KR102343606B1

KR102343606B1 - Fabric SiC fiber heating element structure and rapid heat treatment device using the same

Info

Publication number: KR102343606B1
Application number: KR1020200028681A
Authority: KR
Inventors: 김한준; 박광열; 박상율; 정문화
Original assignee: (주) 대호아이앤티; 한국실크연구원
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2021-12-29
Also published as: KR20210112958A

Abstract

본 발명은 직물형 SiC 섬유 발열체 구조물 및 이를 이용한 급속열처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fabric-type SiC fiber heating element structure and a rapid heat treatment apparatus using the same.

Description

Fabric SiC fiber heating element structure and rapid heat treatment device using the same

SiC 섬유는 대표적인 초고온 세라믹스 섬유강화 복합재의 강화소재로 고온고압의 열악한 환경에서 고강도, 고인성, 내식성 및 고신뢰도의 구조적 특성을 유지하는 소재이다. 특히 장섬유강화 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.SiC fiber is a representative reinforcing material of ultra-high-temperature ceramics fiber-reinforced composites. In particular, long fiber-reinforced composite materials exhibit the greatest toughness enhancement effect compared to other composite materials such as grain and needle-shaped crystallinity reinforcement, so extreme environment industries that require high reliability, such as aerospace, defense, and nuclear power is an essential material for In recent years, as well as as a material for composites, its application is expanding in the defense industry, automobile and aerospace industries.

또한 아이오딘이 도핑된 나노구조SiC섬유는 마이크로파에 활성화되어 공기 중 1400℃까지 급속 가열이 가능하고, 발열된 열은 복사특성이 좋아 매우 경제적이기 때문에 최근에 SiC섬유를 발열체로 사용한 발열시스템이 주목을 받고 있다. In addition, iodine-doped nanostructured SiC fibers are activated by microwaves and can be rapidly heated up to 1400°C in air. are receiving

SiC 섬유는 통상 폴리카보실란으로 알려져있는 프리세라믹 폴리머를 용융방사 또는 전기방사 방법을 이용하여 섬유상으로 만든 후 이를 다시 열처리하여 유기(폴리머)섬유로부터 무기(세라믹)섬유로 전환시켜 제조할 수 있다.SiC fibers can be manufactured by converting a preceramic polymer known as polycarbosilane into a fibrous form using melt spinning or electrospinning, and then heat-treating it again to convert organic (polymer) fibers to inorganic (ceramic) fibers.

그러나 폴리카보실란의 용융점이 통상 150~300℃이지만, 폴리카보실란 섬유를 방사 후 바로 열처리하면 상기 용융온도 범위에서 섬유상을 유지하지 못하고 녹아버리게 된다. 이러한 현상을 막고 열처리 중 섬유상을 유지하여 최종 SiC섬유를 얻기 위해 소위 가교를 통해 섬유의 표면에 존재하는 폴리머 분자들 간을 결합시키면 가교된 표면부의 용융점은 내부보다 높아져 폴리머의 열분해가 일어나는 온도 즉 400℃ 이상이 되기 때문에 열처리 과정에서 녹지 않고 온전히 섬유상을 유지하며 최종에는 SiC 섬유로 만들어지게 된다. However, although the melting point of polycarbosilane is usually 150 to 300° C., if the polycarbosilane fiber is heat-treated immediately after spinning, it cannot maintain its fibrous form within the melting temperature range and melts. In order to prevent this phenomenon and maintain the fibrous form during heat treatment to obtain the final SiC fiber, when the polymer molecules present on the surface of the fiber are combined through so-called crosslinking, the melting point of the crosslinked surface part becomes higher than the internal temperature, that is, the temperature at which thermal decomposition of the polymer occurs. Since it is higher than ℃, it does not melt during the heat treatment process and maintains a fibrous form, and is finally made of SiC fiber.

