KR200455857Y1 - 핫셀용 고주파가열로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원격조정기로 도어의 개폐조작을 간단히 수행할 수 있고, 도어의 개방상태에서 시편 장착이 용이하며, 장착된 시편의 육안 관찰이 가능한 핫셀용 고주파가열로에 관한 것으로, 시편을 가열하는 가열부가 설치되는 챔버하부; 및 상기 챔버하부의 상측에 결합하여 전체적으로 통상을 이루는 챔버상부를 포함하며, 상기 챔버하부와 상기 챔버상부의 결합부는 수평면에 대하여 경사진 것을 특징으로 하는 한다.

핫셀, 가열로, 고주파, 도어

Description

핫셀용 고주파가열로{High frequency heating furnace for hot-cell}

본 고안은 핫셀용 고주파가열로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원격조정기로 도어의 개폐조작을 간단히 수행할 수 있고, 도어의 개방상태에서 시편 장착이 용이하며, 장착된 시편의 육안 관찰이 가능한 핫셀용 고주파가열로에 관한 것이다.

조사후 핵연료 등의 고방사능물질 전문취급시설인 핫셀(hot cell) 내에 사용되는 전기 저항 가열로는 속도가 느리며 온도도 많이 올릴 수 없는 장비이다. 따라서 용융이나 고속가열을 요구하는 시험에서는 전기 저항로를 사용하는데 어려움이 있다.

또한, 종래의 일반 가열로에는 도어가 전면 또는 상면부에 설치되어 시편을 직접 손이나 간단한 기구를 이용하여 설치할 수 있지만, 이러한 가열로를 핫셀에 설치하여 원격조정기를 사용할 경우에는, 도어가 원격조정기의 동작을 방해하여 가열로 조작이 어려울 뿐 아니라, 시편 장착시 육안관찰이 곤란하고, 시편장착이 불편한 문제점이 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 핫셀(10) 내에 장착된 가열로(20)의 도어(22)가 전면에 설치된 경우에는, 작업자가 투시창(12)을 통해 상기 가열로(20)의 내부를 보는 것이 가능하다.

그러나, 원격조정기(14)의 엔드이펙터(16)가 시편을 상기 가열로(20)에 설치할 경우에 원격조정기(14)의 엔드이펙터(16)가 전면의 도어(22)를 통해 시편을 설치해야 하므로 상당히 불편할 뿐 아니라 이러한 작업을 위해 원격조정기(14)의 관절수가 증가하여야 한다.

또, 도 2에 도시된 바와 같이, 핫셀(10) 내에 장착된 가열로(30)의 도어(32)가 상부에 설치된 경우에는, 원격조정기(14)의 엔드이펙터(16)가 시편을 상기 가열로(30)에 설치하기는 용이하다.

그러나, 이러한 시편의 설치모습을 작업자가 투시창(12)을 통해 상기 가열로(30)의 내부를 보면서 작업할 수 없으며, 이를 해결하기 위해 별도의 카메라 등을 설치하여 모니터링하거나, 반사거울을 통해 간접적으로 상기 가열로(30)의 내부를 봐야 하는 번거로움이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 고안의 목적은, 원격조정기로 도어의 개폐조작을 간단히 수행할 수 있고, 도어의 개방상태에서 시편 장착이 용이하며, 장착된 시편의 육안 관찰이 가능한 핫셀용 고주파가열로를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 핫셀 내에 설치되고, 시편을 가열하는 가열부가 설치되는 챔버하부; 및 상기 챔버하부의 상측에 결합하여 전체적으로 통상을 이루는 챔버상부를 포함하며, 상기 챔버하부와 상기 챔버상부의 결합부는 수평면에 대하여 경사진 것을 특징으로 한다.

상기 챔버하부의 상단면과 상기 챔버상부의 하단면에는 각각 하부플랜지와 상부플랜지가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 하부플랜지와 상기 상부플랜지 사이에 오링이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 하부플랜지와 상기 상부플랜지는 힌지조인트로 힌지결합되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 챔버하부와 상기 챔버상부의 벽체는 각각 챔버외벽 및 챔버내벽으로 이루어지며, 상기 챔버외벽과 상기 챔버내벽 사이에는 냉각수가 흐르는 냉각자 켓이 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 고안을 통하여, 핫셀 내 시편 가열시 고온가열시간을 단축시킬 수 있으며, 보다 높은 온도에서 사용할 수 있다.

또, 작업자의 고온가열 시험시 시편의 장탈착이 용이하도록 가열기의 도어를 설계하므로서 효율적인 시험을 수행할 수 있다.

그리고, 본 고안의 독특한 도어의 형태로 인하여, 시편 장착시 시편용기가 바닥으로 떨어지는 불미스런 일을 줄일 수 있다.

