KR20060105681A

KR20060105681A - 가열 장치

Info

Publication number: KR20060105681A
Application number: KR1020060029891A
Authority: KR
Inventors: 아키라 사사키; 요시유키 모토요시; 츠요시 고바야시; 미츠시 와다사코; 에미코 다구치
Original assignee: 니찌아스 카부시키카이샤; 서모스 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2006-10-11
Also published as: TW200643332A; TWI337649B; US20060231543A1; JP2006286316A

Abstract

본 발명은 가열용 전원과, 가열 요소와,상기 전원과 가열 요소 사이에 배치된 바이메탈형 써모스탯을 포함하고, 상기 바이메탈형 써모스탯은 온도가 제1 온도에 도달하는 즉시 전력 공급을 차단하고, 온도가 하강하여 제2 온도에 도달하는 즉시 전력 공급을 재개하며, 상기 바이메탈형 써모스탯은 0℃ 이하의 재설정 온도를 갖는 것인 가열 장치를 제공한다.

Description

가열 장치{HEATING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 가열 장치의 한 가지 실시예를 도시하고 있는 주요 부분 단면도이다.

도 2는 도 1의 가열 장치의 온도 과도 상승 방지 기구를 도시하는 회로도이다.

도 3은 맨틀 히터의 한 가지 실시예를 도시하고 있는 사시도이다.

도 4는 통상적인 온도 과도 상승 방지 기구의 한 가지 예(온도 퓨즈를 사용)를 도시하는 회로도이다.

도 5는 통상적인 온도 과도 상승 방지 기구의 다른 예(써모스탯을 사용)를 도시하는 회로도이다.

도 6은 통상적인 온도 과도 상승 방지 기구의 또 다른 예(써모커플을 사용)를 도시하는 회로도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>

10 : 가열 장치

11 : 외층 재료

20 : 히터 요소

21 : 히터 와이어

22 : 무기 섬유 시트

23 : 난연성 방연 섬유 시트

30 : 온도 과도 상승 방지 기구

31 : 전원

32 : 바이메탈형 써모스탯

본 발명은 가열 장치 특히, 과도한 온도 상승을 자동적으로 방지하는 기능을 갖는 가열 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 반도체 소자, FPD(플랫 패널 디스플레이; Flat Panel Display) 등의 제조 장치에 있어서, 통상적으로 주로 맨틀 히터(mantle heater)를 사용하여 파이프와, 조인트와, 밸브 등을 소정 온도까지 가열하고 그 온도를 유지시킨다(예를 들어, 도 1 참조). 도 3은 맨틀 히터의 예를 도시하고 있는 사시도이고, 이 도면에 도시되어 있는 맨틀 히터(100)는 가열 요소(103)가 가요성 합성 수지 시트로 구성된 내층 재료(101)와 외층 재료(102) 사이에 끼워져 있도록 구성되어 있다. 가열 요소가 가열되는 물체인 파이프(104)를 포위하고 있는 상태에서, 가열 요소에 전력이 공급되어, 파이프(104)가 가열된다.

과도한 온도 상승을 방지하기 위해서, 전술한 맨틀 히터(100)는 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 온도 퓨즈(112)가 전원(110)과 히터 요소(111) 사이에 배치되어 있고, 온도 퓨즈(112)가 융점 이상으로 가열되면, 히터 요소(111)로의 전력 공급이 차단되도록 구성되어 있다.

또한, 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 히터 요소(111) 부근에 써모스탯(thermostat; 121)이 배치되고, 히터 요소(111)의 온도를 항상 모니터링하여, 온도가 특정 온도에 도달하면 써모스탯(111)으로부터의 신호에 기초하여 히터 요소(111)로의 전력 공급을 차단하는 구성도 알려져 있다. 또한, 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 써모스탯(121) 대신에 써모커플(thermocouple; 131)을 사용하는 구성도 알려져 있다.

