KR101774553B1

KR101774553B1 - 전자파 발생장치를 부착한 관상로

Info

Publication number: KR101774553B1
Application number: KR1020160136391A
Authority: KR
Inventors: 박형규; 남철우; 김성돈; 최영윤; 박진태
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2017-09-05

Abstract

본 발명은 전자파 발생장치를 부착한 관상로에 관한 것으로, 도가니가 삽입되 길이방향을 따라 이동하도록 관 형태로 형성된 관체와, 관체의 내부온도를 증가시키도록 관체에 구비된 가열장치와, 관체를 추가적으로 가열하도록 관체에 구비된 전자파 발생장치를 포함하며, 전자파 발생장치를 통해 관상로 출구에 위치된 도가니를 가열할 수 있으므로, 관상로 출구에서 도가니 냉각이 근본적으로 해결되는, 전자파 발생장치를 부착한 관상로를 제공한다.

Description

전자파 발생장치를 부착한 관상로{TUBE FURNACE ATTACHING ELECTROMAGNETIC WAVE GENERATOR}

본 발명은 전자파 발생장치를 부착한 관상로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 관상로에 투입된 도가니를 추가적으로 가열할 수 있는, 전자파 발생장치를 부착한 관상로에 관한 것이다.

종래 관상로는, 세라믹 또는 금속제 내열성 관체와, 관체를 가열하도록 관체의 외측에 구비된 발열체를 포함한다. 관체의 양단은 외부로 개구되어 있으므로, 관체의 중심에 비하여 열손실이 크다.

특히, 관체의 중심에서 가열되던 도가니를 관체의 길이방향 단부인 출구로 이동시킬 경우, 도가니의 열이 외부로 방출됨에 따라, 도가니 내부에 위치된 시료의 화학적 성질이 의도치 않게 변경된다.

대한민국 등록특허공보 제10-0509290호(2005.08.11.)

본 발명의 목적은, 종래 관상로의 구조적 한계였던, 출구에서의 도가니 냉각을 근본적으로 해결할 수 있는, 전자파 발생장치를 부착한 관상로를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자파 발생장치를 부착한 관상로는, 도가니가 삽입되 길이방향을 따라 이동하도록 관 형태로 형성된 관체와, 관체의 내부온도를 증가시키도록 관체에 구비된 가열장치와, 관체를 추가적으로 가열하도록 관체에 구비된 전자파 발생장치를 포함한다.

또한, 관체는, 석영으로 제작되고, 전자파 발생장치는, 마그네트론일 수 있다.

또한, 전자파 발생장치는, 관체의단부를 추가적으로 가열하도록 관체의단부에 위치될 수 있다.

또한, 전자파 발생장치는, 관체의 길이방향 축과 수평을 이루도록 관체 외부에 구비된 가이드레일에 장착될 수 있다.

또한, 전자파 발생장치는, 가이드레일을 따라 이동하며 도가니와 동일선상에 위치될 수 있다.

또한, 관체가 거치되는 거치장치를 더 포함할 수 있다.

또한, 관체는, 양단부가 서로 다른 높이를 갖도록 거치장치에 거치될 수 있다.

또한, 거치장치는, 관체를 지지하고, 관체를 길이방향 중심축을 기준으로 회전시키는 지지대를 포함할 수 있다.

또한, 관체는, 관체를 관통하며, 도가니가 안착되는 이동레일을 포함하며, 이동레일에 안착된 상태로 도가니가 관체의 길이방향을 따라 이동될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자파 발생장치를 부착한 관상로는, 관체 내부로 투입된 도가니를 가열시키는 관상로에 있어서, 관체단부에 위치된 도가니를 가열하도록 관체에 전자파 발생장치가 구비된 것을 특징으로 한다.

기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.

본 발명에 의할 경우, 전자파 발생장치를 통해 관상로 출구에 위치된 도가니를 가열할 수 있으므로, 관상로 출구에서 도가니 냉각이 근본적으로 해결된다.

특히, 전자파 발생장치를 통해, 출구에 위치된 도가니를 적정 온도로 유지시킬 수 있으므로, 도가니가 이동치 못하고 출구에 장시간 대기할 경우가 발생하더라도 관상로를 통해 재차 가열할 필요가 없어진다.