또한, 시편용기를 장착하기 위한 기존의 부수 도구를 줄일 수 있으며, 특히 원격조정기의 구조를 간단히 할 수 있고, 별도의 모니터링 장치를 생략할 수 있어서, 그에 따른 제작비용도 줄일 수 있다.

이하, 본 고안을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 핫셀용 고주파가열로(100)의 개략적인 단면 도이다.

본 고안에서는 종래기술의 전기저항가열로를 대신하여, 전자기 유동방식에 의한 가열로를 사용해서, 기존의 전기저항방식보다 고온가열시간을 단축할 수 있다. 이 경우, 고주파유도코일이 있는 챔버만 핫셀내에 설치하고, 그밖에 도시되지 않은 고주파 발생기, 냉각기, 및 가스주입기기는 핫셀의 외측에 설치할 수 있다.

상기 핫셀용 고주파가열로(100)의 가장 두드러진 특징은 몸체를 이루는 챔버가 도 3에 도시된 바와 같이, 챔버상부(104) 및 챔버하부(102)로 이루어진다는 것이다.

이때, 상기 챔버상부(104)와 상기 챔버하부(102)가 서로 만나서 이루는 전체적인 챔버의 형상은 대략 단면이 원형 또는 다각형인 통상을 이룬다.

또, 상기 챔버상부(104)와 상기 챔버하부(102)는 서로 만나는 면이 수평방향에 대해 경사지게 형성된다. 상기 경사는 제한은 없으나, 외부에서 상기 챔버 내부를 관찰하기 용이하도록 30~60°인 것이 바람직하다.

이때, 상기 챔버상부(104)와 상기 챔버하부(102)의 밀폐성을 좋게 하기 위해, 상기 챔버상부(104)의 단부에는 상부플랜지(108)가 형성되고, 상기 챔버하부(102)의 단부에는 하부플랜지(106)가 형성된다. 따라서, 상기 상부플랜지(108)와 상기 하부플랜지(106)가 서로 맞접하는 것에 의해 상기 상기 챔버상부(104)와 상기 챔버하부(102)는 결합되서, 전체적으로 통상의 챔버를 이루게 된다.

또, 추가적으로 상기 상부플랜지(108)와 상기 하부플랜지(106)의 기밀성을 좋게 하기 위해, 오링이 상기 상부플랜지(108)와 상기 하부플랜지(106)의 사이에 개재되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 상부플랜지(108)와 상기 하부플랜지(106)는 일측이 힌지조인트(미도시)로 힌지결합되서, 상기 챔버상부(104)가 상기 챔버하부(102)에 대하여 개방 또는 폐쇄될 때에, 상기 챔버하부(102)에 대하여 상기 챔버상부(104)가 회전운동만을 하도록 한다.

또, 상기 상부플랜지(108)의 일측면에는 노브(미도시)가 형성되서, 작업자가 핫셀(10)에 설치된 원격조정기(14)의 엔드이펙터(16)에 의해 상기 챔버상부(104)를 개폐하기 용이하도록 한다. 따라서, 상기 노브는 상기 힌지조인트의 반대측에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 챔버상부(104)와 상기 챔버하부(102)는 서로 분리되므로, 각각이 냉각수단을 가지도록 한다. 즉, 상기 챔버상부(104)와 상기 챔버하부(102)의 각각의 벽체는 챔버외벽(118)과 챔버내벽(122)으로 구성되며, 상기 챔버외벽(118)과 챔버내벽(122) 사이에는 물과 같은 냉각수가 유동할 수 있는 냉각자켓(120)이 설치된다.

또, 상기 챔버하부(102)의 외주면에는 상기 핫셀용 고주파가열로(100)를 핫셀(10) 내에 설치할 수 있는 챔버스탠드(132)가 형성된다. 그리고, 상기 챔버하부(102)와 상기 챔버상부(104) 중 어느 일방에는 여닫을 때 상기 챔버상부(104)와 상기 챔버하부(102) 내의 공기를 배출를 흡배기할 수 있는 가스홀(128)이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 챔버하부(102)의 중심에는 바닥면으로부터 이격되어 내화부재(116)가 설치된다. 상기 내화부재(116)는 상부가 개방된 통상이며, 상기 내화부 재(116)의 내부에는 외측도가니(112)가 설치되고, 상기 외측도가니(112)의 내부에는 내측도가니(110)가 설치된다.

상기 내측도가니(110)는 상기 외측도가니(112)의 바닥면에 설치되며, 상기 내측도가니(110)의 외주면과 상기 외측도가니(112)의 내주면은 서로 이격된다.

