CN113422288B - 一种太阳能光伏半导体激光器用的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能光伏半导体激光器用的冷却装置，涉及半导体激光器技术领域，以解决在散热冷却过程中，通常半导体激光器安装座内部始终为高热区，散热冷却只是引导表面的热量输出，导致在使用过程中始终处于高热高负荷的运行状态，导致使用寿命降低的问题，包括保护壳；所述保护壳为长方体箱状结构；所述端封板为Y状结构，上下两个端封板分别封堵在保护壳的上下两端；所述散热后座为与端封板相适应的尖锥状结构，散热后座固定对接在保护壳的后端位置处。本发明中导热翅为扭曲一百八十度的弯板，导热翅纵向环形均匀分布在安装座中，便于加速散热，并且能够起到辅助推动散热扇轮旋转的作用，提高散热冷却效果。

Description

一种太阳能光伏半导体激光器用的冷却装置

技术领域

本发明涉及半导体激光器技术领域，更具体地说，特别涉及一种太阳能光伏半导体激光器用的冷却装置。

背景技术

通常半导体激光器波长温度系数通常为0.2nm/K。为了从808nm半导体激光器获得797nm的输出波长，需要将其冷却到零下30度左右。同时为了稳定激光器输出波长，其温度起伏要小于10mK。

现有的半导体激光器冷却装置多如专利申请号CN201310135883.2中公开的一种用于半导体激光器的冷却装置，具有水冷底座，该水冷底座具有用于流通冷却水的水路，水路中具有突出于水路中的水坝结构，该水坝结构将水路划分成相连通的第一段、第二段和第三段，其中第一段和第三段分别位于水坝结构的两侧，第二段位于第一段和第三段之间并与水坝结构相对，且该第二段相比于第一段和第三段更接近于水冷底座的一个表面。

半导体激光器的冷却装置在使用过程中，为保证散热效率和满足狭小空间的目的，采用水冷或者被动散热的目的，而在散热冷却过程中，通常半导体激光器安装座内部始终为高热区，散热冷却只是引导了表面的热量输出，导致在使用过程中始终处于高热高负荷的运行状态，导致使用寿命降低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能光伏半导体激光器用的冷却装置，以解决在散热冷却过程中，通常半导体激光器安装座内部始终为高热区，散热冷却只是引导了表面的热量输出，导致在使用过程中始终处于高热高负荷的运行状态，导致使用寿命降低的问题。

本发明太阳能光伏半导体激光器用的冷却装置的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：

一种太阳能光伏半导体激光器用的冷却装置，包括保护壳；所述保护壳为长方体箱状结构；所述端封板为Y状结构，上下两个端封板分别封堵在保护壳的上下两端；所述内安装座为与保护壳相对应的矩形状结构，内安装座内置在保护壳内腔中部靠前处；所述散热后座为与端封板相适应的尖锥状结构，散热后座固定对接在保护壳的后端位置处；所述循环水箱固定安装在保护壳右端侧壁上；所述换热杯固定安装在内安装座的后端侧壁上；所述动力输送管为V状结构，动力输送管固定安装在散热后座内腔侧壁中部位置处，所述内安装座包括固定盘和导热翅，所述固定盘垂直向前固定安装在内安装座的前端侧壁中部位置处，固定盘采用导热性良好的铜制成；所述导热翅为扭曲一百八十度的弯板，导热翅纵向环形均匀分布在安装座中，导热翅为导热性良好的铜制成，所述散热后座包括散热条孔、散热扇轮、散热轴和散热水轮，所述散热条孔横向开设在散热后座后端的两个倾斜侧壁中；所述散热轴垂直转动安装在散热条孔所在平面的中部；所述散热扇轮固定安装在散热轴的后端；所述散热水轮固定安装在散热轴的前端，且散热水轮内置在动力输送管中。

