KR101852937B1

KR101852937B1 - 급속 냉각 장치 및 이를 구비한 열처리 오븐 시스템

Info

Publication number: KR101852937B1
Application number: KR1020160081265A
Authority: KR
Inventors: 김민형; 구본엽; 최재운; 여원재
Original assignee: (주)예스티
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2018-05-02
Also published as: KR20180002917A

Abstract

본 발명은 급속 냉각 장치 및 이를 구비한 열처리 오븐 시스템에 관한 것으로서, 특히, 가열 및 냉각과 같은 열처리가 짧은 시간 내에 반복적으로 수행되는 제조 공정 상에서 보다 빠른 시간 내에 열처리 챔버를 급속 냉각시키기 위한 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 급속 냉각 장치는 공기가 유통 가능하게 마련되는 순환 관로(100)와; 상기 순환 관로(100)의 일측에 마련되어, 냉각 대상 공기 또는 상기 순환 관로(100)로부터의 공기 중 어느 하나를 선택적으로 유입하는 입구측 3방 밸브(210)와; 상기 입구측 3방 밸브(201)로부터 유입되는 공기를 냉각수와 열교환 하여 냉각시키는 제1냉각부(300)와; 상기 제1냉각부(300)를 통과한 공기를 냉각사이클의 냉매와 열교환 하여 추가 냉각시키는 제2냉각부(400)와; 상기 제2냉각부(400)를 통과한 냉기를 압송하는 송풍기(500)와; 상기 송풍기(500)로부터의 냉기를 냉각 대상 챔버 또는 상기 순환 관로(100) 중 어느 하나로 유출시키는 출구측 3방 밸브(220)를 포함하여, 디스플레이 패널이나 반도체 웨이퍼 등의 제조 시, 유지보수 시간을 줄여 제품의 생산성을 높이는 한편, 냉각 효율을 높여 공정 시간을 줄일 수 있어 열처리 오븐에 대한 운용비용을 저감시킬 수 있도록 하는 것이다.

Description

급속 냉각 장치 및 이를 구비한 열처리 오븐 시스템{RAPID COOLING DEVICE AND HEAT-TREAT OVEN SYSTEM HAVING THE DEVICE}

본 발명은 급속 냉각 장치 및 이를 구비한 열처리 오븐 시스템에 관한 것으로서 특히, 가열 및 냉각과 같은 열처리가 짧은 시간 내에 반복적으로 수행되는 제조 공정 상에서 보다 빠른 시간 내에 열처리 챔버를 급속 냉각시키기 위한 장치로써, 디스플레이 패널이나 반도체 웨이퍼 등의 제조 시, 유지보수 시간을 줄여 제품의 생산성을 높이는 한편, 냉각 효율을 높여 공정 시간을 줄일 수 있어 열처리 오븐에 대한 운용비용을 저감시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

최근 들어 대형 TV나 컴퓨터와 같은 전기/전자기기의 급속한 발달 및 보급에 따라 디스플레이 패널이나 반도체 웨이퍼 등의 기술 역시 비약적으로 발전하고 있는 실정이다.

이러한 디스플레이 패널의 대형화 및 고해상도화는 물론 반도체 웨이퍼의 고집적화가 급속히 진행되고 있는 오늘날의 실정에 비추어 볼 때, 그 제조 설비가 담당하는 역할은 한층 더 중요시되고 있다.

일반적으로, 디스플레이 패널이나 반도체 웨이퍼 등을 제조하는 공정에서는 제조 특성상 가열이나 냉각과 같은 열처리를 수행해야만 한다.

즉, 디스플레이 패널이나 반도체 웨이퍼와 같은 열처리 대상물을 열처리 오븐에 넣은 상태에서, 가열하거나 냉각함으로써 열처리를 수행하고 있다.

최근에는 이러한 열처리 오븐 내에서의 열처리 온도를 다단으로 제어하거나 장시간 열처리를 행하는 경향이 높아지고 있다.

예를 들어, 가열되어 있는 상태의 열처리 오븐을 보다 빠른 시간 내에 신속하게 반복적으로 냉각시킬 필요가 있는 것이다.

따라서, 디스플레이 패널이나 반도체 웨이퍼와 같은 열처리 대상물의 제조 시 열처리 오븐에 대한 냉각 속도는 생산량과 직결되는 중요한 인자로 작용하는 것이다.

도 1은 종래의 자연 냉각식 열처리 오븐을 도시하는 평단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같은 종래의 자연 냉각식 열처리 오븐은, 상온의 공기가 공기 급기구(10)를 통하여 급기된 후, 순환 송풍기(20)에 의하여 열처리 오븐(2) 내부 전체를 순환하도록 함으로써, 열처리 오븐(2) 내부를 자연 냉각시키는 형태이다.

여기에서, 도면부호 30은 열처리 오븐(2) 내의 공기를 일부 배기시킬 수 있는 공기 배기구이며, 도면부호 40은 공기 가열 히터이다.

즉, 도 1에 도시한 종래의 자연 냉각식 열처리 오븐은, 기본적으로 상온의 공기를 이용하여 냉각을 실시하며, 냉각을 수행하기 위한 공기가 열처리 오븐(2) 내부 전체를 순환하고 있었다.

이에 따라, 종래의 자연 냉각식 열처리 오븐은, 냉각 효율이 낮고 열처리 오븐(2)을 냉각시키는데 비교적 오랜 시간이 소요된다는 단점을 가지고 있었다.

도 2는 종래의 강제 냉각식 열처리 오븐을 도시하는 일부절결 사시도이며, 도 3은 종래의 강제 냉각식 열처리 오븐에 대한 요부를 도시하는 정단면도이다.

종래의 강제 냉각식 열처리 오븐은 도 2에 도시한 바와 같이, 열처리 오븐(2)의 중앙을 가로지르도록 다공성 파이프 형태의 노즐(50)을 배치하고, 냉각수를 통해 상온 보다 낮은 온도로 냉각 시킨 공기를 상기 노즐(50)로 분사하고 있다.

이에 따라, 도 2 및 도 3에 예시한 바와 같이 상기 노즐(50)로부터 분사된 냉기는 열처리 대상물(1) 사이 공간을 통해 양측으로 이동한 후, 배기되는 것이다.

이러한 종래의 강제 냉각식 열처리 오븐은, 냉각수로 냉각시킨 공기를 이용한다는 점과, 이러한 냉기가 열처리 오븐(2) 내부 전체를 순환하지 않는다는 점에서 자연 냉각식 열처리 오븐에 비해 냉각 속도에 차이가 있었다.

하지만, 열처리 오븐(2) 내에 냉각을 위한 공기의 공급 방식 및 순환 형태에 따라서 냉각 속도에 영향을 미치지만, 궁극적으로는 보다 낮은 온도의 차가운 냉기를 공급하는 것이 열처리 오븐(2)의 냉각 속도에 가장 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.

