KR101210181B1 - 진공 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 진공 열처리 장치는, 챔버; 상기 챔버 내에 위치하는 반응 용기; 상기 챔버 내에서 상기 반응 용기를 가열하는 가열 부재를 포함하고, 상기 반응 용기는 내부로 돌출되는 지지부를 포함한다.

Description

진공 열처리 장치{VACUUM HEAT TREATMENT APPARATUS}
본 기재는 진공 열처리 장치에 관한 것이다.
진공 열처리 장치는 원료를 도가니 내에서 열처리하여 원하는 물질을 제조하는 장치로서, 진공 상태에서 열처리를 수행하여 주위로부터의 오염이 발생하지 않는 등의 장점이 있다. 이러한 진공 열처리 장치에서는, 진공으로 유지되는 챔버 내에 단열 부재를 위치시키고 이 단열 부재 내에 히터를 위치시켜 원료를 가열한다.
그런데, 반응 중에 도가니가 원료와 반응하여 생성된 물질이 도가니 내벽에 부착될 수 있다. 이렇게 생성된 물질은 도가니와 다른 물질이므로 이종 물질 간의 열팽창 계수 차이에 의하여 도가니에 열 응력이 가해진다. 심각할 경우 열 응력에 의하여 반응 도중에 도가니가 파손될 수 있다. 이에 의하여 도가니 교체 비용이 과다하게 발생하여 생산성이 저하될 수 있다.
실시예는 파손을 방지할 수 있는 진공 열처리 장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 진공 열처리 장치는, 챔버; 상기 챔버 내에 위치하는 반응 용기; 및 상기 챔버 내에서 상기 반응 용기를 가열하는 가열 부재를 포함하고, 상기 반응 용기는 내부로 돌출되는 지지부를 포함한다.
상기 지지부는 상기 반응 용기의 깊이 방향으로 길게 연장될 수 있다.
상기 지지부가 상기 반응 용기의 측벽에 위치할 수 있다. 상기 지지부가 상기 각 측벽에 하나씩 형성되거나, 또는, 상기 지지부가 상기 각 측벽에 복수로 형성될 수 있다.
상기 지지부의 단면이 사각형이거나, 또는 라운드질 수 있다.
상기 지지대가 상기 반응 용기에 일체로 형성될 수 있다.
상기 반응 용기는, 복수로 적층되는 용기 부재 및 상기 용기 부재의 외곽에 위치하는 외곽 부재를 포함하고, 상기 지지대가 상기 용기 부재에 형성될 수 있다. 상기 지지대가 상기 용기 부재에 일체로 형성될 수 있다.
실시예에 따른 진공 열처리 장치에서는, 반응 용기의 내부에 지지부를 형성하여 고온에서 열 응력에 의하여 반응 용기가 변형되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 지지부를 반응 용기의 깊이 방향을 따라 길게 연장되도록 형성하여 반응 용기의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 진공 열처리 장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 진공 열처리 장치의 반응 용기의 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 4는 제1 변형예에 따른 진공 열처리 장치의 반응 용기의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 5는 제2 변형예에 따른 진공 열처리 장치의 반응 용기의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 6은 제3 변형예에 따른 진공 열처리 장치의 반응 용기의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 7는 제4 변형예에 따른 진공 열처리 장치의 반응 용기의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 8은 제5 변형예에 따른 진공 열처리 장치의 반응 용기를 나타낸 사시도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 진공 열처리 장치의 반응 용기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 반응 용기의 용기 부재를 도시한 사시도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 실시예에 따른 진공 열처리 장치의 개략적인 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 진공 열처리 장치(100)는, 챔버(10)와, 챔버(10) 내에 위치한 단열 부재(20)와, 단열 부재(20) 내에 위치한 반응 용기(30) 및 가열 부재(40)를 포함한다. 이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
분위기 가스 공급 파이프(도시하지 않음)를 통하여 챔버(10)의 내부로 분위기 가스가 주입된다. 분위기 가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등의 불활성 가스를 사용할 수 있다.
챔버(10) 내에 위치하는 단열 부재(20)는 반응 용기(30)가 반응에 적정한 온도로 유지될 수 있도록 단열시키는 역할을 한다. 이러한 단열 부재(20)는 고온에 견딜 수 있도록 흑연을 포함할 수 있다.
단열 부재(20) 내에는 혼합 원료가 충전되고 이들의 반응에 의하여 원하는 물질이 생성되는 반응 용기(30)가 위치한다. 이러한 반응 용기(30)는 고온에 견딜 수 있도록 흑연을 포함할 수 있다. 반응 중에 생성되는 가스 등은 반응 용기(30)에 연결된 배기구(12)을 통하여 배출할 수 있다.
단열 부재(20)와 반응 용기(30) 사이에는 반응 용기(30)를 가열하는 가열 부재(40)가 위치한다. 이러한 가열 부재(40)는 다양한 방법에 의하여 반응 용기(30)에 열을 제공할 수 있다. 일례로, 가열 부재(40)는 흑연에 전압을 가하여 열을 발생시킬 수 있다.
이러한 진공 열처리 장치(100)는 일례로, 탄소원과 규소원을 포함하는 혼합 원료를 가열하여 탄화 규소를 제조하는 탄화 규소의 제조 장치로 이용될 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 진공 열처리 장치(100)의 반응 용기(30)를 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 2는 실시예에 따른 진공 열처리 장치(100)의 반응 용기(30)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 본 단면도이다.
