DE102007006217A1

DE102007006217A1 - Flüssigkeitsverdampfer

Info

Publication number: DE102007006217A1
Application number: DE200710006217
Authority: DE
Inventors: Klaus Radomski; Jochim Dr. Koch; Norbert Dr. Wruck
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2027-02-09
Also published as: DE102007006217B4

Abstract

Ein Verdampfer (1) für einen Gasanfeuchter weist einen in eine Flüssigkeit (3) einbringbaren Docht (2) auf. Durch im Docht (2) ausgebildete Kapillare und Flüssigkeit (3) werden zu einem porösen Verdampfungsblock (4) befördert, der mit Hilfe von Heizelementen (5) beheizbar ist. Der Verdampfungsblock (4) ist aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefertigt, so dass sich eine stabile Verdampfungszone im Bereich zwischen Docht (2) und Verdampfungsblock (4) ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsverdampfer mit einer in eine Flüssigkeit eintauchbaren Zuführeinheit, die über eine Vielzahl von Kapillaren verfügt, durch die Flüssigkeit einer in Strömungsrichtung nachgeordneten, sich über den Strömungsquerschnitt erstreckenden Verdampfungseinheit zuführbar ist, die mit einem sich innerhalb des Strömungsquerschnitts befindenden Heizelement beheizbar ist.
Ein derartiger Flüssigkeitsverdampfer ist aus der US 2004/0151598 A1 bekannt. Der bekannte Flüssigkeitsverdampfer verfügt über eine Zuführeinheit, durch die Flüssigkeit durch eine Isolierschicht hindurch zu einer Verdampfungseinheit befördert werden kann. Bei dem bekannten Flüssigkeitsverdampfer ist die Verdampfungseinheit aus einem Material gefertigt, das eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Materialien mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 10 W/mK werden dabei bevorzugt. In Strömungsrichtung hinter der Verdampfungseinheit befindet sich eine Öffnungskomponente, die die Verdampfungseinheit abdeckt und über eine zentrale Öffnung das Abströmen des erzeugten Dampfs ermöglicht. Auf der der Verdampfungseinheit abgewandten Seite der Öffnungskomponente ist ein Heizelement angeordnet, bei dem es sich beispielsweise um einen in Serpentinen über die Öffnungskomponente verlaufenden Heizdraht handeln kann.
Der bekannte Flüssigkeitsverdampfer ist insbesondere zum Verdampfen von Brennstoffen geeignet. Daneben können mit dem bekannten Flüssigkeitsverdampfer grundsätzlich auch weitere Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, verdampft werden. Der bekannte Flüssigkeitsverdampfer eignet sich jedoch nicht für den Einsatz in Beatmungsgeräten, bei dem die Beatmungsluft mit Hilfe eines Anfeuchters angefeuchtet werden muss. Denn dabei sind verhältnismäßig große Verdampfungsleistungen im Bereich von 100 W notwendig, die mit dem bekannten Flüssigkeitsverdampfer nicht erbracht werden können. Außerdem muss die Verdampfungsleistung des Flüssigkeitsverdampfers beim Einsatz in Beatmungsgeräten ständig nachgeregelt werden. Der bekannte Flüssigkeitsverdampfer weist aber eine nichtlineare Kennlinie für den Zusammenhang zwischen Heizleistung und Verdampfungsleistung auf. Die Regelung des bekannten Flüssigkeitsverdampfers ist demnach wesentlich erschwert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkeitsverdampfer mit einem linearen Zusammenhang zwischen Heizleistung und Verdampfungsleistung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Flüssigkeitsverdampfer mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.
