散热系统及激光设备

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种散热系统及激光设备。

背景技术

激光器工作时能够产热，因此需控制激光器的温度在合适的范围内，才能保证激光器稳定可靠的运行，目前激光器的散热方法一般包括自然对流法及大通道水冷法。自然对流法中，对激光器的表层进行延伸，使用自然散热的方式对激光器的芯片进行降温，这种散热方式具有一定的方便性，但对激光器表层材料的热导性能要求标准比较高，且随着大功率激光器的投入使用，这种散热方式已经不能满足激光器的散热要求；大通道水冷法中，采用强迫性对流散热的方式，其中，用于对激光器直接降温冷却的部件为水冷板，利用水冷板对激光器进行散热处理，这种散热方式具有结构简单、温度发散优良的特点。

然而，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下技术问题：大通道水冷法中的冷却件一般体积较大，不能满足系统小型化、便携性的需求，另外，激光器不启动时，激光器处于待机状态，冷媒易使冷却件凝露结霜而缩短使用寿命。

因此，本申请针对上述问题提供一种新的散热系统及激光设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种散热系统，以至少缓解现有技术中存在的激光器的冷却件体积较大且激光器不启动时，冷却件易凝露结霜的技术问题。

本发明的目的还在于提供一种激光设备，以进一步缓解现有技术中存在的激光器的冷却件体积较大且激光器不启动时，冷却件易凝露结霜的技术问题。

基于上述第一目的，本发明提供一种散热系统，包括压缩机、第一冷凝器、第一节流单元及冷板，所述压缩机、所述第一冷凝器、所述第一节流单元及所述冷板依次首尾串联，形成供冷媒流通的循环回路；

其中，所述散热系统还包括能够将所述压缩机的冷媒出口连通至所述冷板的冷媒入口的旁通支路，所述旁通支路能够通断，且所述旁通支路内的冷媒能够在保持气态的形态下降温。

进一步地，所述散热系统包括制冷模式及待机模式；

所述散热系统处于所述制冷模式时，所述第一节流单元开启，所述旁通支路断开；

所述散热系统处于所述待机模式时，所述第一节流单元开启，所述旁通支路通流且所述旁通支路内的冷媒在保持气态的形态下降温；或者，所述第一节流单元关闭，所述旁通支路通流且所述旁通支路内的冷媒在保持气态的形态下降温。

进一步地，所述散热系统还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测待散热装置的温度；

当所述温度传感器检测所述激光器的温度达到预设的制冷启动温度时，所述散热系统开启所述制冷模式；当所述温度传感器检测所述激光器的温度达到预设的制冷停止温度时，所述散热系统开启待机模式；所述预设的制冷启动温度大于所述预设的制冷停止温度。

进一步地，所述旁通支路上设置有第二冷凝器及与所述第二冷凝器串联的第一电磁阀；

或者，所述旁通支路上设置有第三冷凝器及与所述第三冷凝器串联的第二节流单元。

进一步地，所述旁通支路上设置有第三冷凝器及与所述第三冷凝器串联的第二节流单元时，所述第二节流单元的开度大于所述第一节流单元的开度。

进一步地，所述旁通支路上设置有第三冷凝器及与所述第三冷凝器串联的第二节流单元时，所述第三冷凝器的冷凝管回路数小于所述第一冷凝器的冷凝管回路数。

进一步地，所述旁通支路上设置有第二冷凝器及与所述第二冷凝器串联的第一电磁阀时，所述第二冷凝器的冷凝管回路数小于所述第一冷凝器的冷凝管回路数。

进一步地，所述散热系统的各节流单元为电子膨胀阀，或者，所述散热系统的各节流单元为毛细管，或者，所述散热系统的各节流单元包括相串联的毛细管及电动阀。

进一步地，所述第一冷凝器上设置有冷凝风机，所述冷凝风机为变速风机。

采用上述技术方案，本发明的散热系统至少具有如下有益效果：

该散热系统可应用于激光器，为激光器散热，也可应用于汽车电池等其他领域，以下仅以散热系统应用于激光器为例进行说明。散热系统应用于激光器时，采用冷板直接与激光器接触冷却的方式对激光器进行散热降温，这样的设置，提高了激光器的散热效率，且冷板作用于激光器而共同组成的激光设备，其机组体积较小，便携性更强，能够满足激光设备小型化、便携性的需求。

