CN110530057B - 一种冷冻装置及医用压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷冻装置及医用压缩机，冷冻装置包括换热器、降温组件和半导体制冷片，所述降温组件包括降温板，所述换热器上设有进气口、出气口和出液口，所述半导体制冷片包括冷端和热端，所述换热器和所述降温板夹住所述半导体制冷片，所述半导体制冷片的冷端与所述换热器贴合，所述半导体制冷片的热端与所述降温板贴合。本发明的冷冻装置结构巧妙、体积小巧，可以安装在医用压缩机中，冷冻装置由半导体制冷片提供冷量，可以对换热器迅速降温，使流经换热器的空气中的冷凝水液化，降低空气湿度，降温组件将半导体制冷片产生的热量快速排出，防止热量积聚，保证冷冻装置的制冷效率。

Description

一种冷冻装置及医用压缩机

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体而言，涉及一种冷冻装置及医用压缩机。

背景技术

医用压缩机是一种医院常用的设备，其能够为需要气源的医疗设备提供充足、洁净的压缩空气，常用于呼吸设备、制氧设备、气动康复装置、心肺复苏机、牙科治疗设备等。

医用压缩机通过压缩泵将空气压缩，空气被压缩后温湿度会上升，当湿度过高压缩空气进入医用设备后会对设备中的电子元件造成损害，影响设备的使用寿命。现有技术中，为了降低压缩空气的湿度，会在医用压缩机的出气口连接冷凝器，对压缩空气降温除湿后再通入医用设备。这种方式增加了压缩空气流经的设备，压缩空气容易混入杂质，且设备连接复杂，存在管路断开的风险。

发明内容

本发明解决的问题是如何使医用压缩机输出洁净、干燥的压缩空气。

为解决上述问题，本发明提供一种冷冻装置，包括换热器、降温组件和半导体制冷片，所述降温组件包括降温板，所述换热器上设有进气口、出气口和出液口，所述半导体制冷片包括冷端和热端，所述换热器和所述降温板夹住所述半导体制冷片，所述半导体制冷片的冷端与所述换热器贴合，所述半导体制冷片的热端与所述降温板贴合。

可选的，所述换热器包括上压板、换热板组件和下压板，所述换热板组件具有气体通道和液体通道，所述进气口和所述出气口设置在所述上压板上，所述出液口设置在所述下压板上，所述进气口和所述出气口与所述换热片组件的气体通道连通，所述出液口与所述换热板组件的液体通道连通。

可选的，所述换热板组件包括多个换热板，所述换热板包括板壳和嵌入所述板壳的风道片，所述板壳设有进气孔、出气孔和下液孔，所述风道片具有镂空形成的第一风道和第二风道，所述第一风道和所述第二风道之间通过分隔条分隔，所述第一风道覆盖所述进气孔，所述第二风道覆盖所述出气孔，所述第一风道、所述第二风道和所述分隔条分别覆盖部分所述下液孔，使所述板壳和所述风道片之间形成回风通道。

可选的，所述第一风道具有集液部，所述集液部与所述下液孔的重合部分形成所述换热板的水孔。

可选的，所述第二风道具有回风部，所述回风部与所述下液孔的重合部分形成所述换热板的回风孔。

可选的，相邻所述风道片上的所述回风部位置不同，使相邻所述换热板的所述回风孔错位。

可选的，所述第一风道和所述第二风道的边缘具有凸起的挡流块。

可选的，所述降温组件包括导热管，所述导热管内具有导热液，所述导热管贯穿所述降温板。

可选的，所述降温组件包括散热盒和散热风扇，所述散热风扇安装在所述散热盒上，所述导热管穿过所述散热盒。

相对于现有技术，本发明的冷冻装置结构巧妙、体积小巧，可以安装在医用压缩机中，冷冻装置由半导体制冷片提供冷量，可以对换热器迅速降温，使流经换热器的空气中的冷凝水液化，降低空气湿度，降温组件将半导体制冷片产生的热量快速排出，防止热量积聚，保证冷冻装置的制冷效率。

