專利名稱：一種應用于脈沖電場處理室的半導體冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體冷卻裝置，特別是涉及應用于脈沖電場處理室的半導體冷卻裝置；屬于半導體冷卻技術(shù)。
背景技術(shù)：
脈沖電場處理是通過電源與脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生交替的脈沖電場和脈沖磁場，對細胞膜進行處理的一種手段，在細胞膜的電穿孔、食品除菌、食品蛋白質(zhì)組分、食品脂質(zhì)組分、食品碳水化合物組分和食品其它組分等方面已開展了大量作用機理與影響研究。通常脈沖電場處理系統(tǒng)主要包括:電源裝置、脈沖發(fā)生裝置、脈沖電場處理室、冷卻系統(tǒng)、溫度測定系統(tǒng)等部分。盡管脈沖電場處理被認為是一種非熱技術(shù)，但由于電流流過食品會產(chǎn)生歐姆熱，溫度增加是必然的，特別反復處理時，加熱效果更加明顯，而脈沖電場處理室作為脈沖電場處理食品的重要設(shè)備，是食品加熱效應發(fā)生的主要場所，因此，對脈沖電場處理室的有效溫控是減小脈沖電場加熱效應的重要途徑。針對脈沖電場處理過程加熱效應，中國發(fā)明專利01130064.7直接采用冷卻水對電極與脈沖電場處理室進行冷卻以保證非熱滅菌，中國發(fā)明專利102349565A也直接采用冷卻循環(huán)水對電極進行冷卻，間接實現(xiàn)處理室處理食品的溫度控制，以減少肉制品在處理過程的溫度升高。由于脈沖電場對食品的加熱效應，直接采用冷卻水循環(huán)線路冷卻復雜，模塊化程度低，并且冷卻效率低，不能實時調(diào)節(jié)脈沖電場處理室溫度等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種應用于脈沖電場處理室的半導體冷卻裝置，旨在采用半導體冷卻技術(shù)、動態(tài)熱交換和機械設(shè)計技術(shù)解決現(xiàn)有脈沖電場處理室處理食品過程中的加熱效應，特別是針對當前冷卻方法不能及時、實時冷卻脈沖電場處理室等問題。本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):一種應用于脈沖電場處理室的半導體冷卻裝置，包括進水部、出水部、冷卻外套、環(huán)半導體冷卻組件、環(huán)溫度傳感器、底半導體冷卻組件和冷卻外套端蓋；進水部的進水腔，出水部的出水腔和冷卻外套都為方形空腔結(jié)構(gòu)，進水腔位于出水腔內(nèi)，出水腔位于冷卻外套內(nèi)；進水腔上端和下端分別設(shè)有進水腔端蓋和進水腔分流底，進水腔分流底設(shè)有通孔；出水腔上支撐環(huán)和出水腔下支撐環(huán)間隔地套裝在進水腔外表面與出水腔內(nèi)表面之間；出水腔上支撐環(huán)和出水腔下支撐環(huán)都設(shè)有通孔；底半導體冷卻組件和環(huán)半導體冷卻組件都由TEC101705半導體制冷片組成，底半導體冷卻組件和環(huán)半導體冷卻組件都分別與電源連接；底半導體冷卻組件通過散熱膠固定在出水部底部，環(huán)半導體冷卻組件的第一環(huán)半導體冷卻組件、第二環(huán)半導體冷卻組件、第三環(huán)半導體冷卻組件和第四環(huán)半導體冷卻組件分別固定在出水部與冷卻外套之間的四個面上；環(huán)溫度傳感器由四個溫度傳感器組成，分別間隔設(shè)置在第一環(huán)半導體冷卻組件，第二環(huán)半導體冷卻組件，第三環(huán)半導體冷卻組件，第四環(huán)半導體冷卻組件的下端；控制系統(tǒng)分別與環(huán)半導體冷卻組件、環(huán)溫度傳感器、底半導體冷卻組件連接。進一步地，所述進水腔分流底設(shè)有四個均勻分布的通孔。