CN108353881B - 一种微波快速家纺除螨装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微波快速家纺除螨装置及方法，包括柜体和柜体内的微波腔体、多个单元微波发生器组件阵列、中央控制单元、显示单元、光纤光栅温湿度检测单元、排风排湿单元和远程数据传输单元；所述的微波腔体为箱体结构，多个单元微波发生器组件阵列布置于微波腔体外顶部，通过微波腔体顶部的多个开孔向微波腔体内发射微波。利用特高频电磁波的穿透能力，使放入微波腔体内的潮湿家纺中的水分子、活跃在家纺上的螨虫及其虫卵等以及其它有机微生物个体内的极性分子，在高频电磁场的作用下，产生运动、摩擦、迅速升温，从而达到在几十秒的时间内，使腔体内升温至60℃以上，在几分钟时间内，快速杀死螨虫及虫卵的效果。

Description

一种微波快速家纺除螨装置及方法

技术领域

本发明涉及微波控制技术领域，特别涉及一种微波快速家纺除螨装置及方法。

背景技术

在沿海城市和一些相对潮湿地区的环境中，居民家中使用的被褥、枕头、床单、儿童被服等贴身家纺用品，在一年中大多时间是比较潮湿的，由于潮湿的家纺和适宜的温度而滋生大量螨虫。螨虫的体积极其微小，多数在0.2～0.3毫米之间，最大的不会超过0.5毫米，所以我们的肉眼基本是无法看见它们的，因此它们对居民而言是一种“隐形”的存在，是无形的健康杀手，主要会造成人体螨虫感染，因此影响居民的健康生活。在许多地方可以看到，每当好的艳阳天气，都会看到家家户户晾晒被褥等家纺的场景。可是，在太阳光的照射下，只能解决被褥潮湿的问题，不能起到杀死螨虫及虫卵的效果，因为，螨虫及其虫卵要在60℃以上的温度条件下才能死亡。另外，长期梅雨季节，螨虫滋生泛滥现象尤其严重。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种微波快速家纺除螨装置及方法，利用特高频电磁波的穿透能力，使放入微波腔体(加热箱)内的潮湿家纺中的水分子、活跃在家纺上的螨虫及其虫卵等以及其它有机微生物个体内的极性分子，在高频电磁场的作用下，产生运动、摩擦、迅速升温，从而达到在几十秒的时间内，使腔体内升温至60℃以上，在几分钟时间内，快速杀死螨虫及虫卵的效果。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种微波快速家纺除螨装置，包括柜体和柜体内的微波腔体、多个单元微波发生器组件阵列、中央控制单元、显示单元、光纤光栅温湿度检测单元、排风排湿单元和远程数据传输单元；所述的微波腔体为箱体结构，多个单元微波发生器组件阵列布置于微波腔体外顶部，通过微波腔体顶部的多个开孔向微波腔体内发射微波。

所述的中央控制单元为单片机MCU，所述的多个单元微波发生器组件阵列、光纤光栅温湿度检测单元、排风排湿单元、显示单元、远程数据传输单元的信号端均与中央控制单元相连接。

所述的多个单元微波发生器组件阵列由多个高压直流开关电源和与其输出端相连接的多个微波发生器组成，所述高压直流开关电源为输出电压为4.2KV的LLC型变频开关电源，中央控制单元检测的腔体内部的温湿度情况，通过输出信号端控制多个高压直流开关电源的工作频率从而控制多个微波发生器的输出功率，最终控制微波腔体内部电磁场强度。

所述的多个微波发生器在微波腔体顶部的布置位置通过三维电磁仿真软件HFSS进行分散布局。

所述的微波发生器由磁控管、波导和风机组成。

所述的光纤光栅温湿度检测单元由多个分布在微波腔体内部不同位置的光纤光栅温湿度传感器和与其连接的光电转换器组成。

所述的微波腔体为不锈钢箱体，腔体内还有无极紫外灯管，微波腔体还设有腔体磁力开关控制防电磁波泄漏门，腔体外周围用保温材料包裹。

一种微波快速家纺除螨装置的方法，应用多个微波发生器组件阵列组合技术，采用三维电磁仿真软件HFSS对多个微波发生器进行分散布局：

步骤一、计算微波腔体内三维特高频段电磁场的建立，模拟出各微波源的功率增益、极化方式；

步骤二、绘制出各微波源的极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量；

步骤三、以步骤二为依据布局安装在微波腔体上的多个单元微波发生器组件阵列的排列组合方式，使其所发出的特高频电磁波在腔体内部达到均匀场强分布，使放入微波腔体内的潮湿家纺能够被均匀加热，使活跃在家纺上的螨虫及其虫卵等以及其它有机微生物个体中的极性分子，在特高频电磁场的作用下，产生运动、摩擦、迅速升温。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、将多个单元微波发生器组件阵列组合技术与光纤光栅温湿度传感技术相结合，利用特高频电磁波特有的穿透加热特性，在几十秒的时间内，使腔体内升温至60℃以上，在几分钟的时间内完成杀死螨虫(卵)的目的，达到了快速除螨虫(卵)效果。由于处理时间短，用户立等待取，极大地方便客户。

