CN220253749U - 一种用于激光器的单向相变蓄冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于激光器的单向相变蓄冷装置，包括壳体，所述壳体为上端敞口的矩形箱体，在壳体内设置有相变介质存储箱体，在相变介质存储箱体内设置有换热模块，在所述换热模块和相变介质存储箱体间填充有相变介质；相变介质存储箱体上设置有盖在上端敞口处的相变介质存储箱体盖板；所述换热模块包括换热管组，在所述换热管组的两端固定设置有端盖，所述端盖贯穿换热管组，在两个所述端盖之间设置有若干个均温板。该装置具有一个换热通道，通过单向流通分别实现蓄冷模块的充冷及放冷，低温介质通过该换热管组实现相变介质充冷，激光器高温冷媒通过该换热管组，实现相变介质换冷，装置结构紧凑、简单，满足激光器冷却的需求。

Description

一种用于激光器的单向相变蓄冷装置

技术领域

本实用新型涉及激光器冷却技术领域，更具体地涉及一种用于激光器的单向相变蓄冷装置。

背景技术

目前，就激光器的冷却方式而言，激光器的冷却系统分为风冷和液冷两类，对于小功率激光器，风冷式冷却可以完成散热，而大功率激光器必须采用液冷的方式。传统的液冷系统中，通过冷水机蒸汽压缩制冷对冷却水进行冷却，然后通过冷却水循环回路对激光器进行冷却。然而，大功率的冷水机组体积、重量极大，限制了其在便携式大功率激光器中的应用。

蓄冷是指将低于环境温度的冷量进行储存留待后用的技术，它是制冷技术的补充和调整，是协调冷能在时间和强度上供需不匹配的一种经济可行的方法。蓄冷装置提升激光器野外使用的便携性，通过给激光器配置相应的蓄冷装置，以蓄冷装置作为激光器散热系统的冷源，从而达到减小散热系统体积、重量，最终实现大功率激光器的便携化这一目的。

现有的相变蓄冷装置包括一储能箱，储能箱内放置相变材料，并且热管从入口处延伸通入储能箱，并且在储能箱内盘旋布置，再从出口处从储能箱引出，通过对储能箱的冷却实现相变材料的冷却，热管内流动导热介质实现相变介质放热。

现有技术采用换热管或者大翅片来强化换热器的热传导和自然对流，充放冷过程不稳定，其放冷速度开始时较快，到后面放冷速度越来越慢，最后有相当一部分剩余的冷量无法使用，且蓄冷时也存在同样的问题，蓄冷时速度较快，后来越来越慢，换热效率低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种充放冷过程稳定的用于激光器的单向相变蓄冷装置。

为实现上述目的，本实用新型包括壳体，所述壳体为上端敞口的矩形箱体，在壳体内设置有相变介质存储箱体，壳体上设置有盖在上端敞口处的壳体盖板，所述相变介质存储箱体为上端敞口的矩形箱体，在相变介质存储箱体内设置有换热模块，在所述换热模块和相变介质存储箱体间填充有相变介质；相变介质存储箱体上设置有盖在上端敞口处的相变介质存储箱体盖板；

所述换热模块包括换热管组，在所述换热管组的两端固定设置有端盖，所述端盖贯穿换热管组，在两个所述端盖之间设置有若干个均温板，所述均温板贯穿换热管组，换热管组中每个换热管的两端分别与入口集流管以及出口集流管相连，所述入口集流管与所述出口集流管的两端封闭，管壁上开设有连接口，入口管以及出口管通过所述连接口分别与入口集流管以及出口集流管相连，所述入口集流管、出口集流管、换热管组设置于相变介质存储箱体内部，所述入口管、出口管靠近换热管组的一端设置于相变介质存储箱体内部，另一端与贯穿相变介质存储箱体盖板以及壳体盖板；

所述换热管组的横截面的外周轮廓大体为矩形，所述换热管组包括多个换热管，每个换热管均由U型弯头与直管段连接，且多个直管段和U型弯头依次前后相接形成蛇形盘管；

所述均温板等间距设置，具有矩形直板。

进一步地，在所述壳体的内壁和所述相变介质存储箱体的外壁之间设置有保温层。

进一步地，所述入口集流管、出口集流管、入口管以及出口管位于相变介质存储箱体的同一侧。

进一步地，在靠近所述入口集流管的一侧，所述U型弯头倾斜设置，且水平方向上相邻的直管段连接的U型弯头倾斜方向相反，在远离所述入口集流管的一侧，U型弯头水平设置。

进一步地，与所述直管段靠近入口集流管一端连接的U型弯头与水平方向的夹角为30°-60°。

进一步地，在所述矩形直板上设置有折叠片，所述折叠片包括远离矩形直板且与矩形直板相平行的水平片，所述水平片的两侧对称地设置有与水平片相连接的连接片，所述连接片远离水平板的一端与矩形直板连接。

