KR101647355B1 - High temperature heater comprising electrically insulated ceramic liner and the method for manufacturing thereof - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 중공 원통 형상으로 이루어지는 압력 용기; 상기 압력 용기의 내부에 구비되어 고압의 기체를 가열하는 히터 다발; 상기 압력 용기의 내주면에 부착되어 상기 히터 다발에서 발생된 열이 상기 압력 용기로 전달되는 것을 차단하는 단열재; 상기 히터 다발의 외부를 감싸며 상기 단열재의 내주면에 구비되되, 내부 공간에 고압의 기체가 흐르는 유동채널을 형성하는 중공 원통 형상의 반사체; 및상기 반사체 내에서 상기 히터 다발의 횡방향 간격을 유지시켜 히터를 전기적으로 절연시키는 간격체를 포함하되, 상기 반사체는 세라믹 라이너인 것을 특징으로 하는 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기를 제공한다.
본 발명에 따르면, 히터 다발과 단열재 사이에 위치하는 반사체로 세라믹 라이너를 사용함으로써 고온의 환경에서 열팽창으로 인해 히터나 단자대에 접촉하여 전기적 쇼트를 일으킬 위험성을 배제할 수 있다. The present invention relates to a high-temperature heater including an electrically insulating ceramic liner and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a high-temperature heater including a pressure vessel having a hollow cylindrical shape; A heater bundle provided in the pressure vessel to heat a high pressure gas; A heat insulating member attached to an inner circumferential surface of the pressure vessel to block heat generated in the heater bundle from being transmitted to the pressure vessel; A hollow cylindrical reflector which surrounds the outside of the heater bundle and is provided on an inner circumferential surface of the heat insulating material to form a flow channel through which a high pressure gas flows; And a spacers for electrically isolating the heater by maintaining a lateral spacing of the heater bundle within the reflector, wherein the reflector is a ceramic liner. .
According to the present invention, the use of a ceramic liner as a reflector positioned between a heater bundle and a heat insulating material eliminates the risk of electrical shorts coming into contact with the heater or terminal block due to thermal expansion in a high temperature environment.

Description

전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기 및 이의 제조방법{High temperature heater comprising electrically insulated ceramic liner and the method for manufacturing thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a high temperature heater including an electrically insulated ceramic liner and a method of manufacturing the same,

본 발명은 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 고온 가열기의 반사체를 세라믹 재질로 구현함으로써 전기적 쇼트의 위험을 낮춘 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a high-temperature heater including an electrically insulated ceramic liner and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a high-temperature heater including an electrically insulating ceramic liner that reduces the risk of electric short by implementing a reflector of a high- ≪ / RTI >

고압의 기체를 1000 ℃ 이상 가열하는 사용처는 흔하지 않다. 최근 청정 에너지원인 수소를 생산하기 위한 가장 경제적인 방법인 원자력을 이용한 수소생산법이 밝혀지면서 이에 대한 연구가 활성화되고 있다.
It is not common to use high-pressure gas for heating at 1000 ° C or more. Recently, research on hydrogen production using nuclear energy has been carried out, which is the most economical way to produce hydrogen for clean energy.

원자력을 이용한 수소생산법은 수소를 대량생산할 수 있는 IS(Iodine-Sulfer)열화학법으로, 수소를 얻는 화학 공정은 아래와 같은 화학 반응을 거쳐 이루어진다.
The hydrogen production method using atomic energy is an IS (Iodine-Sulfer) thermochemical method capable of mass production of hydrogen, and the chemical process for obtaining hydrogen is carried out through the following chemical reaction.

제 1단계 : H₂SO₄ → H₂O + SO₂ + 1/2O₂ Step _{1: H 2 SO 4 → H} 2 O + SO 2 + 1 / 2O 2

제 2단계 : SO₂ + xI₂ + 2H₂O → 2HIx + H₂SO₄ Step _{2: SO 2 + xI 2 +} 2H 2 O → 2HIx + H 2 SO 4

제 3단계 : 2HI → H₂ + I₂
Step 3: 2HI - > H ₂ + I ₂

위와 같은 화학 공정은 최고 920 ℃ 정도의 온도 조건하에서 이루어지며 초고온가스원자력발전소(VHTR)로 IS(Iodine-Sulfer)열화학 환경을 달성한다. 또한 수소생산모듈은 공정압력을 높일수록 작게 만들 수 있어 수소생산비용을 낮출 수 있다.
The above chemical process is carried out under temperature conditions up to 920 ° C and achieves IS (Iodine-Sulfer) thermochemical environment with ultra high temperature gas nuclear power plant (VHTR). In addition, the hydrogen production module can be made smaller as the process pressure is increased, so that the hydrogen production cost can be lowered.

이에 따라, 수소생산용 초고온가스원자력발전소의 주요부품들을 검증하기 위해 건설하는 원자로모의용 가스루프는 원자로를 대신하여 전기에너지를 활용하여 920℃ 고온/고압의 기체를 연속적으로 공급하는 고온가열기가 요구된다.
As a result, the gas loop for reactor simulations, which is constructed to verify the major components of the ultra-high temperature gas nuclear power plant for hydrogen production, requires high-temperature heating to continuously supply gas at 920 ° C / do.

도 11은 열화학법을 이용한 원자력수소 개발 및 실험을 위한 소형 가스루프를 나타낸 도이다. 도 11을 참조하면, 원자력수소 개발 및 실험을 위한 소형 가스루프(Small scale gas loop)는 IS열화학법을 이용한 원자력수소의 생산에 적용되는 것으로서, 앞서 설명한 제1단계의 화학반응을 위한 가스루프이다.11 shows a small gas loop for nuclear hydrogen development and experimentation using thermochemical method. Referring to FIG. 11, a small scale gas loop for nuclear hydrogen development and experiments is applied to the production of nuclear hydrogen using IS thermochemistry, and is a gas loop for the first-stage chemical reaction described above .

즉, 가스루프 상의 오른쪽의 이산화황 가스 순환계통(SO₂ Gas Side; 10)에서 액체 황산(H₂SO₄)을 열교환기(14)를 통해 삼산화황(S0₃)과 수증기(H₂O)로 분해하고, 다시 황산분해기(16)를 통해 삼산화황을 이산화황(SO₂)과 산소(O₂)로 분해하여, 제2단계에 필요한 이산화황을 획득하게 된다.
That is, liquid sulfuric acid (H ₂ SO ₄ ) is decomposed into sulfur trioxide (SO ₃ ) and water vapor (H ₂ O) through the heat exchanger (14) in the SO ₂ Gas Side And decomposes the sulfur trioxide into sulfur dioxide (SO ₂ ) and oxygen (O ₂ ) again through the sulfuric acid decomposer 16 to obtain the sulfur dioxide necessary for the second step.

이 과정에서, 왼쪽의 고압 기체 순환계통(High Pressure Gas Side; 20)을 통해 40∼60기압의 고압 기체를 제1예열기(24)와 고온가열기(26)를 통해 900℃∼950℃ 범위로 가열시켜 황산분해기(16) 및 열교환기(14)에서 이루어지는 분해과정에 필요한 반응 온도 환경을 제공해준다.
In this process, a high pressure gas of 40 to 60 atmospheres is heated through the first high pressure gas side (20) to the temperature range of 900 to 950 ° C through the first preheater (24) and the high temperature furnace (26) Thereby providing a reaction temperature environment necessary for the decomposition process in the sulfuric acid decomposer 16 and the heat exchanger 14. [

이에 따라 액체 황산으로부터 이산화황을 얻기 위해서는, 900℃ 이상의 반응 환경을 조성하기 위한 고온가열기가 가스루프 상에 필수적으로 구비되어야 한다. 고압 기체 순환계통(20)에 사용될 수 있는 고압 기체로는 고압 및 고온의 환경에서도 화학 반응이 잘 일어나지 않는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤 등의 비활성 기체가 적합하다.
Accordingly, in order to obtain sulfur dioxide from liquid sulfuric acid, a high temperature heating for constituting a reaction environment of 900 DEG C or higher must be essentially provided on the gas loop. As the high-pressure gas that can be used in the high-pressure gas circulation system 20, an inert gas such as nitrogen, helium, neon, or argon which does not chemically react even under high-pressure and high-temperature environments is suitable.

표 1은 현재 상용화되어 사용되고 있는 고온가열기의 종류와 특성을 정리하여 나타낸 것이다.
Table 1 summarizes the types and characteristics of the high-temperature furnace that is currently being used and commercialized.

고온가열기의 종류Types of high temperature heating 기체최대온도(℃)Maximum gas temperature (℃) 압력(Bar)Pressure (Bar) 유량(Kg/min)Flow rate (Kg / min)
Furnace

Furnace
가열로Heating furnace 17001700 대기압Atmospheric pressure ∼0~ 0 진공로Vacuum furnace 15001500 대기압Atmospheric pressure ∼0~ 0 가스압소결로Gas pressure sintering furnace 1700 1700 110110 ∼0 ~ 0 AutoclaveAutoclave 오토클레이브Autoclave 650 650 250250 ∼0~ 0 스팀개질Steam reforming 고온간접가열로Hot indirect heating furnace 800800 대기압Atmospheric pressure 유량있음With flow

표 1을 살펴보면, 기존 고온가열기 중에서 오토클레이브와 고온간접가열로는 기체의 최대온도가 각각 650℃와 800℃이기 때문에 도 11에서와 같이 900℃이상의 고온가열기의 온도 조건에 미치지 못하며, 가열로, 진공로, 고온간접가열로 등은 대기압 조건에서 운전되도록 설계되어 도 11에서와 같이 40∼60기압의 고압에서 사용되는 고온가열기의 압력 조건에 적합하지 않다. 또한, 가스압소결로는 유량이 거의 없는 정적인 상태에서 가열이 이루어지기 때문에 도 11에서와 같이 기체유동이 존재하는 기체순환계통용 고온가열기로 사용하는데 부적합하다.As shown in Table 1, since the maximum temperatures of the gas in the autoclave and the high temperature indirect heating are 650 ° C. and 800 ° C., respectively, in the conventional high temperature heating, the temperature is not higher than 900 ° C., The vacuum furnace, the high temperature indirect heating furnace, etc. are designed to operate at atmospheric pressure conditions and are not suitable for the high temperature heating conditions used at high pressure of 40 to 60 atmospheres as shown in FIG. In addition, since the gas pressure sintering furnace is heated in a static state in which there is almost no flow rate, it is not suitable for use in a hot gas furnace for gas circulation where there is gas flow as in Fig.

