KR20160056431A - 전자파를 이용한 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자파를 이용한 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수조의 내부에 쐐기형상의 프레임에 테프론이 감싸져서 형성되는 매치드로드부가 형성되고, 상기 매치드로드부에는 전자파발진기와 연결된 도파관이 연결되어 전자파가 조사되어 수조 내부의 물 전체에 사면으로 전자파가 조사됨으로써 빠르고 안전하게 온수를 얻을 수 있도록 한 전자파를 이용한 보일러에 관한 것이다.
본 발명의 전자파를 이용한 보일러에 의하면 매치드로드부에 의해서 전자파의 파장에 따라서 진행되는 방향으로 높이가 낮아지게 되므로써 수면으로 전자파가 거의 모두 흡수되기 때문에 전자파의 역류가 거의 발생하지 않고, 수조에 전면적으로 전자파를 조사하지 않고, 수면 일부나 하부 일부에 전자파를 조사하여 물분자를 활성화시키기 때문에 수조 전체로 물이 유동하면서 가열되어 매우 안전하며, 전자파발진기의 주변에 워터제킷을 형성하고, 펌프에 의해서 수조의 물을 재순환시킴으로써 장치가 간단해지고, 전자파 발생으로 인한 에너지의 소모를 열에너지로 회수할 수 있는 등의 효과가 발생하는 등의 효과가 발생한다.

Description

전자파를 이용한 보일러{BOILER USED MICROWAVE}

본 발명은 전자파를 이용한 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수조의 내부에 쐐기형상의 프레임에 테프론이 감싸져서 형성되는 매치드로드부가 형성되고, 상기 매치드로드부에는 전자파발진기와 연결된 도파관이 연결되어 전자파가 조사되어 수조 내부의 물 전체에 사면으로 전자파가 조사됨으로써 빠르고 안전하게 온수를 얻을 수 있도록 한 전자파를 이용한 보일러에 관한 것이다.

지금까지 난방 또는 온수를 공급하는 보일러는 전기축열방식온수보일러, 전기보일러, 기름보일러,가스보일러, 연탄보일러 등이 제공된다.

상기와 같이 보일러가 이름지어지는 이유는 열원의 종류에 따라서 이름을 부르게 되는데, 각각 열교환실에서 파이프를 통과하는 물과 열교환을 통하여 온수를 얻는데 그 목적이 있다.

상기 보일러의 열교환실에서 파이프를 통과하는 물과 열교환이 이루어질 때 전기보일러는 전기히터를 활용하고, 가스 및 전기 보일러는 버너를 사용하며 연탄보일러는 연탄이 연소하는 열을 그대로 활용한다.

종래의 보일러에 관한 기술은 대한민국 특허청 등록특허공보 제0135411호, 제061817호, 공개특허공보 제1997-0047413호, 제1999-0079004호, 제2000-0018209호 및 공개 실용신안공보 제2000-0005034호 등에 개시된 바 있다.

최근에는 전자파(microwave)를 이용한 보일러에 관한 기술이 대한민국특허청 등록특허공보 제0056791호, 제0994834호, 제0932179호, 등록실용신안공보 제0221861호 등에 개시된 바 있는데, 종래의 전자파를 이용한 보일러는 전자파가 물의 분자활동에 직접적으로 영향을 미치도록 하여 효율이 좋은 보일러를 만드는데 그 목적이 있었다.

본원 발명자가 최근에 등록받은 등록특허 제1444288호에 개시된 것과 같이 전자파발열체를 이용하여 열을 발생시키고 열교환을 통해 온수를 공급할 수 있도록 한 보일러를 개발한 바 있다.

그러나, 종래의 전자파를 이용한 보일러들은 다음과 같은 문제점이 있었다.

(1) 물분자를 직접적으로 가열하기 위해서 도파관을 연결할 때 전자파가 역류하여 장비에 이상을 줄 수 있다.

(2) 물분자를 직접가열할 경우 열흐름이 고정되어 열전달이 전체 물에 골고루 이루어지지 않기 때문에 에너지가 집중되어 위험하다.

(3) 전자파발진기를 위해 별도의 냉각을 해야하므로 장치의 소형화하기가 어렵고, 에너지 효율이 떨어진다.