또한, 도 4에 도시되어 있는 온도 과도 상승 방지 기구에, 온도 퓨즈(112) 대신에 바이메탈형 써모스탯을 배치한 구조도 알려져 있다. 바이메탈형 써모스탯에서, 온도가 특정 온도(작동 온도)에 도달하면, 처음에는 서로 접촉하고 있는 작동 금속이 열팽창에 의해 서로 분리되어, 가열 요소(111)로의 전력 공급이 차단된다.

참조 문헌 1 : 일본 특허 공보 JP-A-2002-295783

상기 온도 과도 상승 방지 기구와 온도 퓨즈(112)를 사용한 구조에서는, 온도 퓨즈(112)는 장기간의 작동 중에 열적으로 열화되고, 소정의 용융 온도보다 낮은 온도에서 용융될 수 있어서, 장기간 사용 신뢰성에 문제가 있다. 또한, 온도 퓨즈(112)가 일단 용융되면, 이 퓨즈는 교체되어야 하기 때문에, 비경제적이라는 문제점도 있다.

써모스탯(121) 또는 써모커플(131)을 사용하는 구조에서는, 반복적으로 사용될 수 있다는 장점이 있지만, 써모스탯(121) 또는 센서(131)를 제어하는 별개의 회로가 필요하고, 전체 비용이 증가하게 된다.

바이메탈형 써모스탯을 사용하는 온도 과도 상승 방지 기구에 있어서, 전력 공급/차단이 작동 금속의 열팽창을 이용하여 수행되기 때문에, 전력 공급이 차단되고 온도가 저하되는 과정에서, 온도의 과도 상승 시에 서로 분리되는 작동 금속은 소정 온도(재설정 온도)에서 열적으로 수축되어 다시 서로 접촉하게 되고, 전력 공급이 재개된다. 최근에는 특히 FPD 등의 반도체 소자 제조 장치에 있어서, 안전성의 관점에서, 조작자 또는 관리자가 맨틀 히터(100)에서 과도한 온도 상승이 발생하는 것을 인식할 수 있는 시스템이 채용되고 있다. 그러나, 통상적인 바이메탈형 써모스탯의 재설정 온도는 작동 금속이 분리되기 시작하는 작동 온도보다 기껏해야 10 내지 30℃ 더 낮은 온도이다. 따라서, 조기에 회복이 자동으로 발생하여, 맨틀 히터(100)가 재개되고, 과도한 온도 상승이 생기는 것을 인식하지 못할 가능성이 있다.

이러한 사정에 따라 본 발명을 하였고, 본 발명은 과도한 온도 상승을 적절하게 탐지하고 과도한 온도 상승이 발생하는 것을 확실하게 인식할 수 있는 가열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 발명자는 열심히 연구하여 문제점을 검토하였다. 그 결과, 전술한 목적이 아래의 가열 장치에 의해 달성될 수 있다는 것을 알아냈다. 이러한 발 견으로, 본 발명이 달성되었다.

본 발명은 주로 아래의 물품에 관한 것이다.

1. 가열용 전원과;

가열 요소와;

상기 전원과 가열 요소 사이에 배치된 바이메탈형 써모스탯

을 포함하고, 상기 바이메탈형 써모스탯은 온도가 제1 온도에 도달하는 즉시 전력 공급을 차단하고, 온도가 하강하여 제2 온도에 도달하는 즉시 전력 공급을 재개하며, 상기 바이메탈형 써모스탯은 0℃ 이하의 재설정 온도를 갖는 것인 가열 장치.

2. 상기 바이메탈형 써모스탯의 재설정 온도는 -35℃ 이하인 것인 가열 장치.

