CN109431675A - 一种亚低温治疗仪的换热水箱 - Google Patents
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Abstract
一种亚低温治疗仪的换热水箱，包括：水箱主体、设置于所述水箱主体内的内筒、螺旋状的蒸发器和设置于所述水箱主体顶部的顶盖板，所述内筒将所述水箱主体内部的空间分隔为位于所述内筒内的储水区和位于所述内筒外壁与所述水箱主体内壁之间的制冷区，制冷区和储水区于上端连通；所述蒸发器位于所述制冷区内并绕设于所述内筒外围，所述水箱主体具有与所述制冷区连通的循环回流口以及与所述储水区连通的循环出水口；在所述蒸发器的外侧与所述水箱主体的内壁之间设置有流道挡片，所述蒸发器相邻圈的盘管间隔布置。本发明的换热水箱，在蒸发器相邻圈的盘管之间形成水流道，使得水箱中的水可以充分与盘管相接触，提高换热效率。
Description
技术领域
本发明属于医疗设备技术领域，尤其涉及一种用于亚低温治疗仪上的制冷/制热式换热水箱。
背景技术
亚低温治疗仪又称降温毯或冰毯冰帽，一般由主机和外设附件两部分组成，主机包括水箱、制冷/制热模块、水路循环系统和控制系统，外设附件包括水毯(冰帽)和连接管。其工作原理是：水箱中的水与制冷/制热模块在水箱内进行热交换，制备出用户所需温度的设备出水，然后经连接管流至与患者体表接触的水毯中，达到调节人体体温的目的。亚低温治疗仪中的制冷模块多数采用以下两种方式制冷：压缩机制冷和半导体制冷，压缩机制冷的方式主要为以完全浸泡制冷系统蒸发器的循环水实现系统间热交换。与压缩机制冷的方式相比，半导体制冷具有制冷量大、降温迅速的优点，但同时也存在换热效率低、不节能的问题。为了解决以上问题，人们提出了各种解决办法。
专利号为200620056044.7的中国实用新型专利公开了一种亚低温治疗仪的换热系统，该换热系统包括水箱以及缠绕在水箱下半部外围的盘管，水箱内装有水，治疗毯(帽)通过管道与水箱构成循环水系统。为了增强换热效率，在水箱中设置有导水装置，该导水装置包括固定于水箱底部的具有一定高度的圆柱以及位于水箱中上部的伞状物，通过导水装置实现换热介质相对换热器的对流运动，以增加换热效率，但是由于在水箱内设置了导水装置，导水装置会造成水介质局部对流不充分，若水箱部分结冰后会使换热效率降低，极端情况下会形成冰堵，导致设备无法工作。
专利号为20070058365.5的中国实用新型专利公开了一种具有副水箱的换热水箱系统，副水箱通过U形管与主水箱相通，根据虹吸原理，当主水箱内水位变化时，副水箱内水位也会相应变化，以保证主水箱中的水能够满足病人治疗的需要，而且治疗过程中不需要加水，提高了便利性，同时副水箱中的水也只有通过U形管流入主水箱中的部分需要参与制冷/制热循环，有利于节能。但由于水箱系统增加了一个副水箱，在使用过程中水箱内水位的变化难免会带来换热效率的降低，同时也增加了系统结构的复杂度，不利于设备能耗的最优化及系统的小型化。
专利号为201320520183.0的中国实用新型专利公开了一种多功能亚低温治疗仪水箱，该水箱包括水箱主体和内套筒，内套筒设于水箱主体内，将水箱主体的内部分隔为储水区和制冷区，蒸发器套设于内套筒的外侧壁、位于制冷区内。循环水回流口与制冷区的底端连通，循环水出水口与储水区的底端连通，循环水回流至水箱内后，先在制冷区与蒸发器充分热交换，然后在制冷区内由下至上流入储水区，再从储水区底部流出，从而提高热交换效率。但由于蒸发器盘管相邻盘管之间为紧密相邻布置，使得水箱制冷区中的水未能与蒸发器盘管进行充分接触，从而换热效率仍有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以提高热交换效率的换热水箱。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
