KR20130003152A - Microwave reactor with microwave mode conversion coupler for chemical reactor and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로파를 적용하여 액체 또는 고체 등의 반응 대상 물질을 가열하거나 화학적 반응을 일으키는 마이크로파 반응기에 관한 것으로서, 특히 고출력의 마이크로파를 도파관으로부터 손실없이 화학반응기로 투입하는 마이크로파 반응기 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave reactor for applying a microwave to heat or chemically react a substance to be reacted, such as a liquid or a solid, and more particularly, to a microwave reactor and a method for introducing a high power microwave from a waveguide into a chemical reactor without loss. .
마이크로파는 극초단파라고도 불리는 전자기파의 일종이다. 파장이 1mm에서 1m, 주파수가 300MHz로부터 300GHz 영역의 전자기파이다. 마이크로파는 제2차 세계대전 중에 레이더용으로 개발되어 이용되었으며, 그 후 통신기기 등에 폭넓게 이용되고 있다. 특히 휴대전화나 무선LAN 등에서 최근 그 활용이 확대되고 있다. 1946년 레이더 개발 도중 우연히 마이크로파가 식품을 급속히 가열하는 현상이 발견되었으며 이것이 전자레인지의 발명으로 연결되었다.Microwaves are a type of electromagnetic wave, also called microwaves. It is an electromagnetic wave having a wavelength of 1 mm to 1 m and a frequency of 300 MHz to 300 GHz. The microwave was developed and used for radar during World War II, and has been widely used in communication devices and the like since then. In recent years, the use of such devices has been expanding in mobile phones and wireless LANs. During the radar development in 1946, microwave was found to heat up food rapidly, which led to the invention of microwave ovens.
마이크로파 가열은 마이크로파 주파수로 진동하는 전기장의 영향 하에서 극성 분자나 이온의 회전과 관련된다. 진동하는 전기장이 존재할 때 입자들은 전기장의 방향이나 위상에 맞추려고 하고, 그러나 이러한 입자들의 운동은 입자 간의 상호작용이나 전기 저항에 의해 제한을 받고 이것이 입자들의 무작위 운동을 일으켜 열을 발생시키게 된다.Microwave heating involves the rotation of polar molecules or ions under the influence of an oscillating electric field at microwave frequencies. In the presence of a vibrating electric field, the particles try to match the direction or phase of the electric field, but the movement of these particles is limited by their interaction or electrical resistance, which causes random movement of the particles to generate heat.
쌍극자 편극(dipolar polarization) 발열 메커니즘은 극성 분자들에서 열이 발생하는 프로세스이다. 적절한 주파수로 진동하는 전기장 하에서 극성 분자들이 전기장의 방향과 위상에 맞추려고 할 때, 분자 간 힘으로 인해 극성 분자들이 저항을 받아 전기장에 따라갈 수 없게 됨으로써 분자들의 무작위 운동을 야기하고 이것이 열을 발생시킨다. Dipolar polarization The exothermic mechanism is the process by which heat is generated in polar molecules. When polar molecules attempt to align with the direction and phase of the electric field under an oscillating electric field at an appropriate frequency, the intermolecular forces cause the polar molecules to resist and to follow the electric field, causing random motion of the molecules and this generates heat.
전기 저항(electric conduction) 발열 메커니즘은 전류에 대한 저항으로 인해 열이 발생하는 프로세스이다. 진동하는 전기장은 전도체 내의 전자나 이온의 진동을 일으켜 전류를 만들어 내고, 이 전류가 내부 저항에 의해 열을 발생시킨다.Electric conduction An exothermic mechanism is a process in which heat is generated by resistance to current. A vibrating electric field causes vibrations of electrons or ions in the conductor to generate a current, which is generated by internal resistance.
1947년 스펜서 박사가 최초의 마이크로파 오븐을 개발하여 마이크로파를 가열 방법으로 사용한지 60여년이 넘었다. 이후 마이크로파 가열이 가정용 뿐만 아니라 산업용 가열 방법으로 개발되어 적용되었다. 1980년대 중반 마이크로파 가열은 화학 분석―ashing, extraction, digestion 등―에 적용되기 시작하였고, 1986년에는 마이크로파 가열을 이용하여 화학 합성을 시도하여 재래식 가열 방법보다 약 천배 빠르게 반응이 일어남을 보고하였다. 1990년대에는 마이크로파 화학 장치 업체에서 개발한 제품들이 기술적으로 발전하면서 널리 보급되었다. In 1947 Dr. Spencer developed the first microwave oven and used the microwave as a heating method for over 60 years. Microwave heating has since been developed and applied not only for domestic use but also for industrial heating. In the mid-1980s, microwave heating began to be applied to chemical analysis (ashing, extraction, digestion, etc.), and in 1986, chemical synthesis was attempted using microwave heating to report reactions occurring about a thousand times faster than conventional heating methods. In the 1990s, the products developed by microwave chemical device makers became popular as they developed technically.
