KR910009176B1 - 고온로의 단열방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고온로의 단열방법

제1도는 본 발명의 일실시예를 도시한 종단면도.

제2도는 종래의 고온로의 종단면도.

제3도는 종래의 비교예에 관한 고온로의 종단면도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예의 종단면도.

제5도는 방열량에 대해서의 시험결과를 표시한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 노심관 2 : 히이터

3 : 단열재 3a,3b,3d : 단열재의 각층

4 : 단열재 4a,4b,4c,4d,4e,4f : 단열재의 각부분

5 : 흑연시이트

본 발명은, 광파이버의 제조공정에 있어서 사용되는 광파이버 와이어드로우잉로, 광파이버 모재소결로, 반도체 인상로등의 1000℃ 이상의 고온로의 단열방법에 관한 것이다. 종래, 상기와 같은 1000℃ 이상의 곤온로에 있어서의 단열방법으로서는 카아본펠트, 세라믹 파이버펠트 등을 단열재로서 사용하는 방법이 가장 일반적이다.

이들 단열재는 펠트중의 섬유의 비산을 방지하기 위하여, 원통형상의 용기에 수납하거나, 혹은 성형펠트로서 통형상의 성형한 것이 사용된다. 예를 들면, 제2도에 표시한 바와 같이 노심관(1)이 바깥쪽에 히이터(2)를 배설하고, 그 바깥 둘레에 원통현상으로한 성형펠트(3)을 배치하고 있다. 이와 같이 성형펠트를 사용하면, 용기가 불필요하게 되므로 용기의 열전도에 의한 열손실이 없어지는 이점이 있다. 성형펠트에도, 섬유비산을 방지하기 위하여 카아본 시멘트등에 의한 코우팅을 실시하는 일도 있다.

또, 제3도에 도시한 바와 같이 성형펠트를 3층구조(3a),(3b),(3c)로 하여, 고온이 되는 안쪽이 층(3a)을 고밀도이고 고단열성의 재료로하고, 그다지 고온이 되지 않은 바깥쪽의 층(3a)을 저밀도이고 소열용량의 재료로하므로서, 고단열성과 소열용량성을 겸비한 방법도 제안되고 있다. 또, 카아본, 지르코니아등의 무기질 분말을 원통용기에 수납해서 사용하는 방법 혹은 카아본, 몰리브덴등의 적외선을 잘 반사하는 재료로 이루어진 시이트를 사용해서 복사에 의한 열손실을 방지하는 방법도 있다.

광파이버 혹은 반도체는, 고온로안에서 보다 큰 재료를 처리하므로서 효율적인 생산이 이론적으로 가능하게 된다. 그러나, 효율적인 단열방법이 없기 때문에 설비의 대형화, 소비전력의 증대를 초래하여, 실용적이 아니었다.

본 발명은, 설비의 대형화, 소비전력의 증대를 야기하는 일 없이, 대형의 재료처리가 가능한 고온로를 제작하기 위하여 필요한 고효율의 단열방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 이러한 목적을 달성하는 본 발명의 구성은 원통형상의 히이터 및 이 히이터의 주위에 원통형상의 단열재를 가진 고온로에 있어서, 이 단열재는 열전도성에 관해서 이방성을 지지며, 또한, 열전도율이 작은 방향과 온도구배가 큰 방향을 일치시킨 것을 특징으로 한다.

고온로내의 단열재 내부에서는, 그 단열재의 성상 및 단열재를 둘러싼 환경에 의하여, 그 온도구배가 한결같지 않고, 특정한 방향으로 높고, 혹은 낮게 된다. 열은, 온도구배가 가장 높은 방향을 통과해서 고온쪽으로부터 저온쪽으로 흐를려고 하기 때문에, 이 방향에 대해서의 단열을 최중요시 해야한다. 여기서, 단위면적당의 열전도량 H는 아래의 식에 표시한 바와 같이, 열전도율λ가 온도구배ΔT의 적에 비례하는 관계가 있다.

따라서, 온도구배ΔT가 없는 방향에서는, 열전도율λ이 얼마만큼 크더라도 열은 전달되지 않고, 반대로 온도구배ΔT가 큰 방향에서는 열전도율λ이 작더라도 열은 전달되기 쉽다. 그래서, 본 발명에서는, 열전도성에 이방성을 가진 단열재를 사용하여, 열전도율이 작은 방향과 열구배가 큰 방향을 일치시키므로서 효율적으로 단열하는 것이다.

