KR101599475B1 - 고온 발열용 대형 마이크로웨이브 발열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온 발열용 마이크로웨이브 발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로웨이브가 탄화규소를 포함한 발열체에 조사하여 발열하는 마이크로웨이브 발열체를 다수개의 수평조각패널로 형성하고 이를 서로 연결하여 넓은 면적으로 형성하되, 결합부분이 떨어지지 않고, 고온에서도 크랙이 발생하지 않는 효과가 있는 고온발열용 마이크로웨이브 발열체에 관한 것이다.
본 발명의 고온 발열용 마이크로웨이브 발열체에 의하면 하면접착부와 상면접착부가 면접촉할 수 있도록 접착부분을 형성하여 넓은 면적이 고온용 본드로 서로 접착되므로 접착부분이 잘 떨어지지 않고, 발열패널의 각 수평조각패널에 전바파가 누출되지 않을 정도의 직경으로 다수개의 홀을 형성하여 열팽창을 흡수할 수 있어서 고온에서도 쉽게 크랙이 발생하지 않으며, 각 수평조각패널의 접착부분에서도 마이크로웨이브 누설없이 가열되어 열효율이 매우 좋은 등의 효과가 발생한다.

Description

고온 발열용 대형 마이크로웨이브 발열체{MICROWAVE HEATER FOR HIGH DEGREE}

본 발명은 고온 발열용 대형 마이크로웨이브 발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로웨이브가 탄화규소를 포함한 발열체에 조사하여 발열하는 마이크로웨이브 발열체를 다수개의 수평조각패널로 형성하고, 양측에 형성된 가이드 사이에 설치하고, 서로 결합부분을 겹치도록 형성하여, 대형으로 형성되어도 자중에 의한 파손의 우려가 없고, 열응력에 의한 크랙의 발생도 거의 없으며, 몸체부의 과도한 열상승이 없어 장비의 수명이 긴 고온 발열용 대형 마이크로웨이브 발열체에 관한 것이다.

종래에 열을 이용하여 제품을 가공하거나, 보온을 위해 열을 사용하기 위해서는 열원으로 여러가지 종류의 히터를 사용하는데, 상기 히터는 발열체가 중요하게 된다.

종래에는 발열체로 전기저항을 이용하여 발생하는 열을 전달하는 세라믹히터, 화석연료를 이용한 버너 등을 열원으로 사용하고 있다.

최근에는 마이크로웨이브에 의해서 발열되는 발열체를 이용하여 열을 이용하는 마이크로웨이브 발열체가 개발되어 제공되고 있는데, 이러한 마이크로웨이브 발열체는 주로 평판구조로 형성되어 평판 전면에 고른 열이 발생하도록 마이크로웨이브를 조사한다.

상기 평판형 마이크로웨이브 발열체에 관한 기술은 실생활에 많이 활용되고 있는데, 연속식 건조기나 구이기 또는 제품제조 등에 많이 이용되고 있다.

상기 마이크로웨이브 발열체에 관한 기술은 대한민국 특허청 공개실용신안공보 제2009-0007780호 및 2009-0007259 등에 개시된 바 있다.

그러나, 종래의 마이크로웨이브 발열체는 주로 온도가 낮은 데서 활용되는 것인데 다음과 같은 문제점이 있었다.

(1) 발열체의 온도가 1400℃ ~ 1600 ℃까지 상승하게 되면 열응력에 의해서 크랙이 발생하여 마이크로웨이브가 누출된다.

(2) 대형으로 형성할 때 각 수평조각패널을 부착하는 접착제가 녹거나 갈라져서 찢어진다.

(3) 대형으로 형성될 때 발열체의 발열방향이 하향으로 놓여지게 되면 자중에 의해서 갈라지거나 파손된다.

상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 마이크로웨이브발진기와; 상기 마이크로웨이브발진기에 연결되는 도파관과; 상기 도파관의 끝단에 연결되고, 도파관이 연결된 반대편이 개방된 박스형상의 몸체부와; 상기 몸체부의 개방된 부분으로 완전하게 막을 수 있도록 형성되는 단열부재와; 상기 몸체부의 개방된 부분의 내벽에 대응되는 가이드가 설치되고, 상기 가이드에 양측이 지지되는 다수개의 수평조각패널이 서로 결합되는 발열패널이 형성되되,

상기 각 수평조각패널은 탄화규소를 주원료로 형성된 직사각형상의 판재로 형성되고, 상기 상면과 하면에 암수결합구조를 형성하며, 각 암수결합구조에는 고온용 접착제를 사용하여 결합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 고온 발열용 대형 마이크로웨이브 발열체에 의하면 다음과 같은 효과가 발생한다.

