KR101525817B1 - 모듈화된 히팅 자켓 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프(10), 플랜지(20) 및 엘보우(30)를 포함하는 파트를 각각 결합하여 설치되는 배관에 열량을 공급하는 히팅 자켓 조립체(50)에 있어서, 각각의 파트에 대응되는 모듈화된 히팅 자켓(51, 52, 53, 54)을 미리 제작하고, 상기 설치된 배관에 상기 모듈화된 히팅 자켓(51, 52, 53, 54)을 적용하여 설치하는 것을 특징으로 하는 히팅 자켓 조립체(50)에 관한 것이다.

Description

모듈화된 히팅 자켓 조립체 {MODULAR HEATING JACKET ASSEMBLY}

본 발명은 반도체, LCD 제조 공정에 설치된 가스 배기관의 온도를 가열하는 히팃 자켓에 관한 것으로 특히, 화학기상증착(CVD)공정에서와 같이 가스 배기관에 파우더가 발생하는 것을 방지하고자 상기 가스 배기관을 가열하는 히팅 자켓에 관한 것이다.

반도체,LCD 제조공정에서 여러가지 공정을 거치고 있으며, 특히 PFC(과불산화탄소)계열의 가스를 사용하는 화학기상증착(CVD) 공정에서는 온도가 떨어진 가스 배기관에서 파우더가 자연적으로 생성되어 이로 인한 배기 파이프의 막힘, 진공 펌프의 다운 등 장비 운전 효율에 막대한 지장을 초래하고 있다.

따라서 이러한 배기가스배관의 막힘을 해결하고자 주기적인 해체로 파이프 내 파우더를 세척하여 파우더를 제거해야 하는데 이러한 작업은 시간적, 경제적, 효율적면에서 큰 손실이 아닐수 없었다.

이러한 파우더 생성을 방지 또는 생성시간을 연장시키고자 상기 배기관에 배기관 온도를 가열할 수 있는 히팅 자켓을 설치하였다.

보통, 이러한 히팅 자켓의 설치로 배기파이프의 온도를 80~200C 정도로 가열하여 파우더생성을 방지하고 있다.

그러나, 상기 배기관, 장애물, 지지대(Support), 브라켓(Braket), 엘보우(Elbow)등이 어떠한 모양을 이루게 될 것인지 사전에 알 수 없어 히팅 자켓을 미리 제작을 할 수 없다.

따라서, 히팅 자켓을 설치하기 위해서는 배기 파이프가 설치된 후 설치된 파이프의 치수를 스케치한 후 히팅자켓을 설계,제작하고 설치작업에 들어가게 되므로 배기관 완료후 히팅자켓이 설치되기까지 수십일이 소요되었다.

그러나, 세계반도체 시장의 치열한 경쟁에서 신속한 설비완료로 생산에 돌입해야하는 상황에서 히팅 자켓 설치 소요시간이 수십일이 된다는 것은 바람직하지 못하며 이를 단축하려는 요구가 있었다.

또한, 배기 파이프 모양대로 히팅자켓을 제작하면, 향후 장비이설이라든지 개조를 위하여 배관이 조금이라도 변경될 시 이미 설치되었던 히팅 자켓은 새로 이설 및 개조된 배관에 맞지 않아 히팅 자켓 자체에 결함이 없음에도 불구하고 재사용이 불가하여 폐기처분해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 설치된 히팅 자켓에서는 특정 단위[node]의 온도 데이터를 받아 히팅 자켓 전체의 각각의 단위[node]에 대하여 병렬제어를 통해서 전체를 히팅 하였으나, 이는 각 단위별 데이터를 반영하지 못하여 안정적이고 균일한 열 분포를 만들 수 없었다.

히트 자켓과 관련하여 특허 공개 번호10-2010-0093962로 "상부천과 하부천을 갖는 투명 히팅 자켓" 및 등록 번호 10-0990157-0000로 "단열 히팅 자켓 및 그 제조방법"가 공개되었으나, 이들은 히팅 자켓 자체의 구조 및 형상에 관한 것으로 상기와 같이 배기파이프에 히팅 자켓을 설치하는 과정에서 발생하는 문제점을 해결하고 있지는 않다.