즉, 종래의 자연 냉각식 또는 강제 냉각식 열처리 오븐과 같이, 열처리 오븐(2)의 냉각을 위해 단순히 상온의 공기나, 또는 냉각수만으로 냉각된 공기를 이용하는 데에는 분명 한계가 있었다.

이는 종래에 있어서 열처리 오븐(2)에 대한 냉각 속도를 크게 저하시키고, 이로 인해 열처리 오븐(2)에 대한 많은 유지보수 시간을 필요로 하며, 냉각을 위해 보다 많은 송풍량이 요구되기 때문에 열처리 오븐(2)의 운용비용 또한 높아지게 된다는 기술상의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 디스플레이 패널이나 반도체 웨이퍼 등의 제조 시 반복적으로 수행되는 가열 및 냉각의 열처리를 보다 빠른 시간 내에 수행할 수 있음으로써, 유지보수 시간을 줄여 제품의 생산성을 높이는 한편, 냉각 효율을 높여 공정 시간을 줄일 수 있어 열처리 오븐에 대한 운용비용을 저감시킬 수 있도록 하는 급속 냉각 장치 및 이를 구비한 열처리 오븐 시스템을 제공하고자 한다.

이러한 본 발명에 따른 급속 냉각 장치는, 공기가 유통 가능하게 마련되는 순환 관로와; 상기 순환 관로의 일측에 마련되어, 냉각 대상 공기 또는 상기 순환 관로로부터의 공기 중 어느 하나를 선택적으로 유입하는 입구측 3방 밸브와; 상기 입구측 3방 밸브로부터 유입되는 공기를 냉각수와 열교환 하여 냉각시키는 제1냉각부와; 상기 제1냉각부를 통과한 공기를 냉각사이클의 냉매와 열교환 하여 추가 냉각시키는 제2냉각부와; 상기 제2냉각부를 통과한 냉기를 압송하는 송풍기와; 상기 송풍기로부터의 냉기를 냉각 대상 챔버 또는 상기 순환 관로 중 어느 하나로 유출시키는 출구측 3방 밸브를 포함함으로써 달성된다.

여기에서, 상기 제1냉각부 및 상기 제2냉각부는 단열재를 포함하는 내부 챔버 내에 형성되고, 상기 내부 챔버는 단열재를 포함하는 외부 챔버 내에 수용되어 2중 챔버를 형성하는 것이 가능하다.

이와 더불어, 상기 제1냉각부는 서로 다른 직경의 통공이 형성된 다공패널이 다수 적층된 확산판부재와; 상기 확산판부재를 감싸 접촉하도록 배관되어, 냉각수 순환장치로부터 공급되는 냉각수가 내부로 순환하는 열교환 코일을 포함하는 것이 좋다.

이때, 상기 확산판부재는 서로 정렬된 통공을 통하여 공기가 순차적으로 통과하도록 적층된 전면 패널과, 중간 패널과, 배면 패널을 포함하고; 상기 중간 패널에는 제1직경의 통공이 형성되고; 상기 배면 패널에는 상기 제1직경을 초과하는 제2직경의 통공이 형성되며; 상기 전면 패널에는 상기 제1직경을 초과하는 직경의 입구와 상기 제1직경의 출구를 이루어 경사진 내주면을 갖는 테이퍼 형상의 통공이 형성되는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 제2냉각부는 냉매가 순환하여 냉각사이클을 구성하는 냉각기에 연결되어, 내부로 순환하는 냉매와 외부를 통과하는 공기 사이에 열교환을 실시하는 열교환기와; 상기 열교환기를 통과한 공기로부터 이물질을 여과시키는 필터부재를 포함하는 것이 양호하다.

바람직하게는, 상기 입구측 3방 밸브 및 상기 출구측 3방 밸브는 전기적 신호에 따라 절환되는 전자 절환 밸브인 것이다.

다음으로, 본 발명에 따른 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템은, 열처리 대상물을 열처리 하는 열처리 챔버와, 상기 열처리 챔버를 수용하는 본체와, 상기 열처리 챔버 내부의 공기 또는 상기 열처리 챔버 외부와 상기 본체 내부 사이의 공기 중 어느 하나를 연결 관로로 유입하는 흡기용 3방 밸브와, 상기 열처리 챔버와 상기 흡기용 3방 밸브 사이에 연결되어 상기 열처리 챔버로부터의 공기를 외부로 유출시키거나 또는 상기 흡기용 3방 밸브로 유통시키는 배기용 3방 밸브를 포함하는 열처리 오븐과; 공기가 유통 가능하게 마련되는 순환 관로와; 상기 순환 관로의 일측에 마련되어, 상기 연결 관로로부터의 공기 또는 상기 순환 관로로부터의 공기 중 어느 하나를 선택적으로 유입하는 입구측 3방 밸브와; 상기 입구측 3방 밸브로부터 유입되는 공기를 냉각수와 열교환 하여 냉각시키는 제1냉각부와; 상기 제1냉각부를 통과한 공기를 냉각사이클의 냉매와 열교환 하여 추가 냉각시키는 제2냉각부와; 상기 제2냉각부를 통과한 냉기를 압송하는 송풍기와; 상기 송풍기로부터의 냉기를 상기 열처리 챔버 내부 또는 상기 순환 관로 중 어느 하나로 유출시키는 출구측 3방 밸브를 포함하는 급속 냉각 장치를 포함함으로써 달성된다.

이와 더불어, 상기 제1냉각부는 서로 다른 직경의 통공이 형성된 다공패널이 다수 적층된 확산판부재와; 상기 확산판부재를 감싸 접촉하도록 배관되어, 냉각수 순환장치로부터 공급되는 냉각수가 내부로 순환하는 열교환 코일을 포함하는 것이 좋을 것이다.

바람직하게는, 상기 입구측 3방 밸브와, 상기 출구측 3방 밸브와, 상기 흡기용 3방 밸브와, 상기 배기용 3방 밸브는; 전기적 신호에 따라 절환되는 전자 절환 밸브인 것이다.

이상과 같은 본 발명은 디스플레이 패널이나 반도체 웨이퍼 등의 제조 시 반복적으로 수행되는 가열 및 냉각의 열처리를 보다 빠른 시간 내에 수행할 수 있음으로써, 유지보수 시간을 줄여 제품의 생산성을 높이는 한편, 냉각 효율을 높여 공정 시간을 줄일 수 있어 열처리 오븐에 대한 운용비용을 저감시킬 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 종래의 자연 냉각식 열처리 오븐을 도시하는 평단면도,
도 2는 종래의 강제 냉각식 열처리 오븐을 도시하는 일부절결 사시도,
도 3은 종래의 강제 냉각식 열처리 오븐에 대한 요부를 도시하는 정단면도,
도 4는 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템을 도시하는 개략적인 구성도,
도 5는 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템에 있어서 제1냉각부 및 제2냉각부를 도시하는 도,
도 6은 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템에 있어서 제1냉각부의 세부 구성을 도시하는 도,
도 7은 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템에 대한 작동예를 도시하는 도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 4는 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템을 도시하는 개략적인 구성도이며, 도 5는 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템에 있어서 제1냉각부 및 제2냉각부를 도시하는 도이다.

