KR101946459B1 - 분리형 공동을 갖는 하이브리드 모듈형 마이크로웨이브 가열 시스템 - Google Patents

분리형 공동을 갖는 하이브리드 모듈형 마이크로웨이브 가열 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 복합 가열 모듈을 포함하는 모듈형 가열 시스템에 관한 것으로, 각각은 물체를 수용하기 위한 마이크로웨이브 공진 공동을 구비한다. 각각은 두 부분으로 분리 가능하다. 한 부분은 기기 프레임에 고정된 마이크로웨이브 가이드 장치를 포함하는 마이크로웨이브 가열 반-공동이며, 다른 부분은 가열 물체의 캐리어로서 전달 가능한 전도성 가열 반-공동이다. 열-수용 물체는 밀폐 용기에 놓여 마이크로웨이브 공진 공동 내에 위치한다. 마이크로웨이브 가이드 장치에 의해 전파된 마이크로웨이브는 상기 물체를 가열할 수 있다. 상기 밀폐 용기는 물체의 온도 상승으로 인한 외측 팽창 압력을 견디도록 구성된다. 상기 마이크로웨이브 공진 공동은 개별적으로 작용하고 서로 영향을 미치지 않으며, 각각의 생산 라인에 대한 모듈 수를 증가시키거나 감소시키는 유연성을 본 발명에 제공하도록 모듈화된다.

Description

분리형 공동을 갖는 하이브리드 모듈형 마이크로웨이브 가열 시스템 {HYBRID MODULAR MICROWAVE HEATING SYSTEM WITH SEPARABLE CAVITIES}
본 발명은 물체를 가열하기 위한 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 분리 가능한 공동을 갖는 하이브리드 모듈형 마이크로웨이브 가열 시스템에 관한 것이다.
가열은 기본적인 산업 식품 공정 중 하나입니다. 가열 방법에는 (불, 시스 히터(sheathed heaters) 및 세라믹 히터를 포함하는 가열 원의) 접촉 가열, 마이크로웨이브 가열, 전자기 유도 가열 등이 포함된다. 접촉 가열은 전통적인 가열 방법이다. 열-수용 물체의 온도가 그 외부로부터 올라가서 열이 그 내부로 점진적으로 전달되기 때문에 더욱 긴 가열 시간을 필요로 한다. 마이크로웨이브는 일종의 전자기파이다. 특정 주파수를 가진 마이크로웨이브는 열-수용 물체(예를 들면, 물)의 극성 분자가 공명할 수 있게 하여, 가열이 빠르게 물체의 내부로부터 시작되게 한다. 그러나, 마이크로웨이브가 물체를 가열하기 시작할 때, 마이크로웨이브 파워(microwave power) 발생기, 공진 공동, 열-수용 물체 등과의 상호 작용과 같은 요인에 따라 마이크로웨이브의 세기 분포가 달라지고, 그에 따라 특정 부분에서 불균일한 가열을 유발할 수 있다.
