KR101439989B1 - 배관용 히터 및 배관히터용 전자파 차폐장치 - Google Patents

배관용 히터 및 배관히터용 전자파 차폐장치 Download PDF

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박선일
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Abstract

본 발명은 배관용 히터 및 배관히터용 전자파 차폐장치에 관한 것으로서, 발열체를 가지고 상기 발열체에서 발생한 열이 피가열대상에 전달되도록 설치되는 발열부와 상기 발열부의 외측 영역에 배치된 외피를 갖는 배관용 히터에 있어서, 상기 외피의 내측에 배치되고 도전성재질의 펠트를 사용하여 제작된 차폐층부와, 일단이 상기 차폐층부에 전기적으로 연결되고 타단이 외부로 노출되도록 설치된 차폐선을 갖는 차폐부와; 상기 차폐층부와 상기 발열체 사이에 설치된 절연층부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 배관용 히터 자체 또는 배관용 히터의 주변장치에서 발생하는 전자파에 의한 히터제어부와 장치제어부의 오동작을 방지할 수 있고 전자파로부터 작업자의 건강을 보호할 수 있다.

Description

배관용 히터 및 배관히터용 전자파 차폐장치{Pipe Heater and EMF Shielding Apparatus therefor}
본 발명은 배관용 히터 및 배관히터용 전자파 차폐장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배관을 적정 온도로 가열하기 위한 배관용 히터와 그러한 및 배관용 히터에 사용되는 전자파 차폐장치에 관한 것이다.
보온이나 가열 목적의 발열장치 중에는 화학적 물질 코팅, 증착 설비 또는 반도체 제작 설비 등과 연동되어 있는 배관을 적정 온도로 가열하여 배관 내벽에 쌓이는 잔유물(By-product)이 고착되는 것을 방지하기 위한 배관용 히터가 있다.
도11은 종래 따른 배관용 히터의 사시도이고, 도12 및 도13은 각각 종래 배관용 히터의 단면도이다.
종래의 배관용 히터는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 발열체(121)를 구비한 발열부(120)와, 발열부(120)로부터 이격되도록 배치된 외피(142)와, 발열부(120)와 외피(142) 사이에 설치된 단열구조(150)와, 외피(142)에 결합된 구속부(114)와, 발열체(121)에 연결된 리드선(132)과, 리드선(132)에 결합된 커넥터(131)를 갖고 있다.
발열부(120)는 발열체(121)에 더하여 발열체(121)을 지지하는 발열체지지기재(122)를 갖고 있다.
발열체(121)는 절연피복을 갖는 니크롬선으로 구현되어 있다.
이러한 구성을 갖는 발열체(121)는 실리카(sillica) 등과 같은 내열성 재질의 봉제실(123)에 의해 발열체지지기재(122)에 고정되어 있다.
발열체지지기재(122)는 유리섬유테이프로 제작되어 있다.
전술한 구성을 갖는 발열부(120)는 발열체지지기재(122)가 후술하는 단열구조(150)의 내표면에 접촉하도록 설치된다.
발열부(120)가 설치된 상태에서 발열체(121)에서 발생한 열은 내피(141)를 통해 피가열대상, 즉 배관에 전달된다.
발열부(120)에 의해 가열되는 온도는 센서에 의해 검출되고, 온도센서에 의해 검출된 온도값은 히터제어부(발열체에 공급되는 발열전압의 온오프 제어를 수행함) 또는 장치제어부(반도체공정장치 등)에 제공된다.
발열부(120)는 단열구조(150)와 함께 전 길이구간에 걸쳐 한 쌍의 절단면(111a)을 갖도록 형성된다.
외피(142)는 후술하는 단열층(111)의 외표면을 둘러싸도록 형성된다.
단열구조(150)는 관형태의 단열층(111)으로 구성되어 있다.
단열층(111)은 아라미드 펠트(Aramid Felt)로 구현되어 있다.
이러한 구성을 갖는 단열구조(150)에 의해 발열체(121)에서 발생한 열이 외피(142)로 전달되는 것이 저지된다.
