KR100629572B1 - 이중 구조의 열선을 갖는 가스 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이스 내에 설치되는 열선이 내외 이중 구조로 구성된 본 발명의 2중 구조의 열선을 갖는 가스 가열 장치에 관한 것이다. 가스 가열장치는 양측 단부에 가스 유입구와 가스 배출구를 갖는 폐쇄판으로 폐쇄된 케이싱(10) 내부에 열선(12)을 설치하여 가스를 가열하게 된 가스 가열장치에 있어서, 열선(12)이 내부 열선(32)과 외부 열선(34)로 구성되는 내외 이중관의 형태로 되었음을 특징으로 하고 있다. 특히 본 발명은 케이싱을 이중관 형태로 형성하여 단열효과를 향상시켰으며, 가스 배출구측 폐쇄판의 측벽을 경사지게 형성하여 가스의 흐름이 원활하게 이루어지도록 하였다. 본 발명에 의하면 가스가 균일하게 가열되고 가스의 흐름이 원활하게 이루어지며 단열되어 열효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

이중 구조의 열선을 갖는 가스 가열장치{Apparatus having the dual healing wire for heating the gas}

도1은 본 발명에 의한 이중 구조의 열선을 갖는 가스 가열 장치의 사시도,

도2는 본 발명에 의한 이중 구조의 열선을 갖는 가스 가열 장치의 종 단면도이다.

본 발명은 반도체나 LCD 공정에서 사용된 가스를 가열하여 배출하는 폐가스를 가열하는 폐가스 가열장치를 제공하는 것이다.

반도체나 LCD 공정을 진행할 때는 진공 펌프를 사용하여 반응기를 낮은 압력으로 유지하고 고온의 가열체 위에 놓여 있는 웨이퍼 위에 필요한 반응가스를 도입하여 필요한 막을 증착시키도록 되었다. 이와 같이 반응기 내에 도입되어 진공 증착에 사용되고 남은 반응 가스는 배관에 설치된 진공펌프를 이용하여 반응기에 연결된 금속 배관을 통하여 외부로 배출되고 스크러버를 거치면서 연소되고 외부로 배출되게 되었다. 반응기에서 고온의 반응가스가 배출될 때 가스들은 상대적으로 낮은 온도의 배관을 거치므로 이때 반응가스가 고체화되면서 응고되고, 응고된 고체 물질은 배관을 폐쇄하므로 수시로 배관을 청소하여야 하는 문제점이 나타나고, 결과적으로 연소공정을 불가능하게 하는 문제점을 가져온다. 이러한 배관 내의 고체물질을 제거하는 배관의 청소는 공정에 따라 다르지만 2주 내지 1개월에 한번 씩 이루어지므로 생산 작업을 지연시키는 문제점이 나타나게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 배관의 외부에 가열 수단을 설치하여 배관 자체를 가열하므로서 내부에서 배출되는 가열가스의 온도 저하와 그에 따른 고체화를 방지하는 방법을 이용하였다. 이때 사용하는 가열 수단으로는 배관 주위에 열선을 감는 방법과 배관 주위에 가열 자켓을 설치하는 방법이 있다. 이러한 종래의 방법은 배관 자체를 가열하는 것이므로 배관 내부에서 흐르는 가열가스가 가열되기 위하여는 배관 자체가 가열되어야하므로 열손실이 크게 나타났다. 특히 배관의 외주에 전열선을 감아서 배관을 가열하는 방법은 전열선의 열이 외부로 발산되므로 열손실이 더 크게 나타났다. 반면 배관 주위에 가열 자켓을 설치하여 배관을 가열하는 방법은 열 손실이 적게 나타나는 반면에 가열 효과가 좋지 않은 문제점이 나타났다.

전술한 배관 외부에서의 가열에 따른 열 손실을 최대로 줄이기 위하여 배관 내부에 전열선을 설치하여 배관 내부를 통과하는 가스가 전열선에 의하여 직접 가열되게 하는 방법이 개발되었다. 실용신안등록 제20-0245167호에는 배관 내에 전열 선이 관상으로 되게 감아서 설치한 진공배관 가열장치가 공개되었다. 전술한 진공배관 가열장치는 케이싱과 연결 플렌지가 일체로 되고 케이싱의 양측 단부판이 케이싱의 주벽에 대하여 수직으로 형성되었으며, 케이싱의 일측에만 단열재를 부착하여서 된 구조로 되었다.

