TWI777779B - 微波加熱裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係一種微波加熱裝置，其包含一磁控管；一循環器，其一端連接於磁控管；一加熱腔，其包含一腔體及一導管，導管傾斜貫穿固定於腔體，導管與腔體之間夾角的角度小於90度，加熱腔的一端連接循環器的另一端；一端面組件，其包含一反射件及一調整件，反射件具有一反射面，反射面朝向導管，反射件設置於腔體內且藉由連接調整件，可調整反射件相對於導管的距離；藉由調整管本體與腔體之間的夾角，以及反射件的反射面所傾斜的角度及反射面與管本體之間的距離，達到可隨著液體的阻抗變化調整最佳匹配頻寬，且增進加熱效果之功效。

Description

微波加熱裝置

本發明係涉及一種加熱裝置，尤指一種微波加熱裝置。

現今對於有腐蝕性流體，其加熱方式通常採用間接加熱法，但因為間接加熱較為耗時且耗能，用於製程中易使得整體效率降低；請參閱圖4及圖5所示，故現有另一種加熱方式為微波加熱，微波加熱的原理為利用電介質在交變電場中，由於材料的介電特性，電磁能由電介質介電損耗而產生發熱的現象，應用上已經有使用微波在進行化工或藥液的快速加溫、蒸餾、加熱催化、加熱化學反應...等等，而微波加熱裝置其具體結構包含依序相互連接之一源頭磁控管90、一循環器91、一調諧器92、一加熱腔93及一短路調整器94，源頭磁控管90用以產生微波，循環器91用以保護微波源，當後端微波反射回來時可以提供保護作用，加熱腔93具有與微波方向相互垂直之一導管95貫穿，導管95供被加熱液體通過，調諧器92與短路調整器94用以對加熱腔93進行微波匹配調整，確保微波能在被加熱液體流經加熱腔93時提供良好的加熱。

然而，對化學液體採用微波進行加熱時，傳統上面臨於升溫過程時，由於化學液體本身介電常數與介電損耗除了是頻率的函數外，也與當前液體溫度高度相關，隨著溫度升高，液體介電系數與介電損耗會劇烈變化；傳統微波架構下，這類升溫過程產生的物質電性變化，會導致產生阻抗匹配不斷變化的現象，使得微波應用效率在升溫過程中不斷變化，導致效率忽高忽低，也使得加熱效果不易控制穩定；為了解決此問題，現行做法皆是於反應過程中 當發生阻抗變化時，採用昂貴且自動化的調諧器92進行自動化阻抗調整，然而調諧器92除了費用昂貴外，因為調諧器92採用機械化的調整動作，對於阻抗變化快速的狀態，時常會產生無法順利匹配至最佳狀態之情形。因此，現有技術的微波加熱裝置，其整體構造存在有如前述的問題及缺點，實有待加以改良。

有鑒於現有技術的不足，本發明提供一種微波加熱裝置，其藉由將導管以相對於腔體傾斜一角度的方式設置，且進一步設置可調整之反射件，達到增進匹配頻寬的範圍之目的。

為達上述之發明目的，本發明所採用的技術手段為設計一種微波加熱裝置，其包含：一磁控管；一循環器，其一端連接於該磁控管；一加熱腔，其包含一腔體及一導管，該腔體為一中空管體且具有一入口及一連接口，該入口與該連接口分別位於該腔體的相對二端，該腔體具有該入口的一端連接於該循環器的另一端，該腔體具有一假想軸線，該導管貫穿固定於該腔體，該導管具有一假想中心線，該假想中心線與該假想軸線形成有一夾角，該夾角的角度小於90度；一端面組件，其包含一反射件及一調整件，該反射件具有一反射面，該反射件可移動地設置於該腔體內且位於該導管及該連接口之間，該反射面朝向該導管的方向，該調整件設置於該加熱腔設有連接口的一端且連接於該反射件，該調整件可調整該反射件相對於該導管的距離。

