KR20160065805A - 에너지 회수를 동반한 조명 마이크로파 히터 - Google Patents

Abstract

조명 마이크로파 히터이며, 제1 챔버(3, 5) 내에 마이크로파를 조사하는 적어도 하나의 마그네트론(1)을 포함하고, 제1 챔버는 마이크로파가 침투할 수 없고, 마이크로파를 반사하며 마이크로파를 차폐하고; 상기 제1 챔버(3, 5)는 이온화된 가스에 의해 충전되고, 적어도 제2 챔버(4)를 내부에 포함하고, 제2 챔버는 마이크로파가 침투 가능하며 라디에이터(6, 7) 및 열 흡수 튜브(6B, 7B)에 공급되는 액체를 포함하도록 구성되고; 상기 액체는 마이크로파에 의해 조사될 때 마찰에 의해 가열되고; 상기 조명 마이크로파 히터는 마이크로파가 제1 챔버(5)로부터 탈출하는 것을 방지하도록 구성된 장치(9, 10)에 의해 적어도 하나의 제2 챔버(4)에 연결되는 파이프(6, 7)를 포함하고; 마이크로파에 의해 여기될 때 플라즈마 상태의 상기 이온화된 가스는 적어도 상기 제1 챔버(3, 5) 내부를 조명하는 광을 발생시키도록 구성된다.

Description

에너지 회수를 동반한 조명 마이크로파 히터{ILLUMINATING MICROWAVE HEATER, WITH ENERGY RECOVERY}

본 발명은 발열 시스템의 분야, 특히 에너지 회수를 동반한 조명 마이크로파 히터에 관한 것이다.