本发明还提供一种医用压缩机，包括上述的冷冻装置。冷冻装置能够将压缩空气中的冷凝水液化，大幅降低压缩空气的湿度，使医用压缩机输出干燥的压缩空气。

附图说明

图1为本发明医用压缩机的立体图一；

图2为本发明医用压缩机的立体图二；

图3为本发明医用压缩机底部结构图；

图4为本发明医用压缩机取下上壳后的结构图一；

图5为本发明医用压缩机取下上壳后的结构图二；

图6为本发明医用压缩机的内部结构图一；

图7为本发明医用压缩机的冷冻装置结构图；

图8为本发明冷冻装置的降温组件结构图；

图9为本发明冷冻装置的换热器的结构图；

图10为换热器取下上压板和下压板后的结构图一；

图11为换热器取下上压板和下压板后的结构图二；

图12为换热器的换热板的结构图；

图13为换热板的爆炸图；

图14为换热板的板壳的结构图；

图15为换热板的分道片的结构图；

图16为换热板组件的结构图；

图17为换热板组件的截面图一；

图18为换热板组件的截面图二。

附图标记说明：

10-上壳，11-压力表，12-报警灯，13-开关，14-底座，15-排风口，16-底板，17-散热孔，18-脚轮；

211-一级进气过滤器，212-二级进气过滤器，213-三级进气过滤器，22- 压缩泵，23-散热器，24-储气罐，25-汽水分离器，26-金属通气块，261-温度传感器，262-泄压阀，27-调压阀，28-出气过滤器，29-气源口；

30-密封箱，34-风机，35-散热风管；

40-冷冻装置，41-换热器，42-降温板，43-导热管，44-散热盒，45-散热风扇，46-半导体制冷片；

51-进气口，52-出气口，53-出液口，54-上压板，55-下压板，56-换热板组件，57-隔板；

60-板壳，61-进气孔，62-出气孔，63-下液孔；

70-风道片，71-第一风道，72-第二风道，73-分隔条，74-集液部，75-回风部，76-挡流块；

81-水孔，82-回风孔，83-聚液孔。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。

另外，在本发明的实施例中所提到的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。

本发明的实施例中所提到的“内”与“外”，指的是相对于一腔体结构，诸如一箱子，箱子内部为内侧，箱子外部为外侧。

结合图1至图18所示，本实施例提供一种医用压缩机，用于为医院的医疗设备提供压缩空气，医用压缩机包括压缩机主机和安装在主机上的配件，如：挂杆、监护仪、输液杆、抽屉等，配件在图中未画出。结合图1至图3 所示，医用压缩机的主机具有机壳，机壳包括上壳1、底座14和底板16，上壳1和底座14装配后内部中空，形成压缩机各部件的安装空间。机壳为金属材料，具有很好的导热性能，底座14上还设有排风口15，用于通风散热。底板16上设有多个散热孔17，保证压缩机的散热性能，避免内部温度过高损耗元器件。机壳的内表面贴有吸音棉，可以降低压缩机工作时产生的噪音。底座14的四角设有脚轮18，便于医用压缩机移动，脚轮18具有定位块，当医用压缩机移动到合适位置时可以定位。上壳1还设置仪表区，仪表区内设有压力表11、报警灯12和开关13，压力表11用于检测医用压缩机输出的压缩空气的压力；报警灯12用于发出异常提醒，用户可以根据需要设置医用压缩机的报警参数，当检测元件检测到压缩机运行异常时通过报警灯12发出报警信号；开关13用于控制医用压缩机启动和停止运行。