이러한 공정을 안정화 또는 불용화 공정이라고 하는데, 기존에 다양한 안정화 방법이 제안되었다. 이 중 통상적으로 사용되는 방법은 열산화 안정화 방법과 전자빔 안정화 방법이 대표적이다. 전자의 경우 방사하여 얻은 폴리카보실란 섬유를 150~250℃의 산화 분위기에서 장시간 유지시키면 대기 중의 산소가 섬유표면에 존재하는 폴리머 분자의 결합 중 약한 결합이 Si-H 결합과 기타 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 등의 산화안정화 방법을 사용하고 있다. This process is called a stabilization or insolubilization process, and various stabilization methods have been previously proposed. Among these methods, the thermal oxidation stabilization method and the electron beam stabilization method are representative. In the former case, if the polycarbosilane fibers obtained by spinning are maintained in an oxidizing atmosphere at 150 to 250°C for a long time, the weak bonds between the polymer molecules present on the fiber surface with oxygen in the air are reduced to Si-H bonds and other Si-O-Si bonds. A bond is formed, and in this process, cross-linking between each molecule occurs. This method is the most representative stabilization method and uses oxidation stabilization methods such as Japanese NICALON-based CERAMIC GRADE fibers and TYRANNO fibers.

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.However, this method requires a long time for stabilization (it usually takes 4 to 10 hours considering the rate of temperature increase), and 10 to 20% of oxygen mixed by cross-linking during stabilization is not stable at a high temperature of 1200° C. or higher and is decomposed again. Therefore, there is a disadvantage in that the high temperature properties of the SiC fiber are greatly reduced.

또한, 섬유방사 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 스테레칭이 원활하지 않아 세섬화가 어렵고 단선이 자주 발생한다.In addition, in terms of fiber spinning, only when the spinning temperature of the fiber is at least 30 to 60° C. higher than the normal stabilization temperature of 200° C. On the other hand, if the melt spinning temperature is higher than 270~290℃, the stability of the melt is lowered and it is not easy to control the spinning conditions.

이러한 이유로 원료 프리커서 폴리머의 유동 및 변형에 대한 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-NICALON 계 섬유에 적용되고 있다. 그러나 공정의 제어가 어렵고 제조비용이 높기 때문에 일반적인 연속 대량생산 공정에 적용하는데 한계가 있다. For this reason, it is necessary to precisely control the flow and deformation of the precursor polymer of the raw material, which makes the production process of the raw material more complicated and causes an increase in the raw material price. In the case of electron beam stabilization, when an electron beam is irradiated to the fiber, intermolecular bonds on the surface are broken to form radicals. Since these radicals are not in a stable state in the atmosphere, they tend to bind to each other and return to a stable state. In this recombination process, crosslinks between polymer molecules are formed. It is applied to Japanese HI-NICALON fibers because SiC fibers with excellent physical properties can be obtained because there is no mixing of oxygen and heat treatment at 1600° C. or higher is possible. However, it is difficult to control the process and the manufacturing cost is high, so there is a limit to its application to a general continuous mass production process.

대한민국 등록특허공보 10-1209110호에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 SiC섬유 제조방법과 관련하여 폴리카보실란을 방사하여 폴리카보실란 섬유를 제조하는 단계; 상기 폴리카보실란 섬유를 할라이드계 기체를 이용한 기체훈증법으로 안정화 시키는 단계; 및 상기 안정화된 폴리카보실란 섬유를 열처리하는 소성단계;를 포함하는 SiC의 제조방법이 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-1209110 discloses a method for manufacturing a polycarbosilane by spinning polycarbosilane in relation to a method for manufacturing a SiC fiber in order to solve the above problems; stabilizing the polycarbosilane fiber by a gas fumigation method using a halide-based gas; and a firing step of heat-treating the stabilized polycarbosilane fiber.

또한 발열체로 제조된 SiC 섬유를 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 침투반응에 의해 탄소섬유로부터 제조되고, 마이크로웨이브를 가하여 발열하는 탄화규소 섬유 발열체에 대해 개시되어 있다.In addition, in the case of the prior art using SiC fiber manufactured as a heating element, for example, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0087380, any one sublimation raw material selected from silicon or silicon dioxide, or a mixture thereof and carbon fiber are vacuum or inert gas Disclosed is a silicon carbide fiber heating element that is prepared from carbon fibers by gas permeation reaction by sublimation of a sublimation raw material by placing it in an atmosphere and a high temperature state, and generates heat by applying microwaves.

