专利名称：微波与发热子混合加热式加热腔及其制作方法
技术领域：
本发明是一种加热腔，具体是涉及一种微波与发热子混合加热式加热腔及其制备方法， 其属于微波加热技术领域。
背景技术：
目前，微波能作为一种新型的热源形式，已经越来越多的应用于加热领域，例如食品、
造纸、木材、烧结等等。实际加热应用的微波通常是频率为915MHz和2450MHz的电磁波。 微波加热的简单原理是其交变电磁场的极化作用使材料内部的自由电荷重新排布及偶极子的 反复调旋，从而产生强大的振动和摩擦，在这一微观过程中交变电磁场的能量转化为介质内 的热能，导致介质温度升高，因此微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而自身发热，它 不需要由表及里的热传导，因此微波加热是内加热。
然而，物质吸收微波能的本领与该物质的复介电常数有关，即损耗因子越大，吸收微波 的能力越强，因此微波加热具有强烈的选择性，即微波适合于加热微波吸收材料，如SiC、 碳、铁氧体、水、A1N、部分半导体陶瓷和金属陶瓷、金属微粉，等等，而微波则不能直接 加热块状的金属材料，因为金属反射微波；微波也难于加热很多绝缘体材料，例如玻璃、 塑料(如聚乙烯、聚苯乙烯等)、石英及部分陶瓷材料，因为这些材料对微波是"透明的"， 它们不吸收或者较少的吸收微波能量；微波更难于加热大部分的气体和液体，因为它们对微 波的"透明度"更高，因此对于这些材料微波的加热效率会很低。
传统的加热方式一般是通过发热元件电阻丝、或硅碳棒、或硅钼棒发热，然后再通过热 传递来间接加热物料，故属于外加热，这种加热方式对待加热的物料一般没有选择性，但是 存在如下不足(1)发热元件的发热面积小、热效率低、加热速度慢、加热均匀性差；(2) 电阻丝、硅碳棒和硅钼棒等容易发生折断，故使用寿命比较低；(3)加热腔为固定形式，难 于更换，因此当加热小尺寸物料时会遇到加热腔尺寸太大的问题，即大马拉小车，从而造 成能源浪费。
发明内容
本发明的目的是克服上述微波加热方式和传统发热元件加热的技术不足，提供一种微波 与发热子混合加热式加热腔及其制备方法。本发明成功的克服了纯微波加热和纯传统发热元 件加热的不足，综合了二者的优点，不仅具有发热面积大，热效率高，加热均匀，结构简单， 制造成本低，寿命长，容易更换，便于维护和维修的优点，而且属非接触性加热安全性好， 可以加热包括金属材料在内的任何材料，可实现超快速(升温速度可达1000。C/分以上)和 超高温(160(TC以上)加热，而且可根据待加热物料的尺寸来选择更换使用不同尺寸的加热 腔，因此节能效果极为突出，经济效益显著，既适合于实验室加热使用，又适合用于工业生产中的大规模加热。
本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的本发明所述的微波与发热子混合加热式 加热腔由吸波发热子、发热子载板和透波好的隔热保温层组成，其中发热子载板表面分布着 大量盲孔或通孔，孔与吸波发热子的形状和尺寸相同。本发明所述微波与发热子混合加热式 加热腔的加热原理是将本发明加热腔置于微波场内，从微波发生器发出的微波穿过透波性 好的隔热保温层，随后部分微波直接被吸波发热子所吸收而导致其迅速发热升温，而其余微 波则将主要以吸波发热子之间的空间为通道，较为顺利的穿过发热子载板而被加热腔内的待 加热物料所吸收，并导致物料实现自身发热，与此同时，发热子载板上的吸波发热子发出的 热量也会通过热传递来加热物料，同时加热腔内部的温度也将迅速升高，并最终实现加热目 的。其能量转换、传递与物料加热过程是"电能4微波能—热能—热传递—物料加热"和/ 或"电能—微波能—物料加热"。本发明很巧妙的实现了微波加热与发热子(即发热元件) 加热两种方式的混合加热，并且微波加热和发热子加热在总加热功率中所占比例的调节既可 以进行智能型自动调节，又可以方便的进行人工调节。
所述的智能型自动调节是指(l)对于同一个加热腔，当待加热的物料吸波性能较差时， 第一次透过发热子载板进入加热腔的微波不能被物料充分吸收，而是在加热腔内经过多次反 射或透射，并被吸波发热子所吸收，这种情况下吸波发热子作为主要热源，它发出的热量通 过热传递导致加热腔和物料迅速升温，所以此时微波直接加热物料的作用较小。但是随着物 料温度的升高， 一般而言物料的吸波性能也将提高，所以随着物料温度的升高，物料可以更 多的吸收微波而自身发热，所以微波直接加热物料的作用随之逐渐增强，而吸波发热子通过 热传递加热物料的作用则相对逐渐减小。(2)对于同一个加热腔，当待加热的物料吸波性能 较好时，第一次透过发热子载板进入加热腔的微波将在很大程度上被物料直接吸收而自身发 热，这种情况下微波直接加热物料和吸波发热子通过热传递加热物料将共同起作用，两者的 功率比重将取决于加热子载板上加热子的高度(即厚度)、密度和间距。同样，随着吸波发 热子和物料温度的升高，二者的吸波性能也将发生相对变化，所以随着温度的升高，微波直 接加热物料的作用和吸波发热子通过热传递加热物料的作用也会发生相应的变化和调节。
