KR101912256B1 - 저용점 금속의 결정 회수장치 - Google Patents

Abstract

저용점 금속의 결정 회수장치가 개시된다. 본 발명에 따른 저용점 금속의 결정 회수장치는, 가열용해된 원료용액에 종자결정이 인접하여 고순도의 결정이 성장되면서 연신되어 회수되는 저용점 금속의 결정 회수장치에 있어서, 내측에 공간이 구비되며 일측이 개방 및 폐쇄되는 클린챔버와, 상기 클린챔버의 내부 일측에 구비되어 상기 클린챔버의 길이 방향으로 연장되면서 일측 외주면에 레크기어가 구비되는 이송가이드와, 상기 이송가이드의 일측 외주면을 커버하며, 상기 이송가이드에 가이드되어 상기 이송가이드의 길이 방향을 따라 상부 또는 하부로 슬라이드되어 이송되는 승강수단과, 상기 승강수단의 일측에 결합되어 하부로 연장되며, 단부에 상기 종자결정이 결합되고, 상기 종자결정이 저온상태를 유지하도록 내측에 냉각수가 순환되며, 상기 승강수단에 의해 상부 또는 하부로 이송되면서 상기 종자결정이 회전되도록 회전력을 발휘하는 냉각수단과, 상기 냉각수단의 상부 일측에 구비되어 상기 냉각수단과 함께 회전되면서 상기 종자결정에서 성장되어 가변되는 상기 결정의 무게를 측정하여 상기 냉각수가 제어되도록 상기 냉각수단으로 제어신호를 전달하는 중량감지로드셀과, 상기 냉각수단의 단부에 결합된 상기 종자결정이 상기 원료용액에 인입되도록 내측에 원료용액을 수용하여 회전되는 도가니와, 상기 도가니의 하부 및 측면을 커버하도록 상기 도가니를 내측에 수용하면서 타측이 상기 클린챔버의 바닥면을 지지하고, 상기 도가니에 수용되는 상기 원료용액이 용해된 상태를 유지시키도록 열을 발생하는 가열부재와, 상기 가열부재와 상기 도가니의 사이에 개재되며, 하부 일측이 돌출되어 상기 가열부재의 하부를 관통하여 연장되고, 상부에 상기 도가니가 안착되어 결합되면서 회전력에 의해 상기 도가니를 회전시키는 회전부재와, 상기 회전부재에 회전력이 전달되도록 상기 가열부재의 하부를 관통하여 연장되는 상기 회전부재의 일측과 상호 치합되며, 상기 클린챔버의 내부 일측에 구비되어 회전력을 발휘하는 동력수단을 포함하여 구성된다.
이에 따르면, 용탕에 수용되어 가열용해된 원료용액에 접하는 냉각수단의 단부에 성장방향이 하방으로 생성되는 종자결정이 결합되어 결정의 성장방향을 설정 가능하며, 원료용액이 수용되어 회전되는 용탕과 같이 냉각수단이 회전되며 상승하고, 결정의 무게 또는 표면온도에 따라 냉각수단의 온도를 제어하여 열전도율을 조절하여 원료용액에서 고순도, 고품질의 결정을 육성하여 회수 가능한 효과가 있다.

Description

저용점 금속의 결정 회수장치{Crystal Return Device Of Low-Melting-Point Metal}

본 발명은 저용점 금속의 결정 회수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가열용해된 원료용액에 결정의 성장방향이 하방으로 생성되는 종자결정을 접촉시켜 단결정을 육성시키면서 원료용액이 수용되어 회전되는 용탕에서 냉각수단을 서서히 상승시켜 고순도, 고품질의 결정을 육성하여 회수하는 저용점 금속의 결정 회수장치에 관한 것이다.

일반적으로 가열용해된 원료용액에서 단결정을 육성하는 방법으로 초크랄스키법 또는 인상법이라고 하며, 다결정을 도가니 속에서 융해하여 고체의 종 결정과 접촉시켜 서서히 인상시키면서 종결정 밑에 단결정을 성장시키는 방법과 원료를 도가니 내에서 가열융해한 후에, 종자결정을 원료용액에 접촉시키고, 액면하에서 온도를 서서히 낮추어 결정을 석출시켜서 육성하는 방법 등이 사용되고 있다.

또한, 단결정 제작법의 일종인 초크랄스키법 또는 인상법은 용융액에 침투된 봉 또는 종자결정을 천천히 인양하면서 선단에 부착되어 있는 액을 고화시키며, 육성 조건의 제어가 쉽고 균질이어서, 단결정을 육성하기 용이하고, 성장이 균질하여 격자결함의 적은 단결정을 얻을 수 있으며, 대구경 결정을 효율적으로 육성할 수 있는 방법으로서 다양한 단결정의 육성을 위해 사용되고 있으나, 원료용액에서 결정의 성장 방향을 제어하기 어려우며, 결정의 성장에 따른 냉각수단의 열전도율을 균일하게 제어하기 어렵고, 원료용액이 결정으로 변환되는 회수율이 낮은 문제를 두고 고심하고 있는 실정이다.

그런데 현재 원료용액에서 결정의 성장 방향을 제어할 수 있으면서 결정의 성장에 따른 냉각수단의 열전도율을 균일하게 제어하며, 원료용액에서 결정의 회수율을 높일 수 있는 저용점 금속의 결정 회수장치의 필요성이 대두하여, 이에대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

기존 저용점 금속의 결정 회수장치의 종래 기술로서, 대한민국 등록특허 제10-0786878호(2007.12.11)를 통해 단결정에 대한 냉각효과를 최대로 발휘하고 결정성장속도를 고속화가 가능하며, 파손 등에 의한 냉각매체의 누출이 일어나지 않아 안전하게 단결정을 제조할 수 있는 실리콘 단결정 등의 단결정 제조에 이용되는 단결정 육성장치, 제조방법 및 단결정에 관한 장치가 제안된바 있다.

그러나 이러한 단결정 육성장치, 제조방법 및 단결정은 결정의 성장속도를 고속화할 수 있으나 결정의 성장 방향을 제어하기 어려우며, 결정의 성장에 따른 냉각수단의 열전도율을 균일하게 제어할 수 없고, 결정의 회수율이 높지 않은 문제로 인해 비효율적이다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 가열용해된 원료용액에서 고순도, 고품질의 결정을 육성하여 회수하도록 원료용액에 접하는 냉각수단의 단부에 결정의 성장방향이 하방으로 생성되는 종자결정이 결합되어 결정의 성장방향을 설정할 수 있으며, 원료용액이 수용되어 회전되는 용탕과 같이 냉각수단이 회전되며 상승하고, 결정의 표면 온동에 따라 냉각수단의 온도를 제어하여 열전도율을 조절할 수 있는 저용점 금속의 결정 회수장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