进一步地，所述壳体的侧面开设有若干安装孔。

进一步地，所述壳体盖板上设置有至少一个监测孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的在相变介质存储箱体内设置一套换热管组，低温介质通过该换热管组实现相变介质充冷，激光器高温冷媒通过该换热管组，实现相变介质换冷，装置结构紧凑、简单，满足激光器冷却的需求；换热管组的换热管有一定的倾斜角度，可以加快相变材料的融化和凝固过程；同时采用若干均温板贯穿设置在换热管组上，增大了换热管与相变材料的接触面积，进而增强了换热管与相变材料的换热效率使储热和放热过程速度更快，并且折叠片具有良好的热胀冷缩效应，使得已经结晶的相变材料能够自行脱落，避免长时间粘结在换热管和折叠片的表面而影响传热。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施方式，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种用于激光器的单向相变蓄冷装置的外部结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的壳体内部结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的换热模块正视图。

图4为本实用新型实施例提供的换热模块的立体结构示意图。

图5为本实用新型实施例提供的换热模块的侧视图。

图6为本实用新型实施例提供的图5中A处的局部放大结构示意图。

图中：

1、壳体；11、壳体盖板；12、监测孔；13、安装孔；2、相变介质存储箱体；21、相变介质存储箱体盖板；3、换热模块；31、换热管组；311、换热管；3111、直管段；3112、U型弯头；32、端盖；33、均温板；331、矩形直板；332、折叠片；3321、水平片；3322、连接片；34、入口集流管；35、出口集流管；36、入口管；37、出口管。

实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”“设置”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，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。下面根据本实用新型的整体结构，对其实施例进行说明。

针对现有的相变蓄冷装置所存在的问题，本相变蓄冷装置在结构上进行了改进，如图1所示，本实施例提供了一种用于激光器的单向相变蓄冷装置，包括壳体1，壳体为上端敞口的矩形箱体，在壳体1内设置有相变介质存储箱体2，壳体1上设置有盖在上端敞口处的壳体盖板11，相变介质存储箱体2为上端敞口的矩形箱体，在相变介质存储箱体2内设置有换热模块3，在换热模块3和相变介质存储箱体2间填充有相变介质；相变介质存储箱体2上设置有盖在上端敞口处的相变介质存储箱体盖板21。

如图2、图3所示，换热模块3包括换热管组31，在换热管组31的两端固定设置有端盖32，端盖32贯穿换热管组31，在两个端盖32之间设置有若干个均温板33，均温板33贯穿换热管组31，换热管组31中每个换热管311的两端分别与入口集流管34以及出口集流管35相连，入口集流管34与出口集流管35的两端封闭，管壁上开设有连接口，入口管36以及出口管37通过连接口分别与入口集流管34以及出口集流管35相连，入口集流管34、出口集流管35、换热管组31设置于相变介质存储箱体2内部，入口管36、出口管37靠近换热管组31的一端设置于相变介质存储箱体2内部，另一端与贯穿相变介质存储箱体盖板21以及壳体盖板11。

如图4所示，换热管组31包括多个换热管311，每个换热管311均由U型弯头3112与直管段3111连接，且多个直管段3111和U型弯头3112依次前后相接形成蛇形盘管。

如图5所示，均温板33等间距设置，具有矩形直板331。

本实施例通过在相变介质存储箱体内2设置一套换热管组31，低温介质通过该换热管组31实现相变介质充冷，激光器高温冷媒通过该换热管组31，实现相变介质换冷，装置结构紧凑、简单，满足激光器冷却的需求；同时采用若干均温板贯穿设置在换热管组上，增大了换热管与相变材料的接触面积，进而增强了换热管与相变材料的换热效率使储热和放热过程速度更快。

为了减少热量损失，防止相变材料提前溶解。在壳体1的内壁和相变介质存储箱体2的外壁之间设置有保温层。

如图3所示，入口集流管34、出口集流管35、入口管36以及出口管37位于相变介质存储箱体2的同一侧。

如图3所示，图中虚线框为一组换热管311，为了提升换热管的效率，如图4所示，在靠近入口集流管34的一侧，U型弯头（3112）倾斜设置，且水平方向上相邻的直管段连接的U型弯头（3112）倾斜方向相反，如图5所示，在远离所述入口集流管（34）的一侧，所述U型弯头（3112）水平设置。

在靠近入口集流管34的一侧，水平方向上相邻的U型弯3112倾斜方向相反，该结构设计使得布管更加紧凑，更加充分地利用了相变介质存储箱体2的内部空间，且尽可能地加快相变材料的融化和凝固过程。

与直管段3111靠近入口集流管34一端连接的U型弯头3112与水平方向的夹角为30°-60°，U型弯头3112倾斜后，可以加快相变材料的融化和凝固过程。

如图6所示，在矩形直板331上设置有折叠片332，折叠片332包括远离矩形直板331且与矩形直板331相平行的水平片3321，水平片3321的两侧对称地设置有与水平片3321相连接的连接片3322，连接片3322远离水平板3321的一端与矩形直板331连接。

