KR20190048651A - 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치 - Google Patents

탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가열된 캐리어 가스를 소스 분말과 접촉시키고, 소스 분말이 증발되어 형성된 소스 가스를 캐리어 가스와 혼합시켜 혼합 가스를 생성하여 공급하는 소스 가스 공급 모듈과, 소스 가스 공급 모듈의 내부에서 소스 분말을 분산시켜 지지하는 소스 분말 지지 모듈 및 소스 분말 지지 모듈로 소스 분말을 공급하는 소스 분말 공급 모듈을 포함하는 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치를 개시한다.

Description

탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치{Source gas supply device for coating of carbonized layer}
본 발명은 탄화층 코팅을 위하여 사용되는 염화물 소스 가스를 공급하는 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치에 관한 것이다.
탄화탈탄층, 탄화하프늄층 또는 탄화지르코늄층과 같은 탄화층은 탄소 가스와 탈탄륨(Ta)과 같은 소스 가스가 반응기에서 혼합 및 증착되어 형성된다. 상기 소스 가스는 HfCl4, TaCl5 또는 ZrCl4와 같은 염화물 고체를 상대적으로 저온에서 기화시켜 공급할 수 있다. 상기 소스 가스는 탄소 가스와 반응하여 탄화층을 형성하므로 양질의 탄화층을 형성하기 위해서 반응 과정에서 균일하게 공급되는 것이 필요하다. 상기 소스 가스가 염화물 고체로부터 기화되어 공급되는 경우에, 염화물 기체를 균일하게 기화시키는 것이 용이하지 않다.
본 발명은 탄화층의 코팅에 사용되는 소스 가스를 염화물 고체로부터 균일하게 증발시켜 공급할 수 있는 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치는 가열된 캐리어 가스를 소스 분말과 접촉시키고, 상기 소스 분말이 증발된 소스 가스를 상기 캐리어 가스와 혼합시켜 혼합 가스를 생성하여 공급하는 소스 가스 공급 모듈과, 상기 소스 가스 공급 모듈의 내부에서 상기 소스 분말을 분산시켜 지지하는 소스 분말 지지 모듈 및 상기 소스 분말 지지 모듈로 상기 소스 분말을 공급하는 소스 분말 공급 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소스 가스 공급 모듈은 상기 캐리어 가스를 가열하여 공급하는 캐리어 가스 가열부와, 상기 소스 분말 지지 모듈을 수용하며, 상기 캐리어 가스 가열부로부터 공급되는 상기 캐리어 가스를 상기 소스 분말과 접촉시켜 상기 혼합 가스를 생성하는 소스 분말 증발부 및 상기 소스 분말 증발부로부터 공급되는 상기 혼합 가스를 외부로 공급하는 혼합 가스 공급부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 캐리어 가스 가열부는 블록 형상으로 형성되는 캐리어 가스 가열 본체와, 상기 캐리어 가스 가열 본체의 내부에 위치하며, 일측이 상기 캐리어 가스 가열 본체의 외부로 개방되고 타측이 상기 캐리어 가스 가열 본체의 타측면으로 개방되어 상기 캐리어 가스가 흐르는 캐리어 가스 통로 및 상기 캐리어 가스 가열 본체의 내부 또는 외부에 위치하여 상기 캐리어 가스 통로를 흐르는 상기 캐리어 가스를 가열하는 캐리어 가스 가열 수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 캐리어 가스 통로는 복수 개가 상기 캐리어 가스 가열 본체의 전측과 후측 사이에 이격되어 위치할 수 있다.