所述的人工调节是指对于同一种物料，微波直接加热物料和吸波发热子通过热传递加 热物料二者在总加热功率(专指物料吸收的有效总功率)中所占的比例均可在0~100%的范围 内变化，但是二者功率之和为100%，其比例的调控可通过改变发热子高度(即厚度)和它 在载板上所占面积的比例来实现，S卩发热子高度和它在载板上所占面积越大，微波直接加 热的功率比重越小，而发热子通过热传递加热的功率比重则越大。发热子在其载板上所占面 积比例的调节主要是通过改变载板上发热子的间距、数量、形状和尺寸。在发热子形状、尺 寸和载板上孔间距固定的情况下，发热子在其载板上所占面积比例的调节可以通过改变载板 上发热子的数量来实现。当整个加热腔完全被加热子载板所包围，同时载板上的加热子间距 相对于微波波长而言足够小而且加热子高度相对于微波的穿透能力而言足够大时，物料将吸收不到微波，其加热将完全依赖于吸波发热子发热和热传递，此时吸波发热子对物料加热的 功率贡献占物料吸收的有效总功率的100%,其能量转换、传递与物料加热过程是"电能4 微波能~>热能4热传递—物料加热"。当载板上吸波加热子很少甚至没有时，物料的加热将主 要通过直接吸收微波而自身发热。
所述的吸波发热子是能够高效吸收微波而发热的SiC粉、C粉、CuO粉、Fe304粉和AlN 粉中的一种或一种以上的混合物。
所述的发热子载板是陶瓷纤维板或陶瓷板，优选微波透过性好的陶瓷纤维板或陶瓷板， 例如硅酸铝纤维板、石英纤维板、高铝硅酸纤维板、含铬(0203)硅酸铝纤维板、含锆(ZrCb) 硅酸铝纤维板、多晶莫来石纤维板、多晶氧化铝纤维板等。
所述的隔热保温层是微波透过性好的陶瓷纤维棉、板或陶瓷板，例如硅酸铝纤维棉和/ 或板、石英纤维棉和/或板、高铝硅酸纤维棉和/或板、含铬(Cr203)硅酸铝纤维棉和/或板、 含锆(Zr02)硅酸铝纤维棉和/或板、多晶莫来石纤维棉和/或板、多晶氧化铝纤维棉和/或板 等。
所述的吸波发热子的形状是任意的，可以是小圆柱体、半圆柱体、长方体、立方体、三 棱柱、多棱柱、或其它形状的柱体，图1是本发明所述的吸波发热子形状的示意图。所述吸 波发热子的高度是lmm 3cm。所述吸波发热子的横截面积和发热子间距在实际允许的合理范 围内是任意的。
所述的微波与发热子混合加热式加热腔，其制作方法共有2个方案 第一个方案是-
(1) 吸波发热子的制作向专业化厂家定做所需形状和尺寸的吸波发热子，例如SiC、石
墨或其它吸波材料的小圆柱体或棱柱体，也可以直接购买商品化的产品。
(2) 发热子载板的制作在商品化的陶瓷纤维板或陶瓷板上借助机械加工出所需形状和尺 寸的孔，然后将其作为发热子载板或作为与隔热保温层一体化的发热子载板；也可以
向专业化厂家定做所需要的发热子载板，还可以定做与隔热保温层一体化的发热子载 板，还可以直接购买商品化的带孔陶瓷纤维板或陶瓷板作为发热子载板，但是必须确
保发热子载板上的孔形状和尺寸与发热子的形状和尺寸要相互匹配。图2是本发明所述 带有盲孔的发热子载板的结构示意图，图4是本发明所述带有通孔的发热子载板的结构 示意图，图6是本发明所述一体化的盲孔发热子载板和隔热保温层的结构示意图。
(3) 镶嵌填充吸波发热子将步骤(1)中的吸波发热子镶嵌填充到步骤(2)中的发热子 载板内。镶嵌填充前，可以在吸波发热子表面涂上很少量的水玻璃或高温胶(泥)，然 后再镶嵌填充，这样可以增加发热子在其载板上的牢固性，但是不利于后续的发热子 更换和数量调节。高温胶(泥)为商品化的高温抗氧化型产品，例如河北省廊坊华
昌高温胶厂生产的GF-2型高温胶或苏州伊尔赛高温无机耐材有限公司生产的高温胶 泥。图3是本发明所述填充吸波发热子后的盲孔发热子载板的结构示意图，图5是本发明所述填充吸波发热子后的通孔发热子载板的结构示意图，图7是本发明所述填充吸波发热 子后一体化的盲孔发热子载板与隔热保温层的结构示意图。
(4)组装加热腔利用步骤(3)中镶嵌有吸波发热子的载板组装不同形状和尺寸的腔体，
并在其外围包覆透波性好的隔热保温层，即可获得本发明所述的微波与发热子混合加
热式加热腔。如果在步骤(2)中已经制作了与隔热保温层一体化的发热子载板，那么 只需将其组装成不同形状和尺寸的腔体，即可获得本发明所述的微波与发热子混合加 热式加热腔。在步骤(2)中也可以向专业化厂家直接定做由发热子载板组成的不同形 状和尺寸的腔体，还可直接定做与隔热保温层一体化的腔体，这样只需按照步骤(3) 所述的方法镶嵌填充吸波发热子即可获得本发明所述的微波与发热子混合加热式加热 腔。
第二个方案是 .
