KR101609678B1 - 고온 발열용 마이크로웨이브 발열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온 발열용 마이크로웨이브 발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로웨이브가 탄화규소를 포함한 발열체에 조사되어 발열하는 마이크로웨이브 발열체를 형성하되, 발열패널을 다수개의 발열조각패널을 서로 연결하여 형성하고, 각 발열조각패널에는 다수개의 피라미드형상의 흡수발열부가 형성되어 도달한 마이크로웨이브가 반사되어 다시 마이크로웨이브 발진기를 손상시키지 않도록 하고 열효율도 높은 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 않아서 마이크로웨이브의 누출이 없고, 각 발열조각패널의 패널과 각 흡수패널에 형성된 다수개의 홀에 의해서 열팽창을 흡수할 수 있어서 고온에서도 쉽게 크랙이 발생하지 않으며, 도달한 마이크로웨이브는 흡수패널의 피라미드형상에 의해서 상쇄되어 반사되지 않고 모두 흡수되어 열을 발생할 수 있어서 마이크로웨이브의 역류가 없고, 발열면적이 넓어서 열효율이 매우 높은 등의 효과가 발생한다.

Description

고온 발열용 마이크로웨이브 발열체{MICROWAVE HEATER FOR HIGH DEGREE}

본 발명은 고온 발열용 마이크로웨이브 발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로웨이브가 탄화규소를 포함한 발열체에 조사되어 발열하는 마이크로웨이브 발열체를 형성하되, 발열패널을 다수개의 발열조각패널을 서로 연결하여 형성하고, 각 발열조각패널에는 다수개의 피라미드형상의 흡수발열부가 형성되어 도달한 마이크로웨이브가 반사되어 다시 마이크로웨이브 발진기를 손상시키지 않도록 하고 열효율도 높은 고온발열용 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, 특히 고기를 굽는 장치 등에 많이 제공되고 있다.

본원 발명자는 알루미늄 금속제를 녹일 수 있는 마이크로웨이브를 이용한 발열체를 개발하여 대한민국 특허청 등록특허공보 제1346614호에 개시한 바 있다.

상기 마이크로웨이브 발열체에 관한 다른 기술은 대한민국 특허청 공개실용신안공보 제2009-0007780호, 특허등록공보 제1334028호 등에 개시된 바 있다.

그러나, 종래의 고온 발열용 마이크로웨이브 발열체는 다음과 같은 문제점이 있었다.

(1) 발열체의 발열패널을 넓게 형성하기 위해서 다수개의 발열조각패널을 고온용 본드로 서로 접착하여 형성하는데, 이러한 접착부분이 고온에 의해서 떨어져서 마이크로웨이브가 누출될 수 있다.

(2) 각 발열조각패널이 고온으로 인한 열팽창에 의해서 쉽게 크랙이 발생하여 마이크로웨이브가 누출될 수 있다.

(3) 마이크로웨이브가 발열패널에 부딪힌 후 반사되어 다시 도파관으로 역류하게 되어 마이크로웨이브 발진기에 손상을 가한다.

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 부분을 막을 수 있도록 다수개의 발열조각패널이 조립식으로 형성되는 발열패널이 형성되되,

상기 각 발열조각패널은 탄화규소를 주원료로 형성된 사각형상의 판재가 형성되고, 상기 사각형상의 판재에 다수개의 정사각형 사각홀이 형성되며, 상기 각 사각홀을 막을 수 있도록 하단이 개방된 사각뿔형상으로 형성되는 흡수패널이 형성되고, 상기 판재의 대응되는 양 모서리에 직각으로 절단된 결합부가 각각 형성되며, 상면의 연결된 두 변을 따라서 평면에서 볼 때 'ㄱ'자 형상으로 일정폭이 파진 하면접착부가 형성되고, 하면의 하면접착부와 대응되는 위치에 저면에서 볼 때 'ㄱ'자 형상으로 일정폭이 파진 상면접착부가 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

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

(1) 하면접착부와 상면접착부가 면접촉할 수 있도록 접착부분을 형성하여 넓은 면적이 고온용 본드로 서로 접착되므로 접착부분이 잘 떨어지지 않아서 마이크로웨이브의 누출이 없다.

