KR101408327B1 - 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치는 내부공간과 연통되는 유입구와 유출구를 가지는 챔버와, 상기 유입구와 유출구의 사이에 설치되며 길이 방향으로 가열통로가 형성된 유전발열체와, 상기 유전발열체의 하부의 챔버에 설치되어 상기 유전발열체를 가열하기 위한 마이크로 웨이브 발생유닛과, 상기 유전발열체의 상부에 마이크로 웨이브의 하부에 형성되는 무한궤도상의 궤적을 따라 설치되어 상기 유입구로 튜입된 건조 또는 가열물을 유출구측으로 이송시켜 배출하기 위한 컨베이어 유닛을 구비한다.
Description
본 발명은 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 마이크로 웨이브에 의해 발열하는 유전발열체를 열원으로 사용하는 건조 및 가열장치에 관한 것이다.
일반적으로 건조장치는 열원으로써 전열히터, 오일버너 등이 장착된 보일러을 이용하여 공기를 가열하고, 가열된 공기를 건조열원으로 사용하는 열풍건조 방식이나 대류 복사등과 같은 열전도를 이용한 전도방식 등이 있다.
이러한 가열방식은 열원의 열을 열전달매체를 통하여 전달하는 간접가열방식이므로 가열속도가 느리고, 온도의 제어가 용이하지 않다. 또한 열적 손실이 매우 많고, 이로 인하여 건조 효율이 상당히 떨어지며, 열원을 얻기 위해 사용되는 화석 에너지의 소비가 극심한 단점이 있다.
한편, 마이크로웨이브를 이용한 건조는 마이크로웨이브의 특징 중 하나인 유전 가열적 특성을 이용하여 순간적으로 마이크로웨이브가 피건조물내에 침투하여 가열시킴으로 인하여 고속가열이 가능하고, 피건조물 스스로가 발열됨으로 인하여 공기나 챔버를 데워주는 등의 화석에너지의 사용이 필요가 없어 에너지 절약에 상당히 큰 장점을 지니고 있다. 또한 마이크로웨이브의 출력을 조절함으로서 피건조물의 건조효율을 제어 할 수 있음으로 인하여 온도제어가 용이하고, 기존의 건조 장비에 비하여 장치가 간단한 장점을 지니고 있다.
대한민국 실용신안 공개 제 2009-007259호에는 마이크로 웨이브 누설방지 및 고온발열체를 이용한 연속 마이크로 웨이브 건조장치가 게시되어 있으며, 실용신안공개 제2009-008960호에는 마이크로웨이브와 고온발열체를 이용한 유류오염토양의 복원 및 중금속제거장치가 게시되어 있다.
그리고, 공개특허 제 2003-33196호에는 마이크로파 세라믹 발열체 조성물 및 그 제조방법이 게시되어 있다. 마이크로파 세라믹 발열체 조성물은 도석 25∼60 중량부, 코발트산화물(Co3O4) 1.2∼10 중량부, 탄화규소(SiC) 0.8∼10 중량부, 망간산화물(MnO2) 1.2∼8 중량부, 구리산화물(CuO) 1.2∼8 중량부, 철산화물(Fe2O3) 1.2∼10 중량부 및 물 18∼50 중량부를 포함한다.
그리고 한국 공개 특허 10-2004-0028324호에는 마이크로파를 이용한 건조장치가 게시되어 있다.
