CN203071389U - 一种可运行于高温环境下的小型激光器冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可运行于高温环境下的小型激光器冷却系统，包括有制冷系统、控制装置、储箱、与储箱连接的热沉冷却装置，制冷系统包括有依次循环连接的变频压缩机、冷凝器、节流管和设置于储箱内的蒸发管，热沉冷却装置内设置有加热器，加热器、变频压缩机和冷凝器均与控制装置电连接。本实用新型结构小型化，将压缩机变频控制技术和智能型PID高精度温控技术结合在一起，解决了小型激光器冷却系统的高温环境运行问题，并能够在较宽的环境温度范围正常工作。本实用新型用于军用领域或民用领域的小型激光器的温度控制，可以增加激光器的可靠性、延长其使用寿命。

Description

一种可运行于高温环境下的小型激光器冷却系统

技术领域

本实用新型涉及小型激光器的温度控制领域，具体是一种可运行于高温环境下的小型激光器冷却系统。

背景技术

小型激光器无论在民用领域还是军事领域都有很多应用，如激光雷达、目标照明、目标指示以及高能激光武器等，而激光器的散热问题一直难以难以很好地解决。对于激光器来说，激光输出的能量只是输入电能的极少部分，而绝大部分能量都转化为废热，使激光器内工作物质温度升高及其内部温度不均匀，直接影响了激光器的光学性能。所以冷却系统是激光器件中的一个重要组成部分。目前常用的激光器冷却方法有循环水冷却、冷水机组冷却、半导体制冷器冷却等。这三种冷却方式已得到广泛应用，在常温环境下能够有效地冷却激光器，但在高温环境下很难有效地冷却激光器，甚至会出现冷却系统无法启动、损坏等状况，而且现有的冷水机组一般体积较大、功耗比较大，而且效率、可靠性都不是很理想。

目前在普冷领域里，蒸气压缩制冷系统在各种制冷方式中其效率是最高的，若用于高温环境下（60℃左右），还有较多技术问题需要解决。常规的激光器冷水机组一般都采用蒸气压缩制冷系统，但是体积较大，不太适用于小型的需要便携的激光器。如何最大限度减小激光器冷却系统的体积，也是一个急待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可运行于高温环境下的小型激光器冷却系统，解决现有冷却系统无法在高温下有效冷却，且结构尺寸较大的问题。

本实用新型的技术方案为：

一种可运行于高温环境下的小型激光器冷却系统，包括有制冷系统、控制装置、换热装置、与换热装置连接的热沉冷却装置，所述的制冷系统包括有依次循环连接的压缩机、冷凝器、节流管和蒸发管，所述的换热系统为与热沉冷却装置连接的储箱，所述的蒸发管设置于储箱内，所述的热沉冷却装置内设置有加热器，所述的压缩机选用变频压缩机，所述的加热器、变频压缩机和冷凝器均与控制装置电连接。

所述的控制装置包括可编程逻辑控制器，以及分别与可编程逻辑控制器连接的热沉温度传感器、环境温度传感器、显示屏、按键和电源模块；所述的加热器、变频压缩机和冷凝器均与可编程逻辑控制器电连接，所述的热沉温度传感器设置于热沉冷却装置内。

所述的冷凝器选用微型翅片式冷凝器，微型翅片式冷凝器的侧部设置有可调速风机，风机转速随工况变化而自动调节。

所述的储箱和热沉冷却装置之间设置有冷却泵，所述的冷却泵的输入端通过弯管与储箱连通，冷却泵的输出端通过输入软管与热沉冷却装置的输入端连通，热沉冷却装置的输出端通过回流软管与储箱连通。

所述的冷凝器和节流管之间连接有过滤器。

所述的小型激光器冷却系统还包括有壳体，所述的制冷系统、储箱、控制装置的可编程逻辑控制器和电源模块设置于壳体内，所述的控制装置的环境温度传感器、显示屏和按键设置于壳体外壁上，所述的热沉冷却装置设置于壳体的顶端且与壳体内的储箱连通，并且热沉可以在一定范围内移动和翻转。

本实用新型可以正常运行的最高环境温度为62℃。

本实用新型的优点：

（1）、本实用新型采用变频压缩机，对压缩机进行变频控制，可有效防止压缩机的过载现象；采用新型制冷系统匹配设计，实现了高温62℃下的正常工作；

（2）、本实用新型通过温度传感器采集环境温度，然后控制装置根据环境温度改变压缩机制冷能力，进而降低冷却系统的整体功耗；

（3）、本实用新型热沉冷却装置内设置有加热器，对热沉冷却装置的温度进行进一步的精度调节，即使热负载变化剧烈，也能保证在较宽的环境温度范围内小型激光器温度的稳定性。

本实用新型结构简单，采用小型化设计，可用于军用领域或民用领域的小型激光器的温度控制，可以增加小型激光器的可靠性、延长其使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型壳体内的结构示意图。

