专利名称：微波干衣机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从固体材料或制品中消除液体的干燥设备，尤其是涉及一种利用微波作用、主要针对衣物等纺织品、适合家庭和宾馆等场所使用的干衣机。
背景技术：
微波是一种电磁波，频率范围是300MHz～300GHz。家用微波炉一般采用2450MHz的工作频率，当场强达到一定的强度，就会使极性水分子剧烈磨擦而产生热量，使微波所作用的物体温度升高，达到烹调食物的目的。工业中也根据这一原理用微波来烘干含水的物料，如中药药材、药丸。
近年来陆续有人提出用微波来烘干衣物、制作家用微波干衣机的设想，也出现了若干专利申请(如申请号为01128307.6、00122106.x、02244108.5、01280465.7、00204206.1、98231217.2、95217354.9、95237847.7的发明专利申请和实用新型专利)，但截止目前，尚未见任何家用微波干衣机面市。
分析其原因，主要在于产品投放市场并普及推广，除生产技术可行以外，还必须有经济角度的考量。应用在家用微波炉中的高压电源是半波倍压整流电路，接通交流电后，经过带灯丝绕组高压变压器5升压，正半周通过高压整流二极管13给电容充电，磁控管不工作；负半周由带灯丝绕组高压变压器5高压绕组和电容器串联给磁控管供电，磁控管工作，输出微波。图1是半波倍压整流电路的原理图，图2是半波倍压整流电路的交流电波形图，图3是半波倍压整流电路中磁控管阳级电压波形图，图4是半波倍压整流电路的微波输出功率波形图。采用这种极简单的电路的电源，成本低，而且应用效果好，因此被家用微波炉普遍采用。从成本上考虑，家用微波干衣机需要采用与家用微波炉相同的电源。但是，从原理上讲，这种低成本电源是一种宽脉冲电源，脉冲微波输出功率要高于平均功率一倍多，也就是说，800瓦的微波炉是指平均功率800瓦，脉冲峰值功率实际达到1700瓦。这种工作方式，对加热食品没有明显不利的影响，因此可应用于微波炉；但在烘干衣物的时候，这将导致衣物局部烧坏，如果衣物附有金属制品(如金属拉链、金属钮扣、金属饰品)，还将产生明显的打火现象。现有技术没有解决这一问题。
另外，微波干衣机的现有设计方案多是只采用了一只微波炉磁控管，其微波平均功率密度较低，烘干时间较长，烘干不均匀，烘干效果不好；个别方案(如申请号为95217354.9的实用新型专利)采用了两只同向的微波炉磁控管甚至多只磁控管组合，由于前述原因，这将会使微波脉冲功率峰值更高，打火更严重，对衣物的损坏更严重。
鉴于现有技术的缺陷或不足，本专利申请在大量的试验基础上，提出了新的微波干衣机的设计方案。
发明内容
本发明主要针对现有技术的不足，通过改造家用微波炉磁控管高压电源的电路、设置相互垂直的微波激化方向、采用多边形柜体或圆柱形或滚筒式反应腔等技术手段，提供一种微波峰值功率密度低、平均功率密度较高、烘干均匀、烘干时间较短，不会烧坏普通衣物、不会产生金属的打火现象，并且成本低、实用性强的家用微波干衣机的设计方案。
微波干衣机的现有设计方案，基本都包括了结构框架、外壳、柜门、反应腔、磁控管、激励腔、激励腔波导口、抽湿排风机，以及控制装置。在有些方案中，磁控管与激励腔位于反应腔侧面，在另一些方案中，磁控管与激励腔位于反应腔顶上。
因为成本原因，微波干衣机需要采用广泛应用于家用微波炉中的磁控管，但正如前文所述，这将会在衣物烘干过程中烧坏衣物，并使衣物上所附着的金属制品产生打火现象，因此，本发明对磁控管高压电源的电路进行了改造。
传统微波炉的高压电源电路为半波倍压整流电路，本发明将其改造为含有功率调整装置的全波整流电路，其工作方式为220V交流电源分为两路，一路加在灯丝变压器15上，为磁控管灯丝供电；另一路加到高压变压器11，经高压变压器11升压到4200V左右，4200V电压经过高压电容器12后，由高压整流桥堆22整流为全波脉动直流高压，再由电抗器滤波，供磁控管工作。当交流电为正半周时，高压变压器11输出绕组上端为正，电流通过高压电容器12、高压二极管A16到地，再经过扼流圈20、磁控管14、高压二极管C18，回到高压变压器11输出绕组下端；当交流电为负半周时，高压变压器11输出绕组下端为正，电流通过高压电容器12、高压二极管B17到地，再经过扼流圈20、磁控管14、高压二极管D19，回到高压变压器11输出绕组上端。在上述交流电为正、负半周的两种情况下，高压直流电压都能达到磁控管的额定工作电压，使磁控管正常工作，输出微波。因为交流电压为正弦波，若采用半波整流电路就只能利用电源的半个周期，输出功率不连续；而全波整流电路可使得电源的正半周和负半周均能被利用，使得输出功率连续，并降低微波脉冲功率峰值。