또한, 상기 소스 분말 증발부는 블록 형상으로 형성되며, 일측면이 상기 캐리어 가스 가열 본체의 타측면과 결합되는 소스 분말 증발 본체와, 상기 소스 분말 증발 본체의 내부에 소정의 체적을 갖는 빈 공간으로 형성되며, 상기 소스 분말 지지 모듈이 수용되고 상기 캐리어 가스 통로가 관통되어 연결되는 소스 분말 수용 영역과, 상기 소스 분말 증발 본체의 상면에서 상기 소스 분말 수용 영역의 상부로 관통되는 소스 분말 유입 통로 및 상기 소스 분말 증발 본체의 내부 또는 외부에 위치하여 상기 소스 분말을 가열하는 소스 분말 가열 수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 혼합 가스 공급부는 블록 형상으로 형성되며 일측면이 상기 소스 분말 증발 본체의 타측면과 결합되는 혼합 가스 공급 본체와, 상기 혼합 가스 공급 본체의 내부에 형성되며, 일측이 상기 소수 분말 수용 영역과 관통되며, 타측이 상기 혼합 가스 공급 본체의 외부로 개방되는 혼합 가스 통로 및 상기 혼합 가스 공급 본체의 내부에 위치하며 상기 혼합 가스 통로를 흐르는 혼합 가스를 가열하는 혼합 가스 가열 수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 소스 분말 지지 모듈은 다수의 기공을 구비하는 다공체, 복수의 메쉬망이 적층된 행태, 복수의 타공판이 적층된 형태 또는 금속 와이어가 뭉쳐진 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 소스 분말 공급 모듈은 내부가 중공인 통 형상이고 하부 영역으로 갈수록 수평 단면적이 점점 작아지는 형상이며, 하단에 소스 분말이 배출되는 분말 배출구를 포함하는 분말 저장부와, 내부가 중공인 관 형상이고 일측 상부의 분말 이송 유입구와 타측 하부의 분말 이송 유출구를 구비하며, 상기 분말 저장부의 하부에 수평 방향으로 결합되는 분말 이송 본체 및 상기 분말 이송 본체의 내부에 위치하며 상기 분말 이송 유입구를 통하여 유입되는 상기 소스 분말을 상기 분말 이송 유출구의 방향으로 이송하는 이송 스크류를 포함하는 분말 이송부 및 내부가 중공이며 양측이 개방된 관으로 형성되며, 일측이 상기 분말 유출구에 결합되며, 타측이 상기 소스 가스 공급 모듈에 결합되는 분말 공급구를 포함할 수 있다.
본 발명의 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치는 표면과 내부에 다소의 기공을 구비하는 다공체에 소스 가스용 분말을 분산 지지하면서 기화시키므로 소스 가스를 균일하게 공급하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치는 캐리어 가스를 소스 분말에 접촉시켜 소스 분말을 기화시키므로 소스 가스를 균일하게 공급하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 A-A에 대한 수평 단면도이다.
도 3은 소스 분말 지지 모듈에 사용되는 예시적인 세라믹 다공체의 사진이다.
도 4은 도 1의 소스 분말 공급 모듈에 대한 예시적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치의 작용을 나타내는 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치에 대하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치의 구성도이다. 도 2는 도 1의 A-A에 대한 수평 단면도이다. 도 3은 소스 분말 지지 모듈에 사용되는 예시적인 세라믹 다공체의 사진이다. 도 4은 도 1의 소스 분말 공급 모듈에 대한 예시적인 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치(10)는, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 소스 가스 공급 모듈(100)과 소스 분말 지지 모듈(200) 및 소스 분말 공급 모듈(300)을 포함하여 형성된다. 상기 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치(10)는 분산되어 지지되는 소스 분말에 가열되어 흐르는 캐리어 가스를 접촉시켜 소스 분말을 증발시키고 캐리어 가스와 소스 가스가 혼합된 혼합 가스를 외부의 증착 장치(미도시)로 공급한다. 보다 구체적으로는, 상기 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치(10)는 소스 가스 공급 모듈(100)에서 가열되는 흐르는 캐리어 가스를 소스 분말 지지 모듈(200)에서 분산되어 지지되는 소스 분말과 접촉시켜 소스 가스로 증발시키고, 캐리어 가스와 소스 가스가 혼합된 혼합 가스를 외부의 증착 장치 또는 반응 장치로 공급한다. 또한, 상기 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치(10)는 소스 분말 공급 모듈(300)에서 소스 분말 지지 모듈(200)로 지속적으로 공급된다. 상기 소스 분말은 HfCl4, TaCl5 또는 ZrCl4와 같은 염화물 분말일 수 있다. 상기 소스 가스는 염화물이 증발되어 형성될 수 있다. 상기 소스 가스는 증착 장치로 공급되며, 증착 장치에 추가로 공급되는 탄소를 포함하는 메탄가스 또는 플로필렌가스와 반응하여 TaC, HfC, ZrC와 같은 내열 내식성 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 소스 가스 공급 모듈(100)은 캐리어 가스 가열부(110)와 소스 분말 증발부(120) 및 혼합 가스 공급부(130)를 포함할 수 있다. 상기 소스 가스 공급 모듈(100)은 가열된 캐리어 가스를 소스 분말과 접촉시키고, 소스 분말이 증발되어 생성되는 소스 가스를 캐리어 가스와 혼합시켜 혼합 가스를 생성하여 외부에 연결되는 증착 장치로 공급할 수 있다. 상기 소스 가스 공급 모듈(100)은 캐리어 가스 가열부(110)와 소스 분말 증발부(120) 및 혼합 가스 공급부(130)가 일체로 형성될 수 있으며, 각각 분리되어 형성된 후에 결합될 수 있다.