另外，需要补充的是，在本实施例中，旁通支路自身能够通断，且旁通支路能够使其内的冷媒在保持气态的形态下降温，可根据实际情况选择旁通支路需要的功能。其中，旁通支路内的冷媒在保持气态的形态下降温时，首先旁通支路内的冷媒能够降温冷却，同时旁通支路内的冷媒能够保持气态，因此，旁通支路内的冷媒虽然能够降温冷却，然而旁通支路内冷媒的温度仍然高于冷媒的液化温度，而使冷媒始终保持气态形态，因此此时旁通支路内冷媒的温度仍然较高，此处可以理解为旁通支路内的冷媒为小幅度降温。

综上所述，该散热系统中，压缩机、第一冷凝器、第一节流单元及冷板依次首尾串联，形成供冷媒流通的循环回路，因此激光器启动时，激光器能够产热，此时使第一节流单元开启，能够对冷媒起节流降压的作用，同时使旁通支路断开，此时散热系统的工作过程如下：压缩机耗电做功，形成的高温高压的气态冷媒经第一冷凝器放热液化后，变成高温高压的液态冷媒，高温高压的液态冷媒经第一节流单元节流降压后，变成低温低压的液态冷媒，从而低温低压的液态冷媒流经冷板，能够与激光器进行热交换，吸收激光器的热量，实现激光器的冷却降温，保证激光器在正常温度范围内工作。

激光器不启动时，激光器不会产生热量，处于待机模式，此时散热系统的作业模式包括以下几种：

作为可实现的第一种方式，第一节流单元开启，能够起节流降压的作用，旁通支路通流，且旁通支路内的冷媒在保持气态的形态下降温。此时，压缩机耗电做功，形成的高温高压的气态冷媒经第一冷凝器放热液化后，变成高温高压的液态冷媒，高温高压的液态冷媒经第一节流单元的节流降压作用后，变成低温低压的液态冷媒；同时，压缩机输出的高温高压的气态冷媒也能够流入旁通支路，流入旁通支路的冷媒温度稍降低，且仍然保持具有较高温度的气态形态。这样的设置，经第一节流单元的低温液态冷媒与旁通支路输出的高温气态冷媒汇合后，液态冷媒能够汽化，从而进入冷板的冷媒呈气态，且温度得到升高，也即，旁通支路输出的冷媒使由第一节流单元输出的低温冷媒得到升温，防止较低温度的冷媒进入冷板而使冷板凝露结霜，延长了冷板的使用寿命，另外，气态冷媒经过冷板进入压缩机，也不会造成压缩机带液压缩，延长了压缩机的使用寿命。

作为可实现的第二种方式，第一节流单元关闭，旁通支路通流，且旁通支路内的冷媒在保持气态形态下降温。此时，压缩机耗电做功，形成的高温高压的气态冷媒只能够流入旁通支路，流入旁通支路的冷媒温度稍降低，且仍然保持一定高温的气态形态。这样的设置，保持一定高温的气态冷媒进入冷板，能够防止冷板凝露结霜，延长了冷板的使用寿命，另外，气态冷媒经过冷板进入压缩机，也不会造成压缩机带液压缩，延长了压缩机的使用寿命。

综上所述，该散热系统中，激光器启动时，激光器能够发热以与冷板内的低温冷媒换热，一方面，高温激光器能够对冷板起到加热升温的作用，防止冷板凝露结霜，另一方面，激光器不启动时，激光器不会发热，此时冷板处不具有热源，因此冷板具有凝露结霜的风险，本实施例的散热系统，第一方面，能够使自压缩机输入冷板的冷媒温度得到升高，且形成气态冷媒，从而具有较高温度的气态冷媒进入冷板后，能够防止冷板凝露结霜，延长了冷板的使用寿命；第二方面，本实施例的散热系统，自压缩机输出的高温气态冷媒，经降温后才会通入冷板，例如，第一种实现方式中的第一冷凝器、第一节流单元及旁通支路能够使冷媒降温，第二种实现方式中的旁通支路内的冷媒降温，这些措施都能够使进入冷板冷媒的温度得到降低，防止冷板内冷媒温度太高而损坏激光器。