다시 말해서, 기존 고온가열기들은 도 11에 도시된 바와 같이 40∼60기압의 고압 기체를 950℃이상으로 가열하여 기체순환계통을 통해 지속적으로 순환 공급하는데 있어서, 고온가열기의 압력, 온도 및 유량 조건을 동시에 만족시키기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 기존 고온가열기들은 용량 증대를 위해 금속 혹은 세라믹 히터를 복수로 배열하여 구성할 수 있는데, 일반 코일 히터 방식과 달리 복수의 히터를 배열하는 방식은 고압 기체를 고온으로 가열할 때 매우 유리하나 저항이 매우 작아 히터에 대전류를 흘려보내야 하는 문제점이 있다.In other words, as shown in FIG. 11, the existing high-temperature furnaces are continuously circulated through the gas circulation system by heating the high-pressure gas of 40 to 60 atmospheres to 950 ° C. or higher, and the pressure, temperature, There is a problem that it is difficult to satisfy at the same time. Conventional high temperature heating devices can be formed by arranging a plurality of metal or ceramic heaters in order to increase the capacity. Unlike a general coil heater type, a method of arranging a plurality of heaters is very advantageous when heating a high- There is a problem that a large current must be supplied to the heater.

한편, 고온 가열기와 관련된 종래 기술로서 대한민국 등록특허 제10-1080379호에서는 3상 Υ형 고온 가열기를 제공한다. 구체적으로는, 중공 원통 형상으로 이루어지는 압력 용기와, 상기 압력 용기의 내부에 구비되어 고압의 기체를 가열하는 히터 다발과, 상기 히터 다발의 외부를 감싸며 상기 압력 용기의 내On the other hand, Korean Patent No. 10-1080379 discloses a three-phase Y type high temperature heater as a prior art related to a high temperature heater. More specifically, the present invention relates to a pressure vessel having a hollow cylindrical shape, a heater bundle provided inside the pressure vessel for heating a high pressure gas, and a heater enclosing the outside of the heater bundle,

부에 구비되되 내부 공간에 고압의 기체가 흐르는 유동 채널을 형성하는 중공 원통 형상의 반사체와, 상기 압력용기의 내주면에 부착되어 상기 히터 다발에서 발생된 열이 상기 압력 용기로 전달되는 것을 차단하는 단열재 및 상기 반사체 내에서 상기 히터 다발의 횡방향 간격을 유지시켜 히터를 전기적으로 절연시키는 간격체를 포함하되, 상기 히터 다발의 전류 인가 방식은 3상 Y 결선 방식인 것을 특징으로 하며, 이때 반사체는 HPM(High Performance Molybdenum) 재질로 구성되는 것이 바람직하다고 개시하고 있다.And a heat insulating member attached to the inner circumferential surface of the pressure vessel to block heat generated in the heater bundle from being transmitted to the pressure vessel, And a spacing member for electrically insulating the heater by maintaining a lateral spacing of the heater bundle within the reflector, wherein the current application method of the heater bundle is a three-phase Y wiring method, wherein the reflector is HPM (High Performance Molybdenum) material.

그러나, 반사체로서 금속 재질을 사용하는 경우, 고온에 의한 열팽창으로 인해 히터나 단자대에 접촉되어 전기적 쇼트를 일으킬 위험성이 항상 존재하였다.
However, in the case of using a metal material as the reflector, there is always a risk that the thermal expansion due to the high temperature causes contact with the heater or the terminal block to cause an electric short.

이에, 본 발명자들은 전기적 쇼트가 방지된 고온 가열기에 대한 연구를 수행하던 중, 반사체를 고온에 의한 열팽창이 심한 금속 재질이 아닌 세라믹을 사용함으로써 초고온가스로 부품개발을 위한 가스루프의 전기적 쇼트 위험성을 배제한 안정적인 실험 환경을 구축할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the inventors of the present invention have been studying the electrical short-circuit of the gas loop for the development of components with ultrahigh-temperature gas by using a ceramic instead of a metal material having a high thermal expansion due to high temperature while conducting a study on a high- And the present invention has been completed.

본 발명의 목적은, SUMMARY OF THE INVENTION [0006]

전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기를 제공하는 데 있다.
There is provided a high temperature heater including an electrically insulated ceramic liner.

본 발명의 다른 목적은, Another object of the present invention is to provide

전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기의 제조방법을 제공하는 데 있다.
And a method of manufacturing a high-temperature heater including an electrically insulating ceramic liner.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, According to an aspect of the present invention,

중공 원통 형상으로 이루어지는 압력 용기;A pressure vessel having a hollow cylindrical shape;

상기 압력 용기의 내부에 구비되어 고압의 기체를 가열하는 히터 다발;A heater bundle provided in the pressure vessel to heat a high pressure gas;

상기 압력 용기의 내주면에 부착되어 상기 히터 다발에서 발생된 열이 상기 압력 용기로 전달되는 것을 차단하는 단열재; A heat insulating member attached to an inner circumferential surface of the pressure vessel to block heat generated in the heater bundle from being transmitted to the pressure vessel;

상기 히터 다발의 외부를 감싸며 상기 단열재의 내주면에 구비되되, 내부 공간에 고압의 기체가 흐르는 유동채널을 형성하는 중공 원통 형상의 반사체; 및A hollow cylindrical reflector which surrounds the outside of the heater bundle and is provided on an inner circumferential surface of the heat insulating material to form a flow channel through which a high pressure gas flows; And

상기 반사체 내에서 상기 히터 다발의 횡방향 간격을 유지시켜 히터를 전기적으로 절연시키는 간격체를 포함하되,And a spacer which electrically insulates the heater by maintaining the lateral spacing of the heater bundle within the reflector,

상기 반사체는 세라믹 라이너인 것을 특징으로 하는 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기를 제공한다.
A high temperature heater comprising an electrically insulating ceramic liner characterized in that the reflector is a ceramic liner.

또한, 본 발명은, Further, according to the present invention,

히터 다발을 간격체로 지지하는 단계(단계 1);Supporting the heater bundle by an interval (step 1);

상기 히터 다발의 외부를 감싸도록 세라믹 라이너 반사체를 도입하는 단계(단계 2);Introducing a ceramic liner reflector to surround the outside of the heater bundle (step 2);

상기 세라믹 라이너의 외피에 단열재를 감싸고, 단열 테이프로 모양을 유지시키는 단계(단계 3); 및Wrapping the heat insulating material on the outer surface of the ceramic liner and maintaining the shape with a heat insulating tape (step 3); And

상기 단계 3에서 제조된 구조체를 압력용기 내로 도입하는 단계(단계 4);를 포함하는 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기의 제조방법을 제공한다.
And introducing the structure produced in step 3 into a pressure vessel (step 4). The method of manufacturing a high temperature heater includes an electrically insulating ceramic liner.

본 발명에 따르면, 히터 다발과 단열재 사이에 위치하는 반사체로 세라믹 라이너를 사용함으로써 고온의 환경에서 열팽창으로 인해 히터나 단자대에 접촉하여 전기적 쇼트를 일으킬 위험성을 배제할 수 있다.
According to the present invention, the use of a ceramic liner as a reflector positioned between a heater bundle and a heat insulating material eliminates the risk of electrical shorts coming into contact with the heater or terminal block due to thermal expansion in a high temperature environment.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기의 일 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기의 다른 구성도.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기 중 히터 다발의 일 단면도.
도 3b는 도 3a의 히터 다발의 회로도.
도 4는 본 발명에 따른 복수 개의 세라믹 라이너 및 금속 가이드가 구비된 모습을 보여주는 도.
도 5는 본 발명에 따른 복수 개의 세라믹 라이너 중 일례를 나타낸 도.
도 6a는 본 발명에 따른 (가)고온 가열기의 출구, (나)출구에 위치된 세라믹 라이너의 단면 및 측면도를 나타내는 도.
도 6b는 본 발명에 따른 (다)출구에 위치된 세라믹 라이너의 전개도, (라)출구와 함께 나타난 세라믹 라이너의 전개도를 나타내는 도.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기 중 간격체의 일 단면도.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기 중 간격체의 일 사시도.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기 중 간격체의 다른 단면도.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기 중 간격체의 다른 사시도.
도 9a는 본 발명에 따른 복수의 히터를 간격체가 지지하는 모습을 보여주는 일 개략도.
도 9b는 본 발명에 따른 복수의 히터를 간격체가 지지하는 모습을 보여주는 다른 개략도.
도 10a는 본 발명에 따른 히터 다발에 간격체가 축방향을 중심으로 좌·우로 설치된 모습을 보여주는 도.
도 10b는 본 발명에 따른 히터 다발에 간격체가 축방향을 중심으로 상·하·좌·우로 설치된 모습을 보여주는 도.
도 11은 열화학법을 이용한 원자력수소 개발 및 실험을 위한 소형 가스루프를 나타낸 도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration view of a high-temperature heater including an electrically insulating ceramic liner according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 is another structural view of a high-temperature heater including an electrically insulated ceramic liner according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view of a heater bundle of a high temperature heater including an electrically insulating ceramic liner according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 3b is a circuit diagram of the heater bundle of Fig. 3a. Fig.
4 is a view showing a state in which a plurality of ceramic liner and metal guide according to the present invention are provided.
5 is a view showing an example of a plurality of ceramic liner according to the present invention.
Fig. 6A is a cross-sectional view and side view of a ceramic liner positioned at the outlet of the (a) high-temperature heater and (b) the outlet according to the present invention.
Fig. 6b is a developed view of the ceramic liner located at the outlet (c) according to the present invention, and (d) is a developed view of the ceramic liner shown with the outlet. Fig.
7A is a cross-sectional view of a spacer in a high temperature heater including an electrically insulating ceramic liner according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7B is a perspective view of a spacer in a high-temperature heater including an electrically insulating ceramic liner according to an embodiment of the present invention; FIG.
8A is another cross-sectional view of a spacer in a high temperature heater including an electrically insulating ceramic liner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8B is another perspective view of the spacer in the high temperature heater including the electrically insulating ceramic liner according to one embodiment of the present invention; FIG.
9A is a schematic view showing a state in which a plurality of heaters according to the present invention are supported by a spacer.
FIG. 9B is another schematic view showing a state in which a plurality of heaters according to the present invention are supported by a spacer. FIG.
FIG. 10A is a view showing a state in which a spacer is installed in a heater bundle according to the present invention with left and right sides around an axial direction. FIG.
FIG. 10B is a view showing a state in which a spacer is installed in a heater bundle according to the present invention with the center in the axial direction, upward, downward, leftward and rightward. FIG.
11 is a view of a small gas loop for nuclear hydrogen development and experimentation using thermochemical methods.