상기 캐리어 가스 가열부(110)는 캐리어 가스 가열 본체(111)와 캐리어 가스 통로(112) 및 캐리어 가스 가열 수단(113)을 포함할 수 있다. 상기 캐리어 가스 가열부(110)는 외부로부터 공급되는 캐리어 가스를 가열하여 소스 분말 증발부(120)로 공급할 수 있다.
상기 캐리어 가스 가열 본체(111)는 소정 체적을 갖는 블록 형상으로 형성될 수 있다. 상기 캐리어 가스 가열 본체(111)는 열전도성과 내부식성이 있는 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 캐리어 가스 가열 본체(111)는 스테인레스 스틸, 인바 합금과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 캐리어 가스 통로(112)는 캐리어 가스 가열 본체(111)의 내부에 형성되며, 일측과 타측이 캐리어 가스 가열 본체(111)의 외부로 개방될 수 있다. 예를 들면, 상기 캐리어 가스 통로(112)의 일측은 캐리어 가스 가열 본체(111)의 일측면, 상면, 하면, 전면 또는 하면으로 개방되어 형성되고, 타측은 캐리어 가스 가열 본체(111)의 타측면으로 개방되어 형성될 수 있다. 상기 캐리어 가스 통로(112)는 일측단과 타측단에 각각 캐리어 가스 유입구(112a)와 캐리어 가스 유출구(112b)를 구비할 수 있다. 상기 캐리어 가스 유입구(112a)는 캐리어 가스 가열 본체(111)의 일측면으로 관통되어 형성되고, 캐리어 가스 유출구(112b)는 캐리어 가스 가열 본체(111)의 타측면으로 관통되어 형성될 수 있다. 상기 캐리어 가스 유출구(112b)는 단부로 갈수록 면적이 점진적으로 넓어지는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 캐리어 가스 유출구(112b)는 원형으로 형성되며, 단부로 갈수록 직경이 점진적으로 증가되는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 캐리어 가스 유출구(112b)는 소스 가스 증발부의 일측면에서 보다 넓은 면적으로 캐리어 가스를 공급할 수 있다.
상기 캐리어 가스 통로(112)는 캐리어 가스 가열 본체(111)의 내부에서 상하 방향으로 지그재그 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로는, 상하 방향으로 연장되며 수평 방향으로 이격되는 복수 개의 상하 통로와, 상하 통로의 상부와 하부에서 서로 인접한 상하 통로를 연결하는 연결 통로를 포함할 수 있다. 상기 상하 통로는 직선 형상으로 형성될 수 있으며, 곡선 형상으로 형성될 수 있다. 상기 캐리어 가스 통로(112)는 전체 길이가 내부를 흐르는 캐리어 가스를 필요한 온도로 가열되는데 필요한 길이로 형성될 수 있다. 상기 캐리어 가스 통로(112)의 길이가 너무 짧으면 내부를 흐르는 캐리어 가스가 충분히 가열되지 않을 수 있다. 상기 캐리어 가스는 캐리어 가스 유입구(112a)로 유입되고 캐리어 가스 통로(112)를 흐르면서 가열되어 캐리어 가스 유출구(112b)로 유출될 수 있다.
또한, 상기 캐리어 가스 통로(112)는 복수 개가 캐리어 가스 가열 본체(111)의 전측과 후측 사이에 이격되어 위치하도록 형성될 수 있다. 이러한 경우에 상기 캐리어 가스 통로는 동일한 캐리어 가스를 공급하기 위하여 각각의 직경이 작아져도 되므로 보다 효율적으로 캐리어 가스를 가열할 수 있다.
상기 캐리어 가스 가열 수단(113)은 열선을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 캐리어 가스 가열 수단(113)은 캐리어 가스 가열 본체(111)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 상기 캐리어 가스 가열 수단(113)은 캐리어 가스 가열 본체(111)의 내부에 위치하는 캐리어 가스 통로(112)에 인접한 위치에 위치할 수 있다. 또한, 상기 캐리어 가스 가열 수단(113)은 캐리어 가스 가열 본체(111)의 외면을 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 캐리어 가스 가열 수단(113)은 캐리어 가스 가열 본체(111)를 가열하여 캐리어 가스 통로(112)를 흐르는 캐리어 가스를 가열할 수 있다. 상기 캐리어 가스 가열 수단(113)은 캐리어 가스 통로(112)를 흐르는 캐리어 가스가 150 ~ 250℃의 온도로 가열되도록 캐리어 가스 가열 본체(111)를 가열할 수 있다.
