KR101644342B1 - Heat supply device using microwave heat generator - Google Patents

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KR101644342B1 KR1020130108267A KR20130108267A KR101644342B1 KR 101644342 B1 KR101644342 B1 KR 101644342B1 KR 1020130108267 A KR1020130108267 A KR 1020130108267A KR 20130108267 A KR20130108267 A KR 20130108267A KR 101644342 B1 KR101644342 B1 KR 101644342B1
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Abstract

본 발명은 전자파발열체에 의한 열공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄화규소가 포함된 전자파발열체에 전자파를 조사하여 열이 발생할 수 있도록 하고, 유동장치를 통하여 공기와 전자파발열체가 서로 열교환이 이루어지도록 하여 낮은 전력량으로도 충분한 열량을 가진 공기를 공급할 수 있도록 한 전자파발열체에 의한 열공급장치에 관한 것이다.
본 발명의 전자파발열체에 의한 열공급장치에 의하면 전력소모량을 최소화할 수 있는 전자파발열체를 가열수단으로 사용하기 때문에 전력소모량이 현저히 낮고, 전자파발진기에 전원만을 공급하고, 온도의 상승을 위해서 전자파의 세기를 조절하면 되므로 장치가 매우 간단하며, 전력소모량이 적으면서도 높은 열량을 낼 수 있으므로 시설유지비 및 제품단가를 현저히 낮출 수 있는 등의 효과가 발생한다.The present invention relates to a heat supply apparatus using an electromagnetic wave heating element, more particularly, to an electromagnetic wave heating element including silicon carbide to radiate electromagnetic waves to generate heat, and to allow heat exchange between air and an electromagnetic wave heating element So that air having a sufficient amount of heat can be supplied even at a low electric power amount.
According to the heat supply apparatus using the electromagnetic wave heating element of the present invention, since the electromagnetic wave heating element capable of minimizing the electric power consumption is used as the heating means, the power consumption is remarkably low, and only the electric power is supplied to the electromagnetic wave oscillator. The apparatus is very simple, the power consumption can be reduced, and high heat can be generated, so that facility maintenance cost and product unit cost can be significantly lowered.

Description

전자파발열체에 의한 열공급장치{HEAT SUPPLY DEVICE USING MICROWAVE HEAT GENERATOR}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a heat supply apparatus using an electromagnetic wave heating element,

본 발명은 전자파발열체에 의한 열공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄화규소가 포함된 전자파발열체에 전자파를 조사하여 열이 발생할 수 있도록 하고, 유동장치를 통하여 공기와 전자파발열체가 서로 열교환이 이루어지도록 하여 낮은 전력량으로도 충분한 열량을 가진 공기를 공급할 수 있도록 한 전자파발열체에 의한 열공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat supply apparatus using an electromagnetic wave heating element, more particularly, to an electromagnetic wave heating element including silicon carbide to radiate electromagnetic waves to generate heat, and to allow heat exchange between air and an electromagnetic wave heating element So that air having a sufficient amount of heat can be supplied even at a low electric power amount.

물질이나 재료에 열을 가하여 상태를 변화시키거나, 소각 내지는 폐기하기 위해서는 열공급장치가 필수적이다. In order to change the state of the material or material by applying heat, or to incinerate or dispose of the material, a heat supply device is essential.

종래의 열공급장치는 열을 공급하기 위한 열원으로 전기저항식 히터, 고주파를 이용한 전기히터를 사용하거나 높은 열원을 위해서는 화석연료인 가스, 석유 등을 사용하는 버너를 사용하였다. Conventional heat supply apparatuses use an electric resistance heater as a heat source for supplying heat, an electric heater using high frequency, or a burner using gas, petroleum, etc. as a fossil fuel for a high heat source.

최근에는 수분이 많은 음식물 폐기물을 처리하기 위해서 가스버너 등을 사용하는 열공급장치로 열을 공급하여 수분을 증발시킨 후 가루형태로 처리하는 장치 등이 개발되었다. In recent years, a device for treating wastewater with a large amount of water has been developed, in which heat is supplied by a heat supply device using a gas burner or the like to evaporate moisture and treat it as a powder.

