一种精密控温冷却系统及方法与流程

本发明涉及散热技术领域，特别涉及一种精密控温冷却系统及方法。

背景技术：

激光器的种类日益增多，发展极为迅速，其使用的功率也越来越高，大功率激光器已经应用到人们社会生活的许多领域，不仅应用于打标、划片、雕刻等民用领域，在激光指引、测距、光电对抗等军用领域也发挥出越来越重要的作用。目前大功率激光器面临的主要问题是激光器稳定工作的时间较短，这在很大程度上限制了其实际应用。激光器的稳定工作时间主要和激光器的热耗散有关。

现有的激光器散热无法满足目前激光器系统对散热速度的要求，散热效果及可靠性均存在一定的缺陷。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种精密控温冷却系统及方法，发热元器件直接安装在底板上，省略了现有技术中的热管，温度控制更精准、更快速；通过多个冷却单元对底板进行冷却，温度控制更精准。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种精密控温冷却系统，其包括：底板以及多个冷却单元；

其中，

多个所述冷却单元设置于所述底板上或镶嵌在所述底板中；

所述冷却单元中设置有管道；

所述管道设置有进口以及出口，用于使冷却介质流入或流出所述管道；

所述底板用于安装发热元器件。

较佳地，所述冷却单元按照矩阵排列，同一行或同一列的冷却单元采用同一个进口和/或同一个出口。

较佳地，每一个冷却单元采用一个进口和/或出口。现有技术中，一个底板上采用同一个冷却单元，一个进口，一个出口，进口温度低，出口温度高，温度相差大，控制不精准。本发明中一个底板上安装多个冷却单元，同一行或同一列的冷却单元采用同一个出口和/或同一个出口或者每个冷却单元采用一个进口和/或出口，进口出口温度相差较小，温度控制更精准。

较佳地，所述进口和/或出口通过控制阀控制，用于控制其是否工作。可以根据需要控制一个或多个冷却单元是否工作，当需要的冷却温度比较高，或发热元器件发热功率没那么大时，可以控制一部分冷却单元不工作，节省能耗。

