KR102299651B1 - 원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열 장치 - Google Patents

원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡입 물질을 기화시켜 에어로졸을 발생시키는 마이크로웨이브 가열 장치에 관한 것으로 특히 슬롯이 형성된 원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열 장치에 관한 것이다. 본 발명은 RF 출력파워 송출기와 RF 출력파워 송출기와 연결되는 마이크로웨이브 발생기와 마이크로웨이브 발생기로부터 전달되는 마이크로웨이브를 방사하고 열에너지를 발생하는 원통형 안테나와 원통형 안테나로부터 방사된 마이크로웨이브가 내부에서 방사 및 반사되는 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)와 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box) 내부에 형성한 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)과 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)와 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)에 형성되어 에어로졸 형성기재가 삽입되는 개구를 구비하되 상기 원통형 안테나는 슬롯이 형성된 원통형태의 하우징과 원통형태의 하우징에 에어로졸 형성기재의 일부분이 삽입되도록 형성한 중공을 포함한다.

Description

원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열 장치{MICROWAVE HEATING DEVICE WITH CYLINDRICAL ANTENNA}
본 발명은 흡입 물질을 기화시켜 에어로졸을 발생시키는 마이크로웨이브 가열 장치에 관한 것으로 특히 슬롯이 형성된 원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열 장치에 관한 것이다.
에어로졸은 대기 중에 부유상태로 존재하는 액체 또는 고체의 작은 입자로 보통 0.001 ~ 1.0 ㎛의 크기를 갖는다. 특히 여러 종류의 액상으로부터 유래하는 에어로졸을 다양한 목적으로 사람이 흡입하는 경우가 있는데, 예를 들어 질병 치료용으로는 네블라이져가 알려져 있다.
도 1은 종래 기술의 일실시예를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 에어로졸-발생 장치(10)는 히팅 요소(90)가 에어로졸-형성 기질(30) 안으로 삽입되어 가열하는 구조를 포함하며, 이러한 종래 기술에서 히팅 요소(90)는 배선에 의해 연결되어 유선으로 전력을 공급하는 구조인데, 히팅 요소(90)와 메인 보드(Main Board)사이의 접촉불량이나 단선 등 배선에 이상이 발생한 경우에 히팅 요소(90)가 원활하게 동작하지 못하고, 고장의 원인이 될 수 있는 문제점이 있으며, 히팅 요소(90)의 온도제어가 쉽지 않아 예열 시간이 길어질 수 있으며 가열 효율이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1824765
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 가열 효율을 높힐 수 있는 마이크로웨이브 가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 슬롯을 형성한 원통형 안테나를 이용하여 방사 손실을 줄일 수 있는 마이크로웨이브 가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 RF 출력파워 송출기와 RF 출력파워 송출기와 연결되는 마이크로웨이브 발생기와 마이크로웨이브 발생기로부터 전달되는 마이크로웨이브를 방사하고 열에너지를 발생하는 원통형 안테나와 원통형 안테나로부터 방사된 마이크로웨이브가 내부에서 방사 및 반사되는 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)와 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box) 내부에 형성한 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)과 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)와 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)에 형성되어 에어로졸 형성기재가 삽입되는 개구를 구비하되 상기 원통형 안테나는 슬롯이 형성된 원통형태의 하우징과 원통형 하우징에 에어로졸 형성기재의 일부분이 삽입되도록 형성한 중공을 포함한다.
또한 본 발명은 실시예에 따라 원통형 안테나는 슬롯 안테나(Slot Antenna)인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 실시예에 따라 원통형 안테나는 F-안테나(F-Antenna)를 원통형으로 말아서 형성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 실시예에 따라 원통형 안테나는 임피던스가 50Ω으로 매칭되고 공진 주파수 대역이 2.4GHz~2.5GHz 에서 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 실시예에 따라 원통형 안테나는 SUS 계열의 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 실시예에 따라 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)내부에 복수의 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)을 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 마이크로웨이브에 의해 슬롯을 형성한 원통형 안테나에서 발생한 열에너지로 에어로졸 형성기재를 직접 가열하고 슬롯을 형성한 원통형 안테나를 이용하여 방사하는 마이크로웨이브에 의해 에어로졸 형성기재를 가열할 수 있어서 방사 손실을 줄이고 가열 효율을 높힐 수 있으며 예열시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술의 일실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, 본 발명은 실시예들과 도면을 통하여 상세하게 설명된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브 가열장치(1000)는 RF 출력파워 송출기(200)와 RF 출력파워 송출기(200)와 연결되는 마이크로웨이브 발생기(300)와 마이크로웨이브 발생기로(300)로부터 전달되는 마이크로웨이브를 방사하고 열에너지를 발생하는 원통형 안테나(400)를 구비한다. 원통형 안테나(400)는 슬롯(430)이 형성된 원통형태의 하우징(410)을 구비하여, 원통형태의 하우징(410)에는 에어로졸 형성기재(100)의 일부분이 삽입되도록 중공(420)이 형성되어 있다.
