KR102485236B1 - 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치 - Google Patents

고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치 Download PDF

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박준하
홍민수
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Abstract

본 발명에 의한 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치는, 인라인 형태로 배치되는 연속되는 공정챔버 내에 마련되어 열처리 대상물을 이송하는 이송샤프트를 포함하는 이송부; 구동부와 상기 이송샤프트 사이에 마련되어 상기 구동부의 동력을 상기 이송샤프트로 전달하며, 상기 이송샤프트의 길이방향으로 열팽창 시 여유 간극이 마련되고 고열이 소산(dissipation)되는 열소산커플러; 및 상기 공정챔버 외벽에 배치되며, 상기 열소산커플러가 내부에 수용 배치되는 열소산케이싱을 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치는, 이송샤프트와 구동부 사이에 열소산커플러를 통해 이송샤프트가 열팽창되더라도 구동부와의 간섭 현상이나 예기치 못한 접촉이 원천 차단되어 원활하게 이송될 수 있으며, 열소산커플러 및 열방출핀으로 고열이 효율적으로 방출될 수 있어 지지부 및 구동부 등으로 열확산이 봉쇄되어 설비 내구성이 우수하고 유지관리 비용이 감소될 수 있다.

Description

고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치{HIGH TEMPERATURE VACUUM HEAT DISSIPATION APPARATUS FOR INLINE HEAT TREATMENT SYSTEM}
본 발명은 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이송샤프트와 구동부 사이에 열소산커플러와 열소산케이싱을 통해 미소 간극이 확보되어 열팽창 및 열방출이 우수할 수 있는 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치에 관한 것이다.
최근에 전해질로서 고체 전해질을 사용한 전고체 이차전지가 주목받고 있다. 전고체 이차전지는 액상의 전해액을 이용하지 않기 때문에 비수전해질리튬이온 이차전지와 비교해 불연 또는 난연의 성질을 가지므로 안전성이 높다. 또한 전고체 이차전지는 에너지 밀도가 높고, 경량화, 소형화가 가능하며, 그 구성에 따라서는 전지의 장수명을 얻는 것도 가능하다.
전고체 이차전지에 사용되는 고체전해질은 크게 산화물계와 황화물계로 나뉠 수 있다. 특히, 황화물계 고체전해질은 산화물계 고체전해질과 비교하여 리튬 이온 전도도가 높고 연성(ductility)이 우수하여 가공성이 우수하다고 알려져 있다.
현재 황화물계 고체전해질로 주로 사용되는 화합물은 Li3PS4, Li7P3S11 등이 있으며 이러한 화합물은 고상 합성 공정이 주로 사용되고 있는데 고상 합성 공정은 미리 설정된 시간의 고온의 열처리 공정을 거침으로써 결정화되어 고체 전해질로서 필요한 결정성과 전도도가 확보될 수 있다.
그런데, 이러한 황화물계 화합물은 수분이나 산소와의 반응성이 매우 높기 때문에, 대기에 접촉하면, 대기중의 수분과 반응하여 황화수소를 발생시키는 문제가 있다.
이에 열처리 공정을 수행하기 위해서는 대기와 접촉이 차단되는 밀폐 시스템이 필수적이며, 고립계 형태로 복수개의 공정챔버 및 챔버 내부에 관통되는 컨베이어나 롤 타입의 인라인 이송 설비 등으로 구성될 수 있다.
그러나, 공정챔버 내의 극심한 고온으로 인해 챔버 내의 이송컨베이어나 이송축의 열팽창이 수반되고 팽창된 부재들이 이송 구동부와의 간섭 현상이나 예기치못한 접촉 등이 발생되어 원활하게 이송되지 않는 문제점이 있다.
