KR101494521B1 - 추락방지형 열차단구조체 - Google Patents

추락방지형 열차단구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잉곳 성장 장치에 사용되는 열차단구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부 리플렉터를 지지하는 외부 리플렉터를 상부 리플렉터와 하부 리플렉터로 구성하고 하부 리플렉터가 내부 리플렉터와 결합되도록 함으로써 크랙에 의해 외부 리플렉터의 하부가 분리되어 도가니 내로 낙하하는 것을 미연에 방지할 수 있는 추락방지형 열차단구조체에 관한 것이다.
본 발명은 잉곳 성장 장치에 설치되는 열차단구조체에 있어서, 상기 열차단구조체는 상,하부가 개방된 중공형의 내부 리플렉터 및 외부 리플렉터를 포함하고, 상기 외부 리플렉터는 상부 리플렉터와, 상기 상부 리플렉터의 하부에 배치되고 하부단이 상기 내부 리플렉터의 하부측과 결합되어 상기 상부 리플렉터를 지지하는 하부 리플렉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 추락방지형 열차단구조체를 제공한다.

Description

추락방지형 열차단구조체{Heat shield structure}
본 발명은 잉곳 성장 장치에 사용되는 열차단구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부 리플렉터를 지지하는 외부 리플렉터를 상부 리플렉터와 하부 리플렉터로 구성하고 하부 리플렉터가 내부 리플렉터와 결합되도록 함으로써 크랙에 의해 외부 리플렉터의 하부가 분리되어 도가니 내로 낙하하는 것을 미연에 방지할 수 있는 추락방지형 열차단구조체에 관한 것이다.
일반적으로 실리콘의 단결정 잉곳을 성장시키는 방법으로 실리콘을 도가니(50) 내에서 용융시키고 용융된 실리콘에 시드를 접촉시킨 후 회전과 함께 서서히 인상시킴으로써 실리콘 단결정 잉곳을 성장시키는 초크랄스키법이 이용되고 있다.
이 초크랄스키법에 의해 성장되는 잉곳(10)의 품질은 성장 중의 온도가 중요한 영향을 끼친다. 즉, 도가니(50)의 온도는 실리콘의 용융온도를 유지하기 위하여 소정 온도 이상으로 가열되어야 하며, 성장되는 잉곳은 용융점 이하의 온도로 유지되어 결정화되어야 하기 때문에 도가니(50)의 상부에 잉곳이 성장되는 위치 이외에는 열이 전달되는 것을 방지할 수 있도록 열차단구조체(20)가 설치된다.(도 1 참고)
이러한 열차단구조체(20)는 통상적으로 흑연재질로 이루어진 외부 리플렉터(22) 및 내부 리플렉터(25)로 구성되고, 내부 리플렉터(25)의 상단부에 구비된 플랜지()를 통하여 내부 리플렉터(25)가 외부 리플렉터(22)의 내부에 거치되는 형식으로 설치된다.
그러나, 잉곳의 성장 과정에서 사용되는 Si가스는 고온의 환경에서 흑연재질인 열차단구조체(20)와 반응하여 SiC화가 발생한다. 이러한 반응은 도가니(50) 내에 채워진 멜트와 상대적으로 가까운 외부 리플렉터(22)의 외부면에서 많이 발생하며 외부 리플렉터(22)의 높이 중간부분에 상대적으로 집중된다. 이러한 SiC화는 열차단구조체(20)에 응력을 가하게 되어 크랙을 발생시키고 결과적으로 크랙에 의해 외부 리플렉터(22)가 두 부분으로 분리되어 하부 측이 고온의 멜트로 직접 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내부 리플렉터를 지지하는 외부 리플렉터를 상부 리플렉터와 하부 리플렉터로 구성하고 하부 리플렉터가 내부 리플렉터와 결합되도록 함으로써 크랙에 의해 외부 리플렉터의 하부가 분리되어 도가니 내로 낙하하는 것을 미연에 방지할 수 있는 추락방지형 열차단구조체를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 잉곳 성장 장치에 설치되는 열차단구조체에 있어서, 상기 열차단구조체는 상,하부가 개방된 중공형의 내부 리플렉터 및 외부 리플렉터를 포함하고, 상기 외부 리플렉터는 상부 리플렉터와, 상기 상부 리플렉터의 하부에 배치되고 하부단이 상기 내부 리플렉터의 하부측과 결합되어 상기 상부 리플렉터를 지지하는 하부 리플렉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 추락방지형 열차단구조체를 제공한다.
