KR102025249B1

KR102025249B1 - SiC 섬유 발열체 구조물 및 발열시스템

Info

Publication number: KR102025249B1
Application number: KR1020170150273A
Authority: KR
Inventors: 김한준; 박상율; 박광열
Original assignee: (주)대호아이앤티
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2019-09-25
Also published as: KR20190054236A; WO2019093860A1

Abstract

본 발명은 본 발명은 SiC 섬유 발열체 구조물 및 발열시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 SiC 섬유 발열체 구조물은 진공상태로 밀봉된 석영관과, 석영관 내부에 제공되는 길게 연장된 형태의 SiC 섬유 발열체와 SiC 섬유 발열체에 접촉해서 전류를 인가하는 전기단자로 이루어지고, 외부 전원으로로부터 가해지는 전류에 의해 SiC 섬유 발열체가 발열하고, 발열된 열을 석영관 외부로 복사열을 전달 하는 것을 특징으로 한다.

Description

SiC 섬유 발열체 구조물 및 발열시스템{SiC FIBER HEATING ELEMENT STRUCTURE AND HEATING SYSTEM}

본 발명은 SiC섬유 발열체 구조물 및 발열시스템에 관한 것으로서, 특히 석영관 내부에 제공되는 SiC 섬유 발열체와 외부 전원으로부터 가해지는 전류에 의해 상기 SiC 섬유 발열체가 발열하고, 석영관 외부로 복사열을 전달하는 SiC 섬유 발열체 구조물과 이를 이용한 발열시스템에 관한 것이다.

SiC섬유 즉 SiC 섬유는 대표적인 초고온 세라믹스 섬유강화 복합재의 강화소재로 고온고압의 열악한 환경에서 고강도, 고인성, 내식성 및 고신뢰도의 구조적 특성을 유지하는 소재이다. 특히 장섬유 강화 복합소재는 입자성, 바늘형태의 결정성 강화 등 여타의 복합소재에 비해 가장 큰 인성증진 효과를 나타내기 때문에 우주항공, 방위산업, 원자력 등 고신뢰도가 요구되는 극한환경용 산업분야의 필수 소재이다. 최근에는 복합재의 소재로써 뿐만 아니라 국방산업, 자동차 및 우주항공 산업 등에 그 응용이 확대되고 있다.

또한 요오드가 도핑된 나노구조 SiC섬유는 마이크로파에 활성화되어 공기 중 1400℃까지 급속가열이 가능하고, 발열된 열은 복사(radiation)특성이 좋아 매우 경제적이기 때문에 최근에 SiC섬유를 발열체로 사용한 발열시스템이 주목을 받고 있다.

SiC 섬유는 통상 폴리카보실란으로 알려져 있는 프리세라믹 폴리머를 용융방사(MELT SPINNING, MELT BLOWING) 또는 전기방사 (ELECTROSPINNING) 방법을 이용하여 섬유상(폴리카보실란 섬유)으로 만든 후 이를 다시 열처리 하여 유기(폴리머)섬유로부터 무기(세라믹)섬유로 전환시켜 제조할 수 있다.

그러나 폴리카보실란의 용융점이 통상 150~300℃인데, 폴리카보실란 섬유를 방사 후 바로 열처리하면 상기 용융온도 범위에서 섬유상을 유지하지 못하고 녹아버리게 된다. 이러한 현상을 막고 열처리 중 섬유상을 유지하여 최종 SiC 섬유를 얻기 위해 소위 가교(CROSS-LINK)를 통해 섬유의 표면에 존재하는 폴리머 분자들 간을 결합시키면 가교된 표면부의 용융점은 내부보다 높아져 폴리머의 열분해가 일어나는 온도 즉 400℃ 이상이 되기 때문에 열처리과정에서 녹지 않고 온전히 섬유상을 유지하며 최종에는 SiC 섬유로 만들어지게 된다.