Der Verdampfer zeichnet sich dadurch aus, dass der Flüssigkeitsverdampfer innerhalb des Stellbereichs für die Verdampfungsleistung eine räumlich stabile Verdampfungszone aufweist, die sich entlang einer Kontaktfläche zwischen der Zuführeinheit und der Verdampfungseinheit erstreckt. Unter dem Stellbereich für die Verdampfungsleistung soll dabei der beim Betrieb zulässige Bereich der Verdampfungsleistungen verstanden werden. Entlang der Kontaktfläche zwischen Zuführeinheit und Verdampfungseinheit kann die Differenz zwischen den Wärmeleitfähigkeiten der Zuführeinheit und der Verdampfungseinheit in der Regel so groß gemacht werden, dass die Verdampfungstemperatur immer entlang der Kontaktfläche zwischen Zuführeinheit und Kontaktfläche erreicht wird. Wenn darüber hinaus die Wärmeleitfähigkeit der Verdampfungseinheit ausreichend groß gewählt wird, so dass im Stellbereich für die Verdampfungsleistung immer ausreichend Wärmeenergie zur Kontaktfläche gelangen kann, ergibt sich eine räumlich stabile Verdampfungszone. Bei einer räumlich stabilen Verdamp fungszone ergibt sich aber ein linearer Zusammenhang zwischen Heizleitung und Verdampfungsleitung, was die Regelung des Flüssigkeitsverdampfers erheblich erleichtert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Flüssigkeitsverdampfers ist die Verdampfungseinheit aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit oberhalb von 50 W/mK gefertigt. Diese hohe Wärmeleitfähigkeit wird bei Raumtemperatur von den meisten Metallen, von Halbleitern, wie Silizium oder Germanium, oder zum Beispiel auch Diamant erreicht. Die hohe Wärmeleitfähigkeit des für die Verdampfungseinheit verwendeten Materials stellt sicher, dass auch bei ungünstiger Geometrie genügend Wärme zur Kontaktfläche zwischen der Zuführeinheit und der Verdampfungseinheit gelangt. Damit ist es möglich, die Verdampfungsleistung des Flüssigkeitsverdampfers gegenüber dem Stand der Technik wesentlich zu steigern. Ferner ergibt sich ein Temperaturprofil, das in der Zuführeinheit zur Schnittstelle zwischen Zuführeinheit und Verdampfungseinheit hin steil bis zur Verdampfungstemperatur ansteigt und dann innerhalb der Verdampfungseinheit flach verläuft. Dies hat zur Folge, dass die Verdampfung der Flüssigkeit unabhängig von der Verdampfungsleistung im Bereich der Schnittstelle zwischen Zuführeinheit und Verdampfungseinheit erfolgt. Damit ist die geometrische Lage der Verdampfungszone auch bei schwankender Verdampfungsleistung festgelegt. Folglich ist der Flüssigkeitsverdampfer auf einfache Weise regelbar und für den Einsatz in Beatmungsgeräten geeignet.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verdampfungseinheit aus einem Metallsinter gefertigt. Derartiges Material weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit für die Zufuhr von Wärme und eine ausreichende große Porosität für die Dampfabfuhr auf.
Daneben kann die Verdampfungseinheit auch aus Vollmaterial gefertigt sein, in dem eine Vielzahl von Ausnehmungen ausge bildet ist. Vorzugsweise werden für das Vollmaterial ebenfalls metallische Werkstoffe verwendet.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verdampfungseinheit auf der Seite, die der Zuführeinheit zugewandt ist, ein Metallvlies, das neben einer hohen Wärmeleitfähigkeit ebenfalls ein hohes Maß an Durchlässigkeit für den erzeugten Dampf aufweist.
Die zum Beheizen der Verdampfungseinheit verwendeten Heizmittel können in die Verdampfungseinheit eingebettet sein, was zu kurzen Übertragungswegen führt.
Daneben ist es auch möglich, das Heizmittel auf einer sich über den Strömungsquerschnitt erstreckenden Oberfläche der Verdampfungseinheit anzubringen. Dies bietet den Vorteil, dass durch einen Verbindungsvorgang wie Schweißen oder Löten eine Wärme gut leitende Verbindung zwischen dem Heizelement und der Verdampfungseinheit hergestellt werden kann.