2、本发明采用多个微波发生器组件阵列组合技术，利用三维电磁仿真软件规划安装在微波腔体上的多个单元微波发生器组件阵列的排列组合方式，使多个单元微波发生器组件科学合理的布局分布，使电磁波在微波腔中产生均匀的场强。解决了多个微波源同腔同频相互干扰，避免损坏磁控管的状况；解决了传统的在微波腔中通过机械转动达到使物体均匀受波被加热目的，避免了不均匀电磁场产生局部升温过高，而烧焦被加热家纺的现象。

3、本发明运用光纤光栅温湿度传感器快速检测微波腔体中温度和湿度，由中央控制系统进行比较判断，从而实现自动控制微波发生器组件的功率输出和处理时间。解决了传统电子温湿度传感器在强电磁场环境中受干扰，无法正常工作的问题。

附图说明

图1是本发明的一种微波快速家纺除螨装置结构示意主视图；

图2是本发明的一种微波快速家纺除螨装置结构示意侧视图；

图3是本发明的一种微波快速家纺除螨装置控制系统框图；

图4是多个单元微波发生器组件阵列系统框图；

图5是多个单元微波发生器组件阵列腔体表面布局图；

图6是微波发生器组件腔体表面安装示意图；

图7是光纤光栅温湿度检测单元框图。

图中：1-柜体 2-微波腔体(加热箱) 3-多个单元微波发生器组件阵列 4-中央控制单元 5-显控单元 6-光纤光栅温湿度传感头 7-配电单元 8-远程数据传输单元9-排风机 10-排湿机 11-微波腔体门 12-门拉手 13-观察窗 14-腔体保温材料15-紫外灯管 16-高压直流开关电源 17-微波发生器组件 18-微波发生器组件在腔体上表面安装开孔 19-微波发生器组件安装螺钉孔 20-盒体 21-磁控管 22-波导 23-螺钉 24-风机 25-挡风板26-光电转换器及485通讯接口 27-光纤。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

如图1-2所示，一种微波快速家纺除螨装置，包括柜体1和柜体内的微波腔体2、多个单元微波发生器组件阵列3、中央控制单元4、显示单元5、光纤光栅温湿度检测单元6、排风排湿单元9-10和远程数据传输单元8。

所述的微波腔体2为箱体结构，多个单元微波发生器组件阵列3布置于微波腔体2外顶部，通过微波腔体2顶部的多个开孔18向微波腔体2内发射微波。

所述的微波腔体2为不锈钢箱体，腔体内还有无极紫外灯管15，微波腔体2还设有腔体磁力开关控制防电磁波泄漏门11，腔体外周围用保温材料14包裹。

所述的排风排湿单元包括安装在柜体上部内侧的排湿机10和安装在微波腔体上方、柜体内侧壁的排风机9。

如图3所示，所述的中央控制单元4为单片机MCU，所述的多个单元微波发生器组件阵列3、光纤光栅温湿度检测单元6、排风排湿单元9-10、显示单元5、远程数据传输单元8的信号端均与中央控制单元4相连接。所述的单片机MCU优选ARM内核的STM32系列单片机。

如图4所示，所述的多个单元微波发生器组件阵列3由多个高压直流开关电源16和与其输出端相连接的多个微波发生器17组成，所述高压直流开关电源16为输出电压为4.2KV的LLC型变频开关电源，中央控制单元4通过检测的腔体内部的温湿度情况，通过信号端控制多个高压直流开关电源16的工作频率从而控制多个微波发生器17的输出功率，最终控制微波腔体2内部电磁场强度。

如图6所示，所述的微波发生器17由磁控管21、波导22和风机24组成。图6是一套微波发生器17组件单元在微波腔体2上表面安装的示意图，微波发生器组件17单元包括：微波发生器组件盒体20，内部有磁控管21安装在波导22上，波导22由螺钉23安装在微波腔体2上表面上。风机24安装在微波发生器组件17盒体内侧，用于磁控管21风冷。

所述微波发生器17的控制原理为：图4中实施例的多个单元微波发生器组件阵列3包含2～n个高压直流开关电源16和安装在微波腔体2上表面的2～n个微波发生器17。当各高压电源16接到中央控制单元4的开机命令时，高压电源16开启，微波发生器组件17中磁控管21灯丝供电，高压延时数秒后，施加于磁控管上，磁控管工作，输出功率，发出的特高频电磁波经波导21被馈入微波腔体2中，在微波腔体2内建立均匀电磁场，设备开始工作。当腔体内部温度升至60℃时，中央处理单元开始逐步调低磁控管的输出功率，直至关闭。

如图5所示，所述的多个微波发生器17在微波腔体2顶部的布置位置通过三维电磁仿真软件HFSS进行分散布局。具体步骤为：

步骤一、计算微波腔体2内三维特高频段电磁场的建立，模拟出各微波源的功率增益、极化方式；

步骤二、绘制出各微波源的极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量；

步骤三、以步骤二为依据布局安装在微波腔体2上的多个单元微波发生器组件阵列3的排列组合方式，使其所发出的特高频电磁波在腔体内部达到均匀场强分布，使放入微波腔体内的潮湿家纺能够被均匀加热，使活跃在家纺上的螨虫及其虫卵等以及其它有机微生物个体中的极性分子，在特高频电磁场的作用下，产生运动、摩擦、迅速升温。

