专利名称：多槽式微波装置及其处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多槽式微波装置及其处理系统，特别涉及一种利用多槽式共振腔以达到大面积微波加热的多槽式微波装置及其处理系统。
背景技术：
微波处理在生产研发过程中有非常重要的地位，且微波处理装置常被运用在许多地方，例如:干燥制程、化学合成、碳化制程、高温热处理、接合处理或膜层热处理等。在应用微波处理器方面，如何能在有效的时间内将样品均匀加热，并将热能与微波作用隔离在微波腔体内，乃为当前重要且必要的课题。如美国专利US6，066，290公开了微波结合加热炉以达到大面积加热。此前案以导波管连接腔体与微波源，因导波管为一圆锥状，可将微波源的能量以加大面积的方式传输至腔体内的待微波材料，进而达到节能的目的。虽然此方法可增加产量，但容易使微波物料受热不均。而美国专利公开号US2003/0209542是采用多个微波注入源，以同时间对物料做微波处理，以增加产量，但容易使微波物料受热不均，故进一步利用感应物料反射的微波能量控制物料的微波处理程度。传统上，微波腔体中仅有一个微波注入源，因此在工业应用上要达到大量并快速的生产、受热均匀，着实有一定的困难度。有鉴于此，本发明所提供的多槽式微波装置及其处理系统，通过利用多个槽式共振腔相互产生共振，将至少一个微波注入源所注入的微波能量线性化、更进一步大面积化，以有效地缩短作业时间，也达到良好的微波效果，并可达到均匀高温微波处理的目的，因此有利于工业上的大量生产。
发明内容
有鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的就是提供一种多槽式微波装置及其处理系统，以解决大面积微波照射时，无法均匀微波物料的问题。根据本发明的目的，提出一种多槽式微波装置，其包含多个槽式微波共振单元以及至少一个微波注入源。各多个槽式微波共振单元依一排列结构安排设置，各多个槽式微波共振单元独立界定一槽式共振腔。当至少一个微波注入源向多个槽式微波共振单元注入微波时，微波极化为一特定方向，使多个槽式微波共振单兀相互共振，以产生具有相同极化方向的一电磁场。优选地，所述槽式共振腔的一边缘具有一导角，所述导角消除槽式共振腔产生的破坏性干涉，使多个槽式微波共振单元相互产生建设性干涉并共振。优选地，所述槽式共振腔由一上共振腔及一下共振腔所组成，且下共振腔的截面积小于上共振腔的截面积，而所述导角设置于下共振腔。优选地，所述槽式共振腔由一上共振腔及一下共振腔所组成，且上共振腔的截面积小于下共振腔的截面积，而所述导角设置于上共振腔。优选地，所述槽式共振腔的一底面具有一突起结构，以增强电磁场的共振强度。优选地，所述排列结构是使各多个槽式微波共振单元由排列顺序的一端至另一端，在结构上呈现周期性的变化。优选地，所述排列结构是使各多个槽式微波共振单元由排列顺序的一端至另一端，在尺寸上呈现渐增、渐减或无规则性的变化。优选地，所述排列结构是使各多个槽式微波共振单元在尺寸或形状的变化上呈镜像的排列。优选地，所述排列结构是呈直线形、或环形、或半环形。优选地，所述排列结构是呈斜向排列，使各多个槽式微波共振单元在特定轴向上的电磁场强度呈现均匀分布。优选地，所述多个槽式微波共振单元依序地斜向排列，各多个槽式微波共振单元的一侧具有一耦合孔，且所述耦合孔传导至少一微波注入源注入的微波至另一个槽式微波共振单元。优选地，相邻的各多个槽式微波共振单元间具有一间隙。优选地，所述耦合孔的形状为圆形、或椭圆形、或方形、或矩形。优选地，所述多个槽式微波共振单元的电磁场的分布实质上近似于TMnltl模式，η为正整数。此外，本发明更提出一种多槽式微波处理系统，其包含至少一个多槽式微波装置以及一物料输送装置。所述多槽式微波装置包含多个槽式微波共振单元；所述物料输送装置与至少一个多槽式微波装置相对配置，物料输送装置的一端包含一物料输入口，对应物料输入口的另一端包含一物料输出口，待微波处理的一物料由物料输送装置的物料输入口输入后，经由多槽式微波装置产生的电磁场的直接或间接的处理，而由物料输送装置的物料输出口输出。优选地，所述多槽式微波处理系统包含多个多槽式微波装置，且多个多槽式微波装置是平行排列设置。