그리고, 상기 내화부재(116)에는 RF코일(114)이 설치되어, 유도가열시키는 역할을 하며, 상기 RF코일(116)은 상기 내화부재(116)의 외측으로 RF코일튜브(130)와 연결된다.

상기 RF코일(116)은 내부에 중공관이 형성되어 냉각수가 흐르며, 상기 RF코일튜브(130)는 외측으로 냉각수가 흐르는 냉각관으로 감싸진다.

상기 RF코일튜브(130)는 상기 챔버하부(102)의 일측에 형성된 RF포트(134)에 고정되는 RF커넥터(138)를 통해 상기 챔버 내부로 인입되며, 상기 RF포트(134)의 외측으로는 열의 유출을 방지하는 단열재(136)가 설치된다.

또, 상기 내측도가니(110)의 온도를 측정하기 위해 써모커플(126)이 설치된다. 본 고안의 실시예에서는 상기 내측도가니(110)의 하측을 통해 써모커플(126)이 상기 외측도가니(112)를 관통하여 설치된다.

그리고, 상기 써모커플(126)을 상기 챔버하부(102)에 고정하기 위해 상기 챔버하부(102)에는 써모커플커넥터(124)가 형성된다.

본 고안에 따른 핫셀용 고주파가열로(100)는 기본적으로 상술한 바와 같이 구성된다. 이하, 상기 핫셀용 고주파가열로(100)에 의한 작업순서를 도 4를 통해 설명한다. 도 4는 상기 핫셀용 고주파가열로(100)를 장착한 셀(10)의 작업개략도이 다.

먼저, 작업자는 원격조정기(14)의 엔드이펙터(16)에 의해 상기 핫셀용 고주파가열로(100)의 챔버상부(104)를 들어 옆으로 젖혀서, 상기 핫셀용 고주파가열로(100)의 내부가 보이도록 개방한다.

그리고, 투시창(12)을 통해 상기 핫셀용 고주파가열로(100)의 내부를 관찰하면서 상기 내측도가니(110)에 시편을 장착한다.

다음으로, 상기 챔버상부(104)를 들어 상기 챔버하부(102)와 결합시켜서, 통상의 챔버의 형상이 되도록 한 후에, 상기 RF코일(114)에 유도전류를 보내서, 상기 시편을 가열하도록 한다. 상기 내측도가니(110)의 가열온도를 써모커플(126)을 통해 지속적으로 측정하면서 유도전류의 공급량을 제어한다.

상기와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 전면개방형 가열기를 장착한 핫셀의 작업개략도이다.

도 2는 종래기술에 따른 상부개방형 가열기를 장착한 핫셀의 작업개략도이다.

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 핫셀용 고주파가열로의 개략적인 단면도이다.

도 4는 도 3의 핫셀용 고주파가열로를 장착한 셀의 작업개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 핫셀 12: 투시창

14: 원격조정기 16: 엔드이펙터

20,30: 가열기 22,32: 도어

100: 핫셀용 고주파가열로 102: 챔버하부

104: 챔버상부 106: 하부플랜지

108: 상부플랜지 110: 내측도가니

112: 외측도가니 114: RF코일

116: 내화부재 118: 챔버외벽

120: 냉각자켓 122: 챔버내벽

124: 써모커플커넥터 126: 써모커플

128: 가스홀 130: RF코일튜브

132: 챔버스탠드 134: RF포트

136: 단열재 138: RF커넥터

Claims (5)

1. 핫셀 내에 설치되고,

   시편을 가열하는 가열부가 설치되는 챔버하부; 및

   상기 챔버하부의 상측에 결합하여 전체적으로 통상을 이루는 챔버상부를 포함하며,

   상기 챔버하부와 상기 챔버상부의 결합부는 수평면에 대하여 경사지고,

   상기 챔버하부와 상기 챔버상부의 벽체는 각각 챔버외벽 및 챔버내벽으로 이루어지며, 상기 챔버외벽과 상기 챔버내벽 사이에는 냉각수가 흐르는 냉각자켓이 설치되는 것을 특징으로 하는 핫셀용 고주파가열로.
2. 제1항에 있어서, 상기 챔버하부의 상단면과 상기 챔버상부의 하단면에는 각각 하부플랜지와 상부플랜지가 설치되는 것을 특징으로 하는 핫셀용 고주파가열로.
3. 제2항에 있어서, 상기 하부플랜지와 상기 상부플랜지 사이에 오링이 설치되는 것을 특징으로 하는 핫셀용 고주파가열로.
4. 제2항에 있어서, 상기 하부플랜지와 상기 상부플랜지는 힌지조인트로 힌지결합되는 것을 특징으로 하는 핫셀용 고주파가열로.
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