또한, 열공급장치는 금속의 열처리 등에 사용되기도 하는데, 대한민국특허청 등록특허공보 제0994860호에서는 다수개의 열공급장치가 열처리로의 내부에 형성되고, 열공급장치에서 공급되는 열풍이 연속적으로 이동하는 피처리물을 열처리할 수 있도록 형성된다. In addition, a heat supply apparatus may be used for heat treatment of metal. In Korean Patent Registration No. 0994860, a plurality of heat supply apparatuses are formed inside a heat treatment furnace, and hot air supplied from a heat supply apparatus continuously moves And is formed so as to be heat-treated.

상기 열공급장치는 반도체 생산공정에서 열처리 공정에서도 활용되고, 농수산물을 건조하는 건조기에도 사용되는 등 다양하게 사용되고 있다.The heat supply device is used in a heat treatment process in a semiconductor production process, and is also used in a dryer for drying agricultural products.

그러나, 종래의 열공급장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the conventional heat supply apparatus has the following problems.

(1) 공기에 열을 가하는 가열수단으로 저항식 히터를 사용하므로 전력소모량이 높다. (1) Since the resistance heater is used as the heating means for applying heat to the air, the power consumption is high.

(2) 가열수단이 가스버너를 사용할 경우에는 불꽃의 생성과 그을음의 발생 및 원료공급 등의 문제로 인해서 장치가 복잡하다.(2) When the heating means uses a gas burner, the apparatus is complicated due to generation of flame, generation of soot, and supply of raw materials.

(3) 공기에 높은 열량을 공급하기 위해서는 높은 에너지를 요구하므로 시설유지비의 상승 및 생산단가의 상승된다.(3) In order to supply high calorific value to the air, high energy is required, so that the maintenance cost of the facility is increased and the production cost is increased.

상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 일측이 개방되고, 내부에 중공부가 형성되는 전자파발열체와;
상기 전자파발열체의 개방된 끝단을 막을 수 있도록 개방된 끝단의 주연부에 일측이 부착되는 단열체와;
일측은 상기 단열체의 주연부를 감싸도록 형성되고, 덕트형태로 형성되며 타측에는 전자파발진기가 부착되는 도파관으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a microwave oven comprising: an electromagnetic wave heating element having one side opened and a hollow portion formed therein;
A heat insulating body having one side attached to the periphery of the open end so as to close the open end of the electromagnetic wave heating element;
One side of which is formed to surround the periphery of the heat insulating member and is formed in the shape of a duct, and the other side is formed of a waveguide to which an electromagnetic wave oscillator is attached.

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본 발명의 전자파발열체에 의한 열공급장치에 의하면 다음과 같은 효과가 발생한다.According to the heat supply apparatus using the electromagnetic wave heating element of the present invention, the following effects occur.

(1) 전력소모량을 최소화할 수 있는 전자파발열체를 가열수단으로 사용하기 때문에 전력소모량이 현저히 낮다.(1) Since the electromagnetic heating element capable of minimizing the power consumption is used as the heating means, the power consumption is remarkably low.

(2) 전자파발진기에 전원만을 공급하고, 온도의 상승을 위해서 전자파의 세기를 조절하면 되므로 장치가 매우 간단하다.(2) The device is very simple since only the electric power is supplied to the electromagnetic wave oscillator and the intensity of the electromagnetic wave is adjusted in order to raise the temperature.

