KR20020010089A

KR20020010089A - 연속 흐름식 가열 장치

Info

Publication number: KR20020010089A
Application number: KR1020010045063A
Authority: KR
Inventors: 마투오마사카즈; 마츠오히다아키
Original assignee: 마투오 마사카즈; 다네다 고우이치; 마츠오 히다아키
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2002-02-02
Also published as: EP1176370A2; US20020011487A1; JP2002039619A; CN1336526A; JP3581956B2; US6472648B2; EP1176370A3; TW522211B

Abstract

본 발명은 실용화에 견디는 유량과 온도를 갖는 온수를 연속적으로 공급할 수 있는 마이크로파를 사용한 연속 흐름식 가열 장치를 제공한다.

이러한 본 발명은, 가로 길이 중공 박스(10) 상면부에 개구부를 형성하여 마이크로파 발사구(發射口)로 하고, 상기 중공 박스(10) 내를 가로 격벽에 의해 발사구 상하부를 제외하고 2분할함과 동시에, 한쪽 측 공간을 복수의 슬릿(12a, 13a)을 소요 간격으로 배치한 상하 2장의 격벽(12, 13)에 의해 가로 방향으로 3분할하고, 격벽(12)상에 형성된 공간을 제 1 조사부(4)로 하며, 격벽(13) 하에 형성되고, 또한 다른쪽 측 공간과 아래쪽에 있어서 연이어 통하는 공간을 제 2 조사부(5)로 하며, 격벽(12, 13) 사이에 형성된 공간 중앙부에 송수(送水) 파이프(2)를 배치하여, 마이크로파 발진기(6)로부터의 마이크로파를 발사구로부터 중공 박스(10) 내로 발사하며, 각 조사부(12, 13)의 슬릿(12a, 13a)으로부터 마이크로파를 송수 파이프(2) 상하부로 각각 조사하도록 구성한다.

Description

연속 흐름식 가열 장치{Continuous flow type heating apparatus}

본 발명은 순간 보일러와 같이, 파이프 내를 연속적으로 흐르는 액체를 순간적으로 가열할 수 있는 연속 흐름식 가열 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 마이크로파를 사용하여 순간적으로 유체를 가열하는 연속 흐름식 가열 장치이다.

순간 보일러와 같이, 파이프 내를 연속적으로 흐르는 물을 가열하여 소요 온도로 따뜻하게 하여 공급하는 방식에는 열원으로서 가스 또는 전기를 사용하는 방법이 있다.

가스 방식은 하우징 내의 바닥부에 가스 버너를 설치하고, 물을 통과시키는 열 교환용 파이프를 하우징 내에서 경로를 비교적 길게 설정할 수 있도록, 예를 들면, 나선 형상 등으로 배치하고, 이 파이프를 외부로부터 가스 버너로 가열함으로써 실시하고 있다.

그렇지만, 파이프가 가열되어 내부 물이 뜨거운 물이 될 때까지 시간을 요하기 때문에, 열 효율 관점에서는 반드시 양호한 것은 아니다. 또, 연소 공정을 동반하기 때문에 공기 오염이 생겨 연소에 의한 일산화 중독, 소염에 의한 가스 중독우려도 있다. 더욱이, 가열 온도를 올리기 위해 파이프 경로를 길게 할 필요성을 갖기 때문에, 장치 자체도 소형화가 어려운 등의 문제가 있었다.

한편, 전기 방식은 가스 방식이 갖는 공기 오염이나 가스 중독, 환기 필요성 등의 문제를 발생할 우려는 없지만, 유수(流水)를 가열하기 위해 사용하는 히터는 온도 상승에 시간을 요하고 러닝 코스트가 높아짐과 동시에, 온수 사용중에 온수 온도가 내려가 일정한 온도의 물을 공급하는 것이 기술적으로 어렵다는 문제가 있었다.

이러한 가스나 전기가 갖는 문제에 비추어, 순간 보일러 등의 연속 흐름 방식 가열 장치에 있어서, 마그네트론을 사용하여 유체를 순간적으로 가열하는 유전 가열법이 제안되고 있다.