마이크로파에 의한 가열에 관해, 다음의 특허 문헌이 공지되어 있다: 발명의 명칭이 "마이크로파 공기 히터"이며 Bottalico, Frank P에 허여된, 1977년 11월 10일 출원 및 1979년 12월 11일 등록된 US4178494; 발명의 명칭이 "마이크로파 히터"이며 Allen, Donald D에 허여된, 1979년 1월 29일 출원 및 1980년 11월 25일 등록된 US4236056; 발명의 명칭이 "마이크로파 물 히터"이며 Pinkstaff;, Leo W.에 허여된, 1980년 3월 6일 출원 및 1981년 8월 18일 등록된 US4284869; 발명의 명칭이 "마이크로파 작동 스팀 발생기"이며 Councell, Graham D.에 허여된, 1980년 4월 21일 출원 및 1981년 9월 8일 등록된 US4288674; 발명의 명칭이 "마이크로파 유체 가열 시스템"이며 Mccann, Dennis에 허여된, 1980년 2월 8일 출원 및 1982년 1월 12일 등록된 US4310738; 발명의 명칭이 "순환 가능 매체용 마이크로파 가열 장치"이며 Jung Gmbh에 허여된, 1981년 5월 20일 출원 및 1983년 6월 14일 등록된 US4388511; 발명의 명칭이 "마이크로파 물 가열 방법 및 장치"이며 Black, Jerimiah B.에 허여된, 1981년 9월 2일 출원 및 1983년 11월 22일 등록된 US4417116; 발명의 명칭이 "마이크로파 결합기 및 방법"이며 미국 에너지부에 의해 대표되는 미국에 허여된, 1984년 11월 29일 출원 및 1985년 12월 17일 등록된 US4559429; 발명의 명칭이 "역 절두 형상 마이크로파 열 교환기 및 그 적용예"이며 Martin, William A.에 허여된, 1988년 4월 29일 출원 및 1990년 9월 11일 등록된 US4956534; 발명의 명칭이 "마이크로파 히트 파이프 가열 시스템"이며 Krapf, Edward J.에 허여된, 1990년 5월 21일 출원 및 1990년 10월 30일 등록된 US4967052; 발명의 명칭이 "펄스식 마이크로파 에너지를 사용한 실란트 및 접착제의 적어도 부분적인 경화를 위한 프로세스"이며 Teroson GMBH에 허여된, 1988년 6월 10일 출원 및 1991년 11월 12일 등록된 US5064494; 발명의 명칭이 "통합된 마이크로파 분열을 갖는 샘플 공급 시스템"이며 Bodenseewerk Perkin-Elmer Gmbh에 허여된, 1992년 4월 1일 출원 및 1994년 5월 24일 등록된 US5314664; 발명의 명칭이 "마이크로파 에너지를 사용하여 사진 조성물 겔을 졸로 용융하는 방법"이며 Konica Corporation에 허여된, 1992년 5월 4일 출원 및 1994년 10월 18일 등록된 US5357088; 발명의 명칭이 "마이크로파 에너지를 사용하여 가열하는 장치 및 방법"이며 Microonde Research Corp.에 허여된, 1994년 9월 20일 출원 및 1996년 4월 30일 등록된 US5512734; 발명의 명칭이 "인-라인 마이크로파 워밍 장치용 카트리지"이며 Microwave Medical Systems에 허여된, 1995년 1월 30일 출원 및 1999년 7월 6일 등록된 US5919218; 발명의 명칭이 "마이크로파 온수 보일러 가열 시스템"이며 Izzo, Daniel R.에 허여된, 1996년 12월 16일 출원 및 2000년 5월 16일 등록된 US6064047; 발명의 명칭이 "유체의 신속 가열을 위한 방법 및 장치"이며 Industrial Microwave Systems, Inc.에 허여된, 1997년 11월 6일 출원 및 2000년 9월 19일 등록된 US6121594; 발명의 명칭이 "전자기 에너지에 의해 가스를 가열하는 인공 유전체 장치"이며 Dalton Robert C.에 허여된, 1998년 4월 3일 출원 및 2001년 8월 7일 등록된 US6271509; 발명의 명칭이 "인공 유전체 서셉터"이며 Dalton Robert C.에 허여된, 2001년 7월 2일 출원 및 2002년 4월 30일 등록된 US6380525; 발명의 명칭이 "방사열 및 가정용 온수를 제공하는 마이크로파 가열 시스템"이며 Alfred Monteleone에 허여된, 2003년 12월 29일 출원 및 2005년 2월 22일 등록된 US6858824; 발명의 명칭이 "인공 유전체 시스템 및 장치를 위한 장 집중기"이며 Robert C. Dalton에 허여된, 2003년 1월 27일 출원 및 2005년 5월 3일 등록된 US6888116; 발명의 명칭이 "전자기 유동 유체 히터"이며 Fyne Industries, LLC에 허여된, 2004년 6월 30일 출원 및 2006년 4월 4일 등록된 US7022953; 발명의 명칭이 "마이크로파 온수 시스템"이며 Keith A. Nadolski에 허여된, 2005년 2월 1일 출원 및 2006년 9월 19일 등록된 US7109453; 발명의 명칭이 "마이크로파 보일러 및 온수 히터"이며 Raymond Martino에 허여된, 2007년 8월 13일 출원 및 2008년 12월 16일 등록된 US7465907; 발명의 명칭이 "전자기파를 구비한 작업 히터"이며 한국 수원에 소재한 Samsung Electronics Co., Ltd.에 허여된, 1990년 5월 15일 출원 및 1991년 5월 16일 등록된 DE4015639A1; 발명의 명칭이 "전자기 방사를 사용하여 목표 매체를 간접적으로 가열하기 위해 높은 에너지 효율을 갖는 시스템"이며 De Ruiter, Remco에 허여된, 2004년 8월 18일 출원 및 2007년 1월 24일 등록된 EP1746864A1; 발명의 명칭이 "에너지원으로서 마이크로파를 사용하는, 가정 또는 산업 사용을 위해 또는 건물 가열을 위해 유체를 가열하는 장치"이며 Christian Zignani에 허여된, 2009년 4월 7일 출원 및 2010년 10월 13일 등록된 EP2239995A1; 발명의 명칭이 "전자기 에너지에 의해 가스를 가열하는 인공 유전체 장치"이며, Robert C. Dalton에 허여된, 1998년 10월 15일 출원 및 1998년 4월 3일 등록된 WO1998046046A1; 발명의 명칭이 "방사열 및 온수용 마이크로파 가열 시스템"이며 H2 Oh Inc.에 허여된, 2004년 12월 27일 출원 및 2005년 7월 21일 등록된 WO2005067351A1; 발명의 명칭이 "가열 장치 및 방법"이고 William Dewhurst에 허여된, 2006년 6월 9일 출원 및 2006년 12월 14일 등록된 WO2006131755A1.

