KR100980119B1 - 마이크로파를 이용한 보일러 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기의 구조를 개선하여 마이크로파에 의해 가장 효율적인 난방수 가열이 될 수 있도록 함으로써 난방 효율을 크게 높인 마이크로파를 이용한 보일러 장치에 관한 것으로, 마이크로파를 열원으로 이용한 보일러 장치에 있어서, 상기 열교환장치는, 상단 일측에는 마그네트론의 출력단이 결착되는 결착공 형성되고, 하단 양측에는 가열관이 관통 설치되는 제1관통공 및 제2관통공이 형성되는 사각형상 중공형의 본체와; 상기 본체의 제1관통공 및 제2관통공에 삽입 설치되고, 마이크로파에 의해 내부에 흐르는 난방수를 가열하며, 양단에 형성된 체결부가 각각 제1커버부재 및 제2커버부재를 거쳐 난방수 공급관에 연결되는 제1커플링과 난방수 회수관에 연결되는 제2커플링에 결합 체결되는 가열관으로 구성하되, 상기 마그네트론의 출력단과 본체 내부 상단부 사이가 일정간격(제1간격)을 유지하도록 형성하고, 상기 가열관의 중심과 본체 내부 하단부 사이가 일정간격(제2간격)을 유지하도록 형성하여 된 것을 특징으로 한다.

보일러, 마이크로파, 마그네트론, 고주파, 가열

Description

마이크로파를 이용한 보일러 장치{Boiler using microwave}

본 발명은 마그네트론에서 발진 출력되는 마이크로파를 열원으로 구동되는 보일러 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환기의 구조를 개선하여 마이크로파에 의해 가장 효율적인 난방수 가열이 될 수 있도록 함으로써 난방 효율을 크게 높인 마이크로파를 이용한 보일러 장치에 관한 것이다.

주지한 바와 같은 마이크로파를 이용한 보일러는, 마그네트론에서 발진 출력되는 마이크로파를 열원으로 하여 난방수를 가열하는 보일러로서, 종래 가스보일러나 기름보일러에 비하여 상대적으로 에너지 소비량이 적어 근래 개발되고 있는 보일러이다.

그러나 이러한 마이크로파를 열원으로 하는 보일러들을 살펴보면 열교환기의 구조에 문제점을 안고 있었다.

즉 열교환기는 열원으로부터 발생된 열을 이용하여 난방수를 가열하여 주는 보일러의 핵심 구성이다. 그런데 종래의 마이크로파를 열원으로 하는 보일러들은 열원으로부터 가열되는 가열관(난방수관)의 구조를 대부분 나선형의 감겨진 구조 또는 지그재그로 형성한 구조이거나, 또는 세분화된 통로를 형성하고 이 통로로 난방수가 흐르게 하면서 이 통로를 외부에서 가열하는 방식이었다.

이러한 열교환기의 구조는 종래 가스보일러나 기름보일러의 열교환기와 유사한 형태로, 이는 마이크로파의 특성을 잘 이해하지 못한 데에서 기인된 것이다.

즉 마이크로파의 특성은 피 가열물을 외부에서부터 가열하는 것이 아니라 내부에서부터 가열시킨다는 것이다. 따라서 전술한 바와 같은 종래의 열교환기의 구성은 외부로부터 열이 가해지는 개념을 토대로 구성된 것이기에 그 만큼 효율이 떨어질 수밖에 없었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 열교환기의 구조를 개선하여 마이크로파에 의해 가장 효율적인 난방수 가열이 될 수 있도록 함으로써 난방 효율을 크게 높인 마이크로파를 이용한 보일러 장치를 제공하는 것에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배관의 난방수 회수관과 난방수 공급관 사이에 개재되어 난방수를 가열하는 열교환장치와, 상기 열교환장치로 열원인 마이크로파를 발진 출력하는 마그네트론을 포함하는 마이크로파를 열원으로 이용한 보일러 장치에 있어서,

상기 열교환장치는,

상단 일측에는 마그네트론의 출력단이 결착되는 결착공 형성되고, 하단 양측에는 가열관이 관통 설치되는 제1관통공 및 제2관통공이 형성되는 사각형상 중공형의 본체와;

상기 본체의 제1관통공 및 제2관통공에 삽입 설치되고, 마이크로파에 의해 내부에 흐르는 난방수를 가열하며, 양단에 형성된 체결부가 각각 제1커버부재 및 제2커버부재를 거쳐 난방수 공급관에 연결되는 제1커플링과 난방수 회수관에 연결되는 제2커플링에 결합 체결되는 가열관으로 구성하되,

