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1、(10)申请公布号 CN 104159641 A (43)申请公布日 2014.11.19 CN 104159641 A (21)申请号 201380011940.4 (22)申请日 2013.02.27 102012004205.1 2012.03.01 DE A62B 7/00(2006.01) A62B 9/00(2006.01) (71)申请人 德拉格安全股份两合公司 地址 德国吕贝克 (72)发明人 J. 科赫 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 万欣 李婷 (54) 发明名称 呼吸循环设备 (57) 摘要 本发明涉及一种呼吸循环设备， 带有呼吸。
2、循 环管路、 在呼吸循环管路中的 CO2吸收器 (6) 以 及用于冷却离开 CO2吸收器之后的呼吸气体的冷 却装置。根据本发明设置成， 冷却装置具有热泵， 该热泵带有用于压缩冷却介质的压缩器 (33)、 容 纳、 冷却被压缩的冷却介质并且在此将热给出到 环境处的冷凝器 (30) 以及热交换体 (8)， 该热交 换体容纳被冷却的冷却介质并且与呼吸循环管路 的区段处于导热接触中。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.09.01 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2013/053979 2013.02.27 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/。
3、127886 DE 2013.09.06 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104159641 A CN 104159641 A 1/1 页 2 1.一种呼吸循环设备， 带有呼吸循环管路、 在呼吸循环管路中的CO2吸收器(6)以及用 于冷却离开所述 CO2吸收器之后的呼吸气体的冷却装置， 其特征在于， 所述冷却装置具有热 泵， 该热泵带有 ： 用于压缩冷却介质的压缩器 (33) ； 冷凝器 (30)， 该冷凝器 (30) 容纳、 冷。
4、却 被压缩的冷却介质并且在此将热给出到环境处 ； 以及热交换体 (8)， 该热交换体容纳被冷 却的冷却介质并且与呼吸循环管路的区段处于导热接触中。 2. 根据权利要求 1 所述的呼吸循环设备， 其特征在于， 所述冷却装置设有通风器， 该通 风器产生用于从所述冷凝器 (30) 处导出热的空气流。 3. 根据权利要求 1 所述的呼吸循环设备， 其特征在于， 所述冷却装置设有空气引导器 件， 该空气引导器件引起来自环境空气的热对流。 4. 根据前述权利要求中任一项所述的呼吸循环设备， 其特征在于， 所述冷凝器 (30) 设 有冷却蛇管， 冷却介质流动穿过该冷却蛇管以用于将热给出到环境处。 5. 根据。
5、前述权利要求中任一项所述的呼吸循环设备， 其特征在于， 所述热交换体 (8) 贴靠在柔性的呼吸袋处， 该呼吸袋是呼吸循环管路的一部分， 其中所述热交换体贴靠在所 述呼吸袋的这样的侧边处， 即离开呼吸袋的空气沿着该侧边流动。 6.根据权利要求1至4中任一项所述的呼吸循环设备， 其特征在于， 所述热交换体以导 热接触的形式贴靠在固体处， 该固体的设有多个肋部的内腔由待冷却的呼吸空气穿流。 7. 根据前述权利要求中任一项所述的呼吸循环设备， 其特征在于， 温度传感器探测在 呼吸循环管路中的温度并且与控制和评估单元相连接， 该控制和评估单元控制所述热泵的 功率以调节在所述呼吸循环管路中的温度。 8. 。
