KR101449689B1 - Sludge drying apparatus by low electric power - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저전력 상수 슬러지 건조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상수 슬러지(통상 진흙에 수분이 많이 함유된 상태)를 100℃까지 가열하여 기화열로 수분을 증발시키는 과정에서 소비 전력을 최소화할 수 있도록, UHF 마이크로파 증폭기를 이용한 저전력 상수 슬러지 건조장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a low-power constant-rate sludge drying apparatus, and more particularly, to a system for drying low-power constant-rate sludge, which is capable of minimizing power consumption during heating of water sludge , A low power constant sludge drying apparatus using a UHF microwave amplifier.
일반적으로, 슬러지(Sludge)는 하수 처리나 정수(淨水) 과정에서 생기는 침전물을 의미한다.Generally, a sludge means a sediment which is generated in a sewage treatment or water purification process.
우리나라는 90년대에 들어와 각 지역의 하천의 수질문제가 악화 됨에 따라 하수처리장을 정비해 왔으며, 2006년도까지 정비하는 계획으로 초기에는 대도시를 기반으로 한 대형하수처리장을 건설해 왔으나, 최근에는 중소도시 및 농어촌지역의 하수처리율을 상승시키기 위하여 중소규모의 하수처리장이 건설되고 있다.As Korea entered the 1990s, the water quality problems in each region deteriorated, the sewage treatment plant has been maintained. In the beginning, a large sewage treatment plant based on large cities has been constructed. However, recently, Small- and medium-sized sewage treatment plants are being constructed to increase sewage treatment rates in rural and rural areas.
우리나라 전체의 하수처리장은 2000년도 기준으로 172개이며, 인구대비 하수도 보급율은 70.5%, 년간 15,771천톤의 하수를 처리하고 있으며, 하수 1㎥에 대하여 탈수 케익으로서 슬러지가 0.303kg이 발생되어, 년간 174만톤이 발생되고 있다.The total sewage treatment plant in Korea is 172 as of 2000. The sewage supply ratio is 70.5%, the annual sewage is 15,771,000 tons, the sludge is 0.303kg as dehydrated cake for 1㎥ of sewage, Tons.
슬러지는 정수, 하수, 폐수슬러지로 구분되며 수슬러지의 대부분은 생물학적처리에 기인된 것이며, 폐수 슬러지는 생물학적, 화학적처리에 의한 슬러지가 혼합되어 있다. 정수오니 290만톤, 하수오니 1,593만톤, 폐수오니 191만톤으로 전체 슬러지발생량은 381만톤으로서, 1일 10,438톤이 발생하고 있다.Sludge is divided into water, sewage and wastewater sludge. Most of the sludge is due to biological treatment, and wastewater sludge is mixed with sludge by biological and chemical treatment. 290,000 tons of purified water sludge, 1593,000 tons of sewage sludge, 191,000 tons of sewage sludge, and 3.81 million tons of total sludge, resulting in 10,438 tons per day.
상기의 정수오니 및 하수오니는 매립 및 해역배출에 의존하고 있으며, 폐수 슬러지는 중간처리업자에 의하여 소각, 재활용업자에 의하여 재활용되는 양이 높게 나타나고 있다. 일부의 폐수슬러지에는 환경에 바람직하지 않은 각종물질(특히 중금속)이 혼합되어 있는 그 관리에 많은 노력이 요구되고 있으며, 중금속 등이 혼합되어 있는 슬러지는 특별관리가 필요한 지정폐기물로서 분류되어, 안정화 처리하거나, 열적 처리에 의하여 별도 처리하고 있다.The above-mentioned purified sludge and sewage sludge depend on the landfill and discharge to the sea, and the amount of waste sludge recycled by the incinerator and recycler by the intermediate processing company is high. Some wastewater sludge requires a lot of effort to manage the mixture of various substances (especially heavy metals) that are undesirable for the environment, and sludge mixed with heavy metals is classified as designated waste requiring special management, Or by thermal treatment.