예를 들면, 실개평 63-52296호 공보에 있어서는,

마이크로파 발생 장치에 관계된 마이크로파 조사실 내에 페라이트를 외장 부재 중에 혼입하고, 외장 부재를 금속관에 외피하여 이루어지는 가열관을 단수 또는 복수 나열 설치하여 작성한 가열부를 위치시키며, 가열부에는 액체 송입관과 액체 송출관을 연결하고, 마이크로파를 이용하여 액체를 내부로부터 연속적으로 가열하며, 이 가열 시에 마이크로파 흡수 효율이 좋은 페라이트를 이용하여 외부로부터도 연속적으로 가열할 수 있는 연속식 액체 가열 장치가 개시되어 있다.

또, 실개평 63-194251호 공보에 있어서는,

마이크로파를 차폐하는 차폐 부재로 주위 벽이 형성된 실과, 상기 실 내에 마이크로파를 방사하기 위한 방사부와, 상기 실 내의 마이크로파 조사역을 통과하도록 배치시킨 송수로를 구비하며, 연속적으로 필요량의 온수를 공급할 수 있는 온수기가 개시되어 있다.

더욱이, 실개평 1-88345호 공보에 있어서는,

마이크로파 발진기와, 외부로부터 도입되는 유체를 수용하는 제 2 실에 구성하는 경계판과, 경계판 및 보일러 본체의 제 1 실을 지나, 보일러 본체 내부를 향해 마이크로파 발진기로부터 발진되는 마이크로파에 의해 내부를 지나는 유체가 가열되도록 형성된 파이프를 갖는 순간 보일러가 개시되어 있다.

한편, 일본국 공개 특허 공보 제(소) 63-65251호에서는,

실드 케이스 내에 마이크로파 발진부를 구비한 마이크로파 발생 장치를 설치함과 동시에, 상기 마이크로파 발진부에 상대하는 실드 케이스 내에 불소 수지제 파이프를 배치하여, 파이프 내를 흐르는 유체를 마이크로파로 효율적으로 가열하는 액체 가열 방법이 개시되며, 특히, 이 공보에 있어서는 마이크로파 발생 장치는 상용 AC100V 공급을 받는 전원 회로와, 상기 전원 전압에 근거하여 수KV 이상의 고압을 발하는 고압 발생 회로로부터의 고압을 받아 2450MHz의 마이크로파를 발진하는 것이 기재되어 있다.

또, 일본국 공개 특허 공보 제(평) 1-102242호에 있어서는,

마이크로파가 조사되는 통수로(通水路) 외주면에 마이크로파 저항 재료의 가열체를 장착함으로써, 연속적으로 필요량의 온수를 공급할 수 있도록 구성한 온수기가 개시되어 있다.

또, 일본국 공개 특허 공보 제(평) 5-248700호에서는,

마이크로파 발진 장치로부터 발진되는 마이크로파를 관이나 용기 및 욕조 내의 물에 조사하여, 끓임에 있어서, 탕온 조정을 마이크로파 발진기 출력 및 물의 유량을 바꿈으로써 행하는 보일러가 제안되고 있다.

더욱이 또 일본국 공개 특허 공보 제(평) 5-288403호에서는, 마이크로파 어플리케이터 내에 메쉬 형상의 마이크로파 흡수체를 갖는 주수구와 취수구를 설치하여, 마이크로파 흡수체 속을 흐르는 물에 대해 마이크로파를 조사하는 전기 온수기가 제안되고 있다.

상기 각 간행물에 기재된 전기 온수기나 순간 보일러는 어느 것도 마이크로파를 일시적으로 저류한 액체 내지는 연속적으로 흐르는 유체, 특히 물에 조사하여 물 분자의 마찰열에 의해 유체를 가열 비등시킨다는 기술 사상에 있어서 공통하고 있지만, 발명자 조사에 의하면, 아직 가정에서 사용할 수 있는 마이크로파를 사용한 순간 보일러는 판매되어 사용되고 있는 사실이 없다.

그래서, 본 발명의 발명자들은 이들 간행물에 기재된 마이크로파를 사용한 연속 흐름식 가열 장치에 대해서 예의 연구 결과, 마이크로파를 사용한 순간 보일러나 온수기가 실용화되지 않는 것은 마이크로파 조사에 의해서도 충분한 온도의 온수가 얻어지지 않는 것을 밝혀냈다.