优选地，一个多槽式微波装置的端部与相邻的另一个多槽式微波装置相应的端部之间，在多个槽式微波共振单元的一排列方向上，具有微波二分之一波长的距离间隔。优选地，所述多个槽式微波共振单元的一排列方向与物料的一运送方向是互相垂直或倾斜一角度。优选地，所述多槽式微波装置可沿多个槽式微波共振单元的一排列方向来回往复运动。优选地，所述各槽式共振腔的一腔壁在邻近物料输入口或物料输出口处，设置一扼波结构。优选地，所述扼波结构是由销切相对远离所述槽式共振腔的所述腔壁的一部分而成，使所述腔壁的一销切剩余部位的截面宽度及高度为微波的四分之一波长。优选地，所述销切剩余部位的表面设置有一微波吸收材料。优选地，所述微波吸收材料为半导体的金属氧化物、磁性氧化物、碳材料、碳化物、硅化物、铁电性氧化物、金属粉体或其组合。
承上所述，依本发明的具有大面积微波功能的多槽式微波装置及其处理系统，其可具有一或多个下述优点:(I)此多槽式微波处理系统可扩充并排多个多槽式微波装置，因此可大面积微波加热，提闻生广效率。(2)此多槽式微波装置及其处理系统可通过周期性的排列槽式微波共振单元，以产生具有相同极化的电磁场，因此可解决无法均匀微波物料的问题。为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1a和图1b为本发明的多槽式微波装置第一实施例的示意图；图2a、图2b和图2c为本发明的基本型槽式共振腔的示意图；图3a、图3b和图3c为本发明的反转型槽式共振腔的示意图；图4a和图4b为本发明的突起型槽式共振腔的示意图；图5a和图5b为本发明的多槽式微波装置第二实施例的示意图；图6A为本发明的多槽式微波装置第三实施例的第一示意图；图6B为本发明的多槽式微波装置第三实施例的第二示意图；图6C为本发明的多槽式微波装置第三实施例的第三示意图；图7为本发明的多槽式微波装置第四实施例的示意图；图8为本发明的多槽式微波处理系统第一实施例的示意图；图9为本发明的多槽式微波处理系统第二实施例的示意图；图10为本发明的多槽式微波处理系统第一及第二实施例的剖面示意图；以及图11为本发明的多槽式微波处理系统第三实施例的示意图。附图标号说明1:多槽式微波装置；11:槽式微波共振单元；12:微波注入源；13:加热辅助材料；111:上共振腔；112:下共振腔；113:导角；114:突起结构；115:间隙；116:耦合孔；117:扼波结构；2:多槽式微波处理系统；21:物料输送装置；211:物料输入口；212:物料输出口；
θ、δ:角度；W:宽度；H:高度；λ:波长。
具体实施例方式以下将参照相关附图，说明依本发明的多槽式微波装置及其处理系统的实施例，为使便于理解，下述实施例中的相同组件以相同的符号标示来说明。请参阅图1a和图lb，其为本发明的多槽式微波装置第一实施例的示意图。图1a中，多槽式微波装置I包含多个槽式微波共振单兀11，每一个槽相当于一个槽式微波共振单元11，以及一微波注入源12。槽式微波共振单元11可依一排列结构安排设置，且槽式微波共振单元11可独立界定为一槽式共振腔。微波注入源12可以是同轴电缆或导波管，可将微波能源注入至槽式微波共振单元11的任意位置。如此一来，当微波注入源12向槽式微波共振单元11注入微波时，微波可极化为一特定方向，使槽式微波共振单元11之间可产生共振，并形成一个具有相同极化方向的电磁场，可与加热辅助材料13作用产生热能，或直接对物料进行加热或其它处理，如图1b所示。进一步地描述第一实施例，请参阅图2a 图2c，其为本发明的基本型槽式共振腔的示意图，槽式微波共振单元11为一槽式共振腔，而各单一槽式共振腔可分为上共振腔111以及下共振腔112。而槽式共振腔可依据上共振腔111与下共振腔112的截面积与结构分类为不同的类型。举例来说，基本型槽式共振腔的下共振腔112可为矩形(图2a)、类椭圆形(图2b)或多边形(图2c)。综上所述，基本型槽式共振腔的上共振腔111的截面积大于下共振腔112的截面积。在下共振腔112的任一边缘可设置导角113。当微波注入源12注入微波时，导角113的设计可消灭槽式共振腔结构所产生的破坏性干涉，进而使各槽式微波共振单元11间相互产生建设性干涉并共振。