전술한 가스 가열장치의 문제점은 일부의 가스가 관상 코일의 중앙을 통하여 흐르기 때문에 배관을 통하여 흐르는 가스의 일부가 충분히 가열되지 않아서 고체화될 수 있다는 것과 케이싱의 단부판이 케이싱 주벽에 대하여 수직으로 되어 있어서, 가스의 흐름이 원활하지 못하다는 점 및 단열판이 배관의 하방에만 설치되어 있어서 열 손실이 나타날 수 있다는 점 및 단부판이 케이싱과 일체로 형성되어 있어서 제작이 어렵고 배관 내부에서 가스가 응고되어 배관이 폐쇄되었을 때 배관을 폐쇄하여야 하는 문제점을 갖고 있다.

따라서 가스가 효율적으로 가열되면서 가스의 흐름이 원만하게 이루어지고 간단하게 제작 및 조립할 수 있는 가스 가열장치가 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 첫째 가스가 효율적으로 가열되는 가스는 이중 구조의 열선을 갖는 가스 가열장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 가스의 흐름이 원할하게 이루어지는 이중 구조 의 열선을 갖는 가스 가열장치를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은 케이스 내에 설치되는 열선이 내외 이중 구조로 구성된 본 발명의 이중 구조의 열선을 갖는 가스 가열 장치에 의하여 달성된다.

본 발명의 또 하나의 목적은 열선이 수용되는 케이스의 양측 단부가 중앙의 가스 배출구 측으로 경사진 폐쇄판에 의하여 밀봉된 이중 구조로 구성된 본 발명의 이중 구조의 열선을 갖는 가스 가열 장치에 의하여 달성된다.

본 발명은 열선을 내외 이중관의 형태로 되도록 나선형으로 감아서 형성한 전열선을 케이스 내부에 설치하여서 된 이중 구조의 열선을 갖는 가스 가열 장치로 구성된다.

전술한 열선은 하나의 열선을 이중 구조로 되도록 나선형으로 감을 수도 있고 2개의 열선을 이중 구조로 되도록 감을 수도 있다. 단일 열선을 이중 구조로 되도록 나선형으로 감는 경우는 내부에 위치하는 소형관 형태로 열선을 감은 다음 외측 단부에서 절곡하여 외부 열선을 외부 관 형태로 되도록 역으로 감아서 내측과 외측에 두 개의 관상으로 감긴 이중관 형태로 되도록 구성하고 열선의 양측 단부를 밀봉 너트를 통하여 외부로 인출한 후 전원에 연결한다. 두 개의 열선을 사용하는 경우에는 각개 열선의 단부를 밀봉 너트를 통하여 외부로 인출하고 각각 별도로 전원에 연결한다. 두 개의 열선을 사용하는 경우에는 필요에 따라서 하나의 열선에 전류를 공급하여 하나의 열선으로만 케이싱 내부를 가열하거나 또는 두 개의 열선을 모두 전원에 연결하여 두 개의 열선에 의하여 케이싱 내부가 가열될 수 있도록 가열 온도를 조절할 수 있는 이점이 있다.

이러한 구성에 의하면 케이싱 내부로 흐르는 가스가 내외측 코일 사이를 드나들면서 가열되므로 통과하는 가스 전부가 가열되게 되므로 가열되지 아니하여 응고되는 가스가 없게 되는 효과가 있다.

본 발명에 사용하는 열선은 전열선에 니켈이나 세라믹이 코팅된 열선이 사용된다.

본 발명에 의하면 케이싱은 내부 케이싱과 외부 케이싱으로 형성되어 있어서 열이 외부로 방열되는 것을 차단할 수도 있다. 이 경우 내부 케이싱과 외부 케이싱을 일정한 간격을 유지하도록 격리하고 내외부 사이를 진공으로 형성하여 케이싱 내부의 열이 외부로 방열되는 것을 보다 효과적으로 차단할 수도 있다. 전술한 내부 케이싱과 외부 케이싱은 이중관 형태로 형성하여 대구경관과 소구경관을 양측 단부에 있는 가스 주입공과 배출공을 갖는 폐쇄판에 용접하여 형성할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면 별도의 단열층을 형성하지 않아도 내외부 케이싱 사이의 공간부가 단열효과를 나타내게 되므로 내부 열선에 의한 가열 온도가 지속되게 되는 효과가 있다.

폐쇄판, 특히 가스 배출구측 폐쇄판은 배출구측을 향하여 경사져있어서 가열 된 가스가 원활하게 배출되도록 되었다. 이러한 구성에 의하면 가열된 가스가 원활하게 배출되게 되는 효과가 있다.