進一步而言，所述之微波加熱裝置，其中該腔體為矩形腔體，該腔體進一步形成有一上通孔及一下通孔，該上通孔及該下通孔分別同軸且斜 向地貫穿該腔體上、下相對的二壁面，該導管貫穿固定於該腔體的該上通孔及該下通孔的位置。

進一步而言，所述之微波加熱裝置，其中該腔體的外壁面設置有二固定座，各該固定座分別形成有一穿孔及複數螺孔，每一該穿孔貫穿每一該固定座，各該螺孔形成有內螺紋，其中一該固定座的該穿孔對齊於該上通孔，另一該固定座的該穿孔對齊於該下通孔，該導管包含一管本體及二固定部，該管本體為中空管體，各該固定部分別套設固定於該管本體，各該固定部貫穿有複數固定孔，各該固定孔的位置對應於各該螺孔的位置，該管本體貫穿各該固定座的該穿孔，複數鎖固件分別穿設於各該固定孔並鎖固於各該螺孔。

進一步而言，所述之微波加熱裝置，其中該反射件相對於該反射面的另一端面形成有一連接孔，該連接孔形成有內螺紋，該調整件包含一螺桿、一連接桿、一握桿及一結合片，該螺桿軸向貫穿有一軸孔，該螺桿的一端連接固定於腔體且該軸孔與該連接口相連通，該連接桿的一端形成有外螺紋，該連接桿的另一端環繞凸設有一環凸部，該連接桿以其具有外螺紋的一端穿設於該軸孔及該連接口且與該連接孔相結合固定，該握桿的一端內凹形成一結合槽，該結合槽形成有內螺紋，該結合槽的槽底貫穿有一槽孔，該結合片具有一貼合部及一限位部，該貼合部與該限位部分別位於該結合片的相對二端部，該貼合部的外徑小於該限位部的外徑，該結合片以該貼合部穿設於該槽孔且固定於該連接桿，該限位部與該環凸部將該握桿的底端限位於其中，該握桿以該結合槽的內螺紋與該螺桿的外螺紋相結合。

本發明的優點在於，藉由依據實際需求調整管本體的假想中心線與腔體的假想軸線之間的夾角，以及反射件的反射面所傾斜的角度及反射面與管本體的假想中心線之間的距離，達到使用者可隨著液體的阻抗變化，調整最佳匹配頻寬，且當針對微波加熱不同液體時，達到最佳之微波阻抗匹配，具 有增加不同液體的適用性，避免微波的使用效率在加熱的過程中產生劇烈的高低變化，達到增進加熱效果之功效，且相較於現有技術更可省去安裝昂貴的調諧器，亦可達到節省成本及降低系統複雜度之功效。

10:磁控管

20:循環器

30:加熱腔

31:腔體

311:入口

312:連接口

313:上通孔

314:下通孔

315:固定座

316:穿孔

317:螺孔

318:假想軸線

32:導管

321:管本體

322:固定部

323:固定孔

324:假想中心線

40:端面組件

41:反射件

411:反射面

412:連接孔

42:調整件

43:螺桿

431:軸孔

44:連接桿

441:環凸部

45:握桿

451:結合槽

452:槽孔

453:底板

46:結合片

461:貼合部

462:限位部

90:源頭磁控管

91:循環器

92:調諧器

93:加熱腔

94:短路調整器

95:導管

θ:夾角

圖1係本發明之立體外觀圖。

圖2係本發明之局部剖面圖。

圖3係本發明之另一局部剖面圖。

圖4係現有技術之立體外觀圖。

圖5係現有技術加熱腔之流體及微波方向示意圖。

以下配合圖式以及本發明之較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段。

請參閱圖1所示，本發明之微波加熱裝置，其包含一磁控管10、一循環器20、一加熱腔30及一端面組件40。

磁控管10為用以產生微波之裝置，此為現有技術故不詳述。

循環器20的一端連接於磁控管10，循環器20為用以保護微波源，當後端微波反射回來時可以提供保護作用之裝置，此為現有技術故不詳述。

請參閱圖1至圖3所示，加熱腔30包含一腔體31及一導管32，腔體31為一矩形中空管體且具有一入口311、一連接口312、一上通孔313及一下通孔314，入口311與連接口312分別位於腔體31的相對二端，上通孔313及下通 孔314分別同軸且斜向地貫穿腔體31上、下相對的二壁面，腔體31的外壁面設置有二固定座315，各固定座315形成有一穿孔316及複數螺孔317，穿孔316貫穿固定座315，各螺孔317形成有內螺紋，且其中一固定座315的穿孔316對齊於上通孔313，另一固定座315的穿孔316對齊於下通孔314，腔體31具有入口311的一端連接於循環器20的另一端，腔體31具有一假想軸線318，假想軸線318為腔體31中心軸的假想線。