再者，请参阅图3a 图3c，其为本发明的反转型槽式共振腔的示意图。图中，反转型槽式共振腔的上共振腔111可为矩形(如图3a所示)、类椭圆形(如图3b所示)或多边形(如图3c所示)。综上所述，反转型槽式共振腔的上共振腔111的截面积可小于下共振腔112的截面积。在上共振腔111的任一边缘可设置导角113。当微波注入源12注入微波时，导角113的设计可消灭槽式共振腔结构所产生的破坏性干涉，进而使槽式微波共振单元11间相互产生建设性干涉并共振。另，又一槽式共振腔的类型为突起型槽式共振腔，请参阅图4a和图4b，其为本发明的突起型槽式共振腔的示意图。图中，突起型槽式共振腔的上共振腔111的截面积可大于下共振腔112的截面积(如图4a所示)，上共振腔111的截面积可小于下共振腔112的截面积(如图4b所示)。但，值得注意的是，突起型槽式共振腔在下共振腔112的底面可设有突起结构114，以增强槽式共振腔内电磁场的强度。请参阅图5a和图5b，其为本发明的多槽式微波装置第二实施例的示意图。图中，多槽式微波装置I包含多个槽式微波共振单元11以及多个微波注入源12。多槽式微波装置I中可以具有多个微波注入源12，且微波注入源12的设置位置可以是任意位置，只要能使微波进入槽式微波共振单元11的槽式共振腔即可。槽式微波共振单元11如上第一实施例所述，在此不多赘述。微波注入源12可以是同轴电缆或导波管，可向槽式微波共振单元11中注入微波。当微波注入源12向槽式微波共振单元11注入微波时，槽式微波共振单元11之间可产生共振，并形成一个具有相同极化方向的电磁场，可与加热辅助材料13作用产生热能，或直接对物料进行加热或其它处理。举例来说，图5a中，微波注入源12可设置于多槽式微波装置I的两端。另，如图5b所示，可将微波注入源12设置于多槽式微波装置I的两侧。请一并参阅图6A、图6B及图6C，其为本发明的多槽式微波装置第三实施例的示意图。本实施例中，多个槽式微波共振单元11可排列呈数组结构。举例来说，槽式微波共振单元11可排列呈直线形的数组结构(如图6A所示)，槽式微波共振单元11可紧密相靠，亦可距离一间隙。而，另一槽式微波共振单元11的数组结构可排列呈环形结构(如图6B所示)，而环形结构亦可为椭圆形结构。再者，可在槽式微波共振单元11圆环的任意位置设置待微波物料的输出口和输入口，并可搭配环型输送装置，以微波加热物料。另，再一槽式微波共振单元11的数组结构可排列呈半环形结构(如图6C所示)，半环形结构亦可为半椭圆形结构，且半环的弧度可界于O度到360度之间。再者，可将待微波物料的输出口和输入口设置于多槽式微波装置I两端的端口，并可搭配半环型输送装置，以微波加热物料。槽式微波共振单元11由排列顺序的一端至另一端，在结构上可呈现周期性的变化。再者，使槽式微波共振单元11由排列顺序的一端至另一端，在尺寸上可呈现渐增、渐减或无规则性的变化。又或者，使多个槽式微波共振单元11在尺寸或形状的变化上可呈镜像的排列。也就是说，可根据使用需求，在排列结构上可依序排列不同结构尺寸的槽式微波共振单元11。请参阅图7，其为本发明的多槽式微波装置第四实施例的示意图。图中，为使各多个槽式微波共振单元11在特定轴向上的电磁场强度呈现均匀分布，多个槽式微波共振单元11可依序地斜向排列，其倾斜角度为Θ。相邻的槽式微波共振单元11间可具有一间隙115，槽式微波共振单元11的一侧或两侧可具有耦合孔116，且耦合孔116可传导微波注入源12注入的微波至另一个槽式微波共振单元11。值得注意的是，本发明的多槽式微波装置I可依据注入的微波频率调整耦合孔116的面积，以帮助槽式微波共振单元11之间产生共振。而耦合孔116的形状可为任意几何形状，例如:圆形、椭圆形、方形或矩形。另，多槽式微波装置I的电磁场内分布实质上近似于TMnltl模式(η为正整数)。换句话说，在实际应用上，多槽式微波装置I可设有输出输入端口、辅助加热材料、周期性结构及热阻绝器等，所以TMnltl模式会被破坏变形，产生非ζ方向极化。但，其大部分仍与TMnui模式的特性相仿。也就是说，多槽式微波装置I的电磁场的极化方向大部分仍是ζ方向。图8为本发明的多槽式微波处理系统第一实施例的示意图。