KR102471119B1

KR102471119B1 - 세라믹 모재 용융장치

Info

Publication number: KR102471119B1
Application number: KR1020220045089A
Authority: KR
Inventors: 조창래; 이문희; 김정석
Original assignee: (주)코리아사이언텍
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2022-11-28

Abstract

세라믹 모재 용융장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 세라믹 분말을 유입받아 내부로 공급하는 분말 주입구와 상기 분말 주입부로부터 공급되는 공급되는 세라믹 분말을 용융될 때까지 저장하며, 용융된 세라믹 분말을 배출하는 도가니와 상기 도가니와 결합되어 밀폐 공간을 형성하며, 열의 방출을 방지하는 용융부와 상기 도가니로부터 배출되는 용융된 세라믹 분말을 유입받아 외부로 이동시키는 주조부 및 상기 용융부 내부로 열을 공급하는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 모재 용융장치를 제공한다.

Description

세라믹 모재 용융장치{Apparatus for melting Ceramic Base Material}

본 실시예는 세라믹 모재를 충분히 용융할 수 있는 용융장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

일반적으로 잉곳(Ingot)은 실리콘을 정제해 단결정으로 만든 것인데, 이것을 수백 ㎛분의 1로 잘라 표면을 거울처럼 연마한 것이 반도체나 태양전지를 만들 때 쓰이는 실리콘웨이퍼가 된다.

세라믹 모재의 용융물들을 잉곳 성장기에 넣고 고온에서 녹인 후 실리콘 결정(씨앗)을 중심으로 흘려주면서 원심력을 이용해 서서히 돌리게 되면, 실리콘 결정(씨앗)을 중심으로 결정 방향이 일정한 원기둥 모양의 잉곳을 성장시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 잉곳을 제조하기 위해서는 세라믹 모재의 용융이 선행되어야만 한다. 종래의 용융장치는 용융부에서 세라믹 (모재) 분말을 용융시키고, 일정한 양만큼의 용융물을 배출시켜왔다.

그러나 종래의 용융장치는 구조적으로 유입된 세라믹 (모재) 분말 중 일부가 용융되지 않은 상태에서 외부로 배출될 수 있었다. 이에 따라, 용융물을 토대로 제조될 잉곳의 품질 저하가 발생하여, 잉곳으로부터 제조될 최종물의 품질 저하까지 유발되어왔다.

종래의 용융장치는 세라믹 분말 중 용융되지 않은 일부가 외부로 배출되는 것을 방지하기 곤란한 구조를 구비하고 있어, 이를 방지하기 위한 시도가 지속되어 왔다.

본 발명의 일 실시예는, 미용융된 세라믹 모재 분말의 배출을 방지할 수 있는 세라믹 모재 용융장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 세라믹 분말을 유입받아 내부로 공급하는 분말 주입구와 상기 분말 주입부로부터 공급되는 공급되는 세라믹 분말을 용융될 때까지 저장하며, 용융된 세라믹 분말을 배출하는 도가니와 상기 도가니와 결합되어 밀폐 공간을 형성하며, 열의 방출을 방지하는 용융부와 상기 도가니로부터 배출되는 용융된 세라믹 분말을 유입받아 외부로 이동시키는 주조부 및 상기 용융부 내부로 열을 공급하는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 모재 용융장치를 제공한다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 용융부는 복수의 단열재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 도가니와 가장 근접해 배치된 단열재는 지르코늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 도가니와 가장 근접해 배치된 단열재 이외의 단열재는 알루미나 소재로 구현되는 것을 특징으로 한다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 주조부는 레일을 따라 이동하는 대차 및 상기 대차의 상면에 상기 도가니로부터 배출되는 용융된 세라믹 분말을 유입받아 적재하는 적재부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 주조부는 적어도 하나 이상 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 모재 용융장치는 상기 도가니가 용융된 세라믹 분말을 배출하는 배출구와 연결되어, 외부로 용융된 세라믹 분말을 토출하는 토출구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 토출구는 일 끝단으로 상기 도가니와 연결되며, 다른 일 끝단은 상기 주조부를 향해 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 토출구는 기 설정된 단면적을 갖는 관 또는 튜브 형태로 구현되는 것을 특징으로 한다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 히터는 상기 용융부 내부가 세라믹 분말의 용융점 또는 그 이상의 온도를 갖도록 열을 발생시키는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 미용융된 세라믹 모재 분말이 외부로 배출될 수 있는 가능성을 구조적으로 원천봉쇄할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 모재 용융장치의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 모재 용융장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 모재 용융장치의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용융부의 내부를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도가니를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주조부를 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 모재 용융장치의 일 예를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 모재 용융장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 모재 용융장치의 측단면도이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 모재 용융장치(100)는 분말 주입부(110), 용융부(120), 도가니(130), 토출부(140), 주조부(150), 지지부(160), 승·하강부(170) 및 제어부(미도시)를 포함한다.

