一种具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机的制作方法

本发明涉及冷冻干燥技术领域的一种真空冷冻干燥机，尤其涉及一种具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机。

背景技术：

真空冷冻干燥机适用于高档原料药，中药饮片，生物，野生蔬菜，脱水蔬菜、食品、水果、化工、药物中间体等物料的干燥。冷冻真空干燥是真空冷冻干燥机将制冷系统，真空系统，导热油加热系统，排湿系统组合一体，能够较大地利用存放物料的空间进行干燥的冷冻真空干燥。

现有的真空冷冻干燥机在干燥物料时，加热周期长，耗能大，运行成本高，而采用微波加热作为热源，利用微波区别于热辐射的加热方式，直接作用于要干燥的食品物料，可大大缩短加热周期。但是，微波作为热源存在以下缺点：在真空条件下，微波会产生“辉光放电”，会损失一部分微波的能量，同时会损坏设备以及破坏物料。

技术实现要素：

针对现有技术的问题，本发明提供一种具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机，解决了现有的真空冷冻干燥机使用微波作为热源时，微波会产生“辉光放电”，会损失一部分微波的能量，同时会损坏设备以及破坏物料的问题。

本发明采用以下技术方案实现：一种具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机，其包括：

外壳；

多个微波发生器，其环绕设置于外壳的内壁上；相邻的至少两个微波发生器用于产生频率不同的微波，且相间并非对称式放置，使产生的微波叠加以形成微波能量均匀分布的能量场；

微波谐振控制腔，其设置在外壳内，且具有凹凸不平的内表面，并将外壳的内腔分隔成由内至外的冻干仓和安装仓；所述物料位于冻干仓内，微波发生器位于安装仓内；以及

多块透射隔流板，其分别与多个微波发生器对应，并安装在微波谐振控制腔上；每块透射隔流板贴在对应的微波发生器的输出端上，并供对应的微波发生器产生的微波穿过以进入冻干仓中；

其中，微波发生器产生的微波在微波谐振控制腔的内外表面上多次反射并形成多种振荡模式，以使冻干仓内的能量均匀分布。

作为上述方案的进一步改进，所述具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机用于干燥物料，且还包括：

控制器，其用于在干燥后期，间歇式启停微波发生器；在所述真空冷冻干燥机干燥所述物料一个预设时间一后，所述控制器每隔一个预设时间二启动一次微波发生器，且在每次启动微波发生器一个预设时间三后，驱动微波发生器停止产生微波；其中，所述预设时间三小于所述预设时间二。

进一步地，在所述真空冷冻干燥机干燥所述物料所述预设时间一后，所述控制器驱动微波发生器产生频率为915mhz-2450mhz的微波。

作为上述方案的进一步改进，所述具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机还包括：

多块金属屏蔽过流板，其嵌入在微波谐振控制腔中；每块金属屏蔽过流板具有连通冻干仓和安装仓的至少一个通孔。

作为上述方案的进一步改进，外壳为呈球形或者椭球形的不锈钢外壳。

作为上述方案的进一步改进，冻干仓呈球形或者椭球形。

作为上述方案的进一步改进，微波谐振控制腔上开设连通冻干仓和安装仓的多个透气孔。

作为上述方案的进一步改进，外壳的一端开设供所述物料进入的开口；所述具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机还包括：

仓门，其安装在外壳上，并盖住所述开口；其中，微波谐振控制腔的一部分安装在仓门靠近冻干仓的侧壁上，并与微波谐振控制腔的另一部分可拆卸式连接。

作为上述方案的进一步改进，多个微波发生器包括数量均相同的微波发生器一、微波发生器二以及微波发生器三，且所述微波发生器一、所述微波发生器二以及所述微波发生器三所产生微波的频率依次降低；所述微波发生器一、所述微波发生器二以及所述微波发生器三相间分布在外壳的内壁上。

作为上述方案的进一步改进，透射隔流板由供微波透过的透波材料制得。

作为上述方案的进一步改进，所述真空冷冻干燥机还包括马达，马达设置在外壳的顶部且通过转轴带动旋转托盘转动；旋转托盘由聚四氟乙烯或陶瓷制得。

本发明的具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机，其微波发生器环绕设置在外壳的内壁上，同时不同频率的微波发生器相间且不对称式放置，使得产生的微波叠加，使能量均匀分布在外壳中，以抑制“辉光放电”，提高微波能量的利用率。在本发明中，微波发生器产生的微波透过透射隔流板后再进入冻干仓，可以进一步抑制“辉光放电”，而微波谐振控制腔的凹凸不平的表面可以使微波发生多次反射和折射，从而产生尽可能多的振荡，使冻干仓内的能量均匀分布，充分利用微波能量，并减少“辉光放电”对设备和物料的影响。而且，本发明的旋转托盘中填充循环导热油，以形成导热盘，循环导热油选择介电常数小于15的介质，可吸收少量的微波，既不过多浪费能耗，又可防止微波乱窜，使能量分布更加均匀，避免静止的物料由于在干燥后期产生热点而极大影响干燥物料的品质。