全波整流电路中设置了功率调整装置，该装置的工作方式如下市电经整流桥堆22整流后变为直流电压，正电压加在三极管A25的集电极上，负电压加在三极管B26的发射极上，三极管A25和三极管B26的控制信号相位相差π。当三极管A25导通时，三极管B26截止，电流通过三极管A25、高压变压器11、电容器B24到负端；当三极管B26导通时，三极管A25截止，电流通过电容器A23、高压变压器11、三极管B26到负端。在这个周期中，变压器获得了一个交变的电流，通过变压器升压和后面的整流电路，得到磁控管工作需要的高压。通过一控制电路，分别使三极管A25、三极管B26导通、截止，从而控制输出电压，达到控制磁控管功率的目的。功率调整装置一方面可以让家庭电源能够负荷微波干衣机工作，另一方面还可以根据衣物的多少来调整微波功率，使干衣机的使用更灵活。
图5是全波整流电路的原理图，图6是全波整流电路的交流电波形图，图7是全波整流电路中磁控管阳级电压波形图，图8是全波整流电路的微波输出功率波形图。图9是功率调整装置的原理图。
微波干衣机的现有设计方案多是只采用了一只微波炉磁控管，其微波平均功率密度较低，烘干时间较长，烘干不均匀，烘干效果不好。在全波整流电路及其功率调整装置降低了微波脉冲峰值功率的前提下，本发明在干衣机中设置了两只微波激化方向相互垂直的磁控管。具体而言，干衣机内，反应腔的侧面或者顶上设置有两只方向相互垂直的磁控管，两只磁控管各自的激励腔分别通过各自的矩形波导口与反应腔连通，两个矩形波导口相互垂直，两只磁控管产生的微波分别通过这两个相互垂直的矩形波导口进入反应腔，即两只磁控管产生的微波电磁场激化方向相互垂直，这种工作方式称为垂直激化；两只磁控管的高压电源均为前述包含了功率调整装置的全波整流电路。在垂直激化状态下的反应腔中，微波功率密度会增大，但由于激化方向不同，对于水这种极化分子，在某一点电磁场方向相互垂直，其平均强度增大，瞬时强度并不增加，在衣物烘干过程中，既加速了烘干、使烘干更均匀，又减少了打火的可能性，且不易烧坏衣物。
本发明设计方案的上述内容，主要针对现有技术的缺陷与不足进行了改造创新，另外，本发明技术还可进一步优化因为全波整流电路及其功率调整装置降低了微波脉冲峰值功率，所以还可以在前述方案基础上增加第三只磁控管。如果前述微波干衣机的两个磁控管在反应腔的侧面，则在反应腔的顶上增设一个磁控管；如果前述微波干衣机的两个磁控管在反应腔的顶上，则在反应腔的侧面增设一个磁控管。增设的磁控管的激励腔在反应腔壁上仍然有矩形波导口，增设的磁控管所产生的微波仍然通过该矩形波导口进入反应腔，增设的磁控管与已有的两只磁控管垂直，三只磁控管两两垂直，增设的磁控管的激励腔的矩形波导口与已有的两个矩形波导口垂直，三个矩形波导口两两垂直，即三只磁控管所产生的微波电磁场激化方向两两垂直，可称为立体微波。增设的磁控管的高压电源仍然采用前述包含有功率调整装置的全波整流电路。
微波干衣机的反应腔一般是矩形柜体或称立方体，即该柜体在水平面的投影为矩形；本发明中，反应腔也可以是多边形柜体，即它在水平面的投影为多边形，可以是五边形柜体、六边形柜体。反应腔内壁一般是金属薄板，微波在反应腔内遇到金属腔壁时会反射，采用多边形的反应腔体可以使微波的反射方向更大程度地偏离入射方向，从而更好地避免了大驻波的产生，使加热更均匀。基于这个原理，反应腔还可以设计为圆柱形柜体，还可以设计为矩形与半圆柱形组合柜体，即反应腔一部分为矩形柜体，另一部分为半圆柱形柜体。
反应腔形状的设计是为了使微波加热更均匀更全面，因此也可以借鉴微波炉的转盘设计，将反应腔设计为滚筒式柜体，其转动可以是立式的(如微波炉加热食品的转动)，也可以是卧式的(如滚筒式洗衣机中滚筒的转动)。当然，在这种情况下，要么反应腔壁留有一圈或两圈空隙让磁控管的微波进入反应腔内，要么不采用金属，而采用塑料作为反应腔壁的材质，让微波通过反应腔壁进入反应腔内。
