KR101879984B1 - 히팅 자켓 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 히팅 자켓에 관한 것이다.
본 발명의 히팅 자켓은, 반도체 설비의 실린더 내부의 온도를 일정하게 유지하도록 실린더를 감싸는 히팅 자켓에 있어서, 상기 실린더를 감싸는 히팅 자켓의 내측면을 이루며, 실리콘 고무 재질의 내부층(10)과; 상기 내부층(10)의 외측면에 설치되어 있으며, 외부로부터 전원을 공급받아 열을 발생시키는 발열히터(20)와; 상기 발열히터(20)의 외측면에 설치되어 있으며, 실리콘 고무 재질로 이루어진 중간층(30)과; 상기 중간층(30)의 외측면에 설치되어 있으며, 그라파이트(40)와; 상기 그라파이트(40)외 외측면에 설치되어 있으며, 실리콘 고무 재질로 이루어져 있는 외부층(50);을 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 누전 방지를 위해 사용되던 접지(Cu Mesh)를 제거하는 한편, 자체로 전도성을 갖는 것은 물론 균일한 열전도성을 갖는 그라파이트가 설치됨으로써 접촉 면적이 균일하게 향상되도록 하는 한편, 그라파이트 자체의 재질 특성을 활용하여 열전도율을 높일 수 있고, 이를 통해 하나의 부재를 활용하여 고온에서 저온으로 하강시 잔열 제거 능력이 향상되고, 일정한 온도를 유지하는 항상성이 증가된 히팅 자켓이 제공된다. 즉, 우수한 열 전도성을 갖는 그라파이트 시트를 이용하여 표면 온도 편차를 최소화하고 자켓 내부의 수직 방향으로의 열전도를 유지하는 한편, 점방식의 온도 측정 방식을 보완하여 내구성이 우수하고 신뢰성을 갖는 히팅 자켓이 제공될 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 히팅 자켓은, 반도체 설비의 실린더 내부의 온도를 일정하게 유지하도록 실린더를 감싸는 히팅 자켓에 있어서, 상기 실린더를 감싸는 히팅 자켓의 내측면을 이루며, 실리콘 고무 재질의 내부층(10)과; 상기 내부층(10)의 외측면에 설치되어 있으며, 외부로부터 전원을 공급받아 열을 발생시키는 발열히터(20)와; 상기 발열히터(20)의 외측면에 설치되어 있으며, 실리콘 고무 재질로 이루어진 중간층(30)과; 상기 중간층(30)의 외측면에 설치되어 있으며, 그라파이트(40)와; 상기 그라파이트(40)외 외측면에 설치되어 있으며, 실리콘 고무 재질로 이루어져 있는 외부층(50);을 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 누전 방지를 위해 사용되던 접지(Cu Mesh)를 제거하는 한편, 자체로 전도성을 갖는 것은 물론 균일한 열전도성을 갖는 그라파이트가 설치됨으로써 접촉 면적이 균일하게 향상되도록 하는 한편, 그라파이트 자체의 재질 특성을 활용하여 열전도율을 높일 수 있고, 이를 통해 하나의 부재를 활용하여 고온에서 저온으로 하강시 잔열 제거 능력이 향상되고, 일정한 온도를 유지하는 항상성이 증가된 히팅 자켓이 제공된다. 즉, 우수한 열 전도성을 갖는 그라파이트 시트를 이용하여 표면 온도 편차를 최소화하고 자켓 내부의 수직 방향으로의 열전도를 유지하는 한편, 점방식의 온도 측정 방식을 보완하여 내구성이 우수하고 신뢰성을 갖는 히팅 자켓이 제공될 수 있게 되는 것이다.
Description
본 발명은 반도체 생산을 위해 사용되는 가스가 저장되는 실린더의 온도를 일정하게 유지하는 데 사용되는 히팅 자켓에 관한 것으로, 특히 그라파이트를 이용하여 균일하고 일정한 열 전도 기능을 제공하도록 된, 히팅 자켓에 관한 것이다.