또한, 전자파 발생장치를 통해 도가니를 필요에 따라 가열함으로써, 도가니 냉각을 방지함은 물론, 필요에 따라 도가니에 전자파를 집중시킴으로써 도가니를 집중적으로 가열시킬 수 있고, 이에 따라, 시료를 적정 온도로 가열하고 유지시키기 위한 에너지가 절약되며, 가열 시간이 단축된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 전자파 발생장치를 부착한 관상로의 예시도,
도 2는 본 발명의 제2 실시예의 전자파 발생장치를 부착한 관상로의 예시도,
도 3은 본 발명의 제3 실시예의 전자파 발생장치를 부착한 관상로의예시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.

즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.

본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.

더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.

반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.

마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.

더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "~부", "~기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.

본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.

또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전자파 발생장치(300)를 부착한 관상로는, 관체(100) 내부로 투입된 도가니(110)를 가열시키는 관상로에 있어서, 관체(100) 단부에 위치된 도가니(110)를 가열하도록 관체(100)에 전자파 발생장치(300)가 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전자파 발생장치(300)를 부착한 관상로를 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 전자파 발생장치(300)를 부착한 관상로는, 도가니(110)가 삽입되 길이방향을 따라 이동하도록 관 형태로 형성된 관체(100)와, 관체(100)의 내부온도를 증가시키도록 관체(100)에 구비된 가열장치(200)와, 관체(100)를 추가적으로 가열하도록 관체(100)에 구비된 전자파 발생장치(300)를 포함한다.

관체(100)는, 전자파 투과가 용이한 석영(Quartz)으로 제작된다. 도가니(110)는, 시료 가공시 익히 사용되는 알루미나 도가니(110) 또는 흑연 도가니(110)가 활용된다. 전자파 발생장치(300)는, 전자 레인지 등에 사용되는, 마그네트론이 활용된다.

가열장치(200)는, 관체(100) 외부에 부착되는 하우징과, 전력 인가시 열을 발생시키도록 하우징에 내장된 전열선을 포함한다.

전자파 발생장치(300)는, 관체(100)의 단부 즉, 관상로의 출구를 추가적으로 가열하도록 관체(100)의 단부에 위치된다. 전자파 발생장치(300)는, 관체(100)가 삽입되는 도넛 형상의 외형체와, 외형체 내부에 형성된 마그네트론을 포함한다.

전자파 발생장치(300)는, 전자파 발생장치(300)를 통해 발생된 전자파를 외형체 중심에 위치된 관체(100)의 특정부위로 집중시키기 위해, 외형체의 내주를 제외한 부분은 금속으로 제작되며, 내주는 석영으로 제작되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 제1 실시예의 전자파 발생장치(300)를 부착한 관상로는, 관체(100)를 이동시키는 이동장치, 가열장치(200) 및 전자파 발생장치(300)를 작동시키는 제어장치를 더 포함한다.

이동장치는, 관체(100) 내부로 작동암이 삽입되는 로보트를 포함하며, 제어장치는, 외부 신호가 입력되는 입력장치 및 외부 신호를 표시하고, 이동장치 및 제어장치의 상태를 표시하는 디스플레이를 포함한다.

위와 같이 구성되는 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 전자파 발생장치(300)를 통해 관상로 출구에 위치된 도가니(110)를 가열할 수 있으므로, 관상로 출구에서 도가니(110) 냉각이 근본적으로 해결된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예의 전자파 발생장치(300)를 부착한 관상로는, 도가니(110)가 삽입되 길이방향을 따라 이동하도록 관 형태로 형성된 관체(100)와, 관체(100)의 내부온도를 증가시키도록 관체(100)에 구비된 가열장치(200)와, 관체(100)를 추가적으로 가열하도록 관체(100)에 구비된 전자파 발생장치(300)를 포함한다.

가열장치(200)는, 전력 인가시 열을 발생시키도록 관체(100)에 내장된 전열선을 포함한다.

관체(100) 외부에 관체(100)의 길이방향 축과 수평을 이루도록 가이드레일(310)이 구비된다. 전자파 발생장치(300)는, 가이드레일(310)에 이동가능하게 장착된다.

가이드레일(310)에 장착된 전자파 발생장치(300)는, 관체(100) 내부에 삽입된 도가니(110)와 동일선상에 위치되도록, 도가니(110) 이동과 동일하게 이동될 수 있다.