상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 유입구와 유출구가 형성된 수조가 형성되고, 상기 수조의 일측벽면으로 개방된 쐐기형상의 매치드로드부가 형성되며, 상기 매치드로드부와 개방된 부분과 관통되도록 도파관이 형성되고, 상기 도파관의 끝단에는 전자파발진기가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자파발진기의 주연부에는 워터 제킷이 형성되고, 상기 워터제킷에는 수조의 하단과 연결되어 펌프에 의해서 공급되는 냉각라인과 연결되며, 상기 워터제킷의 타측은 수조의 상부로 연결되어 열교환으로 가열된 물이 회수되는 회수라인과 연결된다.

본 발명의 전자파를 이용한 보일러에 의하면 다음과 같은 효과가 발생한다.

(1) 매치드로드부에 의해서 전자파가 진행하면서 소멸되면서도 수면으로는 완전하게 흡수되기 때문에 전자파의 역류가 거의 발생하지 않는다.

(2) 수조에 전면적으로 전자파를 조사하지 않고, 수면 일부나 하부 일부에 전자파를 조사하여 물분자를 활성화시키기 때문에 수조 전체로 물이 유동하면서 가열되어 매우 안전하다.

(3) 전자파발진기의 주변에 워터제킷을 형성하고, 펌프에 의해서 수조의 물을 재순환시킴으로써 장치가 간단해지고, 전자파 발생으로 인한 에너지의 소모를 열에너지로 회수할 수 있는 등의 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 전자파를 이용한 보일러의 개념사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 전자파를 이용한 보일러의 킷워터제이 형성된 구조를 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 전자파를 이용한 보일러의 측단면 사시도.

본 발명은 유입구(11)와 유출구(12)가 형성된 수조(10)가 형성되고, 상기 수조의 일측벽면으로 개방된 쐐기형상의 매치드로드부(200)가 형성되며, 상기 매치드로드부(200)와 개방된 부분과 연통되도록 도파관(110)이 형성되고, 상기 도파관(110)의 끝단에는 전자파발진기(100)가 형성된다.

상기 수조(10)는 일측에 유입구(11)가 형성되고 타측에 유출구(12)가 형성되는데, 상기 유입구(11)와 유출구(12)는 호스로 연결되어, 온수를 공급하거나, 순환펌프에 의해서 난방을 하는데 활용된다.

상기 수조(10)의 상단에는 두 개의 수위센서가 고수위 및 저수위를 감지할 수 있도록 형성된다.

상기 고수위 센서와 저수위 센서에 의해서 급수관의 밸브가 작동하여 물을 공급 및 차단하도록 형성된다.

상기 전자파발진기(100)는 마그네트론으로 전자파를 발생시키는 장비로 물의 공진주파수의 약 1/10의 크기인 2.45GHz의 전자파를 발생시키는 마그네트론을 사용한다.

상기 도파관(110)이 형성되는데, 상기 도파관(110)은 사각형태로 형성되고, 그 높이를 54.6mm로 하는 것이 적당하다.

상기 매치드로드부(200)는 바닥면이 평평하고, 상면이 경사지는 형성되는 쐐기형상으로 형성되고, 상기 매치드로드부(200)는 조사되는 전자파를 진행방향으로 소멸시킬 수 있는 Matched load 이론에 따라서 형성되는데, 상기 매치드로드부(200)는 관내 파장 147.5mm를 이용하여 설계되는 것이 적당하다.

상기 Matched load 이론(이하, '흡수이론'이라 함)은 MICROWAVE ENGINEERING Concepts and fundamentals( 저자 : Ahmad Shahid Khan, 출판사 CRC PRESS 2014.03.24.자 출판 )라는 책의 256 ~ 259 페이지에서 확인할 수 있는 바와 같이 전자파가 조사될 때 이동하면서 벽면의 변화에 따라서 주파수가 흡수되어 소멸되도록 하는 것에 관한 이론이다.

상기 흡수이론에 따라서, 본 발명의 전자파의 관내파장(λ)이 147.5mm라고 한다면, 매치드로드부(200)의 평평한 부분의 길이는 295mm로 형성되는 것이 적당하다.

상기 매치드로드부(200)는 바닥면이 평평하고 상면이 경사지는 쐐기형상으로 형성되고, 프레임으로 형상을 유지하고, 이를 전체적으로 불소계 폴리머인 테프론(TEFLON)으로 감싸게 된다.

상기 테프론은 유전율(ε)이 2.1로 전자파는 통과시키되, 물분자는 통과할 수 없도록 형성되는 것을 말한다.

