KR100649939B1 - High frequency heating equipment and melting method - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 냉각수가 유동하는 냉각장치가 구비된 측벽부와 바닥부로 이루어지는 도가니와, 상기 도가니의 측벽부 외부의 이격된 위치에서 도가니의 수직방향을 따라 운동 하면서 도가니 내부를 가열하는 고주파 발생장치를 구비하여 구성되는 고주파 유도 가열장치에 있어서, 상기 냉각수가 바닥부의 냉각장치를 경유하여 측벽부의 냉각장치로 유입된 후 다시 바닥부로 유입되도록 구성되며, 상기 측벽부의 냉각장치는 다수개의 개별 파이프로 이루어지고, 이 파이프들이 바닥부에 분리 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치를 제공한다. The present invention provides a crucible comprising a side wall portion and a bottom portion having a cooling device through which cooling water flows, and a high frequency generator for heating the inside of the crucible while moving along the vertical direction of the crucible at a spaced apart position outside the side wall portion of the crucible. In the high frequency induction heating device is configured to include, the cooling water flows into the cooling unit of the side wall via the cooling unit of the bottom portion is configured to flow back to the bottom portion, the cooling unit of the side wall portion is composed of a plurality of individual pipes It provides a high frequency induction heating apparatus, characterized in that the pipe is detachably coupled to the bottom.

또한, 본 발명은, 도가니 내에 원료분말을 충진하는 단계(S1)와, 고주파 발생장치로 상기 도가니 내의 원료분말을 용융시키는 단계(S2)와, 상기 단계에서 용융된 용융물을 배출하는 단계(S3)로 이루어지는 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법에 있어서, 상기 용융물 충진단계(S1)에서 용융물과의 반응이 없고 단위시간당 발열량이 높은 발열재를 투입하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention, the step of filling the raw material powder in the crucible (S1), the step of melting the raw material powder in the crucible with a high frequency generator (S2), and the step of discharging the molten melt in the step (S3) In the melt manufacturing method using a high frequency induction heating apparatus comprising a melt using a high frequency induction heating apparatus, characterized in that the heating step of the melt filling step (S1) does not react with the melt and a high calorific value per unit time. It provides a method of manufacturing.

Description

고주파 유도 가열장치 및 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법{High frequency heating equipment and melting method}Manufacturing method of melt using high frequency induction heating device and high frequency induction heating device {High frequency heating equipment and melting method}

도 1은 본 발명에 따른 고주파 유도 가열장치의 개략적 종단면도,1 is a schematic longitudinal sectional view of a high frequency induction heating apparatus according to the present invention;

도 2는 고주파 발생장치가 구비된 도가니의 사시도 및 도가니의 측벽부를 부분적으로 상세히 나타낸 도면, 2 is a partial perspective view of a crucible equipped with a high frequency generator and a side wall of the crucible in detail;

도 3은 도가니에 구비된 냉각파이프의 설치상태를 설명하기 위한 개략적인 분해사시도, Figure 3 is a schematic exploded perspective view for explaining the installation state of the cooling pipe provided in the crucible,

도 4는 고주파 발생장치의 단품 사시도, 4 is a single perspective view of the high frequency generator;

도 5는 고주파 유도 가열장치를 이용하여 용융물, 예컨대 납이 함유된 유리를 용융하는 공정을 개념적으로 나타낸 공정순서도이다. 5 is a process flowchart conceptually showing a process of melting a melt, such as lead-containing glass, using a high frequency induction heating apparatus.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 도가니 11 측벽부10 crucible 11 side wall

12 바닥부 13 단열재층12 Bottom 13 Insulation layer

14 냉각파이프층 15,16 입배수관 14 Cooling pipe layer 15,16 Inlet and drainage pipe

20 고주파 발생장치 30 용융물 배출부 20 High Frequency Generator 30 Melt Discharge Part

36 단열재 35 하단테이블36 Insulation 35 Bottom Table

40 원료분말 공급장치 50 발열재40 Raw material powder supply device 50 Heating material

본 발명은 고주파 유도 가열장치 및 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a melt using a high frequency induction heating apparatus and a high frequency induction heating apparatus.

