[發明專利]激光配套的水冷卻裝置

在審

• 申請號: 202110683817.3
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113310274A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 于睿;王建衛;申路加;肖文斌
• 申請（專利權）人: 愛科凱能科技（北京）股份有限公司
• 主分類號: F25D17/02
• 分類號: F25D17/02;F25B41/40;H01S3/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種激光配套的水冷卻裝置，通過采用將水箱的冷卻水直接由水泵對激光諧振腔進行注入實現冷卻水循環從而減少水路循環阻力的方式，即滿足激光諧振腔冷卻所需要的大壓差、大流量的要求，同時通過采用壓縮機制冷獲得液液熱交換時較大的溫度差值從而在較低風速下獲得較高的熱交換效率，或通過多套熱交換器的組合，在較低風速下獲得較高的熱交換效率，這兩種激光配套的水冷卻裝置的激光設備實現了靜音性的工作。

技術領域

一種激光配套裝置特別是鈥激光設備配套的水冷卻裝置，即滿足激光在大功率輸出條件下的水冷卻要求，同時又具有較好的靜音性能。

背景技術

固體激光器特別是燈泵浦的激光器包括鈥激光器，大部分的電能成熱能導致激光腔體，激光棒晶體溫度上升甚至激光淬滅，因此需要具有一定能力的媒介對激光腔體包括激光棒晶體進行降溫，以滿足激光諧振腔的持續激光發射。鈥激光的激光棒是一種參有鈥鉻銩的激光晶體，激光轉化能級結構是三能級系統，本身光電轉化效率相對比較低，發射激光時在激光腔體內部和晶體棒內部產生大量的熱，特別是閃光燈的高重復頻率放電時晶體棒內部的熱效應比較嚴重，這樣會進一步導致電激光轉換效率的下降。因此及時將上述器件產生的熱量快速的帶走是激光器特別是鈥激光器設計時首要考慮的技術要求。

鈥激光由于工作波長為2100nm，是水分子的一個吸收高峰，且工作在脈沖狀態具有較高的峰值功率，因此在臨床上治療泌尿系結石，取得了極大的成功。隨著微創手術技術的不斷發展，高重頻的鈥激光脈沖即用于結石粉碎，又用于軟組織切割、消融也越來越表現極高的臨床應用價值。

醫用鈥激光設備安裝在手術室，因此鈥激光治療機工作時的噪音在狹小、擁擠的手術間就特別突出，這就對鈥激光治療機的水冷卻系統提出靜音工作的要求。

激光器特別是轉化效率較低的如鈥激光器的冷卻系統采用封閉水流冷卻，水作為冷卻的媒介，具有散熱效果好，熱容量高的特點，冷卻用的水儲存在水箱里，通過水泵的作用形成循環水流，水流通過管路流過激光腔體如鈥激光器的腔體帶走激光腔體包括激光棒的熱量并保持激光腔體在一定的溫度內，流出激光腔體的水流具有較高的溫度將通過封閉的熱交換器與激光設備的外界通常是周圍環境的空氣或者是制冷機的冷媒進行熱量的交換，使得冷卻系統的水溫下降并保持在一定的溫度內。三能級激光工作系統特別是鈥激光治療機的冷卻系統既要有激光諧振腔足夠的水壓差，水流量，按照目前所采用的水冷卻裝置，激光諧振腔與熱交換器是串聯在一個回路里面的，因此對于三能級的激光工作系統如鈥激光其水冷卻系統往往采用高壓水泵來克服因熱交換器引入增加的水阻，和高速風扇提升熱交換器的工作效率，高壓水泵和高速運轉的風扇兩者本身的運行噪音就比較高，通常能夠達到80dB以上，加上疊加，噪音更是放大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是激光配套的水冷卻系統即流經激光諧振器的冷卻水具有較大的水流量和諧振器出入端較大壓力差，提升了激光器的轉換效率，同時系統本身具有較小的運行噪音。

為了解決上述技術問題，本發明激光配套的水冷卻裝置由至少包括熱交換器單元（分為強迫風冷熱交換器與壓縮機制冷的熱交換器），水箱單元，水泵單元及連接管路所構成，該裝置的水泵單元直接將水箱的冷卻水注入激光諧振腔并回到水箱形成激光諧振腔的冷卻水循環回路。在同樣的水泵條件下，流經激光諧振腔的水流量大，激光腔體水壓差大。

上述激光配套的水冷卻裝置的一種變化是在激光腔體的冷卻水循環回路中或包括水過濾器，或水流開關或包括水流開關和水過濾器。

激光配套的水冷卻裝置，至少包括熱交換器單元，水箱單元，水泵單元及連接管路，其特征在于該裝置至少具有2個冷卻水循環回路，其中接激光諧振腔的水循環回路不包括熱交換器，且裝置的水泵臺數至少是2臺。

激光配套的水冷卻裝置，其熱交換器采用壓縮機制冷方式，壓縮機制冷的冷媒對水箱的冷卻水進行降溫，冷媒溫度低于與冷卻水溫度且具有較大溫差，使得冷卻水的熱量被大量地帶走，而且在較低風扇轉速的條件下實現較高的熱交換效率，使得激光配套的水冷卻裝置的工作噪音較低。