그러나, 이러한 종래의 SiC 섬유를 발열체로 사용한 경우는 제조된 SiC 섬유에 발열을 하기 위해 마그네트론으로 마이크로웨이브를 조사하게 됨에 따라, 장기간 사용할 경우 SiC 섬유가 산화되거나, 형태가 변형되어 발열효과가 떨어지는 문제점이 있고, 마이크로웨이브 차단에 대한 구조적인 문제점이 있었다. However, when such a conventional SiC fiber is used as a heating element, microwaves are irradiated with a magnetron to generate heat to the manufactured SiC fiber. There was a structural problem with respect to the microwave blocking.

대한민국 등록특허공보 10-1209110호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1209110 대한민국 공개특허공보 10-2017-0087380호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0087380 대한민국 공개특허공보 10-2019-0041157호Korean Patent Publication No. 10-2019-0041157

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따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 장기간 사용해도 변형이나, 산화가 발생하지 않고, 발열효율이 저하되지 않는 SiC 섬유 발열체 구조물을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a SiC fiber heating element structure in which deformation or oxidation does not occur even when used for a long period of time, and the heating efficiency does not decrease.

본 발명의 다른 목적은 마이크로웨이브 흡수를 최대화하기 위해 단열부 및 원형 브라킷을 이용한 마그네트론 안착방향을 변경할 수 있도록하여 급속열처리가 용이한 급속열처리장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a rapid heat treatment apparatus that facilitates rapid heat treatment by changing the seating direction of the magnetron using a heat insulating part and a circular bracket in order to maximize microwave absorption.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 구조를 지닌다.
직물형 SiC 섬유발열체가 내장된 직물형 SiC 섬유 발열체 구조물이 내부에 배치되는 챔버; 상기 챔버의 상부에 배치되어 도파관에 의해 상기 챔버와 연통되고, 마이크로웨이브를 발생시켜 상기 도파관을 통해 상기 마이크로웨이브를 상기 직물형 SiC 섬유 발열체 구조물에 전달하여 상기 직물형 SiC 섬유 발열체 구조물을 발열시키는 3개의 마그네트론; 상기 챔버와 마그네트론 간에 배치되고, 상기 마그네트론이 일직선상에 순차적으로 상호 일정간격 이격되어 상면에 설치되는 마그네트론고정플레이트; 상기 챔버의 상부에 배치되고, 상기 마이크로웨이브가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 상기 마그네트론과 마그네트론고정플레이트를 덮는 마그네트론 커버; 세라믹보드로 구성되어 상기 챔버를 감싸는 단열부; 및 상기 챔버의 하부에 배치되어 상기 마이크로웨이브로부터 제어보드를 보호하고 온도조절, 공기유입량, 공기의 배기량을 조절하며, 상기 챔버의 온도를 조절하기 위한 온도센서, 전류설정을 조절하기 위한 CT센서를 포함하는 제어부를 포함하고, 상기 마그네트론은 상기 마그네트론고정플레이트의 일측에 설치되는 제1마그네트론; 상기 마그네트론고정플레이트의 타측에 설치되는 제2마그네트론; 및 상기 마그네트론고정플레이트의 중간에 설치되는 제3마그네트론을 포함하고, 상기 마그네트론고정플레이트는 상기 제3마그네트론이 설치되는 평면부; 상기 평면부의 일단에 일정각도만큼 하방으로 기울어져 상기 제1마그네트론이 설치되는 제1경사부; 및 상기 평면부를 기준하여 상기 제1경사부와 대칭되도록 상기 평면부의 타단에 일정각도만큼 하방으로 기울어져 상기 제2마그네트론이 설치되는 제2경사부를 포함한다.The present invention has the following structures in order to achieve the above object.
A chamber in which the fabric-type SiC fiber heating element is embedded in the fabric-type SiC fiber heating element structure is disposed therein; It is disposed on the upper part of the chamber and communicates with the chamber by a waveguide, generates a microwave and transmits the microwave to the fabric-type SiC fiber heating element structure through the waveguide 3 to heat the fabric-type SiC fiber heating element structure dog's magnetron; a magnetron fixing plate disposed between the chamber and the magnetron, the magnetron being sequentially spaced apart from each other on a straight line and installed on the upper surface; a magnetron cover disposed on the upper part of the chamber and covering the magnetron and the magnetron fixing plate to prevent the microwave from flowing out; a thermal insulation unit composed of a ceramic board and surrounding the chamber; and a temperature sensor disposed in the lower part of the chamber to protect the control board from the microwave, control temperature, air inflow, and air exhaust, and a temperature sensor for controlling the temperature of the chamber, and a CT sensor for adjusting current setting. A control unit comprising: a first magnetron installed on one side of the magnetron fixing plate; a second magnetron installed on the other side of the magnetron fixing plate; and a third magnetron installed in the middle of the magnetron fixing plate, wherein the magnetron fixing plate includes: a flat portion on which the third magnetron is installed; a first inclined portion inclined downward at one end of the flat portion by a predetermined angle to install the first magnetron; and a second inclined portion in which the second magnetron is installed by being inclined downward by a predetermined angle to the other end of the flat portion so as to be symmetrical with the first inclined portion based on the flat portion.

