液冷壳体及激光器的制作方法

1.本实用新型涉及激光器冷却技术领域，特别是涉及一种液冷壳体及激光器。


背景技术：

2.激光器包括金属壳体，以及设置在金属壳体内的激光器阵列，激光器阵列由激光器巴条和微通道散热器堆叠而成。随着激光技术的发展，激光器巴条所需的散热功率密度不断增加，且由于电子产品小型化，导致可设计散热空间越来越小。
3.目前，激光器中用于散热的只有微通道散热器，且由于微通道散热器的散热效果有限，不能对设置在微通道散热器外部的金属壳体进行降温。
4.激光器在工作时，由于金属壳体有较高的导热能力，高温情况下的激光器巴条会把一部分热量导出至金属壳体，导致金属壳体温度升高，辐射到周边，使用者容易感受到金属壳体的升温而带来不好的体验，尤其是手持式激光器。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对金属壳体没有冷却作用的问题，提出一种液冷壳体及激光器。
6.一种液冷壳体，其特征在于，所述液冷壳体包括：
7.基座，所述基座上开设有基座通道；
8.外壳，设置在所述基座上，所述外壳内开设有外壳通道，所述基座通道与所述外壳通道连通；
9.所述液冷壳体上设置有通液口，所述通液口与所述基座通道和/或所述外壳通道连通，用于向液冷壳体内通入冷却介质，所述液冷壳体上设置有排液口，用于将所述基座通道和/或所述外壳通道中的冷却介质排出。
10.在其中一个实施例中，所述通液口和所述排液口分别设置在所述基座上。
11.在其中一个实施例中，所述外壳通道的数量为一个，所述外壳通道的进口端通过所述基座通道与所述通液口连通，所述外壳通道的出口端通过所述基座通道与所述排液口连通。
12.在其中一个实施例中，所述外壳与所述基座连接形成具有沿第一方向设置的通槽，所述外壳通道的数量为多个，多个所述外壳通道沿第一方向依次间隔设置。
13.在其中一个实施例中，相邻两个所述外壳通道通过所述基座通道连通，其中多个所述外壳通道中，沿第一方向设置的第一个外壳通道的进口端通过所述基座通道与所述通液口连通，沿第一方向设置的最后一个外壳通道的出口端通过所述基座通道与所述排液口连通。
14.在其中一个实施例中，每个所述外壳通道的进口端通过所述基座通道分别与一个通液口连接，每个所述外壳通道的出口端通过所述基座通道分别与一个排液口连接。
15.在其中一个实施例中，所述外壳通道沿第一方向的尺寸小于所述基座通道沿第一方向的尺寸，所述外壳通道沿第二方向的尺寸小于所述基座通道沿第二方向的尺寸，一个
所述基座通道与多个所述外壳通道对应连通，所述第一方向与所述第二方向垂直。
16.在其中一个实施例中，所述外壳包括第一壳层、第二壳层以及第三壳层，第一壳层、第二壳层以及第三壳层由内向外依次设置，外壳通道开设在第二壳层上。
17.一种激光器，其特征在于，包括阵列激光器和权利要求1-7任意一项所述的液冷壳体，所述阵列激光器与所述基座连接，所述液冷壳体设置在所述阵列激光器的外侧。
18.一种激光器，其特征在于，包括阵列激光器和权利要求5所述的液冷壳体，所述阵列激光器与所述基座连接，所述阵列激光器设置在所述通槽内，所述阵列激光器包括微通道散热器，所述微通道散热器内开设有散热通道，所述基座上开设有散热进口和散热出口，所述散热进口用于与所述散热通道的进口端连通，所述散热出口用于与所述散热通道的出口端连通；
19.在相邻两个所述外壳通道中，其中一个所述外壳通道的出口端通过所述基座通道与所述散热进口连通，另一个所述外壳通道的进口端通过所述基座通道与所述散热出口连通。
20.上述的液冷壳体及激光器，通过设置基座和外壳，基座上开设有基座通道，外壳设置在基座上，外壳内开设有外壳通道，在实际使用时，将激光器阵列安装在基座上，然后将外壳罩设在激光器阵列的外部，并且将外壳与基座固定连接。当激光器巴条工作时，激光器巴条释放的热量传导至基座和外壳上，导致基座和外壳温度升高时，可通过通液口向基座通道和/或外壳通道中通入冷却介质，冷却介质在基座和外壳中流通，并且吸收基座和外壳上的热量后，再从排液口排出。即冷却介质在基座和外壳中流通并且吸收热量，能够起到壳体降温的作用，进而能够提升使用者的体验效果。
附图说明
21.图1为一实施例中激光器壳体的结构示意图；
22.图2为基座的结构示意图；
23.图3为图2中的基座的俯视图；
24.图4为外壳的结构示意图。
25.附图标记：100-基座；110-基座通道；111-第一基座通道；112-第二基座通道；113-第三基座通道；114-第四基座通道；120-通液口；130-排液口；140-散热进口；150-散热出口；
26.200-外壳；210-外壳通道；211-第一组外壳通道；212-第二组外壳通道；230-通槽。
