KR20110034420A - 용융금속 공급장치 - Google Patents

Abstract

강판 등의 기판 코팅시 사용되는 용융금속의 연속 공급을 가능하게 하는 용융금속 공급장치가 제공된다.

상기 용융금속 공급장치는, 그 구성 일예로서, 증발 금속이 코팅되는 피 코팅체가 내재되는 진공영역의 외부에 배치되고 용융금속이 수용되는 용융금속 용기수단;과, 상기 진공영역과 용기수단사이에 연계되어 압력차를 통하여 용융금속을 진공영역에 공급토록 제공되는 용융금속 공급유닛; 및 상기 용융금속의 공급을 제어토록 상기 용융금속 공급유닛에 구비되는 밸브수단과 상기 용기수단에 제공되는 침지형 유량제어수단 중 어느 하나 또는 이들 모두를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 기판 코팅(증착) 영역으로의 용융금속 공급을 원활하게 하면서 공급량의 정밀 제어도 가능하게 함은 물론, 장치의 구조 간소화를 구현하여 비용 감축을 가능하게 하는 한편, 특히 물리적 기상 증착 공정(PVD)에의 적용도 용이하게 하는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

증발 증착, 건식코팅, 기판, 강판, 용융금속 공급장치

Description

용융금속 공급장치{Molten Metal Supplying Apparatus}

본 발명은 강판 등의 기판 코팅시 용융금속의 연속 공급을 가능하게 하는 용융금속 공급장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 기판 코팅(증착) 영역으로의 용융금속 공급을 원활하게 하면서 공급량의 정밀 제어도 가능하게 함은 물론, 장치의 구조 간소화를 구현하여 비용 감축을 가능하게 하는 한편, 특히 물리적 기상 증착 공정(PVD)에의 적용을 용이하게 하는 용융금속 공급장치에 관한 것이다.

기판 예를 들어, 연속 진행하는 강판(냉연강판)을 진공 분위기하에서 증착하는 알려진 여러가지 방식에 의해 용융금속을 기판에 코팅할 수 있다. 예를 들어, 고체의 코팅 물질을 가열 증발시켜 기체상으로 변화시키고, 이를 기판상에 코팅(증착)하는 기술은, 주로 가열방법에 따라 분류되는데, 대표적인 진공 증착 기술로는 열 증착법(thermal evaporation), 전자빔 증착법(electron beam evaporation), 전자기 부양 증착법(electro-magnetic levitation evaporation) 등이 있다.

예컨대, 열 증착법은 금속, 세라믹 또는 그라파이트 재질로 만들어진 도가니에 고체상태의 금속을 장입한 후 저항 가열을 통해 금속을 가열 증발시켜 기판에 용융금속을 코팅하는 방법이고, 상기 전자빔 증착법은 수냉식 구리 또는 세라믹 도 가니에 고체의 금속을 장입한 후 전자빔에 의해 금속을 가열 증발시켜 기판에 코팅하는 방법이다. 한편, 최근 개발된 전자기 부양 증착법은 전자기 코일에 의해 금속을 부양시킨 상태에서 가열 증발시켜 기판에 코팅하는 방법으로 도가니가 필요 없는 것이 특징이다.

따라서, 위에서 설명한 열, 전자빔, 전자기 부양 증착법들은 금속을 가열 증발시켜 기판에 코팅하는 것으로서, 도가니의 유,무에 상관없이 코팅되는 용융금속이 증발에 의해 소모되기 때문에, 기판의 대용량 또는 연속 코팅시 코팅에 필요한 용융금속을 연속적으로 공급해 주는 것이 필요하다.

이와 같은 용융금속의 연속 공급을 위한 장치의 대표적인 것은 도가니 또는 전자기 내에 코팅물질로 된 와이어(wire)를 연속 공급하는 와이어 공급장치이다. 그러나 이와 같은 알려진 와이어 고속장치는, 실제 와이어 표면의 산화물층 유무에 따른 공급 금속의 순도 저하, 와이어로 제작할 수 있는 금속 종류의 제한 및 와이어 저장을 위한 별도의 상당한 규모의 진공 챔버가 필요한 등의 문제가 있었다.