一种亚低温治疗仪的换热水箱，包括：水箱主体、设置于所述水箱主体内的内筒、螺旋状的蒸发器和设置于所述水箱主体顶部的顶盖板，所述内筒将所述水箱主体内部的空间分隔为位于所述内筒内的储水区和位于所述内筒外壁与所述水箱主体内壁之间的制冷区，制冷区和储水区于上端连通；所述蒸发器位于所述制冷区内并绕设于所述内筒外围，所述水箱主体具有与所述制冷区连通的循环回流口以及与所述储水区连通的循环出水口；在所述蒸发器的外侧与所述水箱主体的内壁之间设置有流道挡片，所述蒸发器相邻圈的盘管间隔布置。
进一步的，所述内筒为中空的圆筒，在所述内筒的顶部设置有导流口，所述内筒的内壁上设置有导流槽，所述导流槽沿所述内筒的内壁螺旋向下延伸，导流槽的顶端位于所述导流口的下方。
进一步的，所述导流口沿内筒筒壁的切线方向设置。
进一步的，所述循环回流口和所述循环出水口设置于所述水箱主体的底部。
进一步的，所述流道挡片为硅胶流道挡片。
进一步的，还包括从所述水箱主体顶部向下伸入至所述内筒内的测温探针，所述测温探针位于所述导流槽的出水端。
进一步的，所述循环出水口位于所述测温探针的旁侧。
进一步的，所述测温探针通过设置于所述内筒的内壁上的探针筒固定于所述内筒内，且位于经由所述导流槽出口端流出的水流曲线的垂直切线位置上。
进一步的，还包括设置于所述储水区内的加热器。
本发明还提供了一种亚低温治疗仪的换热水箱，包括：水箱主体、设置于所述水箱主体内的内筒、螺旋状的蒸发器和设置于所述水箱主体顶部的顶盖板，所述内筒将所述水箱主体内部的空间分隔为位于所述内筒内的储水区和位于所述内筒外壁与所述水箱主体内壁之间的制冷区，制冷区和储水区于上端连通；所述蒸发器位于所述制冷区内并绕设于所述内筒外围，所述水箱主体具有与所述制冷区连通的循环回流口以及与所述储水区连通的循环出水口；所述蒸发器夹设于所述水箱主体的内壁与所述内筒的外壁之间，所述蒸发器相邻圈的盘管间隔布置。
由以上技术方案可知，本发明的换热水箱通过内筒将水箱主体分为内、外两层结构，并在水箱主体内通过流道挡片紧夹蒸发器，同时采用相邻圈盘管间隔布置的蒸发器，使得相邻圈盘管之间的流道间隙可以形成水流道，在螺旋向上的过程中通过蒸发器的外壁最大化表面，使循环水流可以最大程度地与蒸发器相接触，从而有效降低盘管内冷媒的蒸发温度，实现提高制冷区的热交换效率和制冷功率，并可抑制蒸发管外壁结冰的情况。在优选方案中，在内筒内壁上设置导流槽，并将测温探针设置于内筒中且位于导流槽的出水端，水循环停止时，测温探针可以通过水介质热传递，感知结冰状态；水循环运行时，通过导流槽的水流直接冲击测温点，实现准确感知出水口温度，从而可以提供患者治疗所需温度稳定的输出循环水。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的分解结构示意图；
图2为本发明实施例的仰视图；
图3为沿图2中A-A线的剖视图；
图4为本发明实施例的俯视图；
图5为沿图4中B-B线的剖视图；
图6为本发明实施例内筒的结构示意图；
图7为内筒安装于水箱主体内的示意图；
图8为制冷区内的水的流通路径示意图；
图9为制冷区内的水向储水区流动的路径示意图；
图10为图9另一角度的示意图。
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。
如图1、图2、图3、图4及图5所示，本实施例的换热水箱包括顶盖板1、水箱主体2、内筒3、蒸发器4、流道挡片5、盘管固定架6、加热器7、测温探针8及液位传感器9。水箱主体2具有一盛水的内腔，顶部敞开。内筒3为一中空的圆筒，其设置于水箱主体2内。内筒3的底部与水箱主体2的底面之间设置有内筒密封圈10，内筒3压紧内筒密封圈10并固定于水箱主体2内，内筒3将水箱主体2内的空间分隔为储水区和制冷区，储水区为内筒3内部的区域，制冷区为内筒3的外壁与水箱主体2的内壁之间的环形区域，制冷区和储水区于上端连通。