상기 마그네트론의 출력단과 본체 내부 상단부 사이가 일정간격(제1간격)을 유지하도록 형성하고, 상기 가열관의 중심과 본체 내부 하단부 사이가 일정간격(제2간격)을 유지하도록 형성하여 된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명은 열교환기의 구조를 개선하여 마이크로파에 의해 가장 효율적인 난방수 가열이 될 수 있도록 함으로써 난방 효율을 크게 높인 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예 들은 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로파를 이용한 보일러 장치의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명 마이크로파를 이용한 보일러 장치는 난방기능을 수행하는 배관(10)과, 상기 배관(10)의 난방수 회수관(11)과 난방수 공급관(12) 사이에 개재되어 난방수를 가열하는 열교환장치(20)와, 상기 열교환장치(20)로 열원인 마이크로파를 발진 출력하는 마그네트론(30)과, 상기 마그네트론(30)에 고주파 출력을 발진시키기 위한 고압을 제공하는 고압트랜스(40)와, 상기 배관(10)에 개재되어 난방수를 순한시키는 순환펌프(50)와, 난방수의 온도를 검출하는 온도센서(60)와, 상기 고압트랜스(40)를 동작시켜 마그네트론(30)을 발진 구동하고, 순환 펌프(50)를 구동시켜 난방수의 흐름을 제어하며, 온도센서(60)를 통해 검출된 온도가 설정된 온도를 유지하도록 상기 마그네트론(30)과 순환펌프(50)의 구동을 제어하는 제어부(70)를 포함한다.

여기서 미 설명부호 31은 마그네트론 냉각팬이고, 41은 고압트랜스 냉각팬이다.

상기 열교환장치(20)의 구성을 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 살펴본다.

여기서 도 2는 본 발명에 따른 열교환장치(20)의 구성도, 도 3은 열교환장치(20)의 분해 사시도, 도 4는 열교환장치(20)의 측단면도이다.

상기 열교환장치(20)는 상단 일측에는 마그네트론(30)의 출력단(32)이 결착되는 결착공(23) 형성되고, 하단 양측에는 가열관(25)이 관통 설치되는 제1관통공(24a) 및 제2관통공(24b)이 형성되며, 저면에는 받침판(22)이 형성되는 본체(21)와, 상기 본체(21)의 제1관통공(24a) 및 제2관통공(24b)에 삽입 설치되어 마이크로파에 의해 내부에 흐르는 난방수를 가열하는 가열관(25)을 포함한다.

또한 상기 가열관(25)은 파이프 형상이며, 내부에 흐르는 난방수가 마이크로파에 의해 가열되는 부위로, 그 재질은 마이크로파가 쉽게 투과할 수 있는 테프론 재질로 구성된다.

또한 상기 가열관(25)의 양단에는 체결부(25a)(25b)가 형성되고, 상기 체결부(25a)(25b)는 각각 제1커버부재(26) 및 제2커버부재(27)를 거쳐 난방수 공급관(12)에 연결되는 제1커플링(28)과 난방수 회수관(11)에 연결되는 제2커플링(29) 에 각각 결합 체결된다.

상기 제1커버부재(26)의 선단부(26a)와 제2커버부재(27)의 선단부(27a)는 각각 제1관통공(24a) 및 제2관통공(24b)에 삽입되고, 상기 제1커버부재(26) 및 제2커버부재(27)와, 상기 제1커플링(28) 및 제2커플링(29)은 알루미늄 재질로 구성되어 상기 가열관(25)으로부터 전도되어 출력될 수 있는 마이크로파의 발생을 차단하여 주는 효과를 제공한다.

미설명 부호 28a 및 29a는 체결부이다.

이와 같은 구성에 따라, 마그네트론(30)의 출력단(32)으로부터 발진 출력된 마이크로파는 열교환장치(20)의 본체(21) 내부공간을 통해 가열관(25)에 도달하게 되고, 상기 마이크로파는 가열관(25) 내부의 난방수를 그 중심점으로부터 가열시키기 시작한다. 따라서 열교환이 발생되는 것이다.

본 발명에 따르자면, 도 4에서와 같이 마그네트론(30)의 출력단(32)과 본체(21) 상단부 사이의 간격(a)(이하 '제1간격' 이라 함)과, 가열관(25)의 중심과 본체(21) 저면 사이의 간격(b)(이하 '제2간격' 이라 함)은 중요한 의미를 가지게 된다.

먼저, 제1간격(a)은 상기 마그네트론(30)의 출력단(32)으로부터 발진되는 마이크로파가 본체(21) 상단부로부터 반사되어 하방으로 잘 반사되도록 유도하는 역할을 수행한다.

