KR101619061B1 - 배관용 히터 - Google Patents

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박선일
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Abstract

본 발명은 배관용 히터에 관한 것으로서, 전 길이구간에 걸쳐 한 쌍의 분리면이 형성되어 있는 관형태의 단열층부와, 상기 단열층부를 둘러싸도록 상기 단열층부의 외표면에 결합된 외피와, 상기 단열층부의 내측에 설치된 발열선을 구비한 발열층부와, 상기 발열층부를 둘러싸도록 상기 발열층부의 내측에 설치된 내피를 갖는 배관용 히터에 있어서, 상기 단열층부는 폴리이미드 폼(Polyimide Foam)으로 형성된 폴리이미드폼층을 포함하고; 상기 폴리이미드폼층과 상기 발열선 사이에 배치되어 상기 폴리이미드폼층에 산재하는 기포가 상기 발열선으로부터 전달되는 열에 의해 소멸되는 것을 방지하는 보호층부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 단열성이 향상되고 용이하게 단열성을 증가시킬 수 있다.

Description

배관용 히터{Pipe Heater}
본 발명은 배관용 히터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배관을 적정 온도로 가열하기 위한 히터에 관한 것이다.
보온이나 가열 목적의 발열장치 중에는 화학적 물질 코팅, 증착 설비 또는 반도체 제작 설비 등과 연동되어 있는 배관을 적정 온도로 가열하여 배관 내벽에 쌓이는 잔유물(By-product)이 고착되는 것을 방지하기 위한 배관용 히터가 있다.
도5는 종래 따른 배관용 히터의 사시도이고, 도6 및 도7은 각각 종래 배관용 히터의 단면도이다.
종래의 배관용 히터는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 전 길이구간에 걸쳐 한 쌍의 분리면(111a)이 형성되어 있는 관형태의 단열층부(110)와, 단열층부(110)를 둘러싸도록 단열층부(110)의 외표면에 결합된 외피(142)와, 단열층부(110)의 내측에 설치된 발열선(121)을 구비한 발열층부(120)와, 발열층부(120)를 둘러싸도록 발열층부(120)의 내측에 설치된 내피(141)와, 외피(142)에 결합된 구속부(145)와, 발열선(121)에 전기적으로 연결된 리드선(132)과, 리드선(132)에 전기적으로 연결된 커넥터(131)를 갖고 있다.
단열층부(110)는 아라미드펠트(Aramid Felt)로 구현되어 있다.
이러한 구성을 갖는 단열층부(110)에 의해 발열선(121)에서 발생한 열이 외피(142)로 전달되는 것이 저지된다.
외피(142)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene)과 같은 절연재질을 사용하여 형성되어 있다.
발열부(120)는 발열선(121)에 더하여 발열선(121)을 지지하는 발열선지지기재(122)를 갖고 있다.
발열선(121)은 절연피복을 갖는 니크롬선으로 구현되어 있다.
이러한 구성을 갖는 발열선(121)은 실리카(sillica) 등과 같은 내열성 재질의 봉제실(123)에 의해 발열선지지기재(122)에 고정되어 있다.
발열선지지기재(122)는 유리섬유테이프로 제작되어 있다.
발열층부(120)가 설치된 상태에서 발열선(121)에서 발생한 열은 내피(141)를 통해 피가열대상, 즉 배관에 전달된다.
발열층부(120)에 의해 가열되는 온도는 센서에 의해 검출되고, 온도센서에 의해 검출된 온도값은 히터제어부(발열선에 공급되는 발열전압의 온오프 제어를 수행함) 또는 장치제어부(반도체공정장치 등)에 제공된다.
내피(141)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene)과 같은 절연재질을 사용하여 형성되어 있다.
구속부(145)는 외피(142)에 암수 벨크로테이프를 부착하는 방법으로 구현할 수 있다.
리드선(132)과 커넥터(131)를 통해 발열선(121)은 외부전원에 전기적으로 연결된다.
그런데 종래의 배관용 히터에 따르면, 단열층부(110)가 펠트(Felt)로 형성되어 있기 때문에 구조적으로 단열성이 낮고 두께를 증대시켜 단열성을 증가시키는 데 한계가 있다는 문제점이 있었다.
