CN209487936U - 一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及微通道降温技术领域，具体涉及一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置，包括下底板、散热板和上盖板，上盖板上设有进液孔和出液孔，散热板设有与进液孔对应的进液腔，散热板远离进液腔的一端设有散热腔，散热腔内设有微通道，进液腔和散热腔之间通过的导液通道连通，从导液通道进入散热腔的液体能够被上盖板上的高温区域汽化，形成汽雾。本实用新型通过使用封闭式的微通道相变冷却方式，使得半导体激光器能够很好的降温，实现很好的降温效果，具有降温效率高和降温效果好，结构紧凑等优点，进入进液腔的液体都能通过导液通道进入散热腔和微通道，进入散热腔和微通道的液体能带走大量的热量，大大提高了液体降温的效率。

Description

一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置

技术领域

本实用新型涉及微通道降温技术领域，具体而言，涉及一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置。

背景技术

激光加工是激光系统最常用的应用，其中，激光热加工是最常见的应用形式。具体来说，激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光镭射打标、激光钻孔和微加工等。激光热加工的系统中，半导体激光器是核心部件，用去产生高强度的激光束。

近年来，随着使用者需求的提高以及研究的深入，大功率半导体激光器的性能得到了快速的提升。但是，随着大功率半导体激光器功率的增大，器件产生的热量也越来越大。半导体激光器温度急剧上升后，会使得输出波长发生变化，光电转化效率降低，输出功率减小，影响加工效率和加工精度。

传统的散热方式包括半导体制冷、热管传热、喷雾冷却，这些散热方式能满足激光器温度控制，但是散热能力有限，无法满足大功率激光器的散热需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置，以解决现有技术中传统散热方式无法满足大功率激光器散热需求的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置，包括由下至上依次叠放设置且外形及尺寸一致的下底板、散热板和上盖板，所述上盖板上设有进液孔和出液孔，所述进液孔和所述出液孔位于所述上盖板的同一端，所述散热板设有与所述进液孔对应的进液腔，所述散热板远离所述进液腔的一端设有散热腔，所述散热腔远离所述进液腔的一侧设有微通道，所述进液腔和所述散热腔之间通过导液通道连通，从所述导液通道进入所述散热腔的液体能够被所述上盖板上的高温区域汽化，形成汽雾，其中，

所述导液通道为连接所述进液腔和所述散热腔的直通长槽，沿着所述散热板的长度方向，在所述进液腔内、所述导液通道内、所述散热腔内和所述微通道内均设有毛细通道，

在所述散热板的背面与所述散热腔相对应的位置设有回流腔，所述微通道远离所述进液腔的一端设有与所述回流腔连通的流回孔，在所述散热板的背面与所述出液孔相对应的位置设有回流出液孔，所述回流出液孔和所述回流腔通过回流通道连通。

可选地，所述散热腔为朝向所述微通道开口的喇叭口型，所述微通道为中部突出的山字型，所述散热腔张开的两侧和所述微通道突出的两侧形成狭长的引流通道。

可选地，所述引流通道为朝向所述导液通道液体流出处开口的喇叭口型。

可选地，所述引流通道靠近所述散热腔张开两侧的边缘处设有平滑引流部。

可选地，所述下底板、所述散热板和所述上盖板上均对应设有安装孔。

如上，应用本实用新型的技术方案，本实用新型提供的一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置通过使用封闭式的微通道相变冷却方式，使得上盖板上的半导体激光器能够很好的降温，实现很好的降温效果，具有冷却效率高和冷却效果好，结构紧凑的优点。同时，进入进液腔的液体都能够通过导液通道进入散热腔和微通道，使得进入散热腔和微通道的液体都能带走大量的热量，大大的提高了液体降温的效率。

为让本实用新型的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例并结合附图详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本实用新型的一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置结构拆分图；

图2示意性示出了本实用新型的一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置中散热板的正面图；

图3示意性示出了本实用新型的一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置中散热板的背面图；

图4示意性示出了本实用新型的一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置的剖视图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

