KR200241428Y1 - 단열 히터 재킷 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가열될 필요가 있는 파이프의 주위를 에워싸는 단열 히터 장치에 관한 것으로, 특히 가스 또는 액체를 통과시키는 파이프의 온도를 일정하기 유지하기 위한 전자 제어 방식의 단열 히터 장치에 관한 것이다.

본 고안은 수송용 파이프에 일정 온도를 유지하기 위한 히터 장치에 있어서 써미스터 및 전자 접점 릴레이를 사용함으로써 발생 열로부터 오동작을 하는 기계식 접점 릴레이의 문제점을 해결하고, 써미스터 제어용 온도 조절 회로 기판을 열 전달 차폐막 내부의 수납 공간에 진공 영역을 두어 열 차폐를 도모함으로써 반내구적으로 동작하는 고신뢰성 히터 재킷 장치를 제공하는 효과가 있다.

Description

단열 히터 재킷 장치{HEATER JACKET FOR HEAT CONVECTION}

본 고안은 가열될 필요가 있는 파이프의 주위를 에워싸는 단열 히터 장치에관한 것으로, 특히 가스 또는 액체를 통과시키는 파이프의 온도를 일정하게 유지하기 위한 전자 제어 방식의 단열 히터 장치에 관한 것이다.

반도체, 액정 제조 공정 또는 기타 화학 제품 제조 공정에서, 파이프 또는 튜브, 밸브 몸체 등을 통과하여 수송되는 액체 또는 기체가 특정 온도로 유지되지 못하는 경우 파우더(powder) 형태로 고체화되어 튜브를 막히도록 하는 문제가 발생한다.

예를 들어서, 저압 화학 증착 공정(LPCVD; Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 또는 알루미늄 식각을 위한 플라즈마 식각과 같은 반도체 공정의 경우, 반응 챔버로부터 배출되는 가스 중에 암모니아 클로라이드 가스(NH₄Cl) 또는 알루미늄 클로라이드(AlCl₃)와 같은 반은 부산물이 있는데, 반응 부산물을 수송하는 파이프를 상온으로 그대로 유지하는 경우에 상기 암모니아 클로라이드 가스는 고화 침전되어 파이프의 벽면에 들러붙게 된다.

그 결과, 파이프의 내벽은 고화 침전된 파우더로 침적되게 되고 파이프 또는 튜브의 내벽이 막히게 되어 폭발 사고의 위험이 있게 된다. 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 당 업계에서는 수송 파이프의 둘레에 히터 매트 또는 히터 재킷을 에워싸 일정한 온도를 유지하도록 함으로써 수송 가스의 고화 침전 현상을 방지하고 있다.

이와 같은 수송 파이프의 단열 재킷 또는 단열 매트에 관한 기술은 PCT 국제출원 공개공보 제WO1997/03540호에 개시되어 있다. 그런데, 전술한 PCT 국제출원공개공보 제WO1997/03540호에 개시된 단열 재킷 구조는 바이메탈을 사용한 기계식 접점 방식의 온도 제어 회로를 사용하도록 설계되어 있어서 단열 매트를 통해 수송 파이프에 열을 지속적으로 전달하는 과정에서, 기계식 접점 온도 제어 회로가 손상되어 수송 파이프가 고온으로 치닫는 사고가 빈번히 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 제1 목적은 전자 접점 방식으로 온도 제어가 수행되는 단열 재킷 구조를 제공하는데 있다.

본 고안의 제2 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 수송 파이프의 주위를 에워싸는 단열 패드에서 발생되는 열로 인하여 단열 패드의 온도를 제어하는 온도 제어 회로가 손상되는 것을 방지한 단열 재킷 구조를 제공하는데 있다.

도1은 본 고안에 따른 히터 장치의 실시예를 나타낸 도면.

