WO2015115735A1 - 저전력 상수 슬러지 건조장치 - Google Patents

저전력 상수 슬러지 건조장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2015115735A1
WO2015115735A1 PCT/KR2014/012617 KR2014012617W WO2015115735A1 WO 2015115735 A1 WO2015115735 A1 WO 2015115735A1 KR 2014012617 W KR2014012617 W KR 2014012617W WO 2015115735 A1 WO2015115735 A1 WO 2015115735A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
output
unit
phase
input
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/012617
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김수복
김태호
이선규
Original Assignee
에이스기계(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이스기계(주) filed Critical 에이스기계(주)
Publication of WO2015115735A1 publication Critical patent/WO2015115735A1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • C02F11/13—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by heating
    • C02F11/131—Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening by heating using electromagnetic or ultrasonic waves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/32—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
    • F26B3/34—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects
    • F26B3/347—Electromagnetic heating, e.g. induction heating or heating using microwave energy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/10—Energy recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/18—Sludges, e.g. sewage, waste, industrial processes, cooling towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies

Definitions

  • the present invention relates to a low-power constant sludge drying apparatus, and more particularly, to minimize the power consumption in the process of evaporating the water by evaporation heat by heating the constant sludge (usually a lot of water in the mud) to 100 °C
  • the present invention relates to a low power constant sludge drying apparatus using a UHF microwave amplifier.
  • sludge means sediment produced during sewage treatment or water purification.
  • Sludge is divided into purified water, sewage and wastewater sludge. Most of sludge is due to biological treatment, and wastewater sludge is mixed with biological and chemical sludge.
  • the purified sludge and sewage sludge are treated depending on landfill and seawater discharge, and wastewater sludge is incinerated by an intermediate treatment company and recycled by a recycling company.
  • Some wastewater sludge requires much effort to manage various substances (especially heavy metals) that are undesirable for the environment. Sludge mixed with heavy metals is classified as designated waste requiring special management and is stabilized. Or by separate thermal treatment.
  • An indicator of energy saving is the development and dissemination of highly efficient heating devices.
  • the furnace or heat treatment furnace that uses fossil fuels is gradually reduced and used only in inevitable or special cases, and has high efficiency, high efficiency, automation, productivity improvement, and high quality induction heating.
  • the demand for devices is on the rise.
  • This conventional microwave type sludge drying apparatus of the conventional microwave type as shown in Figure 2, so that a plurality of microwave ovens to be dried while stopping for a few minutes to a few minutes by step using a conveyor belt step by step There is a problem that the drying time takes a lot, and there is a problem that the power consumption is also increased.
  • the ratio of output to power consumption is about 1: 1.
  • household microwave ovens are 1kW ⁇ 1.5kW power consumption 1kW ⁇ 1.5kW. Therefore, since it has an input of 23 KVA to a 23 kW output, there is a problem of low energy efficiency due to drying.
  • Document 1 Korean Patent Publication No. 2002-0017198 (drying and firing apparatus for water and sewage sludge; application date: August 29, 2000)
  • the present invention created to solve the problems described above, UHF microwave so as to minimize the power consumption in the process of heating the constant sludge (usually a lot of water in the mud) up to 100 °C to evaporate the water with the heat of vaporization,
  • the aim is to provide a low power constant sludge drying system using an amplifier.
  • a phase synchronization unit for detecting a phase difference between an input signal and an output signal, controlling a loop of a VCO or a circuit, and outputting a synchronized sinusoidal signal;
  • An amplifier for amplifying the sine wave signal output from the phase synchronizer;
  • An antenna unit having a surface area of 1/2 or less than a hemispherical shape and provided in a transport section of constant sludge so as to concentrate and copy a sine wave signal input from the amplifying unit;
  • a controller configured to input and set a preset signal to the phase synchronizer to obtain a desired output, and collect and output an operation state; And a power supply for supplying driving power to the phase synchronizer, the amplifier, and the controller.
  • the present invention by the above-described problem solving means, by providing an antenna unit having a surface area of 1/2 or less than the hemispherical shape in the transport section of the constant sludge to concentrate and copy the sinusoidal signal, it is possible to quickly While inducing drying, output efficiency is increased compared to an input, thereby reducing power consumption and increasing energy efficiency.
  • the present invention outputs a sine wave instead of a square wave as in a drying apparatus using a conventional microwave, thereby obtaining an effect of preventing a decrease in dipole polarization kinetic energy.
  • 1 is a block diagram showing the principle of the microwave oven.
  • Figure 2 is a perspective view showing an example of a conventional constant sludge drying apparatus.
  • Figure 3 is a waveform diagram showing a microwave of a conventional constant sludge drying apparatus.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing in more detail the configuration of the phase synchronization unit of the configuration according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a schematic view showing an installation example according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a change shape of the input signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 illustrates a method of increasing the gain and the method of increasing the output voltage of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing the output of the antenna according to an embodiment of the present invention.