마이크로웨이브 가열에서 가열 균일성을 달성하기 위하여 그리고 연속 생산, 멸균 및/또는 저온 살균을 목적으로, 많은 특허가 추가적인 가열 매체로서 (고온의 물 또는 뜨거운 수증기와 같은) 고온 유체를 적용한다(US7119313B2, US4962298). 상기 열-수용 물체는 미리 밀폐 용기에 포장되고, 그리고 나서 고압 유체로 채워진 마이크로웨이브 공진 공동으로 보내어 진다. 상기 밀폐 용기의 물체는 마이크로웨이브와 상기 유체에 의해 가열된다. 밀폐된 박스의 상기 열-수용 물체의 온도가 올라감에 따라, 내부 수증기 또는 증기로 인해 팽창하여, 상기 밀폐 용기에 외측으로 압력을 가하므로, 파손을 일으킬 수 있다. 결과적으로, 마이크로웨이브 공진 공동은 내부로 가압 돼야 하므로 마이크로웨이브 공진 공동 내부의 압력이 상기 밀폐 용기의 외측 팽창 압력을 방해하게 된다. 그러나, 가열의 초기 단계에서, 상기 밀폐 용기 내부에는 팽창 압력이 없기 때문에, 마이크로웨이브 공진 공동 내의 과도한 압력은 가열되지 않은 밀폐 용기를 붕괴시킬 수 있고, 동시에 마이크로웨이브 공진 공동 내의 불충분한 압력은 가열된 후에 상기 밀폐 용기의 외측 팽창 압력에 견딜 수 없게 될 것이며, 그에 따라 상기 밀폐 용기의 누설을 야기한다. 최대 가열 온도는 가해지는 압력에 비례하기 때문에, 가열 공정의 설계를 크게 제한한다. 한편, 이러한 시스템은 큰-스케일의 마이크로웨이브 공진 공동을 필요로 하며, 상기 마이크로웨이브 공진 공동은 유체의 고압을 견딜 수 있어야 한다. 또한, 상기 밀폐 용기가 마이크로웨이브 공진 공동 내외로 공급될 때, 정확한 가압 및 감압 공정이 필요하다. 이러한 이유로, 밀폐 용기는 처리과정 동안 온도 측정 및 모니터링을 위해 마이크로웨이브 공진 공동을 떠날 수 없다. 가열하는 동안, 상기 물체는 고압의 고온의 물이나 고온의 수증기에 담겨 마이크로웨이브 전자기장에 노출되어, 일반 장치 및 방법으로 상기 열-수용 물체의 온도와 특징을 추적하기가 어렵다. 이것은 전통적인 가열 공정이 유연성이 부족함을 보여준다. 또한, 이러한 시스템은 사용된 고온의 물과 고온의 수증기 때문에 폐열을 쉽게 생성하며, 이것은 불필요한 파워 손실을 의미한다.
접촉 가열의 한가지 동작 전제 조건은 열을 상기 물체에 효율적으로 전달할 수 있도록 열-수용 물체가 열원과 밀접하게 접촉되어야 한다는 것이다. 한편, 마이크로웨이브 가열은 가열 동안 열-수용 물체를 수용하기에 적합한 공진 공동을 필요로 한다. 비록 많은 특허가 (US4900884, US6864468B2, US5548101, US5177333) 앞서 언급한 두 가지 가열 방법의 적용을 조합하였을지라도, 그 적용에 있어 상기 공동들은 모두 고정된 구조이며, 여기서 상기 열-수용 물체는, 상기 물체를 열원과 밀접하게 접촉하여 유지하는 어떠한 수단이 없이, 가열 플레이트(plate) 또는 팬(pan)에 단지 배치된다.
연속 가열 시스템에 마이크로웨이브를 적용하는 많은 공고된 기술들이 있다 (US2009/0230124 A1, US2012/0103976 A1). 이러한 시스템은 상기 열-수용 물체가 가열 시스템 안팎으로 연속적으로 운반되는 동안 마이크로웨이브를 몇 개의 가열 공간으로 전파시킨다. 그러나, 상기 적용에 있어 상기 공동은 고정되어 있으며, 상기 물체는 미리 밀폐되지 않고 전도성 가열은 여기에 도입되지 않는다.
요약하면, 기존의 마이크로웨이브 가열 시스템들은 다음과 같은 기술적인 단점들을 갖는다.
1. 상기 공동이 모듈식으로 조정될 수 없는 고정 구조물이다.
2. 추가적인 가열 매체를 사용하지 않고, 상기 밀폐 용기가 전도성 열원과 접촉하여 있지 않으므로, 낮은 열 효율을 초래한다.
3. 추가적인 가열 매체가 적용되는 경우, 상기 공동들이 또한 가압 될 필요가 있다. 그러나, 이 가해진 압력의 크기는, 밀폐 용기의 내압 강도 및 가열 온도와 상호 의존적이므로, 처리 상태 창을 오로지 몇 가지 선택 사항으로 좁아지게 한다.
4. 기존의 시스템에서는 마이크로웨이브 가열 중에 상기 열-수용 물체의 온도 변화를 측정하기가 어려웠고, 이것은 가열 프로그램으로 폐쇄-루프 제어(close-loop)를 구현할 수 없다는 것을 의미한다. 결과적으로, 이러한 시스템들은 식품의 열처리 요구 사항들을 충족시킬 수 없었다.