열용해된 상기한 본 발명의 목적은, 가열용해된 원료용액에 종자결정이 인접하여 고순도의 결정이 성장되면서 연신되어 회수되는 저용점 금속의 결정 회수장치에 있어서, 내측에 공간이 구비되며 일측이 개방 및 폐쇄되는 클린챔버와, 상기 클린챔버의 내부 일측에 구비되어 상기 클린챔버의 길이 방향으로 연장되면서 일측 외주면에 레크기어가 구비되는 이송가이드와, 상기 이송가이드의 일측 외주면을 커버하며, 상기 이송가이드에 가이드되어 상기 이송가이드의 길이 방향을 따라 상부 또는 하부로 슬라이드되어 이송되는 승강수단과, 상기 승강수단의 일측에 결합되어 하부로 연장되며, 단부에 상기 종자결정이 결합되고, 상기 종자결정이 저온상태를 유지하도록 내측에 냉각수가 순환되며, 상기 승강수단에 의해 상부 또는 하부로 이송되면서 상기 종자결정이 회전되도록 회전력을 발휘하는 냉각수단과, 상기 냉각수단의 상부 일측에 구비되어 상기 냉각수단과 함께 회전되면서 상기 종자결정에서 성장되어 가변되는 상기 결정의 무게를 측정하여 상기 냉각수가 제어되도록 상기 냉각수단으로 제어신호를 전달하는 중량감지로드셀과, 상기 냉각수단의 단부에 결합된 상기 종자결정이 상기 원료용액에 인입되도록 내측에 원료용액을 수용하여 회전되는 도가니와, 상기 도가니의 하부 및 측면을 커버하도록 상기 도가니를 내측에 수용하면서 타측이 상기 클린챔버의 바닥면을 지지하고, 상기 도가니에 수용되는 상기 원료용액이 용해된 상태를 유지시키도록 열을 발생하는 가열부재와, 상기 가열부재와 상기 도가니의 사이에 개재되며, 하부 일측이 돌출되어 상기 가열부재의 하부를 관통하여 연장되고, 상부에 상기 도가니가 안착되어 결합되면서 회전력에 의해 상기 도가니를 회전시키는 회전부재와, 상기 회전부재에 회전력이 전달되도록 상기 가열부재의 하부를 관통하여 연장되는 상기 회전부재의 일측과 상호 치합되며, 상기 클린챔버의 내부 일측에 구비되어 회전력을 발휘하는 동력수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 저용점 금속의 결정 회수장치에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 클린챔버의 일측에 회동가능하게 결합되어 사용자가 상기 종자결정 및 성장된 결정을 제어 또는 상기 도가니에 원료를 투입하도록 상기 클린챔버를 개방 및 폐쇄시키는 챔버도어를 더 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 클린챔버의 내측은 상기 종자결정의 성장 중 산소와 접하여 산화피막이 만들어지는 것을 방지하도록 불활성기체인 아르곤(Argon)기체 또는 질소(Nitrogen)기체 분위기로 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 이송가이드를 따라 상기 승강수단이 가이드되도록 상기 이송가이드의 길이 방향을 따라 측면 양측에 구비되는 가이드홈을 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 승강수단은, 상기 이송가이드의 외주면을 일측이 커버하며, 내주면 양측에서 내측 방향으로 돌출되어 구비되는 가이드돌기가 상기 이송가이드의 가이드홈에 삽입되어 상기 이송가이드를 따라 상부 또는 하부로 가이드되는 승강부와, 상기 승강부의 일측에서 외곽방향으로 돌출되어 연장되며, 상기 이송가이드와 직교되게 구비되는 승강지지프레임과, 상기 승강지지프레임의 일측에 구비되어 상기 이송가이드의 일측 외주면에 구비되는 상기 레크기어와 상호 치합되도록 피니언기어가 단부에 구비되며, 회전력을 발휘해 상기 승강부 및 승강지지프레임을 상부 또는 하부로 이송시키는 승강모터와, 상기 승강지지프레임의 타측에 구비되며, 일측 단부에 봉회전기어가 구비되어 상기 냉각수단의 일측과 상호 치합되며, 상기 냉각수단이 회전되도록 회전력을 발휘하는 냉각봉회전모터를 더 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 냉각수단은, 상기 승강지지프레임의 일측 하부에 결합되며, 상기 냉각봉회전모터의 상기 봉회전기어와 상호 치합되도록 일측에 로드셀기어가 구비되어 회전되고, 상기 종자결정에서 성장되는 결정의 무게를 측정하여 상기 냉각수의 순환을 제어하는 중량감지로드셀과, 상기 중량감지로드셀의 일측 단부에 결합되어 하부로 연장되며, 상기 냉각봉회전모터로부터 전달되는 회전력에 의해 상기 중량감지로드셀과 같이 회전되고, 단부 일측에 종자결정이 결합되도록 결정결합부가 구비되는 냉각봉과, 상기 냉각봉의 저온상태를 유지시켜 상기 종자결정으로 열이 전도되도록 상기 냉각봉의 내측에 구비되어 상기 냉각수를 순환시키는 냉각수순환라인과, 상기 냉각수순환라인의 일측이 상기 승강수단 및 이송가이드의 내측을 따라 연장되며, 상기 클린챔버의 내부 일측에 구비되어 상기 냉각수가 순환되도록 상기 냉각수순환라인의 일측과 연결되는 냉각펌프를 더 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 중량감지로드셀은 상기 승강지지프레임과 결합되는 일측에 베어링이 구비되어 공회전되며, 상기 종자결정이 성장되는 무게를 측정하여 상기 종자결정의 무게 증가에 따라 상기 냉각수순환라인에서 순환되는 상기 냉각수의 순환 속도를 제어 또는 상기 냉각수의 온도를 제어하도록 상기 냉각펌프로 제어신호를 전달하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 냉각수단이 상기 승강수단에 의해 상기 이송가이드를 따라 상승되는 시간은 10 ~ 100mm/h 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 도가니는 내측에 상기 종자결정의 성장을 위한 원료용액을 수용하며, 하부가 상기 회전부재의 상부에 결합되어 상기 회전부재의 회전력에 의해 회전되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 도가니에는 갈륨(Ga) 또는 인듐(In)이 용해되어 있는 원료용액이 수용되며, 상기 냉각수단의 단부에 결합되는 상기 종자결정의 접촉에 의해 고순도의 갈륨결정 또는 인듐결정을 회수하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 가열부재는, 상기 도가니가 내측에 수용되어 상기 도가니의 하부 및 측면을 커버하면서 상기 원료용액이 용해된 상태가 유지되도록 상기 도가니로 열을 전도시키며, 하부 일측이 개방되어 관통홀이 구비되는 히팅부와, 상기 히팅부의 내부에 구비되어 상기 원료용액이 가열 및 용해된 상태가 유지되도록 열을 발생시켜 상기 히팅부로 열을 전달하는 히팅코일과, 상기 히팅부의 하부에 복수 개가 돌출되어 상기 클린챔버의 바닥면을 지지하면서 상기 히팅부와 상기 클린챔버의 바닥면을 상호 이격시키는 지지부를 더 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 회전부재는, 상기 도가니가 상부에 결합되어 상기 도가니를 회전시키는 회전판과, 상기 회전판의 하부 일측이 돌출되어 상기 가열부재의 관통홀을 통과하면서 하부로 연장되고, 단부에 회전축기어가 구비되어 상기 동력수단과 치합되어 회전력이 전달되는 회전축을 더 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 동력수단은, 상기 클린챔버의 내부 일측에 구비되어 회전력을 발휘하는 구동모터와, 상기 구동모터의 단부에 구비되어 상기 구동모터의 회전력에 의해 회전되는 모터기어와, 상기 모터기어의 외주면에 결합되며, 타측이 연장되어 상기 회전축의 단부에 구비되는 상기 회전축기어에 결합되어 회전력을 전달하는 타이밍벨트를 더 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 동력수단의 회전력이 전달되어 회전되는 상기 회전부재 및 도가니의 회전수는 2 ~ 20rpm 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 냉각수단은 상기 도가니가 회전됨과 동시에 상기 중량감지로드셀 및 냉각봉도 회전되면서 상기 승강수단의 상승에 의해 상기 냉각수단이 상승되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 상기 클린챔버의 내부 일측에 구비되며, 상기 냉각수단에서 성장되는 상기 결정의 표면온도를 센싱하여 상기 냉각수순환라인에서 순환되는 상기 냉각수의 순환 속도를 제어 또는 상기 냉각수의 온도를 제어하도록 상기 냉각펌프로 제어신호를 전달하는 온도측정센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 용탕에 수용되어 가열용해된 원료용액에 접하는 냉각수단의 단부에 성장방향이 하방으로 생성되는 종자결정이 결합되어 결정의 성장방향을 설정 가능하며, 원료용액이 수용되어 회전되는 용탕과 같이 냉각수단이 회전되며 상승하고, 결정의 무게 또는 표면온도에 따라 냉각수단의 온도를 제어하여 열전도율을 조절하여 원료용액에서 고순도, 고품질의 결정을 육성하여 회수 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 저용점 금속의 결정 회수장치를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 저용점 금속의 결정 회수장치를 나타낸 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 저용점 금속의 결정 회수장치에서 승강수단 및 냉각수단을 나타낸 확대도,
도 4는 본 발명에 따른 저용점 금속의 결정 회수장치에서 동력수단을 나타낸 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 저용점 금속의 결정 회수장치에서 이송가이드를 나타낸 확대도,
도 6은 본 발명에 따른 저용점 금속의 결정 회수장치를 나타낸 작동도,
도 7은 본 발명에 따른 저용점 금속의 결정 회수장치를 나타낸 사용상태도.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 저용점 금속의 결정(5) 회수장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며 이는 해당 기술 분야의 통상적 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 하기에서 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.