6、根据权利要求 7 所述的呼吸循环设备， 其特征在于， 所述控制和评估单元控制根据 所述测得的温度或者成比例地通过转速或者间歇性地利用相关的接通时间控制所述热泵 的运行。 9.根据权利要求7或8中任一项所述的呼吸循环设备， 其特征在于， 当所探测的在呼吸 循环管路中的温度超过预定的阈值时， 所述控制和评估单元控制才接通所述热泵。 权 利 要 求 书 CN 104159641 A 2 1/4 页 3 呼吸循环设备 技术领域 0001 本发明涉及一种呼吸循环设备， 其带有呼吸循环管路、 在呼吸循环管路中的 CO2吸 收器以及用于冷却离开 CO2吸收器之后的呼吸气体的冷却装置。 背景技术 0002 在。
7、呼吸循环设备中， 必须在呼气气体再次被输送到设备持有者处之前吸收由设备 持有者产生的且呼出到呼吸循环管路中的 CO2。这通过在呼吸循环管路中的 CO2吸收器实 现， 其通常包含呼吸石灰 (Atemkalk， 有时称为碱石灰 ) 或者碱。在 CO2吸收器中， 通过与 CO2的化学反应产生湿气和热 (CO2与吸收材料的放热化学反应 )。这导致再次被输送到设 备持有者处的呼入空气的相应加热和变湿。 由此加热的且变湿的呼吸空气意味着生理上难 以容忍的呼吸环境。在现有技术中已经研发了不同的方法以用于在 CO2吸收器之后对呼吸 气体进行冷却和除湿。 0003 在目前普遍的呼吸循环设备中使用冰用于冷却。这在。
8、操纵方面为耗时的， 因为必 须首先形成冰块并且之后在使用呼吸循环设备之前不久将冰块从冰柜中取出并且将冰块 放入呼吸循环设备中。为此此外需要打开设备。 0004 作为通过冰冷却的备选方案， 也使用所谓的再生冷却器用于市场上存在的呼吸循 环设备， 代替冰该再生冷却器使用潜热储存器， 其提供熔化能用于冷却。 该方案在操纵方面 明显更简单， 因为冷却器可重复使用并且以准备好使用的方式储存在设备中。 然而， 冷却能 力明显更小， 因为 PCM( 相变材料 ) 在体积相同时具有更小的比冷却能力并且由于 PCM 的位 于室温之上的熔化温度不能实现低的呼吸气体温度。在文献 DE 879 651 和 928 6。
9、90 中描 述了用于如此冷却的呼吸循环设备的示例。 0005 作为用于在呼吸循环设备中冷却的另一备选方案， 已知所谓的沸石冷却器， 其通 过水的蒸发从环境中提取热并且在沸石中吸收湿气。从文献 DE 40 29 084 A1 中已知这种 类型的用于在呼吸循环设备中的呼吸气体冷却的冷却装置。然而， 这种可重复使用的沸石 冷却器的制造在技术方面非常昂贵， 因为沸石必须储存在真空下并且必须在非常长的时间 上保证密封性。此外， 必须高成本地再生可重复使用的冷却器。为此， 必须在高于 200的 温度时为沸石除湿， 并且在蒸发器中冷凝水。 这对于在呼吸保护设备中的应用是不实际的。 0006 此外， 已知处于。
10、可变形的包装中的沸石冷却器， 其作为冷却元件可如此变形， 即其 可以良好的导热接触在CO2吸收器之后贴靠在呼吸循环管路处， 如在文献EP 2 374 509 A1 中描述的那样。 这种沸石冷却器原则上可制成一次性冷却器， 从而可避免高成本的再生。 然 而这导致非常高的使用成本。 发明内容 0007 本发明的目标是， 给出一种这样的呼吸循环设备， 即其具有对离开 CO2吸收器之后 的呼吸气体改进的冷却和除湿。 0008 权利要求 1 的特征部分的特征结合与权利要求 1 的前序部分以实现该目标。在从 说 明 书 CN 104159641 A 3 2/4 页 4 属权利要求中阐述了本发明的有利的实施。
11、形式。 0009 根据本发明设置成， 冷却装置具有热泵， 该热泵设有 ： 用于压缩冷却介质的压缩 器 ； 冷凝器， 该冷凝器容纳、 冷却被压缩的冷却介质并且在此将热给出到环境处 ； 以及热交 换体， 该热交换体容纳被冷却的冷却介质并且与呼吸循环管路处于导热接触中。 0010 热泵具有例如电运行的压缩器， 其压缩冷却介质并且根据到环境的散热将冷却介 质加热到约 40至 75上。通过将被压缩的冷却介质继续输送到冷凝器处， 冷却介质冷却 并且在此冷凝。冷凝器与环境处于热交换连接中并且可在该处导出其热。冷凝器可被动地 通过对流和辐射放出其热 ； 备选地， 可通过使用小的通风器加强对流。在冷凝器之后， 。
