激光器循环水的半导体制冷装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种激光器循环水的半导体制冷装置，它包括设有温度传感器的水箱及与水箱相连的水泵，散热器和温度控制装置，其特征是它还包括一只循环水在其中流动的热交换器，紧密贴合在热交换器及散热器两者之间的半导体制冷器件，热交换器贴合于半导体制冷器件的冷端的一面。上述的热交换器是用铜或铝导热率高的材料制成的一个密闭的、内部有热交换鳍片的壳体，热交换鳍片与壳体成为一体，壳体上有用于循环水的流动的进水口和出水口。本实用新型专利技术运用半导体制冷元件，控温准确，效率较高，噪声较低，寿命长，耗电量低，体积小巧，且造价低廉，也可广泛运用于其它需要对液体进行制冷的场合。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于激光器等设备的循环水冷却装置，具体说来是一种采 用半导体制冷方式的带有温度控制和温度、水压报警的激光器水冷却装置。
技术介绍
激光器近年来在各个方面有了长足的发展，各行各业均应用到了激光器，例如 激光打标机、激光美容机、音乐激光表演设备等等。其中，以氙灯作为泵浦源的激 光器占了较大的份额。灯泵浦激光器的效率较低，发热较大，但其成熟的制造工艺、 低廉的价格以及较大的输出功率决定了其会在相当长的一段时间内仍然在中、大功 率激光器市场上占最大份额。这种灯泵浦激光器，由于其消耗电能的90% 99%均直接或间接地被转换成了 无用的热能，因此需要一种制冷方式将热能散发，以维持设备的正常运转。通用的 做法是激光器本身有内循环水作为热量传输的媒介，再由外部的冷却设备将带有热 能的内循环冷却水冷却。目前使用的激光器多由三部分组成，激光器、激光器电源和激光器循环水冷却 器。激光器包括有许多光学元件和电子元件，用于产生激光。激光器电源负责激光 器的供电和控制，同时接收激光器水冷却器的状态信息，如果水冷却器有故障则系 统停机。现在对激光器内循环水主要有以下几种冷却方法 一是采取外循环水冷却的方 法。使用一只"水——水"热交换器和一只温控节流阔，控制外循环水流过热交换 器的流量，以控制内循环水的水温。这种方式的最大缺点是需要浪费大量的外循环 水，非常不利于环保，也不能用于车载、机载等移动使用的场合。第二是目前较多 采用的压縮机制冷方式，这种方式采用压缩机制冷，激光器内循环水经过制冷机热 交换器被冷却，其优点是效率较高，但缺点是由于采用压縮机制冷，不能短时间内 多次起停，因此不能精确控温，不适用于需要精密温控的功率稳定激光器；且体积 较大，压縮机运转时的噪音和震动较大，不利于医学等需要安静的环境的应用。以上各种制冷方法均有局限性，且很难应用于对内循环水温度高要求的场合， 难以适应对于激光器循环水制冷装置日益提高的需求。近几年发展起来的半导体制冷元件，其由NP型半导体通过金属导流片链接，当 电流由N通过P时，电场使N中的电子和P中的空穴反向流动，他们产生的能量来 自晶格的热能，于是在导流片上吸热，而在另一端放热，产生温差。其优点是可精 确温控使用闭环温控电路，精度可达0.1摄氏度；高可靠性致冷组件为固体器件， 无运动部件，因此失效率低，寿命大于二十万小时；工作时无声与机械制冷系统 不一样，工作时不产生噪音。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种以半导体制冷元件为核心的水冷却器，以弥补现有技术的不足。一种激光器循环水的半导体制冷装置，它包括设有循环水温度传感器的水箱及与 水箱相连的水泵，散热器和温度控制装置，其特征是它还包括一只循环水在其中流 动的热交换器，另外还包括紧密贴合在热交换器及散热器两者之间的至少一个半导 体制冷片，热交换器贴合于半导体制冷片的冷端的一面，散热器贴合于半导体制冷 片的热端的一面。上述的热交换器是用铜或铝导热率高的材料制成的一个密闭的壳体，壳体是长方 形，内部有热交换鳍片，热交换鳍片与壳体成为一体，壳体有用于循环水的流动的 进水口和出水口 。上述的散热器上安装有两只温度阈值参数不同的连接至温度控制器而控制半导 体制冷片电源的开或关，温度控制器连接有温度指示灯。本技术耗电量较低，制冷部分没有运动部件，基本上不需要人工维护，特别 适用于机载、车载等环境恶劣且要求耗电量低的场合。本技术运用半导体制冷 元件，控温准确，效率较高，噪声较低，寿命长，体积小巧，可广泛运用于各种循 环水温度传感器，温度阈值低的循环水温度传感器连接有轴流风机，温度阈值较高 的温度敏感开关，连接有温度报警指示灯。