KR200471723Y1 - 열처리로용 발열체 및 이를 구비한 머플식 열처리로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열처리로용 발열체 및 이를 구비한 머플식 열처리로에 관한 것이다. 본 고안에 따른 열처리로용 발열체는 제1면과 상기 제1면과 나란한 제2면을 구비하며, 상기 제2면에는 적어도 하나의 채널이 형성된 세라믹 소결체인 베이스와, 상기 채널에 삽입되는 열선 코일을 포함하며, 상기 열선 코일이 상기 채널 외부로 노출되지 않도록, 상기 채널의 깊이는 상기 열선 코일의 지름 보다 깊다. 본 고안에 따른 열처리로용 발열체는 별도의 지지대 없이 머플을 직접 지탱할 수 있다. 따라서 머플의 처짐을 방지할 수 있다. 또한, 본 고안에 따른 열처리로용 발열체는 머플 바로 아래에 배치될 수 있으므로, 열전달 효율이 향상된다.

Description

열처리로용 발열체 및 이를 구비한 머플식 열처리로{HEATER FOR FURNACE AND MUFFLE TYPE FURNACE USING THE SAME}

본 고안은 열처리로용 발열체 및 이를 구비한 머플식 열처리로에 관한 것이다.

열처리로는 비연속식 열처리로(Batch Type Furnace)와 연속식 열처리로(Continuous Type Furnace)로 나눌 수 있다. 비연속식 열처리로는 사이클 단위로 제품을 적재 가동하는 방식으로서 열처리가 완전히 끝날 때까지 제품이 로 내부에 머무르는 방식을 말한다. 연속식 열처리로란 제품의 열처리조건, 즉 온도 프로파일, 산소 농도 등을 지정해놓고 제품이 직접 이동하며 정해진 조건에 따라 열처리 되는 방식으로 비연속식 열처리로에 비해 대량 생산에 적합하다는 장점이 있다.

연속식 열처리로는 피소성물의 가열방식에 따라서 연소불꽃이 직접 닿는 직접가열식과 금속 재질의 터널인 머플을 사이에 두고 간접적으로 가열하는 머플식이 있다. 직화식은 열의 손실이 적다는 장점은 있으나, 피소성물을 일정하게 가열하지 못하고, 피소성물을 더럽히고 손상시킬 수 있으므로 적층 세라믹 커패시터, 칩인덕터 등과 같은 전자부품을 생산하는 공정에서는 머플식 열처리로를 사용한다.

도 1과 2에 도시된 바와 같이, 머플식 열처리로는 피소성물이 이송되는 머플(10)과, 머플(10)의 주위를 감싸서 가열하는 다수의 발열체(20)와, 머플(10)에 분위기 가스를 공급하는 급기 장치(60)를 포함한다. 또한, 피소성물로부터 발생하는 바인더 분해 가스를 배출하는 배기 장치(미도시)와 피소성물을 입구에서 출구방향으로 이송하는 이송부(미도시)와 머플(10)과 발열체(20)를 고정하는 로체(미도시)를 갖추고 있다.

머플(10)은 피소성물을 일정하게 가열하기 위한 수단이며, 소성 분위기를 유지하기 위한 수단이다. 머플(10) 내의 압력이 대기압보다 크도록 급기량과 배기량을 조절하면 외부 공기의 유입을 방지하면서 원하는 소성 분위기를 얻을 수 있다.

발열체(20)는 전후 방향(길이 방향)을 따라 온도를 개별적으로 설정할 수 있도록 복수 개가 마련되어 있다.

머플식 열처리로는 다음과 같은 방법으로 조립한다. 우선, 로체를 설치한다. 그리고 로체 위에 머플(10)의 하부에 위치하는 발열체(20)들을 배치한다. 다음으로 로체에 머플(10)을 올린다. 이때, 로체와 머플(10) 사이에는 머플(10)을 지지할 수 있는 내화물 지지대(50)를 설치한다.

다음, 머플(10)의 상부에 배치되는 발열체(미도시)와 측면에 배치되는 발열체(미도시)를 설치한다. 다음, 머플(10)의 내부에 메쉬 벨트(미도시)를 통과시키고, 구동부와 메쉬 벨트를 연결한다.

도 3은 종래의 발열체를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 발열체(20)는 열선(21)이 세라믹 보드(22)에 내장된 형태였다. 종래의 발열체(20)는 금형에 바인더와 혼합된 이소라이트나 글라스 울 등을 투입하고, 그 위에 열선을 올리고 다시 바인더와 혼합된 이소라이트나 글라스 울을 이용하여 열선을 덮은 후 진공성형하여 발열체(20)를 제조하였다.

