TW201338632A - 微波反應裝置 - Google Patents

Abstract

一種微波反應裝置，其包含一腔體、一攪拌器及一微波發射模組。腔體包含一底板以及環繞底板的一環型側壁，底板及環型側壁構成一反應腔室。攪拌器設置於反應腔室內。微波發射模組包含複數個微波發射器，這些微波發射器係二列並排地環設於環型側壁。這些微波發射器面向反應腔室，且其中一列的這些微波發射器至底板的距離係大於另一列的這些微波發射器至底板的距離。

Description

微波反應裝置

本發明係關於一種微波反應裝置，特別是一種具有多個微波發射器的微波反應裝置。

現今，對於金屬粉末，特別是具有奈米尺寸之金屬粉末的需求與日俱增。舉例來說，由於奈米氧化矽具有高透明性、高硬度等特性而被廣泛的運用，使得奈米氧化矽之粉末的需求量大幅提升。此外，奈米氧化鋅則具有高紫外光吸收度及高光催化活性，因此可將奈米氧化鋅應用於戶外建材的表面塗層，以令戶外建材具有抗污殺菌之功效。

一般而言，可藉由機械粉碎法、液相法、氣相法等製程來生產奈米級之金屬粉末。然而，由於機械粉碎法的穩定性不足，因此機械粉碎法將不適合用於製作高品質需求的奈米級之金屬粉末。目前已知的氣相法製程有電漿電弧放電法、射頻電漿法及熱燃燒法等。然而，由於電漿電弧放電法需要消耗大量的放電電極，射頻電漿法的製程效率較低，熱燃燒法需要消耗大量的能量，因此使得氣相法製程之生產成本較高。此外，習知的液相法係利用微波加熱的方式，來對一金屬前驅物溶液進行反應，以製作出奈米級之金屬粉末。然而，習知採用液相法的生產效率依舊無法提升。因此，如何提升習知奈米級之金屬粉末的生產效率，已是相關工程人員所欲解決的問題。

本發明在於提供一種微波反應裝置，藉以提升奈米級之金屬粉末的生產效率以及降低奈米級之金屬粉末的生產成本。

本發明所揭露之微波反應裝置，其包含一腔體、一攪拌器及一微波發射模組。腔體包含一底板以及環繞底板的一環型側壁，底板及環型側壁構成一反應腔室。攪拌器設置於反應腔室內。微波發射模組包含複數個微波發射器，這些微波發射器係以二列並排的排列關係而環設於環型側壁。這些微波發射器面向反應腔室，且其中一列的這些微波發射器至底板的距離係大於另一列的這些微波發射器至底板的距離。

根據上述本發明所揭露之微波反應裝置，係藉由複數個微波發射器以二列並排的排列關係而環設於環型側壁，且其中一列的這些微波發射器之相對高度大於另一列的這些微波發射器之相對高度。如此一來，可令反應腔室內的金屬前驅物溶液均勻的受熱，以縮短反應時間，進而提升製程效率。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

請參照「第1圖」至「第3圖」，「第1圖」係為根據本發明一實施例之微波反應裝置的結構立體圖，「第2圖」係為根據「第1圖」之22剖面線的結構剖視圖，「第3圖」係為根據本發明一實施例之微波反應裝置的上視圖。

本實施例之微波反應裝置10，係可用以製造尺寸為奈米等級之金屬粉末。微波反應裝置10包含一腔體100、一攪拌器300及一微波發射模組200。

一腔體100包含一底板110以及環繞底板110的一環型側壁120，底板110及環型側壁120構成一反應腔室130。上述反應腔室130的容積可為20至200公升，且反應腔室130用以容設一工作物，譬如包含有一金屬鹽類及一溶劑的一金屬前驅物溶液。並且，腔體100的材質可為不鏽鋼，但不以此為限。此外，本實施例之環型側壁120更可以包含有六個壁體121，六個壁體121依序連接環繞而成環型側壁120。如此一來，使得本實施例之腔體100概略為一六邊形的筒體。需注意的是，本實施例之環型側壁120係以包含六個依序連接的壁體121為例，但壁體121的數量非用以限定本發明。舉例來說，在其他實施例當中，環型側壁120也可以僅包含四個依序連接的壁體121，使得腔體100概略為一四邊形的筒體。或者，在其他實施例當中，環型側壁120也可以包含八個依序連接的壁體121，使得腔體100概略為一八邊形的筒體。