방 및 유사한 공간의 가열은 파이프로 전달되거나 용기로 공급되는 가압 가스, 및 상기 가스에 의해 공급되는 화염의 사용을 제공하며, 화염은 공기가 통과 순환되는 열 교환기 내의 공기를 가열하도록 구성되고; 물을 가열하기 위한 다른 공지된 가열 시스템은 저항 보일러의 사용이며, 여기서 하나 이상의 방의 여러 지점에 위치되는 라디에이터에 연결된 관통 배관은 방사를 통해 주위 환경을 가열하는 온수를 수용한다.

상술된 양 시스템은 또한 유수를 가열하는데 사용된다.

다른 시스템은 적외선에 의해 조명되는 표면을 조사 및 가열하는 적외 램프의 사용이다.

이들 종래 기술의 가열 시스템의 몇몇 단점은 방출되는 공해 물질에 더하여, 높은 건축 비용, 많은 에너지 소모, 가압 가스 및 가스 화염의 사용에 의해 발생되는 비효율 및 위험을 포함한다.

그러나, 가장 큰 단점은 열을 생성하는데 요구되는 긴 시간이다.

가열을 위해 상술된 바와 유사하게, 유사한 기술이 조명을 생성하기 위해 사용되어 왔고: 가장 오래된 시스템은 화염이고, 이에 이어서 필라멘트의 백열광, 네온(전류의 도통에 의해 이온화된 가스) 그리고 역시 직류에 의해 활성화되는 가장 최신 세대인 LED이다.

본 발명의 목적은 낮은 가격이고 효율적인 가열 및 조명 기능을 갖는 단순하고, 소형이며 신뢰성 있는 장치를 제공하기 위한 것으로, 장치는 상술된 바와 같이 환경 및 공간을 가열하기 위해 마이크로파 에너지를 사용하여 열, 환경을 조명하기 위한 광 및/또는 전기를 생성하기 위한 광을 생성하고, 사용을 위해 적절하게는, 빌딩 구조부 등의 현존하는 열 분배 시스템, 및 광 섬유, 집중기 벌브 및 불활성 가스 램프와 같은 광 분배 시스템과 또한 조합된다.

본 발명의 추가 목적은 현재 사용되는 다른 유형의 가열 유닛에 비해 공해가 발생하지 않고 무공해성이며 폐쇄 회로를 구비하고, 폭발제가 없고, 화염이 없고, 에너지 절약의 이득이 있는 개선된 가열 특징부를 구비한 가열 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 다용도이며 환경, 빌딩 구조부 등을 위한 다양한 가열 및 조명 요구 조건을 매우 유연하게 충족하는 신규의 마이크로파 가열 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 태양 가열 시스템을 포함한, 다른 가열 시스템에 상보적인 방식으로 사용될 수 있는 신규의 마이크로파 가열 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 불활성 가스가 에너지 마이크로파에 대해 처리되는 것에 의한 마이크로파 에너지의 발광 에너지로의 전환이며, 에너지 마이크로파는 불활성 가스를 플라즈마로 변환시키고 결과적으로 조명이 이루어진다.

본 발명의 추가 목적은 해당 장치 내부에 배치되는 플라즈마에 의해 조명되는 광발전 셀을 통한, 소비된 에너지의 부분적인 회수이다.

이하에서 더 명백하게 되는 이들 및 다른 목적은, 마이크로파를 반사 및 차폐하는 불침투성 금속 챔버 내에 하나 이상의 마이크로파 방사 마그네트론을 포함하는 조명 마이크로파 히터에 의해 달성되고, 마그네트론은 바람직하게는 1300MHz 보다 높은 주파수, 더 바람직하게는 2450MHz인 주파수를 갖고; 상기 챔버는 이온화된 가스(예를 들어, 아르곤)에 의해 충전되고 하나 이상의 챔버를 내부에 포함하고, 하나 이상의 챔버는 마이크로파가 침투 가능하고 라디에이터 및 열 흡수 튜브에 공급되는 액체 재료(예를 들어, 물)로 충전되고; 상기 물은 마이크로파에 의해 조사될 때 마찰에 의해 가열될 수 있고; 조명 마이크로파 히터는 마이크로파가 챔버로부터 탈출하는 것을 방지하도록 구성된 메쉬 필터 등의 장치에 의해 히터에 연결되는 파이프가 존재하는 것을 특징으로 하고, 히터는 마이크로파에 의해 여기될 때 플라즈마 상태에서 이온화된 가스에 의해 생성되는 형광성 광의 생성을 제공한다.

