一种磁场辅助冷冻装置

1.本实用新型涉及冷冻装置技术领域，特别涉及一种磁场辅助冷冻装置。


背景技术：

2.传统冷冻技术的冷冻速度慢，使含水食物内形成体积较大、形状不规则的冰晶，造成机械损伤，导致营养价值和风味的下降，影响进一步加工，严重制约了冷冻水产品的推广和相关产业的发展。现如今的冷冻常常会导致食品不够新鲜，存储时间不够长，而利用磁场进行食品的冷冻可以达到更好地效果，磁场辅助冷冻可以改变水的分子的特性，影响水分子的排布，促进细小而均匀的冰晶的形成，从而提高冷冻食品的品质。
3.例如发明专利cn201711320568.1公开了基于多磁极可控的周期性变化磁场辅助冷冻装置，包括：冷冻单元，其包括样品腔，所述样品腔具有用于容置冷冻样品的冷冻区，周期性磁场发生单元，所述冷冻单元还包括超低温恒温循环槽，该装置设置了4个电磁铁生产磁场，控制冷冻，但是电磁铁产生的磁场也会产生热量，会对冷冻效果造成影响；
4.例如发明专利cn201410042651.7公开了一种应用电磁冷冻法的低温保存装置，包括低温恒温槽、亥姆霍兹线圈、稳压电源和冷却台；其中，低温恒温槽通过循环泵连接冷却台，亥姆霍兹线圈布设于冷却台上两侧，所述冷却台上设有凹槽，所述冷却台内部设有弯折的载冷液流道，所述冷却台设有载冷液入口和出口，载冷液流道与载冷液入口和出口相通；该装置采用在冷却台内设置循环的载冷液使得凹槽内保持低温恒温，然后配合磁场作用于冷冻物品，提高了低温保存的效率，但是该亥姆霍兹线圈同前述专利一样产生热量，会对冷冻效果造成影响。
5.综上，现有技术的采用磁场进行电磁冷冻作用于保存物品或食物时，未消除电磁线圈工作时产生热量的影响，其会影响冷冻液的温度、影响冷冻室内的温度，造成温度不稳定，影响冷冻保存的效果。


技术实现要素：

6.本实用新型为克服现有技术的采用磁场进行磁场冷冻作用于保存物品或食物时，未消除电磁线圈工作时产生热量影响的技术问题，提供一种磁场辅助冷冻装置，包括磁场冷冻装置和低温恒温循环器，所述磁场冷冻装置包括冷冻室，所述冷冻室内设有冷冻液，所述冷冻室外部设置有保温层，所述保温层外部环绕设有与直流电源电性连接的亥姆霍兹线圈，所述亥姆霍兹线圈外部环绕设有线圈冷却管道，所述线圈冷却管道与低温恒温循环器连通，所述低温恒温循环器用于将冷却液循环输送至线圈冷却管道内吸收亥姆霍兹线圈产生的热量。
7.冷冻室用于将需要冷冻处理的物品进行冷冻，亥姆霍兹线圈与直流电源电性连接，亥姆霍兹线圈产生磁场作用于需要冷冻处理的物品，磁场强度根据直流电源的电流进行调节，亥姆霍兹线圈工作时会产生热量，存在影响冷冻液冷冻效果的风险，本装置的低温恒温循环器与线圈冷却管道连通，低温恒温循环器的出液管道输送冷却液至线圈冷却管道
进口内，流经环绕亥姆霍兹线圈的线圈冷却管道内部，吸收亥姆霍兹线圈产生的热量，从线圈冷却管道出口流回低温恒温循环器再次降温，再进行下一个循环，确保亥姆霍兹线圈产生的热量不断被带走，防止影响冷冻效果。
8.优选地，所述保温层为塑料材质。
9.优选地，所述亥姆霍兹线圈位于冷冻室中部位置。
10.优选地，所述冷冻室内设置有冷冻支架，所述冷冻支架底部安装有支脚。
11.优选地，所述冷冻支架的材质为不锈钢。
12.优选地，所述冷冻支架包括网架和若干个存放架，所述存放架安装在网架内壁上；存放架便于放置冷冻物品，也可直接采用网架进行冷冻物品的放置。
13.优选地，所述存放架环绕网架几何中心均匀设置，所述存放架为三棱柱。
14.优选地，所述存放架为长方体、多棱柱、圆柱体中的一种，一般根据冷冻物品需要制作不同形状。
15.优选地，所述磁场冷冻装置还包括特斯拉计和温度测试仪，所述特斯拉计和温度测试仪的测量端均伸入冷冻室内部。
