[發明專利]一種微波等離子體激發裝置

在審

• 申請號: 201711439606.5
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN107949145A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 范杰;黃翀
• 申請（專利權）人: 長沙新材料產業研究院有限公司
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 郭立中

技術領域

本發明涉及一種微波等離子體激發裝置，特別是涉及一種微波等離子體激發裝置的冷卻系統。

背景技術

微波加熱、激發相比于其他加熱、激發方式具有速度快、均勻性好、操作方便、潔凈性好、節能環保等優勢，因此微波系統被廣泛應用于加熱、離子激發設備。一般地，微波系統包括微波源、微波傳導系統，在部分設備中還包括了耦合天線系統、微波窗口等部件。微波系統中的磁控管、變壓器等部件是主要的發熱部件，而微波磁控管的使用溫度過高會大大降低磁控管的使用壽命，現有技術中，往往采用單一的水冷或風冷的冷卻方式，而水冷要達到足夠好的冷卻效果，需要鋪設大量/大面積的冷卻水流道，大量/大面積的冷卻水流道的鋪設對設備的使用設計造成較大限制，而且單一水冷卻效果欠佳，不能滿足冷卻要求。同時，單一的水冷方式也會大幅度縮短微波傳輸系統、微波窗口等部件的使用壽命。

現有技術中，微波窗口處的冷卻一般僅僅采用冷卻水進行冷卻，然而微波窗口的面積較大，而且窗口材料（如石英）往往導熱系數不高，從而導致微波窗口中心溫度降低困難，材料溫度分布不均勻，從而導致材料內應力、腐蝕、體積變化等問題，對材料的使用壽命和密封效果產生不好的影響。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種微波等離子體激發裝置，以解決現有微波等離子體激發裝置工作過程中冷卻效果不理想的問題。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：一種微波等離子體激發裝置，包括磁控管、轉換器、微波窗口和腔體，所述磁控管的輸出端與轉換器的輸入端通過第一微波傳輸機構連通，所述轉換器的輸出端通過第二微波傳輸機構與微波窗口對接，所述微波窗口置于腔體上，所述第二微波傳輸機構的底側設有出風口；還包括氣冷系統，氣冷系統將氣體導入磁控管，所述氣體依次流過磁控管、第一微波傳輸機構、轉換器和第二微波傳輸機構后從出風口流出。

作為本發明的一種實施方式，所述氣冷系統包括鼓風機和氣體流道，所述鼓風機的出風口通過氣體流道與磁控管連通。

作為本發明的另一種實施方式，所述氣冷系統包括壓縮氣體罐和氣體流道，所述壓縮氣體罐的出氣口通過氣體流道與磁控管連通。

進一步地，所述磁控管的周圍設有風扇，所述風扇直接將氣體吹向磁控管，以促使磁控管冷卻。

進一步地，所述磁控管的周圍設有第一冷卻液流道，所述第一冷卻液流道與冷卻液供應機構連通。

進一步地，所述第一冷卻液流道呈螺旋狀，且纏繞于磁控管外側。

進一步地，所述第一冷卻液流道包括多根直管，綁扎于磁控管外。

進一步地，所述冷卻液供應機構包括冷卻液儲存罐、冷卻液儲存槽中的一種或多種。

進一步地，所述冷卻液體包括水、乙二醇型冷卻液、甘油型冷卻液、酒精型冷卻液中的一種或多種。進一步地，所述冷卻液也可為其他商用冷卻液體。

進一步地，所述轉換器周圍設有第三冷卻液流道，轉換器上設有與第三冷卻液流道連通的第一進液口和第一出液口。

進一步地，所述第二微波傳輸機構主要由導熱材料制成，以加快微波窗口的散熱。

優選的，所述的導熱材料為金屬材料，如銅、鋁、鐵、鈦、鎂等合金。

優選地，所述出風口的數量為多個，以第二微波傳輸機構的中心軸線為中心呈輻射狀分布，以加快第二微波傳輸機構與微波窗口接觸部位附近熱量的散除，并保證微波窗口各處溫度均勻分布。進一步地，第二微波傳輸機構的底端壁可設計得較厚，以增大與微波窗口的接觸面積，進一步提升散熱效果。

進一步地，所述第二微波傳輸機構包括微波傳輸管道。

進一步地，所述微波窗口周圍設有第二冷卻液流道，所述第二冷卻液流道的壁直接或間接與微波窗口接觸。這樣可在向第二冷卻液流道內注入冷卻液，將微波窗口處的熱量帶出，以降低溫度。所述的直接接觸包括流道的側壁直接與微波窗口接觸，所述的間接接觸包括流道側壁與微波窗口之間還包括墊圈、密封膠等部件，無論是直接或間接接觸，其最終實現的效果是微波窗口上的部分熱量能傳遞到第二冷卻流道中的冷卻液中。

作為本發明的一種實施方式，所述第二冷卻液流道設置于第二微波傳輸機構側壁內，第二微波傳輸機構上設有與第二冷卻液流道連通的第二進液口和第二出液口。微波窗口的熱量通過第二微波傳輸機構傳導如第二冷卻液流道的冷卻液中，加快微波窗口處熱量的傳遞，從而加速冷卻。優選地，第二進液口設置于第二出液口的下方。

作為本發明的一種方案，所述第一冷卻液流道、第二冷卻液流道、第三冷卻液流道并聯于同一冷卻液供應機構上。