후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명에 따른 저용점 금속의 결정 회수장치(1)는, 가열용해된 원료용액(3)에 종자결정(4)이 인접하여 고순도의 결정(5)이 성장되면서 연신되어 회수되는 것으로, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 내측에 공간이 구비되며 일측이 개방 및 폐쇄되는 클린챔버(100)와, 상기 클린챔버(100)의 내부 일측에 구비되어 상기 클린챔버(100)의 길이 방향으로 연장되면서 일측 외주면에 레크기어(210)가 구비되는 이송가이드(200)와, 상기 이송가이드(200)의 일측 외주면을 커버하며, 상기 이송가이드(200)에 가이드되어 상기 이송가이드(200)의 길이 방향을 따라 상부 또는 하부로 슬라이드되어 이송되는 승강수단(300)과, 상기 승강수단(300)의 일측에 결합되어 하부로 연장되며, 단부에 상기 종자결정(4)이 결합되고, 상기 종자결정(4)이 저온상태를 유지하도록 내측에 냉각수가 순환되며, 상기 승강수단(300)에 의해 상부 또는 하부로 이송되면서 상기 종자결정(4)이 회전되도록 회전력을 발휘하는 냉각수단(400)과, 상기 냉각수단(400)의 상부 일측에 구비되어 상기 냉각수단(400)과 함께 회전되면서 상기 종자결정(4)에서 성장되어 가변되는 상기 결정(5)의 무게를 측정하여 상기 냉각수가 제어되도록 상기 냉각수단(300)으로 제어신호를 전달하는 중량감지로드셀(410)과, 상기 냉각수단(400)의 단부에 결합된 상기 종자결정(4)이 상기 원료용액(3)에 인입되도록 내측에 원료용액(3)을 수용하여 회전되는 도가니(500)와, 상기 도가니(500)의 하부 및 측면을 커버하도록 상기 도가니(500)를 내측에 수용하면서 타측이 상기 클린챔버(100)의 바닥면을 지지하고, 상기 도가니(500)에 수용되는 상기 원료용액(3)이 용해된 상태를 유지시키도록 열을 발생하는 가열부재(600)와, 상기 가열부재(600)와 상기 도가니(500)의 사이에 개재되며, 하부 일측이 돌출되어 상기 가열부재(600)의 하부를 관통하여 연장되고, 상부에 상기 도가니(500)가 안착되어 결합되면서 회전력에 의해 상기 도가니(500)를 회전시키는 회전부재(700)와, 상기 회전부재(700)에 회전력이 전달되도록 상기 가열부재(600)의 하부를 관통하여 연장되는 상기 회전부재(700)의 일측과 상호 치합되며, 상기 클린챔버(100)의 내부 일측에 구비되어 회전력을 발휘하는 동력수단(800)을 포함한다.

여기서 내부에 공간이 구비되어 외부와 내부를 상호 격리시키도록 클린챔버(100)가 구비되는데, 이 클린챔버(100)는 내측에 공간이 구비되며, 일측이 개방 및 폐쇄되는 것으로, 사용자에 의해 일측이 개방 및 폐쇄되며, 외부의 산소를 격리시키도록 구비된다.

상기 클린챔버(100)는 일측이 개방 및 폐쇄되도록 챔버도어(110)가 구비되는데, 이 챔버도어(110)는 상기 클린챔버(100)의 일측에 회동가능하게 결합되어 사용자가 상기 종자결정(4) 및 성장된 결정(5)을 제어 또는 상기 도가니(500)에 원료를 투입하도록 상기 클린챔버(100)를 개방 및 폐쇄시키는 것으로, 사용자가 원료용액(3)의 투입 및 종자결정(4)을 하기의 냉각수단(400)에 결합시키며, 성장된 결정(5)을 회수하도록 구비된다.

상기 클린챔버(100)의 내측으로 외부의 산소가 침입하지 못하도록 밀폐되며, 상기 클린챔버(100)의 내측은 상기 종자결정(4)의 성장 중 산소와 접하여 산화피막이 만들어지는 것을 방지하도록 불활성기체인 아르곤(Argon)기체 또는 질소(Nitrogen)기체 분위기로 구비된다.

상기 클린챔버(100)의 내부 일측에는 온도측정센서(120)가 구비되는데, 이 온도측정센서(120)는 상기 클린챔버(100)의 내부 일측에 구비되며, 상기 냉각수단(400)에서 성장되는 상기 종자결정(4)의 표면온도를 계측하여 상기 냉각수순환라인(430)에서 순환되는 상기 냉각수의 순환 속도를 상승 또는 상기 냉각수의 온도를 제어하도록 상기 냉각펌프(440)로 제어신호를 전달하는 것으로, 상기 종자결정(4)이 성장되면서 증가되는 부피에 따라 상기 냉각봉(420)에서 전달되는 열전도율이 저하됨으로 상기 종자결정(4)의 표면온도를 상기 온도측정센서(120)가 측정하여 상기 종자결정(4)이 성장하여 증가되는 결정(5)의 부피에 따른 상기 냉각봉(420)의 열전도율이 유지되도록 상기 냉각펌프(440)로 상기 냉각수를 순환시키기 위한 제어신호를 전달하도록 구비된다.

전술한 클린챔버(100)의 내부 일측에는 이송가이드(200)가 구비되는데, 이 이송가이드(200)는 상기 클린챔버(100)의 내부 일측에 구비되어 상기 클린챔버(100)의 길이 방향으로 연장되면서 일측 외주면에 레크기어(210)가 구비되는 것으로, 하기에서 설명하려는 승강수단(300)이 가이드되어 상부 또는 하부로 이송되도록 구비된다.