16.优选地，所述冷冻室安装有隔热盖，所述隔热盖开设有通孔。
17.优选地，所述特斯拉计采用pf-045b数字特斯拉计，所述温度测试仪采用ut 325多通道温度测试仪。
18.优选地，所述冷冻室与冷冻液循环系统连通，所述冷冻液循环系统用于将冷却后的冷冻液循环输送至冷冻室内。
19.优选地，所述冷冻液为无水乙醇。
20.优选地，所述冷冻液制冷装置包括冷冻液蓄水池、电动泵和制冷循环系统，
21.所述冷冻液蓄水池内设有冷冻液且与冷冻室的冷冻液出液端连通，所述电动泵分别与连通冷冻液蓄水池、冷冻室的冷冻液进液端连通，所述制冷循环系统包括依次连接的蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀，所述膨胀阀与蒸发器连接，所述制冷循环系统内循环流动有制冷剂，所述蒸发器设置在冷冻液蓄水池一侧用于冷却冷冻液。
22.与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：
23.(1)本实用新型采用冷冻液和磁场同步进行冷冻，能够达到更好地效果；
24.(2)采用低温恒温循环器结合线圈冷却水管消除亥姆霍兹线圈产生热量的影响，避免线圈长时间工作时过热，同时能够稳定冷冻室温度；
25.(3)在冷冻室和亥姆霍兹线圈之间设置保温层，稳定冷冻室温度的同时避免线圈产热对冷冻效果的影响。
26.(4)设置冷冻支架方便取放冷冻物品，还可以使得物品存放均匀且处于磁场强度稳定均匀的位置。
27.(5)设置特斯拉计和温度仪方便监控冷冻效果。
附图说明
28.图1为本实用新型结构示意图；
29.图2为本实用新型冷冻室与亥姆霍兹线圈装配示意图；
30.图3为本实用新型另一结构示意图；
31.图4为本实用新型冷冻支架结构示意图；
32.图5为本实用新型冷冻支架另一结构俯视示意图；
33.图6为本实用新型磁场强度为60mt冷冻支架水平中心平面磁场强度示意图；
34.图7为本实用新型磁场强度为60mt冷冻支架垂直中心平面磁场强度示意图；
35.图8为本实用新型不同磁场强度时的冷冻液的温度曲线；
36.其中：1、磁场冷冻装置；2、低温恒温循环器；3、冷冻支架；4、冷冻液循环系统；5、制冷循环系统；101、线圈冷却管道；102、冷冻室；103、保温层；104、亥姆霍兹线圈；105、直流电源；106、特斯拉计；107、温度测试仪；108、隔热盖；109、通孔；301、网架；302、存放架。
具体实施方式
37.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。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，“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；也不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.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，也可以是电连接或彼此可通讯；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。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本实用新型的保护范围。
39.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
40.实施例1:
41.参考图1-5所示，一种磁场辅助冷冻装置，参考图1和2，包括磁场冷冻装置1和低温恒温循环器2，磁场冷冻装置1包括冷冻室102，冷冻室102内设有冷冻液，冷冻室102外部设置有保温层103，保温层103外部环绕设有与直流电源105电性连接的亥姆霍兹线圈104，亥姆霍兹线圈104外部环绕设有线圈冷却管道101，线圈冷却管道101与低温恒温循环器2连通，低温恒温循环器2用于将冷却液循环输送至线圈冷却管道101内吸收亥姆霍兹线圈104产生的热量。
42.冷冻室102用于将需要冷冻处理的物品进行冷冻，亥姆霍兹线圈104与直流电源105电性连接，亥姆霍兹线圈104产生磁场作用于需要冷冻处理的物品，磁场强度根据直流电源105的电流进行调节，亥姆霍兹线圈104工作时会产生热量，存在影响冷冻液冷冻效果的风想，本装置的低温恒温循环器2与线圈冷却管道101连通，低温恒温循环器2为现有技术，低温恒温循环器2的出液管道输送冷却液至线圈冷却管道101进口内，流经环绕亥姆霍兹线圈104的线圈冷却管道101内部，吸收亥姆霍兹线圈104产生的热量，从线圈冷却管道
101出口流回低温恒温循环器2再次降温，再进行下一个循环，确保亥姆霍兹线圈104产生的热量不断被带走，防止影响冷冻效果。
43.具体使用过程中，将冷冻室102内补充冷冻液，保温层103起到保持温度，对外部热源起到一定的隔离作用，开启直流电源105，从而使得亥姆霍兹线圈104产生磁场，开启低温恒温循环器2，使得冷却液从出液管道输送冷却液至线圈冷却管道101进口内，流经环绕亥姆霍兹线圈104的线圈冷却管道101内部，线圈冷却管道101环绕亥姆霍兹线圈104布置，进出口分别位于上下两端，进出口之间的管道内部连通且环绕亥姆霍兹线圈设置；将需要冷冻处理的物品放入冷冻室102内，冷冻液和磁场作用于需要冷冻处理的物品，流经环绕亥姆霍兹线圈104的线圈冷却管道101内部，吸收亥姆霍兹线圈104产生的热量，从线圈冷却管道101出口流回低温恒温循环器2再次降温，再进行下一个循环，不断与亥姆霍兹线圈104产生的热量交换，确保产生的热量被迅速排除，也有利于给冷冻室102降温，稳定其温度。
44.更进一步地实施例中，亥姆霍兹线圈104位于冷冻室102中部位置，冷冻室102下部空间不放物品也有利于冷冻液循环。
45.实施例2:
46.在实施例1的基础上，参考图4所示，冷冻室102内设置有冷冻支架3，冷冻支架3底部安装有支脚。采用冷冻支架3方便取放需要冷冻处理的物品，而且能够固定冷冻处理物品的位置，防止堆集影响冷冻效果，支脚用于稳定冷冻支架3的位置，并方便将其置于亥姆霍兹线圈104高度上的中部位置，防止位置偏差影响冷冻效果。
47.更进一步地实施例中，冷冻支架3包括网架301和若干个存放架302，存放架302安装在网架301内壁上，由于磁场产生的强度位于垂直方向磁场强度稳定，水平方向磁场存在梯度差，但差距约在
±
1.31mt，差异较小；为了更好的冷冻效果，在靠近亥姆霍兹线圈104的内壁安装存放架302，处于远离冷冻支架3中心的位置，更好地发挥亥姆霍兹线圈104产生磁场进行冷冻的作用。
48.更进一步地实施例中，存放架302环绕网架301几何中心均匀设置，存放架302为三棱柱，三棱柱竖直设置，且放置需要冷冻处理的物品的物品更加稳定，使得需要冷冻的物品在均匀的磁场中进行处理，保持各个物品的冷冻效果。
49.更进一步地实施例中，存放架302设置有8个，根据存放架的形状和大小可以进行调整。
50.实施例3:
51.在实施例1或2的基础上，参考图3，磁场冷冻装置1还包括特斯拉计106和温度测试仪107，特斯拉计106和温度测试仪107的测量端均伸入冷冻室102内部。