(1) 发热子载板的制作制作方法与权利要求3所述"发热子载板的制作"相同。
(2) 发热子浆料制备将微波吸收组分、水玻璃和/或商品化的^温胶(泥)相互混合制成
具有触变性的浆料(可以添加适量水)。浆料中微波吸收组分的含量可控制在
60~99wt.%，水玻璃和/或商品化的高温胶(泥)的含量可控制在l~40wt.%，其中微波 吸收组分是能够高效吸收微波而发热的SiC粉、C粉、CuO粉、Fe304粉、A1N粉和金 属微粉中的一种或一种以上的混合物；商品化的高温胶(泥)是高温抗氧化型产品， 例如河北省廊坊华昌高温胶厂生产的GF-2型高温胶或苏州伊尔赛高温无机耐材有限 公司生产的高温胶泥。
(3) 吸波发热子的制作与填充方法共有2个。
第一个方法是将步骤(2)中所制备的发热子桨料人工或利用机械注入到步骤(1) 中所制作的发热子载板上的孔内，然后在15(TC加热烘干确保所填充的发热子浆料固化 并充分脱水，最后将填充并脱水后的发热子载板加热至80(TC以上并保温2小时以上以 确保吸波发热子完全固化，从而最终获得本发明所述的携带吸波发热子的载板。上述 烘干和加热过程优先选择微波加热。'
第二个方法是将步骤(2)中所述微波吸收组分的粉体直接填充到发热子载板上的孔 内(要求是盲孔)，随后在孔的上表面涂覆上一薄层水玻璃和/或商品化的高温胶(泥)， 其目的是固定孔内的微波吸收组分粉体。图8是填充微波吸收组分粉体后一体化的盲 孔发热子载板与隔热保温层的结构示意图。
(4) 组装加热腔利用步骤(3)中镶嵌有吸波发热子的载板组装不同形状和尺寸的腔体， 并在其外围包覆透波性好的隔热保温层，即可获得本发明所述的微波与发热子混合加 热式加热腔。如果在步骤(1)中已经制作了与隔热保温层一体化的发热子载板，那么 只需将其组装成不同形状和尺寸的腔体，即可获得本发明所述的微波与发热子混合加 热式加热腔。在步骤(1)中也可以向专业化厂家直接定做由发热子载板组成的不同形状和尺寸的腔体，还可直接定做与隔热保温层一体化的腔体，这样只需按照步骤(3)
所述的方法制作和填充吸波发热子即可获得本发明所述的微波与发热子混合加热式加热腔。
本发明的优点和积极效果
本发明所述的一种微波与发热子混合加热式加热腔及其制备方法，克服了纯微波加热和 纯传统发热元件加热的不足，具有如下优点和积极效果
(1) 本发明很巧妙的实现了微波加热与发热子(即发热元件)加热两种方式的混合加热， 并且微波加热和发热子加热在总加热功率中所占比例的调节既可以进行智能型自动调 节，又可以方便的进行人工调节。
(2) 使用本发明所述的加热腔加热物料，可实现物料的内外同时加热，因此加热均匀，热 效率高。
(3) 本发明所述的加热腔可以加热包括金属材料在内的任何材料(不考虑易燃易爆和有毒 材料等)。
(4) '本发明所述的加热腔，只需放置于微波场环境内即可实现加热，无需固定，容易更换。
可根据待加热物料的尺寸来选择更换使用相应尺寸的加热腔，即大尺寸物料选择大 尺寸加热腔，小尺寸物料选择小尺寸加热腔，不会遇到"大马拉小车"的问题，因此 节能效果极为突出，经济效益显著。
(5) 本发明所述的加热腔，其吸波发热子寿命长(不存在传统发热元件容易发生的折断失 效问题)，便于更换和维护，而且制造成本低，既适合于实验室加热使用，又适合用于 工业生产中的大规模加热。
(6) 本发明所述的加热腔，结构简单，容易制作，可以根据实际应用对加热腔的形状、尺
寸和组合进行设计和控制，并方便的制作成不同形状和不同尺寸的加热腔。
(7) 本发明所述的加热腔，既可以单个独立使用，也可以将多个腔体相互连通组成一个复
杂的多腔体系统再使用。
(8) 本发明所述的加热腔，属非接触性加热安全性好，而且可以将其整个内表面作为热源， 一起发热，因此发热面积大，加热均匀，热效率高。
(9) 本发明所述的加热腔，既可实现超快速升温(升温速度可达1000'C/分以上)，又可实 现超高温(160(TC以上)加热。