상수 슬러지를 재활용하여 다공질 저비중의 인공토를 제조함으로써, 상수슬러지를 땅속에 매립하거나 해양에 투기하는 데에 소요되는 제반 경비를 절감함과 동시에 상수 슬러지에 의한 하천이나 지하수 및 해양오염과 같은 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 인공토에 무,유기질 비료성분을 흡습시켜 토양과 유사한 조건에서 흡습된 비료성분이 인공토의 내부에서 장시간 함유되고, 흡습된 비료성분이 서서히 용출되는 약알칼리성의 인공토 비료를 제조함으로써, 식물의 성장속도에 따른 시비의 횟수를 줄여 낮은 경비로도 식물의 성장을 촉진시킬 수 있는 효과가 있으며, 토양의 건조화 및 산성화를 방지함과 동시에 수질의 이차오염을 예방할 수 있는 효과가 있다.By recycling water sludge to produce artificial soil with low specific gravity, it is possible to reduce the total cost of landfilling the sludge in the ground or to dump it in the ocean, and to reduce the environmental impacts such as river and groundwater and marine pollution caused by water sludge It has the effect of preventing pollution, and it has the effect of absorbing the inorganic and organic fertilizer components in the artificial soil, so that the fertilizer component absorbed in the soil similar condition is contained in the artificial soil for a long time and the weakly alkaline By producing artificial soil fertilizer, it is possible to promote the growth of plants by lowering the number of fertilization according to the growth rate of plants, and it is possible to prevent the drying and acidification of the soil and prevent secondary pollution of the water There is an effect that can be.
상기와 같이 해양 및 환경 오염을 방지하기 위해 상수 슬러지를 재활용하기 위해는 상수 슬러지의 건조 과정이 요구되며, 이러한 건조 과정은 산업용 건조로를 통해 이루어진다.As described above, in order to recycle the water sludge to prevent marine and environmental pollution, the drying process of the sludge is required, and the drying process is performed through the industrial drying furnace.
우리나라에서 사용되고 있는 산업용 건조로의 에너지는 산업용 공급전력의 57%를 상회할 만큼 대량의 전력을 차지하고 있다. 이것은 가열장치의 종류에 따라 그 효율이 약 15%에서 80%까지 크게 차이가 있으므로 낭비되고 있는 에너지도 그만큼 크다고 할 수 있다. The energy of the industrial dry furnace used in Korea occupies a large amount of power which exceeds 57% of the industrial power supply. This is because the efficiency varies greatly from about 15% to 80% depending on the type of the heating apparatus, so that the energy that is wasted is also large.
따라서, 에너지 절약의 지표는 바로 효율이 높은 가열장치의 개발, 보급에 있다고 할 수 있다. 최근에는 에너지 절약뿐만 아니라 환경오염 규제 때문에도 화석연료를 사용하는 가열로 또는 열처리로는 점차 줄어들어 부득이한 경우 또는 특별한 경우에만 사용되고 있으며, 효율이 우수하고, 자동화, 생산성 향상, 품질 고급화 등으로 고주파 유도가열장치의 수요가 크게 증가되고 있는 경향이다. Therefore, it can be said that the indicator of energy saving is the development and diffusion of the heating apparatus with high efficiency. In recent years, heating furnaces or heat treatment furnaces using fossil fuels have been gradually reduced because of not only energy conservation but also environmental pollution regulations. They are used only in special cases or inevitable. High efficiency, automation, productivity improvement, Demand for devices is on the rise.
상수 슬러지와 같이 진흙이 물을 머금고 있는 형태에서 물을 100℃까지 상승시킨 후 기화열로 증발시키는데 많은 에너지 소모된다. 상기와 같이 기화열로 물을 증발시키는 방법과 관련된 종래 기술을 살펴보면, 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이, 물의 쌍극자 분자 운동 마찰열(유전가열, 수~50MHz)과 쌍극자 분자 운동열에 의한 부하의 중심으로부터 가열되는 방법을 예로 들 수 있는데, 후자의 경우 일명 전자레인지라고도 한다. Like mud sludge, it takes a lot of energy to evaporate water after raising the water to 100 ℃ in a form in which the mud is fading. As shown in FIG. 1, the conventional method related to the method of evaporating water by the vaporization heat is as follows. As shown in FIG. 1, from the center of the load due to the dipole molecular motion friction heat (dielectric heating, And a method in which the microwave oven is heated. In the latter case, it is also called a microwave oven.