상기한 종래의 건조장치는 피 건조물의 연속적인 건조가 어렵고, 마이크로 웨이브를 구동시키기 위한 부품들이 열에 의해 쉽게 열화되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마이크로 웨이브에 의해 발열되는 유전 발열체를 열원으로 사용하여 연속적으로 피건조물 또는 가열대상물을 건조 및 가열할 수 있는 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 마이크로 웨이브를 구동시키기 위한 구동부를 냉각시킴과 아울러 구동부와 열교환 된 공기를 챔버내에 공급하여 건조효율을 향상시킬 수 있는 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치는 내부공간과 연통되는 유입구와 유출구를 가지는 챔버와, 상기 유입구와 유출구의 사이에 설치되며 다수의 관통공이 형성된 유전발열체와, 상기 유전발열체의 하부의 챔버에 설치되어 상기 유전발열체를 가열하기 위한 마이크로 웨이브 발생유닛과, 상기 유전발열체의 화부와 마이크로 웨이브의 하부에 형성되는 무한궤도상의 궤적을 따라 설치되어 상기 유입구로 튜입된 건조 또는 가열물을 유출구측으로 이송시켜 배출하기 위한 이송유닛을 구비한 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 유전발열체와 마이크로 웨이브 발생장치의 사이에 유전체 발열체로부터 발생된 열이 마이크로 웨이브 발생유닛로 전달되는 것을 방지하기 위한 단열재가 설치되고, 상기 챔버의 하부에 마이크로 웨이브 발생유닛를 구동시키기 위한 구동유닛이 설치되고 이의 상부 또는 하부에는 상기 구동유닛을 냉각시키기 위한 송풍팬이 설치되며 상기 챔버에는 송풍팬으로부터 송풍된 공기를 컨베이어유닛에 의해 이동되는 건조 또는 가열물의 이동로 측으로 공급하기 위한 덕트가 형성된다.
그리고 상기 챔버에 형성된 유입구 측에는 건조 또는 가열물을 이송유닛으로 공급하기 위한 공급슈트가 형성되고, 유출구측에는 배출슈트가 형성된다.
본 발명의 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치는 마이크로 웨이브를 이용하여 유전 발열체를 발열시켜고 이를 열원으로 이용하게 되므로 열원의 확보에 따른 비용을 줄일 수 있으며, 건조 또는 가열물의 건조 또는 가열이 컨베이어 유닛에 의해 연속적으로 이송되면서 이루어지게 되므로 건조 또는 가열효율을 향상시킬 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치의 정면도,
도 2는 도 1에 도시된 유전체 발열체와 컨베이어 유닛의 일부를 발췌하여 도시한 사시도,
도 3은 도 1의 요부 확대 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 유전체 발열체와 컨베이어 유닛의 일부를 발췌하여 도시한 사시도,
도 3은 도 1의 요부 확대 단면도.
본 발명에 따른 농산물 또는 핵 폐기물, 산업폐기물, 고분자 폐기물 등을 가열하기 위한 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치의 일 실시예를 도 1 내지 도 3에 나타내 보였다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치는 마이크로 웨이브에 의해 가열되는 유전발열체를 이용하여 건조 또는 가열물을 가열하거나 건조하기 위한 것으로, 챔버(20)에 유입구(21)와 유출구(22)가 형성되고, 상기 챔버(20)의 내부에는 상기 유입구(21)와 유출구(22) 사이의 내부공간에 유전발열체(30)가 설치된다. 상기 유전체발열체(30)는 길이 방향으로 가열통로(31)가 형성되고, 하면에는 상기 가열통로(31)와 연통되는 복수개의 통기공(32)들이 형성된다. 상기 통기공(32)은 하면측으로부터 상면측으로 갈수록 점차적으로 직경이 작아지는 구조를 가지고 있다. 이 통기공(32)은 후술하는 송풍팬들로부터 공급되는 공기가 분사되어 건조 또는 가열물의 가열 시 건조나 가열효율을 높일 수 있다. 상기 유전발열체는 복수개의 단위 블록들이 결합되어 이루어질 수 있으며, 복수개로 분할된 구조로 형성된다.
그리고 상기 유전발열체(30)의 외주면에는 단열을 위한 단열재(33)가 설치되는데, 이 단열재(33)는 유전발열체(30)로부터 발생되는 열에 의해 손상되지 않도록 내열성 재질로 이루어진다. 상기 유전발열체(30)는 탄화규소(silicon carbide)에 산화 알루미나가 혼합된 화합물로 이루어진다.
그리고 상기 챔버(20)의 내부에는 상기 단열재(33)에 의해 감싸여진 유전발열체(30)를 가열하기 위한 마이크로 웨이브 발진기(41)들을 포함하는 마이크로 웨이브 발생유닛(40)들을 구비한다. 상기 마이크로 웨이브 발진기(41)들은 유전체발열체(30)의 길이 방향으로 소정간격 유지되도록 배열된다. 상기 마이크로 웨이브 발생유닛(40)은 유전발열체(30)의 하면과 소정간격 이격되어 통기공(32)으로 공기를 공급하기 위한 공급통로(34)를 형성하는 하부측 단열재(33)와 인접되도록 설치함이 바람직한데, 상기 챔버(20) 내의 하부공간(35)은 공급통로(34)와 연결통로(36)에 의해 연결된 구조를 가진다. 상기 연결통로(36)에는 상기 하부공간(35)로부터 공급통로(34)로의 공기 흐름을 단속하는 댐퍼(37)가 설치된다.