종래에는 용융물을 제조하는 장치 및 방법이 다양하게 공지되어 있다. There are various known apparatus and methods for producing melts.

그중, 국내공개특허2002-0038734호[제목: 유리 또는 유리 세라믹의 용융 또는 정제를 위한 스컬 포트]에는 다수의 파이프로 이루어진 원통형 도가니의 외벽 둘레의 다양한 위치에 선택적으로 설치되어 도가니 내의 용융물에 강력한 고주파 필드를 형성시킴으로써 용융물이 더 강력히 가열되는 단락장치에 대해 개시되어 있다. Among them, Korean Patent Publication No. 2002-0038734 [Title: Skull port for melting or refining glass or glass ceramic] is selectively installed at various positions around the outer wall of a cylindrical crucible composed of a plurality of pipes, and is a powerful high frequency material for melting in the crucible. Disclosed is a short circuit wherein the melt is more strongly heated by forming a field.

또한, 국내공개특허2002-0038727호[제목: 무기 물질, 특히 유리 및 유리 세라믹의 용융 또는 정련을 위한 스컬 도가니]에는 용융물을 도가니 내의 뜨거운 영역에서 추출하여 유리의 품질을 향상하기 위해, 스컬 도가니의 바닥부에 도가니 내부로 소정 높이 돌출되어 슬리브 및 맨틀을 형성한 기술이 개시되어 있다. In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0038727 [Title: Skull crucible for melting or refining inorganic materials, in particular glass and glass ceramics], to extract the melt in the hot area of the crucible to improve the quality of the glass crucible Disclosed is a technique of protruding a predetermined height into the crucible at the bottom to form a sleeve and a mantle.

또한, 국내공개특허2004-0015249호[제목: 바닥에 유도 코일을 구비한 노]에는 도가니의 바닥에 자속 집중기와 유도 코일이 구비되어 도가니의 바닥부를 가열 하는 기술이 개시되어 있다. In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-0015249 (Title: Furnace having an induction coil at the bottom) discloses a technique for heating the bottom of the crucible by providing a magnetic flux concentrator and an induction coil at the bottom of the crucible.

또한, 국내공개특허1994-0008833호[유도가열에 의한 전주내화물의 제조방법 및 그 장치]에는 기포가 없으며 치밀하고 균질한 결정조직을 가질 뿐 아니라 산화도가 높은 전주내화물을 제조하는 하나의 장치와 이 장치를 이용하여 전주내화물을 제조하는 공정 기술이 개시되어 있다. In addition, Korean Patent Application Publication No. 1994-0008833 [Method and Apparatus for Manufacturing Jeonju Refractories by Induction Heating] has a bubble-free, dense and homogeneous crystal structure, as well as a device for producing an oxidized Jeonju refractory; There is disclosed a process technology for producing a pole refractories using this apparatus.

현재, 상기와 같이 공지된 장치 및 방법을 이용하여 용융물을 제조하거나 추출하는 다양한 분야가 존재하고 있다. 이러한 다양한 분야 중, 특히 반도체 등의 전자분야에 있어서는 종래에 비해 고순도의 용융물 생성이 중요시되고, 이러한 고순도의 용융물의 생성을 위해서는 상기된 종래기술을 개량할 필요성이 대두되고 있다. Currently, there are various fields for producing or extracting melts using the above known apparatus and methods. Among these various fields, especially in electronic fields such as semiconductors, the generation of high purity melts is more important than in the prior art, and in order to generate such high purity melts, there is a need for improving the above-described prior art.

본 발명은 이러한 종래 기술 및 고순도의 용융물에 대한 요구를 감안하여 이루어진 것으로, 도가니에 수용되는 원료가 신속하게 용융되어 용융물을 형성하고, 도가니 내부에 소결층이 용이하게 형성되므로써 용융물과 도가니 구성물질과의 접촉에 의한 화학작용이 억제되며, 용융물을 고온부분에서 용이하게 추출할 수 있으므로, 고순도의 제품을 생산할 수 있도록 된 개선된 고주파 유도 가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of the prior art and the need for a high-purity melt. The raw material contained in the crucible is rapidly melted to form a melt, and a sintered layer is easily formed inside the crucible, It is an object of the present invention to provide an improved high frequency induction heating apparatus capable of producing a product of high purity since the chemical reaction due to the contact of the reaction is suppressed and the melt can be easily extracted in the hot portion.