이와 같은 종래 전자레인지 타입의 상수 슬러지 건조장치는 첨부 도면 도 2에 도시된 바와 같이, 여러 대의 전자레이지를 놓고 컨베이어 벨트를 이용하여 단계별로 짧게는 수 분에서 길게는 수 십분 동안 정지시키면서 건조하여야 하므로, 건조 시간이 많이 소요되는 문제점이 있으며, 전력 소비 또한 가중되는 문제점이 있다. 또한, 종래 전자레인지 타입의 상수 슬러지 건조장치는 출력대 소비전력의 비가 1:1 정도이다. 일반적으로 가정용 전자레인지는 1kW ~ 1.5kW급이므로 소모전력도 1kW ~ 1.5kW이다. 따라서, 23kW 출력에 23KVA의 입력을 가지므로, 건조에 따른 에너지 효율이 낮은 문제점이 있다. As shown in FIG. 2, the conventional microwave-type type sludge dryer requires several electronic rags to be dried using a conveyor belt while being stopped for a few minutes to several tens of minutes for a short period of time , It takes a lot of drying time, and power consumption is also increased. Further, in the conventional microwave oven type sludge dryer, the ratio of the output to the power consumption is about 1: 1. In general, the household microwave oven is 1kW ~ 1.5kW, so the power consumption is 1kW ~ 1.5kW. Therefore, since 23 kVA is input to the 23 kW output, energy efficiency due to drying is low.
또, 첨부 도면 도 3에 도시된 바와 같이, 파형이 정현파가 아니라 사각파에 가까워 쌍극자 분극 운동에너지가 감소되는 문제점이 있다. In addition, as shown in FIG. 3, the waveform is not a sinusoidal wave but a quadrature wave, so that the kinetic energy of dipole polarization is reduced.
상기와 같은 종래 상수 슬러지 건조장치 이외에 선행되는 문헌은 다음과 같으며, 정도의 차이는 있으나 상기에 나타나는 문제점들을 가지고 있다.In addition to the above conventional conventional sludge drying apparatus, the prior literature is as follows and has the above-mentioned problems although there is a difference in degree.
문헌 1 : 한국특허공개공보 2002-0017198호(상하수 슬러지의 건조 및 소성장치 ; 출원일자 : 2000.08.29.자)Document 1: Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0017198 (Drying and firing apparatus for water and wastewater sludge filed on August 29, 2000)
문헌 2 : 한국특허공개공보 2010-0110700호(슬러지 건조장치 ; 출원일자 : 2009.04.03.자)
Document 2: Korean Patent Laid-Open Publication No. 2010-0110700 (Sludge Drying Device; filed on Apr. 23, 2009)
상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 본 발명은, 상수 슬러지(통상 진흙에 수분이 많이 함유된 상태)를 100℃까지 가열하여 기화열로 수분을 증발시키는 과정에서 소비 전력을 최소화할 수 있도록, UHF 마이크로파 증폭기를 이용한 저전력 상수 슬러지 건조장치를 제공하는데 목적을 두고 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a UHF microwave oven which is capable of minimizing power consumption in the process of heating water to a temperature of 100 ° C. by heating a constant amount of sludge And to provide a low-power, constant-volume sludge drying apparatus using an amplifier.
상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 입력신호와 출력신호와의 위상차를 검출하여, VCO나 회로의 루프를 제어하고, 동기된 정현파 신호를 출력하는 위상동기부; 상기 위상동기부에서 출력되는 정현파 신호를 증폭시키는 증폭부; 상기 증폭부에서 입력되는 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록, 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하로 이루어져 상수 슬러지의 이송 구간에 마련되는 안테나부; 원하는 출력을 얻어낼 수 있도록 사전 설정 신호를 상기 위상동기부로 입력 세팅시키고 동작 상태를 수집하여 출력시키는 제어부; 상기 위상동기부와 증폭부 및 제어부로 구동전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하여서 됨을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a phase locked loop (PLL) comprising: a phase synchronization unit detecting a phase difference between an input signal and an output signal to control a loop of a VCO or a circuit and outputting a synchronized sinusoidal signal; An amplifying unit for amplifying a sinusoidal signal output from the phase synchronization unit; An antenna unit having a surface area of 1/2 or less of the hemispherical shape so as to concentrate and copy the sinusoidal signals input from the amplification unit, A controller for inputting a preset signal to the phase synchronization unit so as to obtain a desired output, and collecting and outputting an operation state; And a power supply unit for supplying driving power to the phase synchronization unit, the amplification unit, and the control unit.