따라서, 이와 같은 와이어 공급방식의 문제를 해소하기 위하여 용융금속을 증착 영역에 공급하는 용융금속 공급장치가 알려져 있는데, 이와 같은 용융금속의 증착 영역의 공급은 가열부하를 감소시키고, 원활한 기판 증착을 가능하게 하는 이점을 제공한다.

그러나, 종래 알려진 대부분의 용융금속 공급장치는, 별도의 진공 펌프를 이용하거나, 스크류 가동을 통하여 강제 공급하거나, 실린더 등을 이용하여 가압 주입 하는 방식으로서, 용융금속 공급을 위한 별도의 진공 펌프, 스크류, 실린더 등 을 사용하기 때문에, 설비가 상당히 복잡하고, 특히 정밀한 공급제어가 어려운 문제가 있었다.

한편, PCT 국제 공개공보 WO05/116290 호에서는 종래 다른 형태로, 진공챔버와 도가니 및 자기유체펌프(magneto hydrodynamic pump)를 이용하여 용융금속을 팽창탱크로 이송시킨 뒤 팽창탱크 내부의 용융금속 수위와 증발기의 용융금속 수위를 일정하게 유지하는 방식이 개시되고 있다.

그러나, 도가니에서 팽창탱크로 용융금속을 이송하기 위한 자기유체펌프를 사용하여야 하고, 팽창탱크에서의 용융금속 높이를 일정하게 유지하기 위한 바이패스(bi-pass)도 필요하기 때문에, 전체적인 설비 규모가 크고, 별도의 진공펌프와 같은 부품을 수용해야 하는 문제가 있다.

더욱이, 자기유체펌프의 작동온도 범위가 낮아 고융점 금속(Mg, Al 등)에는 적용이 쉽지 않고, 따라서 적용 가능한 자기유체펌프를 별도 개발하여야 하는 것은 물론, 증발기에 진공압력 이외의 힘(전자기력 등)이 작용하면 팽창탱크와 증발기의 용융금속 수위를 일정하게 유지시킬 수 없어 작동이 원활하지 않은 등의 여러 문제들이 있었다.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은 기판 코팅 영역으로의 용융금속 공급을 정밀하면서 원활하게 하고, 구조 간소화를 구현하면서, 물리적 기상 증착의 건식코팅(PVD)에도 적용이 용이하게 한 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 기판 코팅(증착) 영역으로의 용융금속 공급을 원활하게 하면서 공급량의 정밀 제어도 가능하게 함은 물론, 장치의 구조 간소화를 구현하여 비용 감축을 가능하게 하는 한편, 특히 물리적 기상 증착 공정에도 적용이 용이한 용융금속 공급장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 증발 금속이 코팅되는 피 코팅체가 내재되는 진공영역의 외부에 배치되고 용융금속이 수용되는 용융금속 용기수단;

상기 진공영역과 용기수단사이에 연계되어 압력차를 통하여 용융금속을 진공영역에 공급토록 제공되는 용융금속 공급유닛; 및,

상기 용융금속의 공급을 제어토록 상기 용융금속 공급유닛에 구비되는 밸브수단과 상기 용기수단에 제공되는 침지형 유량제어수단 중 어느 하나 또는 이들 모두;

를 포함하여 구성된 용융금속 공급장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 진공영역에는 내부가 진공분위기로 유지되는 진공챔버가 배치되고, 상기 피 코팅체는 진공챔버에 내재되거나 연속 통과하는 기판형태로 구 성되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 용융금속 용기수단은 가열수단을 통하여 공급된 고체 또는 액체 상태의 금속을 용융상태로 유지시키는 도가니로 구성되고, 상기 용융금속 공급유닛은 용융금속에 하단부가 침지되고, 상단부는 상기 진공영역에 배치된 진공챔버에 연결되며, 인접하여 하나 이상의 가열수단이 연계되는 용융금속 공급관을 포함하는 것이다.

이때, 상기 밸브수단은, 상기 용융금속 공급유닛에 구비된 용융금속 공급관에 제공되는 개폐밸브 또는 유량제어형 개폐밸브로 구성될 수 있다.

