KR101092889B1

KR101092889B1 - 연속식 소성로

Info

Publication number: KR101092889B1
Application number: KR1020090092853A
Authority: KR
Inventors: 하태근
Original assignee: 주식회사 엠투
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-12-12
Also published as: KR20110035227A

Abstract

본 발명은 연속식 소성로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 처리대상물에 대한 연속적인 소성 공정이 가능함은 물론이고 적은 에너지로도 소성로 내의 온도를 셋팅된 고온으로 일정하게 유지할 수 있도록 하여 신속하면서도 우수한 소성 공정이 가능하도록 한 연속식 소성로에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 소성수단이 회동 작동되면서 공급된 처리대상물에 대한 소성처리와 함께 배출 작동을 하게 되므로 처리대상물에 대한 연속적인 소성 공정이 가능함은 물론이고 소성로를 제공하는 발열회전체의 외주연에는 단열재 및 테프론층이 구비되어 있어 단열효과가 우수하므로 적은 에너지로도 소성로 내의 온도를 셋팅된 고온으로 일정하게 유지할 수 있도록 하여 신속하면서도 우수한 소성 공정이 가능한 효과를 나타낸다.

연속식 소성로, 발열회전체, 회동수단, 마그네트론, 마이크로웨이브

Description

연속식 소성로{CONTINUOUS FIRING FURNACE}

일반적으로, 연속식 소성로는 처리대상물을 연속적으로 공급하여 열처리하는 장치로서, 그 처리대상물은 가정용에서부터 산업용으로 아주 다양하며, 근래에는 반도체분야까지 확대되고 있는 실정이다.

이러한 연속식 소성로는 일반적인 건조장치와 달리 고온을 필요로 하게 되고, 또 지속적으로 고온을 유지해야 되는 특징이 있다. 그러므로, 과거에는 통상 연속식 소성로는 전기를 에너지원으로 사용하지 않고 지속적으로 열을 발생하여 온도를 높일 수 있는 가스나 석탄 등을 에너지원으로 사용하였다. 그러나, 이 에너지원은 자연을 지속적으로 파괴하는 등의 환경문제를 일으키게 되므로 최근 전 세계적으로 주목 받고 있는 녹색성장과는 거리가 먼 것이다.

그러므로, 근래에는 환경오염을 일으키는 에너지원보다 전기 에너지원을 이 용한 연속식 소성로의 개발에 박차를 가하고 있는 실정이다. 대부분 히터에 의존하고 있는 것으로, 크게 통 형상의 케이스, 그 내부에 구비되는 머플판, 상기 머플판으로 열을 방출하는 히터 및 처리대상물이 투입되는 소성공간을 제공하기 위한 소성로 등 비교적 복잡한 구성을 가진다. 그럼에도 불구하고 단열이 제대로 이루어지지 못해 고온을 유지하기 위해서는 지속적인 에너지원의 공급이 필요로 하게 되는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 처리대상물에 대한 연속적인 소성 공정이 가능함은 물론이고 적은 에너지로도 소성로 내의 온도를 셋팅된 고온으로 일정하게 유지할 수 있도록 하여 신속하면서도 우수한 소성 공정이 가능하도록 한 연속식 소성로를 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부에는 전측으로 개방된 작동실이 형성되고, 개방된 작동실을 밀폐하는 개폐식 도어가 구비된 본체; 상기 본체의 양측에 회동 가능하게 지지되는 것으로, 내부에는 처리대상물이 투입되는 투입로, 그리고 투입된 처리대상물을 소성 처리하는 소성로 및 소성 처리된 처리대상물을 배출하는 배출로가 순차적으로 형성되며, 마이크로웨이브에 반응하여 열을 발생하는 발열회전체와, 상기 발열회전체의 소성로 내벽을 따라 형성되어 회동 작동시 투입로로 투입된 처리대상물을 소성로를 거쳐 배출로로 이송시키는 이송날개와, 상기 발열회전체의 발열시 외부로 열기가 방출되는 것을 방지하도록 외주연을 감싸는 단열재로 이루어지는 소성수단; 상기 본체 일측면에 구비되어서 상기 소성수단을 회동 작동시키는 회동장치; 상기 본체 상면에 설치되어 작동실 내부로 마이크로웨이브를 주사하여 상기 소성수단 내의 온도를 고온으로 상승 유지시켜 처리대상물을 소성시키는 적어도 하나 이상의 마그네트론; 및 상기 본체 어느 일측에 구비되어 상기 회동장치, 마그네트론의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 소성수단의 일측에는 소성 처리된 처리대상물을 쉽게 수거할 수 있도록 안내함과 동시에 소성 공정시 발생되는 각종 기체를 유도배출 할 수 있도록 하는 배출관이 추가로 구비되는 것을 특징으로 한다.