즉, 실용 단계에서 필요한 온수량을 공급하는 데는 장치에 배관하는 파이프 직경을 굵게 할 필요가 있지만, 파이프 직경을 크게 하면 파이프 내를 유통하는 유체량이 많으며, 게다가 그 유속이 있기 때문에 충분한 가열을 할 수 없다.

또, 가열 온도를 올리는 데는 마이크로파를 조사하는 장치 자체를 대형화하여, 가열 능력을 향상시키는 것이 필요하지만, 장치를 대형화하면 설치에 장소를 차지함과 동시에, 일반 가정용 전원(A.C. 100V) 전압에서는 사용할 수 없고, 가동 시에 소음 발생이 걱정되며, 마이크로파 누출(전파 누출)도 생기기 쉬우며, 러닝 코스트도 대폭 증가하는 등 해결해야 할 많은 과제를 남기고 있다.

본 발명은 이러한 해결해야 할 과제에 비추어, 한층 더한 연구 결과, 물에 조사된 마이크로파는 물에 침투하고, 흡수되어 열로 변환되어 감쇠하며, 물 내부에 도달함에 따라서 약해져 물 가열에 기여하지 않게 된다는 사실을 발견했다.

즉, 물에 대해 가열할 수 있는 깊이의 전력 반감 심도, 바꾸어 말하면, 마이크로파 전력 밀도가 1/2이 되기까지의 깊이가 약 10mm, 유수의 경우에는 상기 전력 반감 심도가 더욱 1/3정도까지 감소하는 것을 발견, 본 발명을 완성시킨 것이다.

본 발명의 목적은 파이프 내를 흐르는 물을 마이크로파로 가열하여, 실용화에 견디는 유량과 온도를 갖는 온수를 연속적으로 공급할 수 있는 연속 흐름식 가열 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 유체가 흐르는 파이프 길이를 가급적 짧게 하여, 효과적으로 탕온을 올릴 수 있는 연속 흐름식 가열 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 마이크로파를 조사하는 마이크로파 발진기가 발하는 열을 효과적으로 사용함으로써 유수 온도를 사전에 승온시켜, 소비 전력을 삭감할 수 있는 연속 흐름식 가열 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 마이크로파 발진기를 수냉식으로 하고, 장치 전체를 완전 밀봉형으로 함으로써, 소음 발생이 없고, 설치 장소를 따지지 않으며, 장치 내부로의 먼지 침입을 방지하며, 콘덴서나 트랜스, 마그네트론이나 내부로의 먼지 부착을 없애, 먼지로 기인하는 누전을 방지할 수 있는 연속 흐름식 가열 장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 연속 흐름식 가열 장치의 한 실시예인 순간 보일러의 개략 설명도.

도 2는 도 1에 있어서의 순간 보일러 중요부의 단면도.

도 3은 도 1에 있어서의 순간 보일러 중요부의 사시도.

도 4는 도 1에 있어서의 순간 보일러의 다른 예의 중요부 단면도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

1: 순간 보일러 2: 송수 파이프

3: 토출구 4: 제 1 조사부

5: 제 2 조사부 6: 마이크로파 발진기

7: 고압 트랜스 8: 온도 검출 스위치

9: 컨트롤러 10: 중공 박스

10a: 중공 박스의 상면부 10b: 마이크로파 발사구

10c: 공간 10d, 10e: 중공 박스의 측면

11: 세로 격벽 12, 13: 가로 격벽

12a, 13a: 슬릿 14: 가이드부

15, 15a: 가이드판 16, 17: 블록체

18: 하우징

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 청구항 제 1 항에 기재된 발명은,

송수 파이프를 중심으로 하는 상대 위치에 마이크로파 조사부를 각각 배치하고,

이 조사부로부터 조사되는 마이크로파에 의해, 상기 송수 파이프를 통과하는 유체 반씩을 가열하도록 구성한 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치이다.