본 발명은,According to the present invention,

중공 원통 형상으로 이루어지는 압력 용기;A pressure vessel having a hollow cylindrical shape;

상기 압력 용기의 내부에 구비되어 고압의 기체를 가열하는 히터 다발;A heater bundle provided in the pressure vessel to heat a high pressure gas;

상기 압력 용기의 내주면에 부착되어 상기 히터 다발에서 발생된 열이 상기 압력 용기로 전달되는 것을 차단하는 단열재; A heat insulating member attached to an inner circumferential surface of the pressure vessel to block heat generated in the heater bundle from being transmitted to the pressure vessel;

상기 히터 다발의 외부를 감싸며 상기 단열재의 내주면에 구비되되, 내부 공간에 고압의 기체가 흐르는 유동채널을 형성하는 중공 원통 형상의 반사체; 및A hollow cylindrical reflector which surrounds the outside of the heater bundle and is provided on an inner circumferential surface of the heat insulating material to form a flow channel through which a high pressure gas flows; And

상기 반사체 내에서 상기 히터 다발의 횡방향 간격을 유지시켜 히터를 전기적으로 절연시키는 간격체를 포함하되,And a spacer which electrically insulates the heater by maintaining the lateral spacing of the heater bundle within the reflector,

상기 반사체는 세라믹 라이너인 것을 특징으로 하는 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기를 제공한다.
A high temperature heater comprising an electrically insulating ceramic liner characterized in that the reflector is a ceramic liner.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기의 일 구성도이다.
FIG. 1 is a configuration diagram of a high-temperature heater including an electrically insulating ceramic liner according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기는 도 1에 도시된 바와 같이, 압력 용기(100)와, 히터 다발(200)과, 세라믹 라이너인 반사체(300)와, 단열재(400) 및 간격체(500)를 포함한다.
1, a high temperature heater including an electrically insulating ceramic liner according to an embodiment of the present invention includes a pressure vessel 100, a heater bundle 200, a reflector 300 as a ceramic liner, A heat insulating material 400 and a spacer 500.

상기 압력 용기(100)는 중공 원통 형상으로 이루어지며, 몸체 내부로 고압의 기체를 순환시킨다.The pressure vessel 100 has a hollow cylindrical shape, and circulates a high-pressure gas inside the body.

상기 압력 용기(100)는 몸체의 외주 표면에 고압의 기체가 유입되는 입구 노즐(110)과, 상기 고압의 기체가 배출되는 출구 노즐(120)이 구비되며, 외부 전원과 연결되는 전극부(600)가 상기 압력 용기(100)의 내부로 삽입된다.The pressure vessel 100 includes an inlet nozzle 110 through which a high pressure gas flows into the outer circumferential surface of the body and an outlet nozzle 120 through which the high pressure gas is discharged. Is inserted into the pressure vessel (100).

상기 압력 용기(100)는 고압·고온의 기체가 몸체 내부로 순환하기 때문에 내식성과 내열성이 뛰어나며 고압에도 잘 견디는 스테인리스강(stainless steel) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
The pressure vessel 100 is preferably made of a stainless steel material which is excellent in corrosion resistance and heat resistance and can withstand high pressure because a gas of high pressure and high temperature circulates inside the body.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기 중 히터 다발의 일 단면도이고, 도 3b는 도 3a의 히터 다발의 회로도이다.
FIG. 3A is a cross-sectional view of a heater bundle of a high-temperature heater including an electrically insulating ceramic liner according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a circuit diagram of the heater bundle of FIG. 3A.

상기 히터 다발기(200)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 압력 용기(100)의 내부에 구비되어 상기 입구 노즐(110)로 유입된 고압의 기체를 가열한다.As shown in FIG. 3A, the heater bundler 200 is provided inside the pressure vessel 100 to heat a high-pressure gas introduced into the inlet nozzle 110.

상기 히터 다발(200)은 외부 전원과 연결되어 자체 온도가 올라가는 물질이며, 이와 같은 자체 발열 성질을 이용하여 상기 압력 용기(100) 내부로 공급되는 고압의 기체를 가열하여 온도를 높여준다.
The heater bundle 200 is connected to an external power source to increase the temperature of the heater bundle 200. The temperature of the heater bundle 200 is increased by heating the high pressure gas supplied to the pressure vessel 100 using the self heating property.

한편, 상기 히터 다발(200)의 전류 인가 방식은 3상 Y 결선 방식으로 이루어진다.Meanwhile, the current application method of the heater bundle 200 is a three-phase Y wiring method.

상기 3상 Y 결선은 단상 직류 전원 또는 3상 델타 결선 방식에 비해 상대적으로 히터의 저항을 크게 해주어 적은 전류로도 큰 전력을 얻어낼 수 있다.
The three-phase Y wiring can increase the resistance of the heater relative to a single-phase DC power supply or a three-phase delta wiring method, thereby obtaining a large power even with a small current.

상기 히터 다발(200)은 용량 증대를 위해 복수개의 히터로 이루어지며, 각 상마다 균일한 갯수로 배분되어 각 상마다 인가되는 전류에 의해 개별적으로 가열될 수 있다.The heater bundle 200 is composed of a plurality of heaters for increasing the capacity, and the heater bundles 200 can be individually heated by the currents applied to the respective phases.

구체적으로, 상기 히터 다발(200)은 각 상마다 도 3a에 도시된 바와 같이, 6개로 구성될 수 있으며, 또는 8개의 히터로 구성될 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 3A, the heater bundle 200 may be composed of six or eight heaters for each phase.

즉, 상기 히터 다발(200)은 도 3b에 도시된 바와 같이, 히터들(도 3b에 도시된 회로도에서 저항 1개는 히터 1개에 해당한다)을 전기적으로 병렬 연결과 직렬 연결을 혼합한 회로도를 따르도록 배열하여 상기 히터 다발(200)의 전기 저항을 높여 전류밀도를 낮출 수 있다.
That is, as shown in FIG. 3B, the heater bundle 200 is a circuit diagram in which electrically parallel connection and serial connection of heaters (one resistor in the circuit diagram shown in FIG. 3B corresponds to one heater) The electric resistance of the heater bundle 200 can be increased to lower the current density.

상기 히터 다발(200)은 각 상마다 히터 2개를 한 조로 병렬 연결하여 각 상으로 유입되는 전기를 상기 2개의 히터에 동시에 전달하는 커넥터를 포함한다.The heater bundle 200 includes a connector for connecting two heaters in parallel to one another in each phase and delivering electricity to each heater to the two heaters at the same time.

상기 커넥터는 상기 히터 2개를 상부에서 전기적으로 연결하는 상부 커넥터 및 상기 히터 2개를 하부에서 전기적으로 연결하는 하부 커넥터를 포함한다.
The connector includes an upper connector electrically connecting the two heaters at the upper portion and a lower connector electrically connecting the two heaters at the lower portion.

상기 히터 다발(200)이 상부 접지형인 경우, 제 1조의 상부 커넥터는 제 2조의 상부 커넥터와 직렬로 연결되고, 제 2조의 하부 커넥터는 제 3조의 하부 커넥터와 직렬로 연결되며, 제 3조의 상부 커넥터는 상부 접지봉에 직렬로 연결되어 상기 제 1조의 하부 커넥터를 통해 유입된 전류가 상기 상부 접지봉에 접지된다.
When the heater bundle 200 is of the upper ground type, the upper connector of the first set is connected in series with the upper connector of the second set, the lower connector of the second set is connected in series with the lower connector of the third set, The connector is connected in series with the upper ground rod so that the current introduced through the lower connector of the first set is grounded to the upper ground rod.

한편, 상기 히터 다발(200)이 하부 접지형인 경우, 제 1조의 상부 커넥터는 제 2조의 상부 커넥터와 직렬로 연결되고, 제 2조의 하부 커넥터는 제 3조의 하부 커넥터와 직렬로 연결된다. 또한, 제 3조의 상부 커넥터는 제 4조의 상부 커넥터와 직렬로 연결되고, 상기 제 4조의 하부 커텍터는 하부 접지봉에 직렬로 연결되어 상기 제 1조의 하부 커넥터를 통해 유입된 전류가 상기 하부 접지봉에 접지된다.
On the other hand, when the heater bundle 200 is of the bottom ground type, the upper connector of the first set is connected in series with the upper connector of the second set, and the lower connector of the second set is connected in series with the lower connector of the third set. The upper connector of the third set is connected in series with the upper connector of the fourth set, and the lower cutter of the fourth set is connected in series with the lower grounding rod, so that the current, which flows through the lower connector of the first set, do.

이하, 본 발명에 따른 히터 다발이 상부 접지형인 경우, 상부 커넥터와 이에 따른 상부 커넥터에서의 전류 흐름을 설명한다.
Hereinafter, when the heater bundle according to the present invention is of an upper ground type, the current flow in the upper connector and the upper connector accordingly will be described.