관련 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 10-1439989호(등록일자: 2014년 9월 3일, 발명의 명칭 : 배관용 히터 및 배관히터용 전자파 차폐장치)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 위에서 설명한 종래의 배관용 히터에 관한 기술이 개시되어 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 단열성이 향상되고 용이하게 단열성을 증가시킬 수 있도록 한 배관용 히터를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 전 길이구간에 걸쳐 한 쌍의 분리면이 형성되어 있는 관형태의 단열층부와, 상기 단열층부를 둘러싸도록 상기 단열층부의 외표면에 결합된 외피와, 상기 단열층부의 내측에 설치된 발열선을 구비한 발열층부와, 상기 발열층부를 둘러싸도록 상기 발열층부의 내측에 설치된 내피를 갖는 배관용 히터에 있어서, 상기 단열층부는 폴리이미드 폼(Polyimide Foam)으로 형성된 폴리이미드폼층을 포함하고; 상기 폴리이미드폼층과 상기 발열선 사이에 배치되어 상기 폴리이미드폼층에 산재하는 기포가 상기 발열선으로부터 전달되는 열에 의해 소멸되는 것을 방지하는 보호층부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 히터에 의해 달성된다.
여기서 발열선에서 폴리이미드폼층으로 전달되는 열의 양을 감소시킬 수 있도록, 상기 보호층부는 폴리이미드 필름으로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 직물이 갖는 단열성 저하문제를 해소하면서 높은 융점 특성을 갖는 폴리이미드 섬유(Polyimide Fiber)를 사용하여 보호층부를 형성할 수 있도록, 상기 보호층부는 폴리이미드 섬유(Polyimide Fiber)로 짠 직물의 양면에 폴리이미드수지를 코팅하여 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 따르면, 폴리이미드 폼(Polyimide Foam)으로 형성된 폴리이미드폼층을 포함하도록 단열층부를 형성하는 한편 폴리이미드폼층과 발열선 사이에 배치되어 폴리이미드폼층에 산재하는 기포가 발열선으로부터 전달되는 열에 의해 소멸되는 것을 방지하는 보호층부를 추가함으로써, 단열성이 향상되고(폼구조이면서 기포소멸이 방지된 결과) 용이하게(보호층부의 두께를 증가시키는 방법으로) 단열성을 증가시킬 수 있게 된다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 배관용 히터의 사시도,
도2 및 도3은 각각 본 발명의 실시예에 따른 배관용 히터의 단면도,
도4는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 도면,
도5는 종래 따른 배관용 히터의 사시도,
도6 및 도7은 각각 종래 배관용 히터의 단면도이다.
이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 배관용 히터의 사시도이고, 도2 및 도3은 각각 본 발명의 실시예에 따른 배관용 히터의 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 배관용 히터는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 전 길이구간에 걸쳐 한 쌍의 분리면(11a)이 형성되어 있는 관형태의 단열층부(10)와, 단열층부(10)를 둘러싸도록 단열층부(10)의 외표면에 결합된 외피(42)와, 단열층부(10)의 내측에 설치된 발열선(21)을 구비한 발열층부(20)와, 단열층부(10)와 발열선(21) 사이에 배치된 보호층부(44)와, 발열층부(20)를 둘러싸도록 발열층부(20)의 내측에 설치된 내피(41)와, 외피(42)에 결합된 구속부(45)와, 발열선(21)에 전기적으로 연결된 리드선(32)과, 리드선(32)에 전기적으로 연결된 커넥터(31)를 갖고 있다.
단열층부(10)는 폴리이미드 폼(Polyimide Foam)으로 형성된 폴리이미드폼층(11)을 갖고 있다.
외피(42)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene)과 같은 절연재질을 사용하여 형성되어 있다.
발열층부(20)는 발열선(21)에 더하여 발열선지지클로스(22)를 갖고 있다.
발열선(21)은 나선(裸線) 형태 또는 절연피복을 갖는 형태로 구현할 수 있다.
그리고 발열선(21)은 실리카(sillica) 등과 같은 내열성 재질의 봉제실(23)에 의해 발열선지지클로스(22)에 고정된다.
발열선지지클로스(22)는 유리섬유직물(glass fiber cloth) 등과 같은 내열성 재질을 사용하여 제작할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 발열층부(20)는 발열선(21)이 보호층부(44)의 내표면에 접촉하도록 설치된다.
보호층부(44)는 폴리이미드 섬유(Polyimide Fiber)로 짠 직물의 양면에 폴리이미드수지를 코팅하여 형성된 폴리이미드직물보호층(44a)을 갖고 있다.
폴리이미드직물보호층(44a)은 중간의 직물층 양측에 수지층(44b)이 형성되어 있다.
