KR20230058839A - 마이크로파 전달 효율을 향상시킨 공기건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수분 또는 이산화탄소를 흡착하는 흡착제를 이용하여 기체를 건조하고, 사용된 흡착제를 마이크로파를 이용하여 재생하는 건조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡착제에 마이크로파를 조사하는 도파관의 구조를 개선함으로써 건조 시 비활성화 영역을 최소화 하면서 흡착제 전체에 균일하게 열원을 전달할 수 있어 마이크로파 효과를 최적화한 장치를 제공하며, 흡착제 재생 시 가열된 공기를 이용하여 간접 가열함과 동시에 마이크로파를 이용하여 직접 가열함으로써, 재생에 필요한 건조 공기의 양을 줄일 수 있어 공기 건조 효율을 향상시킬 수 있는 공기건조장치에 관한 것이다.

Description

마이크로파 전달 효율을 향상시킨 공기건조장치{Air Dryer with Enhanced Microwave Transfer}

본 발명은 기체에 포함된 수분 또는 이산화탄소를 제거하기 위한 건조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로파 전달 효율을 향상시킬 수 있는 구조를 적용한 공기건조장치에 관한 것이다.

건조장치는 대기 중의 공기나 공정에 사용되는 챔버 내의 공기를 흡입하여 압축시키고, 압축된 공기에 대해 공기 내에 포함되어 있는 수분 또는 이산화탄소를 제거하는 장치로, 일반적으로 반도체 제조공정, 화학 공정이나 전자, 의료, 제약 산업 등과 같이 공기가 사용되고, 공기의 정화를 필요로 하는 산업의 생산 공정에서 널리 사용되고 있다.

종래의 건조장치는 압축된 공기의 온도를 낮추고 이에 포함된 수분을 응축 및 용해시킴으로써 수분 또는 이산화탄소를 제거하는 형태의 냉동 압축기를 이용한 방식과, 흡착제가 내장된 흡착탑에 압축된 공기를 통과시키며 제습에 의해 공기에 포함된 수분 또는 이산화탄소를 흡착하여 제거하는 형태의 흡착제를 이용한 방식이 사용되고 있다. 다만, 냉동 압축기를 이용한 방식은 냉동을 위한 전력을 많이 필요로 하여 전력 소모가 많고, 냉매 사용에 따른 환경 오염 문제를 동반하는 단점이 있다. 또한, 흡착제를 이용한 방식은 냉매를 사용하지 않지만, 제습에 사용된 흡착제를 재사용하기 위해 흡착제를 가열함으로써 건조하는 과정을 필요로 하기 때문에, 냉동 압축기와 마찬가지로 많은 전력을 필요로 하고, 재생을 위한 건조 과정에 많은 시간이 소요되게 된다는 단점이 있다.

이에, 복수의 흡착탑을 구비하여 어느 하나의 흡착탑에서 제습을 수행하면, 다른 흡착탑에서 건조를 교대로 수행하도록 건조장치를 구성하여, 건조 시간 효율을 최대화한 장치가 제안되었다. 이때, 건조를 수행하는 흡착탑에서는 건조를 위한 가열 과정 이후, 가열된 흡착탑이 다시 제습을 수행하도록 냉각하는 냉각 과정을 필요로 하며, 충분한 건조 및 냉각이 수행되어야만 흡착제의 재생이 적절하게 수행되고, 이로 인한 최적의 제습 효율을 얻을 수 있다. 그러나, 공기에 포함된 수분 또는 이산화탄소의 양이나, 다른 환경에 따라 재생을 위한 가열 과정의 시간이 길어지는 경우에는, 냉각 과정에 충분한 시간을 확보할 수 없으며, 이에 흡착제의 재생이 충분히 수행되지 않아 다음에 수행되는 제습의 과정에서 문제가 발생될 수 있다. 또는 냉각 과정의 시간이 충분히 확보되지 않은 경우, 시간 내의 충분한 흡착제 재생을 위해 다량의 건조 공기의 투입이 필요로 하게 되고, 건조 공기의 낭비에 의해 건조장치의 효율이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.

