CN117928293A - 一种多级换热装置及换热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多级换热装置及换热系统，涉及冷冻消融技术领域，多级换热装置包括：多级串联设置的换热器，换热器均具备工作介质通道和冷却介质通道，工作介质通道用于通入工作介质，相邻的两个工作介质通道能够串联，任意一个工作介质通道的出口均能够与待冷却的导管直接连通。本发明提供的多级换热装置具备多级串联设置的换热器，任意一个工作介质通道的出口均能够与待冷却的导管直接连通，从每一个工作介质通道内流出的工作介质的温度均不相同，且从前至后温度越来越低，因此，本发明能够提供多种温度梯度的工作介质，进而适应不同空间变化程度的导管，进而提高冷冻消融的效果。
Description
技术领域
本发明涉及冷冻消融技术领域，特别是涉及一种多级换热装置及换热系统。
背景技术
目前的冷冻消融装置中，仅配备了一级制冷装置，最低能将温度降到-27℃，此时的液态一氧化二氮换热能力较差，只能用于配备球囊型冷冻消融导管的冷冻降温，经过降温的液态一氧化二氮通过导管流入到球囊，瞬间气化温度迅速降低，实现球囊表面的低温，完成冷冻消融；其降温过程主要靠液态一氧化二氮的气化，吸收热量进行降温，根据降温原理只能用于球囊型冷冻导管，有空间压力变化的导管，对于压力变化小的导管，由于流入导管的液态一氧化二氮温度较高，换热效果较差，消融效果不良。
发明内容
本发明的目的是提供一种多级换热装置及换热系统，以解决上述现有技术存在的问题，提高冷冻消融的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种多级换热装置，包括：多级串联设置的换热器，所述换热器均具备工作介质通道和冷却介质通道，所述工作介质通道用于通入工作介质，相邻的两个所述工作介质通道能够串联，任意一个所述工作介质通道的出口均能够与待冷却的导管直接连通。
优选地，设置有两个所述换热器，沿着工作介质的流动方向依次为第一换热器和第二换热器，其中，所述第一换热器为压缩机制冷换热，所述第二换热器的冷却介质通道的进口与导管的回液口连通，以利用工作介质的气化释放冷量进行换热。
优选地，还包括回液管以及进液管，所述回液管的一端与所述回液口连通，另一端与所述第二换热器的冷却介质通道的进口连通，所述进液管的一端与导管的进液口连通，另一端能够与任意一所述工作介质通道连通；
其中，所述回液管以及所述进液管上均设置有压力检测以及温度检测装备。
优选地，两个所述换热器的所述工作介质通道之间设置有第一阀门，所述第一换热器的工作介质通道与所述进液管之间设置有第二阀门，所述第二换热器的工作介质通道与所述进液管之间设置有第三阀门。
优选地，当所述导管空间压力变化大时，则控制所述第一阀门以及所述第三阀门关闭，所述第二阀门打开；
当所述导管空间压力变化小时，则控制所述第一阀门以及所述第三阀门打开，第二阀门关闭。
优选地，所述工作介质为一氧化二氮。
本发明还提供了一种换热系统，包括如上所述的多级换热装置、供气装置以及排气装置。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的多级换热装置具备多级串联设置的换热器，任意一个工作介质通道的出口均能够与待冷却的导管直接连通，从每一个工作介质通道内流出的工作介质的温度均不相同，且从前至后越来越低，因此，本发明能够提供多种温度梯度的工作介质，进而适应不同空间变化程度的导管，进而提高冷冻消融的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明实施例提供的多级换热装置100的结构示意图；
图2为图1中部分结构示意图；
图3为换热绕组的结构示意图；
图4为另一种换热绕组的结构示意图；
图5为壳体的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的换热系统的结构示意图；
图中：1-第一阀门；2-第二阀门；3-第三阀门；4-第一换热器；41-压缩机；42-冷凝器；5-第二换热器；6-导管；7-回液压力检测装置；8-回液温度检测装置；9-进液压力检测装置；10-进液温度检测装置；100-多级换热装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种多级换热装置100，如图1～图2所示，包括：多级串联设置的换热器，换热器均具备工作介质通道和冷却介质通道，工作介质通道用于通入工作介质，相邻的两个工作介质通道能够串联，任意一个工作介质通道的出口均能够与待冷却的导管6直接连通。
其中，每级换热器均用于对工作介质进行降温，降温后的工作介质用于通入导管6中进行冷冻消融。
本发明提供的多级换热装置100中从每一个工作介质通道内流出的工作介质的温度均不相同，且从前至后越来越低，因此，本发明能够提供多种温度梯度的工作介质，进而适应不同空间变化程度的导管6，进而提高冷冻消融的效果。
于一些实施例中，本发明实施例设置有两个换热器，沿着工作介质的流动方向依次为第一换热器4和第二换热器5，其中，第一换热器4为压缩机41制冷换热，其配备有冷凝器42，第二换热器5的冷却介质通道的进口与导管6的回液口连通，以利用工作介质的剩余冷量进行换热。
