專利名稱：一種可運(yùn)行于高溫環(huán)境下的小型激光器冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及小型激光器的溫度控制領(lǐng)域，具體是一種可運(yùn)行于高溫環(huán)境下的小型激光器冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
小型激光器無論在民用領(lǐng)域還是軍事領(lǐng)域都有很多應(yīng)用，如激光雷達(dá)、目標(biāo)照明、目標(biāo)指示以及高能激光武器等，而激光器的散熱問題一直難以難以很好地解決。對于激光器來說，激光輸出的能量只是輸入電能的極少部分，而絕大部分能量都轉(zhuǎn)化為廢熱，使激光器內(nèi)工作物質(zhì)溫度升高及其內(nèi)部溫度不均勻，直接影響了激光器的光學(xué)性能。所以冷卻系統(tǒng)是激光器件中的一個(gè)重要組成部分。目前常用的激光器冷卻方法有循環(huán)水冷卻、冷水機(jī)組冷卻、半導(dǎo)體制冷器冷卻等。這三種冷卻方式已得到廣泛應(yīng)用，在常溫環(huán)境下能夠有效地冷卻激光器，但在高溫環(huán)境下很難有效地冷卻激光器，甚至?xí)霈F(xiàn)冷卻系統(tǒng)無法啟動(dòng)、損壞等狀況，而且現(xiàn)有的冷水機(jī)組一般體積較大、功耗比較大，而且效率、可靠性都不是很理想。目前在普冷領(lǐng)域里，蒸氣壓縮制冷系統(tǒng)在各種制冷方式中其效率是最高的，若用于高溫環(huán)境下(60°C左右)，還有較多技術(shù)問題需要解決。常規(guī)的激光器冷水機(jī)組一般都采用蒸氣壓縮制冷系統(tǒng)，但是體積較大，不太適用于小型的需要便攜的激光器。如何最大限度減小激光器冷卻系統(tǒng)的體積，也是一個(gè)急待解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種可運(yùn)行于高溫環(huán)境下的小型激光器冷卻系統(tǒng)，解決現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)無法在高溫下有效冷卻，且結(jié)構(gòu)尺寸較大的問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種可運(yùn)行于高溫環(huán)境下的小型激光器冷卻系統(tǒng)，包括有制冷系統(tǒng)、控制裝置、換熱裝置、與換熱裝置連接的熱沉冷卻裝置，所述的制冷系統(tǒng)包括有依次循環(huán)連接的壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流管和蒸發(fā)管，所述的換熱系統(tǒng)為與熱沉冷卻裝置連接的儲箱，所述的蒸發(fā)管設(shè)置于儲箱內(nèi)，所述的熱沉冷卻裝置內(nèi)設(shè)置有加熱器，所述的壓縮機(jī)選用變頻壓縮機(jī)，所述的加熱器、變頻壓縮機(jī)和冷凝器均與控制裝置電連接。所述的控制裝置包括可編程邏輯控制器，以及分別與可編程邏輯控制器連接的熱沉溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器、顯示屏、按鍵和電源模塊；所述的加熱器、變頻壓縮機(jī)和冷凝器均與可編程邏輯控制器電連接，所述的熱沉溫度傳感器設(shè)置于熱沉冷卻裝置內(nèi)。所述的冷凝器選用微型翅片式冷凝器，微型翅片式冷凝器的側(cè)部設(shè)置有可調(diào)速風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨工況變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)。所述的儲箱和熱沉冷卻裝置之間設(shè)置有冷卻泵，所述的冷卻泵的輸入端通過彎管與儲箱連通，冷卻泵的輸出端通過輸入軟管與熱沉冷卻裝置的輸入端連通，熱沉冷卻裝置的輸出端通過回流軟管與儲箱連通。所述的冷凝器和節(jié)流管之間連接有過濾器。[0011]所述的小型激光器冷卻系統(tǒng)還包括有殼體，所述的制冷系統(tǒng)、儲箱、控制裝置的可編程邏輯控制器和電源模塊設(shè)置于殼體內(nèi)，所述的控制裝置的環(huán)境溫度傳感器、顯示屏和按鍵設(shè)置于殼體外壁上，所述的熱沉冷卻裝置設(shè)置于殼體的頂端且與殼體內(nèi)的儲箱連通，并且熱沉可以在一定范圍內(nèi)移動(dòng)和翻轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型可以正常運(yùn)行的最高環(huán)境溫度為62°C。