进一步的，所述循环水箱包括循环泵，所述循环水箱的后端侧壁下端固定安装有循环泵，循环泵的排出管与动力输送管的右端固定相连通。

进一步的，所述换热杯为前端宽后端窄的锥瓶状结构，所述换热杯包括内进管、换热球罩和导热管，所述内进管纵向固定安装在换热杯的后端中部，动力输送管的左端与内进管的后端之间通过水管相连通，内进管后端外侧的换热杯上通过水管与循环水箱上端内腔相连通；所述换热球罩固定安装在换热杯内腔前端与内安装座相连接处，换热球罩上开设有分布均匀的通孔，内进管的前端延伸至换热球罩内腔中；所述导热管连接在换热球罩与内安装座之间，导热管为弧状的铜管制成。

进一步的，所述动力输送管包括动力腔盘，所述动力腔盘为圆盘状结构，动力腔盘分别置于动力输送管左右两端管腔的中部位置处，动力腔盘整体位于动力输送管偏上位置处，散热水轮则处于动力腔盘内腔中。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明中导热翅为扭曲一百八十度的弯板，导热翅纵向环形均匀分布在内安装座中，导热翅为导热性良好的铜制成，导热翅可将热量沿扭曲旋转的结构向后引导，在引导过程中能够形成旋转气流，便于加速散热，并且能够起到辅助推动散热扇轮旋转的作用，提高散热冷却效果。

2、本发明中散热水轮固定安装在散热轴的前端，且散热水轮内置在动力输送管中，散热条孔可使得热量溢出，以便于达到冷却散热的目的，而散热水轮能够在循环冷却水的带动下进行旋转，使得散热扇轮也进行旋转，从而能够将内部的热气吸出散热，使得导热翅后端始终处于低温区，形成热量始终向后流动的动态，充分保证了冷却的高效性。

3、本发明中导热管连接在换热球罩与内安装座之间，导热管为弧状的铜管制成，换热球罩和导热管可将内安装座上的热量吸附引导传出，而换热球罩与内进管相配合，使得进入的冷却水首先能够与换热球罩内的高温导热管进行换热，达到最高换热效率，而且换热球罩与内进管的存在使得进水和出水能够达到相对分离的目的，进一步保证了散热冷却效果。

4、本发明中冷却水在进入到动力输送管中后，经过动力腔盘时可带动散热水轮旋转，从而能够带动外部的散热扇轮旋转，将内部的热空气吸出，形成主动散热冷却的状态，以被动转换为主动的方式，提高了散热效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明的右前上方轴视结构示意图。

图2是本发明的左后上方轴视结构示意图。

图3是本发明的端封板移除状态后轴视结构示意图。

图4是本发明的端封板移除状态前轴视结构示意图。

图5是本发明的散热后座和动力输送管部分轴视结构示意图。

图6是本发明的动力腔盘壳体前移状态轴视结构示意图。

图7是本发明的换热杯部分轴视结构示意图。

图8是本发明的换热杯部分半剖分离状态轴视结构示意图。

图中，部件名称与附图编号的对应关系为：

1、保护壳；2、端封板；3、内安装座；301、固定盘；302、导热翅；4、散热后座；401、散热条孔；402、散热扇轮；403、散热轴；404、散热水轮；5、循环水箱；501、循环泵；6、换热杯；601、内进管；602、换热球罩；603、导热管；7、动力输送管；701、动力腔盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

如附图1至附图8所示：

本发明提供一种太阳能光伏半导体激光器用的冷却装置，包括保护壳1；保护壳1为长方体箱状结构；端封板2为Y状结构，上下两个端封板2分别封堵在保护壳1的上下两端；内安装座3为与保护壳1相对应的矩形状结构，内安装座3内置在保护壳1内腔中部靠前处；散热后座4为与端封板2相适应的尖锥状结构，散热后座4固定对接在保护壳1的后端位置处，如图1和图2所示，散热后座4包括散热条孔401、散热扇轮402、散热轴403和散热水轮404，散热条孔401横向开设在散热后座4后端的两个倾斜侧壁中；散热轴403垂直转动安装在散热条孔401所在平面的中部；散热扇轮402固定安装在散热轴403的后端；散热水轮404固定安装在散热轴403的前端，且散热水轮404内置在动力输送管7中，散热条孔401可使得热量溢出，以便于达到冷却散热的目的，而散热水轮404能够在循环冷却水的带动下进行旋转，使得散热扇轮402也进行旋转，从而能够将内部的热气吸出散热，使得导热翅302后端始终处于低温区，形成热量始终向后流动的动态，充分保证了冷却的高效性；循环水箱5固定安装在保护壳1右端侧壁上；换热杯6固定安装在内安装座3的后端侧壁上；动力输送管7为V状结构，动力输送管7固定安装在散热后座4内腔侧壁中部位置处。