구속부(114)는 외피(142)에 암수 벨크로테이프를 부착하는 방법으로 구현할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 종래의 배관용 히터는 2011년 특허출원 제134099호(발명의 명칭 : 배관자재용 히팅보온 커버 제작방법 및 이에 의해 제작된 히팅보온커버)에 개시되어 있다.
그런데 종래의 배관용 히터에 따르면, 발열체(121)에 흐르는 전류에 의해 발생하는 전자파, 공정장치(플라스마 챔버 등)에서 발생하는 전자파 등 배관용 히터 또는 그 주변 장치에서 발생하는 전자파에 의한 유도전류가 발열체(121)를 통해 히터제어부에 유입되어 오동작을 일으키거나 온도센서의 검출값이 부정확해 져(Thermocouple 센서의 경우 온도의 변화에 대응하는 미세한 전류차를 발생시킴) 배관온도에 기초하여 제어동작을 수행하는 히터제어부 또는 장치제어부의 오동작을 일으킬 염려가 있을 뿐만 아니라 전자파에 의해 작업자의 건강을 해칠 염려가 있다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은, 배관용 히터 자체 또는 배관용 히터의 주변장치에서 발생하는 전자파를 차폐할 수 있도록 한 배관용 히터 및 배관히터용 전자파 차폐장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 발열체를 가지고 상기 발열체에서 발생한 열이 피가열대상에 전달되도록 설치되는 발열부와 상기 발열부의 외측 영역에 배치된 외피를 갖는 배관용 히터에 있어서, 상기 외피의 내측에 배치되고 도전성재질의 펠트를 사용하여 제작된 차폐층부와, 일단이 상기 차폐층부에 전기적으로 연결되고 타단이 외부로 노출되도록 설치된 차폐선을 갖는 차폐부와; 상기 차폐층부와 상기 발열체 사이에 설치된 절연층부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 히터 또는 발열체를 가지고 상기 발열체에서 발생한 열이 피가열대상에 전달되도록 설치되는 발열부와 상기 발열부의 외측 영역에 배치된 외피를 가지고 상기 발열부가 배관을 둘러싸도록 설치되어 상기 발열체로부터 발생하는 열을 배관에 전달하는 배관용 히터에 사용하기 위한 배관히터용 전자파 차폐장치에 있어서, 도전성재질의 펠트를 사용하여 제작된 차폐층부와 일단이 상기 차폐층부에 전기적으로 연결되고 타단이 외부로 노출되도록 설치된 차폐선을 구비한 차폐부와 상기 차폐층부의 양측 영역에 각각 하나씩 설치되고 각각 절연재질로 제작된 한 쌍의 보호층부를 가지고; 상기 배관히터와 상기 배관 사이에서 상기 보호층부의 일방이 상기 배관히터에 면접촉하고 상기 보호층부의 나머지 일방이 상기 배관에 면접촉하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 배관히터용 전자파 차폐장치에 의해 달성된다.
여기서 단열구조를 생략할 수 있도록, 상기 차폐층부는 상기 발열체와 상기 외피 사이에 배치되고 상기 발열체로부터 발생한 열이 상기 외피로 전달되는 것을 저지하는 단열기능을 수행하는 것이 바람직하다.
그리고 발열체에서 발생하는 전자파에 의해 온도센서의 검출값이 부정확해지는 것을 방지할 수 있도록, 상기 발열부의 내측 영역에 배치된 내피를 더 포함하고; 상기 차폐층부는 상기 발열체와 상기 내피 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 따르면, 외피의 내측에 배치되고 도전성재질의 펠트를 사용하여 제작된 차폐층부와, 일단이 차폐층부에 전기적으로 연결되고 타단이 외부로 노출되도록 설치된 차폐선을 갖는 차폐부를 배관용 히터 구조의 일부로 채용하거나 배관용 히터와 별개로 제작하여 배관용 히터와 배관 사이에 설치함으로써, 배관용 히터 자체 또는 배관용 히터의 주변장치에서 발생하는 전자파에 의한 히터제어부와 장치제어부의 오동작을 방지할 수 있고 전자파로부터 작업자의 건강을 보호할 수 있게 된다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 사시도,
도2 및 도3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 단면도,
도4 및 도5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 차폐선을 설치하는 방법을 도시한 도면,
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관용 히터의 단면도,
도7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관용 히터의 단면도,
도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관용 히터의 단면도,
도9는 본 발명의 실시예에 따른 배관히터용 전자파 차폐장치의 사시도,
도10은 본 발명의 실시예에 따른 배관히터용 전자파 차폐장치의 단면도,
도11은 종래 따른 배관용 히터의 사시도,
도12 및 도13은 각각 종래 배관용 히터의 단면도이다.