상기와 같은 과제해결수단에 의한 본 발명은, 상수 슬러지의 이송구간에 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하인 안테나부를 마련하여, 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록 함으로써, 건조를 요하는 상수 슬러지의 신속한 건조를 유도하는 한편, 입력 대비 출력 효율을 높여 소비전력을 저감시킴과 동시에 에너지 효율을 증대시키는 효과를 얻는다. According to the present invention, there is provided an antenna unit having a surface area of 1/2 or less of the hemispherical shape in the transporting section of the constant-volume sludge, Thereby increasing the output efficiency relative to the input, thereby reducing the power consumption and increasing the energy efficiency.
또한, 본 발명은 종래 마이크로웨이브를 이용한 건조 장치에서와 같이 사각파가 아닌 정현파를 출력함으로써, 쌍극자 분극 운동에너지의 감소를 방지하는 효과를 얻는다.
In addition, the present invention produces a sinusoidal wave, not a square wave, as in the case of a conventional microwave drying apparatus, thereby preventing the dipole kinetic energy from decreasing.
도 1은 전자레인지의 원리를 도시한 구성도.
도 2는 종래 상수 슬러지 건조장치의 예를 도시한 사시도.
도 3은 종래 상수 슬러지 건조장치의 마이크로 웨이브를 도시한 파형도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성 중 위상동기부의 구성을 좀 더 구체적으로 도시한 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 설치예를 도시한 구성 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a configuration diagram showing the principle of a microwave oven; Fig.
2 is a perspective view showing an example of a conventional sludge drying apparatus.
3 is a waveform diagram showing a microwave of a conventional sludge dryer.
4 is a block diagram showing a configuration according to an embodiment of the present invention;
5 is a block diagram more specifically showing a configuration of a phase synchronization unit of a configuration according to an embodiment of the present invention;
6 is a schematic view showing an installation example according to an embodiment of the present invention;
이와 같이 제시하는 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.The present invention is described below with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명인 저전력 상수 슬러지 건조장치(10)는, 첨부 도면 도 4에 도시된 바와 같이, 입력신호와 출력신호와의 위상차를 검출하여, VCO(전압에 의해 주파수를 변화시키는 발진기)나 회로의 루프를 제어하고, 동기된 정현파 신호를 출력하는 위상동기부(11 ; PLL(Phase Locked Loop); 상기 위상동기부(11)에서 출력되는 정현파 신호를 증폭시키는 증폭부(12); 상기 증폭부(12)에서 입력되는 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록, 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하로 이루어져 상수 슬러지의 이송 구간에 마련되는 안테나부(13); 원하는 출력을 얻어낼 수 있도록 사전 설정 신호를 상기 위상동기부(11)로 입력 세팅시키고 동작 상태를 수집하여 출력시키는 제어부(14); 상기 위상동기부(11)와 증폭부(12) 및 제어부(14)로 구동전원을 공급하는 전원공급부(15);를 포함하여서 될 수 있다.First, as shown in FIG. 4, the low-power-consumption water