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이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 연속식 소성로를 보다 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙 에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 일실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 연속식 소성로의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조로 하면, 본 발명의 연속식 소성로(100)는 크게 본체(110), 소성수단(120), 회동장치(130), 마그네트론(140) 및 제어부(150)를 포함하여 구성되며, 배출관(160)을 추가로 더 포함할 수 있다.

먼저, 상기 본체(110)는 전측으로 개방된 작동실(112)이 내부에 형성되고, 전측에는 상기 작동실(112)을 밀폐하되 유지 보수시 개방할 수 있도록 하는 개폐식 도어(114)가 구비된다. 그리고, 상기 개폐식 도어(114)의 내면 중 상기 본체(110)의 전측과 밀착되는 밀착면에는 후술할 마그네트론(140)으로부터 주사되는 전자파의 외부유출을 차단하도록 씰링처리하는 미도시된 차폐부재가 구비되는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 소성수단(120)은 상기 본체(110)의 작동실(112) 내에 설치되는 것으로, 양 단부가 본체(110)의 측벽에 회동가능하게 지지되어 회동 작동되면서 투입되는 처리대상물을 연속 소성 처리하여 배출하는데, 이의 구성에 대해서는 하기에서 다시 살펴보기로 한다.

다음으로, 상기 회동장치(130)는 상기 소성수단(120)을 회동시키기 위해 구비되는 것으로, 상기 본체(110)의 일측면에 설치되는 회동모터(132), 상기 회동모터(132)의 축에 구비되는 제1풀리(134), 상기 소성수단(120) 측에 구비되는 제2풀리(136) 및 상기 제1,2풀리(134,136)를 연결하는 벨트(138)를 포함하여 구성되어 회동모터(132)의 회동작동으로 벨트(138)를 통해 연결된 소성수단(120)을 회동시키게 된다.

한편, 도면에는 동력전달수단을 제1,2풀리(134,136) 및 벨트(138)를 도시하였지만 스프라켓을 이용하는 체인으로도 대체될 수 있는 만큼 이를 한정 짓는 것은 아님을 인지하여야 된다.

다음으로, 상기 마그네트론(140)은 상기 본체(110)의 상면에 설치되어서 작동실(112)로 마이크로웨이브를 주사하기 위해 구비되는 것으로, 적어도 하나 이상 구비된다. 이 마그네트론(140)은 본체(110)의 작동실(112) 크기에 따라 수개에서 수십 개까지 구비될 수 있음을 인지하여야 된다.

다음으로, 상기 제어부(150)는 상기 회동장치(130), 마그네트론(140)의 작동을 제어하기 위해 구비되는 것으로, 본체(110)의 일측 바람직하게 하측에 구비된 다. 이 제어부(150)를 통해서 회동장치(130)의 분당 회전수를 셋팅하여 작동 신호를 인가하도록 할 수 있으며, 설정된 온도에 맞게 마그네트론(140)의 작동 신호를 인가할 수 있다. 예컨대, 미도시 하였으나 상기 소성수단(120) 내의 온도를 측정하는 온도검출기를 구비하고, 이를 매개로 설정 온도에 도달 할 때까지 지속적으로 마그네트론(140)을 작동시켰다가 그 설정온도에 도달하면 자동으로 마그네트론(140)의 작동을 중지하고 다시 설정온도 이하로 낮아지면 재작동시키는 등의 기능이다.