세라믹 모재 용융장치(100)는 잉곳의 주원료인 세라믹 분말을 공급받아 용융시키며, 세라믹 분말의 용융물 또는 냉각되며 응고된 응고물을 생산한다. 세라믹 모재 용융장치(100)는 용융물 또는 응고물을 생산함으로써, 생산된 용융물 또는 응고물이 별도의 후처리를 거치며 잉곳으로 제조될 수 있도록 한다. 이때, 세라믹 모재 용융장치(100)는 종래의 그것과 달리 유입되는 모든 세라믹 분말을 온전히 용융시킴으로써, 우수한 품질의 용융물 또는 응고물을 생산한다.

분말 주입부(110)는 분말공급장치(210)로부터 공급되는 세라믹 분말을 용융부(120) 내로 투입한다. 분말 주입부(110)는 투입구(118)를 포함하여, 투입구(118)를 거치며 분말공급장치(210)로부터 세라믹 분말을 공급받는다. 분말 주입부(110)는 용융부(120) 외부로부터 용융부(120) 내부를 관통한 형상을 가지며, 투입구(118)로부터 유입되는 분말을 용융부(120) 내부로 전달(투입)한다. 유입되는 분말을 용융부(120) 내부로 전달하기 위해 통형으로 구현된다. 분말 주입부(110)가 통형으로 구현됨에 따라, 분말의 전달이 원활해짐은 물론, 분말이 용융부(120) 내부로 전달될 때 분산되지 않고 용융부 내로 전달될 수 있다.

분말 주입부(110)는 분말 주입부(110)의 용융부(120) 외부에 배치되는 끝단에 관측부(114)를 더 포함할 수 있다. 분말 주입부(110)가 통형으로 구현되기 때문에, 관측부(114)는 분말 주입구(110) 외부에서 분말 주입구(110) 내부를 관측할 수 있도록 한다. 이에 따라, 장치(100) 운영자가 용융부(120) 내부로 온전히 세라믹 분말이 주입되고 있는지를 확인할 수 있도록 한다.

용융부(120)는 분말 주입부(110)로부터 전달되는 분말을 유입받아 용융시킨다. 용융부(120)는 히터(180a)에 의해 공급되는, 세라믹 분말의 용융점 이상의 온도를 유지하며 유입되는 세라믹 분말을 용융시킨다. 용융부(120)는 제1 내지 제5 단열재(121 내지 125)를 포함하여, 용융부(120)와 도가니(130)가 형성하는 내부 공간의 온도가 세라믹 분말의 용융점 또는 그 이상을 유지할 수 있도록 한다.

제1 단열재(121)는 용융부(120)의 가장 안쪽에 배치되며, 용융부(120) 내의 열 배출을 방지한다.

제1 단열재(121)는 용융부(120)의 가장 안쪽에 배치된다. 제1 단열재(121)는 하부면을 제외하고 내부에 일정한 부피를 갖는 육면체 형태로 구현될 수 있다. 이에 따라, 용융부(120) 내부에 도가니(130)의 일부분이 배치되며 실리카 분말의 용융이 진행될 수 있다.