(2) 각 발열조각패널의 패널과 각 흡수패널에 형성된 다수개의 홀에 의해서 열팽창을 흡수할 수 있어서 고온에서도 쉽게 크랙이 발생하지 않는다.

(3) 발열패널에 도달한 마이크로웨이브는 흡수패널의 피라미드형상에 의해서 상쇄되어 반사되지 않고 모두 흡수되어 열을 발생할 수 있어서 마이크로웨이브의 역류가 없고, 발열면적이 넓어서 열효율이 매우 높다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 고온발열용 마이크로웨이브 발열체의 개념사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 고온발열용 마이크로웨이브 발열체의 발열조각패널을 나타낸 사시개념도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 고온발열용 마이크로웨이브 발열체의 발열조각패널의 또다른 방향의 사시개념도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 고온발열용 마이크로웨이브 발열체의 발열조각패널의 측면도.
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 몸체부(100)의 개방된 부분으로 완전하게 막을 수 있도록 형성되는 단열부재(200)와; 상기 몸체부(100)의 개방된 부분을 막을 수 있도록 다수개의 발열조각패널(310)이 조립식으로 형성되는 발열패널(300)이 형성되되,

상기 각 발열조각패널(310)은 탄화규소를 주원료로 형성된 사각형상의 판재(320)가 형성되고, 상기 사각형상의 판재(320)에 다수개의 정사각형 사각홀(325)가 형성되며, 상기 사각홀(325)을 각각 막을 수 있도록 하단이 개방된 사각뿔형상의 흡수패널(330)이 형성되고, 상기 판재(320)의 대응되는 양 모서리에 직각으로 절단된 결합부(312)가 각각 형성되며, 상면의 연결된 두 변을 따라서 평면에서 볼 때 'ㄱ'자 형상으로 일정폭이 파진 하면접착부(314)가 형성되고, 하면의 하면접착부(314)와 대응되는 위치에 저면에서 볼 때 'ㄱ'자 형상으로 일정폭이 파진 상면접착부(316)가 각각 형성된다.

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 강한 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 탄화규소를 주성분으로 하여 사각형 판재의 형상으로 형성되는 다수개의 발열조각패널(310)을 서로 결합하여 형성한다.

상기 각 발열조각패널(310)은 탄화규소를 주원료로 형성된 사각형상의 판재(320)가 형성되고, 상기 사각형상의 판재(320)에 다수개의 정사각형 사각홀(325)가 형성되며, 상기 사각홀(325)을 각각 막을 수 있도록 하단이 개방된 사각뿔형상의 흡수패널(330)이 형성된다.

상기 판재(320)의 상단에 흡수패널(330)이 다수개가 연결형성되는 것으로, 사각홀(325)이 형성되지 않고 흡수패널(330)의 하단측면이 서로 연결형성될 수 있다.

상기 사각홀(325) 또는 흡수패널(330)의 하부는 정사각형상으로 형성되고, 그 높이가 3~15cm인 것이 적당하다.

상기 각 발열조각패널(310)의 판재(320)의 대응되는 양 모서리에 직각으로 절단된 결합부(312)가 각각 형성되며, 상면의 연결된 두 변을 따라서 평면에서 볼 때 'ㄱ'자 형상으로 일정폭이 파진 하면접착부(314)가 형성되고, 하면의 하면접착부(314)와 대응되는 위치에 저면에서 볼 때 'ㄱ'자 형상으로 일정폭이 파진 상면접착부(316)가 각각 형성된다.

상기 하면접착부(314)와 상면접착부(316)는 인접하는 발열조각패널(310)이 서로 접착되는 면으로, 측면에서 볼 때 'ㄴ'자, 'ㄱ'자 형상으로 각각 형성된다.

상기 하면접착부(314)와 상면접착부(316)의 각각 변에 파진 넓이는 1~20mm 가 적당하고, 오히려 폭을 넓게 하게 되면 열응력에 의해서 크랙이 발생할 수 있고, 폭이 너무 좁으면 마이크로웨이브의 누출의 우려가 발생한다.