이러한 공정을 안정화(CURING) 또는 불융화(INFUSIBLIZATION) 공정이라고 하는데, 기존에 다양한 안정화 방법이 제안되었다. 이 중 통상적으로 사용되는 방법은 열산화 안정화(THERMAL OXIDATION CURING) 방법과 전자빔 안정화(E-BEAM CURING) 방법이 대표적이다. 전자의 경우 방사하여 얻은 폴리카보실란 섬유를 150~250℃의 산화 분위기(통상 200℃의 공기 분위기)에서 장시간 유지시키면 대기 중의 산소가 섬유표면에 존재하는 폴리머 분자의 결합 중 약한 결합이 Si-H 결합과 기타 Si-CH3 결합을 끊고 Si-O-Si 결합을 형성하게 되는데, 이 과정에서 각 분자간의 가교가 일어나게 된다. 이 방법은 가장 대표적인 안정화 방법으로 일본의 NICALON계 CERAMIC GRADE 섬유와 TYRANNO 섬유 등이 산화안정화 방법을 사용하고 있다.

그러나 이러한 방법은 안정화에 장시간을 필요로 하며(승온속도를 고려하여 통상 4~10시간이 소요됨) 안정화 중 가교에 의해 혼입되는 10~20%의 산소가 1200℃ 이상의 고온에서 안정하게 있지 못하고 다시 분해되기 때문에 SiC 섬유의 고온 물성을 크게 떨어뜨리는 단점이 있다.

또한 섬유 방사 측면에서 보면 섬유의 방사온도가 통상적인 안정화 온도인 200℃보다 적어도 30~60℃ 이상 높아야만 산화안정화 과정에서 섬유상을 온전히 유지할 수 있으며 산화효과를 볼 수 있다. 반면 용융방사 온도가 270~290℃ 이상이 되면 용융체의 안정성이 떨어지고 방사조건을 제어하기 쉽지 않으며 뿐만 아니라 방사시 스트레칭이 원활치 않아 세섬화가 어렵고 단선이 자주 발생한다.

이러한 이유로 원료 프리커서 폴리머의 유동 및 변형에 대해 정밀한 제어가 필요하며 이로 인해 원료의 생산공정이 보다 복잡해지고 원료가격 상승의 요인이 된다. 전자빔 안정화의 경우 전자빔을 섬유에 조사하면 표면의 분자간 결합들이 끊어지게 되어 라디칼을 형성하게 된다. 이러한 라디칼은 대기 중에서 안정한 상태가 아니므로 다시 서로 결합하여 안정한 상태로 돌아가려는 경향이 있는데, 이러한 재결합 과정에서 폴리머 분자간의 가교를 형성하게 된다. 산소의 혼입이 없어 1600℃ 이상으로 열처리가 가능하여 우수한 물성을 갖는 SiC 섬유를 얻을 수 있기 때문에 일본의 HI-NICALON계 섬유에 적용되고 있다. 그러나 공정의 제어가 어렵고 제조비용이 높기 때문에 일반적인 연속 대량생산 공정에 적용하는데 한계가 있다.

대한민국 등록특허공보 10-1209110호에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해SiC 섬유 제조방법과 관련하여 폴리카보실란을 방사하여 폴리카보실란 섬유를 제조하는 단계; 상기 폴리카보실란 섬유를 할라이드계 기체를 이용한 기체훈증법으로 안정화 시키는 단계; 및 상기 안정화된 폴리카보실란 섬유를 열처리하는 소성 단계;를 포함하는 SiC의 제조방법이 개시되어 있다.

