KR20110069570A - 마이크로파를 이용한 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로파를 이용한 보일러에 관한 것으로, 외통, 내통, 발열외부케이스 및 발열내부케이스가 동심원 상에 위치하도록 구성하고, 외통과 내통 사이에는 단열재를 구성하며, 내통과 발열외부케이스 사이에는 물이 채워지도록 구성하고, 발열외부케이스와 발열내부케이스 사이에는 공기가 채워지도록 구성하며, 발열내부케이스의 내에는 마그네트론에서 발생된 마이크로파에 반응하여 발열하는 발열체를 구성하고, 마그네트론에서 발생되는 마이크로파를 발열체에 전달하기 위한 전달경로인 도파관을 구성하며, 발열체에서 발생된 열은 공기를 경유하여 물에 전달되어 물이 데워지는데, 이 데워진 물(온수)을 외부로 배출하기 위한 온수배출구를 구성하고, 도파관을 통해 전달되어 온 마이크로파가 발열체 내로 침투된 후, 발열체를 감싸고 있는 발열내부케이스에 의해 계속적인 충돌과 반사가 이루어지도록 상기 발열체를 외부로부터 밀폐구성시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이, 본 발명은 마이크로파에 의한 가열을 이용하여 온수를 생산함으로서, 연소에 의한 환경 오염을 방지하고 에너지를 절약할 수 있으면서 많은 양의 온수를 얻을 수 있다.

마그네트론, 도파관, 보일러, 온수

Description

마이크로파를 이용한 보일러{Boiler using microwave}

본 발명은 보일러에 관한 것으로, 특히 마이크로파에 의한 가열방식을 이용하여 온수를 생산할 수 있는 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 밀폐된 용기 내의 물을 가열함으로서 온수 또는 고온의 증기를 발생시켜 이를 필요한 곳에 공급하기 위한 장치로서, 온수나 증기 발생을 위해 여러 가지 형식이 사용되고 있다.

여기서 종래 사용되는 통상의 보일러는, 열교환기와 상기 열교환기를 가열시키는 버너 등을 구비하여, 버너로부터 발생된 열원을 이용하여 열교환기를 가열함으로서 스팀과 온수를 발생시키는 구조로 되어 있다.

그러나 상기한 종래의 보일러는 연소열을 이용함에 따라 에너지 효율이 떨어질 뿐 아니라, 대부분이 화석연료를 열원으로 사용하기 때문에 공해물질 배출로 인해 대기를 오염시키는 문제점을 가지고 있으며, 한정된 자원으로 인하여 점차 고비용으로 보일러를 운용해야 하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 그 목적은 마그네트론에 의해 발생되는 마이크로파를 이용하여 온수를 대량으로 생산할 수 있도록 한 보일러를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 열 전달경로를 간소화시켜 보다 열 전달이 빠르면서 대량의 온수를 생산할 수 있도록 한 보일러를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로파를 이용한 보일러는 외통(11), 상기 외통(11)의 내측에 위치하는 내통(12), 상기 내통(12)의 내측에 위치하는 발열외부케이스(13) 및 상기 발열외부케이스(13)의 내측에 위치하는 발열내부케이스(14)가 동심원 상에 위치하도록 구성하고; 상기 외통(11)과 내통(12) 사이에는 단열재(21)를 구성하여 외부로의 열 유출을 차단하며; 상기 내통(12)과 발열외부케이스(13) 사이에는 물이 채워지도록 구성하되, 이 물은 냉수유입구(41)를 통해 공급되고; 상기 발열외부케이스(13)와 발열내부케이스(14) 사이에는 공기(23)가 채워지도록 구성하며; 상기 발열내부케이스(14)의 내에는 마그네트론(31)에서 발생된 마이크로파에 반응하여 발열하는 발열체(24)를 구성하고; 상기 마그네트론(31)에서 발생되는 마이크로파를 상기 발열체(24)에 전달하기 위한 전달경로인 도파관(32)을 구성하며; 발열체(24)에서 발생된 열은 공기(23)를 경유하여 물에 전달되어 물이 데워지는데, 이 데워진 물(온수)을 외부로 배출하기 위한 온수배출구(43)를 구성하고; 상기 도파관(32)을 통해 전달되어 온 마이크로파가 발열체(24) 내로 침투된 후, 발열체(24)를 감싸고 있는 발열내부케이스(14)에 의해 계속적인 충돌과 반사가 이루어지도록 상기 발열체(24)를 외부로부터 밀폐구성시키는 것을 특징으로 한다.,

