CN220382478U - 一种用于激光器的双向相变蓄冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于激光器的双向相变蓄冷装置，包括壳体，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，换热模块包括充冷模块和放冷模块，充冷模块包括低温介质入口集流管、低温介质出口集流管、低温介质入口管、低温介质出口管以及若干个换热管I，放冷模块包括冷媒入口集流管、冷媒出口集流管、冷媒入口管、冷媒出口管以及若干个换热管II，若干个换热管I和换热管II组成的横截面的外周轮廓大体为矩形，在换热管I和换热管II的两端固定设置有端盖，在两个端盖之间设置有若干个均温板。通过两条回路实现多介质同时充放冷，以及不同介质的同时充放冷过程，满足不同的应用需求。

Description

一种用于激光器的双向相变蓄冷装置

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双向相变蓄冷装置。

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。

现有技术主要采用单个换热模块对蓄冷装置进行充冷及放冷，虽然减小了换热器体积，但是不能同时进行多种介质的蓄冷或者同时蓄放冷，对于用于激光器的移动式相变蓄冷装置，当蓄冷包存储的冷量不能满足激光器一次出光时，激光器不能进行出光操作，若相变蓄冷装置在放冷的同时可实现充冷，将解决单向蓄冷装置续航能力不佳的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种能同时进行多种介质的蓄热或者同时蓄放热的用于激光器的双向相变蓄冷装置。

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，在所述换热模块和所述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；

所述换热模块包括充冷模块和放冷模块，所述充冷模块包括低温介质入口集流管、低温介质出口集流管、低温介质入口管、低温介质出口管以及若干个换热管I，所述低温介质入口集流管以及所述低温介质出口集流管分别与所述低温介质入口管以及所述低温介质出口管相连，所述换热管I的两端分别与所述低温介质入口集流管以及所述低温介质出口集流管相连，所述低温介质入口集流管、低温介质出口集流管、换热管I设置于相变介质存储箱体内部，所述低温介质入口管、低温介质出口管靠近换热管I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；

所述放冷模块包括冷媒入口集流管、冷媒出口集流管、冷媒入口管、冷媒出口管以及若干个换热管II，所述冷媒入口集流管以及所述冷媒出口集流管分别与所述冷媒入口管以及所述冷媒出口管相连，所述换热管II的两端分别与所述冷媒入口集流管以及所述冷媒出口集流管相连，所述冷媒入口集流管、冷媒出口集流管、换热管II设置于相变介质存储箱体内部，所述冷媒入口管、冷媒出口管靠近换热管II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；

若干个所述换热管I和若干个所述换热管II组成的横截面的外周轮廓大体为矩形，在若干个所述换热管I和若干个所述换热管II的两端固定设置有端盖，所述端盖贯穿换热管I和换热管II，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I和换热管II；

所述换热管I由U型弯头I与直管段I连接，且多个直管段I和U型弯头I依次前后相接形成蛇形盘管；

所述换热管II由U型弯头II与直管段II连接，且多个直管段II和U型弯头II依次前后相接形成蛇形盘管。

进一步地，所述均温板等间距设置，具有波纹翅片。

进一步地，所述低温介质入口集流管、低温介质出口集流管、低温介质入口管、低温介质出口管、冷媒入口集流管、冷媒出口集流管、冷媒入口管、冷媒出口管位于相变介质存储箱体的同一侧。

进一步地，所述低温介质入口管位于靠近所述冷媒出口管的一端，所述低温介质出口管位于靠近所述冷媒入口管的一端。

进一步地，所述U型弯头I倾斜后与直管段I连接，且与同一直管段I两端连接的U型弯头I的倾斜方向相反。

进一步地，在靠近冷媒入口集流管的一侧，所述U型弯头II倾斜设置，在远离冷媒入口集流管的一侧，所述U型弯头II水平设置。

进一步地，所述换热管I以及所述换热管II分别分层交叠设置。

进一步地，所述壳体的表面对称安装有4个吊环。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本装置在相变介质存储箱体内同时设置了充冷模块和放冷模块，分别包括了低温介质和激光器冷媒两条回路，可通过低温介质回路进行充冷同时通过激光器冷媒回路进行放冷，实现充冷、放冷过程同步进行，当蓄冷包存储的冷量不能满足激光器一次出光时，激光器不能进行出光操作，此处可通过随车或随飞机的电能进行临时充冷以满足激光器使用需求；同时在充冷模块和放冷模块可同时通入不同介质，通过两条回路实现多介质同时充放冷，以及不同介质的同时充放冷过程，满足不同的应用需求。

换热管I、II均有一定的倾斜角度，可以加快相变材料的融化和凝固过程；同时采用若干恒温板贯穿设置在若干个换热管上，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，并且波纹翅片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双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立体结构图。

