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KR101670807B1 - 고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치 - Google Patents

고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치 Download PDF

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KR101670807B1
KR101670807B1 KR1020140194635A KR20140194635A KR101670807B1 KR 101670807 B1 KR101670807 B1 KR 101670807B1 KR 1020140194635 A KR1020140194635 A KR 1020140194635A KR 20140194635 A KR20140194635 A KR 20140194635A KR 101670807 B1 KR101670807 B1 KR 101670807B1
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susceptor
local heating
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heat
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임가람
장윤형
문학범
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한국기계연구원
주식회사 넥스트론
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Abstract

열을 방출하는 부분의 단면적이 열을 전달받는 부분의 단면적에 비하여 작게 형성되어 열 방출 부분에서 열이 집중되도록 설계된 고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터는 열원에 장착되어, 상기 열원으로부터의 열을 전달받아 피가열체를 국부 가열하기 위한 고온 국부가열 방식의 서셉터로서, 제1 단면적을 갖는 서셉터 몸체; 및 상기 서셉터 몸체로부터 돌출되어, 상기 제1 단면적보다 작은 제2 단면적을 갖는 돌출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치{HIGH TEMPERATURE LOCAL HEATING TYPE SUSCEPTOR AND HEATING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열을 방출하는 부분의 단면적이 열을 전달받는 부분의 단면적에 비하여 작게 형성되어 열 방출 부분에서 열이 집중되도록 설계된 고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치에 관한 것이다.
최근, 특정 금속을 용융시켜 냉각하는 과정에서 X-선 회절 분석을 통해 금속의 결정화 메커니즘을 연구하여 새로운 합금을 개발하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구의 핵심은 X-선 회절 장치와 용융 시스템을 최적화하는 것이다.
종래의 용융 시스템으로는 고주파 유도가열 방법 및 레이저 가열 방법이 주로 사용되고 있다.
이 중, 고주파 유도가열 방법은 유도 가열되는 물질만 용융 가능할 뿐만 아니라, 고주파 신호간섭이 발생하는 문제가 있다. 그리고, 레이저 가열 방법은 전자기적, 정전기적으로 물질을 부양시킨 후 레이저를 이용하여 용융시키게 되나, 레이저 가열 방법의 경우에는 X-선의 포지션을 설정하기 어렵고, 진동에 민감할 뿐만 아니라, 초기 투자 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2000-0043020호(2000.07.15. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 판형 히트 파이프가 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 제1 단면적을 갖는 서셉터 몸체와, 서셉터 몸체로부터 돌출되어, 제1 단면적보다 작은 제2 단면적을 갖는 돌출부를 가짐으로써, 열을 방출하는 부분의 단면적이 열을 전달받는 부분의 단면적에 비하여 작게 형성되어 열 방출 부분에서 열이 집중되도록 설계된 고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터는 열원에 장착되어, 상기 열원으로부터의 열을 전달받아 피가열체를 국부 가열하기 위한 고온 국부가열 방식의 서셉터로서, 제1 단면적을 갖는 서셉터 몸체; 및 상기 서셉터 몸체로부터 돌출되어, 상기 제1 단면적보다 작은 제2 단면적을 갖는 돌출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 세섭터는 열원에 장착되어, 상기 열원으로부터의 열을 전달받아 피가열체를 국부 가열하기 위한 고온 국부가열 방식의 서셉터로서, 제1 단면적을 가지며, 중앙을 관통하는 삽입 홀을 구비하는 서셉터 몸체; 상기 세섭터 몸체로부터 연장되며, 상기 세섭터 몸체를 감싸는 환형 구조로 형성되어, 내부에 중공을 구비하는 서셉터 연장부; 및 상기 서셉터 몸체의 삽입 홀 내에 체결된 국부 가열수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 히팅 장치는 반사 거울; 상기 반사 거울을 밀봉하는 몰딩체; 상기 반사 거울의 상단에 결합되어, 적외선을 조사하는 적외선 램프; 상기 몰딩체에 장착되어 온도를 제어하기 위한 냉각 라인; 및 상기 반사 거울의 하단에 결합되며, 상기 적외선 램프로부터 출사되어 반사 거울에 반사되어 굴절된 적외선을 집광시켜 피가열체를 국부 가열하기 위한 서셉터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치는 제1 단면적을 갖는 서셉터 몸체와, 서셉터 몸체로부터 돌출되어, 제1 단면적보다 작은 제2 단면적을 갖는 돌출부를 가짐으로써, 열을 방출하는 부분의 단면적이 열을 전달받는 부분의 단면적에 비하여 작게 형성되어 열 방출 부분에서 열이 집중될 수 있는바, 피가열체를 국부적으로 고온 가열시키는 것이 가능해질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치는 서셉터 몸체 및 돌출부의 재질로 실리콘 카바이드(SiC) 또는 실리콘 카바이드(SiC)에 그라파이트, 카본(C), 니켈(Ni) 등의 합금이 코팅된 것을 이용하며, 열원의 크기를 축소시켜 국소영역에 대한 국부적인 고온가열을 실시하는 방식으로 피가열체를 국소 가열할 수 있으므로, 가열 재료의 종류에 제약 없이 결정연구를 용이하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터의 적용예를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예의 변형예들에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 각각의 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 다른 변형예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 다른 변형예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 사시도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 히팅 장치를 나타낸 단면도.