실시예에 따라 원통형 안테나(400)는 슬롯 안테나(Slot Antenna)일 수 있는데, 슬롯 안테나(Slot Antenna)는 도파관 벽면, 원통형 도체 표면 또는 평면 도체판상에 슬롯을 만든 다음 그 슬롯부에 급전함으로써 전파의 방사체로 작용시키는 안테나이다.
또한 본 발명은 실시예에 따라 원통형 안테나(400)는 F-안테나(F-Antenna)를 원통형으로 말아서 형성하는데 F-안테나(F-Antenna)는 F자를 뒤집어 놓은 것처럼 평판의 접지면 위에 보다 작은 면적의 사각 패치판을 얹은 평판 안테나. 접지면, 패치, 급전선, 단락핀(또는 단락 스트립)으로 구성된다. F-안테나(F-Antenna)는 전류급전에 의해 패치가 접지면과 공진되면서 방사 소자로서 역할을 하며, 패치의 높이와 넓이, 길이와 급전선의 위치 및 단락핀 위치에 따라 대역폭, 이득, 공진주파수 등이 결정된다. F-안테나(F-Antenna)를 에어로졸 형성기재를 감싸도록 원형으로 말아서 형성하면 슬롯 안테나(Slot Antenna)의 형상을 보이게 된다.
원통형 안테나(400)의 방사 손실 및 가열 효율은 원통형 안테나(400)의 방사특성에 달려있고, 이 특성은 공진주파수의 대역폭 및 피크값으로 결정되며, 상기 공진주파수의 대역폭 및 피크값은 특성임피던스에 의존하며, 원통형 안테나(400)의 두께 및 면적, 그리고 슬롯의 폭 및 길이에 의해 변화될 수 있다. 실시예에 따라 본 발명에 따른 원통형 안테나(400)는 실험 데이터에 의해 방사 손실을 최소화하고 가열 효율이 극대화되는 수치에 따라 임피던스가 50Ω으로 매칭되고 공진 주파수 대역이 2.4GHz~2.5GHz에서 형성되도록 설계된다. 또한 본 발명은 실시예에 따라 원통형 안테나는 SUS 계열의 재질로 이루어질 수 있다.
캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)(500)는 내부에서 원통형 안테나(400)로부터 방사된 마이크로웨이브가 반사되도록 공간을 형성하고 있으며, 마이크로웨이브가 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)(500) 외부로 누설되지 않도록 내부에 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)(510)이 형성되어 있다. 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)(500)와 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)(510)에는 에어로졸 형성기재(100)가 삽입될 수 있는 개구(540, 550)가 형성되어 있다. 결과적으로 에어로졸 형성기재(100)는 개구(540, 550)를 통해 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)(500)에 삽입되고 에어로졸 형성기재(100)의 일부가 원통형 안테나(400)에 의해 삽입되어 감싸진 상태에서 마이크로웨이브 발생기(300)에서 발생시킨 마이크로웨이브에 의해 원통형 안테나(400)에 의해 발생한 열에너지와 원통형 안테나(400)를 통해 방사되어 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)(500)에서 방사 및 반사된 마이크로웨이브에 의해 에어로졸 형성기재(100)가 가열되어 흡입물질을 기화시켜 에어로졸이 발생되게 된다.
실시예에 따라 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)(500)에는 마이크로웨이브 차폐 효과를 높이기 위해 복수의 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)(510, 520, 530)이 형성되어 있으며, 복수의 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)(510, 520, 530)에는 에어로졸 형성기재(100)를 삽입하기 위한 개구(550, 560, 570)가 마련되어 있다. 각각의 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)(510, 520, 530)은 길이나 크기, 모양 등 형상이 같거나 다르게 형성될 수 있다. 또한 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)(500)와 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)(510, 520, 530)에 형성하여 에어로졸 형성기재가 삽입되는 개구(540, 550, 560, 570) 중 적어도 하나에는 쉴드(Shield) 링(580)이 설치될 수 있으며, 쉴드(Shield) 링(580)은 마이크로웨이브를 차폐하거나 흡수할 수 있는 소재로서 에어로졸 형성기재(100)의 삽입이 용이하도록 플렉서블한 재질로 마련될 수 있다. 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10 : 에어로졸-발생 장치 30: 에어로졸-형성 기질
90 : 히팅 요소 1000 : 마이크로웨이브 가열장치
100 : 에어로졸 형성기재 200 : RF 출력파워 송출기
300 : 마이크로웨이브 발생기 400 : 원통형 안테나
410 : 하우징 420 : 중공
430 : 슬롯
500 : 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)
510, 520, 530 : 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)
540, 550, 560, 570 : 개구 580 : 쉴드(Shield) 링