参见图1-4所示，根据本实用新型的实施例提供了一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置，包括由下至上依次叠放设置且外形及尺寸一致的下底板1、散热板2和上盖板3，所述上盖板3上设有进液孔30和出液孔31，所述进液孔30和所述出液孔31位于所述上盖板3的同一端，所述散热板2设有与所述进液孔30对应的进液腔20，沿着所述散热板2的长度方向X，所述散热板2远离所述进液腔20的一端设有散热腔23，所述散热腔23远离所述进液腔20的一侧设有微通道24，所述进液腔20和所述散热腔23之间通过导液通道22连通，从所述导液通道22进入所述散热腔23的液体能够被所述上盖板3上的高温区域32汽化，形成汽雾。

也就是说，进液孔30、进液腔20、导液通道22、散热腔23和微通道24共同形成了液体通道(如图2和图4中实线箭头所示)，从进液孔30通过进液腔20进入导液通道22的液体在进液孔30压力的作用下通过散热腔23进入微通道24，在散热腔23和微通道24内被所述上盖板3上的高温区域32部分或者全部汽化，形成汽雾。液体在形成气雾的过程中由液态汽化成气态，在发生相变的过程中能够吸收大量的热，使得上盖板3上的高温区域32的温度下降，可以很好的实现降温的效果。同时，进入进液孔30的液体都能够通过进液腔20和导液通道22进入散热腔23和微通道24内，进入散热腔23和微通道24内的液体都能带走大量的热量，大大的提高了液体降温的效率。

微通道24的面积越大，汽化带走的热量的就越多。因此，在实际应用过程中，应该尽可能的增加微通道24的面积和微通道24内的液体量。在本实施例中，散热腔23内的微通道24由若干条细长的狭槽组成。在其他实施例中，微通道也可为弯曲的毛细孔和或者弯曲的狭槽构成。

另外，为了进一步的增大能够被汽化的液体面积和增加液体的流速，参见图1-2所示，在本实施例中，沿着所述散热板2的长度方向X，在所述进液腔20内、所述导液通道22内、所述散热腔23内和所述微通道24内均设有毛细通道220。毛细通道220通过毛细现象能够快速的将进液腔20内的液体引导到散热腔23内，同时，能够增大液体的分散面积，提升散热腔23的散热能力。

为了确保散热板内留存有足够的液体和促进散热腔内的液体流动，参见图1-2所示，在本实施例中，所述导液通道22为连接所述进液腔20和所述散热腔23的直通长槽，直通长槽能够使得进入进液腔20内的液体快速流到散热腔23内，便于在散热腔23内注入大量的液体，促进散热腔23内的液体流动，通过液体的流动带走大量的热量。

在本实施例中，上盖板3上安装有半导体激光器4，在半导体激光器4工作的时候，会产生大量的热，使得上盖板3上形成高温区域32，高温区域32会使得进入散热腔23和微通道24内的液体汽化，汽化过程能够吸收大量的热，进而能够使得半导体激光器4的温度下降，确保半导体激光器4能够稳定可靠的工作。

需要说明的是，本实用新型对液体的具体类型和散热板的具体材料不做限定，可以根据实际需要进行合理的选择。在本实施例中，液体为乙醇，散热板2为紫铜加工而成，其中，乙醇利于汽化，紫铜利于散热，便于加工。在其他实施例中，液体也可以为甲醇或者蒸馏水，散热板也可以为其他材料，本实用新型对此不做限定。

进一步地，参见图1-4所示，在本实用新型中，在所述散热板2的背面与所述散热腔23相对应的位置设有回流腔25，所述微通道24远离所述进液腔20的一端设有与所述回流腔25连通的流回孔240，在所述散热板2的背面与所述出液孔31相对应的位置设有回流出液孔21，所述回流出液孔21和所述回流腔25通过回流通道26连通。

也就是说，流回孔240、回流腔25、回流通道26、回流出液孔21和出液孔31共同形成了回流通路(如图4中虚线箭头和实现箭头间隔设置所示)。进入散热腔23和微通道24的液体在被上盖板3上的高温区域32部分或者全部汽化后，形成大量的汽雾，汽雾和没有被汽化的液体依次通过流回孔240、回流腔25、回流通道26、回流出液孔21和出液孔31被排出，同时，带走了大量的热量，使得上盖板3上高温区域32的温度得到很大的下降，实现很好的降温效果。