通过以上方案，本发明可以达到设计目的。申请人进行过多次试验，试验结果表明，本发明创造与现有技术比较，优点和有益效果主要是降低了微波脉冲峰值功率，提高了微波平均功率密度，使微波功率可以根据衣物多少灵活调整，避免了烘干过程烧坏衣物，避免了衣物上所附着的金属制品打火，使衣物的烘干更为安全，烘干更均匀，烘干时间更短，烘干效果更好，而且成本低、实用性强、适合家用。
图1是半波倍压整流电路的原理图。
图2是半波倍压整流电路的交流电波形图。
图3是半波倍压整流电路中磁控管阳级电压波形图。
图4是半波倍压整流电路的微波输出功率波形图。
图5是全波整流电路的原理图。
图6是全波整流电路的交流电波形图。
图7是全波整流电路中磁控管阳级电压波形图。
图8是全波整流电路的微波输出功率波形图。
图9是功率调整装置的原理图。
图10是微波干衣机的外形图。
图11是微波干衣机结构的正视图。
图12是微波干衣机结构的立体图。
图13是反应腔为五边形结构的俯视示意图。
图14是反应腔为六边形结构的俯视示意图。
图15是采用三只磁控管的微波干衣机结构的正视图。
图中标号如下1控制面板 2柜门3磁控管A4磁控管B5带灯丝绕组高压变压器6反应腔7衣架挂杆8衣架9水平放置磁控管的激励腔的矩形波导口10垂直放置磁控管的激励腔的矩形波导口11高压变压器 12高压电容器 13高压整流二极管14磁控管 15灯丝变压器 16高压二极管A17高压二极管B 18高压二极管C19高压二极管D20扼流圈 21功率调整装置 22整流桥堆23电容器A 24电容器B25三极管A26三极管B 27抽湿排风机 28磁控管C29激励腔A 30激励腔B31激励腔C具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施例作进一步描述。
实施例一制作了一款微波干衣机，外形为矩形柜体，尺寸为550mm(宽)×1200mm(高)×400mm(深)，容积为260L，包括结构框架、外壳、柜门2、控制装置及控制面板1等部件，柜门2能防止微波泄漏，机柜内壁为喷塑彩色钢板，磁控管A3与激励腔A29、磁控管B4与激励腔B30位于反应腔6的右侧面，抽湿排风机27设置于机柜顶部右侧。
磁控管A3与磁控管B4均为家用微波炉磁控管类型，在反应腔6右侧面呈上、下排列，磁控管A3与磁控管B4的方向相互垂直，上面的磁控管B4水平放置，下面的磁控管A3垂直于水平方向放置，反应腔6壁上与磁控管A3的激励腔A29、磁控管B4的激励腔B30对应的位置开设了上、下两个互相垂直的矩形波导口10、9，尺寸为43.2mm×86.4mm。两只磁控管4、3所产生的微波分别通过这两个矩形波导口9、10进入反应腔6，其微波电磁场激化方向相互垂直。
磁控管A3与磁控管B4的高压电源均为含有功率调整装置21的全波整流电路，其工作方式为220V交流电源分为两路，一路加在灯丝变压器15上，为磁控管灯丝供电；另一路加到高压变压器11，经高压变压器11升压到4200V左右，4200V电压经过高压电容器12后，由高压整流桥堆22整流为全波脉动直流高压，再由电抗器滤波，供磁控管工作。当交流电为正半周时，高压变压器11输出绕组上端为正，电流通过高压电容器12、高压二极管A16到地，再经过扼流圈20、磁控管14、高压二极管C18，回到高压变压器11输出绕组下端；当交流电为负半周时，高压变压器11输出绕组下端为正，电流通过高压电容器12、高压二极管B17到地，再经过扼流圈20、磁控管14、高压二极管D19，回到高压变压器11输出绕组上端。在上述交流电为正、负半周的两种情况下，高压直流电压都能达到磁控管的额定工作电压，使磁控管正常工作，输出微波。