또, 본 발명의 청구항 제 2 항에 기재된 발명은,

긴 변 방향을 따라 복수의 슬릿을 소요 간격으로 형성한 한 쌍의 마이크로파 조사부를 대향시켜 배치함과 동시에,

이들 조사부 사이의 중심부에 송수 파이프를 배치하며,

상기 슬릿으로부터 조사되는 마이크로파에 의해, 상기 송수 파이프를 통과하는 유체 반씩을 가열하도록 구성한 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치이다.

더욱이, 본 발명의 청구항 제 3 항에 기재된 발명은,

금속 재료로 이루어지는 가로 길이 중공 박스의 한쪽 측 상면부에 소요 폭의 개구부를 형성하여 마이크로파의 발사구로 하고,

이 중공 박스 내를 세로 격벽에 의해, 상기 발사구 상하부를 제외하고 2분할함과 동시에, 한쪽 측 공간을 긴 변 방향으로 직교하는 상태에서 복수의 슬릿을 소요 간격으로 하는 상하 2장의 격벽에 의해 가로 방향으로 3분할하며,

위쪽 격벽 상에 형성된 공간을 제 1 조사부로 하고,

아래쪽 격벽 하에 형성되고, 또한 다른쪽 측 공간과 아래쪽에 있어서 연이어 통하는 공간을 제 2 조사부로 하며,

상하 2장의 격벽 사이에 형성된 공간 중앙부에 송수 파이프를 배치하며,

상기 중공 박스 상에 설치한 마이크로파 발진기로부터의 마이크로파를 상기 발사구로부터 중공 박스 내에 발사하며,

상기 각 조사부의 슬릿으로부터 마이크로파를 송수 파이프 상하부로 각각 조사하도록 구성한 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치이다.

이하, 본 발명의 연속 흐름식 가열 장치의 바람직한 실시예에 대해서, 첨부 도면에 근거하여 상세하게 설명하지만, 그 구성은 도시된 구성에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 연속 흐름식 가열 장치 일례로서의 순간 보일러를 도시하는 개략 설명도로, 상기 순간 보일러(1)는 수도 등의 급수구(도시하지 않는다)와 연이어 통하는 송수 파이프(2)와, 이 송수 파이프(2) 내를 통과하는 물을 가열하기 위해 송수 파이프(2)를 중심으로 하여 상대하도록 배치된 제 1 및 제 2 마이크로파조사부(4, 5)와, 마이크로파를 발진하기 위한 마이크로파 발진기(6)와, 이 마이크로파 발진기(6) 출력을 제어하는 고압 트랜스(7)와, 상기 송수 파이프(2)의 토출구(3) 근방에 설치된 온도 검출 스위치(8)와 연동하고, 또한 상기 고압 트랜스 출력을 제어하는 컨트롤러(9)로 구성되어 있다.

상기 마이크로파를 조사하기 위한 제 1 및 제 2 조사부(4, 5)는 도 2 및 도 3으로부터 분명한 바와 같이, 알루미늄 또는 스테인리스 등의 금속 재료로 이루어지는 가로 길이의 구 형상 중공 박스(10) 상면부(10a)의 한쪽 짧은 변 측에 소요 폭의 개구부를 형성하여 마이크로파의 발사구(10b)로 함과 동시에, 이 중공 박스(10) 내를 격벽(11)에 의해 상기 발사구(10b)가 위치하는 상하부를 제외하고 세로 방향으로 2분할하고, 분할된 한쪽 공간을 더욱 상하 2장의 격벽(12, 13)에 의해 가로 방향으로 3분할하며, 격벽(12)에 의해 구획된 상부 공간을 제 1 조사부(4)로 하고, 격벽(13)에 의해 구획된 하부 공간을 제 2 조사부(5)로 하여, 격벽(12, 13) 사이에 형성되는 공간 내에 송수 파이프(2)를 짧은 변 측의 한쪽 측면(10d)으로부터 다른쪽 측면(10e)으로 관통하는 상태로 배치하는 것으로, 상기 제 2 조사부(5)는 격벽(11)에 의해 구획된 중공 박스(10)의 다른 공간(10c)과 연이어 통해 있다.