상기 이송가이드(200)의 양측면에는 가이드홈(220)이 구비되는데, 이 가이드홈(220)은 상기 이송가이드(200)를 따라 상기 승강수단(300)이 가이드되도록 상기 이송가이드(200)의 길이 방향을 따라 측면 양측에 구비되는 것으로, 하기에서 설명하려는 승강수단(300)이 원활하게 가이드되어 상기 이송가이드(200)의 상부 또는 하부로 이송되도록 구비된다.

전술한 이송가이드(200)의 외주면을 커버하여 승강수단(300)이 결합되는데, 이 승강수단(300)은 상기 이송가이드(200)의 일측 외주면을 커버하며, 상기 이송가이드(200)에 가이드되어 상기 이송가이드(200)의 길이 방향을 따라 상부 또는 하부로 슬라이드되면서 이송되는 것으로, 상기 이송가이드(200)의 일측을 상기 승강수단(300)의 일측이 커버하여 상기 이송가이드(200)를 따라 상부 또는 하부로 이송된다.

상기 승강수단(300)은 상기 이송가이드(200)의 외주면을 커버하며, 상기 이송가이드(200)의 길이 방향을 따라 상부 또는 하부로 이송되도록 승강부(310), 승강지지프레임(320), 승강모터(330) 및 냉각봉회전모터(340)로 구성된다.

상기 승강수단(300)을 구성하며 상기 이송가이드(200)의 외주면을 커버하도록 승강부(310)가 구비되는데, 이 승강부(310)는 상기 이송가이드(200)의 외주면을 일측이 커버하며, 내주면 양측에서 내측 방향으로 돌출되어 구비되는 가이드돌기(311)가 상기 이송가이드(200)의 가이드홈(220)에 삽입되어 상기 이송가이드(200)를 따라 상부 또는 하부로 가이드되는 것으로, 상기 승강부(310)가 상기 이송가이드(200)의 외주면을 커버하며, 내측의 상기 가이드돌기(311)가 상기 가이드홈(220)에 삽입되어 상기 이송가이드(200)의 길이 방향을 따라 승강 및 하강하면서 안정적으로 이송되도록 구비된다.

상기 승강부(310)의 일측에는 승강지지프레임(320)이 구비되는데, 이 승강지지프레임(320)은 상기 승강부(310)의 일측에서 외곽방향으로 돌출되어 연장되며, 상기 이송가이드(200)와 직교되게 구비되는 것으로, 상기 승강부(310)의 이송에 따라 상부 또는 하부로 승강되며, 하기에서 설명하려는 냉각수단(400)을 지지하도록 구비된다.

상기 승강지지프레임(320)의 일측에는 승강모터(330)가 구비되는데, 이 승강모터(330)는 상기 승강지지프레임(320)의 일측에 구비되어 상기 이송가이드(200)의 일측 외주면에 구비되는 상기 레크기어(210)와 상호 치합되도록 피니언기어(331)가 단부에 구비되며, 회전력을 발휘해 상기 승강부(310) 및 승강지지프레임(320)을 상부 또는 하부로 이송시키는 것으로, 전력의 인입에 의해 상기 승강모터(330)가 회전력을 발휘하며, 상기 이송가이드(200)의 상기 레크기어(210)와 치합되는 상기 피니언기어(331)가 상기 승강모터(330)가 회전력에 의해 회전되어 상기 승강부(310) 및 승강지지프레임(320)을 상기 이송가이드(200)의 상부 또는 하부로 이송시키도록 구비된다.

상기 승강지지프레임(320)의 타측에는 냉각봉회전모터(340)가 구비되는데, 이 냉각봉회전모터(340)는 상기 승강지지프레임(320)의 타측에 구비되며, 일측 단부에 봉회전기어(341)가 구비되어 상기 냉각수단(400)의 일측과 상호 치합되며, 상기 냉각수단(400)이 회전되도록 회전력을 발휘하는 것으로, 전력의 인입에 의해 상기 냉각봉회전모터(340)가 회전력을 발휘하여 상기 봉회전기어(341)가 회전되고, 상기 봉회전기어(341)와 상호 치합되는 상기 냉각수단(400)의 일측이 회전력을 전달받아 회전되도록 구비된다.

전술한 승강수단(300)의 일측에는 냉각수단(400)이 결합되는데, 이 냉각수단(400)은 상기 승강수단(300)의 일측에 결합되어 하부로 연장되며, 단부에 상기 종자결정(4)이 결합되고, 상기 종자결정(4)이 저온상태를 유지하도록 내측에 냉각수가 순환되며, 상기 승강수단(300)에 의해 상부 또는 하부로 이송되면서 상기 종자결정(4)이 회전되도록 회전력을 발휘하는 것으로, 상기 냉각수단(400)이 상기 종자결정(4)의 표면온도를 상기 종자결정(4)의 성장이 원활하도록 유지시키며, 상기 종자결정(4)의 성장에 따라 상기 승강수단(300)에 의해 회전되면서 상부로 승강되도록 구비된다.

상기 냉각수단(400)은 상기 종자결정(4)의 표면온도와 상기 결정(5)의 성장에 따른 무게 변화에 의해 상기 냉각수를 제어하도록 중량감지로드셀(410), 냉각봉(420), 냉각수순환라인(430) 및 냉각펌프(440)로 구성된다.

상기 승강지지프레임(320)의 일측에는 중량감지로드셀(410)이 구비되는데, 이 중량감지로드셀(410)은 상기 승강지지프레임(320)의 일측 하부에 결합되며, 상기 냉각봉회전모터(340)의 상기 봉회전기어(341)와 상호 치합되도록 일측에 로드셀기어(411)가 구비되어 상기 냉각봉회전모터(340)의 회전력에 의해 회전되고, 상기 종자결정(4)에서 성장되는 결정(5)의 무게를 측정하여 상기 냉각수의 순환을 제어하도록 하기의 냉각펌프로 제어신호를 전달하는 것으로, 상기 냉각봉회전모터(340)의 상기 봉회전기어(341)와 상기 중량감지로드셀(410)의 상기 로드셀기어(411)가 상호 치합되어 상기 냉각봉회전모터(340)로부터 발생되는 회전력이 상기 중량감지로드셀(410)로 전달되어 회전되며, 상기 종자결정(4)이 성장되면서 증가되는 무게를 상기 중량감지로드셀(410)이 계측하여 상기 냉각수의 순환 속도 및 온도를 제어하는 제어신호를 하기에서 설명하려는 냉각펌프(440)로 전달하도록 구비된다.

상기 중량감지로드셀(410)의 일측 단부에는 냉각봉(420)이 구비되는데, 이 냉각봉(420)은 상기 중량감지로드셀(410)의 일측 단부에 결합되어 하부로 연장되며, 상기 냉각봉회전모터(340)로부터 전달되는 회전력에 의해 상기 중량감지로드셀(410)과 같이 회전되고, 단부 일측에 종자결정(4)이 결합되도록 결정결합부(421)가 구비되는 것으로, 상기 냉각봉(420)의 단부에 나사선이 구비되는 상기 결정결합부(421)가 구비되어 상기 종자결정(4)이 결합되며, 상기 냉각봉(420)의 단부에 결합된 상기 종자결정(4)이 상기 도가니(500)의 내측에 수용되는 원료용액(3)에 인입되도록 하부로 연장되어 구비된다.