  • the low-power constant sludge drying apparatus 10 of the present invention detects a phase difference between an input signal and an output signal, as shown in FIG. 4, and compares a VCO (oscillator that changes frequency by voltage) or a circuit.
  • a phase synchronizer 11 for controlling a loop and outputting a synchronized sinusoidal signal; a phase locked part (PLL); an amplifier 12 for amplifying a sinusoidal signal output from the phase synchronizer 11; 12) an antenna unit 13 having a surface area of 1/2 or less than a hemispherical shape so as to concentrate and copy the sinusoidal signal inputted in 12), which is provided in a constant sludge conveying section;
  • a controller 14 configured to input and set an operation state of the phase synchronizer 11, and output a driving state to the phase synchronizer 11, the amplifier 12, and the controller 14. 15) including Books can be.
  • the phase synchronization unit 11 is a phase synchronization circuit that emits a specific frequency according to an input voltage, as shown in FIG. 5, and outputs a desired oscillation frequency signal preset with an externally applied voltage.
  • a voltage controlled oscillator 11a Voltage Controlled Oscillator
  • a divider 11b; Divider
  • a temperature compensated crystal oscillator 11c; TCXO (Temperature Compensated X-tal Oscillator)
  • a phase detector 11d P / D (Phase Detector) for comparing and outputting a pulse string corresponding to the difference; and a pulse width output from the phase detector 11d.
  • a charge pump 11e (C / P (Charge Pump)) for boosting or depressing an example current according to a pulse code; removes noise generated during operation, and changes the amount of charge accumulated using a capacitor to change the voltage controlled oscillator 11a.
  • a low pass filter 11f (LooP Filter) for varying the voltage of the control terminal may be included.
  • the amplifier 12 may be an amplifier circuit including a negative resistor to enlarge an output signal compared to an input signal.
  • the antenna unit 13 of the present invention may include a parabolic antenna.
  • control unit 14 of the present invention is a monitor and spectrum analyzer (Spectrum Analyzer) for collecting and outputting the input means such as a keyboard including a touch screen for setting a preset signal for the output of the desired frequency and the operation state
  • input means such as a keyboard including a touch screen for setting a preset signal for the output of the desired frequency and the operation state
  • control device including an output means such as, it may be a separate dedicated control device including a PC or a microprocessor built-in software for processing input and output.
  • the power supply unit 15 may be an AC-DC power supply for converting the power supply used to the rated power of the respective parts provided.
  • the conveying section of the constant sludge in the present invention may be a conveyor belt provided in the chamber or may be a planar rotating body, and satisfies the path and space for supplying and discharging the constant sludge which requires drying sequentially.
  • the present invention detects a phase difference between an input signal and an output signal, controls a VCO (oscillator that changes frequency by voltage) or a loop of a circuit, and outputs a synchronized sinusoidal signal 11 (PLL). (Phase Locked Loop); amplifying unit 12 for amplifying the sine wave signal output from the phase synchronization unit 11; surface area compared to the hemispherical shape to concentrate and copy the sine wave signal input from the amplifying unit 12 An antenna unit 13 which is made of 1/2 or less and is provided in a transport section of constant sludge; a controller which inputs a preset signal to the phase synchronizer 11 so as to obtain a desired output, and collects and outputs an operation state (14) a power supply unit 15 for supplying driving power to the phase synchronization unit 11, the amplification unit 12, and the control unit 14;
  • the phase synchronizing unit 11 includes a voltage controlled oscillator 11a (Voltage Controlled Oscillator) for outputting a desired oscillation frequency signal preset with a voltage applied from the outside; and a frequency input from the voltage controlled oscillator 11.
  • a divider 11b; Divider
  • a divider 11b; Divider
  • a Temperature Compensation Crystal Oscillator 11c; TCXO (Temperature Compensated X-tal Oscillator) for maintaining a desired output frequency regardless of external temperature conditions.
  • a phase detector (11d; phase detector (P / D)) for comparing the reference frequency of the temperature compensation crystal oscillator 11c and the output frequency divided through the divider 11b and outputting a pulse string corresponding to the difference;
  • a charge pump 11e (C / P (Charge Pump)) which boosts or decompresses a current proportional to the pulse width output from the phase detector 11d according to a pulse code;
  • a low pass filter 11f (LooP Filter) for varying the voltage of the voltage controlled oscillator 11a control terminal by changing the amount of charge accumulated using the capacitor.
  • the voltage controlled oscillator 11a of the present invention varies the resonance frequency by adjusting the capacitance of the varactor diode.
  • the resonant circuit may be configured as an LC circuit, where the capacitance of the varactor diode is connected in parallel to the C component, so that the total resonant frequency is influenced not only by the LC but also by the capacitance value of the varactor diode.