또한, 본 발명은 상기 소결층을 용이하게 형성하기 위해서 도가니의 측벽부와 바닥부를 냉각할 수 있는 냉각구조가 제공된 개선된 고주파 유도 가열장치를 제 공하는 것을 목적으로 한다. It is also an object of the present invention to provide an improved high frequency induction heating apparatus provided with a cooling structure capable of cooling the side wall and bottom of the crucible in order to easily form the sintered layer.

또한, 본 발명은 도가니의 냉각파이프층을 분리가능한 단품 구조로 제작하므로, 냉각순환에 문제가 발생할 경우 이를 용이하게 해결(예컨대, 개별 냉각파이프의 교체)할 수 있도록 된 개선된 고주파 유도 가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, since the present invention manufactures the cooling pipe layer of the crucible in a detachable unit structure, an improved high-frequency induction heating apparatus which can easily solve the problem (for example, replacement of individual cooling pipes) when a cooling circulation problem occurs. It aims to provide.

또한, 본 발명은 상기 개선된 고주파 유도 가열장치를 이용함으로써 사전에 별도의 가열장치를 이용해서 행했던 예비가열(국내 특허공보 2002-0038734호에 기재됨) 없이 고순도의 용융물을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention provides a method for producing a melt of high purity without using preliminary heating (described in Korean Patent Publication No. 2002-0038734) previously performed by using a separate heating device by using the improved high frequency induction heating device. For the purpose of

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 냉각수가 유동하는 냉각장치가 구비된 측벽부와 바닥부로 이루어지는 도가니와, 상기 도가니의 측벽부 외부의 이격된 위치에서 도가니의 수직방향을 따라 운동하면서 도가니 내부를 가열하는 고주파 발생장치를 구비하여 구성되는 고주파 유도 가열장치에 있어서, 상기 냉각수가 바닥부의 냉각장치를 경유하여 측벽부의 냉각장치로 유입된 후 다시 바닥부로 유입되도록 구성되며, 상기 측벽부의 냉각장치는 다수개의 개별 파이프로 이루어지고, 이 파이프들이 바닥부에 분리 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention, the crucible consisting of a side wall portion and a bottom portion provided with a cooling device in which the coolant flows, and while moving along the vertical direction of the crucible at a position separated from the outside of the side wall portion of the crucible In the high frequency induction heating apparatus comprising a high frequency generating device for heating a, wherein the cooling water is introduced into the cooling unit of the side wall via the cooling unit of the bottom portion is configured to flow back to the bottom portion, the cooling apparatus of the side wall portion Provided is a high frequency induction heating device comprising a plurality of individual pipes, the pipes being detachably coupled to the bottom.

또한, 본 발명은, 도가니 내에 원료분말을 충진하는 단계(S1)와, 고주파 발생장치로 상기 도가니 내의 원료분말을 용융시키는 단계(S2)와, 상기 단계에서 용융된 용융물을 배출하는 단계(S3)로 이루어지는 고주파 유도 가열장치를 이용한 용 융물의 제조방법에 있어서, 상기 용융물 충진단계(S1)에서 용융물과의 반응이 없고 단위시간당 발열량이 높은 발열재를 투입하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention, the step of filling the raw material powder in the crucible (S1), the step of melting the raw material powder in the crucible with a high frequency generator (S2), and the step of discharging the molten melt in the step (S3) In the method for producing a melt using a high frequency induction heating apparatus, the high frequency induction heating apparatus, characterized in that the heating step of heating the molten material per unit time without a reaction with the melt in the melt filling step (S1). Provided are methods for preparing the melt.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 고주파 유도 가열장치의 개략적 종단면도로, 본 발명에 따른 고주파 유도 가열장치는, 통상 수직원통형상을 갖고 측벽부(11) 및 바닥부(12)에 냉각수단이 구비되는 도가니(10:스컬도가니)와, 이 도가니(10)의 측벽부(11)의 외부둘레를 고리상으로 둘러싸며 가이드를 따라 상기 도가니(10)의 측벽부(11)에서 상하방향으로 운동하도록 된 고주파 발생장치(20), 상기 도가니(10)에서 용융된 용융물을 취출하기 위해 상기 도가니(10)의 바닥부(12)에 형성되는 용융물 배출부(30) 및, 도가니(10)내에 원료분말(41)을 충진하기 위한 원료분말 공급장치(40)를 구비한다. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a high frequency induction heating apparatus according to the present invention. The high frequency induction heating apparatus according to the present invention has a vertical cylindrical shape and a crucible having cooling means in the side wall portion 11 and the bottom portion 12. (10: scull crucible) and the high frequency that surrounds the outer circumference of the side wall portion 11 of the crucible 10 in a ring shape and moves up and down in the side wall portion 11 of the crucible 10 along the guide. The generator 20, the melt discharge part 30 formed in the bottom part 12 of the crucible 10 to take out the melt melted from the crucible 10, and the raw material powder 41 in the crucible 10. ) Is provided with a raw material powder supply device 40 for filling.