이하, 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조해서 상세히 설명한다. 제1도는 본 발명의 일실시예를 도시한다. 동도면에 도시한 실시예에서는, 적외선 방사시이트로서 사용되는 흑연시이트를 단열재로 하는 것이다. 즉, 노심관(1)의 바깥쪽에는 히이터(2)가 배설되고, 또 그 바깥 둘레에는 단열재(4)가 배치되어 있다. 단열재(4)는 전체적으로 원통형상을 이루고, 6개의 부분(4a),(4b),(4c),(4d),(4e),(4f)로 구성되는 복합체이다. 부분(4a)는 히이터(2)에 면한 안쪽의 원통층이며, 그 상부 및 하부에는, 각각 환형상부분(4c), (4e)이 배치되고 그들의 바깥 둘레에는 바깥쪽의 원통층을 이루는 부분(4a)이 배치되고, 또 그들의 상부 및 하부에는 각각 환형상부분(4d),(4f)이 배치되어 있다. 이들의 부분(4a)~(4f)은 어느것이나 흑연시이트(5)를 적층하는 것이지만, 그 방향이 다르게 되어 있다. 둘레방향에 위치한 부분(4a),(4b)은 가로방향 즉 반경방향으로 적층되고, 상하에 위치한 부분(4c),(4d),(4e),(4f)에서는 상하방향으로 적층되어 있다. 흑연시이트(5)는, 두께방향, 즉 면과 수직방향이 열전도율은 작으나, 면내에서의 열전도율은 그 10배 이상이다. 이러한 구조의 고온로에 있어서, 열은 노심관(1)과 평행한 상하방향이거나, 또는 노심관(1)에 대하여 반경방향 바깥쪽으로 달아날려고 한다. 즉, 그들 방향의 온도구배가 높기 때문이다.

그러나, 단열재(4)에 있어서는, 온도구배가 높은 방향을 따라서 흑연시이트(5)가 적층되고, 그 방향의 열전도율이 다른 방향의 10분의 1로 작게되어 있다. 이 때문에, 전술한 (1)식에 따라서 단열재(4)를 통과하는 열량이 작게되고, 효율적인 단열이 행하여지게 된다. 종래에는, 섬유방향이 랜덤하기 때문에 카아본펠트는 열전도율에 관해서, 등방성 재료로 되고, 이 때문에 온도구배가 작은 방향에 있어서도 열전도율이 작았던 것이다. 이러한 낭비 배제해서 단열효과를 높인 것이 본 발명이다.

단열효과에 대한 시험결과를 제5도에 표시한다. 동도면에 있어서, 실시예라함은 제1도에 표시한 것에 대한 결과, 비교예라함은 제3도에 표시한 것에 대한 결과, 종래예라함은 제2도에 표시한 것에 대한 결과이다. 또, 동도면중, (A)는 상하방향으로 통과하는 열량, (B)는 수평방향으로 통과하는 열량이다. 열량은, 도시를 생략한 냉각수의 온도상승에 의하여 구하였다. 히이터 온도는 2000℃였다. 상기 결과로부터 명백한 바와 같이, 종래예에 비하여 비교예는 이방성 재료를 사용하였기 때문에 방열량이 감소하고 있으나 상하방향으로 달아나는 열량이 크고, 전체적으로 큰 효과는 없다. 이에 대해서, 본 실시예의 이방성 재료의 배치를 연구하여 상하방향의 열전도율도 작게 하였기 때문에, 비교예에 비하여 방열량을 60% 가까이 까지 감소시킬 수 있었다.

또한, 상기 실시예에서는, 단열재(4)가 6개의 부분으로 이루어진 복합체이었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 더 많은 부분으로 구성하도록 해도 되고, 반대로, 제4도에 표시한 바와 같이 흑연시이트(5)를 연속적으로 만곡시켜서, 히이터(2)를 에워싸도록하여, 단열효과를 높이도록 해도 된다.

또, 단열재에 사용하는 재료로서는, 카아본에 한정되지 않고, 몰리브덴의 적외선반사시이트도 이용할 수 있다. 열전도율의 이방성을 내기 위해서는, 섬유형상 또는 시이트형상의 것이 좋다. 또, 석영, 알루미나, 지르코니아, 카아본 등의 섬유를 사용하여, 섬유의 방향을 맞추어서 열전도율의 이방성을 부여해도 된다.

이상, 실시예에 의거해서 구체적으로 설명한 바와 같이, 본 발명은 단열재에 이방성을 지니게 하고, 열전도율이 낮은 방향과 온도구배가 큰 방향을 일치시켰으므로, 고온로를 높은 효율로 단열할 수 있다. 따라서 큰 재료를 처리가능한 고온로를 실현하는데 있어서, 설비의 대형화, 혹은 소비전력의 증대등의 문제를 해결할 수 있다.

Claims (4)

1. 원통형상의 히이터 및 이 히이터의 주위에 원통형상의 단열재를 가진 고온로에 있어서, 이 단열재는 열전도성에 관해서 이방성을 지니고, 또한, 열전도율이 작은 방향과 온도구배가 큰 방향을 일치시킨 것을 특징으로 하는 고온로의 단열방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 단열재는, 카아본 또는 석영, 알루미나등의 세라믹 섬유의 배열을 맞추므로서 상기 이방상을 부여하게 되는 것을 특징으로 하는 고온로의 단열방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 단열재는 섬유를 일방향으로 배열시킨 복수의 부분으로 구성되고, 각 부분의 조합에 의하여 상기 섬유의 배열방향을 달라지게 한 것을 특징으로 하는 고온로의 단열방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 단열재는 두께방향으로 열전도율이 작은 적외선 반사시이트를 층형상으로 포개어 형성되는 것을 특징으로 하는 고온로의 단열방법.

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