상기 제 1 조사부(4)를 형성하는 격벽(12)에는 도 3에 도시하는 바와 같이 긴 변 방향과 직교하는 상태에서, 복수의 슬릿(12a, 12a ···)이 소요 간격을 갖고 형성되는 한편, 제 2 조사부(5)를 형성하는 격벽(13)에도 마찬가지로 복수의 슬릿(13a, 13a ···)이 소요 간격을 갖고 형성되며, 마이크로 발진기(6)로부터 조사된 마이크로파가 이들 슬릿(12, 13a)으로부터 상기 송수 파이프(2)를 향해 조사되도록 구성되어 있다.

또, 상기 격벽(12, 13) 사이에 형성되는 공간에 배치되는 송수 파이프(2)는 도 2로부터 분명한 바와 같이, 그 중심부가 상기 격벽(12와 13)의 거의 중앙에 위치하도록 배치하며, 제 1 및 제 2 조사부(4, 5)로부터 조사되는 마이크로파에 의해 송수 파이프(2) 상측 반과 하측 반을 각각 180도씩을 가열하도록 구성된다.

또한, 상기 제 1 조사부(4)와, 제 2 조사부(5)와의 거리(간격)는 가능한 한 짧게 하는 것이 바람직하며, 그 거리가 짧을수록 효율적으로 마이크로파가 송수 파이프(2)에 조사되어, 송수 파이프(2) 내를 흐르는 물을 가열할 수 있다.

상기 마이크로파 발진기(6)는 그 조사구가 상기 중공 박스(10)의 상면부(10a)에 형성된 개구부(10b)에 위치하도록 하여 중공 박스(10) 상에 설치되는 것으로, 마이크로파 발진기(6)로부터 발사된 마이크로파는 그 일부가 격벽(11)에 의해 제 1 조사부(4)에 이르며, 바닥부의 격벽(12)에 형성된 슬릿(12a, 12a ···)으로부터, 또 다른 일부는 공간(10c)을 지나 제 2 조사부(5)에 이르며, 상부의 격벽(13)에 형성된 슬릿(13a, 13a ···)으로부터 송수 파이프(2)를 조사한다.

그 때, 제 1 조사부(5)는 마이크로 발진기(6)로부터의 마이크로파가 위쪽으로부터 조사되기 때문에, 격벽(11)과 격벽(12)이 접하는 부위가 직각으로 형성되어 있으면, 상기 코너부가 좁은길이 되어, 마이크로파가 슬릿(12a)으로부터 효과적으로 송수 파이프(2)에 조사되기 어려워지기 때문에, 격벽(11)과 격벽(12)이 접하는 부위에 마이크로파가 안쪽으로 모이도록 가이드부(14)를 형성하면, 마이크로 발진기(6)로부터 발진된 마이크로파가 가이드부(14)에 의해 강제적으로 슬릿(12a) 측으로 보내져, 마이크로파를 효율적으로 송수 파이프(2)를 향해 조사시킬 수 있다.

마찬가지로, 공간(10c)의 저면부에 가이드판(15)을 각도 45도로 설치함으로써, 제 2 조사부(5)에 마이크로파를 효율적으로 보낼 수 있기 때문에, 도 3에 도시하는 바와 같이, 중공 박스(10) 내의 필요한 부위에 가이드판(15a)을 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가이드부(14)는 가이드판을 45도 각도로 제 1 조사부(4)의 격벽(11)측 저면부(실질적으로 격벽(12))에 배치해도 된다.

더욱이, 송수 파이프(2)로의 마이크로파 조사 효율을 올리기 위해, 제 1 조사부(4) 및 제 2 조사부(5) 내에 내부가 공동 블록체(16, 17)를 배치하고, 이 블록체(16, 17)에 의해 채널 형상의 통로를 형성하면, 상기 슬릿(12a, 13a)에 강전계가 생겨 블록체(16, 17)가 없는 경우에 비교하여, 마이크로파에 의한 조사 효율을 50 내지 100배 정도 강하게 할 수 있으며, 이 강전계를 통과한 물은 물 분자 집단(클러스터)이 작아져 물에 포함되는 염소 제거를 비롯하여, 수중의 잡균을 사멸시키고, 수질을 변화시켜 싱크(sink)등으로의 스케일(물때) 부착을 방지하며, 부착한 스케일를 용해 유실시키는 등, 계면 활성 효과를 올려, 시판 정수기 등을 사용하지 않고, 간단히 음용이나 샤워 등에 적합한 물을 얻을 수 있다.

