KR101444288B1 - 전자파발열체에 의한 보일러 - Google Patents

전자파발열체에 의한 보일러 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자파발열체에 의한 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄화규소가 포함된 전자파발열체에 전자파를 조사하여 열이 발생할 수 있도록 하고, 전자파발열체의 내부에 물이 통과하는 열교환파이프를 형성하여 물을 순간적으로 데워서 공급할 수 있도록 하되, 낮은 전력량으로도 순간적으로 열을 가할 수 있도록 한 전자파발열체에 의한 보일러에 관한 것이다.
본 발명의 전자파발열체에 의한 보일러에 의하면 전자파발진기에 전원만 공급하면 충분한 열량을 얻을 수 있으므로 장치가 간단하고, 낮은 전력사용량으로도 충분한 온수를 공급할 수 있으며, 전자파의 세기를 조절하여 전자파발열체가 순간적으로 열을 낼 수 있으므로 온수를 빠르게 공급할 수 있어서 편리한 등의 효과가 발생한다.
특히, 본 발명의 보일러는 환경오염을 발생시키는 화석연료의 사용을 줄이면서도 친환경 발전설비인 태양광 발전기, 풍력발전기 등과 함께 사용할 수 있어서 친환경적인 효과 등이 발생한다.

Description

전자파발열체에 의한 보일러{BOILER USING USING MICROWAVE HEAT GENERATOR}
본 발명은 전자파발열체에 의한 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄화규소가 포함된 전자파발열체에 전자파를 조사하여 열이 발생할 수 있도록 하고, 전자파발열체의 내부에 물이 통과하는 열교환파이프를 형성하여 물을 순간적으로 데워서 공급할 수 있도록 하되, 낮은 전력량으로도 순간적으로 열을 가할 수 있도록 한 전자파발열체에 의한 보일러에 관한 것이다.
지금까지 난방 또는 온수를 공급하는 보일러는 전기축열방식온수보일러, 전기보일러, 기름보일러, 가스보일러, 연탄보일러 등이 제공된다.
상기와 같이 보일러가 이름지어지는 이유는 열원의 종류에 따라서 이름을 부르게 되는데, 각각 열교환실에서 파이프를 통과하는 물과 열교환을 통하여 온수를 얻는데 그 목적이 있다.
상기 보일러의 열교환실에서 파이프를 통과하는 물과 열교환이 이루어질 때 전기보일러는 전기히터를 활용하고, 가스 및 전기 보일러는 버너를 사용하며 연탄보일러는 연탄이 연소하는 열을 그대로 활용한다.
종래의 보일러에 관한 기술은 대한민국 특허청 등록특허공보 제0135411호, 제061817호, 공개특허공보 제1997-0047413호, 제1999-0079004호, 제2000-0018209호 및 공개 실용신안공보 제2000-0005034호 등에 개시된 바 있다.
최근에는 전자파(microwave)를 이용한 보일러에 관한 기술이 대한민국특허청 등록특허공보 제0056791호, 제0994834호, 제0932179호, 등록실용신안공보 제0221861호 등에 개시된 바 있는데, 종래의 전자파를 이용한 보일러는 전자파가 물의 분자활동에 직접적으로 영향을 미치도록 하여 효율이 좋은 보일러를 만드는데 그 목적이 있다.
그러나, 종래의 보일러는 다음과 같은 문제점이 있었다.
(1) 열교환파이프에 열을 가하기 위해서 화석연료를 태우기 때문에 별도의 연소실이 구비되고, 배기관이 형성되는 등 장치가 복잡하다.
(2) 물을 가열하기 위해서 저항식 히터를 사용할 경우에는 높은 전력량으로 사용하기에 충분한 온수의 공급이 어렵다.
(3) 높은 열을 빠르게 공급하지 못하므로 순간적으로 온수를 공급할 수 없어서 온수를 사용하기 위해서 오랫동안 기다려야 하므로 불편하다.
(4) 종래의 전자파를 이용한 보일러는 수조 혹은 파이프에 직접 전자파를 조사하여 물분자가 활성화되도록 하여 온도를 상승시킴으로, 소음이 발생하고 폭발위험 등의 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 수조가 형성되고, 수로로부터 물이 유동하는 파이프가 형성되며 열교환실이 형성되는 일반적인 보일러에 있어서,
상기 열교환실은 전자파발진기가 연결된 도파관이 일측에 관통형성된 챔버형태의 몸체와;
상기 몸체의 내부에 형성되고, 다수개로 나뉘어져 연결되는 열교환파이프가 주연부에 형성되는 전자파발열체가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자파발열체에 의한 보일러에 의하면 다음과 같은 효과가 발생한다.