여기서 폴리이미드수지의 코팅은 폴리이미드직물을 액상의 폴리이미드수지에 침지시키는 공정, 폴리이미드직물에 묻은 폴리이미드수지의 두께를 조절하는 공정, 폴리이미드직물에 묻은 폴리이미드수지를 건조시키는 공정(섭씨 200도 내지 400 정도가 바람직함) 등을 거쳐 실시하거나, 또는 표면에 다수의 수지수용홈이 분산 형성된 코팅롤러(탱크 내부에 저장된 액상의 폴리이미드수지에 부분적으로 잠긴 상태로 코팅롤러를 회전시키면 수지수용홈에 폴리이미드수지가 수용될 수 있음)와 가압롤러 사이를 폴리이미드직물을 통과시키면서 폴리이미드직물에 폴리이미드수지를 묻히는 공정, 폴리이미드직물에 묻은 폴리이미드수지를 건조시키는 공정(섭씨 200도 내지 400 정도가 바람직함) 등을 거쳐 실시할 수 있다.
그리고 폴리이미드수지의 코팅시 소포제 등이 첨가될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 보호층부(44)는 폴리이미드폼층(11)과 발열선(21) 사이에 배치되어 폴리이미드폼층(11)에 산재하는 기포가 발열선(21)으로부터 전달되는 열에 의해 소멸되는 것을 방지하는 작용을 한다.
내피(41)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene)과 같은 절연재질을 사용하여 형성되어 있다.
내피(41)는 한 쌍의 종단피(43)를 통해 외피(42)에 연결되어 있다.
구속부(45)는 외피(42)에 암수 벨크로테이프를 부착하는 방법으로 구현할 수 있다.
리드선(32)과 커넥터(31)를 통해 발열선(21)은 외부전원에 전기적으로 연결된다.
한편 전술한 실시예에서는 폴리이미드 섬유(Polyimide Fiber)로 짠 직물의 양면에 폴리이미드수지를 코팅하여 보호층부(44)를 형성하고 있으나, 폴리이미드필름을 사용하여 보호층부(44)를 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 폴리이미드 폼(Polyimide Foam)으로 형성된 폴리이미드폼층(11)을 포함하도록 단열층부(10)를 형성하는 한편, 폴리이미드폼층(11)과 발열선(21) 사이에 배치되어 폴리이미드폼층(11)에 산재하는 기포가 발열선(21)으로부터 전달되는 열에 의해 소멸되는 것을 방지하는 보호층부(44)를 추가함으로써, 단열성이 향상되고(폼구조이면서 기포소멸이 방지된 결과) 용이하게(보호층부의 두께를 증가시키는 방법으로) 단열성을 증가시킬 수 있게 된다. 보호층부(44)가 없는 상태에서는 도4에 도시된 바와 같이 폴리이미드폼층(11)에 산재하는 기포가 발열선(21)으로부터 전달되는 열에 의해 소멸되고, 이에 따라 폴리이미드폼층(11)에 발열선(21) 자국이 생기게 된다.
그리고 폴리이미드 필름으로 보호층부(44)를 형성함으로써, 발열선(21)과 폴리이미드폼층(11)의 접촉면적을 줄여 발열선(21)에서 폴리이미드폼층(11)으로 전달되는 열의 양을 감소시킬 수 있게 된다. 폴리이미드필름으로 형성된 보호층부는 구조적으로(폼형태가 아님) 폴리이미드폼보다 단위 체적당 받는 열량이 적기 때문에 보호층부의 손상은 발생하지 않는다.
또한 폴리이미드 섬유(Polyimide Fiber)로 짠 직물의 양면에 폴리이미드수지를 코팅하여 보호층부(44)를 형성함으로써, 직물이 갖는 단열성 저하문제를 해소하면서 높은 융점(섭씨 400도 정도) 특성을 갖는 폴리이미드 섬유(Polyimide Fiber)를 사용하여 보호층부(44)를 형성할 수 있게 된다. 폴리이미드 섬유로 짠 직물의 양면에 폴리이미드수지를 코팅하여 형성된 보호층부는 구조적으로(폼형태가 아님) 폴리이미드폼보다 단위 체적당 받는 열량이 적기 때문에 보호층부의 손상은 발생하지 않는다.
10, 110 : 단열층부 11 : 폴리이미드폼층
20, 120 : 발열층부 21, 121 : 발열선
22 : 발열선지지클로스 32, 132 : 리드선
41, 141 : 내피 42, 142 : 외피
43, 143 : 종단피 44 : 보호층부
122 : 발열선지지기재

Claims (3)

  1. 전 길이구간에 걸쳐 한 쌍의 분리면이 형성되어 있는 관형태의 단열층부와, 상기 단열층부를 둘러싸도록 상기 단열층부의 외표면에 결합된 외피와, 상기 단열층부의 내측에 설치된 발열선을 구비한 발열층부와, 상기 발열층부를 둘러싸도록 상기 발열층부의 내측에 설치된 내피를 갖는 배관용 히터에 있어서,
    상기 단열층부는 폴리이미드 폼(Polyimide Foam)으로 형성된 폴리이미드폼층을 포함하고;
    상기 폴리이미드폼층과 상기 발열선 사이에 배치되어 상기 폴리이미드폼층에 산재하는 기포가 상기 발열선으로부터 전달되는 열에 의해 소멸되는 것을 방지하는 보호층부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호층부는 폴리이미드 필름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배관용 히터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보호층부는 폴리이미드 섬유(Polyimide Fiber)로 짠 직물의 양면에 폴리이미드수지를 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 배관용 히터.
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