한편, 상기 배출관(160)은 상기 소성수단(120)의 일측에 구비되어 배출되는 처리대상물을 편리하게 수거할 수 있도록 함과 동시에 소성 공정시 발생되는 가스 등의 기체를 수집할 수 있도록 구비되는 것으로, 상측에는 기체를 배출하는 제1배출공(162)이 형성되고, 하측에는 소성 처리된 처리대상물을 배출하는 제2배출공(164)이 각각 형성되는데, 이 두 배출공(162,164)은 상하로 연통되게 형성됨은 당연하며, 그 일측이 상기 소성수단(120)과 다시 연통되도록 장착된다.

이때, 상기 배출관(160)은 소성수단(120)과 연통가능하게 장착되나 소성수단(120)의 회전 작동에는 간섭받지 않도록 그 연결부분에 미부호 설명인 베어링을 구비할 필요가 있으며, 본체(110)에 지지 설치된다.

이제, 하기에서는 개략적으로 전술한 소성수단(120)에 대해서 더 상세히 살펴보기로 한다.

도 3의 "가"는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 소성수단의 사시도이고, "나"는 "가"의 종단면도이며, 도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 소성수단의 종단면도이다.

도 3을 참조로 하면, 본 발명의 소성수단(120)은 크게 발열회전체(122), 이송날개(126) 및 단열재(127)를 포함하여 구성된다.

상기 발열회전체(122)는 파선으로 도시된 본체(110) 내부에 형성된 작동실(112)에 구비되는 것으로, 양 단이 본체(110) 양 측벽에 각각 회동 가능하게 지지되는데, 상기 발열회전체(122) 내부에는 처리대상물이 투입되는 투입로(123), 그리고 투입된 처리대상물을 소성 처리하는 소성로(124) 및 소성 처리된 처리대상물을 배출하는 배출로(125)가 순차적으로 연통되도록 형성된 관형상을 가지며, 상기 투입로(123) 부분과 배출로(125) 부분이 상기 본체(110)의 양 측벽에 각각 지지되어 있되 그 끝단 일부가 본체(110) 외부로 돌출되도록 지지되어 있다. 이렇게 일부가 본체(110) 외부로 돌출되는 것은 전술한 회동장치(130)의 제2풀리(136) 및 배출관(160)을 각각 설치할 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 상기 투입로(123) 및 배출로(125)는 가운데 형성된 소성로(124)에 비해 그 내외경이 협소하게 형성될 수 있음을 알 수 있는데, 이는 소성로(124)의 열기가 외부로 쉽게 유출되지 않도록 하기 위함이다. 그리고, 투입로(123) 및 배출로(125)의 외주연 혹은 내주연에는 미도시 하였으나 전자파 유출을 방지하는 차폐장치를 부착하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 발열회전체(122)는 마이크로웨이브에 반응하여 열을 발산하는 세라믹, 탄화규소 등의 탄소종류의 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

계속해서, 상기 이송날개(126)는 상기 발열회전체(122)의 소성로(124) 내벽을 따라 형성되어 회동 작동시 투입로(123)로 투입된 처리대상물을 소성로(124)를 거쳐 배출로(125)로 이송시키기 위해 구비되는 일종의 나선형 스크류로서, 이 또한 발열회전체(122)와 동일한 재질로 형성된다.

그리고, 상기 단열재(127)는 상기 발열회전체(122)의 발열시 외부로 열기가 방출되는 것을 방지하도록 외주연을 감싸는 것으로, 발열회전체(122)의 소성로(124) 부분의 외주연을 감싸게 된다. 한편, 상기 단열재(127)의 단열효과를 극대화시키기 위해 그 외주연에 테프론층(128)을 더 구비할 수 있다.

즉, 상기 단열재(127) 및 테프론층(128)은 발열회전체(122)의 소성로(124) 외주연에 감싸도록 구비되어서 마이크로웨이브는 통과를 시키되 열기의 유출은 최소화시켜 소성로(124) 안에 발생된 열기를 가두기 위한 것이다. 상기 마이크로웨이브는 그 특징상 단열재(127) 및 테프론층(128)과 같은 그런 소재는 통과하기 때문에 가능한 것이다.