제1 단열재(121)는 열원인 히터(180a)와 가장 근접하여 위치하기 때문에, 가장 높은 온도까지 변형되지 않고 버틸 수 있어야 한다. 제1 단열재(121)는 1900℃ 또는 그 이상의 온도까지 상태변이없이 형상을 유지하며, 외부(용융부(120)의 바깥을 향하는 방향)으로의 열 배출을 최소화한다.

이때, 제1 단열재(121)는 지르코늄 산화물을 표면에 포함할 수 있다. 용융부(120) 내로 유입되는 세라믹 분말은 실리카를 주성분으로 한다. 이때, 실리카는 알루미나 베이스의 소재와 반응성이 우수한 특징을 갖는다. 이에 따라, 단열재가 알루미나 베이스의 소재로 구현될 경우, 유입된 실리카 분말과 조금씩 반응하며 짧은 수명을 갖게 된다. 이를 방지하기 위해, 세라믹 분말과 직접 접촉할 수 있는 제1 단열재(121)는 표면에 지르코늄 옥사이드 분말이 코팅되며, 벽돌 등 형상을 유지할 수 있는 소재로 구현된다. 이에 따라, 제1 단열재(121)는 용융부의 형상 또는 공간을 확보할 수 있으면서도 긴 수명을 가질 수 있다.

제2 단열재(122) 내지 제5 단열재(125)는 제1 단열재(121)의 외부(용융부(120)의 바깥을 향하는 방향)에 순차적으로 배치되어, 용융부(120) 내의 열 배출을 방지한다. 제2 단열재(122) 내지 제5 단열재(125)는 제1 단열재(121)와 대응되는 형상으로 구현되어, 전술한 바와 같이 순차적으로 배치될 수 있다. 제2 단열재(122) 내지 제5 단열재(125)는 제1 단열재(121)와 달리 알루미나를 주성분으로 하여 구현될 수 있다, 세라믹 분말과 직접 접촉하는 것은 제1 단열재(121) 뿐이기에, 제2 단열재(122) 내지 제5 단열재(125)는 지르코늄에 비해 상대적으로 저렴한 알루미나를 주성분으로 하여 구현된다. 제2 단열재(122) 내지 제5 단열재(125)로는 제1 단열재(121)를 거친 열이 유입되기 때문에, 단열 성능이 상대적으로 제1 단열재(121)보다 우수할 필요는 없다. 따라서, 제2 단열재(122) 내지 제5 단열재(125)는 각각 1800℃ 내지 1400℃ 내외의 온도까지 상태변이없이 형상을 유지할 수 있도록 구현된다.

한편, 제1 단열재(121)의 용융부(120) 내부를 향하는 상부면은 도 4에 도시된 형태를 갖는다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용융부의 내부를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 제1 단열재 내지 제5 단열재(121 내지 125)는 상부면으로 평평한 면을 구비할 수 있으며, 기 설정된 간격마다 고정부(410)를 포함할 수 있다.

제1 단열재 내지 제5 단열재(121 내지 125)의 상부면이 아치 형태가 아닌 평평하도록 구현됨에 따라, 제조에 있어 보다 용이해질 수 있다. 다만, 제1 단열재 내지 제5 단열재(121 내지 125)가 상당히 고온에 노출되며, 부서지며 무너지는 경우가 발생할 수 있다.

단열재가 무너지며 발생할 수 있는 피해를 최소화하기 위해, 각 단열재의 기 설정된 간격마다 각 단열재를 관통하여 배치되는 고정부(410)가 배치된다. 고정부(410)가 각 단열재(121 내지 125) 내에 기 설정된 간격마다 배치됨에 따라, 단열재에 균열이 발생하더라도 바로 부서지며 무너져 내리지 않고 일정 면적만큼 단열재를 고정할 수 있도록 한다.