더하여, 장치 제어부와 연계되면서 용융금속 공급속도를 검출토록 제공되는 용융금속 공급속도 검출수단을 더 포함하되, 상기 검출수단은 용기수단 중량검출기와 용융금속 탕면 레벨을 감지토록 제공되는 레벨감지기 중 어느 하나 또는 이들 모두를 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 침지형 유량제어수단은, 용융금속에 일부분이 침지되면서 승강수단을 매개로 승강 가능하게 제공된 승강부재 및, 상기 승강부재의 하단에 구비되고 용융금속 공급유닛에 구비된 용융금속 공급관의 유입구를 개폐시키어 공급유량을 제어토록 제공되는 공급관 개폐구를 포함하여 구성될 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 승강수단은, 상기 용기수단상에 구비된 커버체에 모터 구동토록 설치된 스크류바아와 상기 스크류바아에 연계되면서 승강부재가 연결되는 이동블록을 포함하거나, 상기 커버체상에 설치되고 상기 승강부재와 연결되는 실린더 또는 액츄에이터로 구성될 수 있다.

더 바람직하게는, 진공영역에 배치된 진공챔버의 내측에 용융금속 공급유닛과 연계되어 배치되는 용융금속 증발용기를 더 포함하는 것이다.

이와 같은 본 발명의 용융금속 공급장치에 의하면, 용기수단인 도가니가 진공영역의 권외 즉 대기중에 배치되어, 그 압력차로 용융급속을 기판 증착 공간이 진공영역으로 공급되기 때문에, 용기수단인 도가니는 물론, 전체 설비 간소화를 구현하기 때문에, 비용 절감은 물론, 설비 유지 운영도 용이하게 하는 것이다.

더하여, 기판 코팅 영역인 진공영역으로의 용융금속 공급도 원활하면서 그 공급 정밀 제어를 가능하게 하고, 더하여 물리적 기상 증착의 건식코팅(PVD)에도 적용을 용이하게 하는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1에서는 본 발명에 따른 용융금속 공급장치(1)의 전체 구성을 도시하고 있다.

예컨대, 도 1에서 도시한 바와 같이, 이와 같은 본 발명의 용융금속 공급장 치(1)는, 피 코팅체(10) 예를 들어, 연속 진행하는 강판(냉연강판) 등의 기판을 진공 분위기하에서 증발 금속을 증착 코팅하는 물리적 기상 증착의 건식코팅(Physical Vapor Deposition)(PVD) 설비에 용이하게 적용될 수 있다. 물론, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 용융금속 공급장치(1)는 그 구성 일예로서, 증발되는 금속이 코팅(증착)되는 피 코팅체(10)인 기판(강판)이 내재되거나 연속 통과하는 진공영역 (30)과, 상기 진공영역의 권외영역에 배치되고 용융금속(52)이 수용되는 용융금속 용기수단(50) 및, 상기 진공영역과 용융금속 용기수단사이에 연계되되 진공영역과 권외영역간 압력차로 용융금속을 진공영역에 공급토록 제공된 용융금속 공급유닛(70)을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 바람직하게는, 상기 진공영역 (30)은 내부가 진공분위기로 유지되는 진공챔버(32)를 포함하고, 상기 진공챔버(32)에는 피 코팅체(10)인 기판이 내재되거나 강판(냉연강판)이 연속 통과하는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명의 장치는 판 또는 강판이 진공영역의 진공챔버(32)내에 내재되거나 연속 통과하는 용융금속 증착영역이 진공상태로 유지되고, 용융금속(52)이 수용(저장)되는 용기수단(50)은, 진공영역의 외부 영역인 대기하에 위치된다.

결국, 진공챔버의 진공영역과 용융금속 용기수단(50)이 배치되는 대기영역 사이에는 대략 1 BAR 정도의 압력차가 발생되고, 따라서 용융금속 공급유닛(70)이 개통된 상태로 조절되는 경우, 고온의 용융금속(52)은 용기수단(50)에서부터 진공영역 진공챔버(32)의 내부로 원활하게 공급된다.