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图1是本发明所述的吸波发热子形状的示意图，包括圆柱体、半圆柱体、长方体、立
方体、三棱柱、多棱柱。
图2是本发明所述带有盲孔的发热子载板的结构示意图，其中图2a是盲孔发热子载板的
立体结构示意图，图2b是图2a的A-A截面正视剖视结构示意图。图3是本发明所述填充吸波发热子后的盲孔发热子载板的结构示意图，其中图3a是填充吸 波发热子后盲孔发热子载板的立体结构示意图，图3b是图3a的A-A截面正视剖视结构示意图。
图4是本发明所述带有通孔的发热子载板的结构示意图，其中图4a是通孔发热子载板的 立体结构示意图，图4b是图4a的A-A截面正视剖视结构示意图。
图5是本发明所述填充吸波发热子后的通孔发热子载板的结构示意图，其中图5a是填充吸 波发热子后通孔发热子载板的立体结构示意图，图5b是图5a的A-A截面正视剖视结构示意图。
图6是本发明所述一体化的盲孔发热子载板和隔热保温层的结构示意图，其中图6a是一 体化的盲孔发热子载板和隔热保温层的立体结构示意图，图6b是图6a的A-A截面正视剖视结 构示意图。
图7是本发明所述填充吸波发热子后一体化的盲孔发热子载板与隔热保温层的结构示意 图，其中图7a是填充吸波发热子后一体化的盲孔发热子载板与隔热保温层的立体结构示意图， 图7b是图7a的A-A截面正视剖视结构示意图。
图8是本发明所述的填充微波吸收组分粉体后一体化的盲孔发热子载板与隔热保温层的 结构示意图，其中图8a是填充微波吸收组分粉体后一体化的盲孔发热子载板与隔热保温层的 立体结构示意图，图8b是图8a的A-A截面正视剖视结构示意图。
图9是本发明第一个实施例所述的"微波与发热子混合加热式加热腔"及其各组成部分的 示意图，其中图9a是加热腔的立体结构示意图，图9b是图9a的A-A截面正视剖视结构示意图， 图9c是图9a的B-B截面侧视剖视结构示意图。
图IO是本发明第二个实施例所述的"微波与发热子混合加热式加热腔"及其各组成部分 的示意图，其中图10a是加热腔的立体结构示意图，图10b是图10a的A-A截面正视剖视结构 示意图，图10c是加热腔底座的立体结构示意图。
图11是本发明第三个实施例所述的"微波与发热子混合加热式加热腔"及其各组成部分 的示意图，其中图lla是加热腔的立体结构示意图，图llb是图lla的A-A截面正视剖视结构 示意图，图llc是图lla的B-B截面侧视剖视结构示意图。
图12是本发明第四个实施例所述的"微波与发热子混合加热式加热腔"及其各组成部分 的示意图，其中图12a是加热腔的立体结构示意图，图12b是图12a的A-A截面正视剖视结构 示意图，图12c是图12a的B-B截面侧视剖视结构示意图。
图1至图12中的数字说明1 一发热子载板上的盲孔；2 —发热子载板由带有盲孔或 通孔的陶瓷纤维板或陶瓷板组成，且优选微波透过性好的陶瓷纤维板或陶瓷板；3 —吸波发 热子；4 一发热子载板上的通孔；5——体化的发热子载板和隔热保温层，由微波透过性好的 陶瓷纤维板或陶瓷板组成；6 —水玻璃和/或髙温胶(泥)的涂覆层，厚度很薄；7 —微波吸 收组分的粉体；8 —加热腔上盖由微波透过性好的陶瓷纤维板或陶瓷板组成，含有吸波发热 子；8， 一加热腔上盖由微波透过性好的陶瓷纤维板或陶瓷板组成，不含有吸波发热子；9 一 加热腔底座由吸波发热子和微波透过性好的陶瓷纤维板或陶瓷板组成；10 —隔热保温层由微波透过性好的陶瓷纤维棉、板或陶瓷板组成。
具体实施例方式
下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。按照下列实施例 所述的同样方法可以将加热腔制作成不同的尺寸和不同的形状，而且由于本发明所述的微波 与发热子混合加热式加热腔在微波场内为非固定安装模式，可活动易更换，因此可根据待加热 物料的尺寸来方便地选择更换使用不同尺寸的加热腔进行匹配加热，即大尺寸物料相应选 择大尺寸加热腔，小尺寸物料相应选择小尺寸加热腔，从而大大节约能源。同时，既可以单 个加热腔独立使用，也可以将多个腔体相互连通组成一个复杂的加热腔系统使用，还可以根 据实际应用对加热腔的形状、尺寸和组合进行设计和控制。 实施例一