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본 발명은 직물형 SiC섬유 발열체가 변형되거나, 산화가 발생하지 않고, 발열효율이 저하되지 않는 직물형 SiC 섬유 발열체 구조물을 제공할 수 있다.The present invention can provide a fabric-type SiC fiber heating element structure in which the fabric-type SiC fiber heating element is not deformed, oxidation does not occur, and the heating efficiency does not decrease.

본 발명은 직물형 SiC 섬유 발열체 구조물에 마이크로웨이브를 조사하고 단열부에 의해 열손실을 최소화하여 발열효과가 우수한 급속열처리 장치를 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide a rapid heat treatment apparatus excellent in heating effect by irradiating microwaves to a fabric-type SiC fiber heating element structure and minimizing heat loss by an insulating part.

도 1은 자동화 공정에 의한 직물형 SiC 섬유제직 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 급속열처리 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 마그네트론 안착 구조 구성도이다.
도 4은 단열부 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a fabric-type SiC fiber weaving process by an automated process.
2 is a configuration diagram for explaining a rapid heat treatment apparatus.
3 is a configuration diagram of a magnetron seating structure.
4 is a view for explaining the structure of the heat insulating part.

이하에서는 본 발명에 따른 직물형 SiC 섬유 발열체와 이를 이용한 급속열처리장치에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, a fabric-type SiC fiber heating element according to the present invention and a rapid heat treatment apparatus using the same will be described in detail.

SiC 섬유를 제조하기 위한 출발원료는 열분해를 통해 세라믹으로 전환되는 세라믹 전구체를 사용하고, 연속생산을 고려하여 가늘고 균일한 SiC 섬유를 제조하기 위해 고분자인 폴리카보실란(분자량 Mw=3000~4000)을 용융방사를 하여 폴리카보실란 섬유를 제조한다.The starting material for producing SiC fibers is a ceramic precursor that is converted to ceramic through thermal decomposition, and polycarbosilane (molecular weight Mw=3000~4000), a polymer, is used to manufacture thin and uniform SiC fibers in consideration of continuous production. Melt spinning to prepare polycarbosilane fibers.

용융방사는 용융된 폴리카보실란 섬유를 산소가 존재하지 않는 질소 또는 아르곤가스를 주입하여 가스압으로 노즐밖으로 토출하고 와인더로 감는다.In melt spinning, nitrogen or argon gas without oxygen is injected into the molten polycarbosilane fiber, discharged out of the nozzle by gas pressure, and then wound with a winder.

그 후 제조된 섬유를 도핑하기 위해 아이오딘으로 화학처리를 하는데 온도가 200~300℃ 부근으로 가열되면 요오드는 가스화되어 폴리카보실란 섬유 내로 반응하여 들어가고 폴리카보실란 섬유의 불융화를 유도하고 불융화 처리가 완료된 섬유는 온도 1,300~1,400℃, 8시간 열처리하여 최종 SiC 섬유를 얻게 된다. After that, chemical treatment is performed with iodine to dope the manufactured fiber. When the temperature is heated to around 200~300℃, iodine is gasified and reacts into the polycarbosilane fiber, inducing infusibility of the polycarbosilane fiber and making it infusible. The treated fiber is heat treated at a temperature of 1,300 to 1,400° C. for 8 hours to obtain a final SiC fiber.

도1는 본발명의 일실시예에 따른 자동화 공정에 의한 직물형 SiC 섬유 제직에 관한 것이다.1 is related to weaving a fabric-type SiC fiber by an automated process according to an embodiment of the present invention.