多槽式微波处理系统2包含多槽式微波装置I以及一物料输送装置21。多槽式微波装置I包含多个槽式微波共振单元11，且多个槽式微波共振单元11可依序地排列。物料输送装置21与多槽式微波装置I相对配置，进而使多槽式微波装置I的微波照射至物料输送装置21 ;其中，物料输送装置21的一端包含一物料输入口 211，对应物料输入口 211的另一端包含一物料输出口 212，待微波处理的一物料可由物料输送装置21的物料输入口 211输入后，经由多槽式微波装置I产生的电磁场的直接或间接的处理，且由物料输送装置21的物料输出口 212输出。至少一多槽式微波装置I的多个槽式微波共振单元11的一排列方向与物料的一运送方向可互相垂直或倾斜一角度S。综上所述，多槽式微波处理系统2可依据物料的微波吸收能力，直接对物料作微波照射处理。或者，适当地使用微波辅助吸收材料，帮助物料吸收微波能量。而微波辅助吸收材料可选自半导体的金属氧化物、磁性氧化物、碳化物、碳材料、硅化物、铁电性氧化物、金属微粉体之一或其组合。值得一提的是，物料输送装置21的物料输入口 211或物料输出口 212可设置封闭装置。在微波作用期间时，多槽式微波处理系统2的封闭装置能使微波能量不泄漏。请参阅图9，其为本发明的多槽式微波处理系统第二实施例的示意图。图中，多个多槽式微波装置I可平行排列设置，多槽式微波装置I中槽式微波共振单元11排列方向与物料运送方向可互相垂直或倾斜一角度，且相邻的多槽式微波装置I的端部间，在槽式微波共振单元的一排列方向上，具有微波二分之一波长的距离间隔。或者，多槽式微波装置可沿着垂直于物料行进的方向来回往复运动。如此一来，本发明的多槽式微波处理系统，可以同时间大面积微波加热物料，且提高受热均匀度。请参阅图10，其为本发明的多槽式微波处理系统第一及第二实施例的剖面示意图。各槽式共振腔的一腔壁在邻近物料输入口 211或物料输出口 212处可设置一扼波结构(choke) 117。扼波结构117是销切相对远离槽式共振腔的腔壁的一部分而成，使其截面的宽度W及高度H为微波的四分之一波长，以有效地避免各多槽式微波装置I的微波互相影响。请继续参阅图11，其为本发明的多槽式微波处理系统第三实施例的示意图。图中，数个多槽式微波装置I并排设置，且在物料输入口 211或物料输出口 212处可设置一扼波结构，使相邻的多槽式微波装置I的扼波结构117可互相连接。扼波结构117如上一实施例所述，在此不多赘述。附带一提的是，销切剩余部位的表面可设置微波吸收材料，微波吸收材料大多为半导体的金属氧化物、磁性氧化物、碳材料、碳化物、硅化物、铁电性氧化物、金属粉体之一或其组合。因此，可更加有效地避免各多槽式微波装置I的微波互相影响。综上所述，利用本发明的多槽式微波装置及其处理系统，将可通过周期性的排列槽式微波共振单元，以产生具有相同极化的电磁场，因此可均匀的微波处理物料。如此一来，在多槽式微波处理系统中，可扩充并排多个多槽式微波装置，由此可大面积微波加热，提闻生广效率，降低生广成本，并提闻微波物料的质量。以上所述仅为示例性，而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变换，均应包含在本发明的保护范围中。
权利要求
1.一种多槽式微波装置，其特征在于，包含: 多个槽式微波共振单元，依一排列结构安排设置，各所述多个槽式微波共振单元独立界定一槽式共振腔；以及 至少一微波注入源，向所述多个槽式微波共振单元注入一微波，所述微波极化为一特定方向，使所述多个槽式微波共振单兀相互共振，以产生具有相同极化方向的一电磁场。
2.如权利要求1所述的多槽式微波装置，其特征在于，所述槽式共振腔的一边缘具有一导角，所述导角消除所述槽式共振腔产生的破坏性干涉，使所述多个槽式微波共振单元相互产生建设性干涉并共振。
3.如权利要求2所述的多槽式微波装置，其特征在于，所述槽式共振腔由一上共振腔及一下共振腔所组成，且所述下共振腔的截面积小于所述上共振腔的截面积，而所述导角设置于所述下共振腔。
4.如权利要求2所述的多槽式微波装置，其特征在于，所述槽式共振腔由一上共振腔及一下共振腔所组成，且所述上共振腔的截面积小于所述下共振腔的截面积，而所述导角设置于所述上共振腔。