따라서, 흡착제를 이용해 제습하는 건조장치에 있어, 복수의 흡착탑이 교번으로 제습과 재생을 수행하도록 구성되는 경우, 건조 시 사용되는 건조공기나, 가열에 사용되는 열원을 최대한으로 사용될 수 있도록 개선함으로써, 건조의 비활성 영역을 최소화하고, 과도한 열원 사용을 방지할 수 있는 구조로 구성함으로써, 같은 시간 대비 건조 효율을 향상시켜 재생과정에서 가열시간을 단축함으로써 충분한 냉각시간을 확보하는 것이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 마이크로파 조사범위 영역의 한정에 따라서 반응타워 내부의 흡착제에 전량을 가열하기 위해, 다수의 도파관 설치가 요구되고, 일정 지름 이상의 반응타워 중앙부에 위치되는 흡착제는 기존 도파관 형상으로는 마이크로파 전달성능이 감소하여, 흡착제 직접가열 효율이 떨어지는 문제를 해결하고자 하는 것이다. 이에 흡착제에 마이크로파를 조사하는 도파관의 구조를 개선함으로써 건조 시 비활성화 영역을 최소화 하면서 흡착제 전체에 균일하게 열원을 전달할 수 있어 마이크로파 효과를 최적화한 장치를 제공함에 있다.

또한, 흡착제 재생 시 가열된 공기를 이용하여 간접 가열함과 동시에 마이크로파를 이용하여 직접 가열함으로써, 재생에 필요한 건조 공기의 양을 줄일 수 있어 공기 건조 효율을 향상시킬 수 있고, 건조 장치의 에너지 효율을 높이며 재생의 가열시간을 감소시킬 수 있는 건조장치를 제공함에 있다.

또한, 반응타워에 도파관이 고정되는 형태를 통해 보다 효과적으로 흡착제를 가열하면서 반응타워 내부의 기체 누설을 최소화하도록 구성하는 건조장치를 제공함에 있다.

본 발명의 공기건조장치는 수분 또는 이산화탄소를 흡착하는 흡착제가 중앙부에 내장되며, 외면에 일정영역이 중공되는 중공부가 적어도 하나 이상 형성되는 복수 개의 상기 반응타워; 상기 반응타워에 연결되어 공기를 이송하는 배관; 상기 배관 상에 구비되어 공기의 흐름을 제어하는 밸브; 상기 반응타워의 중공부에 결합되어, 마이크로파를 조사하는 마이크로파 조사부; 및 일정 길이를 가지며 형성되어 상기 마이크로파 조사부와 연결되되, 적어도 일부가 상기 중공부에 삽입되어서 상기 마이크로파 조사부가 생성하는 마이크로파를 상기 흡착제에 조사하는 도파관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 도파관은, 상기 도파관의 길이가 상기 반응타워의 높이방향으로 배치되는 수직 도파관인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 마이크로파 조사부는, 복수 개로 형성되어, 상기 반응타워의 원주 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 반응타워는, 길이방향 중 어느 일측에 연결된 상기 배관에 의해 공기가 유입되어 타측으로 이동되며 작업을 수행하고, 상기 마이크로파 조사부는, 상기 반응타워의 일측에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직 도파관은, 상기 수직 도파관의 길이방향을 따라 상기 반응타워의 중앙부 측에 형성되는 복수의 슬릿을 포함하고, 상기 슬릿은 상기 수직 도파관의 타측으로 갈수록 소정 각도로 회전되는 것을 특징으로 한다.