정경 공정 없이 SiC 섬유를 직기로 직접인입하는 구조로, 상하단의 경사가 인입되며, 장력조절장치에 의해 경사의 장력을 조절하면서, 개구운동을 수행하게 된다. 이후 위사가 인입이되어, SiC 섬유의 바듸침 구간에서 속도조절을 통해 직물형 SiC 섬유를 얻게 된다. It has a structure in which SiC fibers are directly drawn into the loom without the loom process, and the warp at the upper and lower ends is drawn in, and the opening motion is performed while the tension of the warp is controlled by the tension control device. Afterwards, the weft yarn is drawn in, and the woven SiC fiber is obtained by controlling the speed in the changing section of the SiC fiber.

급속열처리장치와 관련하여, 발진 제어부는 크게 전원부와 제어부로 구성된다. 전원부는 기존 인버터 파워를 적용하며, 인버터 파워를 제어하기 위하여 Cortex-M3 기반 PWM 보드를 제작한다.In relation to the rapid heat treatment apparatus, the oscillation control unit is largely composed of a power supply unit and a control unit. The power supply unit applies the existing inverter power and manufactures a Cortex-M3-based PWM board to control the inverter power.

PWM 보드에는 챔버의 온도를 조절하기 위한 온도센서, 온도조절기, 전류설정을 조절하기 위한 CT센서 등을 제어하기 위해 구현되었다.The PWM board was implemented to control a temperature sensor for controlling the chamber temperature, a temperature controller, and a CT sensor for adjusting the current setting.

PWM 제어방법은 PID제어를 적용하였으며, 한계값을 지정하기 위한 안티와이드업을 적용하였으며, 노이즈에 의한 편차를 보정하기 위해 온도측정에 칼만필터를 적용한다.As for PWM control method, PID control is applied, anti-wide-up is applied to designate a limit value, and a Kalman filter is applied to temperature measurement to correct deviation caused by noise.

도2 및 도3에서 보는 바와 같이 챔버와 마그네트론의 구성은 다음과 같다.2 and 3, the configuration of the chamber and the magnetron is as follows.