이때, 바람직하게는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 진공영역(30)에 배치된 진공챔버(32)의 내부에는 실링상태로 관통하는 용융금속 공급관(72)의 상단과 연통상태로 연결되고 증발되는 용융금속이 수용되는 용융금속 증발용기(34)가 더 배치되는 것이다.

도 1 에서 도시한 바와 같이, 상기 용융금속 용기수단(50)은 진공영역(30)의 권외로 대기하에 배치되되 고체 또는 액체 상태로 공급되는 금속을 용융상태 즉, 압력차로 진공챔버내로 용융금속이 원활하게 공급될 수 있도록 하는 가열수단(54)을 구비하는 일명 도가니 일 수 있다.

한편, 이와 같은 가열수단(54)은 도 1에서는 개략적으로 도시하였지만, 가열 저항 또는 고주파 유도가열기 등의 알려진 가열수단일 수 있다,

또한, 상기 용융금속 용기수단(50)의 도가니는 별도의 부호로 구분하여 도시하지 않았지만, 철피와 내화재로 구성될 수 있는데, 이는 고온의 용융금속(52)의 저장을 위한 알려진 구조일 수 있다.

한편, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 용융금속 용기수단(50)의 상부에는 커버체(56)가 구비되는 것이 바람직한데, 이는 용기수단에 저장된 용융금속의 증발성분이 외부로 비산되는 것을 차단하는 것을 가능하게 하고, 이와 같은 커버체(56)는, 본 발명의 구성부품들이 안착되는 지지대 역할도 한다.

또한, 상기 용융금속 용기수단(50)에는 용융금속 공급속도 검출수단(90)이 제공될 수 있다.

이때, 상기 용융금속 공습속도 검출수단(90)은 도 1 및, 도 3a,b에서 도시한 바와 같이, 용기수단내 용융금속의 레벨이나 도가니 중량차를 이용하여 용융금속의 공급량을 검출하고, 이를 토대로 그 공급속도를 검출(판단)하는 것이다.

예를 들어, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 용융금속 공급속도 검출수단(90)은, 용기수단인 도가니의 하부에 제공되어 도가니의 중량을 검출하는 중량 검출기(92)(중량계 또는 로드셀 등)일 수 있다.

또는, 도 3a 및 도 3b에서 도시한 바와 같이, 상기 용융금속 레벨을 감지하여 용융금속의 공급속도를 검출하는 레벨감지기(94)(94')일 수 있다.

이때, 도 1 및 도 3a에서 도시한 바와 같이, 상기 레벨 감지기(94)는, 용기수단인 도가니 상의 커버체(56)를 통과하는 용융금속에 부유되는 부표(94a)의 직상부에 배치되는 거리센서(94b)로 구성될 수 있다.

따라서, 부표(94a)가 용융금속 레벨에 따라 상승 또는 하강하면, 부표의 승강폭에 따라 거리센서(94b)간의 거리가 가변되고, 이를 검출하여 용융금속의 레벨변화를 감지하고, 이를 토대로 용융금속의 공급속도를 검출하는 것이다.

또는, 도 3b와 같이,커버체(56)의 구멍을 통하여 적외선이나 레이져 빔을 용융금속 탕면에 주사하고 회수하는 것을 통하여 용융금속의 그 레벨 변화량을 검출하는 레벨센서의 레벨검출기(94')를 사용하는 것도 가능하다.

다만, 도 3b의 경우 보다는 도 3a의 경우 실질적인 측정 정밀성이 높은 이점을 제공할 것이다.

이때, 상기 용융금속 공급속도 검출수단(90)의 중량검출기(92)나 레벨감지기(94)(94')들은, 진공챔버(32)를 통과하는 피코팅체(10)인 연속 강판에 증발 금속 이 연속적으로 증착되고, 이에 따라 용융금속은 연속적으로 진공챔버(32)에 공급되기 때문에, 감소되는 용기수단인 도가니의 용융금속의 레벨 변화량이나 공급에 따른 도가니 중량차를 감지하기 때문에, 용기수단인 도가니에 금속(괴)을 언제 공급해야 하는 지를 판단하는 것도 가능하게 할 것이다.

예를 들어, 도 1에서 용융금속의 탕면은 다음에 상세하게 설명하는 상기 용융금속 공급유닛에 포함되는 용융금속 공급관(72)의 하단 보다는 높게 유지되도록 하는 것이 필요하다.