또한, 이송축을 따라 고온이 열전달되어 이송축의 지지부 및 이송 구동부로 열확산되어 설비 내구성이 떨어지고 유지관리 비용이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 이송샤프트와 구동부 사이에 열소산커플러를 통해 이송샤프트가 열팽창되더라도 구동부와의 간섭 현상이나 예기치 못한 접촉이 원천 차단되어 원활하게 이송될 수 있으며, 열소산커플러 및 열방출핀으로 고열이 효율적으로 방출될 수 있어 지지부 및 구동부 등으로 열확산이 봉쇄되어 설비 내구성이 우수하고 유지관리 비용이 감소될 수 있는 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치는, 인라인 형태로 배치되는 연속되는 공정챔버 내에 마련되어 열처리 대상물을 이송하는 이송샤프트를 포함하는 이송부; 구동부와 상기 이송샤프트 사이에 마련되어 상기 구동부의 동력을 상기 이송샤프트로 전달하며, 상기 이송샤프트의 길이방향으로 열팽창 시 여유 간극이 마련되고 고열이 소산(dissipation)되는 열소산커플러; 및 상기 공정챔버 외벽에 배치되며, 상기 열소산커플러가 내부에 수용 배치되는 열소산케이싱을 포함할 수 있다.
상기 열소산케이싱 외면에는 복수의 열방출핀이 마련될 수 있다.
상기 열소산커플러는, 상기 구동부의 동력전달샤프트에 연결되는 제1 커플링몸체; 상기 이송샤프트에 연결되는 제2 커플링몸체; 및 상기 제1 및 제2 커플링몸체를 상호 연결하되 상기 제1 및 제2 커플링몸체에 각각 미리 설정된 간극만큼 이격되어 배치되는 커플링커넥터을 포함할 수 있다.
상기 열소산케이싱에는, 상기 이송샤프트를 회동가능하게 지지하는 회동베어링체가 마련되며, 상기 회동베어링체는 상기 공정챔버 외벽으로부터 소산공간만큼 이격되게 배치될 수 있다.
상기 동력전달샤프트에는 실링겸 구동전달유닛이 연결되며, 상기 공정챔버와 상기 열소산케이싱 사이 및 상기 열소산케이싱과 실링겸 구동전달유닛 사이에는 실링부재가 마련될 수 있다.
본 발명에 의한 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치는, 이송샤프트와 구동부 사이에 열소산커플러를 통해 이송샤프트가 열팽창되더라도 구동부와의 간섭 현상이나 예기치 못한 접촉이 원천 차단되어 원활하게 이송될 수 있으며, 열소산커플러 및 열방출핀으로 고열이 효율적으로 방출될 수 있어 지지부 및 구동부 등으로 열확산이 봉쇄되어 설비 내구성이 우수하고 유지관리 비용이 감소될 수 있다.
도 1는 본 발명의 실시예에 따른 인라인 진공열처리 시스템의 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인라인 진공열처리 시스템에서 일 공정챔버의 가로방향으로 단면을 친 상태의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 진공열처리 시스템에서 이송샤프트 및 이송롤과 연결된 열소산커플러 및 열소산케이싱의 단면도이다.
도 4는 도 3의 부분 확대도이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 진공열처리 시스템에서 열소산커플러를 높이차를 달리한 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 1는 본 발명의 실시예에 따른 인라인 진공열처리 시스템의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인라인 진공열처리 시스템에서 일 공정챔버의 가로방향으로 단면을 친 상태의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 진공열처리 시스템에서 이송샤프트 및 이송롤과 연결된 열소산커플러 및 열소산케이싱의 단면도이고, 도 4는 도 3의 부분 확대도이고, 도 5와 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 진공열처리 시스템에서 열소산커플러를 높이차를 달리한 단면도이다.
인라인 진공열처리 시스템은 도 1을 주로 참조하면, 좌측부터 중앙에 3개의 공정챔버(200)가 마련되며, 전단과 후단에 각각 글로브박스(100)와 패스박스(110)로 구성될 수 있다.
그리고 제일 좌측의 공정챔버(200)는 미리 설정된 온도로 가열하는 챔버이고, 중앙의 공정챔버(200)는 온도 유지 및 어닐링 공정이 수행되는 챔버이며, 우측의 공정챔버(200)에서는 열처리된 화합물의 냉각 공정이 수행되는 챔버 구성으로 일련의 연속라인 상에 열처리 공정이 수행될 수 있다.
이러한 3개의 공정챔버(200)는 상호 개구를 통해 연통될 수 있으며, 챔버 바닥부에는 트레이가 이송되는 복수의 이송롤(260)이 배치될 수 있다.