상기 소스 분말 증발부(120)는 소스 분말 증발 본체(121)와 소스 분말 수용 영역(122)과 소스 분말 유입 통로(123) 및 소스 분말 가열 수단(124)을 포함할 수 있다. 상기 소스 분말 증발부(120)는 소스 분말 유입 통로(123)를 통하여 소스 분말 수용 영역(122)으로 공급되는 소스 분말을 가열하여 증발시킨다. 상기 소스 분말 증발부(120)는 캐리어 가스 가열부(110)로부터 가열되어 유입되는 캐리어 가스를 소스 분말과 접촉시켜 소스 분말을 소스 가스로 증발시킬 수 있다. 이때, 상기 소스 분말 증발부(120)는 소스 분말 가열 수단(124)을 이용하여 소스 분말 증발 본체(121)를 가열하여 소스 분말 수용 영역(122)을 소스 분말이 증발되는데 필요한 온도 범위로 가열시킬 수 있다.
상기 소스 분말 증발 본체(121)는 소정 체적을 갖는 블록 형상으로 형성될 수 있다. 상기 소스 분말 증발 본체(121)는 열전도성과 내부식성이 있는 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 소스 분말 증발 본체(121)는 스테인레스 스틸, 인바 합금과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 소스 분말 증발 본체(121)의 일측면은 캐리어 가스 가열 본체(111)의 타측면과 결합될 수 있다. 상기 소스 분말 증발 본체(121)는 캐리어 가스 가열 본체(111)와 일체로 형성될 수 있다.
상기 소스 분말 수용 영역(122)은 소스 분말 증발 본체(121)의 내부에 소정의 체적을 갖는 빈 공간으로 형성될 수 있다. 상기 소스 분말 수용 영역(122)은 소스 분말 지지 모듈(200)을 수용할 수 있는 체적으로 형성될 수 있다. 상기 소스 분말 수용 영역(122)은 일측면에서 타측면으로 관통되는 통로 형상으로 형성될 수 있다. 상기 소스 분말 수용 영역(122)의 일측면은 캐리어 가스 가열 본체(111)의 타측면과 접촉되면서 부분적으로 차폐될 수 있다.
상기 소스 분말 수용 영역(122)은 내부에 소스 분말 지지 모듈(200)을 수용한다. 상기 소스 분말 수용 영역(122)은 일측면으로 캐리어 가스 통로(112)가 관통되어 연결될 수 있다. 상기 소스 분말 수용 영역(122)은 캐리어 가스 통로(112)의 타측과 연결되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 소스 분말 수용 영역(122)은 캐리어 가스 통로(112)의 캐리어 가스 유출구(112b)와 연결될 수 있다. 상기 소스 분말 수용 영역(122)은 캐리어 가스 통로(112)로부터 공급되는 캐리어 가스를 소스 분말과 접촉시킨다. 상기 소스 분말 수용 영역(122)은 소스 분말과 캐리어 가스를 접촉시켜 소스 분말을 소스 가스로 증발시킨다.
상기 소스 분말 유입 통로(123)는 소스 분말 증발 본체(121)의 상면에서 하부 방향으로 연장되어 소스 분말 수용 영역(122)의 상부로 관통되어 형성된다. 상기 소스 분말 유입 통로(123)는 소스 분말 유입구(123a)와 소스 분말 유출구(123b)를 구비할 수 있다. 상기 소스 분말 유입구(123a)는 소스 분말 증발 본체(121)의 상면으로 개방되어 형성되고, 소스 분말 유출구(123b)는 소스 분말 수용 영역(122)으로 개방되어 형성될 수 있다. 상기 소스 분말 유입 통로(123)는 소스 분말을 공급하는데 필요한 소정의 직경을 갖는 통로로 형성될 수 있다. 상기 소스 분말 유출구(123b)는 단부로 갈수록 면적이 점진적으로 넓어지는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 소스 분말 유출구(123b)는 원형으로 형성되며, 단부로 갈수록 직경이 점진적으로 증가되는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 소스 분말 유출구(123b)는 소스 분말 수용 영역(122)의 상부에서 보다 넓은 면적으로 소스 분말을 공급할 수 있다.
상기 소스 분말 가열 수단(124)은 열선을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 소스 분말 가열 수단(124)은 소스 분말 증발 본체(121)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 상기 소스 분말 가열 수단(124)은 소스 분말 수용 영역(122)에 인접한 위치에 위치할 수 있다. 또한, 상기 소스 분말 가열 수단(124)은 소스 분말 증발 본체(121)를 가열하여 소스 분말을 가열할 수 있다. 상기 소스 분말 가열 수단(124)은 소스 분말 수용 영역(122)에 위치하는 소스 분말이 150 ~ 250℃의 온도로 가열되도록 소스 분말 증발 본체(121)를 가열할 수 있다.