상기 히터 다발(200)이 상부 접지형인 경우, 상기 상부 커넥터는 상부 단자대와, 금속막대 및 연결나사를 포함한다. 상기 상부 단자대는 상기 히터 다발이 상부 접지형인 경우 상기 히터가 전기적으로 2개가 한조로 병렬 연결되도록 상기 히터 내부로 삽입되어 용접된다.상기 상부 단자대는 열팽창 차이로 접촉부분에서 문제가 발생하지 않도록 상기 히터와 동일한 재질로 이루어질 수 있고, 이때, 상기 히터는 인코넬(Inconel) 재질로 이루어질 수 있다.또한, 상기 상부 단자대는 다른 조의 상부 단자대와 접촉하여 쇼트가 발생하지 않도록 BNP 절연체에 의해 전기적으로 분리될 수 있다. 상기 금속막대는 직육면체 형상으로 이루어지며 상기 상부 단자대 상에 위치하여 2개의 히터를 병렬 연결한다. 상기 연결나사는 상기 금속막대를 관통하여 상기 상부 단자대와 금속막대를 결합시키며, 이때, 상기 연결나사는 상기 히터와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
When the heater bundle 200 is of an upper ground type, the upper connector includes an upper terminal block, a metal rod, and a connecting screw. The upper terminal block is inserted and welded into the heater so that the heater is electrically connected in parallel to one another when the heater bundle is of the upper ground type. The upper terminal block may be electrically isolated by a BNP insulator so as to prevent short-circuiting by contacting the upper terminal block of the other baths. have. The metal rod has a rectangular parallelepiped shape and is positioned on the upper terminal block to connect two heaters in parallel. The connection screw passes through the metal rod to connect the upper terminal block and the metal rod, and the connection screw may be made of the same material as the heater.

이하, 각 상에 대한 상부 커넥터에서의 전류 흐름을 설명한다. Hereinafter, the current flow in the upper connector for each phase will be described.

구체적으로, 제 1조의 하부 커넥터로 유입된 전류는 히터 2개에 동시에 전달된 후 제 1조의 상부 커넥터로 이동하고, 이후, 상기 전류는 제 1조의 상부 커넥터로부터 직렬로 연결된 제 2조의 상부 커넥터로 이동하여 제 2조의 히터 2개에 동시에 전달된 후 제 2조의 하부 커넥터로 이동한다.Specifically, the current introduced into the lower connector of the first set is transferred simultaneously to the two heaters and then to the upper connector of the first set, and then the current flows from the upper connector of the first set to the upper connector of the second set Moves to the two heaters of the second group at the same time and then moves to the lower connector of the second group.

이후, 상기 전류는 제 2조의 하부 커넥터로부터 직렬로 연결된 제 3조의 하부 커넥터로 이동하여 제 3조의 히터 2개에 동시에 전달된 후 제 3조의 상부 커넥터로 이동하고, 이후, 상기 전류는 제 3조의 상부 커넥터로부터 직렬로 연결된 상부 접지봉으로 이동한 후 접지된다.
The current then moves from the lower connector of the second set to the lower connector of the third set connected in series and simultaneously to the two sets of heaters of the third set and then to the upper connector of the third set, It is moved from the upper connector to the upper ground rod connected in series and then grounded.

이하, 본 발명에 따른 히터 다발이 하부 접지형인 경우, 상부 커넥터와 이에 따른 상부 커넥터에서의 전류 흐름을 설명한다.
Hereinafter, when the heater bundle according to the present invention is of the bottom ground type, the current flow in the upper connector and the upper connector accordingly will be described.

한편, 상기 히터 다발(200)이 하부 접지형인 경우, 상기 상부 커넥터는 상부 단자대및 연결나사를 포함한다. 상기 상부 단자대는 상기 히터 다발(200)이 하부 접지형인 경우 상기 히터가 전기적으로 2개가 한조로 병렬 연결되도록 2개의 히터 상에 위치하여 2개의 히터를 병렬 연결한다. 상기 상부 단자대는 열팽창 차이로 접촉부분에서 문제가 발생하지 않도록 상기 히터와 동일한 재질로 이루어질 수 있고, 이때, 상기 히터는 C/C 복합체(Carbon/Ceramic Fiber composite) 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 상부 단자대는 다른 조의 상부 단자대와 접촉하여 쇼트가 발생하지 않도록 BNP 절연체에 의해 전기적으로 분리될 수 있다.상기 연결나사는 상기 상부 단자대를 관통하여 상기 상부 단자대와 히터를 결합시키며, 이때, 상기 연결나사는 상기 히터와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
Meanwhile, when the heater bundle 200 is of a bottom ground type, the upper connector includes an upper terminal block and a connecting screw. In the case where the heater bundle 200 is of the bottom ground type, the upper terminal block is disposed on two heaters so that the two heaters are electrically connected in parallel, and two heaters are connected in parallel. The upper terminal block may be made of the same material as the heater so as not to cause a problem in a contact portion due to a difference in thermal expansion, and the heater may be made of a carbon / ceramic fiber composite material. The upper terminal block may be electrically separated by a BNP insulator so as to prevent short-circuiting by contacting another upper terminal block. The connection screw penetrates the upper terminal block to couple the upper terminal block to the heater, The connecting screw may be made of the same material as the heater.

이하, 각 상에 대한 상부 커넥터에서의 전류 흐름을 설명한다. Hereinafter, the current flow in the upper connector for each phase will be described.

구체적으로, 제 1조의 하부 커넥터로 유입된 전류는 히터 2개에 동시에 전달된 후 제 1조의 상부 커넥터로 이동하고, 이후, 상기 전류는 제 1조의 상부 커넥터로부터 직렬로 연결된 제 2조의 상부 커넥터로 이동하여 제 2조의 히터 2개에 동시에 전달된 후 제 2조의 하부 커넥터로 이동한다. 이후, 상기 전류는 제 2조의 하부 커넥터로부터 직렬로 연결된 제 3조의 하부 커넥터로 이동하여 제 3조의 히터 2개에 동시에 전달된 후 제 3조의 상부 커넥터로 이동하고, 이후, 상기 전류는 제 3조의 상부 커넥터로부터 직렬로 연결된 제 4조의 상부 커넥터로 이동하여 제 4조의 히터 2개에 동시에 전달된 후 제 4조의 하부 커넥터로 이동한다.Specifically, the current introduced into the lower connector of the first set is transferred simultaneously to the two heaters and then to the upper connector of the first set, and then the current flows from the upper connector of the first set to the upper connector of the second set Moves to the two heaters of the second group at the same time and then moves to the lower connector of the second group. The current then moves from the lower connector of the second set to the lower connector of the third set connected in series and simultaneously to the two sets of heaters of the third set and then to the upper connector of the third set, Moves from the upper connector to the upper connector of the fourth group connected in series and simultaneously to the two heaters of the fourth group and then to the lower connector of the fourth group.

이후, 상기 전류는 제 4조의 하부 커넥터로부터 직렬로 연결된 하부 접지봉으로 이동한 후 접지된다.
The current is then grounded after moving from the lower connector of the fourth set to the lower ground rod connected in series.

이하, 본 발명에 따른 히터 다발이 상부 접지형인 경우, 하부 커넥터와 이에 따른 하부 커넥터에서의 전류 흐름을 설명한다.
Hereinafter, when the heater bundle according to the present invention is of the top ground type, the current flow in the lower connector and the lower connector according to the present invention will be described.

상기 히터 다발(200)이 상부 접지형인 경우, 상기 하부 커넥터는 하부 단자대와, 금속막대 및 연결나사를 포함하며, 열팽창으로 인한 접촉이탈 또는 기계적인 파손을 방지하기 위해 각 상의 외부연결부와 후렉시블로 연결될 수 있다. 상기 하부 단자대는 상기 히터 다발(200)이 상부 접지형인 경우 상기 히터가 전기적으로 2개가 한조로 병렬 연결되도록 상기 히터 내부로 삽입되어 용접된다. 상기 하부 단자대는 상기 히터의 재질이 금속 계열인 경우 니켈 재질로 이루어질 수 있고, 상기 히터의 재질이 카본 계열인 경우 몰리브데늄 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 하부 단자대는 다른 조의 하부 단자대와 접촉하여 쇼트가 발생하지 않도록 BNP 절연체에 의해 전기적으로 분리될 수 있다. 상기 금속막대는 직육면체 형상으로 이루어지며 상기 하부 단자대 상에 위치하여 2개의 히터를 병렬 연결한다. 상기 연결나사는 상기 금속막대를 관통하여 상기 하부 단자대와 금속막대를 결합시킨다.
When the heater bundle 200 is of the upper ground type, the lower connector includes a lower terminal block, a metal rod, and a connection screw, and is flexibly connected to the outer connection portion of each phase to prevent the contact breakage or mechanical breakage due to thermal expansion . When the heater bundle 200 is of the upper ground type, the lower terminal block is inserted and welded into the heater so that the two heaters are electrically connected in parallel. The lower terminal block may be made of nickel material when the heater is made of a metal and molybdenum if the material of the heater is carbon. In addition, the lower terminal block may be electrically separated by the BNP insulator so that the lower terminal block comes into contact with the lower terminal block of the other bath to prevent a short circuit. The metal rod has a rectangular parallelepiped shape and is positioned on the lower terminal block to connect two heaters in parallel. The connection screw passes through the metal rod to couple the metal rod to the lower terminal block.

이하, 본 발명에 따른 히터 다발이 하부 접지형인 경우, 하부 커넥터와 이에 따른 하부 커넥터에서의 전류 흐름을 설명한다.
Hereinafter, when the heater bundle according to the present invention is of the bottom ground type, the current flow in the lower connector and the lower connector according to the present invention will be described.

