KR20130074706A - 진공 열처리 장치 - Google Patents

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실시예에 따른 진공 열처리 장치는, 챔버; 상기 챔버 내에 위치한 반응 용기; 상기 챔버와 상기 반응 용기와 사이에 위치하여 상기 반응 용기를 가열하는 가열 부재; 상기 반응 용기 내부를 배기하는 배기관; 및 상기 배기관의 외주를 둘러싸는 단열 부재를 포함한다.

Description

진공 열처리 장치{VACUUM HEAT TREATMENT APPARATUS}
본 기재는 진공 열처리 장치에 관한 것이다.
진공 열처리 장치는 원료를 도가니에 넣고 열처리하여 원하는 물질을 형성하는 장치로서, 진공 상태에서 열처리를 수행하여 주위로부터의 오염이 발생하지 않는 등의 장점이 있다.
이러한 진공 열처리 장치에서는, 진공으로 유지되는 챔버 내에 단열 부재를 위치시키고 이 단열 부재 내에 히터를 위치시켜 원료를 가열한다. 반응 중에 생성되는 가스 등은 배기관에 의하여 배출된다.
그런데, 이러한 가스가 배기관을 통해 배출되는 중에 배기관의 구성 물질과 반응하여 이차상을 형성할 수 있다. 이러한 이차상이 배기관의 내부 면적을 줄이면 배기관을 통한 가스 배출이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.
이러한 배기관의 교체에 의하여 비용 및 시간이 증가될 수 있다. 또한, 배기관을 통한 가스 배출이 원활하지 않으면 단열 부재 및 반응 용기 등을 통하여 가스가 배출되는데, 이 경우 단열 부재 등의 수명이 단축될 수 있다. 더욱이, 단열 부재에 이차상이 형성되면 통전 등의 문제가 생성될 수 있어 안전 사고 등의 위험이 높아질 수 있다. 또한, 진공 열처리 장치에서 생성되는 제품의 특성이 저하될 수 있다.
이에 따라, 배기관을 통한 가스 배출시 상기 이차상의 형성을 방지 또는 제어할 수 있는 진공 열처리 장치의 필요성이 요구된다.
실시예는 수명 및 안정성을 향상할 수 있으며 제조되는 물품의 특성을 향상할 수 있는 진공 열처리 장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 진공 열처리 장치는, 챔버; 상기 챔버 내에 위치한 반응 용기; 상기 챔버와 상기 반응 용기와 사이에 위치하여 상기 반응 용기를 가열하는 가열 부재; 상기 반응 용기 내부를 배기하는 배기관; 및 상기 배기관의 외주를 둘러싸는 단열 부재를 포함한다.
본 실시예에 따른 진공 열처리 장치에서는, 배기관의 외주면을 상기 배기관의 온도 감소를 방지할 수 있는 단열 부재에 의해 감쌀 수 있다. 이에 따라, 반응 중 생성되는 가스 등이 배기관에 의해 배출될 때, 급격한 온도 하락으로 인해 이차상이 생성되어 상기 배기관의 내부 면적을 줄이게 되어 배기관을 통한 가스 배출이 원활하게 이루어지지 않는 것을 방지할 수 있다. 따라서 진공 열처리 장치의 수명을 늘리고, 진공 열처리 장치의 유지 및 보수에 필요한 시간을 효과적으로 줄일 수 있다.
또한, 진공 열처리 장치에서는 필터에서 이차상이 형성되도록 하여 필터만을 교체하는 것에 의하여 진공 열처리 장치를 유지 및 보수할 수 있다. 따라서 진공 열처리 장치의 수명을 늘리고, 진공 열처리 장치의 유지 및 보수에 필요한 시간을 효과적으로 줄일 수 있으며, 제조되는 물품의 특성을 향상할 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 진공 열처리 장치의 개략도이다.
도 2는 제 2 실시예에 따른 진공 열처리 장치의 개략도이다.
도 3은 도 2의 진공 열처리 장치의 필터의 사시도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 진공 열처리 장치의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 진공 열처리 장치(100)는, 챔버(10)와, 상기 챔버(10) 내에 위치한 단열재(20)와, 상기 단열재(20) 내에 위치한 반응 용기(30) 및 가열 부재(40)와, 반응 중에 생성된 가스 등을 배출하여 상기 반응 용기(30)를 배기하는 배기관(50)을 포함한다. 이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
분위기 가스 공급 파이프(도시하지 않음)을 통하여 상기 챔버(10)의 내부로 분위기 가스가 주입된다. 분위기 가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등의 불활성 가스를 사용할 수 있다.