상기 혼합 가스 공급부(130)는 혼합 가스 공급 본체(131)와 혼합 가스 통로(132) 및 혼합 가스 가열 수단(133)을 포함할 수 있다. 상기 혼합 가스 공급부(130)는 소스 분말 증발부(120)로부터 공급되는 혼합 가스를 혼합 가스 통로(132)를 통하여 외부로 공급한다. 이때, 상기 혼합 가스 공급부(130)는 혼합 가스 가열 수단(133)을 이용하여 혼합 가스 통로(132)를 흐르는 혼합 가스를 가열할 수 있다. 상기 혼합 가스 공급부(130)는 소스 가스와 캐리어 가스가 혼합된 혼합 가스를 공급할 수 있다.
상기 혼합 가스 공급 본체(131)는 소정 체적을 갖는 블록 형상으로 형성될 수 있다. 상기 혼합 가스 공급 본체(131)는 열전도성과 내부식성이 있는 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 혼합 가스 공급 본체(131)는 스테인레스 스틸, 인바 합금과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 혼합 가스 공급 본체(131)는 일측면이 소스 분말 증발 본체(121)의 타측면과 결합될 수 있다. 상기 혼합 가스 공급 본체(131)는 소스 분말 증발 본체(121)와 일체로 형성될 수 있다.
상기 혼합 가스 통로(132)는 혼합 가스 공급 본체(131)의 내부에 형성되며, 일측과 타측이 혼합 가스 공급 본체(131)의 외부로 개방될 수 있다. 예를 들면, 상기 혼합 가스 통로(132)의 일측은 혼합 가스 공급 본체(131)의 일측면으로 개방되며, 타측은 혼합 가스 공급 본체(131)의 타측면, 상면, 하면, 전면 또는 하면으로 개방되어 형성될 수 있다. 상기 혼합 가스 통로(132)는 일측이 소스 분말 수용 영역(122)과 관통되며, 타측이 혼합 가스 공급 본체(131)의 외부로 개방될 수 있다.
상기 혼합 가스 통로(132)는 일측면과 타측면에 각각 혼합 가스 유입구(132a)와 혼합 가스 유출구(132b)를 구비할 수 있다. 상기 혼합 가스 유입구(132a)는 소스 분말 수용 영역(122)과 연결되며, 혼합 가스 유출구(132b)가 혼합 가스 공급 본체(131)의 타측면에 형성될 수 있다. 상기 혼합 가스 유입구(132a)는 단부로 갈수록 면적이 점진적으로 넓어지는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 혼합 가스 유입구(132a)는 원형으로 형성되며, 단부로 갈수록 직경이 점진적으로 증가되는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 혼합 가스 유입구(132a)는 혼합 가스 공급 본체(131)의 일측면에서 보다 넓은 면적으로 혼합 가스가 유입되도록 할 수 있다. 상기 혼합 가스 통로(132)는 소스 분말 수용 영역(122)으로부터 공급되는 혼합 가스를 외부로 공급한다.
상기 혼합 가스 가열 수단(133)은 열선을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 혼합 가스 가열 수단(133)은 혼합 가스 공급 본체(131)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 상기 혼합 가스 가열 수단(133)은 혼합 가스 공급 본체(131)의 내부에 위치하는 혼합 가스 통로(132)에 인접한 위치에 위치할 수 있다. 또한, 상기 혼합 가스 가열 수단(133)은 혼합 가스 공급 본체(131)의 외면을 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 혼합 가스 가열 수단(133)은 혼합 가스 공급 본체(131)를 가열하여 혼합 가스 통로(132)를 흐르는 혼합 가스를 가열할 수 있다. 상기 혼합 가스 가열 수단(133)은 혼합 가스 통로(132)를 흐르는 혼합 가스가 150 ~ 250℃의 온도로 가열되도록 혼합 가스 공급 본체(131)를 가열할 수 있다.
상기 소스 분말 지지 모듈(200)은 소스 분말을 수용하는 다수의 기공을 포함하는 다공체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 소스 분말 지지 모듈(200)은 블록 형상이며, 외부에서 내부로 관통되는 다수의 기공을 구비하는 다공체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 소스 분말 지지 모듈(200)은 복수의 메쉬망이 적층된 형태 또는 복수의 타공판이 적층된 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 소스 분말 지지 모듈(200)은 금속 와이어가 뭉쳐진 형태로 형성될 수 있다. 상기 다공체는 세라믹 재질 또는 내부식성 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 소스 분말 지지 모듈(200)은 다공성 세라믹 또는 스테인레스 스틸 금속으로 형성되는 경우에 염화수소 가스에 대하여 반응성이 없어 손상되지 않는다. 상기 소스 분말 지지 모듈(200)은 표면과 내부에 존재하는 기공에 소스 분말을 수용하여 지지하며, 캐리어 가스와 접촉되도록 한다. 상기 소스 분말 지지 모듈(200)은 소스 분말을 분산시켜 지지하므로 소스 분말과 캐리어 가스의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다.