바람직하게는, 조명 마이크로파 히터는 이들 마이크로파로부터의 많은 플라즈마 가스에 의해 조명되는 조명 지점(또는 더욱 단순히 형광성 "광")을 포함하고; 이들 발광 지점은 유해 마이크로파가 챔버로부터 탈출하는 것으로부터의 보호를 위한 메쉬 필터의 존재를 제공한다.

몇몇 바람직한 실시예에 따르면, 히터는 플라즈마 상태의 이온화된 가스에 의해 발생되는 광을 수신하고, 광을 전류로 전환하고, 축전기(accumulator) 또는 인버터에 의해 요구될 때 전류를 제공(yield)하기에 적합한 태양 패널을 포함한다.

이 히터는 3개의 에너지 변환 현상의 조합을 제공한다: 유체 및 플라즈마와 동시에 상호 작용하는 마이크로파가 광 및 열을 방출하고, 이 광 및 열은 발광 플라즈마에 침지된 광발전 셀에 의해 그리고 열 흡수기에 의해 각각 회수되어, 히터 내부의 에너지 분산 감소를 최적화한다.

바람직하게는, 상술된 바와 같이, 히터 내에서 마이크로파에 의한 많은 플라즈마 가스는 광발전 패널 또는 패널들에 의해 부분적으로 회수될 수 있는 발광 에너지의 공급원으로 변환된다.

히터는 이후 외부 환경과의 열 교환을 위한 요소로 보내질 수 있는 액체의 열을 생성하도록 구성되는 장치, 및 연관된 열 교환을 위한 요소에 의해 액체의 가열을 생성하도록 구성된 장치에 의해 형성되는 조립체 모두로서 의도된다.

본 발명은 또한 동시적 가열 및 조명 방법에 관한 것으로,

- 마이크로파에 의한 여기에 의해 가스로부터 개시되는 플라즈마를, 바람직하게는 금속인 챔버 내부에 생성하는 단계로서, 마이크로파는 바람직하게는 2450MHz의 주파수를 갖는 유형인, 생성 단계,

- 상기 플라즈마 및 상기 마이크로파 모두에 의해 상기 챔버 내부의 액체를 가열하는 단계,

- 가열을 담당하는 사용처를 향해 상기 가열된 액체를 보내는 단계,

- 상기 플라즈마에 의해 광을 생성하는 단계,

- 조명 지점의 상기 광이 상기 챔버 외부의 환경을 향해 그리고/또는 상기 챔버 내부에서 전기 에너지를 생성하기 위해 광발전 패널 상에 유도되도록 사용하는 단계를 포함한다.