한편, 도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 검출기(92)(94)(도 3b의 94')들은 바람직하게는 장치 제어부(C)와 전기적으로 연계되도록 하는 것인데, 상기 장치 제어부(C)에서는 검출기에서 수집된 용융금속 레벨변화(변화량)나 도가니 중량 차에 대한 데이터를 분석하여 용융금속의 공급속도는 물론, 금속의 용기수단 공급주기 등을 판단하여 장치 운영에 반영시키는 것을 가능하게 할 것이다.

다음, 도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명 장치의 상기 용융금속 공급유닛(70)은 상기 용기수단(50)인 도가니에 수용된 용융금속(52)에 일측은 침지되고, 타측은 상기 진공영역(30)에 배치된 진공챔버(32)와 연결되는 용융금속 공급관(72)을 포함할 수 있다.

이와 같은 공급관(72)은 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 고온의 용융금속이 통과하기 때문에 철피와 내화재의 이중 구조로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 공급관은 수직하게 용기수단과 챔버사이에 연결될 수 있다.

한편, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 용융금속 공급관(72)에는 초기 진공 분위기 형성시 공급관을 차단하거나 용융금속의 공급량을 제어토록 하는 밸브수단 즉, 개폐밸브(74) 또는 유량제어형 개폐밸브(미부호)가 설치될 수 있다.

그리고, 이와 같은 용융금속 공급관에는, 인접하여 적어도 하나 이상의 가열수단(76) 예를 들어, 저항 가열이나 고주파 유도가열기 등이 배치되는 것이 바람직하고, 진공챔버를 통과하는 진공챔버내의 공급관 주변에도 가열수단(76)이 배치되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 개폐밸브(74)는 진공챔버(32)에 연결된 도 1의 흡입팬(36)이 가동되어 진공챔버 내부가 진공부위기로 유지되는 초기, 상기 용융금속 공급관을 폐쇄시키어 외부공기나 용융금속의 진공챔버내 이동을 차단하는 역할을 하고, 개방되면 앞에서 설명한 진공과 대기의 압력차에 의하여 용융금속의 진공챔버내 공급이 이루어 진다.

한편, 도 1에서 진공챔버(32)와 연계된 흡입팬(또는 진공펌프)(36)도 장치 제어부(C)와 연계되어 초기 가동이 제어될 수 있다.

이때, 바람직하게는 상기 밸브수단의 개폐밸브를 도면에서는 별도 부호로 나타내지 않은 유량제어형 개폐밸브로 설치하는 것인데, 이경우 상기 유량제어형 개폐밸브는 용융금속의 공급량도 제어하면서 필요시 공급관도 폐쇄시킨다.

한편, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 장치는 바람직하게는, 상기 용융금속 용기수단(50)에 수용된 용융금속에 침지되면서 상기 용융금속 공급관(72)의 입구(72a)의 개폐량을 조절하는 침지형 유량제어수단(110)을 더 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 침지형 유량제어수단(110)은, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 공급관에 설치된 개폐밸브(74) 또는 유량제어형 개폐밸브의 경우 고온의 용융금속의 공급을 차단하거나 그 공급량을 제어하기 때문에, 밸브의 열적 손상이나 오작동이 발생되어도, 용융금속의 공급량 제어를 안정적으로 구현하도록 하는 이점을 제공하는 것이다.

한편, 본 발명의 이와 같은 침지형 유량제어수단(110)을 이용하는 경우에는, 용융금속 공급관(72)에는 단순 개폐밸브(74)만을 설치하는 것도 가능하다.

즉, 실질적인 용융금속의 공급량 제어는, 앞에서 설명한 본 발명의 침지형 유량제어수단(110)을 통하여 수행하도록 하고, 개폐밸브는 진공 분위기 형성시 공급관의 차단을 수행하는 밸브로만 사용될 수 있을 것이다.