더욱이 또, 상기 제 1 조사부(4), 제 2 조사부(5) 내부에 반사판을 설치함으로써, 또는 중공 박스(10) 자체를 알루미늄 등 마이크로파를 반사시키는 재질로 형성함으로써, 반사판으로부터 반사해 오는 마이크로파가 중심부에서 교차, 충돌하여, 런 어웨이 가열 효과와 닮은 현상이 발생하여, 송수 파이프(2) 중심부 온도를 효과적으로 높일 수 있다.

중공 박스(10) 내에 배치되는 송수 파이프(2)는 일반적으로 이 종류의 용도로 사용되고 있는 파이프이면, 그 형상에 대해서는 특별한 제한은 없으며, 그 재질은 테플론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등 손실 계수(비유전율·유전체 손실각)가 작은 것을 사용한다.

이 송수 파이프(2)는 유량을 많게 하려 하면, 파이프 직경은 필연적으로 커지지 않을 수 없지만, 물에 조사된 마이크로파는 물에 침투하고, 흡수되어 열로 변하여 감쇠하며, 물 내부로 갈수록 약해져 물 가열에 기여하지 않게 된다.

따라서, 직경이 큰 파이프를 사용한 경우, 파이프 내주면에 가까운 부분을 흐르는 물은 비교적 고온으로 가열되지만, 중심부를 흐르는 물은 마이크로파 영향을 거의 받지 않기 때문에, 출구에는 미지근한 물 밖에 나오지 않게 된다.

그 때문에, 발명자들은 예의 연구 결과, 송수 파이프(2) 직경을 5 내지 20mm 범위 내에 설정함으로써, 송수 파이프(2) 내를 연속적으로 흐르는 유수를 가장 효율적으로 가열할 수 있는 것을 알았기 때문에, 사용하는 송수 파이프(2) 직경을 5 내지 20mm 이내로 하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 이 경우, 단면이 원형인 송수 파이프를 사용하는 것보다도 마이크로파가 조사되는 부위의 송수 파이프 형상을 타원 형상 또는 편평한 직사각 형상으로 함으로써, 송수 파이프 내를 흐르는 물의 유량을 원형인 것보다도 많게 할 수 있으며, 또한 마이크로파를 송수 파이프 중심부에까지 조사할 수 있기 때문에, 보다 뜨거운 물을 공급할 수 있다.

그 때, 제 1 조사부(4) 및 제 2 조사부(5)가 서로 대향하는 면에 형성하는 슬릿(12a, 13a)은 각 슬릿(12a, 13a) 길이를 사용하는 송수 파이프(2) 직경, 타원형 송수 파이프에 있어서는 그 장축 이내로 함으로써 마이크로파를 효율적으로 송수 파이프(2)에 조사할 수 있다.

마이크로파 발진기(6)에는 마이크로파 발진에 의해 고온이 되는 마그네트론이나 고압 트랜스를 냉각하는 방법으로서, 수냉식과 공냉식인 것이 존재한다.

공냉식인 것은 방열을 위해 하우징에 방열부를 형성하기 때문에, 실내가 소음에 노출되고, 먼지가 하우징 내로 빨려 들여가 마이크로파 발진기 등에 부착하여 기기에 영향을 줄 우려가 있으며, 전파가 외부로 새기 시작하여, 인체에 불측의 영향을 줄 우려도 있는 것으로, 수냉식을 채용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 수냉식 마이크로파 발진기(6)를 사용함에 있어서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 마이크로파 발진기(6) 및 고압 트랜스(7)에 송수 파이프(2) 일부를 감아, 마이크로파 발진기(6) 및 고압 트랜스(7)로부터 발하는 열 에너지에 의해, 송수 파이프(2) 내를 흐르는 물을 일시적으로 예비 가열하여, 물의 취수 온도를 올려, 이것에 의해 소비 전력 삭감과 에너지 효율 향상을 도모하고 있다.

동시에 마이크로파 발진기(6)를 수냉식으로 함으로써, 장치 본체를 수용하는 실드재로 이루어지는 하우징(18)을 완전 밀폐형으로 할 수 있고, 마이크로파 누설을 완전히 방지할 수 있으며, 냉각 팬을 필요로 하지 않기 때문에, 소음을 0으로할 수 있다.