상기 소스 분말 지지 모듈(200)은 소스 가스 공급 모듈(100)의 내부에서 소스 분말을 분산시켜 지지할 수 있다. 예를 들면, 상기 소스 분말 지지 모듈(200)은 다공체로 형성되어 소스 가스 공급 모듈(100)의 내부에 위치하며, 외부로부터 공급되는 소스 분말을 표면 및 내부의 기공에 위치시켜 지지한다.
한편, 상기 소스 분말 지지 모듈(200)은 별도의 가열 수단(미도시)에 의하여 가열될 수 있다. 상기 소스 분말은 보다 효율적으로 가열되므로, 균일하게 소스 가스를 증발시킬 수 있다.
상기 소스 분말 공급 모듈(300)은 소스 분말을 소스 분말 지지 모듈(200)로 공급한다. 상기 소스 분말 공급 모듈(300)은 분말을 일정하게 공급하는 다양한 장치로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 소스 분말 공급 모듈(300)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 분말 저장부(310)와 분말 이송부(320) 및 분말 공급부(330)를 포함할 수 있다.
상기 분말 저장부(310)는 내부가 중공인 통 형상이며, 하부 영역으로 갈수록 수평 단면적이 점점 작아지는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 분말 저장부(310)는 하단에 소스 분말이 배출되는 분말 배출구(311)를 구비할 수 있다. 상기 분말 저장부(310)는 소스 분말을 내부에 저장할 수 있다. 상기 분말 저장부(310)는 내부에 저장되는 이송 분말을 자연 낙하 방식으로 분말 배출구(311)를 통하여 하부로 배출할 수 있다.
상기 분말 이송부(320)는 분말 이송 본체(321) 및 이송 스크류(325)를 포함할 수 있다. 상기 분말 이송부(320)는 분말 저장부(310)의 하부에 위치하며, 분말 저장부(310)로부터 배출되는 소스 분말을 일측에서 타측으로 일정하게 이송할 수 있다.
상기 분말 이송 본체(321)는 내부가 중공인 관 형상이며, 분말 저장부(310)의 하부에 수평 방향으로 결합될 수 있다. 상기 분발 이송 본체는 일측에서 상부 방향으로 개방되는 분말 이송 유입구(322) 및 타측에서 하부 방향으로 개방되는 분말 이송 유출구(323)를 포함할 수 있다.
상기 분말 이송 유입구(322)는 분말 저장부(310)의 분말 배출구(311)와 연결될 수 있다. 상기 분말 이송 유입구(322)는 분말 배출구(311)와 직접 연결되거나, 별도의 배관에 의하여 연결될 수 있다. 상기 분말 이송 본체(321)는 분말 저장부(310)로부터 배출되는 소스 분말이 분말 이송 유입구(322)를 통하여 내부로 유입시킨다. 또한, 상기 분말 이송 본체(321)는 일측에서 타측으로 이송되는 소스 분말을 분말 이송 유출구(323)를 통하여 외부로 유출시킨다.
상기 이송 스크류(325)는 이송축(326) 및 스크류 날개(327)를 포함할 수 있다. 상기 이송 스크류(325)는 분말 이송 본체(321)의 내부에 위치하며, 일측의 분말 이송 유입구(322)를 통하여 유입되는 소스 분말을 타측의 분말 이송 유출구(323)의 방향으로 이송한다.
상기 이송축(326)은 분말 이송 본체(321)의 내부에서 분말 이송 본체(321)의 일측에서 타측으로 연장되도록 결합된다. 상기 이송축(326)은 별도의 회전 수단과 결합되어 회전할 수 있다.
상기 스크류 날개(327)는 이송축(326)의 외주면에 일측에서 타측 방향으로 회오리 형상을 이루도록 결합될 수 있다. 상기 스크류 날개(327)는 이송되는 소스 분말의 양에 따라 적정한 스크류 간격(S)을 가질 수 있다. 상기 스크류 날개(327)는 일측의 분말 이송 유입구(322)를 통하여 분말 이송 본체(321)의 내부로 유입되는 소스 분말을 타측으로 이송한다. 상기 스크류 날개(327)는 이송되는 소스 분말이 타측의 분말 이송 유출구(323)를 통하여 분말 이송 본체(321)의 외부로 유출되도록 한다.