상기 도파관은, 상기 도파관의 길이가 상기 반응타워의 중앙부를 향해 배치되는 수평 도파관인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 마이크로파 조사부는, 복수개로 형성되어, 상기 반응타워의 높이 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 수평 도파관의 길이는, 상기 반응타워의 반지름 길이 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마이크로파 조사부는, 상기 반응타워의 높이방향을 따라 서로 마주보는 방향이나 또는 사선 방향으로 교차하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 반응타워는 상기 중공부에 결합되되, 상기 중공의 테두리를 따라 상기 반응타워의 외측 방향으로 돌출 형성되는 돌출부와, 돌출부의 내측에 용접 패드가 삽입되는 제1 결합수단을 포함하고, 상기 제1 결합수단에 상기 마이크로파 조사부가 연결되고, 상기 용접 패드를 용접함으로써 상기 제1 결합수단과 상기 마이크로파 조사부가 결합되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 마이크로파 조사부는 일측에는 상기 제1 결합수단과 대향되는 형태로 형성되어, 돌출부에 용접 패드가 삽입되는 제2 결합수단과, 타측에 형성되어 마이크로파를 생성하는 마그네트론, 및 상기 제2 결합수단과 상기 마그네트론을 연결하는 런처를 포함하여 구성되고, 상기 제1 결합수단의 용접 패드와 상기 제2 결합수단의 용접 패드를 함께 용접함으로써 서로 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 건조장치는 재생에 마이크로파를 사용하되, 비활성화 영역이 최소화되며 흡착제의 전체적으로 열이 균일하게 전달될 수 있는 구조로 형성되며, 일정 지름 이상의 반응타워도 중앙부에 위치되는 흡착제에 마이크로파 전달 성능을 향상시킴으로써, 흡착제 가열 시간을 줄이고 건조 효과는 향상시켜 재생 시 소모되는 건조 공기의 양을 줄일 수 있고, 가열에 사용되는 전력의 양도 최소화할 수 있어, 향상된 에너지 효율 및 건조 효율을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 반응타워와 마이크로파 조사 수단이 내측의 기체 누출을 최소화하며 흡착제에 직접적으로 가열할 수 있는 구조를 포함하고 있으므로, 조립 및 장치에 용이할 뿐 아니라 마이크로파 효과를 최적화함으로써 운영비용을 절약할 수 있으며, 반응타워 내부 기체의 누설 효과 또한 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공기건조장치의 개략도
도 2는 수직 도파관이 삽입된 반응타워의 평면도
도 3은 수직 도파관이 삽입된 반응타워의 측면도
도 4는 중공부에서 결합되는 수직 도파관 및 마이크로파 조사부의 분해 사시도
도 5는 다른 실시예에 따른 수직도파관의 사시도
도 6은 다른 실시예에 따른 수직도파관의 정면도
도 7은 수평 도파관이 삽입된 반응타워의 평면도
도 8은 수평 도파관이 삽입된 반응타워의 측면도
도 9는 중공부에서 결합되는 수평 도파관 및 마이크로파 조사부의 분해 사시도
도 10은 반응타워와 마이크로파 조사부의 결합 수단에 대한 다른 실시예의 단면도
도 11은 반응타워와 마이크로파 조사부의 결합 수단에 대한 다른 실시예의 분해 단면도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공기건조장치의 개략도로서, 도 1을 참고하여 설명하면, 본 발명의 공기건조장치(1000)는, 수분 또는 이산화탄소를 흡착하는 흡착제가 중앙부에 내장되며, 외면에 일정영역이 중공되는 중공부(110)가 적어도 하나 이상 형성되는 복수 개의 상기 반응타워(100), 상기 반응타워(100)에 연결되어 공기를 이송하는 배관(200) 및 상기 배관(200) 상에 구비되어 공기의 흐름을 제어하는 밸브(300), 상기 반응타워(100)의 중공부(110)에 결합되어, 마이크로파를 조사하는 마이크로파 조사부(400), 일정 길이를 가지며 형성되어 상기 마이크로파 조사부(400)와 연결되되, 적어도 일부가 상기 중공부(110)에 삽입되어서 상기 마이크로파 조사부(400)가 생성하는 마이크로파를 길이방향으로 이동시켜서 상기 흡착제에 마이크로파를 조사하는 도파관(500)을 포함된다.

반응타워(100)는 공정을 수행하고자 하는 공기가 유입되면 내부에 내장된 흡착제를 이용하여 수분 또는 이산화탄소를 흡착하여 건조 공정을 수행하고, 건조된 공기를 외부로 배출하는 장치이다. 또한, 건조 공정을 수행한 반응타워(100)에 있어, 상기 반응타워(100)의 내부를 가열하여 흡착제가 흡수한 수분 또는 이산화탄소를 증발시키고, 온도가 올라간 반응타워(100)를 냉각시킴으로써, 공기 건조에 사용된 상기 흡착제의 재생 공정을 수행하며, 재생된 흡착제를 이용하여 건조 공정을 다시 수행할 수 있도록 작동되는 장치이다. 이에, 상기 공기건조장치(1000)는 복수의 반응타워(100)를 구비할 수 있고, 하나의 반응타워(100)는 공기의 건조 공정과 흡착제의 재생공정을 교번하여 수행하도록 설정되는 것이 바람직하며, 연속 공정을 통해 공정 시간을 최소화하기 위해, 복수의 반응타워(100)가 서로 다른 공정이 수행되도록 순차적으로 또는 쌍을 이루어 교번하며 건조와 흡착제 재생이 수행되는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 반응타워(100)는 최소한 2개의 반응타워(100)가 구비되는 것이 바람직하며, 어느 하나의 반응타워(100)가 건조 공정을 수행하고 있으면, 다른 하나의 반응타워(100)는 흡착제 재생 공정을 수행하고, 이후 건조 공정을 마친 상기 반응타워(100)는 흡착제 재생 공정을 수행하며, 이에 다른 하나의 상기 반응타워(100)는 건조 공정을 수행하는 것으로, 서로 교번 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 반응타워(100)는 외면에 일정 영역이 중공되는 중공부(110)를 포함하며, 상기 중공부(110)에 마이크로파 조사부(400)가 설치되는 것을 특징으로 한다. 상기 중공부(110)는 적어도 하나 이상으로 형성되는 것이 바람직하며, 필요에 따라 개수 및 위치를 조절하여 형성될 수 있다.