본 발명의 주된 목적은 열-수용 물체의 패키지를 수용하는 각각의 가열 공동이 분리 가능하고 모듈화된 복합 마이크로웨이브 가열 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 시스템은 열-전달 유체 및 카운터-밸런싱(counter-balancing) 압력을 필요로 하지 않고 작동된다. 또한, 상기 공동이 모듈화되어 있고 두 부분으로 분리될 수 있기 때문에, 상기 열-수용 물체는 가열 공정의 어느 부분에서도 측정을 위해 취해질 수 있다. 이것은 열-수용 물체에 특징의 어떠한 변화가 즉시 감지될 수 있음을 의미한다. 따라서 발열량, 가열 시간의 길이, 가열 홀딩(holidng) 시간, 및 냉각 시간이 가열 공정 중 언제든지 조정될 수 있어, 상기 가열 시스템이 다양한 가열 공정의 요구 사항을 충족하기에 충분한 유연성을 갖게 한다.
본 발명은 마이크로웨이브 가열 반-공동, 전도성 가열 반-공동, 전도성 가열 유닛, 마이크로웨이브 가열 유닛 및 밀폐 용기를 포함한다. 상기 전도성 가열 유닛은 전도성 열원을 제공하는 반면, 상기 마이크로웨이브 가열 유닛은 마이크로웨이브를 생성하는 데에 사용된다. 상기 밀폐 용기는 열-수용 물체를 수용한다. 그리고 상기 마이크로웨이브 가열 반-공동 및 전도성 가열 반-공동은 마이크로웨이브 공진 공동을 형성하도록 조립될 수 있다. 상기 열-수용 물체는 상기 밀폐 용기에 포장 되고, 그리고 나서 마이크로웨이브 공진 공동에 배치된다. 상기 마이크로웨이브 가열 반-공동은 상기 마이크로웨이브 가열 유닛에 의해 방출된 마이크로웨이브를 마이크로웨이브 공진 공동으로 전달하여 상기 밀폐 용기 내의 물체를 가열할 수 있는 (도파관 등과 같은) 마이크로웨이브 가이드 장치를 포함한다. 상기 전도성 가열 반-공동은 상기 전도성 가열 반-공동 내부의 상기 밀폐 용기를 누르는 데에 사용되는 마이크로웨이브-투과성 덮개를 구비하므로, 상기 밀폐 용기를 그 내벽에 가까이 접촉시킨다. 상기 전도성 가열 반-공동은 우수한 열 전도성을 갖는 물질로 만들어지고, 따라서 상기 전도성 가열 유닛으로부터 열을 받을 수 있고, 열 전도에 의해 상기 밀폐 용기 내의 상기 물체를 가열할 수 있다. 상기 물체 내의 온도 상승으로 인한 고온 수증기, 고운 증기 또는 부피 팽창은 밀폐 용기 상에 외측 팽창 압력을 생성할 것이다. 본 발명의 상기 전도성 가열 반-공동 덮개(lid) 및 전도성 가열 반-공동은 누설을 방지하기 위해 상기 밀폐 용기의 구조적 변형에 견디는 데에 충분한 기계적 강도를 갖도록 구성된다.