導管32包含一管本體321及二固定部322，管本體321為石英材質之中空管體，但不以此為限，各固定部322分別套設固定於管本體321的外壁面，各固定部322貫穿有複數固定孔323，各固定孔323的位置對應於各螺孔317的位置，導管32貫穿各固定座315的穿孔316、腔體31的上通孔313及下通孔314，藉由複數鎖固件穿設於固定部322的固定孔323並鎖固於腔體31的螺孔317，但不以此為限，導管32固定於腔體31的方式可依使用者需求作改變，亦可直接將導管32固設於腔體31的上通孔313及下通孔314位置；導管32具有一假想中心線324，假想中心線324為導管32之軸向的假想線，假想中心線324與假想軸線318形成有一夾角θ，夾角θ的角度小於90度。

端面組件40包含一反射件41及一調整件42，反射件41為形狀對應於腔體31的長形體，其形成有一反射面411及一連接孔412，反射面411為一斜面，斜面傾斜角度的大小可依使用者需求作改變，連接孔412形成有內螺紋，反射面411及連接孔412位於反射件41的相對二端面，反射件41可移動地設置於腔體31內且位於導管32及連接口312之間，反射面411朝向導管32的方向。

調整件42包含一螺桿43、一連接桿44、一握桿45及一結合片46，螺桿43形成有外螺紋且軸向貫穿有一軸孔431，螺桿43的一端連接固定於腔體31且軸孔431與連接口312相連通，螺桿43固定方式為現有技術故不詳述，連接桿44的一端形成有外螺紋，另一端環繞凸設有一環凸部441，連接桿44以 其具有外螺紋的一端穿設於軸孔431及連接口312，且與反射件41的連接孔412相結合固定；握桿45的一端內凹形成一結合槽451，結合槽451的內壁面形成有內螺紋，結合槽451的槽底貫穿有一槽孔452，槽孔452周緣形成一底板453；結合片46具有一貼合部461及一限位部462，貼合部461與限位部462分別位於結合片46的相對二端部，貼合部461的外徑小於限位部462的外徑，結合片46以其貼合部461穿設於握桿45的槽孔452且貼靠於連接桿44，藉由一鎖固件將結合片46鎖固於連接桿44，結合片46的限位部462與連接桿44的環凸部441將握桿45的底板453以鬆配合的方式限位於其中，握桿45以內螺紋與螺桿43的外螺紋相結合且握桿45可相對於連接桿44轉動，反射件41與握桿45同步移動，但不以此為限，調整件42可依使用者需求作改變，僅要能達到調整反射件41相對於導管32的距離之功效即可。