그리고 각각의 상기 공정챔버(200)는 도 3 및 도 4를 주로 참조하면 챔버케이싱(210)과, 상기 챔버케이싱(210) 내부의 챔버룸(220)으로 구성될 수 있다.
챔버케이싱(210)은 대기와 접촉을 차단하는 구성이며, 실질적인 히팅, 진공 가열(어닐링), 냉각 공정은 챔버룸(220) 내에서 수행될 수 있다.
인라인 선단의 패스박스(110)에서는 밀봉된 황화물계 화합물이 투입될 수 있고, 후단의 패스박스(110)에는 열처리 완료된 황화물계 화합물이 인출될 수 있다.
전단의 글로브박스(100)에서는 작업자가 수작업으로 화합물을 개봉하여 열처리용 트레이로 적재시킬 수 있다. 반대로, 후단의 글로브박스(100)에서는 작업자가 수작업으로 열처리 완료된 화합물을 트레이로부터 꺼내어 밀봉 작업을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 인라인 형태로 배치되는 연속되는 공정챔버(200) 내에 마련되어 열처리 대상물을 이송하는 이송샤프트(250)를 포함하는 이송부(240); 구동부(400)와 상기 이송샤프트(250) 사이에 마련되어 상기 구동부(400)의 동력을 상기 이송샤프트(250)로 전달하며, 상기 이송샤프트(250)의 길이방향으로 열팽창 시 여유 간극이 마련되고 고열이 소산(dissipation)되는 열소산커플러(500); 및 상기 공정챔버(200) 외벽에 배치되며, 상기 열소산커플러(500)가 내부에 수용 배치되는 열소산케이싱(600)을 포함할 수 있다.
상기 구동부(400)는 주로 도 2 내지 도 4를 참조하면, 실질적으로 이송샤프트(250)를 회전 구동하는 부분이다. 이를 위해, 상기 구동부(400)는 도면에 도시되지 않았지만 구동모터와, 구동모터와 연결된 구동벨트(420) 및 각각의 구동풀리(410)와, 각 구동풀리(410)에 연결되는 실링겸 구동전달유닛(430) 및 동력전달샤프트(440)를 포함한다.
상기 이송부(240)는 인라인 형태로 배치되는 연속되는 공정챔버(200) 내에 마련되어 열처리 대상물을 이송하는 부분이다.
상기 이송부(240)는 도 3 기준으로 위에서 아래로 배치되는 이송샤프트(250)와 이송샤프트(250)에 연결되는 이송롤(260)을 포함할 수 있다.
상기 이송샤프트(250)는 양단은 공정챔버(200) 외부로 돌출되게 마련될 수 있다.
상기 이송샤프트(250)는 공정챔버(200) 내부에 배치되어 있기 때문에, 고온에 쉽게 노출되며, 열팽창 및 열전달의 이슈가 있다.
즉, 공정챔버(200) 내의 극심한 고온으로 인해 챔버 내의 이송샤프트(250)의 열팽창으로 인한 간섭 현상 등이 발생되고 이송축을 따라 고온이 열전달되어 이송샤프트(250)의 지지부 및 구동부(400)로 열확산되어 설비 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다.
이에 본 실시예에 따른 열처리 시스템에는 열소산커플러(500)가 마련될 수 있다. 상기 열소산커플러(500)는 구동부(400)와 상기 이송샤프트(250) 사이에 마련되어 상기 구동부(400)의 동력을 상기 이송샤프트(250)로 전달하며, 상기 이송샤프트(250)의 길이방향으로 열팽창 시 여유 간극이 마련되고 고열이 소산(dissipation)될 수 있다.
상기 열소산커플러(500)는 주로 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 구동부(400)의 동력전달샤프트(440)에 연결되는 제1 커플링몸체(510); 상기 이송샤프트(250)에 연결되는 제2 커플링몸체(520); 및 상기 제1 및 제2 커플링몸체(510, 520)를 상호 연결하되 상기 제1 및 제2 커플링몸체(510, 520)에 각각 미리 설정된 간극만큼 이격되어 배치되는 커플링커넥터(530)을 포함할 수 있다.
제1 커플링몸체(510)는 실링겸 구동전달유닛(430)에서 연장되는 동력전달샤프트(440)에 연결될 수 있다. 이에 따라 구동부(400)의 회전력이 동력전달샤프트(440)를 거쳐 제1 커플링몸체(510)를 회동시킬 수 있다.