Claims (8)

  1. RF 출력파워 송출기와
    RF 출력파워 송출기와 연결되는 마이크로웨이브 발생기와
    마이크로웨이브 발생기로부터 전달되는 마이크로웨이브를 방사하고 열에너지를 발생하는 원통형 안테나와
    원통형 안테나로부터 방사된 마이크로웨이브가 내부에서 방사 및 반사되는 캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)와
    캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box) 내부에 형성한 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)과
    캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)와 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)에 형성되어 에어로졸 형성기재가 삽입되는 개구를 구비하되
    원통형 안테나는 슬롯이 형성된 원통형태의 하우징과 원통형태의 하우징에 에어로졸 형성기재의 일부분이 삽입되도록 형성한 중공을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열장치.
  2. 제1항에 있어서,
    원통형 안테나는 슬롯 안테나(Slot Antenna)인 것을 특징으로 하는 원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열장치.
  3. 제1항에 있어서,
    원통형 안테나는 F-안테나(F-Antenna)를 원통형으로 말아서 형성한 것을 특징으로 하는 원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    원통형 안테나는 임피던스가 50Ω으로 매칭되고 공진 주파수 대역이 2.4GHz~2.5GHz에서 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    원통형 안테나는 SUS(스테인레스강)로 이루어진 것을 특징으로 하는 원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열장치.
  6. 제1항 내지 제3항중 어느 하나의 항에 있어서,
    캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)내부에 복수의 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)을 형성한 것을 특징으로 하는 원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열장치.
  7. 제6항에 있어서,
    복수의 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition) 중 적어도 하나의 형상이 다른 것을 특징으로 하는 원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열장치.
  8. 제6항에 있어서,
    캐비티 쉴딩 박스(Cavity Shielding Box)와 캐비티 쉴드 파티션(Cavity Shield Partition)에 형성하여 에어로졸 형성기재가 삽입되는 개구 중 적어도 하나에 쉴드(Shield) 링을 설치하는 것을 특징으로 하는 원통형 안테나를 구비한 마이크로웨이브 가열장치.



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