그리고, 도 6은 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템에 있어서 제1냉각부의 세부 구성을 도시하는 도로서, 도 6의 (a)는 사시도이며, 도 6의 (b)는 분해사시도이고, 도 6의 (c)는 정단면도이다.

또한, 도 7은 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템에 대한 작동예를 도시하는 도로서, 도 7의 (a)는 냉각된 공기를 열처리 오븐(2)에 공급하지 않는 순환 상태이며, 도 7의 (b)는 냉각된 공기를 열처리 오븐(2)에 공급하는 배출 상태이고, 도 7의 (c)는 냉각된 공기를 열처리 오븐(2)에 공급하여 순환하는 상태를 각각 나타낸다.

본 발명의 급속 냉각 장치 및 이를 구비한 열처리 오븐 시스템은 디스플레이 패널이나 반도체 웨이퍼 등의 열처리 대상물의 제조 시 반복적으로 수행되는 가열 및 냉각의 열처리를 보다 빠른 시간 내에 수행할 수 있음으로써, 유지보수 시간을 줄여 제품의 생산성을 높이는 한편, 냉각 효율을 높여 공정 시간을 줄일 수 있어 열처리 오븐(2)에 대한 운용비용을 저감시킬 수 있는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명의 급속 냉각 장치는 도 4에 도시한 바와 같이, 공기가 유통 가능하게 마련되는 순환 관로(100)와; 상기 순환 관로(100)의 일측에 마련되어, 냉각 대상 공기 또는 상기 순환 관로(100)로부터의 공기 중 어느 하나를 선택적으로 유입하는 입구측 3방 밸브(210)와; 상기 입구측 3방 밸브(201)로부터 유입되는 공기를 냉각수와 열교환 하여 냉각시키는 제1냉각부(300)와; 상기 제1냉각부(300)를 통과한 공기를 냉각사이클의 냉매와 열교환 하여 추가 냉각시키는 제2냉각부(400)와; 상기 제2냉각부(400)를 통과한 냉기를 압송하는 송풍기(500)와; 상기 송풍기(500)로부터의 냉기를 냉각 대상 챔버 또는 상기 순환 관로(100) 중 어느 하나로 유출시키는 출구측 3방 밸브(220)를 포함하는 것이 바람직하다.

이러한 급속 냉각 장치(3)는 이후에 설명할 열처리 오븐(2)을 급속 냉각시키기 위하여 개발되었지만, 이러한 열처리 오븐(2)에만 한정되는 것은 아니며 냉기를 공급하여 신속한 냉각이 요구되는 어떠한 장치에도 연결하여 설치할 수 있을 것이다.

따라서, 이하에서는 급속 냉각 장치(3)에 대하여 먼저 설명하고, 이러한 급속 냉각 장치(3)가 예를 들어 열처리 오븐(2)에 연결된 상태에서 작동하는 것을 예시적으로 설명할 것이다.

본 발명에 따른 급속 냉각 장치는 크게 순환 관로(100), 입구측 3방 밸브(210), 제1냉각부(300), 제2냉각부(400), 송풍기(500), 그리고 출구측 3방 밸브(220)를 포함하는 것이다.

먼저, 순환 관로(100)는 그 내부로 냉기가 유통 가능한 중공 파이프로 이루어진 것으로, 가급적 공기의 흐름을 저해하지 않도록 직관으로 배관되는 것이 좋다.

이러한 상기 순환 관로(100)는 물론이고, 이후에 설명할 다양한 구성요소를 서로 연결시켜 공기를 유통시키는 다수의 관로들 또한 그 단면 형상을 원형으로 예시하였다.

하지만, 그 이외에 사각형이나 다각형 등 다양한 형상으로 형성할 수 있을 것이며, 그 형상에 제한은 없을 것이다.

다만, 상기 순환 관로(100)를 포함하는 모든 관로는 그 외부로의 열손실이 발생치 않도록 하기 위하여, 가급적 단열재 등으로 감싼 단열 닥트로 구성하는 것이 바람직할 것이다.

다음으로, 입구측 3방 밸브(210)는 상기 순환 관로(100)의 일측인 도면상 우측에 연통 설치되는 것으로, 외부로부터 유입되는 냉각 대상 공기 또는 상기 순환 관로(100)로부터의 냉각 공기 중 어느 하나를 선택적으로 유입하는 것이다.

여기에서 냉각 대상 공기라 함은 냉각시킬 필요가 있는 고온의 공기를 의미하는 것으로, 외부의 공기가 될 수도 있으며, 또는 열처리 오븐(2)으로부터의 공기가 될 수도 있을 것이다.

이러한 입구측 3방 밸브(210)는 2웨이 밸브로서 사용자가 직접 수동으로 조작하여 유로를 전환할 수 있는 것도 적용 가능하지만, 본 발명에 있어서는 사용자에 의해 전달되는 전기적 제어 신호에 따라 자동으로 절환 가능한 밸브가 더 바람직할 것이다.

이를 위해, 상기 입구측 3방 밸브(210)에는 예를 들어 구동모터(211)나 솔레노이드와 같은 구동원을 마련하여, 이러한 구동원에 의해 동작하는 것이 가능하다.

다음으로, 제1냉각부(300)는 상술한 입구측 3방 밸브(210)로부터 유입된 공기가 공급되는 구성으로, 상기 입구측 3방 밸브(210)와 상기 제1냉각부(300) 사이에는 별도의 관로를 통해 서로 연결되어 있다.

상기 제1냉각부(300) 내부에서는 유입된 공기와 저온의 냉각수가 서로 열교환을 실시하게 되며, 이 열교환을 통해 상기 제1냉각부(300) 내에서는 공기가 1차적으로 냉각된다.

이와 같이 제1냉각부(300)에서 1차적으로 냉각된 공기는 바로 제2냉각부(400)를 통과하면서 2차적으로 다시 냉각될 것이다.

상기 제2냉각부(400)에서는 냉각사이클을 구성하여 순환하고 있는 저온의 냉매와 공기가 서로 열교환을 실시함으로써, 추가적인 냉각이 이루어지는 것이다.

이러한 제1냉각부(300) 및 제2냉각부(400)는 별도로 구획되어 있는 공간 내에 각각 마련되는 것도 가능하지만, 본 발명에 있어서는 도 5에 예시한 바와 같이 냉각 공기의 흐름을 저해하지 않고 열손실이 적도록 동일 공간 내에 함께 마련되는 것도 가능할 것이다.