도 2를 참조하면, 반응 용기(30)의 내벽에 내부를 향해 돌출되는 지지부(32)가 형성된다. 이러한 지지부(32)는 고온에서 열 응력에 의하여 반응 용기(30)가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
진공 열처리 장치(100)가 탄화 규소를 제조하는 탄화 규소 제조 장치로 사용될 경우를 일례로 설명한다. 반응 용기(30) 내에 탄소원, 규소원 등이 충전되고 고온에 의한 반응에 의하여 탄화 규소가 생성된다. 이때, 반응 용기(30)가 고온을 견디기 위해 흑연으로 이루어지므로, 반응 용기(30)의 흑연과 규소원이 반응하여 반응 용기(30) 내에 탄화 규소층이 형성될 수 있다. 그러면, 흑연으로 이루어진 반응 용기(30)에 이종 물질인 탄화 규소층이 형성되므로, 반응 용기(30)의 중간 부분(C)이 주변 부분보다 외부를 향해 휠 수 있다.
이에 본 실시예에서는 반응 용기(30)의 측벽에 휘는 힘을 잡아줄 수 있는 지지부(32)를 형성하여 반응 용기(30)의 변형을 방지할 수 있다.
도면에서는 지지부(32)가 반응 용기(30)의 내벽에 형성된 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 지지부(32)가 반응 용기(30)의 외벽에 형성될 수도 있다.
이러한 지지부(32)는 반응 용기(30)의 깊이 방향을 따라 길게 연장될 수 있다. 이에 의하여 반응 용기(30)의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 지지부(32)는 단면이 직사각형으로 이루어질 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 지지부(34)의 단면이 사다리꼴으로 이루어질 수도 있다. 또는, 도 5에 도시한 바와 같이, 지지부(36)의 단면에서 모서리 부분이 라운드지게 형성될 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 지지부(38)가 볼록한 형상을 가져 전체적으로 라운드지게 형성될 수도 있다. 이와 같이 지지부(32, 34, 36, 38)가 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 이러한 지지부(30)는 반응 용기(30)와 일체로 형성되어 반응 용기(30)와의 결합 특성이 우수하여 반응 용기(30)가 휘는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 지지부(132)가 반응 용기(30)와 별개로 형성되어 반응 용기(30)에 부착될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 이러한 지지부(32)는 반응 용기(30)의 각 측벽에 하나씩 형성될 수 있다. 이 경우 지지부(32)는 반응 용기(30)의 중간 부분(C)에 위치할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 지지부(134)가 반응 용기(30)의 각 측벽에 복수로 형성될 수도 있다. 이때, 하나의 측벽에 복수로 형성된 지지부(134)는 소정 간격을 두고 서로 이격될 수 있다.
이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 제2 실시예에 따른 진공 열처리 장치를 상세하게 설명한다. 간략하고 명확한 설명을 위하여 제2 실시예에서 제1 실시예와 동일 또는 극히 유사한 부분은 상세한 설명을 생략하고, 서로 다른 부분에 대해서 상세하게 설명한다.
도 9는 다른 실시예에 따른 진공 열처리 장치의 반응 용기를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 10은 도 9의 반응 용기의 용기 부재를 도시한 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 반응 용기(230)는 복수로 적층되는 용기 부재(232)와, 이 복수의 용기 부재(232)의 외곽에 위치하는 외곽 부재(234)를 포함할 수 있다.
이때, 도 10을 참조하면, 원료가 충전되는 용기 부재(232)에 지지부(236)를 형성할 수 있다. 즉, 반응에 의해 생성된 물질이 내벽에 형성될 수 있는 용기 부재(232)에 지지부(236)를 형성하여, 용기 부재(232)가 열 응력에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 지지부(236)는 용기 부재(232)와 일체로 형성되거나, 또는 용기 부재(232)와 별개로 형성되어 부착될 수 있다.
도 10에서는 도 2 및 도 3에 도시한 형태의 지지부가 용기 부재(232)에 형성된 것을 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 도 4 내지 도 8에 도시한 형태의 지지부가 용기 부재(232)에 형성될 수도 있으며 이 또한 실시예의 범위에 속한다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내에 위치하는 반응 용기; 및
    상기 챔버 내에서 상기 반응 용기를 가열하는 가열 부재
    를 포함하고,
    상기 반응 용기는, 내부로 돌출되는 지지부를 포함하는 진공 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 반응 용기의 깊이 방향으로 길게 연장되는 진공 열처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지부가 상기 반응 용기의 측벽에 위치하는 진공 열처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지부가 상기 각 측벽에 하나씩 형성되는 진공 열처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 지지부가 상기 각 측벽에 복수로 형성되는 진공 열처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지부의 단면이 사각형인 진공 열처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지부의 단면이 라운드진 진공 열처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지부가 상기 반응 용기에 일체로 형성되는 진공 열처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반응 용기는, 복수로 적층되는 용기 부재 및 상기 용기 부재의 외곽에 위치하는 외곽 부재를 포함하고,
    상기 지지부가 상기 용기 부재에 형성되는 진공 열처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지부가 상기 용기 부재에 일체로 형성되는 진공 열처리 장치.
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