下面结合附图9详细说明本发明的第一个实施例。
图9是本发明的第一个实施例所述"微波与发热子混合加热式加热腔"及其各组成部分的示 意图。该实施例中的加热腔由吸波发热子3、 一体化的发热子载板和隔热保温层5和加热腔上 盖8组成，其中"一体化的发热子载板和隔热保温层"共有五块板(周围四块和下底座一块) 拼装成一个上方呈开口状的立方体形腔体，该腔体作为一个整体再与加热腔上盖8相互配合 组成一个完整的加热腔，其制作方法如下
(1) 制作"一体化的发热子载板和隔热保温层5"及加热腔上盖8:如图9所示，根据拟制 作的加热腔尺寸，首先将商品化的含锆硅酸铝纤维板裁剪成图9所示形状的六块异型
板，包括周围四块、下底座一块和上盖一块，然后再借助机械分别在上述六块异形板 的内表面加工出所需尺寸的圆柱体形盲孔，同时将其中的五块异形板均作为一体化的
发热子载板和隔热保温层5，而将另一块异形板作为加热腔上盖8。上述异形板的制作
和盲孔加工也可以向专业化的厂家定做。
(2) 制备发热子浆料将92wt。/。的SiC粉、3wt。/。的水玻璃和5wt。/。的商品化高温胶泥相 互混合制成具有触变性的浆料(可以添加适量水)，其中SiC粉的粒径没有具体要求， 本实例中选用的粒径约为150pm。
(3) 吸波发热子的制作与填充将步骤(2)中所制备的发热子浆料人工或利用机械注入到 步骤(1)中发热子载板(六块异型板)上的盲孔内，然后在15(TC加热烘干3小时确 保所填充的发热子浆料固化并充分脱水，最后再脱水后的发热子载板加热至IOO(TC保 温2小时以实现吸波发热子的完全固化，从而最终获得六块携带吸波发热子的载板。 上述烘干和加热过程优先选择微波加热。
(4) 组装加热腔将步骤(3)中携带吸波发热子的六块载板成图9所示的腔体，即可获得 本实施例所述的"微波与发热子混合加热式加热腔"。
实施例一所述"微波与发热子混合加热式加热腔"的加热原理和使用方法是这样的将本发明加热腔置于微波场内，从微波发生器发出的微波穿过透波性好的含锆硅酸铝纤维板(隔 热保温层)，随后部分微波直接被吸波发热子3所吸收而导致其迅速发热升温，而其余微波则 将主要以吸波发热子3之间的空间为通道，较为顺利的穿过一体化的发热子载板和隔热保温 层5而被加热腔内待加热的物料所吸收，并导致物料实现自身发热，与此同时，吸波发热子 3发出的热量也会通过热传递来加热物料，同时加热腔内部的温度也将迅速升高，并最终实 现加热目的。其能量转换、传递与物料加热过程是"电能—微波能4发热子热能~>热传递~> 物料加热"和/或"电能4微波能4物料加热"。实施例一所述的"微波与发热子混合加热式加 热腔"可以实现微波加热与发热子(即发热元件)加热两种方式的混合加热，并且对于不 同的待加热物料和不同的加热温度，微波加热和发热子加热在总加热功率中所占比例的调节 既可以进行智能型自动调节，又可以通过改变载板上发热子的数量而方便的进行人工调节。
实施例二
下面结合附图IO详细说明本发明的第二个实施例。
图IO是本发明的第二个实施例所述"微波与发热子混合加热式加热腔"及其各组成部分的 示意图。该实施例中的加热腔由吸波发热子3、"一体化的发热子载板和隔热保温层5"(腔体) 和加热腔底座9组成，其中一体化的发热子载板和隔热保温层构成一个下方呈开口状的圆柱形 腔体，该腔体作为一个整体再与加热腔底座9相互配合组成一个完整的加热腔，其制作方法
如下-
(1) 制作吸波发热子向专业化厂家定做所需尺寸的小圆柱体状SiC吸波发热子3，或者
是直接购买商品化的产品。
(2) 制作由"一体化的发热子载板和隔热保温层5"组成的腔体和加热腔底座9:如图10
所示，根据拟制作的加热腔尺寸，向专业化的厂家定做(一次性模具成型)所需要的
