KR200245167Y1 - 진공배관 가열장치 - Google Patents

Abstract

외부의 환경변화에 상관없이 보다 효과적으로 또한 보다 안정적으로 배관 내를 가열할 수 있는 진공배관 가열장치는 내부에 유체의 이동경로를 제공하는 케이싱(12), 케이싱 내에서 케이싱의 내주면과 이격되도록 설치되어 외부의 전원에 의해 가열되는 가열부재(14), 가열부재를 외부의 전원과 연결시키기 위해 케이싱을 통과하는 전원공급라인(18), 및 전원공급라인이 케이싱을 통과하는 위치에 설치되어 케이싱의 기밀성을 유지하는 밀봉부재(16)를 포함한다.

Description

진공배관 가열장치{VACUUM LINE HEATING DEVICE}

본 고안은 진공배관 가열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공배관의 내부에 발열부재를 설치하여 보다 효과적으로 또한 외부의 환경변화에 상관없이 보다 안정적으로 배관 내를 가열할 수 있는 진공배관 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로, CVD, 금속 에칭(Metal Etching), 확산로(Diffusion Furnace) 등의 공정장비에서는 잔여가스를 배출하기 위한 진공배관이 사용된다. 그런데, 고온의 챔버에서 배출되어 진공배관을 지나는 가스는 온도나 압력이 기화상태 이하로 떨어질 때 미세 입자화되어 응축되는 경향이 있고, 이러한 입자는 파이프나 진공배관 내면에 흡착되어 스케일을 발생시키게 된다. 이와 같이 분말 입자에 의해 스케일이 축적되면 결국 배관을 메우게 되어 공정효율 저하의 원인이 된다.

따라서 스케일 축적에 의한 진공배관 막힘현상을 방지하기 위해 진공배관을 가열하는 다양한 기술이 개발되었는데, 이중 한 예가 도 1에 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 진공배관 가열장치(1)는 내부에 유체가 이동하는 경로를 제공하는 진공배관 파이프(2) 주위에 열선(3)을 감아, 외부로부터 공급되는 전원에 의해 열선(3)을 가열함으로써 진공배관을 가열하는 구조를 가지고 있으며, 진공배관 파이프(2)의 단부에는 다른 파이프와의 연결을 위한 플랜지(4)가 형성되어 있다.

하지만, 이와 같이 진공배관 파이프(2)의 외부에 열선(3)을 감는 경우에는 배관의 내부까지 가열온도가 제대로 전달되지 못하기 때문에 열손실이 크므로 전력을 낭비하는 단점이 있었다. 또한, 파이프(2)의 내부에 스케일이 생길 경우, 스케일 자체가 단열효과를 가지기 때문에 열전달이 제대로 이루어지지 못하게 된다.

이와 유사한 방식으로 진공배관 주위에 가열 재킷(Heating Jacket)을 설치하는 방법도 사용되고 있다. 그러나 가열 재킷 또한 열선을 사용할 때와 마찬가지로 배관의 내부까지 가열온도가 균일하게 만들지 못하며, 또한 스케일의 단열효과에의한 열손실을 피할 수 없다.

따라서, 스케일의 축적에 의한 단열효과 또는 진공배관의 막힘현상을 방지하기 위해서 주기적으로 진공배관을 분리하여 청소하는 작업을 수행해야 하는데, 이는 작업이 번거로움은 물론 시간과 경비의 손실이 크고, 또한 청소작업을 위해 진공배관이 사용되는 시스템을 중단시킬 경우 작업공정 전체에 막대한 손실을 입을 수 있다.

따라서, 미세 입자에 의한 스케일 발생을 효과적으로 억제하기 위해서 진공배관 내의 온도를 효과적으로 높이고, 또한 배관내의 온도분포를 일정하게 유지시킬 수 있는 기술에 대한 요구가 계속되고 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 진공배관의 내부를 직접 가열함으로써 진공배관 내부의 온도를 효과적으로 높이고 또한 배관 내의 온도분포를 균일하게 유지할 수 있는 진공배관 가열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 고안의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 고안의 상세한 설명과 함께 본 고안의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 고안은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래의 진공배관 가열장치를 도시하는 정면도.

도 2는 본 고안에 따른 진공배관 가열장치를 부분적으로 절개하여 도시하는 정면도.