즉, 전자파 발생장치(300)는, 가이드레일(310)을 따라 이동하며, 지속적으로 전자파를 도가니(110)를 향해 발생시킬 수있다.

전자파 발생장치(300)는, 가이드레일(310)에 이동 가능하게 장착되며 관체(100)가 삽입되는 도넛 형상의 외형체와, 외형체 내부에 형성된 마그네트론을 포함한다.

위와 같이 구성되는 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 가열장치(200) 외에도, 필요에 따라 전자파 발생장치(300)를 추가적으로 가동해, 관체(100) 내부 임의 위치에 존재하는 도가니(110)를 가열함으로써, 도가니(110)를 단시간 내에 집중적으로 가열할 수 있게 된다. 이에 따라, 도가니(110) 가열시간이 단축되며, 에너지가 절약된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예의 전자파 발생장치(300)를 부착한 관상로는, 도가니(110)가 삽입되 길이방향을 따라 이동하도록 관 형태로 형성된 관체(100)와, 관체(100)의 내부온도를 증가시키도록 관체(100)에 구비된 가열장치(200)와, 관체(100)를 추가적으로 가열하도록 관체(100)에 구비된 전자파 발생장치(300)를 포함한다.

가이드레일(310)을 따라 전자파 발생장치(300)가 도가니(110) 이동과 동일하게 이동하며, 관체(100) 내부에 삽입된 도가니(110)를 향해 지속적으로 전자파를 발생시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 제3 실시예는, 관체(100)가 비스듬히 거치되는 거치장치(400)를 더 포함한다.

거치장치(400)에는 서로 높이가 다른 지지대(410)가 구비되며, 지지대(410)에 관체(100)의 양단이 높이차를 갖도록 각각 안착 된다.

지지대(410)의 단부에는 기어장치가 구비되며, 관체(100)의 단부 표면에는 기어장치와 치합되는 톱니가 형성된다. 기어장치의 회전이 톱니로 인계되고, 관체(100)가 회전하게 된다.

한편, 관체(100)에는, 관체(100)를 관통하며, 도가니(110)가 안착되는 이동레일(120)이 구비된다. 거치장치(400)에는 이동레일(120)의 양단이 각각 거치되는 지지팔(420)이 구비된다.

도가니(110)는, 이동레일(120)에 안착된 상태를 유지하며, 관체(100)의 길이방향을 따라 자중에 의해 미끄러지며 이동된다.

이동레일(120)의 표면에는, 이동레일(120)에 안착된 도가니(110)가 자중에 의해 미끄러질 때 특정 속도가 발생될 수 있도록 하는 특정 소재가 피복될 수도 있다.

이와 다르게, 도가니(110)의 표면에 이동레일(120)과 치합되는 미끄러짐 안착부가 형성될 수도 있으며, 미끄러짐 안착부에 베어링 또는 마찰재가 구비될 수도 있다.

위와 같이 구성되는 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 관상로단부에 위치된 도가니(110)를 추가적으로 가열할 수 있고, 관상로 내부 임의 위치의 도가니(110)를 가열장치(200) 및 전자파 발생장치(300)가 동시에 가열할 수 있으며, 자중을 이용해 도가니(110)를 이동시킬 수 있다.

이에 따라, 도가니(110)를 단시간 내에 집중적으로 가열할 수 있으며, 도가니(110) 가열 및 이동에 소모되는 에너지를 절약할 수 있다.

아래 표 1에는 본 발명의 제1 실시예를 통해 관상로 배출구에 위치된 도가니(110)가 전자파 발생장치(300)에 의해 가열될 경우와 비 가열될 경우의 시료 온도 변화가 기재되었다(비가열: A, 가열: B).

경과시간(분)＼시료구분	A(섭씨)	B(섭씨)
0	700	700
10	450	600
20	280	650
30	150	700

석영 재질의 관체(100)에 질화알루미늄 분말 40그람이 담긴 알루미나 도가니(110)를 장입하였다. 관체(100) 외부에 구비된 가열장치(200)를 가동시켜 섭씨 700도로 관체(100)를 1시간 동안 가열하였다. 도가니(110)를 관체(100)의 단부 즉 관상로 출구에 위치시키고, K-type thermocouple을 사용하여 시간에 따른 질화알루미늄 시료의 온도 변화를 측정하였다.