附图说明

图1为本发明实施例1的具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机的正视图；

图2为图1中的真空冷冻干燥机的侧视图；

图3为图1中的真空冷冻干燥机的旋转托盘的俯视图；

图4为图3中的旋转托盘的横剖图；

图5为图3中的旋转托盘的纵剖图；

图6为本发明实施例3的具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机的正视图；

图7为图6中的区域a的放大图；

图8为本发明实施例4的具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机的正视图。

符号说明：

1微波谐振控制腔7透射隔流板

2外壳8金属屏蔽过流板

3仓门9冻干仓

4马达10安装仓

5微波发生器11转轴

6旋转托盘12透气孔

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1以及图2，本实施例提供了一种具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机，其具有外壳2、微波发生器5、微波谐振控制腔1以及透射隔流板7，还可包括旋转托盘6、金属屏蔽过流板8、转轴11、马达4以及仓门3中的一种结构或多种结构。

外壳2可呈球形或者椭球形，并且可由不锈钢材料制成。外壳2可侧躺在地面或者其他制成设备上，同时可以对其进行抽真空操作。外壳2可采用现有的真空冷冻干燥机的壳体，并且外壳2的一端开设圆形开口，仓门3活动安装在外壳2上，并盖住此开口。外壳2内还可设置捕水系统、真空系统、制冷系统以及控制系统，这些系统均可采用现有的系统，只需能够具有相应的功能即可。当然，在其他实施例中，外壳2还可采用多种材料制成，并且可以仅在其内壁上设置不锈钢材料，以起支撑作用。

微波发生器5的数量为多个，并且多个微波发生器5环绕设置于外壳2的内壁上。其中，相邻的至少两个微波发生器5用于产生频率不同的微波，且相间并非对称式放置，使产生的微波叠加以形成微波能量均匀分布的能量场。这样设置使得产生的微波叠加，并使微波能量均匀分布在外壳2中，以抑制“辉光放电”，提高微波能量的利用率，同时还能够避免物料被受热不均匀而损坏，并且避免设备受热不均而受损的发生。

在本实施例中，多个微波发生器5可包括数量均相同的微波发生器一、微波发生器二以及微波发生器三，且微波发生器一、微波发生器二以及微波发生器三所产生微波的频率依次降低，即微波发生器一、微波发生器二以及微波发生器三为高、中、低不同频率的微波发生器5。微波发生器一、微波发生器二以及微波发生器三相间分布在外壳2的内壁上。

请参阅图3、图4以及图5，旋转托盘6的数量可以为一个，也可以为多个，且旋转托盘6转动安装在外壳2内，在本实施例中，旋转托盘6由聚四氟乙烯或陶瓷制得。其中，旋转托盘6内填充有用于吸收微波的循环导热油，循环导热油可采用低微波吸收性、低熔点-50℃以下的性质、无毒性的导热油。由于旋转托盘6中填充循环导热油，循环导热油选择介电常数小于15的介质，以形成导热盘，可吸收少量的微波，既不过多浪费能耗，又可防止微波乱窜，使能量分布更加均匀，避免静止的物料由于在干燥后期产生热点而极大影响干燥物料的品质。同时，循环导热油可以使物料在干燥后期无法急剧升温，可防止物料焦糊的发生，同时起到平衡物料温度的作用。

其中，转轴11转动安装在外壳2内，马达4设置在外壳2的顶部，且输出端连接转轴11，使得马达4能够通过转轴11带动旋转托盘6转动。旋转托盘6套装在转轴11上，并通过转轴11的转动以在外壳2内旋转，使得物料在干燥时，可随旋转托盘6进行转动，以避免静止，从而避免由于物料在静止时产生热点而影响干燥物料的品质的发生。

在本实施例中，旋转托盘6呈扇形，如四分之一扇形或其他扇形，并沿转轴11的轴向等间距设置。并且，旋转托盘6由聚四氟乙烯或陶瓷制得。旋转托盘6的数量为多个时，在相邻的两个旋转托盘6中，靠近外壳2的内壁的旋转托盘6的半径小于远离外壳2的内壁的旋转托盘6的半径。这样，多个旋转托盘6相组合以构成转盘，可以最大化利用外壳2内的空间，实现利用率的最大化。

微波谐振控制腔1设置在外壳2内，且具有凹凸不平的内表面，目的是为了增加微波振荡模式的多样性，降低辉光放电的可能性。并且，凹凸不平的内表面呈规律性变化，并将外壳2的内腔分隔成由内至外的冻干仓9和安装仓10。其中，冻干仓9呈椭球形，当然，在其他实施例中，冻干仓9也可呈球形。旋转托盘6位于冻干仓9内，微波发生器5位于安装仓10内。微波谐振控制腔1可由聚四氟乙烯和金属材料组成，以形成谐振腔，利用外壳2和微波谐振控制腔1的距离不等性，形成微波反射和折射的多样性，以此进一步增加微波振荡模式的多样性，降低辉光放电的可能性，并使得谐振腔内具有多种震荡模式，以使冻干仓9内的能量均匀分布，并形成均匀的能量场。这里需要说明的是，微波谐振控制腔1不起支撑作用。