圆柱体形腔体和加热腔底座9，该腔体和底座材质均选用耐高温的含锆硅酸铝纤维， 并将该腔体作为"一体化的发热子载板和隔热保温层5";然后借助机械在腔体的内表 面和底座9的上表面加工出所需尺寸的小圆柱体状盲孔，即可获得本实施例所需要的 由"一体化的发热子载板和隔热保温层5"组成的圆柱体形腔体。注意盲孔尺寸和SiC 吸波发热子3的尺寸要相互吻合。
(3) 镶嵌填充吸波发热子将步骤(1)中的SiC吸波发热子3镶嵌填充到步骤(2)中腔 体内表面和底座9上表面的盲孔内。镶嵌填充前，可以在吸波发热子3表面涂上很少 量的水玻璃或高温胶(泥)，然后再镶嵌填充以确保吸波发热子3与盲孔形成牢固结合。 吸波发热子镶嵌完毕后，将圆柱形腔体与底座9相互配合安装，即可获得本实施例所 述的"微波与发热子混合加热式加热腔"。
实施例二所述"微波与发热子混合加热式加热腔"的加热原理和使用方法与实施例一所述 相同。下面结合附图11详细说明本发明的第三个实施例。
图11是本发明的第三个实施例所述"微波与发热子混合加热式加热腔"及其各组成部分的 示意图。该实施例中的加热腔由吸波发热子3、发热子载板2、隔热保温层IO、加热腔上盖8' 组成，其中发热子载板2和隔热保温层10分别是一个上方呈开口状的立方体形腔体，它们共 同作为一个整体再与加热腔上盖8'相互配合组成一个完整的加热腔，其制作方法如下.-
(1) 制作吸波发热子向专业化厂家定做所需尺寸的小圆柱体状SiC吸波发热子3，或者 是直接购买商品化的产品。
(2) 制作由发热子载板组成的腔体和加热腔上盖8':如图11所示，根据拟制作的加热腔尺 寸，向专业化的厂家分别定做(一次性模具成型)由发热子载板2组成的立方体形腔 体和异型的加热腔上盖8，，该腔体和上盖材质均选用耐高温的含锆硅酸铝纤维。然后 借助机械在腔体的内表面上加工出所需尺寸的小圆柱体状盲孔，即可获得本实施例所 需要的发热子载板腔体。注意盲孔尺寸和SiC吸波发热子3的尺寸要相互吻合。
(3) 镶嵌填充吸波发热子将步骤(1)中的SiC吸波发热子3镶嵌填充到步骤(2)中腔 体内表面上的盲孔内。镶嵌填充前，可以在吸波发热子3表面涂上很少量的水玻璃或 高温胶(泥)，然后再镶嵌填充以确保吸波发热子3与盲孔形成牢固结合。
(4) 制作由隔热保温层组成的腔体如图ll所示，根据步骤(2)中的腔体尺寸和外形， 向专业化的厂家定做(一次性模具成型)由隔热保温层10组成的立方体形腔体，该腔 体材质也选用耐高温的含锆硅酸铝纤。
(5) 组装加热腔如图ll所示，将"由发热子载板2组成的立方体形腔体"置于"由隔热 保温层IO组成的立方体形腔体"内，并确保两者间形成紧密配合。然后再将加热腔上 盖8，与组装好的腔体上口相互配合安装，即可获得本实施例，即可获得本实施例所述的
"微波与发热子混合加热式加热腔"。 实施例三所述"微波与发热子混合加热式加热腔"的加热原理和使用方法与实施例一所述 相同。
实施例四
下面结合附图12详细说明本发明的第四个实施例。
图12是本发明的第四个实施例所述"微波与发热子混合加热式加热腔"及其各组成部分的 示意图。该实施例中的加热腔由吸波发热子3、 一体化的发热子载板和隔热保温层5和加热腔 上盖8'组成，其中吸波发热子3又由水玻璃和/或高温胶(泥)涂覆层6和微波吸收组分粉体7 组成。 一体化的发热子载板和隔热保温层5是一个上方呈开口状的立方体形腔体，它作为一个 整体再与加热腔上盖8'相互配合组成一个完整的加热腔，其制作方法如下-(1) 制作由"一体化的发热子载板和隔热保温层5"组成的腔体和加热腔上盖8':如图12 所示，根据拟制作的加热腔尺寸，向专业化的厂家定做(一次性模具成型)所需要的 立方体体形腔体和加热腔上盖8，，该腔体和上盖材质均选用耐高温的含锆硅酸铝纤维， 并将该腔体作为"一体化的发热子载板和隔热保温层5";然后借助机械在腔体的内表 面加工出所需尺寸的小圆柱体状盲孔，即可获得本实施例所需要的由"一体化的发热 子载板和隔热保温层5"组成的立方体形腔体。上述腔体和盲孔的制作也可以委托专 业化厂家利用模具同时一次性成型加工出来。