(3) 전력소모량이 적으면서도 높은 열량을 낼 수 있으므로 시설유지비 및 제품단가를 현저히 낮출 수 있다.(3) It can reduce the power consumption and the high calorific value, so that the maintenance cost of the facility and the product cost can be significantly lowered.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 전자파발열체에 의한 열공급장치의 단면개념도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 전자파발열체에 의한 열공급장치의 가열수단의 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 전자파발열체에 의한 열공급장치가 형성된 열처리로의 측단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a heat supply apparatus using an electromagnetic wave heating element formed as a preferred embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 is a sectional view of a heating means of a heat supply device by an electromagnetic wave heating element formed in a preferred embodiment of the present invention. FIG.
3 is a side cross-sectional view of a heat treatment furnace in which a heat supply device is formed by an electromagnetic wave heating element formed as a preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 전자파발열체에 의한 열공급장치(120)는 일측이 개방되고, 내부에 중공부(125a)가 형성되는 전자파발열체(125)와;
상기 전자파발열체(125)의 개방된 끝단을 막을 수 있도록 개방된 끝단의 주연부에 일측이 부착되는 단열체(123)와;
일측은 상기 단열체(123)의 주연부를 감싸도록 형성되고, 덕트형태로 형성되며, 타측에는 전자파발진기(122)가 부착되는 도파관(128)으로 형성된다.
상기 열공급장치(120)는 도 1과 같이 열공급이 필요한 장치의 몸체(100)의 내부에 공기를 유동시키는 송풍기(130)가 형성되고, 상기 송풍기(130)의 전방에 형성된다.An electromagnetic wave heating device 125 having one side opened and a hollow portion 125a formed therein;
A heat insulating body 123 having one side attached to the periphery of the open end so as to cover the open end of the electromagnetic wave generating body 125;
One side is formed to surround the periphery of the heat insulating member 123 and is formed in the shape of a duct and the other side is formed as a waveguide 128 to which an electromagnetic wave oscillator 122 is attached.
1, a blower 130 is formed in front of the blower 130 to blow air into the body 100 of the apparatus requiring heat supply.

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상기 몸체(100)는 덕트형태로 형성되어 열공급이 필요한 부분으로, 열기가 이동되도록 모터에 의해서 회전하는 송풍기(130)가 내부에 형성된다. The body 100 is formed in the shape of a duct and is required to receive heat. The blower 130 rotates by a motor to move the heat.

상기 열공급장치(120)는 송풍기(130)의 전방에 몸체(100)를 관통하여 설치되도록 형성되는데, 전자파발열체(125), 단열체(123) 및 전자파발진기(122)가 형성된 도파관(128)으로 구성된다.The heat supply device 120 is formed to penetrate the body 100 in front of the blower 130. The heat supply device 120 includes a waveguide 128 formed with an electromagnetic wave generating body 125, a heat insulating body 123 and an electromagnetic wave oscillator 122 .

상기 전자파발열체(125)는 일측이 개방되고, 가운데에 중공부(125a)가 형성되어 전자파가 유입되어 열을 발생할 수 있도록 형성된다.The electromagnetic wave heating element 125 is opened at one side and formed with a hollow portion 125a at the center thereof to generate electromagnetic waves to generate heat.

상기 전자파발열체(125)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.The electromagnetic wave heating element 125 is formed by mixing silicon carbide (SiC), graphite and loess, and is formed by mixing 40 wt% of silicon carbide, 30 wt% of graphite and 30 wt% of loess, To form high temperature and high pressure.

상기 전자파발열체(125)에 수치 한정된 탄화규소의 중량% 이상으로 많이 포함될 경우에는 전자파발열체(125)의 취성이 높아지고, 중량% 이하로 적게 포함될 경우에는 발열량이 부족하게 된다. 단, 1 ~ 9 중량% 정도의 편차는 본원 발명의 목적을 달성하는데 큰 문제는 없다.When the electromagnetic wave heating body 125 contains more than a predetermined amount of silicon carbide, the brittleness of the electromagnetic wave heating body 125 is increased. When the electromagnetic wave heating body 125 is less than the weight%, the amount of heat generated is insufficient. However, the deviation of about 1 to 9% by weight is not a big problem in achieving the object of the present invention.

상기 전자파발열체(125)에 수치 한정된 그라파이트의 중량% 이상 혹은 이하가 포함될 경우에는 별다른 변화는 없으나, 다른 재료들의 중량%에 영향을 미치므로 본 발명의 수치 한정이 적당하다.When the electromagnetic wave heating element 125 contains more than or less than the weight% of the graphite defined by the numerical value, the numerical value of the present invention is suitable because it affects the weight percentage of other materials.

상기 전자파발열체(125)에 수치 한정된 황토의 중량% 이상으로 많이 포함될 경우에는 전자파발열체(125)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.If the electromagnetic wave heating body 125 contains much more than the weight of the loess limited by the numerical value, the electromagnetic wave heating body 125 becomes brittle and generates a small amount of heat. If the electromagnetic wave heating body 125 contains much moisture, . However, the deviation of about 1 to 9% by weight is not a big problem in achieving the object of the present invention.