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):(I)、本實(shí)用新型采用變頻壓縮機(jī)，對壓縮機(jī)進(jìn)行變頻控制，可有效防止壓縮機(jī)的過載現(xiàn)象；采用新型制冷系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高溫62°C下的正常工作；(2)、本實(shí)用新型通過溫度傳感器采集環(huán)境溫度，然后控制裝置根據(jù)環(huán)境溫度改變壓縮機(jī)制冷能力，進(jìn)而降低冷卻系統(tǒng)的整體功耗；(3)、本實(shí)用新型熱沉冷卻裝置內(nèi)設(shè)置有加熱器，對熱沉冷卻裝置的溫度進(jìn)行進(jìn)一步的精度調(diào)節(jié)，即使熱負(fù)載變化劇烈，也能保證在較寬的環(huán)境溫度范圍內(nèi)小型激光器溫度的穩(wěn)定性。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，采用小型化設(shè)計(jì)，可用于軍用領(lǐng)域或民用領(lǐng)域的小型激光器的溫度控制，可以增加小型激光器的可靠性、延長其使用壽命。

圖1是本實(shí)用新型殼體內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的主視圖。圖3是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
見圖1、圖2，一種可運(yùn)行于高溫環(huán)境下的小型激光器冷卻系統(tǒng)，包括有殼體1、控制裝置、制冷系統(tǒng)、儲箱2、冷卻泵3和設(shè)置于殼體I頂端且內(nèi)部設(shè)置有加熱器4的熱沉冷卻裝置5，其中，制冷系統(tǒng)包括有依次循環(huán)連接的變頻壓縮機(jī)6、微型翅片式冷凝器7、過濾器8、節(jié)流管9和設(shè)置于儲箱2內(nèi)的蒸發(fā)管，且微型翅片式冷凝器7的側(cè)部設(shè)置有風(fēng)機(jī)10，冷卻泵3的輸入端通過彎管11與儲箱2連通，冷卻泵3的輸出端通過輸入軟管12與熱沉冷卻裝置5的輸入端連通，熱沉冷卻裝置5的輸出端通過回流軟管13與儲箱2連通；控制裝置包括可編程邏輯控制器14，以及分別與可編程邏輯控制器14連接的熱沉溫度傳感器19、環(huán)境溫度傳感器15、顯示屏16、按鍵17和電源模塊18，加熱器4、變頻壓縮機(jī)6和微型翅片式冷凝器7均與可編程邏輯控制器14電連接(見圖3);熱沉溫度傳感器19設(shè)置于熱沉冷卻裝置5內(nèi)，且制冷系統(tǒng)、儲箱2、可編程邏輯控制器14和電源模塊18設(shè)置于殼體I內(nèi)，環(huán)境溫度傳感器15、顯不屏16和按鍵17設(shè)置于殼體I外壁上。本實(shí)用新型的使用原理:冷卻循環(huán)包括兩部分:制冷循環(huán)和載冷循環(huán)，二者通過儲箱耦合并實(shí)現(xiàn)熱量交換；制冷循環(huán)中，制冷劑經(jīng)過變頻壓縮機(jī)6高度壓縮后變?yōu)楦邷馗邏簹怏w，進(jìn)入微型翅片式冷凝器7，在微型翅片式冷凝器7中快速冷卻為液體，然后進(jìn)入過濾器8將制冷劑中夾雜的雜質(zhì)過濾掉，過濾后的制冷劑進(jìn)入節(jié)流管9并且壓力逐漸降低，隨后制冷劑流入儲箱2內(nèi)部的蒸發(fā)管內(nèi)，由于蒸發(fā)管內(nèi)壓力很低，液態(tài)制冷劑在其中蒸發(fā)汽化并降溫，氣化后的制冷劑被吸入變頻壓縮機(jī)6的吸氣口，繼續(xù)制冷循環(huán)，同時(shí)進(jìn)入儲箱2內(nèi)部的載冷劑放熱使得載冷劑溫度降低，降溫后的載冷劑從儲箱2流出，通過彎管11進(jìn)入冷卻泵3，然后通過輸入軟管12進(jìn)入熱沉冷卻裝置5，在熱沉冷卻裝置5內(nèi)吸取被冷卻對象的熱量后，載冷劑溫度升高，并通過回流軟管13流回儲箱2中，在儲箱2內(nèi)被冷卻降溫，繼續(xù)載冷循環(huán)。PID控制熱沉溫度傳感器19采集熱沉溫度，熱沉溫度傳感器19將熱沉溫度傳輸給可編程邏輯控制器14，可編程邏輯控制器14根據(jù)熱沉溫度控制加熱器4對熱沉冷卻裝置5內(nèi)的載冷劑進(jìn)行加熱控制，實(shí)現(xiàn)載冷劑溫度的精確調(diào)節(jié)，適于較低溫度下小型激光器冷卻溫度的控制；變頻控制熱沉溫度傳感器19和環(huán)境溫度傳感器15分別采集熱沉溫度和環(huán)境溫度，然后將兩溫度值傳輸給可編程邏輯控制器14，可編程邏輯控制器14從而根據(jù)該兩個(gè)溫度值控制變頻壓縮機(jī)6的轉(zhuǎn)速，可有效防止壓縮機(jī)的過載現(xiàn)象，且在高溫環(huán)境下，冷卻效果更好。本實(shí)用新型的電源模塊18用于對控制裝置、加熱器4、變頻壓縮機(jī)6和微型翅片式冷凝器7進(jìn)行供電。
