KR20200142918A - SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로 - Google Patents

SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로 Download PDF

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KR20200142918A
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Abstract

본 발명은 마이크로웨이브 전기로에 관한 것으로 특히 SiC 섬유 발열체를 이용해 소결할 대상물의 신속한 소결이 가능하고 소형으로 제작할 수 있는 마이크로웨이브 전기로에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로는 마그네트론 커버(Magnetron Cover)를 구비하는 히팅 박스(Heating Box)와; 히팅 박스(Heating Box)와 결합하는 컨트롤 박스(Control Box)와; 히팅 박스(Heating Box)에 내부에 구비되는 챔버(Chamber)와; 챔버(Chamber)의 내부에 설치되는 단열재와; 단열재 내부에 안착되는 소결로 어셈블리와; 챔버(Chamber)에 구비되는 탑 커버(Top Cover)에 설치되는 적어도 하나의 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)와; 컨트롤 박스(Control Box)에 구비되며 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)를 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로{MICROWAVE ELECTRIC FURNACE USING SiC FIBER HEATING ELEMENT}
본 발명은 마이크로웨이브 전기로에 관한 것으로 특히 SiC 섬유 발열체를 이용해 소결할 대상물의 신속한 소결이 가능하고 소형으로 제작할 수 있는 마이크로웨이브 전기로에 관한 것이다.
일반적으로 크라운, 임플란트 등의 치과용 세라믹 부품은 소결 작업을 통해 제작을 하지만 소결에 장시간이 소요되는 문제점이 있으며, 소결 과정에서 소결로 내부의 과열을 방지하기 어렵고, 소결로의 취급이 용이하지 않은 문제점이 있다.
종래기술로 대한민국 공개특허공보 10-2017-0115551에는 노실내의 가열장치는 열 방사기를 포함하는 소결로에 대해 개시되어 있으나, 구조가 복잡하며 소결로의 취급이 용이하지 않을 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2017-0115551
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 SiC섬유 발열체를 이용하여 신속하게 초고온 소결이 이루어질 수 있는 마이크로웨이브 전기로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 취급과 제어가 용이하고 소형으로 제작이 가능한 마이크로웨이브 전기로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로는 마그네트론 커버(Magnetron Cover)를 구비하는 히팅 박스(Heating Box)와; 히팅 박스(Heating Box)와 결합하는 컨트롤 박스(Control Box)와; 히팅 박스(Heating Box)에 내부에 구비되는 챔버(Chamber)와; 챔버(Chamber)의 내부에 설치되는 단열재와; 단열재 내부에 안착되는 소결로 어셈블리와; 챔버(Chamber)에 구비되는 탑 커버(Top Cover)에 설치되는 적어도 하나의 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)와; 컨트롤 박스(Control Box)에 구비되며 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)를 제어하는 제어부;를 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 컨트롤 박스(Conrtol Box)에 구비된 제어부에 전기적으로 연결되며 소결로 어셈블리에 근접하여 설치되는 온도센서를 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 소결로 어셈블리는 상부 히팅부와 소결로와 SiC섬유 발열체와 하부 히팅부를 포함한다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 컨트롤 박스(Control Box)는 챔버(Chamber) 내부에서 승하강하여 단열재에 안착된 소결로 어셈블리를 단열재로부터 분리할 수 있는 전동실린더를 포함한다.