그리고 상기 챔버(20)의 하부공간(35)에는 상기 마이크로웨이브 발진기(41)들을 구동시키기 위한 구동부(42)가 설치되는데, 상기 구동부(42)의 상부에는 구동부(42)로부터 발생되는 열을 냉각시키기 위한 팬(43)이 설치되는데, 상기 팬(43)으로부터 송풍된 가열공기는 연결통로(36)를 통하여 공급된다.
상기 마이크로 웨이브는 300㎒ 내지 300㎓ 사이를 마이크로 웨이브로 규정하고 있는데, 상기 유전발열체를 가열하기 위한 마이크로웨이브 발진기(41)는 2.45㎓ 이상의 마이크로웨이브를 발진하는 발진기를 사용함이 바람직하다. 상기 마이크로웨이브 발진기(41)는 마그네트론으로 이루어질 수도 있다. 상기 마이크로웨이브 발진기로부터 발생되는 마이크로웨이브는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 건조 또는 가열물에 따라 달라질 수 있다.
그리고 상기 유전발열체(30)에 형성된 가열통로(31)에는 건조를 위한 건조물 또는 소정의 온도로 가열하기 위한 가열물을 열이 발생하는 유전체 발열체의 가열통로를 따라 이송시키기 위한 이송유닛(50)이 설치되는데, 이 이송유닛(50)은 컨베이어로 이루어질 수 있다. 이 컨베이어는 유전발열체(30)으로부터 가열되는 가열온도에 충분히 견딜 수 있는 매쉬컨베이어 또는 체인컨베이어를 사용함이 바람직하다. 이송유닛(50)인 무한궤도상의 컨베이어는 가열통로의 내부에 설치되거나 가열통로(31)과 연결통로(36) 및 하부공간(35)를 경유하여 설치할 수 있다.(도 1 참조), 상기 하부공간(35)는 별도의 무한궤도상의 컨베이어가 통과하는 컨베이어 설치통로(38)가 형성될 수 있다. 그리고 상기 챔버(20)의 유입구(21)에는 가열통로(31)에 설치된 컨베이어를 통하여 이송시키기 위한 슈트(61)가 설치되고, 유출구(22) 측에는 건조물 또는 가열물을 저장하기 위한 컨테이너(62)가 설치된다. 유출구(22) 측에는 유출구(22)를 통하여 컨베이어로부터 배출되는 건조물 또는 가열물을 챔버의 외부로 배출하기 위한 배출슈트(미도시)가 설치될 수 있다.
한편, 상기 가열통로(31)에는 내부의 온도를 측정하기 위한 온도센서(71)들이 설치되고, 상기 마이크로 웨이브 발진기(41)는 제어부(70)에 의해 제어되어 유전발열체(30)의 발열온도를 제어된다.
그리고 상기 챔버(20)에는 가열통로(31)의 습기를 제거하기 위한 배기유닛(80)이 설치될 수 있는데, 이 배기유닛(80)은 상기 챔버(20)에 가열통로(31)와 연결되는 복수개의 분기덕트(81)들이 설치되고, 이 분기덕트(81)들은 메인덕트(82)와 연결된다. 상기 이 메인덕트(82)에는 상기 가열통로(31)로부터 습기를 배출하기 위한 배기팬(83)이 설치된다. 상기 배기 유닛(80)의 메인덕트에는 배출되는 공기와 열교환을 위하 열교환장치가 설치될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치를 이용하여 농산물를 건조 시키거나 산업 폐기물, 핵 폐기물 등을 가열하기 위해서는 상기 마이크로 웨이브 발진기(41)를 구동시켜 상기 유전발열체(30)에 마이크로 웨이브를 조사함으로써 유전발열체(30)가 발열되도록 한다.
