CN104812115B - 一种微波加热装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波加热装置及方法，涉及热处理技术领域，解决了现有技术无法利用微波快速加热非微波吸收材料的技术问题。本发明的主要技术方案为：一种微波加热装置，包括：外壳、导热容器及微波吸收结构。其中，外壳的材质为透波材料；导热容器安置在所述外壳内，导热容器用于盛放被加热物；微波吸收结构设置在外壳内，且与导热容器接触。微波吸收结构通过吸收透过外壳的微波，迅速产生热量，以加热导热容器内的被加热物。本发明主要用于实现利用微波快速加热非微波吸收材料的目的。

Description

一种微波加热装置及方法

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，尤其涉及一种微波加热装置及方法。

背景技术

微波加热技术是利用电磁波把能量传播到被加热物内部，使被加热物在短时间内温度迅速升高、加热或熟化。微波加热技术具有加热均匀、速度快、控制及时、反应灵敏、强场高温、微波加热穿透能力强及清洁卫生、无污染等优点而被广泛的应用。

但是，微波加热对被加热物具有选择性，其主要用于加热微波吸收材料(该材料的介电常数大，吸收微波能力较强)；而非微波吸收材料(该材料的介电常数太小、无微波吸收能力或微波吸收能力较小)很难用微波加热。

发明人发现，在热处理领域，利用微波对微波吸收材料热处理，不仅实现了微波吸收材料的快速升温，而且热处理后的材料性能提高了不少。但是，目前对于非微波材料的微波处理一直没有进展，从而严重影响了非微波吸收材料快速热处理技术的发展。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种微波加热装置及方法，主要目的是能够利用微波对非微波吸收材料进行快速加热处理。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例还提供一种微波加热装置，该微波加热装置包括：

外壳，所述外壳的材质为透波材料；

导热容器，安置在所述外壳内；所述导热容器用于盛放被加热物；

微波吸收结构，设置在所述外壳内，且与所述导热容器接触；所述微波吸收结构通过吸收微波产生热量，以加热所述导热容器内的被加热物。

前述的微波加热装置，所述微波吸收结构由填充在所述外壳与导热容器之间的颗粒状微波吸收材料构成。

前述的微波加热装置，所述颗粒状微波吸收材料为活性炭颗粒、碳纤维颗粒及碳化硅颗粒中的任一种或几种的混合颗粒。

前述的微波加热装置，所述外壳包括：

壳体，所述壳体上设置有容置腔，且所述容置腔设有开口；

盖体，所述盖体与所述容置腔的开口配合设置，用于封堵所述容置腔的开口，以封闭所述容置腔；

其中，所述导热容器和微波吸收结构容置在所述容置腔内。

前述的微波加热装置，所述壳体的材质为玻璃、石英、隔热砖中的任一种透波材料；

所述盖体的材质为玻璃、石英、隔热砖中的任一种透波材料。

前述的微波加热装置，所述导热容器上设置有密封盖，以使所述导热容器内部形成封闭的空间；

前述的微波加热装置，所述导热容器的材质为石墨或陶瓷材料。

前述的微波加热装置，所述微波加热装置还包括微波发生装置；所述微波吸收结构通过吸收所述微波发生装置所发出的微波，以加热所述导热容器内的被加热物。

另一方面，本发明的实施例还提供一种微波加热方法，用于加热非微波吸收材料，包括如下步骤：

将被加热物放置在导热容器中；

将所述导热容器与微波吸收结构接触；

采用微波对微波吸收结构进行微波热处理；

微波吸收结构通过吸收微波产生热量，以加热所述导热容器内的被加热物；

其中，所述被加热物为非微波吸收材料。

前述的微波加热方法，采用上述任一项所述的微波加热装置对非微波吸收材料进行加热。

与现有技术相比，本发明实施例提出的一种微波加热装置及方法至少具有如下效果：

(1)本发明实施例提供的微波加热装置包括由透波材料制成的外壳、微波吸收结构及导热容器；微波发生装置产生的微波透过外壳后被微波吸收结构吸收，微波吸收结构由于吸收微波而迅速升温，并迅速产生大量的热量，从而快速加热导热容器内的被加热物。所以本发明实施例提供的微波加热装置及方法能够利用微波快速加热非微波吸收材料，促进了非微波吸收材料快速热处理技术的发展。

(2)本发明实施例提出的微波加热装置中的微波加热结构为填充在外壳与导热容器之间的颗粒状微波吸收材料构成。通过如此设置，一方面颗粒能充分地吸收微波，所产生的热量能充分、均匀地传递给导热容器，实现了对被加热物的快速、均匀地加热；另一方面，由于颗粒较重，且颗粒间有较多的孔隙，即使颗粒间的气体急剧升温，也不会造成颗粒外泄；再一方面，微波吸收材料颗粒还能充当导热容器的支撑结构，以防止加热过程中，导热容器的不稳定。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种微波加热装置的结构透视图；

图2为图1所示的微波加热装置的俯剖视图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种微波加热装置及方法和应用具体实施方式、特征及其功效，详细说明如下。

