KR20240170248A - SiC 히터의 열간 저항 측정 장치 - Google Patents

Abstract

SiC 히터의 열간 저항 측정 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 SiC 히터의 열간 저항 측정 장치는, 내부 공간에 SiC 히터가 설치되어 열간 상태로 가열되는 가열로, SiC 히터에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부, 및 전원 공급부에서 SiC 히터에 공급하는 전압과 전류에 의해 SiC 히터의 온도에 따른 저항값을 측정하기 위한 저항 측정부를 포함한다.

Description

SiC 히터의 열간 저항 측정 장치{DEVICE FOR MEASURING RESISTANCE OF SiC HEATER OF SINTERING FURNACE}

본 발명은 SiC 히터의 열간 저항 측정 장치에 관한 것이다.

소성로는 예컨대, 이차 전지의 양극재 제조를 위하여 리튬(Li)과 전구체 등으로 구성된 원료 물질(소재)을 고온 가열하여 산화리튬(LiO₂)으로 변환하는 설비로서, 제품 품질을 결정하는 중요한 공정이다.

소성로에 사용되는 SiC(탄화규소) 히터는 저항 데이터로 수명을 판단한다.

한편, 소성로에는 각 개소에 따라 복수개, 예컨대 4,6,8 등의 SiC 히터를 함께 설치해야 하는데, SiC 히터의 수명을 길게 사용하고 싶다면 사용 온도(고온)에서의 각 SiC 히터의 저항값이 동일해야 한다.

그러나, 종래에는 소성로에서 복수개의 SiC 히터의 각 개별 저항값을 측정할 방안이 없으므로, 복수개의 SiC 히터 중 하나만 문제 발생 시에도 해당 개소 SiC 히터를 모두 교체하여 폐기하고 있는 실정이다.

그 이유는 SiC 히터의 재질은 SiC로 반도체이며, 이는 온도에 따라 저항값이 달라지는 특성을 갖고 있기 때문이다.

따라서, 상온에서 SiC 히터의 저항을 측정해도 사용 온도(고온)에서의 저항값을 유추할 수 없기 때문에 SiC 히터의 재사용이 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 소성로와 동일한 열간 상태(고온)에서 각각의 SiC 히터의 온도에 따른 개별 SiC 히터의 열간 저항값을 용이하게 측정할 수 있도록 한 SiC 히터의 열간 저항 측정 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 SiC 히터의 열간 저항 측정 장치는, 내부 공간에 SiC 히터가 설치되고 SiC 히터에 의해 열간 상태로 가열되는 가열로, SiC 히터에 연결되고 SiC 히터에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부를 포함할 수 있다.

또한, SiC 히터의 열간 저항 측정 장치는, 전원 공급부와 SiC 히터 사이에 설치되고, 전원 공급부에서 SiC 히터에 공급하는 전압과 전류에 의해 SiC 히터의 온도에 따른 저항값을 측정하기 위한 저항 측정부를 포함할 수 있다.

SiC 히터는 가열로의 일 방향을 따라 복수개의 장착될 수 있다.

SiC 히터는 전원 공급에 의해 발열하는 발열부와, 발열부의 양단부에 구비되고 가열로에 장착되기 위한 비가열부를 포함할 수 있다.

가열로의 내부 양측면에는 비가열부가 장착되기 위한 장착부가 구비될 수 있다.

가열로의 하단부에는 이동을 위한 휠이 복수개 장착될 수 있다.

가열로의 상부에는 가열로 내부의 가스를 배출하기 위한 배기 포트가 복수개 설치될 수 있다.

가열로의 양단부에는 가열로 내부를 개폐하기 위한 도어가 설치될 수 있다.

저항 측정부는, 가열로에 설치되고 가열로의 내의 각각의 상기 SiC 히터의 열간 상태의 온도를 측정하기 위한 온도 측정기, 및 각각의 SiC 히터에 연결되고 전원 공급부로부터 각각의 SiC 히터에 공급되는 전압과 전류를 측정하기 위한 전압 측정계와 전류 측정계를 포함할 수 있다.