上述的水泵连接有一只压力传感器，压力传感器的高低压报警触点，接有压力报 警指示灯。上述的水箱底部安装有-一只循环水温度传感器，循环水温度传感器需要移动、安 静、高低温等特殊场合，且造价低廉，非常适于推广。本产品也可应用于其它需要 对液体进行制冷的场合。以下结合附图对本技术做进一步说明。 图l，本技术的总体结构示意图。 图2，本技术的总体结构分解示意图。 图3，本技术的热交换器结构示意图。 图4，本技术的控制电路部件连接框图。 图5，本技术的仪器面板示意图。其中，1电源，2散热器，3轴流风机，4 (散热片)温敏开关，5半导体制冷片， 6水箱，7循环水温度传感器，8热交换器，9水泵，10 (水泵压力)监测开关， 11温度控制器，12固态继电器，15热交换鳍片，16出水管，17进水管，18壳体 面板，19散热口， 20主机供电接口， 21故障报警输出电路，22压力报警指示灯， 23温度指示灯，24温度报警指示灯，25电源指示灯，26激光器。具体实施方式图2为一种具体实施例的制冷机主要部件分解图。为清晰起见，图中所示的元 器件被分解开来，以便观察。实际设备中的散热器2与半导体制冷片5，半导体制冷 片5与热交换器8应紧密接触。另外连接各部件的水管用带箭头的实线表示连接关 系和循环水的流向。本技术的核心制冷装置是半导体制冷片5。半导体制冷片5的冷端和热端分 别连接有热交换器8和散热器2。半导休制冷片S通电后，热交换器8的冷端的热量 被传送到连接有散热器2的热端并被轴流风机3通过空气流动散发掉，这样热交换 器8中流动的循环水被冷却，达到本激光器水冷却装置的设计目的。半导体制冷片5的工作状态是由循环水温度传感器7、温度控制器11以及固态 继电器12协同控制的，组成温度负反馈控制电路，由电源1供电。循环水温度传感 器7和温度控制器11可以采用巿售的成品，根据温度控制精度不同，从最低精度的 双金属片温控开关到高精度的温度探头协同带有I，ID (比例积分微分)控制电路的温 度控制器都可以采用。带有PID控制电路的温度控制器可以达到较高的控制精度， 处于稳态时甚至可以达到0.1摄氏度的控制精度。温度控制器11输出的方波信号控 制固态继电器，对半导体制冷片5供电或断电，以控制制冷量。也可采用带有电压 输出(通常是0 5V)或电流输出(通常是4 20mA)的温度控制器，直接控制带 有控制功能的电源l，对于半导体制冷片5的工作电压或电流进行控制。如果选取带 有加热/制冷双温控功能的温度控制器11，还可以对循环水进行加热或制冷，这多用 于气候寒冷的特殊地区。附图说明图1中的循环水温度传感器7是安装在水箱6内的，图中 为了清晰，分解展示。流过热交换器8的内循环水进入到水箱6中，水箱6中的水被水泵9泵浦到本 装置以外的激光器26，激光器26产生的热量被循环水携带，回到热交换器8进入下 一个循环。水泵9的输出压力由(水泵压力)监测开关10感知，如果压力过大或 过小，均会故障报警，通知激光器和操作人员有故障发生。图3是一种热交换器8内部结构图。木文所述的热交换器8并不限于图3的形 式，可根据热容量的大小改变样式。热交换器S的壳体可用铜等导热率高的金属进 行加工。内循环水由进水管18进入热交换器8，在循环水通道19内与壳体热交换鳍 片15大面积接触后，从出水管16流出，完成热交换过程。热交换器8的半导体制 冷元件安装面17与半导体制冷片8的冷端密切接触，设计时此面需要光滑、平整且 安装半导体制冷片5时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光器循环水的半导体制冷装置，它包括设有循环水温度传感器（７）的水箱（６）及与水箱（６）相连的水泵（９）、散热器（２）和温度控制器（１１），其特征是它还包括一只循环水在其中流动的热交换器（８），另外还包括紧密贴合在热交换器（８）及散热器（２）两者之间的至少一个半导体制冷片（５），热交换器（８）贴合于半导体制冷片（５）的冷端的一面，散热器（２）贴合于半导体制冷片（５）的热端的一面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯临，刘金涛，吴松华，宋小全，郭金家，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：实用新型
国别省市：95[中国|青岛]