마이크로파는 이와 같이 다양한 반응계에서 반응속도를 수 ~ 수천 배로 가속시킬 뿐만 아니라 선택성 향상이나 나노입자의 생성 등 단순한 가열효과를 초월하는 새로운 반응영역으로 기대되는 사례가 많이 보고되고 있다. 특히 반응을 신속하게 실현할 수 있기 때문에 의약품 개발, 조합 화학(combinatorial chemistry) 및 실험실 단계에서의 반응 탐색 등으로 폭넓게 이용되어 오고 있다. 통상의 가열반응에서는 필수적인 용매나 촉매가 필요 없는 사례도 있다. 따라서 청정화학의 관점에서도 아주 유용한 도구로 인식되고 있으며, 이미 수천 편이 넘는 SCI급 논문들이 쏟아져 나오고 있다. Nature지에서도 'Out of the kitchen'이라는 제목으로 마이크로파를 이용한 합성반응이 향후 커다란 가능성이 있다고 지적하고 있다.Microwaves have been reported to be expected not only to accelerate the reaction speed by several to several thousand times in various reaction systems, but also to expect new reaction zones beyond simple heating effects such as improved selectivity and nanoparticle generation. In particular, since the reaction can be quickly realized, it has been widely used for drug development, combinatorial chemistry, and the reaction screening at the laboratory level. In some cases, the heating process does not require an essential solvent or catalyst. Therefore, it is recognized as a very useful tool from the point of view of clean chemistry, and thousands of SCI-level papers are already pouring out. In the journal Nature, 'Out of the kitchen' points out that there is great potential for future synthesis reactions using microwaves.
마이크로파는 화학 반응에서 매우 효과적인 가열 수단으로 증명되었다. 마이크로파 가열은 반응속도를 높이고, 수율을 더 좋게 하며, 균일하고 선택적인 가열을 가능케 하고, 반응 재현성을 더 좋게 하며, 보다 깨끗하고 친환경적인 합성 경로의 개발을 도와준다. Microwave has proved to be a very effective means of heating in chemical reactions. Microwave heating speeds up the reaction, improves yields, enables uniform and selective heating, improves reaction reproducibility, and helps develop cleaner, eco-friendly synthetic routes.
이와 같은 마이크로파 가열은 재래식 가열에 비해 반응에 따라 반응속도를 10~1000배 향상시키고, 장치를 가열하지 않고 반응 대상물 자체를 가열하기 때문에 재래식 가열에 비해 에너지 소비량이 적다. 또한, 마이크로파 가열은 반응에 따라 재래식 가열에 비해 더 높은 수율을 가능케 하고, 플루오레세인의 마이크로파 합성의 경우 수율이 70%에서 82%로 증가한다. 이외에도, 물질에 따라 마이크로파에 다르게 반응하기 때문에 선택적 가열이 가능하고, 어떤 물질은 마이크로파에 투과하지만 어떤 물질은 마이크로파를 흡수하기도 한다. 마이크로파는 반응물을 직접 가열하기 때문에 화학 반응 시 사용하는 용매의 양을 줄이거나 용매를 없앨 수 있으므로 친환경적이며, 마이크로파 가열에 의한 반응은 가열이 균일하고 프로세스 변수의 제어가 좋기 때문에 재래식 가열에 비해 재현성이 더 좋다. Such microwave heating improves the reaction rate by 10 to 1000 times depending on the reaction compared to conventional heating, and consumes less energy than conventional heating because the reaction object itself is heated without heating the device. In addition, microwave heating allows higher yields relative to conventional heating depending on the reaction, and the yield increases from 70% to 82% for microwave synthesis of fluorescein. In addition, selective heating is possible because the material reacts differently to microwaves, while some materials pass through microwaves, while others absorb microwaves. Microwaves are environmentally friendly because they directly heat the reactants, reducing the amount of solvent used in chemical reactions or eliminating solvents. much better.