(1) 발열체의 온도가 1400℃ ~ 1600 ℃까지 상승하여 열응력 크게 발생하여도 다수개의 홀이 이를 흡수 또는 분산할 수 있으므로 크랙이 발생하지 않는다.

(2) 가이드에 의해서 다수개의 수평조각패널이 구조적으로 튼튼하게 고정되어 각 접착부분에 하중이 적게 가해져서 마이크로웨이브의 누출이 없다.

(3) 대형으로 형성되어도 자중을 충분히 버틸 수 있도록 가이드가 형성되어 있어서 매우 안전하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 고온발열용 마이크로웨이브 발열체의 개념사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 고온발열용 마이크로웨이브 발열체이 형성된 구조를 나타낸 측단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 고온발열용 마이크로웨이브 발열체의 암,수결합구조를 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 고온발열용 마이크로웨이브 발열체의 정면도 및 일부 평면도.
도 5는 평판의 홀의 위치와 크기에 따른 쉴드효과를 설명하기 위한 개념도.

본 발명은 마이크로웨이브발진기(10)와; 상기 마이크로웨이브발진기(10)에 연결되는 도파관(20)과; 상기 도파관(20)의 끝단에 연결되고, 도파관(20)이 연결된 반대편이 개방된 박스형상의 몸체부(100)와; 상기 몸체부의 개방된 부분으로 완전하게 막을 수 있도록 형성되는 단열부재(200)와; 상기 몸체부(100)의 개방된 부분의 내벽에 대응되는 가이드(310)가 설치되고, 상기 가이드(310)에 양측이 지지되는 다수개의 수평조각패널(320)이 서로 결합되는 발열패널(300)이 형성되되,

상기 각 수평조각패널(320)은 탄화규소를 주원료로 형성된 직사각형상의 판재로 형성되고, 상기 판재의 상면과 하면이 암,수결합구조(322,324)를 형성하며, 각 암,수결합구조(322,324)에는 고온용 접착제를 사용하여 서로 결합한다.

상기 마이크로웨이브발진기(10)는 마그네트론으로 마이크로웨이브를 발생시키는 장비로 탄화규소(SiC)를 진동시킬 수 있는 주파수를 사용하는 수 메가헤르츠(MHz)에서 수 기가헤르츠(GHz)까지 다양하게 사용될 수 있다.

상기 도파관(20)은 마이크로웨이브발진기(10)에서 발생된 마이크로웨이브를 원하는 곳으로 이동시키는 종래의 관으로 형성되고, 몸체부(100)와 관통되어 형성된다.

상기 단열부재(200)는 열차단이 좋은 강화 유리섬유 등으로 형성되고, 2중 3중으로 형성되어, 발열패널(300)에서 발생되는 열이 몸체부(100)를 따라 유출되는 것을 방지하도록 형성된다.

상기 몸체부(100)는 일측의 가운데에 도파관(20)이 연통되고, 타측이 개방되며, 개방된 타측에 단열부재(200)가 삽입고정된다.

상기 몸체부(100)의 개방된 일면에는 발열패널(300)이 고정되는데, 상기 발열패널(300)은 몸체부(100)의 내벽에 대응되도록 'ㄷ'자 형상의 두 개의 가이드(310)가 각각 형성되고, 상기 각 가이드(310)에 양측이 삽입되는 직사각형상으로 형성되는 다수개의 수평조각패널(320)이 연속적으로 결합된다.

상기 수평조각패널(320)은 탄화규소를 주성분(90 중량%)으로 형성하여 직사각형상으로 형성된다.

상기 각 수평조각패널(320)의 상하부에는 각각 암,수결합구조(322,324)가 각각 형성된다.

상기 암결합구조(322)는 상부에, 수결합구조(324)는 하부에 각각 형성되어 상부에 설치되는 수결합구조(324)가 암결합구조(322)에 삽입결합될 수 있도록 형성된다.

상기 암,수결합구조(322,324)는 'ㄴ','ㄱ'자 형상으로 형성되거나 오목요철, 볼록요철 형태로 형성될 수 있다.

상기 수평조각패널(320)에는 다수개의 홀(330)이 형성되는데, 상기 홀(330)의 직경은 마이크로웨이브발진기(10)에서 방사되는 마이크로웨이브의 파장의 길이보다 작게 형성하여 마이크로웨이브는 통과할 수 없도록 형성된다.

