KR100808766B1 - 절연내화 애자 및 이를 이용한 원통형 전기가열로 - Google Patents

절연내화 애자 및 이를 이용한 원통형 전기가열로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평각선 형태의 전기발열체를 전기로에 적용할 수 있도록 한 절연내화 애자 및 이를 이용하여 구조가 간단하고 유지 보수가 용이한 원통형 전기가열로를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 절연내화 애자는 소결된 애자 몸체로서, 상기 애자 몸체의 하면에 각기 일정 간격을 가지고 구비된 하부 발열체 삽입홈 및 하부 결합요소와; 상기 애자 몸체의 상면에 상기 하부 발열체 삽입홈 및 하부 결합요소와 상방 동일 위치에 대응하는 상부 발열체 삽입홈 및 상부결합요소와; 상기 애자 몸체에 동일 수평 위치에 관통되어 있는 지지봉 삽입용 프론트 홀과 리어 홀이 구비되어 구성된 것을 특징으로 한다.
애자, 내화, 전기로, 반도체 웨이퍼, 전기발열체

Description

절연내화 애자 및 이를 이용한 원통형 전기가열로{Ceramic insulator and cylindrical electric furnace}
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 절연내화 애자의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 절연내화 애자와 전기발열체의 조립상태도.
도 3은 본 발명에 따른 절연내화 애자를 이용한 원통형 전기가열로의 평면도.
도 4는 도 3의 A-A선에서 본 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12: 애자몸체
13: 하부 발열체 삽입홈
14: 하부결합요소
14a: 걸림턱
16: 상부결합요소
16a: 걸림홈
17: 프론트 홀
18: 리어 홀
20: 전기발열체
30: 프론트 지지봉
32: 리어 지지봉
50: 원통 외벽
60: 단열부재
본 발명은 절연내화 애자 및 이를 이용한 원통형 전기가열로에 관한 것으로, 특히 가느다라고 긴 평각선 형태의 전기발열체를 지지할 수 있도록 한 절연내화 애자 및 이를 이용하여 급열 급냉 성능이 우수하고 균일한 열처리가 가능한 원통형 전기가열로에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼를 열처리하기 위해 통상 고온용 열처리장치가 요구된다. 고온용 열처리장치에는 전기로가 포함된다.
종래 전기로는 주로 코일형 히터가 나선 형태로 노체에 배치되는 구조로서 그 설치 구조가 복잡해 진다.
이러한 코일형 히터가 아닌 가느다라고 긴 편각선 형태의 전기발열체를 적용 할 경우 전기로의 구조가 간단해지고, 히터의 수명 및 보수 유지가 용이해질 것이다.
또한 평각선 전기발열체는 코일 히터에 비해 발열면적이 증대되어 열처리 성능을 증대시킬 수 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 제반적인 사정을 감안하여 창출된 것으로, 평각선 형태의 전기발열체를 전기로에 적용할 수 있도록 한 절연내화 애자를 제공함에 있다.
또한 상기 절연내화 애자를 이용하여 구조가 간단하고 유지 보수가 용이한 원통형 전기가열로를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,
전기가열로에 사용되는 절연내화 애자에 있어서,
소결된 애자 몸체로서,
상기 애자 몸체의 하면에 각기 일정 간격을 가지고 구비된 하부 발열체 삽입홈 및 하부 결합요소와;
상기 애자 몸체의 상면에 상기 하부 발열체 삽입홈 및 하부 결합요소와 상방 동일 위치에 대응하는 상부 발열체 삽입홈 및 상부결합요소와;
상기 애자 몸체에 동일 수평 위치에 관통되어 있는 지지봉 삽입용 프론트 홀과 리어 홀이 구비되어 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면,
상기 하부결합요소와 상부결합요소는 동일한 형태로 상호 대응되는 걸림턱과 걸림홈을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 절연내화 애자를 이용한 전기가열로는,
일정 간격마다 방사상으로 원주상에 배치되어 일직선상으로 결합된 상기 절연내화 애자들과;
상하로 이웃하게 결합된 상기 절연내화 애자간의 상,하부 발열체 삽입홈에 끼워넣어진 전기발열체와;
상기 절연내화 애자의 프론트 홀과 리어 홀에 각기 끼움된 프론트 지지봉 및 리어 지지봉과;
상기 프론트 지지봉과 리어 지지봉과의 사이에 개재된 내화단열벽과;
상기 내화단열벽의 둘레에 배치된 원통 외벽과;
상기 내화단열벽과 원통 외벽과의 사이에 개재된 단열부재가 구비된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전기발열체는 길이재로서 사각 단면으로 구성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 절연내화 애자의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 절연내화 애자와 전기발열체의 조립상태도이고, 도 3은 본 발명에 따른 절연내화 애자를 이용한 원통형 전기가열로의 평면도이고, 도 4는 도 3의 A-A선에서 본 단면 도이다.
도 1은 본 발명에 따라 전기가열로에 사용되는 절연내화 애자(10)의 사시도로서, 상기 절연내화 애자(10)는 소결된 애자 몸체(12)로서 본 실시예에서는 세라믹으로 소결 제작된 것이다.
