一種快速加熱弱吸波性物質的微波爐的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種快速加熱弱吸波性物質的微波爐，具體地說，該微波爐能快 速加熱一些弱吸波物質，甚至對難吸波物質的加熱也起作用，屬于微波加熱領域。
【背景技術】
[0002] 微波是近幾十年出現的一種新技術，與傳統加熱相比，微波具有內部加熱、快速加 熱、清潔衛生、易自動控制、節能等優點。但微波加熱對物料有選擇性，很難加熱弱極性分子 構成的物質（弱吸波物質)，不能加熱非極性分子構成的物質（難吸波物質)，因而難以實現 大范圍應用，限制了微波工業的發展。
[0003] 工業上對弱吸波性物質一般采用輔助加熱，如添加強吸波物質、Picket fence法、 內襯碳化硅的微波吸收器、Patterson法、對單模腔體采用可調微波耦合窗等。這些輔助加 熱方法都存在著缺點：1、加熱工藝較為復雜；2、能量損耗大，需要做無用功去加熱強吸波 物質；3、弱吸波物質在加熱過程中需要與強吸波物質混雜，弱吸波物質中有可能產生新的 雜質。
【發明內容】
[0004] 本實用新型要解決的技術問題是為了克服輔助加熱法的缺點，能將微波廣泛地應 于在工業領域，利用電介質極化原理和微波加熱機理，提供一種可用于快速加熱弱吸波物 質的微波爐，該微波爐對難吸波物質的加熱也有一定的效果。
[0005] 本實用新型的技術方案是：一種快速加熱弱吸波性物質的微波爐，包括：
[0006] 主控制電路、變壓電路、磁控管、波導和微波腔體，其特征在于，還包括：輔助電場 產生電路，用于在微波腔體中產生一輔助電場，使被加熱物質在輔助電場和磁控管所產生 的微波場共同作用下能迅速加熱。
[0007] 所述的輔助電場產生電路包括：輔助電場控制電路和正負金屬電極板。
[0008] 所述的輔助電場產生電路所產生的輔助電場為穩恒電場。
[0009] 所述的輔助電場產生電路的輔助電場控制電路，還用于控制所述的輔助電場的強 度小于所述磁控管產生的微波場的電場強度。
[0010] 所述的輔助電場的場強為微波電場強度最大值的〇. 4倍至0. 6倍之間。
[0011] 所述的輔助電場產生電路的正負金屬電極板對稱地放置微波腔體的兩對側，靠近 微波腔體的內表面。
[0012] 金屬電極板與微波腔體內腔靠近但不接觸，并在所述的金屬電極板與所述微波腔 體內腔之間填充絕緣陶瓷，所述正負金屬電極板與微波腔體表面之間用不超過2. 5_厚度 的絕緣陶瓷隔離。
[0013] 所述的輔助電場產生電路的正負金屬電極板為不銹鋼電極板，厚度在3mm至12mm 之間，溫度越高微波腔體越大，所述正負金屬電極板的厚度越厚。
[0014] 所述的微波腔體的內腔接地。
[0015] 本實用新型的有益效果是：
[0016] 本實用新型利用電介質極化原理和微波加熱機理，提出一種在輔助電場產生電路 所產生的輔助電場和磁控管所產生的微波場共同作用下能快速加熱的方法。使被加熱物質 發生以下幾種極化：電子位移極化、離子位移極化、離子松弛極化和空間電荷極化等。極化 后的弱吸波物質和難吸波物質的電偶極矩增大，為微波場快速加熱提供先決條件。
[0017] 根據微波加熱的機理，增大了電偶極矩的這些物質在微波腔體中被微波能的輻照 時，獲得更大的合電場力和更大的力矩，分子之間的碰撞、擠壓、摩擦增加，微波能轉化為熱 能的效率進一步增大，微波加熱速率提高。
[0018] 本實用新型所述微波爐，讓被加熱的弱吸波性物質處于輔助電場和微波場雙重作 用下，輔助電場主要起極化作用，微波電場起加熱作用，雙場配合工作，弱吸波物質可快速 吸收微波能，轉化為自身的熱能，溫度快速提高。它不僅具有常規微波爐的優點，而且克服 輔助加熱法的缺點，能加熱常規微波爐所不能直接加熱的弱吸波性物質，對難吸波性物質 的加熱也有效果。本實用新型所述的微波爐能加熱更多的物質，拓展微波工業的應用范圍。
【附圖說明】
[0019] 圖1本實用新型實施例的電路原理框圖；
[0020] 圖2本實用新型實施例微波爐的正負金屬電極板的安裝示意圖；
[0021] 圖3種無極分子、偶極矩較小的有極分子和電偶極矩較大的有極分子的區別；
[0022] 圖4極性分子在電場中的受力；
[0023] 圖5無極分子和弱極性分子在電場中產生的極化；