또, 공냉식 경우에 있어서는 하우징에 공기 취입구와, 배출구의 최저 2개소의 개구부를 설치하고, 상기 배출구를 개재시켜 약 30 내지 80℃의 온풍을 외부로 배출하기 때문에, 설치 장소가 한정되어, 설치 자유도가 극히 적으며, 상황에 따라서는 이상 가열에 의한 장치의 일시 정지를 초래할 우려도 있지만, 수냉식을 채용함으로써 이러한 문제는 전부 소실하며, 완전 밀폐형으로 할 수 있기 때문에, 하우징 내로의 먼지 침입이 없고, 먼지로 기인하는 누전 우려도 없다.

또한, 송수 파이프(2)의 토출구(3) 근방에 설치된 온도 검출 스위치(8)는 토출구(3)로부터 보내지는 온수 온도를 자동적으로 검지하여, 컨트롤러(9)에 그 정보를 보내기 때문에, 컨트롤러(9)에 의해 원하는 온도를 설정하는것 만으로 고압 트랜스(7) 출력을 자동적으로 변경하여, 유량을 일정하게 유지하면서 소정 온도의 온수를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 서술한다.

실시예 1

도 2의 순간 보일러에 있어서, 미쓰비시 전기 제품인 전원 100V, 마이크로파 최대 출력 500W, 소비 전력 950W의 마이크로파 발진기(6)와, 고압 트랜스(7) 부품을 수냉식으로 가공하고, 직경 8mm의 원형 파이프를 송수 파이프(2)로 하여, 이 송수 파이프(2)에 4리터/분의 유량으로 수도관으로부터 흘러 나오는 수온 약 10℃의 물을 흘리면서 제 1 조사부(4)와 제 2 조사부(5)의 각 슬릿(12a, 13a)을 개재시켜 송수 파이프(2)의 상하 양방향으로부터 2450MHz의 마이크로파를 조사한 바,토출구(3)에 있어서 온도 약 55℃의 온수를 얻었다.

더욱이, 파이프 형상을 원형으로부터 파이프 내 면적을 동등하게 하여, 직경을 4cm(1/2)로 한 타원형 파이프로 변경한 바, 물로의 가열 효율이 상승하여, 약 13% 정도의 상승을 확인할 수 있었다.

이로써, 토출구(3)에 있어서 온도 62℃의 온수를 얻었다.

또한, 도 2의 중공 박스 내에 있어서, 마이크로파 조사를 받는 송수 파이프 길이는 500mm이다.

실시예 2

도 4의 순간 보일러에 있어서, 히타치 제작소 제품인 전원 단상 200V, 마이크로파 최대 출력 1500W의 마이크로파 발진기(6)와, 고압 트랜스(7) 부품을 수냉식으로 가공하고, 직경 20mm의 원형 파이프를 송수 파이프(2)로 하고, 이 송수 파이프(2)에 12리터/분의 유량으로 수도관으로부터 흘러 나오는 수온 약 10℃의 물을 흘리며, 제 1 조사부(4)와 제 2 조사부(5)의 각 슬릿(12a, 13a)을 개재시켜 송수 파이프(2)의 상하 양방향으로부터 2450MHz의 마이크로파를 조사한 바, 토출구(3)에 있어서 온도 약 80℃의 온수를 얻었다.

더욱이, 파이프 형상을 원형으로부터, 파이프 내면적을 동등하게 하고 직경을 10cm(1/2)로 한 타원형 파이프로 변경한 바, 물로의 가열 효율이 상승하여 약 15% 정도의 상승을 확인할 수 있었다.

이로써, 토출구(3)에 있어서 온도 92℃의 온수를 얻었다.

또한, 도 2의 중공 박스 내에 있어서, 마이크로파 조사를 받는 송수 파이프길이는 500mm이다.