본 발명의 시스템은 상기 물체를 가열하기 위해 마이크로웨이브와 종래의 가열 방법을 개별적으로 또는 동시에 사용할 수 있다. 마이크로웨이브 가열은 상기 밀폐 용기 내의 열-수용 물체의 온도를 급속히 상승시킬 수 있으므로, 상기 물체를 팽창시켜 상기 전도성 가열 반-공동에 대해 밀폐 용기를 누르게 한다. 그 결과, 상기 열-수용 물체에 대한 상기 전도성 가열 유닛의 접촉 가열을 보다 효율적이게 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 상기 밀폐 용기의 외측 팽창 압력에 견디도록 고압의 물, 증기, 수증기 등을 적용하는 종래의 기술과 다른 수단을 채택한다. 이것은 상기 시스템이 대기 환경에서 작동될 수 있게 한다. 또한, 본 발명의 내압 설계는 상기 밀폐 용기에 압력을 가하지 않기 때문에, 따라서 이것은 가열되지 않은 밀폐 용기의 변형을 일으키지 않는다. 정리하면, 저항 강도는 기계적 구조의 설계에 기인하기 때문에, 본 발명의 가열 온도는 대부분의 열적 공정의 요구 사항들을 충족시키도록, 종래의 가열 시스템이 가능했던 가열 온도보다 높아질 수 있다. 상기 전도성 가열 반-공동 및 마이크로웨이브 가열 반-공동은 마이크로웨이브 가열 동안 마이크로웨이브 공진 공동을 형성하도록 조립된다. 그리고 나서, 이들은 분리되어, 상기 밀폐 용기를 포함하는 전도성 가열 반-공동과 함께, 마이크로웨이브 환경으로부터 멀리 옮겨진다. 이러한 방식으로, 상기 밀폐 용기 내의 물체의 (온도, 색 등과 같은) 특징은 종래의 산업적 가열 공정에서 사용되는 일반적인 장비에 의해 측정될 수 있으므로, 작업자는 전체 가열 공정을 모니터, 기록 및 조절할 수 있을 것이다. 분리형 전도성 가열 반-공동 및 마이크로웨이브 가열 반-공동으로, 본 발명은 처리 요구 사항들을 충족시키기 위해 열 홀딩, 냉각, 등의 일련의 공정의 배치에 유연성을 갖는다.
도 1은 내부에 배치된 밀폐 용기를 구비한, 본 발명의 전도성 가열 반-공동의 구조를 나타내는 분해도이다.
도 2는 조립되기 전의, 전도성 가열 반-공동, 마이크로웨이브 가열 공동, 및 기타 부품들을 포함하는 복합 가열 모듈의 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 조립된 후의 상술한 복합 가열 모듈의 구조적 외관을 나타내는 도면이다.
도 4는 연속 가열을 달성하기 위한 복합 가열 모듈의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 상세한 설명 및 기술적 내용들은 아래에 도시된 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 물체들을 가열하는데 사용되는 분리형 공동들을 구비한 하이브리드 모듈형 마이크로웨이브 가열 시스템을 제공한다(열-수용 물체들은 도면에서 도시되지 않음). 청구된 시스템은 마이크로웨이브 가열 반-공동(semi-cavity)(30), 전도성 가열 반-공동(40), 전도성 가열 유닛(20), 마이크로웨이브 가열 유닛(70) 및 밀폐 용기(10)를 포함한다. 상기 밀폐 용기(10)는 열-수용 물체를 수용한다. 상기 전도성 가열 유닛(20)은 전자기 히터, 가스 히터(gas heater), 적외선 램프, 히터 스트립(heater strip) 또는 상기 전도성 가열 반-공동(40)에 열을 전달할 수 있는 임의의 다른 열원이 될 수 있다. 열원들의 선택 사항들 중에서, 가장 바람직한 것은 고주파 전자파를 통해 전도성 가열 반-공동 본체(41) 안으로 열을 발생시키는 전자기 인덕션 히터(electromagnetic induction heater)이다. 상기 전도성 가열 유닛(20)의 발열량은 전도성 발열 제어기(80)에 의해 조절될 수 있다.
상기 전도성 가열 반-공동(40)은 언급한 바와 같이 상기 전도성 가열 반-공동 본체(41)와 또한 전도성 가열 반-공동 덮개(42)로 구성된다. 상기 전도성 가열 반-공동 본체(41)는 전도성 가열 반-공동 내벽(411), 상기 전도성 가열 반-공동 내벽(411)에 의해 형성된 수용 공간(412), 및 전도성 가열 반-공동 외벽(413)을 포함한다. 상기 전도성 가열 반-공동 덮개(42)는 마이크로웨이브-투과성 물질들로 만들어진다. 상기 전도성 가열 반-공동 덮개(42)와 상기 전도성 가열 반-공동 본체(41)는 이들이 하나로 함께 고정되거나 두 개로 오픈되게 할 수 있는 고정 수단을 각각 갖는다.