도 12는 도 11의 A 부분을 나타낸 확대 단면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(100)는 열원에 장착되어, 열원으로부터의 열을 전달받아 피가열체(미도시)를 국부 가열하는 역할을 한다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(100)는 서셉터 몸체(120) 및 돌출부(140)를 포함한다.
서셉터 몸체(120)는 제1 단면적을 갖는다. 이러한 서셉터 몸체(120)는 열원으로부터의 열을 전달받는 부분으로, 열 전달을 효과적으로 전달받기 위해 원통 형상을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 서셉터 몸체(120)의 재질로는 열전도율이 우수한 실리콘 카바이드(SiC)로 형성하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 실리콘 카바이드(SiC)에 그라파이트, 카본(C), 니켈(Ni) 중 1종 이상이 코팅된 것을 이용하는 것이 좋다.
이러한 서셉터 몸체(120)가 원통 형상을 가질 경우, 서셉터 몸체(120)의 직경은 30 ~ 1,000mm의 크기를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
돌출부(140)는 서셉터 몸체(120)로부터 돌출되어, 제1 단면적보다 작은 제2 단면적을 갖는다. 이러한 돌출부(140)는 서셉터 몸체(120)에 일체로 결합될 수 있다. 이때, 돌출부(140)는, 단면상으로 볼 때, 사각형 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 같이, 돌출부(140)를 서셉터 몸체(120)와 일체형 구조로 설계할 경우, 서셉터 몸체(120)와 돌출부(140) 간의 접합력이 우수하여 내구성이 향상될 수 있으므로 외부 충격에 의해 서셉터 몸체(120)와 돌출부(140)의 접합 부분에 크랙이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.
따라서, 돌출부(140)의 재질은, 서셉터 몸체(120)와 마찬가지로, 열전도율이 우수한 실리콘 카바이드(SiC)가 이용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 실리콘 카바이드(SiC)에 그라파이트, 카본(C), 니켈(Ni) 중 1종 이상이 코팅된 것을 이용하는 것이 좋다.
이때, 돌출부(140)는 길이 방향의 전체 직경이 모두 동일한 직경을 가질 수 있다. 이와 같이, 돌출부(140)의 직경이 길이 방향 전체가 모두 동일할 경우 서셉터 몸체(120)로부터의 열이 균일하게 전달될 수 있으며, 구조가 간단하여 절삭 가공이 용이하다는 이점이 있다.