<도면의 중요 부분에 대한 부호의 설명>

12..케이싱 14..가열부재 16..밀봉부재

18..전원공급라인 26..단열부재

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 진공배관 가열장치는 내부에 유체의 이동경로를 제공하는 케이싱, 케이싱 내에서 케이싱의 내주면과 이격되도록 설치되어 외부의 전원에 의해 가열되는 가열부재, 가열부재를 외부의 전원과 연결시키기 위해 케이싱을 통과하는 전원공급라인, 및 전원공급라인이 케이싱을 통과하는 위치에 설치되어 케이싱의 기밀성을 유지하는 밀봉부재를 포함한다.

이와 같은 진공배관 가열장치는 케이싱과 가열부재 사이에 배치되어 상기 가열부재로부터 발생하는 열의 누출을 억제하는 단열부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가열부재는 코일형태로 감긴 열선으로 이루이지는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 고안에 따른 진공배관 가열장치의 구성을 보여주는 도면이다. 본 고안에 따른 진공배관 가열장치(10)는 케이싱(12)의 내부에 가열부재(14)가 설치되는 구성을 가지며, 이에 대한 구체적인 설명은 다음과 같다.

도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 진공배관 가열장치(10)는 대략적으로 원통의 파이프 형상의 케이싱(12)을 가지며, 케이싱(12)은 중공형으로 제작되어 내부에 유체가 이동할 수 있는 경로를 제공한다. 또한, 케이싱(12)의 단부에는 다른 케이싱과의 연결을 위한 플랜지(20)가 형성되어 있다.

케이싱(12)의 내부에는 가열부재(14)가 설치된다. 가열부재(14)는 외부의 전원과 연결되어 케이싱(12) 내부를 가열하는 역할을 하며, 케이싱(12)의 내주면과 서로 이격되도록 설치된다.

가열부재(14)는 적절한 온도의 열을 지속적으로 제공할 수 있는 것이면 어느 것이나 무방하며, 특히 코일형태로 감긴 열선으로 이루어지는 것이 바람직하다. 도면을 참조하면, 코일형태의 열선으로 이루어진 가열부재(14)는 케이싱(12)의 중심과 내주면 사이의 대략 중심이 되는 위치에서 나선형으로 연장되어 있다. 이러한 구성은 케이싱(12)의 내부온도를 전체적으로 균일하게 제어할 수 있으며, 또한 케이싱(12) 내에서 유체의 흐름을 방해하지 않게 된다.

또한, 가열부재(14)가 케이싱(12)의 내부에 설치되기 때문에 케이싱(12) 내부를 가열하는데 외부 온도 또는 기압과 같은 환경요인에 큰 영향을 받지 않으며, 케이싱(12)의 내부를 직접 가열하기 때문에 온도제어가 보다 효율적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 케이싱(12) 내에서 온도변화 등에 의해 발생되는 미세 입자 또는 스케일의 양을 대폭적으로 줄일 수 있음은 물론이다.

또한 도면에 도시되지는 않았지만, 코일형태의 가열부재(14)를 원하는 위치에 고정시키기 위한 고정부재를 추가로 설치할 수도 있으며, 또는 가열부재(14)가 자체적으로 자신의 위치를 유지하도록 재질 또는 구조를 변형할 수도 있다.

가열부재(14)에는 또한 외부의 전원과 연결되기 위한 전원공급라인(18)이 연장 형성되며, 전원공급라인(18)은 케이싱(12)을 관통하여 밖으로 연장된다. 이때, 전원공급라인(18)이 케이싱(12)을 관통하는 위치는 케이싱(12)의 단부, 즉 출구측플랜지(20)가 형성되는 부근인 것이 구조적으로 바람직하다. 왜냐하면, 케이싱(12) 내부의 온도를 전체적으로 균일하게 가열하기 위해서는 가열부재(14)가 케이싱(12)의 내부 전체에 걸쳐 형성되는 것이 바람직한데, 이를 위해서는 가열부재(14)의 시작과 끝이 케이싱(12)의 양단부에 위치해야 하기 때문이다.

이때, 케이싱(12)의 내부는 진공상태를 유지해야 하기 때문에 전원공급라인(18)이 케이싱(12)을 통과하는 부분 또한 완전히 밀봉되어야 한다. 따라서, 본 고안은 전원공급라인(18)이 케이싱(12)을 통과하는 위치에 케이싱(12)의 기밀성을 유지하기 위한 밀봉부재(16)를 설치한다.