상기 밀폐 용기(10)는 상기 수용 공간(412) 내에 수용된다. 상기 전도성 가열 반-공동 덮개(42)가 상기 전도성 가열 반-공동 본체(41)에 고정되는 경우, 상기 전도성 가열 반-공동 덮개(42)는 상기 밀폐 용기(10)에 대해 단단히 가압 된다. 그리고 상기 물체가 가열된 후에 부피가 팽창하거나 수증기 또는 증기를 생성하면, 상기 밀폐 용기(10)는 팽창할 것이고, 상기 전도성 가열 반-공동 내벽(411)에 대해 더 단단하게 가압 될 것이다. 상기 밀폐 용기(10)의 팽창 압력은 누설 및 손상의 위험이 없이 상기 전도성 가열 반-공동 덮개(42)와 상기 전도성 가열 반-공동 본체(41)의 기계적 강도에 의해 지탱되고 반작용으로 중화된다. 따라서, 가열 온도가 크게 높아질 수 있다.
상기 전도성 가열 반-공동 본체(41)의 재료는 바람직하게는 강자성이며 (2.45GHz 또는 915MHz 등과 같은 주파수에 마이크로웨이브들의) 마이크로웨이브-투과성이 아니므로, 상기 본체가 (10KHz 내지 200KHz와 같은 주파수에) 고주파 전자기파에 노출되는 경우, 와전류(eddy current)가 열을 발생하도록 유도될 수 있다. 상기 전도성 가열 반-공동(40)은 열원으로부터 열을 수용하도록 상기 전도성 가열 유닛(20)의 상부에 배치되어, 상기 전도성 가열 반-공동 본체(41)를 가열한다.
상기 마이크로웨이브 가열 반-공동(30)은 도파 채널(31), 마이크로웨이브 가열 반-공동 슬리브(sleeve)(32) 및 마이크로웨이브 가열 반-공동 본체(33)를 포함한다. 복합 가열 모듈(60)이 조립되는 경우, 상기 마이크로웨이브 가열 반-공동 슬리브(32)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 전도성 가열 반-공동 외벽(413)에 대해 아래로 가압한다. 조립된 후에, 상기 마이크로웨이브 가열 반-공동 본체(33)의 내부와 상기 전도성 가열 반-공동(40) 내의 수용 공간(412)은 통합적인 마이크로웨이브 공진 공동을 형성할 것이다. 이러한 방식으로, 열-수용 물체를 구비한, 상기 밀폐 용기(10)와, 상기 전도성 가열 반-공동 덮개(42)는 상기 마이크로웨이브 공진 공동 내에 수용된다. 상기 전도성 가열 반-공동 덮개(42)와 상기 밀폐 용기(10)는 모두 마이크로웨이브-투과성 물질들로 만들어지기 때문에, 상기 밀폐 용기(10) 내에 배치된 열-수용 물체는 따라서 상기 마이크로웨이브 공진 공동 내의 마이크로웨이브의 유일한 수용체(receiver)가 될 것이다. 또한, 마이크로웨이브 누설을 효과적으로 방지하기 위해, 초크 격리 금속 링(choke isolation metal rings) 또는 마이크로웨이브 댐핑 구조물(damping structures)과 같은 종래의 마이크로웨이브 누설-방지(leak-proof) 장치 또는 구조가 상기 마이크로웨이브 가열 반-공동 슬리브(32)와 상기 전도성 가열 반-공동 외벽(413)의 경계면들(interfaces)에 더 배치될 수 있다.
상기 마이크로웨이브 가열 유닛(70)은 마이크로웨이브 열원으로서 마이크로웨이브를 발생시킨다. 상기 마이크로웨이브는 도파 채널(31)을 통해 마이크로웨이브 공진 공동으로 전파된다. 바람직한 실시 예에서, 상기 마이크로웨이브 가열 유닛(70)은 마이크로웨이브 강도 조절 기능을 더 구비한다. 이것은 작업자가 공정 중에 가열 시간의 길이를 제어하고, 마이크로웨이브 발열 강도를 조절하게 할 수 있다.