현재 마이크로파 화학 반응기는 규모화(scalability)를 이루지 못해 연구실 수준에 머물고 있다. 현재 마이크로파 장비 업체들은 생산량을 실질적으로 증가시킬 수 있는 제품 개발 쪽으로 연구하고 있다. 하지만 산업 생산 규모로 확대하는 데는 여전히 성과를 내지 못하고 있는 실정이다. Microwave chemical reactors are currently at the lab because they are not scalable. Microwave equipment companies are now working toward product development that can substantially increase production. However, there is still no achievement in expanding to industrial production.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, kW 수준의 고출력의 마이크로파를 도파관으로부터 손실없이 화학반응기로 투입하기 위하여, 화학반응기의 압력을 견디면서도 도파관 내의 마이크로파를 손실없이 화학반응기내로 전달하는 마이크로파 모드변환 투입기를 이용하는 마이크로파 반응기 및 그 방법에 관한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to inject a high power microwave of kW level into a chemical reactor without loss from the waveguide, and to withstand the pressure of the chemical reactor while losing the microwave in the waveguide. A microwave reactor and method using a microwave mode conversion injector to transfer into a chemical reactor without the present invention.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른, 마이크로파 반응기는, 한 쪽 끝이 막혀있는 도파관의 다른 쪽 개방된 입구로부터 유입되는 마이크로파를 화학 반응기로 투입하기 위한 마이크로파 모드변환 투입기를 포함하고, 상기 도파관의 장축 방향에 수직하게 동축 도파관 형태로 결합되는 상기 마이크로파 모드변환 투입기는, 동축을 가로지는 유전체 윈도우와 상기 유전체 윈도우의 중심부를 관통하는 도체 막대를 포함하며, 상기 도체 막대가 상기 도파관의 막혀있는 끝단으로부터 일정 거리에 위치하도록 설치되고, 유입된 상기 마이크로파를 상기 마이크로파 모드변환 투입기에 의해 TE 모드에서 TEM 모드로 변환하여 모드 변환된 마이크로파가 상기 유전체 윈도우를 통과해 상기 화학 반응기 내의 반응물에서 흡수되도록 한다.First, to summarize the features of the present invention, in accordance with one aspect of the present invention for achieving the object of the present invention, the microwave reactor, the microwave flowing from the other open inlet of one end of the waveguide is blocked. And a microwave mode conversion injector for feeding into a chemical reactor, wherein the microwave mode conversion injector coupled in the form of a coaxial waveguide perpendicular to the long axis direction of the waveguide comprises a dielectric window traversing a coaxial axis and a central portion of the dielectric window. And a conductor rod, wherein the conductor rod is installed at a predetermined distance from the closed end of the waveguide, and the microwaves converted from the TE mode to the TEM mode by the microwave mode conversion inserter are converted into modes. The chemistry half through the dielectric window To be absorbed in the reaction in the group.
상기 도체 막대의 중심으로부터 상기 도파관의 막혀있는 끝단까지의 거리가 유입된 상기 마이크로파의 도파관내 파장의 약 1/4이 되도록 상기 마이크로파 모드변환 투입기가 설치된다.The microwave mode conversion inserter is installed such that the distance from the center of the conductor rod to the blocked end of the waveguide is about one quarter of the wavelength in the waveguide of the microwave introduced.
상기 도파관의 단면 모양은 직사각형, 원형 또는 동축형일 수 있다.The cross-sectional shape of the waveguide may be rectangular, circular or coaxial.