챔버의 내부에 다수의 직물형 SiC 섬유발열체가 내장된 SiC 직물형 섬유 발열체 구조물이 고정된 적어도 하나 이상의 브라켓이 설치된다. 상기 직물형 SiC 섬유 발열체가 내장된 직물형 SiC 섬유 발열체 구조물이 고정된 브라켓은 챔버내에 설치된 별도의 고정용 브라켓에 의해 설치될 수 있다. 상기 챔버의 측면의 외부에는 적어도 하나 이상의 마그네트론(120)이 설치된다. 상기 마그네트론(120)은 상기 직물형 SiC 섬유 발열체 구조물을 발열시키기 위해 마이크로웨이브를 발생시키며, 상기 마그네트론(120)과 상기 챔버는 도파관에 의해 연통되어 있어서, 상기 마그네트론(120)에서 발생한 마이크로웨이브가 도파관을 통해 챔버 내의 직물형 SiC 섬유 발열체 구조물에 전달되고, 상기 직물형 SiC 섬유 발열체 구조물에서 발열된 열은 외부로 복사되며, 상기 챔버로 유입된 공기가 대류에 의해 고온의 공기가 된다. 상기와 같이 챔버 측면의 외부에 마그네트론(120)이 설치되는 경우는 상기 챔버에서 도파관에 의해 마이크로웨이브가 인가되는 구역과 그 반대편 구역간의 온도 편차가 커질 수 있으므로, 실시 예에 따라서는 두개 이상의 마그네트론(120)을 상기 챔버의 양측면 외부에 서로 대향되게 설치하여 도파관을 통해 상기 챔버의 양측으로 마이크로웨이브가 인가되게 하거나, 도파관을 분기하여 상기 챔버의 양측면에 연통하도록 해서 마그네트론이 조사되도록 함으로써 온도 편차가 발생하지 않고 균일한 발열효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 2,3에 도시된 바와 같이, 상기 마그네트론(120)은 3개로 이루어지고, 마그네트론고정플레이트(140)에 설치될 수 있다.
상기 마그네트론고정플레이트(140)는 상기 챔버와 마그네트론(120) 간에 배치되고, 상기 마그네트론(120)이 일직선상에 순차적으로 상호 일정간격 이격되어 상면에 설치될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 마그네트론(120)은 상기 마그네트론고정플레이트(140)의 일측에 설치되는 제1마그네트론(121), 상기 마그네트론고정플레이트(140)의 타측에 설치되는 제2마그네트론(122), 상기 마그네트론고정플레이트(140)의 중간에 설치되는 제3마그네트론(123)을 포함할 수 있다.
상기 마그네트론고정플레이트(140)는 상기 제3마그네트론(123)이 설치되는 평면부(141), 상기 평면부(141)의 일단에 일정각도만큼 하방으로 기울어져 상기 제1마그네트론(121)이 설치되는 제1경사부(142), 상기 평면부(141)를 기준하여 상기 제1경사부(142)와 대칭되도록 상기 평면부(141)의 타단에 일정각도만큼 하방으로 기울어져 상기 제2마그네트론(122)이 설치되는 제2경사부(143)를 포함할 수 있다.
마그네트론 커버(130)는 상기 챔버의 상부에 배치되고, 마이크로웨이브가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 상기 마그네트론(120)과 마그네트론고정플레이트(140)를 덮을 수 있다.At least one bracket to which a SiC fabric-type fiber heating element structure having a plurality of fabric-type SiC fiber heating elements embedded in the chamber is fixed is installed. The bracket to which the fabric-type SiC fiber heating element structure in which the fabric-type SiC fiber heating element is embedded is fixed may be installed by a separate fixing bracket installed in the chamber. At least one magnetron 120 is installed outside the side surface of the chamber. The magnetron 120 generates microwaves to heat the fabric-type SiC fiber heating element structure, and the magnetron 120 and the chamber communicate with each other by a waveguide, so that the microwave generated by the magnetron 120 is a waveguide. is transferred to the fabric-type SiC fiber heating element structure in the chamber, and the heat generated by the fabric-type SiC fiber heating element structure is radiated to the outside, and the air introduced into the chamber becomes high-temperature air by convection. When the magnetron 120 is installed outside the side of the chamber as described above, the temperature difference between the area to which the microwave is applied by the waveguide in the chamber and the opposite area may increase, so depending on the embodiment, two or more magnetrons ( 120) is installed opposite to each other on both sides of the chamber so that microwaves are applied to both sides of the chamber through the waveguide, or the waveguide is branched to communicate with both sides of the chamber so that the magnetron is irradiated so that the temperature deviation occurs. It is possible to obtain a uniform heating effect without
In addition, as shown in FIGS. 2 and 3 , the magnetron 120 is composed of three and may be installed on the magnetron fixing plate 140 .
The magnetron fixing plate 140 may be disposed between the chamber and the magnetron 120 , and the magnetrons 120 may be sequentially spaced apart from each other at regular intervals on a straight line and installed on the upper surface.
More specifically, the magnetron 120 includes a first magnetron 121 installed on one side of the magnetron fixing plate 140 , a second magnetron 122 installed on the other side of the magnetron fixing plate 140 , and the magnetron It may include a third magnetron 123 installed in the middle of the fixing plate (140).
The magnetron fixing plate 140 is inclined downward by a predetermined angle to one end of the flat portion 141 where the third magnetron 123 is installed, and the flat portion 141, and the first magnetron 121 is installed. The second magnetron 122 is inclined downward by a predetermined angle to the other end of the first inclined portion 142 and the other end of the flat portion 141 so as to be symmetrical with the first inclined portion 142 based on the first inclined portion 142 and the flat portion 141 . ) may include a second inclined portion 143 is installed.
The magnetron cover 130 is disposed on the upper portion of the chamber, and may cover the magnetron 120 and the magnetron fixing plate 140 to prevent the microwaves from leaking out.

또한, 발열모듈의 마이크로웨이브 흡수를 최대화하기 위해 마그네트론 안착 방향을 변경할 수 있도록 원형 브라켓을 추가하여 22.5도 간격으로 회전가능하게 설계를 하였으며, 마그네트론 인접거리가 좁아서 서로 간섭되는 현상을 방지하기 위해 서로다른 방향으로 배치하였다.In addition, in order to maximize the microwave absorption of the heating module, a circular bracket was added to change the magnetron seating direction to be rotatable at 22.5 degree intervals. placed in the direction.