微波發射模組200包含複數個微波發射器210、210’，微波發射器210、210’係可用以對有極性的溶液，如水、醇類，進行微波加熱。這些微波發射器210、210’係以二列並排的排列關係而環設於環型側壁120。這些微波發射器210、210’面向反應腔室130，以對反應腔室130內的工作物進行微波加熱。並且，其中一列的這些微波發射器210至底板110的距離D2係大於另一列的這些微波發射器210’至底板110的距離D1。此外，在本實施例或其他實施例中，微波發射模組200係可包含六個微波發射器210及六個微波發射器210’。每一微波發射器210分別對應設置於每一壁體121的上部，每一微波發射器210’分別對應設置於每一壁體121的下部。意即，每一壁體121上設置有一個微波發射器210及一個微波發射器210’，且微波發射器210至底板110的距離D2係大於微波發射器210’至底板110的距離D1。需注意的是，上述微波發射模組200係以十二個微波發射器為例，但微波發射器的數量非用以限定本發明。並且，每一微波發射器210、210’皆可具有良好的防水結構，以提升微波發射器210、210’的使用壽命。

此外，攪拌器300設置於反應腔室130內，攪拌器300用以對反應腔室130內的工作物(金屬前驅物溶液)進行攪拌。更進一步來說，在本實施例或其他實施例中，攪拌器300更可包含一轉軸340以及三攪拌葉片310、320、330。其中，攪拌葉片310、320、330的材質可包含有鐵氟龍，但不以此為限。轉軸340樞設於腔體100，三攪拌葉片310、320、330設置於轉軸340，且三攪拌葉片310、320、330位於反應腔室130內。轉軸340受驅動而旋轉，以帶動三攪拌葉片310、320、330於反應腔室130內旋轉，以使三攪拌葉片310、320、330對反應腔室130內的工作物(金屬前驅物溶液)進行攪拌。需注意的是，本實施例之攪拌葉片的數量係為三個，但攪拌葉片的數量非用以限定本發明。舉例來說，在其他實施例當中，攪拌葉片的數量也可以是一個、二個或是大於三個。

並且，本實施例或其他實施例中，三攪拌葉片310、320、330係具有相異的相對高度。舉例來說，攪拌葉片310至底板110的距離係大於攪拌葉片320至底板110的距離，而攪拌葉片320至底板110的距離係大於攪拌葉片330至底板110的距離。意即，攪拌葉片310位於反應腔室130內的上層，攪拌葉片320位於反應腔室130內的中層，攪拌葉片330位於反應腔室130內的下層。如此一來，三攪拌葉片310、320、330可對同時對反應腔室130內的上、中、下層之工作物(金屬前驅物溶液)進行攪拌，以使工作物(金屬前驅物溶液)能夠均勻受熱。

此外，在本實施例或其他實施例中，攪拌器300的相鄰兩攪拌葉片係交錯設置。舉例來說，如「第3圖」所示，攪拌葉片310係與攪拌葉片320夾一角度θ，角度θ可以是但不侷限為90度。藉由兩攪拌葉片的交錯設置，可使攪拌器300具有較佳的攪拌效果。

此外，在本實施例或其他實施例中，微波發射模組200更可包含一控制器220，控制器220電性連接每一微波發射器210、210’。控制器220用以控制每一微波發射器210、210’的發射功率。

此外，在本實施例或其他實施例中，微波發射模組200更可包含複數個冷卻器230，這些冷卻器230分別熱接觸於這些微波發射器210、210’。這些冷卻器230用以對這些微波發射器210、210’進行散熱，以提升這些微波發射器210、210’的使用壽命。此外，上述的冷卻器230可以是但不侷限於一循環式水冷卻系統。

此外，在本實施例或其他實施例中，微波反應裝置10更可包含一溫度感測器400，溫度感測器400可以是但不侷限於一電熱耦。溫度感測器400設置於腔體100，溫度感測器400用以偵測該反應腔室130內之溫度。

此外，在本實施例或其他實施例中，每一微波發射器210係分別設置於每一壁體121的中線M位置，使得位於相對的二壁體121之二微波發射器210係相互面對，如「第3圖」所示。因此，於實際運作上，相面對的二微波發射器210係不會同時開啟，以避免功率的抵消而造成能源的浪費。

需注意的是，上述相對的二壁體121之二微波發射器210係相互面對的特徵非用以限定本發明。如「第4圖」所示，在其他實施例當中，每一微波發射器210也可以分別與每一壁體121的中線M保持一間距來設置，使得位於相對的二壁體121之二微波發射器210係交錯設置。如此一來，將可改善位於相對的二壁體121之二微波發射器210於同時開啟時所造成的功率抵消之問題。

請接著參照「第5圖」及「第6圖」，「第5圖」係為根據本發明一實施例之金屬前驅物溶液位於反應腔室的示意圖，「第6圖」係為根據本發明另一實施例之金屬前驅物溶液位於反應腔室的示意圖。

