KR101355835B1 - Plasma range - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 레인지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가정용이나 식당 등에서 가스 레인지를 대신하여 고열의 플라즈마를 이용하여 단시간 내에 조리할 수 있도록 하는 플라즈마 레인지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 플라즈마는 초고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체 상태를 말하는데, 고온의 가스 상태를 띠며, 전기에너지를 열로 전환할 수 있도록 한다. 이러한 플라즈마는 반도체 공정, 신소재 합성 등에 이용되는 저온 글로우 플라즈마나 아크플라즈마 등을 비롯하여 소재의 용접 및 절단 등에 사용되는 등 그 사용 분야가 다양해지고 있다.Generally, a plasma refers to a gaseous state separated by an electron having a negative charge and a positively charged ion at an ultra-high temperature, which is in a gaseous state at a high temperature and can convert electric energy into heat. Such plasma is used for welding and cutting materials such as low-temperature glow plasma and arc plasma used for semiconductor processing, synthesis of new materials, and the like.
이와 같은 플라즈마를 이용한 버너로는 한국공개특허 제10-1999-0068381호의 "마이크로웨이브 플라즈마 버너"가 개시된 바 있는데, 이는 웨이브 가이드 공진기의 내부에서 마그네트론의 안테나로부터 송신 및 공진되는 마이크로 웨이브를 수신 및 유도하고, 내부로 주입된 기체가 단부에서 배출되면서 유도된 마이크로 웨이브에 의해 진동하여 고열 및 플라즈마를 발생하는 유도관으로 이루어진다.A microwave plasma burner disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-1999-0068381 is used as a burner using such a plasma. The microwave plasma burner receives and induces a microwave transmitted and resonated from an antenna of a magnetron in a waveguide resonator, And a guide tube for generating high heat and plasma by being vibrated by the microwave induced while the gas injected into the inside is discharged from the end portion.
그러나, 이와 같은 종래의 플라즈마 버너는 플라즈마의 열에너지를 이용하여 용접 및 절단 분야, 세라믹 용사 코팅 분야와 같은 산업부분에 활용되고 있을 뿐, 가정용으로는 플라즈마의 열에너지를 이용할 수 없다는 문제점을 가지고 있었다.However, such a conventional plasma burner has been used in industrial fields such as welding and cutting fields and ceramic spray coating fields by using thermal energy of plasma, and it has a problem that thermal energy of plasma can not be used for home use.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 플라즈마의 열에너지로 가정용 또는 식당과 같은 곳뿐만 아니라, 가스 배달이 어려운 산간지역이나, 가스배관공사가 필요한 아파트나 빌라와 같은 다세대 주택의 가스레인지의 대체를 위해 사용되도록 하는데 목적이 있다. 본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a plasma- It is intended to be used for the replacement of gas ranges. Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description of the embodiments.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 일측에 개구가 형성되고, 상기 개구 측에 가열대상물을 지지하기 위한 지지대가 설치되는 본체; 상기 본체에 설치되고, 전자기파를 발생시키는 마그네트론; 상기 마그네트론에 대한 전원 공급과 동작을 제어하는 컨트롤부; 상기 마그네트론으로부터 발생되는 전자기파를 전송 및 집중시키는 웨이브가이드; 상기 웨이브가이드를 통해서 전송되는 전자기파가 상기 지지대에 지지된 상기 가열대상물 측으로 이동하도록 가이드하는 가이드튜브; 상기 가이드튜브를 통해서 이동하는 전자기파를 점화시켜서 플라즈마 불꽃을 형성시키도록 하는 이그니터; 및 상기 가이드튜브에 공기를 송풍시킴으로써 상기 플라즈마 불꽃이 공기의 유속에 의해 안정화되어 상기 가이드튜브로부터 상기 가열대상물로 토출되도록 하는 송풍팬을 포함하는 플라즈마 레인지가 제공된다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a heat exchanger comprising: a body having an opening formed at one side thereof and a support for supporting a heating object at the opening side; A magnetron installed in the main body and generating an electromagnetic wave; A control unit for controlling power supply and operation of the magnetron; A wave guide for transmitting and focusing electromagnetic waves generated from the magnetron; A guide tube for guiding the electromagnetic wave transmitted through the wave guide to move toward the heating object supported by the support; An igniter for igniting an electromagnetic wave traveling through the guide tube to form a plasma flame; And a blowing fan for blowing air to the guide tube to stabilize the plasma flame by the flow rate of air and to discharge the plasma flame from the guide tube to the object to be heated.