배관(200)은 상기 반응타워(100)에 공기가 유동될 수 있도록 이송하는 것으로, 공정을 수행하고자 하는 공기가 외부로부터 유입되고, 공정을 수행한 공기를 외부로 배출하도록 연결할 수 있으며, 또한 공정을 수행한 공기의 일부를 반응타워(100)와 연결하여 건조된 공기가 다시 상기 반응타워(100) 내에서 재사용될 수 있도록 구성하는 것이다. 복수의 반응타워(100) 중 공기 건조를 수행한 후 흡착제 재생을 수행하는 어느 기준 반응타워(100)를 예를 들어 본 발명의 일실시예를 설명하면, 상기 반응타워(100)는 상기 배관(200)에 의해 건조하고자 하는 공기가 유입되고, 상기 흡착제에 의해 공기의 건조가 수행되어, 상기 배관(200)에 의해 상기 반응타워(100) 밖으로 건조 공기가 배출되게 된다. 이후, 상기 반응타워(100)는 다음으로 흡착제 재생을 수행하게 되는데, 이때, 본 발명은 건조 공기가 배출되는 배관(200)에서 분기하여 소정의 건조 공기를 이동시키는 재생용 공기배관을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 재생용 공기배관은 건조된 공기 중 소정의 양이 건조 수행을 완료한 상기 반응타워(100)에 다시 유입되도록 연결하는 배관(200)이며, 상기 재생용 공기배관 상에 가열부를 포함하고 있고, 상기 가열부가 작동함으로써 유동되는 건조된 공기가 가열되어 상기 반응타워(100)로 유입됨으로써, 상기 반응타워(100)의 흡착제 재생이 수행되도록 상기 배관(200)이 구성될 수 있는 것을 특징으로 한다.

밸브(300)는 상기 배관(200) 상에 구비되는 것으로, 공기의 흐름을 제어하는 장치이다. 본 발명의 일실시예를 들어 설명하면, 상기 밸브(300)는 상기 반응타워(100)에 공기가 유입되는 배관(200)에 배치되어 상기 반응타워(100)로의 공기 유입을 제어할 수 있으며, 또한 상기 반응타워(100)로부터 건조된 공기를 배출하는 배관(200)에 배치되어, 건조된 공기 배출을 제어할 수 있다. 상기 재생용 공기배관(200)이 구비되는 경우, 상기 밸브(300)는 상기 재생용 공기배관(200)이 분기되는 위치에 배치되어, 상기 재생용 공기배관(200)을 통해 이동하는 건조된 공기의 유량을 제어하거나, 배관(200)의 개폐를 제어할 수 있다. 상기 밸브(300)는 필요에 의해 공기의 흐름 제어가 필요한 배관(200) 상에 자유롭게 설치되어 사용될 수 있다.

마이크로파 조사부(400)는 마이크로파를 생성하여 조사하는 장치로, 상기 중공부(110)에서 결합되어, 상기 반응타워(100) 내부로 마이크로파를 조사하도록 설치되는 것이 바람직하다.

도파관(500)은 상기 마이크로파 조사부(400)가 생성하는 마이크로파를 일방향으로 이동시켜 조사하는 장치로, 일정 길이를 가지며 형성되고, 일측에 상기 마이크로파 조사부(400)가 결합되어, 상기 도파관(500)의 길이방향으로 마이크로파가 이동하며 조사되게 된다. 상기 도파관(500)은 상기 중공부(110)에 삽입되며 설치되어, 상기 반응타워(100) 내부에 위치되는 것이 바람직하고, 상기 중공부(110)를 기준으로 일측에 결합된 상기 마이크로파 조사부(400)는 상기 반응타워(100)의 외면에 설치되고, 상기 반응타워(100)의 내부에 도파관이 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 공기건조장치(1000)에 있어서, 상기 흡착제에 의해 공기의 건조를 수행하고, 상기 흡착제를 가열된 공기와 상기 마이크로파 조사부(400)를 이용하여 간접 및 직접 가열함으로써 상기 흡착제를 건조하여 재생하며, 상기 마이크로파 조사부(400)에 의해 가열 시간을 크게 단축할 수 있어, 냉각 시간을 더 많이 확보할 수 있어 최소의 건조 공기만을 사용하여 냉각 공정을 수행할 수 있는 효과가 있다. 이때 상기 도파관(500)에 의해 상기 마이크로파 조사부(400)가 생성하는 마이크로파가 상기 흡착제에 직접 조사되며 가열되되, 상기 도파관(500)의 형상 특징을 통해 상기 흡착제 가열에 비활성화 영역을 최소화하며 상기 흡착제의 전량을 균일하게 가열하는 것을 특징으로 하고, 마이크로파 전달 성능을 향상시켜 상기 흡착제 직접 가열 효율을 향상시켜 건조 효율을 크게 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.