基于上述第二目的，本发明提供一种激光设备，包括激光器及所述的散热系统，所述散热系统的冷板用于对所述激光器散热。

采用上述技术方案，本发明的激光设备至少具有如下有益效果：

通过在激光设备内设置上述散热系统，相应的，该激光设备具有上述散热系统的所有优势，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，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为本发明实施例提供的散热系统的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的散热系统的结构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的散热系统的结构示意图之三。

附图标记：

1-压缩机；

2-第一冷凝器；

3-第一节流单元；

4-冷板；

5-旁通支路；

61-第三冷凝器；62-第二节流单元；621-毛细管；622-电动阀；

71-第二冷凝器；72-第一电磁阀；

8-冷凝风机。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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发明中的具体含义。

实施例一

请参见图1，本实施例提供一种散热系统，散热系统包括压缩机1、第一冷凝器2、第一节流单元3及冷板4，压缩机1、第一冷凝器2、第一节流单元3及冷板4依次首尾串联，形成供冷媒流通的循环回路。

其中，散热系统还包括能够将压缩机1的冷媒出口连通至冷板4的冷媒入口的旁通支路5，旁通支路5能够通断，且旁通支路5内的冷媒能够在保持气态的形态下降温。

需要说明的是，该散热系统可应用于激光器，为激光器散热，也可应用于汽车电池等其他领域，以下仅以散热系统应用于激光器为例进行说明。散热系统应用于激光器时，采用冷板4直接与激光器接触冷却的方式对激光器进行散热降温，这样的设置，提高了激光器的散热效率，且冷板4作用于激光器而共同组成的激光设备，其机组体积较小，便携性更强，能够满足激光设备小型化、便携性的需求。

另外，需要补充的是，在本实施例中，旁通支路5自身能够通断，且旁通支路5能够使其内的冷媒在保持气态的形态下降温，可根据实际情况选择旁通支路5需要的功能。其中，旁通支路5内的冷媒在保持气态的形态下降温时，首先旁通支路5内的冷媒能够降温冷却，同时，旁通支路5内的冷媒能够保持气态，因此，旁通支路5内的冷媒虽然能够降温冷却，然而旁通支路5内冷媒的温度仍然高于冷媒的液化温度，而使冷媒始终保持气态形态，因此此时旁通支路5内冷媒的温度仍然较高，此处可以理解为旁通支路5内的冷媒为小幅度降温。

综上所述，该散热系统中，压缩机1、第一冷凝器2、第一节流单元3及冷板4依次首尾串联，形成供冷媒流通的循环回路，因此激光器启动时，激光器能够产热，此时使第一节流单元3开启，能够对冷媒起节流降压的作用，同时使旁通支路5断开，此时散热系统的工作过程如下：压缩机1耗电做功，形成的高温高压的气态冷媒经第一冷凝器2放热液化后，变成高温高压的液态冷媒，高温高压的液态冷媒经第一节流单元3节流降压后，变成低温低压的液态冷媒，从而低温低压的液态冷媒流经冷板4，能够与激光器进行热交换，吸收激光器的热量，实现激光器的冷却降温，保证激光器在正常温度范围内工作。

激光器不启动时，激光器不会产生热量，处于待机模式，此时散热系统的作业模式包括以下几种：

作为可实现的第一种方式，第一节流单元3开启，能够起节流降压的作用，旁通支路通流，且旁通支路5内的冷媒在保持气态的形态下降温。此时，压缩机1耗电做功，形成的高温高压的气态冷媒经第一冷凝器2放热液化后，变成高温高压的液态冷媒，高温高压的液态冷媒经第一节流单元3的节流降压作用后，变成低温低压的液态冷媒；同时，压缩机1输出的高温高压的气态冷媒也能够流入旁通支路5，流入旁通支路5的冷媒温度稍降低，且仍然保持具有较高温度的气态形态。这样的设置，经第一节流单元3的低温液态冷媒与旁通支路5输出的高温气态冷媒汇合后，液态冷媒能够汽化，从而进入冷板4的冷媒呈气态，且温度得到升高，也即，旁通支路5输出的冷媒使由第一节流单元3输出的低温冷媒得到升温，防止较低温度的冷媒进入冷板4而使冷板4凝露结霜，延长了冷板4的使用寿命，另外，气态冷媒经过冷板4进入压缩机1，也不会造成压缩机1带液压缩，延长了压缩机1的使用寿命。