5.如权利要求1所述的多槽式微波装置，其特征在于，所述槽式共振腔的一底面具有一突起结构，以增强所述 电磁场的共振强度。
6.如权利要求1所述的多槽式微波装置，其特征在于，所述排列结构，使各所述多个槽式微波共振单元由排列顺序的一端至另一端，在结构上呈现周期性的变化。
7.如权利要求1所述的多槽式微波装置，其特征在于，所述排列结构，使各所述多个槽式微波共振单元由排列顺序的一端至另一端，在尺寸上呈现渐增、渐减或无规则性的变化。
8.如权利要求1所述的多槽式微波装置，其特征在于，所述排列结构，使各所述多个槽式微波共振单元在尺寸或形状的变化上呈镜像的排列。
9.如权利要求1所述的多槽式微波装置，其特征在于，所述排列结构呈直线形、环形或半环形。
10.如权利要求1所述的多槽式微波装置，其特征在于，所述排列结构呈斜向排列，使各所述多个槽式微波共振单元在特定轴向上的所述电磁场强度呈现均匀分布。
11.如权利要求1所述的多槽式微波装置，其特征在于，各所述多个槽式微波共振单元的一侧具有一耦合孔，且所述耦合孔传导所述至少一微波注入源注入的所述微波至另一槽式微波共振单元。
12.如权利要求11所述的多槽式微波装置，其特征在于，相邻的各所述多个槽式微波共振单元间具有一间隙。
13.如权利要求12所述的多槽式微波装置，其特征在于，所述耦合孔的形状为圆形、椭圆形、方形或矩形。
14.如权利要求1所述的多槽式微波装置，其特征在于，所述多个槽式微波共振单元的所述电磁场的分布实质上近似于TMnltl模式，η为正整数。
15.—种多槽式微波处理系统,其特征在于,包含: 至少一如权利要求1至权利要求14中任一项所述的多槽式微波装置，其包含多个槽式微波共振单元；以及 一物料输送装置，其与所述至少一多槽式微波装置相对配置，所述物料输送装置的一端包含一物料输入口，对应所述物料输入口的另一端包含一物料输出口，待微波处理的一物料由所述物料输送装置的所述物料输入口输入后，经由所述至少一多槽式微波装置产生的电磁场的直接或间接的处理，而由所述物料输送装置的所述物料输出口输出。
16.如权利要求15所述的多槽式微波处理系统，其特征在于，所述多槽式微波处理系统包含多个所述多槽式微波装置，且所述多个多槽式微波装置是平行排列设置。
17.如权利要求16所述的多槽式微波处理系统，其特征在于，一所述多槽式微波装置的端部，与相邻的另一多槽式微波装置相应的端部，在所述多个槽式微波共振单元的一排列方向上，具有微波二分之一波长的距离间隔。
18.如权利要求15所述的多槽式微波处理系统，其特征在于，所述多个槽式微波共振单元的一排列方向与所述物料的一运送方向互相垂直或倾斜一角度。
19.如权利要求15所述的多槽式微波处理系统，其特征在于，所述多槽式微波装置可沿所述多个槽式微波共振单元的一排列方向来回往复运动。
20.如权利要求15所述的多槽式微波处理系统,其特征在于,各所述槽式共振腔的一腔壁在邻近所述物料输入口或所述物料输出口处，设置一扼波结构。
21.如权利要求20所述的多槽式微波处理系统，其特征在于，所述扼波结构销切相对远离所述槽式共振腔的所述腔壁的一部分而成，使所述腔壁的一销切剩余部位的截面宽度及高度为微波的四分之一波长。
22.如权利要求21所述的多槽式微波处理系统，其特征在于，所述销切剩余部位的表面设置有一微波吸收材料。
23.如权利要求22所述的多槽式 微波处理系统，其特征在于，所述微波吸收材料为半导体的金属氧化物、磁性氧化物、碳材料、碳化物、硅化物、铁电性氧化物及金属粉体或其组口 ο
全文摘要
本发明提供一种多槽式微波装置，其包含多个槽式微波共振单元以及至少一个微波注入源。槽式微波共振单元界定为槽式共振腔。当至少一个微波注入源向多个槽式微波共振单元注入微波时，多个槽式微波共振单元相互共振，以产生具有一相同极化方向的一电磁场。因此，可将注入源的微波能量大面积化，且具有良好的微波均匀化效果，以达到有效缩短作业时间及均匀高温微波处理的目的。
文档编号H05B6/80GK103200721SQ20121002845
公开日2013年7月10日 申请日期2012年2月1日 优先权日2012年1月10日
发明者张存续, 金重勋, 赵贤文, 方世杰 申请人:张存续