상기 홀(330)의 직경의 크기는 1~10mm로 형성하는 것이 적당하고, 마이크로웨이브의 파장의 크기에 따라 설정한다.

상기 홀(320)의 크기와 배치에 따른 마이크로웨이브의 쉴드효과는

로 계산할 수 있는데, 쉴드효과가 50dB 미만으로 될 수 있도록 직경을 설정하면 된다.

상기 몸체부(100)의 내부에 형성되는 단열부재(200)는 일면이 발열패널(300)과 접착되도록 형성되거나, 10~50mm 이격되어 공기층을 형성함으로써 발열패널(300)에서 발생한 열이 몸체부(100)의 내부를 통해 외부로 전달되는 것을 막을 수 있도록 형성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 고온 발열용 대형 마이크로웨이브 발열체의 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기 마이크로웨이브발진기(10)를 가동시키면 마이크로웨이브가 발진되고, 발진된 마이크로웨이브는 도파관(20)을 따라서 몸체부(100)의 내부로 전파된다.

이후, 몸체부(100)의 내부로 전파된 마이크로웨이브는 단열부재(200)를 통과하여 발열패널(300)에 조사되는데, 이때, 탄화규소의 분자를 진동시켜 열을 발생시킨다.

상기 발열패널(300)에 의해서 발생되는 열은 제품을 생산하기 위한 인고트를 녹이거나, 연속 건조기 등에 공급하는 열로 활용한다.

본 발명의 발열체를 상부에 설치할 경우에도 가이드(310)에 의해서 완전하게 고정되므로 자중에 의한 파손이 방지되고, 암,수결합구조(322,324)로 완벽하게 결합되므로 마이크로웨이브의 누출이 없다.

또한, 상기 홀(330)에 의해서 열응력을 흡수할 수 있으므로 크랙(crack)의 발생을 최소화할 수 있어서 내구성 및 열효율을 최대로 끌어올릴 수 있다.

본 발명의 고온 발열용 대형 마이크로웨이브 발열체에 의하면 발열체의 온도가 1400℃ ~ 1600 ℃까지 상승하여 열응력 크게 발생하여도 다수개의 홀이 이를 흡수 또는 분산할 수 있으므로 크랙이 발생하지 않고, 가이드에 의해서 다수개의 수평조각패널이 구조적으로 튼튼하게 고정되어 각 접착부분에 하중이 적게 가해져서 마이크로웨이브의 누출이 없으며, 대형으로 형성되어도 자중을 충분히 버틸 수 있도록 가이드가 형성되어 있어서 매우 안전한 등의 효과가 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.

10 : 마이크로웨이브발진기 20 : 도파관
100 : 몸체부 200 : 단열부재
300 : 발열패널 310 : 가이드
320 : 수평조각패널 322 : 암결합구조
324 : 수결합구조 330 : 홀

Claims (5)

1. 마이크로웨이브 발진기와; 상기 마이크로웨이브 발진기에 연결되는 도파관과; 상기 도파관의 끝단에 연결되고, 도파관이 연결된 반대편이 개방된 박스형상의 몸체부와; 상기 몸체부의 개방된 부분으로 완전하게 막을 수 있도록 형성되는 단열부재와; 상기 몸체부의 개방된 부분의 내벽에 대응되는 가이드가 설치되고, 상기 가이드에 양측이 지지되는 다수개의 수평조각패널이 서로 결합되는 발열패널이 형성되되,
   상기 각 수평조각패널은 탄화규소를 주원료로 형성된 직사각형상의 판재로 형성되고, 상기 판재의 상면과 하면이 암,수결합구조를 형성하며, 각 암,수결합구조에는 고온용 접착제를 사용하여 서로 결합하는 것을 특징으로 하는 고온 발열용 대형 마이크로웨이브 발열체.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 각 수평조각패널에는 다수개의 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 고온 발열용 대형 마이크로웨이브 발열체.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 가이드는 단면이 'ㄷ'자 형상으로 수평조각패널의 양측면을 지지할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고온 발열용 대형 마이크로웨이브 발열체.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 암,수결합구조는 요철형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 고온 발열용 대형 마이크로웨이브 발열체.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체부의 내부에 형성되는 단열부재는 발열패널과 10~50mm 이격되어 형성되어 공기층이 형성되는 것을 특징으로 하는 고온 발열용 대형 마이크로웨이브 발열체.

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