가열 공정의 균일성을 높이기 위해, 본 발명은, 전도성 가열 반-공동(40)이 적재되는, 회전 플레이트(50)와 모터(51)를 더 포함한다. 상기 회전 플레이트(50)는 피동 기어(driven gear)(501), 바람직하게는 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같은 외부 링 기어를 구비하고, 동시에 상기 모터(51)는 기어(52)를 구비한다. 상기 모터(51)의 동력은 상기 피동 기어(501)와 접촉하는 기어(52)를 통해 전달되어 상기 회전 플레이트(50)를 회전시킨다. 상기 회전 플레이트(50) 상의 상기 전도성 가열 반-공동(40), 또한, 상기 전도성 가열 반-공동(40) 내의 밀폐 용기(10)의 회전은 가열 균일성을 향상시킨다. 결과적으로, 과거의 불균일한 가열의 문제들이 현저하게 감소된다.
본 발명의 실제의 시스템 적용이 도 4에 도시되어 있다. 도 3으로 되돌아가면, 복합 가열 모듈(60)을 구성하기 위한 측면으로 상기 마이크로웨이브 가열 유닛(70), 상기 마이크로웨이브 가열 반-공동(30), 상기 전도성 가열 유닛(20), 상기 전도 발열 제어기(80), 상기 회전 플레이트(50) 및 상기 모터(51)가 그룹화된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 한 바람직한 실시 예는 회전 장치(61)에 환형으로(annular) 배열된 몇 개의 복합 가열 모듈(60)을 포함한다. 상기 회전 장치(61)는 원형으로 배치된 회전 원형 디스크 또는 컨베이어 벨트일 수 있다. 상기 열-수용 물체는 상기 밀폐 용기(10) 내에 배치되고, 상기 밀폐 용기(10)는 상기 전도성 가열 반-공동(40)의 내부에 배치되어 고정된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 적재된 전도성 가열 반-공동(40)은 회전 장치(61)의 일 측면으로 공급되고, 그리고 나서 상기 마이크로웨이브 가열 반-공동(30)과 결합되어, 마이크로웨이브 공진 공동을 구비한 복합 가열 모듈(60)을 형성한다. 상기 복합 가열 모듈(60)이 회전 장치(61)와 함께 환형으로 전방으로 이동하여 회전함에 따라, 상기 복합 가열 모듈(60)의 마이크로웨이브 가열 유닛(70)과 전도성 가열 유닛(20)은 각각의 전도성 가열 반-공동(40) 내의 물체를 가열한다. 바람직한 일 실시 예에서, 상기 전도성 가열 유닛(20)은 발열량을 조절하기 위해 전도성 발열 제어기(80)를 구비한다. 가열이 완료되면, 상기 전도성 가열 반-공동(40)은 회전 장치(61)의 다른 측면에서 상기 마이크로웨이브 가열 반-공동(30)으로부터 분리된다. 상기 전도성 가열 반-공동(40)은 마이크로웨이브 영향을 이미 떠났기 때문에, 가열된 물체의 측정이 마이크로웨이브 간섭 또는 영향이 없이 수행된다. (온도 또는 색상과 같은) 측정의 정확도가 따라서 달성될 수 있다. 상기 밀봉 용기(10)를 운반하는 상기 전도성 가열 반-공동(40)은 추가적인 가열, 홀딩(holding) 또는 냉각 공정으로 전달될 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 다양한 가열 공정의 구체적인 요구 사항들을 충족시키기 위해, 식품 조리, 멸균 또는 살균 처리와 같은, 임의의 생산 라인에 맞춰지도록 조정될 수 있다.
앞선 설명에서 언급한 바와 같이, 종래 기술과 비교하면, 본 발명은 다음과 같은 장점들을 갖는다.
1. 더 높은 가열 온도 : 밀폐 용기는 기계적 강도에 의해 상기 전도성 가열 반-공동 내에 고정되어 가압되기 때문에, 더 높은 팽창 압력을 견딜 수 있고, 이것은 열-수용 물체가 더 높은 온도로 가열될 수 있다는 것을 의미한다.