상기 냉각봉(420)의 내측에는 냉각수순환라인(430)이 구비되는데, 이 냉각수순환라인(430)은 상기 냉각봉(420)의 저온상태를 유지시켜 상기 종자결정(4)으로 열이 전도되도록 상기 냉각봉(420)의 내측에 구비되어 상기 냉각수를 순환시키는 것으로, 하기에서 설명하려는 냉각펌프(440)를 통해 저온상태의 냉각수가 상기 냉각수순환라인(430)을 따라 순환되어 상기 종자결정(4)의 성장이 원활하도록 상기 냉각봉(420)으로 열을 전도시키도록 구비된다.

상기 냉각수순환라인(430)은 하기에서 설명하려는 냉각펌프(440)에서 연장되어 상기 이송가이드(200) 및 승강수단(300)의 내측을 통해 상기 냉각수단(400)과 연결되어 상기 냉각수가 순환되도록 구비된다.

상기 냉각수순환라인(430)은 상기 승강지지프레임(320)의 일측 하부에 결합되어 회전되는 상기 냉각수단(400)과 연결되도록 상기 승강지지프레임(320)과 상기 냉각수단(400)이 직교되게 결합되는 결합부위에 로터리조인트(미도시)가 결합되어 상기 냉각수단(400)의 회전과 관계없이 상기 냉각수가 상기 냉각수순환라인(430)을 통해 상기 냉각봉(420)의 내측으로 원활하게 순환되도록 구비된다.

상기 냉각수순환라인(430)은 냉각펌프(440)와 연결되어 냉각수를 순환시키는데, 이 냉각펌프(440)는 상기 냉각수순환라인(430)의 일측이 상기 승강수단(300) 및 이송가이드(200)의 내측을 따라 연장되며, 상기 클린챔버(100)의 내부 일측에 구비되어 상기 냉각수가 순환되도록 상기 냉각수순환라인(430)의 일측과 연결되는 것으로, 상기 냉각펌프(440)는 상기 냉각수순환라인(430)을 통해 순환되는 상기 냉각수의 순환 속도 및 냉각수의 온도를 제어하여 상기 냉각수순환라인(430)으로 순환시키도록 구비된다.

상기 중량감지로드셀(410)은 상기 승강지지프레임(320)에 결합되는 일측에 베어링(미도시)이 구비되어 공회전되며, 상기 종자결정(4) 및 결정(5)의 무게를 측정하여 상기 냉각수의 순환이 제어되도록 상기 냉각펌프(440)로 제어신호를 전달하는 것으로, 상기 종자결정(4)에서 성장되는 결정(5)의 무게가 증가됨에 따라 부피도 증가되며, 상기 결정(5)의 부피가 증가됨에 따라 상기 냉각수단(400)으로부터 전달되는 열전도율이 저하됨으로 상기 종자결정(4) 및 결정(5)의 표면온도가 일정하게 유지되도록 상기 중량감지로드셀(410)이 상기 종자결정(4)의 가변되는 무게를 측정하여 상기 냉각펌프(440)로 제어신호를 전달하며, 상기 냉각펌프(440)가 제어신호를 전달받아 상기 냉각수순환라인(430)에서 순환되는 상기 냉각수의 순환 속도 또는 온도를 제어하도록 구비된다.

상기 냉각수단(400)은 상기 승강수단(300)을 구성하는 상기 승강모터(330)의 작동에 의해 상기 이송가이드(200)를 따라 상승되는 시간은 10 ~ 100mm/h 로 사용자에 의해 상기 냉각수단(400)이 상승되는 시간의 범위 안에서 다양하게 조절 가능하도록 구비된다.

전술한 상기 냉각수단(400)의 일측이 상기 도가니(500)의 내측으로 인입되는데, 이 도가니(500)는, 상기 냉각수단(400)의 단부에 결합된 상기 종자결정(4)이 상기 원료용액(3)에 인입되도록 내측에 원료용액(3)을 수용하여 회전되는 것으로, 상기 원료용액(3)을 내측에 수용한 상태에서 회전되어 상기 종자결정(4)이 성장되기 위한 회수율이 상승되도록 구비된다.

상기 도가니(500)는 내측에 상기 종자결정(4)의 성장을 위한 원료용액(3)을 수용하며, 하부가 상기 회전부재(700)의 상부에 결합되어 상기 회전부재(700)의 회전력에 의해 회전되는 것으로, 상기 원료용액(3)으로부터 상기 종자결정(4)이 성장되기 위한 상기 원료용액(3)의 결정(5) 회수율이 증가되도록 상기 도가니(500)가 상기 회전부재(700)의 회전력을 전달받아 회전되도록 구비된다.

상기 도가니(500)에는 갈륨(Ga) 또는 인듐(In)이 용해되어 있는 원료용액(3)이 수용되며, 상기 냉각수단(400)의 단부에 결합되는 상기 종자결정(4)의 접촉에 의해 고순도의 갈륨결정 또는 인듐결정을 회수하도록 구비된다다.

전술한 도가니(500)의 하부 및 측면을 커버하도록 가열부재(600)가 구비되는데, 이 가열부재(600)는 상기 도가니(500)의 하부 및 측면을 커버하도록 상기 도가니(500)를 내측에 수용하면서 타측이 상기 클린챔버(100)의 바닥면을 지지하고, 상기 도가니(500)에 수용되는 상기 원료용액(3)이 용해된 상태를 유지시키도록 열을 발생하는 것으로, 상기 도가니(500)의 하부 및 측면을 커버하여 상기 도가니(500)로 전달되는 열을 증가시키며, 상기 원료용액(3)이 용해된 상태를 유지시키는 열이 발생되도록 구비된다.

상기 가열부재(600)는 상기 도가니(500)에 열을 전달하도록 히팅부(610), 히팅코일(620) 및 지지부(630)를 포함하여 구성된다.

상기 가열부재(600)를 구성하는 히팅부(610)는 상기 도가니(500)의 하부 및 측면을 커버하는데, 이 히팅부(610)는 상기 도가니(500)가 내측에 수용되어 상기 도가니(500)의 하부 및 측면을 커버하면서 상기 원료용액(3)이 용해된 상태가 유지되도록 상기 도가니(500)로 열을 전도시키며, 하부 일측이 개방되어 관통홀(611)이 구비되는 것으로, 하기에서 설명하려는 회전부재(700)의 회전축(720)이 하부를 관통하며, 내측에 상기 도가니(500)를 수용하며, 상기 도가니(500)와 인접하여 하기에서 설명하려는 히팅코일(620)에서 발생되는 열을 전달하도록 구비된다.

상기 회팅부의 내측에는 히팅코일(620)이 구비되는데, 이 히팅코일(620)은 상기 히팅부(610)의 내부에 구비되어 상기 원료용액(3)이 가열 및 용해된 상태가 유지되도록 열을 발생시켜 상기 히팅부(610)로 열을 전달하는 것으로, 상기 히팅코일(620)에서 발생되는 열이 상기 히팅부(610)를 통해 상기 도가니(500)로 전달되어 상기 원료용액(3)이 가열되어 용해된 상태가 유지되도록 구비된다.