  • the phase detector 11d inputs the reference frequency of the temperature compensated crystal oscillator 11c and the frequency of the voltage controlled oscillator 11a to determine the phase difference, and generates a voltage corresponding to the phase difference. Since the frequency output from the temperature compensation crystal oscillator 11c is a low frequency and the frequency output from the voltage controlled oscillator 11a is a high frequency, a divider 11b is required.
  • the phase detector 11d After the frequency divider 11b is made to be the same frequency as the reference frequency, the phase is determined. At this time, the phase detector 11d has a linearity in output characteristics with respect to the phase difference, thereby performing linear operation for one period. The slope, that is, the ratio of the output voltage to the phase difference is referred to as the gain of the phase detector 11d. At this time, the voltage produced by the phase detector 11d is input to the low pass filter 11f, and only the DC component is applied as the control voltage of the voltage controlled oscillator 11a.
  • the amplification unit 12 has a negative resistance, and performs the amplification function literally, the buffer stage uses a butter TR to reduce the external interference and function. At this time, the signal amplification principle of the amplifying unit 12 is enlarged copy, and the magnitude of the input signal is enlarged and copied to the output terminal as shown in FIG.
  • DC power supplies voltage / current to TR input and output respectively, and much larger current flows in output stage than input stage.
  • the input side of the TR and the output current share a pattern of change.
  • the output side is very sensitive to the input. Therefore, even if a small signal is applied to the input side, it is enlarged several times on the output side.
  • the amplified frequency signal is input to the antenna 13.
  • the final stage is applied to the antenna of 26 ⁇ 30dBi to reduce the power consumption.
  • the gain of the antenna unit 13 indicates how much radio waves are concentrated and radiated in a desired direction, and the radius of the circular sphere represents the intensity of radio waves radiated by the antenna.
  • the square of the wave amplitude is the property of radio waves to represent the power passing through the unit area, and in the antenna of the present invention, the power is directed in the square, not the amplitude directivity of the wave.
  • the hemispherical directional antenna is 1/2 of the total surface area compared to the power directivity of the omnidirectional antenna composed of circular spheres, and the power passing through this area and the unit area is 2p.
  • the total radiant power, multiplied by, is equal to the omnidirectional antenna, and the gain is twice that of the omnidirectional antenna.
  • the antenna having a surface area of 1/4, that is, 1/2 of the surface area of the hemispherical antenna is output 4 times as much as that of the omnidirectional antenna as compared to the omnidirectional antenna made of a circular sphere, so that the gain of the antenna is 4 times higher. do. (See FIG. 9)
  • the present invention is installed in the transport section of the constant sludge to allow the drying process to proceed. That is, to concentrate and copy the sine wave signal input from the amplifying unit 12, the antenna unit 13 having a surface area of 1/2 or less than the hemispherical shape is provided in the constant sludge transfer section so that the drying step is performed. do.
  • the transfer section is located in the chamber, a shelf (Shelf) is provided in the lower portion of the transfer section, the glass is provided in the lower portion of the shelf.
  • the antenna unit 13 whose surface area is 1/2 or less than the hemispherical shape in the transport section of the constant sludge, and focusing and radiating the sinusoidal signal, rapid drying of the constant sludge requiring drying While reducing the power consumption by increasing the output efficiency compared to the input can be increased energy efficiency at the same time.
  • the present invention outputs a sine wave instead of a square wave, as in a drying apparatus using a conventional microwave, it is possible to prevent a decrease in dipole polarization kinetic energy.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 저전력 상수 슬러지 건조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상수 슬러지(통상 진흙에 수분이 많이 함유된 상태)를 100℃까지 가열하여 기화열로 수분을 증발시키는 과정에서 소비 전력을 최소화할 수 있다. 본 발명은 입력신호와 출력신호와의 위상차를 검출하여, VCO나 회로의 루프를 제어하고, 동기된 정현파 신호를 출력하는 위상동기부; 상기 위상동기부에서 출력되는 정현파 신호를 증폭시키는 증폭부; 상기 증폭부에서 입력되는 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록, 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하로 이루어져 상수 슬러지의 이송 구간에 마련되는 안테나부; 원하는 출력을 얻어낼 수 있도록 사전 설정 신호를 상기 위상동기부로 입력 세팅시키고 동작 상태를 수집하여 출력시키는 제어부; 상기 위상동기부와 증폭부 및 제어부로 구동전원을 공급하는 전원공급부;를 포함한다.

Description

저전력 상수 슬러지 건조장치
본 발명은 저전력 상수 슬러지 건조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상수 슬러지(통상 진흙에 수분이 많이 함유된 상태)를 100℃까지 가열하여 기화열로 수분을 증발시키는 과정에서 소비 전력을 최소화할 수 있도록, UHF 마이크로파 증폭기를 이용한 저전력 상수 슬러지 건조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 슬러지(Sludge)는 하수 처리나 정수(淨水) 과정에서 생기는 침전물을 의미한다.