Gegebenenfalls kann auch eine Vielzahl von Heizelementen vorgesehen sein, die unterschiedliche Heizzonen beheizen, um eine gleichmäßige Verdampfung über den Strömungsquerschnitt hinweg zu gewährleisten.
Die Verdampfungseinheit und die Zuführeinheit können von einer rohrartigen Hülle umgeben sein, die die Zuführeinheit und die Verdampfungseinheit mechanisch stabilisiert und vor äußeren Einwirkungen schützt. Zur Überwachung der Verdampfungsleistung des Flüssigkeitsverdampfers kann ferner ein Temperatursensor vorgesehen sein, der vorzugsweise im Bereich der Grenzfläche zwischen Zuführeinheit und Verdampfungseinheit angeordnet ist.
Die Zuführeinheit des Verdampfers weist mindestens zwei Bereiche unterschiedlicher Porosität auf.
Der Flüssigkeitsverdampfer ist vorzugsweise in einem allgemein als Dampfanreicherer bezeichneten Gasanfeuchter angeord net, der eine von einem Gaseingang zu einem Gasausgang führende Gasleitung und einen in die Gasleitung mündenden Verdampferanschluss aufweist, an den der Flüssigkeitsverdampfer angeschlossen ist. Derartige Dampfanreicherer kommen insbesondere als Gasanfeuchter bei Beatmungsgeräten zum Einsatz, wofür der Flüssigkeitsverdampfer besonders geeignet ist.
Falls der Dampfanreicherer bzw. Gasanfeuchter am Gasausgang Ausgangsgas mit einer vorbestimmten Luftfeuchte und einer vorgegebenen Temperatur ausgeben soll, kann im Verdampferanschluss oder im Gaseingang eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, die das einströmende Eingangsgas oder den vom Flüssigkeitsverdampfer erzeugten Dampf soweit aufheizt, dass sich nach dem Mischungsvorgang ein Ausgangsgas mit der vorgegebenen Feuchte und Temperatur ergibt.
Speziell erfolgt die Flüssigkeitsversorgung des Flüssigkeitsverdampfers über eine mit Beatmungsdruck beaufschlagte Leitung, wobei die Flüssigkeit insbesondere Wasser oder eine wässrige oder medizinische Lösung ist.
Weitere Eigenschaften und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert werden. Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht durch einen Flüssigkeitsverdampfer mit einer porösen Verdampfungseinheit;
2 eine Querschnittsansicht durch einen Flüssigkeitsverdampfer mit einer aus Vollmaterial gefertigten Heizeinheit und einer darunter liegenden Verdampfungsschicht sowie einem außen angebrachten Temperatursensor;
3 eine Querschnittsansicht durch einen Flüssigkeitsverdampfer mit einer aus Vollmaterial gefertigten Heizeinheit und einer darunter liegenden Verdamp fungsschicht sowie einem innen angebrachten Temperatursensor;
4 eine Querschnittsansicht eines Flüssigkeitsverdampfers mit einer durch einen Heizdraht beheizten Verdampfungsscheibe und außen angebrachten Temperatursensor;
5 eine Querschnittsansicht eines Flüssigkeitsverdampfers mit einer durch einen Heizdraht beheizten Verdampfungsscheibe und innen angebrachten Temperatursensor;
6 den Aufbau eines Dampfanreicherers bzw. Gasanfeuchters mit einem Flüssigkeitsverdampfer gemäß einer der 1 bis 5;
7 einen abgewandelten Dampfanreicherer bzw. Gasanfeuchter mit einem Flüssigkeitsverdampfer gemäß einer der 1 bis 5 und
8 einen abgewandelten Dampfanreicherer bzw. Gasanfeuchter, bei welchem die Flüssigkeitsversorgung des Flüssigkeitsverdampfers über eine mit Beatmungsdruck beaufschlagte Leitung erfolgt.
