KR101506726B1 - 가스분사노즐을 구비한 열처리로 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 예컨대, 적층 세라믹 커패시터 등의 소성 공정에 이용되는 열처리로에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 분위기 가스를 열처리로 내부에 고르게 분사하는 가스분사노즐을 구비한 열처리로에 관한 것이다. 본 발명에 따른 가스분사노즐을 구비한 연속식 열처리로는 머플의 내부 바닥면에 설치되며, 머플의 내부공간을 향하는 복수 노즐 설치구멍이 형성된 급기 박스와, 상기 급기 박스의 복수의 노즐 설치구멍에 각각 설치된 복수의 가스분사노즐과, 상기 급기 박스와 연통되어 상기 급기 박스에 가스를 공급하도록 구성된 급기 파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 열처리로는 가스분사노즐을 통해서 피소성물에 가스를 균일하게 공급할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 이송수단으로 메쉬 벨트를 사용하지 않는 실시예의 경우에는 가스의 흐름이 메쉬 벨트에 의해서 차단되지 않기 때문에 더욱더 가스를 균일하게 공급할 수 있다는 장점이 있다.

Description

가스분사노즐을 구비한 열처리로{Furnace with gas nozzle}

본 발명은, 예컨대, 적층 세라믹 커패시터 등의 소성 공정에 이용되는 열처리로에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 분위기 가스를 열처리로 내부에 고르게 분사하는 가스분사노즐을 구비한 열처리로에 관한 것이다.

열처리로는 비연속식 열처리로(Batch Type Furnace)와 연속식 열처리로(Continuous Type Furnace)로 나눌 수 있다. 비연속식 열처리로는 사이클 단위로 제품을 적재 가동하는 방식으로서 열처리가 완전히 끝날 때까지 제품이 로 내부에 머무르는 방식을 말한다.

연속식 열처리로란 제품의 열처리조건, 즉 온도 프로파일, 산소 농도 등을 지정해놓고 제품이 직접 이동하며 정해진 조건에 따라 열처리 되는 방식으로 비연속식 열처리로에 비해 대량 생산에 적합하다는 장점이 있다.

연속식 열처리로는 피소성물의 가열방식에 따라서 연소불꽃이 직접 닿는 직접가열식과 금속 재질의 터널인 머플을 사이에 두고 간접적으로 가열하는 머플식이 있다. 직접가열식은 열의 손실이 적다는 장점은 있으나, 피소성물을 일정하게 가열하지 못하고, 피소성물을 더럽히고 손상시킬 수 있으므로 적층 세라믹 커패시터, 칩인덕터 등과 같은 전자부품을 생산하는 공정에서는 머플식 열처리로를 사용한다.

도 1은 종래의 연속식 열처리로를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 머플식 열처리로는 피소성물(W)이 이송되는 머플(1)과, 상기 머플(1)의 주위를 감싸서 가열하는 다수의 발열체(2)와, 상기 머플(1)에 분위기 가스를 공급하는 급기 장치(3)와, 상기 피소성물(W)로부터 발생하는 바인더 분해 가스를 배출하는 배기 장치(4)와 상기 피소송물(W)을 입구에서 출구방향으로 이송하는 이송부(5)와 상기 머플(1)과 발열체(2)를 고정하는 로체(6)를 갖추고 있다.

머플(1)은 피소성물(W)을 일정하게 가열하기 위한 수단이며, 소성 분위기를 유지하기 위한 수단이다. 머플(1)내의 압력이 대기압보다 크도록 급기량과 배기량을 조절하면 외부 공기의 유입을 방지하면서 원하는 소성 분위기를 얻을 수 있다.

발열체(2)는 전후 방향(길이 방향)을 따라 온도를 개별적으로 설정할 수 있도록 복수 개가 마련되어 있다. 발열체(2)는 열처리로의 내부를 원하는 온도로 설정하기 위한 것으로서, 복수의 발열체(2)가 모여 각각 예비 소성(탈바인더)구간, 소성 구간 및 서냉 구간으로 구획되어 있다.

급기 장치(3)는 머플(1)내부의 압력이 양압이 되도록 유지시켜주며, 원하는 소성 분위기를 만들어 주기 위해서 일정한 비율로 혼합된 가스를 공급해주는 역할을 한다. 급기 장치(3)는 머플(1)의 바닥면에 설치된다.

배기 장치(4)는 피소성물(W)로부터 발생하는 가스를 흡입하는 가스 흡입 부재(7)와 가스 흡입 부재(7)와 연결된 배기관(8)과 흡입된 가스를 외부로 배출하는 배기구(9)를 포함한다. 급기 장치(3)에서 공급되는 가스량이 배기 장치(4)에서 배출되는 가스량에 비해 많아야 머플(1)내에 양압이 유지될 수 있다. 과량의 가스는 배기구(9)가 아니라 머플(1)의 입구와 출구로 배출된다.