바람직하게는, 상기 하부 리플렉터는 상기 상부 리플렉터보다 더 작은 높이를 갖도록 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 내부 리플렉터는 하부단에 외부테두리를 따라 외측으로 돌출형성되는 적어도 하나의 돌출부가 구비되고, 상기 하부 리플렉터는 하부측에 내부테두리를 따라 내측으로 돌출형성되는 걸림부가 구비되며, 상기 하부 리플렉터가 하부로 낙하는 것을 방지할 수 있도록 상기 돌출부가 상기 걸림부의 하부측에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 걸림부는 상기 하부 리플렉터의 하부단으로부터 상부로 일정높이 이격배치되고 상기 하부 리플렉터의 하부단에는 테두리를 따라 내측으로 일정길이 연장되는 연장부가 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 돌출부는 하부면이 상기 연장부의 상부면과 면접될 수 있다.
바람직하게는, 상기 내부 리플렉터는 상부단에 테두리를 따라 외측으로 연장되는 제1플랜지가 구비되고, 상기 외부 리플렉터는 상부단에 테두리를 따라 외측으로 연장되는 제2플랜지가 구비되며, 상기 제1플랜지의 하부면이 상기 제2플랜지의 상부면에 면접될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1플랜지에는 외측으로 돌출되는 적어도 하나의 돌부가 구비되고 상기 제2플랜지에는 상기 돌부가 결합되는 회전방지홈이 구비되어 상기 하부 리플렉터와 내부 리플렉터의 결합시 내부 리플렉터가 회전되는 것을 구속할 수 있다.
바람직하게는, 상기 내부 리플렉터와 외부 리플렉터의 사이에는 단열재가 추가적으로 구비될 수 있다.
본 발명에 의하면, 내부 리플렉터를 지지하는 외부 리플렉터를 상부 리플렉터와 하부 리플렉터로 구성하고 하부 리플렉터가 내부 리플렉터와 결합되도록 함으로써 크랙에 의해 외부 리플렉터의 하부가 분리되어 도가니 내로 낙하하는 것을 미연에 방지하여 사고를 예방할 수 있고, 크랙에 의해 상부 리플렉터의 일부가 분리되더라도 하부 리플렉터에 의해 분리된 부분이 임시적으로 지지됨으로써 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 열반사구조체를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 추락방지형 열반사구조체를 나타낸 사시도.
도 3은 도 2의 분리도.
도 4는 도 2의 부분 절개도.
도 5는 도 2의 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
이하에서, 발명의 이해를 돕기 위해 도면부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되었다 하더라도 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
본 발명에 따른 추락방지형 열차단구조체(100)는 외부 리플렉터(120a,120b)를 분리된 상부 리플렉터(120a)와 하부 리플렉터(120b)로 구성하고 하부 리플렉터(120b)가 내부 리플렉터(110)와 서로 결합되어 상부 리플렉터(120a)를 지지하도록 함으로써 사용과정 중에 응력에 의해 상부 리플렉터(120a)가 분리된다 하더라도 도가니(50)의 내부로 추락하는 것을 방지할 수 있는 데 기술적 특징이 있다.
이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추락방지형 열차단구조체(100)는 내부 리플렉터(110) 및 외부 리플렉터(120a,120b)를 포함한다.
상기 내부 리플렉터(110)는 외부 리플렉터(120a,120b)의 내부에 배치되는 것으로, 상,하부가 개방되고 상부가 넓고 하부가 좁은 형상으로 구비된다. 이러한 내부 리플렉터(110)는 상부단에 외측으로 일정길이 연장되는 제1플랜지(112)가 구비되어 외부 리플렉터(120a,120b)의 제2플랜지(122)에 얹혀질 수 있도록 한다.
이때, 상기 제1플랜지(112)에는 외측으로 일정길이 돌출되는 적어도 하나의 돌부(112a)가 구비되어 상기 제2플랜지(122)에 형성되는 회전방지홈(122a)에 결합될 수 있도록 한다. 이러한 돌부(112a)는 내부 리플렉터(110)와 하부 리플렉터(120b)의 결합시 내부 리플렉터(110)가 상부 리플렉터(120a)에 고정되어 회전이 구속되도록 함으로써 원활한 결합이 이루어지도록 하기 위함이다.
그리고, 상기 내부 리플렉터(110)의 하부단에는 외부테두리를 따라 외측으로 일정길이 돌출형성되는 적어도 하나의 돌출부(114)가 구비된다. 이러한 돌출부(114)는 안정적인 지지를 위하여 복수 개로 구비되고 등간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 상기 돌출부(114)는 후술할 하부 리플렉터(120b)와 서로 결합하기 위한 구성으로, 하부 리플렉터(120b)에 구비되는 걸림부(124)를 지지함으로써 하부 리플렉터(120b)가 낙하하는 것을 방지하게 된다. 즉, 하부 리플렉터(120b)에 구비된 걸림부(124)가 서로 이격된 돌출부(114) 사이의 공간을 통하여 상부측으로 이동시킨 후 하부 리플렉터(120b)를 일방향으로 회전시켜 걸림부(124)의 하부면이 돌출부(114)의 상부면에 위치하도록 함으로써 하부 리플렉터(120b)가 하부로 낙하하는 것을 방지하게 된다.