이러한 발열체(20)는 축열량이 적고, 단열성이 우수하며, 경량으로서 다양한 분야에 사용된다. 그러나 강도가 매우 약하다는 문제가 있었다.

상술한 바와 같이 종래의 발열체(20)는 강도가 약하므로 머플(10)을 지탱할 수 없기 때문에 발열체(20) 위에 바로 머플(10)을 올려놓을 수 없으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 내화물로 이루어진 별도의 지지대(50)를 설치하여야 한다.

머플(10)의 하부에는 발열체(20)가 배치되어야 하므로, 머플(10)은 발열체(20)들의 사이사이에 설치된 몇 개의 내화물 지지대(50)에 의해서 지지되어야 한다.

지지대(50)의 수가 늘어나면 그만큼 발열체(20)들 사이의 간격이 떨어지므로, 머플(10)에 충분한 열을 전달하기 어려우며, 머플(10)의 온도를 원하는 프로파일로 제어하기도 어렵기 때문이다.

이러한 몇 개의 지지대(50)를 이용한 머플(10)의 지지는 다음과 같은 문제가 있다.

머플(10)은 주로 SUS나 인코넬과 같은 금속합금으로 이루어진다. 금속합금의 특성상 머플(10)은 고온에서 자중에 의해서 처지는 현상이 발생한다. 상술한 바와 같이 종래의 머플식 열처리로는 몇 개의 지지대(50)의 의해서 지지되므로, 지지대(50) 사이에서 머플(10)이 처지는 것을 방지할 수 없다. 이러한 문제로 인해서, 발열체(20)와 머플(10) 사이에는 어느 정도 공간이 필요하다. 고온에서 머플(10)이 처져서 발열체(20)를 누르게 되면 발열체(20)가 파손되기 때문이다. 또한, 이러한 머플(10) 처짐 현상 때문에 1000℃ 이상의 고온에서 사용되는 머플식 열처리로는 머플(10)의 폭을 크게 할 수 없다는 한계가 있다.

발열체(20)와 머플(10) 사이의 공간은 발열체(20)에서 발생한 열이 머플(10)에 전달되는 과정에서 열 손실이 발생하는 원인이 된다.

정리하면, 종래의 머플식 열처리로는 세라믹 보드 형태의 발열체(20)를 사용함으로써, 지지대(50)라는 구조가 필요하고 이로 인해서 머플(10) 처짐이라는 문제와 열전달 효율이 낮다는 문제가 발생한다.

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 지지대 없이 머플을 직접 지탱하여 머플의 처짐을 방지할 수 있는 발열체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 머플 바로 아래에 배치하여 머플에 직접 열을 전달함으로써 효율이 향상되는 발열체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 이러한 발열체를 구비한 머플식 열처리로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일실시예에 따른 열처리로용 발열체는 제1면과 상기 제1면과 나란한 제2면을 구비하며, 상기 제2면에는 적어도 하나의 채널이 형성된 세라믹 소결체인 베이스와, 상기 채널에 삽입되는 열선 코일을 포함한다. 상기 채널의 깊이는 상기 열선 코일의 지름 보다 깊다.

상기 발열체는 상기 채널의 양단이 단열재에 의해서 단열처리된 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일실시예에 따른 머플식 열처리로는 피소성물이 이송되는 머플과, 상기 머플의 주위를 감싸서 가열하는 다수의 발열체와 상기 피소성물을 입구에서 출구방향으로 이송하는 이송부와 상기 머플과 발열체를 지지하는 로체를 포함한다.

상기 발열체는, 제1면과 상기 제1면과 나란한 제2면을 구비하며, 상기 제2면에는 적어도 하나의 채널이 형성된 세라믹 소결체인 베이스와, 상기 채널에 삽입되며, 상기 채널의 깊이에 비해서 지름은 작은 열선 코일을 포함한다.

상기 본 고안의 일실시예에 따른 머플식 열처리로에 있어서, 상기 머플은 상기 발열체의 제2면 위에 올려진다.

본 고안에 따른 열처리로용 발열체 및 이를 구비한 머플식 열처리로는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 고안에 따른 열처리로용 발열체는 별도의 지지대 없이 머플을 직접 지탱할 수 있다. 따라서 머플의 처짐을 방지할 수 있다.

둘째, 본 고안에 따른 열처리로용 발열체는 머플 바로 아래에 배치될 수 있으므로, 열전달 효율이 향상된다.

셋째, 본 고안에 따른 머플식 열처리로는, 머플의 처짐을 방지할 수 있으므로, 1000℃ 이상의 고온용으로 폭이 넓은 머플을 사용할 수 있다.