2. 고효율 전도성 가열 : 종래의 가열 시스템에서, 전도성 가열은 고압 고온의 물, 고온의 수증기, 또는 추가적인 열원으로서 다른 유체의 사용이 없이는 비효율적이다. 이에 반하여, 가열의 초기 단계에서, 본 발명은 마이크로웨이브가 밀폐 용기 내의 열-수용 물체를 직접 가열하게 할 수 있다. 상기 밀폐 용기가 열로 인해 팽창하기 시작함에 따라, 상기 전도성 가열 반-공동 내벽에 대해 단단하게 가압하게 될 것이다. 그 결과, 상기 전도성 가열 유닛은 전도성 가열을 통해 상기 전도성 가열 반-공동 본체를 통하여 상기 물체를 효율적으로 가열할 수 있다.
3. 정상-압력(Normal-pressure) 공동 구조 및 낮은 작동 비용 : 공기를 갖는 종래의 가압 공동과는 다르게, 고온의 물과 고온의 수증기는 상기 공기밀폐 용기의 팽창에 대응해야 할 필요가 있는, 오버라이딩(overriding) 압력을 제공하며, 이것은 또한, 추가적인 가열 매체로서 작용하고, 본 발명은 더 높은 가열 온도에서 작동하지만, 대기 환경만을 요구한다. 따라서, 열 손실의 문제가 해결된다. 본 발명의 시스템 구축 및 작동 비용이 크게 절감될 수 있음이 자명하다.
4. 유연한 생산 라인을 만드는, 모듈형 공동 설계 : 기존의 고정-공동 마이크로웨이브 가열 시스템을 고려하면, 생산 규모는 종종 공동 부피에 의존한다. 일단 공동의 크기가 변경될 필요가 있다면, 상기 마이크로웨이브 공진 분포 및 파라미터는 대응하여 다시 테스트 되어야 하고, 그리고 가열 공동은 다시 설계된다. 이와 반대로, 본 발명은 복합 가열 모듈들을 구비한 모듈형이며, 이것은 각 모듈은 독립적이며 서로 영향을 미치지 않는다는 것을 의미한다. 결과적으로, 상기 복합 가열 모듈의 수는 시스템의 마이크로웨이브 가열 반-공동 설계에 영향을 미치지 않고, 산업적 생산 요구를 충족하기 위해 생산 라인에 임의로 부가되거나 취해질 수 있다.
5. 배치(batch) 작업이 없이 연속 생산에 적합 : 생산 라인에 회전 장치에 적재되며, 상기 밀폐 용기를 구비한 상기 복합 가열 모듈들은 공정 중에 하나씩 연속적으로 안으로 그리고 밖으로 이동한다. 따라서, 본 발명은 배치(batch) 작업이 없이 연속적으로 기능할 수 있다.
6. 처리 중에 비(non)-마이크로웨이브 환경에서 열-수용 물체의 파라미터 측정 : 대다수의 전기적 측정 장비는 마이크로웨이브의 영향으로 쉽게 타고, 파괴되거나, 사용할 수 없게 된다. 이러한 이유로, 마이크로웨이브 가열 반-공동에서 열-수용 물체의 특징을 측정하기 위해 일반적인 장비를 적용하기 어렵다. 이에 반하여, 본 발명은 밀폐 용기를 구비한 전도성 가열 반-공동을 생산 라인의 안팎으로 수회 공급하므로, 가열 공정이 복수의 구역에 배치될 수 있다. 두 개의 가열 구역 사이에서, 상기 전도성 가열 반-공동은 마이크로웨이브 공진 공동으로부터 멀리 떨어지기 때문에, 측정이 물체의 특징을 보장하기 위해 수행될 수 있다. 또한, 작업자는, 간단히 일반 장비를 사용하여, 다음의 가열 구역에 발열을 따라서 조절할 수 있다. 결과적으로, 상기 물체의 최종 처리 품질이 보장될 수 있다.