슬러지는 정수, 하수, 폐수슬러지로 구분되며 수슬러지의 대부분은 생물학적처리에 기인된 것이며, 폐수 슬러지는 생물학적, 화학적처리에 의한 슬러지가 혼합되어 있다.
상기의 정수오니 및 하수오니는 매립 및 해역배출에 의존하여 처리하고 있으며, 폐수 슬러지는 중간처리업자에 의하여 소각, 재활용업자에 의하여 재활용되는 양이 높게 나타나고 있다. 일부의 폐수슬러지에는 환경에 바람직하지 않은 각종물질(특히 중금속)이 혼합되어 있는 그 관리에 많은 노력이 요구되고 있으며, 중금속 등이 혼합되어 있는 슬러지는 특별관리가 필요한 지정폐기물로서 분류되어, 안정화 처리하거나, 열적 처리에 의하여 별도 처리하고 있다.
상수 슬러지를 재활용하여 다공질 저비중의 인공토를 제조함으로써, 상수슬러지를 땅속에 매립하거나 해양에 투기하는 데에 소요되는 제반 경비를 절감함과 동시에 상수 슬러지에 의한 하천이나 지하수 및 해양오염과 같은 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 인공토에 무,유기질 비료성분을 흡습시켜 토양과 유사한 조건에서 흡습된 비료성분이 인공토의 내부에서 장시간 함유되고, 흡습된 비료성분이 서서히 용출되는 약알칼리성의 인공토 비료를 제조함으로써, 식물의 성장속도에 따른 시비의 횟수를 줄여 낮은 경비로도 식물의 성장을 촉진시킬 수 있는 효과가 있으며, 토양의 건조화 및 산성화를 방지함과 동시에 수질의 이차오염을 예방할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같이 해양 및 환경 오염을 방지하기 위해 상수 슬러지를 재활용하기 위해는 상수 슬러지의 건조 과정이 요구되며, 이러한 건조 과정은 산업용 건조로를 통해 이루어진다.
에너지 절약의 지표는 바로 효율이 높은 가열장치의 개발, 보급에 있다고 할 수 있다. 최근에는 에너지 절약뿐만 아니라 환경오염 규제 때문에도 화석연료를 사용하는 가열로 또는 열처리로는 점차 줄어들어 부득이한 경우 또는 특별한 경우에만 사용되고 있으며, 효율이 우수하고, 자동화, 생산성 향상, 품질 고급화 등으로 고주파 유도가열장치의 수요가 크게 증가되고 있는 경향이다.
상수 슬러지와 같이 진흙이 물을 머금고 있는 형태에서 물을 100℃까지 상승시킨 후 기화열로 증발시키는데 많은 에너지 소모된다. 상기와 같이 기화열로 물을 증발시키는 방법과 관련된 종래 기술을 살펴보면, 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이, 물의 쌍극자 분자 운동 마찰열(유전가열, 수~50MHz)과 쌍극자 분자 운동열에 의한 부하의 중심으로부터 가열되는 방법을 예로 들 수 있는데, 후자의 경우 일명 전자레인지라고도 한다.
이와 같은 종래 전자레인지 타입의 상수 슬러지 건조장치는 첨부 도면 도 2에 도시된 바와 같이, 여러 대의 전자레이지를 놓고 컨베이어 벨트를 이용하여 단계별로 짧게는 수 분에서 길게는 수 십분 동안 정지시키면서 건조하여야 하므로, 건조 시간이 많이 소요되는 문제점이 있으며, 전력 소비 또한 가중되는 문제점이 있다. 또한, 종래 전자레인지 타입의 상수 슬러지 건조장치는 출력대 소비전력의 비가 1:1 정도이다. 일반적으로 가정용 전자레인지는 1kW ~ 1.5kW급이므로 소모전력도 1kW ~ 1.5kW이다. 따라서, 23kW 출력에 23KVA의 입력을 가지므로, 건조에 따른 에너지 효율이 낮은 문제점이 있다.
또, 첨부 도면 도 3에 도시된 바와 같이, 파형이 정현파가 아니라 사각파에 가까워 쌍극자 분극 운동에너지가 감소되는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 상수 슬러지 건조장치 이외에 선행되는 문헌은 다음과 같으며, 정도의 차이는 있으나 상기에 나타나는 문제점들을 가지고 있다.
문헌 1 : 한국특허공개공보 2002-0017198호(상하수 슬러지의 건조 및 소성장치 ; 출원일자 : 2000.08.29.자)
문헌 2 : 한국특허공개공보 2001-0110700호(슬러지 건조장치 ; 출원일자 : 2009.04.03.자)
상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 본 발명은, 상수 슬러지(통상 진흙에 수분이 많이 함유된 상태)를 100℃까지 가열하여 기화열로 수분을 증발시키는 과정에서 소비 전력을 최소화할 수 있도록, UHF 마이크로파 증폭기를 이용한 저전력 상수 슬러지 건조장치를 제공하는데 목적을 두고 있다.