본 발명에 따르면 SiC섬유 발열체를 이용하여 신속하게 초고온 소결이 이루어질 수 있는 마이크로웨이브 전기로를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면 복수의 마그네트론에서 방사되는 마이크로웨이브가 SiC섬유 발열체에 집중될 수 있는 챔버 구조를 구비하여 가열효율을 높혀줄 수 있으며 소형으로 제작이 가능한 마이크로웨이브 전기로를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면 소결로의 온도에 따라 마그네트론의 출력 및/또는 전기로의 냉각 및/또는 배기를 제어할 수 있는 마이크로웨이브 전기로를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면 히팅 박스(Heating Box)와 컨트롤 박스(Control Box)로 분리하여 구성하고 소결로를 컨트롤 박스(Control Box)에 설치한 전동실린더를 구동하여 단열재로부터 소결로를 분리할 수 있어서 취급이 용이한 마이크로웨이브 전기로를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 히팅 박스(Heating Box)를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)와 챔버(Chamber)의 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 챔버(Chamber)에 단열재가 설치된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로의 챔버(Chamber)에서 소결로 어셈블리가 단열재에 안착된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 단열재로부터 소결로 어셈블리를 분리하는 상태를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 컨트롤 박스(Control Box)의 분해 사시도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 하부 패널 어셈블리를 도시한 사시도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 백 패널 어셈블리(Back Panel Assembly)를 도시한 사시도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로의 컨트롤 박스(Control Box)에서 컨트롤 박스 도어(Control Box Door)를 도시한 사시도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로의 컨트롤 박스(Control Box)에서 파워 보드 케이스 어셈블리(Power Board Case Assembly)가 브라켓에 지지되는 상태를 나타내는 도면.
이하에서, 본 발명은 실시예들과 도면을 통하여 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 히팅 박스(Heating Box)를 설명하기 위한 도면이다. 도 1과 도 2의 (a), (b)를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로(10)는 히팅 박스(Heating Box)(100)와 컨트롤 박스(Control Box)(200)를 포함한다. 히팅 박스(Heating Box)(100)에는 후술하는 챔버(Chamber)(120)가 설치되며 후술하는 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)(180)에서 방사되는 마이크로웨이브 및 마이크로웨이브에 의해 발열하는 SiC섬유 발열체(143)에 의해 소결이 이루어진다. 히팅 박스(Heating Box)(100)에는 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)(180)에서 방사되는 마이크로웨이브가 외부로 누설되지 않도록 마그네트론 커버(Magnetron Cover)(110)가 구비된다. 또한 히팅 박스(Heating Box)(100)에는 외부 공기를 유입하는 흡기팬(101)과 열교환이 이루어진 공기를 배출하는 배기팬(102)이 구비된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)와 챔버(Chamber)의 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 챔버(Chamber)에 단열재가 설치된 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 챔버(Chamber)(120)는 탑 커버(Top Cover)(121)를 구비하고, 탑 커버(Top Cover)(121)에는 적어도 하나의 홀(123)이 형성되어 홀(123)을 통해 적어도 하나의 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)(180)가 설치된다. 챔버(Chamber)(120)의 탑 커버(Top Cover)(121) 하부에는 챔버 박스(Chamber Box)(122)가 구비된다. 실시예에 따라 탑 커버(Top Cover)(121)는 사다리꼴 형태로 제작하고 챔버 박스(Chamber Box)(122)는 역사다리꼴 형태로 제작하여 탑 커버(Top Cover)(121)에 설치된 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)(180)에서 방사되는 마이크로웨이브가 단열재(130)의 내부에 안착되는 후술하는 소결로 어셈블리(140)로 집중할 수 있는 구조를 적용할 수 있다. 챔버 박스(Chamber Box)(122)에는 프론트 커버(Front Cover)(124)를 설치하여 챔버(Chamber)(120) 내부로 단열재(130)를 인입 또는 인출할 수 있다. 