이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 사시도이고, 도2 및 도3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 단면도이고, 도4 및 도5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터의 차폐선을 설치하는 방법을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 히터는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 발열체(21)를 구비한 발열부(20)와, 발열부(20)로부터 이격되도록 배치된 외피(42)와, 발열부(20)와 외피(42) 사이에 설치된 차폐부(50)와, 차폐부(50)와 발열부(20)사이에 배치된 절연층부(61)와, 발열부(20)의 내측에 배치된 내피(41)와, 외피(42)에 결합된 구속부(14)와, 발열체(21)에 연결된 리드선(32)과, 리드선(32)에 결합된 커넥터(31)를 갖고 있다.
발열부(20)는 발열체(21)에 더하여 발열체지지클로스(22)를 갖고 있다.
발열체(21)는 나선(裸線) 형태 또는 절연피복을 갖는 형태로 발열선 형태 등으로 구현할 수 있다.
그리고 발열체(21)는 실리카(sillica) 등과 같은 내열성 재질의 봉제실(23)에 의해 발열체지지클로스(22)에 고정된다.
발열체지지클로스(22)는 유리섬유직물(glass fiber cloth) 등과 같은 내열성 재질을 사용하여 제작할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 발열부(20)는 발열체(21)가 차폐부(50)의 내표면에 접촉하도록 차폐부(50)에 결합된다.
발열부(20)는 차폐부(50)와 함께 전 길이구간에 걸쳐 한 쌍의 절단면(11a)을 갖도록 형성된다.
외피(42)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene)과 같은 절연재질을 사용하여 형성되어 있다.
내피(41)는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE : Polytetrafluoroethylene)과 같은 절연재질을 사용하여 형성되어 있다.
내피(41)는 한 쌍의 종단피(43)를 통해 외피(42)에 연결되어 있다.
구속부(14)는 외피(42)에 암수 벨크로테이프를 부착하는 방법으로 구현할 수 있다.
차폐부(50)는 외피(42)의 내측에 배치된 차폐층부(51)와, 일단이 차폐층부(51)에 전기적으로 연결되도록 차폐선(52)을 갖고 있다.
차폐층부(51)는 다음과 같은 방법으로 제작할 수 있다.
먼저 종래 알려진 바와 같이 PAN(Polyacrylonitrile) 탄소섬유를 섭씨 200 내지 300도 분위기에서 산화시키는(Oxdizing) 공정, 섭씨 1200 내지 1,400도 분위기에서 탄화시키는(Carbonizing) 공정, 표면처리 공정(Surface Treatment) 등을 거쳐 도전성 섬유를 제작한다(도전성은 탄화 공정에서 부여됨). 여기서 도전성 섬유의 도전성 크기는 후술하는 흑연펠트(Graphite Felt)의 고유저항이 1오옴(Ω) 이하가 되도록 선택하는 것이 바람직하다.
다음에 도전성이 부여된 PAN(Polyacrylonitrile) 탄소섬유를 뭉치화한 후 종래 알려진 방법으로(한국 2002년 특허출원 제86529호 등 참조) 개면(開綿, Opening)공정, 소면(梳綿, Carding) 공정, 크로스 래핑(Cross Lapping) 공정, 니들 펀칭(Needle Punching) 공정을 거쳐 흑연펠트(Graphite Felt)를 제작한다. 여기서 크로스래핑(Cross Lapping) 공정과 니들펀칭(Needle Punching) 공정을 반복하면 원하는 두께의 흑연펠트(Graphite Felt)를 얻을 수 있다. 흑연펠트(Graphite Felt)의 두께는 차폐층부(51)에 의해 충분한 단열기능이 이루어지도록 선택된다.