도2는 본 고안에 따른 온도 조절 회로 기판을 구성하는 회로도의 일 실시예를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 수송 파이프

110 : 히팅 패드

120 : 써미스터

130 : 온도 조절 회로 기판

140 : 열 차단용 진공 영역

150 : 열전도 차폐막

170 : 내부 수납 공간

300 : 전자 접점식 릴레이(SSR)

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 파이프의 원통 표면 상부를 에워싸 상기 파이프의 온도를 소정의 온도를 유지시켜 주는 히터 장치에 있어서 상기 히터 장치는, 상기 파이프의 원통 표면 상부를 덮는 히팅 패드; 상기 히팅 패드와 접촉되어 상기 히팅 패드의 온도를 모니터 하는 써미스터; 상기 히팅 패드의 상부에 위치하여 방사상으로 상기 히팅 패드를 에워싸며, 상기 써미스터와 전기적으로 접속되어 있는 온도 조절 회로 기판을 내부에 수납하기 위하여 내부의 일부가 부분적으로 박피된 수납 공간을 제공하는 凹자 단면 형태의 열전도 차단막; 및 상기 열전도 차단막의 수납 공간에 수납되는 상기 온도 조절 회로 기판을 상기 히팅 패드에서 발생되는 열로부터 차단하기 위하여 상기 열전도 차단막 상부의 수납 공간의 내부벽면 위에 형성된 진공 영역을 포함하되, 상기 온도 조절 회로 기판은 전자식 릴레이(SSR; Solid-State Relay)로 구성됨을 특징으로 하는 히터 장치를 제공한다.

이하에서는, 첨부 도면 도1 및 도2를 참조하여 본 고안에 따른 히터 장치를 상세히 설명한다.

도1은 본 고안에 따른 히터 장치의 실시예를 나타낸 도면이다. 도1을 참조하면, 가스 또는 액체가 수송되는 파이프(100) 주위를 방사상으로 에워싸는 히팅 패드(Heating Pad; 110)가 도시되어 있다. 본 고안에 따른 히팅 패드(110)는 수송 파이프에 일정 온도를 유지하기 위한 열 공급을 수행하며, 히팅 패드(110)의 온도를 모니터하기 위한 써미스터(Thermistor; 120)가 도시되어 있다.

본 고안에 따른 써미스터(120)는 수송 파이프에 근접하도록 설계되어 있으며, 써미스터(120)를 제어하는 온도 조절 회로 기판(130)은 열전도 차폐막(150)의 내부 수납 공간(170)에 위치하도록 설계되어 있다.

즉, 본 고안에 따른 열전도 차폐막(150)은 히팅 패드(110) 상부에 방사상으로 형성되며, 온도 조절 회로 기판(130)의 수납 공간(170)을 제공하기 위하여, 그 단면이 凹자의 형태로 박피되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 고안에 따른 열전도 차폐막(150)은 단면이 凹자 형태를 취하는 것을 특징으로 하여, 그 수납 공간에 온도 조절 회로 기판(130)을 수납하며, 온도 조절 회로 기판(130)이 히팅 패드(110)로부터 열 전달을 받아 오동작 되는 것을 방지하기 위하여 열 차단용 진공 영역(140)을 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 열전도 차폐막은 실리콘 스펀지 또는 폼 고무로서 구성할 수있으며, 열 전달 계수가 0.1 watt/m。k 이하의 특성을 지니는 복합 재료를 이용할 수 있다.

도2는 본 고안에 따른 온도 조절 회로 기판을 구성하는 회로도의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도2를 참조하면, 본 고안에 따른 온도 조절 회로 기판(130)은 종래 기술에 따른 기계식 접점 스위치(바이메탈)를 사용하는 대신에 전자 접점식 릴레이(Solid-State Relay; 300)를 구비함을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 온도 조절 회로 기판 구성 회로의 양호한 실시예로서, R₁= 330Ω, R₂= 120㏀, R₃= 120㏀, R₄= 1㏀, R₅= 300Ω을 사용할 수 있다.

본 고안에 따른 온도 조절 회로 기판은 종래의 써모스타트(thermostat), 바이메탈(bimetal) 등을 이용한 온도 제어 방식과 달리 기계적 접점 방식을 사용하지 아니하므로, 불량 요인을 제거하고 신뢰성도 향상시킬 수 있다.

본 고안은 써미스터(thermistor)라는 저항체, 즉 온도 변화에 따라 저항 값이 크게 변하는 전기적 특성 소자를 이용하여 무접점으로 전자 온도 제어함으로써 신뢰성을 도모하고 있다.