상기 애자 몸체(12)는 그 하면에 각기 일정 간격을 가지고 구비된 하부 발열체 삽입홈(13) 및 하부 결합요소(14)가 구비되어 있다.
상기 애자 몸체(12)는 그 상면에 상기 하부 발열체 삽입홈(13) 및 하부 결합요소(14)의 상방으로 동일 위치에 대응하는 상부 발열체 삽입홈(15) 및 상부결합요소(16)가 구비되어 있다.
또한 상기 애자 몸체(12)에는 중앙을 지나는 동일 수평면상에 위치하여 관통되어 있는 지지봉 삽입용 프론트 홀(17)과 리어 홀(18)이 구비되어 있다.
이때 본 발명은 상기 하부결합요소(14)와 상부결합요소(16)는 동일한 형상으로 상호 대응되는 걸림턱(14a)과 걸림홈(16a)을 갖고 있다.
또한 하부 발열체 삽입홈(13)과 상부 발열체 삽입홈(15)은 동일한 크기와 형상으로서 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 절연내화 애자(10)는 도 2와 같이 상하로 이웃하게 적층 결합된다.
이때 절연내화 애자(10)의 하부결합요소(14)는 그 하방측에 위치한 상부결합요소(16)에 결합되게 되어 있다. 따라서 상하로 이웃한 절연내화 애자(10)(10)들은 각기 하부결합요소(14)와 상부결합요소(16)가 끼움되므로서 걸림턱(14a)과 걸림 홈(16a)으로 서로 구속 조립된다.
본 실시예에서 하부결합요소(14)와 상부결합요소(16)는 더브테일 형태로 구성하였으나 본 발명은 이러한 형태에 한정되지 아니한다.
한편, 상기 하부발열체 삽입홈(13)과 상부발열체 삽입홈(15)은 그 폭(H)이 전기발열체(20)의 두께(T)보다 크게 형성되어 있고, 그 깊이는 전기발열체(20)의 너비(L)의 1/2보다 약간 크게 형성되어 있다.
본 실시예에서 상기 하부발열체 삽입홈(13)과 상부발열체 삽입홈(15)은 사각 형태이나 이는 전기발열체(20)의 단면 형태에 따른 것으로 본 발명은 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다.
또한 프론트 홀(17)과 리어 홀(18)은 도 3과 같이 단열벽 지지봉(30,32)이 삽입되기 위한 수단이다. 이때 프론트 홀(17)과 리어 홀(18)의 간격은 단열벽 지지봉(30,32) 사이에 배치되는 내화단열벽(40)의 두께에 따라 증감될 수 있다.
이와 같이 구성된 절연내화 애자(10)를 이용한 전기가열로(100)의 구성을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 3 및 도 4와 같이 일정 간격마다 방사상으로 원주상에 절연내화 애자(10)들이 배치되어 상하로 적층되어 결합된다.
그리고, 상하로 이웃하게 결합된 상기 절연내화 애자(10)간의 상,하부 발열체 삽입홈(15,14)에는 전기발열체(20)가 끼워진다.
따라서 전기발열체(20)는 절연내화 애자(10)를 원둘레로 따라가면서 나선형태로 감아 올라가게 된다. 이같이 전기발열체(20)가 나선 형태로 감길 수 있는 것 은 전기발열체(20)의 단면둘레를 에워싸서 지지하는 하부 발열체 삽입홈(13)과 상부 발열체 삽입홈(15)에 틈새가 존재하거나 조립된 하부결합요소(14)와 상부결합요소(16)간에 틈새가 존재하므로서 가능하다.
이같이 전기발열체(20)는 방사상으로 배치된 절연내화 애자(10)에 지지되어 나선형으로 배치된다. 따라서 전기발열체(20)의 일단과 타단에 전류가 인가되면 발열이 일어나게 된다.
다음, 상기 절연내화 애자(10)의 프론트 홀(17)과 리어 홀(18)에 프론트 지지봉(30) 및 리어 지지봉(32)이 각기 끼움된다.
그 다음, 상기 프론트 지지봉(30)와 리어 지지봉(32)과의 사이에 내화단열벽(40)이 삽입된다. 따라서 내화단열벽(40)은 프론트 지지봉(30)과 리어 지지봉(32)과의 사이에 안정적으로 설치되어 원통 형태를 갖추게 된다.
이렇게 되면, 전기발열체(20)는 절연내화 애자(10)를 매개로 내화단열벽(40)의 내면에서 이격되어 배치되므로 발열 상태가 좋게 된다.
또한 전기발열체(20)가 발열시 전기발열체(20)는 절연내화 애자(10)를 통하여 구속되어 있고, 절연내화 애자(10)는 지지봉(30,32)을 통하여 내화단열벽(40)에 구속되어 있으므로 전기발열체(20)가 열변형으로 앞으로 튀어나오는 현상을 방지할 수 있다.
상기 내화단열벽(40)의 둘레에는 원통 외벽(50)이 배치되어 있고, 상기 내화단열벽(40)과 원통 외벽(50)과의 사이에는 단열부재(60)가 삽입되어 있다.
본 실시예에서는 지지봉(30,32)을 프론트 홀(17) 및 리어홀(18)과 함께 원형 으로 구성하였으나 본 발명은 이러한 단면 형태에 한정되지 않는다.
이와 같이 구성된 전기가열로(100)는 전기발열체(20)에 전류가 인가되므로써 고온의 발열이 발생되고, 발생된 고온 발열을 이용하여 피발열체(예로, 반도체 웨이퍼)를 열처리하게 된다.
이같이 구성되고 동작하는 전기가열로(100)는 전기발열체(20)가 평각선 형태이므로 내구성과 수명이 향상되고, 절연내화 애자(10)에 의해 뒤 틀림 현상 및 앞으로 튀어나오는 변형 현상을 방지할 수 있다. 따라서 발열 성능이 우수하고 이로 인해 열처리 효율이 향상된다. 또한 전기가열로(100)의 구조가 간단해진다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 절연내화 애자 및 이를 이용한 원통형 전기가열로에 따르면, 평각선 형태의 전기발열체가 변형되는 것을 방지하여 안정적으로 지지할 수 있고, 발열 면적이 증대되어 열분포가 고르고 열처리 성능이 향상된다.
또한 코일히터 방식에 비해 구조가 간단해져 전기가열로의 제작 및 유지 보수가 용이한 이점을 갖는다.