이때, 상기 본 발명의 침지형 유량제어수단은, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 용기수단(50)에 구비된 커버체(56)를 관통하여 용융금속에 일부분이 침지되되 용용금속 공급관(72)에 인접하여 커버체상에 장착된 승강수단(130)을 매개로 승강 가능하게 제공된 승강부재(112)와 상기 승강부재(112)의 하단에 제공되면서 상기 용융금속 공급관(72)의 입구(72a)를 개폐시키어 용융금속의 공급유량을 제어 가능하게 하는 원뿔 형태의 공급관 개폐구(114)를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 승강부재(112)는 중앙의 심부(막대) 표면에 캐스터블이나 기타 내열성 물질을 코팅하여 도가니의 고온 용융금속에 침지상태로 사용되어도 문제가 없도록 하는 것이 바람직하고, 상기 승강부재(112)가 관통하는 커버체(56)에는 승강부재의 승강을 원활하게 하는 라이너링 등이 구비될 수 있다.

한편, 상기 승강수단(130)은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 용기수단 상의 커버체(56)에 수직 설치된 브라켓트(138)상에 설치된 구동모터(132)와 연결되는 스크류바아(134)와, 상기 스크류바아(134)에 체결되고, 상기 브라켓트(138)에 설치된 가이드봉(140)이 관통하면서 상기 승강부재(112)의 상단이 도시하지 않은 커플링 등을 매개로 연결되는 이동블록(136)을 포함하여 구성될 수 있다.

또는, 상기 승강수단은 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 도 1의 브라켓트(138)상에 수직 설치되고 승강부재(112)와 연결되는 (공압) 실린더 또는 전기 구동 액츄에이터(미도시)를 사용하는 것도 가능한 것이다.

이때, 스크류바아를 매개로 구동되는 승강수단(130)은 실린더나 액츄에이터 구동 보다 구조는 복잡하지만 그 승강폭을 더 정밀하게 구현하는 이점은 제공할 것이다.

따라서, 도 1과 같이, 상기 승강수단(130)의 구동모터(132)가 구동되면 스크류바아(134)는 커버체상의 브라켓트(138)에서 회전 구동되고, 여기에 체결된 이동블록(136)은 가이드봉(140)으로 가이드되면서 스크류바아의 회전방향에 따라 상승 또는 하강되고, 따라서 이동블록에 연결된 승강부재(112)가 일체로 상승 또는 하강된다. 물론, 실린더나 액츄에이터의 구동시에도 승강부재의 승강이 이루어 진다.

결국, 도 2와 같이 승강부재(112)가 승강되는 정도에 따라 용융금속 공급관 (72)의 하단부 용융금속 유입구(72a)는 승강부재 하단에 위로 돌출되는 원뿔형태로 제공된 개폐구(114)의 밀착정도에 따라 개폐면적이 조절되고, 따라서 용융금속의 공급량이 정밀하게 제어되는 것이다.

이때, 상기 구동모터(132)는 도 1과 같이, 장치 제어부(C)와 전기적으로 연결되어 그 구동이 제어되면서 원하는 용융금속 공급량이 제어될 수 있다.

물론, 도시하지 않은 (공압) 실린더 또는 전기 구동 액츄에이터도 장치 제어부(C)와 연계되어 그 구동이 제어되면서, 결과적으로 승강부재 하단의 개폐구(114)를 통한 공급관 개폐 조정을 통한 용융금속 공급 유량을 제어할 수 있다.

따라서, 이와 같은 본 발명의 침지형 유량제어수단(110)은, 용융금속(52)의 온도가 고온이어도 안정적으로 용융금속의 공급량을 제어 가능하게 하는 것이다.

이때, 도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 용융금속 공급장치(1)에서는, 용융금속 공급관(72)에 제공된 개폐밸브(74) 또는 유량제어형 개폐밸브, 공급관에 인접하여 배치된 가열수단(76), 상기 침지형 유량제어수단(110)의 승강을 제어하는 구동모터(132) 또는 액츄에이터 및, 상기 용기수단과 연계된 중량검출기(92) 또는 레벨검출기(94)(94')를 장치 제어부(C)와 전기적으로 연계시키어 제어 구동되도록 하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 1에서 도시한 바와 같이, 장치제어부(C)는, 상기와 같은 연계된 밸브, 침지형 유량제어수단의 승강원, 검출기 들과 연계되어, 용융금속의 공급속도와 실제 공급량을 제어하고, 바람직하게는 도 1에서 증발용기의 탕면과 용기수단 탕면사이의 높이(H)를 일정 범위내로 유지되도록 하는 것이다.