图4为本实用新型实施例提供的充冷模块和放冷模块的立体结构示意图。

图5为本实用新型另一实施例提供的靠近冷媒入口集流管的一侧的U型弯头I和U型弯头II的连接示意图。

图6为本实用新型另一实施例提供的远离冷媒入口集流管的一侧的U型弯头I和U型弯头II的连接示意图。

图中：

壳体；11、壳体盖板；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、充冷模块；311、低温介质入口集流管；312、低温介质出口集流管；313、低温介质入口管；314、低温介质出口管；315、换热管I；3151、U型弯头I；3152、直管段I；32、放冷模块；321、冷媒入口集流管；322、冷媒出口集流管；323、冷媒入口管；324、冷媒出口管；325、换热管II；3251、U型弯头II；3252、直管段II；33、端盖；34、均温板；4、吊环。

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，术语“I”“II”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。

针对现有的单回路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和图2所示，本实施例提供了一种用于激光器的双向相变蓄冷装置，包括壳体1，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，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和图3所示，换热模块3包括充冷模块31和放冷模块32，如图4所示，充冷模块31包括低温介质入口集流管311、低温介质出口集流管312、低温介质入口管313、低温介质出口管314以及若干个换热管I315，低温介质入口集流管311以及低温介质出口集流管312分别与低温介质入口管313以及低温介质出口管314相连，换热管I315的两端分别与低温介质入口集流管311以及低温介质出口集流管312相连，低温介质入口集流管311、低温介质出口集流管312、换热管I315设置于相变介质存储箱体2内部，低温介质入口管313、低温介质出口管314靠近换热管I315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，放冷模块32包括冷媒入口集流管321、冷媒出口集流管322、冷媒入口管323、冷媒出口管324以及若干个换热管II325，冷媒入口集流管321以及冷媒出口集流管322分别与冷媒入口管323以及冷媒出口管324相连，换热管II325的两端分别与冷媒入口集流管321以及冷媒出口集流管322相连，冷媒入口集流管321、冷媒出口集流管322、换热管II325设置于相变介质存储箱体2内部，冷媒入口管323、冷媒出口管324靠近换热管II325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3所示，若干个换热管I315和若干个换热管II325组成的横截面的外周轮廓大体为矩形，在若干个换热管I315和若干个换热管II325的两端固定设置有端盖33，端盖33贯穿换热管I315和换热管II325，在两个端盖33之间设置有若干个均温板34，均温板34贯穿换热管I315和换热管II325。

换热管I315由U型弯头I3151与直管段I3152连接，且多个直管段I3152和U型弯头I3151依次前后相接形成蛇形盘管。

换热管II325由U型弯头II3251与直管段II3252连接，且多个直管段II3252和U型弯头II3251依次前后相接形成蛇形盘管。

本装置在相变介质存储箱体内同时设置了充冷模块31和放冷模块32，分别包括了低温介质和激光器冷媒两条回路，可通过低温介质回路进行充冷同时通过激光器冷媒回路进行放冷，实现充冷、放冷过程同步进行，当蓄冷包存储的冷量不能满足激光器一次出光时，激光器不能进行出光操作，此处可通过随车或随飞机的电能进行临时充冷以满足激光器使用需求。

同时在充冷模块31和放冷模块32可同时通入不同介质，通过两条回路实现多介质通知充放冷，以及不同介质的同时充放冷过程，满足不同的应用需求。

为了提升装置充、放冷过程温度分布的均匀性，如图3所示，在换热模块的3的两个端盖之间设置了若干个均温板34，均温板34等间距设置，具有波纹翅片。

如图4所示，低温介质入口集流管311、低温介质出口集流管312、低温介质入口管313、低温介质出口管314、冷媒入口集流管321、冷媒出口集流管322、冷媒入口管323、冷媒出口管324位于相变介质存储箱体的同一侧。

为了提升充放冷效率，充冷模块和放冷模块的介质设计为逆向流动，具体地如图4所示，低温介质入口管313位于靠近冷媒出口管324的一端，低温介质出口管314位于靠近冷媒入口管323的一端。

本装置中包含了若干个换热管I315和换热管II325，换热管I315和换热管II325均包括直管段和U型弯头管，可换热管可采用相同的连接方式，本实施例中为了使得装置布局更加紧凑，同时提升装置的充放冷效率，换热管I315和换热管II325采取不同的布局模式。

具体地，在本实用新型的另一个实施例中，靠近/远离冷媒入口集流管321的一侧的U型弯头I3151和U型弯头II3251的连接示意图分别如图5和图6所示，图中矩形区域为一个换热管II325，椭圆形区域为一个换热管I315。

对于换热管I315，在靠近和远离冷媒入口集流管321的两侧，U型弯头I3151均倾斜设置，U型弯头I3151倾斜后与直管段I3152连接，且与同一直管段I3152两端连接的U型弯头I3151的倾斜方向相反。

对于换热管II325，如图5所示，在靠近冷媒入口集流管321的一侧，U型弯头II3251倾斜设置，如图6所示，在远离冷媒入口集流管321的一侧，U型弯头II3252水平设置。