상기 히터 다발(200)이 하부 접지형인 경우, 상기 하부 커넥터는 하부 단자대 및 연결나사를 포함하며, 열팽창으로 인한 접촉이탈 또는 기계적인 파손을 방지하기 위해 각 상의 외부연결부와 후렉시블로 연결될 수 있다. 상기 하부 단자대는 상기 히터 다발이 하부 접지형인 경우 상기 히터가 전기적으로 2개가 한조로 병렬 연결되도록 2개의 히터 상에 위치하여 2개의 히터를 병렬 연결한다. 상기 하부 단자대는 상기 히터의 재질이 금속 계열인 경우 니켈 재질로 이루어질 수 있고, 상기 히터의 재질이 카본 계열인 경우 몰리브데늄 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 하부 단자대는 다른 조의 하부 단자대와 접촉하여 쇼트가 발생하지 않도록 BNP 절연체에 의해 전기적으로 분리될 수 있다. 상기 연결나사는 상기 하부 단자대를 관통하여 상기 하부 단자대와 히터를 결합시킨다.
When the heater bundle 200 is of a bottom ground type, the lower connector includes a lower terminal block and a connection screw, and may be flexibly connected to an external connection portion of each phase to prevent a contact disconnection or mechanical breakage due to thermal expansion. The lower terminal block is disposed on two heaters so that two heaters are electrically connected in parallel when the heater bundle is a bottom ground type, and two heaters are connected in parallel. The lower terminal block may be made of nickel material when the heater is made of a metal and molybdenum if the material of the heater is carbon. In addition, the lower terminal block may be electrically separated by the BNP insulator so that the lower terminal block comes into contact with the lower terminal block of the other bath to prevent a short circuit. The connection screw passes through the lower terminal block to couple the lower terminal block and the heater.

상기 반사체(300)는 중공 원통 형상으로 이루어지며, 상기 히터 다발(200)의 외부를 감싸며 상기 단열재(500)의 내주면에 구비되되, 내부 공간에 고압의 기체가 흐르는 유동 채널을 형성한다.
The reflector 300 has a hollow cylindrical shape and surrounds the outside of the heater bundle 200. The reflector 300 is provided on the inner circumferential surface of the heat insulating material 500 and forms a flow channel through which high pressure gas flows in the inner space.

종래에 반사체(300)는 HPM(High Performance Molybdenum)과 같은 금속 재질로 구성되어, 고온의 환경에서 팽창하는 경우 히터 다발이나 단자대에 접촉되어 전기적 쇼트를 일으킬 위험성이 항상 존재하는 문제점이 있었다. Conventionally, the reflector 300 is made of a metal material such as HPM (High Performance Molybdenum). When the reflector 300 is expanded in a high temperature environment, there is always a risk that the reflector 300 is brought into contact with the heater bundle or the terminal block to cause electric short.

그러나, 본 발명에서는 반사체(300)로서 세라믹 라이너를 도입함으로써, 팽창에 의한 전기적 쇼트의 문제점을 방지할 수 있으므로, 초고온가스로 부품개발을 위한 안정적인 실험환경을 구축할 수 있는 효과가 있다.
However, in the present invention, by introducing the ceramic liner as the reflector 300, it is possible to prevent the problem of electrical short-circuit due to the expansion, and thus it is possible to construct a stable experimental environment for component development with ultra-high temperature gas.

상기 반사체(300)는 상기 히터 다발(200)에서 발생된 열이 직접 상기 단열재(400)로 전달되는 것을 차단하는 동시에 상기 단열재(400)가 고압·고온의 기체에 직접 노출되는 것을 차단하여, 단열재(400)에서 이탈되는 미세한 입자들이 고압·고온의 기체에 포함되는 것을 방지할 수 있다.
The reflector 300 blocks the heat generated from the heater bundle 200 from being directly transferred to the heat insulating material 400 and blocks the direct exposure of the heat insulating material 400 to the high pressure and high temperature gas, It is possible to prevent fine particles separated from the high-pressure and high-temperature gas from being contained in the gas of high pressure and high temperature.

이때, 세라믹 라이너는 다양한 순도의 알루미나, 뮬라이트 등과 같은 절연체를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 히터 다발 등과 접촉하여 전기적 쇼트를 일으키지 않으면서도, 반사체의 역할을 수행할 수 있는 세라믹을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
In this case, the ceramic liner may be made of an insulator such as alumina or mullite having various purity. However, the present invention is not limited to this, and a ceramics capable of performing a role of a reflector can be appropriately selected without causing electrical short- Can be used.

이때, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 반사체(300)는 상기 압력 용기의 길이보다 짧은 길이로 복수 개가 압력 용기의 중심축을 따라 일정 간격으로 배열된 것일 수 있다. 반사체(300)는 세라믹 재질로 구성되기 때문에, 원통형의 긴 형태로 구비되는 것보다 짧은 길이로 복수 개를 구비하는 것이 바람직하다.
4, the reflectors 300 may have a length shorter than the length of the pressure vessel, and a plurality of the reflectors 300 may be arranged at regular intervals along the central axis of the pressure vessel. Since the reflector 300 is made of a ceramic material, it is preferable that the reflector 300 has a plurality of shorter lengths than that of the cylindrical shape.

도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 반사체(300)의 길이는 반사체(300) 원통의 외반경 내지 외반경의 호의 길이의 범위일 수 있다.5, the length of the reflector 300 may be in the range of the length of the arc of the outer radius or outer radius of the reflector 300 cylinder.

만약, 상기 반사체(300)의 길이가 반사체(300) 원통의 외반경 미만의 길이인 경우에는 세라믹라이너 수가 많아져 히터다발 조립에 어려움을 줄 뿐아니라 제조 비용도 증가하는 문제점이 발생할 수 있고, 외반경의 호의 길이를 초과하는 경우에는 고온 열팽창에 의해 세라믹 라이너가 파손되는 문제점이 발생할 수 있다.
If the length of the reflector 300 is less than the outer radius of the reflector 300, the number of ceramic liner is increased, which may cause difficulties in assembling the heater bundle and increase manufacturing cost. If the length of the arc of the radius is exceeded, the ceramic liner may be damaged due to high temperature thermal expansion.

이때, 상기 반사체(300)의 외경 및 길이는 세라믹라이너를 구워내는 제조로의 최대 제조크기에 제한을 받을 수 있다. 세라믹 라이너의 최대 길이는 두 가지 제한조건에 따라 정해질 수 있다. At this time, the outer diameter and the length of the reflector 300 may be limited by the maximum manufacturing size of the furnace for baking the ceramic liner. The maximum length of the ceramic liner can be determined according to two constraints.

첫째는, 세라믹을 구워내는 전기로의 물리적인 크기에 의해 길이제한을 받을 수 있다. 이는, 일반적으로 1미터 이내이며, 특별한 경우 1.8미터까지 제조가 가능하다.First, the length of the ceramic can be limited by the physical size of the electric furnace. This is typically less than one meter and can be up to 1.8 meters in special cases.

둘째는, 세라믹 라이너가 받는 최대 온도차에 의해 제한될 수 있다. 99.7%의 고순도 알루미나의 경우 온도차가 350 ℃ 이상 될 경우 파손될 수 있으므로 설치된 곳의 온도차를 예측하여 제한온도 이내가 되도록 길이를 정하는 것이 바람직하다. 저순도 알루미나의 혹은 흔한 뮬라이트의 경우 파손 온도차가 350 ℃도보다 낮으므로 같은 조건에서 길이는 줄이는 것이 바람직하다. 호의 길이 또한, 세라믹 라이너의 길이와 같은 개념으로 적용 온도차에 의해 제한받을 수 있다.
Second, the ceramic liner can be limited by the maximum temperature difference it receives. In the case of 99.7% high purity alumina, it may be damaged if the temperature difference is over 350 ° C. Therefore, it is preferable to predict the temperature difference at the installation place and set the length so as to be within the limit temperature. In the case of low purity alumina or common mullite, the breakage temperature difference is lower than 350 ° C, so it is desirable to reduce the length under the same conditions. The length of the arc is also the same as the length of the ceramic liner, which can be limited by the application temperature difference.

한편, 도 6a 및 6b에 나타낸 바와 같이, 가열기의 출구에 배열된 반사체는 출구 방향 표면에 복수 개의 홀을 구비할 수 있다. 이와 같이, 복수 개의 홀을 구비함으로써 출구의 유체 유로를 확보할 수 있다.
On the other hand, as shown in Figs. 6A and 6B, the reflectors arranged at the outlet of the heater can have a plurality of holes in the exit direction surface. By providing a plurality of holes in this manner, the fluid flow path at the outlet can be ensured.

이때, 상기 홀은 1 내지 20 mm의 세로, 30 내지 50 mm의 가로인 직사각형의 양 옆에, 상기 세로 길이와 동일한 직경을 갖는 반원이 가로방향으로 확장된 형태인 것일 수 있다. At this time, the holes may be formed by extending semicircles having the same diameter as the longitudinal length on both sides of a rectangle having a length of 1 to 20 mm and a width of 30 to 50 mm in the transverse direction.

만약, 상기 홀이 1 mm 미만의 세로길이를 갖는 경우에는 유체가 원활하게 출구로 나갈 수 없는 문제점이 있을 수 있고, 20 mm 초과의 세로길이를 갖는 경우에는 홀간의 지지대가 얇아져 파손되기 쉬운 문제점이 있을 수 있다. 상기 홀이 30 mm 미만의 가로길이를 갖는 경우에는 유체가 원활하게 출구로 나갈 수 없는 문제점 문제점이 있을 수 있고, 50 mm 초과의 가로길이를 갖는 경우에는 세라믹라이너의 지지재가 얇아져 파손되기 쉬운 문제점이 있을 수 있다.
If the hole has a vertical length of less than 1 mm, the fluid may not flow smoothly to the outlet. If the hole has a vertical length of more than 20 mm, the support between the holes may become thin Can be. If the hole has a width of less than 30 mm, the fluid can not smoothly flow out to the outlet. If the hole has a width of more than 50 mm, the supporting material of the ceramic liner is thin and easily damaged Can be.

나아가, 세라믹 라이너의 출구 방향 표면에 홀이 형성된 반원에는 단열재를 감지 않음으로써, 출구의 유체 유로를 충분히 확보할 수 있다. Furthermore, by not detecting the heat insulating material in the semicircle formed with the hole in the exit direction surface of the ceramic liner, the fluid passage at the outlet can be sufficiently secured.

