KR20090007780U - 마이크로웨이브 히터와 히터를 이용한 오븐 - Google Patents

Abstract

본 고안은 마이크로웨이브를 이용하여 발열하는 히터에 관한 건이다

구조는 (대표도)의 형태로 구성된다.

마그네트론(1)에서 발생한 초고주파는 도파관(2)을 통과하여 케비트(3) 내로 전달되고 전달된 전자파는 지지대(4)에 부착된 단열재(5)를 통과하여 발열체(6)에 영향을 주어 발열체는 발열을 한다. 하지만 발열체(6)에서 발생하는 열기는 발열체(6)을 감싸는 단열재(5)에 부딪쳐 캐비티(3) 안에서는 열이 전도되지 않고 망사구조 철망(7) 쪽으로 발열하여 열이 외부로 전달되는 구조이다.

또한 본 고안의 히터를 다양한 형태로 이용하기 위해서는 도파관과 마그네트론의 부착 위치는 상면이거나 사방 측면 중 일면에 부착(도면 2)할 수 있다.

마이크로웨이브(microwave), 히터(heater), 발열체, 망사구조 금속, 단열재, 고열로(high temperature oven), 오븐(oven)

Description

마이크로웨이브 히터와 히터를 이용한 오븐{The heater and oven make use of microwave}

본 고안은 하나 또는 그 이상의 마이크로웨이브장치와 마이크로파에서 발열하는 발열체가 열적 또는/및 전자파 차폐용 망사구조 금속 또는/및 단열 물질과 전자파 차폐용 망사구조 금속이 위치한 일면을 제외한 전면을 감싸는 금속 면이 복합된 베이스에 대해서 인접하거나 또는 상호 연결하여 구성하는 마이크로웨이브 히터와 히터를 이용한 구성물에 관한 것이다.

본 고안은 기존에[ 전기를 이용하여 열원으로 이용하는 종래의 히터 종류 중 마이크로웨이브를 이용하여 전자파가 누출되지 않으며, 무 접점으로 히터를 가열하고 그 히터가 일반용으로 적용의 한계를 두지 않고 쉽게 적용될 수 있도록 하였다.

본 히터는 평판구조로 구성하여 평판 전면에 고른 열 온도를 유지 할 수 있다는 점을 이용하였고 편리성을 위하여 히터를 조각내어 단열재에 일정구조 또는 위치를 이동하여 고정하여 필요한 부분에 부분 가열할 수 있는 구조이다.

망사구조의 금속에 금속이 직접적으로 닿을시 전자파 누출이 가능할 수 있어 장치구성상 필요시는 망사 구조의 금속을 특수 세라믹 도료를 이용하여 코팅(coating) 또는 도장을 할 수도 있다.

특히 고기를 굽는 오븐과 그릴(grill)같은 경우 온도가 높아 순간적으로 굽히기 때문에 사용상 히터가 직면하는 추가적인 문제는 고기나 굽는 대상물에서 발생하는 오염물질이 직접적으로 히터 면에 접히는 것을 방지하기 위한 장치가 필요하다.

히터의 고온(약1000도~1700도)으로 전면에 전자파 차폐와 열 배출이 원활히 되도록 구성한 망사구조는 적용온도에서 견딜 수 있는 특수 합금 류나 일반 쇠에 특수 도장이나 코팅 처리를 하여 열 변형으로부터 보호, 개선할 수 있다.

상기에서 언급한 문제를 해결하기 위해서 산업용으로 사용하는 분야는 다양한 이송벨트에 의해서 문제를 제거, 개선할 수 있고 조리용으로 사용 시는 경우는 상면에 히터와 히터 사이의 중간을 평면 또는 횡면으로 이송가능한 장치를 구비하여 사용할 수 있다.

종래의 마이크로파 응용 기술은 전자파 누출 때문에 마이크로파에 반응하는 발열체를 밀폐공간에 두고 단열, 차폐하여 적용하는데, 공간적, 구조적으로 많은 애로와 한계가 있다.

특히 마이크로파는 전원을 직접연결하지 않아도 마이크로파에 노출된 공간에서 발열하는 것은 다양한 적용상의 장점과 인용가능성이 크다.

본 고안은 이러한 장점을 이용하여 누구나 쉽게 적용 가능한 마이크로파 히터를 개발하여 높은 온도를 히터를 쉽게 이용할 수 있도록 한다.

1, 본 고안은 일반적으로 사용하는 2540mhz의 주파수를 사용하는 마이크로파 발진부와 마이크로파를 발생시킬 수 있는 전기장치와 마이크로파를 유도하는 도파관으로 구성된다.

2, 도파관은 히터를 내장하는 구조물에 접하는데 도파관과 접하는 구조물 5면은 차단되고 1면이 개방된 상자모양의 정육면체이며, 이상자의 차단된 일면은 도파관과 일정 크기로 볼트 또는 용접으로 연결되어 있다.

그리고 차단된 5면에는 각 부분에 전자파가 세어 나오지 않는 일정 크기의 구멍이 뚫어져 있을 수도 있으며, 이 구멍은 내부에 발산되는 열을 외부로 방출하는 역할이다.