상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 입력신호와 출력신호와의 위상차를 검출하여, VCO나 회로의 루프를 제어하고, 동기된 정현파 신호를 출력하는 위상동기부; 상기 위상동기부에서 출력되는 정현파 신호를 증폭시키는 증폭부; 상기 증폭부에서 입력되는 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록, 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하로 이루어져 상수 슬러지의 이송 구간에 마련되는 안테나부; 원하는 출력을 얻어낼 수 있도록 사전 설정 신호를 상기 위상동기부로 입력 세팅시키고 동작 상태를 수집하여 출력시키는 제어부; 상기 위상동기부와 증폭부 및 제어부로 구동전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하여서 됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제해결수단에 의한 본 발명은, 상수 슬러지의 이송구간에 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하인 안테나부를 마련하여, 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록 함으로써, 건조를 요하는 상수 슬러지의 신속한 건조를 유도하는 한편, 입력 대비 출력 효율을 높여 소비전력을 저감시킴과 동시에 에너지 효율을 증대시키는 효과를 얻는다.
또한, 본 발명은 종래 마이크로웨이브를 이용한 건조 장치에서와 같이 사각파가 아닌 정현파를 출력함으로써, 쌍극자 분극 운동에너지의 감소를 방지하는 효과를 얻는다.
도 1은 전자레인지의 원리를 도시한 구성도.
도 2는 종래 상수 슬러지 건조장치의 예를 도시한 사시도.
도 3은 종래 상수 슬러지 건조장치의 마이크로 웨이브를 도시한 파형도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성 중 위상동기부의 구성을 좀 더 구체적으로 도시한 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 설치예를 도시한 구성 개략도.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 입력신호의 변화 형상을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 이득을 늘리는 방법과 출력 전압을 늘리는 방법을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 안테나의 출력을 도시한 도면.
이와 같이 제시하는 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명인 저전력 상수 슬러지 건조장치(10)는, 첨부 도면 도 4에 도시된 바와 같이, 입력신호와 출력신호와의 위상차를 검출하여, VCO(전압에 의해 주파수를 변화시키는 발진기)나 회로의 루프를 제어하고, 동기된 정현파 신호를 출력하는 위상동기부(11 ; PLL(Phase Locked Loop); 상기 위상동기부(11)에서 출력되는 정현파 신호를 증폭시키는 증폭부(12); 상기 증폭부(12)에서 입력되는 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록, 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하로 이루어져 상수 슬러지의 이송 구간에 마련되는 안테나부(13); 원하는 출력을 얻어낼 수 있도록 사전 설정 신호를 상기 위상동기부(11)로 입력 세팅시키고 동작 상태를 수집하여 출력시키는 제어부(14); 상기 위상동기부(11)와 증폭부(12) 및 제어부(14)로 구동전원을 공급하는 전원공급부(15);를 포함하여서 될 수 있다.
여기서, 본 발명 중 상기 위상동기부(11)는 입력전압에 따라 특정한 주파수를 내보내는 위상동기회로로서 첨부 도면 도 5에 도시된 바와 같이, 외부에서 인가된 전압으로 사전에 설정된 원하는 발진 주파수 신호를 출력시키는 전압제어발진기(11a ; VCO(Voltage Controlled Oscillator); 상기 전압제어발진기(11)에서 입력되는 주파수 신호를 카운트 할 수 있도록 소정 비율로 분배하여 출력시키는 분주기(11b ; Divider); 외부 온도조건과 무관하게 원하는 출력 주파수를 유지시키는 온도보상수정발진기(11c ; TCXO(Temperature Compensated X-tal Oscillator)); 상기 온도보상수정발진기(11c)의 기준주파수와 분주기(11b)를 통해 나뉘어 들어온 출력 주파수를 비교하여 그 차이에 해당하는 펄스열을 출력하는 위상검출기(11d ; P/D(Phase Detector)); 상기 위상검출기(11d)에서 출력되는 펄스폭에 비례하는 전류를 펄스 부호에 따라 승압 또는 감압시키는 차지펌프(11e ; C/P(Charge Pump)); 동작중 발생하는 잡음을 제거하고, 캐패시터를 이용하여 축적된 전하량 변화를 통해 전압제어발진기(11a) 조절단자의 전압을 가변시키는 저역통과필터(11f ; LooP Filter)를 포함하여서 될 수 있다.
한편, 본 발명 중 상기 증폭부(12)는 부성저항을 포함하여 입력측 신호에 비해 출력측 신호를 확대시키는 증폭회로일 수 있다.
또 한편, 본 발명 중 상기 안테나부(13)는 파라볼릭 안테나를 포함하여 이루어진 것일 수 있다.
