一种微波气体加热处理装置的制作方法

本实用新型涉及气体处理技术领域，具体而言，涉及一种微波气体加热处理装置。

背景技术：

随着经济与科技技术的快速发展，工业废气、大气污染以及室内装修污染等给人们生活带来了许多困扰，甚至危害到人体生命健康。空气污染是目前全球面临的十分严重的环境问题，随着人们对空气质量的意识增强，如何保证在满足冬季取暖提高生活质量的前提下，不会对空气质量产生任何负面影响成为当下人们对生活的追求目标，这对供暖以及空气净化装置都提出了更高的要求。

现有技术中，对于空气净化处理主要采用以下两种方式：一种是采用活性炭对空气中的污染物进行吸附；另一种是采用空气净化装置，通过过滤网以及催化剂对空气中的污染物进行净化处理。

然而，现有技术中的上述方法存在对空气的净化效果不明显、可靠性不高以及净化处理设备结构复杂，且不能够满足人们冬季取暖需求的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种微波气体加热处理装置，以解决对气体加热处理过程中加热效率低、能耗高以及可靠性低的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种微波气体加热处理装置，其特征在于，包括：进气口、电源、风冷磁控管、微波源、反应腔、多孔吸收微波材料、温度传感器、控制器和出风口；

其中，所述多孔吸收微波材料上附着有催化剂；

气体通过所述进气口依次经过所述电源、所述风冷磁控管的加热后，通过所述微波源进风通道将加热后的气体送至所述反应腔，在所述微波源的作用下加热后的气体被所述多孔吸收微波材料进一步加热，并在其上附着的催化剂的催化作用下快速反应，将反应后的气体通过所述出风口排出。

优选的，所述反应腔的外部设置有多个微波源，所述气体经所述微波源进入所述反应腔。

优选的，所述反应腔内部均匀设置多个多孔吸收微波材料，且所述相邻多孔吸收微波材料之间距离大于或等于三分之一波长。

优选的，所述相邻多孔吸收微波材料之间形成微波通道，在所述微波通道内，所述微波照射方向的顶端设置有吸收微波材料。

优选的，所述控制器设置在所述反应腔的外壁，调节所述控制器的功率，使所述反应腔以不同的模式工作。

优选的，所述风冷磁控管的第一侧设置有风扇，所述风冷磁控管的第二侧设置有波导，所述风冷磁控管的第三侧设置风导；其中，所述风导至少包括两个；

所述气体经过所述电源从所述风导进入所述风冷磁控管，经过所述风冷磁控管对气体的处理，从所述另一风导输出至微波源。

优选的，所述微波源与所述风冷磁控管连接处设置金属网；所述反应腔与所述出风口拐角处设置金属网。

优选的，所述金属网孔径小于或等于3mm。

本实用新型的有益效果是：一种微波气体加热处理装置，其特征在于，包括：进气口、电源、风冷磁控管、微波源、反应腔、多孔吸收微波材料、温度传感器、控制器和出风口；其中，多孔吸收微波材料上附着有催化剂；气体通过所述进气口依次经过所述电源、所述风冷磁控管的加热后，通过所述微波源进风通道将加热后的气体送至所述反应腔，在所述微波源的作用下加热后的气体被所述多孔吸收微波材料进一步加热，并在其上附着的催化剂的催化作用下快速反应，将反应后的气体通过所述出风口排出。本发明实现了对气体的低能耗加热与快速净化处理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的微波气体加热处理装置示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的微波气体加热处理装置中的多孔吸收微波材料示意图。

图标：1-进气口、2-电源、3-风冷磁控管、4-微波源、5-反应腔、6-多孔吸收微波材料、7-吸收微波材料、8-温度传感器、9-控制器和10-出气口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型一实施例提供的微波气体加热处理装置示意图，图2为本实用新型另一实施例提供的微波气体加热处理装置中的多孔吸收微波材料示意图。以下将结合图1至图2，对本实用新型实施例所提供的微波气体加热处理装置进行详细说明。