또한 본 벽면들의 보강을 위하여 가로, 세로 방향으로 다수개의 보강과 단열구조를 지지하는 모양의 구조물이 설치되어 있다.

3, 육면체 모양(디자인에 따라 모양이 달라질 수 있음) 중 개방된 한 면의 구성은 외 측면에는 1200도 이상의 고온에서 견딜 수 있는 스테인레스 합금종류의 망사구조나 전자파 차단이 가능하고 통기성이 활발한 작은 구멍이 있는 평판구조로 구성된다.

4,망사구조금속 위에는 마이크로파에 의해 발열되는 발열체와 접하는데, 발열체와 망사구조금속은 약 5mm 정도 떨어져 있고 발열체의 모양과 두께는 약 5mm 미만이며, 평판구조로서 1개의 단일구조 또는 여러 개의 작은 조각을 분산하여 배치할 수 있다. 하지만 전체적인 크기는 1~2 Mkw(마이크로파 킬로와트)의 열량 하에서 20분 이내에 약 1000도 이상을 발열할 수 있는 질량 구조를 가진 탄화규소(sic) 발열체 또는 세라믹 발열체류를 사용한다.

5, 발열체는 마이크로파에서는 약 1000도가 넘는 초고온의 온도를 내뿜으며 주변의 구조물들을 가열하여 다양한 문제를 발생시킬 수 있으므로 일정 두께이상의 단열재에 측면들과 후면(망사구조금속 방향을 제외)이 열 전이가 이루어 지지 않도록 둘러 싸여있다.

단열재는 발열체를 일정 형태로 고정할 수 있는 구조로 구성된다.

즉 고온에 견디는 금속 볼트를 이용하여 구명이 뚫린 발열체와 단열재를 평면구조로 맞대어 관통시켜 발열체를 고정하는 역할을 한다.

본 단열재는 (고안2)의 3면은 차단되고 1면이 개방된 상자모양의 직사각형의 중간부분을 가로질러 벽면을 지지하는 지지대와 함께 볼트로 연결되는 구조를 갖추고 있다.

또한 망사형태 금속과 발열체 그리고 단열재를 동시에 결합하여 완제품으로 제작할 수도 있다.

6,단열재 사방 측면을 3면이 차단되고 1면이 개방된 상자모양의 직사각형과 결합되며 단열재와 상자모양을 결합하면 1개의 마이크로웨이브 히터가 구성된다.

7,본 고안은 마이크로파를 조사하면 단열재에 반응하지 않고 발열체와 반응하여 발열하고 열은 단열재에 가로막혀 캐비트 내부로 열이 발산, 전도되지 않고 망사구조의 벽면을 통과하여 외부로 열을 발산하는 구조이다.

구조적으로 육 면이 금속성 물질로 차폐가 되어 전자파가 세어 나오지 않는 구조를 특징으로 한다.

일반적으로 공개되어 다양한 분야에 활용되고 있는 마이크로웨이브를 활용한 것으로 기술 특성상 마이크로파웨이브를 적용할 때는 발생하는 전자파의 유해성으로 인한 기구, 구조적으로 전자파의 유출을 방지하기 위하여 상당한 전자파 차단기술이나 완전 밀폐구조를 적용하는 것이 일반적이다.

본 고안은 이러한 밀폐구조를 이용하여 전자파 누출을 억제하고 마이크로웨이브에 반응하는 특수 세라믹이나 탄화규소(SiC) 탄소종류의 발열물질을 이용하여 초고온 히터를 고안하고자 한다.

마이크로파가 발생하는 밀폐된 구조물 속에서 발열하는 물질을 이용하는 기술은 보편적으로 사용하고 있다. 하지만 일반적인 적용기술은 사면이 막힌 밀폐구조 내부 에 발열체를 구성하여 마이크로파를 방출하여 밀폐 공간 내의 고온을 이용하는 고열로의 경우로 일반화되어 있다.

하지만 본 고안은 일반적으로 사면이 막힌 구조를 탈피하여 사면 중 일면을 전자파가 차단되고 초고온에서 변형되지 않는 망사구조 금속합금을 이용하여 통풍가능한 구조로 고안하였다.

전자파의 차폐는 금속성 물질 중에 일정규격으로 타공한 구멍이나, 망사구조로 차폐가 가능하다.

본 고안에서 적용되는 발열체는 마이크로웨이브 구간에서 수분 내지 수십 분 내에 1000도 이상의 고열을 발열하는 탄화규소(SIC)와 세라믹 발열체를 이용한다.

발열체를 통풍 가능한 망사구조 금속과 넓은 면이 접하는 위치에 평판으로 특수 가공한 발열체를 고정하여 발열체에서 발열하는 열기를 외부로 발출할 수 있도록 한다.

그리고 발열체에서 발생하는 열이 내부로 전도 또는 복사되는 것을 방지하기 위하여 고온에서 견디는 단열물질을 망사구조의 반대 면에 겹쳐서 발열체의 열이 망사구조 방향으로만 전도 또는 복사되도록 구성한다.