특히, 본 발명에 있어서 상기 제1냉각부(300) 및 상기 제2냉각부(400)는 단열재를 포함하는 내부 챔버 내에 형성되고, 상기 내부 챔버는 단열재를 포함하는 외부 챔버(600) 내에 수용되어 2중 챔버를 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이 하나의 내부 챔버 내에 제1냉각부(300) 및 제2냉각부(400)가 함께 마련되고, 이러한 내부 챔버가 다시 외부 챔버(600) 내에 수용된 상태로 구성되는 것이다.

이때, 상기 내부 챔버는 물론 상기 외부 챔버(600)에 단열재를 적용하여 제1냉각부(300) 및 제2냉각부(400)에서 열손실이 발생치 않도록 하는 동시에 외부로부터 고온의 영향을 가급적 적게 받도록 하는 것이 좋을 것이다.

특히, 상기 제1냉각부(300)는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 서로 다른 직경의 통공이 형성된 다공패널이 다수 적층된 확산판부재(310)와; 상기 확산판부재(310)를 감싸 접촉하도록 배관되어, 냉각수 순환장치(301)로부터 공급되는 냉각수가 내부로 순환하는 열교환 코일(320)을 포함하는 것이 바람직할 것이다.

여기에서, 상기 확산판부재(310)는 서로 다른 직경의 통공이 형성된 다공성 패널을 다수 적층시킨 것으로, 상기 제1냉각부(300)로 유입된 공기가 통공을 통과하면서 보다 넓은 면적으로 확산되도록 유도하는 역할을 하게 된다.

즉, 상기 확산판부재(310)는 이후 제2냉각부(400)에서의 열교환이 보다 더 효율적으로 이루어지도록 하기 위한 구성인 것이다.

이러한 확산판부재(310)의 외표면에는 외부에 별도로 마련된 냉각수 순환장치(301)로부터 연속적으로 공급되는 냉각수를 공급받아 제1냉각부(300)를 통과하는 공기와 열교환을 실시하는 열교환 코일(320)이 배관되어 있다.

상기 냉각수 순환장치(301)는 급수배관 및 펌프 등 주지의 구성을 포함하여 상기 열교환 코일(320)에 차가운 냉각수를 지속적으로 공급하여 순환하도록 하는 구성인 것이다.

이와 같은 열교환 코일(320)은 주변을 통과하는 공기와 접촉하여 열교환을 실시할 뿐 아니라, 상기 확산판부재(310)를 감싸 외표면에 접촉하도록 배관되어, 상기 확산판부재(310)로 냉기를 전도하는 역할도 하게 된다.

이에 따라, 상기 확산판부재(310)는 상술한 공기의 확산 뿐 아니라, 열교환용 핀의 역할도 수행할 수 있을 것이다.

특히, 본 발명에 있어서 상기 확산판부재(310)는 도 6에 예시한 바와 같이, 서로 정렬된 통공을 통하여 공기가 순차적으로 통과하도록 적층된 전면 패널(311)과, 중간 패널(313)과, 배면 패널(315)을 포함하고; 상기 중간 패널(312)에는 제1직경의 통공(314)이 형성되고; 상기 배면 패널(315)에는 상기 제1직경을 초과하는 제2직경의 통공(316)이 형성되며; 상기 전면 패널(311)에는 상기 제1직경을 초과하는 직경의 입구와 상기 제1직경의 출구를 이루어 경사진 내주면을 갖는 테이퍼 형상의 통공(312)이 형성되는 것이 가장 바람직할 것이다.

즉, 상기 확산판부재(310)는 3개의 다공성 패널인 전면 패널(311), 중간 패널(313), 그리고 배면 패널(315)을 포함할 수 있을 것이다.

이러한 다공성 패널에는 각각 서로 다른 직경의 통공이 형성되어 있으며, 공기가 유입되는 측(도 6에 있어서 우측)으로부터 공기가 유출되는 측(도 6에 있어서 좌측)을 향하여 상기 전면 패널(311), 중간 패널(313), 그리고 배면 패널(315)이 순차적으로 적층되어 있는 것이다.

이러한 다공성 패널 각각에 형성되어 있는 통공은 도 6의 (c)와 같이 그 중심이 일직선상에 정렬되어 있어, 3개의 다공성 패널이 적층되어 있어도 정렬된 각각 세 개의 통공을 통해 공기가 통과할 수 있는 것이다.

이때, 3개의 다공성 패널에 형성되는 통공의 직경을 모두 동일하게 설정한다면, 단순히 열교환 면적을 넓히는 역할밖에 할 수 없을 수 있다.

하지만, 본 발명에 있어서 상기 중간 패널(312)에는 비교적 작은 제1직경의 통공(314)이 형성되어 있으며, 이와 함께, 상기 배면 패널(315)에는 상기 제1직경을 초과하는 직경인 비교적 큰 제2직경의 통공(316)이 형성되어 있다.

이와 더불어, 상기 전면 패널(311)에는 비교적 작은 직경인 상기 제1직경을 초과하는 확장된 직경의 입구와 상기 제1직경의 축소된 출구를 이루도록 경사진 내주면을 갖는 테이퍼 형상의 통공(312)이 형성된다.

즉, 3개의 다공성 패널이 적층되어 각각의 통공들이 순차적으로 형성하는 단면을 살펴보면, 전면 패널(311) 측으로 유입된 공기는 점차적으로 좁아지는 통공(312)을 따라 진행하면서 점차적으로 가속된다.

이후, 중간 패널(313)에 형성된 작은 직경의 통공(314)을 통과하자마자 배면 패널(315)에 형성된 큰 직경의 통공(316)을 만나면서 공기의 속도가 급격히 떨어지면서 디퓨저의 기능을 하는 동시에 단열팽창이 이루어지는 것이다.

따라서, 상기 확산판부재(310)는 통공을 통과하는 공기를 넓게 확산시키는 디퓨저의 기능과 함께, 통과하는 공기를 단열팽창시켜 온도를 저하시키는 기능을 동시에 수행할 수 있는 것이다.

그러므로, 상기 배면 패널(315)에 형성되는 통공의 형상을 상기 전면 패널(311)에 형성되는 통공과 동일한 형상으로 하되, 중간 패널(310)을 접하는 측의 통공보다 공기가 배출되는 반대편의 통공이 보다 넓은 직경의 개구를 갖도록 형성하여 디퓨저의 기능을 발휘하도록 구성될 수도 있다.

또는, 상기 전면 패널(311)에 상기 배면 패널(315)의 제 2 직경 통공과 동일한 직경의 통공을 형성할 수도 있다.

