我校加压舱内空调装置演变的回顾

    随着戴人压力容器(潜水加压舱、高压氧舱)在全国范围内的普及,调节加压舱内温度的装置(加压舱内的空调装置)也发生了从无到有,从简到繁,从不规范使用到规范使用的演变。本文就我校加压舱内空调装置的演变作一介绍,供全国同行借鉴。

    一、初期加压舱内的空调方式

    20世纪的50～60年代,我国就有了载人的压力容器。其中大多是以潜水加压舱的形式设置在军内外的潜水部门;当时,全国只有4、5家单位拥有医用加压舱。那时加压舱的结构简单,为简单卧式耐压的圆柱状钢壳,两侧对称地设置观察窗,两端设圆门。另外,设进、排气阀和压力表、舱内照明及潜水对讲电话,不设空调装置。由于潜水加压舱的工作压高,一般升压速度也快,在夏天,加压舱加压时舱内温度可很快从室温升到40～50°C左右,减压时,一般速度也快,舱温可降到10°C以下。当时,最好的降温办法,只有通风,用冷却了的压缩空气来降低舱温,但不能恒定舱温,而且耗气量很大^[1]。

    到了20世纪70年代末期,有人设想用简单的冷、热水盘管法,进行舱内外的能量交换,以达到调节舱温的目的。具体是用耐压的盘管(常采用紫铜管设于舱内的踏脚板底部、舱顶及坐椅靠背后的空间)接出舱外,通过冷水池或热蒸汽经泵循环将舱内热能传输出舱外,达到降、升温目的(图1)。1979年,我校海医系在进行减压病动物实验的研究时,要在1～2 min内将舱压从1.5 MPa降到常压,以至舱温可降至零度以下,温差达几十度,影响实验结果。对此曾用不同长度的蒸汽盘管来使动物舱舱内温度处于恒定状态^[3]。

    二、半导体热电空调装置的研制

    到了20世纪80年代,我校海医系与南通航海仪表厂等几家研究单位共同协作,研究设计加压舱内的温度控制装置。利用半导体的“珀尔玷氏效应”来调节舱内温度。即当直流电通过一对N型和P型半导体元件组成的电耦对时,在N极和P极半导体元件两端接头处发生能级转移,一侧接头上吸收热量(吸热),另一侧接头上放出热量;改变电流方向时,吸热和放热方向亦相反(放热)(图2)。这就是“热电制冷空调原理”^[4]。

    利用半导体的这一原理研究、设计、制造了加压舱内的热电空调机组(图3);加压舱加压时,随着舱内压力的升高,舱内温度也升高。这时,由电源控制箱经变压器变压,再经整流器整流后变为32 V的直流电压供给热电制冷堆(由几十片半导体组成一组,根据舱内能量需要的多少由若干组串联而成)使用。将空调机开关开至制冷位置,舱内热空气由舱内风机抽吸,强迫通过“热电空调器”冷却,经管道返回到加压舱内,如此循环,达到舱内的降温。加压舱减压时,舱内温度迅速下降,空调机又作制热工况运行,舱内冷空气由风机抽吸,通过“热电空调器”加热,然后再返回舱内,起到对舱内加温作用。其冷、热量的多少由通过电流大小来调节。每套加压舱配两台热电空调机组,设于主舱的两侧坐位下,两侧的循环风机由舱外的电动机驱动。电动机轴的通舱方式:开始时是用直通轴,直通轴有一个冷却问题,要专设压力淡水柜(图3中2)装置;后来,采用了磁耦合技术,即在舱内外各设一内外磁块,当电动机运行时自动吸合同步运行(命名“永磁耦合器”)。