본 고안은 전자레인지나 오븐(oven), 그릴(grill)과 같은 가정용, 업소용 요리기구나 난방용, 산업용 열처리와 같은 일반적인 분야의 적용이 가능하다.

본 고안이 속하는 기술은 일반적으로 마이크로웨이브와 초고온 전도성 발열체를 복합하는 일반적인 고열로의 특성을 띄지만, 일반적인 고열로나 마이크로웨이브를 이용한 히터 류는 전자파와 발열체로부터 나오는 전자파와 고온이 세어 나오지 않게 단열과 차폐된 공간 내부를 기준으로 구성하고 있는 것이 일반적이다.

하지만 본 고안은 일반적인 단열과 차폐된 구조를 벗어나 발열체로부터 발열되는 고온을 외부로 방출할 수 있는 구조를 구현하여 그 열을 이용한 장치를 구성함을 특징으로 하는 히터장치이다.

또한 개개의 구성된 히터를 다양한 형태로 연결하여 다양한 모양의 가열기구나 기계장치를 구성할 수 있는 특징이 있다. 본 고안이 가지는 장점은 기존의 전자파 차단을 하기위해서 사면이 밀폐된 용기 내부에서 진행되던 작업들(가열/전자파를 이용한 건조)은 작업이나 로딩(loading), 언 로딩(unloading)을 위해서 내부를 개방하기 위해서는 전자파의 누출을 방지하기 위하여 전원을 차단한 상태에서 개방 작업이 가능 하였으나, 본 고안은 발열부가 외부를 향하고 있어 전자파누출의 염려가 없고 전원의 차단 없이 발열체가 연속적으로 작업할 수 있어 연속작업을 수행할 수 있다.

필 요시 전원의 차단 없이 상, 하, 4 측면을 동시에 개방 또는 부분적 개방하여 작업함으로써 기기의 운용을 연속적으로 할 수 있다는 장점이 있다.

또한 개개의 히터 다수 개를 병렬, 횡렬,“ㄱ”자, “ㄷ”자 또는“ㅁ”자 모양으로 조합하여 사용 할 수 있는 장점이 있다.

본 고안의 히터 2개 이상이 상호 결합 수 있는 구조(도면 3)를 가질 수 있으며 그 구성 형식은 상하 배열 구조,측면 배열 구조, 삼면 밀폐 구조, 사면 밀폐 구조, 5면 밀폐 구조, 6면 밀폐 구조 등의 다양한 적용분야별로 조립할 수 있다.

본 히터를 상호 조립하는 방식을 이용하여 산업적으로 이용할 수 있는 분야는 많다

특히 열처리를 하는 분야는 일반적으로 사용하는 히터에 비하여 평판구조를 이용하였기에 넓은 면에 균일한 열 평형성을 확보할 수 있는 장점이 있고, 낮은 전력을 이용하여 초고온(약1000동 이상)의 온도를 낼 수 있는 구조이다.

또한 본 고안의 적용 제품은 고온의 온도를 요구하는 산업용 고열로나 건조로를 쉽게 구성할 수 있으며, 사면이 가열하는 컨베이어 방식의 건조로나 가열로에 적용할 수 있다.

또한 요리용 팬이나 가열 오븐(oven), 그릴(grill) 등으로 활용도 가능하다.

본 고안의 구조는 (대표도면)의 형태로 구성된다.

마그네트론(1)에서 발생한 초고주파는 도파관(2)을 통과하여 케비트(3) 내로 전달되고 전달된 전자파는 지지대(4)에 부착된 단열재(5)를 통과하여 발열체(6)에 영향을 주어 발열체는 발열을 한다.

하지만 발열체(6)에서 발생하는 열기는 발열체(6)을 감싸는 단열재(5)에

부딪쳐 캐비티(3) 안에서는 열이 전도, 복사되지 않고 망사구조 철망(7) 쪽으로 발열하여 열이 외부로 전달되는 구조이다.

또한 본 고안의 히터를 다양한 형태로 이용하기 위해서는 도파관과 마그네트론의 부착 위치는 상면이거나 사방 측면 중 일면에 부착(도면 2)할 수 있다.

Claims (3)

1. 마이크로파에 의해서 발열한 발열체의 발열을 내부 유입되지 않게 차단할 수 있고 전자파에 영향을 받지 않는 단열재와 단열구조를 통하여 발열체의 열이 내부로 전도될 수 없고 고온에 견딜 수 있는 특수 코팅이 된 전자파를 차폐할 수 있는 금속성 망사구조가 결합하여 망사구조 면으로 발열하여 발열체의 열을 이용할 수 있는 마이크로웨이브 히터 장치(도1).
2. “청구항 1”에 있어서 마이크로웨이브 히터 장치 중 단열재, 발열체, 망사구조의 금속이 일체형 또는 개별적 조립이 가능한 구조.
3. “청구항 1”의 마이크로웨이브 히터 다 수개를 이용하여 상호 결합 또는 떨어져 다양한 형상으로 응용 가능한 구조조합(도 2).

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