작동의 물리적 근거

유체에 대해: 마이크로파로부터의 에너지를 흡수 및 내장하는 챔버를 통과하는 유체는 마그네트론에 의해 가열되고, 마이크로파 발생기는 2450MHz의 주파수로 조정되고; 마이크로파 오븐이 온 상태로 전환될 때, 이의 구획부는 마이크로파에 의해 포화된다. 이 특정 주파수는 마그네트론에 의해 발생되는 최대 방사 에너지를 불필요한 낭비 없이 유체로 전달하기 위해 선택된다. 필요에 따라 다른 주파수가 선택될 수 있다. 가열 회로 내에 존재하는 여기 처리되는 가장 대표적인 물질은 의심할 여지없이 물이다. 사실상, 마그네트론의 작동 주파수의 선택에 영향을 주는 것은 물이다. 물 분자는 전자에 대해 상이한 친화성(전기음성도)을 갖는 원자들(산소 및 수소)로 구성되고; 산소 원자는 전자를 강하게 유인하여 음의 전하 부분을 취득하고; 산소보다 전기음성도가 낮은 2개의 수소 원자는 양의 전하 부분을 유지한다. 전기 전하의 이들 부분 및 그 형상으로 인해, 물 분자는 이에 따라 극성 분자가 된다. 극성 분자는 전기장에 침지될 때, 음의 단자는 "양"의 극을 향하고 양의 단자는 "음"의 극을 향하도록 배향된다. 전기장이 반복하여 역전되는 경우, 물 분자는 장의 각각의 역전시 자체를 재위치 설정하게 된다. 2450MHz의 주파수에서, 물 분자는 잠깐의 멈춤없이 그 위치를 초당 2450 백만 회 역전하고; 더욱 높은 주파수에서 분자의 회전은 180° 회전을 종료하기 전에 중단되고; 더욱 낮은 주파수에서 물 분자는 하나의 회전과 그 다음의 회전 사이에서 휴지할 수 있다. 따라서, 2450MHz의 주파수에서, 마그네트론의 모든 방사 에너지는 물 분자로 전달되고 이로 인해 이 주파수는 공진 주파수로 지칭된다. 사실상, 마이크로파에 의해 움직이도록(이에 따라 가열됨) 설정되지만, 물과는 상이한 공진 주파수를 갖는 다른 극성 분자가 존재하고, 이들의 가열은 100% 미만의 수율로 달성된다.

가스에 대해. 실험실에서, 가스는 주로 3개의 방법을 사용하여: 예를 들어 두 개의 전극 사이에 전압을 인가함으로써 전류가 가스를 통과하게 함으로써(직류 방전); 라디오파를 적절한 주파수에서 방출시킴으로써(라디오주파수 방전); 상술된 바와 같이, 그러나 마이크로파를 사용함으로써(마이크로파 방전), 가열 및 이온화될 수 있다. 일반적으로, 미시적 관점으로부터, 방전(또는 플라즈마)을 형성하는 이들 방법은 모두 등가적이고: 에너지가 핵에 구속된 전자에 공급되고, 전자는 소정의 시점에서 핵으로부터 벗어난다. 자유 전자는 다른 중립 원자와 충돌하여, 더 많은 전자를 방출하고, 프로세스는 이후 인가된 전기장 및 가스의 압력에만 의존하는 균형에 도달할 때까지 케스케이드식(in cascade)으로 진행한다.

본 발명의 추가 특징 및 장점은 첨부 도면에서 비제한적 예에 의해 도시된, 바람직하지만 배타적이지 않은 실시예의 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
도 1a는 도 1d 및 도 1e에 도시된 환경과의 열 교환을 위한 요소로 전송되는 액체 가열을 담당하는, 본 발명에 따르는 히터의 부분의 개략적인 투영도를 나타낸다.
도 1b는 몇몇 내부 특징부가 점선에 의해, 도 1a과 유사한 도면을 나타낸다.
도 1c는 도 1b의 선(IC)을 따르는 단면에서의, 개략적인 평면도를 나타낸다.
도 1d는 환경과의 열 교환을 위한 요소로 보내지는 액체 가열을 담당하는 부분 및 환경과의 열 교환을 위한 요소 모두를 포함하는, 본 발명에 따르는 히터의 개략적인 투영도를 나타낸다.
도 1e는 도 1a에 도시된 히터의 부분 및, 상기 부분에 연결되는 환경과의 열 교환을 담당하는 개략적인 파이프 모두의 개략적인 투영도를 나타낸다.

상기 도면을 참조하면, 본 발명에 따르는 히터는 환경과의 열 교환을 위한 파이프 또는 요소로 보내질 액체 가열을 담당하고 광 생성을 담당하는 제1 부분, 및 환경과의 열 교환을 위한 파이프 또는 요소를 포함하는 제2 부분을 포함한다.

제1 부분은 바람직하게는 금속인 제1 챔버(5)를 포함하고, 이 챔버에서 가스(헬륨, 네온 등 다른 가스들, 또는 가스들의 혼합물이 또한 사용될 수 있으나, 본 예에서는 바람직하게는 불활성인 아르곤)는 마이크로파에 의해 발광 플라즈마로 된다. 참조 번호 1은 마그네트론 등의 전자기파 발생기를 나타내고, 예를 들어 2450MHz인 주파수를 갖는 종래 기술에 따르는 마이크로파를 생성하도록 구성된다. 안테나(2)를 거쳐, 이 마그네트론(1)은 상술된 바와 같이 가스가 발광 플라즈마로 전환되게 활성화시키는 마이크로파의 공진을 위해 프리 챔버(3)(제1 챔버 및 도파관의 부분을 형성함)를 조사한다. 이 플라즈마는 제1 챔버(5)에 분포된다.