제2 커플링몸체(520)는 이송샤프트(250)의 단부에, 결합볼트(525) 및 복수의 와셔(526)를 통해 결합될 수 있다.
커플링커넥터(530)는 상기 제1 및 제2 커플링몸체(510, 520) 사이에 개재될 수 있다. 상기 커플링커넥터(530)는 상기 제1 및 제2 커플링몸체(510, 520)를 상호 연결시킬 수 있다.
커플링커넥터(530)는 제1 커플링몸체(510)에 도 5에 도시된 것처럼, 제1 볼트(511)를 통해 결합될 수 있다. 이때, 제1 커플링몸체(510)와 커플링커넥터(530) 사이에는 미리 설정된 제1 간극(512)이 마련될 수 있다.
또한, 커플링커넥터(530)는 도 6에 도시된 것처럼, 제2 커플링몸체(520)와 상호 연결될 수 있다. 이때, 제2 볼트(521)와 커넥터볼트(531)가 상호 결합될 수 있으며 제2 커플링몸체(520)와 커플링커넥터(530) 사이에 제2 간극(522)이 마련될 수 있다.
이와 같은 상기 이송샤프트(250)의 길이방향으로 열팽창 시 여유 간극이 마련되고 고열이 소산(dissipation)될 수 있다.
이와 함께, 열소산커플러(500)는 구동부(400)와 상기 이송샤프트(250) 사이에 마련되어 상기 구동부(400)의 동력을 상기 이송샤프트(250)로 전달하는 기능도 수행될 수 있다.
이와 같이, 이송샤프트(250)와 구동부(400) 사이에 열소산커플러(500)를 통해 이송샤프트(250)가 열팽창되더라도 구동부(400)와의 간섭 현상이나 예기치 못한 접촉이 원천 차단되어 원활하게 이송될 수 있다.
한편, 제2 커플링몸체(520)뿐 아니라 인접 배치되는 커플링커넥터(530) 및 제1 커플링몸체(510)에 전달된 열을 소산시키는 케이싱 구성도 필요하다.
이에 본 실시예에서는 상기 열소산케이싱(600) 외면에는 복수의 열방출핀(610)이 마련될 수 있다. 열소산케이싱(600)은 상기 공정챔버(200) 외벽에 배치되며, 상기 열소산커플러(500)가 내부에 수용 배치될 수 있다.
상기 열소산케이싱(600)에는, 상기 이송샤프트(250)를 회동가능하게 지지하는 회동베어링체(620)가 마련되며, 상기 회동베어링체(620)는 상기 공정챔버(200) 외벽으로부터 소산공간(630)만큼 이격되게 배치될 수 있다.
이러한 열소산케이싱(600)에는 상기 공정챔버(200)와 상기 열소산케이싱(600) 사이 및 상기 열소산케이싱(600)과 실링겸 구동전달유닛(430) 사이에 실링부재(640)가 마련될 수 있다.
이러한 실링부재(640)는 공정챔버(200) 내부의 공정가스의 외부 유출을 방지할 수 있다.
이와 같은 열소산케이싱(600)의 열방출핀(610)으로 고열이 효율적으로 방출될 수 있어 지지부 및 구동부(400) 등으로 열확산이 봉쇄되고 열전달이 최소화될 수 있어 설비 내구성이 우수하고 유지관리 비용이 감소될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치를 이용하여 열소산 과정을 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 구동모터와, 구동모터와 연결된 구동벨트(420) 및 각각의 구동풀리(410)와, 각 구동풀리(410)에 연결되는 실링겸 구동전달유닛(430) 및 동력전달샤프트(440)를 거쳐 동력이 이송부(240)로 전달된다.
한편, 공정챔버 내부의 고온(대략 550℃ 이상)이 이송롤(260) 및 이송샤프트(250)를 거쳐 열팽창 및 고열의 열전달이 발생된다.
열팽창을 먼저 설명하면, 제2 커플링몸체(520)가 길이방향으로 팽창되고 제2 간극(522)의 미소 수축이 발생되면서 이송샤프트(250)의 열팽창에 대한 구동부(400)와의 간섭 현상이나 예기치 못한 접촉이 원천 차단되어 원활하게 이송이 가능할 수 있다.