상기 웨이브가이드는 상기 본체 내에 수평되게 설치되되, 상기 마그네트론이 일단의 상측에 설치되며, 다른 일단이 상기 가이드튜브의 하단 주위를 감싸도록 설치되고, 상기 가이드튜브는 상기 웨이브가이드에 의해 감싸여지는 하단에 전자기파가 유입되도록 연결홀이 형성될 수 있다.The wave guide is installed horizontally in the main body, and the magnetron is installed on the upper side of one end and the other end is installed so as to surround the lower end of the guide tube. The guide tube has a bottom A connection hole may be formed to allow the electromagnetic wave to flow.
상기 가이드튜브는 상기 본체의 상단에 형성되는 개구로부터 끝단이 노출되도록 상기 본체의 내측에 수직되게 설치되고, 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.The guide tube is vertically installed on the inner side of the main body so as to expose an end of the guide tube from an opening formed at an upper end of the main body, and may be made of a ceramic material.
상기 송풍팬은 상기 웨이브가이드에 마련되는 브라켓에 의해 상기 가이드튜브의 하단에 이격되도록 설치되어 상방으로 송풍력을 발생시킬 수 있다.The blowing fan is installed to be spaced apart from the lower end of the guide tube by a bracket provided in the wave guide, so that a blowing force can be generated upward.
본 발명에 따른 플라즈마 레인지에 의하면, 가정용이나 식당 등에서 가스 레인지를 대신하여 고열의 플라즈마를 이용하여 단시간 내에 조리할 수 있도록 하고, LPG, LNG 등과 같은 화석연료를 사용하지 않고 공기를 사용하여 가열하기 때문에 환경 친화적이며, 에너지 효율이 높고, 고압의 액화가스를 사용하는 것에 비하여 폭발사고의 위험이 적고, 가스배관설비를 줄일 수 있기 때문에 설비 비용을 절약할 수 있다.According to the plasma range according to the present invention, it is possible to cook in a short time using a high-temperature plasma in place of a gas range in a home or a restaurant, and to use the air without using fossil fuel such as LPG or LNG It is possible to save equipment cost by reducing the risk of explosion accident and reducing gas piping facilities compared to using environmentally friendly, energy-efficient, high-pressure liquefied gas.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 레인지를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 레인지를 도시한 사용상태도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a plasma range according to an embodiment of the present invention,
2 is a state diagram illustrating a plasma range according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but is to be understood to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention, And the scope of the present invention is not limited to the following examples.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 레인지를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a plasma range according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 레인지(100)는 본체(110), 마그네트론(magnetron; 120), 컨트롤부(130), 웨이브가이드(wave guide; 140), 가이드튜브(guide tube; 150), 이그니터(ignitor; 160) 및 송풍팬(170)을 포함한다.1, a