[0024] 圖中：200-快速加熱弱吸波物質的微波爐，201-主顯示器窗口，202-控制面板， 203-被加熱物質（弱吸波物質），204-正負金屬電極板，205-絕緣陶瓷。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型作進一步說明。
[0026] 如圖1所示，為本實施例的一種快速加熱弱吸波性物質的微波爐的電路原理框 圖，具體包括：
[0027] 主控制電路1、變壓電路2、磁控管3、波導4、微波腔體5和輔助電場產生電路6。 輔助電場產生電路6用于在微波腔體中產生一輔助電場，使被加熱物質在輔助電場和磁控 管3所產生的微波場共同作用下能迅速加熱。
[0028] 所述的輔助電場產生電路6包括：輔助電場控制電路和正負金屬電極板。所述的 輔助電場產生電路6所產生的輔助電場為穩恒電場。
[0029] 所述的輔助電場產生電路6的輔助電場控制電路，還用于控制所述的輔助電場的 強度小于所述磁控管產生的微波場的電場強度。如果輔助電場的場強大于或等于微波場的 電場強度，那么微波不能加熱弱吸波性物質。
[0030] 所述的輔助電場的場強為微波電場強度最大值的0. 4倍至0. 6倍之間。輔助電場 的場強如果太小，對弱極性分子的極化作用不足，難以顯著增加分子的電偶極矩，那么輔助 電場所起的作用不是很大，因此最低倍率選擇〇. 4倍。所述的微波場的電場強度大小隨時 間變化，為保證微波場在一個周期內有充足的加熱時間，輔助電場的強度不宜過大，考慮峰 值和有效值之間的關系，因此最大倍率選為0. 6倍。
[0031] 所述的輔助電場產生電路6的正負金屬電極板對稱地放置微波腔體5的兩對側， 靠近微波腔體5的內表面。
[0032] 所述的輔助電場產生電路6的正負金屬電極板與微波腔體5內腔靠近但不接觸， 并在所述的金屬電極板與所述微波腔體5內腔之間填充絕緣陶瓷，同時為防止少部分微波 從絕緣陶瓷處外泄損耗，所述正負金屬電極板與微波腔體表面之間用不超過2. 5_厚度的 絕緣陶瓷隔離。
[0033] 所述的輔助電場產生電路6的正負金屬電極板為不銹鋼電極板，它除了產生輔助 電場的作用外，還像微波內腔一樣可反射微波，因此它的厚度在3_至12_之間，溫度越高 微波腔體越大，所述正負金屬電極板的厚度越厚。
[0034] 所述的微波腔體5的內腔接地。
[0035] 220V、50Hz的交流電經插座流入微波爐里，先經過主控制電路1 (保險絲、開關等 不再詳述)，提供給微處理器、定時和功率調節器、轉盤電路、照明電路、風扇、主顯示器窗口 等，然后流經變壓器的初級線圈，回到插座。變壓電路2將220V、50Hz的交流電分成三部分， 第一部分為輔助電場產生電路6,經過變壓、整流濾波的過程后，電路中的電壓為穩恒電壓， 輔助電場控制電路再將穩恒電源處理后通過正負金屬電極板發射到微波腔體中；第二部分 市電變壓為4V左右的交流電加在磁控管3的陰極，用來加熱磁控管3的燈絲，這樣陰極才 能發射電子；第三部分市電經高壓變壓再次升壓至4000V左右的高壓，整流后加載磁控管3 的陽極，陽極是用來接收電子的。在第二部分輸入和第三部分輸入共同的作用下，熱電子從 陰極溢出后，在磁場力和電場力共同作用下，沿螺旋狀高速飛向陽極，又有諧振腔的作用， 電子振蕩成微波，微波最后經波導4輸入到爐腔內。被加熱物質在微波腔體5中，在磁控管 3所產生的微波場和輔助電場產生電路6所產生的輔助電場的雙重作用下，快速吸收微波 能，轉為為自身的熱能，溫度迅速上升。
[0036] 如圖2所示，本實用新型實施例微波爐的正負金屬電極板的安裝示意圖。該微波 爐200 ;主顯示器窗口 201位于右上角，可顯示加熱時間、功率、加熱模式等；控制面板202 位于右下側，與主控制電路連接，可調節加熱時間、功率、加熱模式等；被加熱物質203放在 微波爐腔體的中間，它是弱吸波性物質；正負金屬電極板標記為204,穩恒電壓經它發射到 微波腔體中，形成穩恒的輔助電場。微波腔體的內腔和正負金屬電極板之間填充絕緣陶瓷 205,為防止微波能損耗，絕緣陶瓷的厚度不超過2. 5mm。
[0037] 從物質的微觀結構來看，可將構成物質的分子分為無極分子和有極分子。如圖3 所示，在沒有受到電場作用時，組