1 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Verdampfer 1, der einen porösen Docht 2 aufweist. Der Docht 2 ist in eine Flüssigkeit 3 einbringbar. Bei der Flüssigkeit 3 kann es sich beispielsweise um ein Anästhesiemittel oder um Wasser handeln. Der Docht 2 fördert die Flüssigkeit 3 durch Kapillaren zu einem porösen Verdampfungsblock 4, in den Heizpatronen 5 integriert sind, die den Verdampfungsblock 4 beheizen. Die sich in den Poren des Verdampfungsblocks 4 befindende Flüssigkeit wird dabei verdampft. Durch den Verdampfungsprozess entstehender Dampf 6 tritt durch die Poren des Verdampfungsblocks 4 aus dem Verdampfungsblock 4 aus.
Der Docht 2 kann aus einem porösen Material, wie beispielsweise Glassinter oder Keramiksinter, insbesondere auf der Basis von Aluminiumoxiden, gefertigt sein. Typische Materialien für den Docht 2 weisen eine Wärmeleitfähigkeit unterhalb von 10 W/mK vorzugsweise unterhalb von 3 W/mK auf. Um einen ausreichend hohen Kapillardruck gegen einen typischen Beatmungsdruck von 100 Millibar zu erzeugen, sollten die Poren des Dochts 2 bei der Verdampfung von Wasser einen mittleren Porendurchmesser zwischen 10 und 40 μm und bei der Verdampfung von Anästhesiemittel einen mittleren Porendurchmesser zwischen 1 bis 40 µm aufweisen. Vorzugsweise wird für den Docht 2 ein Glassinterelement der Porosität P16 (ISO4793) mit einem Porendurchmesser von 10 bis 16 µm verwendet.
Die Poren des Verdampfungsblocks 4 sollten dagegen einen mittleren Porendurchmesser zwischen 40 und 100 µm aufweisen, um das Abströmen des erzeugten Dampfs zu erleichtern. Der Verdampfungsblock 4 kann aus einem metallischen Material, zum Beispiel einem hochporösen Metallsinter, aus keramischem Material oder anderem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit oberhalb von 50 W/mK, vorzugsweise oberhalb von 100 W/mK gefertigt werden. Der Verdampfungsblock kann auch aus einem geeigneten Kunststoff gefertigt sein. Geeignete Kunststoffe sind beispielsweise Polyetherketone. Daneben kommen auch Kunststoffe in Frage, in die granulare Metallkörper eingebettet sind.
Der Verdampfungsblock 4 ist in ein äußeres Hüllrohr 7 eingebracht. An der Außenseite des Hüllrohrs 7 ist ein Temperatursensor 8 angeordnet, mit dem die Temperatur des Verdampfungsblocks 4 zumindest näherungsweise erfasst und eine Überhitzung des Verdampfers 1 vermieden werden kann.
In 2 ist ein abgewandelter Verdampfer 9 dargestellt, der einen aus einem Vollmaterial gefertigten Heizblock 10 aufweist. Der Heizblock 10 und das äußere Hüllrohr 7 sind bei dem in 2 dargestellten Verdampfer 9 einstückig ausgebildet. Zwischen dem Heizblock 10 und dem Docht 2 befindet sich eine Verdampfungsschicht 11, die aus porösem Metallsinter oder einem Metallvlies oder einem anderen Material mit guter Wärmeleitungseigenschaft hergestellt werden kann. In dem Heizblock 10 befinden sich die Heizpatronen 5, die den Heizblock 10 beheizen. Die im Heizblock 10 erzeugte Wärme wird auf die Verdampfungsschicht 11 übertragen, in der die durch den Docht 2 zugeführte Flüssigkeit 3 verdampft. Im Heizblock 10 sind eine Reihe von Kanälen 12 ausgebildet, durch die der in der Verdampfungsschicht 11 erzeugte Dampf 6 ungehindert abströmen kann. Auch bei dem Verdampfer 9 kann die Temperatur des Heizblocks 10 zumindest näherungsweise durch den auf der Außenseite des Hüllrohrs 7 angeordneten Temperatursensor 8 überwacht werden.