图2是本实用新型的主视图。

图3是本实用新型的电路结构框图。

具体实施方式

见图1、图2，一种可运行于高温环境下的小型激光器冷却系统，包括有壳体1、控制装置、制冷系统、储箱2、冷却泵3和设置于壳体1顶端且内部设置有加热器4的热沉冷却装置5，其中，制冷系统包括有依次循环连接的变频压缩机6、微型翅片式冷凝器7、过滤器8、节流管9和设置于储箱2内的蒸发管，且微型翅片式冷凝器7的侧部设置有风机10，冷却泵3的输入端通过弯管11与储箱2连通，冷却泵3的输出端通过输入软管12与热沉冷却装置5的输入端连通，热沉冷却装置5的输出端通过回流软管13与储箱2连通；

控制装置包括可编程逻辑控制器14，以及分别与可编程逻辑控制器14连接的热沉温度传感器19、环境温度传感器15、显示屏16、按键17和电源模块18，加热器4、变频压缩机6和微型翅片式冷凝器7均与可编程逻辑控制器14电连接（见图3）；热沉温度传感器19设置于热沉冷却装置5内，且制冷系统、储箱2、可编程逻辑控制器14和电源模块18设置于壳体1内，环境温度传感器15、显示屏16和按键17设置于壳体1外壁上。

本实用新型的使用原理：

冷却循环包括两部分：制冷循环和载冷循环，二者通过储箱耦合并实现热量交换；

制冷循环中，制冷剂经过变频压缩机6高度压缩后变为高温高压气体，进入微型翅片式冷凝器7，在微型翅片式冷凝器7中快速冷却为液体，然后进入过滤器8将制冷剂中夹杂的杂质过滤掉，过滤后的制冷剂进入节流管9并且压力逐渐降低，随后制冷剂流入储箱2内部的蒸发管内，由于蒸发管内压力很低，液态制冷剂在其中蒸发汽化并降温，气化后的制冷剂被吸入变频压缩机6的吸气口，继续制冷循环，同时进入储箱2内部的载冷剂放热使得载冷剂温度降低，降温后的载冷剂从储箱2流出，通过弯管11进入冷却泵3，然后通过输入软管12进入热沉冷却装置5，在热沉冷却装置5内吸取被冷却对象的热量后，载冷剂温度升高，并通过回流软管13流回储箱2中，在储箱2内被冷却降温，继续载冷循环。

PID控制：热沉温度传感器19采集热沉温度，热沉温度传感器19将热沉温度传输给可编程逻辑控制器14，可编程逻辑控制器14根据热沉温度控制加热器4对热沉冷却装置5内的载冷剂进行加热控制，实现载冷剂温度的精确调节，适于较低温度下小型激光器冷却温度的控制；

变频控制：热沉温度传感器19和环境温度传感器15分别采集热沉温度和环境温度，然后将两温度值传输给可编程逻辑控制器14，可编程逻辑控制器14从而根据该两个温度值控制变频压缩机6的转速，可有效防止压缩机的过载现象，且在高温环境下，冷却效果更好。

本实用新型的电源模块18用于对控制装置、加热器4、变频压缩机6和微型翅片式冷凝器7进行供电。

Claims (6)

1.一种可运行于高温环境下的小型激光器冷却系统，包括有制冷系统，所述的制冷系统包括有依次循环连接的压缩机、冷凝器、节流管和蒸发管，其特征在于：所述的小型激光器冷却系统还包括有控制装置、换热装置、与换热装置连接的热沉冷却装置，所述的换热系统为与热沉冷却装置连接的储箱，所述的蒸发管设置于储箱内，所述的热沉冷却装置内设置有加热器，所述的压缩机选用变频压缩机，所述的加热器、变频压缩机和冷凝器均与控制装置电连接。

2.根据权利要求1所述的一种可运行于高温环境下的小型激光器冷却系统，其特征在于：所述的控制装置包括可编程逻辑控制器，以及分别与可编程逻辑控制器连接的热沉温度传感器、环境温度传感器、显示屏、按键和电源模块；所述的加热器、变频压缩机和冷凝器均与可编程逻辑控制器电连接，所述的热沉温度传感器设置于热沉冷却装置内。

3.根据权利要求1所述的一种可运行于高温环境下的小型激光器冷却系统，其特征在于：所述的冷凝器选用微型翅片式冷凝器，微型翅片式冷凝器的侧部设置有可调速风机。

4.根据权利要求1所述的一种可运行于高温环境下的小型激光器冷却系统，其特征在于：所述的储箱和热沉冷却装置之间设置有冷却泵，所述的冷却泵的输入端通过弯管与储箱连通，冷却泵的输出端通过输入软管与热沉冷却装置的输入端连通，热沉冷却装置的输出端通过回流软管与储箱连通。

5.根据权利要求1所述的一种可运行于高温环境下的小型激光器冷却系统，其特征在于：所述的冷凝器和节流管之间连接有过滤器。

6.根据权利要求2所述的一种可运行于高温环境下的小型激光器冷却系统，其特征在于：所述的小型激光器冷却系统还包括有壳体，所述的制冷系统、储箱、控制装置的可编程逻辑控制器和电源模块设置于壳体内，所述的控制装置的环境温度传感器、显示屏和按键设置于壳体外壁上，所述的热沉冷却装置设置于壳体的顶端且与壳体内的储箱连通。

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