도2를 다시 참조하면, 써미스터에 의한 저항 변화를 감지하여 전압 변화로 변환한 후 이를 구동 IC 회로에 입력하고, 출력 신호를 SSR(300)에 연결하여 구동하고 있다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

교류 110V/220V를 트랜스에 입력하여 출력된 AC6V를 브리지다이오드(bridge diode; 380) 접점에 연결한 후 DC6V를 레귤레이터 7805(430)의 입력 단에 연결한다. 콘덴서(410, 420)에서 직류 전압을 안정화하고 5V로 출력한다. 그 후, 주위 온도 변화에 따른 써미스터 R1(310)과 R2(320) 및 R3(330)의 전압 차를 제1 구동 IC (390)에서 비교한 후, 출력 신호를 제2 구동 IC(420)에서 반전한 후 SSR(300)을 구동한다. 본 고안에 따른 제1 구동 IC(390)의 양호한 실시예로서, LM339를 사용할 수 있으며, 제2 구동 IC(400)의 바람직한 실시예로서 7404를 사용할 수 있다.

또한, 히터의 온도 셋팅은 R1 저항을 교체하여 원하는 온도에 해당되는 저항으로 가변시킴으로써, 온도를 셋팅할 수 있다. 즉, 본 고안의 양호한 실시예에 따라 도2에 제시된 R1 저항 값(330Ω) 은 200℃에 온도를 셋팅한 경우에 적용될 수 있는 저항값으로서, 온도 셋팅을 달리하는 경우에는 R1 값을 변화시켜야 한다.

전술한 내용은 후술할 고안의 특허 청구 범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 고안의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 고안의 특허 청구 범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 고안의 개념과 특정 실시예는 본 고안과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 고안에서 개시된 고안 개념과 실시예가 본 고안의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 고안의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.

이상과 같이, 본 고안은 수송용 파이프에 일정 온도를 유지하기 위한 히터 장치에 있어서 써미스터 및 전자 접점 릴레이를 사용함으로써 발생 열로부터 오동작을 하는 기계식 접점 릴레이의 문제점을 해결하고, 써미스터 제어용 온도 조절 회로 기판을 열 전달 차폐막 내부의 수납 공간에 진공 영역을 두어 열 차폐를 도모함으로써 반내구적으로 동작하는 고신뢰성 히터 재킷 장치를 제공하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 파이프의 원통 표면 상부를 에워싸 상기 파이프의 온도를 소정의 온도를 유지시켜 주는 히터 장치에 있어서 상기 히터 장치는,

   상기 파이프의 원통 표면 상부를 덮는 히팅 패드;

   상기 히팅 패드와 접촉되어 상기 히팅 패드의 온도를 모니터 하는 써미스터;

   상기 히팅 패드의 상부에 위치하여 방사상으로 상기 히팅 패드를 에워싸며, 상기 써미스터와 전기적으로 접속되어 있는 온도 조절 회로 기판을 내부에 수납하기 위하여 내부의 일부가 부분적으로 박피된 수납 공간을 제공하는 凹자 단면 형태의 열전도 차단막; 및

   상기 열전도 차단막의 수납 공간에 수납되는 상기 온도 조절 회로 기판을 상기 히팅 패드에서 발생되는 열로부터 차단하기 위하여 상기 열전도 차단막 상부의 수납 공간의 내부 벽면 위에 형성된 진공 영역

   을 포함하되, 상기 온도 조절 회로 기판은 전자식 릴레이(SSR; Solid-State Relay)로 구성됨을 특징으로 하는 히터 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 열전도 차단막을 실리콘 스펀지 또는 폼 고무로 형성되는 것을 특징으로 하는 히터 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 열전도 차단막은 열전도 계수가 0.1 watt/meter。k 이하인 것을 특징으로 하는 히터 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 온도 조절 기판은

   주위 온도 변화에 따른 저항값을 변화하는 복수의 써미스터와;

   상기 복수의 써미스터 사이의 전압 강하를 감지하여 비교하는 비교기 회로; 및

   상기 비교기 회로 출력을 전달받아 구동되는 전자식 릴레이(SSR)

   를 포함하는 히터 장치.