상기 실시예에 있어서는 어느 것도 순간 보일러로서 설명했지만, 이 발명의 연속 흐름식 가열 장치는 소형화를 도모하여, 고압 트랜스나 마이크로파 발진기를 작동시키기 위한 전원을 야외에서 사용할 수 있는 발전기로 하여, 강이나 호수 늪의 물을 송수 파이프의 한쪽 끝에 적당한 수단으로 공급하여, 송수 파이프의 토출구를 샤워 부재로 변경함으로써, 야외용 간이 샤워로 할 수도 있다.

또, 송수 파이프 직경은 전원을 변경함으로써 공업용 온수를 얻기 위한 가열 장치로서도 사용할 수 있는 등, 이용법은 순간 보일러에만 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 연속 흐름식 가열 장치는 유체가 연속적으로 흐르는 송수 파이프를 송수 파이프를 끼고 상대하는 위치에 배치한 조사부로부터 각각 마이크로파를 조사하여, 송수 파이프 속을 통과하는 유체를 반씩 유전 가열하도록 구성했기 때문에, 효율적으로 유수를 가열할 수 있고, 송수 파이프 길이를 가능한 한 짧게 할수 있으며, 작동중에 소음 발생이 없으며, 유수중에 포함되는 균류를 거의 사멸시킬 수 있는 등, 순간 보일러로서 최량인 것을 얻을 수 있다.

Claims

송수(送水) 파이프를 중심으로 하는 상대 위치에 마이크로파 조사부를 각각 배치하여,

이 조사부로부터 조사되는 마이크로파에 의해, 상기 송수 파이프를 통과하는 유체 반씩을 가열하도록 구성한 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치.
긴 변 방향을 따라 복수의 슬릿을 소요 간격으로 형성한 한 쌍의 마이크로파 조사부를 대향시켜 배치함과 동시에,

이들 조사부 사이의 중심부에 송수 파이프를 배치하여,

상기 슬릿으로부터 조사되는 마이크로파에 의해, 상기 송수 파이프를 통과하는 유체 반씩을 가열하도록 구성한 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치.
금속 재료로 이루어지는 가로 길이 중공 박스의 한쪽 측 상면부에 소요 폭의 개구부를 형성하여 마이크로파 발사구(發射口)로 하고,

이 중공 박스 내를 세로 격벽에 의해, 상기 발사구 상하부를 제외하고 2분할함과 동시에, 한쪽 측 공간을 긴 변 방향으로 직교하는 상태에서 복수의 슬릿을 소요 간격으로 배치한 상하 2장의 격벽에 의해 가로 방향으로 3분할하며,

위쪽 격벽 상에 형성된 공간을 제 1 조사부로 하고,

아래쪽 격벽 하에 형성되고, 또한 다른쪽 측 공간과 아래쪽에 있어서 연이어통하는 공간을 제 2 조사부로 하며,

상하 2장의 격벽 사이에 형성된 공간의 중앙부에 송수 파이프를 배치하며,

상기 중공 박스 상에 설치한 마이크로파 발진기로부터의 마이크로파를 상기 발사구로부터 중공 박스 내에 발사하며,

상기 각 조사부의 슬릿으로부터 마이크로파를 송수 파이프 상하부로 각각 조사하도록 구성한 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 송수 파이프는 타원형 또는 편평한 직사각 형상인 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 송수 파이프는 그 직경이 5 내지 20mm 이내인 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 슬릿은 상기 송수 파이프의 직경 이내 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 중공 박스 내에 형성된 각 조사부는 그 내부에 블록체를 배치하여 채널 형상의 통로를 형성하여, 상기 각 슬릿에 대해 강전계가 생기도록 구성한 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 마이크로파 발진기는 수냉식인 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 마이크로파 발진기는 수냉식으로, 그 외주부에 송수 파이프 일부를 감아, 가열하려는 유체를 예비 가열하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 중공 박스는 제 1 조사부를 형성할 때에, 제 1 조사부를 형성하는 세로 격벽과 가로 격벽이 접하는 부위에 마이크로파가 안쪽으로 모이도록 가이드부를 형성한 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치.
제 3 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 중공 박스는 상기 가이드부 이외에 가로 방향으로 배치된 각 격벽의 슬릿을 향해 마이크로파를 수렴하도록 가이드판을 배치한 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 가이드판은 45도 각도로 중공 박스 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 연속 흐름식 가열 장치.