상기 외부 리플렉터(120a,120b)는 내부 리플렉터(110)와 마찬가지로 상,하부가 개방되고 상부가 넓고 하부가 좁은 형상으로 구비되며, 상부테두리에는 외측으로 일정길이 연장되는 제2플랜지(122)가 구비된다. 이에 따라, 상기 내부 리플렉터(110)는 제2플랜지(122)의 상부에 제1플랜지(112)가 얹혀짐으로써 외부 리플렉터(120a,120b)의 내부에 거치된다.
이때, 본 발명에 따른 외부 리플렉터(120a,120b)는 통상적인 외부 리플렉터와는 달리 높이 중간이 분리되어 상부 리플렉터(120a)와 하부 리플렉터(120b)로 구성되며, 하부 리플렉터(120b)의 상부단이 상부 리플렉터(120a)의 하부단과 접촉되도록 하부에 배치되고 하부 리플렉터(120b)가 내부 리플렉터(110)의 하부측과 결합됨으로써 하부 리플렉터(120b)가 상부 리플렉터(120a)를 지지할 수 있도록 한다.
이를 위해, 상기 하부 리플렉터(120b)는 하부측에 내부테두리를 따라 내측으로 돌출형성되는 적어도 하나의 걸림부(124)가 구비된다. 이러한 걸림부(124)는 상술한 바와 같이 내부 리플렉터(110)의 하부측에 구비되는 돌출부(114)에 얹혀짐으로써 하부 리플렉터(120b)와 결합하게 된다. 더불어, 상기 걸림부(124)는 하부 리플렉터(120b)의 하부단으로부터 상부로 일정높이 이격배치되고 하부 리플렉터(120b)의 하부단에는 테두리를 따라 내측으로 일정길이 연장되는 연장부(126)가 구비된다. 이로 인해, 하부 리플렉터(120b)와 내부 리플렉터(110)의 결합시 돌출부(114)가 상기 걸림부(124) 및 연장부(126) 사이에 형성된 공간에 끼어질 수 있도록 한다. 여기서, 상기 걸림부(124) 및 연장부(126) 사이에 형성된 공간은 상기 돌출부(114)의 두께와 대략 동일한 높이를 갖도록 형성되어 상기 돌출부(114)의 하부면이 연장부(126)의 상부면과 면접되도록 함으로써 돌출부(114)가 쉽게 분리되는 것을 방지하도록 한다.
이에 따라, 상기 내부 리플렉터(110)가 상부 리플렉터(120a)의 내부에 거치된 상태에서 개방된 하부를 통하여 상기 하부 리플렉터(120b)를 상부측으로 밀어올려 걸림부(124)를 돌출부(114)의 상부측으로 위치시킨 상태에서 하부 리플렉터(120b)를 일방향으로 회전시키면 상기 돌출부(114)는 걸림부(124) 및 연장부(126) 사이에 형성된 공간으로 삽입된다. 이에 따라, 하부 리플렉터(120b)는 걸림부(124)가 돌출부(114)에 의해 지지됨으로써 하부로 낙하하는 것이 방지된다.
한편, 도면과 설명에는 하부 리플렉터(120b) 및 내부 리플렉터(110)가 돌출부(114) 및 걸림부(124)의 결합에 의해 상호 결합되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니며 서로 대응되는 나사부를 통한 나사결합 등 공지의 다양한 방식이 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
통상적으로 흑연 재질로 이루어진 외부 리플렉터는 높이 중간에서 Si와 C의 반응에 의해 SiC화되어 응력이 집중되면서 크랙이 발생하여 분리되는데, 본 발명에서는 외부 리플렉터(120a,120b)를 상부 리플렉터(120a)와 하부 리플렉터(120b)로 구성하여 화학반응에 의해 SiC화되어 응력이 집중되는 부분을 미리 분리하여 줌으로써 응력 집중에 의해 외부 리플렉터(120a,120b)의 일부가 분리되어 낙하되는 것을 방지하게 된다.