다시 도 1 내지 3을 참조하면, 각 단열재(121 내지 125)는 하부면에 도가니(130)의 일부분과 결합되어, 용융부(120) 내부에 밀폐된 공간을 형성한다. 각 단열재(121 내지 125)는 하부면은 자신과 결합될 도가니(130)의 일 부분과 상보적인 형상만큼 개방되어 있어, 개방된 부분으로 도가니(130)가 배치되며 밀폐된 공간을 형성할 수 있도록 한다.

도가니(130)는 용융부(120) 내로 유입되는 실리카 분말을 유입받아 저장해두고, 온전히 용융된 실리카 분말을 토출부(140)로 배출한다.

도가니(130)는 분말 주입구(110)로부터 분말을 유입받아 저장해두며, 히터(180a)에 의해 용융부(120) 내부에 형성된 온도로 분말이 용융될 경우, 용융된 분말을 토출부(140)로 토출한다.

도가니(130)의 구체적인 구조는 도 5에 도시되어 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도가니를 도시한 도면이다.

도 5a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도가니(130)는 몸체(510), 저장부(520), 격벽(530), 홀(535), 단차부(540) 및 배출구(550)를 포함한다.

몸체(510)는 도가니(130) 내 각 구성이 구현될 수 있는 공간을 구현한다. 또한, 몸체(510)는 전술한 바와 같이, 상부에 각 단열재(121 내지 125)의 개방된 하부면과 상보적인 형상을 포함하여, 각 단열재(121 내지 125)와 결합되며 밀폐공간을 형성할 수 있다.

저장부(520)는 몸체(510)의 상면에 형성된 홈으로서, 유입되는 세라믹 분말을 저장한다. 몸체(510)가 배치될 경우, 저장부(520)는 분말 주입부(110)의 연직 하방에 배치되어, 분말 주입부(110)로 유입되는 세라믹 분말을 저장한다. 저장부(520)는 기 설정된 양만큼의 세라믹 분말을 저장할 수 있을만큼의 크기(부피)를 갖는 홈으로 구현되어, 세라믹 분말을 저장한다.

저장부(520)가 세라믹 분말을 저장하고 있음에 따라, 세라믹 분말은 용융부(120)에 형성된 (세라믹 분말의 용융점 또는 그 이상의) 온도에 지속적으로 노출된다. 이에 따라, 저장부(520) 내 저장된 세라믹 분말이 용융된다. 저장부(520)는 세라믹 분말의 용융점 또는 이상의 온도를 견딜 수 있으면서 일정한 형상을 형성할 수 있는 소재, 예를 들어, 벽돌 등으로 구현되어 세라믹 분말이 용융될 수 있도록 한다.

격벽(530)은 저장부(520)의 일 부분에 위치하여, 저장부(520)에 저장된 세라믹 분말이 배출구(550)로 바로 배출되는 것을 방지한다. 격벽(530)은 저장부(520)의 일 부분에, 저장부(520)의 바닥면으로부터 몸체(510)의 다른 부분까지의 높이를 갖는다. 격벽(530)에 의해 저장부(520)로 유입되는 세라믹 분말은 격벽(530)을 중심으로 단차부(540)가 위치하지 않은 저장부(520)에 대부분 저장되어 배치된다.

한편, 격벽(530)은 하단(저장부(520)의 바닥을 향하는 방향)에 하나 이상의 홀(535)을 포함한다. 홀(535)은 격벽(530)의 하단 방향으로 격벽(530)의 일 끝단부터 단차부(540)의 높이 또는 그보다 낮은 높이까지 형성된 관통공에 해당한다. 이에 따라, 저장부(520)로 유입되어 용융되거나 그렇지 못한 세라믹 분말은 격벽(530)에 의해 단차부(540) 방향으로 반드시 홀(535)을 거쳐 이동할 수밖에 없다. 이때, 홀(535)이 전술한 높이를 갖기 때문에, 용융되거나 그렇지 못한 세라믹 분말이 바로 단차부(540) 너머 배출구(550)로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 이처럼, 홀(535)이 형성됨에 따라, 용융되지 않은 세라믹 분말이 배출구(550)로 배출되지 못하고 저장부(520)에 저장되어 위치하기 때문에, 온전히 용융이 진행될 수 있다. 용융이 진행되어야 단차부(540) 너머 배출구(550)로 배출될 수 있기 때문에, 격벽(530)은 용융되지 않은 세라믹 분말의 배출을 온전히 방지할 수 있다.