较佳地，所述冷却单元镶嵌在紫铜板中，所述紫铜板设置于所述底板上或镶嵌在所述底板中。紫铜板导热快，制冷温度更均匀，降低了成本。

较佳地，还包括：

储液罐、热力膨胀阀或电子膨胀阀、变频压缩机以及反馈单元；其中，

所述储液罐的出口通过所述热力膨胀阀或电子膨胀阀与所述管道的进口相连；

所述管道的出口与所述变频压缩机的吸气口相连；

所述反馈单元用于将温度反馈给控制系统，以使所述控制系统根据所述温度控制所述热力膨胀阀或电子膨胀阀。

较佳地，所述反馈单元通过温度以及发热元器件的电流两种方式来反馈温度。

较佳地，还包括：旁通电磁阀以及毛细管；其中，

所述变频压缩机的排气口依次通过旁通电磁阀、毛细管与所述变频压缩机的吸气口相连。

较佳地，还包括：微通道换热器；其中，

所述变频压缩机的排气口与所述微通道换热器的进口相连；

所述微通道换热器的出口与所述储液罐的进口相连；

所述微通道换热器用于对所述冷却介质进行降温。

本发明还提供一种精密控温冷却方法，其包括：同一底板上设置多个冷却单元；

所述同一底板通过多个所述冷却单元进行冷却。

较佳地，通过温度以及发热元器件的电流两种方式来反馈温度，反馈更准确，控制更精准。

较佳地，还包括：

s101：在运行过程中根据反馈温度与目标温度的偏差以及反馈温度变化率计算目标负荷增载比例或者减载比例，每个周期循环一次；

s102：在当前目标负荷的基础上加上目标负荷增载比例或者减载比例得到新的当前目标负荷；

s103：根据机组的实际转速计算机组的当前实际负荷；

s104：如果所述s102中得到的新的当前目标负荷大于当前实际负荷第一预设百分数，那么机组转到加载控制逻辑；

s105：如果当前目标负荷小于当前实际负荷第二预设百分数，那么机组转到卸载控制逻辑；

s106：如果当前目标负荷介于当前实际负荷第一预设百分数和当前实际负荷第二预设百分数之间，那么机组处于保持状态；其中，

所述加载控制逻辑包括：

s1041：如果机组的目标负荷小于第一加载预设百分数，压缩机处于保持状态；

s1042：如果机组的目标负荷大于所述第一加载预设百分数并且小于第二加载预设百分数，压缩机以最小转速启动，并且开启旁通电磁阀；

s1043：如果机组的目标负荷大于所述第二加载预设百分数并且小于第三加载预设百分数，压缩机以最小转速运行，并且关闭旁通电磁阀；

s1044：如果机组的目标负荷大于所述第三加载预设百分数并且小于第四加载预设百分数，根据目标负荷增载比例计算压缩机需要增加的转速；

s1045：如果机组的目标负荷大于第四加载预设百分数，压缩机以最高转速运行，直到有卸载需求。

所述卸载控制逻辑包括：

s1051：如果机组的目标负荷大于第一卸载预设百分数并且小于第二卸载预设百分数，根据目标负荷减载比例计算需要减小的转速；

s1052：如果机组的目标负荷大于第三卸载预设百分数并且小于所述第一卸载预设百分数，压缩机以最小转速运行，并且关闭旁通电磁阀；

s1053：如果机组的目标负荷大于第四卸载预设百分数并且小于所述第三卸载预设百分数，压缩机以最小转速运行，并且关闭旁通电磁阀；

s1054：如果机组的目标负荷小于等于第五卸载预设百分数，压缩机停止运行，直到有新的加载需求。

相较于现有技术，本发明具有以下优点：

(1)本发明提供的精密控温冷却系统及方法，通过发热元器件可直接安装在底板上，省略了现有技术中的热管，温度控制更精准、更快速；

(2)本发明提供的精密控温冷却系统及方法，通过多个冷却单元对底板进行冷却，进口与出口温度相差较小，温度控制更精准；

(3)本发明提供的精密控温冷却系统及方法，通过温度以及发热元器件的电流两种方式来反馈温度，反馈更准确，控制更精准。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：

图1为本发明一实施例的精密控温冷却系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例的精密控温冷却系统的剖视图；

图3为本发明较佳实施例的精密控温冷却系统的结构示意图；

标号说明：1-底板，2-冷却单元，3-管道，4-储液罐，5-热力膨胀阀，6-变频压缩机，7-反馈单元，8-旁通电磁阀，9-毛细管，10-微通道换热器，11-调速风扇，12-过滤器；

61-储液桶。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示为本发明一实施例的精密控温冷却系统的结构示意图，如图2所示为其剖视图。

请参考图1，本实施例的精密控温冷却系统包括：底板1以及多个冷却单元2。其中，多个冷却单元2镶嵌在底板1中(不同实施例中，也可设置在底板1上)；冷却单元2中设置有管道3；管道3设置有进口以及出口，用于使冷却介质流入或流出管道3；底板1用于安装发热元器件。

本实施例中，冷却单元2以三个为例，每一个冷却单元采用一个进口、一个出口。不同实施例中，冷却单元不一定为三个，也不一定为横向同行排列，可以根据需要进行设置。

较佳实施例中，冷却单元也可以按照矩阵排列(包括多行、多列)。同一行或同一列的冷却单元采用同一个进口和/或同一个出口；或者每个冷却单元采用一个进口和/或出口。

现有技术中，一个底板上采用同一个冷却单元，一个进口，一个出口，进口温度低，出口温度高，温度相差大，控制不精准。本发明中一个底板上安装多个冷却单元，同一行或同一列的冷却单元采用同一个出口和/或同一个出口或者每个冷却单元采用一个进口和/或出口，进口出口温度相差较小，温度控制更精准。