또 한편, 본 발명 중 상기 제어부(14)는 원하는 주파수의 출력을 위해 사전에 설정 신호를 세팅하는 터치스크린을 포함한 키보드와 같은 입력수단과 동작 상태를 수집하여 출력하는 모니터 및 스펙트럼 아날라이저(Spectrum Analyzer)와 같은 출력수단을 포함하는 제어장치로서, PC 또는 입력과 출력을 처리하는 소프트웨어가 내장된 마이크로프로세서를 포함한 별도의 전용 제어장치일 수 있다.
또 한편, 본 발명 중 상기 전원공급부(15)는 사용전원을 상기 각 부의 정격전원으로 변환하여 제공하는 AC-DC전원공급장치일 수 있다.
또 한편, 본 발명 중 상수 슬러지의 이송구간은 챔버 내에 마련되는 컨베이어벨트일 수도 있고 평면 회전체일 수도 있으며, 순차적으로 건조를 요하는 상수 슬러지를 공급 배출시키는 경로와 공간이면 만족한다.
이와 같이 되는 본 발명의 작용을 일실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 입력신호와 출력신호와의 위상차를 검출하여, VCO(전압에 의해 주파수를 변화시키는 발진기)나 회로의 루프를 제어 하고, 동기된 정현파 신호를 출력하는 위상동기부(11 ; PLL(Phase Locked Loop); 상기 위상동기부(11)에서 출력되는 정현파 신호를 증폭시키는 증폭부(12); 상기 증폭부(12)에서 입력되는 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록, 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하로 이루어져 상수 슬러지의 이송 구간에 마련되는 안테나부(13); 원하는 출력을 얻어낼 수 있도록 사전 설정 신호를 상기 위상동기부(11)로 입력 세팅시키고 동작 상태를 수집하여 출력시키는 제어부(14); 상기 위상동기부(11)와 증폭부(12) 및 제어부(14)로 구동전원을 공급하는 전원공급부(15);를 포함하여서 된다.
상기에서, 위상동기부(11)는 외부에서 인가된 전압으로 사전에 설정된 원하는 발진 주파수 신호를 출력시키는 전압제어발진기(11a ; VCO(Voltage Controlled Oscillator); 상기 전압제어발진기(11)에서 입력되는 주파수 신호를 카운트 할 수 있도록 소정 비율로 분배하여 출력시키는 분주기(11b ; Divider); 외부 온도조건과 무관하게 원하는 출력 주파수를 유지시키는 온도보상수정발진기(11c ; TCXO(Temperature Compensated X-tal Oscillator)); 상기 온도보상수정발진기(11c)의 기준주파수와 분주기(11b)를 통해 나뉘어 들어온 출력 주파수를 비교하여 그 차이에 해당하는 펄스열을 출력하는 위상검출기(11d ; P/D(Phase Detector)); 상기 위상검출기(11d)에서 출력되는 펄스폭에 비례하는 전류를 펄스 부호에 따라 승압 또는 감압시키는 차지펌프(11e ; C/P(Charge Pump)); 동작중 발생하는 잡음을 제거하고, 캐패시터를 이용하여 축적된 전하량 변화를 통해 전압제어발진기(11a) 조절단자의 전압을 가변시키는 저역통과필터(11f ; LooP Filter);를 포함하여서 된다.
이와 같이 된 본 발명의 전압제어발진기(11a)는 버렉터 다이오드(Varactor Diode)의 커패시턴스를 조절함으로써 공진주파수를 가변한다. 공진회로는 LC회로로 구성될 수 있는데, 여기서 C성분에 다시 버렉터 다이오드의 커패시턴스가 병렬로 연결되므로써, 전체 공진주파수는 LC 뿐 아니라, 버렉터 다이오드의 커패시턴스값에 영향을 받게 된다.
이때, 위상검출기(11d)는 온도보상수정발진기(11c)의 기준 주파수와 전압제어발진기(11a)의 주파수를 입력으로 그 위상 차이를 판별하고, 그 위상 차이만큼의 전압을 발생시키게 되는데, 이때, 상기의 온도보상수정발진기(11c)에서 출력되는 주파수는 저주파수이고, 전압제어발진기(11a)에서 출력되는 주파수는 고주파수이기에, 분주기(11b)가 요구된다.
상기 분주기(11b)를 통해 일단 기준 주파수와 동일 주파수로 만든 후 위상을 판별한다. 이때, 상기 위상검출기(11d)는 위상 차에 대한 출력 특성은 주기성을 가지게 되므로, 한 주기 동안 선형적인 동작을 하게 된다. 그 기울기 즉, 위상차에 대한 출력 전압의 비를 위상검출기(11d)의 이득이라 한다. 이때, 위상검출기(11d)에서 만들어진 전압이 저역통과필터(11f)로 입력되고 다시 DC성분만이 전압제어발진기(11a)의 컨트롤 전압으로 인가된다.