여기서, 본 발명 중 상기 위상동기부(11)는 입력전압에 따라 특정한 주파수를 내보내는 위상동기회로로서 첨부 도면 도 5에 도시된 바와 같이, 외부에서 인가된 전압으로 사전에 설정된 원하는 발진 주파수 신호를 출력시키는 전압제어발진기(11a ; VCO(Voltage Controlled Oscillator); 상기 전압제어발진기(11)에서 입력되는 주파수 신호를 카운트 할 수 있도록 소정 비율로 분배하여 출력시키는 분주기(11b ; Divider); 외부 온도조건과 무관하게 원하는 출력 주파수를 유지시키는 온도보상수정발진기(11c ; TCXO(Temperature Compensated X-tal Oscillator)); 상기 온도보상수정발진기(11c)의 기준주파수와 분주기(11b)를 통해 나뉘어 들어온 출력 주파수를 비교하여 그 차이에 해당하는 펄스열을 출력하는 위상검출기(11d ; P/D(Phase Detector)); 상기 위상검출기(11d)에서 출력되는 펄스폭에 비례하는 전류를 펄스 부호에 따라 승압 또는 감압시키는 차지펌프(11e ; C/P(Charge Pump)); 동작중 발생하는 잡음을 제거하고, 캐패시터를 이용하여 축적된 전하량 변화를 통해 전압제어발진기(11a) 조절단자의 전압을 가변시키는 저역통과필터(11f ; LooP Filter)를 포함하여서 될 수 있다.Here, the
한편, 본 발명 중 상기 증폭부(12)는 부성저항을 포함하여 입력측 신호에 비해 출력측 신호를 확대시키는 증폭회로일 수 있다.Meanwhile, the amplifying
또 한편, 본 발명 중 상기 안테나부(13)는 파라볼릭 안테나를 포함하여 이루어진 것일 수 있다.In the meantime, the
또 한편, 본 발명 중 상기 제어부(14)는 원하는 주파수의 출력을 위해 사전에 설정 신호를 세팅하는 터치스크린을 포함한 키보드와 같은 입력수단과 동작 상태를 수집하여 출력하는 모니터 및 스펙트럼 아날라이저(Spectrum Analyzer)와 같은 출력수단을 포함하는 제어장치로서, PC 또는 입력과 출력을 처리하는 소프트웨어가 내장된 마이크로프로세서를 포함한 별도의 전용 제어장치일 수 있다.The
또 한편, 본 발명 중 상기 전원공급부(15)는 사용전원을 상기 각 부의 정격전원으로 변환하여 제공하는 AC-DC전원공급장치일 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the
또 한편, 본 발명 중 상수 슬러지의 이송구간은 챔버 내에 마련되는 컨베이어벨트일 수도 있고 평면 회전체일 수도 있으며, 순차적으로 건조를 요하는 상수 슬러지를 공급 배출시키는 경로와 공간이면 만족한다.In the meantime, the conveying section of the constant sludge in the present invention may be a conveyor belt provided in the chamber, a planar rotating body, or a path and space for supplying and discharging the constant sludge, which is required to be sequentially dried.
이와 같이 되는 본 발명의 작용을 일실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described with reference to an embodiment.
먼저, 본 발명은 입력신호와 출력신호와의 위상차를 검출하여, VCO(전압에 의해 주파수를 변화시키는 발진기)나 회로의 루프를 제어 하고, 동기된 정현파 신호를 출력하는 위상동기부(11 ; PLL(Phase Locked Loop); 상기 위상동기부(11)에서 출력되는 정현파 신호를 증폭시키는 증폭부(12); 상기 증폭부(12)에서 입력되는 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록, 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하로 이루어져 상수 슬러지의 이송 구간에 마련되는 안테나부(13); 원하는 출력을 얻어낼 수 있도록 사전 설정 신호를 상기 위상동기부(11)로 입력 세팅시키고 동작 상태를 수집하여 출력시키는 제어부(14); 상기 위상동기부(11)와 증폭부(12) 및 제어부(14)로 구동전원을 공급하는 전원공급부(15);를 포함하여서 된다.First, the present invention relates to a phase synchronization unit (PLL) 11 for detecting a phase difference between an input signal and an output signal and controlling a loop of a VCO or an oscillator for changing a frequency by a voltage and outputting a synchronized sinusoidal signal, (12) for amplifying a sinusoidal signal output from the phase synchronizing unit (11), and a control unit (12) for concentrating and copying the sinusoidal signal input from the amplifying unit (12) (11) for setting a preset signal to the phase synchronizing unit (11) so that a desired output can be obtained, and for collecting and outputting an operating state, the antenna unit And a