功率调整装置21的工作方式为市电经整流桥堆22整流后变为直流电压，正电压加在三极管A25的集电极上，负电压加在三极管B26的发射极上，三极管A25和三极管B26的控制信号相位相差π。当三极管A25导通时，三极管B26截止，电流通过三极管A25、高压变压器11、电容器B24到负端；当三极管B26导通时，三极管A25截止，电流通过电容器A23、高压变压器11、三极管B26到负端。在这个周期中，变压器获得了一个交变的电流，通过变压器升压和后面的整流电路，得到磁控管工作需要的高压。通过一控制电路，分别使三极管A25、三极管B26导通、截止，从而控制输出电压，达到控制磁控管功率的目的。
微波总功率为300～1200W，其中每只磁控管的功率为150～600W。总输入功率为1800W。电源为交流220V单相。
对此微波干衣机的性能进行试验将3.016kg干衣物(棉质80％，化纤20％)浸泡后脱水，重3.752kg，将衣物挂在干衣机反应腔6内设置的衣架挂杆7的衣架8上，在微波功率为1000W的状态下，干衣42分钟，重量为3.022kg。
实施例二制作了另一款微波干衣机，外形和大多数部件、尺寸、电路与实施例一相同。不同的是，机柜内壁为不锈钢薄板，在机内反应腔6上部增设了一个磁控管C28。磁控管C28仍为家用微波炉磁控管类型，其高压电源仍然采用如前所述的含有功率调整装置21的全波整流电路。磁控管C28的激励腔C31在反应腔6壁上仍然有矩形波导口，磁控管C28所产生的微波仍然通过矩形波导口进入反应腔6。磁控管C28与已有的磁控管A3、磁控管B4垂直，三只磁控管两两垂直，磁控管C28的激励腔C31的矩形波导口与已有的两个矩形波导口9、10垂直，三个矩形波导口两两垂直，三个矩形波导口的尺寸均为54.6mm×109.2mm。三只磁控管所产生的微波分别通过三个矩形波导口进入反应腔6，其微波电磁场激化方向两两垂直。
微波总功率为450～1800W，其中每只磁控管的功率为150～600W。总输入功率为2700W。电源为交流220V单相。
对此微波干衣机的性能进行试验将2.074kg干衣物(棉质100％，带金属拉链)浸泡后脱水，重2.634kg，将衣物放入干衣机的反应腔6内，在微波功率为1000W的状态下，干衣25分钟，重量减至2.084kg。在干衣过程中，没有金属打火现象，干衣完成后，检视金属拉链，无打火痕迹。
实施例三第三款微波干衣机，外形和大多数部件、尺寸、电路与实施例一相同。不同之处在于其反应腔6为五边形柜体，如图13所示。反应腔6的右侧面不是一个平面，而是形成了120度左右夹角的两个面。磁控管A3、磁控管B4分别安装于此夹角的两边。磁控管A3、磁控管B4及其所对应的矩形波导口在垂直于水平面的某一平面上仍然呈相互垂直的状态。磁控管A3、磁控管B4的高压电源仍然均为含有功率调整装置21的全波整流电路。
微波总功率为300～1200W，其中每只磁控管的功率为150～600W。总输入功率为1800W。电源为交流220V单相。
对此微波干衣机的性能进行试验将3.008kg干衣物(棉质80％，化纤20％，带金属纽扣)浸泡后脱水，重3.741kg，将衣物放入干衣机的反应腔6内，在微波功率为1000W的状态下，干衣35分钟，重量为3.017kg。在干衣过程中，没有金属打火现象，干衣完成后，检视金属纽扣，无打火痕迹。
实施例四第四款微波干衣机，外形和大多数部件、尺寸、电路与实施例二相同。不同之处在于其反应腔6为六边形柜体(不是正六边形)，如图14所示。
微波总功率为450～1800W，其中每只磁控管的功率为150～600W。总输入功率为2700W。电源为交流220V单相。
对此微波干衣机的性能进行试验将2.093kg干衣物(棉质75％，化纤25％，带金属拉链)浸泡后脱水，重2.724kg，将衣物放入干衣机的反应腔内，在微波功率为1000W的状态下，干衣25分钟，重量减至2.099kg。在干衣过程中，没有金属打火现象，干衣完成后，检视金属拉链，无打火痕迹。
权利要求