저항 측정부는 전압 측정계에서 측정한 전압값과 전류 측정계에서 측정한 전류값으로 각각의 SiC 히터의 온도에 따른 저항값을 산출하기 위한 저항값 산출부를 포함할 수 있다.

SiC 히터의 열간 상태의 온도는 300℃ 내지 1600℃의 온도 범위로 설정될 수 있다.

본 발명의 구현예에 따르면, 소성로와 동일한 열간 상태(고온)에서 각각의 SiC 히터의 온도에 따른 개별 SiC 히터의 열간 저항값을 용이하게 측정할 수 있다.

따라서, 복수개의 SiC 히터 중 하나만 문제 발생 시에도 문제되는 해당 SiC 히터만을 폐기하고 나머지 SiC 히터를 재사용할 수 있으므로 설비 비용을 절감할 수 있다.

또한, 복수개의 SiC 히터 중 비숫한 저항값을 가진 SiC 히터끼리 그룹핑하여 재사용할 수 있으므로, 그 만큼 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC 히터의 열간 저항 측정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC 히터의 열간 저항 측정 장치의 개략적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC 히터의 열간 저항 측정 장치의 측정 회로도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC 히터의 열간 저항 측정 장치의 개략적인 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC 히터의 열간 저항 측정 장치의 개략적인 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC 히터의 열간 저항 측정 장치의 측정 회로도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC 히터의 열간 저항 측정 장치는, 가열로(10), 전원 공급부(30), 및 저항 측정부(100)를 포함할 수 있다.

가열로(10)는 내부 공간(11)에 SiC 히터(20)가 설치되고, SiC 히터(20)에 의해 열간 상태로 가열될 수 있다.

또한, 전원 공급부(30)는 SiC 히터(20)에 연결되고, SiC 히터(20)에 전원을 공급할 수 있다.

저항 측정부(100)는, 전원 공급부(30)와 SiC 히터(20) 사이에 설치되고, 전원 공급부(30)에서 SiC 히터(20)에 공급하는 전압과 전류에 의해 SiC 히터(20)의 온도에 따른 저항값을 측정할 수 있다.

SiC 히터(20)는 전원 공급에 의해 발열하는 발열부(21)와, 발열부(21)의 양단부에 구비되고 가열로(10)에 장착되기 위한 비가열부(23)를 포함할 수 있다.

가열로(10)의 내부 양측면에는 비가열부(23)가 장착되기 위한 장착부(13)가 구비될 수 있다.

또한, 가열로(10)의 하단부에는 지면 또는 설치면을 따라 이동을 위하여 휠(15)이 복수개 설정된 간격으로 장착될 수 있다.

가열로(10)의 상부에는 가열로(10) 내부의 가스를 배출하기 위한 배기 포트(17)가 복수개 설치될 수 있다.

가열로(10)에는 가열로(10)의 일 방향(예컨대, 폭이 방향(도 2의 Z 방향))을 따라 복수개의 SiC 히터(20)가 장착될 수 있는데, 도 2에서는 4개의 SiC 히터(20)가 장착된 것을 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 4개 이하 또는 4개 이상 장착될 수 있음은 물론이다.

가열로(10)의 양단부에는 SiC 히터(20)의 가열로(10) 내부로 삽입하기 위하여 가열로(10) 내부를 개폐하기 위한 도어(19)가 설치될 수 있다.

그리고, 저항 측정부(100)는, 온도 측정기(110), 전압 측정계(120)와 전류 측정계(130), 저항값 산출부(140)를 포함할 수 있다.

온도 측정기(110)는 가열로(10)에 수직 방향(도 1, 도 2의 Y 방향)으로 설치되고, 가열로(10)의 내의 각각의 SiC 히터(20)의 열간 상태의 온도를 측정할 수 있다.