본 발명의 가열 장치에 합체되어 있는 바이메탈형 써모스탯에 있어서, 재설정 온도는 0℃ 이하로서, 통상적인 바이메탈형 써모스탯과 비교하여 현저하게 낮다. 따라서, 가열 장치가 과도한 온도 상승을 일으키면, 일반 사용 환경(온도는 대략 실온; 약 20 내지 25℃)에서 차단 상태가 계속되고, 과도한 온도 상승의 발생이 확실하게 인식된다. 이러한 기능을 더 확실하게 하기 위해, 바이메탈형 써모스탯의 재설정 온도는 -35℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 바이메탈형 써모스탯의 재설정 온도는 -196℃ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 가열 장치는 가열용 전원과, 가열 요소와, 바이메탈형 써모스탯을 포함하고 있다. 바이메탈형 써모스탯은 전원과 가열 요소 사이에 배치되 어 있다. 바이메탈형 써모스탯은 온도가 제1 온도에 도달하면 전력 공급을 차단하고, 온도가 저하되어 제2 온도에 도달하면 전력 공급을 재개한다. 본 발명의 바이메탈형 써모스탯은 0℃ 이하의 재설정 온도를 갖고 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 바이메탈형 써모스탯의 재설정 온도는 -35℃ 이하인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 더 자세히 설명하겠다.

도 1은 본 발명의 가열 장치의 한 가지 실시예가 도시되어 있는 주요 부분 단면도이고, 도 2는 온도 과도 상승 방지 기구가 도시되어 있는 회로도이다. 부연하자면, 본 발명에서, 가열 장치의 종류는 한정되지 않고, 본 발명은 예를 들어, 도 3에 도시되어 있는 맨틀 히터에 적용될 수 있다.

도면에 도시되어 있는 바와 같이, 이 실시예의 가열 장치(10)에서는, 히터 요소(20)와, 온도 과도 상승 방지 기구를 구성하는 바이메탈형 써모스탯(32)이 서로 직렬로 연결되어 있고, 단열층(11) 내부에 내장되어 있다.

단열층(11)을 형성하는 재료로서, 플루오로카본 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로 말하자면, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌; polytetrafluoroethylene), PFT(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알코시에틸렌 코폴리머; tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethlene copolymer), FEP(테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 코폴리머; tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer) 등이 바람직하다. 또한, PCTFE(폴리클로로트리플루오로에틸렌; polychlorotrifluoroethylene), ETFE(테트라플루오로에틸렌-에틸렌 코폴리머; tetrafluoroethylene-ethylene copolymer), PVDF(폴리비닐리덴 플루오라 이드; polyvinylidene fluoride) 등을 사용할 수 있다.

히터 요소(20)로서, 단열 직물로 피복된 단열부인 Ni-Cr 등의 히터 와이어(21)를 무기 섬유 시트의 유리 직물에 고정하여 얻은 것을 사용할 수 있다. 이 히터 요소(20)는 난연성 방연 섬유 시트(23)에 부착되어 있다. 난연성 방연 섬유 시트(23)로서, 무기 섬유 시트 또는 유기 섬유 시트를 사용할 수 있다. 무기 섬유 시트로서, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 또는 실리카 섬유와 같은 무기 섬유 재료에 니들링(needling)을 가하여 얻은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 유기 섬유 재료로서는, 아라미드, 폴리아미드, 폴리이미드 등으로 이루어진 유기 섬유 시트를 들 수 있다.

가열 장치(10)의 가열부 구조는 대략 전술한 바와 같고, 본 발명에서, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 온도 과도 상승 방지 기구(30)가 제공된다. 온도 과도 상승 방지 기구(30)는 도 4에 도시되어 있는 온도 퓨즈(112)를 대신하여, 전원(31)과 히터 요소(20) 사이에 바이메탈형 써모스탯(32)을 배치한다.

히터 요소(20)는 전원(31)으로부터의 전력에 의해 히터 와이어(21)를 가열한다. 과도한 온도 상승이 발생하면, 바이메탈형 써모스탯(32)의 작동 금속은 서로 분리되고, 전력 공급이 차단된다.