상기 단열재(20) 내에는 혼합 원료가 충전되고 이들의 반응에 의하여 원하는 물질이 생성되는 상기 반응 용기(30)가 위치한다. 이러한 반응 용기(30)는 고온에 견딜 수 있도록 흑연을 포함할 수 있다. 반응 중에 생성되는 가스 등은 상기 반응 용기(30)에 연결된 상기 배기관(50)을 통하여 배출할 수 있다. 상기 배기관(50)의 외주면에는 상기 배기관(50)의 외주를 둘러싸는 단열 부재(70)가 위치할 수 있다. 배기관(50) 및 단열 부재(70)에 대해서는 도면을 참조하여 추후에 좀더 설명한다.
상기 단열재(20)와 상기 반응 용기(30) 사이에는 상기 반응 용기(30)를 가열하는 상기 가열 부재(40)가 위치한다. 이러한 가열 부재(40)는 다양한 방법에 의하여 상기 반응 용기(30)에 열을 제공할 수 있다. 일례로, 상기 가열 부재(40)는 흑연에 전압을 가하여 열을 발생시킬 수 있다.
이러한 진공 열처리 장치(100)는 일례로, 탄소원과 규소원을 포함하는 혼합 원료를 가열하여 탄화 규소를 제조하는 탄화 규소의 제조 장치로 이용될 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는, 배기관(50) 및 단열 부재(70)에 대해서 도 1을 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 상기 배기관(50)의 외주면은 상기 단열 부재(70)에 의해 둘러싸일 수 있다. 상기 단열 부재(70)는 흑연 펠트(graphite felt)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단열 부재(70)의 열전도도는 0.2 W/mK 내지 0.6 W/mK 일 수 있다. 열전도도가 0.6 W/Mk을 초과하면 이차상이 배기관(50)에 너무 많이 형성되고, 열전도도가 0.2 W/mK 미만이면, 냉각이 안되어 상기 배기관(50)에 포함되는 필터에 너무 높은 온도의 배기 가스가 들어가서 필터가 손상될 수 있다.
또한, 상기 단열 부재(70)의 두께는 상기 배기관(50)의 길이에 대해 0.1 내지 1의 두께를 가질 수 있다. 상기 배기관의 길이에 대하여 단열 부재의 두께가 0.1 미만이면 이차상이 배기관에 너무 많이 형성될 수 있고, 1을 초과하게 되면, 냉각이 안되어 상기 배기관에 포함되는 필터에 너무 높은 온도의 배기 가스가 들어가서 필터가 손상될 수 있다.
일반적으로 진공 열처리 장치는 상기 가열 부재에서 멀어질수록 즉, 외부로 갈수록 온도가 급격히 떨어지게 된다. 이에 의해 반응 중에 발생하는 다양한 가스가 급격한 냉각에 의해 이차상을 생성할 수 있다. 특히, 탄화규소(SiC) 합성시, SiO 가스에 의한 이차상이 많이 생성될 수 있다.
이러한 이차상으로 인해 상기 배기관 내에 생기게 되면 상기 배기관의 내부 면적을 줄이게 되어, 상기 배기관을 통한 가스 배출이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.
이러한 문제점에 따라, 실시예에 따른 진공 열처리 장치는 상기 배기관의 외주면을 상기 흑연 펠트를 포함하는 단열 부재로 둘러쌈으로써, 상기 배기관을 통해 흐르는 배기 가스의 급격한 온도 하락을 방지할 수 있다.
이에 따라, 반응 중에 발생하는 다양한 가스가 급격한 냉각에 의해 이차상을 생성하는 것을 방지할 수 있으며, 상기 이차상으로 인해 상기 배기관의 내부 면적을 줄이는 것을 방지할 수 있어, 상기 배기관을 통한 가스 배출을 원활하게 할 수 있다.