열전달 측면에서 설명하면, 이송샤프트(250)에 물려있는 제2 커플링몸체(520)로 전달되고 열소산케이싱(600)의 열방출핀(610)을 거쳐 열소산이 이루어진다.
또한, 제2 커플링몸체(520)와 커플링커넥터(530) 사이의 제2 간극(522)과, 커플링커넥터(530)와 제1 커플링몸체(510) 사이의 제1 간극(512)을 거치는 동안 열방출이 일어나며 방출된 열은 열방출핀(610)을 거쳐 열소산이 이루어진다.
또한, 소산공간(630)만큼 이격되어 회동베어링체(620)가 배치되고 이송샤프트(250)를 지지하고 있기 때문에 열소산이 발생된다.
이와 같이, 이송샤프트(250)와 구동부(400) 사이에 열소산커플러(500)를 통해 이송샤프트(250)가 열팽창되더라도 구동부(400)와의 간섭 현상이나 예기치 못한 접촉이 원천 차단되어 원활하게 이송될 수 있으며, 열소산커플러(500) 및 열방출핀(610)으로 고열이 효율적으로 방출될 수 있어 지지부 및 구동부(400) 등으로 열확산이 봉쇄되어 설비 내구성이 우수하고 유지관리 비용이 감소될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100 : 글로브박스 110 : 패스박스
200 : 공정챔버 210 : 챔버케이싱
220 : 챔버룸 300 : 게이트도어
400 : 구동부 410 : 구동풀리
420 : 구동벨트 430 : 동력전달샤프트
440 : 실링겸 구동전달유닛 500 : 열소산커플러 510 : 제1 커플링몸체 520 : 제2 커플링몸체
530 : 커플링커넥터 600 : 열소산케이싱 610 : 열방출핀 620 : 회동베어링체
630 : 소산공간 640 : 실링부재

Claims (5)

  1. 인라인 형태로 배치되는 연속되는 공정챔버 내에 마련되어 열처리 대상물을 이송하는 이송샤프트를 포함하는 이송부;
    구동부와 상기 이송샤프트 사이에 마련되어 상기 구동부의 동력을 상기 이송샤프트로 전달하며, 상기 이송샤프트의 길이방향으로 열팽창 시 여유 간극이 마련되고 고열이 소산(dissipation)되는 열소산커플러; 및
    상기 공정챔버 외벽에 배치되며, 상기 열소산커플러가 내부에 수용 배치되는 열소산케이싱을 포함하며,
    상기 열소산커플러는,
    상기 구동부의 동력전달샤프트에 연결되는 제1 커플링몸체;
    상기 이송샤프트에 연결되는 제2 커플링몸체; 및
    상기 제1 및 제2 커플링몸체를 상호 연결하되 상기 제1 및 제2 커플링몸체에 각각 미리 설정된 간극만큼 이격되어 배치되는 커플링커넥터을 포함하며,
    상기 제1 커플링몸체와 커플링커넥터 사이에는 미리 설정된 제1 간극이 마련되고,
    상기 제2 커플링몸체와 커플링커넥터 사이에 제2 간극이 마련되며,
    상기 동력전달샤프트에는 실링겸 구동전달유닛이 연결되며,
    상기 공정챔버와 상기 열소산케이싱 사이 및 상기 열소산케이싱과 실링겸 구동전달유닛 사이에는 각각 실링부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열소산케이싱 외면에는 복수의 열방출핀이 마련되는 것을 특징으로 하는 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열소산케이싱에는, 상기 이송샤프트를 회동가능하게 지지하는 회동베어링체가 마련되며,
    상기 회동베어링체는 상기 공정챔버 외벽으로부터 소산공간만큼 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 고온진공 인라인 열처리 시스템의 열소산 장치.
  5. 삭제
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR930011080A (ko) * 1991-11-01 1993-06-23 프레데릭 얀 스미트 편향 장치를 구비한 디스플레이 진공관
JPH0726693U (ja) * 1993-10-20 1995-05-19 石川島播磨重工業株式会社 真空熱処理炉
KR102325003B1 (ko) * 2020-02-13 2021-11-10 이진완 축이음 커플링 구조체

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