一种用于液体和/或气体加热的微波加热器制造技术

本发明专利技术是一种用于液体和／或气体加热的微波加热器，由发热腔、微波发生器、温度测量与控制系统组成，发热腔又由３个功能层组成：外部的反波传热金属壳、中间的吸波发热层和内部的透波隔热层，其特征在于微波发生器发射的微波透过隔热层后被吸波发热层吸收而发热，随后热量向外传递给金属壳，金属壳又将热量传递给周围的液体和／或气体，最终实现对流动的或静止的液体和／或气体的加热。上述结构的微波加热器单元既可以单个独立使用，也可以多个串联和／或并联使用。本发明专利技术结构简单，制造成本低，热效率高，容易更换、维护和携带，属非接触性加热安全性好，可以用作小型或大型淋浴热水器、水热取暖、热空气取暖以及工业生产等各种领域的热源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种加热器，具体是涉及一种用于液体和/或气体加热的微波加热器，其属于微 波加热
该加热器可以对其周围流动的或静止的液体和/或气体进行快速加热，可以 用作淋浴热水器、水热取暖、热空气取暖、饮水机、烹饪以及工业生产等各种领域的热源。
技术介绍
目前，用于流体(包括液体和/或气体)加热的加热器按照其产生热量的方式主要有四类， 即电热式(如电热管)、燃气式、燃煤式或太阳能式，它们各有其局限性电热式一般属于 接触式加热，存在漏电隐患(例如电热管破裂)，安全性不好；燃气式和燃煤式加热则存在 煤气泄露中毒的危险，并且不容易实现精确控制；太阳能式加热器一般都体积庞大，且受气 候和温度的影响较大。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发热。微波加热显著不 同于常规加热，具有如下优点(1)属于内加热，具有不接触性；(2)加热速度快；(3)加 热效率高，可显著节能；(4)可选择性的加热物料；(5)热惯性小；(6)对化学反应具有催 化作用。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，因此上述微波加热的优点只是针对特定的微波吸收材料，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。因此，微波加热具有强烈 的选择性，这导致微波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。微波能一个典型而成功的应用是对水进行加热，目前人们已经专利技术了各种各样的微波热 水器，均采用了极性水分子直接吸收微波而自身发热的加热形式。当利用微波直接对流动的 水进行加热时，人们大多采用了循环往复玻璃管的方式以增加水对微波的吸收时间和吸收面 积，然而玻璃管的脆性直接给加热器的安装、使用和维护带来了诸多弊端，同时玻璃管也会 在一定程度上额外的吸收微波。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述加热器和技术的不足，提供一种用于液体和/或气体加热的微波加热器，尤其适合流动的液体和/或气体加热。本专利技术结构简单，牢固耐用，制造成本低，热 效率高，多个加热器可以随意组合方便安装，且容易更换、维护和携带，安全性好，可以用 作小型或大型淋浴热水器、水热取暖、热空气取暖、饮水机、烹饪以及工业生产等各种领域 的热源，本专利技术是通过如下技术方案来实现上述目的的微波对液体或气体的加热通过如下方式 实现，即首先利用微波加热微波吸收材料材料令其迅速发热，然后再将发热后的微波吸收材 料作为发热体(热源)通过热传递去加热待加热的液体和/或气体，其简单的能量转换与传递 过程是电能—微波能~>热能->热传递。因此，本专利技术所述的一种用于液体和/或气体加热的 微波加热器，由发热腔、微波发生器、温度测量与控制系统组成，发热腔又由3个功能层组 成外部的反波传热金属壳、中间的吸波发热层和内部的透波隔热层，微波发生器包括磁控 管、变压器、波导和安全控制器件，温度测量与控制系统包括热电偶、温控器和接触器，其 特征在于磁控管通过波导与金属壳相联通，磁控管发射的微波透过隔热层后被吸波发热层吸 收而发热，随后热量向外传递给金属壳，向内则被隔热层所阻断，同时封闭的金属壳不仅反 射微波从而有效防止微波泄露，而且金属壳吸收热量后又传递给金属壳周围的液体和/或气 体，最终实现对流动的或静止的液体和/或气体的加热。具体使用方式是将上述微波加热器作 为一个独立的微波加热器单元，既可以方便的将一个或多个微波加热器单元插入液体或气体 介质内部使用，又可以方便的将一个或多个微波加热器单元相互串联使用，既适用小规模加 热，又适用于大规模加热。