도 6a 및 6b에 나타낸 바와 같이, 세라믹 라이너 상의 홀은 이중 칼럼으로 형성될 수 있다. 히터를 가동하는 경우, 다양한 온도(출력) 대역이 존재하기 때문에 세라믹 라이너가 열팽창하여 홀의 위치가 이동될 수 있다. 이때의 열팽창 최대 거리를 고려하여, 홀의 위치가 다소 변경되더라도 이중 홀 칼럼으로 인해 여전히 홀이 출구에 위치하도록 확보할 수 있다.
As shown in Figs. 6A and 6B, the holes on the ceramic liner can be formed as a double column. When the heater is operated, since there are various temperature (output) bands, the ceramic liner thermally expands and the hole position can be shifted. In consideration of the maximum thermal expansion distance at this time, even if the position of the hole is slightly changed, it is possible to ensure that the hole is still located at the exit due to the double hole column.

한편, 홀의 면적은 압력 강하량을 최소화하면서 세라믹 라이너의 파손을 방지하는 면적을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 출구 유로 단면적의 150 % 내지 300 %의 면적을 홀의 면적으로 사용할 수 있다. On the other hand, the area of the holes may be an area that prevents damage to the ceramic liner while minimizing a pressure drop, and preferably an area of 150% to 300% of the cross-sectional area of the outlet flow path may be used as the area of the hole.

만약, 홀의 면적이 출구 유로 단면적에 대하여 150 % 미만인 경우에는 유체가 제대로 출구로 유출되지 못하는 문제점이 발생할 수 있고, 300 % 초과의 홀을 갖는 경우에는 많은 홀을 내기 위해 공간이 적어짐으로 지지대가 얇아져 큰 온도차에 의해 세라믹 라이너가 파손될 가능성도 있으며, 출구 쪽의 금속과 같은 이물질이 홀을 통해 히터 내로 유입될 가능성이 높아지므로 전기 쇼트를 일으킬 문제점이 있다.
If the area of the hole is less than 150% of the cross-sectional area of the outlet flow passage, the fluid may not flow out properly to the outlet. If the hole has a hole of more than 300%, the space becomes small There is a possibility that the ceramic liner is broken due to a large temperature difference and there is a problem that foreign substances such as metal on the outlet side are likely to flow into the heater through the hole,

나아가, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 단열재와 상기 반사체 사이에 금속 가이드(310)를 더 포함할 수 있다. 세라믹 라이너의 외부에 금속 가이드(310)를 설치하는 경우, 가열기의 조립이 용이할 수 있다. 구체적으로, 고온가열기 히터의 조립시, 충격에 약한 BNP 간격체를 히터 다발과 세라믹 라이너 내에 용이하게 설치할 수 있도록, 세라믹 라이너 간에 형성될 수 있는 문턱을 최소화시켜 간격체가 유연하게 슬리이딩 되는(턱에 걸려 깨지지 않도록) 효과가 있다.
Further, as shown in FIG. 4, a metal guide 310 may be further disposed between the heat insulating material and the reflector. When the metal guide 310 is provided outside the ceramic liner, the assembly of the heater can be facilitated. Specifically, when assembling the high-temperature heater, the gap that can be formed between the ceramic liner is minimized so that the impact-resistant BNP spacer can be easily installed in the heater bundle and the ceramic liner, so that the spacer is elastically So that it does not break and hang).

상기 단열재(400)는 상기 압력 용기(100)의 내주면에 부착되어 상기 히터 다발(200)에서 발생된 열이 상기 압력 용기(100)로 전달되는 것을 차단한다.The heat insulating material 400 is attached to the inner circumferential surface of the pressure vessel 100 to block the heat generated from the heater bundle 200 from being transmitted to the pressure vessel 100.

상기 단열재(400)는 단열성이 우수한 세라믹파이버 재질로 이루어질 수 있고, 상기 반사체(300)를 통해 전달된 열이 상기 압력 용기(100)의 표면으로 직접 전달되는 것을 차단함으로써 압력 용기(100)의 열적 변형으로 인한 고온 가열기(1)의 파손을 방지할 수 있다.
The heat insulating material 400 may be made of a ceramic fiber material having excellent heat insulating property and blocks the heat transmitted through the reflector 300 from being directly transmitted to the surface of the pressure vessel 100, Breakage of the high-temperature heater 1 due to deformation can be prevented.

이때, 상기 단열재(400)는 외주면에 단열 테이프를 부착함으로써 모양을 유지할 수 있다. 구체적으로, 세라믹 라이너의 외주면에, 요구되는 만큼의 단열재(400)를 감싸고, 그 외주면을 다시 단열 테이프로 부착함으로써, 복수 개의 세라믹 라이너가 구비되더라도 모양을 유지할 수 있는 효과가 있다.
At this time, the heat insulating material 400 can maintain its shape by attaching a heat insulating tape to the outer circumferential surface. Concretely, there is an effect that the shape can be maintained even if a plurality of ceramic liners are provided by wrapping the required amount of the heat insulating material 400 on the outer circumferential surface of the ceramic liner and attaching the outer circumferential surface thereof to the heat insulating tape again.

상기 간격체(500)는 상기 반사체(300) 내에서 상기 히터 다발(200)의 횡방향 간격을 유지시켜 상기 히터 다발(200)을 구성하는 히터를 전기적으로 절연시킨다.The spacer 500 maintains the lateral spacing of the heater bundle 200 within the reflector 300 to electrically insulate the heater constituting the heater bundle 200.

상기 간격체(500)는 전기절연성이 우수하고 고온에도 내열성이 강한 BN(Boron Nitride) 계열(BN-P 포함) 세라믹 재질로 이루어질 수 있고, 상기 히터 다발(500)의 온도가 500도 이하인 경우, 알루미나 재질로 이루어질 수 있다.The spacer 500 may be made of a BN (Boron Nitride) (BN-P) ceramic material having excellent electrical insulation and high heat and heat resistance. When the temperature of the heater bundle 500 is 500 ° C. or less, Alumina material.

상기 BN(Boron Nitride) 계열(BN-P 포함) 세라믹은 고온에서 열전도율이 매우 우수하여 자체 내의 온도 분포가 곧바로 균일해지는 특성을 가지고 있으며 열충격에도 강한 성질을 가지고 있다.
The BN (Boron Nitride) series (including BN-P) ceramics has a very high thermal conductivity at a high temperature and has a characteristic that the temperature distribution in itself becomes uniform immediately and has a property of being resistant to thermal shock.

도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기 중 간격체의 일 단면도이고, 도 7b는 일 사시도이다. 또한, 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기 중 간격체의 다른 단면도이고, 도 8b는 다른 사시도이다.
FIG. 7A is a cross-sectional view of a spacer in a high-temperature heater including an electrically insulating ceramic liner according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a perspective view. 8A is another cross-sectional view of the spacer in the high-temperature heater including the electrically insulating ceramic liner according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8B is another perspective view.

상기 간격체(500)는 도 7a 내지 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 반사체(300)의 내주면에 접하는 곡선부(510) 및 상기 곡선부(510)의 끝단을 연결하는 직선부(520)가 구비된 반원 형상으로 이루어지며, 내부에 히터 지지홀(530)을 포함할 수 있다.7A and 8B, the spacer 500 includes a curved portion 510 contacting the inner circumferential surface of the reflector 300 and a straight portion 520 connecting the ends of the curved portion 510 And may include a heater support hole 530 therein.

상기 간격체(500)는 상기 반사체(300) 내부에 콤팩트(compact)하게 배치되어 고압 기체의 이동 통로가 되는 유동 채널의 면적을 최소화함으로써 난류(turbulence) 발생에 의해 열전달 효율을 극대화할 수 있고, 반원 형상으로 이루어져 가열하고자 하는 고압 기체의 유로를 차단하지 않는 장점이 있다.
The spacer 500 is compactly disposed inside the reflector 300 to minimize the area of the flow channel that serves as a passage of the high pressure gas to maximize the heat transfer efficiency due to the occurrence of turbulence, It is advantageous in that the flow path of the high-pressure gas to be heated is not blocked.

도 9a는 본 발명에 따른 복수의 히터를 간격체가 지지하는 모습을 보여주는 일 개략도이고, 도 9b는 다른 개략도이다.
FIG. 9A is a schematic view showing a state in which a plurality of heaters according to the present invention are supported by a spacer, and FIG. 9B is another schematic view.

상기 히터 지지홀(530)은 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 히터 다발(200)을 구성하는 복수개의 히터 중 적어도 반 이상을 삽입하여 지지할 수 있고, 이에 따라, 상기 유동 채널 내에서 상기 히터 다발(200)을 구성하는 히터들 간의 간격을 서로 일정하게 유지시킬 수 있다.9A and 9B, at least half of the plurality of heaters constituting the heater bundle 200 can be inserted into and supported by the heater support hole 530, The spacing between the heaters constituting the heater bundle 200 can be maintained constant.

이때, 상기 히터 지지홀(530)은 그 직경을 상기 히터의 외경보다 크게 형성하여 상기 히터와 간격체(500) 자체의 열팽창을 흡수할 수 있는 공간을 확보함으로써 상기 간격체(500)의 기계적인 파손을 방지할 수 있다.
At this time, the heater support hole 530 is formed to have a diameter larger than the outer diameter of the heater to secure a space for absorbing the thermal expansion of the heater and the spacer 500 itself, It is possible to prevent breakage.

또한, 상기 간격체(500)는 상기 히터 지지홀(530) 사이에 복수의 기체 유동홀(540)이 형성될 수 있다.In addition, a plurality of gas flow holes 540 may be formed in the spacer 500 between the heater support holes 530.

상기 기체 유동홀(540)은 상기 유동 채널 내부를 통과하는 고압의 기체가 원활하게 흐를 수 있도록 유도하며, 이때, 상기 기체 유동홀(540)은 동일 크기로 형성되거나 서로 다른 크기로 형성될 수 있다.
The gas flow holes 540 guide the high-pressure gas passing through the inside of the flow channel to flow smoothly. At this time, the gas flow holes 540 may have the same size or different sizes .