또한 발열체로 제조된 SiC섬유를 사용한 종래기술의 경우 예를 들어 대한민국 공개특허공보 10-2017-0087380호에는 규소 또는 이산화규소, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 어느 한 승화 원료와 탄소섬유를 진공 또는 불활성 가스 분위기 및 고온 상태에 배치하여, 승화 원료의 승화로 기체 침투반응(Gas Infiltration Reaction)에 의해 탄소섬유로부터 제조되고, 마이크로웨이브를 가하여 발열하는 탄화규소 섬유 발열체에 대해 개시되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 SiC섬유를 발열체로 사용한 경우는 제조된 SiC섬유 발열체에 발열을 하기 위해 전류를 인가하거나, 마이크로웨이브를 조사함에 따라, 장기간 사용할 경우 SiC섬유가 산화되거나, 형태가 변형되어 발열효과가 떨어지는 문제점이 있고, SiC 섬유를 대면적 난방이나, 발열하고자 하는 목적에 맞게 다양한 형태로 제작하는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 SiC 섬유를 발열체로 제작한다고 하더라도, 발열체의 모양이나 규격이 불균일하여 이를 적용하여 용도에 맞게 발열구조를 제작하기가 곤란한 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-1209110호 대한민국 공개특허공보 10-2017-0087380호

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 장기간 사용해도 변형이나, 산화가 발생하지 않고, 발열효율이 저하되지 않는 SiC 섬유 발열체 구조물을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 SiC 섬유 발열체 구조물에 전기를 인가하여 발열효과가 우수한 발열시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 SiC 섬유 발열체를 저항체로 사용하는 발열시스템을 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시 예를 포함한다.

본 발명에 따른 SiC 섬유 발열체 구조물은 진공상태로 밀봉된 석영관과, 석영관 내부에 제공되는 길게 연장된 형태의 SiC 섬유 발열체와, SiC 섬유 발열체에 접촉해서 전류를 인가하는 전기단자로 이루어지고, 외부 전원으로로부터 가해지는 전류에 의해 SiC 섬유 발열체가 발열하고, 발열된 열을 석영관 외부로 복사열을 전달 하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 발열시스템은 챔버 내에 제공되는, 진공상태로 밀봉된 석영관 내에 제공되는 길게 연장된 형태의 SiC 섬유 발열체와 SiC 섬유 발열체에 접촉해서 전류를 인가하는 전기단자로 이루어진 SiC 섬유 발열체 구조물과, 전류를 발생해서 배선을 통해 SiC 섬유 발열체 구조물의 전기단자에 인가하는 전원으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 SiC섬유 발열체가 변형되거나, 산화가 발생하지 않고, 발열효율이 저하되지 않는 SiC 섬유 발열체 구조물을 제공할 수 있다.

본 발명은 SiC 섬유 발열체 구조물에 전기를 인가하여 발열효과가 우수한 발열시스템을 제공할 수 있다.

본 발명은 발열용도에 따라 다양한 형태로 SiC 섬유 발열체 구조물을 제작하여 발열시스템에 적용할 수 있으므로 발열시스템의 사용분야를 넓힐 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른SiC 섬유를 발열체로 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 SiC 섬유 발열체 구조물을 제작하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 SiC 섬유 발열체 구조물을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브라켓에 SiC 섬유 발열체 구조물들이 배치된 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 SiC 섬유 발열체 구조물에 대한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 SiC 섬유 발열체 구조물을 이용한 발열시스템의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발열시스템에서 제어부의 동작을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 SiC 섬유 발열체 구조물을 이용한 발열시스템의 측면도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 SiC 섬유 발열체 구조물과 이를 이용한 발열시스템의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른SiC 섬유를 발열체로 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면SiC 섬유를 발열체로 제조하기 위해서는 먼저 고분자인 폴리카보실란(분자량 Mw=3000~4000)을 통상의 방법으로 용융방사하여 폴리카보실란 섬유를 제조한다. 즉 폴리카보실란을 출발원료로서 녹인 후(A) 방사를 하여 실로 만든다.(B) 그 후 제조된 실을 도핑하기 위해 요오드로 화학처리를 하는데(C), 구체적으로 설명하면 제조된 폴리카보실란 섬유는 질소분위기에서 200~300℃부근으로 열을 가하기 위해 일정한 가열실(heating chamber)에 장입한다. 이때 고체상태의 요오드를 일정량 같이 넣고 질소분위기에서 200~300℃부근으로 가열한다. 온도가 200~300℃ 부근으로 가열되면 요오드는 가스화되어 폴리카보실란 섬유 내로 반응하여 들어가고 폴리카보실란 섬유의 불융화를 유도하고 결국, 열처리후에 도핑하여 남게 된다. 상기의 공정후 불융화된 폴리카보실란 섬유를 일정한 형상의 틀(몰드)에 넣고 불활성분위기에서 1000~1350℃에서 열처리하여 열분해과정을 거치면서 고분자 폴리카보실란 섬유에서 SiC 섬유로 전환하도록 한다. 즉 형성하고자 하는 형태의 흑연몰드를 만들어서 화학처리된 폴리카보실란 섬유를 넣고 열처리를 하여(D) SiC 섬유 발열체를 제조하게 된다.(E)