采用若干矩形直板331贯穿设置在换热管组31上，增大了换热管与相变材料的接触面积，进而增强了换热管与相变材料的换热效率使储热和放热过程速度更快，并且均温板33上设置有折叠片332，折叠片332具有良好的热胀冷缩效应，使得已经结晶的相变材料能够自行脱落，避免长时间粘结在换热管和折叠片的表面而影响传热。

为了便于装置的移动和安装，如图1所示，在壳体1的侧面开设有若干安装孔13。

同时为了便于对装置充放冷过程的监测，在壳体盖板11上设置有至少一个监测孔，可对装置的温度、内部压力等参数进行监测。

工作原理：

充冷时：冷却后的所述低温介质温度不高于-15℃，依次通过入口管36进入入口集流管34，在入口集流管34分流，均流进入位于相变介质存储箱体2内的换热模块3，低温介质在换热模块3的换热管组31与相变介质间接接触使相变介质发生相变，实现相变介质充冷，最后依次通过出口集流管35、出口管37流出。

放冷时：吸热后的激光器冷媒依次通过入口管36进入入口集流管34，在入口集流管34分流，均流进入位于相变介质存储箱体2内的换热模块3，吸热后的激光器冷媒在换热模块3的换热管组31与相变介质间接接触使相变介质发生相变，实现相变介质放冷，最后依次通过出口集流管35、出口管37流出。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种用于激光器的单向相变蓄冷装置，其特征在于，包括壳体（1），所述壳体（1）为上端敞口的矩形箱体，在壳体（1）内设置有相变介质存储箱体（2），壳体（1）上设置有盖在上端敞口处的壳体盖板（11），所述相变介质存储箱体（2）为上端敞口的矩形箱体，在相变介质存储箱体（2）内设置有换热模块（3），在所述换热模块（3）和相变介质存储箱体（2）间填充有相变介质；相变介质存储箱体（2）上设置有盖在上端敞口处的相变介质存储箱体盖板（21）；

所述换热模块（3）包括换热管组（31），在所述换热管组（31）的两端固定设置有端盖（32），所述端盖（32）贯穿换热管组（31），在两个所述端盖（32）之间设置有若干个均温板（33），所述均温板（33）贯穿换热管组（31），换热管组（31）中每个换热管（311）的两端分别与入口集流管（34）以及出口集流管（35）相连，所述入口集流管（34）与所述出口集流管（35）的两端封闭，管壁上开设有连接口，入口管（36）以及出口管（37）通过所述连接口分别与入口集流管（34）以及出口集流管（35）相连，所述入口集流管（34）、出口集流管（35）、换热管组（31）设置于相变介质存储箱体（2）内部，所述入口管（36）、出口管（37）靠近换热管组（31）的一端设置于相变介质存储箱体（2）内部，另一端与贯穿相变介质存储箱体盖板（21）以及壳体盖板（11）；

所述换热管组（31）的横截面的外周轮廓大体为矩形，所述换热管组（31）包括多个换热管（311），每个换热管（311）均由U型弯头（3112）与直管段（3111）连接，且多个直管段（3111）和U型弯头（3112）依次前后相接形成蛇形盘管；

所述均温板（33）等间距设置，具有矩形直板（331）。

2.根据权利要求1所述的一种用于激光器的单向相变蓄冷装置，其特征在于，在所述壳体（1）的内壁和所述相变介质存储箱体（2）的外壁之间设置有保温层。

3.根据权利要求1所述的一种用于激光器的单向相变蓄冷装置，其特征在于，所述入口集流管（34）、出口集流管（35）、入口管（36）以及出口管（37）位于相变介质存储箱体（2）的同一侧。

4.根据权利要求1所述的一种用于激光器的单向相变蓄冷装置，其特征在于，在靠近入口集流管（34）的一侧，U型弯头（3112）倾斜设置，且水平方向上相邻的直管段连接的U型弯头（3112）倾斜方向相反，在远离所述入口集流管（34）的一侧，所述U型弯头（3112）水平设置。

5.根据权利要求4所述的一种用于激光器的单向相变蓄冷装置，其特征在于，与所述直管段（3111）靠近入口集流管（34）一端连接的U型弯头（3112）与水平方向的夹角为30°-60°。

6.根据权利要求1所述的一种用于激光器的单向相变蓄冷装置，其特征在于，在所述矩形直板（331）上设置有折叠片（332），所述折叠片（332）包括远离矩形直板（331）且与矩形直板（331）相平行的水平片（3321），所述水平片（3321）的两侧对称地设置有与水平片（3321）相连接的连接片（3322），所述连接片（3322）远离水平片（3321）的一端与矩形直板（331）连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于激光器的单向相变蓄冷装置，其特征在于，所述壳体（1）的侧面开设有若干安装孔（13）。

8.根据权利要求1所述的一种用于激光器的单向相变蓄冷装置，其特征在于，所述壳体盖板（11）上设置有至少一个监测孔（12）。