단차부(540)는 배출구(550) 주변으로 기 설정된 높이를 갖도록 형성되어, 용융된 세라믹 분말만이 배출구(550)로 배출될 수 있도록 한다. 단차부(540)가 형성됨에 따라, 홀(535)을 거쳐 배출구(550)로 유입된 세라믹 분말은 적어도 단차부(540) 이상 쌓여야 비로소 단차부(540) 너머 배출구(550)로 배출될 수 있다. 이때, 용융된 세라믹 분말과 그렇지 못한 세라믹 분말이 혼재되어 있을 경우, 용융되지 않은 세라믹 분말은 가라 앉게 된다. 이로서, 용융된 세라믹 분말만이 배출구(550)로 배출될 수 있다. 특히, 홀(535)이 단차부(540)의 높이 또는 그보다 낮은 높이까지 형성되기 때문에, 용융되지 않은 세라믹 분말은 단차부(540) 너머로 배출되지 못하고 저장부(520)에 쌓인다.

배출구(550)는 단차부(540) 너머로 유입되는 용융된 세라믹 분말을 토출부(140)로 배출한다.

다시 도 1 내지 3을 참조하면, 토출부(140)는 배출구(550)로 배출되는 용융된 세라믹 분말을 주조부(150)로 토출한다. 토출부(140)는 기 설정된 단면적을 갖는 관 또는 튜브 형태로 구현되어, 일 끝단으로 배출구(550)와 연결된다. 토출부(140)의 다른 일 끝단은 주조부(150)를 향해 배치되어, 용융된 세라믹 분말을 주조부(150)로 토출한다.

주조부(150)는 토출부(140)로부터 토출되는 (용융된) 세라믹 분말을 주입받아, 외부로 이동한다.

주조부(150)는 레일(154) 상을 이동하는 대차(152)의 상면에 적재부(151)를 배치시켜, 토출되는 세라믹 분말을 주입받는다. 적재부(151)는 기 설정된 양의 용융된 세라믹 분말을 주입받을 수 있는 공간을 보유하여, 토출부(140)로부터 토출되는 세라믹 분말을 적재한다.

대차(152)는 모터(153)로부터 동력을 공급받아. 레일(154) 상을 이동한다. 최초, 대차(152)는 적재부(151)가 세라믹 분말을 적재할 수 있도록, 적재부(151)를 토출부(140)의 연직 하방에 위치시킨다. 이후, 적재부(151) 내에 기 설정된 비율(예를 들어, 2/3 등)만큼 용융된 세라믹 분말이 적재된 경우, 대차(152)는 해당 지점을 이탈한다. 대차(152)는 적재부(151)에 적재된 세라믹 분말을 외부로 이동시켜, 용융된 세라믹 분말을 이용할 수 있도록 한다.

주조부(150)는 적재부(151) 및 대차(152)의 외곽에 하우징(미도시)을 포함할 수 있다. 적재부(151)가 외부로 노출되며, 빠르게 냉각되는 것을 방지할 수 있다.

대차(150)는 레일(154) 상에 복수 개가 배치될 수 있다. 토출부(140)로부터 토출되는 (용융된) 세라믹 분말을 끊김없이 적재하며 이동시키기 위해, 복수의 대차(150a 내지 150c)가 배치된다.