도 2는 본 발명에 따른 SiC 섬유 발열체 구조물을 제작하는 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 SiC 섬유 발열체 구조물을 도시한 단면도이다. 도 2 와 도3을 참조하면, SiC 섬유를 사용하여 제조한 SiC 섬유 발열체(12)의 크기를 고려하여 석영관(11)을 준비한다.(A) 상기 석영관(11)은 시중에서 제작되어 판매되는 제품일 수도 있다. 준비된 석영관(11)에 SiC 섬유 발열체(12)와 SiC 섬유 발열체(12)에 접촉 또는 연결된 전기단자(13)를 넣은 후에 석영관(11) 중간에 소형 석영관을 연결한다. 이는 석영관(11) 내부에 공기를 빼내어 진공상태로 만들기 위해서이다.(B) 상기와 같이 석영관(11) 중간에 소형 석영관을 연결한 후 석영관(11) 양쪽 끝에 열을 가하여 뜨겁게 달궈주고 소형프레스기로 눌러주며, 이때 상기 소형 석영관을 통해 공기가 빠져나가게 된다.(C) 그 다음 상기 소형 석영관을 제거하고, 용접으로 상기 석영관(11)의 구멍을 밀폐해 주면(D), SiC 섬유 발열체(12)를 내장한 히터봉 형태의 SiC 섬유 발열체 구조물(10)이 완성된다.(E) 상기 전기단자(13)는 후술하는 바와 같이 배선(41)을 통해 SiC 섬유 발열체(12)에 전류를 인가하는데, 상기 전기단자(13)는 금속으로도 제작할 수 있지만, SiC 섬유 발열체 구조물(10)이 보일러의 열교환기 튜브로 사용할 경우 전기단자(13)와 배선(41)이 물에 접촉할 가능성이 크므로, 쇼트를 방지하기 위해 배선(41)과 전기단자(13)가 외부로부터 절연되는 것이 바람직하기 때문에, 상기 전기단자(13)는 금속보다 좀더 큰 절연성을 갖기위해, 상기 전기단자(13)를 상기 SiC 섬유 발열체(12)의 일부분으로서 상기 SiC 섬유 발열체(13)와 일체로 형성할 수 있다. 상술한 내용은 히터봉 형태로 SiC 섬유 발열체 구조물(10)을 제작하는 공정이지만, 상기 내용으로부터 당연히 예측되는 바와 같이 다양한 형태의 석영관으로 SiC 섬유 발열체 구조물(10)을 제작하는 것이 가능하다.