넷째, 본 고안에 따른 열처리로용 발열체는 머플을 향하는 쪽으로 열선이 노출되어 있고, 반대 방향은 세라믹에 의해서 단열되어 있으므로, 열전달 효율이 향상된다.

다섯째, 본 고안에 따른 열처리로용 발열체는 베이스로부터 열선 코일을 쉽게 분리하여 교체할 수 있으므로, 유지 보수가 용이하다.

도 1은 종래의 머플식 열처리로의 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 머플식 열처리로의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 머플식 열처리로의 발열체를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 고안에 따른 열처리로용 발열체의 일실시예의 평면도이다.
도 5는 본 고안에 따른 머플식 열처리로의 일부를 나타낸 단면도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 관한 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 본 고안은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 고안의 개시가 완전하도록 하며, 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 고안은 청구항에 의해서 정의될 뿐이다.

도 4는 본 고안에 따른 열처리로용 발열체의 일실시예의 평면도이며, 도 5는 본 고안에 따른 머플식 열처리로의 일부를 나타낸 단면도이다. 도 4와 5를 참고하면, 본 고안에 따른 열처리로용 발열체(100)는 베이스(110)와 열선 코일(120)을 포함한다.

베이스(110)는 제1면(111)과 제1면(111)과 나란한 제2면(112)을 구비한다. 베이스(110)는 코디어라이트, 알루미나, 지르코니아, 실리카 등 세라믹으로 이루어진다. 베이스(110)의 제2면(112)에는 적어도 하나의 채널(113)이 베이스(110)의 길이 방향으로 형성된다. 베이스(110)는 세라믹 파우더를 바인더와 혼합하여 성형한 후에 고온에서 소결하여 제조하므로 강도가 매우 강하다.

열선 코일(120)은 채널(113)의 내부에 삽입된다. 열선 코일(120)은 열선을 나선 상으로 구부려 원통 꼴로 만든 것이다. 열선은 니켈 크롬 합금, 철 크롬 합금 등으로 이루어진다. 열선 코일(120)은 그 지름이 채널(113)의 깊이에 비해서 작아, 열선 코일(120)이 베이스(110)의 제2면(112) 외부로 노출되지 않는다. 열선 코일(120)은 중심의 발열부(121)와 발열부(121)의 양 끝단에서 연장된 리드부(122)를 포함한다. 리드부(122)는 전원과 연결된다.

여러 개의 채널(113)에 삽입된 열선 코일(120)을 서로 직렬로 연결하기 위해서는 채널(113)의 외부로 노출된 열선 코일(120)의 끝단을 용접 등의 방법으로 접합한다.

채널(113)의 끝 부분은 세라믹 파이버 등의 단열재(130)로 밀봉하여 열이 채널(113)의 끝 부분을 통해서 손실되는 것을 최소화한다.

본 고안에 따른 머플식 열처리로의 일실시예는 피소성물이 이송되는 머플(10)과, 머플(10)의 주위를 감싸서 가열하는 다수의 발열체(100)와, 머플(10)에 분위기 가스를 공급하는 급기 장치(70)와, 피소성물로부터 발생하는 바인더 분해 가스를 배출하는 배기 장치(미도시)와 피소성물을 입구에서 출구방향으로 이송하는 이송부(미도시)와 머플(10)과 발열체(100)를 고정하는 로체(미도시)를 갖추고 있다.

도 5는 본 고안에 따른 머플식 열처리로의 일실시예를 일부를 나타낸 단면도이다. 머플(10)의 배치, 발열체(100) 및 급기 장치(70) 외의 나머지 부분은 종래의 머플식 열처리로와 차이가 없으므로 설명을 생략하고, 도 5를 참고하여, 머플(10)의 배치와 발열체(100) 및 급기 장치(70)에 대해서만 설명한다.

본 실시예에 있어서, 발열체(100)는 상술한 바와 같이, 베이스(110)와 베이스(110)의 채널(113)에 삽입된 열선 코일(120)을 포함한다. 발열체(100)는 로체의 길이 방향을 따라서 복수 개가 설치되며, 각각의 발열체(100)는 개별적으로 제어된다. 구간별로 온도를 설정하여 원하는 온도 프로파일을 형성할 수 있도록 하기 위함이다. 발열체(100)는 로체의 길이 방향과 직교하는 방향으로 배치된다. 발열체(100)는 베이스(110)의 제1면(111)이 로체와 접하도록 로체 위에 설치된다. 발열체(100)의 열선 코일(120)의 리드부(122)가 제어장치에 의해서 제어되는 전원과 연결되어 있어 발열체(100)의 발열량이 조절된다.