여기에서, 상기 제1냉각부(300)의 전체 단면적에 대하여 넓은 면적의 확산판부재(310) 하나를 마련하여도 좋지만, 보다 바람직하게는 도 4 및 도 5에 예시한 바와 같이 여러 개의 확산판부재(310)로 분할하여 마련하는 것이 가능할 것이다.

또한, 필요에 따라서는 상기 제1냉각부(300)를 통과하는 공기가 둘 이상의 확산판부재(310)를 연속적으로 통과하여 지나갈 수 있도록, 여러 겹으로 다수를 배치하는 것도 가능할 것이다.

그리고, 상기 열교환 코일(320)은 상기 통공을 통과하려는 공기의 흐름을 저해하지 않도록 통공의 사이로 지그재그 형태를 이루어 배관되는 것이 바람직하다.

그 결과, 상기 제1냉각부(300)로 유입된 공기는 대략 20℃ 내외의 온도로 1차 냉각되며, 이후 냉각된 공기는 바로 제2냉각부(400)로 유입된다.

본 발명에 있어서 상기 제2냉각부(400)는 냉매가 순환하여 냉각사이클을 구성하는 냉각기(401)에 연결되어, 내부로 순환하는 냉매와 외부를 통과하는 공기 사이에 열교환을 실시하는 열교환기(410)와; 상기 열교환기(410)를 통과한 공기로부터 이물질을 여과시키는 필터부재(420)를 포함하는 것이 바람직할 것이다.

즉, 본 발명에 있어서 상기 제2냉각부(400)는 도 5와 같이 열교환기(410) 및 필터부재(420)를 추가로 포함할 수 있을 것이다.

이때, 상기 열교환기(410)는 내부로 순환하는 냉매와 외부를 통과하는 공기 사이에 열교환을 실시하는 주지의 구성으로, 판형 열교환기 등 그 형식에 제한은 없을 것이다.

여기에서, 상기 열교환기(410)는 그 내부로 차가운 냉매가 지속적으로 순환하도록 하기 위하여 외부에 마련된 냉각기(401)와 연결되어 있는 것이다.

이러한 냉각기(401)는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 그리고 증발기를 포함하여 냉매가 순환하면서 주지의 냉각사이클을 구성하게 된다.

이에 따라, 상기 제2냉각부(400)에 마련되는 열교환기(410)는 외부에 마련된 냉각기(401)에 있어서 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기 가운데 증발기의 역할을 하는 것이다.

그 결과, 상기 제2냉각부(400) 내에서는 냉매에 의해 대략 -20℃에 이르는 낮은 온도까지 2차적으로 공기가 냉각될 수 있는 것이다.

또한, 제2냉각부(400) 내에는 상기 열교환기(410) 이후에 필터부재(420)를 추가함으로써, 제2냉각부(400)를 통과하는 냉각 공기에 포함되어 있을 수 있는 각종 이물질을 여과시키게 되는 것이다.

이후, 제2냉각부(400)를 통과한 냉각 공기는 별도의 배관을 통해 송풍기(500)로 공급된다.

상기 송풍기(500)는 정압을 통해 제2냉각부(400)를 통과한 냉각 공기를 이후 배관을 통해 출구측 3방 밸브(220)로 압송하는 역할을 하게 된다.

이와 함께, 상기 송풍기(500)는 부압을 형성함으로써, 앞서 설명한 제1냉각부(300) 및 제2냉각부(400)로 입구측 3방 밸브(210)로부터의 냉각 대상 공기가 유입되도록 하는 역할도 함께 할 것이다.

이러한 송풍기(500)는 케이싱과 회전하는 임펠러를 포함하는 주지의 공기 송풍기일 것이며 그 형태나 방식에 제한은 없을 것이다.

상기 송풍기(500)로부터 출구측 3방 밸브(220)로 공급된 냉기는 외부에 연결된 냉각 대상 챔버 또는 상기 순환 관로(100) 중 어느 하나로 보내지게 된다.

여기에서 냉각 대상 챔버란 냉기를 공급하여 냉각을 실시할 필요가 있는 임의의 공간을 의미하는 것으로, 만약 본 발명의 급속 냉각 장치(3)가 열처리 오븐(2)에 설치된다면, 상기 냉각 대상 챔버란 열처리 오븐(2) 내에 마련되는 한정된 공간의 열처리 챔버(700)가 될 수 있을 것이다.

이러한 출구측 3방 밸브(220) 또한 2웨이 밸브로서 사용자가 직접 수동으로 조작하여 유로를 전환할 수 있는 것도 적용 가능하지만, 본 발명에 있어서는 사용자에 의해 전달되는 전기적 제어 신호에 따라 자동으로 절환 가능한 밸브가 더 바람직할 것이다.

이를 위해, 상기 출구측 3방 밸브(220)에도 예를 들어 구동모터(221)나 솔레노이드와 같은 구동원을 마련하여, 이러한 구동원에 의해 동작하는 것이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 있어서 상기 입구측 3방 밸브(210) 및 상기 출구측 3방 밸브(220)는 전기적 신호에 따라 절환되는 전자 절환 밸브인 것이 바람직하다.

본 발명의 급속 냉각 장치는 상술한 바와 같은 구성을 통해 입구측 3방 밸브(210)를 통하여 들어오는 공기를 제1냉각부(300) 및 제2냉각부(400)에서 2차에 걸쳐 냉각시키게 되는 것이다.

2차에 걸친 냉각 이후에는 송풍기(500)를 통해 출구측 3방 밸브(220)로 압송하게 되며, 냉각 대상 챔버를 냉각하고자 할 때에는 상기 출구측 3방 밸브(220)가 냉기를 상기 냉각 대상 챔버로 공급하게 되는 것이다.

만약, 상기 냉각 대상 챔버를 냉각하지 않을 때, 즉 냉각 열처리를 수행하지 않을 때에는 상기 출구측 3방 밸브(220)가 냉기를 순환 관로(100)로 공급하게 되는 것이다.

이에 따라, 상술한 순환을 반복하면서 냉각을 위해 보다 낮은 온도로 냉각된 공기를 미리 생성시켜 준비해 놓는 것이 가능하다.

이러한 본 발명의 급속 냉각 장치(3)의 작용에 대한 설명은 이하에서 열처리 오븐(2)에 적용한 것을 실예로 들어 상세히 설명하기로 한다.