12、将液 态冷却介质继续传递到热交换体 ( 蒸发器 ) 处， 其与在呼吸循环管路中的待冷却的呼吸气 体处于热接触中。已冷却的冷却介质具有非常低的温度 ( 例如 -10至 +10 )。热交换器 在此将呼吸气体冷却到约15的温度上。 冷却介质在此蒸发并且在冷却循环中再次被输送 到压缩器处。 0011 在一个有利的实施形式中， 冷却装置设有通风器， 其产生用于从冷凝器处导出热 的空气流。 0012 在一个有利的实施形式中， 冷却装置设有空气引导器件， 其引起由环境空气供给 的热对流。 0013 在一个有利的实施形式中， 冷凝器设有用于将热给出到环境处的冷却蛇管。 0014 在一个有利的实施形式中， 热交。
13、换体贴靠在柔性的呼吸袋处， 其是呼吸循环管路 的一部分， 其中热交换体贴靠在呼吸袋的这样的侧边处， 即离开呼吸袋的空气沿着该侧边 流动。 0015 在一个有利的实施形式中， 热交换体以导热接触的形式贴靠在固体处， 该固体的 设有多个肋部的内腔由待冷却的呼吸空气穿流。 0016 在一个优选的实施形式中， 存在控制装置， 其设定成用于将压缩器的转速调整到 预定的值上， 或者如此设计压缩器的运行循环时间的节拍 (takten)， 即可使冷却功率与冷 却需求相匹配。 0017 优选地另外可在呼吸循环管路中安装温度传感器， 该温度传感器报告呼吸气体温 度和控制装置， 该控制装置随后如下调节压缩器的运行，。
14、 即通过温度传感器确定期望的呼 吸气体温度。 附图说明 0018 下面根据实施例描述本发明， 其中 图 1 显示了呼吸循环设备的示意性截面图。 具体实施方式 0019 在图 1 中显示的根据本发明的呼吸循环设备 1 具有呼吸循环管路， 设备持有者的 呼吸气体在该呼吸循环管路中循环。在图 1 中显示了用于呼吸气体 20 进入冷却装置中的 进入管路2和从冷却装置中出来的离开管路3。 由设备持有者呼出的呼吸气体20通过进入 管路 2 进入 CO2吸收器 6 中。在 CO2吸收器中出现放热反应， 其从呼吸气体中除去 CO2。同 时， 从 CO2吸收器中离开的被净化的呼吸气体 22 的温度和湿度提高。随。
15、后， 呼吸气体进入 说 明 书 CN 104159641 A 4 3/4 页 5 呼吸袋 13 中， 部分地在较冷的袋壁处冷凝并且在此冷却。在呼吸袋 13 的下部区域中， 呼吸 气体以 22 示出的方式转向并且进入小的通道 23 中， 该通道 23 邻接到内壁 24 处并且邻接 到柔性的外壁 16 处。为了通道 23 不能被压缩， 通道例如填充有间隔织物 ( 未示出 )。通过 外壁 16， 通道 23 邻接在热交换体 8 处， 该热交换体 8 具有比呼吸气体更低的温度。由此， 低 于饱和的呼吸气体的露点， 并且湿气的一部分在壁 16 处冷凝。此外， 通过对流冷却在通道 23 中的呼气气体流。呼。
16、吸气体 21 之后以冷却且除湿的方式从离开管路 3 中出来并且通过 呼吸循环管路输送到设备持有者处以用于吸气。 0020 热交换体 8( 蒸发器 ) 从外部贴靠在通道 23 处， 并且通过绝缘部 17 相对于环境热 绝缘， 以便从呼吸循环中提取热而不会从环境中提取热。由此， 在热交换体 8 的外侧上也防 止了冷凝物形成。热交换体 8 通过阻流部 29 与冷凝器 30 相连接并且被供给有液态的和冷 的冷却介质， 该冷却介质在热交换体 8 中蒸发并且冷却呼吸循环。被蒸发的冷却介质由压 缩机 33 吸入， 被压缩并且温度明显提高。热的冷却介质被输送到冷凝器 30 处并且在该处 由环境空气冷却， 其中。
17、其再次冷凝。 0021 呼吸气体以与热交换体 8 处于导热接触中的方式流动通过的通道 23 通过相对于 环境的内部过压始终压靠热交换体 8， 确切地说在其柔性的壁 15 处。由此， 在流过通道 23 的呼吸气体和热交换体 8 之间产生良好的热传递。 0022 在呼吸循环设备 1 的罩壳 18 中设置有弹簧 19， 其负责相对于环境提高在呼吸循 环中的压力。如此设计弹簧力， 即在系统中始终存在例如 4mbar 的最小过压。此外在罩壳 18 中在下部设置有氧气瓶 9， 从氧气瓶 9 中将来自管路 11 中的氧气通过阀 10 添加到在呼 吸袋 13 中的呼吸气体中。 0023 带有电运行的热泵的根据。