结合图4至图6所示，医用压缩机具有一套完整的气体压缩系统，气体压缩系统由多个部件组成，具体包括由气管依次连接的进气过滤组件、压缩泵22、散热器23、储气罐24、汽水分离器25、冷冻装置40、金属通气块26、调压阀27和出气过滤器28，图中未画出气管。气体压缩系统的各部件均具有气体进口和气体出口，其中汽水分离器25、冷冻装置40、金属通气块26和调压阀27还具有液体出口，各部件的气体进口、气体出口和液体出口上均设置快插接头，方便气、液管线装配连接。

具体的，进气过滤组件包括三级过滤器，分别为一级进气过滤器211、二级进气过滤器212和三级进气过滤器213，三级过滤器的过滤精度依次上升，能有效去除空气中的杂质，本实施例中一级进气过滤器211的过滤精度为 10um，二级进气过滤器212的过滤精度为1um，三级进气过滤器213的过滤精度为0.1um。所述出气过滤器28与气源口29连接，外部医用设备可以从气源口29接气，本实施例的医用压缩机具有两个气源口29，可以供多组设备同时使用。

医用压缩机的气体压缩系统中各部件的具体连接关系为：一级进气过滤器211通过机壳内的空气通道与二级进气过滤器212的气体进口连通；二级进气过滤器212的气体出口与三级进气过滤器213的气体进口通过气管连接；三级进气过滤器213的气体出口与压缩泵22的气体进口通过气管连接；散热器23包括翅片和集气管，压缩泵22的气体出口通过气管与散热器23的集气管进口连接；散热器23的集气管出口与储气罐24的气体进口连接；储气罐 24的气体出口与汽水分离器25的气体进口通过气管连接；汽水分离器25的气体出口与冷冻装置40的气体进口通过气管连接；冷冻装置40的气体出口与金属通气块26的气体进口通过气管连接；金属通气块26的气体出口与调压阀27的气体进口通过气管连接；调压阀27的气体出口与出气过滤器28的气体进口通过气管连接；出气过滤器28与气源口29连接，构成医用压缩机的气体通路。

气体压缩系统中的一级进气过滤器211、二级进气过滤器212、出气过滤器28和气源口29固定在上壳1外侧背部，便于从外部吸入空气和输出压缩空气。气体压缩系统中的三级进气过滤器213、密封箱30、散热器23、储气罐24、汽水分离器25、金属通气块26、调压阀27和出气过滤器28安装在上壳1内，冷冻装置40安装在底座14上。压缩泵22安装在密封箱30内，有利于压缩泵22散热。密封箱30的内表面贴有吸音棉，可以降低压缩泵22产生的噪音。该医用压缩机设计精巧，气体压缩系统的各部件布局合理，使压缩机的体积小巧，使用方便，适用于小型医院、护理站等场所。

医用压缩机工作时，压缩泵22启动产生负压，外部空气从一级进气过滤器211吸入，再经过二级进气过滤器212和三级进气过滤器213的过滤后进入压缩泵22；压缩泵22将空气压缩为高温高压气体，本实施例中压缩泵22 能将空气压缩为5公斤高压气体；高温高压气体进入储气罐24，储气罐24能够起到稳定气压、冷却空气的作用，且储气罐24内可以储存定量的压缩空气，确保输出气体的压力稳定；储气罐24输出的气体进入汽水分离器25，初步分离压缩空气中的水分，通入汽水分离器25的压缩空气温度较高，空气中的水分无法自然分离，因此汽水分离器25输出的压缩空气具有很高的湿度；高湿度的压缩空气进入冷冻装置40，冷冻装置40具有很高的换热效率，能大幅降低压缩空气的温度，使压缩空气中的冷凝水液化，气液分离后输出干燥的压缩空气；经过冷冻装置40降温除湿的压缩空气进入金属通气块26，低温的压缩空气与外部气体接触可能会产生冷凝水，金属通气块26上设有液体出口能够排出这部分冷凝水，金属通气块26上还设有温度传感器261，用于检测压缩空气的温度，当压缩空气温度过高时，可以通过报警灯12发出报警信号，提示用户压缩机运行异常；金属通气块26输出的压缩空气进入调压阀27，将压缩空气的压力调整到医疗设备的适用压力，一般为3.5公斤，调压阀27输出的压缩空气通入压力表11，显示出气压力，便于用户查看；经过压力调节的压缩空气通入出气过滤器28，过滤后从气源口29输出，供用气设备使用。本实施例医用压缩机工作，能将外部的空气转化为洁净、干燥的压缩空气，可以直接通入医疗设备使用，不会对医疗设备的电子元器件造成损害。

