KR200189595Y1 - 마이크로파 제설기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 마이크로파 제설기에 관한 것으로, 눈 또는 얼음이 쌓인 도로 등의 노면을 이동하는 이동체와, 상기 이동체에 설치되어 마이크로파를 발생하는 마그네트론과, 상기 마그네트론에서 발생된 마이크로파를 안내하는 도파관과, 상기 도파관으로 안내된 마이크로파를 노면에 방사하는 안테나로 구성되어, 마그네트론에서 발생된 마이크로파를 노면에 직접 조사하여 노면에 쌓인 눈 또는 얼음을 신속하고도 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

마이크로파 제설기 {microwave snowplow}

본 고안은 겨울철에 도로 등의 노면에 쌓인 눈 또는 얼음을 제거하기 위한 제설기에 관한 것으로, 특히 마그네트론에서 발생된 마이크로파를 노면에 조사하여 눈 또는 얼음을 단시간내에 제거하는 마이크로파 제설기에 관한 것이다.

일반적으로, 제설기는 겨울철에 도로 등에 적재되는 눈을 제거하기 위한 기기로, 종래의 제설기로는 1995년 5월 16일자로 출원되어 특허등록된 대한민국 등록번호 제0175745호가 있다.

동공보에 개재된 제설기는 도 1에 도시한 바와같이, 제설용 차량(1;이하, 제설차라 한다)의 전방에 노면에 쌓인 눈을 밀어낼 수 있는 스크래퍼(3)를 설치하여 제설차(1)의 도로 주행시에 제설작업이 이루어지도록 하였다.

그런데, 이와같은 종래 제설기에 있어서는, 제설차(1)가 도로를 주행하면서 노면에 쌓인 눈을 도로의 양측으로 밀어내므로 경사로 등의 주요 취약지점에서는 눈이 완전히 제거되지 못하여 위험의 요소로 남게 될뿐만 아니라, 이 제거되지 못한 눈이 도로로 다시 유입되어 정상주행에 방해를 준다는 문제점이 있었다.

이에, 종래에는 칼슘과 염소의 화합물로 분말형 염화칼슘과 물을 혼합한 액상 염화칼슘을 경사로 등 주요 취약지점에 살포하여 눈을 녹이는 화학적인 방법을 사용하고 있으나, 노면에 살포된 염화칼슘 성분이 차량의 엔진룸이나 하체 부분에 달라붙어 차체를 빠르게 부식시킬뿐만 아니라, 분말형 염화칼슘이 날아가 토양은 물론 수질오염 등 환경 저해요인을 일으킨다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점 때문에 한때는 염화칼슘 대신에 소금을 사용한 적도 있었으나, 염화칼슘 만큼의 효과가 없어 국내는 물론 외국에서도 염화칼슘의 부작용이 있음에도 불구하고 불가피하게 염화칼슘을 사용하고 있는 실정이며, 염화칼슘(제설제)에 의한 환경오염 방지기법 및 기술 개발에 관련되어 많은 연구비용이 지출되고 있다.

따라서, 본 고안은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 마그네트론에서 발생된 마이크로파를 노면에 직접 조사하여 노면에 쌓인 눈 또는 얼음을 신속하고도 효과적으로 제거할 수 있는 마이크로파 제설기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은, 도파관을 통해 안내된 마이크로파를 방사시키는 안테나 면이 여러개의 슬롯을 개구한 형태 또는 수개의 방사 안테나로 되어 있어 마이크로파가 지향하는 방향과 전파하는 방사형태가 노면을 향하게 되므로 제설 또는 제빙효과를 높일 수 있는 마이크로파 제설기를 제공하는데 있다.

본 고안의 또다른 목적은, 마이크로파가 방사되는 외측에 도전성이 있는 그물형태의 차폐막을 설치하여 외부로 누설되는 마이크로파를 차폐시키고, 상기 차폐막내에는 마이크로파의 흡수가 용이한 카본이나 페라이트의 흡수체를 설치하여 높은 온도를 만들어 제설되는 공간의 내부온도를 상승시키므로 제설 또는 제빙시간을 단축할 수 있는 마이크로파 제설기를 제공하는데 있다.

본 고안의 또다른 목적은, 마이크로파센서를 설치하여 노면의 불균형 평탄도 또는 차폐막의 기능 손실시에 외부로 누설되는 마이크로파를 검지하므로 누파검지시 마그네트론의 공급전원을 자동으로 차단시키는 마이크로파 제설기를 제공하는데 있다.

본 고안의 또다른 목적은, 마이크로파를 도로면 이외의 농작지 등에 조사하여 토양속에 남아 기생하는 병균과 세균 등의 살균을 실시하는 것이 가능한 마이크로파 제설기를 제공하는데 있다.