상기 마이크로 웨이브에 의한 유전발열체(30)의 발열은 다음과 같이 이루어진다. 유전체 발열체(30)에는 +이온과 그에 근접되는 -의 전자대가 형성되어 있다. 이 상태에서 내부에 강한 전계를 가하면, 전자대가 전계의 방향으로 정열되고, 역으로 전계가 가해지면 전자대도 역으로 배열된다. 이와 같은 분자 내에서 쌍극자 회전이나 진동이 발생하여 내부에서 열이 발생하게 되는 것이다.
상기와 같이 유전발열체(30)가 발열되면, 상기 이송유닛(50)인 컨베이어를 구동시킴과 아울러 상기 유입구(21)의 슈트를 통하여 건조를 위한 건조물 또는 가열물을 가열통로(31)를 따라 이동하는 무한궤도상의 컨베이어의 벨트 즉, 매쉬벨트, 벨트체인에 공급한다. 이와 같이 컨베이어에 공급된 건조물 또는 가열물은 컨베이어에 의해 가열통로(31)를 따라 이동하면서 유전발열체(30)로부터 발생하는 열에 의해 가열된다.
이러한 과정에서, 상기 마이크로 웨이브발진기(41)를 구동시키기 위한 구동부로부터 발생되는 열은 팬(43)에 의해 하부공간(35), 연결통로(36) 및 공급통로(34)틀 통하여 통기공(32)으로 배출된다. 상기 통기공(32)을 통하여 배출되는 가열된 공기( 구동부와 열교환되어 가열된 공기)는 이송유닛(50)인 컨베이어에 의해 가열되는 건조물 또는 가열물의 가열효율을 높일 수 있다. 특히 건조물 또는 가열물의 건조 또는 가열시 발생되는 수분(습증기)를 분기덕트(81)와 메인덕트(82)를 통하여 배출할 수 있다. 여기에서 가열물을 높을 온도에서 가열하고자 하는 경우, 상기 통기공(32)을 통하여 배출되는 공기가 상대적으로 낮을 수 있으므로 연결통로에 설치된 덕트(62)를 이용하여 통기공(32)으로의 공기의 배출을 차단할 수도 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치는 건조물 또는 가열물을 컨베이어를 통하여 연속적으로 공급할 수 있으므로 건조물 또는 가열물의 가열에 따른 효율을 향상시킬 수 있다. 특히, 핵폐기물 또는 방사선에 오염된 토양을 상대적으로 높은 온도(300도 이상)로 가열함을써 정화시킬 수도 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직 한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명은 각종 농산물, 해양동식물, 가종산업시설에 있어서의 건조장치, 방사선 오염물질의 건조 및 가열장치로서 적용 가능하다.
20; 발열로 본체
40; 마이크로 웨이브 발진유닛
50; 이송유닛
70; 제어부
80; 배기유닛
40; 마이크로 웨이브 발진유닛
50; 이송유닛
70; 제어부
80; 배기유닛
Claims (4)
- 내부공간과 연통되는 유입구와 유출구를 가지는 챔버와, 상기 유입구와 유출구의 사이에 설치되며 길이 방향으로 가열통로가 형성된 유전발열체와, 상기 유전발열체의 하부의 챔버에 설치되어 상기 유전발열체를 가열하기 위한 마이크로 웨이브 발생유닛과, 상기 유전발열체의 하부와 마이크로 웨이브 발생유닛의 하부에 형성되는 무한궤도상의 궤적을 따라 설치되어 상기 유입구로 투입된 건조 또는 가열물을 유출구측으로 이송시켜 배출하기 위한 이송유닛을 구비하며,
상기 유전발열체의 가열통로 내에 건조물 또는 가열물로부터 발생되는 수분을 배출하기 위한 배기유닛을 구비하고,
상기 챔버에는 마이크로 웨이브 발생유닛을 구동시키기 위한 구동부가 설치되는 하부공간부와 유전발열체의 하면에 형성된 공급통로를 연결하는 연결통로가 형성된 것을 특징으로 하는 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치. - 제 1항에 있어서,
상기 유전발열체의 하면에는 마이크로 웨이브 발생유닛를 구동시키기 위한 구동부와 열교환이 이루어진 공기를 상기 가열통로로 공급하기 위한 다수개의 통기공이 형성된 것을 특징으로 하는 유전발열체를 이용한 건조 및 가열장치. - 삭제
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