본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로파를 이용한 보일러는 외통(11), 상기 외통(11)의 내측에 위치하는 내통(12) 및 상기 내통(12)의 내측에 위치하는 발열내부케이스(14)가 동심원 상에 위치하도록 구성하고; 상기 외통(11)과 내통(12) 사이에는 단열재(21)를 구성하여 외부로의 열 유출을 차단하며; 상기 내통(12)과 발열내부케이스(14) 사이에는 물이 채워지도록 구성하되, 이 물은 냉수유입구(41)를 통해 공급되고; 상기 발열내부케이스(14)의 내에는 마그네트론(31)에서 발생된 마이크로파에 반응하여 발열하는 발열체(24)를 구성하고; 상기 마그네트론(31)에서 발생되는 마이크로파를 상기 발열체(24)에 전달하기 위한 전달경로인 도파관(32)을 구성하며; 발열체(24)에서 발생된 열은 물에 전달되어 물이 데워지는데, 이 데워진 물(온수)을 외부로 배출하기 위한 온수배출구(43)를 구성하고; 상기 도파관(32)을 통해 전달되어 온 마이크로파가 발열체(24) 내로 침투된 후, 발열체(24)를 감싸고 있는 발열내부케이스(14)에 의해 계속적인 충돌과 반사가 이루어지도록 상기 발열체(24)를 외부로부터 밀폐구성시키는 것을 특징으로 한다.

상기 마그네트론(31) 및 도파관(32)은 2개 이상 구비시키는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 본 발명은 마이크로파에 의한 가열을 이용하여 온수를 생산함으로서, 연소에 의한 환경 오염을 방지하고 에너지를 절약할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 열 전달경로를 간소화시켜 보다 열 전달이 빠르면서 대량의 온수를 생산할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로파를 이용한 보일러의 개략적인 사시도, 측단면도 및 평단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로파를 이용한 보일러는 상하가 막힌 다수의 원통형 케이스가 동심원으로 이루어진다. 즉, 가장 외측에는 외통(11)이 위치하고, 그 외통(11)의 내측에는 내통(12)이 위치하며, 그 내통(12)의 내측에는 발열외부케이스(13)가 위치하고, 그 발열외부케이스(13)의 내측에는 발열내부케이스(14)가 위치한다.

본 발명은 상기 외통(11), 내통(12), 발열외부케이스(13) 및 발열내부케이스(14)가 동심원 상에 위치하는 것이 특징이다.

상기 외통(11), 내통(12), 발열외부케이스(13) 및 발열내부케이스(14)는 철이나 알루미늄 또는 스테인레스 등의 금속재질로 이루어진다.

특히 이러한 재질들은 온수 및 발열체(24)의 가열 온도에 충분히 견딜 수 있 는 재질임이 바람직하다.

상기 외통(11)과 내통(12) 사이에는 단열재(21)가 구성되는데, 이 단열재(21)는 내측에 있는 온수의 열이 외부로 유출되는 것을 차단한다.

상기 발열내부케이스(14)의 내에는 발열체(24)가 구성된다.

발열체(24)는 마그네트론(Magnetron)(31)에서 발생된 마이크로파에 반응하여 발열한다.

본 발명은 마그네트론(31)에서 발생되는 마이크로파를 발열체(24)에 전달하기 위한 전달경로인 도파관(32)이 구성된다.

상기 내통(12)과 발열외부케이스(13) 사이에는 물(22)이 채워지는데, 이 물(22)은 냉수유입구(41)를 통해 공급된다.

또한, 본 발명은 발열체(24)에 의해 데워진 온수를 외부로 배출하기 위한 온수배출구(43)가 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 보일러는 도파관(32)을 통해 전달되어 온 마이크로파가 발열체(24) 내로 침투된 후, 발열체(24)를 감싸고 있는 발열내부케이스(14)에 의해 계속적인 충돌과 반사가 이루어지도록 상기 발열체(24)를 외부로부터 밀폐구성시킨다.