또한, 상기 간격체(500)는 상기 곡선부(510)에 마찰 감소홀(550)이 형성될 수 있다.In addition, the spacer 500 may be formed with a friction reducing hole 550 in the curved portion 510.

상기 마찰 감소홀(550)은 상기 기체 유동홀(540)과 동일하게 고압의 기체를 유연하게 유동시키며 상기 히터 다발(200)의 조립시 상기 반사체(300)와의 마찰면을 감소시켜 상기 간격체(500)의 자체 손상을 방지할 수 있다.
The frictional reducing hole 550 smoothly flows gas having a high pressure in the same manner as the gas flow hole 540 and reduces the frictional surface with the reflector 300 when the heater bundle 200 is assembled, 500 can be prevented from being damaged.

더불어, 상기 간격체(500)는 측면에 형성된 나사홀에 삽입되어 상기 히터의 외주면을 눌러주는 복수개의 고정나사(560)를 포함할 수 있다.In addition, the spacer 500 may include a plurality of fixing screws 560 that are inserted into screw holes formed in the side surface and press the outer circumferential surface of the heater.

구체적으로, 상기 나사홀은 상기 히터 지지홀(530)과 각각 연결되어 있어서, 상기 고정나사(560)가 끼워지면 히터 지지홀(530)에 삽입된 히터의 외주 표면을 눌러주어, 상기 간격체(500) 상에서 복수개의 히터(220)가 움직이는 것을 방지한다.Specifically, the threaded hole is connected to the heater supporting hole 530, so that when the fixing screw 560 is fitted, the outer peripheral surface of the heater inserted in the heater supporting hole 530 is pressed, 500 to prevent the plurality of heaters 220 from moving.

상기 고정나사(560)는 상기 간격체(500)가 히터의 상하로 이동하지 않도록 머리가 없는 몰리브덴 나사로 이루어져 상기 히터를 고정할 수 있고, 이때, 상기 고정 나사(560)는 상기 간격체(500) 속으로 삽입되도록 하여 상기 고정나사(560)를 통하여 상기 히터와 반사체(300) 간에 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
The fixing screw 560 is made of a molybdenum screw having no head to prevent the spacer 500 from moving up and down the heater. The fixing screw 560 can be fixed to the spacer 500, So that current can be prevented from flowing between the heater and the reflector 300 through the fixing screw 560. [

도 10a는 본 발명에 따른 히터 다발에 간격체가 축방향을 중심으로 좌·우로 설치된 모습을 보여주는 도이고, 도 10b는 본 발명에 따른 히터 다발에 간격체가 축방향을 중심으로 상·하·좌·우로 설치된 모습을 보여주는 도이다.
FIG. 10A is a view showing a state where a spacer is installed on the heater bundle according to the present invention in left and right directions with respect to the axial direction, FIG. 10B is a cross- It is a figure that shows the figure installed right.

한편, 상기 간격체(500)는 상기 히터 다발(200)의 축방향으로 일정 간격, 예를 들어, 500mm 이격되어 복수개가 설치될 수 있다.A plurality of the spacers 500 may be installed at a predetermined interval, for example, 500 mm in the axial direction of the heater bundle 200.

구체적으로, 상기 간격체(500)는 도 10a에 도시된 바와 같이, 상기 히터 다발(200)의 축방향을 기준으로 좌·우로 연속적으로 설치되어 상기 히터 다발(200)의 형상을 안정적으로 지지할 수 있고, 고압의 기체를 지그재그로 흘러가게 하여 기체를 효과적으로 가열할 수 있다.10A, the spacer 500 is continuously installed to the left and right with respect to the axial direction of the heater bundle 200 to stably support the shape of the heater bundle 200 And the high-pressure gas flows zigzag, so that the gas can be effectively heated.

또한, 상기 간격체(500)는 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 히터 다발(200)의 축방향을 기준으로, 상·하·좌·우로 연속적으로 설치될 수 있다.
Further, as shown in FIG. 10B, the spacer 500 may be continuously installed up, down, left, and right with respect to the axial direction of the heater bundle 200.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기의 다른 구성도이다.
2 is another configuration diagram of a high-temperature heater including an electrically insulating ceramic liner according to an embodiment of the present invention.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기는 상기 압력 용기를 지지하는 지지부(700)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the high temperature heater including the electrically insulating ceramic liner according to an embodiment of the present invention may include a support part 700 for supporting the pressure vessel.

상기 지지부(700)는 도 2에 도시된 바와 같이, 압력 용기(100)에 수직으로 연결되는 복수개의 지지대(710)와, 상기 지지대(710)의 하부에 부착되는 사각판 형태의 지지판(720)과, 상기 지지판(720)의 하면에 각각 한 쌍씩 부착되는 복수개의 바퀴(730) 및 고온 가열기(1)의 설치 장소의 지면에 견고하게 부착되며 복수개의 바퀴(730)의 이동을 안내하는 레일(740)을 포함한다.2, the support unit 700 includes a plurality of supports 710 vertically connected to the pressure vessel 100, a support plate 720 in the form of a rectangular plate attached to a lower portion of the support 710, A plurality of wheels 730 attached to the lower surface of the support plate 720 and a plurality of wheels 730 firmly attached to the ground of the installation place of the high temperature heater 1 and guiding the movement of the plurality of wheels 730 740).

상기와 같이, 복수개의 바퀴(730) 및 레일(740)이 포함된 지지부(700)의 구성을 통해 압력 용기(100)가 미세하게 변형하거나 진동하는 경우에 레일(740)을 따라 움직일 수 있게 함으로써, 고온 가열기(1)의 열적 변형 및 기체의 순환으로 유발되는 진동 등의 문제를 우수하게 해결할 수 있다.
As described above, when the pressure vessel 100 is finely deformed or vibrated through the structure of the support part 700 including the plurality of wheels 730 and the rail 740, it is possible to move along the rail 740 , Thermal deformation of the high-temperature heater (1), and vibration caused by the circulation of gas can be solved.

이상과 같이 본 발명에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기를 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
Although the present invention has been described with reference to the drawings illustrating a high temperature heater including an electrically insulated ceramic liner according to the present invention, the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, It will be understood by those skilled in the art that various changes may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

본 발명은,According to the present invention,

히터 다발을 간격체로 지지하는 단계(단계 1);Supporting the heater bundle by an interval (step 1);

상기 히터 다발의 외부를 감싸도록 세라믹 라이너 반사체를 도입하는 단계(단계 2);Introducing a ceramic liner reflector to surround the outside of the heater bundle (step 2);

상기 세라믹 라이너의 외피에 단열재를 감싸고, 단열 테이프로 모양을 유지시키는 단계(단계 3); 및Wrapping the heat insulating material on the outer surface of the ceramic liner and maintaining the shape with a heat insulating tape (step 3); And

상기 단계 3에서 제조된 구조체를 압력용기 내로 도입하는 단계(단계 4);를 포함하는 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기의 제조방법을 제공한다.
And introducing the structure produced in step 3 into a pressure vessel (step 4). The method of manufacturing a high temperature heater includes an electrically insulating ceramic liner.

이하, 본 발명에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method for manufacturing a high-temperature heater including an electrically insulating ceramic liner according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기의 제조방법에 있어서 단계 1은 히터 다발을 간격체로 지지하는 단계이다. 히터 다발을 간격체로 지지함으로써, 히터 다발의 횡방향 간격을 유지시켜 상기 히터 다발을 구성하는 히터를 전기적으로 절연시키는 효과가 있다. In the method for manufacturing the high temperature heater including the electrically insulating ceramic liner according to the present invention, step 1 is a step of supporting the heater bundle with a gap. The heater bundle is supported by the spacing member so that the lateral spacing of the heater bundle is maintained to electrically insulate the heater constituting the heater bundle.

이때, 상기 간격체는 전기절연성이 우수하고 고온에도 내열성이 강한 BN(Boron Nitride) 계열(BN-P 포함) 세라믹 재질로 이루어질 수 있고, 상기 히터 다발의 온도가 500도 이하인 경우, 알루미나 재질로 이루어질 수 있다.In this case, the spacer may be made of a BN (Boron Nitride) -based ceramic material having excellent electrical insulation and high heat and heat resistance, and when the temperature of the heater bundle is 500 ° C. or less, .

상기 BN(Boron Nitride) 계열(BN-P 포함) 세라믹은 고온에서 열전도율이 매우 우수하여 자체 내의 온도 분포가 곧바로 균일해지는 특성을 가지고 있으며 열충격에도 강한 성질을 가지고 있다.
The BN (Boron Nitride) series (including BN-P) ceramics has a very high thermal conductivity at a high temperature and has a characteristic that the temperature distribution in itself becomes uniform immediately and has a property of being resistant to thermal shock.

본 발명에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기의 제조방법에 있어서 단계 2는 상기 히터 다발의 외부를 감싸도록 세라믹 라이너 반사체를 도입하는 단계이다. In the method of manufacturing the high temperature heater including the electrically insulating ceramic liner according to the present invention, step 2 is a step of introducing the ceramic liner reflector so as to surround the outside of the heater bundle.

종래에 반사체는 HPM(High Performance Molybdenum)과 같은 금속 재질로 구성되어, 고온의 환경에서 팽창하는 경우 히터 다발이나 단자대에 접촉되어 전기적 쇼트를 일으킬 위험성이 항상 존재하는 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 반사체로서 세라믹 라이너를 도입함으로써, 팽창에 의한 전기적 쇼트의 문제점을 방지할 수 있으므로, 초고온가스로 부품개발을 위한 안정적인 실험환경을 구축할 수 있는 효과가 있다. Conventionally, the reflector is made of a metal material such as HPM (High Performance Molybdenum). When the reflector expands in a high temperature environment, there is always a risk that the reflector comes into contact with a heater bundle or a terminal block to cause electric short. However, in the present invention, by introducing a ceramic liner as a reflector, it is possible to prevent the problem of electrical short-circuit due to expansion, thereby providing a stable experimental environment for component development with ultrahigh temperature gas.