또한, 상기 증폭부(12)는 부성저항을 가지고 있으며 말 그대로 증폭 기능을 수행하는 것으로, 버퍼단은 외부의 간섭을 줄이고 증폭 기능을 하는 버터 TR을 이용한다. 이때, 증폭부(12)의 신호증폭 원리는 확대 복사로서, 입력신호가 직접 TR을 통과하면서 크기가 커지는 것이 아니라, 아래 도 7과 같이 입력의 신호변화 형상이 출력단에 확대되어 복사되는 것이다.
DC전원은 TR의 입력과 출력에 각각 전압/전류를 흐르게 해주며, 입력단에 비해 출력단은 훨씬 큰 전류가 흐르게 되어 있다. 이와 같이 TR의 입력측과 출력 전류는 그 변화의 양상을 공유하게 되어, 입력에 작은 RF신호가 들어오면 출력 측에서는 그 입력에 매우 민감하게 반응하게 된다. 따라서, 입력 측에 작은 신호가 인가되더라도 출력 측에서 수십 배로 확대된다.
이때, 이득을 늘리는 방법과 출력 전압을 늘리는 방법은 도 8과 같다.
이와 같이 증폭된 주파수 신호는 안테나(13)로 입력된다. 본 발명에서는 소모전력을 줄이기 위해 최종단을 26~30dBi의 안테나를 적용하였다.
상기 안테나부(13)의 이득은 목적하는 방향으로 얼마만큼 전파를 집중하여 복사하였는가를 나타내는 것으로, 원형 구의 반지름은 안테나가 복사하는 전파의 세기를 나타낸다.
파동 진폭의 제곱은 단위면적을 통과하는 전력을 나타내는 것이 전파의 성질인데, 본 발명의 안테나에서는 파동의 진폭 지향성이 아니라 그 제곱을 나타내는 전력지향성으로 나타내어 설명한다.
안테나 전체의 복사 전력이 P X 4πR2/sec일 때, 원형 구로 이루어진 무지향성 안테나의 전력지향성에 비해 반구 형상의 지향성 안테나는 전체 표면적의 1/2이 되고, 이 면적과 단위면적을 통과하는 전력 2p를 곱한 값인 전체 복사 전력은 무지향성 안테나와 같아지고, 이득은 무지향성 안테나의 2배가 된다.
그리고, 본 발명과 같이 원형 구로 이루어진 무지향성 안테나에 비해 표면적이 1/4 즉, 반구형 안테나의 표면적에 비해 1/2인 안테나는 무지향성 안테나의 4배 전력이 출력되므로, 안테나의 이득은 4배로 된다. (도 9 참조)
본 발명에서는 파라볼릭 안테나를 적용하여 최대 100~200W입력을 받아 초대 1KW~200KW까지 출력을 얻어낼 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 소비전력은 아래의 표 1에서와 같다.
표 1
Figure PCTKR2014012617-appb-T000001
이와 같이 되는 본 발명은 첨부 도면 도 6에 도시된 바와 같이, 상수 슬러지의 이송구간에 설치되어 건조 과정이 진행되도록 한다. 즉, 상기 증폭부(12)에서 입력되는 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록, 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하로 이루어진 안테나부(13)를 상수 슬러지의 이송 구간에 마련하여 건조 단계가 진행되도록 한다.
이때, 상기 이송구간은 챔버 내에 위치하고, 이송구간의 하부에는 선반(Shelf)이 마련되고, 선반 하부에 글라스가 마련된다.
이와 같이 되는 본 발명은, 상수 슬러지의 이송구간에 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하인 안테나부(13)를 마련하여, 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록 함으로써, 건조를 요하는 상수 슬러지의 신속한 건조를 유도하는 한편, 입력 대비 출력 효율을 높여 소비전력을 저감시킴과 동시에 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 종래 마이크로웨이브를 이용한 건조 장치에서와 같이 사각파가 아닌 정현파를 출력함으로써, 쌍극자 분극 운동에너지의 감소를 방지할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
그 밖에도, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 입력신호와 출력신호와의 위상차를 검출하여, VCO나 회로의 루프를 제어하고, 동기된 정현파 신호를 출력하는 위상동기부;
    상기 위상동기부에서 출력되는 정현파 신호를 증폭시키는 증폭부;
    상기 증폭부에서 입력되는 정현파 신호를 집중시켜 복사하도록, 표면적이 반구 형태에 비해 1/2 이하로 이루어져 상수 슬러지의 이송 구간에 마련되는 안테나부;
    원하는 출력을 얻어낼 수 있도록 사전 설정 신호를 상기 위상동기부로 입력 세팅시키고 동작 상태를 수집하여 출력시키는 제어부; 및
    상기 위상동기부와 증폭부 및 제어부로 구동전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여 이루어지며,
    상기 위상동기부는,
    입력전압에 따라 특정한 주파수를 내보내는 위상동기회로로서, 외부에서 인가된 전압으로 사전에 설정된 원하는 발진 주파수 신호를 출력시키는 전압제어발진기;
    상기 전압제어발진기에서 입력되는 주파수 신호를 카운트 할 수 있도록 소정 비율로 분배하여 출력시키는 분주기;
    외부 온도조건과 무관하게 원하는 출력 주파수를 유지시키는 온도보상수정발진기; 상기 온도보상수정발진기의 기준주파수와 분주기를 통해 나뉘어 들어온 출력 주파수를 비교하여 그 차이에 해당하는 펄스열을 출력하는 위상검출기;
    상기 위상검출기에서 출력되는 펄스폭에 비례하는 전류를 펄스 부호에 따라 승압 또는 감압시키는 차지펌프; 및
    동작중 발생하는 잡음을 제거하고, 캐패시터를 이용하여 축적된 전하량 변화를 통해 전압제어발진기 조절단자의 전압을 가변시키는 저역통과필터를 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 저전력 상수 슬러지 건조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 증폭부는 부성저항을 포함하여 입력측 신호에 비해 출력측 신호를 확대시키는 증폭회로인 것을 특징으로 하는 저전력 상수 슬러지 건조장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나부는 파라볼릭 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 상수 슬러지 건조장치.