도 3을 참조하면, 제작된SiC 섬유 발열체 구조물(10)은 석영관(11) 내부에 SiC 섬유 발열체(12)가 제공되고, SiC 섬유 발열체(12) 양 끝단에 접촉 또는 삽입된 형태로 전기단자(13)가 설치되는데 상기 전기단자(13)는 상기 석영관(11)의 단부(11-1)로 돌출되어 형성된다. 따라서, 후술하는 바와 같이 상기 전기단자(13)와 전원(40)이 배선(41)으로 연결되어 전원(40)에서 발생한 전류가 배선(41) 및 전기단자(13)를 통해 SiC 섬유 발열체(12)에 인가되고, SiC 섬유 발열체(12)는 저항으로서 동작하여 발열하게 된다. 이러한 발열 동작은 상기 석영관(11) 내부는 진공이고 전기 가열에 의한 SiC 발열체(12)의 발열이 물질 매개물 없이 석영관(11) 외부로 전달되고, 그 후에 석영관(11)을 둘러싼 매개물(공기 혹은 유체)의 대류 혹은 전도에 의한 열전달이 이루어지게된다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 브라켓에 SiC 섬유 발열체 구조물들이 배치된 상태를 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면 SiC 섬유 발열체 구조물(10)들이 배치되는 브라켓(20)은 상부 브라켓(21)과 하부 브라켓(22), 그리고 상기 상부 브라켓(21)과 하부 브라켓(22)을 연결하는 연결 브라켓(23)으로 구성된다. 상기 상부 브라켓(21)과 하부 브라켓(22)에는 다수의 홀(26)이 형성되어 있으며, SiC 섬유 발열체(12)가 내장된 석영관(11)의 양쪽 단부(11-1)가 홀(26)에 끼워져 상기 상부 브라켓(21)과 하부 브라켓(22)에 고정된다. 따라서, 다수의 SiC 섬유 발열체(12)가 내장된 석영관(11)이 브라켓(20)에 고정될 수 있다. 또한 연결 브라켓(23)의 외주면에는 적어도 하나 이상의 리브(24)가 형성되어 있으며 상기 리브(24)에는 적어도 하나 이상의 홀(25)을 구비해서 후술할 발열시스템(100)의 고정 브라켓(33)을 상기 홀(25)에 삽입하여 상기 발열시스템(100)의 챔버(30)에 설치할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 SiC 섬유 발열체 구조물에 대한 도면이다. 상기 실시 예에서는 봉 형태의 SiC 섬유 발열체 구조물(10)에 대해 설명했지만, 상술한 바와 같이 다양한 형태로 석영관(11)을 제작하는 것이 가능하기 때문에 도 5와 같이 다수의 구부러진 라운딩 형태를 갖는 관으로 석영관(11)을 제작하고 상기 석영관 내부에 SiC 섬유 발열체(12)와 상기 SiC 섬유 발열체(12)에 접촉하는 전기단자(13)를 넣어서 SiC 섬유 발열체 구조물(10)을 제작할 수 있다. 이런 형태의 SiC 섬유 발열체 구조물(10)은 발열시스템(100)을 보일러로 사용할 경우 다수의 구부러진 라운딩 형태를 갖는 관으로 석영관(11)의 길이를 길게하고 SiC 섬유 발열체 구조물(10)의 표면적을 넓힐 수 있기 때문에 물의 온도를 올리는 보일러의 열교환기 튜브로 적합하며, 물이 인가되는 경우 SiC 발열체(12)가 물과 접촉할 가능성이 크므로, 도 5와 같이 다수의 구부러진 라운딩 형태를 갖는 석영관(11) 내부에 SiC 섬유 발열체(12)를 제공하는 SiC 섬유 발열체 구조물(10)을 채용함으로써 SiC 섬유 발열체(12)가 물과 접촉하는 것을 방지하여 열산화의 가능성을 획기적으로 줄일 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SiC 섬유 발열체 구조물을 이용한 발열시스템의 측면도이다. 도 6을 참조하면 SiC 섬유 발열체 구조물(10)을 이용한 발열시스템(100)을 열풍기로 적용한 일 실시 예로서 챔버(30)의 내부에 다수의 SiC 섬유 발열체(12)가 내장된 석영관(11)이 고정된 적어도 하나 이상의 브라켓(20)이 설치된다. 상기 SiC 섬유 발열체(12)가 내장된 석영관(11)이 고정된 브라켓(20)은 챔버(30)내에 설치된 별도의 고정용 브라켓(33)에 의해 설치될 수 있다. 상기 챔버(30)의 측면의 외부에는 적어도 하나 이상의 전원(40)이 설치된다. 상기 전원(40)은 상기 SiC 섬유 발열체 구조물(10)의 전기단자(13)에 전류를 인가시키기 위해 전류를 발생시키며, 배선(41)에 의해 상기 SiC 섬유 발열체 구조물(10)의 전기단자(13)에 연결되어서, 상기 전원(40)에서 발생한 전류가 배선(41)을 통해 챔버(30) 내의 SiC 섬유 발열체 구조물(10)에 전달되고, 상기 SiC 섬유 발열체 구조물(10)에서 발열된 열은 외부로 복사되며, 상기 챔버(30)로 유입된 공기가 대류에 의해 고온의 공기가 된다. 실시 예에 따라 상기 챔버(30)의 일측면에는 흡기구(50)와 배기구(60)가 설치되며, 상기 흡기구(50)를 통해 공기가 유입된다. 상기 흡기구(50)의 소정 위치에는 흡기구 댐퍼(51)가 설치되어 후술하는 제어부(70)의 제어에 의해 공기의 유입량을 조절할 수 있다. 상기 배기구(60)는 챔버(30) 내에서 상기 SiC 섬유 발열체 구조물(10)의 발열에 의해 외부로 복사열을 전달 되고 대류에 의해 고온이 된 공기가 배기되며, 상기 배기구(60)의 소정 위치에는 배기구 댐퍼(61)가 설치되어 후술하는 제어부(70)의 제어에 의해 공기의 배기량을 조절할 수 있다.