제1 챔버(5) 내부에는 제2 챔버(4)가 위치되고, 제2 챔버는, 이 제2 챔버(4)에 연결된 사용처, 즉 파이프(또는 방사 요소, 라디에이터, 또는 다른 집중화된 시스템; 따라서 히터는 적절한 폐쇄식 유압 회로가 설치될 수 있고 임의의 환경에 위치될 수 있음)(6 및 7)로의 전송을 위해 가열될 액체(바람직하게는 물)를 내장하는 유리와 같이 마이크로파가 침투 가능한 재질이다. 특히, 파이프 또는 라디에이터(6 및 7)에의 연결을 위한 덕트(6B, 7B)가 제2 챔버로부터 이어진다.

파이프(6 및 7 또는 6B 및 7B)는 공지된 유형의 메쉬 필터 등의 제1 챔버(5)로부터 마이크로파가 탈출하는 것을 방지하도록 구성된 장치(9 및 10)에 의해 제2 챔버에 연결된다.

바람직하게는, 도면에 표시되지 않은 펌프 등의 순환 수단이 파이프(6 및 7 또는 6B 및 7B)와 연관된다.

물론, 히터에는 제2 챔버를 통과하는, 가열될 물(또는 다른 액체)이 순환하는 적절한 폐쇄식 유압 회로가 설치될 수 있고(바람직하게는 유압 회로의 유입구 및 배출구가 설치됨) 따라서 임의의 환경 내에 위치될 수 있고, 또는 가열될 물(또는 다른 액체)이 다른 시스템, 예를 들어 직렬식 또는 병렬식 히터들의 시스템을 형성하는 하나 이상의 다른 히터들의 시스템에 연결되어 순환하는 유압 회로가 설치될 수 있다. 조명 히터의 유압 회로는 또한 하우징 유닛 또는 복합 건물의 중앙 가열 시스템에 연결될 수 있다.

게다가, 본 발명에 따르면, 또한 가열 및 조명을 담당하는 부분(즉, 제1 챔버, 제2 챔버 및 마그네트론)은 제1 환경 내에 위치될 수 있고 긴 파이프(6 및 7)를 통해 제2 챔버에 연결되는 방사 가열 요소는 제2 환경 내에 위치될 수 있다. 게다가, 다른 실시예에서, 조명 지점은 또한 제1 챔버로부터 제3 환경 내의 조명 지점까지 광을 이송할 수 있는 광 덕트 또는 광 섬유 등을 통해 제1 챔버로부터 일정 거리에, 예를 들어 제3 환경에 위치될 수 있다.

제1 챔버(5)는 투명 또는 거의 투명한 재질인 벌브(11, 12, 및 13) 등의 조명 지점과 작동식으로, 즉 유체 연통식으로 연결된다. 벌브(11, 12, 및 13)와 챔버(5) 사이의 연결 영역은, 예를 들어 마이크로파를 차단하는, 공지된 유형의 메쉬 필터 등의 추가 장치(20)에 의해 차폐될 수 있다.

본 실시예에서, 복수의 광발전 패널(14...80)은 또한 챔버(5) 내측에 존재하고, 여기에 매우 개략적으로 표시된 광발전 패널의 개수, 형상 및 위치는 요구 조건에 따라서 가변적이다.

발광 플라즈마 및 마이크로파에 의해 생성된 광선은, 물로 충전되고 또한 사용자를 보호하기 위해 제1 챔버(5)로부터 차폐된 제2 챔버를 조사한다. 히터(온수를 생성하기 위한 제1 부분 및 환경과의 열 교환을 위한 제2 부분에 의해 형성되는 조립체에서 8로 표시됨)의 파이프(6, 7)는 제1 챔버(4)로부터 이어지고 라디에이터 요소(또는 집중화된 시스템)에 대한 연결부는 파이프(6B 및 7B)에 의해 형성된다.