Claims (4)

  1. 전기가열로에 사용되는 절연내화 애자에 있어서,
    소결된 애자 몸체(12)로서,
    상기 애자 몸체(12)의 하면에 각기 일정 간격을 가지고 구비된 하부 발열체 삽입홈(13) 및 하부 결합요소(14)와;
    상기 애자 몸체(12)의 상면에 상기 하부 발열체 삽입홈(13) 및 하부 결합요소(14)와 상방 동일 위치에 대응하는 상부 발열체 삽입홈(15) 및 상부결합요소(16)와;
    상기 애자 몸체(12)에 동일 수평 위치에 관통되어 있는 지지봉 삽입용 프론트 홀(17)과 리어 홀(18)이 구비되어 구성된 것을 특징으로 하는 절연내화 애자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하부결합요소(14)와 상부결합요소(16)는 동일한 형태로 상호 대응되는 걸림턱(14a)과 걸림홈(16a)을 갖는 것을 특징으로 하는 절연내화 애자.
  3. 일정 간격마다 방사상으로 원주상에 배치되어 일직선상으로 결합된 청구항 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에서 선택된 절연내화 애자(10)들과;
    상하로 이웃하게 결합된 상기 절연내화 애자(10)간의 상,하부 발열체 삽입홈(15,14)에 끼워넣어진 전기발열체(20)와;
    상기 절연내화 애자(10)의 프론트 홀(17)와 리어 홀(18)에 각기 끼움된 프론트 지지봉(30) 및 리어 지지봉(32)과;
    상기 프론트 지지봉(30)와 리어 지지봉(32)과의 사이에 개재된 내화단열벽(40)과;
    상기 내화단열벽(40)의 둘레에 배치된 원통 외벽(50)과;
    상기 내화단열벽(40)과 원통 외벽(50)과의 사이에 개재된 단열부재(60)가 구비된 것을 특징으로 하는 절연내화 애자를 이용한 원통형 전기가열로.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전기발열체(20)는 길이재로서 사각 단면으로 구성된 것을 특징으로 하는 절연내화 애자를 이용한 원통형 전기가열로.
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