상기 분말 공급부(330)는 내부가 중공이며 양측이 개방된 관으로 형성되며, 일측이 분말 이송 유출구(323)에 결합되며, 타측이 소스 가스 공급 모듈(100)에 결합될 수 있다. 상기 분말 공급부(330)는 보다 구체적으로 소스 가스 공급 모듈(100)을 구성하는 소스 분말 증발 본체(121)의 소스 분말 유입 통로(123)에 결합될 수 있다. 상기 분말 공급부(330)는 분말 이송 유출구(323)로부터 유출되는 소스 분말을 소스 분말 유입 통로(123)로 공급한다. 한편, 상기 분말 이송 유출구(323)가 소스 분말 유입 통로(123)에 직접 연결되는 경우에 분말 공급부(330)는 생략될 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화층 증착용 소스 가스 공급 장치의 작용에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치의 작용을 나타내는 구성도이다.
상기 분말 저장부(310)에 소스 분말을 소정 량으로 채운다. 상기 소스 분말은 HfCl4, TaCl5 또는 ZrCl4와 같은 염화물 분말일 수 있다. 상기 캐리어 가스 가열 수단(113)을 작동시켜 캐리어 가스 가열 본체(111)를 가열하며, 캐리어 가스 통로(112)의 온도를 증가시킨다. 이때, 상기 캐리어 가스 통로(112)는 150 ~ 250℃의 온도로 가열되도록 한다. 상기 캐리어 가스 통로(112)로 캐리어 가스를 공급한다. 상기 캐리어 가스는 아르곤 가스를 사용할 수 있다. 상기 캐리어 가스는 캐리어 가스 통로(112)를 통과하면서 가열되어 소스 분말 증발 본체(121)의 소스 분말 수용 영역(122)으로 유입된다. 한편, 상기 분말 저장부(310)에 저장되어 있는 소스 분말은 분말 배출구(311)를 통하여 배출되어 분말 이송 본체(321)의 일측 내부로 분말 이송 유입구(322)를 통하여 유입된다. 상기 분말 이송부(320)의 이송 스크류(325)가 회전하면서 소스 분말은 분말 이송 본체(321)의 내부에서 타측으로 이송되며 분말 이송 유출구(323)를 통하여 분말 공급부(330)로 이송된다. 상기 소스 분말은 분말 공급부(330)와 소스 분말 유입 통로(123)를 통하여 소스 분말 수용 영역(122)으로 유입된다. 상기 소스 분말은 소스 분말 지지 모듈(200)을 다공체의 기공등에 분산되어 위치한다. 상기 캐리어 가스는 소스 분말 수용 영역(122)으로 유입된 후에 소스 분말과 접촉하면서 소스 분말을 소스 가스로 증발시킨다. 상기 소스 분말은 소스 분말 가열 수단(124)에 의하여 가열되면서 한편으로는 캐리어 가스에 의하여 가열된다. 상기 소스 분말은 분말 형태를 유지하면서 다공체의 기공에 분산되어 위치하므로 캐리어 가스와의 접촉이 원활해지며 소스 가스로 증발될 수 있다. 상기 소스 가스는 캐리어 가스와 함께 혼합 가스를 형성하여 혼합 가스 통로(132)를 통하여 외부로 공급된다. 이때, 상기 혼합 가스 통로(132)는 혼합 가스 가열 수단(133)에 의하여 가열되고 있으므로, 내부를 흐르는 혼합 가스를 가열한다.