(2) 吸波发热子的制作与填充人工或利用机械将微波吸收组分粉体7填充到步骤(1)中 腔体内表面的盲孔内并压实，本实施例选用纯SiC粉体作为微波吸收组分粉体7，对于 SiC粉的粒径没有具体要求，本实例中选用的粒径约为150pm。随后，在孔表面涂覆 一薄层水玻璃和/或高温胶泥的涂覆层6，待其固化后即可将SiC粉体封装在孔内部， 从而获得由SiC粉体和表面涂覆层组成的吸波发热子3。
(3) 组装加热腔如图12所示，将加热腔上盖8，与制作好的腔体上口相互配合安装，即可 获得本实施例所述的"微波与发热子混合加热式加热腔"。
实施例四所述"微波与发热子混合加热式加热腔"的加热原理和使用方法与实施例一所述 相同。
权利要求
1.一种微波与发热子混合加热式加热腔，由吸波发热子、发热子载板和透波好的隔热保温层组成，其中发热子载板表面分布着大量盲孔或通孔，孔与吸波发热子的形状和尺寸相同，吸波发热子镶嵌在发热子载板表面的孔上，其中(1)吸波发热子是能够高效吸收微波而发热的SiC粉、C粉、CuO粉、Fe3O4粉和AlN粉中的一种或一种以上的混合物；(2)发热子载板是陶瓷纤维板或陶瓷板，优选微波透过性好的陶瓷纤维板或陶瓷板，例如硅酸铝纤维板、石英纤维板、高铝硅酸纤维板、含铬(Cr2O3)硅酸铝纤维板、含锆(ZrO2)硅酸铝纤维板、多晶莫来石纤维板、或多晶氧化铝纤维板等；(3)隔热保温层是微波透过性好的陶瓷纤维棉、板或陶瓷板，例如硅酸铝纤维棉和/或板、石英纤维棉和/或板、高铝硅酸纤维棉和/或板、含铬(Cr2O3)硅酸铝纤维棉和/或板、含锆(ZrO2)硅酸铝纤维棉和/或板、多晶莫来石纤维棉和/或板、或多晶氧化铝纤维棉和/或板等。
2. 根据权利要求1所述微波与发热子混合加热式加热腔，其特征在于，所述吸波发热子 的形状是任意的，可以是小圆柱体、半圆柱体、长方体、立方体、三棱柱、多棱柱、或其它 形状的柱体，所述吸波发热子的高度是lnun 3cm，所述吸波发热子的横截面积和发热子间距 在实际允许的合理范围内是任意的。
3. —种权利要求1所述微波与发热子混合加热式加热腔的制作方法，其特征在于(1) 吸波发热子的制作向专业化厂家定做所需形状和尺寸的吸波发热子，例如SiC、石 墨或其它吸波材料的小圆柱体或棱柱体，也可以直接购买商品化的产品。(2) 发热子载板的制作在商品化的陶瓷纤维板或陶瓷板上借助机械加工出所需形状和尺 寸的孔，然后将其作为发热子载板或作为与隔热保温层一体化的发热子载板；也可以 向专业化厂家定做所需要的发热子载板，还可以定做与隔热保温层一体化的发热子载 板，还可以直接购买商品化的带孔陶瓷纤维板或陶瓷板作为发热子载板，但是必须确 保发热子载板上的孔形状和尺寸与发热子的形状和尺寸要相互匹配。(3) 镶嵌填充吸波发热子将步骤(1)中的吸波发热子镶嵌填充到步骤(2)中的发热子 载板内。镶嵌填充前，可以在吸波发热子表面涂上很少量的水玻璃或高温胶(泥)，然 后再镶嵌填充，这样可以增加发热子在其载板上的牢固性，但是不利于后续的发热子 更换和数量调节。高温胶(泥)为商品化的高温抗氧化型产品，例如河北省廊坊华 昌高温胶厂生产的GF-2型高温胶或苏州伊尔赛高温无机耐材有限公司生产的高温胶 泥。(4) 组装加热腔利用步骤(3)中镶嵌有吸波发热子的载板组装不同形状和尺寸的腔体，并在其外围包覆透波性好的隔热保温层，即可获得本发明所述的微波与发热子混合加热式加热腔。如果在步骤(2)中已经制作了与隔热保温层一体化的发热子载板，那么 只需将其组装成不同形状和尺寸的腔体，即可获得本发明所述的微波与发热子混合加热式加热腔。在步骤(2)中也可以向专业化厂家直接定做由发热子载板组成的不同形 状和尺寸的腔体，还可直接定做与隔热保温层一体化的腔体，这样只需按照步骤(3) 所述的方法镶嵌填充吸波发热子即可获得本发明所述的微波与发热子混合加热式加热 腔。