本实施例充分利用了导管6内冷冻消融后工作介质中剩余的冷量，第二换热器5的换热效果好；工作介质优选为一氧化二氮，气态的一氧化二氮通过到第一换热器4中进行降温后呈液态，此时温度为-10℃至-20℃，当使用球囊型冷冻消融导管6，则无需经过第二换热器5，直接将液态的-10℃至-20℃的一氧化二氮输送到球囊，在球囊内压力迅速释放，液态变为气态吸收热量，温度下降，对组织冷冻消融。
如果使用冷冻导管6，压力及空间变化小，需要更多的能量换热，工作介质则需要经过第二换热器5，对液态一氧化二氮持续降温，首先经过第二换热器5后进入冷冻导管6对冷冻部位降温，之后经过循环回到第二换热器5，此时压力瞬间释放，空间变大，一氧化二氮瞬间气化，对进入第二换热器5的工作介质再次降温(此时温度能降到-70℃至-80℃)，可对组织进行冷冻消融。
为了实现上述实施例中的调节，两个换热器的工作介质通道之间设置有第一阀门1，第一换热器4的工作介质通道与进液管之间设置有第二阀门2，第二换热器5的工作介质通道与进液管之间设置有第三阀门3。
具体的，当导管6空间压力变化大时，则控制第一阀门1以及第三阀门3关闭，第二阀门2打开；
当导管6空间压力变化小时，则控制第一阀门1以及第三阀门3打开，第二阀门2关闭。
于一些实施例中，本发明实施例还包括回液管以及进液管，回液管的一端与回液口连通，另一端与第二换热器5的冷却介质通道的进口连通，进液管的一端与导管6的进液口连通，另一端能够与任意一工作介质通道连通；
其中，回液管以及进液管上均设置有压力检测以及温度检测装备，如图2中所示意的回液压力检测装置7、回液温度检测装置8、进液压力检测装置9和进液温度检测装置10。
当需要使用第二换热器5进行二级冷却时，则可根据进液及回液温度及压力精准控制其核心冷冻温度。
上述实施例举例说明了二级换热装置的结构，然而本发明并未限定换热器的具体数量，换而言之，换热器的数量可以为三个、四个等，具体需根据使用者的需求进行设定。且对换热器的换热方式也可作出更改，例如将所有的换热器均设置为压缩机冷却换热等。
另外，工作介质也可采用一氧化二氮以外的物质，本发明对此不做限定。
于一些实施例中，本发明实施例提供一种换热器的结构，具体的，换热器包括壳体以及壳体内的换热绕组，换热绕组内流通工作介质，换热绕组外、壳体内用于流通制冷介质，例如制冷剂或液态的一氧化二氮，如图3和图4所示，换热器内部换热绕组为往复回折结构或螺旋结构，材质为紫铜，耐低温、导热性能好，能快速实现热交换。如图5所示，壳体材质为紫铜，制冷剂/液态的一氧化二氮从进口进入，体积膨胀，温度迅速下降，工作介质在换热器绕组内被降温，变为液态并持续降温。
如图6所示，本发明还提供了一种换热系统，包括如上任意一个实施例中所述的多级换热装置100、供气装置以及回气装置，其中，供气装置以及回气装置如图所示，其属于现有技术中的方案，在此不再赘述，另外，本实施例中的换热系统具备上述任意一个实施例中所述的多级换热装置100的所有优势，在此也不再进行赘述。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种多级换热装置，其特征在于：包括：多级串联设置的换热器，所述换热器均具备工作介质通道和冷却介质通道，所述工作介质通道用于通入工作介质，相邻的两个所述工作介质通道能够串联，任意一个所述工作介质通道的出口均能够与待冷却的导管直接连通。
2.根据权利要求1所述的多级换热装置，其特征在于：设置有两个所述换热器，沿着工作介质的流动方向依次为第一换热器和第二换热器，其中，所述第一换热器为压缩机制冷换热，所述第二换热器的冷却介质通道的进口与导管的回液口连通，以利用工作介质的气化释放冷量进行换热。
3.根据权利要求2所述的多级换热装置，其特征在于：还包括回液管以及进液管，所述回液管的一端与所述回液口连通，另一端与所述第二换热器的冷却介质通道的进口连通，所述进液管的一端与导管的进液口连通，另一端能够与任意一所述工作介质通道连通；
其中，所述回液管以及所述进液管上均设置有压力检测以及温度检测装备。
4.根据权利要求3所述的多级换热装置，其特征在于：两个所述换热器的所述工作介质通道之间设置有第一阀门，所述第一换热器的工作介质通道与所述进液管之间设置有第二阀门，所述第二换热器的工作介质通道与所述进液管之间设置有第三阀门。
5.根据权利要求4所述的多级换热装置，其特征在于：当所述导管空间压力变化大时，则控制所述第一阀门以及所述第三阀门关闭，所述第二阀门打开；
当所述导管空间压力变化小时，则控制所述第一阀门以及所述第三阀门打开，第二阀门关闭。
6.根据权利要求1所述的多级换热装置，其特征在于：所述工作介质为一氧化二氮。
7.一种换热系统，其特征在于：包括权利要求1～6任意一项所述的多级换热装置、供气装置以及排气装置。
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2024
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