이에 의하여 진공 열처리 장치의 수명을 늘리고 진공 열처리 장치의 유지 및 보수에 필요한 시간을 효과적으로 줄일 수 있으며, 제조되는 물품의 특성을 향상할 수 있다.
이하 도 2 및 도 3을 참조하여, 제 2 실시예에 따른 진공 열처리 장치를 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 제 1 실시예와 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 진공 열처리 장치(100)는, 챔버(10)와, 상기 챔버(10) 내에 위치한 단열재(20)와, 상기 단열재(20) 내에 위치한 반응 용기(30) 및 가열 부재(40)와, 반응 중에 생성된 가스 등을 배출하여 상기 반응 용기(30)를 배기하는 배기관(50)과, 상기 배기관(50) 내에 위치하는 필터를 포함한다. 이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 배기관(50)에서 챔버(10) 외부에 위치하는 부분에 필터(60)가 위치할 수 있다. 이러한 필터(60)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 메쉬 형상을 가지면서 일단이 개방된 형태를 가질 수 있다. 이에 의하여 불필요한 물질들을 걸러내거나, 상대적으로 저온에서 생성될 수 있는 이차상을 포집하는 역할을 한다. 즉, 상기 필터가 연결되는 배기관 부분에는 상기 단열 부재가 둘러싸지 않으므로, 상기 배기관의 온도가 내려갈 수 있다. 이에 따라, 저온에서 생성되는 이차상을 좀더 효율적으로 포집하기 위하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 필터(60)가 위치한 배기관(50) 부분에 이를 냉각하는 냉각부(61)를 설치할 수 있다. 냉각부(61)는 다양한 방법에 의하여 필터(60)가 위치한 부분을 냉각할 수 있다.
이러한 필터(60)로는 스테인리스 강(SUS), 수지 등을 사용할 수 있다. 수지로는 폴리에틸렌(PE), 폴리페닐렌에테르(PPE) 등의 다양한 수지를 사용할 수 있다.
제 2 실시예에 따른 진공 열처리 장치에서는 상기 배기관의 외주를 상기 단열 부재로 감쌈으로써, 상기 배기관의 급격한 온도 감소를 방지하므로, 상기 배기관의 급격한 온도 감소에 따른 배기 가스의 이차상 형성을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 배기관 내에 흐르는 배기 가스의 배기를 원활하게 할 수 있다.
또한, 필터(60)에서 이차상이 형성되도록 하여 필터(60)만을 교체하는 것에 의하여 진공 열처리 장치(100)를 유지 및 보수할 수 있다. 진공 열처리 장치(100)의 수명을 늘리고, 진공 열처리 장치(100)의 유지 및 보수에 필요한 시간을 효과적으로 줄일 수 있다.
또한, 챔버(10) 외부에 필터(60)를 위치시켜 저온에서 생성되는 이차상을 포집하도록 할 수 있다. 이에 의하여 고온 및 저온에서 생성되는 이차상을 효과적으로 포집할 수 있다. 이에 의하여 진공 열처리 장치(100)의 수명을 늘리고 진공 열처리 장치(100)의 유지 및 보수에 필요한 시간을 효과적으로 줄일 수 있으며, 제조되는 물품의 특성을 향상할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내에 위치한 반응 용기;
    상기 챔버와 상기 반응 용기와 사이에 위치하여 상기 반응 용기를 가열하는 가열 부재;
    상기 반응 용기 내부를 배기하는 배기관; 및
    상기 배기관의 외주를 둘러싸는 단열 부재를 포함하는 진공 열처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단열 부재는 흑연 펠트(graphite felt)를 포함하는 진공 열처리 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 단열 부재의 열전도도는 0.2 W/mK 내지 0.6 W/mK 인 진공 열처리 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 단열 부재의 두께는 상기 배기관의 길이에 대해 0.1 내지 1 인 진공 열처리 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 배기관 내에 위치하는 필터를 더 포함하는 진공 열처리 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 필터는 상기 배기관에서 상기 챔버 외부에 위치하는 부분에 위치하는 진공 열처리 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 필터는 스테인리스 강(SUS) 및 수지 중 어느 하나를 포함하는 진공 열처리 장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 필터가 위치한 상기 배기관의 부분을 냉각하는 냉각부를 더 포함하는 진공 열처리 장치.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 필터는 메쉬 형상을 가지는 진공 열처리 장치.
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