다음에 흑연펠트(Graphite Felt)를 차폐층부(51)의 크기에 맞추어 절단한다.
차폐선(52)은 그 종단에 결합된 링형태의 고정단자(54)와 차폐층부(51)의 두께방향을 따라 설치된 리벳(53)을 통해 차폐층부(51)에 전기적으로 연결된다(도4 및 도5 참조). 차폐선(52)은 도전성이 부여된 PAN(Polyacrylonitrile) 탄소섬유를 사용하여 만든 실을 사용하는 등의 방법으로 차폐층부(51)에 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고 차폐선(52)의 타단은 외부로 노출되고 노출단은 사용시 접지된다.
절연층부(61)는 OXI-PAN 펠트(전술한 PAN 탄소섬유를 사용하여 도전성 섬유를 제작하는 공정 중 탄화 공정을 생략하여 제작할 수 있음), PTFE 등의 불소수지, 아라미드 수지 등을 사용하여 제작할 수 있다.
한편 전술한 실시예에서는 차폐부(50)가 단열기능을 수행하도록 구성하고 있으나, 차폐부(50)의 두께를 줄이는 대신 단열층부(62)를 차폐층부(51)와 발열체(21) 사이에 설치하여 본 발명을 실시할 수 있다. 나아가 도6에 도시된 바와 같이, 단열층부(62)를 단열성과 절연성을 갖는 재질(OXI-PAN 펠트 등)로 제작함으로써 절연층부(61)를 생략할 수 있다.
그리고 전술한 실시예에서는 차폐부(50)를 발열부(20)의 외측 영역 즉, 발열부(20)와 외피(42) 사이에 배치하고 있으나, 도7에 도시된 바와 같이, 차폐부(50)를 발열부(20)의 내측 영역(배관에 인접한 영역)에 설치하는 한편 단열층부(62)를 발열체(21)와 외피(42) 사이에 설치하여 본 발명을 실시할 수 있다. 도7에 도시된 배관용 히터의 경우 발열체지지클로스(22)가 차폐층부(51)와 발열체(21)사이를 전기적으로 절연시키는 기능을 하게 된다.
또 전술한 실시예에서는 차폐부(50)를 발열부(20)의 외측 영역 또는 내측 영역 어느 일방에 배치하고 있으나, 도8에 도시된 바와 같이, 차폐부(50)를 발열부(20)의 외측영역과 내측 영역에 각각 설치하여 본 발명을 실시할 수 있다.
또 전술한 실시예에서는 차폐부(50)를 배관용 히터의 일부로 구성하고 있으나, 도9에 도시된 바와 같이, 차폐부(50)를 배관용 히터와 분리하여 본 발명을 실시할 수 있다.
도9는 본 발명의 실시예에 따른 배관히터용 전자파 차폐장치의 사시도이고, 도10은 본 발명의 실시예에 따른 배관히터용 전자파 차폐장치의 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 배관히터용 전자파 차폐장치는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 도전성재질의 펠트를 사용하여 제작된 차폐층부(71)와 일단이 차폐층부(71)에 전기적으로 연결되고 타단이 외부로 노출되도록 설치된 차폐선(72)을 구비한 차폐부(70)와, 차폐층부(71)의 양측 영역에 각각 하나씩 설치되고 각각 절연재질로 제작된 한 쌍의 보호층부(81)를 갖고 있다.