所述出水腔上支撐環(huán)和出水腔下支撐環(huán)都均布四個矩形通孔。冷卻外套端蓋外緣與冷卻外套連接，冷卻外套端蓋內(nèi)環(huán)與出水部外壁連接。環(huán)半導體冷卻組件，環(huán)溫度傳感器和底半導體冷卻組件通過散熱膠與絕緣導熱性的冷卻外套緊密連接。所述控制系統(tǒng)包括溫度處理模塊、電源模塊，CPU模塊，通訊模塊，底半導體冷卻組件控制模塊和環(huán)半導體冷卻組件控制模塊；溫度處理模塊包括四個子模塊，分別對應連接環(huán)溫度傳感器中的四個溫度傳感器；環(huán)半導體冷卻組件控制模塊中的四個子環(huán)半導體冷卻組件控制模塊分別與環(huán)半導體冷卻組件中的四個環(huán)半導體冷卻組件對應連接；電源模塊與各個模塊電連接；CPU模塊分別與溫度處理模塊、通訊模塊、底半導體冷卻組件控制模塊和環(huán)半導體冷卻組件控制模塊連接。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:(I)本發(fā)明構(gòu)建了包括半導體冷卻組件、溫度傳感組件和冷卻水循環(huán)線路一體的半導體冷卻裝置，實現(xiàn)了應用脈沖電場處理室冷卻裝置的模塊化。(2)本發(fā)明構(gòu)建了一種應用于脈沖電場處理室的冷卻裝置可以方便實現(xiàn)脈沖電場處理室溫度的實時控制，保證脈沖電場處理過程中處理室液體的溫度。(3)本發(fā)明提供了一種主動冷卻方式、獨立冷卻結(jié)構(gòu)的半導體冷卻裝置，可實現(xiàn)脈沖電場處理室溫度的實時控制。


圖1是本發(fā)明一種應用于脈沖電場處理室的半導體冷卻裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A向剖視圖；圖3是圖1中控制系統(tǒng)原理圖。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。應當理解，具體實施方式
僅僅用以解釋本發(fā)明，并不對本發(fā)明保護范圍構(gòu)成限定。如圖1和2所示，一種應用于脈沖電場處理室的半導體冷卻裝置，包括進水部1，出水部2，冷卻外套3，環(huán)半導體冷卻組件4，環(huán)溫度傳感器5，底半導體冷卻組件6，冷卻外套端蓋7和控制系統(tǒng)8 ;其中進水部I包括進水腔1-1，進水腔端蓋1-2和進水腔分流底1-3 ;進水腔1-1為方形的空腔結(jié)構(gòu)；進水腔1-1上端和下端分別設(shè)有進水腔端蓋1-2和進水腔分流底1-3 ;進水腔分流底1-3設(shè)有四個均勻分布的通孔，實現(xiàn)冷卻水的分流；出水部2包括出水腔2-1，出水腔上支撐環(huán)2-2，出水腔下支撐環(huán)2-3、出水腔端蓋2-4和出水腔底面2_5 ；出水腔2-1為方形的空腔結(jié)構(gòu)，進水腔1-1位于出水腔2-1的空腔中；出水腔上支撐環(huán)2-2和出水腔下支撐環(huán)2-3間隔地套裝在進水腔1-1外表面與出水腔2-1內(nèi)表面之間，對薄壁的出水腔2-1起到支撐作用；出水腔上支撐環(huán)2-2和出水腔下支撐環(huán)2-3都均布四個矩形孔，起導水功能；出水腔底面2-5通過凸臺與進水腔分流底1-3連接，對進水部I起到支撐作用；出水腔端蓋2-4內(nèi)環(huán)與進水腔1-1外壁連接，出水腔端蓋2-4外緣與出水腔2-1連接，起到導水與支撐作用；底半導體冷卻組件6和環(huán)半導體冷卻組件4都由TEC101705半導體制冷片組成，底半導體冷卻組件6和環(huán)半導體冷卻組件4都分別與電源連接；底半導體冷卻組件6通過散熱膠固定在出水部2底部，環(huán)溫度傳感器5為熱敏電阻，通過散熱膠環(huán)形均布固定在出水部2下端；環(huán)半導體冷卻組件4包括第一環(huán)半導體冷卻組件4-1，第二環(huán)半導體冷卻組件4-2，第三環(huán)半導體冷卻組件4-3，第四環(huán)半導體冷卻組件4-4 ;第一環(huán)半導體冷卻組件4-1、第二環(huán)半導體冷卻組件4-2、第三環(huán)半導體冷卻組件4-3和第四環(huán)半導體冷卻組件4-4分別固定在出水部2與冷卻外套3之間的四個面上，并與環(huán)溫度傳感器5保持一定間隙，其中環(huán)溫度傳感器5由四個溫度傳感器組成，分別間隔設(shè)置在第一環(huán)半導體冷卻組件4-1，第二環(huán)半導體冷卻組件4-2，第三環(huán)半導體冷卻組件4-3，第四環(huán)半導體冷卻組件4-4的下端；環(huán)半導體冷卻組件4，環(huán)溫度傳感器5和底半導體冷卻組件6通過散熱膠與絕緣導熱性的冷卻外套3緊密連接。冷卻外套端蓋7外緣與冷卻外套3連接，冷卻外套端蓋7內(nèi)環(huán)與出水部2外壁連接，對冷卻外套3起到支撐作用，便于電源線與傳感器線的進出?？刂葡到y(tǒng)8包括溫度處理模塊8-1、電源模塊8-2，CPU模塊8_3，通訊模塊8_4，底半導體冷卻組件控制模塊8-5和環(huán)半導體冷卻組件控制模塊8-6 ;其中，溫度處理模塊8-1包括四個子模塊，分別對應連接環(huán)溫度傳感器5中的四個溫度傳感器，具體是溫度處理模塊8-1中四個子模塊通過連接線9與環(huán)溫度傳感器5中的四個溫度傳感器分別對應連接；環(huán)半導體冷卻組件控制模塊8-6包括四個子環(huán)半導體冷卻組件控制模塊，環(huán)半導體冷卻組件控制模塊8-6中的四個子環(huán)半導體冷卻組件控制模塊分別與環(huán)半導體冷卻組件4中的四個環(huán)半導體冷卻組件對應連接。電源模塊8-2與控制系統(tǒng)各個模塊電連接，為控制系統(tǒng)中各個模塊提供電源。CPU模塊8-3分別與溫度處理模塊8-1、電源模塊8-2，通訊模塊8_4，底半導體冷卻組件控制模塊8-5和環(huán)半導體冷卻組件控制模塊8-6連接；CPU模塊8-3比較采集的實時溫度與用戶通過通訊模塊設(shè)置的控制溫度，并計算實時溫度與控制溫度預設(shè)值的差值，控制底半導體冷卻組件7-6和環(huán)半導體冷卻組件7-4中對應半導體冷卻組件的工作電流。CPU模塊8-3根據(jù)溫度處理模塊8-1的處理結(jié)果控制相應環(huán)半導體冷卻組件控制模塊8-6和底半導體冷卻組件控制模塊8-5。通訊模塊8-4用于用戶設(shè)置冷卻溫度等參數(shù)。CPU模塊8-3負責通過溫度處理模塊8-1采集環(huán)溫度傳感器5的實時溫度，并根據(jù)溫度處理模塊8-1的處理結(jié)果控制相應環(huán)半導體冷卻組件4和底半導體冷卻組件6的電流大小。溫度處理模塊8-1、底半導體冷卻組件控制模塊8-5和環(huán)半導體冷卻組件控制模塊8-6是常用的控制模塊；電源模塊8-2和通訊模塊8-4為常用電源和通訊模塊。工作時，冷卻水通過進水腔端蓋1-2的連接口進入進水腔1-1，再通過進水腔分流底1-3將冷卻水分流進入出水腔2-1，冷卻水帶走出水腔2-1四面和出水腔底面2-5上熱量，通過出水腔下支撐環(huán)2-3，出水腔上支撐環(huán)2-2和出水腔端蓋2-4將加熱后的冷卻水流出?？刂葡到y(tǒng)8通過連接線9采樣環(huán)溫度傳感器5中四個溫度傳感器，并根據(jù)溫度檢測結(jié)果，控制底半導體冷卻組件6和環(huán)半導體冷卻組件4中對應半導體冷卻組件的工作電流，達到控制冷卻的效果。本發(fā)明半導體冷卻裝置應用于脈沖電場處理室時，是作為模塊式的組成部件，單個或者多個安裝在脈沖電場處理室，作為冷卻裝置，用作脈沖電場處理室溫度控制，對脈沖電場處理室溫度起到實時恒溫調(diào)節(jié)功能。