18、本发明的呼吸循环设备具有的优点是， 可根据需要冷却 呼吸气体。当呼吸气体已经由吸收器加热和加湿之后， 才需要接通热泵。例如， 热泵能够将 呼吸气体冷却到15的温度上， 从而湿的份额仅仅还具有每kg干燥的空气约11g的水。 之 后， 在稍后在通到设备持有者的路程上加热时， 在外部温度为 25时其具有约 50% 的相对 湿度， 这刚好位于期望的生理学上舒适的范围中。 0024 压缩器 33 例如具有 75 瓦的电功率， 即其在 24 伏的电压时需要约 3 安培的电流。 在正常的环境温度条件下， 其在呼吸循环中达到约150瓦的冷却功率。 对于4小时的应用来 说， 其因此需要至少12安培时的容量。 为。
19、此合适的商业上可提供的蓄电池重量约为1.8kg。 在所有组件情况下冷却装置重约 3kg。这比冰冷却器大约 1kg， 但是为此冷却功率也明显更 大， 可以满足要求的方式应用并且实现生理上舒适的呼吸条件。 0025 带有热泵冷却的根据本发明的呼吸循环设备是相对于已知的冷却装置的改进方 案， 因为显著改进了操纵并且可有目的地调节冷却功率。冷却可根据需要接通并且可连续 地使用， 只要在蓄电池中还存在足够的电容量。 0026 所描述的带有热泵的冷却装置可构造成完整的模块， 其可选地被附接到相应地构 造的呼吸循环设备处。那么使用者可根据其需求使用带有热泵的冷却装置、 PCM 冷却或者 冰冷却， 其中必须分。
20、别应用相应的模块作为冷却装置。 0027 为了考虑热平衡以下者为出发点， 即热和湿气主要在呼吸石灰容器 6 中产生。在 此呼吸石灰和容器自身加热并且将热的一部分以对流和辐射的形式再次给出到环境处。 紧 接着布置的呼吸袋由从 CO2吸收器中离开的且净化去除了 CO2的呼吸气体加热 ( 在 30的 说 明 书 CN 104159641 A 5 4/4 页 6 环境温度时加热到约 55 )， 其中湿气饱和。由此， 袋壁被加热并且之后通过辐射和对流 将热给出到环境处。因为湿气饱和并且呼吸袋的壁更冷， 聚集在呼吸袋中的湿气在壁处冷 凝。如果希望继续使用呼吸袋的被动冷却作用， 可将主动的冷却装置布置在实际。
21、的呼吸袋 之后。 0028 所描述的实施形式的另一优点在于， 可利用呼吸袋16或通道13的柔性， 以保证在 待冷却的呼吸气体和热交换体 8 之间良好的热传递。如果冷却装置在刚性的平的壁处贴靠 在热交换体 8 处， 则受到结构限制由于几何结构的不良的一致性和由此得到的起绝缘作用 的夹气和局部受限的热接触而存在热传递问题。 对于从家用领域中已知的包括简单的塑料 罩壳的且填充有冷却介质 ( 水、 凝胶、 PCM) 的冷却元件而言必须以此为出发点， 即表面不是 平的。通过在水和冰之间的相变换时的体积增大， 冷却元件稍微鼓起。被焊入薄膜中的沸 石冷却器的热交换器 ( 蒸发器 ) 也不具有光滑的平的表面。。
22、呼吸袋作为柔性元件的设计方 案保证， 呼吸袋的壁区域可柔性地与热泵的热交换体的表面形状相匹配， 以由此实现尽可 能好的热交换。 0029 计算和经验表明， 为了热传递需要约600至900cm2的接触面积或交换面积。 在此， 强烈的热传递主要通过在壁处的冷凝热确定并且不通过对流热确定， 该对流热自身由于流 动的空气的低的流动速度和不良的热传递系数而具有不良的热传递。因此， 中间置入有薄 的柔性膜在热的方面是不重要的。 0030 参考标号列表 1 呼吸循环设备 2 进入管路 3 离开管路 6 CO2吸收器 8 热交换体 9 氧气箱 10 阀 11 氧气管路 13 呼吸袋 16 柔性的壁 17 绝缘部 18 罩壳 19 弹簧 20 被呼出的空气 21 被冷却的呼吸气体 22 过滤了 CO2的空气 23 呼吸袋的输出通道 29 阻流部 33 压缩器 说 明 书 CN 104159641 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 104159641 A 7 。