图1为本实用新型一实施例提供的微波气体加热处理装置示意图，如图1所示，该微波气体加热处理装置，包括：进气口1、电源2、风冷磁控管3、微波源4、反应腔5、多孔吸收微波材料6、吸收微波材料7、温度传感器8、控制器9和出风口11，气体通过进气口依次经过电源、风冷磁控管的加热后，通过微波源进风通道将加热后的气体送至反应腔，在微波源的作用下加热后的气体被多孔吸收微波材料进一步加热，并在其上附着的催化剂的催化作用下快速反应，将反应后的气体通过出风口排出。

其中，多孔吸收微波材料上附着有催化剂。

本发明实施例中，气体包括：单个原子(稀有气体)、一种元素组成的单质分子(氧气、臭氧)、多种元素组成的化合物，例如，工业气体，二氧化碳、二硫化碳、硫化氢、氟化物、氮氧化物、氯、氯化氢、一氧化碳、硫酸(雾)铅汞、铍化物、烟尘及生产性粉尘以及气体混合物(空气)。

微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。造成分子的相互摩擦运动的效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一些列物化过程而达到微波加热的目的。

采用微波加热，具有以下优点：加热时间短；热能利用率高，节省能源；加热均匀；微波源易于控制，微波还能诱导催化反应的发生。

本发明实施例中，多孔吸收微波材料上附着有催化剂，催化剂可以为金属纳米颗粒、金属氧化物，例如，二氧化钛(tio2)、氧化锌(zno)、氧化锡(sno2)、二氧化锆(zro2)和硫化镉(cds)等多种氧化物硫化物半导体。

本发明实施例中，结合图1对进行气体加热处理过程说明。气体首先通过微波电源2的进气口1进入风冷磁控管3中，进而通过对气体进行加热处理后，将加热处理后的气体通过微波源4进入反应腔5，在微波的环境下，加热处理后的气体与催化剂发生反应，消除气体中的异味，有毒的气体，最后经出气口排出，最终实现高效的对气体进行加热，而且，气体加热处理装置结构简单，可靠性高，易于操作控制，同时达到消除公共空间的异味，有机气体和病毒细菌的作用。

需要说明的是，离子传导及偶极子转动是微波加热的主要原理，在微波环境下，反应腔5中的多孔吸收微波材料6吸收微波能，将微波能转换成热能，使自身整体温度上升，进而将热能传导至反应腔中的气体的加热方式，从而达到了基于微波对气体进行加热的效果。

基于前述实施例，本发明实施例提供一种微波气体加热处理装置中的多空吸收材料示意图，结合图2进一步说明。采用如图2所示的多孔吸收微波材料6，其中，反应腔5内部均匀设置多个多孔吸收微波材料6，且相邻多孔吸收微波材料之间距离大于或等于三分之一波长。

示例性的，微波的频率可以为9150mhz，2045ghz，5.8ghz。因此，相邻多孔吸收微波材料之间距离可以依据波长等于光速除以频率进行计算。

其中，气体通过后经微波源4进入反应腔5。这里，反应腔的外部设置有多个微波源，每一微波源4处对应包含一路经电源2冷风磁控管3以及进而通过微波源4进入反应腔5的气体。相应的，该微波气体加热处理装置中包含多个与微波源4数量对应的电源2、风冷磁控管3。多路气体同时进入反应腔5，提高了气体加热处理的效率。