상기 도파관(110)에는 본 발명에서 사용하는 전자파가 통과할 수 없는 1~6mm 크기의 다수개의 홀이 형성되어 열을 배출할 수 있도록 형성된다.

상기 전자파발진기(100)의 주연부에는 워터제킷(125)이 형성되고, 상기 워터제킷(125)에는 수조(10)의 하단과 연결되어 펌프(13)에 의해서 공급되는 냉각라인(18)과 연결되며, 상기 워터제킷(125)의 타측은 수조(10)의 상부로 연결되어 열교환으로 가열된 물이 회수되는 회수라인(19)이 연결형성된다.

상기 워터제킷(125)은 전자파발진기(100)에서 발생하는 열을 흡수하여 폐열을 다시 수조(10)로 환수하여 열효율을 최대한 높일 수 있도록 형성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 전자파를 이용한 보일러의 작동을 설명하면 다음과 같다.

수조(10)에 물이 투여되고, 고수위센서에 의해서 물이 차게 된 것을 확인하고, 온수를 얻기 위해 전원이 공급된다.

이때, 상기 전자파발진기(100)가 작동하면 발생 된 전자파는 도파관(110)을 따라 이동되다가 매치드로드부(200)로 유입된다.

상기 매치드로드부(200)로 유입되는 전자파는 테프론벽면 전체적으로 전자파를 물의 내부에 전달하면서 끝단으로 가면서 소멸하게 된다.

이와 같이, 물에 전자파가 도달하게 되면 물분자가 빠르게 회전하게 되고 열을 발생하여 서로 전달되는데, 이때 수조(10)가 가열부분보다 넓기 때문에 전체적인 열전달이 이루어지면서 온수가 생긴다.

또한, 전자파발진기(100)가 작동하는 동안에 펌프(13)에 의해서 냉각라인(18)을 통해서 수조(10)의 물이 워터제킷(117)으로 연속적으로 들어갔다가 회수라인(19)을 따라 다시 수조(10)로 유입된다.

상기와 같이 전자파발진기(100)에서 발생하는 열까지 회수하여 수조(10) 내의 물에 에너지를 가하게 되므로 에너지 효율이 매우 높다.

본 발명의 전자파를 이용한 보일러에 의하면 매치드로드부에 의해서 전자파가 진행하면서 소멸되면서도 수면으로는 완전하게 흡수되기 때문에 전자파의 역류가 거의 발생하지 않고, 수조에 전면적으로 전자파를 조사하지 않고, 수면 일부나 하부 일부에 전자파를 조사하여 물분자를 활성화시키기 때문에 수조 전체로 물이 유동하면서 가열되어 매우 안전하며, 전자파발진기의 주변에 워터제킷을 형성하고, 펌프에 의해서 수조의 물을 재순환시킴으로써 장치가 간단해지고, 전자파 발생으로 인한 에너지의 소모를 열에너지로 회수할 수 있는 등의 효과가 발생한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 특허청구범위에 의해 포괄되는 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.

10 : 수조 11 : 유입구
12 : 유출구 13 : 펌프
18 : 냉각라인 19 : 회수라인
100 : 전자파발진기 110 : 도파관
125 : 워터제킷 200 : 매치드로드부

Claims (5)

1. 유입구와 유출구가 형성된 수조가 형성되고, 상기 수조의 일측벽면으로 개방된 쐐기형상의 매치드로드부가 형성되며, 상기 매치드로드부와 개방된 부분과 연통되도록 도파관이 형성되고, 상기 도파관의 끝단에는 전자파발진기가 형성되는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 보일러.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 매치드로드부는 프레임이 형성되고, 주연부를 테프론으로 감싼 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 보일러.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 전자파발진기의 주연부에는 워터제킷이 형성되고, 상기 워터제킷에는 수조의 하단과 연결되어 펌프에 의해서 공급되는 냉각라인과 연결되며, 상기 워터제킷의 타측은 수조의 상부로 연결되어 열교환으로 가열된 물이 회수되는 회수라인이 연결형성되는 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 보일러.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 매치드로드부의 평평한 부분의 길이가 295mm로 형성된 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 보일러.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 도파관에는 직경이 1~6mm 인 홀이 다수개가 형성된 것을 특징으로 하는 전자파를 이용한 보일러.

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