반도체 생산 공정에서 특수 가스 중 액화가스나 저압 가스는 통상적으로 'Y형' 실린더에 저장하는데, 이 가스는 공급 중에 일정 온도를 유지해야 하는 경우가 많다.
따라서 이러한 실린더를 감싸는 히팅 자켓을 설치하는 것이 알려져 있다.
기존의 히팅 자켓은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 상측 표면에서 저부측까지 외부 실리콘층(1), 접지층(2), 중간 실리콘층(3), 열선(4) 및 하부 실리콘층(5)의 5중 구조를 이루는 것이 일반적이다.
더불어, 도시된 것처럼 양측에 자켓 고정밸트를 연결하는 걸이쇠(6)가 설치되고, 이 걸이쇠(6)를 고정시키기 위한 걸이쇠설치부(6a)가 양측에 구비된다.
더불어, 자켓과 실린더의 온도를 감지하기 위한 온도감지센서(7) 및 자켓과 실린더의 과열을 방지하기 위해 과열방지센서(8)가 자켓 및 실린더 표면에 접하는 위치에 설치된다.
아울러, 일측에는 케이블연결부(9)가 구비되어 자켓의 열선(4)에 전원을 공급하고 센서(7, 8)들과 전기적으로 연결되어 신호를 감지하여 전달하도록 이루어져 있다.
이러한 종래 기술로 "자켓 히터"(한국 등록특허공보 제10-1575181호, 특허문헌 1)에는 외측커버와 내측커버 사이에 단열재, 접지(Cu Mesh), 유리 섬유, 열선의 구조가 제시되어 있다.
특허문헌 1은 접지(Cu Mesh)를 통한 방수 및 유리 섬유를 이용한 과열 방지에 특징을 갖는다.
그러나 기존 히팅 자켓은 실린더를 감싸 설치되나 밀착이 잘 이루어지지 않고 부분적으로 과열이 발생하는 부분이 있고, 히터 열선의 단락이나 화재 위험성이 높은 것으로 알려져 있다.
특히, 반도체 생산 라인 중 일정 균일 단면을 갖는 배관을 감싸는 히팅 자켓과 달리 'Y형 실린더'와 같이 단면이 불규칙한 부분이 있는 경우에는 히팅 자켓이 실린더의 표면에 밀착되도록 하는 것이 매우 중요하고, 이를 달성하지 못할 경우 전술한 것과 같은 열효율 저하, 화재 위험 등의 문제가 더욱 부각되게 된다.
또한, 기존 히팅 자켓은 구조상 온도를 점 방식으로 측정 및 제어하고 있는데 이처럼 밀착도가 저하되는 불량 발생 및 현장 사용 조건상 온도 편차가 발생하여 국소과열이나 국소 저하 문제점이 발생하게 되고 내구성에 심각한 문제가 발생하고 있는 것이 최근 실정이라 하겠다.
본 발명의 히팅 자켓은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 누전 방지를 위해 사용되던 접지(Cu Mesh)를 제거하는 한편, 자체로 전도성을 갖는 것은 물론 균일한 열전도성을 갖는 그라파이트가 설치됨으로써 접촉 면적이 균일하게 향상되도록 하는 한편, 그라파이트 자체의 재질 특성을 활용하여 열전도율을 높이려는 것이다.
이를 통해 하나의 부재를 활용하여 고온에서 저온으로 하강시 잔열 제거 능력이 향상되고, 일정한 온도를 유지하는 항상성이 증가된 히팅 자켓을 제공하려는 것이다.
본 발명의 히팅 자켓은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 반도체 설비의 실린더 내부의 온도를 일정하게 유지하도록 실린더를 감싸는 히팅 자켓에 있어서, 상기 실린더를 감싸는 히팅 자켓의 내측면을 이루며, 실리콘 고무 재질의 내부층(10)과; 상기 내부층(10)의 외측면에 설치되어 있으며, 외부로부터 전원을 공급받아 열을 발생시키는 발열히터(20)와; 상기 발열히터(20)의 외측면에 설치되어 있으며, 실리콘 고무 재질로 이루어진 중간층(30)과; 상기 중간층(30)의 외측면에 설치되어 있으며, 그라파이트(40)와; 상기 그라파이트(40)외 외측면에 설치되어 있으며, 실리콘 고무 재질로 이루어져 있는 외부층(50);을 포함하여 구성된다.