作为可实现的第二种方式，第一节流单元3关闭，旁通支路通流，且旁通支路5内的冷媒在保持气态形态下降温。此时，压缩机1耗电做功，形成的高温高压的气态冷媒只能够流入旁通支路5，流入旁通支路5的冷媒温度稍降低，且仍然保持一定高温的气态形态。这样的设置，保持一定高温的气态冷媒进入冷板4，能够防止冷板4凝露结霜，延长了冷板4的使用寿命，另外，气态冷媒经过冷板4进入压缩机1，也不会造成压缩机1带液压缩，延长了压缩机1的使用寿命。

综上所述，该散热系统中，激光器启动时，激光器能够发热以与冷板4内的低温冷媒换热，一方面，高温激光器能够对冷板4起到加热升温的作用，防止冷板4凝露结霜，另一方面，激光器不启动时，激光器不会发热，此时冷板4处不具有热源，因此冷板4具有凝露结霜的风险，本实施例的散热系统中，第一方面，能够使自压缩机1输入冷板4的冷媒温度得到升高，且形成气态冷媒，从而具有较高温度的气态冷媒进入冷板4后，能够防止冷板4凝露结霜，延长了冷板4的使用寿命；第二方面，本实施例的散热系统，自压缩机1输出的高温气态冷媒，经降温后才会通入冷板4，例如，第一种实现方式中的第一冷凝器2、第一节流单元3及旁通支路5能够使冷媒降温，第二种实现方式中的旁通支路内冷媒降温，这些措施都能够使进入冷板4冷媒的温度得到降低，防止冷板4内冷媒温度太高而损坏激光器。

可选地，本实施例中，压缩机1为变频压缩机，在激光器不工作时降低压缩机1的频率，减少制冷量。另外，可选地，第一冷凝器2为平行流冷凝器或者铜管翅片冷凝器。

可选地，本实施例中，散热系统包括制冷模式及待机模式；散热系统处于制冷模式时，第一节流单元3开启，且旁通支路5断开。

散热系统处于待机模式时，第一节流单元3开启，旁通支路5通流且旁通支路5内的冷媒在保持气态的形态下降温；或者，第一节流单元3关闭，旁通支路5通流且旁通支路5内的冷媒在保持气态的形态下降温。

这样的设置，激光器启动时，使散热系统处于制冷模式，此时低温低压的液态冷媒流经冷板4时，能够与激光器进行热交换，吸收激光器的热量，实现激光器的冷却降温，保证激光器在正常温度范围内工作。

激光器不启动时，使散热系统处于待机模式，能够防止较低温度的冷媒进入冷板4而使冷板4凝露结霜，延长了冷板4的使用寿命，另外，气态冷媒经过冷板4进入压缩机1，也不会造成压缩机1带液压缩，延长了压缩机1的使用寿命。

可选地，本实施例中，散热系统还包括温度传感器(图中未显示)，温度传感器用于检测激光器的温度。当温度传感器检测激光器的温度达到预设的制冷启动温度时，散热系统开启制冷模式；当温度传感器检测激光器的温度达到预设的制冷停止温度时，散热系统开启待机模式；预设的制冷启动温度大于预设的制冷停止温度。

需要说明的是，激光器启动时，激光器的温度逐渐升高，当温度传感器检测激光器的温度升高到预设的制冷启动温度时，此时激光器的温度较高，达到保证激光器稳定可靠运行合适温度的最高点，此时散热系统开启制冷模式，使散热系统的冷板4吸收激光器的热量，实现激光器的快速冷却，保证激光器在正常温度范围内工作。因此，激光器的温度逐渐降低，当温度传感器检测激光器的温度降低到预设的制冷停止温度时，此时激光器的温度较低，达到保证激光器稳定可靠运行合适温度的最低点，此时散热系统的制冷模式关闭，开启待机模式。

这样的设置，通过温度传感器检测激光器的温度来自动控制散热系统处于制冷模式还是待机模式，使激光器的温度控制于预设的制冷启动温度与预设的制冷停止温度之间，保证激光器在合适的温度范围内稳定可靠的运行。

可选地，请参见图3，旁通支路5上设置有第二冷凝器71及与第二冷凝器71串联的第一电磁阀72。

这样的设置，开启第一电磁阀72，此时压缩机1输出的高温高压的气态冷媒能够流入旁通支路5，经第二冷凝器71后，冷媒放热降温，使冷媒的温度稍降低，且仍然保持具有较高温度的气态形态。