7. 하이브리드 가열 공정으로 마이크로웨이브 가열과 전도성 가열의 결합에 대한 유연성 : 종래의 마이크로웨이브 가열 방법은 부분적으로 온도 차이, 또는 소위 열점과 냉점(cold and hot spots)을 쉽게 초래하는 반면, 종래의 전도성 가열 방법은 온도 불균일성에 문제를 갖지 않으나, 열악한 가열 효율성과 더 긴 가열 시간의 단점들을 갖는다. 본 발명은 열-수용 물체의 특징에 따라 전도성 가열과 마이크로웨이브 가열의 사용을 적절하게 배치하는 유연성을 갖는다.
8. 회전 장치 공동에 의한 온도 균일성 향상 : 본 발명은 마이크로웨이브 공진 공동 내에서 회전하는(spin or rotate) (회전 플레이트와 같은), 열-수용 물체들이 배치되는 장치들을 제공하므로, 마이크로웨이브 가열에 의해 야기되는 원주 방향 온도 차이를 감소시킨다.

Claims (6)

  1. 물체를 가열하는 데에 사용되는 분리형 공동들을 구비한 하이브리드 모듈형 마이크로웨이브 가열 시스템으로,
    접촉 열원을 제공하기 위한 전도성 가열 유닛;
    마이크로웨이브를 발생시키기 위한 마이크로웨이브 가열 유닛;
    열-수용 물체를 수용하기 위한 밀폐 용기; 및
    전도성 가열 반-공동 내벽을 포함하는 전도성 가열 반-공동 본체; 상기 전도성 가열 반-공동 내벽에 의해 형성되어 상기 밀폐 용기를 배치하기 위한 수용 공간; 및 상기 수용 공간을 밀폐시키기 위한 마이크로웨이브-투과성 물질로 만들어진 전도성 가열 반-공동 덮개;을 포함하는 전도성 가열 반-공동; 및
    도파 채널, 마이크로웨이브 가열 반-공동 슬리브 및 마이크로웨이브 가열 반-공동 본체를 포함하는 마이크로웨이브 가열 반-공동;을 포함하고,
    상기 전도성 가열 반-공동 내벽과 상기 전도성 가열 반-공동 덮개는 상기 밀폐 용기에 대해 가압하고,
    상기 전도성 가열 반-공동 덮개로부터 가로지르는 측면을 갖는 상기 전도성 가열 반-공동 본체는 상기 접촉 열원과 접촉하며;
    상기 마이크로웨이브 가열 반-공동과 상기 전도성 가열 반-공동은 마이크로웨이브 공진 공동을 형성하도록 결합 될 수 있고, 상기 마이크로웨이브 가열 유닛에 의해 생성된 마이크로웨이브는 상기 도파 채널을 통해 상기 마이크로웨이브 공진 공동으로 전파되어 상기 열-수용 물체에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 가열 반-공동 본체는 강자성 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 가열 유닛은 전자기 히터, 가스 히터 또는 시스 히터, 또는 이들 중 어떤 것의 조합이 될 수 있는 것을 특징으로하는 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 공진 공동을 운반하여 회전시키기 위한 회전 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    모터를 더 포함하고,
    상기 회전 플레이트는 피동 기어를 구비하고,
    상기 모터는 상기 회전 플레이트를 회전시키도록 상기 모터의 동력을 전달하기 위해 상기 피동 기어와 체결되는 기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전도성 가열 유닛은 전도성 발열 제어기를 구비하고 이에 의해 파워-제어되며;
    상기 마이크로웨이브 가열 유닛, 상기 마이크로웨이브 가열 반-공동, 상기 전도성 가열 유닛, 상기 전도성 발열 제어기, 상기 회전 플레이트, 및 상기 모터는 복합 가열 모듈로서 모듈화되고;
    상기 시스템은, 상기 복합 가열 모듈들은 회전 장치에 환형으로 배치되어 상기 전도성 가열 반-공동들이 하나씩 그 대응하는 복합 가열 모듈 안으로 그리고 밖으로 공급되도록, 다수의 상기 복합 가열 모듈 및 상기 전도성 가열 반-공동들을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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