상기한 구성에 있어서, 상기 그라파이트(40)에는 표면에 다수의 홀(41)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 홀(41)에 접착제가 충진되어 형성된 접착층(42)이 구비되어, 접착층(42)이 그라파이트(40)의 내,외측의 중간층(30)과 외부층(50)을 고정하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 홀(41)의 직경은 8 ~ 12mm이며, 홀(41) 중심간 거리는 20 ~ 30mm인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 홀(41)의 하단에는 확경되는 형태로 모서리가 라운드지게 형성된 가이드부(41a)가 형성되고, 상기 접착층(42)이 가이드부(41a)를 통해 중간층(30)과 그라파이트(40) 사이에 위치하여 그라파이트(40)와 중간층(30)을 견고하게 고정시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 누전 방지를 위해 사용되던 접지(Cu Mesh)를 제거하는 한편, 자체로 전도성을 갖는 것은 물론 균일한 열전도성을 갖는 그라파이트가 설치됨으로써 접촉 면적이 균일하게 향상되도록 하는 한편, 그라파이트 자체의 재질 특성을 활용하여 열전도율을 높일 수 있게 된다.
이를 통해 하나의 부재를 활용하여 고온에서 저온으로 하강시 잔열 제거 능력이 향상되고, 일정한 온도를 유지하는 항상성이 증가된 히팅 자켓이 제공된다.
즉, 밀착성이 뛰어나고 우수한 열 전도성을 갖는 그라파이트 시트를 이용하여 표면 온도 편차를 최소화하고 자켓 내부의 수직 방향으로의 열전도를 유지하는 한편, 점방식의 온도 측정 방식을 보완하여 내구성이 우수하고 신뢰성을 갖는 히팅 자켓이 제공될 수 있게 되는 것이다.
도 1은 종래의 히팅 자켓을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 히팅 자켓의 일 실시예를 나타낸 사시도.
도 3은 그라파이트의 전체적인 형상을 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명의 히팅 자켓의 또다른 실시예를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 히팅 자켓의 단면 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 종래의 히팅 자켓과 본 발명의 히팅 자켓의 적외선 촬영 비교 사진.
도 2는 본 발명의 히팅 자켓의 일 실시예를 나타낸 사시도.
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도 4는 본 발명의 히팅 자켓의 또다른 실시예를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 히팅 자켓의 단면 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 종래의 히팅 자켓과 본 발명의 히팅 자켓의 적외선 촬영 비교 사진.
본 발명의 히팅 자켓은 반도체 설비의 실린더 내부의 온도를 일정하게 유지하도록 실린더를 감싸 가열하는 것으로, 특히 Y형 실린더와 같이 불균일한 표면이 구비된 실린더에 사용될 경우 그 효과가 최대화될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 히팅 자켓에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 히팅 자켓은 크게 내부층(10), 발열히터(20), 중간층(30), 그라파이트(40) 및 외부층(50)의 단면 구조를 갖는다.
더불어, 기존의 히팅 자켓과 마찬가지로 실린더와 밀착되는 내부층(10) 및 외부층(50)에는 실린더와 자켓의 과열을 방지하는 과열방지센서(70)가 설치될 수 있으며, 자켓 및 실린더의 온도를 감지하는 온도감지센서(60,80)가 설치될 수 있음은 자명하다 하겠다.
더불어, 도면기호로 미표기된 케이블연결부는 종래와 마찬가지로 형성되고, 케이블연결부는 발열히터(20) 및 각 센서(60,70,80)와 전기적으로 연결됨 역시 자명하다 하겠다.
도 2와 4의 실시예에서 도 2의 실시예는 온도감지센서(60)가 PT센서로 이루어진 예이며, 도 4는 K센서(80)로 이루어진 예이다.