마이크로파는 시스템의 나머지 부분을 보호하기 위해 공지된 유형의 메쉬 필터(또는 금속 스크린)에 의한 슬리브(9 및 10)에 의해 차폐된다.

제1 챔버(5)로부터, 발광 플라즈마는 조명 벌브(11, 12, 13) 내에 분배된다. 마이크로파 또는 다른 유해한 방사선은 벌브와 제1 챔버 사이의 연결 계면에서, 예를 들어 메쉬 필터 또는 특정 스크린(20) 등의 추가 장치에 의해 차폐된다.

광발전 패널(14...80)은 플라즈마에 의해 생성된 광에 의해 활성화되고, 전기 에너지를 생성하고, 전기 에너지를 축전기(81), 인버터 등에 의해 필요에 따라 제공한다.

실제로, 발광 플라즈마는 챔버(5) 내부를 조명한다. 따라서 히터는 내부를 "조명"한다. 챔버 내부의 광은 챔버(5) 내부의 광발전 패널과 연관되어 사용될 수 있고, 또는 예를 들어 벌브와 같은 조명 지점 등을 통해, 외부, 예를 들어 광 덕트, 광 섬유 등으로 이송될 수 있거나, 광은 광발전 패널(내부 조명) 및 조명 지점(외부 조명) 모두에 의해 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 몇몇 실시예에서, 외부 환경을 향해 방출되는 광은 또한 적외광 또는 자외광 등의 비가시광 대역(가시광 및 비가시광 모두, 또는 가시광만 또는 비가시광만의 파장을 가질 수 있음)에 포함될 수 있다.

제2 챔버(4)를 통과하는 액체 매체는 (챔버(4) 내에) 생성된 열을 히터의 외부로 전달하는데 사용된다. 액체 매체는 에너지를 직접 수용하고 분자 마찰에 의해 가열되는 흡수 물질을 가열 또는 통과하도록 유도된다.

여기에 설명된 방법 및 설비는 에너지의 현저한 절약을 가능하게 하고, 환기가 필요하지 않고, 폭발제를 갖지 않고, 연소가 없으며, 중독 효과를 생성하지 않는다. 장치는 열 저장 태양 흡수기에 결합될 수 있는 점에서 태양 에너지 시스템과 통합될 수 있으며, 태양 에너지가 가장 적은 기간에도 뜨거운 공기 또는 물을 열 축적기로 제공한다. 또한 재생 가능한 에너지(바람, 광발전, 등)로부터 획득되는 전류가 공급될 수 있다.

상술된 설명은 단지 본 발명의 실행예의 가능한 비제한적 모드를 나타내며, 본 발명의 근본이 되는 개념의 범위 내에서 형태 및 배열이 변할 수 있는 점이 이해된다. 첨부된 특허청구범위의 임의의 참조 번호는 단지 상술된 설명 및 첨부된 도면을 고려하여 이해를 용이하게 하기 위해 제공되며, 임의의 방식으로 보호 범위를 제한하지 않는다.

Claims (19)