具体实施方式
27.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
29.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
33.参阅图1-图4，本实用新型一实施例提供了一种液冷壳体，液冷壳体包括基座100和外壳200，基座100上开设有基座通道110，外壳200设置在基座100上，外壳200内开设有外壳通道210，基座通道110与外壳通道210连通。液冷壳体上设置有通液口120，通液口120与基座通道110和/或外壳通道210连通，用于向液冷壳体内通入冷却介质，液冷壳体上设置有排液口130，用于将基座通道110和/或外壳通道210中的冷却介质排出。
34.通过设置液冷壳体，发热元件安装在液冷壳体内，一方面液冷壳体能够对发热元件起保护作用，另一方面，液冷壳体能够吸收发热元件产生的热量，并且能够将热量导出。例如，发热元件可以是激光器阵列。
35.在实际使用时，将激光器阵列安装在基座上，然后将外壳通道罩设在激光器阵列的外部，并且将外壳与基座固定连接。当激光器巴条工作时，激光器巴条释放的热量传导至基座和外壳上，导致基座和外壳温度升高。此时，可通过通液口向基座通道和/或外壳通道中通入冷却介质，冷却介质在基座和外壳通道中流通，并且吸收基座和外壳上的热量后，再从排液口排出。即冷却介质在基座和外壳中流通并且吸收热量，能够起到壳体降温的作用，进而能够提升使用者的体验效果。
36.参阅图2，在一些实施例中，通液口120和排液口130分别设置在基座100上。
37.由于外壳通道210设置在基座100上，因此，当从位于基座100上的通液口120通入
冷却介质时，冷却介质需要在高压作用下克服重力向上流通至外壳通道210中。在使用时，可以通过调节冷却介质的流通压力，进而使得冷却介质在流通的过程中能够充满外壳通道210，即使得冷却介质的表面充分与外壳通道210的内壁接触，从而能够增强液冷效率。
38.在另一个实施例中，通液口和排液口还可以设置在外壳上，通液口和排液口分别与两个外壳通道连通，其中一个外壳通道与基座通道的进口端连通，另一个外壳通道与基座通道的出口连通，即冷却介质能够从通液口进入，然后经外壳通道流通至基座通道中，再从基座通道流出后经过外壳通道从排液口排出。
39.在其他实施例中，还可以是，通液口设置在基座上，通液口与基座通道连通，排液口设置在外壳上，排液口与外壳通道连通，冷却介质能够从通液口进入，然后经基座通道流通至外壳通道中，再经过外壳通道从排液口排出。或者通液口设置在外壳上，通液口与外壳通道连通，排液口设置在基座上，排液口与基座通道连通。
40.在一些实施例中，外壳通道的数量为一个，外壳通道的进口端通过基座通道与通液口连通，外壳通道的出口端通过基座通道与排液口连通。
41.在本实施例中，外壳通道具有一个进口和一个出口，其中外壳通道的可以是一个横截面为长条形的通道，或者外壳通道是蛇形通道。具体的，基座上分别设置有通液口和排液口，通液口和排液口分别与一个基座通道连通，通液口对应的其中一个基座通道与外壳通道的进口端连通，排液口对应的另一个基座通道与外壳通道的出口端连通，即冷却介质能够从通液口进入，然后经其中一个基座通道流通至外壳通道中，再从外壳通道流出后经过另一个基座通道从排液口排出。
42.在另外一些实施例中，外壳200与基座100连接形成沿第一方向oy设置的通槽230，外壳通道210的数量为多个，多个外壳通道210沿第一方向oy依次间隔设置。
43.在本实施例中，相邻两个外壳通道210通过基座通道110连通，其中多个外壳通道210中，沿第一方向oy设置的第一个外壳通道210的进口端通过基座通道110与通液口120连通，沿第一方向设置的最后一个外壳通道210的出口端通过基座通道110与排液口130连通。
44.即多个外壳通道210通过基座通道110依次连接，冷却介质首先在第一个外壳通道210中进行吸收热量，即靠近第一个外壳通道210的发热元件能够首先得到冷却，因此，此种外壳通道210的连接方式主要适用于发热元件安装在外壳200的一端的情况，通过此种方式，冷却介质能够首先对发热元件进行冷却，而后对其他发热量小或者不发热的元件进行冷却，从而减少冷却水使用量，且冷却效率高。
45.在另一个实施例中，每个外壳通道的进口端通过基座通道分别与一个通液口连接，每个外壳通道的出口端通过基座通道分别与一个排液口连接。
46.即冷却介质可同时进入至每个外壳通道中，冷却强度大，适用于发热元件遍布在外壳内的各种设备。