이러한 서셉터 몸체(120) 및 돌출부(140)는 360°회전 운동이 가능하도록 설계될 수 있다. 이때, 서셉터 몸체(120) 및 돌출부(140)는 회전 지그(미도시)에 의해 360°회전 운동하여 회전 위치가 제어될 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터는 제1 단면적을 갖는 서셉터 몸체와, 서셉터 몸체로부터 돌출되어, 제1 단면적보다 작은 제2 단면적을 갖는 돌출부를 가짐으로써, 열을 방출하는 부분의 단면적이 열을 전달받는 부분의 단면적에 비하여 작게 형성되어 열 방출 부분에서 열이 집중될 수 있는바, 피가열체를 국부적으로 고온 가열시키는 것이 가능해질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터 및 이를 갖는 히팅 장치는 서셉터 몸체 및 돌출부의 재질로 실리콘 카바이드(SiC) 또는 실리콘 카바이드(SiC)에 그라파이트, 카본(C), 니켈(Ni) 등의 합금이 코팅된 것을 이용하며, 열원의 크기를 축소시켜 국소영역에 대한 국부적인 고온가열을 실시하는 방식으로 피가열체를 국소 가열을 실시할 수 있으므로, 가열 재료의 종류에 제약 없이 결정연구를 용이하게 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터의 적용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(100)는 열원에 장착되어, 열원(미도시)으로부터의 열을 전달받아 피가열체(10)를 국부 가열하는 역할을 한다. 열원으로는 일 예로 적외선 램프가 이용될 수 있다. 또한, 열원과 서셉터(100)의 사이에는 열원으로부터의 열을 서셉터(100)로 전달하기 위한 쿼츠 봉(20)이 장착될 수 있다.
이때, 피가열체(10)는 서셉터 몸체(120)의 일면에 반대되는 타면으로부터 돌출되는 돌출부(140)의 끝단과 접촉되도록 장착되고, 쿼츠봉(20)은 서셉터 몸체(10)의 일면과 접촉되도록 장착된다.
특히, 돌출부(140)의 길이(d)는 10 ~ 500mm인 것이 바람직하다. 돌출부(140)의 길이(d)가 10mm 미만일 경우에는 서셉터 몸체(120)와 피가열체(10) 간의 이격 간격이 너무 가까운 관계로 서셉터 몸체(120)에 의한 간접 가열로 피가열체(10)의 전체가 가열되는데 기인하여, 돌출부(140)에 의한 국소 가열 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 돌출부(140)의 길이(d)가 500mm를 초과할 경우에는 서셉터 몸체(120)와 피가열체(10) 간의 이격 간격이 너무 멀어지는데 기인하여 서셉터 몸체(120)에 의한 간접 가열 효과를 기대하기 어렵다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 사시도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예의 변형예들에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 각각의 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(100)는 돌출부(140)가 테이퍼(taper) 단면을 갖는 것을 제외하고는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(100)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는바, 중복 설명은 생략하고 차이점에 대해서만 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예의 변형예들에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(100)의 경우, 돌출부(140)가 서셉터 몸체(120)와 결합되는 부분으로부터 서셉터 몸체(120)와 멀어질수록 직경이 감소하는 테이퍼 단면을 가질 수 있다.
이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 돌출부(140)는, 단면상으로 볼 때, 깔대기 형상을 가질 수 있다. 이와 달리, 도 6에 도시된 바와 같이, 돌출부(140)는, 단면상으로 볼 때, 삼각형 형상을 가질 수 있다. 따라서, 돌출부(140)의 단면 형상은 서셉터 몸체(120)로부터 멀어질수록 단면적이 감소하는 형태라면 어떠한 형상이라도 적용 가능하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 다른 변형예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예의 다른 변형예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 사시도이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 다른 변형예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(100)는 돌출부(140)가 서셉터 몸체(120) 상에 복수개가 장착되는 것을 제외하고는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(100)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는바, 중복 설명은 생략하고 차이점에 대해서만 설명하도록 한다.
이때, 본 발명의 일 실시예의 다른 변형예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(100)의 경우, 복수개의 돌출부(140) 상호 간이 이격 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 서셉터 몸체(120)로부터 상호 이격 배치되도록 돌출되는 복수개의 돌출부(140)를 설계할 경우, 피가열체(미도시)에 대하여 복수개의 영역에 대하여 국부적인 가열을 동시에 실시하는 것이 가능해질 수 있다. 이때, 복수개의 돌출부(140) 각각은, 단면상으로 볼 때, 삼각형, 깔대기형 및 사각형 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예의 다른 변형예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(100)는 서셉터 몸체(120)로부터 상호 이격 배치되도록 돌출되는 복수개의 돌출부(140)를 설계하는 것에 의해, 열원의 크기를 축소시켜 국소영역에 대한 국부적인 고온가열을 복수의 영역에서 동시에 피가열체를 국소 가열할 수 있으므로, 일 실시예에 비하여 결정연구를 보다 신속하면서도 다양한 형태로 실시하는 것이 가능해질 수 있는 구조적인 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터에 대하여 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(200)는 열원에 장착되어, 열원으로부터의 열을 전달받아 피가열체(미도시)를 국부 가열하는 역할을 한다. 이를 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(200)는 서셉터 몸체(220), 서셉터 연장부(240) 및 국부 가열수단(260)을 포함한다.