또한 실시 예에 따라 본 발명에 따른 발열시스템(100)은 챔버(30) 하부면에 이동수단(35)을 설치하여 발열시스템(100)을 필요한 장소로 용이하게 이동시킬 수 있다.

실시 예에 따라 상기 챔버(30)의 적어도 하나의 외주면에는 다수의 요홈 형상을 갖는 엠보판(34)을 부착하여 챔버내의 열 손실을 줄일 수 있는 구조를 채택할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발열시스템에서 제어부의 동작을 설명하기 위한 블럭도이다. 도 7을 참조하면 본 발명의 발열시스템(100)은 챔버(30) 내부에 내부온도 측정용 센서(31)를 설치하여 챔버(30) 내부의 온도를 측정하고, 상기 챔버(30)의 일측면에 온도 조절용 팬(32)을 설치하여 발열시스템(100)의 제어부(70)에 의해 온도 조절용 팬(32)을 제어하여 챔버(30) 내부의 온도를 원하는 온도로 조절하는 것이 가능하다.

실시 예에 따라 본 발명에 따른 발열시스템(100)은 상기 배기구 댐퍼(61)와 챔버(30)사이의 배기구(60)의 소정 위치에 배기온도 측정용 센서(62)를 설치하여 배기되는 공기의 온도를 측정하고, 상기 제어부(70)에 의해 배기구 댐퍼(61)를 제어하여 배기되는 공기의 양을 조절할 수 있다.

실시 예에 따라 본 발명에 따른 발열시스템(100)은 상기 제어부(70)에 의해 상기 흡기구 댐퍼(51)를 제어하여 챔버(30)로 유입되는 공기의 양을 조절할 수 있다.

실시 예에 따라 본 발명에 따른 발열시스템(100)은 상기 배기구(60)의 소정 부위에 송풍기(63)를 설치하고, 상기 제어부(70)가 상기 송풍기(63)를 제어하여 배기되는 공기의 속도를 조절할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 SiC 섬유 발열체 구조물을 이용한 발열시스템의 측면도이다. 도 8을 참조하면 SiC 섬유 발열체 구조물(10)을 이용한 발열시스템(100)을 보일러로 적용한 일 실시 예로서, 챔버(30)의 내부에 발열실(80)을 구비하고, 상기 발열실(80) 내부에SiC 섬유 발열체 구조물(10)이 설치된다. 바람직하게는 상기 SiC 섬유 발열체 구조물(10)은 도5를 참조하여 설명한 다수의 구부러진 라운딩 형태를 갖는 관으로 석영관(11)을 구비한 SiC 섬유 발열체 구조물(10)을 채용하는 것이 적합하다.