(1) 전자파발진기에 전원만 공급하면 충분한 열량을 얻을 수 있으므로 장치가 간단하다.
(2) 낮은 전력사용량으로도 충분한 온수를 공급할 수 있다.
(3) 전자파의 세기를 조절하여 전자파발열체가 순간적으로 열을 낼 수 있으므로 온수를 빠르게 공급할 수 있어서 편리하다.
(4) 물분자를 직접적으로 활성화하지 않고, 전자파발열체에서 발생하는 열로 온수를 만들기 때문에 소음이나 기타 문제가 발생하지 않고 안전하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 전자파발열체에 의한 보일러의 개념 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 전자파발열체에 의한 보일러의 일부 단면 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 전자파발열체에 의한 열공급장치의 보일러의 측단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 전자파발열체에 의한 열공급장치의 보일러가 친환경 발전설비와 함께 사용된 사용상태도.
본 발명은 수조(10)가 형성되고, 수로(10)로부터 물이 유동하는 파이프(11)가 형성되며 열교환실(100)이 형성되는 일반적인 보일러에 있어서,
상기 열교환실(100)은 전자파발진기(120)가 연결된 도파관(130)이 일측에 관통 형성된 챔버형태의 몸체(110)와;
상기 몸체(110)의 내부에 형성되고, 다수개로 나뉘어져 연결되는 열교환파이프(210)가 주연부에 형성되는 전자파발열체(200)가 형성된다.
일반적인 보일러는 열교환실(100)과 수조(10)로 구성되고, 화석연료의 연소를 위해서 연료공급장치, 연료공급관, 버너, 연소실 및 배기관 등이 형성되는데, 이러한 구성은 본 발명에서는 모두 제거된다.
상기 열고환실(100)은 몸체(110)와 공간부만큼 이격되어 형성되는 전자파발열체(200)가 형성되고, 상기 전자파발열체(200)의 벽체에는 열교환파이프(210)가 삽입 형성된다.
상기 열교환파이프(210)는 전자파발열체(200)의 주연부를 감싸서 형성되거나, 가늘게 다수개의 파이프들로 나뉘어서 내벽에 포함되어 구성될 수 있다.
상기 전자파발열체(200)는 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 가운데에 중공부(230)가 형성되어 전자파가 반사되면서 투입될 수 있도록 형성된다.
상기 중공부(230)는 도 3과 같이 일측이 개방되어, 몸체(110)의 내벽에 반사되는 전자파가 내부 전자파발열체(200)의 내부 깊숙이 조사될 수 있도록 형성된다.
상기 전자파발열체(200)는 탄화규소(SiC), 그라파이트(graphite) 및 황토를 섞어서 성형하되, 탄화규소 40중량%, 그라파이트 30중량% 및 황토 30중량%를 혼합하여 황토가 세라믹(ceramic)화 될 수 있도록 고온 고압으로 성형한다.
상기 전자파발열체(200)에 수치 한정된 탄화규소의 중량% 이상으로 많이 포함될 경우에는 전자파발열체(200)의 취성이 높아지고, 중량% 이하로 적게 포함될 경우에는 발열량이 부족하게 된다. 단, 1 ~ 9 중량% 정도의 편차는 본원 발명의 목적을 달성하는데 큰 문제는 없다.
상기 전자파발열체(200)에 수치 한정된 그라파이트의 중량% 이상 혹은 이하가 포함될 경우에는 별다른 변화는 없으나, 다른 재료들의 중량%에 영향을 미치므로 본 발명의 수치한정이 적당하다.
상기 전자파발열체(200)에 수치 한정된 황토의 중량% 이상으로 많이 포함될 경우에는 전자파발열체(200)의 취성이 높아지고, 발열량도 부족하게 되며, 중량% 이하로 많이 포함될 경우에는 성형이 잘 되지 않고, 발열량도 떨어지게 된다. 단, 1 ~ 9 중량% 정도의 편차는 본원 발명의 목적을 달성하는데 큰 문제는 없다.
상기 그라파이트는 탄소 섬유를 강화하여 열처리한 재료로 전자파발열체(200)의 내구성을 높일 수 있고, 황토는 강한 내열성을 가지고, 탄화규소는 전자파(극초단파 혹은 마이크로파)에 반응한다.
상기 탄화규소의 규소분자가 전자파에 반응하여 진동하고, 황토(세라믹) 분자들과 마찰하면서 강한 열을 연속적으로 발생시키고, 이러한 열이 전자파발열체(200)의 외벽에 접촉하는 공기와 열교환하여 공기에 열을 공급한다.
상기 전자파발열체(200)는 중공부(230)를 중심으로 상하로 쪼개져서 결합가능하도록 형성되고, 다수 개로 나눠진 열교환파이프(210)는 각각 내벽에 포함되어 형성될 수 있다.