이때, 상기 하부 리플렉터(120b)는 상부 리플렉터(120a)보다 더 낮은 높이를 갖도록 구비된다. 통상적으로, 외부 리플렉터에서의 응력 집중 부분은 외부 리플렉터의 하부단으로부터 1/3 ~ 2/3의 높이 부분에서 발생된다. 따라서, 본 발명에서는 하부 리플렉터(120b)의 높이를 외부 리플렉터(120a,120b) 전체높이의 1/4 ~ 1/3의 높이를 갖도록 구비된다. 이로 인해, 상부 리플렉터(120a) 중 일부가 응력 집중에 의해 분리된다 하더라도 상기 하부 리플렉터(120b)에 의해 지지되어 하부로 낙하하는 것을 방지할 수 있게 된다. 여기서, 상기 외부 리플렉터가 전체높이의 1/4 ~ 1/3의 높이 중간부분에서 상부 리플렉터와 하부 리플렉터로 분리되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니며 다른 높이 중간 부분에서 분리될 수도 있으며, 하부 리플렉터의 높이가 상부 리플렉터보다 더 높은 높이를 갖도록 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.
한편, 상기 내부 리플렉터(110)와 외부 리플렉터(120a,120b)의 사이에는 단열재(130)를 배치하여 외부 리플렉터(120a,120b)에서 내부 리플렉터(110) 측으로 열이 전달되는 것을 방지할 수도 있다.
이러한 단열재(130)는 열차단구조체(100)에서 통상적으로 사용되는 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 의하면, 내부 리플렉터를 지지하는 외부 리플렉터를 상부 리플렉터와 하부 리플렉터로 구성하고 하부 리플렉터가 내부 리플렉터와 결합되도록 함으로써 크랙에 의해 외부 리플렉터의 하부가 분리되어 도가니 내로 낙하하는 것을 미연에 방지하여 사고를 예방할 수 있고, 크랙에 의해 상부 리플렉터의 일부가 분리되더라도 하부 리플렉터에 의해 분리된 부분이 임시적으로 지지됨으로써 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
상기에서 본 발명의 특정 실시예와 관련하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명을 이와 같은 특정 구조에 한정하는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 벗어나지 않고서도 용이하게 수정 또는 변경할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 단순한 설계변형 또는 수정을 통한 등가물, 변형물 및 교체물은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속함을 미리 밝혀둔다.
100 : 추락방지형 열차단구조체
110 : 내부 리플렉터 112 : 제1플랜지
112a : 돌부 114 : 돌출부
120a : 상부 리플렉터 120b : 하부 리플렉터
122 : 제2플랜지 122a : 회전방지홈
124 : 걸림부 126 : 연장부
130 : 단열재

Claims (8)

  1. 잉곳 성장 장치에 설치되는 열차단구조체에 있어서,
    상기 열차단구조체는 상,하부가 개방된 중공형의 내부 리플렉터 및 외부 리플렉터를 포함하고,
    상기 외부 리플렉터는 상부 리플렉터와, 상기 상부 리플렉터의 하부에 배치되고 하부단이 상기 내부 리플렉터의 하부측과 결합되어 상기 상부 리플렉터를 지지하는 하부 리플렉터를 포함하고,
    상기 내부 리플렉터는 하부단에 외부테두리를 따라 외측으로 돌출형성되는 적어도 하나의 돌출부가 구비되고, 상기 하부 리플렉터는 하부측에 내부테두리를 따라 내측으로 돌출형성되는 걸림부가 구비되며, 상기 하부 리플렉터가 하부로 낙하는 것을 방지할 수 있도록 상기 돌출부가 상기 걸림부의 하부측에 배치되는 것을 특징으로 하는 추락방지형 열차단구조체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 리플렉터는 상기 상부 리플렉터보다 더 작은 높이를 갖도록 구비되는 것을 특징으로 하는 추락방지형 열차단구조체.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 걸림부는 상기 하부 리플렉터의 하부단으로부터 상부로 일정높이 이격배치되고 상기 하부 리플렉터의 하부단에는 테두리를 따라 내측으로 일정길이 연장되는 연장부가 구비되는 것을 특징으로 하는 추락방지형 열차단구조체.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 돌출부는 하부면이 상기 연장부의 상부면과 면접되는 것을 특징으로 하는 추락방지형 열차단구조체.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 리플렉터는 상부단에 테두리를 따라 외측으로 연장되는 제1플랜지가 구비되고, 상기 외부 리플렉터는 상부단에 테두리를 따라 외측으로 연장되는 제2플랜지가 구비되며, 상기 제1플랜지의 하부면이 상기 제2플랜지의 상부면에 면접되는 것을 특징으로 하는 추락방지형 열차단구조체.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1플랜지에는 외측으로 돌출되는 적어도 하나의 돌부가 구비되고 상기 제2플랜지에는 상기 돌부가 결합되는 회전방지홈이 구비되어 상기 하부 리플렉터와 내부 리플렉터의 결합시 내부 리플렉터가 회전되는 것을 구속하는 것을 특징으로 하는 추락방지형 열차단구조체.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 리플렉터와 외부 리플렉터의 사이에는 단열재가 추가적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 추락방지형 열차단구조체.
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