본 발명에서 내부층(10)은 상기 실린더를 감싸는 히팅 자켓의 내측면을 이루고,
외부층(50)은 상기 실린더를 감싸는 히팅 자켓의 외측면을 이룬다.
더불어, 중간층(30)을 발열히터(20)와 그라파이트(40)의 사이에 설치된다.
상기한 내부층(10), 중간층(30) 및 외부층(50)은 실리콘이 포함된 재질로 특히 밀착 성능을 발휘하기 위한 실리콘 고무 재질로 이루어짐이 바람직하다.
발열히터(20)는 도시된 것처럼 직렬이나, 또는 미도시된 병렬로 열선이 배치될 수 있으며, 전술한 케이블연결부와 연결되어 외부 전원 공급에 의해 발열이 이루어진다.
그라파이트(40)는 본 발명에서 주요한 구성으로 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 상기 중간층(30)의 외측면에 설치되어 있다.
그라파이트는 우수한 내열성, 내약품성, 고열 전도성 및 고전기 전도성을 갖는 것으로 알려져 있다.
본 발명에서 그라파이트(40)는 실린더를 감싸거나 펼쳐져 있는 상태 모두 가능해야 하기 때문에 경질이 아닌 연질 재질로 이루어짐은 자명하다 할 것이다.
이러한 그라파이트(40)는 캐스팅 필름, 페놀 수지, 폴리아미드 수지, 아라미드 수지, 폴리아크롤리노트릴 수지와 같은 전구체를 건조용 챔버, 탄화용 가마, 흑연화용 가마 내로 연속 통과시켜 전구체를 건조, 탄화 및 흑연화시켜 제조될 수 있다.
또는 그라파이트 분말이 균일하게 포함된 수지 성분으로 구성될 수도 있다 할 것이다.
또는 연질의 시트 표면에 다수의 그라파이트를 부착시키는 방식으로 구성될 수도 있다.
이때, 중간층(30)과 외부층(50) 사이에 설치되는 그라파이트(40)는 열전도성은 물론 도전성을 발휘할 수 있어야 하는 바, 일반 접착제를 이용하여 중간층(30)과 외부층(50) 사이에 고정할 경우 열전도성 및 도전성 발휘에 방해를 줄 수 있다.
더불어 그라파이트(40)는 그 자체로 다른 층들과 일체화를 이루면서 실린더를 감쌀 수 있어야 한다.
이를 위해 도 2 내지 5에 도시되어 있는 바와 같이 상기 그라파이트(40)에는 표면에 다수의 홀(41)이 형성되어 있고, 상기 홀(41)에 접착제가 충진되어 형성된 접착층(42)이 구비되어, 접착층(42)이 그라파이트(40)의 내,외측의 중간층(30)과 외부층(50)을 고정하도록 할 수 있다.
이 경우 균일하게 배치된 홀(41)을 통해 그라파이트(40)는 상부와 하부의 중간층(30) 및 외부층(50)과 일체화된 고정 상태를 이루게 되며, 이를 통해 균일하게 열을 전도할 수 있게 되며, 이를 통해 센싱 정확도가 향상되게 되는 것이다.
이때, 홀(41)의 직경은 8 ~ 12mm 정도가 바람직하며, 홀(41) 중심간 거리는 20 ~ 30mm 정도를 이루는 것이 바람직하다.
홀(41)의 크기 및 분포는 다수의 실험을 통해 실험한 결과 종래의 히팅 자켓과 가장 큰 열전도성 및 열균일 분포를 갖는 것을 확인하는 실험에서 발혀졌다.
도 6에는 홀 직경 10mm, 중심 거리 25mm로 이루어진 실험 결과와, 종래의 히팅 자켓을 자연대류 55℃ 조건에서의 적외선 촬영 이미지를 비교하여 나타낸 것이다.
종래의 히팅 자켓은 최고 온도가 57.9℃이며, 전체적으로 불균일한 온도 분포를 보이는 반면, 본 발명의 히팅 자켓은 최고 온도는 이보다 낮은 56.5℃로 나타났고, 전체적으로 균일한 온도 분포를 갖는 것을 확인되었다.