本发明是基于如下问题提出的：微波能实现微波吸收材料的快速加热，但微波无法加热非微波吸收材料。而在纳米材料、催化剂材料等材料制备领域中，需要对材料前驱体进行快速热处理，以提高最终制备材料的分散性、纯度等性能；但是这些纳米材料、催化剂材料大部分是非微波吸收材料，所以无法使用微波进行快速热处理，而现有技术的热处理无法满足快速加热要求。而对纳米材料进行热处理的快慢会严重影响最后所得产品的性能(如纳米材料的分散性)。基于此，本发明的发明人提出一种微波加热装置及方法，用于实现快速加热非微波吸收材料的目的。

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

如图1、图2所示，本实施例提供一种微波加热装置，该装置主要用于实现利用微波快速加热非微波吸收材料的目的。具体地，微波加热装置包括外壳1、导热容器2及微波吸收结构。其中，外壳1由透波材料制备而成，用于使微波穿透过外壳。导热容器2安置在外壳1内，导热容器2主要用于盛放被加热物，在此，被加热物主要为非微波吸收材料。微波吸收结构设置在外壳1内，且与导热容器2接触，其主要用于吸收透过外壳的微波以产生热量，从而加热导热容器2内的被加热物。

本实施例提供的微波加热装置，通过微波吸收结构吸收透过外壳的微波，以快速产生大量的热量，从而快速加热导热容器内被加热物。较佳地，为了增加微波吸收结构与导热容器的接触面积，由微波吸收材料制成的微波吸收结构围绕导热容器设置。

实施例2

如图1、图2所示，本实施例提供一种微波加热装置，与实施例1相比，本实施例中的微波吸收结构由填充在外壳1与导热容器2之间的颗粒状微波吸收材料3构成。

本实施例中微波吸收结构采用环绕在导热容器周围的微波吸收材料颗粒，通过如此设置，一方面颗粒能充分地吸收微波，所产生的热量能充分、均匀地传递给导热容器，实现了对被加热物的快速、均匀地加热；另一方面，由于颗粒较重，且颗粒间有较多的孔隙，即使颗粒间的气体急剧升温，也不会造成颗粒外泄；再一方面，微波吸收材料颗粒还能充当导热容器的支撑结构，以防止加热过程中，导热容器的不稳定。

较佳地，本实施中的颗粒状微波吸收材料为活性炭颗粒(球状活性炭颗粒或柱状活性碳颗粒)、碳纤维颗粒及碳化硅颗粒中的任一种或几种的混合颗粒。这几种颗粒材料的微波吸收效果较好，且耐高温性能好。

实施例3

本实施例提供一种微波装置，与上述实施例相比，本实施例中的外壳包括壳体和盖体。其中，壳体上设置有容置腔，且所述容置腔设有开口；盖体与容置腔的开口配合设置，用于封堵容置腔的开口，使容置腔形成封闭的空间。导热容器和微波吸收结构容置在所述容置腔内。

较佳地，壳体的材质为玻璃、石英、隔热砖中的任一种透波材料；盖体的材质为石墨、玻璃、石英、隔热砖中的任一种透波材料。这几种透波材料的透波性能较好，且耐高温性能好。

实施例4

本实施例提供一种微波加热装置，与上述实施例相比，本实施例的导热容器上设置有密封盖，以使导热容器内形成封闭的空间。

本实施例中，导热容器的材质为石墨或陶瓷材料。较佳地，密封盖可以为石墨坩埚盖或陶瓷盖。导热容器选用石墨或陶瓷材料，一方面这两种材料的导热效果较好，能实现被加热物的快速加热，另一方面这两种材料的耐高温性能好，从而满足被加热物高的热处理温度。再一方面，这两种材料的化学稳定性好，在高温情况下也不会变质，不会与被加热物反应，从而确保被加热物的质量。

较佳地，上述实施例中的微波加热装置还包括微波发生装置，微波发生装置与外壳的相对位置关系，只需满足：微波发生装置的发出的微波尽可能全透过外壳被微波吸收结构吸收即可。

较佳地，微波发生装置可以为微波炉，外壳安置在微波炉内，微波吸收结构通过吸收微波炉所发出的微波，以加热导热容器内的被加热物。

使用上述实施例提供的微波加热装置加热非微波吸收材料时，将被加热物放置在导热容器内并密封好。随后，向外壳内加入少量的微波吸收材料颗粒，使其铺设在外壳的内底部，再将导热容器放入外壳内，且安置在所加入的微波吸收材料颗粒上，导热容器安置好后，继续向外壳内投放微波吸收材料颗粒，最终使微波吸收材料颗粒围绕导热容器，且填充在外壳与导热容器之间的空间，填充后，将外壳的盖体覆盖在外壳上即可。最后，将外壳放置在微波发生装置内，利用微波对导热容器内的被加热物进行快速加热处理即可。