또한, 전압 측정계(120)와 전류 측정계(130)는 각각의 SiC 히터(20)에 연결되고, 전원 공급부(30)로부터 각각의 SiC 히터(20)에 공급되는 전압과 전류를 각각 측정할 수 있다.

여기서, SiC 히터(20)의 열간 상태의 온도는, 예컨대 300℃ 내지 1600℃의 온도 범위로 설정될 수 있으며, 특히 300℃ 내지 900℃의 온도 범위로 설정될 수 있다.

온도 측정기(110)는 각각의 SiC 히터(20)의 열간 상태의 온도를 용이하게 측정할 수 있도록 열전대(thermo couple) 등으로 이루어질 수 있다.

또한, 저항값 산출부(140)는 전압 측정계(120)에서 측정한 전압값(V)과 전류 측정계(130)에서 측정한 전류값(I)으로 각각의 SiC 히터(20)의 온도에 따른 저항값(R)을 산출할 수 있다.

저항값 산출부(140)는 하기의 식(1)에 의하여 저항값(R)을 산출 수 있다.

R = V / I ---(1)

저항값 산출부(140)에서 산출한 각 SiC 히터(20)의 온도에 따른 저항?D(R)에 의하여 각 SiC 히터(20)의 재사용 여부를 결정할 수 있으며, SiC 히터(20)의 공급사에서 정확한 저항값을 제공했는지 여부를 검증할 수 있다.

이하에서, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 SiC 히터의 열간 저항 측정 장치의 작동에 대해서 설명한다.

먼저, 도 1의 점선과 같이, 도어(19)를 연 상태에서, 가열로(10)의 내부 공간(11)에 SiC 히터(20)를 복수개 예컨대, 4개(도 2 참고)를 장착한 후, 도 1의 실선과 같이 도어(19)를 닫는다.

이때, SiC 히터(20)의 비발열부(23)가 가열로(10)의 장착부(13)에 삽입하여 장착하면, 가열로(10)의 발열부(21)는 가열로(10)의 길이 방향(도 1의 X 방향)을 따라 배치된다.

그리고, 전원 공급부(30)에서 SiC 히터(20)에 전원을 공급하면, SiC 히터(20)가 발열됨에 따라 가열로(10) 내부 공간(11)을 가열하여 온도를 상승시킨다.

이와 같이, 전원 공급부(30)에서 각 SiC 히터(20)에 전원이 공급되어 발열될 때, 각 SiC 히터(20)의 온도에 따라 저항값을 측정하게 된다.

즉, 온도 측정기(110)에서 가열로(10)의 내의 각각의 SiC 히터(20)의 온도를 측정하고, 전압 측정계(120) 및 전류 측정계(130)에서 전원 공급부(30)로부터 각각의 SiC 히터(20)에 공급되는 전압과 전류를 측정한다.

저항 측정부(100)의 저항값 산출부(140)에서는 온도 측정기(110)에 측정한 각각의 SiC 히터(20)의 온도 정보를 수신하고, 전압 측정계(120) 및 전류 측정계(130)에서 측정한 전압값(V)과 전류값(I) 정보를 수신하여, 상기의 식(1)을 이용하여 각각의 SiC 히터(20)의 온도에 따른 저항값(R)을 산출할 수 있다.

이와 같이, 저항값 산출부(140)에서 산출한 각각의 SiC 히터(20)의 온도에 따른 저항값(R)으로 각 SiC 히터(20)의 수명을 판단할 수 있다.

즉, 각 SiC 히터(20)의 수명이 남은 정도에 따라 각 SiC 히터(20)의 재사용 여부를 판단할 수 있다.

또한, 저항값 산출부(140)에서 산출한 각각의 SiC 히터(20)의 온도에 따른 저항?D(R)은 예컨대, 아래의 2가지 방법으로 사용될 수 있다.