상기 마이크로파 모드변환 투입기는 상기 화학 반응기에 복수로 설치될 수 있다.The microwave mode conversion injector may be installed in plural in the chemical reactor.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른, 화학 반응기로 마이크로파 에너지 투입 방법은, 한 쪽 끝이 막혀있는 도파관의 다른 쪽 개방된 입구로부터 유입되는 마이크로파를 화학 반응기로 투입하기 위한 마이크로파 모드변환 투입기가 상기 도파관의 장축 방향에 수직하게 동축 도파관 형태로 결합된 상기 마이크로파 모드변환 투입기를 이용하되, 상기 마이크로파 모드변환 투입기는, 동축을 가로지는 유전체 윈도우와 상기 유전체 윈도우의 중심부를 관통하는 도체 막대를 포함하며, 상기 도체 막대가 상기 도파관의 막혀있는 끝단으로부터 일정 거리에 위치하도록 설치되고, 유입된 상기 마이크로파를 상기 마이크로파 모드변환 투입기에 의해 TE 모드에서 TEM 모드로 변환하여 모드 변환된 마이크로파가 상기 유전체 윈도우를 통과해 상기 화학 반응기 내의 반응물에서 흡수되도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to another aspect of the present invention, a method for introducing microwave energy into a chemical reactor includes a microwave mode conversion injector for introducing microwaves introduced from the other open inlet of the waveguide at one end into the chemical reactor. Using the microwave mode conversion input unit coupled in the form of a coaxial waveguide perpendicular to the long axis direction of the microwave mode conversion input unit, the microwave mode conversion input includes a dielectric window crossing the coaxial and a conductor bar penetrating the center of the dielectric window, The conductor rod is installed to be positioned at a predetermined distance from the closed end of the waveguide, and the microwaves converted by converting the introduced microwaves from the TE mode to the TEM mode by the microwave mode conversion inserter are passed through the dielectric window. In a chemical reactor It is characterized in that to be absorbed in the reactant.
본 발명에 따른 마이크로파 반응기 및 그 방법에 따르면, 화학반응기의 압력을 견디면서도 도파관 내의 마이크로파를 손실없이 화학반응기내로 전달하는 마이크로파 모드변환 투입기를 이용하여, 수십 W 내지 수십 kW 수준의 고출력의 마이크로파를 도파관으로부터 손실없이 화학반응기로 투입할 수 있다. According to the microwave reactor and the method according to the present invention, by using a microwave mode conversion injector that withstands the pressure of the chemical reactor and delivers the microwaves in the waveguide without loss, a high power microwave of several tens of W to several tens of kW It can be introduced into the chemical reactor without loss from the waveguide.
이에 따라 화학반응기 내의 고체, 액체 등 의약품이나 조합 화학 분야 등의 반응 대상물을 재래식 가열에 비해 적은 에너지 소비로 반응속도를 수 ~ 수천 배 향상시켜 처리하며, 수율을 높이고, 친환경적으로 반응 대상물을 처리하며, 좋은 재현성을 확보할 수 있다. As a result, the reaction targets such as solids and liquids in chemical reactors or the combined chemical field can be treated by improving the reaction rate by several to several thousand times with less energy consumption than conventional heating, increasing the yield, and treating the reaction targets in an environmentally friendly manner. Good reproducibility can be secured.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 화학 반응기용 마이크로파 모드변환 투입기를 갖는 마이크로파 반응기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 마이크로파 모드변환 투입기를 복수로 설치한 마이크로파 반응기의 다른 예이다.
도 3은 도 2의 마이크로파 반응기를 위에서 본 평면도이다.1 is a view for explaining a microwave reactor having a microwave mode conversion input for a chemical reactor according to an embodiment of the present invention.
2 is another example of a microwave reactor in which a plurality of microwave mode conversion injectors of the present invention are installed.