본체(110)는 일측에 개구(111)가 형성되고, 개구(111) 측에 조리를 위한 가열대상물을 지지하기 위한 지지대(112)가 설치된다. 여기서, 개구(111)는 본체(110)의 상측에 형성될 수 있고, 본체(110)에 단일 또는 다수로 형성될 수 있다. 지지대(112)는 가열대상물, 예컨대 가열을 요하는 냄비 등의 용기를 지지하기 위하여 삼발이를 비롯하여 다양한 구조를 가질 수 있다. An
본체(110)는 본 실시예에서처럼 육면체 구조를 가지고서 마그네트론(120), 웨이브가이드(140), 가이드튜브(150), 이그니터(160) 및 송풍팬(170) 등이 설치되기 위한 내부공간(113)을 제공하는데, 이러한 형상 및 설치 구조에 한하지 않고, 다양한 형상 및 설치 구조를 가질 수 있다.The
마그네트론(120)은 본체(110)의 내측에 설치되고, 전원을 공급받아 전자기파, 예컨대 마이크로 웨이브를 발생시킨다.The
컨트롤부(130)는 마그네트론(120)에 대한 전원 공급과 동작을 제어하는데, 이를 위해 외부의 전원공급부로부터 공급되는 전원을 마그네트론(120)에 공급되도록 제어할 수 있으며, 사용자에 의한 조작부(미도시)의 조작에 의해 발생되는 조작신호를 수신받아 조작신호에 상응하는 동작, 예컨대 동작의 온(on)/오프(off)나 전자기파의 세기 조절 등을 수행하도록 마그네트론(120)을 제어할 수 있다. 여기서 조작부는 본체(110)의 정면이나 다양한 위치에 마련될 수 있고, 일례로 로터리스위치나 누름스위치 등을 비롯하여 다양한 방식의 스위치 등으로 이루어질 수 있다.The
웨이브가이드(140)는 마그네트론(120)으로부터 발생되는 전자기파를 전송 및 집중시키도록 하고, 일례로 전자기파의 이동 경로를 제공하기 위한 일부 또는 전부가 절연재질로 이루어질 수 있다. 또한 웨이브가이드(140)는 본체(110) 내에 수평되게 설치되되, 마그네트론(120)이 일단의 상측에 설치되며, 다른 일단이 가이드튜브(150)의 하단 주위를 감싸도록 설치될 수 있으며, 마그네트론(120)의 전자기파 출구(121)가 웨이브가이드(140)에 삽입될 수 있다.The
가이드튜브(150)는 웨이브가이드(140)를 통해서 전송되는 전자기파가 지지대(112)에 지지된 가열대상물 측으로 이동하도록 가이드한다. 또한 가이드튜브(150)는 일례로, 웨이브가이드(140)에 의해 감싸여지는 하단에 전자기파가 유입되도록 단일 또는 다수의 연결홀(151)이 형성될 수 있다. 또한 가이드튜브(150)는 본체(110)의 상단에 형성되는 개구(111)로부터 끝단이 노출되도록 본체(110)의 내측에 수직되게 설치될 수 있고, 일례로 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.The
이그니터(160)는 가이드튜브(150)를 통해서 이동하는 전자기파를 점화시켜서 플라즈마 불꽃(1)을 형성시킴으로써 플라즈마 불꽃(1)이 가이드튜브(150)를 통해서 토출되어 지지대(112)에 지지된 가열대상물을 가열하도록 하고, 이를 위해 일례로 동작시, 전자 씨드를 가이드튜브(150) 내측으로 제공함으로써 전자기파에 대한 플라즈마 반응이 일어나도록 유도하는 점화장치가 사용될 수 있다. 또한 이그니터(160)는 사용자의 조작에 의해 동작하거나, 컨트롤부(130)에 의해 동작이 제어될 수 있다.The
송풍팬(170)은 가이드튜브(150)에 공기를 송풍시킴으로써 플라즈마 불꽃(1)이 공기의 유속에 의해 안정화되어 가이드튜브(150)로부터 가열대상물로 토출되도록 하고, 일례로 송풍력을 일으키기 위한 팬과, 팬을 회전시키는 모터를 포함할 수 있으며, 팬과 모터가 설치되기 위한 케이싱을 더 포함할 수 있다. 송풍팬(170)에 의해 송풍되는 공기에 의해 가이드튜브(150)의 상단으로부터 발생되는 에어플라즈마의 불꽃 중심 온도가 3,000℃ 정도가 될 수 있도록 한다. The
송풍팬(170)은 본 실시예에서처럼 웨이브가이드(140)에 마련되는 브라켓(171)에 의해 가이드튜브(150)의 하단에 이격되어 상방으로 송풍력을 발생시키도록 설치될 수 있다. 또한 송풍팬(170)은 조작부의 조작신호에 따라 동작하도록 컨트롤부(130)에 의해 제어될 수 있다. 브라켓(171)은 웨이브가이드(140) 및 송풍팬(170)에 볼트나 스크류 등으로 고정될 수 있다. The blowing
이와 같은 본 발명에 따른 플라즈마 레인지의 작용을 설명하기로 한다.The operation of the plasma range according to the present invention will now be described.