半導體冷卻裝置優(yōu)選成對設(shè)置，分組對稱設(shè)置在脈沖電場處理室中，應用時可根據(jù)脈沖電場處理室的實際尺寸增加或減少半導體冷卻裝置的數(shù)量。具體是，脈沖電場處理室包括處理室上模，密封圈，處理室，上電極，下電極，處理室下模和半導體冷卻裝置；處理室上模和處理室下模是具有相似的臺柱型結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部都具有從中心向兩端的三級階梯凹槽結(jié)構(gòu)；分別以處理室上模和處理室下模與處理室處理區(qū)接觸的一面為基準面，沿遠離處理室處理區(qū)方向，機加工密封圈大小和厚度的第一級階梯凹槽，第一級階梯凹槽用于安裝密封圈；繼續(xù)沿遠離處理室處理區(qū)方向，在第一級階梯凹槽內(nèi)部機加工小于密封圈的第二階梯凹槽，第二級階梯凹槽用于裝載液體，再沿遠離處理室處理區(qū)方向，在第二級階梯凹槽內(nèi)部設(shè)有第三階梯凹槽，第三級階梯用于收集液體并與水道連接；處理室上模與處理室下模中心都設(shè)有水道，處理室上模與處理室下模的水道兩側(cè)開有半導體冷卻裝置安裝孔；處理室是圓柱形，其內(nèi)部上下端都設(shè)有凹槽，上下凹槽通過中間細孔連接；處理室的上下側(cè)邊設(shè)有開槽，上電極本體和下電極本體從該開槽伸入；上電極包括上電極本體、兩個方形半導體冷卻裝置安裝孔和四個均布的圓形電極處理液通孔；上電極本體為圓柱體和矩形伸出部連接組成，上電極本體的圓柱體安裝在處理室內(nèi)部，上電極本體的矩形伸出部通過處理室的開槽伸入，以便與外加電場連接。下電極包括下電極本體、兩個方形半導體冷卻裝置安裝孔和四個均布的圓形電極處理液通孔，下電極本體由一圓柱體與矩形伸出部連接組成，下電極本體的圓形部分安裝在處理室內(nèi)部，下電極本體的矩形伸出部通過處理室處理區(qū)的開槽伸入，以便與外加電場連接。四個半導體冷卻裝置分成兩組，處理室上模嵌入2個，處理室下模嵌入2個，嵌入處理室上模的2個半導體冷卻裝置對稱分布在處理室上模水道的兩側(cè)，嵌入處理室上模的半導體冷卻裝置通過上電極上的方形半導體冷卻裝置安裝孔插到處理室與上電極之間的位置。嵌入處理室下模的個半導體冷卻裝置對稱分布在處理室下模水道的兩側(cè)，嵌入處理室下模的半導體冷卻裝置通過下電極上的方形半導體冷卻裝置安裝孔插到處理室與下電極之間的位置。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，例如，本發(fā)明包括環(huán)半導體冷卻組件4，可根據(jù)實際冷卻效果和冷卻外套3的長度增加或減少環(huán)半導體冷卻組件4的數(shù)量等。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應用于脈沖電場處理室的半導體冷卻裝置，其特征在于包括進水部、出水部、冷卻外套、環(huán)半導體冷卻組件、環(huán)溫度傳感器、底半導體冷卻組件和冷卻外套端蓋；進水部的進水腔，出水部的出水腔和冷卻外套都為方形空腔結(jié)構(gòu)，進水腔位于出水腔內(nèi)，出水腔位于冷卻外套內(nèi)；進水腔上端和下端分別設(shè)有進水腔端蓋和進水腔分流底，進水腔分流底設(shè)有通孔；出水腔上支撐環(huán)和出水腔下支撐環(huán)間隔地套裝在進水腔外表面與出水腔內(nèi)表面之間；出水腔上支撐環(huán)和出水腔下支撐環(huán)都設(shè)有通孔；底半導體冷卻組件和環(huán)半導體冷卻組件都由TEC101705半導體制冷片組成，底半導體冷卻組件和環(huán)半導體冷卻組件都分別與電源連接；底半導體