1. 조명 마이크로파 히터이며, 제1 챔버(3, 5) 내의 적어도 하나의 마이크로파 발생기(1)를 포함하고, 제1 챔버는 마이크로파가 침투할 수 없고 마이크로파를 반사하며 마이크로파를 차폐하고; 상기 제1 챔버(3, 5)는 이온화된 가스에 의해 충전되고, 적어도 제2 챔버(4)를 내부에 포함하고, 제2 챔버는 마이크로파가 침투 가능하고 라디에이터(6, 7) 및 열 흡수 튜브(6B, 7B)에 공급되는 액체를 내장하도록 구성되고; 상기 액체는 마이크로파에 의해 조사될 때 마찰에 의해 가열되고; 상기 조명 마이크로파 히터는 마이크로파가 제1 챔버(5)로부터 탈출하는 것을 방지하도록 구성된 장치(9, 10)에 의해 적어도 하나의 제2 챔버(4)에 연결되는 파이프(6, 7)를 포함하고; 마이크로파에 의해 여기될 때 플라즈마 상태의 상기 이온화된 가스는 적어도 상기 제1 챔버(3, 5) 내부를 조명하는 광을 발생시키도록 구성되는, 조명 마이크로파 히터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 챔버(3, 5) 내부에 배열되는 적어도 하나의 태양 패널(14)을 포함하고, 태양 패널은 플라즈마 상태의 이온화된 가스에 의해 발생되는 광을 수신하여 광을 전류로 변환하고, 축전기(81) 또는 인버터 등에 의해 요구될 때 전류를 제공하도록 구성되는, 조명 마이크로파 히터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   외부 환경을 조명하기 위해, 마이크로파에 의해 여기될 때 플라즈마 상태의 이온화된 가스에 의해 조명되고 상기 제1 챔버 외부에 위치되는, 바람직하게는 형광성인, 적어도 하나의 조명 지점(11, 12, 13)을 포함하는, 조명 마이크로파 히터.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   가시광, 비가시광 또는 양쪽 범위의 파장을 갖는 광에 의해 외부 환경을 조명하기 위해, 마이크로파에 의해 여기될 때 플라즈마 상태의 이온화된 가스에 의해 조명되고 상기 제1 챔버 외부에 위치되는, 바람직하게는 형광성인, 적어도 하나의 조명 지점(11, 12, 13)을 포함하는, 조명 마이크로파 히터.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   복수의 상기 조명 지점(11, 12, 13)을 포함하는, 조명 마이크로파 히터.
6. 제3항, 제4항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 조명 지점은 투광성 재질의 벌브인, 조명 마이크로파 히터.
7. 제3항, 제4항, 제5항, 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   마이크로파가 상기 광(11, 12, 13)을 향해 상기 제1 챔버(3, 5)로부터 탈출하는 것을 방지하도록 구성되는 장치(20)를 더 포함하는, 조명 마이크로파 히터.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 마이크로파 발생기(1)는 1300MHz 보다 큰 주파수, 더 바람직하게는 2450인 주파수를 갖는 마이크로파를 방출하도록 구성되는, 조명 마이크로파 히터.
9. 제8항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 마이크로파 발생기(1)는 2450MHz의 주파수의 배수와 동일한 마이크로파를 방출하도록 구성되는, 조명 마이크로파 히터.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 마이크로파 발생기(1)는 마그네트론인, 조명 마이크로파 히터.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 금속인, 조명 마이크로파 히터.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스는 불활성 가스인, 조명 마이크로파 히터.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스는 예를 들어, 아르곤, 네온, 또는 헬륨인, 조명 마이크로파 히터.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스는 가스들의 혼합물에 의해 형성되는, 조명 마이크로파 히터.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체는 물인, 조명 마이크로파 히터.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치(9, 10) 및/또는 추가 장치(20)는 메쉬 필터인, 조명 마이크로파 히터.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    3개의 에너지 변환 현상이 조합되는: 액체 및 플라즈마와 동시에 상호 작용하는 마이크로파가 광 및 열을 방출하고, 이 광 및 열은 발광 플라즈마에 침지되는 광발전 셀 및 열 흡수기에 의해 각각 회수되어, 히터 내부의 에너지 분산 감소를 최적화하는, 조명 마이크로파 히터.
18. 제2항에 있어서,
    마이크로파에 의해 플라즈마로 된 가스는 광발전 패널 또는 패널들에 의해 부분적으로 회수되는 발광 에너지의 공급원으로 변환되는, 조명 마이크로파 히터.
19. 동시적 가열 및 조명 방법이며,
    - 마이크로파에 의한 여기에 의해 가스로부터 개시되는 플라즈마를, 바람직하게는 금속인 챔버 내부에 생성하는 단계로서, 마이크로파는 바람직하게는 2450MHz인 주파수를 갖는 유형인, 생성 단계,
    - 상기 플라즈마 및 상기 마이크로파 모두에 의해 상기 챔버 내부의 액체를 가열하는 단계,
    - 가열을 담당하는 사용처를 향해 상기 가열된 액체를 보내는 단계,
    - 상기 플라즈마에 의해 광을 생성하는 단계,
    - 조명 지점의 상기 광이 상기 챔버 외부의 환경을 향해 그리고/또는 상기 챔버 내부에서 전기 에너지를 생성하기 위한 광발전 패널 상에 유도되도록 사용하는 단계
    를 포함하는, 동시적 가열 및 발광 방법.

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