도 2 내지 6은 본 발명에 따른 도파관의 일실시예에 대한 도면이고, 도 7 내지 9는 본 발명에 따른 도파관의 다른 일실시예 대한 도면이며, 이에 각 도면을 참조하여 실시예에 따른 도파관에 대해 보다 자세히 설명한다.

도 2 및 3은 도파관의 일실시예인 수직 도파관(510)에 대한 도면이며, 수직 도파관(510)은 일방향으로 연장된 길이가 상기 반응타워(100)의 높이 방향을 따라 배치되는 도파관인 것을 특징으로 한다. 상기 수직 도파관(510)은 상기 마이크로파 조사부(400)가 생성하는 마이크로파가 상기 수직 도파관(510)의 길이방향을 따라 상기 반응타워(100)의 내부로 이동하되, 상기 수직 도파관(510)에 의해 마이크로파를 상기 반응타워(100)의 높이방향으로 이동시키며 상기 흡착제에 전달하는 것을 특징으로 한다. 도 4를 참고하면, 상기 수직 도파관(510)은 일방향으로 형성된 길이가 상기 반응타워(100) 내에서 수직하게 배치되며, 상기 수직 도파관(510)의 측면 부분이, 상기 중공부(110)에 설치되는 상기 마이크로파 조사부(400)와 연결됨으로써, 마이크로파가 상기 수직 도파관(510)으로 이동하도록 형성된다. 또한, 상기 수직 도파관(510)은 마이크로파가 길이방향을 따라 이동하며 상기 흡착제에 마이크로파를 조사하기 위해, 상기 수직 도파관(510)의 길이 방향을 따라서 상기 반응타워(100)의 중심부 측을 향하는 방향에 형성되는 복수의 슬릿(511)을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 슬릿(511)의 형태는 필요에 따라 다양하게 적용될 수 있다. 상기 수직 도파관(510)은 상기 반응타워(100)의 지름이 소형 또는 중형으로 형성되는 반응타워(100)에 적용되는 것이 적절하다.

이때, 상기 마이크로파 조사부(400)는 복수개로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 반응타워(100)에서, 상기 반응타워(100)의 원주 방향인 둘레를 따라 복수개가 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에, 상기 반응타워(100)는 상기 마이크로파 조사부(400)의 개수 및 설치 위치에 따라 상기 중공부(110)도 복수개로 형성되어 상기 반응타워(100)의 원주 방향을 따라 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 각 상기 마이크로파 조사부(400)가 상기 중공부(110)를 통해 상기 수직 도파관(510)이 서로 연결되며 상기 반응타워(100)에 설치되게 된다.

본 발명의 일실시예로, 상기 반응타워(100)는 하측에 연결된 상기 배관(200)에 의해서 공정전 공기가 유입되고, 상기 반응타워(100)의 상측에 연결된 상기 배관(200)에 의해, 건조가 완료된 공기가 배출되도록 구성될 수 있으며, 이때 상기 마이크로파 조사부(400)가 상기 반응타워(100)의 하측에 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에, 상기 마이크로파 조사부(400)가 중공부(110)에 의해 상기 반응타워(100)의 하측부분에 원주방향을 따라 복수개가 배치되며, 상기 반응타워(100) 중공부(110)의 내측에서 상기 수직 도파관(510)이 연결됨으로써, 상기 수직 도파관(510)에 의해 마이크로파가 상기 반응타워(100)의 하측에서 상방으로 이동하며 조사되는 것을 특징으로 한다. 이는, 상기 반응타워(100) 내에서 상방으로 공기가 유동하며 상기 흡착제가 건조가 수행됨에 따라 상기 흡착제의 하측에 수분 또는 이산화탄소의 흡착이 집중되어 수행될 수 있다. 따라서 상기 흡착제를 직접적으로 가열하는 상기 마그네트론 조사부를 상기 반응타워(100)의 하측에 구비하여 상기 흡착제의 하부에 마그네트론이 먼저 조사되도록 하고, 상기 수직 도파관(510) 통해 상방으로 마이크로파가 이동하며 상기 흡착제를 직접 가열하는 것을 특징으로 한다. 이에, 상기 흡착제는 비활성화 부분을 최소화하여 직접 가열의 면적을 넓혀 가열 시간을 줄일 수 있으며, 상기 흡착제의 흡착 정도에 따라서 마이크로파의 양을 조절하여 조사할 수 있어, 보다 상기 흡착제가 전제적으로 균일하게 건조될 수 있고, 이에 건조 공정의 효율이 향상되는 효과가 있다.