상기 히팅부(610)의 하부에는 지지부(630)가 돌출되어 구비되는데, 이 지지부(630)는 상기 히팅부(610)의 하부에 복수 개가 돌출되어 상기 클린챔버(100)의 바닥면을 지지하면서 상기 히팅부(610)와 상기 클린챔버(100)의 바닥면을 상호 이격시키는 것으로, 상기 히팅코일(620)을 통해 상기 히팅부(610)로 전달되는 열이 상기 클린챔버(100)로 전달되지 않도록 상호 이격시키며, 상기 히팅부(610)를 상기 클린챔버(100)의 바닥면에서 견고하게 지지하도록 구비된다.

전술한 가열부재(600)와 도가니(500)의 사이에는 회전부재(700)가 구비되는데, 이 회전부재(700)는 상기 가열부재(600)와 상기 도가니(500)의 사이에 개재되며, 하부 일측이 돌출되어 상기 가열부재(600)의 하부를 관통하여 연장되고, 상부에 상기 도가니(500)가 안착되어 결합되면서 회전력에 의해 상기 도가니(500)를 회전시키는 것으로, 하부 일측이 돌출되어 상기 히팅부(610)의 상기 관통홀(611)을 통화하여 하부로 연장되고, 하기에서 설명하려는 동력수단(800)에서 전달되는 회전력에 의해 회전되면서 상부에 결합되는 도가니(500)로 회전력을 전달하도록 구비된다.

상기 회전부재(700)는 상부에 결합되는 상기 도가니(500)에 회전력을 전달하도록 회전판(710) 및 회전축(720)으로 구성된다.

상기 회전부재(700)를 구성하는 회전판(710)은 상기 도가니(500)가 상부에 결합되어 상기 도가니(500)를 회전시키는 것으로, 상기 도가니(500)와 상기 가열부재(600)의 사이에 개재되어 전달되는 회전력에 의해 회전되면서 상부에 결합된 상기 도가니(500)를 회전시키도록 구비된다.

상기 회전판(710)의 하부에는 회전축(720)이 구비되는데, 이 회전축(720)은 상기 회전판(710)의 하부 일측이 돌출되어 상기 가열부재(600)의 관통홀(611)을 통과하면서 하부로 연장되고, 단부에 회전축기어(721)가 구비되어 상기 동력수단(800)과 치합되어 회전력이 전달되는 것으로, 상기 회전축(720)의 일측단부에 구비되는 상기 회전축기어(721)가 상기 동력수단(800)과 치합되어 회전력이 전달됨으로 상기 회전판(710)의 상부에 결합되는 상기 도가니(500)에 회전력이 전달되어 회전되도록 구비된다.

전술한 회전부재(700)에 회전력을 전달하도록 동력수단(800)이 구비되는데, 이 동력수단(800)은 상기 회전부재(700)에 회전력이 전달되도록 상기 가열부재(600)의 하부를 관통하여 연장되는 상기 회전부재(700)의 일측과 상호 치합되며, 상기 클린챔버(100)의 내부 일측에 구비되어 회전력을 발휘하는 것으로, 전력의 인입에 의해 회전력을 발휘하며, 상기 회전축기어(721)와 치합되어 상기 회전부재(700)로 회전력을 전달하도록 구비된다.

상기 클린챔버(100)의 내측에 구비되어 회전력을 발휘하는 동력수단(800)은 구동모터(810), 모터기어(811) 및 타이밍벨트(820)를 포함하여 구성된다.

상기 동력수단(800)을 구성하는 구동모터(810)는 상기 클린챔버(100)의 내부 일측에 구비되어 회전력을 발휘하는 것으로, 전력의 인입에 의해 회전력을 발휘하며, 하기에서 설명하려는 타이밍벨트(820)를 통해 상기 회전부재(700)에 회전력을 전달하도록 구비된다.

상기 구동모터(810)의 단부에는 모터기어(811)가 구비되는데, 이 모터기어(811)는 상기 구동모터(810)의 단부에 구비되어 상기 구동모터(810)의 회전력에 의해 회전되는 것으로, 상기 구동모터(810)의 회전력을 전달받아 회전되며 하기에서 설명하려는 타이밍벨트(820)와 결합되도록 구비된다.

상기 모터기어(811)와 결합되어 상기 회전축기어(721)로 회전력이 전달되도록 타이밍벨트(820)가 구비되는데, 이 타이밍벨트(820)는 상기 모터기어(811)의 외주면에 결합되며, 타측이 연장되어 상기 회전축(720)의 단부에 구비되는 상기 회전축기어(721)에 결합되어 회전력을 전달하는 것으로, 상기 구동모터(810)에서 발생되는 회전력이 상기 모터기어(811)를 통해 상기 타이밍벨트(820)로 전달되며, 상기 타이밍벨트(820)의 타측에 결합된 상기 회전축기어(721)로 회전력이 전달되어 상기 회전부재(700)가 회전되도록 구비된다.

상기 동력수단(800)에서 발생되어 전달되는 회전력에 의해 회전되는 상기 회전부재(700) 및 도가니(500)의 회전수는 2 ~ 20rpm의 범위에서 회전되도록 구비된다.

상기 동력수단(800)에서 전달되는 회전력에 의해 상기 도가니(500)가 회전됨과 동시에 상기 냉각봉회전모터(340)에 의해 상기 중량감지로드셀(410) 및 냉각봉(420)도 회전되면서 상기 승강모터(330)의 작동에 의해 상기 승강수단(300)이 상승되어 상기 냉각수단(400)이 상승되도록 구비된다.

이와 같이 구성된 저용점 금속의 결정 회수장치(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일실시예에 따른 클린챔버(100)는 내측에 공간이 구비되어 챔버도어(110)로 인해 일측이 개방 및 폐쇄되는 것으로, 사용자가 챔버도어(110)를 이용해 종자결정(4)의 설치 및 성장된 종자결정(4)의 회수가 용이하며, 내부가 아르곤(Argon)기체 또는 질소(Nitrogen)기체 분위기로 구비되어 클린챔버(100)의 내측으로 산소가 침입하는 것을 막아 종자결정(4)이 원료용액(3)에 접하여 성장하는 중 산소와 접하여 산화피막이 형성되는 것을 방지하는 효과가 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 이송가이드(200)는 클린챔버(100)의 내부 일측에서 길이방향으로 연장되어 구비되는 것으로, 이송가이드(200)를 따라 상부 또는 하부로 이송되는 승강수단(300)을 가이드 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 승강수단(300)은 일측이 이송가이드(200)의 외주면을 커버하여 이송가이드(200)를 따라 슬라이드되면서 상부 또는 하부로 이송되는 것으로, 승강부(310)에서 외곽방향으로 연장되어 이송가이드(200)와 직교되게 구비되는 승강지지프레임(320)이 냉각수단(400) 및 종자결정(4)에서 성장되는 결정(5)의 무게를 지지하며, 승강지지프레임(320)의 일측에 구비되어 이송가이드(200)의 레크기어(210)와 치합되는 승강모터(330)가 회전되어 승강부(310) 및 승강지지프레임(320)을 상부로 이송시키고, 승강지지프레임(320)의 타측에 구비되는 냉각봉회전모터(340)가 회전되어 승강지지프레임(320)의 하부에 결합되는 냉각수단(400)을 회전시킴으로 냉각수단(400)의 냉각봉(420)이 회전되면서 상승함으로 원료용액(3)에서 종자결정(4)으로 회수되는 결정(5)의 회수율이 상승되는 효과가 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 냉각수단(400)은 단부에 종자결정(4)이 결합되며, 승강수단(300)의 일측에 결합되어 회전되면서 상부 또는 하부로 이송되는 것으로, 냉각봉(420)의 단부에 결합되는 종자결정(4)이 도가니(500)의 내측에 수용되는 원료용액(3)에 인입된 상태에서 승강수단(300)에 의해 회전되면서 상승함으로 원료용액(3)으로부터 결정(5)의 회수율이 상승되어 고순도의 종자결정(4)이 성장되며, 종자결정(4)이 성장하면서 증가되는 부피 및 무게에 따라 종자결정(4)의 표면온도를 유지시키도록 중량감지로드셀(410)이 종자결정(4)의 무게를 계측하여 냉각수순환라인(430)을 통해 순환되는 냉각수의 순환 속도를 증가시키거나 냉각수의 온도를 낮추도록 제어신호를 냉각펌프(440)로 전달하여 냉각봉(420)에서 냉각수가 순환됨으로 종자결정(4)의 부피 및 무게의 증가와 관계없이 종자결정(4)에서 성장되는 결정(5)의 표면온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