즉, 소성로에서 취외한 SiC 히터(20)의 열간 상태에서 저항값을 측정하여, 비슷한 저항값을 가진 SiC 히터(20)끼리 그룹핑하여 재사용할 수 있다.

또한, SiC 히터(20)의 구매 시, 히터 공급사에서 SiC 히터(20)의 기준 온도(예컨대, 1000℃)에서의 저항값 데이터를 제공하는데, 히터 공급사에서 정확한 저항값을 제공했는지 여부를 본 발명의 열간 저항 측정 장치를 활용하여 검증할 수 있다.

이와 같이, 소성로와 동일한 열간 상태(고온)에서 각각의 SiC 히터의 온도에 따른 개별 SiC 히터의 열간 저항값을 용이하게 측정할 수 있으므로, 복수개의 SiC 히터 중 하나만 문제 발생 시에도 문제되는 해당 SiC 히터만을 폐기하고 나머지 SiC 히터를 재사용할 수 있으므로 설비 비용을 절감할 수 있다.

또한, 복수개의 SiC 히터 중 비숫한 저항값을 가진 SiC 히터끼리 그룹핑하여 재사용할 수 있으므로, 그 만큼 제조 비용을 절감할 수 있다.

본 개시를 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

10: 가열로
20: SiC 히터
30: 전원 공급부
100: 저항 측정부

Claims (10)

1. 내부 공간에 SiC 히터가 설치되고, 상기 SiC 히터에 의해 열간 상태로 가열되는 가열로,
   상기 SiC 히터에 연결되고, 상기 SiC 히터에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부, 및
   상기 전원 공급부와 상기 SiC 히터 사이에 설치되고, 상기 전원 공급부에서 상기 SiC 히터에 공급하는 전압과 전류에 의해 상기 SiC 히터의 온도에 따른 저항값을 측정하기 위한 저항 측정부
   를 포함하는 SiC 히터의 열간 저항 측정 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 SiC 히터는 상기 가열로의 일 방향을 따라 복수개의 장착되는, SiC 히터의 열간 저항 측정 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 SiC 히터는 전원 공급에 의해 발열하는 발열부와, 상기 발열부의 양단부에 구비되고 상기 가열로에 장착되기 위한 비가열부를 포함하는, SiC 히터의 열간 저항 측정 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 가열로의 내부 양측면에는 상기 비가열부가 장착되기 위한 장착부가 구비되는, SiC 히터의 열간 저항 측정 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 가열로의 하단부에는 이동을 위한 휠이 복수개 장착되는, SiC 히터의 열간 저항 측정 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 가열로의 상부에는 상기 가열로 내부의 가스를 배출하기 위한 배기 포트가 복수개 설치되는, SiC 히터의 열간 저항 측정 장치.
7. 제3항에 있어서,
   상기 가열로의 양단부에는 상기 가열로 내부를 개폐하기 위한 도어가 설치되는, SiC 히터의 열간 저항 측정 장치.
8. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 저항 측정부는,
   상기 가열로에 설치되고, 상기 가열로의 내의 각각의 상기 SiC 히터의 열간 상태의 온도를 측정하기 위한 온도 측정기, 및
   각각의 상기 SiC 히터에 연결되고, 상기 전원 공급부로부터 각각의 상기 SiC 히터에 공급되는 전압과 전류를 측정하기 위한 전압 측정계와 전류 측정계를 포함하는, SiC 히터의 열간 저항 측정 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 저항 측정부는 상기 전압 측정계에서 측정한 전압값과 상기 전류 측정계에서 측정한 전류값으로 각각의 상기 SiC 히터의 온도에 따른 저항값을 산출하기 위한 저항값 산출부를 포함하는, SiC 히터의 열간 저항 측정 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 SiC 히터의 열간 상태의 온도는 300℃ 내지 1600℃의 온도 범위로 설정되는, SiC 히터의 열간 저항 측정 장치.

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