蒸发器4位于制冷区内，并套设于内筒3外围，蒸发器4通过管道与亚低温治疗仪的压缩机制冷循环系统相连。蒸发器4为螺旋状的盘管，通过盘管固定架6固定，相邻两圈的盘管间隔布置，即相邻两圈的盘管之间具有间距，使得制冷区内的水可以流经相邻两圈盘管之间的区域，充分地与盘管的外周壁相接触。流道挡片5设置于蒸发器4的外围，本实施例的流道挡片5为硅胶制成，流道挡片5有两个作用，一个作用是缓冲蒸发器工作时的振动，另一个作用是填充于蒸发器外侧与水箱主体2内壁之间的空间内，配合盘管固定架，建立相邻圈盘管之间的螺旋朝上的水流流道，使得相邻圈盘管之间的空间可以形成水流道，制冷区内的水可沿着相邻圈盘管之间的间隙流动，从而最大程度地与蒸发器4的外表面相接触，提高换热效率。
顶盖板1设置于水箱主体2的顶部，在顶盖板1和水箱主体2之间设置有水箱主体密封圈11。顶盖板1上设置有加水接管1a，通过加水接管1a向水箱主体2内添加水。测温探针8从顶盖板1穿过，向下伸入至内筒3中。加热器7也设置于内筒3中，本实施例的加热器7的顶部向上穿出顶盖板1，并通过螺纹紧固件与顶盖板1相固定。液位传感器9通过与顶盖板1相固定的支架(未标号)设置于内筒3内，液位传感器9位于内筒3内下部。在水箱主体2的底部设置有过温保护器12，过温保护器12通过过温保护器固定板13与水箱主体2相连。在水箱主体2底部还设置有水箱固定板14。
水箱主体2具有与水箱主体2内连通的循环回流口2a、循环出水口2b、制冷区排水口2c、储水区排水口2d以及液位器接口2e和溢水口2f。本实施例的循环回流口2a、循环出水口2b、制冷区排水口2c、储水区排水口2d均位于水箱主体2的底部。循环回流口2a与水箱主体2内的制冷区连通，从亚低温治疗仪的外设附件循环回来的水从循环回流口2a流入水箱主体2的制冷区中，然后在制冷区内与蒸发器4进行热交换。循环出水口2b与水箱主体2内的储水区连通，储水区内的水可经循环出水口2b流至外设附件。制冷区排水口2c和储水区排水口2d分别与水箱主体2内的制冷区及储水区连通，可将制冷区和储水区内的水向外排空。液位器接口2e用于连接液位器，便于用户观察水箱主体2内的液位情况。循环回流口、循环出水口的数量可根据需要相应设置，本实施例中分别设置了2个循环回流口和2个循环出水口，但在其它实施例中也可以设置1个循环回流口和1个循环出水口，或者设置更多的循环回流口和循环出水口。
参照图6和图7，内筒3顶部设置有导流口3a，导流口3a沿内筒3筒壁的切线方向设置。在内筒3的内壁上设置有导流槽3b，导流槽3b沿内筒3的内壁螺旋向下延伸，导流槽3b的顶端位于导流口3a的下方。导流槽3b的延伸长度可根据导流槽的设置数量进行设置，数量多时延伸长度可相应短些，数量少时延伸长度可相应长些。本实施例在内筒3的顶部设置了一对导流口3a，导流口3a沿圆周均匀间隔布置，在内筒3内壁上对应设置一对导流槽3b，每一导流槽3b的顶端各自位于一个导流口3a的下方。本实施例的测温探针7通过焊接于内筒3的内壁上探针筒7a设置于内筒3内，且测温探针7位于导流槽3b出口水流曲线的垂直切线位置上，即测温探针垂直于水箱主体的底面设置。测温探针7位于导流槽3b的出水端，循环出水口2b位于测温探针7的两侧，从而可以准确测得出水温度。当水箱主体2内的水未进行循环时，通过水介质热传递，测温探针可以感知制冷区的结冰状态；当水开始循环时，通过导流槽2b进入内筒3的水流直接冲击测温探针7所在位置，实现感知出水口温度。
下面结合图8至图10对本发明的工作原理作进一步的说明：
使用时，通过顶盖板1上的加水接管1a向水箱主体2内注入规定容量的水。制冷模式下，当水箱主体2内的水未开始循环时，测温探针7可通过介质热传导感知制冷区内的温度，亚低温治疗仪的控制系统将测温探针7测得的温度与实验获得的制冷区流道冰堵的温度进行对比，当制冷区内温度低于冰堵温度时，则令压缩机停止工作，防止发生冰堵。
在制冷或制热模式下，当水在治疗仪的外设附件和水箱主体之间循环流动时，如图8所示，从外设附件回流的水经循环回流口2a进入水箱主体2的制冷区内，并从制冷区底部沿着蒸发器4相邻圈盘管之间的螺旋流道从下往上流，充分与蒸发器4盘管的外壁表面相接触，进行热交换；同时结合图9和图10，当水流沿流道挡片5内侧的盘管流道流至内筒3顶部时，沿内筒3圆周的切向经导流口3a进入内筒3内，并沿着内筒3内壁上的导流槽3b向下流入储水区中。由于导流槽3b呈螺旋状向下设置，水流沿导流槽3b流入内筒3内后形成漩涡，从而可以使储水区内的水充分混合均匀后，再从循环出水口2b流出，避免局部温度不均的情况发生，达到出水温度稳定的效果。测温探针7通过介质热对流感知储水区内出水口的温度，治疗仪的控制系统可通过调节压缩机转速或加热器的功率，实现出水口温度的精确控制。