등록특허 제10-1037990호

급기 장치에서 공급된 가스는 가능하면 균일하게 피소성물에 공급되는 것이 바람직하다.

종래의 열처리로는 급기 장치로서 복수의 관통구멍이나 관통슬롯이 균일하게 형성되어 있는 급기 박스를 사용하였으며, 이송 수단으로서 인코넬이나 서스 재질의 메쉬 벨트를 사용하였다.

급기 박스의 관통구멍이나 관통슬롯을 균일하게 형성하는 것은 한계가 있다. 또한, 급기 박스에서 공급된 가스는 메쉬 벨트를 이루는 철선에 충돌한 후메쉬 벨트의 개구를 통해서만 공급된다. 따라서 메쉬 벨트의 철선 위에 위치하는 피소성물에 는 분위기 가스가 전달되기 어렵다. 또한, 메쉬 벨트는 고온에서 충분한 강도를 유지하기 위해서 촘촘하게 형성되어 있으므로 급기 박스에서 공급된 가스의 일부는 메쉬 벨트를 통과하여 피소성물과 접촉하는 대신, 메쉬 벨트와 머플 측면 사이의 공간을 통과한 후 바로 배기 장치에 의해서 제거될 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 피소성물에 가스를 균일하게 공급할 수 있는 급기 장치와 이송 수단을 구비한 열처리로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 로체의 내부에 머플(Muffle)이 배치되고, 이송수단에 의해 피소성물을 그 머플의 내부를 통해 연속적으로 이송시키면서 소성하는 연속식 열처리로에 있어서, 상기 머플의 내부 바닥면에 설치되며, 머플의 내부공간을 향하는 복수 노즐 설치구멍이 형성된 급기 박스와, 상기 급기 박스의 복수의 노즐 설치구멍에 각각 설치된 복수의 가스분사노즐과, 상기 급기 박스와 연통되어 상기 급기 박스에 가스를 공급하도록 구성된 급기 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분사노즐을 구비한 연속식 열처리로가 제공된다.

상술한 가스분사노즐을 구비한 열처리로에 있어서, 상기 급기 파이프는 상기 머플의 바닥면에 상기 머플의 길이방향으로 길게 형성된 홈에 설치되며, 상기 머플의 바닥면을 향하는 면에 복수의 관통구멍이 형성되며, 상기 급기 박스는 상기 머플의 바닥면을 향하는 면의 적어도 일부가 개방되며, 상기 급기 박스와 상기 급기 파이프는 상기 머플의 바닥면을 사이에 두고 위 아래로 배치되며, 상기 머플의 바닥면에 형성된 관통구멍을 통해서 연통되는 것이 바람직하다. 급기 파이프를 흐르는 분위기 가스가 머플을 가열하기 위한 발열체에 의해서 머플의 내부 온도와 유사한 온도로 가열된 상태로 머플 내부로 공급된다는 장점이 있기 때문이다.

상기 복수의 가스분사노즐은 인접하는 가스분사노즐에서 분사된 가스가 피소성물의 주행면 아래에서 서로 교차하도록 배치되는 것이 바람직하다.

상술한 가스분사노즐을 구비한 열처리로에 있어서, 상기 이송수단은, 상기 머플의 길이방향을 따라서 서로 나란히 상기 머플의 내부를 순환 주행하는 무한궤도 형태의 복수의 체인과, 상기 복수의 체인을 구동하는 복수의 구동 스프로킷 및 아이들 스프로킷과, 상기 복수의 체인의 사이를 연결하며, 서로 일정한 간격으로 이격되어 배치된 복수의 핀을 포함할 수 있다. 상기 복수의 체인은 세라믹 체인인 것이 바람직하다. 상기 이송수단을 쓰면, 가스의 흐름이 메쉬 벨트에 의해서 차단되지 않기 때문에 더욱더 가스를 균일하게 공급할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에 따른 열처리로는 가스분사노즐을 통해서 피소성물에 가스를 균일하게 공급할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 이송수단으로 메쉬 벨트를 사용하지 않는 실시예의 경우에는 가스의 흐름이 메쉬 벨트에 의해서 차단되지 않기 때문에 더욱더 가스를 균일하게 공급할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 열처리로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 열처리로의 일실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 열처리로의 A영역을 확대한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 열처리로의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 열처리로의 일부를 나타낸 정단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 열처리로의 일부를 나타낸 측단면도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항에 의해서 정의될 뿐이다.