结合图3至图6所示，压缩机的散热结构还包括风机34和散热风管35，用于使密封箱30内的空气流通，排出热气。密封箱30的侧面设有进风口，密封箱30的底面设有出风口，风机34包括蜗壳和叶轮，蜗壳的出口与密封箱30的进风口连通，散热风管35设置在密封箱30的下部且与密封箱30的出风口连通。压缩机工作时，风机34启动，叶轮产生的风从蜗壳出口进入密封箱30，将密封箱30内的高温气体从底部出风口吹出，热风经过散热风管 35后排到外部空气中，散热风管35具有回形风道，可以降低排出气体的温度。压缩机通过风机34吹出密封箱30内的热气，提高密封箱30的散热性能，防止压缩机内部温度过高影响压缩机的使用寿命。

本实施例医用压缩机的冷冻装置40用于使压缩空气降温，除去压缩空气中的水分，降低压缩空气的湿度，其冷冻效果直接关系到压缩机产生的压缩空气的质量。结合图7至图9所示，所述冷冻装置40包括换热器41、降温组件和半导体制冷片46，换热器41内部具有气体通道，压缩空气流经换热器 41后降温；半导体制冷片46包括冷端和热端，冷端用于使换热器41降温；降温组件用于散去半导体制冷片46的热端产生的热量。

具体的，换热器41上设有进气口51、出气口52和出液口53，进气口51 与汽水分离器25的气体出口连接，出气口52与金属通气块26的气体入口连接，压缩空气在换热器41中降温干燥，气体中的水分液化为冷凝水，干燥的压缩空气输出后，经过减压、过滤可以供用气设备使用。降温组件包括降温板42、导热管43、散热盒44和散热风扇45，降温板42的两侧分别设置一组散热盒44和散热风扇45，散热风扇45安装在散热盒44上，散热盒44具有多块散热片，散热风扇45能加快空气流动使散热盒44快速散热；导热管43 贯穿降温板42和散热盒44，导热管43内具有高导热性的导热液，能够快速传导降温板42的热量。半导体制冷片46夹在换热器41和降温板42之间，半导体制冷片46的冷端与换热器41的表面贴合，半导体制冷片46的热端与降温板42的表面贴合。由半导体制冷片46工作使换热器41降温，并由降温板42吸收半导体制冷片46产生的热量，通过导热管43传导散去热量，散热盒44和散热风扇45有助于导热管43快速散热。本实施例中半导体制冷片46 的数量为两片，增加半导体制冷片46的数量，可以提高换气器降温效率。

本实施例的冷冻装置40结构巧妙，各部件之间相互配合，由半导体制冷片46提供冷量，可以使换热器41迅速降温，压缩空气通入换热器41后水分冷凝，降低压缩空气湿度，由降温组件将半导体制冷片46产生的热量快速散去，防止热量积聚，保证冷冻装置40的制冷效率。

为了进一步提高降温组件的散热效率，将降温板42的外侧表面与底座14 的内壁贴合，由于底座14由金属材料制成，具有很好的导热性能，能加快降温板42散热。另外在底座14上设置两个排风口15，排风口15的位置与散热风扇45对应，有利于空气流通，加速降温组件散热。排风口15和散热风扇 45上设有滤网，避免杂质进入压缩机内部。