상기 그라파이트는 탄소 섬유를 강화하여 열처리한 재료로 전자파발열체(125)의 내구성을 높일 수 있고, 황토는 강한 내열성을 가지고, 탄화규소는 전자파(극초단파 혹은 마이크로파)에 반응한다.The graphite can enhance the durability of the electromagnetic wave heating element 125 by heating the carbon fiber and strengthening the carbon fiber. The loess has a strong heat resistance, and the silicon carbide reacts with an electromagnetic wave (microwave or microwave).

상기 탄화규소의 규소분자가 전자파에 반응하여 진동하고, 황토(세라믹) 분자들과 마찰하면서 강한 열을 연속적으로 발생시키고, 이러한 열이 전자파발열체(125)의 외벽에 접촉하는 공기와 열교환하여 공기에 열을 공급한다.The silicon molecules of the silicon carbide oscillate in response to electromagnetic waves, and generate strong heat continuously while rubbing against the loess (ceramic) molecules. Such heat is heat-exchanged with air contacting the outer wall of the electromagnetic wave heating element 125, Provide heat.

상기 도파관(128)은 금속으로 된 중공형 파이프로, 전자파발진기(122)에 의해서 발생한 전자파를 내벽에서 연속적으로 반사하면서 전파하도록 형성되는 일반적인 사각 또는 원형의 금속관이다.The waveguide 128 is a hollow pipe made of metal and is a general rectangular or circular metal pipe formed to propagate while continuously reflecting the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave oscillator 122 on the inner wall.

상기 단열체(123)는 열에 강한 유리섬유 등으로 형성되되, 전자파발열체(125)에서 발생한 열이 외부로 유출되지 않도록 형성된다. The heat insulator 123 is formed of glass fiber or the like resistant to heat and is formed so that heat generated in the electromagnetic wave heat generator 125 does not flow out.

상기 전자파발진기(122)는 칼라이스트(klystron : 속도변조관)이라는 특수 전자관에 의해서 전자파를 발생하는 일반적인 장치로 마그네트론(magnetron) 등 다양한 장치가 제공되고 있다.The electromagnetic wave oscillator 122 is a general device that generates electromagnetic waves by a special electron tube called a klystron (speed modulator), and various devices such as a magnetron are provided.

상기 전자파발진기(122)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(122)가 사용된다.
본 발명의 열공급장치(120)는 도 3과 같이 연속열처리로에서 열을 공급하는 히터를 대신하여 덕트형태의 몸체(100)에 삽입되고, 내부에 형성된 송풍기(130)에 의해서 열을 공급할 수 있도록 형성된다.
The electromagnetic wave oscillator 122 is conventionally formed so as to oscillate a microwave having a frequency of several gigahertz (GHz) at several megahertz (MHz). An electromagnetic wave oscillator 122 capable of oscillating electromagnetic waves at a frequency of 800 MHz to 3 GHz is preferably used.
3, the heat supply device 120 of the present invention is inserted into the duct-shaped body 100 instead of the heater for supplying heat in the continuous heat treatment furnace, .

이하, 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 전자파발열체에 의한 열공급장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the heat supply device by the electromagnetic wave heating element formed in the preferred embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 열공급장치(120)는 전자파발진기(122)에 의해서 전자파가 발진되면 도파관(128)을 따라 전자파가 이동되고, 단열체(123)를 통과하여 전자파발열체(125)의 내벽에 도달한다.
상기와 같이 도달된 전자파는 탄화규소의 분자를 진동시키고, 진동되는 탄화규소 분자는 세라믹분자들과 마찰을 일으켜 순간적으로 열을 내게 된다.When the electromagnetic wave is oscillated by the electromagnetic wave oscillator 122, the electromagnetic wave is moved along the waveguide 128 and reaches the inner wall of the electromagnetic wave heating body 125 through the heat insulating body 123.
The electromagnetic waves thus obtained vibrate molecules of silicon carbide, and the vibrating silicon carbide molecules cause friction with the ceramic molecules to instantaneously generate heat.