52.特斯拉计106用于测量冷冻室102的内部磁场强度，利于控制磁场强度发挥更稳定的效果，也利于实验数据的获取；采用温度测试仪107测量冷冻室内部或者冷冻液的温度，记录冷冻物品的温度和冷冻室的温度。
53.更进一步地实施例中，冷冻室102安装有隔热盖108，保持温度，隔热盖108开设有通孔109，方便插入温度测试仪107和特斯拉计106的探针。
54.更进一步地实施例中，特斯拉计106采用pf-045b数字特斯拉计，温度测试仪107采用ut 325多通道温度测试仪。
55.实施例4:
56.在前述实施例的基础上，冷冻室102与冷冻液循环系统4连通，冷冻液循环系统4用于将冷却后的冷冻液循环输送至冷冻室102内。
57.冷冻室102与冷冻液循环系统4连通，通过冷冻液循环系统4将冷冻液从冷冻室102的进口流入冷冻室102内，保持冷冻液的温度，冷冻液通过冷冻室102的出口流回冷冻液循环系统4内进行降温冷冻，从而实现冷冻液的循环，保持冷冻室102的温度恒定。
58.更进一步地实施例中，冷冻液制冷装置4包括冷冻液蓄水池401、电动泵402和制冷循环系统5，冷冻液蓄水池401内设有冷冻液且与冷冻室102的冷冻液出液端连通，电动泵402分别与连通冷冻液蓄水池401、冷冻室102的冷冻液进液端连通，制冷循环系统5包括依次连接的蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀，膨胀阀与蒸发器连接，制冷循环系统5内循环流动有制冷剂，蒸发器设置在冷冻液蓄水池401一侧用于冷却冷冻液
59.冷冻液蓄水池401内存放有冷冻液，制冷循环系统5的蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀内循环有制冷剂，制冷循环系统5采用现有技术中的制冷技术，不进行详细描述，其中制冷剂在蒸发器处蒸发气化，吸热制冷，从而吸收冷冻液蓄水池401中冷冻液的热量，对冷冻液起到制冷降温作用，保持冷冻液蓄水池401中冷冻液的低温状态，电动泵402将其从冷冻液蓄水池401输送至冷冻室102的进口从而流入内部，作用于需要冷冻的物品，然后冷冻液通过冷冻室102的出口流回冷冻液蓄水池401进行降温，从而完成循环，保证冷冻室102内冷冻液的低温状态。
60.实施例5:
61.在前述实施例的基础上，参考图6-7，冷冻支架3的半径为6cm，其高度为10cm，冷冻支架3位于亥姆霍兹线圈104的中间位置，图6-7分别为磁场强度为60mt冷冻支架水平中心平面磁场强度、垂直中心平面磁场强度，根据数据可以得出冷冻支架3所处位置的垂直方向磁场强度稳定，水平方向磁场存在一定梯度差。
62.实施例6:
63.在前述实施例的基础上，参考图8，if、mf-20、mf-40、mf-60、mf-80表示进行不同磁场强度冷冻时，if为浸渍冷冻，磁场强度为0mt，mf为磁场冷冻，mf-20表示磁场强度为20mt时，冷冻室102内冷冻液的温度，从图中可以看出，在使用不同磁场强度进行冷冻时，冷冻液温度的波动幅度较小，波动范围在
±
0.5℃，说明该装置由于在冷冻室102和亥姆霍兹线圈104之间放置保温层103，以及设置低温恒温循环器2带走了亥姆霍兹线圈104工作时产生的大量热量，可以去除线圈产热对冷冻液温度的影响，保证了在不同磁场强度的处理组可以在相同的环境温度下进行冷冻。