다음으로 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템은, 열처리 대상물을 열처리 하는 열처리 챔버(700)와, 상기 열처리 챔버(700)를 수용하는 본체(800)와, 상기 열처리 챔버(700) 내부의 공기 또는 상기 열처리 챔버(700) 외부와 상기 본체(800) 내부 사이의 공기 중 어느 하나를 연결 관로(900)로 유입하는 흡기용 3방 밸브(230)와, 상기 열처리 챔버(700)와 상기 흡기용 3방 밸브(230) 사이에 연결되어 상기 열처리 챔버(700)로부터의 공기를 외부로 유출시키거나 또는 상기 흡기용 3방 밸브(230)로 유통시키는 배기용 3방 밸브(240)를 포함하는 열처리 오븐(2)과; 공기가 유통 가능하게 마련되는 순환 관로(100)와; 상기 순환 관로(100)의 일측에 마련되어, 상기 연결 관로(900)로부터의 공기 또는 상기 순환 관로(100)로부터의 공기 중 어느 하나를 선택적으로 유입하는 입구측 3방 밸브(210)와; 상기 입구측 3방 밸브(210)로부터 유입되는 공기를 냉각수와 열교환 하여 냉각시키는 제1냉각부(300)와; 상기 제1냉각부(300)를 통과한 공기를 냉각사이클의 냉매와 열교환 하여 추가 냉각시키는 제2냉각부(400)와; 상기 제2냉각부(400)를 통과한 냉기를 압송하는 송풍기(500)와; 상기 송풍기(500)로부터의 냉기를 상기 열처리 챔버(700) 내부 또는 상기 순환 관로(100) 중 어느 하나로 유출시키는 출구측 3방 밸브(220)를 포함하는 급속 냉각 장치(3)를 포함할 수 있을 것이다.

이와 같은 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템은 상술한 급속 냉각 장치(3)가 디스플레이 패널이나 반도체 웨이퍼 등과 같이 열처리 대상물을 가열 또는 냉각하는 열처리 오븐(2)에 연결되도록 설치된 것이다.

즉, 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템은 크게 열처리 오븐(2)과 급속 냉각 장치(3)를 포함한다.

이때, 상기 열처리 오븐(2)은 다시 열처리 챔버(700), 본체(800), 흡기용 3방 밸브(230), 그리고 배기용 3방 밸브(240)를 포함하고 있다.

우선, 열처리 챔버(700)는 디스플레이 패널이나 반도체 웨이퍼 등과 같이 열처리 대상물을 수용한 상태에서 가열 또는 냉각을 통해 실질적인 열처리를 수행하는 단열 공간에 해당하는 것이다.

이러한 열처리 챔버(700)는 열처리 오븐(2)의 본체(800) 내부에 마련될 것이다.

이와 같은 열처리 오븐(2)의 본체(800)에는 상기 열처리 챔버(700)를 비롯하여, 순환용 블로워나 분사 노즐 등이 마련될 수 있을 것이며, 열처리를 위한 공기를 급기하기 위한 급기구나 배기하기 위한 배기구 등이 마련될 것이다.

따라서, 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템에 있어서 열처리 챔버(700) 및 본체(800)를 포함하는 열처리 오븐(2)은, 도 1 또는 도 2에 예시한 종래의 열처리 오븐(2)과 유사하거나 동일한 구성이어도 가능하다.

예를 들어, 도 1에 예시한 열처리 오븐(2)의 공기 급기구(10) 및 공기 배기구(40)에 상술한 급속 냉각 장치(3)가 연결되도록 설치할 수도 있는 것이다.

특히, 본 발명에 있어서는 도 4와 같이 상기 열처리 오븐(2)과 급속 냉각 장치(3) 사이에 흡기용 3방 밸브(230) 및 배기용 3방 밸브(240)가 추가적으로 마련되어 있다.

상기 흡기용 3방 밸브(230)는 상기 열처리 챔버(700) 내부의 공기 또는 상기 열처리 챔버(700) 외부와 상기 본체(800) 내부 사이의 공기 중 어느 하나를 연결 관로(900)로 유입하기 위한 구성이다.

여기에서 상기 연결 관로(900)는 단순히 흡기용 3방 밸브(230)와 입구측 3방 밸브(210)를 연결하기 위한 관로에 해당하는 것이다.

이때, 상기 흡기용 3방 밸브(230)는 상기 열처리 챔버(700) 외부와 상기 본체(800) 내부 사이의 버려지는 공기를 유입할 수 있음에 주목해야 할 것이다.

이러한 흡기용 3방 밸브(230) 또한 2웨이 밸브로서 사용자가 직접 수동으로 조작하여 유로를 전환할 수 있는 것도 적용 가능하지만, 본 발명에 있어서는 사용자에 의해 전달되는 전기적 제어 신호에 따라 자동으로 절환 가능한 밸브가 더 바람직할 것이다.

다음으로, 배기용 3방 밸브(240)는 상기 열처리 챔버(700)와 상기 흡기용 3방 밸브(230) 사이에 연결되어 상기 열처리 챔버(700)로부터의 공기를 외부로 유출시키거나 또는 상기 흡기용 3방 밸브(230)로 유통시키는 구성이다.

이러한 배기용 3방 밸브(240) 또한 2웨이 밸브로서 사용자가 직접 수동으로 조작하여 유로를 전환할 수 있는 것도 적용 가능하지만, 본 발명에 있어서는 사용자에 의해 전달되는 전기적 제어 신호에 따라 자동으로 절환 가능한 밸브가 더 바람직할 것이다.

이를 위해, 상기 배기용 3방 밸브(240)와 상기 흡기용 3방 밸브(230)에도 예를 들어 구동모터(241)(231)나 솔레노이드와 같은 구동원을 마련하여, 이러한 구동원에 의해 동작하는 것이 가능할 것이다.

다음으로, 급속 냉각 장치(3)는 기본적으로 상술한 구성과 대부분 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템에 있어서는 급속 냉각 장치(3)의 입구측 3방 밸브(210)가 상기 연결 관로(900)로부터의 공기 또는 상기 순환 관로(100)로부터의 공기 중 어느 하나를 선택적으로 유입하게 되는 것에 차이가 있다.

그 결과, 상술한 열처리 오븐(2)의 열처리 챔버(700) 내부 공기는, 공기 배기구(40)(도 1 참조)로부터 배기용 3방 밸브(240) 및 흡기용 3방 밸브(230)를 거쳐 연결 관로(900)를 통해 급속 냉각 장치(3)의 입구측 3방 밸브(210)로 유입될 수 있는 것이다.

또한, 급속 냉각 장치(3)에서 냉각된 공기는 출구측 3방 밸브(220)로부터 열처리 오븐(2)의 열처리 챔버(700)에 형성된 공기 급기구(10)(도 1 참조)로 공급될 수 있는 것이다.

그리고, 상술한 모든 3방 밸브인 상기 입구측 3방 밸브(210)와, 상기 출구측 3방 밸브(220)와, 상기 흡기용 3방 밸브(230)와, 상기 배기용 3방 밸브(240)는 전기적 신호에 따라 절환되는 전자 절환 밸브인 것이 바람직 할 것이다.

이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템은 기본적으로 3가지 모드로 작동할 수 있는 것이다.