상기 냉각수단(400)은 상기 중량감지로드셀(410)의 일측에 구비되는 로드셀기어(411)가 승강수단(300)의 냉각봉회전모터(340)와 상호 치합되어 냉각봉회전모터(340)의 회전력에 의해 냉각수단(400)이 회전되며, 냉각수가 순환되는 냉각수순환라인(430)이 이송가이드(200), 승강수단(300) 및 냉각수단(400)의 내측에서 연장되어 냉각수단(400)의 냉각봉(420)에서 순환됨으로 종자결정(4)에서 성장되는 결정(5)의 표면온도가 유지될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 도가니(500)는 내측에 원료용액(3)을 수용하며, 회전부재(700)의 회전력을 전달받아 회전되는 것으로, 상기 냉각수단(400)과 함께 회전되며, 내측에 갈륨(Ga) 또는 인듐(In)이 용해되어 있는 원료용액(3)이 수용되어 냉각수단(400)의 단부에 결합된 종자결정(4)의 접촉에 의해 고순도의 갈륨결정 또는 인듐결정을 원료용액(3)으로 부터 회수한다.

본 발명의 일실시예에 따른 가열부재(600)는 도가니(500)의 하부 및 측면을 커버하며 열을 발생시켜 도가니(500)의 내측에 수용되는 원료용액(3)을 가열 및 용해된 상태를 유지시키는 것으로, 히팅코일(620)에서 발생되는 열이 히팅부(610)를 통해 도가니(500)로 전달되어 원료용액(3)이 용해된 상태를 효과적으로 유지시키며, 히팅부(610)의 하부에 구비되는 지지부(630)가 클린챔버(100)의 바닥면을 지지하면서 히팅부(610)와 클린챔버(100)의 바닥면을 상호 이격시켜 클린챔버(100)로 열이 전달되는 것을 방지한다.

본 발명의 일실시예에 따른 회전부재(700)는 가열부재(600)와 도가니(500)의 사이에 개재되어 상부에 결합되는 도가니(500)가 회전되도록 회전력을 전달하는 것으로, 회전판(710)의 하부에 돌출되어 연장되는 회전축(720)이 가열부재(600)의 관통홀(611)을 통과하며, 회전축(720)의 단부에 구비되는 회전축기어(721)와 상호 치합되는 동력수단(800)을 통해 전달되는 회전력으로 인해 회전판(710)의 상부에 결합되는 도가니(500)가 회전되도록 회전력을 전달한다.

본 발명의 일실시예에 따른 동력수단(800)은 회전부재(700)에서 전달되는 회전력에 의해 도가니(500)가 회전되도록 회전력을 발생시키는 것으로, 전력의 인입에 의해 구동모터(810)가 작동되어 회전력을 발휘해 구동모터(810)의 단부에 구비되는 모터기어(811)가 회전되며, 타이밍벨트(820)가 모터기어(811)와 회전부재(700)의 회전축기어(721)를 상호 연결하도록 결합됨으로 도가니(500)가 회전될 수 있는 회전력를 발생시켜 전달한다.

상기 동력수단(800)에 전력이 인입되어 회전됨과 동시에 승강수단(300)의 냉각봉회전모터(340)도 회전되어 도가니(500)의 내측에 수용되는 원료용액(3)에 일측이 인입된 냉각수단(400)도 회전되며, 승강모터(330)가 작동되어 승강수단(300)을 상부로 이송시키고, 승강수단(300)의 중량감지로드셀(410) 및 온도측정센서(120)가 종자결정(4)에서 성장되는 결정(5)의 무게 및 표면온도에 따라 제어신호를 냉각펌프(440)로 전달하여 냉각수순환라인(430)에서 순환되는 냉각수를 제어함으로 원료용액(3)으로부터 종자결정(4)이 성장되기 위해 회수되는 결정(5)의 회수율 및 순도를 증가시키는 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 저용점 금속의 결정 회수장치(1)를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

3 : 원료용액 4 : 종자결정
5 : 결정 100 : 클린챔버
110 : 챔버도어 120 : 온도측정센서
200 : 이송가이드 210 : 레크기어
220 : 가이드홈 300 : 승강수단
310 : 승강부 311 : 가이드돌기
320 : 승강지지프레임 330 : 승강모터
331 : 피니언기어 340 : 냉각봉회전모터
341 : 봉회전기어 400 : 냉각수단
410 : 중량감지로드셀 411 : 로드셀기어
420 : 냉각봉 421 : 결정결합부
430 : 냉각수순환라인 440 : 냉각펌프
500 : 도가니 600 : 가열부재
610 : 히팅부 611 : 관통홀
620 : 히팅코일 630 : 지지부
700 : 회전부재 710 : 회전판
720 : 회전축 721 : 회전축기어
800 : 동력수단 810 : 구동모터
811 : 모터기어 820 : 타이밍벨트

Claims (16)

