[實用新型]一種采用相位掃描的微波加熱裝置

有效

• 申請號: 201820968683.3
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN208590130U
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 毋明旗;劉寧;盧曉穎;徐翔新;羅鵬;張峰
• 申請（專利權）人: 昆山九華電子設備廠
• 主分類號: H05B6/64
• 分類號: H05B6/64;H05B6/66;H05B6/68
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本實用新型涉及一種采用相位掃描的微波加熱裝置，包括微波發生器、波導功率分配器、波導移相器、微波應用腔體、不少于2副的微波天線以及相位掃描控制系統；該波導功率分配器有N(N≥2)路輸出，至少有一路輸出與波導移相器連接；微波天線劃分為N組，至少有一組的輸入與波導移相器的輸出連接，其它組天線的輸入與波導功率分配器的輸出直接連接；該波導移相器的輸入端口到輸出端口之間的相位差是連續可調的；相位掃描控制系統以給定的速度調整所述波導移相器的移相角度；通過掃描不同組天線之間的相位差，實現微波應用腔體中微波場強、弱場區域的移動，提高加熱的均勻性；本實用新型功率容量大，適合工業微波規模化生產應用。

技術領域

本實用新型屬于微波技術領域，特別地涉及一種采用相位掃描的微波加熱裝置。

背景技術

微波加熱是利用微波場作用于極性分子，使其快速擺動、碰撞摩擦造成內能提升從而達到加熱的目的。由于微波波長遠大于紅外線，其穿透深度深，可直接作用于物料內部而不需要熱傳導，因此具有能量傳遞速度快，傳遞損耗低的優點。另外，這種物料自發熱的加熱機理，系統熱慣性小，加熱的啟動和停止反應速度快，可實現靈活的控制。

實際應用中，由于微波應用腔體的金屬邊界作用，以及物料的介電特性影響，導致物料中的微波場分布會有明顯的強弱分布變化，導致加熱的冷熱分區明顯，加熱效果不均勻。這是微波場分布固有的物理特性，也是影響微波加熱應用效果的主要因素。

為改善這種不均勻性，較為常用的方法包括：物料翻攪運動，如CN 204122002U公開的連續式微波加熱雙軸攪拌裝置；利用多模腔體，希望不同模式的強弱分布形成互補，典型的如CN106686792A公開的一種多重模態微波加熱裝置；利用模式擾動改變腔體內的場模式，從而改變冷熱區的位置；利用微波饋能天線的分布位置使其輻射場分布形成強弱互補，如CN104125669A公開的微波加熱裝置；以及采用固態微波源、多組天線利用幅度和相位掃描，以改變微波腔體內場分布，從而改善其均勻性，如CN205017622U公開的一種微波發生裝置以及微波加熱裝置。

上述措施在特定的應用中具有一定的改善效果，但又有一定的局限性。例如：物料翻攪運動的方法僅適合液體或顆粒狀物料；多模腔體以及模式擾動的方法，由于物料介電特性和形狀復雜，很難從理論上分析出全部的模式，因此很難判斷最終腔體中有多少模式、場分布的均勻性如何；多天線分布式饋能，由于金屬腔體邊界條件的作用，其效果與自由空間不同，最終仍會有明顯的冷熱區分布；固態源提供了良好的幅度和相位控制特性，但目前尚沒有用于幾十、上百千瓦以上大功率工業應用的實例。

實用新型內容

本實用新型的目的是為進一步改善工業微波加熱應用中的均勻性問題，提出了一種采用相位掃描的微波加熱裝置，其主要特征是，通過波導功率分配器和波導移相器，實現加熱系統中多個天線之間的相位差掃描，從而控制微波應用腔體中微波場分布強、弱區域移動，達到能量分布均勻的目的；本實用新型功率容量大，可用于大功率工業微波加熱。

為達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種采用相位掃描的微波加熱裝置，包括微波發生器，波導功率分配器，波導移相器，微波應用腔體，不少于2副的微波天線以及相位掃描控制系統；其特征在于，所述微波發生器的輸出與波導功率分配器的輸入連接；所述波導功率分配器有N(N≥2)路輸出，其特征在于至少有一路輸出與所述波導移相器連接；其特征還在于，所述波導移相器的輸入端口到輸出端口之間的相位差是連續可調的；所述微波天線被分為N組，其特征在于至少有一組天線的輸入與所述波導移相器的輸出連接，其它組天線的輸入分別與其它所述波導功率分配器的輸出連接；所述微波天線的輻射口面朝所述微波應用腔體的內部，將微波能量饋入微波應用腔體內的物料中；其特征還在于，所述相位掃描控制系統以給定的速度連續調整所述波導移相器的移相角度。