­ handlungsraum 101 von dem Schleusenraum 103 trennende Wand 102 hindurchgeführt ist. Zur Vermeidung von Vereisungen der Antriebswelle 39 sind dabei die Durchführungen jeweils mit einer Beheizungseinrichtung versehen.

Wegen der in dem Behandlungsraum 101 eingestellten sehr tiefen Temperatur würden bei Verwendung atmosphärischer Luft einerseits sehr starke Vereisungserscheinungen eintreten und andererseits auch kein für Therapiezwecke geeignetes Klima herrschen. Es ist daher eine besondere Belüftungs­ einrichtung zur Versorgung des Behandlungsraumes 101 mit getrockneter Luft von nur noch sehr geringem Feuchtig­ keitsgehalt vorgesehen. Im einzelnen weist diese Belüftungs­ einrichtung eine in Fig. 2 nicht näher dargestellte, außerhalb des Behandlungsraums 101 angeordnete Druck­ luftquelle für die getrocknete Luft auf, wobei die von der Druckluftquelle abgegebene getrocknete Luft bei­ spielsweise einen Taupunkt von -70°C haben kann. Die Druckluftquelle ist über ein Druckluftabsperrventil 30 an eine durch eine Wand des Behandlungsraums 101 in diesen hineingeführte Luftversorgungsleitung 40 ange­ schlossen. In der Luftversorgungsleitung 40 ist strom­ abwärts des der Druckluftquelle vorgeschalteten Druck­ luftabsperrventils 30 ein Druckminderer 31, stromabwärts des Druckminderers 31 ein Durchflußmesser 32, stromabwärts des Durchflußmessers 32 ein Feinregulierventil 33, strom­ abwärts des Feinregulierventils 33 ein Magnetventil 34 und unmittelbar vor der Wanddurchführung des Behandlungs­ raums 101 ein Absperrventil 35 angeordnet. Das Feinregu­ lierventil 33 dient zusammen mit dem Druckminderer 31 einer Druckeinstellung der dem Behandlungsraum 101 zuge­ führten Luft. Da in einer der Wände des Behandlungsraums 101 nicht näher dargestellte Druckausgleichsklappen vor­ gesehen sind, durch die Luft aus dem Behandlungsraum 101 entgegen dem äußeren Atmosphärendruck nach außen ausströmen kann, wird somit durch die Druckeinstellung in der Luft­ versorgungsleitung 40 die Lufterneuerungsrate in dem Be­ handlungsraum 101 bestimmt. Zur Vermeidung von Vereisungen sind die Druckausgleichsklappen mit einer Heizeinrichtung versehen. Der Durchflußmesser 32 ermöglicht eine Ablesung der eingestellten Luftdurchflußmenge.

Wie ferner aus Fig. 2 hervorgeht, ist in dem Schleu­ senraum 103 ein weiterer Wärmetauscher 19 angeordnet, über den die Luft des Schleusenraums 103 mittels von Motoren 28 angetriebenen Lüftern hinweggeführt wird. Dieser weitere Wärmetauscher 19 ist über ein Regulierventil 18 an die Abführungsleitung 38 der Wärmetauschereinrichtung 13 an­ geschlossen. Eine parallel zu dem weiteren Wärmetauscher 19 verlaufende Umgehungsleitung 41 weist hintereinander ein Regulierventil 17 und ein weiteres Motorstellventil 21 auf, dem von einer die Innentemperatur des Schleusen­ raums 103 erfassenden Temperaturfühl- und Regeleinrichtung 22 ein Stellsignal zugeführt wird. Die Umgehungsleitung 41 ist stromabwärts des Motorstellventils 21 mit einer aus dem Schleusenraum 103 herausgeführten Ausgangsleitung des weiteren Wärmetauschers 19 zusammengeführt und bildet hinter einem Absperrventil 24 einen freien Auslaß. Durch diese Anordnung wird der weitere Wärmetauscher 19 von dem aus der Wärmetauschereinrichtung 13 ausgangsseitig aus­ tretenden gasförmigen Stickstoff, der jedoch noch eine verhältnismäßig tiefe Temperatur aufweist, entsprechend der durch die Regulierventile 17, 18 und das Motorstell­ ventil 21 voreingestellten Menge durchströmt, wobei schließlich der mit Wärme aus dem Schleusenraum 103 be­ ladene gasförmige Stickstoff hinter dem Absperrventil 24 in die freie Atmosphäre entlassen wird. Hierdurch er­ hält der Schleusenraum 103 ein zwischen der Umgebungs­ temperatur und der sehr tiefen Temperatur des Behandlungs­ raums 101 gelegenes Temperaturniveau, das in Abhängigkeit von der Türöffnungshäufigkeit zwischen -30 und -60°C liegt.