상기에서, 위상동기부(11)는 외부에서 인가된 전압으로 사전에 설정된 원하는 발진 주파수 신호를 출력시키는 전압제어발진기(11a ; VCO(Voltage Controlled Oscillator); 상기 전압제어발진기(11)에서 입력되는 주파수 신호를 카운트 할 수 있도록 소정 비율로 분배하여 출력시키는 분주기(11b ; Divider); 외부 온도조건과 무관하게 원하는 출력 주파수를 유지시키는 온도보상수정발진기(11c ; TCXO(Temperature Compensated X-tal Oscillator)); 상기 온도보상수정발진기(11c)의 기준주파수와 분주기(11b)를 통해 나뉘어 들어온 출력 주파수를 비교하여 그 차이에 해당하는 펄스열을 출력하는 위상검출기(11d ; P/D(Phase Detector)); 상기 위상검출기(11d)에서 출력되는 펄스폭에 비례하는 전류를 펄스 부호에 따라 승압 또는 감압시키는 차지펌프(11e ; C/P(Charge Pump)); 동작중 발생하는 잡음을 제거하고, 캐패시터를 이용하여 축적된 전하량 변화를 통해 전압제어발진기(11a) 조절단자의 전압을 가변시키는 저역통과필터(11f ; LooP Filter);를 포함하여서 된다.The
이와 같이 된 본 발명의 전압제어발진기(11a)는 버렉터 다이오드(Varactor Diode)의 커패시턴스를 조절함으로써 공진주파수를 가변한다. 공진회로는 LC회로로 구성될 수 있는데, 여기서 C성분에 다시 버렉터 다이오드의 커패시턴스가 병렬로 연결되므로써, 전체 공진주파수는 LC 뿐 아니라, 버렉터 다이오드의 커패시턴스값에 영향을 받게 된다.The voltage-controlled
이때, 위상검출기(11d)는 온도보상수정발진기(11c)의 기준 주파수와 전압제어발진기(11a)의 주파수를 입력으로 그 위상 차이를 판별하고, 그 위상 차이만큼의 전압을 발생시키게 되는데, 이때, 상기의 온도보상수정발진기(11c)에서 출력되는 주파수는 저주파수이고, 전압제어발진기(11a)에서 출력되는 주파수는 고주파수이기에, 분주기(11b)가 요구된다. At this time, the
상기 분주기(11b)를 통해 일단 기준 주파수와 동일 주파수로 만든 후 위상을 판별한다. 이때, 상기 위상검출기(11d)는 위상 차에 대한 출력 특성은 주기성을 가지게 되므로, 한 주기 동안 선형적인 동작을 하게 된다. 그 기울기 즉, 위상차에 대한 출력 전압의 비를 위상검출기(11d)의 이득이라 한다. 이때, 위상검출기(11d)에서 만들어진 전압이 저역통과필터(11f)로 입력되고 다시 DC성분만이 전압제어발진기(11a)의 컨트롤 전압으로 인가된다. The frequency is once made to the same frequency as the reference frequency through the frequency divider 11b and then the phase is discriminated. At this time, since the output characteristic of the
또한, 상기 증폭부(12)는 부성저항을 가지고 있으며 말 그대로 증폭 기능을 수행하는 것으로, 버퍼단은 외부의 간섭을 줄이고 증폭 기능을 하는 버터 TR을 이용한다. 이때, 증폭부(12)의 신호증폭 원리는 확대 복사로서, 입력신호가 직접 TR을 통과하면서 크기가 커지는 것이 아니라, 아래 그림1과 같이 입력의 신호변화 형상이 출력단에 확대되어 복사되는 것이다. In addition, the
[그림1][Figure 1]
DC전원은 TR의 입력과 출력에 각각 전압/전류를 흐르게 해주며, 입력단에 비해 출력단은 훨씬 큰 전류가 흐르게 되어 있다. 이와 같이 TR의 입력측과 출력 전류는 그 변화의 양상을 공유하게 되어, 입력에 작은 RF신호가 들어오면 출력 측에서는 그 입력에 매우 민감하게 반응하게 된다. 따라서, 입력 측에 작은 신호가 인가되더라도 출력 측에서 수십 배로 확대된다.DC power supplies the voltage and current to the input and output of the TR, respectively, and the output stage has a much larger current flow than the input. Thus, the input side of the TR and the output current share an aspect of the change, and when a small RF signal is input to the input, the input side is very sensitive to the input. Therefore, even if a small signal is applied to the input side, it is enlarged to several tens times on the output side.
이때, 이득을 늘리는 방법과 출력 전압을 늘리는 방법은 아래 그림2와 같다.At this time, the method of increasing the gain and increasing the output voltage are shown in Fig. 2 below.