서셉터 몸체(220)는 제1 단면적을 가지며, 중앙을 관통하는 삽입 홀(H)을 구비한다. 이러한 삽입 홀(H)의 직경은 국부 가열수단(260)의 직경과 대응되거나, 약간 작은 크기를 갖는 것이 바람직하다.
서셉터 연장부(240)는 세섭터 몸체(220)로부터 연장되며, 세섭터 몸체(220)를 감싸는 환형 구조로 형성되어, 내부에 중공(T)을 구비한다. 이러한 서셉터 연장부(240)는 서셉터 몸체(220)에 일체로 결합된다. 이와 같이, 서셉터 몸체(220)와 서셉터 연장부(240)를 일체형으로 설계할 경우, 서셉터 몸체(220)와 서셉터 연장부(240) 간의 접합력이 우수하여 내구성이 향상될 수 있다.
서셉터 몸체(220) 및 서셉터 연장부(240)의 재질로는 각각 열전도율이 우수한 실리콘 카바이드(SiC)로 형성하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 실리콘 카바이드(SiC)에 그라파이트, 카본(C), 니켈(Ni) 중 1종 이상이 코팅된 것을 이용하는 것이 좋다.
국부 가열수단(260)은 서셉터 몸체(220)의 삽입 홀(H) 내에 체결된다. 이러한 국부 가열수단(260)은 서셉터 몸체(220)의 삽입 홀(H) 내에 슬라이딩 방식으로 체결되어, 서셉터 몸체(220)에 결합되는 일단에 반대되는 타단이 피가열체와 접촉되도록 설치된다.
이때, 국부 가열수단(260)은 봉 형상을 갖는 것이 바람직한데, 이는 봉 형상이 슬라이딩 체결 시 서셉터 몸체(220)의 삽입 홀(H) 내에 물리적인 끼움 결합에 의해 용이하게 체결될 수 있는 구조이기 때문이다.
한편, 도 10은 본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터를 나타낸 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(200)는 서셉터 연장부(240)의 형상을 제외하고는, 도 9를 참조하여 도시하고 설명한 다른 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 서셉터(200)와 실질적으로 동일한 바, 중복 설명은 생략하고 차이점에 대해서만 설명하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 서셉터 연장부(240)는 서셉터 몸체(220)와 결합되는 부분으로부터 서셉터 몸체(220)와 멀어질수록 직경이 감소하는 테이퍼 단면을 갖는다. 이 경우, 서셉터 연장부(240)가 테이퍼 단면을 갖기 때문에 피가열체와 접촉하는 부분과 더불어, 피가열체의 주변에 대해서도 집중적인 가열이 이루어질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 히팅 장치에 대하여 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 히팅 장치를 나타낸 단면도이고, 도 12는 도 11의 A 부분을 나타낸 확대 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 히팅 장치(300)는 반사 거울(310), 몰딩체(320), 적외선 램프(330), 냉각 라인(340), 서셉터(350) 및 쿼츠 봉(360)을 포함한다.
반사 거울(310)은 상단 및 하단을 각각 노출시키는 상부 홀(H1) 및 하부 홀(H2)을 구비하며, 타원 형상을 갖는다. 이때, 반사 거울(310)을 타원 형상으로 설계할 경우, 렌즈 효과에 의해 적외선 램프(330)로부터 조사되는 적외선을 서셉터(350)에 효과적으로 집중시킬 수 있다.
특히, 반사 거울(310)은 내부 표면이 금으로 코팅된다. 이와 같이, 반사 거울(310)에 600nm 이상의 파장을 갖는 적외선에 대한 반사율이 우수한 금 코팅이 이루어질 경우, 반사 거울 내부 표면의 어느 면에 적외선이 입사되더라도 입사된 적외선 모두를 서셉터(350)의 표면에 도달하도록 반사시키는 것이 가능하여 서셉터(350) 표면에 열을 집중시킬 수 있게 된다. 이러한 반사 거울(310)은 일체형 구조로 설계되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
몰딩체(320)는 반사 거울(310)의 외측을 감싸는 형태로 장착되어, 반사 거울(310)을 밀봉한다. 이때, 몰딩체(320)는 적외선 램프(330)로부터 조사되는 적외선에 의한 열 손실을 억제하기 위한 목적으로 장착되며, 그 재질로는 내화물을 이용하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 내화물로는 Al2O3, CaO, MgO, Fe2O3, C계 복합체 등에서 선택될 수 있다. 이러한 내화물 재질의 몰딩체(320)에는 성형성 확보를 위해 무기결합재가 더 첨가되어 있을 수 있으며, 구체적으로는 AlPO4, B2O3 등을 제시할 수 있다.