도 2는 본 발명에 따른 연속식 열처리로의 일실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 열처리로의 A영역을 확대한 도면이다

도 2와 3을 참조하면, 본 발명에 따른 연속식 열처리로의 일실시예는 종래의 연속식 열처리로 마찬가지로 피소성물(W)이 이송되는 머플(10)과, 머플(10)을 가열하는 복수의 발열체(2)와, 머플(10) 내부에 분위기 가스를 공급하는 급기 장치(100)와, 피소성물(W)로부터 발생하는 바인더 분해 가스를 흡입하는 배기 장치(4)와 피소송물(W)을 머플(10) 입구에서 머플(10) 출구방향으로 이송하는 이송수단(200)과 상기 머플(10)과 발열체(2)를 고정하는 로체(6)를 포함하는바, 종래의 연속식 열처리로와 구조와 기능이 동일한 구성요소에 대해서는 상세한 설명은 생략하고, 동일한 참조부호를 부여한다.

이하에서는 종래의 연속식 열처리로와 구성과 기능에 차이가 있는 급기 장치(100)와 이송수단(200)에 대해서 상세히 설명한다.

우선, 도 3 내지 5를 참조하여 급기 장치(100)에 대해서 상세히 설명한다. 도 4는 도 2에 도시된 열처리로의 일부를 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 2에 도시된 열처리로의 일부를 나타낸 정단면도이며, 도 6은 도 2에 도시된 열처리로의 일부를 나타낸 측단면도이다.

급기 장치(100)는 머플(10)의 내부에 배치되는 급기 박스(110), 가스분사노즐(120) 및 급기 파이프(130)를 포함한다.

급기 박스(110)는 머플(10)의 내부 바닥면(11) 위에 배치된다. 급기 박스(110)의 머플(10)의 내부를 향하는 상면에는 복수의 노즐 설치구멍(112)이 형성되어 있다. 그리고 급기 박스(110)의 머플(10)의 바닥면(11)을 향하는 면에는 복수의 관통 구멍(114)이 형성되어 있다. 머플(10)의 폭이 넓은 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 머플(10)의 좌측과 우측에 분위기 가스를 공급할 수 있는 급기 박스(110)를 따로 설치할 수 있다.

급기 파이프(130)는 가스 봄베 등 열처리로 외부의 가스 저장 장치와 연결되어 있다. 급기 파이프(130)는 가스 저장 장치에 저장된 가스 또는 가스 혼합 장치를 통해서 혼합된 분위기 가스를 머플(10) 내에 공급한다. 급기 파이프(130)는 머플(10)의 바닥면(11)에 길게 형성된 홈(13)에 설치된다. 머플(10)의 바닥면(11) 아래에는 발열체(2)가 설치되므로 분위기 가스는 발열체(2)에 의해서 가열된 상태로 머플(10)의 내부로 공급된다. 급기 파이프(130)의 머플(10)의 바닥면(11)을 향하는 면에는 복수의 관통구멍(132)이 형성되어 있다.

급기 파이프(130)를 통해서 공급된 분위기 가스는 머플(10)의 바닥면(11)에 형성된 관통구멍(15)과 급기 박스(110)의 바닥면에 형성된 관통구멍(114)을 통해서 급기 박스(110)의 내부에 전달된다. 머플(10)의 바닥면(11)에 형성된 관통구멍(15)은 급기 파이프(130)의 관통구멍(132)에 대응하는 위치에 형성되며, 급기 박스(110)의 바닥면에 형성된 관통구멍(114)은 머플(10)의 바닥면(11)에 형성된 관통구멍(15)에 대응하는 위치에 형성된다.

급기 박스(110)의 노즐 설치구멍(112)에는 가스분사노즐(130)이 설치된다. 가스분사노즐(130)은 급기 박스(110)에 전달된 가스를 머플(10)의 내부 공간(17)에 고르게 분사하는 역할을 한다. 가스분사노즐(130)은 약 120도 정도의 각도로 가스를 분사한다. 가스분사노즐(130)은 인접한 가스분사노즐(130)에서 분사된 가스가 피소성물이 주행하는 평면(140) 아래에서 서로 교차될 수 있을 정도의 간격으로서 배치되는 것이 바람직하다.

급기 파이프(130)를 통해서 공급된 분위기 가스는 급기 파이프(130)의 관통구멍(132), 머플(10)의 바닥면(11)에 형성된 관통구멍(15), 급기 박스(110)의 바닥면에 형성된 관통구멍(114)을 통과하여, 급기 박스(110)의 내부로 공급된 후 분사노즐(120)을 통해서 머플(10)의 내부 공간(17)으로 균일하게 공급된다.