도 3은 열공급장치(120)가 연속열처리로의 내부에 형성된 덕트형태의 몸체(100)에 설치된 것을 나타낸 것으로, 제어되는 작업공간부(200)의 내부에 피처리물이 연속적으로 이동하면서 공급되는 열을 통해 열처리 되도록 형성된다.3 shows that the heat supply device 120 is installed in a duct-shaped body 100 formed inside the continuous heat treatment furnace, and the object to be processed is supplied to the inside of the controlled work space part 200 while being continuously moved Heat-treated through heat.

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상기 전자파발열체(125)에 의해서 발생한 열은 몸체(100)를 따라 열을 필요로 하는 곳, 즉 작업공간부(200)로 열을 이동시킨다. Heat generated by the electromagnetic wave heating body 125 moves the heat to the work space part 200 where the heat is required along the body 100.

본 발명의 전자파발열체(125)는 전자파발진기(122)에 공급되는 전력이 일반 저항식 히터에 공급되는 전력의 20% 수준으로도 충분한 발열을 할 수 있으므로 전력소모량이 현저히 적고, 전자파의 세기를 조절하면 전자파발열체(125)의 온도를 쉽게 제어할 수 있어서 열 대응속도가 빠르다.Since the electromagnetic wave heating element 125 of the present invention can sufficiently generate heat even at a level of 20% of the electric power supplied to the electromagnetic wave oscillator 122 to the general resistance heater, the electric power consumption is remarkably small, The temperature of the electromagnetic wave generating body 125 can be easily controlled, and the heat corresponding speed is fast.

본 발명의 전자파발열체에 의한 열공급장치에 의하면 전력소모량을 최소화할 수 있는 전자파발열체를 가열수단으로 사용하기 때문에 전력소모량이 현저히 낮고, 전자파발진기에 전원만을 공급하고, 온도의 상승을 위해서 전자파의 세기를 조절하면 되므로 장치가 매우 간단하며, 전력소모량이 적으면서도 높은 열량을 낼 수 있으므로 시설유지비 및 제품단가를 현저히 낮출 수 있는 등의 효과가 발생한다.
According to the heat supply apparatus using the electromagnetic wave heating element of the present invention, since the electromagnetic wave heating element capable of minimizing the electric power consumption is used as the heating means, the power consumption is remarkably low, and only the electric power is supplied to the electromagnetic wave oscillator. The apparatus is very simple, the power consumption can be reduced, and high heat can be generated, so that facility maintenance cost and product unit cost can be significantly lowered.

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.
While the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100 : 몸체 120 : 열공급장치
122 : 전자파발진기 123 : 단열체
125 : 전자파발열체 125a: 중공부
200 : 작업공간부100: body 120: heat supply device
122: electromagnetic wave oscillator 123:
125: electromagnetic wave heating element 125a:
200: work space part

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 덕트형태의 몸체의 내부로 돌출되고, 몸체의 내벽방향으로 일측이 개방되고, 내부에 전자파가 중공부가 형성되며 전자파발열체와;
상기 전자파발열체의 개방된 끝단을 막을 수 있도록 형성되고, 몸체의 벽체를 관통하여 형성되는 단열체와;
일측이 단열체의 주연부를 감싸도록 형성되고, 몸체의 벽체에 삽입형성되며, 타측에는 전자파발진기가 부착되는 도파관으로 형성되되,
상기 전자파발열체는 탄화규소(SiC) 40 중량%, 그라파이트(graphite) 30 중량% 및 황토 30 중량%를 혼합하고, 황토가 세라믹화 될 수 있도록 고온 고압으로 성형한 것을 특징으로 하는 전자파발열체에 의한 열공급장치.An electromagnetic wave generating body protruding into the inside of the duct-shaped body, one side opened in an inner wall direction of the body, and an electromagnetic wave formed inside the hollow body;
A heat insulating member formed to penetrate through a wall of the body so as to cover an open end of the electromagnetic wave generating body;
One side of which is formed so as to surround the periphery of the heat insulating member, is inserted into the wall of the body, and the other side is formed of a waveguide to which an electromagnetic wave oscillator is attached,
Characterized in that the electromagnetic wave heating element is formed by mixing 40% by weight of silicon carbide (SiC), 30% by weight of graphite and 30% by weight of loess, and molding the loess so as to be ceramicized at high temperature and high pressure Device.
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