3 is a plan view from above of the microwave reactor of FIG. 2;
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화학 반응기용 마이크로파 모드변환 투입기(130)를 갖는 마이크로파 반응기(100)를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a
도 1의 단면도를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 반응기(100)는, 화학 반응기(110), 도파관(120), 및 마이크로파 모드변환 투입기(130)를 포함한다. Referring to the cross-sectional view of FIG. 1, the
화학 반응기(110) 내에는 고체, 액체 등 의약품이나 조합 화학 분야 등의 반응 대상물이 채워져 있고, 도파관(120)을 통해 유입되는 마이크로파를 마이크로파 모드변환 투입기(130)를 통해 화학 반응기(110)로 손실없이 투입하여 마이크로파 가열 메커니즘에 따라 반응 대상물을 처리하도록 하였다. The
도파관(120)은 한 쪽 끝이 막혀있으며, 다른 쪽 개방된 입구쪽으로 마이크로파가 유입된다. 마이크로파는 마그네트론(magnetron) 등을 이용한 발진장치 등 소정 마이크로파 발생수단을 통해 0.3GHz 에서 300GHz까지의 주파수를 가지도록 발생될 수 있으며, kW 수준의 고출력 마이크로파가 도파관(120)의 개방된 입구쪽으로 유입된다. 도 1에서, 도파관(110)의 단면 모양은 직사각형(정사각형 포함)인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 경우에 따라 그 단면 모양은 원형, 또는 동축형 등 한 쪽 끝이 막혀있는 관형 일 수도 있다. One end of the
마이크로파 모드변환 투입기(130)는 화학반응기(110)의 압력을 견디면서도 도파관(120) 내의 마이크로파를 손실없이 화학반응기(110) 내로 전달할 수 있도록 제작되어, 도파관(110)의 장축 방향에 수직하게 동축 도파관 형태로 화학 반응기(110)와 도파관(110) 사이에 결합된다. The microwave
이러한 동축 도파관 형태의 마이크로파 모드변환 투입기(130)는 동축을 가로지는 유전체 윈도우(131)와 유전체 윈도우(131)의 중심부를 관통하는 도체 막대(132)를 포함한다. 도체 막대(132)는 유전체 윈도우(131)의 중심부를 관통하여 양측으로 연장되도록 형성된다. 유전체 윈도우(131)는 화학반응기(110)의 압력을 견디도록 하는 일정 유전율의 재료로 만들어진다. 이와 같은 도체 막대(132)에 의해 동축 도파관 형태를 가지는 마이크로파 모드변환 투입기(130)는 도파관(120)을 통해 유입되는 마이크로파의 진행 모드를 변환하여 화학반응기(110) 내로 투입할 수 있다. The coaxial waveguide type microwave
예를 들어, 도파관(120)을 통해 유입되는 마이크로파는 TE(transverse electric) 모드일 수 있으며, 이는 마이크로파 모드변환 투입기(130)의 동축 도파관 형태에 따라 TEM(transverse electromagnetic) 모드로 변환되어, 이와 같이 모드 변환된 마이크로파가 유전체 윈도우(131)를 손실없이 통과해 화학 반응기(110) 내로 전달되고 화학 반응기(110) 내의 반응물에서 흡수될 수 있다. 마이크로파의 파장이 마이크로파 모드변환 투입기(130)의 동축 도파관 형태의 외경에 비교하여 작은 경우, 다른 모드(예를 들어, TM, TE 모드 등)의 간섭 없는 TEM 모드의 마이크로파가 도체 막대(132)와 마이크로파 모드변환 투입기(130)의 외경 재질(예, 금속 등) 사이에서, 유전체 윈도우(131)를 손실없이 통과하도록 할 수 있다. For example, the microwave flowing through the
다만, 마이크로파를 TEM 모드로 전달 효율을 높이기 위해서는 도체막대(132)의 위치가 매우 중요하다. 예를 들어, 도체막대(132)의 중심으로부터 도파관(120)의 막혀있는 끝단까지의 거리는, 도파관(120) 내 고출력 마이크로파 파장의 1/4의 거리에 위치하는 것이 바람직하다.However, the position of the
유전체 윈도우(131)는 화학 반응기(110) 내의 반응물의 압력을 견디면서, 마이크로파를 흡수하는 화학 반응기(110)의 하부 또는 측면의 물질과 접촉되어 있다. 즉, 유전체 윈도우(131)를 통과한 마이크로파는 즉시 반응 대상물과 만나 흡수되어 반응 대상물을 가열할 수 있다.The
이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 반응기(100)는, 화학 반응기(110) 내 반응물의 종류(마이크로파를 잘 흡수하는 물질)에 크게 구속받지 않고, 화학 반응기(110)의 설치 위치도 매우 다양하게 선택되도록 적용될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 화학 반응기(110) 내로 투입된 마이크로파는 유전체 윈도우(131) 부근에서 거의 흡수되므로, 도 2/3과 같이 하나의 화학 반응기(110)에 여러 개(예를 들어, 4개)의 마이크로파 모드변환 투입기(130)를 설치하여도 서로 영향을 주고받지 않도록 할 수 있다. 따라서, 화학 반응기(110)의 크기가 커져서 여러 개의 마이크로파 발생원을 필요로 하는 경우에도, 도 2/3과 같이 마이크로파 모드변환 투입기(130)를 필요한 복수 위치(예를 들어, 2,3,4,5.. 위치)에 적절히 설치함으로써 쉽게 대처할 수 있다. Such a
이와 같이 본 발명에서는, 화학 반응기(110)의 압력을 견디면서도 도파관(120) 내의 마이크로파를 손실없이 화학 반응기(110) 내로 전달하는 마이크로파 모드변환 투입기(130)를 이용하여, kW 수준의 고출력의 마이크로파를 도파관(120)으로부터 손실없이 화학 반응기(110)로 투입할 수 있으며, 이에 따라 화학 반응기(110) 내의 고체, 액체 등 의약품이나 조합 화학 분야 등의 반응 대상물을 재래식 가열에 비해 적은 에너지 소비로 반응속도를 10~1000배 향상시켜 처리할 수 있게 되며, 수율을 높이고, 친환경적으로 반응 대상물을 처리할 수 있고, 좋은 재현성을 확보할 수 있도록 각종 산업 분야에 활용될 수 있다. As described above, in the present invention, using the microwave