如图1所示，内安装座3包括固定盘301和导热翅302，固定盘301垂直向前固定安装在内安装座3的前端侧壁中部位置处，固定盘301采用导热性良好的铜制成；导热翅302为扭曲一百八十度的弯板，导热翅302纵向环形均匀分布在内安装座3中，导热翅302为导热性良好的铜制成，导热翅302可将热量沿扭曲旋转的结构向后引导，在引导过程中能够形成旋转气流，便于加速散热，并且能够起到辅助推动散热扇轮402旋转的作用，提高散热冷却效果。

其中，循环水箱5包括循环泵501，循环水箱5的后端侧壁下端固定安装有循环泵501，循环泵501的排出管与动力输送管7的右端固定相连通，通过循环水箱5中的循环泵501提供循环动力，为换热杯6内腔提供内换热，避免内部温度过高的问题出现，而且也提高了散热冷却效率。

如图7和图8所示，换热杯6为前端宽后端窄的锥瓶状结构，换热杯6包括内进管601、换热球罩602和导热管603，内进管601纵向固定安装在换热杯6的后端中部，动力输送管7的左端与内进管601的后端之间通过水管相连通，内进管601后端外侧的换热杯6上通过水管与循环水箱5上端内腔相连通；换热球罩602固定安装在换热杯6内腔前端与内安装座3相连接处，换热球罩602上开设有分布均匀的通孔，内进管601的前端延伸至换热球罩602内腔中；导热管603连接在换热球罩602与内安装座3之间，导热管603为弧状的铜管制成，换热球罩602和导热管603可将内安装座3上的热量吸附引导传出，而换热球罩602与内进管601相配合，使得进入的冷却水首先能够与换热球罩602内的高温导热管603进行换热，达到最高换热效率，换热后的冷却水充满在换热杯6内，位于换热杯6内腔后端的冷却水从内进管601后端外侧的换热杯6上的水管回流到循环水箱5中，换热球罩602与内进管601的存在使得进水和出水能够达到相对分离的目的，进水从内进管601内腔中经过，而出水则能够从内进管601外侧的换热杯6中排出，进一步保证了散热冷却效果 。

如图6所示，动力输送管7包括动力腔盘701，动力腔盘701为圆盘状结构，动力腔盘701分别置于动力输送管7左右两端管腔的中部位置处，动力腔盘701整体位于动力输送管7偏上位置处，散热水轮404则处于动力腔盘701内腔中，冷却水在进入到动力输送管7中后，经过动力腔盘701时可带动散热水轮404旋转，从而能够带动外部的散热扇轮402旋转，将内部的热空气吸出，形成主动散热冷却的状态，以被动转换为主动的方式，提高了散热效率。

本实施例的具体使用方式与作用：

在使用过程中，半导体激光器安装在固定盘301上，导热翅302为扭曲一百八十度的弯板，导热翅302纵向环形均匀分布在内安装座3中，导热翅302为导热性良好的铜制成，导热翅302可将热量沿扭曲旋转的结构向后引导，在引导过程中能够形成旋转气流，便于加速散热，并且能够起到辅助推动散热扇轮402旋转的作用，提高散热冷却效果；