여기서, 상기 도가니(10)의 측벽부(11)는 외부의 단열재층(13)과 내부의 냉각파이프층(14)으로 구성되고, 이 냉각파이프층(14)으로는 바닥부(12)에 구비된 입수관(15)을 통해 주입된 냉각수가 바닥부(12) 내부를 충진하는 동시에 냉각파이프(14)에 유입되고, 다시 바닥부(12)를 통해 배수관(16)으로 배출되도록 구성된다. 도면에 있어서, 도가니(10)는 원통형상을 하고 있지만 직사각 또는 다각형 기둥 형상을 취할 수 있음은 물론이다. Here, the side wall portion 11 of the crucible 10 is composed of an outer heat insulating material layer 13 and an internal cooling pipe layer 14, which is provided at the bottom portion 12 as the cooling pipe layer 14. Cooling water injected through the inlet pipe 15 is filled to the inside of the bottom portion 12 at the same time is introduced into the cooling pipe 14, it is configured to be discharged back to the drain pipe 16 through the bottom portion 12. In the figure, the crucible 10 has a cylindrical shape but can take a rectangular or polygonal pillar shape, of course.

또한, 상기 고주파 발생장치(20)는 고주파가 발생되는 유도코일(21)과 이 코일을 냉각시키기 위한 냉각파이프(22) 및, 상기 유도코일(21)에 RF 전력을 공급하는 제너레이터(23)를 구비하여 구성된다. 그리고, 코일(21) 및 냉각파이프(22) 구조물을 도가니(10)의 측면에서 상하방향으로 안내하는 가이드(24)에 연결시키는 연결대(26) 및, 이들 구조물(21,22,23)을 상하 운동시키는 모터 및 기어 등으로 이루어지는 구동장치(25)가 더 구비된다. In addition, the high frequency generator 20 includes an induction coil 21 for generating a high frequency, a cooling pipe 22 for cooling the coil, and a generator 23 for supplying RF power to the induction coil 21. It is provided. Then, the connecting table 26 for connecting the coil 21 and the cooling pipe 22 structure to the guide 24 guiding in the up and down direction from the side of the crucible 10, and the structure 21, 22, 23 up and down A driving device 25 made of a motor and a gear to move is further provided.

또한, 상기 배출부(30)는 도가니(10) 내로 도입된 미용융된 원료분말(41)이 슬리브관(32)을 통해 바로 도가니 외부로 배출되는 것을 제한하기 위한 스키머(31)와, 용융물의 배출을 위한 슬리브관(32)을 구비하여 구성된다. 더욱이, 배출된 용융물을 가압하면서 서냉시키기 위한 롤러(33)와, 고화된 용융물을 수납하기 위한 수납용기(34)가 더 구비된다. In addition, the discharge part 30 is a skimmer 31 for limiting that the undissolved raw material powder 41 introduced into the crucible 10 is immediately discharged to the outside of the crucible through the sleeve tube 32 and the melted product. It is configured with a sleeve tube 32 for the discharge. Furthermore, there is further provided a roller 33 for slow cooling while pressurizing the discharged melt and a storage container 34 for storing the solidified melt.