图5为确定布置位置的一种实施例图。

如图7所示，光纤光栅温湿度检测单元6包括光纤光栅温湿度传感头6、光纤27、光电转换器26组成。与中央控制单元4连接，实现对微波腔体2内部的温湿度状态进行检测。微波腔2内的温湿度变化情况可改变光纤光栅温湿度感应头的光折射度，造成反射光随温湿度变化而变化，致使光电转换器的输出电信号发生改变，每一个电信号代表着不同的温湿度值。快速变化的温湿度被传感头感知后，经光纤27、光电转换器及485通讯接口26送至中央控制单元4，由中央控制单元4将接收到的温湿度值与设定温湿度值进行比较判断，已决定微波发生器组件的输出功率大小。

本发明的控制原理为：如图3所示，电控系统包括中央控制单元4、多个单元微波发生器组件阵列3、显控单元5、光纤光栅温湿度检测单元6、排风排湿控制单元9-10、配电控制单元7、远程数据传输单元8组成。中央控制单元4是设备的核心控制单元，设备启动从显控单元5开始。通过显控单元5的操作界面，可以启动设备打开腔体门11，放置需处理的家纺后，通过界面关闭腔体门11，中央控制单元检测腔体门11是否关闭，若未关好腔体门11，则显控单元5屏幕上将提示告警，设备无法启动。只有在确实保证腔体门11关好无误的情况下，中央控制单元4向高压直流电源16发出指令，高压直流电源16启动，微波发生器阵列单元3开始工作，微波发生器阵列单元3工作数秒后，微波腔体2内温湿度开始升高，待光纤光栅温湿度传感器检测单元26测量出腔体2内温湿度达到设定值时，中央控制单元4向高压直流电源16发出信号，调低微波发生器阵列单元3的输出功率，以保持腔体2内温度在设定值附近，持续设定好的时间段后，中央控制单元4向高压直流电源16发出关闭指令，本次操作完成。通过显控单元5的操作界面开启腔体门11，即可取出处理完的家纺。

所述的远程数据传输单元8为无线WIFI模块。远程数据传输单元与云端服务器通过无线网链接，用于异地服务、系统升级、收费服务等。通过此单元接口，可以链接设备远程服务维护中心，监测设备工作状态；远程系统升级；收费服务管理的业务。

以上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上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (3)

1.一种微波快速家纺除螨装置，其特征在于，包括柜体和柜体内的微波腔体、多个单元微波发生器组件阵列、中央控制单元、显示单元、光纤光栅温湿度检测单元、排风排湿单元和远程数据传输单元；所述的微波腔体为箱体结构，多个单元微波发生器组件阵列布置于微波腔体外顶部，通过微波腔体顶部的多个开孔向微波腔体内发射微波；

所述的中央控制单元为单片机MCU，所述的多个单元微波发生器组件阵列、光纤光栅温湿度检测单元、排风排湿单元、显示单元、远程数据传输单元的信号端均与中央控制单元相连接；

所述的多个单元微波发生器组件阵列由多个高压直流开关电源和与其输出端相连接的多个微波发生器组成，所述高压直流开关电源为输出电压为4.2KV的LLC型变频开关电源，中央控制单元检测到腔体内部的温湿度情况，通过输出信号端控制多个高压直流开关电源的工作频率从而控制多个微波发生器的输出功率，最终控制微波腔体内部电磁场强度；

所述的多个微波发生器在微波腔体顶部的布置位置通过三维电磁仿真软件HFSS进行分散布局；

所述的光纤光栅温湿度检测单元由多个分布在微波腔体内部不同位置的光纤光栅温湿度传感器和与其连接的光电转换器组成；

所述的微波腔体为不锈钢箱体，腔体内还有无极紫外灯管，微波腔体还设有腔体磁力开关控制防电磁波泄漏门，腔体外周围用保温材料包裹。

2.根据权利要求1所述的一种微波快速家纺除螨装置，其特征在于，所述的微波发生器由磁控管、波导和风机组成。

3.用于权利要求1所述的一种微波快速家纺除螨装置的方法，其特征在于，应用多个微波发生器组件阵列组合技术，采用三维电磁仿真软件HFSS对多个微波发生器进行分散布局：

步骤一、计算微波腔体内三维特高频段电磁场的建立，模拟出各微波源的功率增益、极化方式；

步骤二、绘制出各微波源的极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量；

步骤三、以步骤二为依据布局安装在微波腔体上的多个单元微波发生器组件阵列的排列组合方式，使其所发出的特高频电磁波在腔体内部达到均匀场强分布，使放入微波腔体内的潮湿家纺能够被均匀加热，使活跃在家纺上的螨虫及其虫卵以及其它有机微生物个体中的极性分子，在特高频电磁场的作用下，产生运动、摩擦、迅速升温。

Images