즉, 첫 번째 작동 모드는 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 열처리 오븐(2)이 냉각 열처리를 준비하고 있어 급속 냉각 장치(3)에서 차갑게 냉각된 공기를 생성하였지만 이를 열처리 오븐(2)에 공급하지 않고 순환 관로(100)를 통해 자체적으로 순환시키는 모드이다.

그리고, 두 번째 작동 모드는 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 열처리 오븐(2)이 냉각 열처리를 시작한 직후로서, 급속 냉각 장치(3)에서 차갑게 냉각된 공기를 열처리 오븐(2)에 공급하게 된다.

이때, 열처리 오븐(2)에 있던 뜨거운 공기를 외부로 배출시키는 동안, 열처리 챔버(700)의 외부와 본체(800) 내부 사이 공간으로부터 버려지는 공기를 흡입하여 냉각을 실시하는 모드이다.

마지막으로 세 번째 작동 모드는 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 열처리 오븐(2)으로부터 뜨거운 공기가 모두 배출된 이후, 열처리 오븐(2)의 차가운 공기를 흡입하여 냉각을 실시한 후, 다시 열처리 오븐(2)으로 냉기를 공급하여 순환시키는 모드인 것이다.

이하에서 각각의 작동 모드에 따라 상세히 설명하기로 한다.

<냉각된 공기를 열처리 오븐(2)에 공급하지 않는 순환 모드>

이 작동 모드에서는 열처리 오븐(2)과 급속 냉각 장치(3)가 서로 연결되어 있지만, 실제로 어떠한 공기의 흐름도 서로 간에 발생치 않는 상태이다.

즉, 급속 냉각 장치(3)에서 냉각된 공기가 열처리 오븐(2)으로 공급되지 않고 자체적으로 순환하고 있는 모드인 것이다.

이 상태에서는 입구측 3방 밸브(210)는 순환 관로(100)를 통해 유입되는 공기를 제1냉각부(300)로 보내 확산판부재(310) 및 열교환 코일(320)에 의해 1차적으로 냉각을 실시하게 된다.

이후, 제2냉각부(400)에서는 열교환기(410)를 통해 2차적으로 냉각을 실시한 후 필터부재(420)를 거쳐 이물질이 여과된다.

이후, 2차에 걸쳐 냉각된 공기는 송풍기(500)로부터 압송되어 출구측 3방 밸브(220)로 보내지지만, 상기 출구측 3방 밸브(220)는 냉각된 공기를 열처리 오븐(2)으로 공급하지 않고 다시 순환 관로(100)를 통해 입구측 3방 밸브(210)로 순환시키게 된다.

이에 따라, 열처리 오븐(2)에서 냉각 열처리를 하기 직전 급속 냉각 장치(3) 내부에서 매우 낮은 온도로 냉각된 공기를 미리 준비할 수 있는 것이다.

<냉각된 공기를 열처리 오븐(2)에 공급하는 배출 모드>

이 작동 모드에서는 가열 열처리를 끝마친 열처리 오븐(2)의 뜨거운 공기는 외부로 배출시키고, 열처리 오븐(2)에 있어서 열처리 챔버(700)의 외부와 본체(800) 내부 사이 공간으로부터 공기를 흡입하여 냉각시켜서 열처리 오븐(2)에 공급하는 상태이다.

이 상태에서는 흡기용 3방 밸브(230)를 통해 열처리 챔버(700)의 외부와 본체(800) 내부 사이 공간으로부터 버려지는 공기를 흡입하여 연결 관로(900)로 유입된다.

이후, 입구측 3방 밸브(210)는 연결 관로(900)를 통해 유입되는 공기를 제1냉각부(300)로 보내 확산판부재(310) 및 열교환 코일(320)에 의해 1차적으로 냉각을 실시하게 된다.

이후, 2차에 걸쳐 냉각된 공기는 송풍기(500)로부터 압송되어 출구측 3방 밸브(220)로 보내지며, 상기 출구측 3방 밸브(220)는 냉각된 공기를 열처리 오븐(2)의 열처리 챔버(700) 내부로 공급하게 된다.

그 결과, 상기 열처리 오븐(2)의 열처리 챔버(700) 내에서는 대략 -20℃에 이르는 차가운 냉각 공기에 의해 냉각 열처리가 시작되는 것이다.

이때, 상기 열처리 오븐(2) 내에 존재하던 뜨거운 공기는 공기 배기구(40)를 통해 배기용 3방 밸브(240)로 보내지며, 배기용 3방 밸브(240)는 뜨거운 공기를 외부로 배출시키게 되는 것이다.

그 결과, 열처리 오븐(2) 내의 뜨거운 공기는 대기 중으로 배출시키는 반면, 열처리 챔버(700)의 외부와 본체(800) 내부 사이 공간으로부터 버려지는 공기를 흡입하여 냉각을 실시하게 되는 것이다.

<냉각된 공기를 열처리 오븐(2)에 공급하여 순환하는 모드>

이 작동 모드에서는 열처리 오븐(2)의 뜨거운 공기가 모두 외부로 배출되어 열처리 오븐(2) 내에서 냉각 열처리를 마친 차가운 공기를 흡입하여 더 낮은 온도로 냉각시켜서 다시 열처리 오븐(2)에 공급하는 상태이다.

이 상태에서는 열처리 챔버(700)로부터의 차가운 공기가 배기용 3방 밸브(240) 및 흡기용 3방 밸브(230)를 거쳐 연결 관로(900)로 유입된다.

그 결과, 상기 열처리 오븐(2)의 열처리 챔버(700) 내에서는 대략 -20℃에 이르는 차가운 냉각 공기에 의해 냉각 열처리가 수행되는 것이다.

열처리 오븐(2)을 통과한 비교적 차가운 공기는 다시 회수되어 급속 냉각 장치(3)로 순환하는 것을 반복하게 된다.

따라서, 본 발명의 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템은 기본적으로 냉각수를 통한 1차 냉각 및 냉매를 통한 2차 냉각을 통해 대략 -20℃의 차가운 냉각 공기를 열처리 오븐(2)에 공급하여 디스플레이 패널이나 반도체 웨이퍼와 같은 열처리 대상물을 냉각 열처리 할 수 있는 것이다.

게다가, 제1냉각부(300)에는 확산판부재(310) 및 열교환 코일(320)이 마련되고, 제2냉각부(400)에는 열교환기(410) 및 필터부재(420)가 마련되어 보다 효율 높게 공기를 냉각하고 이물질을 제거하는 것이 가능한 것이다.

이와 더불어, 전자 절환 밸브인 다수의 3방 밸브를 통해 유로를 적절하게 제어함으로써, 열처리 오븐(2)의 열처리 상황에 따라 냉각된 공기를 열처리 오븐(2)에 공급하지 않고 급속 냉각 장치(3) 자체적으로 순환시킬 수도 있다.