본 발명에서, 바이메탈형 써모스탯(32)으로서, 0℃ 이하의 재설정 온도를 가진 것을 사용한다. 예를 들어, FPD 또는 반도체 소자의 제조 장치에 대한 사용 환경이 대략 20 내지 25℃이기 때문에, 재설정 온도가 0℃ 이하이면, 과도한 온도 상승에 의해 분리된 작동 금속은 접촉 상태로 다시 자동적으로 되돌아가지는 않는다. 따라서, 종래 기술과 같이 바이메탈형 써모스탯이 작동 온도보다 10 내지 30℃ 낮은 재설정 온도를 갖는 경우와 비교할 때, 신뢰성이 크게 향상된다. 전술한 바와 같이 기능을 더 확실하게 하기 위해, -35℃ 이하의 재설정 온도를 갖는 바이메탈형 써모스탯(32)을 사용하는 것이 바람직하다.

바이메탈형 써모스탯(32)의 작동 온도는 용도 또는 가열 장소에 따라 적절하게 설정되고, 예를 들어, FPD 또는 반도체 소자의 제조 장치에 있어서, 일반적으로 약 250℃로 설정된다.

전술한 바와 같이 0℃ 이하의 재설정 온도를 갖는 바이메탈형 써모스탯(32)으로서, 일반적으로 시장에서 입수 가능한 것을 사용할 수 있다.

바이메탈형 써모스탯(32)을 회복시키기 위해 즉, 재설정 온도를 실현하기 위해, 가열 장치(20)의 바이메탈형 써모스탯(32)이 배치된 부분에 액체 질소를 떨어뜨리거나, 그 곳에 드라이 아이스를 압축시켜 냉각을 수행한다.

본 발명의 가열 장치(10)의 작동은 종래의 가열 장치와 동일한데, 전력을 히터 요소(20)에 가하고, 과도한 온도 상승이 발생하면, 바이메탈형 써모스탯(32)이 작동하여 전력 공급을 차단한다. 이것에 의해, 히터 요소의 열발생이 중단되고, 가열 장치(10)의 온도는 계속하여 하강하고, 예를 들어 실온으로 유지되게 된다. 바이메탈형 써모스탯(32)은 실온에서 회복되어 가열 장치(10)가 재개되지 않기 때문에, 조작자 또는 관리자가 액체 질소 또는 드라이 아이스를 사용하여 바이메탈형 써모스탯(32)을 회복시켜야 한다. 따라서, 조작자 또는 관리자는 가열 장치(10)에 과도한 온도 상승이 일어나는 것을 확실하게 인식할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 가열 장치에 따르면, 과도한 온도 상승이 적절하게 탐지되고, 과도한 온도 상승의 발생이 확실하게 인식될 수 있다.

본 발명을 그 특정 실시예와 관련하여 자세하게 설명하였지만, 당업자에게는 본 발명의 기술적 사상 및 보호범위를 벗어나지 않는 한 다양한 변형 또는 수정이 있을 수 있다는 것은 명백할 것이다.

본 출원은 2005년 3월 31일에 출원한 일본 특허 출원 번호 제2005-102741호에 기초한 것으로, 그 내용이 참고로서 본 명세서에 합체되어 있다.

본 발명에 따르면, 과도한 온도 상승을 적절하게 탐지하고 과도한 온도 상승이 발생하는 것을 확실하게 인식할 수 있는 가열 장치를 제공할 수 있다.

Claims

가열용 전원과;

가열 요소와;

상기 전원과 가열 요소 사이에 배치된 바이메탈형 써모스탯

을 포함하고, 상기 바이메탈형 써모스탯은 온도가 제1 온도에 도달하는 즉시 전력 공급을 차단하고, 온도가 하강하여 제2 온도에 도달하는 즉시 전력 공급을 재개하며, 상기 바이메탈형 써모스탯은 0℃ 이하의 재설정 온도를 갖는 것인 가열 장치.
제1항에 있어서, 상기 바이메탈형 써모스탯의 재설정 온도는 -35℃ 이하인 것인 가열 장치.