이하에서는 도 2 내지 5를 참고하여 이송수단(200)에 대해서 설명한다. 이송수단(200)은 모터에 의해서 동일한 속도로 회전하는 세 개의 구동 스프로킷 및 아이들 스프로킷과 구동 스프로킷과 아이들 스프로킷에 의해서 머플(10)의 내부를 주행하는 무한궤도 형태의 세 개의 세라믹 체인(210)을 포함한다. 세 개의 세라믹 체인(210)은 서로 나란하게 머플(10)의 내부의 좌측과 우측 및 중앙에 각각 배치된다. 세 개의 세라믹 체인(210)은 모터의 회전동력에 따라서 동일한 속도로 주행한다. 세 개의 세라믹 체인(210)의 사이사이에는 복수의 세라믹 핀(220)이 일정한 간격으로 설치된다. 세라믹 핀(220)들은 피소성물을 지지하는 역할을 한다. 피소성물은 직접 세라믹 핀(220)들의 위에 적재될 수 있으나, 칩 형태의 전자부품과 같이 크기가 작은 피소성물의 경우에는 인코넬이나 서스 재질의 메쉬에 정렬된 상태로 적재된다. 이때에는 세라믹 핀(220)들 사이의 간격이 메쉬의 크기에 비해서 좁아야 한다.

상술한 이송수단(200)의 경우에는 세라믹 핀(220)들에 의해서 막힌 부분을 제외하고는 모두 개방되어 있으므로, 머플(10) 하부에 배치된 급기장치(100)에서 공급되는 분위기 가스가 피소성물에 직접 균일하게 공급될 수 있다는 장점이 있다.

이상, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

예를 들어 세 개의 세라믹 체인(210)을 사용하는 것으로 설명하였으나, 머플(10)의 폭에 따라서 한 쌍의 세라믹 체인을 사용할 수도 있으며, 네 개 이상의 세라믹 체인을 사용할 수도 있다.

2 : 발열체 4: 배기장치
6: 로체 10: 머플
11: 바닥면 13: 홈
15: 관통구멍 17: 내부 공간
100: 급기 장치 110: 급기 박스
112: 노즐 설치구멍 114: 관통구멍
120: 가스분사노즐 130: 급기 파이프
132: 관통구멍 200: 이송 장치
210: 세라믹 체인 220: 세라믹 핀

Claims (5)

1. 로체의 내부에 머플(Muffle)이 배치되고, 이송수단에 의해 피소성물을 그 머플의 내부를 통해 연속적으로 이송시키면서 소성하는 연속식 열처리로에 있어서,
   상기 머플의 내부 바닥면에 설치되며, 머플의 내부공간을 향하는 복수의 노즐 설치구멍이 형성된 급기 박스와,
   상기 급기 박스의 복수의 노즐 설치구멍에 각각 설치된 복수의 가스분사노즐과,
   상기 급기 박스와 연통되어 상기 급기 박스에 가스를 공급하도록 구성된 급기 파이프를 포함하며,
   상기 급기 파이프는 상기 머플의 바닥면에 상기 머플의 길이방향으로 길게 형성된 홈에 설치되며, 상기 머플의 바닥면을 향하는 면에 복수의 관통구멍이 형성되며,
   상기 급기 박스는 상기 머플의 바닥면을 향하는 면의 적어도 일부가 개방되며,
   상기 급기 박스와 상기 급기 파이프는 상기 머플의 바닥면을 사이에 두고 위 아래로 배치되며, 상기 머플의 바닥면에 형성된 관통구멍을 통해서 연통되는 것을 특징으로 하는 가스분사노즐을 구비한 연속식 열처리로.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 가스분사노즐은 인접하는 가스분사노즐에서 분사된 가스가 피소성물의 주행면 아래에서 서로 교차하도록 배치된 것을 특징으로 하는 가스분사노즐을 구비한 열처리로.
4. 제1항에 있어서,
   상기 이송수단은,
   상기 머플의 길이방향을 따라서 서로 나란히 상기 머플의 내부를 순환 주행하는 무한궤도 형태의 복수의 체인과,
   상기 복수의 체인을 구동하는 복수의 구동 스프로킷 및 아이들 스프로킷과,
   상기 복수의 체인의 사이를 연결하며, 서로 일정한 간격으로 이격되어 배치된 복수의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분사노즐을 구비한 열처리로.
5. 제4항에 있어서,
   상기 복수의 체인은 세라믹 체인인 것을 특징으로 하는 가스분사노즐을 구비한 열처리로.

Images