Der Heizblock 10 des Verdampfers 9 kann aus einem metallischen oder keramischen Material oder auch aus einem Kunststoff mit großer Temperaturbeständigkeit gefertigt werden. Geeignete Kunststoffe sind beispielsweise Polyetherketone.
In 3 ist ein weiterer Verdampfer 13 dargestellt, dessen Aufbau im Wesentlichen dem Aufbau des in 2 gezeigten Verdampfers 9 entspricht. Im Unterschied zu dem in 2 dargestellten Verdampfer 9 weist der Verdampfer 13 zwischen dem Hüllrohr 7 und dem Heizblock 10 eine um den Heizblock 10 umlaufende Nut 14 auf, durch die der Wärmefluss vom Heizblock 10 zum Hüllrohr 7 eingeschränkt wird. Ferner weist der Verdampfer 13 einen innen liegenden Temperatursensor 15 auf, mit dem die Temperatur des Heizblocks 10 überwacht werden kann.
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines weiteren Verdampfers 16, bei dem der Docht 2 an einer Verdampfungsscheibe 17 anliegt, die aus porösem Metallsinter oder einem Metallvlies gefertigt ist. Die Verdampfungsscheibe 17 wird mit Hilfe eines Heizdrahts 18 beheizt, der spiralförmig oder mäanderförmig auf der Verdampfungsscheibe 17 aufliegt. Die vom Heizdraht 18 erzeugte Wärme wird auf die Verdampfungsscheibe 17 übertragen, in der die durch den Docht 2 zugeführte Flüssigkeit 3 verdampft. Der in der Verdampfungsscheibe 17 erzeugte Dampf kann dann durch die Zwischenräume zwischen nebeneinander liegenden Abschnitten des Heizdrahts 18 entweichen. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist bei dem Verdampfer 16 die Verdampfungsscheibe 17 von dem Hüllrohr 7 gefasst, an dessen Außenseite der Temperatursensor 8 angeordnet ist, mit dem sich die Temperatur der Verdampfungsscheibe 17 überwachen lässt.
In 4 ist schließlich noch eine Anschlussleitung 19 für den Heizdraht 18 dargestellt, die zu Anschlüssen 20 für den Heizdraht führt.
5 zeigt weiterhin eine Querschnittsansicht durch einen Verdampfer 21, dessen Aufbau im Wesentlichen dem Aufbau des Verdampfers 16 in 4 entspricht. Im Gegensatz zum Verdampfer 16 aus 4 weist der Verdampfer 21 gemäß 5 einen Temperatursensor 22 auf, der im Inneren des Hüllrohrs 7 auf der Verdampfungsscheibe 17 aufliegt.
Die in den 1 bis 5 dargestellten Verdampfer 1, 9, 13, 16 und 21 können in Atemgasanfeuchtern verwendet werden.
6 zeigt einen Atemgasanfeuchter 23, in den der Verdampfer 1 aus 1 eingebaut worden ist. In den Atemgasanfeuchter 23 könnte jedoch auch einer der übrigen Verdampfer 9, 13, 16 oder 21 eingebaut werden.
Der Atemgasanfeuchter 23 verfügt über einen Gaseingang 24, in den anzufeuchtendes Eingangsgas 25 eingespeist werden kann. Das Eingangsgas 25 strömt in eine Mischkammer 26, in die auch eine Dampfzuführung 27 mündet. An die Dampfzuführung 27 ist der Verdampfer 1 angeschlossen, der den Dampf 6 erzeugt, der in der Mischkammer 26 mit dem Eingangsgas 25 zu einem Aus gangsgas 28 vermischt wird, das über einen Gasausgang 29 aus der Mischkammer 26 ausströmt.