另外，换热器41的结构影响压缩空气在换热器41上的流通状态，直接影响冷冻装置40的降温效率，本实施例的冷冻装置40具有一种高效换热的换热器41。结合图9至图11所示，所述换热器41包括从上向下依次装配的上压板54、换热板组件56、隔板57和下压板55，换热板组件56由多个换热板堆叠而成，换热器41的四角设有连接螺钉，通过连接螺钉将上压板54、换热板组件56、隔板57和下压板55之间相互压紧固定，保证换热器41的密封性。换热板组件56具有气体通道和液体通道，换热器41的进气口51和出气口52设置在上压板54上，出液口53设置在下压板55上，进气口51、出气口52和出液口53上设置快插接头，便于换热器41接管。隔板57上设有聚液孔83，聚液孔83与下压板55上的出液口53连通。进气口51和出气口52 与换热片组件的气体通道连通，压缩空气从进气口51进入换热片组件，在换热片组件的气体通道内流动后从出气口52排出。气体流经换热片组件时产生的冷凝水会进入换热板组件56的液体通道，汇聚到隔板57上的聚液孔83，再从出液口53排出。

结合图12至图18所示，所述换热板组件56由多个换热板组成，每个换热板包括一个板壳60和一个风道片70，板壳60具有凸起的边框，风道片70 嵌入板壳60中，边框的高度与风道片70的厚度相近，换热板组件56装配时，某一换热板的板壳60压紧相邻下一个换热板的风道片70，各个换热板的板壳 60边框相互叠加构成了换热板组件56的外壁面。板壳60由导热性能优良的金属材料制成，半导体制冷片46的冷端与换热板组件56的外壁面贴合，使板壳60降温，板壳60保持在低温状态。而风道片70由具有弹性的橡胶材料制成，这样换热板组件56装配后，板壳60会挤压相邻的风道片70，保证换热器41的密封性。

结合图12至图15所示，所述板壳60上设有进气孔61、出气孔62和下液孔63，所述风道片70部分镂空形成第一风道71和第二风道72，第一风道 71和第二风道72之间通过分隔条73隔开。板壳60与风道片70装配后，第一风道71覆盖住进气孔61，第二风道72覆盖住出气孔62，第一风道71、第二风道72和分隔条73分别覆盖部分下液孔63，这样在板壳60和风道片70 之间形成了回风通道。压缩空气在一块换热板上的流向如下：从相邻上一块换热板板壳60的进气孔61进入第一风道71，流经第一风道71后通过回风通道进入第二风道72，在第二风道72流动后从相邻上一块换热板板壳60的出气孔62流出。气体在第一风道71和第二风道72流动时和板壳60表面接触，由于半导体制冷片46的作用，板壳60温度很低，气体与板壳60接触后温度下降，冷凝水析出，气体与板壳60的接触面积越大，停留时间越长，则换热器41的降温效率就越高，输出的压缩空气湿度越低。因此在第一风道71和第二风道72的边缘设置凸起的挡流块76，挡流块76可以改变气体流向，使压缩空气在板壳60表面停留更长的时间，提高换热效果。

所述第一风道71具有集液部74，集液部74设置在第一风道71的气体流向尾部，集液部74的宽度大于第一风道71其余部分，压缩空气降温后产生的冷凝水会随着气体一起流动，当压缩空气流动到集液部74时，气体流向发生改变，冷凝水与集液部74的边缘接触并被阻挡住。集液部74与下液孔63 的重合部分形成换热板的水孔81，集液部74边缘聚集的冷凝水会流入水孔 81，最终汇聚到隔板57的聚液孔83排出。第一风道71的集液部74结构有利于冷凝水的汇集，可以将压缩空气与冷凝水有效分离。在其他实施方式中，集液部74的边缘可以设置成螺旋线形，这种边缘结构具有更好的聚水效果。进一步的，在水孔81中设置滤网，压缩空气流过滤网时，空气中的冷凝水容易被滤网挂住，提高压缩空气与冷凝水的分离效果。