本發明使用時，請參閱圖1及圖2所示，將一管路(圖式中未示)連接至管本體321的一端，管本體321的另一端再連接另一管路(圖式中未示)，預加熱之液體可藉由各管路輸送並流經管本體321，此為現有技術故不詳述，而因為管本體321與腔體31的壁面具有一夾角θ，當夾角θ的角度越小時，可設計達到的匹配頻寬越寬，但相對的管本體321位於腔體31內的長度也會越長，因此使用者可於組裝本發明時，配合不同預加熱液體的需求安裝適切角度之固定座315，使得管本體321與腔體31之間的夾角θ達到足夠匹配頻寬之狀態即可，具體而言，前述設定夾角θ的配置方式可藉由更換具有不同穿孔316角度的固定座315，使得設置於其中的管本體321具有不同傾斜角度來達成，而反射件41的反射面411所傾斜的角度亦可配合管本體321傾斜的角度做變更，僅要更換為具有不同角度之反射件41即可；當磁控管10發射微波加熱流經管本體321的液體時，會使得液體的阻抗特性隨溫度產生變化，使用者可隨著液體的阻抗變化，調整最佳匹配頻寬，且當針對微波加熱不同液體時，請參閱圖2及 圖3所示，也可藉由轉動握桿45，利用握桿45的底板453推抵環凸緣441或限位部462，改變反射件41的反射面411相對於管本體321的距離，達到最佳之微波阻抗匹配，具有增加不同液體的適用性；藉由將液體所有可能產生的介電性質變化皆落在匹配頻寬的範圍內，可避免微波的使用效率在加熱的過程中產生劇烈的高低變化，達到增進加熱效果之功效，且相較於現有技術更可省去安裝昂貴的調諧器(圖式中未示)，亦可達到節省成本及降低系統複雜度之功效。

以上所述僅是本創作之較佳實施例而已，並非對本創作做任何形式上的限制，雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾作為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。

10:磁控管

20:循環器

30:加熱腔

315:固定座

321:管本體

40:端面組件

Claims (4)

1. 一種微波加熱裝置，其包含：一磁控管；一循環器，其一端連接於該磁控管；一加熱腔，其包含一腔體及一導管，該腔體為一中空管體且具有一入口及一連接口，該入口與該連接口分別位於該腔體的相對二端，該腔體具有該入口的一端連接於該循環器的另一端，該腔體具有一假想軸線，該導管貫穿固定於該腔體，該導管具有一假想中心線，該假想中心線與該假想軸線形成有一夾角，該夾角的角度小於90度；一端面組件，其包含一反射件及一調整件，該反射件具有一反射面，該反射件可移動地設置於該腔體內且位於該導管及該連接口之間，該反射面朝向該導管的方向，該調整件設置於該加熱腔設有連接口的一端且連接於該反射件，該調整件可調整該反射件相對於該導管的距離。
2. 如請求項1所述之微波加熱裝置，其中該腔體為矩形腔體，該腔體進一步形成有一上通孔及一下通孔，該上通孔及該下通孔分別同軸且斜向地貫穿該腔體上、下相對的二壁面，該導管貫穿固定於該腔體的該上通孔及該下通孔的位置。
3. 如請求項2所述之微波加熱裝置，其中該腔體的外壁面設置有二固定座，各該固定座分別形成有一穿孔及複數螺孔，每一該穿孔貫穿每一該固定座，各該螺孔形成有內螺紋，其中一該固定座的該穿孔對齊於該上通孔，另一該固定座的該穿孔對齊於該下通孔，該導管包含一管本體及二固定部，該管本體為中空管體，各該固定部分別套設固定於該管本體，各該固定部貫穿有複數固定孔，各該固定孔的位置對應於各該螺孔的位置，該管本體貫穿各該固定座的該穿孔，複數鎖固件分別穿設於各該固定孔並鎖固於各該螺孔。
4. 如請求項3所述之微波加熱裝置，其中該反射件相對於該反射面的另一端面形成有一連接孔，該連接孔形成有內螺紋，該調整件包含一螺桿、一連接桿、一握桿及一結合片，該螺桿軸向貫穿有一軸孔，該螺桿的一端連接固定於腔體且該軸孔與該連接口相連通，該連接桿的一端形成有外螺紋，該連接桿的另一端環繞凸設有一環凸部，該連接桿以其具有外螺紋的一端穿設於該軸孔及該連接口且與該連接孔相結合固定，該握桿的一端內凹形成一結合槽，該結合槽形成有內螺紋，該結合槽的槽底貫穿有一槽孔，該結合片具有一貼合部及一限位部，該貼合部與該限位部分別位於該結合片的相對二端部，該貼合部的外徑小於該限位部的外徑，該結合片以該貼合部穿設於該槽孔且固定於該連接桿，該限位部與該環凸部將該握桿的底端限位於其中，該握桿以該結合槽的內螺紋與該螺桿的外螺紋相結合。

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