所述一种用于液体和/或气体加热的微波加热器，其特征在于，所述发热腔的金属壳位于 最外层，是由金属板围成的封闭腔体，其形状是任意的封闭形状；所述发热腔的吸波发热层 位于封闭金属壳的内部并紧贴在金属壳上；所述发热腔的透波隔热层位于封闭金属壳的内部 并紧贴在吸波发热层上。这里，金属壳的作用是反射微波防止微波泄露并向周围液体和/或气 体传递热量，吸波发热层的作用是吸收微波并将微波能转变为热能，透波隔热层的作用是允 许微波顺利通过、阻挡热传递并一定程度上固定和支撑吸波发热层。所述一种用于液体和/或气体加热的微波加热器，其特征在于，所述发热腔的透波隔热层 是允许微波顺利通过的陶瓷纤维棉或陶瓷纤维板，但优选陶瓷纤维棉，例如硅酸铝纤维、 石英纤维、高铝硅酸纤维、含铬(Cr203)硅酸铝纤维、含锆(Zr02)硅酸铝纤维等。所述的一种用于液体和/或气体加热的微波加热器，其特征在于，所述发热腔的制备方法 有以下三种制作方法-方法一将微波吸收材料的粉体与水玻璃和/或高温胶相混合(人工或借助机械搅拌，根据需 要可以添加适量水)获得浆料状产物，然后涂覆在金属壳的内表面作为吸波发热层(为 了提高结合力，内表面可增加粗糙度)，随后将透波隔热层粘贴在涂覆完的吸波发热层上， 最后缓慢烘干固化，即可获得本专利技术所述的发热腔；微波吸收材料、水玻璃和高温胶三 者在吸波发热层中的含量依次为2(M00wt.。/。、 0~80wt.% 、 0~80wt.%,其中高温胶(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， 微波吸收材料可以是C粉、SiC粉、CuO粉、Fe304粉、金属微粉、A1N粉中的一种或一种以上的混合物；方法二利用等离子喷涂、或溅射、或沉积方法将方法一中的微波吸收材料粉体直接永久性 的固定在金属壳的内表面作为吸波发热层，随后将透波隔热层粘贴在涂覆完的吸波发热 层上，即可获得本专利技术所述的发热腔；方法三先将方法一中的微波吸收材料制成薄板(或直接购买商品化的产品)，然后将微波吸 收材料薄板直接固定在金属壳的内表面(适合于横截面为直线形的发热腔金属壳金属板) 随后将透波隔热层包覆在吸波发热层上，即可获得本专利技术所述的发热腔。 所述一种用于液体和/或气体加热的微波加热器，其特征在于，所述磁控管通过波导与金属壳相联通，并且在金属壳的对应部位及其附近区域没有吸波发热层，其主要目的是避免将热量直接传递给磁控管。所述发热腔的金属壳，其特征在于，金属壳可以是不锈钢板、或铝板、或铜板、或镍板、或钛板、或镁板、或铁板、或上述金属的合金被材，但是优选导热性好且耐蚀的铜或铜合金、铝或铝合金、或不锈钢。所述发热腔的金属壳，其金属板的横截面形状是直线形、或矩形、或三角形、或弧形、或上述形状演变后的形状，其主要目的是(1)增加接触面积以加速向周围液体或气体的热传递；(2)提高金属壳与吸波发热层间的结合力。为了进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于液体和／或气体加热的微波加热器，由发热腔、微波发生器、温度测量与控制系统组成，发热腔又由外部的反波传热金属壳、中间的吸波发热层和内部的透波隔热层组成，微波发生器包括磁控管、变压器、波导和安全控制器件，温度测量与控制系统包括热电偶、温控器和接触器，其特征在于磁控管通过波导与金属壳相联通，磁控管发射的微波透过隔热层后被吸波发热层吸收而发热，随后热量向外传递给金属壳，向内则被隔热层所阻断，同时封闭的金属壳不仅反射微波有效防止微波泄露，而且金属壳吸收热量后又传递给周围的液体和／或气体，最终实现对流动的或静止的液体和／或气体的加热。具体使用方式是将上述微波加热器作为一个独立的微波加热器单元，将一个或多个微波加热器单元直接插入液体或气体介质内部使用，或将多个微波加热器单元相互串联使用，既适用小规模加热，又适用于大规模加热；其中：　（１）发热腔的透波隔热层是允许微波顺利通过的陶瓷纤维棉或陶瓷纤维板，但优选陶瓷纤维棉，例如：硅酸铝纤维、石英纤维、高铝硅酸纤维、含铬（Ｃｒ↓［２］Ｏ↓［３］）硅酸铝纤维、或含锆（ＺｒＯ↓［２］）硅酸铝纤维等；　（ ２）制作发热腔金属壳的金属板可以是不锈钢板、或铝板、或铜板、或镍板、或钛板、或镁板、或铁板、或上述金属的合金板材，但是优选导热性好且耐蚀的铜或铜合金、铝或铝合金、或不锈钢。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：申玉田，徐艳姬，申偲伯，王玺龙，申玉娟，王建军，
申请(专利权)人：徐艳姬，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]