Um eine unabhängige Regelung der Feuchtigkeit und der Temperatur des Ausgangsgases 28 zu ermöglichen, ist in der Dampfzuführung 27 eine Heizvorrichtung 30 vorgesehen, mit der sich der aus dem Verdampfer 1 ausströmende Dampf 6 überhitzen lässt. Damit kann eine vorbestimmte Temperatur des Ausgangsgases 28 unabhängig von der Feuchtigkeit des Ausgangsgases 28 eingestellt werden. Die Temperatur des überhitzten Dampfes 6 kann näherungsweise mit einem Temperatursensor 31 erfasst werden. Daneben ist ein weiterer Temperatursensor 32 vorgesehen, der im Bereich des Gaseingangs 24 angeordnet ist und mit dem sich die Temperatur des Eingangsgases 25 überwachen lässt. Ein weiterer im Bereich des Gasausganges 29 angeordneter Temperatursensor 33 dient dazu, die Temperatur des Ausgangsgases 28 zu überwachen. Die Temperatursensoren 8 sowie 31 bis 33 sowie die Heizvorrichtung 30 und der Verdampfer 1 sind dabei an eine Steuervorrichtung 34 angeschlossen, die die Verdampfungsleistung des Verdampfers 1 und die Heizleistung der Heizvorrichtung 30 so steuert, dass das Ausgangsgas 28 eine vorgegebene Feuchte und Temperatur aufweist.
7 zeigt einen weiteren Atemgasanfeuchter 35, bei dem das Eingangsgas 25 mit Hilfe einer Heizvorrichtung 36 vorgeheizt wird, so dass sich am Gasausgang 29 Ausgangsgas 28 mit einer vorbestimmten Temperatur ergibt. Auf die Heizvorrichtung 30 kann in diesem Fall verzichtet werden, so dass der Verdampfer 1 unmittelbar an die Mischkammer 26 angesetzt werden kann. Wie bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel dient bei dem Atemgasanfeuchter 35 der Temperatursensor 32 im Bereich des Gaseingangs 24 dazu, die Temperatur des durch die Heizvorrichtung 36 vorgewärmten Eingangsgases 25 zu überwachen. Der im Bereich des Gasausgangs 29 angeordnete Temperatursensor 33 kann weiterhin dazu verwendet werden, die Temperatur des Ausgangsgases 28 zu überwachen.
Es sei angemerkt, dass die Kontaktfläche zwischen dem Docht 2 und dem nachgeordneten Verdampfungsblock 4, der Verdampfungsschicht 11 oder der Verdampfungsscheibe 17 nicht notwendigerweise eben sein muss. Vielmehr kann die Kontaktfläche zwischen dem Docht 2 und dem Verdampfungsblock 4, der Verdampfungsschicht 11 oder der Verdampfungsscheibe 17 auch konisch oder kugelsegmentförmig ausgebildet sein. Auch eine von der Rotationssymmetrie abweichende Gestaltung der Kontaktfläche ist möglich. Wesentlich ist vor allem, dass der am Docht 2 anliegende Teil der Verdampfungseinheit eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, damit sich auch bei hohen Verdampfungsleistungen eine stabile Verdampfungszone ergibt. Durch eine im Vergleich zu hohen Wärmeleitfähigkeit der Verdampfungseinheit wesentlich niedrigere Wärmeleitfähigkeit des Dochts 2 wird ferner vermieden, dass die Verdampfungszone in einem Bereich mit schlechter Wärmeleitfähigkeit wandert. Insbesondere wird vermieden, dass die Verdampfungszone in dem Bereich des Dochtes 2 wandert, was zur Folge hätte, dass für die Dampfabströmung aus dem Docht 2 ein hoher Druck aufgebaut werden müsste. Eine stabile Verdampfungszone ergibt sich daher insbesondere dann, wenn die aufgrund der Höhe der Wärmeleitfähigkeit der am Docht 2 anliegenden Verdampfungseinheit und der niedrigen Wärmeleitfähigkeit des Dochts 2 die Verdampfungstemperatur unabhängig von der zulässigen Verdampfungsleistung im Bereich der Kontaktfläche zwischen Verdampfungseinheit und Docht 2 zu liegen kommt.