이에 따라, 발열내부케이스(14)에 의해 마이크로파는 오랫동안 발열체(24) 내에서 머물게 됨에 따라 발열체(24)의 가열속도는 빠르면서 발열체(24)의 냉각속도는 늦춰지게 된다.

상기 마그네트론(31) 및 도파관(32)은 2개 이상 구비시키는 것이 바람직하 다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 마그네트론(31) 및 도파관(32)은 양쪽에 각각 3개씩 구비되어 발열체(24)를 동시에 가열되도록 하였다.

상기 발열외부케이스(13)와 발열내부케이스(14) 사이에는 공기(23)가 채워지는데, 이 공기(23)는 발열체(24)에서 전달된 열을 물로 전달하는 중간매개체 역할을 한다.

상기 발열체(24)는 탄화규소(SiC) 또는 탄화규소(SiC)화합물로 이루어진다. 여기서, 탄화규소(SiC)화합물은 탄화규소(SiC)에 질화물(窒化物) 및 산화물(酸化物, oxide)이 포함된 상태의 화합물을 말한다.

본 발명은 제어부(미도시)의 제어에 따라 다수의 마그네트론(31) 중 어느 하나 또는 그 이상의 마그네트론(31)이 작동되지 않도록 하여 발열체(24)의 온도가 소정 이상 올라가지 않도록 할 수도 있다.

물론 온수의 온도를 측정하기 위한 온도센서(미도시)가 구비되는 것은 당연하다.

본 발명의 개략도에서는 발열외부케이스(13) 및 발열내부케이스(14) 등이 공중에 떠 있는 것처럼 보이지만 지지대(미도시)에 의하여 지지되어 있는 상태이다.

다음으로, 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로파를 이용한 보일러의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

전원이 인가되면 소정의 전압이 마그네트론(31)에 인가되고, 마그네트론(31) 은 마이크로파를 발생시킨다.

마그네트론(31)으로부터 발생된 마이크로파는 도파관(32)을 통해 가장 내측에 위치한 SiC계열의 발열체(24)에 전달된다.

그러면 발열체(24)는 마이크로파에 의하여 발열하게 되고, 이 발생된 열은 발열내부케이스(14)를 경유하여 공기(23)를 데우고, 다시 물(22)을 데우게 된다. 이 물(22)은 냉수유입구(41)를 통해 공급되어 있는 상태이다.

상기와 같이 발열체(24)에서 발생된 열에 의해 데워진 물(온수)(22)은 온수배출구(43)를 통해 배출된다.

이처럼 본 발명의 발열체(24)는 가장 내측에 위치하면서 그 주위를 금속재질의 발열내부케이스(14)에 의해 둘러싸이게 됨에 따라 발열체(24) 내부에서의 마이크로파는 발열내부케이스(14)로의 충돌과 반사가 수없이 이루어져 발열체(24)의 가열속도 및 발열정도가 빨라지게 된다. 이로써 물을 데우는 속도가 빨라져 많은 양의 온수를 생산할 수 있다.

또한, 본 발명은 다수의 마그네트론(31)을 개별적으로 제어함에 따라 온수의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로파를 이용한 보일러의 개략적인 측단면도 및 평단면도로, 도 2 및 도 3의 보일러 구조에 비해 공기(23)층이 없는 것에 해당한다.

즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로파를 이용한 보일러는 상하가 막힌 다수의 원통형 케이스가 동심원으로 이루어진다. 즉, 가장 외측에는 외통(11)이 위치하고, 그 외통(11)의 내측에는 내통(12)이 위치하며, 그 내통(12)의 내측에는 발열내부케이스(14)가 위치한다.

본 발명은 상기 외통(11), 내통(12) 및 발열내부케이스(14)가 동심원 상에 위치한다.

상기 외통(11)과 내통(12) 사이에는 단열재(21)가 구성되고, 내통(12)과 발열내부케이스(14) 사이에는 물(22)이 채워지며, 상기 발열내부케이스(14)의 내에는 발열체(24)가 구성되고, 마그네트론(31)과 발열체(24) 사이에는 마이크로파 전달경로인 도파관(32)이 구성된다.