於實務上，當金屬前驅物溶液50置入反應腔室130內時，金屬前驅物溶液50的液面51可介於上層的微波發射器210與下層的微波發射器210’之間，如「第5圖」所示。如此一來，微波發射器210於液面51上對金屬前驅物溶液50微波加熱，微波發射器210’於液面51下對金屬前驅物溶液50微波加熱，以使金屬前驅物溶液50能夠均勻受熱。

此外，在其他實施例中，當金屬前驅物溶液50置入反應腔室130內時，金屬前驅物溶液50的液面51也可高過上層的微波發射器210與下層的微波發射器210’，如「第6圖」所示。如此一來，微波發射器210對上層的金屬前驅物溶液50微波加熱，微波發射器210’對下層的金屬前驅物溶液50微波加熱，以使金屬前驅物溶液50能夠均勻受熱。

根據上述實施例之微波反應裝置，係藉由複數個微波發射器以二列並排的排列關係而環設於環型側壁，且其中一列的這些微波發射器之相對高度大於另一列的這些微波發射器之相對高度。如此一來，反應腔室內的金屬前驅物溶液將可快速且均勻的受熱，以縮短反應時間，進而提升製程效率。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．微波反應裝置

100．．．腔體

110．．．底板

120．．．環型側壁

121．．．壁體

130．．．反應腔室

200．．．微波發射模組

210．．．微波發射器

210’．．．微波發射器

220．．．控制器

230．．．冷卻器

300．．．攪拌器

310．．．攪拌葉片

320．．．攪拌葉片

330．．．攪拌葉片

340．．．轉軸

400．．．溫度感測器

50．．．金屬前驅物溶液

51．．．液面

第1圖係為根據本發明一實施例之微波反應裝置的結構立體圖。

第2圖係為根據第1圖之22剖面線的結構剖視圖。

第3圖係為根據本發明一實施例之微波反應裝置的上視圖。

第4圖係為根據本發明另一實施例之微波反應裝置的上視圖。

第5圖係為根據本發明一實施例之金屬前驅物溶液位於反應腔室的示意圖。

第6圖係為根據本發明另一實施例之金屬前驅物溶液位於反應腔室的示意圖。

10．．．微波反應裝置

100．．．腔體

110．．．底板

120．．．環型側壁

121．．．壁體

130．．．反應腔室

200．．．微波發射模組

210．．．微波發射器

210’．．．微波發射器

220．．．控制器

230．．．冷卻器

300．．．攪拌器

310．．．攪拌葉片

320．．．攪拌葉片

330．．．攪拌葉片

340．．．轉軸

400．．．溫度感測器

Claims (10)

1. 一種微波反應裝置，其包含：一腔體，包含一底板以及環繞該底板的一環型側壁，該底板及該環型側壁構成一反應腔室；一攪拌器，設置於該反應腔室內；以及一微波發射模組，包含複數個微波發射器，該些微波發射器係以二列並排的排列關係而環設於該環型側壁，且該些微波發射器面向該反應腔室，且其中一列的該些微波發射器至該底板的距離係大於另一列的該些微波發射器至該底板的距離。
2. 如請求項第1項所述之微波反應裝置，其中該攪拌器包含一轉軸以及至少一攪拌葉片，該轉軸樞設於該腔體，該攪拌葉片設置於該轉軸，且該攪拌葉片位於該反應腔室內。
3. 如請求項第2項所述之微波反應裝置，其中該攪拌器包含複數個該攪拌葉片，且其中一該攪拌葉片至該底板的距離係大於另一該攪拌葉片至該底板的距離。
4. 如請求項第3項所述之微波反應裝置，其中相鄰的兩該攪拌葉片係交錯設置。
5. 如請求項第1項所述之微波反應裝置，其中該微波發射模組更包含一控制器，電性連接每一該微波發射器。
6. 如請求項第1項所述之微波反應裝置，更包含複數個冷卻器，分別熱接觸於該些微波發射器，該些冷卻器用以對該些微波發射器進行散熱。
7. 如請求項第1項所述之微波反應裝置，更包含一溫度感測器，設置於該腔體，該溫度感測器用以偵測該反應腔室內之溫度。
8. 如請求項第1項所述之微波反應裝置，其中該環型側壁係由多個壁體依序連接環繞而成。
9. 如請求項第8項所述之微波反應裝置，其中位於相對的二該壁體之二該微波發射器係相面對。
10. 如請求項第8項所述之微波反應裝置，其中位於相對的二該壁體之二該微波發射器係交錯設置。