Ein weiterer Vorteil der hier anhand der 1 bis 5 beschriebenen Verdampfer 1, 9, 13, 16 und 21 ist, dass aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des für die Verdampfungseinheit verwendeten Materials die Verdampfungseinheit in Strömungsrichtung vergleichsweise dünn ausgebildet sein kann. Damit wird auch der Strömungswiderstand für den abströmenden Dampf 6 reduziert, wodurch die Verdampfungsleistung erhöht werden kann.
Bei einem als Atemgasanfeuchter oder als Narkosemittelverdampfer verwendeten Dampfanreicherer 42 ist es besonders vorteilhaft, wenn der Druck vor und nach dem Verdampfer 1 in Durchströmungsrichtung gesehen gleich ist. Dies kann effizient und einfach mit Hilfe der Druckausgleichsleitung 37 realisiert werden. Das Flüssigkeitsniveau in der Flüssigkeitsversorgungseinheit 41 kann beispielsweise mit einem Schwimmerventil 38 nahezu konstant gehalten werden. Die Flüssigkeit fließt dabei aus einem Flüssigkeitsreservoir 40, beispielsweise aus einem Wasserbeutel, über die Flüssigkeitsleitung 39 in die Flüssigkeitsversorgungseinheit 41. Statt des Schwimmerventils 38 kann auch ein Füllstandssensor in Verbindung mit einem elektromagnetischen Ventil, das die Flüssigkeitsleitung 39 sperrt oder öffnet, eingesetzt werden. Wesentlich ist, dass der Druckausgleich vor und nach dem Verdampfer 1 hergestellt ist. Weiterhin ist leicht vorstellbar, dass bei einem Atemgasanfeuchter die Druckausgleichsleitung 37 auch in Kombination mit einer Dampfüberhitzung oder Luftvorerwärmung realisiert werden kann.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass Merkmale und Eigenschaften, die im Zusammenhang mit einem bestimmten Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, auch mit einem anderen Ausführungsbeispiel kombiniert werden können, außer wenn dies aus Gründen der Kompatibilität ausgeschlossen ist.
Schließlich wird noch darauf hingewiesen, dass in den Ansprüchen und in der Beschreibung der Singular den Plural einschließt, außer wenn sich aus dem Zusammenhang etwas anderes ergibt. Insbesondere wenn der unbestimmte Artikel verwendet wird, ist sowohl der Singular als auch der Plural gemeint.