마이크로웨이브 반사가 잘 되도록 챔버 재질은 스테으로 제작하는 것이 바람직하다. It is preferable that the chamber material be made of a stainless steel so that the microwave reflection is good.

또한 마이크로웨이브가 중앙 쪽으로 반사될 수 있도록 좌/우측 벽면을 124도 경사를 주어 설계하였다.In addition, the left and right walls were designed with an inclination of 124 degrees so that the microwaves could be reflected toward the center.

도4에서 보는 바와 같이, 단열부(150)의 경우 양산화를 고려한 공정조건, 환경적합성, 단열 및 내구성 등을 종합적으로 고려하였을때, 세라믹 소재의 세라믹화이버, 세리믹보드 등이 단열 및 내구성 측면에 유리하여, 기능 구현에 용이하다. 특히 세라믹보드는 열전도가 낮고 형상의 가공 및 제작이 용이한 장점이 있어, 본 장비의 구현에 가장 바람직하다 할 것이다. As shown in FIG. 4, in the case of the heat insulating unit 150, when the process conditions, environmental compatibility, heat insulation and durability in consideration of mass production are comprehensively considered, ceramic fibers of ceramic materials, ceramic boards, etc. Advantageously, it is easy to implement a function. In particular, the ceramic board has the advantage of low heat conduction and easy shape processing and fabrication, so it will be the most desirable for the implementation of this equipment.

단열부(150)는 마이크로웨이브를 차단하기 위하여 챔버(110)의 형상외주면을 두르는 형상으로 이루어져있으며, 이를 통해 급속열처리에 효율성을 더욱 높일 수 있다.The heat insulating unit 150 has a shape that surrounds the outer circumferential surface of the chamber 110 in order to block microwaves, and through this, the efficiency of rapid heat treatment can be further increased.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위서 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.
The present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and various modifications are possible by anyone with ordinary skill in the art to which the invention pertains without departing from the gist of the invention as claimed in the claims. Of course, such modifications are intended to be within the scope of the claims.

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110 : 챔버 120 : 마그네트론
121 : 제1마그네트론 122 : 제2마그네트론
123 : 제3마그네트론 130 : 마그네트론 커버
140 : 마그네트론고정플레이트 141 : 평면부
142 : 제1경사부 143 : 제2경사부
150 : 단열부 160 : 제어부110: chamber 120: magnetron
121: first magnetron 122: second magnetron
123: third magnetron 130: magnetron cover
140: magnetron fixing plate 141: flat part
142: first inclined portion 143: second inclined portion
150: heat insulation unit 160: control unit

Claims

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A chamber in which the fabric-type SiC fiber heating element is embedded in the fabric-type SiC fiber heating element structure is disposed therein;
It is disposed on the upper part of the chamber and communicates with the chamber by a waveguide, generates a microwave and transmits the microwave to the fabric-type SiC fiber heating element structure through the waveguide 3 to heat the fabric-type SiC fiber heating element structure dog's magnetron;
a magnetron fixing plate disposed between the chamber and the magnetron, the magnetron being sequentially spaced apart from each other on a straight line and installed on the upper surface;
a magnetron cover disposed on the upper part of the chamber and covering the magnetron and the magnetron fixing plate to prevent the microwave from flowing out;
a thermal insulation unit composed of a ceramic board and surrounding the chamber; and
It is disposed in the lower part of the chamber to protect the control board from the microwave, control temperature, air inflow, air exhaust, and includes a temperature sensor for controlling the temperature of the chamber, and a CT sensor for adjusting current setting a control unit;
including,
The magnetron is
a first magnetron installed on one side of the magnetron fixing plate;
a second magnetron installed on the other side of the magnetron fixing plate; and
a third magnetron installed in the middle of the magnetron fixing plate;
including,
The magnetron fixing plate,
a flat portion on which the third magnetron is installed;
a first inclined portion inclined downward at one end of the flat portion by a predetermined angle to install the first magnetron; and
a second inclined portion inclined downward by a predetermined angle at the other end of the flat portion so as to be symmetrical with the first inclined portion with respect to the flat portion to install the second magnetron;
A rapid heat treatment device using a fabric-type SiC fiber heating element structure comprising a.

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