이때, 세라믹 라이너는 다양한 순도의 알루미나, 뮬라이트 등과 같은 절연체를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 히터 다발 등과 접촉하여 전기적 쇼트를 일으키지 않으면서도, 반사체의 역할을 수행할 수 있는 세라믹을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.In this case, the ceramic liner may be made of an insulator such as alumina or mullite of various purity. However, the ceramic liner is not limited to this, and may be a ceramics which can perform a role of a reflector without contacting with a heater bundle, Can be used.

이때, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 반사체는 상기 압력 용기의 길이보다 짧은 길이로 복수 개가 압력 용기의 중심축을 따라 일정 간격으로 배열할 수 있다. 반사체는 세라믹 재질로 구성되기 때문에, 원통형의 긴 형태로 구비되는 것보다 짧은 길이로 복수 개를 구비하는 것이 바람직하다.
At this time, as shown in FIG. 5, the reflectors may be arranged at regular intervals along the central axis of the pressure vessel with a length shorter than the length of the pressure vessel. Since the reflector is made of a ceramic material, it is preferable that the reflector has a plurality of shorter lengths than those provided in a cylindrical long form.

본 발명에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기의 제조방법에 있어서 단계 3은 상기 세라믹 라이너의 외피에 단열재를 감싸고, 단열 테이프로 모양을 유지시키는 단계이다. 세라믹 라이너가 복수 개로 구비되는 경우, 단열재의 모양이 흐트러질 수 있기 때문에 세라믹 라이너를 감싼 단열재의 외주면을 다시 단열 테이프로 부착함으로써, 복수 개의 세라믹 라이너가 구비되더라도 모양을 유지할 수 있는 효과가 있다.
In the method for manufacturing the high temperature heater including the electrically insulating ceramic liner according to the present invention, step 3 is a step of wrapping the heat insulating material on the outer surface of the ceramic liner and keeping the shape with the heat insulating tape. When a plurality of ceramic liners are provided, the shape of the heat insulating material may be disturbed. Therefore, the outer peripheral surface of the heat insulating material wrapped around the ceramic liner is again attached to the insulating tape so that the shape can be maintained even if a plurality of ceramic liners are provided.

나아가, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 단열재와 상기 반사체 사이에 금속 가이드 도입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 세라믹 라이너의 외부에 금속 가이드를 설치하는 경우, 가열기의 조립이 용이할 수 있다. 구체적으로, 고온가열기 히터의 조립시, 충격에 약한 BNP 간격체를 히터 다발과 세라믹 라이너 내에 용이하게 설치할 수 있도록, 세라믹 라이너 간에 형성될 수 있는 문턱을 최소화시켜 간격체가 유연하게 슬리이딩 되는(턱에 걸려 깨지지 않도록) 효과가 있다.
Further, as shown in FIG. 5, it may further include introducing a metal guide between the heat insulating material and the reflector. When a metal guide is provided outside the ceramic liner, the assembly of the heater can be facilitated. Specifically, when assembling the high-temperature heater, the gap that can be formed between the ceramic liner is minimized so that the impact-resistant BNP spacer can be easily installed in the heater bundle and the ceramic liner, so that the spacer is elastically So that it does not break and hang).

본 발명에 따른 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기의 제조방법에 있어서 단계 4는 상기 단계 3에서 제조된 구조체를 압력용기 내로 도입하는 단계이다. 상기 히터 다발, 간격체, 세라믹 라이너 반사체, 단열재 및 단열 테이프를 포함하는 구조체를 압력 용기 내에 도입함으로써, 고압·고온의 기체가 순환하는 경우, 부식 및 열에 견딜 수 있는 효과가 있다. 이때, 압력 용기의 재질은 내식성과 내열성이 뛰어나며 고압에도 잘 견디는 스테인리스강(stainless steel) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
In the method for manufacturing the high temperature heater including the electrically insulating ceramic liner according to the present invention, Step 4 is a step of introducing the structure manufactured in Step 3 into the pressure vessel. By introducing the structure including the heater bundle, the spacer, the ceramic liner reflector, the heat insulating material and the heat insulating tape into the pressure vessel, corrosion and heat can be endured when the high pressure and high temperature gas circulate. At this time, it is preferable that the material of the pressure vessel is made of a stainless steel material which is excellent in corrosion resistance and heat resistance and can withstand high pressure.

1:고온 가열기
100:압력용기 110:입구 노즐
120:출구 노즐 200:히터 다발
300:세라믹 라이너 반사체 310: 금속 가이드
400:단열재 500:간격체
510:곡선부 520:직선부
530:히터 지지홀 540:기체 유동홀
550:마찰 감소홀 560:고정나사
600:전극부 700:지지부
710:지지대 720:지지판
730:바퀴 740:레일1: High temperature heater
100: pressure vessel 110: inlet nozzle
120: exit nozzle 200: heater bundle
300: ceramic liner reflector 310: metal guide
400: Insulation material 500: Spacer
510: Curved section 520: Straight line section
530: heater support hole 540: gas flow hole
550: Friction reduction hole 560: Fixing screw
600: electrode part 700: support part
710: Support plate 720: Support plate
730: Wheel 740: Rail

Claims (9)

중공 원통 형상으로 이루어지는 압력 용기;
상기 압력 용기의 내부에 구비되어 고압의 기체를 가열하는 히터 다발;
상기 압력 용기의 내주면에 부착되어 상기 히터 다발에서 발생된 열이 상기 압력 용기로 전달되는 것을 차단하는 단열재;
상기 히터 다발의 외부를 감싸며 상기 단열재의 내주면에 구비되되, 내부 공간에 고압의 기체가 흐르는 유동채널을 형성하는 중공 원통 형상의 반사체; 및
상기 반사체 내에서 상기 히터 다발의 횡방향 간격을 유지시켜 히터를 전기적으로 절연시키는 간격체를 포함하되,
상기 반사체로 세라믹 라이너를 사용하여 고온의 환경에서도 전기적 쇼트 위험성을 차단할 수 있고,
상기 압력 용기의 길이보다 짧은 길이의 복수 개의 반사체가 압력 용기의 중심축을 따라 일정 간격으로 배열되며,
상기 반사체의 길이는 반사체 원통의 외반경 내지 외반경의 호의 길이의 범위이고,
상기 단열재와 상기 반사체 사이에 금속 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기.




A pressure vessel having a hollow cylindrical shape;
A heater bundle provided in the pressure vessel to heat a high pressure gas;
A heat insulating member attached to an inner circumferential surface of the pressure vessel to block heat generated in the heater bundle from being transmitted to the pressure vessel;
A hollow cylindrical reflector which surrounds the outside of the heater bundle and is provided on an inner circumferential surface of the heat insulating material to form a flow channel through which a high pressure gas flows; And
And a spacer which electrically insulates the heater by maintaining the lateral spacing of the heater bundle within the reflector,
By using a ceramic liner as the reflector, the risk of electric short-circuiting can be cut off even in a high-temperature environment,
A plurality of reflectors having a length shorter than the length of the pressure vessel are arranged at regular intervals along the central axis of the pressure vessel,
The length of the reflector is in the range of the length of the arc of the outer radius or outer radius of the reflector cylinder,
And a metallic guide between the heat insulating material and the reflector.




삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 단열재는 외주면에 단열 테이프를 부착함으로써 모양을 유지하는 것을 특징으로 하는 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기.
The method according to claim 1,
Wherein the heat insulating material has a shape retained by attaching a heat insulating tape to the outer circumferential surface thereof.
제1항에 있어서,
상기 압력 용기는 몸체의 외주 표면에 고압의 기체가 유입되는 입구 노즐과, 상기 고압의 기체가 배출되는 출구 노즐이 구비된 것을 특징으로 하는 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기.
The method according to claim 1,
Wherein the pressure vessel includes an inlet nozzle through which a high-pressure gas flows into an outer peripheral surface of the body, and an outlet nozzle through which the high-pressure gas is discharged.
제6항에 있어서,
가열기의 출구에 배열된 반사체는 출구 방향 표면에 복수 개의 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기.
The method according to claim 6,
Wherein the reflector arranged at the outlet of the heater has a plurality of holes in the exit direction surface. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제7항에 있어서,
상기 홀은 1 내지 20 mm의 세로, 30 내지 50 mm의 가로인 직사각형의 양 옆에, 상기 세로 길이와 동일한 직경을 갖는 반원이 가로방향으로 확장된 형태인 것을 특징으로 하는 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기.
8. The method of claim 7,
Characterized in that the holes are formed in such a manner that a semicircle having a diameter equal to the longitudinal length is extended in the transverse direction on both sides of a rectangle having a length of 1 to 20 mm and a width of 30 to 50 mm, Including a high temperature heater.
히터 다발을 간격체로 지지하는 단계(단계 1);
상기 히터 다발의 외부를 감싸되, 고온의 환경에서도 전기적 쇼트 위험성을 차단하기 위하여 세라믹 라이너 반사체를 도입하는 단계(단계 2);
상기 세라믹 라이너의 외피에 단열재를 감싸고, 단열 테이프로 모양을 유지시키는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3에서 제조된 구조체를 압력용기 내로 도입하는 단계(단계 4);를 포함하되,
상기 압력 용기의 길이보다 짧은 길이의 복수 개의 반사체가 압력 용기의 중심축을 따라 일정 간격으로 배열되며,
상기 반사체의 길이는 반사체 원통의 외반경 내지 외반경의 호의 길이의 범위이고,
상기 단열재와 상기 반사체 사이에 금속 가이드가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기절연형 세라믹 라이너를 포함하는 고온 가열기의 제조방법.Supporting the heater bundle by an interval (step 1);
Introducing a ceramic liner reflector (step 2) to surround the outside of the heater bundle and shield the electric short-circuiting hazard even in a high-temperature environment;
Wrapping the heat insulating material on the outer surface of the ceramic liner and maintaining the shape with a heat insulating tape (step 3); And
Introducing the structure produced in step 3 into a pressure vessel (step 4)
A plurality of reflectors having a length shorter than the length of the pressure vessel are arranged at regular intervals along the central axis of the pressure vessel,
The length of the reflector is in the range of the length of the arc of the outer radius or outer radius of the reflector cylinder,
And a metal guide is formed between the heat insulating material and the reflector.

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