상기 챔버(30)의 측면의 외부에는 적어도 하나 이상의 전원(40)이 설치된다. 상기 전원(40)은 상기 SiC 섬유 발열체 구조물(10)의 전기단자(13)에 전류를 인가시키기 위해 전류를 발생시키며, 배선(41)에 의해 상기 SiC 섬유 발열체 구조물(10)의 전기단자(13)에 연결되어서, 상기 전원(40)에서 발생한 전류가 배선(41)을 통해 챔버(30) 내의 SiC 섬유 발열체 구조물(10)에 전달되고, 상기 SiC 섬유 발열체 구조물(10)에서 발열된 열은 상기 SiC 섬유 발열체 구조물(10)의 석영관(11) 외부로 복사 연전달되며, 상기 챔버(30)에서 발열실(80)로 유입된 물이 대류에 의해 고온의 물이 된다. 상기 챔버(30)에는 물을 저장하고 급수하기 위한 물통(81)이 설치되며, 물통에 저장된 물이 배관(82)을 통해 발열실(80)로 유입되고, 상기 발열실(80)에서 열교환된 물은 배수구(84)와 연통된 배관(82)을 통해서 배출된다. 실시 예에 따라, 상기 배수구(84)와 연통되는 배관(82)에는 펌프(83)를 설치하여 물을 강제 배수하는 것도 가능하다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 : 발열시스템 10 : SiC 섬유 발열체 구조물
11 : 석영관 11-1 : 단부
12 : SiC 섬유 발열체 13 : 전기단자
20 : 브라켓 21 : 상부브라켓
22 : 하부브라켓 23 : 연결브라켓
24 : 리브 25 : 홀
26 : 홀 30 : 챔버
31 : 내부온도 측정용 센서
32 : 온도 조절용 팬 33 : 고정브라켓
34 : 엠보판 35 : 이동수단
40 : 전원 41 : 배선
50 : 흡기구 51 : 흡기구 댐퍼
60 : 배기구 61 : 배기구 댐퍼
62 : 배기온도 측정용 센서
63 : 송풍기 70 : 제어부
80 : 발열실 81 : 물통
82 : 배관 83 : 펌프
84 : 배수구