한편, 상기 발열회전체(122)는 투입된 처리대상물의 이송을 위해 그 내벽에 이송날개(126)를 구비하지만 이송날개(126) 대신에 발열회전체(122) 자체를 경사지게 구현하여도 가능하다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 발열회전체(122)는 수평 선을 중심으로 투입로(123)에 비해 배출로(125)가 낮도록 경사져 있음을 알 수 있다. 이렇게 구현되면 이송날개(126)를 형성하지 않고도 그 경사에 의해 쉽게 처리대상물을 이송시킬 수도 있을 것이다.

이제, 하기에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 연속식 소성로(100)의 사용 상태 및 작동관계에 대해서 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 연속식 소성로의 사용 상태에 의한 작동을 보인 개략적 종단면도이다.

도면을 참조로 하면, 본체(110)의 작동실(112)에 설치되어 있는 소성수단(120)의 발열회전체(122)의 투입로(123)는 처리대상물을 공급하는 공급부(170)와 연결되어 있고, 배출로(125)는 배출관(160)과 연결되어 있으며, 배출관(160)의 상측에 형성된 제1배출공(162)은 다시 도관(180)과 연결되어 있다.

이때, 상기 공급부(170)는 개략적으로 도시하였으나 이미 공지된 푸시타입으로 구성하여 처리대상물을 지속적으로 공급할 수 있도록 한다. 그리고, 상기 공급부(170)와 발열회전체(122)의 투입로(123)의 연결시 발열회전체(122)의 회전 작동에 간섭받지 않으면서 처리대상물을 안정적으로 공급할 수 있도록 통상적인 로타리조인트(172)와 같은 것을 매개로 연결한다. 그리고, 배출관(160)의 제1배출공(162)과 연결된 도관(180)은 소성 공정시 발생되는 악취 등의 기체를 전송하도록 구비되는데, 통상 이 도관(180)은 미도시 하였으나 정화필터가 구비된 정화장치와 연결되어 소성공정시 발생된 기체를 정화한 뒤 대기중으로 방출되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 발열회전체(122)의 투입로(123) 외주연에는 회동장치(130)의 제2풀리(136)가 구비되어 있어 회동모터(132)의 축에 연결된 제1풀리(134)와 벨트(138)를 매개로 연결되어 있다.

이 상태에서, 본체(110) 상면에 구비된 마그네트론(140)에서 마이크로웨이브를 작동실 내부로 주사하도록 작동시킴과 동시에 회동장치(130)를 통해서 소성수단(120) 즉, 발열회전체(122)를 회동 작동시키게 된다. 비록, 발열회전체(122)의 외주연에는 단열재(127) 및 테프론층(128)이 형성되어 있으나 마이크로웨이브는 이들을 통과하게 된다. 그러면, 발열회전체(122)의 소성로(124) 부분은 주사되는 마이크로웨이브에 의해 반응하여 일정 시간 경과 후 자체 발열하게 된다. 이때, 발열회전체(122)의 자체 발열에 의해서 발생된 열은 그 외주연에 구비되어 있는 단열재(127) 및 테프론층(128)에 의해서 방출되지 못하고 그 내부에 머무르게 되므로 단열효과가 우수하여 짧은 시간내에 온도가 급상승하게 될 것이다.

만약, 제어부(150)에 1000도가 설정되어 있다면 소성로(124) 내부 온도가 1000도가 될 때 까지 계속 마이크로웨이브를 주사하게 된다. 물론, 전술하였듯이 발열회전체(122)에는 소성로(124) 내부 온도를 검출하기 위한 온도검출기가 구비되는데, 이는 널리 사용되고 있으므로 미도시 한 것이다.

이렇게 하여 소성로(124) 내부 온도가 설정온도에 도달하게 되면 마그네트론(140)은 작동 중지된다. 이와 함께 작업자는 공급부(170)를 통해서 처리대상물 을 발열회전체(122)의 투입로(123) 쪽으로 투입하게 되며, 일정량씩 연속 투입시키게 된다. 그러면, 처리대상물은 발열회전체(122)의 투입로(123)로 투입되어 소성로(124)로 이동된 후 그 내벽에 형성된 이송날개(126)를 따라 서서히 배출로(125) 쪽으로 이동을 시작하게 된다. 한편, 상기 소성로(124)는 설정온도에 이미 도달되어 있기 때문에 처리대상물은 소성로(124)를 이동하는 과정에서 열처리됨은 당연하다.