다음으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로파를 이용한 보일러의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

전원이 인가되면 소정의 전압이 마그네트론(31)에 인가되고, 마그네트론(31)은 마이크로파를 발생시킨다.

마그네트론(31)으로부터 발생된 마이크로파는 도파관(32)을 통해 가장 내측에 위치한 SiC계열의 발열체(24)에 전달된다.

그러면 발열체(24)는 마이크로파에 의하여 발열하게 되고, 이 발생된 열은 발열내부케이스(14)를 경유하여 물(22)을 데우게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기 술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로파를 이용한 보일러의 개략적인 사시도

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로파를 이용한 보일러의 개략적인 측단면도

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로파를 이용한 보일러의 개략적인 평단면도

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로파를 이용한 보일러의 개략적인 측단면도

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로파를 이용한 보일러의 개략적인 평단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 외통 12: 내통

13: 발열외부케이스 14: 발열내부케이스

21: 단열재 22: 물

23: 공기 24: 발열체

31: 마그네트론 32: 도파관

41: 냉수유입구 43: 온수배출구

Claims (3)

1. 보일러에 있어서,

   외통(11), 상기 외통(11)의 내측에 위치하는 내통(12), 상기 내통(12)의 내측에 위치하는 발열외부케이스(13) 및 상기 발열외부케이스(13)의 내측에 위치하는 발열내부케이스(14)가 동심원 상에 위치하도록 구성하고;

   상기 외통(11)과 내통(12) 사이에는 단열재(21)를 구성하여 외부로의 열 유출을 차단하며;

   상기 내통(12)과 발열외부케이스(13) 사이에는 물이 채워지도록 구성하되, 이 물은 냉수유입구(41)를 통해 공급되고;

   상기 발열외부케이스(13)와 발열내부케이스(14) 사이에는 공기(23)가 채워지도록 구성하며;

   상기 발열내부케이스(14)의 내에는 마그네트론(31)에서 발생된 마이크로파에 반응하여 발열하는 발열체(24)를 구성하고;

   상기 마그네트론(31)에서 발생되는 마이크로파를 상기 발열체(24)에 전달하기 위한 전달경로인 도파관(32)을 구성하며;

   발열체(24)에서 발생된 열은 공기(23)를 경유하여 물에 전달되어 물이 데워지는데, 이 데워진 물(온수)을 외부로 배출하기 위한 온수배출구(43)를 구성하고;

   상기 도파관(32)을 통해 전달되어 온 마이크로파가 발열체(24) 내로 침투된 후, 발열체(24)를 감싸고 있는 발열내부케이스(14)에 의해 계속적인 충돌과 반사가 이루어지도록 상기 발열체(24)를 외부로부터 밀폐구성시키는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 보일러.
2. 보일러에 있어서,

   외통(11), 상기 외통(11)의 내측에 위치하는 내통(12) 및 상기 내통(12)의 내측에 위치하는 발열내부케이스(14)가 동심원 상에 위치하도록 구성하고;

   상기 외통(11)과 내통(12) 사이에는 단열재(21)를 구성하여 외부로의 열 유출을 차단하며;

   상기 내통(12)과 발열내부케이스(14) 사이에는 물이 채워지도록 구성하되, 이 물은 냉수유입구(41)를 통해 공급되고;

   상기 발열내부케이스(14)의 내에는 마그네트론(31)에서 발생된 마이크로파에 반응하여 발열하는 발열체(24)를 구성하고;

   상기 마그네트론(31)에서 발생되는 마이크로파를 상기 발열체(24)에 전달하기 위한 전달경로인 도파관(32)을 구성하며;

   발열체(24)에서 발생된 열은 물에 전달되어 물이 데워지는데, 이 데워진 물(온수)을 외부로 배출하기 위한 온수배출구(43)를 구성하고;

   상기 도파관(32)을 통해 전달되어 온 마이크로파가 발열체(24) 내로 침투된 후, 발열체(24)를 감싸고 있는 발열내부케이스(14)에 의해 계속적인 충돌과 반사가 이루어지도록 상기 발열체(24)를 외부로부터 밀폐구성시키는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 보일러.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 발열체(24)는 탄화규소(SiC) 또는 탄화규소(SiC)화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 보일러.

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