较佳实施例中，冷却单元2镶嵌在紫铜板中，紫铜板设置于底板1上或镶嵌在底板1中。紫铜板导热快，制冷温度更均匀，降低了成本。

较佳实施例中，冷却系统还包括：储液罐4、热力膨胀阀5、变频压缩机6以及反馈单元7，其结构示意图如图3所示。其中，储液罐4的出口通过热力膨胀阀5与管道3的进口相连；管道3的出口与变频压缩机6的储液桶61相连；反馈单元7用于将温度反馈给控制系统，以使控制系统根据温度控制热力膨胀阀5。本实施例中以热力膨胀阀为例，不同实施例中，也可以为电子膨胀阀。

本实施例中，冷却系统还包括：旁通电磁阀8以及毛细管9。其中，变频压缩机6的排气口依次通过旁通电磁阀8、毛细管9与变频压缩机6的吸气口相连。

本实施例中，还包括：微通道换热器10。其中，变频压缩机6的排气口与微通道换热器10的进口相连；微通道换热器10的出口与储液罐4的进口相连；微通道换热器10用于对冷却介质进行降温。微通道换热器10通过调速风扇11进行降温。

本实施例中，还包括：过滤器12，其设置于储液罐4与热力膨胀阀5之间，用于对冷却介质进行过滤。

较佳实施例中，反馈单元通过温度以及发热元器件的电流两种方式来反馈温度。通过两种方式来反馈温度，反馈的温度更准确，进而控温更精准。

一实施例中，还提供一种精密冷却控制方法，其包括：同一底板上设置多个冷却单元；同一底板通过多个冷却单元进行冷却，进口与出口的温度相差较小，温度控制更精准。

较佳实施例中，通过温度以及发热元器件的电流两种方式来反馈温度，以控制冷却单元，反馈更准确，控制更精准。

较佳实施例中，还包括：

s101：在运行过程中根据反馈温度与目标温度的偏差以及反馈温度变化率计算目标负荷增载比例或者减载比例，每个周期循环一次；

s102：在当前目标负荷的基础上加上目标负荷增载比例或者减载比例得到新的当前目标负荷；

s103：根据机组的实际转速计算机组的当前实际负荷；

s104：如果s102得到的新的当前目标负荷大于当前实际负荷第一预设百分数，那么机组转到加载控制逻辑；

s105：如果当前目标负荷小于当前实际负荷第二预设百分数，那么机组转到卸载控制逻辑；

s106：如果当前目标负荷介于当前实际负荷第一预设百分数和当前实际负荷第二预设百分数之间，那么机组处于保持状态；其中，

加载控制逻辑包括：

s1041：如果机组的目标负荷小于20％，压缩机处于保持状态；

s1042：如果机组的目标负荷大于20％并且小于40％，压缩机以最小转速启动，并且开启旁通电磁阀；

s1043：如果机组的目标负荷大于40％并且小于50％，压缩机以最小转速运行，并且关闭旁通电磁阀；

s1044：如果机组的目标负荷大于50％并且小于120％，根据目标负荷增载比例计算压缩机需要增加的转速；

s1045：如果机组的目标负荷大于120％，压缩机以最高转速运行，直到有卸载需求。

卸载控制逻辑包括：

s1051：如果机组的目标负荷大于45％并且小于120％，根据目标负荷减载比例计算需要减小的转速；

s1052：如果机组的目标负荷大于30％并且小于45％，压缩机以最小转速运行，并且关闭旁通电磁阀；

s1053：如果机组的目标负荷大于10％并且小于30％，压缩机以最小转速运行，并且关闭旁通电磁阀；

s1054：如果机组的目标负荷小于等于0％，压缩机停止运行，直到有新的加载需求。

需要说明的是，上述实施例中的加载控制逻辑以及卸载控制逻辑中的临界点百分数(如：20％、40％、50％、120％、45％、30％、10％、0％)并不一定是上述举例的临界点百分数，也可以根据实际需要进行更改。

此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。