적외선 램프(330)는 반사 거울(310)의 상단에 결합되어, 적외선을 조사한다. 이러한 적외선 램프(330)는 3∼25㎛ 파장을 가지며, 가시광선이나 자외선에 비해 강한 열 작용을 가지며, 이 때문에 열선이라고도 한다. 따라서, 태양이나 발열체로부터 공간으로 전달되는 복사열은 주로 적외선에 의한 것이라 볼 수 있다. 적외선 램프(330)로부터 조사되는 적외선은 높은 방사 에너지 밀도의 물리적 특성을 가지므로 수초 이내에 서셉터(350)를 통과하여 피가열체(S)를 국부가열할 수 있다. 이때, 적외선 램프(330)의 필라멘트로는 텅스텐 코일 등 내구성을 갖는 열원체가 이용될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
냉각 라인(340)은 몰딩체(320)에 장착되어 온도를 제어하는 역할을 한다. 이러한 냉각 라인(340)은 몰딩체(320)의 내부 또는 외부에 장착되며, 내부를 순환하는 냉각수에 의해 몰딩체(320)의 내부 온도를 낮추는 역할을 한다. 이러한 냉각 라인(340)에 의해, 몰딩체(320)의 내부 온도를 정밀하게 제어하는 것이 가능해질 수 있다.
서셉터(350)는 반사 거울(310)의 하단에 결합되며, 적외선 램프(330)로부터 출사되어 반사 거울(310)에 반사되어 굴절된 적외선을 집광시켜 피가열체(S)를 국부 가열하는 역할을 한다.
이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 히팅 장치(300)는 후술하는 쿼츠 봉(360)을 포함하지 않는다. 이에 따라, 도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 서셉터(350)의 일단은 반사 거울(310)의 하단에 결합되고, 서셉터(350)의 타단은 피가열체(S)와 접촉하게 된다. 이러한 서셉터(350)는 도 1 내지 도 9를 참조하여 도시하고 설명한 서셉터들 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
쿼츠 봉(360)은 반사 거울(310)과 서셉터(350) 사이에 장착되어, 적외선 램프(330)로부터의 열을 서셉터(350)로 전달하는 역할을 한다. 이러한 쿼츠 봉(360)을 장착할 경우, 적외선 램프(330) 및 쿼츠 봉(360)은 상부 홀(H1) 및 하부 홀(H2)에 끼움 결합되어 결속된다. 이에 따라, 쿼츠 봉(360)의 일단은 하부 홀(H2)에 끼움 결합되어 반사 거울(310) 내부에 일부가 삽입되고, 쿼츠 봉(360)의 타단은 지지 유닛(400)의 내부로 연장된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 고온 국부가열 방식의 히팅 장치(300)는 지지 유닛(400)에 의해 지지되고, 피가열체(S)는 성형 유닛(500)에 의해 성형이 이루어질 수 있다. 이때, 성형 유닛(500)은 반드시 장착되어야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 설치하지 않아도 무방하다.
지지 유닛(400)은 상부 중앙에 쿼츠 봉(360)을 인출시키기 위한 관통 홀(미도시)이 구비되며, 이러한 관통 홀에 의해 쿼츠 봉(360)의 타단이 지지 유닛(400)의 내부로 연장된다. 이때, 지지 유닛(400)은 내부에 빈 공간을 제공하는 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 히팅 장치(300)를 지지할 수 있는 구조라면 어떠한 형태든 무방하다.