상기 수직 도파관(510)은, 상기 수직 도파관(510)을 따라 이동하는 마이크로파가 도파관의 길이방향을 따라서 이동하며 각각 균일하게 분산되기 위해서, 상기 수직 도파관(510)은 길이방향에 따라 상기 슬릿(511)의 형태, 개수 및 배열을 다양하게 형성할 수 있다. 이때, 상기 슬릿(511)의 개수가 많을수록 마이크로파의 분산도가 향상되지만, 과하게 형성되는 경우 더 이상 분산도가 향상되지 않기 때문에, 상기 슬릿(511)의 수는 상기 마이크로파 조사부(400)의 전자기장 시뮬레이션에 따라서 적절한 슬릿(511)의 수를 결정하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 슬릿(511)은, 상기 수직 도파관(510)의 길이방향을 따라 복수개가 배치되는 것이 바람직하며, 본 발명에서의 상기 슬릿(511)은 길이방향을 따라서 소정 각도가 회전되며 배치되는 것을 특징으로 한다. 도 5 및 6을 참고하여 보다 상세히 설명하면, 상기 슬릿(511)은, 가로 또는 세로 중 어느 한 측이 보다 긴 길이로 형성되는 직사각형의 형태일 수 있으며, 상기 마이크로파 조사부(400)가 배치된 일측에 형성된 상기 슬릿(511)이 가로 또는 세로로 배치되고, 타측으로 갈수록 상기 슬릿(511)이 소정 각도로 점차 회전되는 형태로 배치되며, 이에 타끝단에 형성된 상기 슬릿(511)이 최대 각도로 회전된 형태로 배치될 수 있다. 즉, 일측의 상기 슬릿(511)은 지면에 수평한 형태로 배치되고, 타측으로 갈수록 상기 슬릿(511)이 왼쪽 또는 오른쪽 방향으로 점차 기울어지는 각도를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 슬릿(511)의 회전 각도는 EM 시뮬레이션을 통하여 조절할 수 있다. 이에, 상기 마이크로파 조사부(400)로부터 조사되는 마이크로파가 상기 수직 도파관(510)의 일측의 슬릿(511)에 수평하게 통과되기 때문에 전기장 방사가 감소될 수 있고, 점차 상기 수직 도파관(510)의 타측으로 갈수록 상기 슬릿(511)이 각도가 기울어지게 형성됨으로써 전기장 방사의 양이 향상되기 때문에, 상기 마이크로파 조사부(400)와 멀리 떨어져 있는 위치까지 마이크로파를 보다 균일하게 전달할 수 있는 효과가 있다. 상기 수직 도파관(510)에 의해서 마이크로파 효과가 최적화 되어 전력 사용량을 줄여 건조를 수행할 수 있으며, 건조 시간을 감소할 수 있으므로, 운용비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 7 내지 9는 도파관의 일실시예인 수평 도파관(520)에 대한 도면이며, 수평 도파관(520)은 일방향으로 연장되는 길이가 상기 반응타워(100)의 중심부를 따라 배치되는 도파관인 것을 특징으로 한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 수평 도파관(520)은, 상기 반응타워(100)의 외면에 부착되어 마이크로파를 생성하는 상기 마이크로파 조사부(400)로부터 마이크로파를 이동시켜 상기 반응타워(100)의 중심부에 형성된 상기 흡착제에 조사함으로써, 상기 흡착제의 직접 가열의 성능을 향상시키기는 것을 특징으로 한다. 상기 수평 도파관(520)은 상기 반응타워(100)의 지름이 일정 이상 되는 중형 또는 대형의 반응타워(100)에 설치되어 사용되는 것이 바람직하고, 일례로 상기 반응타워(100)의 지름이 800mm 이상으로 형성되는 곳에 설치될 수 있다. 이때, 상기 수평 도파관(520)은 상기 반응타워(100)의 반지름 길이와 유사한 길이로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 반응타워(100)의 반지름이 R인 경우, 상기 수평 도파관(520)의 길이(r)는 2/3R≤r≤R 의 범위 내에서 형성될 수 있다.

상기 마이크로파 조사부(400)는 복수개로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 반응타워(100)에서, 상기 반응타워(100)의 높이 방향을 따라 복수개가 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에, 상기 반응타워(100)는 상기 마이크로파 조사부(400)의 개수 및 설치 위치에 따라 상기 중공부(110)도 복수개로 형성되어 상기 반응타워(100)의 높이 방향을 따라 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 각 상기 마이크로파 조사부(400)가 상기 중공부(110)를 통해 상기 수평 도파관(520)과 서로 연결되며 상기 반응타워(100)에 높이 방향을 따라 설치되게 된다.