프론트 커버(Front Cover)(124)에는 메쉬 플레이트(125)가 설치되어 마이크로웨이브가 챔버(Chamber)(120) 외부로 누설되는 것을 방지할 뿐만 아니라 챔버(Chamber)(120) 내부를 볼 수 있어서 단열재(130)의 상태를 관찰할 수 있다. 또한 챔버 박스(Chamber Box)(122) 일측면에는 컨트롤 박스(Control Box)(200)에 구비된 후술하는 제어부(292)에 연결되는 온도센서(170)가 챔버 박스(Chamber Box)(122) 내부로 인입된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로의 챔버(Chamber)에서 소결로 어셈블리가 단열재에 안착된 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 (a), (b)를 참조하면 단열재(130) 내부에는 소결로 어셈블리(140)가 안착되는데, 소결로 어셈블리(140)는 상부 히팅부(141)와 소결로(142)와 SiC섬유 발열체(143)와 하부 히팅부(144)를 포함한다. SiC섬유는 불활성분위기 1300~2000도에서 제조되는 섬유로서, 초고온 기계적물성이 뛰어나기 때문에 최근 우주항공기 엔진, 원자력발전소 내부 구조재, 화력발전소 터빈블레이드, 스포츠가 브레이크패드/디스크, 유도 무기 내장 부품, 그리고 반도체 치공구 등 여러 분야에 걸쳐 폭넓게 사용되고 있다. 또한 SiC섬유는 마이크로웨이브를 흡수하고 흡수된 마이크로웨이브 에너지가 주울(joule)열로 변환되어 발열되는 특성이 있다. 본 발명에서는 SiC섬유 발열체(143)를 이용하여 소결로(142)에 들어가는 소결할 대상물을 소결한다. 실시예에 따라 원통형태의 SiC섬유 발열체(143)를 적용할 수 있다. 실시예에 따라 소결로(142)는 지르코니아 도가니를 적용하며, SiC섬유 발열체(143)는 상부 히팅부(141)와 하부 히팅부(144)에 설치하여 SiC섬유 발열체(143)로부터 소결로(142)로에 열이 전달되어 소결할 대상물을 소결시킨다. 또한 실시예에 따라 단열재(130)는 알루미나(Alumina) 1800℃ 보드(Board)와 알루미나(Alumina) 1430℃ 보드(Board)로 이루어진다.
소결로 어셈블리(140)의 소결로(142)에 근접해서는 컨트롤 박스(Conrtol Box)(200)에 구비된 후술하는 제어부(292)에 전기적으로 연결되며 챔버 박스(Chamber Box)(122)에 인입되는 온도센서(170)가 설치되어 소결로(142)의 온도를 검출해서 제어부(292)로 전달하고 제어부(292)는 온도센서(170)에서 검출한 온도에 따라 소결시간 및/또는 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)(180)의 출력 파워 및/또는 방사 시간 및/또는 흡기팬(101), 배기팬(102), 흡기팬(201), 배기팬(204) 등을 제어한다. 실시예에 따라 온도센서(170)는 열전대 온도센서를 적용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 단열재로부터 소결로 어셈블리를 분리하는 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (a), (b), (c)를 참조하면 컨트롤 박스(Control Box)(200)의 상부에는 히팅 박스(Heating Box)(100)에 구비되는 챔버(Chamber) 내부에서 승하강할 수 있는 전동실린더(207)를 포함하며 전동실린더(207)를 소결로 어셈블리(140)와 연결되도록 설치하여 단열재(130)에 안착된 소결로 어셈블리(140)를 단열재(130)로부터 분리하여 취급할 수 있는데, 예를 들어 분리된 소결로 어셈블리(140)를 흡기팬(101)에 의해 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 컨트롤 박스(Control Box)의 분해 사시도, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 하부 패널 어셈블리를 도시한 사시도, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로에서 백 패널 어셈블리(Back Panel Assembly)를 도시한 사시도, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로의 컨트롤 박스(Control Box)에서 컨트롤 박스 도어(Control Box Door)를 도시한 사시도, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로의 컨트롤 박스(Control Box)에서 파워 보드 케이스 어셈블리(Power Board Case Assembly)가 브라켓에 지지되는 상태를 나타내는 도면이다. 도 7 내지 도 11을 참조하면, 컨트롤 박스(Control Box)(200)는 컨트롤 박스 몸체(Control Box Body)(210)와 컨트롤 박스 도어(Control Box Door)(220)와 컨트롤 박스 탑 커버(Control Box Top Cover)(230)와 컨트롤 박스 좌측 커버(Control Box Left Cover)(240)와 컨트롤 박스 우측 커버(Control Box Right Cover)(250)와 컨트롤 박스 백 커버(Control Box Back Cover)(260)와 컨트롤 박스 하부 커버(Control Box Bottom Cover)(270)를 구비하는데 컨트롤 박스 몸체(Control Box Body)(210) 안에 상술한 구성요소들이 조립되어 끼워진다. 