이러한 소성 공정 중에 소성로(124) 내부 온도가 설정온도 이하로 떨어지게 되면 제어부(150)는 다시 마그네트론(140)을 작동시켜 온도를 유지할 수 있도록 한다. 이러한 제어부(150)의 기능을 작업자가 직접 조작하는 수동식으로 구현할 수도 있으나 프로그램에 의한 자동식으로 제어토록 하는 것이 바람직하다.

소성로(124)에서 열처리 된 처리대상물은 이송날개(126)를 통해서 배출로(125) 쪽으로 이송된 후 배출로(125)와 연결된 배출관(160)의 제2배출공(164)을 통해서 배출되어져 수거된다. 한편, 소성 공정에서 발생되는 기체는 배출관(160)의 제1배출공(162)과 도관(180)을 통해서 이송되어 전술한 정화장치를 매개로 정화되어 대기중으로 방출된다. 그리고, 배출되는 만큼의 처리대상물은 공급부(170)를 통해서 연속 공급되므로 처리대상물에 대한 연속 열처리가 가능한 것이다.

따라서, 소성수단(120)이 회동 작동되면서 공급된 처리대상물에 대한 소성처리와 함께 배출 작동을 하게 되므로 처리대상물에 대한 연속적인 소성 공정이 가능 함은 물론이고 소성로(124)를 제공하는 발열회전체(122)의 외주연에는 단열재(127) 및 테프론층(128)이 구비되어 있어 단열효과가 우수하므로 적은 에너지로도 소성로(124) 내의 온도를 셋팅된 고온으로 일정하게 유지할 수 있도록 하여 신속하면서도 우수한 소성 공정이 가능한 장점이 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 연속식 소성로의 사시도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도 1의 A-A선 단면도.

도 3의 "가"는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 소성수단의 사시도이고, "나"는 "가"의 종단면도.

도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 소성수단의 종단면도.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 연속식 소성로의 사용 상태에 의한 작동을 보인 개략적 종단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 연속식 소성로 110 : 본체

112 : 작동실 114 : 개폐식 도어

120 : 소성수단 122 ; 발열회전체

123 : 투입로 124 : 소성로

125 : 배출로 126 : 이송날개

127 : 단열재 128 : 테프론층

130 : 회동장치 132 : 회동모터

134 : 제1풀리 136 : 제2풀리

140 : 마그네트론 150 : 제어부

160 : 배출관 162 : 제1배출공

164 : 제2배출공 170 : 공급부

180 : 도관

Claims

내부에는 전측으로 개방된 작동실이 형성되고, 개방된 작동실을 밀폐하는 개폐식 도어가 구비된 본체;

상기 본체의 양측에 회동 가능하게 지지되는 것으로, 내부에는 처리대상물이 투입되는 투입로, 그리고 투입된 처리대상물을 소성 처리하는 소성로 및 소성 처리된 처리대상물을 배출하는 배출로가 순차적으로 형성되며, 마이크로웨이브에 반응하여 열을 발생하는 발열회전체와, 상기 발열회전체의 소성로 내벽을 따라 형성되어 회동 작동시 투입로로 투입된 처리대상물을 소성로를 거쳐 배출로로 이송시키는 이송날개와, 상기 발열회전체의 발열시 외부로 열기가 방출되는 것을 방지하도록 외주연을 감싸는 단열재로 이루어지는 소성수단;

상기 본체 일측면에 구비되어서 상기 소성수단을 회동 작동시키는 회동장치;

상기 본체 상면에 설치되어 작동실 내부로 마이크로웨이브를 주사하여 상기 소성수단 내의 온도를 고온으로 상승 유지시켜 처리대상물을 소성시키는 적어도 하나 이상의 마그네트론; 및

상기 본체 어느 일측에 구비되어 상기 회동장치, 마그네트론의 작동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연속식 소성로.
제 1항에 있어서,

상기 소성수단의 일측에는 소성 처리된 처리대상물을 쉽게 수거할 수 있도록 안내함과 동시에 소성 공정시 발생되는 각종 기체를 유도배출 할 수 있도록 하는 배출관이 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 연속식 소성로.
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