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
화학 반응기(110)
도파관(120)
마이크로파 모드변환 투입기(130)
유전체 윈도우(131)
도체 막대(132)Chemical reactor (110)
Waveguide (120)
Microwave Mode Conversion Feeder (130)
Conductor Bar (132)
Claims (5)
상기 도파관의 장축 방향에 수직하게 동축 도파관 형태로 결합되는 상기 마이크로파 모드변환 투입기는, 동축을 가로지는 유전체 윈도우와 상기 유전체 윈도우의 중심부를 관통하는 도체 막대를 포함하며, 상기 도체 막대가 상기 도파관의 막혀있는 끝단으로부터 일정 거리에 위치하도록 설치되고,
유입된 상기 마이크로파를 상기 마이크로파 모드변환 투입기에 의해 TE 모드에서 TEM 모드로 변환하여 모드 변환된 마이크로파가 상기 유전체 윈도우를 통과해 상기 화학 반응기 내의 반응물에서 흡수되도록 하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 반응기.A microwave mode conversion injector for introducing microwaves from the other open inlet of the waveguide with one end plugged into the chemical reactor,
The microwave mode conversion injector coupled in the form of a coaxial waveguide perpendicular to the long axis direction of the waveguide includes a dielectric window transverse to the coaxial and a conductor rod penetrating the center of the dielectric window, wherein the conductor rod is blocked by the waveguide. Installed at a distance from the end,
And converting the introduced microwaves from the TE mode to the TEM mode by the microwave mode conversion injector so that the mode converted microwaves are absorbed by the reactants in the chemical reactor through the dielectric window.
상기 도체 막대의 중심으로부터 상기 도파관의 막혀있는 끝단까지의 거리가 유입된 상기 마이크로파의 도파관내 파장의 1/4이 되도록 상기 마이크로파 모드변환 투입기가 설치된 것을 특징으로 하는 마이크로파 반응기.The method of claim 1,
And the microwave mode conversion input device is installed such that the distance from the center of the conductor rod to the blocked end of the waveguide is one fourth of the wavelength in the waveguide of the microwave.
상기 도파관의 단면 모양은 직사각형, 원형, 또는 동축형인 것을 특징으로 하는 마이크로파 반응기.The method of claim 1,
Cross-sectional shape of the waveguide is a microwave reactor, characterized in that the rectangular, circular, or coaxial.
상기 마이크로파 모드변환 투입기는 상기 화학 반응기에 복수로 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 반응기.The method of claim 1,
The microwave mode converter is a microwave reactor, characterized in that a plurality is installed in the chemical reactor.
상기 마이크로파 모드변환 투입기는, 동축을 가로지는 유전체 윈도우와 상기 유전체 윈도우의 중심부를 관통하는 도체 막대를 포함하며, 상기 도체 막대가 상기 도파관의 막혀있는 끝단으로부터 일정 거리에 위치하도록 설치되고,
유입된 상기 마이크로파를 상기 마이크로파 모드변환 투입기에 의해 TE 모드에서 TEM 모드로 변환하여 모드 변환된 마이크로파가 상기 유전체 윈도우를 통과해 상기 화학 반응기 내의 반응물에서 흡수되도록 하는 것을 특징으로 하는 화학 반응기로 마이크로파 에너지 투입 방법.One of the microwave mode conversion inputs, in which a microwave mode conversion input for inputting microwaves from the other open inlet of the waveguide with one end plugged into the chemical reactor, is combined in the form of a coaxial waveguide perpendicular to the long axis direction of the waveguide. But
The microwave mode conversion inserter includes a dielectric window crossing the coaxial axis and a conductor bar penetrating the center of the dielectric window, the conductor bar being installed at a distance from the blocked end of the waveguide,
Microwave energy input into the chemical reactor characterized in that the microwave is converted from the TE mode to the TEM mode by the microwave mode conversion injector to be absorbed by the reactants in the chemical reactor through the dielectric window. Way.
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