※ 전기로 ( 저항가열爐 )의 특징 및 구성
저항가열은 다른 가열방식, 즉 연소나 유도가열등과는 다르게 공해가 없으며 원리적으로 장치가 간단하고 아래와 같은 특징을 갖고 있으므로 실험 연구소는 물론 제품의 생산현장 그리고 Clean Room 및 첨단산업계 등에서 상당량을 사용하고 있다.
A. 저항가열로의 특징 - 깨끗한 열원
- 깨끗한 환경을 보존 시키며 소음 발생이 없다
- 특별한 전원 장치가 필요 없다
- 상용주파수 ( 50,60 Hz)의 교류전원을 그대로 장치에 입력해서 사용하므로 특별한 전원장치가 필요 없다.
- 온도 이용범위가 넓다
- 저항발열체의 선택에 따라 저, 중온에서부터 3000C 전후의 초고온까지 광범위하게 열원을 이용할 수 있다.
- 에너지 관리의 용이성
- 가열에너지를 직접전력으로 쉽게 계측 할 수 있으므로 에너지 관리의 용이성이 있다.
- 열효율이 높다
- 가열효율이 높아 타 가열방식에 비해 열효율이 높은 장점이 있다.
- 고 정밀도의 온도관리
- 제어기구가 전부 전기전자 방식으로 구성되므로 극도의 정밀도로 온도를 제어 할 수 있다.
특히, 최근 들어 중앙 집중 제어 방식을 도입하여 다량의 전기로를 생산 현장과는 별도의 장소에서 온도 및 분위기 등을
제어할 수 있어 작업인원 및 시간의 절감은 물론 장비의 안전 현황까지 쉽게 점검 할 수 있다.
- 분위기 제어가 용이하다
- 고온 가열중의 분위기에 대기상태에서 뿐만이 아니라 저항로의 구조 변경을 통해 각종 분위기 가 스 또는 진공 등을 이용 할 수 있어 다양한 분야의 소재 연구에 사용 될 수 있다.
- 안전성
- 전기 전자 방식으로 구성되어 있어 장치의 취급이 용이하며 안정성이 높다
B. 저항 가열로의 구성
전기로의 구성은 가열장치의 종류가 어떠한 형태인지에 따라 약간의 차이는 있으나 그 기본적인 개요는 하기 그림 1과 같으며 주요 부품구성은 다음과 같다.
- 발열체 ( HEATING ELEMENTS )
- 爐 발열의 근원이 되는 것으로 금속과 비금속 발열체로 나누어지며 사용용도 및 분위기에 따라 발 열체의 종류가 결정되어 진다
① 금속발열체
순금속발열체 : Molybdenum, Tungsten, Platinum, Tantalum 외
합금발열체 : Fe-Cr , Ni-Cr , Fe-Cr-Al |
② 비금속발열체
고온용 : Silicon Carbide (탄화규소) , MoSi 2 , 란탄크로마이트
초고온용 : Graphite , 지르코니아 |
- 내화재 ( REFRACTORY - INSULATION )
- 발열체에서 발열된 熱을 단열시키고 내부의 열손실을 최소화시키는 소재로 加熱爐의 발열 온도에 따라 내화 연와 및 Ceramic Fiber Board, Ceramic Blanket 및 Wool등 다양한 종류가 있다.
- 온도감지기 ( TEMPERATURE SENSOR )
爐 내부의 온도를 검출하는 장치로 접촉식과 비접촉식으로 나누어지며 발열 온도에 따라 다양한 종류가 있다.
- 접촉식 : 열전대식 온도 감지기 ( Thermocouple )
- 비접촉식 : Radiation Pyrometer
- 온도 및 전력제어장치 ( TEMPERATURE & POWER CONTROL INSTRUMENTS )
- 온도 제어 방식에는 여러 가지 원리가 응용되고 있으며, 일반적으로 온도감지기를 통해 얻어진 온 도의 변화량을 기준으로 전력을 가감 조절 하는 장치로 보통 검출부 및 조작부 2가지 기구로 나누 어진다.
- 전원 ( ELECTRIC )
- 1차 전원은 3상, 사용 주파수 ( 50Hz , 60 Hz )의 220V 또는 380V가 보통이나 장치의 정격에 따 라 전압을 변화 시키는 경우도 있다
- 기타
- 기타 구성요소는 피열물의 사용용도 및 가열로의 형식에 따라 광범위한 소재의 선택이 필요하다.
피열물의 적재장치 또는 운송기구 / 로 심관 ( Muffle, Retort ) / 냉각장치
분위기 제어기구 / Circulation Fan 또는 Blower / 기타 Motor 외 구동장치 등
C. 저항가열 방식
저항 가열 방식에는 크게 직접 저항 가열식과 간접 저항 가열 방식 두 가지로 분류되어지며 특성은 다음과 같다.
- 직접 저항 가열 방식
피 가열물이 도전성이 있는 경우 이 피 열물에 전극을 연결시켜 직접 충전 가열하는 방식으로 이 경우는 전류통로가 도체 전체가 되기 때문에 내부에서도 균일한 가열이 가능하고 , 또한 가열이 피 열물에만 한정이 되므로 효율이 높은 가열 방식이다.
예를 들어 용융염 및 Carbide 등은 상온에서는 저항 값이 커도 고온이 되면 도전성으로 변하므로, 적당한 방법으로 예열시켜 도전성을 갖게 하여 직접 통전 할 수 있도록 바꾸어줌으로서 효율적인 가열 효과를 얻을 수 있다.
이러한 가열방식을 직접 저항 가열 방식이라 하며 동선의 소순장치에 주로 사용되고 있으며 이것을 이용한 공업용 爐 로는 흑연화로, 탄화규소 제조로 등이 있다
- 간접 저항 가열 방식
현재 국내 산업 전 분야에 있어서 사용되고 있는 전기로의 90% 이상이 간접저항가열 방식으로, 발열체의 방사, 전도, 대류에 의해 간접으로 피열물을 가열하는 방식으로 특징은 다음과 같다.
- 어떤 형태 및 성질의 피열물이라도 균일한 가열이 가능하다 .
- 대량 일괄 처리가 가능하다 .
- 우수한 온도 제어가 가능하며 피열물의 적재 방법에 따라 균일한 온도 정밀도를 취할 수 있다.
- 분위기 사용 시 제어가 용이하며 안정성이 높다
- 피열물의 형태 및 중량감 그리고 온도 및 분위기 조건에 따라 다양한 爐의 형식을 취 할 수 있다 .
- 일괄 process 의 연결 가열이 가능하다.
[출처 : 템프 ] 전기로 ( 저항가열爐 )의 특징 및 구성
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