성형 유닛(500)는 지지 유닛(400)의 내부에 장착되며, 쿼츠 봉(360)에 의해 피가열체(S)를 고온으로 국부 가열한 상태에서 블로잉시켜 일정한 형태로 성형하는 역할을 한다. 도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 블로잉 성형은 히팅 장치(300)를 이용하여 쿼츠 봉(360) 하면의 표면 온도를 설정된 목표 온도까지 급속 가열한 후, 압력 가스 주입구(미도시)로 가스를 주입하는 방식으로 실시된다. 이러한 블로잉 성형에 의해 피가열체(S)는 성형 몰드물과 대응되는 형상을 갖게 된다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 서셉터 120 : 서셉터 몸체
140 : 돌출부 d : 돌출부의 길이
200 : 서셉터 220 : 서셉터 몸체
240 : 서셉터 연장부 260 : 국부 가열수단
H : 삽입 홀 T : 중공
300 : 히팅 장치 310 : 반사 거울
320 : 몰딩체 330 : 적외선 램프
340 : 냉각 라인 350 : 서셉터
360 : 쿼츠 봉 400 : 지지 유닛
500 : 성형 유닛 H1, H2 : 상부 및 하부 홀
S : 피가열체

Claims (16)

  1. 열원에 장착되어, 상기 열원으로부터의 열을 전달받아 피가열체를 국부 가열하기 위한 고온 국부가열 방식의 서셉터로서,
    제1 단면적을 가지며, 중앙을 관통하는 삽입 홀을 구비하는 서셉터 몸체;
    상기 서셉터 몸체로부터 연장되며, 상기 서셉터 몸체를 감싸는 환형 구조로 형성되어, 내부에 중공을 구비하는 서셉터 연장부; 및
    상기 서셉터 몸체의 삽입 홀 내에 체결되어, 상기 서셉터 몸체로부터 돌출되며, 상기 제1 단면적보다 작은 제2 단면적을 갖는 국부 가열수단;을 포함하며,
    상기 국부가열 수단은 상기 서셉터 몸체의 중앙 부분에 배치된 것을 특징으로 하는 고온 국부가열 방식의 서셉터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터 몸체 및 서셉터 연장부는 각각
    실리콘 카바이드(SiC)로 형성되거나, 또는 실리콘 카바이드(SiC)에 그라파이트, 카본(C) 및 니켈(Ni) 중 1종 이상이 코팅된 것을 특징으로 하는 고온 국부가열 방식의 서셉터.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 국부 가열수단은
    상기 서셉터 몸체의 삽입 홀 내에 슬라이딩 방식으로 체결되어, 상기 서셉터 몸체에 결합되는 일단에 반대되는 타단이 상기 피가열체와 접촉되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 고온 국부가열 방식의 서셉터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 서셉터 연장부는
    상기 서셉터 몸체에 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 고온 국부가열 방식의 서셉터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 국부 가열수단은
    봉 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 고온 국부가열 방식의 서셉터.
  14. 반사 거울;
    상기 반사 거울을 밀봉하는 몰딩체;
    상기 반사 거울의 상단에 결합되어, 적외선을 조사하는 적외선 램프;
    상기 몰딩체에 장착되어 온도를 제어하기 위한 냉각 라인; 및
    상기 반사 거울의 하단에 결합되며, 상기 적외선 램프로부터 출사되어 반사 거울에 반사되어 굴절된 적외선을 집광시켜 피가열체를 국부 가열하기 위한 서셉터;를 포함하며,
    상기 서셉터는 제1 단면적을 가지며, 중앙을 관통하는 삽입 홀을 구비하는 서셉터 몸체와, 상기 서셉터 몸체로부터 연장되며, 상기 서셉터 몸체를 감싸는 환형 구조로 형성되어, 내부에 중공을 구비하는 서셉터 연장부와, 상기 서셉터 몸체의 삽입 홀 내에 체결되어, 상기 서셉터 몸체로부터 돌출되며, 상기 제1 단면적보다 작은 제2 단면적을 갖는 국부 가열수단을 포함하며, 상기 국부가열 수단은 상기 서셉터 몸체의 중앙 부분에 배치된 것을 특징으로 하는 고온 국부가열 방식의 히팅 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 히팅 장치는
    상기 반사 거울과 서셉터 사이에 장착되어, 상기 적외선 램프로부터의 열을 상기 서셉터로 전달하기 위한 쿼츠 봉을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 국부가열 방식의 히팅 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 반사 거울은
    상단 및 하단을 각각 노출시키는 상부 홀 및 하부 홀을 구비하며, 타원 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 고온 국부가열 방식의 히팅 장치.
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