冷卻組件通過散熱膠固定在出水部底部，環(huán)半導體冷卻組件的第一環(huán)半導體冷卻組件、第二環(huán)半導體冷卻組件、第三環(huán)半導體冷卻組件和第四環(huán)半導體冷卻組件分別固定在出水部與冷卻外套之間的四個面上；環(huán)溫度傳感器由四個溫度傳感器組成，分別間隔設(shè)置在第一環(huán)半導體冷卻組件，第二環(huán)半導體冷卻組件，第三環(huán)半導體冷卻組件，第四環(huán)半導體冷卻組件的下端；控制系統(tǒng)分別與環(huán)半導體冷卻組件、環(huán)溫度傳感器、底半導體冷卻組件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用于脈沖電場處理室的半導體冷卻裝置，其特征在于:所述進水腔分流底設(shè)有四個均勻分布的通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用于脈沖電場處理室的半導體冷卻裝置，其特征在于:所述出水腔上支撐環(huán)和出水腔下支撐環(huán)都均布四個矩形通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用于脈沖電場處理室的半導體冷卻裝置，其特征在于:冷卻外套端蓋外緣與冷卻外套連接，冷卻外套端蓋內(nèi)環(huán)與出水部外壁連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用于脈沖電場處理室的半導體冷卻裝置，其特征在于:環(huán)半導體冷卻組件，環(huán)溫度傳感器和底半導體冷卻組件通過散熱膠與絕緣導熱性的冷卻外套緊密連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的應用于脈沖電場處理室的半導體冷卻裝置，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括溫度處理模塊、電源模塊，CPU模塊，通訊模塊，底半導體冷卻組件控制模塊和環(huán)半導體冷卻組件控制模塊；溫度處理模塊包括四個子模塊，分別對應連接環(huán)溫度傳感器中的四個溫度傳感器；環(huán)半導體冷卻組件控制模塊中的四個子環(huán)半導體冷卻組件控制模塊分別與環(huán)半導體冷卻組件中的四個環(huán)半導體冷卻組件對應連接；電源模塊與各個模塊電連接；CPU模塊分別與溫度處理模塊、通訊模塊、底半導體冷卻組件控制模塊和環(huán)半導體冷卻組件控制模塊連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應用于脈沖電場處理室的半導體冷卻裝置。該半導體冷卻裝置的進水部的進水腔，出水部的出水腔和冷卻外套都為方形空腔結(jié)構(gòu)，進水腔位于出水腔內(nèi)，出水腔位于冷卻外套內(nèi)；進水腔分流底設(shè)有通孔；出水腔上支撐環(huán)和出水腔下支撐環(huán)間隔地套裝在進水腔外表面與出水腔內(nèi)表面之間；出水腔上支撐環(huán)和出水腔下支撐環(huán)都設(shè)有通孔；底半導體冷卻組件和環(huán)半導體冷卻組件都由TEC101705半導體制冷片組成，底半導體冷卻組件和環(huán)半導體冷卻組件都分別與電源連接；本發(fā)明解決現(xiàn)有脈沖電場處理室直接冷卻水冷卻方法模塊性差、冷卻效率低和實時性差等問題，具有安裝靈活、模塊化強和使用方便等優(yōu)點。
文檔編號A23L3/36GK103211274SQ201310118608
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者孫大文, 蒲洪彬, 曾新安, 王啟軍, 韓忠 申請人:華南理工大學