지지부(160)는 일면으로 용융부(120) 또는 도가니(130)를, 다른 일면으로 승·하강부(170)와 접촉하며, 용융부(120) 및 도가니(130)를 지지한다. 용융부(120) 및 도가니(130)가 자신의 하단에 주조부(150)가 위치하여 토출되는 (용융된) 세라믹 분말을 주입받을 수 있도록, 연직방향으로 바닥에서부터 일정 높이만큼 떨어진 채 위치(고정)할 수 있어야 한다. 이에, 지지부(160)는 일면으로 용융부(120) 또는 도가니(130)와 접촉하며 이들을 고정시킨다.

한편, 지지부(160)는 다른 일면으로 접촉하며 승·하강부(170)의 승·하강으로 함께 승·하강한다. 지지부(160)의 승·하강은 자연히 지지부(160)의 일면으로 접촉하고 있는 용융부(120) 및 도가니(130)의 승·하강으로 이어진다. 경우에 따라, 용융부(120) 및 도가니(130)가 승강하여야 할 경우(예를 들어, 용융부 내부를 관리자가 입장하여 관리해야 할 경우 등)가 존재한다. 이를 위해, 지지부(160)는 다른 일면으로 접촉하며 승·하강부(170)의 승·하강으로 함께 승·하강한다.

승·하강부(170)는 지지부(160)와 접촉하며, 지지부(160)를 승·하강시킨다. 승·하강부(170)는 지지부(160)를 승·하강방향으로 구현된 레일(171) 상을 이동하는 연결부(173)를 포함한다. 연결부(173)는 레일(171)과 결합되어 레일(171)의 회전으로 승·하강할 수 있으며, 다른 일면으로 지지부(160)와 연결되어 지지부(160)를 승·하강시킨다.

회전부(175)는 모터(177)로부터 동력을 받아 레일(171)의 일 끝단에서 레일(171)을 회전시킨다. 회전부(175)는 회전 방향을 달리하여 레일(171)을 회전시킬 수 있으며, 레일(171)의 회전방향에 따라 연결부(173)가 승강하거나 하강한다.

승·하강부(170)에 의해, 지지부(160) 및 그에 접촉하고 있는 용융부(120) 및 도가니(130)가 승강하거나 하강할 수 있다.

히터(180)는 열을 발생시켜, 주입되는 세라믹 분말을 용융시키며, 용융된 세라믹 분말이 주조부(150)에 의해 외부로 배출되기 전까지 냉각되지 않도록 한다. 히터(180)는 용융부(120) 내, 지지부(160) 내, 주조부(150) 내 배치되어 세라믹 분말을 용융시키거나 냉각을 방지한다.

히터(180a)는 도 4에 도시된 바와 같이, 용융부(120) 내 배치된다. 히터(180a)는 각 단열재(121 내지 125)를 관통하여 용융부(120) 내로 배치되어, 용융부(120) 내부를 세라믹 분말의 용융점 또는 그 이상의 온도로 유지시킨다. 이때, 히터(180a)는 용융부(120)의 상면에서 관통되는 형태로 배치되기 때문에, 히터(180)의 배치와 제거에 있어 편의성을 가질 수 있다. 관리자는 별도로 단열재들을 분리할 필요없이, 단열재 상부에서 히터(180a)를 배치하거나, 배치된 히터를 제거하기만 하면 되기에 용이하게 히터(180a)의 배치와 관리를 진행할 수 있다.

히터(180b)는 지지부(160) 내에 배치되어, 토출부(140)에서 주조부(150)로 토출되는 (용융된) 세라믹 분말의 냉각을 방지한다. 토출부(140)에서 주조부(150)로 토출되는 과정에서 세라믹 분말이 냉각되어 응고된다면, 용융된 세라믹 분말의 주조부(150)로의 토출은 불가능해진다. 이를 방지하기 위해, 히터(180b)가 지지부(160) 내에 배치되어, 토출부(140)를 기 설정된 온도 이상으로 유지한다.

