[實用新型]激光器循環冷卻系統

有效

• 申請號: 201520925823.5
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN205212164U
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 楊波;劉軍;王永振;閆峰;王姣;袁曉蓉;王楚
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所;中國久遠高新技術裝備公司
• 主分類號: H01S3/042
• 分類號: H01S3/042;F25B49/02
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 袁辰亮

技術領域

本實用新型涉及激光技術領域，具體涉及一種激光器循環冷卻系統及其控 制方法。

背景技術

光纖激光器具有轉換效率高、光束質量好等特點，在激光加工、通信、醫 療和國防等領域都具有重要的應用。近年來，盡管單根光纖激光的功率水平不 斷提升，但由于熱損傷、非線性效應和熱透鏡效應等各種因素的制約，單根光 纖激光器的功率輸出必然存在一定極限，此時，多路光纖激光相干、非相干或 者合束等方式將是發展低成本、高功率激光輸出的重要技術途徑。光纖激光器 的功率水平一旦達到千瓦級水平，其熱管理必須采取液冷的方式，然而，傳統 的實時液冷系統，其裝置體積和重量規模較大、功耗較高，不利于工程實際應 用。此外，對于多路光纖激光合束系統而言，其光學模塊需要較高的溫控精度 要求；而驅動電源和準直器的散熱沒有溫控精度要求，但需要采取特殊的防凝 露設計，對此傳統的循環冷卻系統并不能夠解決多溫區激光器的溫控問題。

實用新型內容

本實用新型克服了現有技術的不足，提供一種激光器循環冷卻系統及其控 制方法。

為解決上述的技術問題，本實用新型采用以下技術方案：

一種激光器循環冷卻系統,它包括低溫制冷系統、相變蓄冷回路系統、單相 蓄冷回路系統和控制系統；控制系統分別連接所述低溫制冷系統、相變蓄冷回 路系統以及單相蓄冷回路系統；所述低溫制冷系統包括壓縮機和冷凝器，所述 壓縮機出口連接所述冷凝器入口，所述冷凝器出口分別連接第一電磁閥和第二 電磁閥；所述第一電磁閥出口連接所述相變蓄冷回路系統；所述第二電磁閥出 口連接所述單相蓄冷回路系統。

更進一步的技術方案是相變蓄冷回路系統包括：順序連接的三通合流閥、 相變蓄冷回路加熱元件、緩沖罐、相變蓄冷回路循環泵、光學模塊熱負載和相 變蓄冷器；所述三通合流閥的第一端與相變蓄冷回路加熱元件連接，第二端與 光學模塊熱負載出口以及相變蓄冷器第二入口連接，第三端與相變蓄冷器第二 出口連接；所述相變蓄冷器第一入口連接所述第一電磁閥出口。

更進一步的技術方案是相變蓄冷回路系統還包括相變蓄冷回路旁通調節 閥，所述變蓄冷回路旁通調節閥一端與所述相變蓄冷回路循環泵出口以及光學 模塊熱負載入口連接，所述變蓄冷回路旁通調節閥另一端與所述光學模塊熱負 載出口、三通合流閥第二端以及相變蓄冷器第二入口連接。

更進一步的技術方案是單相蓄冷回路系統包括儲液罐、單相蓄冷回路加熱 元件、單相蓄冷回路循環泵、驅動電源熱負載、準直器熱負載；所述儲液罐第 一入口連接所述第二電磁閥出口，所述儲液罐第一出口連接所述壓縮機，所述 儲液罐第二入口分別與驅動電源熱負載出口、準直器熱負載出口連接；所述儲 液罐第二出口連接所述單相蓄冷回路加熱元件入口，所述單相蓄冷回路加熱元 件出口連接單相蓄冷回路循環泵入口，所述單相蓄冷回路循環泵出口分別與所 述驅動電源熱負載入口、準直器熱負載入口連接。

更進一步的技術方案是單相蓄冷回路系統還包括單相蓄冷回路旁通調節 閥，所述單相蓄冷回路旁通調節閥一端分別與所述單相蓄冷回路循環泵出口、 驅動電源熱負載入口、準直器熱負載入口連接；所述單相蓄冷回路旁通調節閥 另一端分別與所述儲液罐第二入口、驅動電源熱負載出口、準直器熱負載出口 連接。

更進一步的技術方案是相變蓄冷器內填充有相變儲能材料。

更進一步的技術方案是三通合流閥為電動執行三通合流閥。

更進一步的技術方案是相變蓄冷回路系統和單相蓄冷回路系統共用一套低 溫制冷系統。

更進一步的技術方案是提供一種激光器循環冷卻系統控制方法，所述的控 制方法包括以下步驟：

步驟(1)、控制系統根據相變蓄冷器內的相變材料溫度和儲液罐中的冷卻 液溫度狀態判斷是否需要開啟低溫制冷系統對相變蓄冷器和儲液罐進行制冷； 若相變材料溫度高于設定值則執行步驟(2)；若儲液罐中冷卻液溫度不在設定 范圍則執行步驟(3)；

步驟(2)、控制系統開啟低溫制冷系統中的壓縮機和第一電磁閥，直至相 變材料溫度低于設定值后關閉第一電磁閥；