도 7을 참조하면 컨트롤 박스 좌측 커버(Control Box Left Cover)(240)에는 적어도 하나의 흡기팬(201), 흡기구(202), 팬커버(203)가 구비되고, 컨트롤 박스 우측 커버(Control Box Right Cover)(250)에는 적어도 하나의 배기팬(204), 배기구(205), 팬커버(206)가 구비된다. 도 8을 참조하면 하부 패널 어셈블리(280)에는 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)(180)에 전원을 공급하는 파워 보드(Power Board)(281)와 전자접촉기(282), 커런트 트랜스포머(Current Transformer)(283), 조립식 단자대(284), 중판(285)이 설치된다. 도 9를 참조하면 백 패널 어셈블리(Back Panel Assembly)(290)는 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)(180)에 전원을 공급하는 파워 보드(Power Board)(291)와 상술한 온도센서(170)에서 검출한 소결로(142)의 온도에 따라 소결시간 및/또는 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)(180)의 출력 파워 및/또는 방사 시간 및/ 또는 흡기팬(101), 배기팬(102), 흡기팬(201), 배기팬(204) 등을 제어하는 제어부(292)와 SMPS(293), 전자접촉기(294), 배선용 차단기(295), 커런트 트랜스포머(Current Transformer)(296), 조립식 단자대(297), 접지단자대(298), 중판(299)이 설치된다. 도 10을 참조하면 컨트롤 박스 도어(Control Box Door)(220)에는 온도조절기(208), 각종 제어용 스위치(209), 마이크로웨이브 전기로(10)의 각종 상태를 표시하는 LED(211)가 설치된다. 도 11을 참조하면 실시예에 따라 컨트롤 박스(Control Box)(200)에 복수의 브라켓(212)을 설치하고 파워 보드 케이스 어셈블리(Power Board Case Assembly)(213)가 브라켓에 지지되도록 장착하고 각 브라켓(212)에 장착되는 파워 보드 케이스 어셈블리(Power Board Case Assembly)(213)에 대향되는 컨트롤 박스(Control Box)(200)의 측면에 흡기팬(201)을 설치하여 파워 보드 케이스 어셈블리(Power Board Case Assembly)(213)를 냉각시키는 구조를 적용할 수 있다.
10: 마이크로웨이브 전기로
100: 히팅 박스(Heating Box) 200: 컨트롤 박스(Control Box)
110: 마그네트론 커버(Magnetron Cover) 101: 흡기팬
102: 배기팬 120: 챔버(Chamber)
121: 탑 커버(Top Cover) 122: 챔버 박스(Chamber Box)
123: 홀 124: 프론트 커버(Front Cover) 125: 메쉬 플레이트(Mesh Plate) 130: 단열재 140: 소결로 어셈블리 141: 상부 히팅부 142: 소결로 143: SiC섬유 발열체 144: 하부 히팅부 170: 온도센서
180: 마그네트론 어셈블리(Magnetron Assembly)
210: 컨트롤 박스 몸체(Control Box Body)
220: 컨트롤 박스 도어(Control Box Door)
230: 컨트롤 박스 탑 커버(Control Box Top Cover)
240: 컨트롤 박스 좌측 커버(Control Box Left Cover)
250: 컨트롤 박스 우측 커버(Control Box Right Cover)
260: 컨트롤 박스 백 커버(Control Box Back Cover)
270: 컨트롤 박스 하부 커버(Control Box Bottom Cover)
201: 흡기팬 202: 흡기구 203: 팬커버 204: 배기팬 205: 배기구 206: 팬커버 207: 전동실린더 208: 온도조절기 209: 제어용 스위치 211: LED 212: 브라켓
213: 파워 보드 케이스 어셈블리(Power Board Case Assembly)
214: 이동수단 280: 하부 패널 어셈블리 281: 파워 보드(Power Board) 282: 전자접촉기
283: 커런트 트랜스포머(Current Transformer)
284: 조립식 단자대 285: 중판
290: 백 패널 어셈블리(Back Panel Assembly)
291: 파워 보드(Power Board) 292: 제어부
293: SMPS 294: 전자접촉기 295: 배선용 차단기
296: 커런트 트랜스포머(Current Transformer)
297: 조립식 단자대 298: 접지단자대
299: 중판

Claims (1)

  1. SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로.


KR1020190070442A 2019-06-14 2019-06-14 SiC섬유 발열체를 이용한 마이크로웨이브 전기로 KR20200142918A (ko)

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