1: Verdampfer
2: Docht
3: Flüssigkeit
4: Verdampfungsblock
5: Heizpatronen
6: Dampf
7: Hüllrohr
8: Temperatursensor
9: Verdampfer
10: Heizblock
11: Verdampfungsschicht
12: Kanal
13: Verdampfer
14: Nut
15: Temperatursensor
16: Verdampfer
17: Verdampfungsscheibe
18: Heizdraht
19: Anschlussleitung
20: Anschluss
21: Verdampfer
22: Temperatursensor
23: Atemgasanfeuchter
24: Gaseingang
25: Eingangsgas
26: Mischkammer
27: Dampfleitung
28: Ausgangsgas
29: Gasausgang
30: Heizvorrichtung
31: Temperatursensor
32: Temperatursensor
33: Temperatursensor
34: Steuervorrichtung
35: Atemgasanfeuchter
36: Heizvorrichtung
37: Druckausgleichsleitung
38: Schwimmerventil
39: Flüssigkeitsleitung
40: Flüssigkeitsreservoir
41: Flüssigkeitsversorgungseinheit
42: Dampfanreicherer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2004/0151598 A1 [0002]

Claims

Flüssigkeitsverdampfer mit einer in eine Flüssigkeit eintauchbaren Zuführeinheit (2), die über eine Vielzahl von Kapillaren verfügt, durch die Flüssigkeit (3) einer in Strömungsrichtung nachgeordneten, sich über den Strömungsquerschnitt erstreckenden Verdampfungseinheit (4, 5, 10, 11, 17, 18) zuführbar ist, die mit einem sich innerhalb des Strömungsquerschnitts befindenden Heizelements (5, 18) beheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsverdampfer innerhalb des Stellbereichs für die Verdampfungsleistung eine räumlich stabile Verdampfungszone aufweist, die sich entlang einer Kontaktfläche zwischen der Zuführeinheit (2) und der Verdampfungseinheit (4, 5, 10, 11, 17, 18) erstreckt.
Flüssigkeitsverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinheit (4, 5, 10, 11, 17, 18) ein Verdampfungselement (4, 11, 17) aufweist, das aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit oberhalb 50 W/mK gefertigt ist.
Flüssigkeitsverdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinheit (4, 5, 17, 18) ein Verdampfungselement (4, 17) aus einem porösen Sintermaterial umfasst.
Flüssigkeitsverdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinheit (10, 11) einen aus Vollmaterial gefertigten Heizblock (10) umfasst, in den eine Vielzahl von Ausnehmungen (12) für die Dampfabführung ausgebildet ist.
Flüssigkeitsverdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinheit eine Verdampfungseinheit (11, 17) aus einem faserartigen Material umfasst.
Flüssigkeitsverdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das für das Verdampfungselement (4, 11, 17) verwendete Material metallisches Material ist.
Flüssigkeitsverdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (5, 18) in die Verdampfungseinheit (4, 10) eingebettet ist.
Flüssigkeitsverdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (18) auf einer bezüglich der Strömungsrichtung des von der Verdampfungseinheit (17) erzeugten Dampf stromabwärts gelegenen Oberfläche der Verdampfungseinheit (17) angeordnet ist.
Flüssigkeitsverdampfer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Heizelementen (5, 18) unterschiedliche Heizzonen des Verdampfungselements (4, 11, 17) beheizen.
Flüssigkeitsverdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Verdampfungselements (4, 11, 17) mit Hilfe eines zugeordneten Temperatursensors (8, 15, 22) erfassbar ist.
Flüssigkeitsverdampfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (8) an einer Hülle (7) angebracht ist, die das Verdampfungselement (4, 11, 17) umgibt.
Flüssigkeitsverdampfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Temperatursensor (15, 22) im Bereich des Strömungsquerschnitts liegt.
Flüssigkeitsverdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinheit (2) mindestens zwei Bereiche unterschiedlicher Porosität aufweist.
Dampfanreicherer mit einem von einem Gaseingang (24) zu einem Gasausgang (29) führenden Gasleitung in die Dampf aus einem Flüssigkeitsverdampfer einspeisbar ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsverdampfer ein Flüssigkeitsverdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ist.
Dampfanreicherer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Flüssigkeitsverdampfer eine Heizvorrichtung (30) nachgeordnet ist, mit der der vom Flüssigkeitsverdampfer erzeugte Dampf (6) überhitzbar ist.
Dampfanreicherer nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseingang (29) mit einer Heizvorrichtung (36) versehen ist, durch die in den Gaseingang (24) eingespeistes Eingangsgas (25) vorheizbar ist.
Dampfanreicherer nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsversorgung des Flüssigkeitsverdampfers über eine mit Beatmungsdruck beaufschlagte Leitung erfolgt, wobei die Flüssigkeit insbesondere Wasser oder eine wässrige Lösung ist.