64.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种磁场辅助冷冻装置，其特征在于：包括磁场冷冻装置(1)和低温恒温循环器(2)，所述磁场冷冻装置(1)包括冷冻室(102)，所述冷冻室(102)内设有冷冻液，所述冷冻室(102)外部设置有保温层(103)，所述保温层(103)外部环绕设有与直流电源(105)电性连接的亥姆霍兹线圈(104)，所述亥姆霍兹线圈(104)外部环绕设有线圈冷却管道(101)，所述线圈冷却管道(101)与低温恒温循环器(2)连通，所述低温恒温循环器(2)用于将冷却液循环输送至线圈冷却管道(101)内吸收亥姆霍兹线圈(104)产生的热量。2.根据权利要求1所述的一种磁场辅助冷冻装置，其特征在于：所述亥姆霍兹线圈(104)位于冷冻室(102)中部位置。3.根据权利要求2所述的一种磁场辅助冷冻装置，其特征在于：所述冷冻室(102)内设置有冷冻支架(3)，所述冷冻支架(3)底部安装有支脚。4.根据权利要求3所述的一种磁场辅助冷冻装置，其特征在于：所述冷冻支架(3)包括网架(301)和若干个存放架(302)，所述存放架(302)安装在网架(301)内壁上。5.根据权利要求4所述的一种磁场辅助冷冻装置，其特征在于：所述存放架(302)环绕网架(301)几何中心均匀设置，所述存放架(302)为三棱柱。6.根据权利要求1所述的一种磁场辅助冷冻装置，其特征在于：所述磁场冷冻装置(1)还包括特斯拉计(106)和温度测试仪(107)，所述特斯拉计(106)和温度测试仪(107)的测量端均伸入冷冻室(102)内部。7.根据权利要求6所述的一种磁场辅助冷冻装置，其特征在于：所述冷冻室(102)安装有隔热盖(108)，所述隔热盖(108)开设有通孔(109)。8.根据权利要求6所述的一种磁场辅助冷冻装置，其特征在于：所述特斯拉计(106)采用pf-045b数字特斯拉计，所述温度测试仪(107)采用ut 325多通道温度测试仪。9.根据权利要求1-8任一所述的一种磁场辅助冷冻装置，其特征在于：所述冷冻室(102)与冷冻液循环系统(4)连通，所述冷冻液循环系统(4)用于将冷却后的冷冻液循环输送至冷冻室(102)内。10.根据权利要求9所述的一种磁场辅助冷冻装置，其特征在于：所述冷冻液循环系统(4)包括冷冻液蓄水池(401)、电动泵(402)和制冷循环系统(5)，所述冷冻液蓄水池(401)内设有冷冻液且与冷冻室(102)的冷冻液出液端连通，所述电动泵(402)分别与连通冷冻液蓄水池(401)、冷冻室(102)的冷冻液进液端连通，所述制冷循环系统(5)包括依次连接的蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀，所述膨胀阀与蒸发器连接，所述制冷循环系统(5)内循环流动有制冷剂，所述蒸发器设置在冷冻液蓄水池(401)一侧用于冷却冷冻液。

技术总结
本实用新型提供一种磁场辅助冷冻装置，属于冷冻装置技术领域；包括磁场冷冻装置和低温恒温循环器，磁场冷冻装置包括冷冻室，冷冻室外部设置有保温层，保温层外部环绕设有与直流电源电性连接的亥姆霍兹线圈，亥姆霍兹线圈外部环绕设有线圈冷却管道，线圈冷却管道与低温恒温循环器连通；本实用新型采用冷冻液和磁场同步进行冷冻，能够达到更好的效果；采用低温恒温循环器结合线圈冷却水管消除亥姆霍兹线圈产生热量的影响，避免线圈长时间工作时过热，同时能够稳定冷冻室温度；在冷冻室和亥姆霍兹线圈之间设置保温层，稳定冷冻室温度的同时避免线圈产热对冷冻效果的影响。时避免线圈产热对冷冻效果的影响。时避免线圈产热对冷冻效果的影响。


技术研发人员：孙钦秀 刘书成 魏启航 张虹虹 苏江鹏 郑欧阳 夏秋瑜 魏帅 韩宗元 王泽富 刘阳
受保护的技术使用者：广东海洋大学
技术研发日：2022.08.22
技术公布日：2022/12/2