另外，为了更好的散热和液体更好的流动，参见图1-4所示，在本实用新型中，所述散热腔23为朝向所述微通道24开口的喇叭口型，所述微通道24为中部突出的山字型，所述散热腔23张开的两侧和所述微通道24突出的两侧形成狭长的引流通道230。所述引流通道230为朝向所述导液通道22液体流出处开口的喇叭口型。所述引流通道230靠近所述散热腔23张开两侧的边缘处设有平滑引流部231。

具体的，参见图2所示，在本实施例中，散热腔23为喇叭口型，通过导液通道22进入所述散热腔23的液体能够迅速的进入微通道24内，增大了液体的分散面积，也即增大了散热腔23内的散热液体的面积。同时，将狭长的引流通道230设置为朝向导液通道22液体流出处开口的喇叭口型，且在引流通道230靠近所述散热腔23张开两侧的边缘处设有平滑引流部231，能够减少毛细通道220对液体的侧流阻力，使得液体流向两侧的微通道24内的流速更快，确保流入散热腔23内的液体能够同时流入各个微通道24内，更好的实现散热的效果。进入微通道24的液体流速会增快，液体的面积也会增大，能够进一步提升散热腔23的散热能力，实现更好的散热效果。

进一步地，为了便于安装，同时使得下底板、散热板和上盖板之间能够可靠的密封和紧密的连接，参见图1-4所示，在本实用新型中，所述下底板1、所述散热板2和所述上盖板3上均对应设有安装孔11，在安装时可以适用紧固螺栓穿过安装孔11，使得下底板1、散热板2和上盖板3紧密的连接在一起。

根据上述实施例可以知道，本实用新型提供的一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置通过使用封闭式的微通道相变冷却方式，使得上盖板上的半导体激光器能够很好的降温，实现很好的降温效果，具有冷却效率高和冷却效果好，结构紧凑的优点。同时，进入进液腔的液体都能够通过导液通道进入散热腔和微通道，使得进入散热腔和微通道的液体都能带走大量的热量，大大的提高了液体降温的效率。

综上所述，本实用新型提供的上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置，其特征在于，包括由下至上依次叠放设置且外形及尺寸一致的下底板、散热板和上盖板，所述上盖板上设有进液孔和出液孔，所述进液孔和所述出液孔位于所述上盖板的同一端，所述散热板设有与所述进液孔对应的进液腔，所述散热板远离所述进液腔的一端设有散热腔，所述散热腔远离所述进液腔的一侧设有微通道，所述进液腔和所述散热腔之间通过导液通道连通，从所述导液通道进入所述散热腔的液体能够被所述上盖板上的高温区域汽化，形成汽雾，其中，

所述导液通道为连接所述进液腔和所述散热腔的直通长槽，沿着所述散热板的长度方向，在所述进液腔内、所述导液通道内、所述散热腔内和所述微通道内均设有毛细通道，

在所述散热板的背面与所述散热腔相对应的位置设有回流腔，所述微通道远离所述进液腔的一端设有与所述回流腔连通的流回孔，在所述散热板的背面与所述出液孔相对应的位置设有回流出液孔，所述回流出液孔和所述回流腔通过回流通道连通。

2.如权利要求1所述的适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置，其特征在于，所述散热腔为朝向所述微通道开口的喇叭口型，所述微通道为中部突出的山字型，所述散热腔张开的两侧和所述微通道突出的两侧形成狭长的引流通道。

3.如权利要求2所述的适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置，其特征在于，所述引流通道为朝向所述导液通道液体流出处开口的喇叭口型。

4.如权利要求2所述的适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置，其特征在于，所述引流通道靠近所述散热腔张开两侧的边缘处设有平滑引流部。

5.如权利要求1所述的适用光学系统的直通式微通道蒸发散热装置，其特征在于，所述下底板、所述散热板和所述上盖板上均对应设有安装孔。