더불어, 홀(41)의 하단에는 확경되는 형태로 모서리가 라운드지게 형성된 가이드부(41a)가 형성될 수 있다.
이러한 구조는 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 중간층(30) 위에 그라파이트(40)를 배치한 후 홀(41)을 통해 접착제를 주입할 때 접착제가 원할하게 중간층(30) 상면으로 스며들어 견고한 접착이 이루어질 수 있게 해주게 된다.
더불어, 상기와 같은 구성에 있어서 실린더와의 접촉면인 내부층(10)과 외부층(50)은 서로 반대의 위치로 형성될 수 있으며, 이 경우 전술한 센서들이나 케이블 연결부 역시 반대의 위치로 형성될 수도 있다 할 것이다.
본 발명의 히팅 자켓은 반도체 설비는 물론이고 각종 배관, 실린더의 온도를 일정하게 유지하는 데에 다양하게 활용될 수 있다 할 것이다.
1 : 외부 실리콘층 2 : 접지층
3 : 중간 실리콘층 4 : 열선
5 : 하부 실리콘층 6 : 걸이쇠
6a : 걸이쇠설치부 7 : 과열방지센서
8 : 온도감지센서 9 : 케이블연결부
10 : 내부층 20 : 발열히터
30 : 중간층 40 : 그라파이트
41 : 홀 41a : 가이드부
42 : 접착층
50 : 외부층 60 : 온도감지센서
70 : 과열방지센서 80 : K센서
3 : 중간 실리콘층 4 : 열선
5 : 하부 실리콘층 6 : 걸이쇠
6a : 걸이쇠설치부 7 : 과열방지센서
8 : 온도감지센서 9 : 케이블연결부
10 : 내부층 20 : 발열히터
30 : 중간층 40 : 그라파이트
41 : 홀 41a : 가이드부
42 : 접착층
50 : 외부층 60 : 온도감지센서
70 : 과열방지센서 80 : K센서
Claims (5)
- 반도체 설비의 실린더 내부의 온도를 일정하게 유지하도록 실린더를 감싸는 히팅 자켓에 있어서,
상기 실린더를 감싸는 히팅 자켓의 내측면을 이루며, 실리콘 고무 재질의 내부층(10)과;
상기 내부층(10)의 외측면에 설치되어 있으며, 외부로부터 전원을 공급받아 열을 발생시키는 발열히터(20)와;
상기 발열히터(20)의 외측면에 설치되어 있으며, 실리콘 고무 재질로 이루어진 중간층(30)과;
상기 중간층(30)의 외측면에 설치되어 있으며, 그라파이트가 포함된 재질로 이루어져 있는 그라파이트(40)와;
상기 그라파이트(40)외 외측면에 설치되어 있으며, 실리콘 고무 재질로 이루어져 있는 외부층(50);을 포함하여 구성된,
히팅 자켓. - 제 1항에 있어서,
상기 그라파이트(40)에는 표면에 다수의 홀(41)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
히팅 자켓. - 제 2항에 있어서,
상기 홀(41)에 접착제가 충진되어 형성된 접착층(42)이 구비되어, 접착층(42)이 그라파이트(40)의 내,외측의 중간층(30)과 외부층(50)을 고정하는 것을 특징으로 하는,
히팅 자켓. - 제 2항에 있어서,
상기 홀(41)의 직경은 8 ~ 12mm이며, 홀(41) 중심간 거리는 20 ~ 30mm인 것을 특징으로 하는,
히팅 자켓. - 제 3항에 있어서,
상기 홀(41)의 하단에는 확경되는 형태로 모서리가 라운드지게 형성된 가이드부(41a)가 형성되고, 상기 접착층(42)이 가이드부(41a)를 통해 중간층(30)과 그라파이트(40) 사이에 위치하여 그라파이트(40)와 중간층(30)을 견고하게 고정시키는 것을 특징으로 하는,
히팅 자켓.
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