4. 权利要求1所述微波与发热子混合加热式加热腔的制作，还可以采用下述方法(不同 于权利要求3所述的方法)，其特征在于(1) 发热子载板的制作制作方法与权利要求3所述"发热子载板的制作"相同；(2) 发热子浆料制备将微波吸收组分、水玻璃和/或商品化的高温胶(泥)相互混合制成 具有触变性的浆料(可以添加适量水)。浆料中微波吸收组分的含量可控制在 60~99wt.%，水玻璃和/或商品化的高温胶(泥)的含量可控制在l~40wt.%，其中微波 吸收组分是能够高效吸收微波而发热的SiC粉、C粉、CuO粉、Fe304粉、A1N粉和金 属微粉中的一种或一种以上的混合物；商品化的高温胶(泥)是高温抗氧化型产品， 例如河北省廊坊华昌高温胶厂生产的GF-2型高温胶或苏州伊尔赛高温无机耐材有限 公司生产的高温胶泥；(3) 吸波发热子的制作与填充方法共有2个第一个方法是将步骤(2)中所制备的发热子浆料人工或利用机械注入到步骤(1)中所制作的发热子载板上的孔内，然后在15(TC加热烘干确保所填充的发热子浆料固化 并充分脱水，最后将填充并脱水后的发热子载板加热至80(TC以上并保温2小时以上以 确保吸波发热子完全固化，从而最终获得本发明所述的携带吸波发热子的载板。上述 烘干和加热过程优先选择微波加热；第二个方法是将步骤(2)中所述微波吸收组分的粉体直接填充到发热子载板上的孔 内(要求是盲孔)，随后在孔的上表面涂覆上一薄层水玻璃和/或商品化的高温胶(泥)， 其目的是固定孔内的微波吸收组分粉体；.(4) 组装加热腔利用步骤(3)中镶嵌有吸波发热子的载板组装不同形状和尺寸的腔体， 并在其外围包覆透波性好的隔热保温层，即可获得本发明所述的微波与发热子混合加 热式加热腔。如果在步骤(1)中已经制作了与隔热保温层一体化的发热子载板，那么 只需将其组装成不同形状和尺寸的腔体，即可获得本发明所述的微波与发热子混合加 热式加热腔。在步骤(1)中也可以向专业化厂家直接定做由发热子载板组成的不同形 状和尺寸的腔体，还可直接定做与隔热保温层一体化的腔体，这样只需按照步骤(3) 所述的方法制作和填充吸波发热子即可获得本发明所述的微波与发热子混合加热式加 热腔。
5. —种权利要求l所述微波与发热子混合加热式加热腔的使用，其特征在于，微波直接 加热物料和吸波发热子通过热传递加热物料二者在总加热功率(专指物料吸收的有效总功率) 中所占的比例均可在0~100%的范围内变化，但是二者功率之和为100%，其比例的调控可通 过改变发热子高度(即厚度)和它在载板上所占面积的比例来实现，即发热子高度和它在载板上所占面积越大，微波直接加热的功率比重越小，而发热子通过热传递加热的功率比重则越大；发热子在其载板上所占面积比例的调节主要是通过改变载板上发热子的间距、数 量、形状和尺寸；在发热子形状、尺寸和载板上孔间距固定的情况下，发热子在其载板上所 占面积比例的调节可以通过改变载板上发热子的数量来实现。
全文摘要
一种微波与发热子混合加热式加热腔及其制备方法，属于微波加热技术领域。所述的微波与发热子混合加热式加热腔由吸波发热子、发热子载板和透波好的隔热保温层组成，其制作方法是将相同形状和尺寸的吸波发热子镶嵌固定在发热子载板上，并在背向发热子载板的另一面包覆隔热保温层。本发明很巧妙的实现了微波加热与发热子加热两种方式的混合加热，并且两种方式的加热功率可进行自动调节和人工调节，因此本发明克服了纯微波加热和纯传统发热元件加热的不足，不仅具有发热面积大，热效率高(物料内外同时加热)，加热均匀，制造成本低，寿命长，容易更换，便于维护和维修的优点，而且可实现超快速和超高温加热，节能效果极为突出，经济效益显著。
文档编号C04B35/80GK101568208SQ20091000106
公开日2009年10月28日 申请日期2009年1月21日 优先权日2009年1月21日
发明者徐艳姬, 王建军, 王玺龙, 申偲伯, 申玉娟, 申玉田 申请人:徐艳姬