1. 공개특허 제10-2010-0093962로 "상부천과 하부천을 갖는 투명 히팅 자켓" 2. 등록특허 제 10-0990157로 "단열 히팅 자켓 및 그 제조방법"

본 발명은 배기 파이프가 설치된 후 설치된 파이프의 칫수를 스케치한 후 히팅자켓을 설계,제작하고 설치작업에 들어가게 되어 설치시간이 많이 소요되는 문제점을 개선하고자 한다.

또한, 히팅 자켓이 장비이설 또는 개조에 의하여 배관이 변경될 때 이미 설치되었던 히팅 자켓을 재활용 할 수 있게 하고자 한다.

또한, 본 발명에서는 각각의 단위[node]에 대하여 개별 직렬제어를 하여 안정적이고 효과적인 히팅을 하고자 한다.

또한, 본 발명에서는 일률적인 열선의 배열이 아닌 열손실이 발생할 수 있는 부분에서 보다 촘촘한 배열을 하여 온도 차이를 줄이고자 한다.

본 발명은 파이프(10), 플랜지(20) 및 엘보우(30)를 포함하는 파트를 각각 결합하여 설치되는 배관에 열량을 공급하는 히팅 자켓 조립체(50)에 있어서, 각각의 파트에 대응되는 모듈화된 히팅 자켓(51, 52, 53, 54)을 미리 제작하고, 상기 설치된 배관에 상기 모듈화된 히팅 자켓(51, 52, 53, 54)을 적용하여 설치하는 것을 특징으로 하는 히팅 자켓 조립체(50)에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 상기 모듈화된 히팅 자켓(51, 52, 53, 54)들의 각각의 접촉 부위에는 띠 형상의 히팅 자켓을 추가로 덧대어 보온 효과를 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 모듈화된 히팅 자켓들(51, 52,, 53, 54)들이 모여 각각의 노드(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)를 구성하게 되고, 각각의 노드(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)에는 센서를 설치하여 제어기에 연결하고, 상기 제어기는 각각의 센서(80a, 80b, 80c, 80d, 80e)로부터 받은 데이터에 의하여 각각의 노드(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 모듈화된 히팅 자켓(51, 52, 53, 54)은 열선을 구비하고 있으며, 상기 열선의 간격은 상기 모듈화된 히팅 자켓 각각의 열상태에 따라 균일하지 않게 배열될 수 있으며 특히 상기 모듈화된 히팅 자켓의 가장자리로 갈수록 폭이 좁아질 수 있다.

본원 발명은 종래 배관을 감싸는 일체형 히팅자켓을 개별 요소(파이프, 엘보우, 플랜지)의 크기에 맞추어 미리 제작하여, 향후 설치되는 배관에 따라 개별적으로 미리 제작한 히팅 자켓을 배관에 맞추어 설치함으로써, 설치 시간을 감소시켰으며 각각의 히팅 자켓은 설치후 분해되어도 재사용이 가능하도록 하였다.

또한, 본원 발명은 개별적인 히팅 자켓을 커넥터로 연결하고, 각각의 개별적 히팅 자켓을 콘트롤러가 직렬로 연결하여 직접 제어하여 실시간으로 각각의 히팅 자켓에 안정적인 열량을 공급할 수 있도록 하였다.

또한, 본원 발명에서는 히팅 자켓의 열손실이 발생하는 부분을 보다 촘촘하게 하여 균일한 온도가 배관에 공급되도록 하였다.

도 1은 종래 히팅 자켓의 설치 도면이다.
도 2는 종래 히팅 자켓이 설치된 상태에서의 제어 모습을 보여주는 도식도 이다.
도 3은 도 2의 히팅 자켓이 노드별 분해된 상태를 보여주는 도식도이다.
도 4는 본 발명의 히팅 자켓 조립체의 설치 도면이다.
도 5는 본 발명의 히팅 자켓 조립체가 설치된 상태에서의 제어 모습을 보여주는 도식도 이다.
도 6은 도 5의 히팅 자켓 조립체의 노드별 분해된 상태를 보여주는 도식도이다.
도 7은 히팅 자켓안의 열선 배열 상태를 보여주는 도면이다.
도 8은 히팅 자켓의 두께와 단열 효과를 보여주는 그래프이다.

도 1은 종래 일체형으로 구성되는 히팅자켓의 설치 도면으로 일반적으로 히팅 자켓(50)이 설치되는 배관은 파이프(10), 플랜지(20), 엘보우(30) 및 파이프(40)와 같은 구성으로 이루어진다.