透射隔流板7的数量为多块，并且多块透射隔流板7分别与多个微波发生器5对应，并安装在微波谐振控制腔1上。每块透射隔流板7贴在对应的微波发生器5的输出端上，并供对应的微波发生器5产生的微波穿过以进入冻干仓9中。透射隔流板7可由供微波透过的透波材料制得，而微波发生器5产生的微波透过透射隔流板7后再进入冻干仓，可以进一步抑制“辉光放电”。

其中，微波发生器5产生的微波在微波谐振控制腔1的内表面上多次反射并形成多种振荡模式，从而产生尽可能多的震荡，使冻干仓9内的能量均匀分布，充分利用微波能量，并减少“辉光放电”对设备和物料的影响，避免设备受“辉光放电”而受损，同时避免物料在干燥时受热不均而受到破坏。

金属屏蔽过流板8的数量为多块，且多块金属屏蔽过流板8嵌入在微波谐振控制腔1中。每块金属屏蔽过流板8具有连通冻干仓9和安装仓10的至少一个通孔。在对外壳2进行抽真空时，通孔可以实现冻干仓9和安装仓10的连通，使外壳2的内壁承受抽真空时的大气压力，使得微波谐振控制腔1不起支撑作用。

综上所述，相较于现有的真空冷冻干燥机，本实施例的具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机具有以下优点：

本实施例的真空冷冻干燥机，其微波发生器5环绕设置在外壳2的内壁上，同时不同频率的微波发生器5相间且不对称式放置，使得产生的微波叠加，使能量均匀分布在外壳2中，以抑制“辉光放电”，提高微波能量的利用率。在本实施例中，微波发生器5产生的微波透过透射隔流板7后再进入冻干仓9，可以进一步抑制“辉光放电”，而微波谐振控制腔1的凹凸不平的表面可以使微波发生多次反射和折射，从而产生尽可能多的震荡，使冻干仓9内的能量均匀分布，充分利用微波能量，并减少“辉光放电”对设备和物料的影响。而且，本实施例的旋转托盘6中填充循环导热油，以形成导热盘，可吸收一定量的微波，防止微波乱窜，使能量分布更加均匀，避免静止的物料由于在干燥后期产生热点而极大影响干燥物料的品质的发生。

实施例2

本实施例提供了一种具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机，其在实施例1的基础上增加了控制器。

控制器用于在干燥后期，间歇式启停微波发生器5。在真空冷冻干燥机干燥物料一个预设时间一后，控制器每隔一个预设时间二启动一次微波发生器5，且在每次启动微波发生器5一个预设时间三后，驱动微波发生器5停止产生微波。其中，预设时间三小于预设时间二。在真空冷冻干燥机干燥物料预设时间一后，控制器驱动微波发生器5产生频率为915mhz-2450mhz的低频微波，以减少对物料的损伤。在另一些实施例中，低频微波的频率为890mhz-2500mhz。

由于现有的真空冷冻干燥机在微波加热后期，物料容易发生焦糊，这会使物料受到破坏，因而需要防止物料焦糊。在本实施例中，在物料干燥的后期，通过控制器对微波发生器5进行控制，其中控制器可采用微电脑的结构，实现间歇式加热。如，在微波发生器5加热几分钟后，物料的温度达到一定的温度，控制器使微波发生器5停止发出微波，使加热停止，避免物料过度加热，同时在温度降低至一定的温度后，又再次启动加热，使得物料始终在一个合适的温度区间进行干燥加热，可避免焦糊的发生。而且，在物料干燥的后期，微波发生器5产生的微波的频率相对较低，可防止产生过热点。

实施例3

请参阅图6以及图7，本实施例提供了一种具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机，其与实施例1的真空冷冻干燥机相似，区别在于本实施例的真空冷冻干燥机中去除了金属屏蔽过流板8，并且在微波谐振控制腔1上开设多个透气孔12。其中，透气孔12开设在微波谐振控制腔1的弯折部位上，此处不影响反射和折射微波，则此处开设的透气孔12能实现冻干仓9和安装仓10的连通，使外壳2的内壁承受抽真空所产生的大气压力，同时省去了金属屏蔽过流板8，能够降低材料成本。同样，在另一些实施例中，金属屏蔽过流板8也设置在微波谐振控制腔1的弯折部位上。

实施例4

请参阅图8，本实施例提供了一种具有多种振荡模式的微波加热型真空冷冻干燥机，其实施例1的真空冷冻干燥机相似，区别在于本实施例的真空冷冻干燥机中外壳2的高度与底面直径相同，同时，微波谐振控制腔1的外轮廓为球形并同轴设置在外壳2内。微波谐振控制腔1的底面直径与高度相同，并且靠近仓门3的一部分固定在仓门3的靠近冻干仓9的侧壁上，并与另一部分可拆卸式安装。仓门3可转动安装在外壳2的开口处，当然，也可以采用其他的安装方式进行安装。如此，由于旋转托盘6可最大化占用冻干仓9的空间，从而最大化利用外壳2内的空间，同时，微波谐振控制腔1能够使微波能量更充分地进行均匀分布，以能量均匀化冻干仓9的能量场，保证物料加热干燥的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。