상기 발열조각패널(310)에는 다수개의 홀(340)이 형성되는데, 상기 홀(340)의 직경은 마이크로웨이브 발진기(10)에서 방사되는 마이크로웨이브의 파장의 길이보다 작게 형성하여 마이크로웨이브는 통과할 수 없도록 형성된다.

상기 홀(340)은 판재(320) 및 흡수패널(330) 모두에 일정간격씩 이격되어 다수개가 형성되고, 상기 홀(340)의 직경의 크기는 1~10mm로 형성하는 것이 적당한데, 이는 마이크로웨이브의 파장에 따라 다르게 구성한다.

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 마이크로웨이브를 이용한 보일러의 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 녹이는 등의 열로 활용하게 된다.

상기와 같이 각 발열조각패널(310)을 서로 완벽하게 결합할 수 있으므로 넓은 면적의 발열패널(300)을 쉽게 형성할 수 있다.

상기 발열조각패널(310)의 흡수패널(330)에 의해서 도달한 마이크로웨이브가 반사될 때 이각으로 반사되어 이웃한 흡수패널(330)에 재흡수될 수 있으므로 역류가 일어나지 않는다.

또한, 흡수패널(330)에 의해서 발열면적이 넓어져서 열효율이 증가하도록 형성된다.

상기 홀(340)에 의해서 열응력을 흡수할 수 있으므로 크랙(crack)의 발생을 최소화할 수 있어서 내구성 및 열효율을 최대로 끌어올릴 수 있다.

본 발명의 고온 발열용 마이크로웨이브 발열체에 의하면 하면접착부와 상면접착부가 면접촉할 수 있도록 접착부분을 형성하여 넓은 면적이 고온용 본드로 서로 접착되므로 접착부분이 잘 떨어지지 않아서 마이크로웨이브의 누출이 없고, 각 발열조각패널의 패널과 각 흡수패널에 형성된 다수개의 홀에 의해서 열팽창을 흡수할 수 있어서 고온에서도 쉽게 크랙이 발생하지 않으며, 발열패널에 도달한 마이크로웨이브는 흡수패널의 피라미드형상에 의해서 상쇄되어 반사되지 않고 모두 흡수되어 열을 발생할 수 있어서 마이크로웨이브의 역류가 없고, 발열면적이 넓어서 열효율이 매우 높은 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 : 발열조각패널
312 : 결합부 314 : 하면접착부
316 : 상면접착부 320 : 판재
325 : 사각홀 330 : 흡수패널
340 : 홀

Claims (4)

1. 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 부분을 막을 수 있도록 다수개의 발열조각패널이 조립식으로 형성되는 발열패널이 형성되되,
   상기 각 발열조각패널은 탄화규소를 주원료로 형성된 사각형상의 판재(320)가 형성되고, 상기 사각형상의 판재에 다수개의 정사각형 사각홀이 형성되며, 상기 사각홀을 각각 막을 수 있도록 하단이 개방된 사각뿔형상의 흡수패널이 형성되고, 상기 판재의 대응되는 양 모서리에 직각으로 절단된 결합부가 각각 형성되며, 상면의 연결된 두 변을 따라서 평면에서 볼 때 'ㄱ'자 형상으로 일정폭이 파진 하면접착부가 형성되고, 하면의 하면접착부와 대응되는 위치에 저면에서 볼 때 'ㄱ'자 형상으로 일정폭이 파진 상면접착부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 고온 발열용 마이크로웨이브 발열체.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 판재의 상단에 흡수패널이 다수개가 연결형성되는 것을 특징으로 하는 고온 발열용 마이크로웨이브 발열체.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 흡수패널 및 판재에 다수개의 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 고온 발열용 마이크로웨이브 발열체.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체부의 내부에 형성되는 단열부재는 일면이 발열패널과 접착되도록 형성되거나, 10~50mm 이격되어 공기층을 형성하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고온 발열용 마이크로웨이브 발열체.

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