표 1에 기재된 바와 같이, 전자파 발생장치(300)를 통해 가열될 경우, 가열되지 못한 경우에 비하여, 시간이 경과 되더라도 큰 폭의 온도 저감이 발생되지 않았으며, 필요에 따라 재가열이 가능함을 알 수 있다.

따라서, 본 발명 전자파 발생장치(300)를 구비된 관상로에 따르면, 도가니(110)가 관체(100) 출구에 위치되더라도 전자파 발생장치(300)에 의해 가열되므로, 도가니(110)의 냉각, 궁극적으로 시료의 화학적 성질 변화가 방지된다.

특히, 공정상 의도치 않게 관체(100) 출구에 위치된 도가니(110)가 장시간 이동치 못하고 대기할 경우가 발생되더라도 도가니(110)를 관상로를 통해 재차 가열할 필요가 없다.

또한, 전자파를 시료가 든 도가니(110)에 집중시킴으로써 시료를 집중적으로 가열시킬 수 있고, 에너지의 절약과 시료 가열시간을 단축할 수 있다.

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.

100: 관체
110: 도가니
120: 이동레일
200: 가열장치
300: 전자파 발생장치
310: 가이드레일
400: 거치장치
410: 지지대
420: 지지팔

Claims

시료가 담긴 도가니가 삽입되 길이방향을 따라 이동하도록 관 형태로 형성된 관체;
상기 관체의 내부온도를 증가시키도록 상기 관체에 구비된 가열장치;
상기 관체를 추가적으로 가열하도록 상기 관체에 구비된 전자파 발생장치를 포함하며,
상기 전자파 발생장치는,
상기 관체가 삽입되는 도넛 형태의 외형체;
상기 외형체에 내장된 마그네트론을 포함하고,
상기 전자파 발생장치는,
상기 관체의 길이방향 축과 수평을 이루도록 상기 관체 외부에 구비된 가이드레일에 장착되는, 전자파 발생장치를 부착한 관상로.
제1항에 있어서,
상기 관체는, 석영으로 제작되고,
상기 외형체의 내주는 석영이고,
상기 내주를 제외한 상기 외형체의 표면은 금속인, 전자파 발생장치를 부착한 관상로.
제1항에 있어서,
상기 전자파 발생장치는,
상기 관체의단부를 추가적으로 가열하도록 상기 관체의단부에 위치된, 전자파 발생장치를 부착한 관상로.
삭제
제1항에 있어서,
상기 전자파 발생장치는,
상기 가이드레일을 따라 이동하며 상기 도가니와 동일선상에 위치되는, 전자파 발생장치를 부착한 관상로.
제1항에 있어서,
상기 관체가 거치되는 거치장치를 더 포함하는, 전자파 발생장치를 부착한 관상로.
제6항에 있어서,
상기 관체는,
양단부가 서로 다른 높이를 갖도록 상기 거치장치에 거치된, 전자파 발생장치를 부착한 관상로.
제6항에 있어서,
상기 거치장치는,
상기 관체를 지지하고, 상기 관체를 길이방향 중심축을 기준으로 회전시키는 지지대를 포함하는, 전자파 발생장치를 부착한 관상로.
제6항에 있어서,
상기 관체는,
상기 관체를 관통하며, 상기 도가니가 안착되는 이동레일을 포함하며,
상기 도가니는,
상기 관체 회전시 상기 도가니에 담긴 시료가 상기 도가니로부터 이탈되지 않도록, 상기 이동레일에 안착된 상태로 상기 관체의 길이방향을 따라 이동되는, 전자파 발생장치를 부착한 관상로.
관체 내부로 투입된 도가니를 가열시키는 관상로에 있어서,
상기 관체단부에 위치된 상기 도가니를 가열하도록 상기 관체에 전자파 발생장치가 구비되며,
상기 전자파 발생장치는, 상기 관체가 삽입되는 도넛 형태의 외형체와, 상기 외형체에 내장된 마그네트론을 포함하고,
상기 전자파 발생장치는,
상기 관체의 길이방향 축과 수평을 이루도록 상기 관체 외부에 구비된 가이드레일에 장착되는, 전자파 발생장치를 부착한 관상로.