47.参阅图1,在一些实施例中，外壳通道210沿第一方向oy的尺寸小于基座通道110沿第一方向oy的尺寸，外壳通道210沿第二方向ox的尺寸小于基座通道110沿第二方向ox的尺寸，一个基座通道110与多个外壳通道210对应连通，第一方向oy与第二方向ox垂直。具体的，通过减小一个外壳通道210的尺寸进而增加外壳通道210的数量，能够增大冷却介质与外壳通道210的流通面积，进而增强冷却效果。
48.由于在原有的外壳200上开设外壳通道210，为了防止外壳200的硬度不满足要求，
在一些实施例中，外壳200包括第一壳层、第二壳层以及第三壳层，第一壳层、第二壳层以及第三壳层由内向外依次设置，外壳通道210开设在第二壳层上。
49.具体的，第一壳层可以为钼层，第二壳层为铜层，第三壳层可为铜层或钼层，其具体的生产步骤可以是：首先通过焊接或者热压复合等工艺将钼层和铜层加工形成复合材料；然后在铜层加工外壳通道210，最后再通过焊接或者热压复合等工艺使得一个钼层或者铜层复合在上述复合材料的铜层侧。
50.本实用新型一实施例提供了一种激光器，包括阵列激光器和液冷壳体，阵列激光器与基座100连接，阵列激光器设置在通槽230内。通过冷却介质在基座100和外壳通道210中流通，即能够吸收基座100和外壳200上的热量，从而能够起到壳体降温的作用，从而提升使用者的体验效果。
51.本实用新型一实施例提供了一种激光器，包括阵列激光器和液冷壳体，阵列激光器与基座100连接，阵列激光器设置在通槽内，阵列激光器包括微通道散热器(图未示)，微通道散热器内开设有散热通道，基座上开设有散热进口140和散热出口150，散热进口140用于与散热通道的进口端连通，从而向散热通道中输送制冷介质，散热出口150用于与散热通道的出口端连通，从而接收从散热通道中流出的制冷介质；
52.在相邻两个外壳通道210中，其中一个外壳通道210的出口端通过基座通道110与散热进口140连通，另一个外壳通道210的进口端通过基座通道110与散热出口150连通。
53.参阅图2和图3，在本实施例中，散热通道的进口端和出口端均为圆形，因此与散热通道的进口端连接的基座通道110的出口端也为圆形，与散热通道的出口端连接的基座通道110的进口端也为圆形。且为了方便通液口120和排液口130分别与外部圆形管道的连接，通液口120和排液口130也为圆形结构。
54.结合图4，基座通道110与外壳通道210连通的一端为矩形开口。外壳通道210的数量为多个，多个外壳通道210分为两组分别与基座通道110对应连通，基座通道110的数量为四个，每个基座通道110的一端为圆形孔，另一端与方形孔，为了方便描述，将两组外壳通道210分别定义为第一组外壳通道211和第二组外壳通道212通道，将四个基座通道110分别定义为第一基座通道111、第二基座通道112、第三基座通道113以及第四基座通道114。
55.冷却介质的流通路径具体为：冷却介质从第一基座通道111的圆孔(即通液口120)进入，依次经过第一基座通道111的方形孔、第一组外壳通道211、第二基座通道112的方形孔、第二基座通道112的圆形孔、散热通道、第三基座通道113的圆形孔、第三基座通道113的方形孔、第二组外壳通道212、第四基座通道114的方形孔、第四基座通道114的圆形孔(即排液口130)流出。
56.以下，将上述实施例与现有技术进行比对。
57.本技术一实施例中：采用15个激光器巴条阵列，每个激光器巴条发热功率为100w，总功率1500w，通入4.5l/min水量冷却。底板，外壳通道210均使用铜材质，外壳通道210厚度3mm，内部加工截面为2*1方形孔流道18条。
58.现有技术：采用15个激光器巴条阵列，每个激光器巴条发热功率为100w，总功率1500w，通入4.5l/min水量冷却。外壳通道210与底板均采用铜材，外壳通道210厚度3mm，液体由底板进入微流道散热器并流出至出口处。
59.采用电子散热仿真软件flotherm xt进行仿真，环境温度均为25.0℃，所得结果如
下：
60.实施例：激光器巴条平均温升为42.5℃，外壳通道210最高温升为10.1℃，外壳通道210平均温升为3.9℃。
61.对比例：激光器巴条平均温升为46.9℃，外壳通道210最高温升为21.2℃，外壳通道210平均温升为10.6℃。
62.因此，采用本技术的液冷外壳通道210不仅能有效降低激光器阵列巴条温度，而且在降低外壳通道210温度上效果显著，大幅提高了激光器阵列的散热效果。
63.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
64.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。