如图5和图6所示，换热管I315以及换热管II325分别分层交叠设置。

为了便于装置的移动和安装，如图1所示，壳体1的表面对称安装有4个吊环4。

工作原理：

充冷时：冷却后的低温介质进入充冷模块31，依次通过低温介质入口管313进入低温介质入口集流管311，在低温介质入口集流管311分流，均流进入若干个换热管I315，低温介质在换热管I315内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，最后依次通过低温介质出口集流管312、低温介质出口管314流出；

放冷时：吸热后的激光器冷媒进入放冷模块32，激光器冷媒依次通过冷媒入口管323进入冷媒入口集流管321，在冷媒入口集流管321分流，均流进入若干个换热管II325，激光器冷媒在换热管II325内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，最后依次通过冷媒出口集流管322、冷媒出口管324流出。

可以同时在充冷模块31和放冷模块32通入不同介质，实现同时充放冷。

为了实现蓄冷装置中相变介质的快速冷却，可同时在充冷模块31和放冷模块32通入低温介质，实现高效充冷，为了实现蓄冷装置中相变介质的快速放冷，可同时在充冷模块31和放冷模块32通入高温介质，实现快速放冷。

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双向相变蓄冷装置，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）和所述相变介质存储箱体（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）包括充冷模块（31）和放冷模块（32），所述充冷模块（31）包括低温介质入口集流管（311）、低温介质出口集流管（312）、低温介质入口管（313）、低温介质出口管（314）以及若干个换热管I（315），所述低温介质入口集流管（311）以及所述低温介质出口集流管（312）分别与所述低温介质入口管（313）以及所述低温介质出口管（314）相连，所述换热管I（315）的两端分别与所述低温介质入口集流管（311）以及所述低温介质出口集流管（312）相连，所述低温介质入口集流管（311）、低温介质出口集流管（312）、换热管I（315）设置于相变介质存储箱体（2）内部，所述低温介质入口管（313）、低温介质出口管（314）靠近换热管I（315）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）；

所述放冷模块（32）包括冷媒入口集流管（321）、冷媒出口集流管（322）、冷媒入口管（323）、冷媒出口管（324）以及若干个换热管II（325），所述冷媒入口集流管（321）以及所述冷媒出口集流管（322）分别与所述冷媒入口管（323）以及所述冷媒出口管（324）相连，所述换热管II（325）的两端分别与所述冷媒入口集流管（321）以及所述冷媒出口集流管（322）相连，所述冷媒入口集流管（321）、冷媒出口集流管（322）、换热管II（325）设置于相变介质存储箱体（2）内部，所述冷媒入口管（323）、冷媒出口管（324）靠近换热管II（325）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）；

若干个所述换热管I（315）和若干个所述换热管II（325）组成的横截面的外周轮廓大体为矩形，在若干个所述换热管I（315）和若干个所述换热管II（325）的两端固定设置有端盖（33），所述端盖（33）贯穿换热管I（315）和换热管II（325），在两个所述端盖（33）之间设置有若干个均温板（34），所述均温板（34）贯穿换热管I（315）和换热管II（325）；

所述换热管I（315）由U型弯头I（3151）与直管段I（3152）连接，且多个直管段I（3152）和U型弯头I（3151）依次前后相接形成蛇形盘管；

所述换热管II（325）由U型弯头II（3251）与直管段II（3252）连接，且多个直管段II（3252）和U型弯头II（3251）依次前后相接形成蛇形盘管。

2.根据权利要求1所述的一种用于激光器的双向相变蓄冷装置，其特征在于，所述均温板（34）等间距设置，具有波纹翅片。

3.根据权利要求1所述的一种用于激光器的双向相变蓄冷装置，其特征在于，所述低温介质入口集流管（311）、低温介质出口集流管（312）、低温介质入口管（313）、低温介质出口管（314）、冷媒入口集流管（321）、冷媒出口集流管（322）、冷媒入口管（323）、冷媒出口管（324）位于相变介质存储箱体（2）的同一侧。

4.根据权利要求3所述的一种用于激光器的双向相变蓄冷装置，其特征在于，所述低温介质入口管（313）位于靠近所述冷媒出口管（324）的一端，所述低温介质出口管（314）位于靠近所述冷媒入口管（323）的一端。

5.根据权利要求1所述的一种用于激光器的双向相变蓄冷装置，其特征在于，所述U型弯头I（3151）倾斜后与直管段I（3152）连接，且与同一直管段I（3152）两端连接的U型弯头I（3151）的倾斜方向相反。

6.根据权利要求1所述的一种用于激光器的双向相变蓄冷装置，其特征在于，在靠近冷媒入口集流管（321）的一侧，所述U型弯头II（3251）倾斜设置，在远离冷媒入口集流管（321）的一侧，所述U型弯头II（3251）水平设置。

7.根据权利要求1所述的一种用于激光器的双向相变蓄冷装置，其特征在于，所述换热管I（315）以及所述换热管II（325）分别分层交叠设置。

8.根据权利要求1所述的一种用于激光器的双向相变蓄冷装置，其特征在于，所述壳体（1）的表面对称安装有4个吊环（4）。