风冷磁控管的第一侧设置有风扇，风冷磁控管的第二侧设置有波导，风冷磁控管的第三侧设置风导；其中，风导至少包括两个；

气体经过电源从风导进入风冷磁控管，经过风冷磁控管对气体的处理，从另一风导输出至微波源。

本发明实施例中，风冷磁控管3还包括波导和两个风导，一个风导用于接收电源出风口出来的风，另一个用于将经过风冷磁控管处理的风进行排出。这里，风导的形状以及设置在风冷磁控管上的位置不作具体限定。需要说明的是，风冷磁控管的出风口温度高于进风口温度。风冷磁控管3的一端设置波导(waveguide)，用来定向引导电磁波的结构，风冷磁控管3的另一端设置了冷却风扇，用于对风冷磁控管3进行强迫风冷散热，以防止过热损坏。

其中，相邻多孔吸收微波材料之间距离大于或等于三分之一波长，相邻多孔吸收微波材料之间形成微波通道，在微波通道内，微波照射方向的顶端设置有吸收微波材料。

本发明实施例中，反应腔5内的多个多孔吸收微波材料必须满足相邻多孔吸收微波材料之间距离大于或等于三分之一波长，从而保证微波能够顺利通过。进一步的，相邻多孔吸收微波材料之间形成微波通道，在微波通道内，微波照射方向(如图1中箭头所指的方向)的顶端设置有吸收微波材料7，防止微波反射。

示例性的，吸收微波材料7主要组分为吸收剂，其次为粘结剂及有关助剂。吸收剂是吸收电磁波的主体基料，吸收剂通常为粉状或纤维状等，如铁氧体粉、羰基铁粉、各种超微金属粉、碳化硅粉、碳化硅纤维、碳纤维、金属纤维和有机高分子聚合物等。新型吸收剂有复合铁氧体、超微金属粒子、碳化硅、有机高分子聚合物(功能高分子)纳米材料等。

控制器设置在反应腔的外壁，调节控制器的功率，使反应腔以不同的模式工作。

本发明实施例中，控制器包括，微波功率控制器、温度控制器以及工作时间的控制器。微波气体加热处理装置中采用功率可调节的微波功率控制器。

可选的，温度传感器用于检测反应腔5的工作温度。

可选的，用户可以根据自身需求设置微波气体加热处理装置的最高温度和工作时间，确定最高温度和工作时间后，通过调节不同的微波功率使得微波气体加热处理装置形成3中工作模式：

模式一：若微波功率低于总功率的20％，即低功率时，微波气体加热处理装置在微波环境、催化剂和金属离子的作用下，对反应腔5中的气体进行消毒。

模式二：若微波功率大于或等于总功率的20，且小于或等于总功率的50％，即中等功率时，微波气体加热处理装置在微波环境、催化剂和金属离子的作用下，除了具有低温时对气体进行消毒的功能外，还可以对气体中的异味和有毒气体进行消除处理。

模式三：若微波功率大于总功率的50％且小于总功率时，即为高功率时，微波气体加热处理装置在微波环境、催化剂和金属离子的作用下，除了具有低温时对气体进行消毒、对气体中的异味和有毒气体进行消除处理的功能外，还可以对反应腔5中的气体加热，可作为暖风使用。

优选地，为了减少对工作人员身体的伤害，进气口、出气口和反应腔出气口与第二通道之间都设置有金属网。

可选的，微波源与风冷磁控管连接处设置金属网；反应腔与出风口拐角处设置金属网。

进一步的，本发明实施例中，金属网的孔径孔径小于或等于3mm，可防止微波能量从反应腔5中泄漏到外环境中，提高了系统的安全性。

本发明实施例中，气体首先通过微波电源2的进气口1进入风冷磁控管3中，进而通过对气体进行加热处理后，将加热处理后的气体通过微波源4进入反应腔5，在微波的环境下，加热处理后的气体与催化剂发生反应，消除气体中的异味，有毒的气体，最后经出气口排出。微波直接作用于被加热气体，省去了传统加热方式因为热传导带来的时间和能量上的损耗问题，而且，通过调节微波功率，达到对气体的不同处理功效。因此，该微波气体加热处理装置具有效率高，可靠性高，同时能处理公共空间的异味，有机气体和病毒细菌的功能。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。