종래의 히팅 자켓(50)은 상기 배관 파트별(파이프, 플랜지, 엘보우 등등)로 구분없이 일체형으로 덮는 구성이 되고 커넥터(60)에 의하여 외부로부터 히팅 자켓(50)에 전력이 공급되어 히팅 자켓(50)을 가열하는 구성이었다.

이와 같이, 일체형으로 이루어진 구성에서는 기존의 현장 상황에 따른 맞춤식 제품 생산이므로 제작기간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

도 2는 도3의 종래 설치된 히팅 자켓 구성이 개별적으로 분리되어 보여주는 도면이며, 도 2 내지 도 3의 종래 히팅 자켓에서는 하나의 기본 노드(50a)에 설치된 센서 (예: 열전대) (80)로부터 온도 데이터가 제어기(70)에 보내지고 제어기(70)는 상기 온도 데이터를 기초로 각각의 노드(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)를 하나의 전원선에 의하여 병렬적으로 제어하였다.

그러나, 이와 같이 하나의 기본 노드(50a)의 데이타에 의하여 전체의 노드(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)를 제어하므로 노드별 전원 및 부하(watt-load) 편차가 또는 노드별 온도 편차가 발생하는 등 균일하고 안정적인 제어가 되지 않았다.

즉, 기본 노드(50a)에 의하여 나머지 노드(50b, 50c, 50d, 50e)도 제어되므로 나머지 노드에는 필요 없는 전력이 소모되거나 또는 역으로 필요한 전력이 공급되지 않는 경우가 발생할 수 있다.

또한, 종래 히팅 자켓은 각각이 나누어져 있지 않아 어느 한 구간에서 불량이 있어도 전체에 영향을 미치게 되고, 구체적으로 어디서 불량인지 다시 체크해야되는 문제점이 있었다.

이에 본원 발명은 도 4에 도시된 것과 같이 배관을 구성하는 파이프(10), 플랜지(20), 엘보우(30) 및 파이프(40)의 각각의 파트별 특성에 맞게 히팅 자켓(51, 52, 53, 54)를 미리 제작하여 배관이 설치된 경우 미리 제작된 파트별 히팅 자켓을 조립하여 설치하도록 한 것이다.

이와 같이 기존에는 현장 상황에 따른 맞춤식 제품 생산으로 인해 제작기간이 많이 소요되었던 것을 파트별 규격화된 제품을 적용하여 시공 기간을 단축하도록 하였다.

또한, 도 5는 도6의 본 발명의 히팅 자켓 조립체의 구성을 개별적으로 분리하여 보여주는 도면이며, 도 5 내지 도 6의 히팅 자켓 조립체에서는 각각의 노드(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)에 설치된 센서 (예: 열전대) (80a, 80b, 80c, 80d, 80e)로부터 온도 데이터가 제어기(70)에 보내지고 제어기(70)은 각각의 노드(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)를 1:1로 제어하도록 하여 각각의 노드 데이터에 따라 각각의 히터를 실시간으로 제어하므로 안정적이고 효과적인 히팅을 할 수 있게 하였다.

노드(50a, 50b, 50c, 50d, 50e) 각각은 파트별 특성에 맞게 구성되는 히팅 자켓(51, 52, 53, 54)들을 포함하며, 1개의 제어기가 직렬로 제어 가능한 것이다.

이와같이, 본 발명에서는 각각의 노드별로 체크가 가능하므로 문제가 발생시 어느 지점에서 발생하였는지 즉각적인 체크가 가능하여 신속한 대처가 가능하게 되었다.b7

또한, 본 발명에서는 도 7에 도시된 것과 같이 히팅 자켓안의 열선이 가장자리로 갈수록 폭이 좁아지는 배열을 이루도록 하였다.

이는 각각의 자켓의 가장자리에서 외부 노출에 의한 열손실이 발생하거나 자켓과 자켓 연결 부분에는 연속적인 상태가 아니어서 열손실이 발생할 수 있으므로 이를 고려하여 열량을 추가로 분포하는 것이 바람직하다.

따라서, 자켓 가장자리에서 열선을 보다 촘촘히 하는 것이 바람직한 것이다.

또한, 본 발명에서는 플랜지와 같이 다른 파트(엘보우 또는 파이프)에 비하여 직경의 차이가 있거나 상대적으로 크기가 작은 경우에는 열선 배열을 보다 촘촘히 하여 열 손실을 보상해 주는 것이 바람직하다.