따라서 출력단(32)으로부터 발진 출력된 마이크로파는 열교환장치(20)의 본체(21) 내부공간을 통해 가열관(25)에 용이하게 도달하게 된다.

또한 제2간격(b)은 본체(21)의 저면으로부터 반사되는 마이크로파를 가열관(25)이 유효 적절하게 흡수할 수 있는 공간을 제공하게 된다.

이러한 제1간격(a) 및 제2간격(b)은 실험에 의해 산출된 거리로, 일례로 상기 제1간격(a)은 15mm~25mm, 제2간격(b)은 40mm~50mm가 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전체 동작을 설명한다.

먼저, 본 발명 보일러장치에 전원이 인가되고 운전이 개시되면, 제어부(70)는 고압트랜스(40)를 구동시켜 마그네트론(30)이 발진 출력하도록 하여준다.

동시에 순환펌프(50)를 구동하여 난방수가 배관(10)을 순환하도록 하여준다.

따라서 상기 마그네트론(30)이 구동되어 그 출력단(32)으로 발진된 마이크로파는 열교환장치(20)의 가열관(25)을 투과하여 상기 가열관(25) 내부에 흐르는 난방수를 가열하기 시작한다.

상기 가열동작으로, 온도 상승된 난방수는 열교환장치(20)의 제1커플링(28) 및 난방수 공급관(12)을 거치고 순환펌프(50)를 통해 배관(10)으로 향하고, 배관(10)을 통해 난방기능을 수행한 후, 다시 회수관(11)을 통해 열교환장치(20)로 회수되어 순환되는 동작을 반복한다.

이때 제어부(70)는 온도센서(60)를 통해 입력되는 난방수의 온도를 검출하여 사용자가 설정한 온도에 부합하도록 상기 마그네트론(30)을 온/오프 제어하여 준 다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환장치의 구성도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르자면, 열교환장치(20)를 병렬로 더 연결하여 그 출력을 배가시킬 수 있도록 한 것이다.

즉 마그네트론(30)이 장착된 열교환장치(20)의 난방수 출력단과 제2마그네트론(30')이 장착된 제2열교환장치(20')의 난방수 입력단을 연결하여 난방수의 가열효율을 2배 이상으로 높인 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로파를 이용한 보일러 장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 열교환장치의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 열교환장치의 분해 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 열교환장치의 측단면도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환장치의 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 배관 20: 열교환장치

21: 본체 22: 받침판

23: 결착공 24a:제1관통공

24b: 제2관통공 25: 가열관

25a,25b: 체결부 26: 제1커버부재

27: 제2커버부재 28: 제1커플링

29: 제2커플링 30: 마그네트론

40: 고압트랜스 50: 순환펌프

60: 온도센서 70: 제어부

Claims (4)

1. 배관(10)의 난방수 회수관(11)과 난방수 공급관(12) 사이에 개재되어 난방수를 가열하는 열교환장치(20)와, 상기 열교환장치(20)로 열원인 마이크로파를 발진 출력하는 마그네트론(30)을 포함하는 마이크로파를 열원으로 이용한 보일러 장치에 있어서,

   상기 열교환장치(20)는,

   상단 일측에는 마그네트론(30)의 출력단(32)이 결착되는 결착공(23) 형성되고, 하단 양측에는 가열관(25)이 관통 설치되는 제1관통공(24a) 및 제2관통공(24b)이 형성되는 사각형상 중공형의 본체(21)와;

   상기 본체(21)의 제1관통공(24a) 및 제2관통공(24b)에 삽입 설치되고, 마이크로파에 의해 내부에 흐르는 난방수를 가열하며, 양단에 형성된 체결부(25a)(25b)가 각각 제1커버부재(26) 및 제2커버부재(27)를 거쳐 난방수 공급관(12)에 연결되는 제1커플링(28)과 난방수 회수관(11)에 연결되는 제2커플링(29)에 결합 체결되는 가열관(25)으로 구성하되,

   상기 마그네트론(30)의 출력단(32)과 본체(21) 내부 상단부 사이가 일정간격(제1간격)을 유지하도록 형성하고, 상기 가열관(25)의 중심과 본체(21) 내부 하단부 사이가 일정간격(제2간격)을 유지하도록 형성하여 된 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 보일러 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가열관(25)의 재질은 테프론인 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 보일러 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1간격은 15mm~25mm, 제2간격은 40mm~50mm인 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 보일러 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 열교환장치(20)를 병렬로 더 연결하여 그 출력을 배가시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 보일러 장치.

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