또한, 가열 열처리를 마친 뜨거운 공기는 배출시키는 동시에 열처리 챔버(700) 외부와 본체(800) 내부 사이의 버려지는 공기를 흡입하여 냉각시키는 것도 가능하여 효율 높게 공기를 냉각시켜 열처리 오븐(2)에 공급하는 것도 가능하다는 탁월한 이점을 지닌 발명인 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

2 : 열처리 오븐 3 : 급속 냉각 장치
100 : 순환 관로 210 : 입구측 3방 밸브
211, 221, 231, 241 : 구동모터 220 : 출구측 3방 밸브
230 : 흡기용 3방 밸브 240 : 배기용 3방 밸브
300 : 제1냉각부 301 : 냉각수 순환장치
310 : 확산판부재 311 : 전면 패널
312, 314, 316 : 통공 313 : 중간 패널
315 : 배면 패널 320 : 열교환 코일
400 : 제2냉각부 401 : 냉각기
410 : 열교환기 420 : 필터부재
500 : 송풍기 600 : 외부 챔버
700 : 열처리 챔버 800 : 본체
900 : 연결 관로

Claims

공기가 유통 가능하게 마련되는 순환 관로와;
상기 순환 관로의 일측에 마련되어, 냉각 대상 공기 또는 상기 순환 관로로부터의 공기 중 어느 하나를 선택적으로 유입하는 입구측 3방 밸브와;
상기 입구측 3방 밸브로부터 유입되는 공기를 냉각수와 열교환 하여 냉각시키는 제1냉각부와;
상기 제1냉각부를 통과한 공기를 냉각사이클의 냉매와 열교환 하여 추가 냉각시키는 제2냉각부와;
상기 제2냉각부를 통과한 냉기를 압송하는 송풍기와;
상기 송풍기로부터의 냉기를 냉각 대상 챔버 또는 상기 순환 관로 중 어느 하나로 유출시키는 출구측 3방 밸브를 포함하며,
상기 제1냉각부는;
서로 다른 직경의 통공이 형성된 다공패널이 다수 적층된 확산판부재와;
상기 확산판부재를 감싸 접촉하도록 배관되어, 냉각수 순환장치로부터 공급되는 냉각수가 내부로 순환하는 열교환 코일을 포함하고,
상기 확산판부재는;
서로 정렬된 통공을 통하여 공기가 순차적으로 통과하도록 적층된 전면 패널과, 중간 패널과, 배면 패널을 포함하고;
상기 중간 패널에는 제1직경의 통공이 형성되고;
상기 배면 패널에는 상기 제1직경을 초과하는 제2직경의 통공이 형성되며;
상기 전면 패널에는 상기 제1직경을 초과하는 직경의 입구와 상기 제1직경의 출구를 이루어 경사진 내주면을 갖는 테이퍼 형상의 통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 급속 냉각 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1냉각부 및 상기 제2냉각부는;
단열재를 포함하는 내부 챔버 내에 형성되고, 상기 내부 챔버는 단열재를 포함하는 외부 챔버 내에 수용되어 2중 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 급속 냉각 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2냉각부는;
냉매가 순환하여 냉각사이클을 구성하는 냉각기에 연결되어, 내부로 순환하는 냉매와 외부를 통과하는 공기 사이에 열교환을 실시하는 열교환기와;
상기 열교환기를 통과한 공기로부터 이물질을 여과시키는 필터부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 냉각 장치.
제1항에 있어서,
상기 입구측 3방 밸브 및 상기 출구측 3방 밸브는;
전기적 신호에 따라 절환되는 전자 절환 밸브인 것을 특징으로 하는 급속 냉각 장치.
열처리 대상물을 열처리 하는 열처리 챔버와, 상기 열처리 챔버를 수용하는 본체와, 상기 열처리 챔버 내부의 공기 또는 상기 열처리 챔버 외부와 상기 본체 내부 사이의 공기 중 어느 하나를 연결 관로로 유입하는 흡기용 3방 밸브와, 상기 열처리 챔버와 상기 흡기용 3방 밸브 사이에 연결되어 상기 열처리 챔버로부터의 공기를 외부로 유출시키거나 또는 상기 흡기용 3방 밸브로 유통시키는 배기용 3방 밸브를 포함하는 열처리 오븐과;
공기가 유통 가능하게 마련되는 순환 관로와; 상기 순환 관로의 일측에 마련되어, 상기 연결 관로로부터의 공기 또는 상기 순환 관로로부터의 공기 중 어느 하나를 선택적으로 유입하는 입구측 3방 밸브와; 상기 입구측 3방 밸브로부터 유입되는 공기를 냉각수와 열교환 하여 냉각시키는 제1냉각부와; 상기 제1냉각부를 통과한 공기를 냉각사이클의 냉매와 열교환 하여 추가 냉각시키는 제2냉각부와; 상기 제2냉각부를 통과한 냉기를 압송하는 송풍기와; 상기 송풍기로부터의 냉기를 상기 열처리 챔버 내부 또는 상기 순환 관로 중 어느 하나로 유출시키는 출구측 3방 밸브를 포함하는 급속 냉각 장치를 포함하며,
상기 제1냉각부는;
서로 다른 직경의 통공이 형성된 다공패널이 다수 적층된 확산판부재와;
상기 확산판부재를 감싸 접촉하도록 배관되어, 냉각수 순환장치로부터 공급되는 냉각수가 내부로 순환하는 열교환 코일을 포함하고,
상기 확산판부재는;
서로 정렬된 통공을 통하여 공기가 순차적으로 통과하도록 적층된 전면 패널과, 중간 패널과, 배면 패널을 포함하고;
상기 중간 패널에는 제1직경의 통공이 형성되고;
상기 배면 패널에는 상기 제1직경을 초과하는 제2직경의 통공이 형성되며;
상기 전면 패널에는 상기 제1직경을 초과하는 직경의 입구와 상기 제1직경의 출구를 이루어 경사진 내주면을 갖는 테이퍼 형상의 통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제1냉각부 및 상기 제2냉각부는;
단열재를 포함하는 내부 챔버 내에 형성되고, 상기 내부 챔버는 단열재를 포함하는 외부 챔버 내에 수용되어 2중 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제2냉각부는;
냉매가 순환하여 냉각사이클을 구성하는 냉각기에 연결되어, 내부로 순환하는 냉매와 외부를 통과하는 공기 사이에 열교환을 실시하는 열교환기와;
상기 열교환기를 통과한 공기로부터 이물질을 여과시키는 필터부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템.
제5항에 있어서,
상기 입구측 3방 밸브와, 상기 출구측 3방 밸브와, 상기 흡기용 3방 밸브와, 상기 배기용 3방 밸브는;
전기적 신호에 따라 절환되는 전자 절환 밸브인 것을 특징으로 하는 급속 냉각 장치를 구비한 열처리 오븐 시스템.
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