머플(10)의 구조는 종래의 머플식 열처리로와 큰 차이가 없으나, 머플(10)이 발열체(100)의 제2면(112) 바로 위에 올려진다는 점에서 차이가 있다. 머플(10)이 발열체(100)의 제2면(112)에 바로 놓일 수 있는 것은 세라믹 소결체로 이루어진 고강도의 베이스(110)를 구비한 발열체(100)를 사용하기 때문이다. 또한, 베이스(110)의 채널(113)의 깊이가 열선 코일(120)의 지름에 비해서 깊기 때문이다.

머플(10)이 발열체(100)의 제2면(112) 바로 위에 올려지므로, 머플(10)이 로체(40)의 길이 방향으로 설치된 발열체(100)들에 의해서 지지된다. 따라서 1000℃이상의 고온에서도 머플(10)이 처지는 현상이 발생하지 않는다. 또한, 발열체(100)와 머플(10)의 거리가 가까우므로 발열체(100)에서 발생한 열의 손실이 적어, 효율이 20% 정도 향상된다. 또한, 발열체(100)의 열선 코일(120)이 끊어지는 등 불량이 발생할 경우에 열선 코일(120)만 베이스(110)에서 분리하여 교체할 수 있으므로 유지 관리 측면에서도 유리하다.

머플(10)과 발열체(100) 사이의 간격을 더욱 가깝게 하기 위해서, 급기 장치(70)의 대부분이 머플(10)의 내부에 배치된다. 급기 장치(70)는 머플(10)의 내부에 배치되는 급기 박스(71)과 머플(10)의 바닥면에 길게 형성된 홈(11)에 설치되는 급기 파이프(72)를 포함한다.

급기 파이프(72)는 도면상 상면에 관통구멍이 형성되어 있으며, 급기 박스(71)는 도면상 하면이 개방되어 있다. 또한, 머플(10)의 바닥면에 급기 파이프(72)의 관통구멍에 대응하는 관통구멍이 형성되어 있다. 따라서 급기 파이프(72)와 급기 박스(71)가 머플(10)의 바닥면을 통해서 연통되고, 급기 파이프(72)를 통해서 공급된 가스가 급기 박스(71)에 형성된 관통 구멍을 통해서 머플(10)의 내부로 고르게 분사된다.

급기 파이프(72)는 머플(10)의 바닥면에 형성된 홈(11)에 설치되므로, 머플(10)의 바닥면은 발열체(100) 베이스(110)의 제2면(112)에 밀착된다.

이상, 바람직한 실시예를 들어 본 고안을 설명하였으나, 본 고안의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 고안의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 고안의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10: 머플 20, 100: 발열체
110: 베이스 113: 채널
120: 열선코일 130: 단열재
50: 지지대 70: 급기 장치

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 피소성물이 이송되는 머플과, 상기 머플을 가열하는 다수의 발열체와 상기 피소성물을 입구에서 출구방향으로 이송하는 이송부와 상기 머플과 발열체를 지지하는 로체를 포함하는 머플식 열처리로에 있어서,
   상기 발열체는,
   제1면과 상기 제1면과 나란한 제2면을 구비하며, 상기 제2면에 적어도 하나의 채널이 형성된 세라믹 소결체인 베이스와, 상기 채널에 삽입되며, 상기 채널의 깊이에 비해서 지름은 작은 열선 코일을 포함하며,
   상기 머플은 상기 발열체의 제2면 위에 올려진 것을 특징으로 하는 머플식 열처리로.
5. 제4항에 있어서,
   상기 채널의 양단은 단열재에 의해서 단열처리된 것을 특징으로 하는 머플식 열처리로.
6. 제4항에 있어서,
   상기 베이스는 코디어라이트, 알루미나, 지르코니아, 실리카 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 머플식 열처리로.
7. 제4항에 있어서,
   상기 머플의 바닥면에 길게 형성된 홈에 설치되며, 상기 머플의 바닥면을 향하는 면에 관통구멍이 형성된 급기 파이프와,
   상기 머플의 내부 바닥면 위에 설치되며, 머플의 내부공간을 향해서 복수 관통구멍이 형성되어 있으며, 상기 머플의 바닥면을 향하는 면의 적어도 일부가 개방된 급기 박스를 더 포함하며,
   상기 급기 박스와 상기 급기 파이프는 상기 머플의 바닥면을 사이에 두고 위 아래로 배치되며, 상기 머플의 바닥면에 형성된 관통구멍을 통해서 연통되는 것을 특징으로 하는 머플식 열처리로.
   

Images