히터(180c)는 도 6에 도시된 바와 같이, 주조부(150)의 하우징에 형성되어 주조부(150), 특히, 적재부(151)에 적재된 (용융된) 세라믹 분말의 빠른 냉각을 방지한다.

제어부(미도시)는 세라믹 모재 용융장치(100) 내 각 구성의 동작을 제어한다. 제어부(미도시)는 분말 주입부(110), 용융부(120), 도가니(130), 토출부(140), 주조부(150), 지지부(160) 및 승·하강부(170)와 그들의 세부 구성들의 전술한 동작을 제어한다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 세라믹 모재 용융장치
110: 분말 주입부
114: 관측부
118: 투입구
120: 용융부
121 내지 125: 단열재
130: 도가니
140: 토출부
150: 주조부
151: 적재부
152: 대차
153, 177: 모터
154, 171: 레일
160: 지지부
170: 승·하강부
173: 연결부
175: 회전부
177: 모터
410: 고정부
510: 몸체
520: 저장부
530: 격벽
535: 홀
540: 단차부
550: 배출구

Claims

세라믹 분말을 유입받아 내부로 공급하는 분말 주입구;
상기 분말 주입구로부터 공급되는 공급되는 세라믹 분말을 용융될 때까지 저장하며, 용융된 세라믹 분말을 배출하는 도가니;
상기 도가니와 결합되어 밀폐 공간을 형성하며, 열의 방출을 방지하는 용융부;
상기 도가니로부터 배출되는 용융된 세라믹 분말을 유입받아 외부로 이동시키는 주조부; 및
상기 용융부 내부로 열을 공급하는 히터를 포함하며,
상기 도가니는,
상기 도가니 내 각 구성이 구현될 수 있는 공간을 제공하는 몸체;
상기 몸체의 상면에 형성된 홈으로서, 상기 분말 주입구의 연직 하방에 배치되어 유입되는 세라믹 분말을 저장하는 저장부;
상기 저장부의 일 부분에 위치하여 상기 저장부에 저장된 세라믹 분말이 바로 배출되는 것을 방지하며, 상기 저장부의 바닥을 향하는 방향에 하나 이상의 홀을 포함하는 격벽;
용융된 세라믹 분말을 배출하는 배출구; 및
상기 배출구의 주변으로 기 설정된 높이를 갖도록 형성되어, 용융된 세라믹 분말만이 상기 배출구로 배출될 수 있도록 하는 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모재 용융장치.
제1항에 있어서,
상기 용융부는,
복수의 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 모재 용융장치.
제2항에 있어서,
상기 도가니와 가장 근접해 배치된 단열재는 지르코늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 모재 용융장치.
제2항에 있어서,
상기 도가니와 가장 근접해 배치된 단열재 이외의 단열재는 알루미나 소재로 구현되는 것을 특징으로 하는 모재 용융장치.
제1항에 있어서,
상기 주조부는,
레일을 따라 이동하는 대차 및 상기 대차의 상면에 상기 도가니로부터 배출되는 용융된 세라믹 분말을 유입받아 적재하는 적재부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모재 용융장치.
제1항에 있어서,
상기 주조부는,
적어도 하나 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 모재 용융장치.
제1항에 있어서,
상기 도가니가 용융된 세라믹 분말을 배출하는 배출구와 연결되어, 외부로 용융된 세라믹 분말을 토출하는 토출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모재 용융장치.
제7항에 있어서,
상기 토출구는,
일 끝단으로 상기 도가니와 연결되며, 다른 일 끝단은 상기 주조부를 향해 배치되는 것을 특징으로 하는 모재 용융장치.
제7항에 있어서,
상기 토출구는,
기 설정된 단면적을 갖는 관 또는 튜브 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 모재 용융장치.
제1항에 있어서,
상기 히터는,
상기 용융부 내부가 세라믹 분말의 용융점 또는 그 이상의 온도를 갖도록 열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 모재 용융장치.