Claims

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챔버 내에 제공되는, 진공상태로 밀봉된 석영관 내에 길게 연장된 형태로 제공되는 SiC 섬유 발열체와, SiC 섬유 발열체에 접촉해서 전류를 인가하는 전기단자로 이루어진 SiC 섬유 발열체 구조물과,
전류를 발생시켜서 배선을 통해 SiC 섬유 발열체 구조물의 전기단자에 전류를 인가하는 전원으로 이루어지고,
상기 챔버 내부에는 상부 브라켓과 하부 브라켓에 적어도 하나 이상의 홀을 형성하고,
상부 브라켓과 하부 브라켓을 연결하는 연결 브라켓을 구비한 브라켓을 구비하고,
상기 SiC 섬유 발열체 구조물의 양단부가 상기 브라켓의 홀에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 발열시스템.
챔버 내에 제공되는, 진공상태로 밀봉된 석영관 내에 길게 연장된 형태로 제공되는 SiC 섬유 발열체와, SiC 섬유 발열체에 접촉해서 전류를 인가하는 전기단자로 이루어진 SiC 섬유 발열체 구조물과,
전류를 발생시켜서 배선을 통해 SiC 섬유 발열체 구조물의 전기단자에 전류를 인가하는 전원으로 이루어지고,
상기 SiC 섬유 발열체 구조물이 고정된 브라켓은 챔버내에 설치된 별도의 고정용 브라켓에 의해 설치되는 것을 특징으로 하는 발열시스템.
챔버 내에 제공되는, 진공상태로 밀봉된 석영관 내에 길게 연장된 형태로 제공되는 SiC 섬유 발열체와, SiC 섬유 발열체에 접촉해서 전류를 인가하는 전기단자로 이루어진 SiC 섬유 발열체 구조물과,
전류를 발생시켜서 배선을 통해 SiC 섬유 발열체 구조물의 전기단자에 전류를 인가하는 전원으로 이루어지고,
상기 챔버 내부에 온도 측정용 센서를 설치하고, 상기 챔버 일측면에 온도 조절용 팬이 설치되어 제어부의 제어에 의해 챔버 내부의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 발열시스템.
챔버 내에 제공되는, 진공상태로 밀봉된 석영관 내에 길게 연장된 형태로 제공되는 SiC 섬유 발열체와, SiC 섬유 발열체에 접촉해서 전류를 인가하는 전기단자로 이루어진 SiC 섬유 발열체 구조물과,
전류를 발생시켜서 배선을 통해 SiC 섬유 발열체 구조물의 전기단자에 전류를 인가하는 전원으로 이루어지고,
상기 챔버 하부면에 이동수단을 설치한 것을 특징으로 하는 발열시스템.
챔버 내에 제공되는, 진공상태로 밀봉된 석영관 내에 길게 연장된 형태로 제공되는 SiC 섬유 발열체와, SiC 섬유 발열체에 접촉해서 전류를 인가하는 전기단자로 이루어진 SiC 섬유 발열체 구조물과,
전류를 발생시켜서 배선을 통해 SiC 섬유 발열체 구조물의 전기단자에 전류를 인가하는 전원으로 이루어지고,
상기 챔버의 적어도 하나의 외주면에는 다수의 요홈 형상을 갖는 엠보판을 부착한 것을 특징으로 하는 발열시스템.
챔버 내에 제공되는, 진공상태로 밀봉된 석영관 내에 길게 연장된 형태로 제공되는 SiC 섬유 발열체와, SiC 섬유 발열체에 접촉해서 전류를 인가하는 전기단자로 이루어진 SiC 섬유 발열체 구조물과,
전류를 발생시켜서 배선을 통해 SiC 섬유 발열체 구조물의 전기단자에 전류를 인가하는 전원으로 이루어지고,
상기 챔버의 일측면에는 흡기구와 배기구가 설치되는 것을 특징으로 하는 발열시스템.
제14항에 있어서,
상기 흡기구의 소정 위치에는 흡기구 댐퍼가 설치되어 제어부의 제어에 의해 공기의 유입량을 조절하는 것을 특징으로 하는 발열시스템.
제14항에 있어서,
상기 배기구의 소정 위치에는 배기구 댐퍼와 배기온도 측정용 센서가 설치되어 제어부의 제어에 의해 공기의 배기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 발열시스템.
제14항에 있어서,
상기 배기구의 소정 위치에는 송풍기가 설치되어 제어부의 제어에 의해 배기되는 공기의 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 발열시스템.
챔버와 챔버내에 설치되어 물을 저장하는 물통과 물통과 연통되어 챔버 내에 구비된 발열실로 물이 급수되는 배관과, 발열실에 제공되는, 진공상태로 밀봉된 석영관 내에 제공되는 SiC 섬유 발열체와 SiC 섬유 발열체에 접촉해서 전류를 인가하는 전기단자로 이루어진 적어도 하나 이상의 구부러진 라운딩 형태를 갖는 SiC 섬유 발열체 구조물과 전류를 발생시켜서 배선을 통해 SiC 섬유 발열체 구조물의 전기단자에 전류를 인가하는 적어도 하나 이상의 전원과 발열실에서 열교환된 물이 발열실과 연통된 배관을 통해서 배수되는 배수구를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열시스템.
제18항에 있어서,
상기 SiC 섬유 발열체는 길게 연장된 형태인 것을 특징으로 하는 발열시스템.
제18항 또는 제19항에 있어서,
상기 배수구와 연통되는 배관에는 펌프를 설치한 것을 특징으로 하는 발열시스템.