[그림2][Figure 2]
이와 같이 증폭된 주파수 신호는 안테나(13)로 입력된다. 본 발명에서는 소모전력을 줄이기 위해 최종단을 26~30dBi의 안테나를 적용하였다.The amplified frequency signal is input to the
상기 안테나부(13)의 이득은 목적하는 방향으로 얼마만큼 전파를 집중하여 복사하였는가를 나타내는 것으로, 원형 구의 반지름은 안테나가 복사하는 전파의 세기를 나타낸다. The gain of the
파동 진폭의 제곱은 단위면적을 통과하는 전력을 나타내는 것이 전파의 성질인데, 본 발명의 안테나에서는 파동의 진폭 지향성이 아니라 그 제곱을 나타내는 전력지향성으로 나타내어 설명한다.The square of the wave amplitude is a property of propagation through the unit area. In the antenna of the present invention, the wave direction is expressed not by the amplitude directivity but by the power directivity representing the square.
안테나 전체의 복사 전력이 P X 4πR2/sec일 때, 원형 구로 이루어진 무지향성 안테나의 전력지향성에 비해 반구 형상의 지향성 안테나는 전체 표면적의 1/2이 되고, 이 면적과 단위면적을 통과하는 전력 2p를 곱한 값인 전체 복사 전력은 무지향성 안테나와 같아지고, 이득은 무지향성 안테나의 2배가 된다. When the radiation power of the entire antenna is PX 4πR 2 / sec, the hemispherical directional antenna becomes half of the total surface area as compared with the power directivity of the omnidirectional antenna composed of a circular sphere, and the power passing through this area and the unit area is 2p Is equal to the omni-directional antenna, and the gain is twice that of the omni-directional antenna.
그리고, 본 발명과 같이 원형 구로 이루어진 무지향성 안테나에 비해 표면적이 1/4 즉, 반구형 안테나의 표면적에 배해 1/2인 안테나는 무지향성 안테나의 4배 전력이 출력되므로, 안테나의 이득은 4배로 된다. (아래 그림3 참조)Antenna having a surface area of 1/4, that is, a half of the surface area of a hemispherical antenna, has a power of four times that of a non-directional antenna, compared with a non-directional antenna of the present invention, do. (See Figure 3 below)
[그림3][Figure 3]
본 발명에서는 파라볼릭 안테나를 적용하여 최대 100~200W입력을 받아 초대 1KW~200KW까지 출력을 얻어낼 수 있다.In the present invention, it is possible to obtain an output ranging from 1 KW to 200 KW by receiving a maximum of 100 to 200 W by applying a parabolic antenna.
상기와 같은 본 발명의 소비전력은 다음 표에서와 같다.The power consumption of the present invention is as shown in the following table.
이와 같이 되는 본 발명은 첨부 도면 도 6에 도시된 바와 같이, 상수 슬러지의 이송구간에 설치되어 건조 과정이 진행되도록 한다. 즉, 상기 증폭부(12)에서 입력되는 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록, 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하로 이루어진 안테나부(13)를 상수 슬러지의 이송 구간에 마련하여 건조 단계가 진행되도록 한다.As shown in FIG. 6, the present invention is installed in a transfer section of the sludge to allow the drying process to proceed. That is, in order to concentrate and copy the sinusoidal signals input from the amplifying
이때, 상기 이송구간은 챔버 내에 위치하고, 이송구간의 하부에는 선반(Shelf)이 마련되고, 선반 하부에 글라스가 마련된다.At this time, the transport section is located in the chamber, a shelf is provided below the transport section, and a glass is provided below the shelf.
이와 같이 되는 본 발명은, 상수 슬러지의 이송구간에 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하인 안테나부(13)를 마련하여, 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록 함으로써, 건조를 요하는 상수 슬러지의 신속한 건조를 유도하는 한편, 입력 대비 출력 효율을 높여 소비전력을 저감시킴과 동시에 에너지 효율을 증대시킬 수 있다. According to the present invention as described above, the
또한, 본 발명은 종래 마이크로웨이브를 이용한 건조 장치에서와 같이 사각파가 아닌 정현파를 출력함으로써, 쌍극자 분극 운동에너지의 감소를 방지할 수 있다.
In addition, the present invention can reduce the kinetic energy of dipole polarization by outputting a sinusoidal wave, not a square wave, as in a conventional microwave drying apparatus.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.
그 밖에도, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. In addition, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
Accordingly, all such appropriate modifications and changes, and equivalents thereof, should be regarded as within the scope of the present invention.