즉, 앞에서 설명한 바와 같이, 용기수단의 용융금속의 탕면이 급속하게 낮아져 상기 높이(H)가 과도하게 증대되면, 진공과 대기간 압력차에 의한 용융금속(52)의 진공영역으로의 공급이 원활하게 이루어 지지 않기 때문에, 상기 높이(H)는 일 정범위 내로는 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명 장치에서 상기 용융금속(52)은 진공챔버(32)의 외부에 위치한 용기수단인 도가니에 고체 또는 액체 상태로 장입된 후 가열되어 액체 상태로 유지되면서, 공급관에 인접한 가열수단(76) 즉, 히터로서 가열 유지되는 공급관(72)을 통하여 챔버내 증발용기(34)로 공급되기 때문에, 상기 용융금속 용기수단인 도가니나 공급관의 가열온도는 용융금속의 융점의 50 ~ 150%로 유지하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 장치에서는 용융금속(52)의 최대 공급 속도는 앞에서 설명한 증발용기(34)와 용기수단인 도가니의 용융금속 탕면사이의 높이(H)와 함께 공급관(72)의 내경에 의해 결정될 수 있다.

예를 들어, 상기 높이(H)가 클수록, 그리고 공급관(72)의 내경이 작을수록 용융금속(52)의 공급속도는 저하된다.

즉, 본 발명 실시예에서, 도 1과 같이, 용융금속 용기수단(50)인 도가니에 Zn-Mg(10wt%) 합금을 장입 가열하여 용융금속으로 변환시킨 뒤, 진공챔버(32)의 압력을 흡입팬(진공펌프)(36)을 이용하여 3 x 10^-2 mbar로 배기한 후, Zn-Mg 용융 금속을 연속 공급 및 제어한다.

이때, 본 실시예에서 용기수단(50)인 도가니와 공급관의 온도는 대략 650℃로 유지하고 공급관의 내경은 4.35mm, 증발용기(34)와 도가니 탕면간 높이(H)는 550mm 정도일 수 있다.

한편, 용기수단인 도가니의 용융금속 탕면과 진공챔버내 증발용기의 용융금속 탕면간 높이(H)는, 진공과 대기 하의 압력차로 용융금속을 공급하기 때문에, 용융금속의 비중에 의해서도 영향을 받을 수 있다.

이때, 용융금속 공급관(72)의 개폐밸브(74)를 밀폐시키고, 진공챔버(32)내 공기를 흡입팬(36)의 가동으로 배기하고 Zn-Mg합금을 용기수단인 도가니에 투입하여 용융시킨 후, 개폐밸브(74)를 완전히 개방시키면, 진공과 대기간 압력차로 용융금속의 연속공급이 이루어 진다.

한편, 유량제어형 개폐밸브(미부호) 또는 도 2와 같은 본 발명의 침지형 유량제어수단(110)의 승강부재(112)와 개폐구(114)의 작동을 통하여, 용융금속 공급량을 제어하면서 용융금속 공급속도를 제어하는 경우, 용융금속 공급속도를 앞에서 설명한 용융금속 공급속도 검출수단(90)을 통하여 시간별로 측정 계산하면 아래의 표 1과 같이 얻을 수 있다.

Zn-Mg 합금 연속 공급속도

개폐밸브 개도율(%)	100	90	75	55	45
용융금속 공습속도(L/min)	1.65	1.25	0.99	0.23	0.11

한편, 앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 장치에서 상기 용융금속 공급관(74)의 직경을 조정하는 경우에도 용융금속의 공급속도를 조정할 수 있는데, 예를 들어 동일한 유량공급이 이루어 지는 경우, 1/4 인치의 직경으로 된 용융금속 공급관(72)의 경우 0.11 - 1.65 L/Min 의 공급속도로 제공되나, 공급관 직경이 3/8 인치인 경우에는 0.21 - 3.26 L/Min의 속도로 공급속도가 더 빨라지게 된다.