1. 가열용해된 원료용액에 종자결정이 인접하여 고순도의 결정이 성장되면서 연신되어 회수되는 저용점 금속의 결정 회수장치에 있어서,
   내측에 공간이 구비되며 일측이 개방 및 폐쇄되며 외부의 산소를 격리시키도록 구비되는 클린챔버;
   상기 클린챔버의 내부 일측에 구비되어 상기 클린챔버의 길이 방향으로 연장되면서 일측 외주면에 레크기어가 구비되는 이송가이드;
   상기 이송가이드의 일측 외주면을 커버하며, 상기 이송가이드에 가이드되어 상기 이송가이드의 길이 방향을 따라 상부 또는 하부로 슬라이드되어 이송되는 승강수단;
   상기 승강수단의 일측에 결합되어 하부로 연장되며, 단부에 상기 종자결정이 결합되고, 상기 종자결정이 저온상태를 유지하도록 내측에 냉각수가 순환되며, 상기 승강수단에 의해 상부 또는 하부로 이송되면서 상기 종자결정이 회전되도록 회전력을 발휘하는 냉각수단;
   상기 냉각수단의 상부 일측에 구비되어 상기 냉각수단과 함께 회전되면서 상기 종자결정에서 성장되어 가변되는 상기 결정의 무게를 측정하여 상기 냉각수가 제어되도록 상기 냉각수단으로 제어신호를 전달하는 중량감지로드셀;
   상기 냉각수단의 단부에 결합된 상기 종자결정이 상기 원료용액에 인입되도록 내측에 원료용액을 수용하여 회전되는 도가니;
   상기 도가니의 하부 및 측면을 커버하도록 상기 도가니를 내측에 수용하면서 타측이 상기 클린챔버의 바닥면을 지지하고, 상기 도가니에 수용되는 상기 원료용액이 용해된 상태를 유지시키도록 열을 발생하는 가열부재;
   상기 가열부재와 상기 도가니의 사이에 개재되며, 하부 일측이 돌출되어 상기 가열부재의 하부를 관통하여 연장되고, 상부에 상기 도가니가 안착되어 결합되면서 회전력에 의해 상기 도가니를 회전시키는 회전부재; 및
   상기 회전부재에 회전력이 전달되도록 상기 가열부재의 하부를 관통하여 연장되는 상기 회전부재의 일측과 상호 치합되며, 상기 클린챔버의 내부 일측에 구비되어 회전력을 발휘하는 동력수단;
   상기 클린챔버의 일측에 회동가능하게 결합되어 사용자가 상기 종자결정 및 성장된 결정을 제어 또는 상기 도가니에 원료를 투입하도록 상기 클린챔버를 개방 및 폐쇄시키는 챔버도어를 더 포함하고,
   상기 클린챔버의 내측은 상기 종자결정의 성장 중 산소와 접하여 산화피막이 만들어지는 것을 방지하도록 불활성기체인 아르곤(Argon)기체 또는 질소(Nitrogen)기체 분위기로 구비되며,
   상기 이송가이드를 따라 상기 승강수단이 가이드되도록 상기 이송가이드의 길이 방향을 따라 측면 양측에 구비되는 가이드홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 저용점 금속의 결정 회수장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 승강수단은,
   상기 이송가이드의 외주면을 일측이 커버하며, 내주면 양측에서 내측 방향으로 돌출되어 구비되는 가이드돌기가 상기 이송가이드의 가이드홈에 삽입되어 상기 이송가이드를 따라 상부 또는 하부로 가이드되는 승강부;
   상기 승강부의 일측에서 외곽방향으로 돌출되어 연장되며, 상기 이송가이드와 직교되게 구비되는 승강지지프레임;
   상기 승강지지프레임의 일측에 구비되어 상기 이송가이드의 일측 외주면에 구비되는 상기 레크기어와 상호 치합되도록 피니언기어가 단부에 구비되며, 회전력을 발휘해 상기 승강부 및 승강지지프레임을 상부 또는 하부로 이송시키는 승강모터; 및
   상기 승강지지프레임의 타측에 구비되며, 일측 단부에 봉회전기어가 구비되어 상기 냉각수단의 일측과 상호 치합되며, 상기 냉각수단이 회전되도록 회전력을 발휘하는 냉각봉회전모터;
   상기 중량감지로드셀은 상기 승강지지프레임의 일측 하부에 결합되며, 상기 냉각봉회전모터의 상기 봉회전기어와 상호 치합되는 로드셀기어가 일측에 구비되어 상기 냉각봉회전모터의 회전력을 전달받아 회전되고, 상기 종자결정에서 성장되어 가변되는 상기 결정의 무게를 측정하여 상기 냉각수단으로 제어신호를 전달하고,
   상기 냉각수단은,
   상기 중량감지로드셀의 일측 단부에 결합되어 하부로 연장되며, 상기 냉각봉회전모터로부터 전달되는 회전력에 의해 상기 중량감지로드셀과 같이 회전되고, 단부 일측에 종자결정이 결합되도록 결정결합부가 구비되는 냉각봉;
   상기 냉각봉의 저온상태를 유지시켜 상기 종자결정으로 열이 전도되도록 상기 냉각봉의 내측에 구비되어 상기 냉각수가 순환되는 이동경로를 제공하는 냉각수순환라인; 및
   상기 냉각수순환라인의 일측이 상기 승강수단 및 이송가이드의 내측을 따라 연장되며, 상기 클린챔버의 내부 일측에 구비되어 상기 냉각수가 순환되도록 상기 냉각수순환라인의 일측과 연결되어 상기 중량감지로드셀에서 전달되는 제어신호에 따라 상기 냉각수의 순환을 제어하는 냉각펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저용점 금속의 결정 회수장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉각수단이 상기 승강수단에 의해 상기 이송가이드를 따라 상승되는 시간은 10 ~ 100mm/h 이고,
   상기 도가니는 내측에 상기 종자결정의 성장을 위한 원료용액을 수용하며, 하부가 상기 회전부재의 상부에 결합되어 상기 회전부재의 회전력에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 저용점 금속의 결정 회수장치.
9. 삭제
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 도가니에는 갈륨(Ga) 또는 인듐(In)이 용해되어 있는 원료용액이 수용되며, 상기 냉각수단의 단부에 결합되는 상기 종자결정의 접촉에 의해 고순도의 갈륨결정 또는 인듐결정을 회수하고,
    상기 가열부재는,
    상기 도가니가 내측에 수용되어 상기 도가니의 하부 및 측면을 커버하면서 상기 원료용액이 용해된 상태가 유지되도록 상기 도가니로 열을 전도시키며, 하부 일측이 개방되어 관통홀이 구비되는 히팅부;
    상기 히팅부의 내부에 구비되어 상기 원료용액이 가열 및 용해된 상태가 유지되도록 열을 발생시켜 상기 히팅부로 열을 전달하는 히팅코일; 및
    상기 히팅부의 하부에 복수 개가 돌출되어 상기 클린챔버의 바닥면을 지지하면서 상기 히팅부와 상기 클린챔버의 바닥면을 상호 이격시키는 지지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저용점 금속의 결정 회수장치.
11. 삭제
12. 청구항 10에 있어서,
    상기 회전부재는,
    상기 도가니가 상부에 결합되어 상기 도가니를 회전시키는 회전판; 및
    상기 회전판의 하부 일측이 돌출되어 상기 가열부재의 관통홀을 통과하면서 하부로 연장되고, 단부에 회전축기어가 구비되어 상기 동력수단과 치합되어 회전력이 전달되는 회전축;
    상기 동력수단은,
    상기 클린챔버의 내부 일측에 구비되어 회전력을 발휘하는 구동모터;
    상기 구동모터의 단부에 구비되어 상기 구동모터의 회전력에 의해 회전되는 모터기어; 및
    상기 모터기어의 외주면에 결합되며, 타측이 연장되어 상기 회전축의 단부에 구비되는 상기 회전축기어에 결합되어 회전력을 전달하는 타이밍벨트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저용점 금속의 결정 회수장치.
13. 삭제
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 동력수단의 회전력이 전달되어 회전되는 상기 회전부재 및 도가니의 회전수는 2 ~ 20rpm 인 것을 특징으로 하는 저용점 금속의 결정 회수장치.
    
15. 청구항 5에 있어서,
    상기 냉각수단은 상기 도가니가 회전됨과 동시에 상기 중량감지로드셀 및 냉각봉도 회전되면서 상기 승강수단의 상승에 의해 상기 냉각수단이 상승되고,
    상기 클린챔버의 내부 일측에 구비되며, 상기 냉각수단에서 성장되는 상기 종자결정의 표면온도를 센싱하여 상기 냉각수순환라인에서 순환되는 상기 냉각수의 순환 속도를 제어 또는 상기 냉각수의 온도를 제어하도록 상기 냉각펌프로 제어신호를 전달하는 온도측정센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저용점 금속의 결정 회수장치.
    
    
16. 삭제

Images