상기 탄화층 증착용 소스 가스 공급 장치(10)에서 반응 장치로 공급되는 소스 가스는 반응 장치에 추가로 공급되는 탄소를 포함하는 메탄가스 또는 플로필렌가스와 반응하여 TaC, HfC, ZrC와 같은 내열 내식성 코팅층을 형성할 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 소스 가스 공급 모듈
110: 캐리어 가스 가열부 111: 캐리어 가스 가열 본체
112: 캐리어 가스 통로 113: 캐리어 가스 가열 수단
120: 소스 분말 증발부 121: 소스 분말 증발 본체
122: 소스 분말 수용 영역 123: 소스 분말 유입 통로
124: 소스 분말 가열 수단
130: 혼합 가스 공급부 131: 혼합 가스 공급 본체
132: 혼합 가스 통로 133: 혼합 가스 가열 수단
200: 소스 분말 지지 모듈
300: 소스 분말 공급 모듈
310: 분말 저장부 311: 분말 배출구
320: 분말 이송부 321: 분말 이송 본체
322: 분말 이송 유입구 323: 분말 이송 유출구
325: 이송 스크류 326: 이송축
327: 스크류 날개 330: 분말 공급부

Claims (8)

  1. 가열된 캐리어 가스를 소스 분말과 접촉시키고, 상기 소스 분말이 증발된 소스 가스를 상기 캐리어 가스와 혼합시켜 혼합 가스를 생성하여 공급하는 소스 가스 공급 모듈과,
    상기 소스 가스 공급 모듈의 내부에서 상기 소스 분말을 분산시켜 지지하는 소스 분말 지지 모듈 및
    상기 소스 분말 지지 모듈로 상기 소스 분말을 공급하는 소스 분말 공급 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 가스 공급 모듈은
    상기 캐리어 가스를 가열하여 공급하는 캐리어 가스 가열부와,
    상기 소스 분말 지지 모듈을 수용하며, 상기 캐리어 가스 가열부로부터 공급되는 상기 캐리어 가스를 상기 소스 분말과 접촉시켜 상기 혼합 가스를 생성하는 소스 분말 증발부 및
    상기 소스 분말 증발부로부터 공급되는 상기 혼합 가스를 외부로 공급하는 혼합 가스 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화층 코팅용 소스 가스 공급 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스 가열부는
    블록 형상으로 형성되는 캐리어 가스 가열 본체와,
    상기 캐리어 가스 가열 본체의 내부에 위치하며, 일측이 상기 캐리어 가스 가열 본체의 외부로 개방되고 타측이 상기 캐리어 가스 가열 본체의 타측면으로 개방되어 상기 캐리어 가스가 흐르는 캐리어 가스 통로 및
    상기 캐리어 가스 가열 본체의 내부 또는 외부에 위치하여 상기 캐리어 가스 통로를 흐르는 상기 캐리어 가스를 가열하는 캐리어 가스 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화층 코팅용 소스 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 캐리어 가스 통로는 복수 개가 상기 캐리어 가스 가열 본체의 전측과 후측 사이에 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 탄화층 코팅용 소스 공급 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 소스 분말 증발부는
    블록 형상으로 형성되며, 일측면이 상기 캐리어 가스 가열 본체의 타측면과 결합되는 소스 분말 증발 본체와,
    상기 소스 분말 증발 본체의 내부에 소정의 체적을 갖는 빈 공간으로 형성되며, 상기 소스 분말 지지 모듈이 수용되고 상기 캐리어 가스 통로가 관통되어 연결되는 소스 분말 수용 영역과,
    상기 소스 분말 증발 본체의 상면에서 상기 소스 분말 수용 영역의 상부로 관통되는 소스 분말 유입 통로 및
    상기 소스 분말 증발 본체의 내부 또는 외부에 위치하여 상기 소스 분말을 가열하는 소스 분말 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화층 코팅용 소스 공급 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 혼합 가스 공급부는
    블록 형상으로 형성되며 일측면이 상기 소스 분말 증발 본체의 타측면과 결합되는 혼합 가스 공급 본체와,
    상기 혼합 가스 공급 본체의 내부에 형성되며, 일측이 상기 소수 분말 수용 영역과 관통되며, 타측이 상기 혼합 가스 공급 본체의 외부로 개방되는 혼합 가스 통로 및
    상기 혼합 가스 공급 본체의 내부에 위치하며 상기 혼합 가스 통로를 흐르는 혼합 가스를 가열하는 혼합 가스 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화층 코팅용 소스 공급 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 분말 지지 모듈은 다수의 기공을 구비하는 다공체, 복수의 메쉬망이 적층된 행태, 복수의 타공판이 적층된 형태 또는 금속 와이어가 뭉쳐진 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄화층 코팅용 소스 공급 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 분말 공급 모듈은
    내부가 중공인 통 형상이고 하부 영역으로 갈수록 수평 단면적이 점점 작아지는 형상이며, 하단에 소스 분말이 배출되는 분말 배출구를 포함하는 분말 저장부와,
    내부가 중공인 관 형상이고 일측 상부의 분말 이송 유입구와 타측 하부의 분말 이송 유출구를 구비하며, 상기 분말 저장부의 하부에 수평 방향으로 결합되는 분말 이송 본체 및 상기 분말 이송 본체의 내부에 위치하며 상기 분말 이송 유입구를 통하여 유입되는 상기 소스 분말을 상기 분말 이송 유출구의 방향으로 이송하는 이송 스크류를 포함하는 분말 이송부 및
    내부가 중공이며 양측이 개방된 관으로 형성되며, 일측이 상기 분말 유출구에 결합되며, 타측이 상기 소스 가스 공급 모듈에 결합되는 분말 공급구를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화층 코팅용 소스 공급 장치.
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