도 1은 종래에 의한 제설기를 제설차에 탑재시킨 구성도,

도 2는 본 고안에 의한 마이크로파 제설기를 제설차에 탑재시킨 구성도,

도 3은 본 고안의 일실시예에 의한 마이크로파 제설기의 구성도,

도 4는 본 고안에 적용되는 안테나시스템의 구성도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 제설차 20 : 마이크로파 제설기

30 : 마그네트론 40 : 도파관

50 : 안테나 52 : 슬롯

60 : 차폐막 65 : 흡수체

70 : 마이크로파센서 80 : 전원제어부

90 : 전원공급장치

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 마이크로파 제설기는, 눈 또는 얼음이 쌓인 도로 등의 노면을 이동하는 이동체와, 상기 이동체에 설치되어 마이크로파를 발생하는 마그네트론과, 상기 마그네트론에서 발생된 마이크로파를 안내하는 도파관과, 상기 도파관으로 안내된 마이크로파를 노면에 방사하는 안테나로 구성된 것을 특징으로 하며, 상기 이동체는 제설차와 같은 운송장비를 사용한다.

상기 안테나는 다수의 마이크로파가 방사패턴을 이루도록 여러개의 슬롯을 개구한 형태 또는 다수개의 방사 안테나로 구성되되; 마이크로파의 조사방향이 노면의 바퀴가 닿는 부분으로 맞추어져 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안은 상기 마이크로파가 방사되는 노면 이외의 외부로 누설되는 마이크로파를 차폐시키는 차폐막을 추가로 구비하고, 상기 마이크로파가 방사되는 노면 이외의 외부로 누설되는 마이크로파를 검지하는 마이크로파센서와, 상기 마이크로파센서에서 누파검지시 상기 마그네트론의 공급전원을 자동으로 차단시키는 전원제어부를 추가로 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 차폐막내에는 상기 안테나로부터 방사되는 마이크로파를 흡수하여 상기 마이크로파가 방사되는 노면이나 차폐막이 존재하는 작용공간내의 온도를 상승시키는 흡수체를 추가로 구비하되; 상기 흡수체는 마이크로파의 흡수가 용이한 카본이나 페라이트 재질인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 의한 마이크로파 제설기를 제설차에 탑재시킨 구성도이다.

도 2에 도시한 바와같이, 제설차(10)의 전방 앞 범퍼(12)에는 마이크로파를 노면에 직접 조사하여 노면에 쌓인 눈 또는 얼음을 제거하는 마이크로파 제설기(20)가 탑재되어 있고, 상기 제설차(10)의 후방 적재함(14)에는 상기 마이크로파 제설기(20) 내부의 마그네트론에 전원을 공급하는 전원공급장치(90)가 탑재되어 있으며, 상기 전원공급장치(90)는 차량용 발전기 또는 추가 발전기를 사용한다.

도 3은 본 고안의 일실시예에 의한 마이크로파 제설기의 구성도이다.

도 3에 도시한 바와같이, 마이크로파 제설기(20)는 전원공급장치(90)로부터 공급되는 전원(고압)을 인가받아 마이크로파를 발생시키는 마그네트론(30)과; 상기 마그네트론(30)에서 발생된 마이크로파를 안내시키는 도파관(40)과; 상기 도파관(40)의 일측하부에 설치되어 상기 도파관(40)으로 안내된 마이크로파를 노면에 방사하는 안테나(50)와; 상기 안테나(50)의 하측 지지부재(55)에 설치되어 마이크로파가 방사되는 노면 이외의 외부로 누설되는 마이크로파를 차폐시키는 차폐막(60)과; 상기 차폐막(60)의 내측 상기 지지부재(55) 저면에 다수개가 설치되어 상기 안테나(50)로부터 방사되는 마이크로파를 흡수하여 마이크로파가 방사되는 내부공간의 온도를 상승시키는 흡수체(65)와; 상기 차폐막(60)의 외측에 설치되어 상기 차폐막(60)의 기능 손실 또는 노면의 불균형 평탄도에 따라 외부로 누설되는 마이크로파를 검지하는 마이크로파센서(70)와; 상기 마이크로파센서(70)에 연결되어 상기 마이크로파센서(70)에서 누파검지시 상기 마그네트론(30)의 공급전원을 자동으로 차단시키는 전원제어부(80)로 구성되어 있다.

또한, 상기 차폐막(60)은 도전성이 있는 그물형태의 유연한 재질로 구성되어 있고, 상기 흡수체(65)는 마이크로파의 흡수가 용이한 카본이나 페라이트 재질로 봉형상으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 4는 본 고안에 적용되는 안테나시스템의 구성도이다.