实施例5

本实施例提供一种微波加热方法，该方法主要利用微波快速加热非微波吸收材料。具体地，该微波加热方法包括如下步骤：

1、将被加热物放置在导热容器内。

2、将导热容器与微波吸收结构接触。

3、采用微波对微波吸收结构进行热处理；

该步骤主要是利用微波发生装置产生的微波，对微波吸收结构快速加热。

4、利用微波吸收结构产生的热量加热被加热物。其中，所述被加热物为非微波吸收材料。

该步骤在微波迅速升温的同时，微波逐渐释放大量的热量，该释放的热量用于加热导热容器内的被加热物。

较佳地，可以采用上述实施例提供的微波加热装置实现该微波加热方法，以对非微波吸收材料进行快速加热。

实施例6

本实施例为上述实施例提供的微波加热装置或方法的应用实例。

本实施例中微波加热装置中外壳盖体的材质为隔热转，壳体的材质为玻璃材料，容量为500mL。微波吸收结构为填充在外壳与导热容器之间的球状的活性碳颗粒构成。导热容器为陶瓷坩埚，容量为5mL。微波发生装置选用微波炉。

本实施例中的被加热物选用一种催化剂前驱体，采用本实施例的装置进行热处理以制备催化剂。

将催化剂前驱体放入到导热容器中，并密封处理。向外壳内先加入一部分活性碳颗粒后，将导热容器放入外壳内的活性碳颗粒上，再继续加入活性碳颗粒，直到活性碳颗粒充满外壳和导热容器之间的空间后，用盖体将外壳封闭。最后将整个外壳置于700W的微波下进行热处理，活性碳颗粒迅速升温，可将导热容器加热至800-1200℃。热处理5min后，取出热处理后生成的催化剂材料，发现催化剂材料中颗粒的分散性较好。

对比例

该对比例主要是用现有技术中常用的热炉对催化剂前驱体(与实施例6中的催化剂前驱体相同)进行热处理，加热至800-1200℃，热处理时间为12小时。最终得到催化剂材料。所得到的催化剂材料中的颗粒分散性不是很好。

与现有技术中采用热炉对非微波吸收材料热处理技术相比：

(1)本实施例用很短的时间(时间精确到分钟)便能实现对非微波吸收材料的快速加热。而现有技术的热处理技术(如，热炉)对非微波吸收材料进行热处理的时间至少4-12小时，甚至更长。

(2)采用本实施例中的微波加热装置热处理后所得到催化剂的颗粒分散性较好。

综上，本发明提供的微波加热装置包括由透波材料制成的外壳、微波吸收结构及导热容器；微波发生装置发生的微波透过外壳后，微波吸收结构通过吸收微波而迅速升温，并迅速产生大量的热量，从而快速加热导热容器内的被加热物。所以本发明实施例提供的微波加热装置及方法能够利用微波快速加热非微波吸收材料，促进了非微波吸收材料快速热处理技术的发展。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种微波加热装置，其特征在于，该微波加热装置包括：

外壳，所述外壳的材质为透波材料；

导热容器，安置在所述外壳内；所述导热容器用于盛放被加热物；

微波吸收结构，设置在所述外壳内，且与所述导热容器接触；所述微波吸收结构通过吸收微波产生热量，以加热所述导热容器内的被加热物；所述微波吸收结构由填充在所述外壳与导热容器之间的颗粒状微波吸收材料构成。

2.根据权利要求1所述的微波加热装置，其特征在于，所述颗粒状微波吸收材料为活性炭颗粒、碳纤维颗粒及碳化硅颗粒中的任一种或几种的混合颗粒。

3.根据权利要求1所述的微波加热装置，其特征在于，所述外壳包括：

壳体，所述壳体上设置有容置腔，且所述容置腔设有开口；

盖体，所述盖体与所述容置腔的开口配合设置，用于封堵所述容置腔的开口，以封闭所述容置腔；

其中，所述导热容器和微波吸收结构容置在所述容置腔内。

4.根据权利要求3所述的微波加热装置，其特征在于，

所述壳体的材质为玻璃、石英、隔热砖中的任一种透波材料；

所述盖体的材质为玻璃、石英、隔热砖中的任一种透波材料。

5.根据权利要求1所述的微波加热装置，其特征在于，

所述导热容器上设置有密封盖，以使所述导热容器内部形成封闭的空间。

6.根据权利要求5所述的微波加热装置，其特征在于，

所述导热容器的材质为石墨或陶瓷材料。

7.根据权利要求1所述的微波加热装置，其特征在于，所述微波加热装置还包括微波发生装置；

所述微波吸收结构通过吸收所述微波发生装置所发出的微波，以加热所述导热容器内的被加热物。

8.一种微波加热方法，用于加热非微波吸收材料，其特征在于，所述方法采用权利要求1-7任一项所述的微波加热装置对非微波吸收材料进行加热,包括如下步骤：

将被加热物放置在导热容器中；

将所述导热容器与微波吸收结构接触；

采用微波对微波吸收结构进行微波热处理；

微波吸收结构通过吸收微波产生热量，以加热所述导热容器内的被加热物；

其中，所述被加热物为非微波吸收材料。