Während es in dem Schleusenraum 103 auf eine genaue Temperaturregelung nicht ankommt und die Motore 28 für den Antrieb der Lüfter des weiteren Wärmetauschers 19 unge­ regelt betrieben werden, ist für die der Wärmetauscher­ einrichtung 13 des Behandlungsraums 101 zugeordneten Motore 29 eine elektronische Drehzahlregelvorrichtung 42 vorgesehen. Durch die Drehzahlregelvorrichtung 42 können somit die Kühlbedingungen im Behandlungsraum 101 nötigen­ falls weiter beeinflußt werden.

Zur Drucküberwachung des Stickstoffkreislaufs ist am Ausgang des Flüssiggastanks 1, an der Flüssiggasver­ sorgungsleitung 5 stromabwärts des Motorstellventils 8, an der Abführungsleitung 38 nahe der Ausgangsseite der Wärmetauschereinrichtung 13 und nahe dem Verbindungspunkt zwischen der Umgehungsleitung 41 und der Ausgangsleitung des weiteren Wärmetauschers 19 je ein Druckanzeiger 2, 11, 15 bzw. 20 vorgesehen. Mit ihren Fühlerelementen an mehreren Stellen des Behandlungsraums 101 angeordnete Temperatur­ anzeiger 25, ein Druckanzeiger 26, ein Sauerstoffkonzentrations­ messer 43 und ein Feuchtigkeitsmesser 44 dienen der Anzeige der entsprechenden physikalischen Parameter im Behandlungs­ raum 101. Ein weiterer Druckanzeiger 27 dient der Messung des in dem Schleusenraum 103 herrschenden Innendrucks. Schließlich ist zur Absicherung aller stickstofführenden Leitungen stromabwärts des Absperrventils 3, vor und hinter dem Motorstellventil 8, an der Abführungsleitung 38 strom­ aufwärts der Regulierventile 17, 18 und am Verbindungspunkt zwischen der Umgehungsleitung 41 und der Ausgangsleitung des weiteren Wärmetauschers 19 je ein Sicherheitsventil 4, 7, 10, 16 bzw. 23 angeordnet.

Die räumliche Anordnung der beiden Wärmetauscher 13, 19 nebst der entsprechenden Motore 29 bzw. 28 und sämtlicher Wanddurchführungen erfolgt zweckmäßig im Decken­ bereich des Behandlungsraums 101 bzw. des Schleusenraums 103, so daß die abgekühlte Luft von oben herabsinkt.

Aus Fig. 1 geht ferner hervor, daß die erste und zweite Tür 112, 113 sowie die Sicherheitstür 114 jeweils ein Beobachtungsfenster 115 aufweisen. Sowohl die Tür­ dichtungen der Türen 112, 113, 114 als auch ihre Beobachtungs­ fenster 115 sind zur Verhinderung von Vereisungen beheizt. Im einzelnen sind die Türen 112, 113, 114 in halbaufliegender Ausführung mit Klemmrahmenkonstruktion ausgebildet. Außer den beheizten Türdichtungen ist auf der Innenseite des Türflügels und am Stockrahmen eine elektrische Heizbarriere vorgesehen.

Sämtliche Heizeinrichtungen, wie die Heizbarrieren, die Heizeinrichtungen für die Türdichtungen, die Heiz­ einrichtungen für die Wanddurchführungen u. dgl. sind mit­ tels eines Fühlers und eines Thermostaten geregelt.

Die Kältekammer 100 kann gemäß dem folgenden Arbeits­ zyklus betrieben werden: Es wird zuerst die Temperatur im Behandlungsraum 101 auf etwa -150°C heruntergefahren. In diesem Zustand kann sodann die Kältekammer 100 etwa für eine Betriebszeit von 1 bis 8 Stunden pro Tag betrieben werden. Am Ende dieser Betriebszeit werden die Kälteanlage abgeschaltet und sämtliche Türen 112, 113, 114 geschlossen gehalten, wobei sich in Abhängigkeit von den auftretenden Kälteverlusten eine bestimmte Grundtemperatur einstellt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann während der Betriebszeit eine Türöffnungshäufigkeit von etwa 20 pro Stunde hingenommen werden.

Claims (26)

1. Kältekammer für medizinische Zwecke, mit einem wärmeisolierten Behandlungsraum (101), gekennzeichnet durch eine der Versorgung des Behandlungsraumes (101) mit getrockneter Luft dienende Belüftungseinrichtung und eine mit einem verflüssigten Gas tiefer Temperatur beschickte Wärmetauschereinrichtung (13), in der der Luft des Behandlungsraums (101) durch Verdampfung des verflüssigten Gases Wärme entzogen wird.

2. Kältekammer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gas Stickstoffist.

3. Kältekammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschereinrichtung (13) wenigstens einen eingangsseitig mit dem verflüssigten Gas beschickten und ausgangsseitig an eine aus dem Be­ handlungsraum (101) herausgeführte Abführungsleitung (38) für das verdampfte Gas angeschlossenen Verdampfer (36) und wenigstens einen der Umwälzung der Luft des Behandlungsraumes (101) am Verdampfer (36) vorbei dienenden Lüfter (37) aufweist.

4. Kältekammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verdampfer (36) durch mit äußeren Wärmeüber­ gangsrippen versehene Rohre gebildet ist.

5. Kältekammer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Antrieb des Lüfters (37) dienende Motor (29) außerhalb des wärmeisolierten Be­ handlungsraumes (101) angeordnet und seine zum inner­ halb des Behandlungsraumes (101) angeordneten Lüfter (37) führende Antriebswelle (39) durch eine Wand (102) des Behandlungsraumes (101) hindurchgeführt ist.

6. Kältekammer nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchführung der Antriebswelle (39) des Lüfters (37) mit einer Beheizungseinrichtung ver­ sehen ist.

7. Kältekammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Behand­ lungsraumes (101) ein durch eine in den Behandlungs­ raum (101) hineingeführte Flüssiggasversorgungsleitung (5) mit dem Wärmetauscher (13) verbundener Flüssiggas­ tank (1) vorgesehen ist.

8. Kältekammer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Flüssiggasversorgungsleitung (5) ein in Abhängigkeit von der im Behandlungsraum (101) herrschenden Temperatur gesteuertes Motorstellventil (8) vorgesehen ist.

9. Kältekammer nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Motorstellventil (8) durch das Aus­ gangssignal eines der Erfassung der im Behandlungsraum (101) stromabwärts des Verdampfers (36) an der Abführungsleitung (38) für das verdampfte Gas herrschenden Temperatur dienenden Fühlers (14) gesteuert ist.

10. Kältekammer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Motorstellventil (8) ein Umgehungs-Magnetventil (9) vorgesehen ist.

11. Kältekammer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung eine außerhalb des Behandlungsraumes (101) angeordnete Druckluftquelle für die getrocknete Luft, eine die Druck­ luftquelle mit dem Behandlungsraum (101) verbindende Luftversorgungsleitung (40) und in der Wand des Behand­ lungsraumes vorgesehene Druckausgleichsklappen aufweist, durch die selbsttätig eine der zugeführten Luftmenge ent­ sprechende Abluftmenge aus dem Behandlungsraum (101) hinausgedrückt wird.

12. Kältekammer nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckausgleichsklappen mit einer Heiz­ einrichtung versehen sind.

13. Kältekammer nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftversorgungsleitung (40) ein Durchflußmesser (32) vorgesehen ist.

14. Kältekammer nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftversorgungsleitung (40) der Druckeinstellung der dem Behandlungsraum (101) zugeführten Luft dienende Ventileinrichtungen (31, 33) vorgesehen sind.

15. Kältekammer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein an eine Wand (102) des Behandlungsraums (101) angrenzender Schleusenraum (103) vorgesehen ist, von dem eine erste Tür (112) in den Be­ handlungsraum (101) und eine zweite Tür (113) nach außen führt.

16. Kältekammer nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schleusenraum (103) einen mit dem den Wärmetauscher (13) des Behandlungsraumes verlassenden verdampften Gas beschickten weiteren Wärmetauscher (19) aufweist, durch den der Luft des Schleusenraumes (103) Wärme entzogen wird.

17. Kältekammer nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem weiteren Wärmetauscher (19) eine mit einem in Abhängigkeit von der in dem Schleusenraum (103) herrschenden Temperatur gesteuerten weiteren Motorstellventil (21) versehene Umgehungs­ leitung (41) vorgesehen ist.

18. Kältekammer nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Antrieb der Lüfter (37) der in dem Behandlungsraum (101) angeordneten Wärme­ tauschereinrichtung (13) dienenden Motore (29) in dem Schleusenraum (103) angeordnet sind.

19. Kältekammer nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Drehzahl­ regelvorrichtung (42) für die dem Antrieb der Lüfter (37) der Wärmetauschereinrichtung (13) dienenden Motore (29) vorgesehen ist.

20. Kältekammer nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Behandlungsraum (101) eine unmittelbar ins Äußere führende Sicherheitstür (114) auf­ weist.

21. Kältekammer nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Türen (112, 113, 114) mit Beobachtungs­ fenstern (115) versehen sind.

22. Kältekammer nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Türen (112, 113, 114) mit beheizten Türdichtungen versehen sind.

23. Kältekammer nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungsfenster (115) beheizt sind.

24. Kältekammer nach einem der Ansprüche 6 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen jeweils für Türen (112, 113, 114) und Beobachtungsfenster (115) mit einem Fühler und einem Thermostaten geregelt sind.

25. Kältekammer nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierung der Wand-, Boden- und Deckenflächen aus beidseitig V2A-stahlblech­ kaschierten Polyurethan-Sandwich-Paneelen besteht.

26. Kältekammer nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher (13, 19) im Deckenbereich der Kältekammer (100) angeordnet sind.