權(quán)利要求1.一種可運(yùn)行于高溫環(huán)境下的小型激光器冷卻系統(tǒng)，包括有制冷系統(tǒng)，所述的制冷系統(tǒng)包括有依次循環(huán)連接的壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流管和蒸發(fā)管，其特征在于:所述的小型激光器冷卻系統(tǒng)還包括有控制裝置、換熱裝置、與換熱裝置連接的熱沉冷卻裝置，所述的換熱系統(tǒng)為與熱沉冷卻裝置連接的儲箱，所述的蒸發(fā)管設(shè)置于儲箱內(nèi)，所述的熱沉冷卻裝置內(nèi)設(shè)置有加熱器，所述的壓縮機(jī)選用變頻壓縮機(jī)，所述的加熱器、變頻壓縮機(jī)和冷凝器均與控制裝置電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可運(yùn)行于高溫環(huán)境下的小型激光器冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制裝置包括可編程邏輯控制器，以及分別與可編程邏輯控制器連接的熱沉溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器、顯示屏、按鍵和電源模塊；所述的加熱器、變頻壓縮機(jī)和冷凝器均與可編程邏輯控制器電連接，所述的熱沉溫度傳感器設(shè)置于熱沉冷卻裝置內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可運(yùn)行于高溫環(huán)境下的小型激光器冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述的冷凝器選用微型翅片式冷凝器，微型翅片式冷凝器的側(cè)部設(shè)置有可調(diào)速風(fēng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可運(yùn)行于高溫環(huán)境下的小型激光器冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述的儲箱和熱沉冷卻裝置之間設(shè)置有冷卻泵，所述的冷卻泵的輸入端通過彎管與儲箱連通，冷卻泵的輸出端通過輸入軟管與熱沉冷卻裝置的輸入端連通，熱沉冷卻裝置的輸出端通過回流軟管與儲箱連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可運(yùn)行于高溫環(huán)境下的小型激光器冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述的冷凝器和節(jié)流管之間連接有過濾器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可運(yùn)行于高溫環(huán)境下的小型激光器冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述的小型激光器冷卻系統(tǒng)還包括有殼體，所述的制冷系統(tǒng)、儲箱、控制裝置的可編程邏輯控制器和電源模塊設(shè)置于殼體內(nèi)，所述的控制裝置的環(huán)境溫度傳感器、顯示屏和按鍵設(shè)置于殼體外壁上，所述的熱沉冷卻裝置設(shè)置于殼體的頂端且與殼體內(nèi)的儲箱連通。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種可運(yùn)行于高溫環(huán)境下的小型激光器冷卻系統(tǒng)，包括有制冷系統(tǒng)、控制裝置、儲箱、與儲箱連接的熱沉冷卻裝置，制冷系統(tǒng)包括有依次循環(huán)連接的變頻壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流管和設(shè)置于儲箱內(nèi)的蒸發(fā)管，熱沉冷卻裝置內(nèi)設(shè)置有加熱器，加熱器、變頻壓縮機(jī)和冷凝器均與控制裝置電連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)小型化，將壓縮機(jī)變頻控制技術(shù)和智能型PID高精度溫控技術(shù)結(jié)合在一起，解決了小型激光器冷卻系統(tǒng)的高溫環(huán)境運(yùn)行問題，并能夠在較寬的環(huán)境溫度范圍正常工作。本實(shí)用新型用于軍用領(lǐng)域或民用領(lǐng)域的小型激光器的溫度控制，可以增加激光器的可靠性、延長其使用壽命。
文檔編號H01S5/024GK203071389SQ20122073828
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者張文千 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十六研究所