10 : 상수 슬러지 건조장치 11 : 위상동기부
11a : 전압제어발진기 11b : 분주기
11c : 온도보상수정발진기 11d : 위상검출기
11e : 차지펌프 11f : 저역통과필터
12 : 증폭부 13 : 안테나부
14 : 제어부 15 : 전원공급부10: Constant sludge dryer 11: Phase synchronizer
11a: voltage-controlled oscillator 11b: frequency divider
11c: temperature compensated
11e:
12: amplification part 13: antenna part
14: control unit 15: power supply unit
Claims (4)
상기 위상동기부에서 출력되는 정현파 신호를 증폭시키는 증폭부;
상기 증폭부에서 입력되는 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록, 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하로 이루어져 상수 슬러지의 이송 구간에 마련되는 안테나부;
원하는 출력을 얻어낼 수 있도록 사전 설정 신호를 상기 위상동기부로 입력 세팅시키고 동작 상태를 수집하여 출력시키는 제어부; 및
상기 위상동기부와 증폭부 및 제어부로 구동전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여 이루어지며,
상기 위상동기부는,
입력전압에 따라 특정한 주파수를 내보내는 위상동기회로로서, 외부에서 인가된 전압으로 사전에 설정된 원하는 발진 주파수 신호를 출력시키는 전압제어발진기;
상기 전압제어발진기에서 입력되는 주파수 신호를 카운트 할 수 있도록 소정 비율로 분배하여 출력시키는 분주기;
외부 온도조건과 무관하게 원하는 출력 주파수를 유지시키는 온도보상수정발진기; 상기 온도보상수정발진기의 기준주파수와 분주기를 통해 나뉘어 들어온 출력 주파수를 비교하여 그 차이에 해당하는 펄스열을 출력하는 위상검출기;
상기 위상검출기에서 출력되는 펄스폭에 비례하는 전류를 펄스 부호에 따라 승압 또는 감압시키는 차지펌프; 및
동작중 발생하는 잡음을 제거하고, 캐패시터를 이용하여 축적된 전하량 변화를 통해 전압제어발진기 조절단자의 전압을 가변시키는 저역통과필터를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 저전력 상수 슬러지 건조장치.
A phase synchronizer for detecting a phase difference between an input signal and an output signal to control a loop of a VCO or a circuit and outputting a synchronous sinusoidal signal;
An amplifying unit for amplifying a sinusoidal signal output from the phase synchronization unit;
An antenna unit having a surface area of 1/2 or less of the hemispherical shape so as to concentrate and copy the sinusoidal signals input from the amplification unit,
A controller for inputting a preset signal to the phase synchronization unit so as to obtain a desired output, and collecting and outputting an operation state; And
And a power supply unit for supplying driving power to the phase synchronization unit, the amplification unit, and the control unit,
The phase-
A phase synchronizing circuit for outputting a specific frequency according to an input voltage, comprising: a voltage controlled oscillator for outputting a predetermined oscillation frequency signal preset to an externally applied voltage;
A frequency divider for dividing a frequency signal inputted from the voltage controlled oscillator at a predetermined ratio so as to be counted and outputting the frequency signal;
A temperature compensated crystal oscillator that maintains a desired output frequency regardless of external temperature conditions; A phase detector for comparing a reference frequency of the temperature compensated crystal oscillator with an output frequency divided through a frequency divider and outputting a pulse string corresponding to the difference;
A charge pump that boosts or reduces a current proportional to a pulse width output from the phase detector according to a pulse code; And
And a low-pass filter for removing noise generated during operation and varying the voltage of the voltage-controlled oscillator control terminal through a change in the amount of charge accumulated by using the capacitor.
상기 증폭부는 부성저항을 포함하여 입력측 신호에 비해 출력측 신호를 확대시키는 증폭회로인 것을 특징으로 하는 저전력 상수 슬러지 건조장치.
The method according to claim 1,
Wherein the amplifying unit is an amplifying circuit including a negative resistance to amplify an output side signal compared to an input side signal.
상기 안테나부는 파라볼릭 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 상수 슬러지 건조장치.The method according to claim 1,
Wherein the antenna unit includes a parabolic antenna.
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KR101539966B1 (en) * | 2015-03-06 | 2015-07-29 | 에이스기계 주식회사 | Molding machine with low electric power consumption using microwave to melt plastic |
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- 2014-12-22 WO PCT/KR2014/012617 patent/WO2015115735A1/en active Application Filing
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