或者，请参见图1，旁通支路5上设置有第三冷凝器61及与第三冷凝器61串联的第二节流单元62。

这样的设置，开启第二节流单元62，使第二节流单元62具有节流降压的作用，此时压缩机1输出的高温高压的气态冷媒能够流入旁通支路5，经第三冷凝器61后，冷媒放热降温，使冷媒的温度稍降低，且仍然保持具有较高温度的气态形态，然后经第二节流单元62节流降压，使冷媒的温度进一步稍降低，且仍然保持具有较高温度的气态形态。

可选地，本实施例中，旁通支路5上设置有第三冷凝器61及与第三冷凝器61串联的第二节流单元62时，第二节流单元62的开度大于第一节流单元3的开度。

这样的设置，使流经旁通支路5的冷媒的流量大于流经第一冷凝器2及第一节流单元3的冷媒的流量，因此旁通支路5输出的具有较高温度的冷媒比第一冷凝器2及第一节流单元3输出的低温冷媒多，从而二者汇合后，冷媒能够快速升温，从而低温液态冷媒能够快速汽化，防止进入冷板4的冷媒温度较低而使冷板4凝露结霜，并防止压缩机1带液压缩而损坏。

可选地，本实施例中，请参见图1，旁通支路5上设置有第三冷凝器61及与第三冷凝器61串联的第二节流单元62时，第三冷凝器61的冷凝管回路数小于第一冷凝器2的冷凝管回路数。

另外，请参见图3，旁通支路5上设置有第二冷凝器71及与第二冷凝器71串联的第一电磁阀72时，第二冷凝器71的冷凝管回路数小于第一冷凝器2的冷凝管回路数。

需要说明的是，压缩机1输出的高温高压气态冷媒经第一冷凝器2后，能够放热并液化，由于第一冷凝器2的冷凝管回路数相对较多，从而冷媒在第一冷凝器2内放热时间较长、放热面积较大，从而气态冷媒易液化形成液态冷媒。

第二冷凝器71的冷凝管回路数较少，且第三冷凝器61的冷凝管回路数较少，从而压缩机1输出的高温高压气态冷媒经第二冷凝器71或者第三冷凝器61后，也能够放热，然而由于第二冷凝器及第三冷凝器61的冷凝管回路数相对较少，从而冷媒在第二冷凝器71或者第三冷凝器61内放热时间较短、放热面积较小，从而气态冷媒放热降温后不易液化，而能够保持气态形态。

可选地，本实施例中，散热系统的各节流单元为电子膨胀阀，或者，散热系统的各节流单元为毛细管，或者，散热系统的各节流单元包括相串联的毛细管及电动阀。

也就是说，第一节流单元3为电子膨胀阀，或者，第一节流单元3为毛细管，或者，第一节流单元3包括相串联的毛细管及电动阀。第二节流单元62为电子膨胀阀，或者，第二节流单元62为毛细管，或者，第二节流单元62包括相串联的毛细管及电动阀。

例如，请参见图1，第一节流单元3为电子膨胀阀，第二节流单元62为电子膨胀阀；或者，请参见图2，第一节流单元3为电子膨胀阀，第二节流单元62包括相串联的毛细管621及电动阀622。

需要说明的是，本实施例提及的各节流单元(包括第一节流单元3及第二节流单元62)是指内部集成有通流流道和节流流道的阀门，其可以实现通流、截断和节流三种工作状态，节流单元可以选择性地对流过其的冷媒等流体进行节流降压，或不进行节流降压(即只使流体流过)。

可选地，本实施例的散热系统中，各节流单元的开启度由压缩机1吸气口的吸气过热度控制。

可选地，请参见图1及图2，本实施例中，第一冷凝器2上设置有冷凝风机8，冷凝风机8为变速风机，这样的设置，降低了散热系统的能耗。

实施例二

实施例二提供了一种激光设备，激光设备包括实施例一的散热系统，实施例一所公开的散热系统的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的散热系统的技术特征不再重复描述。

本实施例提供的激光设备包括激光器及上述散热系统，散热系统的冷板4用于对激光器散热，该激光设备进一步缓解了现有技术中存在的激光器的冷却件体积较大且激光器不启动时，冷板易凝露结霜的技术问题。

本实施例的激光设备具有实施例一散热系统的优点，该优点已在实施例一中详细说明，在此不再重复。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。