도 4에 도시한 바와같이, 도파관(40)의 개구홀(42)에 연통되는 안테나(50)는 다수의 마이크로파가 방사패턴을 이루도록 여러개의 슬롯(52)이 개구된 형태로 일렬로 구비되어 있으며, 도로폭의 급전되는 슬롯(52)의 크기나 개수에 의해 도 4의 (a)에 도시한 단일 또는 도 4의 (b)에 도시한 복수개로 구성되어 있다.

한편, 상기 마그네트론(30)은 상기 도파관(40)의 RF커플러(44)에 체결되어 상기 안테나(50)의 슬롯(52)의 크기나 개수에 의해 다수개 설치하며, 눈이나 얼음을 녹이는 속도를 신속히 하기 위해서 다수의 마그네트론(30)을 설치하거나 파워가 높은 마그네트론(30)을 설치할 수 있고, 상기 도파관(40)은 상기 마그네트론(30)의 설치개수에 따라 하나 이상 설치할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 마이크로파 제설기의 작용효과를 설명한다.

전방 앞 범퍼(12)에 마이크로파 제설기(20)를 탑재하고, 후방 적재함(14)에 전원공급장치(90)를 탑재한 제설차(10)가 눈 또는 얼음이 쌓인 도로 등의 노면을 주행하기 시작할 때, 상기 전원공급장치(90)로부터 공급되는 전원(고압)이 마이크로파 제설기(20) 내부의 마그네트론(30)에 인가되어 높은 마이크로파를 발생한다.

상기 마그네트론(30)에서 발생된 마이크로파는 도파관(40)을 통해 안내되어 도파관(40)의 개구홀(42)에 연통되는 안테나(50)를 통해 노면에 조사되는데, 상기 안테나(50)는 도 4에 도시한 바와같이, 여러개의 슬롯(52)이 개구된 형태 또는 수개의 방사 안테나(50)로 되어 있어 마이크로파가 지향하는 방향과 전파하는 방사형태가 노면을 향하게 되므로 다수의 마이크로파가 방사패턴을 이루며 노면 즉, 제설차(10)의 바퀴부분 차로에 균일하게 직접 조사된다.

노면에 조사된 마이크로파는 유전체{예를들면, 눈, 얼음, 노면의 재질(아스팔트 콘크리트;이하, 아스콘이라 한다)}에 흡수되어 유전체 내부에서 열을 발생시키는데, 적용되는 주파수는 2,450MHz 또는 915MHz의 고주파이다.

이 고주파를 눈에 조사하면, 눈에 분자가 전파의 주파수와 같이 1초에 24억 5천만회의 진동, 그리고 9억 천 5백만회의 진동을 하게 되므로 눈은 그 분자의 운동에 의하여 자체 발열하여 눈을 가열하게 되며, 유전체는 대개 수분을 함유하고 있어 높은 열에너지 변환이 가능하다.

특히, 일반적인 도로에서 아스콘포장이 된 경우 아스콘은 카본체와 유사한 흑체로 되어 있어 마이크로파를 매우 잘 흡수하게 되는데, 이는 순간적으로 흡수된 마이크로파를 발열작용으로 전환시켜 노면의 얼어있는 눈 또는 얼음을 순간적으로 녹일 수 있는 것이다.

만일, 노면에 유리나 도자기, 플라스틱 등의 이물질이 존재하는 경우에도 마이크로파 특성상 전파를 흡수하지 못하고 통과시키게 되며, 이물질이 미세한 양의 마이크로파를 흡수하여 발열하더라도 조사된 마이크로파의 전체량에 비하면 아주 적은 양으로 눈을 녹이거나 얼음을 용융시키는데 지장을 주지 못하게 된다.

결론적으로, 마그네트론(30)에서 발생된 마이크로파가 안테나(50)를 통해 특정한 위치 즉, 제설차(10)의 바퀴부분 차로(노면)에 균일하게 직접 조사되어 노면에 쌓인 눈 또는 얼음을 신속하고도 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

이외에도, 상기 마그네트론(30)에서 발생되는 마이크로파를 도로면 이외의 농작지 등에 조사하면 마이크로파가 농작지 속으로 투과되어 토양속에 남아 기생하는 병균과 세균 등의 살균을 실시할 수 있게 된다.

그리고, 상기 안테나(50)의 하측에는 도전성이 있는 그물형태의 차폐막(60)이 설치되어 마이크로파가 방사되는 노면 이외의 외부공간상으로 누설되는 마이크로파를 차폐시키므로 노면 이외의 외부로 마이크로파가 누설되지 못하게 되며, 대부분의 마이크로파는 누설 이전에 눈 또는 노면에 흡수되어 열에너지로 변환된다.

또한, 상기 차폐막(60)의 내부에는 상기 안테나(50)로부터 방사되는 마이크로파를 흡수하는 카본이나 페라이트 재질의 흡수체(65)가 다수개 설치되어 마이크로파가 방사되는 노면이나 차폐막(60)이 존재하는 작용공간내의 온도를 상승시켜 주므로 제설 또는 제빙시간을 현저히 단축시켜 준다.