본 발명의 일실시예로, 도 8을 참고하면, 상기 반응타워(100)는 상기 흡착제가 중앙부에 배치되되, 상기 흡착제가 상기 반응타워(100)의 높이방향을 따라 배치될 수 있다. 이에 상기 흡착제의 심부영역까지 가열범위를 활성화 시키며 상기 흡착제의 전량을 균일하게 직접 가열하기 위해서, 각 상기 반응타워(100)의 외면에 설치되는 마이크로파 조사부(400)로부터 상기 중앙부까지 수평하게 연장되는 상기 수평 도파관(520)이 설치되어 마이크로파를 상기 흡착제에 조사하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 마이크로파 조사부(400)는 상기 반응타워(100)의 높이 방향을 따라 배치되고, 각 상기 마이크로파 조사부(400)가 순차적으로 상기 반응타워(100) 상에서 서로 마주보는 방향으로 교차 배치될 수 있다. 즉, 상기 수평 도파관(520)을 구비하는 상기 마이크로파 조사부(400)는 상기 반응타워(100)의 외면에서 서로 마주보는 방향 또는 사선 방향으로 엇갈린 위치에서 높이 방향으로 교차 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에 상기 흡착제의 직접 가열 범위를 넓힘으로써 가열 시간을 줄일 수 있으며, 상기 흡착제의 심부 영역까지 직접 가열을 수행하여, 마이크로파에 의한 건조 효율이 상승되는 효과가 있다.

도 10 및 11을 참고하면, 본 발명의 일실시예로, 반응타워(100)의 중공부(110)에 마이크로파 조사부(400)가 결합되는데, 상기 반응타워(100) 내의 기밀을 유지하며 상기 마이크로파 조사부(400)를 결합하기 위한 제1 결합수단(600)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1 결합수단(600)은 내측에 상기 중공부(110)를 수용하도록 상기 중공부(110)와 대응되는 구멍이 형성되며, 상기 구멍의 테두리를 따라서 상기 반응타워(100)의 외측으로 돌출되는 돌출부(610)가 소정 두께로 형성되는 형태일 수 있다. 일례로, 상기 중공부(110)가 원형으로 형성되는 경우, 상기 제1 결합수단(600)의 내측은 원형의 구멍이 형성되며, 구멍의 테두리에 상기 돌출부(610)가 형성되는, 즉 단면이 ㄷ자 형태일 수 있다. 이때, 상기 돌출부(610)의 내부에는 용접패드(611)가 삽입되어 형성되며, 상기 용접패드(611)를 이용해 상기 마이크로파 조사부(400)가 상기 제1 결합수단(600)과 용접되며 상기 반응타워(100)에 결합될 수 있다.

이에, 상기 마이크로파 조사부(400)는 일측에 상기 제1 결합수단(600)과 대향되는 형태인 제2 결합수단(410)과, 타측에는 마이크로파를 생성하는 마그네트론(420), 상기 제2 결합수단(410)과 상기 마그네트론(420)을 연결하는 런처(430)를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제2 결합수단(410)은 상기 제1 결합수단(600)과 대응되는 형태로, 돌출부(411)를 포함하고 있으며, 상기 돌출부(411)의 내부에 용접패드(412)가 삽입되어 있다. 일례로, 상기 중공부(110)가 원형으로 형성되는 경우, 상기 제2 결합수단(410)의 내측도 상기 제1 결합수단(600)과 마찬가지로 원형의 구멍이 형성될 수 있고, 이에 상기 런처(430)는 원통의 형태일 수 있으며, 상기 마그네트론(420)이 생성한 마이크로파를 상기 런처(430)를 통해 상기 제2 결합수단(410)의 내측으로 이동시키도록 형성될 수 있다. 상기 제1 결합수단(600)과 상기 제2 결합수단(410)은 각 서로 대응되는 용접패드(412)를 용접함으로써 결합될 수 있다.