따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 용융금속 공급장치(1)는, 용기수단인 도가니가 진공영역의 권외 즉 대기중에 배치되어, 그 압력차로 용융금속을 공급하기 때문에, 도가니는 물론, 전체 설비 간소화를 가능하게 하는 것이다.

또한, 공급관 직경이나 용융금속 공급량 또는 그 공급속도의 제어가 용이하여 정밀한 진공 증착을 통한 기판(강판)의 건식코팅도 가능하게 할 것이다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한 도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 용융금속 공급장치의 전체 구성을 도시한 구성도

도 2는 본 발명 장치에서 침지형 용융금속 공급 제어수단을 도시한 부분 상세도

도 3a 및 도 3b는 본 발명 장치에서 용융금속 공급속도 검출수단을 도시한 구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 용융금속 공급장치 10.... 피코팅체(기판,강판)

30.... 진공영역 32.... 진공챔버

34.... 증발용기 36.... 흡입팬

50.... 용융금속 용기수단 52.... 용융금속

54,76.... 가열수단 56.... 커버체

70.... 용융금속 공급유닛 72.... 용융금속 공급관

74.... 개폐밸브 90.... 용융금속 공급속도 검출수단

92.... 중량검출기 94.... 레벨 검출기

110.... 침지형 유량제어수단 112.... 승강부재

114.... 개폐구 130.... 승강수단

Claims (8)

1. 증발 금속이 코팅되는 피 코팅체가 내재되는 진공영역의 외부에 배치되고 용융금속이 수용되는 용융금속 용기수단;

   상기 진공영역과 용기수단사이에 연계되어 압력차를 통하여 용융금속을 진공영역에 공급토록 제공되는 용융금속 공급유닛; 및

   상기 용융금속의 공급을 제어토록 상기 용융금속 공급유닛에 구비되는 밸브수단과 상기 용기수단에 제공되는 침지형 유량제어수단 중 어느 하나 또는 이들 모두;

   를 포함하여 구성된 용융금속 공급장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 진공영역에는 내부가 진공분위기로 유지되는 진공챔버가 배치되고,

   상기 피 코팅체는 진공챔버에 내재되거나 연속 통과하는 기판형태로 구성된 것을 특징으로 하는 용융금속 공급장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 용융금속 용기수단은 가열수단을 통하여 공급된 고체 또는 액체 상태의 금속을 용융상태로 유지시키는 도가니로 구성되고,

   상기 용융금속 공급유닛은 용융금속에 하단부가 침지되고, 상단부는 상기 진 공영역에 배치된 진공챔버에 연결되며, 인접하여 하나 이상의 가열수단이 연계되는 용융금속 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속 공급장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 밸브수단은, 상기 용융금속 공급유닛에 구비된 용융금속 공급관에 제공되는 개폐밸브 또는 유량제어형 개폐밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 용융금속 공급장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   장치 제어부와 연계되면서 용융금속 공급속도를 검출토록 제공되는 용융금속 공급속도 검출수단을 더 포함하되, 상기 검출수단은 용기수단 중량검출기와 용융금속 탕면 레벨을 감지토록 제공되는 레벨감지기 중 어느 하나 또는 이들 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속 공급장치.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 침지형 유량제어수단은, 용융금속에 일부분이 침지되면서 승강수단을 매개로 승강 가능하게 제공된 승강부재; 및,

   상기 승강부재의 하단에 구비되고 용융금속 공급유닛에 구비된 용융금속 공급관의 유입구를 개폐시키어 공급유량을 제어토록 제공되는 공급관 개폐구;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 용융금속 공급장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 승강수단은, 상기 용기수단상에 구비된 커버체에 모터 구동토록 설치된 스크류바아와 상기 스크류바아에 연계되면서 승강부재가 연결되는 이동블록을 포함하거나, 상기 커버체상에 설치되고 상기 승강부재와 연결되는 실린더 또는 액츄에이터로 구성된 것을 특징으로 하는 용융금속 공급장치.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   진공영역에 배치된 진공챔버의 내측에 용융금속 공급유닛과 연계되어 배치되는 용융금속 증발용기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속 공급장치.

Images