한편, 상기 차폐막(60)의 기능이 손상되었거나 노면의 불균형 평탄도에 따라 외부로 누설되는 마이크로파가 마이크로파센서(70)에 검지되면, 누파검지신호를 전원제어부(80)에 입력한다.

따라서, 상기 전원제어부(80)에서는 마이크로파센서(70)에서 누파검지시 상기 전원공급장치(90)로부터 마그네트론(30)에 공급되는 전원을 자동으로 차단시켜 마이크로파의 외부 누설을 차단시킨다.

한편, 본 고안의 일실시예에서는 마이크로파 제설기(20)를 제설차(10)에 탑재시켜 제설차(10)가 도로 등의 노면을 이동할 때에 노면에 마이크로파를 조사하여 눈 또는 얼음을 제거하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되지 않고 마이크로파 제설기(20)를 휴대가능한 크기로 설계하여 사용자가 들고 다니면서 원하는 곳(예를들면, 동파된 수도관, 결빙된 냉동고 등)에 마이크로파를 조사하여 제빙하여도 본 고안과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있음은 물론이다.

또한, 본 고안의 일실시예에서는 전원공급장치(90)를 따로 설치하여 마그네트론(30)에 전원을 공급하는 것을 예로들어 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되지 않고 마이크로파 제설기(20) 내부에 배터리 등을 내장하여 전원을 공급하여도 본 고안과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있음은 물론이며, 이는 휴대용 마이크로파 제설기(20)의 설계시에 선행될 수 있는 과제이다.

상기의 설명에서와 같이 본 고안에 의한 마이크로파 제설기에 의하면, 마그네트론에서 발생된 마이크로파를 노면에 직접 조사하여 노면에 쌓인 눈 또는 얼음을 신속하고도 효과적으로 제거할 수 있다는 효과가 있다.

그리고, 본 고안에 의하면, 도파관을 통해 안내된 마이크로파를 방사시키는 안테나 면이 여러개의 슬롯을 개구한 형태 또는 수개의 방사 안테나로 되어 있어 마이크로파가 지향하는 방향과 전파하는 방사형태가 노면을 향하게 되므로 제설 또는 제빙효과를 높일 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 고안에 의하면, 마이크로파가 방사되는 외측에 도전성이 있는 그물형태의 차폐막을 설치하여 외부로 누설되는 마이크로파를 차폐시키고, 상기 차폐막내에 마이크로파의 흡수가 용이한 카본이나 페라이트의 흡수체를 설치하여 높은 온도를 만들어 제설되는 공간의 내부온도를 상승시키므로 제설 또는 제빙시간을 단축할 수 있다는 효과가 있다.

또, 본 고안에 의하면, 마이크로파센서를 설치하여 노면의 불균형 평탄도 또는 차폐막의 기능 손실시에 외부로 누설되는 마이크로파를 검지하므로 누파검지시 마그네트론의 공급전원을 자동으로 차단시킬 수 있다는 효과가 있다.

또, 본 고안에 의하면, 마이크로파를 도로면 이외의 농작지 등에 조사하여 토양속에 남아 기생하는 병균과 세균 등의 살균을 실시하는 것이 가능하다는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 눈 또는 얼음이 쌓인 도로 등의 노면을 이동하는 이동체와,

   상기 이동체에 설치되어 마이크로파를 발생하는 마그네트론과,

   상기 마그네트론에서 발생된 마이크로파를 안내하는 도파관과,

   상기 도파관으로 안내된 마이크로파를 노면에 방사하는 안테나로 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로파 제설기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 안테나는 다수의 마이크로파가 방사패턴을 이루도록 여러개의 슬롯을 개구한 형태 또는 다수개의 방사 안테나로 구성되되;

   마이크로파의 조사방향이 노면의 바퀴가 닿는 부분으로 맞추어져 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파 제설기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 마이크로파가 방사되는 노면 이외의 외부로 누설되는 마이크로파를 차폐시키는 차폐막을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로파 제설기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 마이크로파가 방사되는 노면 이외의 외부로 누설되는 마이크로파를 검지하는 마이크로파센서와, 상기 마이크로파센서에서 누파검지시 상기 마그네트론의 공급전원을 자동으로 차단시키는 전원제어부를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로파 제설기.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 안테나로부터 방사되는 마이크로파를 흡수하여 상기 마이크로파가 방사되는 노면이나 차폐막이 존재하는 작용공간내의 온도를 상승시키는 흡수체를 추가로 구비하되;

   상기 흡수체는 마이크로파의 흡수가 용이한 카본이나 페라이트 재질인 것을 특징으로 하는 마이크로파 제설기.