차폐층부(71)와 보호층부(81)의 양단은 종단피(83)에 의해 보호된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 배관히터용 전자파 차폐장치는 배관용 히터(202)와 배관 사이에서 보호층부(81)의 일방이 배관용 히터(202)에 면접촉하고 보호층부(81)의 나머지 일방이 배관(202)에 면접촉하도록 설치된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 외피(42)의 내측에 배치되고 도전성재질의 펠트를 사용하여 제작된 차폐층부(51, 71)와, 일단이 차폐층부(51, 71)에 전기적으로 연결되고 타단이 외부로 노출되도록 설치된 차폐선(52, 72)을 갖는 차폐부(50, 70)를 배관용 히터 구조의 일부로 채용하거나 배관용 히터와 별개로 제작하여 배관용 히터와 배관 사이에 설치함으로써, 배관용 히터 자체 또는 배관용 히터의 주변장치에서 발생하는 전자파에 의한 히터제어부와 장치제어부의 오동작을 방지할 수 있고 전자파로부터 작업자의 건강을 보호할 수 있게 된다.
그리고 차폐층부(51)를 발열체(21)와 외피(42) 사이에 배치하고 발열체(21)로부터 발생한 열이 외피(42)로 전달되는 것을 저지하는 단열기능을 갖도록 함으로써, 종래의 배관용 히터에서 채용한 단열구조를 생략할 수 있게 된다.
또한 발열부(20)의 내측 영역에 배치된 내피(41)를 추가하고 발열체(21)와 내피(41) 사이차폐층부(51)를 배치함으로써, 발열체(21)에서 발생하는 전자파에 의해 온도센서(보통 발열체의 내측에서 배관에 인접하도록 설치됨)의 검출값이 부정확해지는 것을 방지할 수 있게 된다.
14, 114 : 구속부 20, 120 : 발열부
21, 121 : 발열체 22, 122 : 발열체지지클로스
41, 141 : 내피 42, 142 : 외피
43, 143 : 종단피 50, 70 : 차폐부
51, 71 : 차폐층부 52, 72 : 차폐선
61 : 절연층부 62 : 단열층부
122 : 발열체지지기재 151 : 단열층

Claims (4)

  1. 발열체를 가지고 상기 발열체에서 발생한 열이 피가열대상에 전달되도록 설치되는 발열부와 상기 발열부의 외측 영역에 배치된 외피를 갖는 배관용 히터에 있어서,
    상기 외피의 내측에 배치되고 도전성재질의 펠트를 사용하여 제작된 차폐층부와, 일단이 상기 차폐층부에 전기적으로 연결되고 타단이 외부로 노출되도록 설치되며 노출된 종단은 접지되는 차폐선을 갖는 차폐부와;
    상기 차폐층부와 상기 발열체 사이에 설치된 절연층부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 히터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차폐층부는 상기 발열체와 상기 외피 사이에 배치되고, 상기 발열체로부터 발생한 열이 상기 외피로 전달되는 것을 저지하는 단열기능을 갖는 것을 특징으로 하는 배관용 히터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발열부의 내측 영역에 배치된 내피를 더 포함하고;
    상기 차폐층부는 상기 발열체와 상기 내피 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배관용 히터.
  4. 발열체를 가지고 상기 발열체에서 발생한 열이 피가열대상에 전달되도록 설치되는 발열부와 상기 발열부의 외측 영역에 배치된 외피를 가지고 상기 발열부가 배관을 둘러싸도록 설치되어 상기 발열체로부터 발생하는 열을 배관에 전달하는 배관용 히터에 사용하기 위한 배관히터용 전자파 차폐장치에 있어서,
    도전성재질의 펠트를 사용하여 제작된 차폐층부와 일단이 상기 차폐층부에 전기적으로 연결되고 타단이 외부로 노출되도록 설치되며 노출된 종단은 접지되는차폐선을 구비한 차폐부와 상기 차폐층부의 양측 영역에 각각 하나씩 설치되고 각각 절연재질로 제작된 한 쌍의 보호층부를 가지고;
    상기 배관용 히터와 상기 배관 사이에서 상기 보호층부의 일방이 상기 배관용 히터에 면접촉하고 상기 보호층부의 나머지 일방이 상기 배관에 면접촉하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 배관히터용 전자파 차폐장치.
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