1.一种微波干衣机，包括结构框架、外壳、柜门(2)、反应腔(6)、抽湿排风机(27)，以及控制装置、控制面板(1)，其特征在于干衣机内反应腔(6)的侧面或者顶上设置有两只方向相互垂直的磁控管(3、4)，两只磁控管(3、4)各自的激励腔(29、30)分别通过各自的矩形波导口(10、9)与反应腔(6)连通，两个矩形波导口(9、10)相互垂直，两只磁控管(3、4)产生的微波分别通过这两个相互垂直的矩形波导口(10、9)进入反应腔(6)，即两只磁控管(3、4)产生的微波电磁场激化方向相互垂直；两只磁控管(3、4)的高压电源均为包含了功率调整装置(21)的全波整流电路，其工作方式为220V交流电源分为两路，一路加在灯丝变压器(15)上，为磁控管灯丝供电，另一路加到高压变压器(11)，经高压变压器(11)升压到4200V左右，4200V电压经过高压电容器(12)后，由高压整流桥堆(22)整流为全波脉动直流高压，再由电抗器滤波，供磁控管(14)工作，当交流电为正半周时，高压变压器(11)输出绕组上端为正，电流通过高压电容器(12)、高压二极管A(16)到地，再经过扼流圈(20)、磁控管(14)、高压二极管C(18)，回到高压变压器(11)输出绕组下端，当交流电为负半周时，高压变压器(11)输出绕组下端为正，电流通过高压电容器(12)、高压二极管B(17)到地，再经过扼流圈(20)、磁控管(14)、高压二极管D(19)，回到高压变压器(11)输出绕组上端，在上述交流电为正、负半周的两种情况下，高压直流电压都能达到磁控管(14)的额定工作电压，使磁控管(14)正常工作，输出微波；全波整流电路中设置了功率调整装置(21)，该装置的工作方式为市电经整流桥堆(22)整流后变为直流电压，正电压加在三极管A(25)的集电极上，负电压加在三极管B(26)的发射极上，三极管A(25)和三极管B(26)的控制信号相位相差π，当三极管A(25)导通时，三极管B(26)截止，电流通过三极管A(25)、高压变压器(11)、电容器B(24)到负端，当三极管B(26)导通时，三极管A(25)截止，电流通过电容器A(23)、高压变压器(11)、三极管B(26)到负端，在这个周期中，高压变压器(11)获得了一个交变的电流，通过高压变压器(11)升压和后面的整流电路，得到磁控管(14)工作需要的高压，通过一控制电路，分别使三极管A(25)、三极管B(26)导通、截止，从而控制输出电压，达到控制磁控管(14)功率的目的。
2.如权利要求1所述的微波干衣机，其特征在于如果权利要求1所述微波干衣机的两个磁控管(3、4)在反应腔(6)的侧面，则在反应腔(6)的顶上增设一个磁控管(28)，如果权利要求1所述微波干衣机的两个磁控管(3、4)在反应腔(6)的顶上，则在反应腔(6)的侧面增设一个磁控管(28)；增设的磁控管(28)的激励腔(31)在反应腔(6)壁上有矩形波导口，增设的磁控管(28)所产生的微波通过该矩形波导口进入反应腔(6)，增设的磁控管(28)与已有的两只磁控管(3、4)垂直，三只磁控管(3、4、28)两两垂直，增设的磁控管(28)的激励腔(31)的矩形波导口与已有的两个矩形波导口(9、10)垂直，三个矩形波导口两两垂直，即三只磁控管(3、4、28)所产生的微波电磁场激化方向两两垂直，增设的磁控管(28)的高压电源采用权利要求1所述的包含有功率调整装置(21)的全波整流电路。
3.如权利要求1、2任一所述的微波干衣机，其特征在于反应腔(6)是多边形柜体，包括五边形柜体、六边形柜体；或者是圆柱形柜体；或者是矩形与半圆柱形组合柜体。
4.如权利要求1、2任一所述的微波干衣机，其特征在于反应腔(6)是滚筒式柜体，反应腔壁或者留有一圈或两圈空隙让磁控管的微波进入反应腔(6)内，或者以塑料为材质。
全文摘要
本发明涉及一种微波干衣机。针对现有技术微波脉冲功率峰值较高、易烧坏衣物并产生打火现象，以及微波平均功率密度较低、烘干不均匀、烘干时间较长等缺陷或不足，本发明通过将家用微波炉磁控管高压电源的半波倍压整流电路改造为含有功率调整装置的全波整流电路，设置相互垂直的微波激化方向、构建立体微波，采用多边形柜体或圆柱形或滚筒式反应腔等技术手段，降低了微波脉冲峰值功率，提高了微波平均功率密度，使微波功率可以根据衣物多少灵活调整，避免了烘干过程烧坏衣物，避免了衣物上所附着的金属制品打火，使衣物的烘干更为安全，烘干更均匀，烘干时间更短，烘干效果更好，而且成本低、实用性强、适合家用。
文档编号H05B6/68GK1760436SQ20041004084
公开日2006年4月19日 申请日期2004年10月15日 优先权日2004年10月15日
发明者黎晓云, 阎卫中, 鄢杨, 蒙林 申请人:成都骏元科技发展有限责任公司