Design of Chamber in Continuous Furnace for Uniform Temperature Distribution

Chambers in a continuous furnace were designed. A chamber consists of inlets and outlets of nitrogen gas which is used to discharge burned gas and heating pipes (HP) which are used to keep temperature of fired materials at $1,300^{\circ}C$. Design variables were numbers of inlets and outlets, distance between floor and lower HP ($h_1$), distance between lower HP and fired materials ($h_2$), distance between fired materials and upper HP ($h_3$), temperature of HP, numbers of HP and distance between HP. The numbers of inlets and outlets were determined so that nitrogen gas formed a laminar flow for efficient discharge. All other design variables were determined so that temperature of fired materials is as uniform as possible near $1,300^{\circ}C$. Chambers were produced and temperature was measured at 21 points using thermocouples. The largest deviation from $1,300^{\circ}C$ was less than ${\pm}2.2^{\circ}C$.

균일 온도를 유지하는 연속 소성로 체임버의 설계

적층 세라믹 반도체의 제조 공정에서 사용되는 연속 소성로의 체임버를 설계하였다. 소성과정에서 발생하는 이물질의 효과적인 배출을 위하여 사용되는 질소 기체의 흡배기구, 소성되는 재료의 아래와 위에 위치한 열선 등이 각각의 체임버에 들어가게 된다. 본 연구에서는, 흡배기구의 개수, 체임버 바닥과 아래 열선 사이의 간격 ($h_1$), 아래 열선과 소성 재료 사이의 간격 ($h_2$), 소성 재료와 위 열선과의 간격 ($h_3$), 열선의 온도, 열선의 개수 및 간격 등을 설계변수로 사용하였다. 체임버 내부에서 질소 기체가 난류가 아닌 층류를 가장 잘 형성하는 방향으로 흡배기구의 개수를 결정하였다. 재료의 이송 위치에서 온도를 섭씨 1,300도로 가장 균일하게 유지할 수 있는 방향으로 나머지 설계변수들 ($h_1$, $h_2$, $h_3$, 열선의 온도, 열선의 개수 및 간격 등)의 값을 결정하였다. 설계된 체임버를 제작하여 열전대를 사용하여 온도를 측정하여 보았다. 측정된 온도는 섭씨 1,300도에서 섭씨 ${\pm}2.2$ 도의 범위 내에서 온도를 균일하게 유지함을 확인하였다.