본 발명은 상기 반응타워(100) 내측의 기체의 기밀을 유지하며 마그네트론(420)이 형성하는 마이크로파만 상기 반응타워(100) 내측으로 전달하기 위해서, 투과판(620)을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 투과판(620)은 상기 중공부(110)의 영역을 차단하는 판의 형태이며, 마이크로파는 통과할 수 있는 재질로 형성되어서, 반응타워(100) 내부의 기체는 통과할 수 없는 것을 특징으로 하며, 상기 제1 결합수단(600)과 상기 제2 결합수단(410) 사이에 구비되는 것이 바람직하다. 보다 상세히, 상기 투과판(620)은 상기 중공부(110)와 대응되는 형태 및 크기로 형성되어, 판의 양면이 상기 제1 결합수단(600)과 상기 제2 결합수단(410)의 중앙에 각각 맞물리며 조립되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 투과판(620)이 고정되며 결합될 수 있도록 상기 투과판(620)은 테두리 방향으로 연장 형성되는 고정부(621)를 더하여 형성될 수 있으며, 상기 고정부(621)는 양 면이 각 상기 제1 결합수단(600)과 상기 제2 결합수단(410)에 접촉되어 함께 용접됨으로써 고정될 수 있다. 상기 제1 및 2 결합수단(600, 410)에 의해, 상기 마이크로파 조사부(400)의 조립 및 장착이 용이하며, 상기 반응타워(100) 내부 기체의 기밀을 유지하며 마이크로파만 상기 반응타워(100) 내부로 전달되는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1000 : 공기건조장치
100 : 반응타워 110 : 중공부
200 : 배관
300 : 밸브
400 : 마이크로파 조사부
500 : 도파관 510 : 수직 도파관
511 : 슬릿 530 : 수평 도파관

Claims (11)

1. 수분 또는 이산화탄소를 흡착하는 흡착제가 중앙부에 내장되며, 외면에 일정영역이 중공되는 중공부가 적어도 하나 이상 형성되는 복수 개의 상기 반응타워;
   상기 반응타워에 연결되어 공기를 이송하는 배관;
   상기 배관 상에 구비되어 공기의 흐름을 제어하는 밸브;
   상기 반응타워의 중공부에 결합되어, 마이크로파를 조사하는 마이크로파 조사부; 및
   일정 길이를 가지며 형성되어 상기 마이크로파 조사부와 연결되되, 적어도 일부가 상기 중공부에 삽입되어서 상기 마이크로파 조사부가 생성하는 마이크로파를 상기 흡착제에 조사하는 도파관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기건조장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 도파관은, 상기 도파관의 길이가 상기 반응타워의 높이방향으로 배치되는 수직 도파관인 것을 특징으로 하는 공기건조장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 마이크로파 조사부는, 복수 개로 형성되어, 상기 반응타워의 원주 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 공기건조장치.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 반응타워는, 길이방향 중 어느 일측에 연결된 상기 배관에 의해 공기가 유입되어 타측으로 이동되며 작업을 수행하고,
   상기 마이크로파 조사부는, 상기 반응타워의 일측에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기건조장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 수직 도파관은, 상기 수직 도파관의 길이방향을 따라 상기 반응타워의 중앙부 측에 형성되는 복수의 슬릿을 포함하고,
   상기 슬릿은 상기 수직 도파관의 타측으로 갈수록 소정 각도로 회전되는 것을 특징으로 하는 공기건조장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 도파관은, 상기 도파관의 길이가 상기 반응타워의 중앙부를 향해 배치되는 수평 도파관인 것을 특징으로 하는 공기건조장치.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 마이크로파 조사부는, 복수개로 형성되어, 상기 반응타워의 높이 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 공기건조장치.
   
8. 제 6항에 있어서,
   상기 수평 도파관의 길이는,
   상기 반응타워의 반지름 길이 이하인 것을 특징으로 하는 공기건조장치.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 마이크로파 조사부는,
   상기 반응타워의 높이방향을 따라 서로 마주보는 방향이나 또는 사선 방향으로 교차하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 공기건조장치.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 반응타워는
    상기 중공부에 결합되되, 상기 중공의 테두리를 따라 상기 반응타워의 외측 방향으로 돌출 형성되는 돌출부와, 돌출부의 내측에 용접 패드가 삽입되는 제1 결합수단을 포함하고,
    상기 제1 결합수단에 상기 마이크로파 조사부가 연결되고, 상기 용접 패드를 용접함으로써 상기 제1 결합수단과 상기 마이크로파 조사부가 결합되는 것을 특징으로 하는 공기건조장치.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 마이크로파 조사부는
    일측에는 상기 제1 결합수단과 대향되는 형태로 형성되어, 돌출부에 용접 패드가 삽입되는 제2 결합수단과, 타측에 형성되어 마이크로파를 생성하는 마그네트론, 및 상기 제2 결합수단과 상기 마그네트론을 연결하는 런처를 포함하여 구성되고,
    상기 제1 결합수단의 용접 패드와 상기 제2 결합수단의 용접 패드를 함께 용접함으로써 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 공기건조장치.

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