PCT/KR2014/012617 2014-01-29 2014-12-22 저전력 상수 슬러지 건조장치 WO2015115735A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140011334A KR101449689B1 (ko) 2014-01-29 2014-01-29 저전력 상수 슬러지 건조장치
KR10-2014-0011334 2014-01-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015115735A1 true WO2015115735A1 (ko) 2015-08-06

Family

ID=51997336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/012617 WO2015115735A1 (ko) 2014-01-29 2014-12-22 저전력 상수 슬러지 건조장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101449689B1 (ko)
WO (1) WO2015115735A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101539966B1 (ko) * 2015-03-06 2015-07-29 에이스기계 주식회사 마이크로파 이용 플라스틱 용융 방식의 저전력 소모 사출기

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020017198A (ko) * 2000-08-29 2002-03-07 문무철 상하수 슬러지의 건조 및 소성장치
WO2004054705A1 (en) * 2002-12-18 2004-07-01 Biotage Ab Microwave heating system
KR100928277B1 (ko) * 2009-07-24 2009-11-24 김상혁 대량의 슬러지를 처리하기 위한 급속건조장치 및 이 장치에 의한 슬러지 급속건조방법
KR20100110700A (ko) * 2009-04-03 2010-10-13 허남주 슬러지 건조장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020017198A (ko) * 2000-08-29 2002-03-07 문무철 상하수 슬러지의 건조 및 소성장치
WO2004054705A1 (en) * 2002-12-18 2004-07-01 Biotage Ab Microwave heating system
KR20100110700A (ko) * 2009-04-03 2010-10-13 허남주 슬러지 건조장치
KR100928277B1 (ko) * 2009-07-24 2009-11-24 김상혁 대량의 슬러지를 처리하기 위한 급속건조장치 및 이 장치에 의한 슬러지 급속건조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101449689B1 (ko) 2014-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109038850B (zh) 一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法
CN101502170B (zh) 微波处理装置
US20160094046A1 (en) Non-contact power supply device
CN1871373A (zh) 等离子体生成设备和方法以及具有可调工作周期的rf驱动电路
CN1852764A (zh) 等离子体产生设备和方法以及具有可调占空因数的射频驱动电路
WO2015115735A1 (ko) 저전력 상수 슬러지 건조장치
BG99010A (bg) Метод и устройство за контролирана редукция на органичен материал
CN105283424A (zh) 用于从废水中最大化脱氮的方法和装置
Karlsson et al. Microwave heating as a method to improve sanitation of sewage sludge in wastewater plants
CN204675846U (zh) 一站式污水处理装置
CN203741198U (zh) 一种污泥连续型微波分离装置
CN104556630A (zh) 微波处理污水淤泥技术
CN107333378B (zh) 一种电感耦合等离子处理装置及其控制方法
KR20080098300A (ko) 슬러지 건조방법 및 장치
KR101341018B1 (ko) 헬리컬 코일형 가열기를 이용한 슬러지 건조 자원화 시스템
KR100635079B1 (ko) 유도 가열 방식을 이용한 슬러지 건조 장치
KR101348489B1 (ko) 가수분해 촉진을 위한 슬러지 처리 방법
JP2006224047A (ja) 下水汚泥の炭化処理システム
CN108235483B (zh) 一种等效介电常数能够调节的微波加热装置及方法
Porto et al. Multivariable automatic compensation method for inductive power transfer system
CN103311084B (zh) 一种调节等离子体处理腔电场分布的供电系统
EP4339167A1 (en) Microwaved-induced wastewater recycling system
Yokawa et al. Water vaporization from deposited sand by microwave cavity resonator
CN104529125A (zh) 一种污泥干燥塔及用干燥塔干燥污泥的方法
KR20150067911A (ko) 건조방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14880752

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205 DATED 25/11/2016)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14880752

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1