循环水流以最大流量、螺旋向上的经过蒸发器4形成的流道，当压缩机停止运行后，循环水可以极高的效率实现蒸发器4表面的除冰；而在压缩机运行时，循环水流也可以有效降低盘管内的蒸发温度，实现制冷效能的提升。通过设置过温保护器12，在制热模式下，不管水箱主体2内的水是静置还是循环流动，都可以通过过温保护器12感知储水区内的温度，当储水区内温度超过保护阈值时，控制加热器7停止工作，实现对水箱的超温保护。
当然，本发明的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本发明的构思得到许多不同的具体方案，例如，蒸发器也可以直接夹设于水箱主体的内壁和内筒的外壁之间，而不设置流道挡片；循环回流口也可以设置于水箱主体侧壁的底部，而不是设置于水箱主体的底面上；蒸发器优选采用在垂直于其中心线的平面上的投影为圆形的盘管结构，但也可以采用在在垂直于其中心线的平面上的投影为多边形等其他形状的盘管结构；诸如此等改变以及等效变换均应包含在本发明所述的范围之内。
Claims (10)
1.一种亚低温治疗仪的换热水箱，包括：水箱主体、设置于所述水箱主体内的内筒、螺旋状的蒸发器和设置于所述水箱主体顶部的顶盖板，所述内筒将所述水箱主体内部的空间分隔为位于所述内筒内的储水区和位于所述内筒外壁与所述水箱主体内壁之间的制冷区，制冷区和储水区于上端连通；所述蒸发器位于所述制冷区内并绕设于所述内筒外围，所述水箱主体具有与所述制冷区连通的循环回流口以及与所述储水区连通的循环出水口；
其特征在于：
在所述蒸发器的外侧与所述水箱主体的内壁之间设置有流道挡片，所述蒸发器相邻圈的盘管间隔布置。
2.如权利要求1所述的亚低温治疗仪的换热水箱，其特征在于：所述内筒为中空的圆筒，在所述内筒的顶部设置有导流口，所述内筒的内壁上设置有导流槽，所述导流槽沿所述内筒的内壁螺旋向下延伸，导流槽的顶端位于所述导流口的下方。
3.如权利要求2所述的亚低温治疗仪的换热水箱，其特征在于：所述导流口沿内筒筒壁的切线方向设置。
4.如权利要求1或2或3所述的亚低温治疗仪的换热水箱，其特征在于：所述循环回流口和所述循环出水口设置于所述水箱主体的底部。
5.如权利要求1或2或3所述的亚低温治疗仪的换热水箱，其特征在于：所述流道挡片为硅胶流道挡片。
6.如权利要求2或3所述的亚低温治疗仪的换热水箱，其特征在于：还包括从所述水箱主体顶部向下伸入至所述内筒内的测温探针，所述测温探针位于所述导流槽的出水端。
7.如权利要求6所述的亚低温治疗仪的换热水箱，其特征在于：所述循环出水口位于所述测温探针的旁侧。
8.如权利要求6所述的亚低温治疗仪的换热水箱，其特征在于：所述测温探针通过设置于所述内筒的内壁上的探针筒固定于所述内筒内，且位于导流槽出口水流曲线的垂直切线位置上。
9.如权利要求1或2或3或7或8所述的亚低温治疗仪的换热水箱，其特征在于：还包括设置于所述储水区内的加热器。
10.一种亚低温治疗仪的换热水箱，包括：水箱主体、设置于所述水箱主体内的内筒、螺旋状的蒸发器和设置于所述水箱主体顶部的顶盖板，所述内筒将所述水箱主体内部的空间分隔为位于所述内筒内的储水区和位于所述内筒外壁与所述水箱主体内壁之间的制冷区，制冷区和储水区于上端连通；所述蒸发器位于所述制冷区内并绕设于所述内筒外围，所述水箱主体具有与所述制冷区连通的循环回流口以及与所述储水区连通的循环出水口；
其特征在于：
所述蒸发器夹设于所述水箱主体的内壁与所述内筒的外壁之间，所述蒸发器相邻圈的盘管间隔布置。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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