이하 본 발명의 한 실시예를 도면에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명에 의한 이중 구조의 열선을 갖는 가스 가열장치의 단면도로서, 도1에 따르면 본 발명의 장치는 단열 케이싱(10)과 케이싱 내부에 설치된 이중 구조의 열선(12) 및 케이싱(10)의 양측 단부를 폐쇄하게 되었고 가스 주입구(15)와 가스 배출구(17)을 갖고 있는 폐쇄판(14),(16)을 포함한다.

케이싱(10)은 원통형으로 형성된 소구경의 내부관(22)과 대구경의 외부관(24)을 포함하며, 전술한 내부관(22)과 외부관(24)은 양측 단부에서 차단판(26),(28)로 폐쇄되어 있어서 내부가 진공으로 되도록 되었다.

전술한 케이싱(10)을 구성하는 내부관(22)의 내부에는 이중 구조의 열선(12)이 설치되어 있다. 이 열선(12)은 단일 열선으로 형성되었으며 양측 단부가 케이싱(10)을 관통하도록 설치된 단자(30)에 연결되어 있어서 단자(30)를 통하여 전원에 연결하도록 되었다. 전술한 열선(12)은 내부 열선(34)을 감은 다음 케이싱(10) 내부의 일측 단부에서 절곡시켜 반대방향으로 감아서 외부 열선(32)을 형성하였다.

전술한 케이싱(10) 양측 단부에는 각각 가스 배관에 부착되는 폐쇄판(14),(16)이 밀봉되게 부착되는바, 이 폐쇄판(14),(16)은 케이싱(10)에 용접하여 고정시킬 수도 있고 케이싱(10)과 나사결합 되도록 할 수도 있다. 이 폐쇄판(14),(16)은 동일한 구조로 형성되어 있어서 가스 배출구(17)가 형성된 폐쇄판(16)에 대하여만 설명한다. 폐쇄판(16)은 배출구(17)까지 이어지는 경사진 측벽(34)을 갖고 있으며, 요입부에는 배출구(17)가 외부로 돌출되게 형성되었고, 배출구(17)의 외단부에는 배관에 결합되는 플렌지(36)가 형성되었다. 폐쇄판(16)의 외주연부에는 케이싱(10)의 단부와 결합되는 플렌지형 결합부(38)가 형성되었으며, 이 플렌지형 결합부(38)의 외주연부는 케이싱(10)의 외단부를 감싸는 돌출륜(40)을 갖고 있어서 돌출륜(40)이 케이싱(10)의 외단부를 감싸면서 케이싱(10)과 결합되게 되었다. 이러한 구성에 의하면 내부관(22)의 단부에서 가스 배출구(17)까지의 폐쇄판 측벽이 경사지게 형성되어 있어서 가열된 가스의 배출이 원활하게 이루어지며 일부 응고되어 고체화된 물질도 원활하게 배출되게 된다.

본 발명에 의하면 가스 주입구(15)를 통하여 케이싱(10) 내부로 유입된 가스는 케이싱(10) 내부에 설치된 이중 구조의 열선을 드나들면서 통과하므로 통과하는 모든 가스가 균일하게 가열되게 되며, 가스와 일부 응고된 고체 성분도 원활하게 배출되어 케이싱 내에서 응고되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

특히 본 발명에 의하면 케이싱이 이중관으로 형성되어 있어서 별도의 단열재를 사용하지 않고도 내부 온도를 고온으로 유지하는 단열효과를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 양측 단부에 가스 유입구와 가스 배출구를 갖는 폐쇄판으로 폐쇄된 케이싱(10) 내부에 열선(12)을 설치하여 가스를 가열하게 된 가스 가열장치에 있어서, 열선(12)이 내부 열선(32)과 외부 열선(34)로 구성되는 내외 이중관의 형태로 되었음을 특징으로 하는 이중 구조의 열선을 갖는 가스 가열 장치.
2. 제1항에서, 케이싱(10)이 원통형으로 형성된 소구경의 내부관(22)과 대구경의 외부관(24)을 포함하고, 전술한 내부관(22)과 외부관(24)은 양측 단부에서 차단판(26),(28)로 폐쇄되어 있어서 내부가 진공으로 되도록 되었음을 특징으로 하는 이중 구조의 열선을 갖는 가스 가열 장치
3. 제1항에서, 폐쇄판이 외주연부에서 내부 중앙에 형성된 가스 배출구를 향하여 경사지게 형성된 측벽을 갖고 있음을 특징으로 이중 구조의 열선을 갖는 가스 가열 장치.
4. 제1항에서, 열선이 전열선에 니켈과 세라믹 중의 하나가 코팅된 열선임을 특징으로 하는 가스 가열장치.

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