开启循环泵501，使得冷却水进行循环，动力腔盘701分别置于动力输送管7左右两端管腔的中部位置处，动力腔盘701整体位于动力输送管7偏上位置处，散热水轮404则处于动力腔盘701内腔中，冷却水在进入到动力输送管7中后，经过动力腔盘701时可带动散热水轮404旋转，从而能够带动外部的散热扇轮402旋转，将内部的热空气吸出，形成主动散热冷却的状态，以被动转换为主动的方式，提高了散热效率，而导热管603连接在换热球罩602与内安装座3之间，导热管603为弧状的铜管制成，换热球罩602和导热管603可将内安装座3上的热量吸附引导传出，而换热球罩602与内进管601相配合，使得进入的冷却水首先能够与换热球罩602内的高温导热管603进行换热，达到最高换热效率，而且换热球罩602与内进管601的存在使得进水和出水能够达到相对分离的目的，进一步保证了散热冷却效果。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (5)

1.一种太阳能光伏半导体激光器用的冷却装置，其特征在于：激光器用的冷却装置包括：

保护壳（1）；

所述保护壳（1）为长方体箱状结构；

端封板（2），所述端封板（2）为Y状结构，上下两个端封板（2）分别封堵在保护壳（1）的上下两端；

内安装座（3），所述内安装座（3）为与保护壳（1）相对应的矩形状结构，内安装座（3）内置在保护壳（1）内腔中部靠前处；

散热后座（4），所述散热后座（4）为与端封板（2）相适应的尖锥状结构，散热后座（4）固定对接在保护壳（1）的后端位置处；

循环水箱（5），所述循环水箱（5）固定安装在保护壳（1）右端侧壁上；

换热杯（6），所述换热杯（6）固定安装在内安装座（3）的后端侧壁上；所述换热杯（6）包括：内进管（601），所述内进管（601）纵向固定安装在换热杯（6）的后端中部，动力输送管（7）的左端与内进管（601）的后端之间通过水管相连通，内进管（601）后端外侧的换热杯（6）上通过水管与循环水箱（5）上端内腔相连通；换热球罩（602），所述换热球罩（602）固定安装在换热杯（6）内腔前端与内安装座（3）相连接处，换热球罩（602）上开设有分布均匀的通孔，内进管（601）的前端延伸至换热球罩（602）内腔中；导热管（603），所述导热管（603）连接在换热球罩（602）与内安装座（3）之间，导热管（603）为弧状的铜管制成；

动力输送管（7），所述动力输送管（7）为V状结构，动力输送管（7）固定安装在散热后座（4）内腔侧壁中部位置处；所述动力输送管（7）包括：动力腔盘（701），所述动力腔盘（701）为圆盘状结构，动力腔盘（701）分别置于动力输送管（7）左右两端管腔的中部位置处，动力腔盘（701）整体位于动力输送管（7）偏上位置处，散热水轮（404）则处于动力腔盘（701）内腔中。

2.如权利要求1所述一种太阳能光伏半导体激光器用的冷却装置，其特征在于：所述内安装座（3）包括：

固定盘（301），所述固定盘（301）垂直向前固定安装在内安装座（3）的前端侧壁中部位置处，固定盘（301）采用导热性良好的铜制成；

导热翅（302），所述导热翅（302）为扭曲一百八十度的弯板，导热翅（302）纵向环形均匀分布在内安装座（3）中，导热翅（302）为导热性良好的铜制成。

3.如权利要求1所述一种太阳能光伏半导体激光器用的冷却装置，其特征在于：所述散热后座（4）包括：

散热条孔（401）、散热扇轮（402）、散热轴（403）和散热水轮（404），所述散热条孔（401）横向开设在散热后座（4）后端的两个倾斜侧壁中；

散热轴（403），所述散热轴（403）垂直转动安装在散热条孔（401）所在平面的中部；

散热扇轮（402），所述散热扇轮（402）固定安装在散热轴（403）的后端；

散热水轮（404），所述散热水轮（404）固定安装在散热轴（403）的前端，且散热水轮（404）内置在动力输送管（7）中。

4.如权利要求1所述一种太阳能光伏半导体激光器用的冷却装置，其特征在于：所述循环水箱（5）包括：

循环泵（501），所述循环水箱（5）的后端侧壁下端固定安装有循环泵（501），循环泵（501）的排出管与动力输送管（7）的右端固定相连通。

5.如权利要求1所述一种太阳能光伏半导体激光器用的冷却装置，其特征在于：所述换热杯（6）为前端宽后端窄的锥瓶状结构。

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