所述第二风道72具有回风部75，回风部75设置在第二风道72的气体流向前部，回风部75的宽度小于第二风道72其余部分，回风部75与下液孔63 的重合部分形成换热板的回风孔82。结合图16至图18所示，压缩空气流经第一风道71后进入水孔81，隔条与下液孔63部分重合，气体从隔条与下液孔63的重合部分穿过，从回风孔82进入第二风道72。第二风道72与回风部 75相接的边缘为曲线，有利于从回风孔82流入的气体在第二风道72内扩散，增加压缩空气流经板壳60的面积。

结合图18所示，为了进一步提高压缩空气的换热效果，相邻换热板上的回风孔82位置错位，即相邻换热板的风道片70上的回风部75位置不同，某一块风道片70的回风部75靠近第二风道72一侧边缘，则相邻的风道片70 的回风部75靠近第二风道72另一侧边缘。这样空气从某一换热板的第一风道71流出后不会直接流入相邻换热板的回风孔82，而只能从该换热板的回风孔82流回到第二风道72中，确保流入换热板的气体必须流经第一风道71和第二风道72后才能从出气孔62流出，提高换热器41的换热效果。

本实施例提供的医用压缩机具有高效的冷冻装置40，能够迅速降低压缩空气的温度，使水汽液化分离，输出洁净、干燥的压缩空气供医疗设备使用，操作方便。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种冷冻装置，其特征在于，包括换热器(41)、降温组件和半导体制冷片(46)，所述降温组件包括降温板(42)，所述换热器(41)上设有进气口(51)、出气口(52)和出液口(53)，所述半导体制冷片(46)包括冷端和热端，所述换热器(41)和所述降温板(42)夹住所述半导体制冷片(46)，所述半导体制冷片(46)的冷端与所述换热器(41)贴合，所述半导体制冷片(46)的热端与所述降温板(42)贴合，所述换热器(41)包括上压板(54)、换热板组件(56)和下压板(55)，所述换热板组件(56)具有气体通道和液体通道，所述进气口(51)和所述出气口(52)设置在所述上压板(54)上，所述出液口(53)设置在所述下压板(55)上，所述进气口(51)和所述出气口(52)与所述换热板组件(56)的气体通道连通，所述出液口(53)与所述换热板组件(56)的液体通道连通，所述换热板组件(56)包括多个换热板，所述换热板包括板壳(60)和嵌入所述板壳(60)的风道片(70)，所述板壳(60)设有进气孔(61)、出气孔(62)和下液孔(63)，所述风道片(70)具有镂空形成的第一风道(71)和第二风道(72)，所述第一风道(71)和所述第二风道(72)之间通过分隔条(73)分隔，所述第一风道(71)覆盖所述进气孔(61)，所述第二风道(72)覆盖所述出气孔(62)，所述第一风道(71)、所述第二风道(72)和所述分隔条(73)分别覆盖部分所述下液孔(63)，使所述板壳(60)和所述风道片(70)之间形成回风通道，所述降温组件包括导热管(43)，所述导热管(43)内具有导热液，所述导热管(43)贯穿所述降温板(42)。

2.根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于，所述第一风道(71)具有集液部(74)，所述集液部(74)与所述下液孔(63)的重合部分形成所述换热板的水孔(81)。

3.根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于，所述第二风道(72)具有回风部(75)，所述回风部(75)与所述下液孔(63)的重合部分形成所述换热板的回风孔(82)。

4.根据权利要求3所述的冷冻装置，其特征在于，相邻所述风道片(70)上的所述回风部(75)位置不同，使相邻所述换热板的所述回风孔(82)错位。

5.根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于，所述第一风道(71)和所述第二风道(72)的边缘具有凸起的挡流块(76)。

6.根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于，所述降温组件包括散热盒(44)和散热风扇(45)，所述散热风扇(45)安装在所述散热盒(44)上，所述导热管(43)穿过所述散热盒(44)。

7.一种医用压缩机，其特征在于，包括如权利要求1-6任一所述的冷冻装置。