도 2를 참조하면, 조리 등을 위해 가열이 필요한 가열대상물(2), 예컨대 냄비나 용기 등을 본체(110)의 지지대(112) 상에 지지되도록 한 다음, 조작자의 조작에 의해 마그네트론(120)으로부터 발생되는 전자기파가 웨이브가이드(140)를 통해서 가이드튜브(150) 측으로 들어가면, 이그니터(160)의 동작에 의해 전자 씨드가 가이드튜브(150) 측으로 공급되어 플라즈마 불꽃(1)이 형성되어 가열대상물(2) 측으로 토출되고, 플라즈마 불꽃(1)에 의해 가열대상물(2)이 가열되도록 한다. 이때 송풍팬(170)에 의한 공기의 유속에 의해 플라즈마 불꽃(1)이 안정화되도록 한다.2, a
또한 웨이브가이드(140)는 가이드튜브(150)의 하단을 감싸게 됨으로써 이동하는 전자기파가 다수의 연결홀(151)을 통해서 가이드튜브(150)의 내측에 집중되도록 하여 플라즈마 생성 효율을 높일 수 있도록 한다.In addition, the
이와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 레인지(100)를 이용하여 가정용이나 식당 등에서 가스 레인지를 대체할 경우, 단시간내에 고열, 예컨대 중심 온도가 1,500~3,000℃인 플라즈마를 사용하여 가열하기 때문에 조리시간이 단축됨은 물론, LPG, LNG 등과 같은 화석연료를 사용하지 않고, 공기를 사용하여 가열하기 때문에 환경 친화적이며, 에너지 효율이 높다. 또한 폭발사고의 위험이 없고 가스배관설비를 줄일 수 있기 때문에 설비 비용을 절약할 수 있다.As described above, when the gas range is replaced by a gas range in a home or a restaurant using the
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
1 : 플라즈마 불꽃 2 : 가열대상물
110 : 본체 111 : 개구
112 : 지지대 113 : 내부공간
120 : 마그네트론 121 : 출구
130 : 컨트롤부 140 : 웨이브가이드
150 : 가이드튜브 151 : 연결홀
160 : 이그니터 170 : 송풍팬
171 : 브라켓1: Plasma flame 2: Heating object
110: main body 111: opening
112: support member 113: inner space
120: Magnetron 121: Outlet
130: Control section 140: Wave guide
150: guide tube 151: connection hole
160: Igniter 170: Blower fan
171: Bracket
Claims (4)
상기 본체에 설치되고, 전자기파를 발생시키는 마그네트론;
상기 마그네트론에 대한 전원 공급과 동작을 제어하는 컨트롤부;
상기 마그네트론으로부터 발생되는 전자기파를 전송 및 집중시키는 웨이브가이드;
상기 웨이브가이드를 통해서 전송되는 전자기파가 상기 지지대에 지지된 상기 가열대상물 측으로 이동하도록 가이드하는 가이드튜브;
상기 가이드튜브를 통해서 이동하는 전자기파를 점화시켜서 플라즈마 불꽃을 형성시키도록 하는 이그니터; 및
상기 가이드튜브에 공기를 송풍시킴으로써 상기 플라즈마 불꽃이 공기의 유속에 의해 안정화되어 상기 가이드튜브로부터 상기 가열대상물로 토출되도록 하는 송풍팬을 포함하는 플라즈마 레인지.A main body on which an opening is formed at one side and a support for supporting the object to be heated is provided at the opening side;
A magnetron installed in the main body and generating an electromagnetic wave;
A control unit for controlling power supply and operation of the magnetron;
A wave guide for transmitting and focusing electromagnetic waves generated from the magnetron;
A guide tube for guiding the electromagnetic wave transmitted through the wave guide to move toward the heating object supported by the support;
An igniter for igniting an electromagnetic wave traveling through the guide tube to form a plasma flame; And
And a blowing fan for blowing air to the guide tube so that the plasma flame is stabilized by the flow rate of the air and is discharged from the guide tube to the object to be heated.
상기 본체 내에 수평되게 설치되되, 상기 마그네트론이 일단의 상측에 설치되며, 다른 일단이 상기 가이드튜브의 하단 주위를 감싸도록 설치되고,
상기 가이드튜브는,
상기 웨이브가이드에 의해 감싸여지는 하단에 전자기파가 유입되도록 연결홀이 형성되는 플라즈마 레인지. The apparatus according to claim 1,
The magnetron is installed on the upper side of one end of the magnetron and the other end of the magnetron is installed so as to surround the lower end of the guide tube,
Wherein the guide tube comprises:
And a connection hole is formed to allow electromagnetic waves to flow into the lower end of the waveguide.
상기 본체의 상단에 형성되는 개구로부터 끝단이 노출되도록 상기 본체의 내측에 수직되게 설치되고, 세라믹 재질로 이루어지는 플라즈마 레인지.3. The apparatus according to claim 1 or 2,
The plasma range of the plasma is set to be perpendicular to the inside of the body so that an end of the body is exposed from an opening formed at an upper end of the body.
상기 웨이브가이드에 마련되는 브라켓에 의해 상기 가이드튜브의 하단에 이격되도록 설치되어 상방으로 송풍력을 발생시키는 플라즈마 레인지.The air conditioner according to claim 3,
Wherein the guide member is spaced apart from a lower end of the guide tube by a bracket provided on the wave guide, and generates a blowing force upwardly.
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