상기 도파관(130)은 금속으로 된 중공형 파이프로, 전자파발진기(120)에 의해서 발생한 전자파를 내벽에서 연속적으로 반사하면서 전파하도록 형성되는 일반적인 사각 또는 원형의 금속관이다.
상기 전자파발진기(120)는 칼라이스트(klystron : 속도변조관)이라는 특수 전자관에 의해서 전자파를 발생하는 일반적인 장치로 마그네트론(magnetron) 등 다양한 장치가 제공되고 있다.
상기 전자파발진기(120)는 종래에 수 메가헤르쯔(MHz)에서 수 기가헤르쯔(GHz)의 주파수의 전자파(microwave)를 발진할 수 있도록 형성된다. 바람직하게는 800MHz ~ 3GHz의 주파수로 전자파를 발진할 수 있는 전자파발진기(120)가 사용된다.
본 발명의 보일러는 낮은 전력사용량으로도 전자파발열체(200)가 충분한 열량을 발생할 수 있어서, 태양광 발전기, 풍력발전기 등과 같이 비교적 전력생산량이 적지만 친환경적인 발전설비와 연결하여 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 전자파발열체에 의한 열공급장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 보일러를 설치한 상태에서 온수를 공급하기 위해서 전원공급장치(13)을 작동하면 펌프에 의해서 파이프(11)의 물이 연교환실(110)로 유입된다.
이때, 전자파발진기(120)에 전원이 인가되어 전자파가 도파관(130)을 통해서 몸체(110)의 공간부(112)로 조사되고, 몸체(110)의 내벽에서 반사되어 전자파발열체(200)에 전체적으로 전자파가 도달한다.
또한, 중공부(230)를 통해서 전자파발열체(200)의 내부의 내벽까지 전자파가 도달된다.
상기와 같이 전자파발열체(200)에 전자파가 침투되면 탄화규소가 진동하고, 진동하는 탄화규소와 세라믹분자들이 서로 진동하여 열을 발생시키게 되어 열교환파이프(210)에 열을 공급하게 된다.
본 발명의 전자파발열체(200)는 전자파발진기(120)에 공급되는 전력이 일반 저항식 히터에 공급되는 전력의 10% 수준으로도 충분한 발열을 할 수 있으므로 전력소모량이 현저히 적고, 전자파의 세기를 조절하면 전자파발열체(200)의 온도를 쉽게 제어할 수 있어서 열 대응속도가 빠르다.
본 발명의 전자파발열체에 의한 보일러에 의하면 전자파발진기에 전원만 공급하면 충분한 열량을 얻을 수 있으므로 장치가 간단하고, 낮은 전력사용량으로도 충분한 온수를 공급할 수 있으며, 전자파의 세기를 조절하여 전자파발열체가 순간적으로 열을 낼 수 있으므로 온수를 빠르게 공급할 수 있어서 편리하고, 물분자를 직접적으로 활성화하지 않고, 전자파발열체에서 발생하는 열로 온수를 만들기 때문에 소음이나 기타 문제가 발생하지 않고 안전한 등의 효과가 발생한다.
특히, 본 발명의 보일러(1)는 환경오염을 발생시키는 화석연료의 사용을 줄이면서도 친환경 발전설비인 태양광 발전기, 풍력발전기 등과 함께 사용할 수 있어서 친환경적인 효과 등이 발생한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 특허청구범위에 의해 포괄되는 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.
1 : 보일러
10 : 수조 11 : 파이프
100 : 열교환실 110 : 몸체
112 : 공간부 120 : 전자파발진기
130 : 도파관 200 : 전자파발열체
210 : 열교환파이프 230 : 중공부

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 수조가 형성되고, 수조로부터 물이 유동하는 파이프가 연결형성되는 열교환실로 구성되되,
    상기 열교환실은 800MHz ~ 3GHz의 주파수로 마이크로웨이브를 발진할 수 있는 전자파발진기가 연결된 도파관이 일측에서 관통되는 챔버형태의 몸체가 형성되고,
    상기 몸체의 내부에 형성되며, 벽체에 다수개로 나뉘어져 포함되는 열교환파이프가 형성된 전자파발열체로 구성되는데,
    상기 전자파발열체는 가운데에 일측으로 개방되는 중공부가 형성되고, 상기 중공부을 중심으로 상하로 나눠질 수 있도록 형성되며, 탄화규소 40중량%, 그라파이트 30중량% 및 황토 30중량%를 혼합하여 황토가 세라믹화될 수 있도록 고온 고압으로 성형한 것을 특징으로 하는 전자파발열체에 의한 보일러.
  5. 삭제
  6. 삭제
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