밀봉부재(16)는 전원공급라인(18)과 케이싱(12) 사이에 개재되어, 그 사이에 생길 수 있는 틈새를 원천적으로 봉쇄함으로써, 케이싱(12) 내부의 가스가 외부로 누출되는 것을 방지하게 된다. 이때, 밀봉부재(16)로는 실리콘과 같은 화학약품 또는 플라스틱 재질의 밀봉재가 사용될 수도 있으나, 바람직하게는 산화, 부식 등에 의한 훼손 우려가 없고 온도에 의한 변형 우려가 없는 기계적인 밀봉방식이 효과적이다.

이러한 기계적인 밀봉방식의 한 예로는, 케이싱(12)에 소정 형상의 통공을 형성하고, 상기 통공에 내부가 비어 있는 실링 너트(Sealing Nut; 22)를 개재하는 방식을 사용할 수 있다. 이때, 전원공급라인(18)은 실링 너트(22)의 중심, 즉 실링 너트(22) 내부의 빈 공간을 관통하도록 길이방향으로 삽입되고, 실링 너트(22) 내부의 빈 공간은 별도의 밀봉재(24)로 채워지게 된다. 그러면, 전원공급라인(18)은 실링 너트(22)에 틈새가 없이 완전히 밀봉된 상태로 결합되게 되며, 이와 같이결합된 실링 너트(22)는 다시 케이싱(12)에 형성된 통공에 단단히 결합되어 케이싱(12)을 완전히 밀봉하게 되는 것이다.

이와 같은 기계적인 밀봉방식은 이후 고장 등의 이유로 가열부재(18)를 교체하게 될 때에도 작업을 용이하게 한다는 장점이 있다.

이와 같은 본 고안의 진공배관 가열장치(10)에는 또한 단열부재(26)가 추가로 설치될 수 있다. 단열부재는 케이싱(12)의 내주면과 가열부재(18) 사이에 설치되며, 대략적으로 가열부재(18) 전체를 감싸는 파이프 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 단열부재(26)는 케이싱(12) 내의 유체경로를 방해하지 않도록 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 단열부재(26)는 케이싱(12) 내부의 온도가 케이싱(12)을 통해서 외부로 열확산되는 것을 방지하여 적은 전력으로도 높은 온도상승효과를 얻을 수 있게 한다.

이상과 같이, 본 고안은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 고안은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 고안의 기술사상과 아래에 기재될 실용신안등록청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 진공배관 가열장치는 가열부재가 진공배관의 내부에 설치되어 직접 배관 내부를 가열하기 때문에 가열효율이 매우 높으며, 외부의 환경에 거의 영향을 받지 않고 가열작업을 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 진공배관 내부를 전체적으로 균일하게 가열할 수 있기 때문에 전체적인 온도제어가 쉬우며, 사용되는 전력량을 줄일 수 있게 된다.

또한, 진공배관 내부의 온도제어가 용이해지기 때문에 온도 하강에 의한 미세 분발 생성을 방지할 수 있으며, 따라서 배관 내부의 스케일 발생이 억제된다. 이는 주기적으로 공정장비를 중단시키고 진공배관을 해체하여 내부를 청소해야 했던 종래기술에 따른 번거로움을 줄일 수 있으며, 이에 따른 유지보수비용 또한 절감할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 내부에 유체의 이동경로를 제공하는 케이싱(12);

   상기 케이싱 내에서 상기 케이싱의 내주면과 이격되도록 설치되어 외부의 전원에 의해 가열되는 가열부재(14);

   상기 가열부재를 상기 외부의 전원과 연결시키기 위해 상기 케이싱을 통과하는 전원공급라인(18); 및

   상기 전원공급라인이 상기 케이싱을 통과하는 위치에 설치되어, 상기 케이싱의 기밀성을 유지하는 밀봉부재(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공배관 가열장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 케이싱과 상기 가열부재 사이에 배치되어 상기 가열부재로부터 발생하는 열의 누출을 억제하는 단열부재(26)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공배관 가열장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 가열부재는 코일형태로 감긴 열선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공배관 가열장치.