예를 들어, 엘보우 또는 파이프와 연결되는 플랜지는 직경에서 다른 파트와 차이가 있는데 이러한 경우 공백(뜨는 공간) 또는 단차에 의해 접촉면이 작아질 수 있고 열손실이 발생할 수 있다.

따라서, 열손실을 보상하기 위해 열선 배열을 보다 촘촘히 할 필요가 있다.

또한, 플랜지의 폭이 5cm이고 열선 배열이 2cm이면 2줄에서만 열량이 공급되므로 보다 열선의 폭을 좁게 하여 접촉면을 증가시키는 것이 바람직하다.

또한, 파이프 고정 브라켓, 포트와 같이 배관이 복잡한 경우에 열손실이 발생할 수 있는데 이러한 곳에서도 열선을 보다 촘촘히 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 본원 발명에서 파트별 특성화된 자켓과 자켓의 중첩부분은 벌어질 수가 있으므로 추가로 50mm 정도의 띠를 덧대어서 열손실을 줄여줄 수 있다.

예를 들어, 본 발명에서는 히팅 자켓을 100,300,800,1000mm로 선 제작하여 재고를 비치하고 향후 설치되는 배관에 장착하도록 하며, 자켓과 자켓의 부분에서 약간의 틈이 생기거나 오버랩되는 부분이 생길 수 있으나, 상기 자켓과 자켓 사이는 상기 설명한 50mm정도의 띠로 덧대어 설치하여 열손실을 줄이는 것이다.

파이프 자켓의 제작길이를 100,300,800,1000mm으로 정할경우 100~1000mm까지 어떤 길이가 되든 조합으로 맞출수가 있다.

예를 들어, 200mm의 파이프는 100mm 두 개로, 500mm는 300mm와 100mm두 개로, 700mm는 300mm 두 개 100mm 하나와 같은 식으로 조합에 의하여 맞출 수 있다.

현장에서 파이프에 자켓을 설치하는 경우 파이프가 실제 1080mm인 경우와 같이 딱 맞아떨어지지 않는 경우가 발생하는데 280mm를 하나만 만들어서 800mm 짜리와 조합하여 설치할 수 있다.

이와 같이 종래에는 배관 시공후 스케치해서 그 배관 모양대로 자?을 제작해서 장착하는 것에 비하여 본원 발명과 같이 배관이 파트별 특성에 따라 미리 자켓을 제작함으로써 80%~90%의 공기를 단축 시킬 수 있게 된 것이다.

도 8의 그래프는 히팅 자켓 두께가 두꺼울수록 내피(히팅 자켓 안쪽) 온도와 외피 온도(히팅 자켓 외부 온도)의 차이가 큰 것을 보여주며, 이는 두께가 클수록 단열 효과가 크다는 것을 보여준다.

다만, 히팅 자켓의 두께가 너무 두꺼우면 작업성이 나빠지므로 보온재의 밀도를 높여서 두께를 줄이고 보온 효과를 크게 할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10, 40: 파이프 20:플랜지
30: 엘보우 50: 히팅 자켓 (조립체)
50a, 50b, 50c, 50d, 50e: 히팅 자켓
60: 커넥터 70: 제어기
80, 80a, 80b, 80c, 80d, 80e: 열전대

Claims (5)

1. 파이프(10), 플랜지(20) 및 엘보우(30)를 포함하는 파트를 각각 결합하여 설치되는 배관에 열량을 공급하는 히팅 자켓 조립체(50)에 있어서,
   각각의 파트에 대응되는 모듈화된 히팅 자켓(51, 52, 53, 54)을 미리 제작하고, 상기 설치된 배관에 상기 모듈화된 히팅 자켓(51, 52, 53, 54)을 적용하여 설치하며,
   상기 모듈화된 히팅 자켓(51, 52, 53, 54)들 사이의 접촉 부위에는 띠 형상의 히팅 자켓을 추가로 덧대며,
   상기 모듈화된 히팅 자켓(51, 52, 53, 54) 각각은 열선을 구비하고 있으며, 상기 열선의 간격은 상기 모듈화된 히팅 자켓 각각의 열상태에 따라 균일하지 않게 배열되는 것을 특징으로 하는 히팅 자켓 조립체(50).
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 열선의 간격은 상기 모듈화된 히팅 자켓의 가장자리로 갈수록 폭이 좁아지는 것을 특징으로 하는 히팅 자켓 조립체(50).

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