한편, 상기 슬리브관(32)은 도가니(10)의 바닥부(12)로부터 도가니 내부공간 중앙부쪽으로 소정 높이(h) 만큼 돌출되어 설치된다. 이러한 돌출 높이(h)는 용융작업 중 최적의 상태를 이루는 용융물의 위치에 따라 결정된다. 미설명참조부호 37은 슬리브관(32)을 소정 높이로 설치하기 위한 바닥부의 돌출부로 내부에 상기된 바와 같이 냉각장치(예컨대, 바닥부의 냉각장치를 연장하여 구성함)가 설치될 수 있다. 또한, 상기 도가니(10)는 하단테이블(35) 상에 단열재층(36)을 개재시킨 상태로 위치된다. On the other hand, the sleeve tube 32 is installed to protrude from the bottom portion 12 of the crucible 10 by a predetermined height h toward the center of the crucible inner space. This protrusion height h is determined according to the position of the melt which is in an optimal state during the melting operation. Reference numeral 37 is a protrusion of the bottom part for installing the sleeve tube 32 at a predetermined height, and a cooling device (for example, configured to extend the cooling device of the bottom part) may be installed therein. In addition, the crucible 10 is positioned with the heat insulating layer 36 interposed on the lower table 35.

따라서, 상기 원료분말 공급장치(40)로부터 원료분말(41), 특히 납(Pb)이 함유된 유리를 도가니(10) 내로 공급하고, 제너레이터(23)으로부터 전원이 공급되는 상기 유도코일(21)을 동작시켜서 원료분말을 가열하며, 이러한 고주파 유도 가열에 의해 용융된 용융물을 상기 슬리브관(32)을 통해 도가니(10) 하부로 배출하면서, 롤러(33)에 의해 가압 처리하며, 고화된 상태로 용기(34)에 수납하므로써, 고순도의 고화물(예컨대, 납을 함유한 유리)을 생산하게 된다. Therefore, the induction coil 21 is supplied from the raw material powder supply device 40 to the crucible 10 by supplying the raw material powder 41, in particular, glass containing lead (Pb), and supplied with power from the generator 23. The raw material powder is heated to operate the raw material powder, and the melt melted by the high frequency induction heating is discharged to the lower portion of the crucible 10 through the sleeve tube 32, and is pressurized by the roller 33 to be solidified. By storing in the container 34, high purity solids (for example, glass containing lead) are produced.

한편, 도 1에는 도시되어 있지 않지만 고주파 가열에 의해 도가니 내에 생성된 용융물을 혼합시키기 위한 혼합장치가 별도로 구비될 수 있다. On the other hand, although not shown in Figure 1 may be separately provided with a mixing device for mixing the melt produced in the crucible by high frequency heating.

도 2a는 본 발명에 따른 고주파 유도 가열장치의 도가니(10) 및 이 도가니에 설치된 발생장치(20)를 세부적으로 나타낸 사시도로, 도가니(10)의 외측부인 원통형 단열재층(13)과 이 단열재층(13)의 내주면을 따라 인접하여 위치되는 다수개의 냉각파이프가 원주방향으로 연속해서 설치되어 원통형상을 갖게 되는 냉각파이프층(14)으로 이루어지는 측벽부(11)와, 상기 냉각파이프층(14)으로 냉각수를 공급하는 입수관(15)과 냉각수가 배출되는 배수관(16)이 구비되는 상기 바닥부(12) 및, 도가니(10)를 에워싸는 고주파 발생장치(20)가 도시된다.Figure 2a is a perspective view showing in detail a crucible 10 and a generator 20 installed in the crucible of the high frequency induction heating apparatus according to the present invention, a cylindrical heat insulating material layer 13, which is an outer portion of the crucible 10 and the heat insulating material layer A side wall portion 11 consisting of a cooling pipe layer 14 in which a plurality of cooling pipes located adjacently along an inner circumferential surface of (13) are continuously installed in the circumferential direction to have a cylindrical shape, and the cooling pipe layer 14 The bottom portion 12 and the high frequency generator 20 surrounding the crucible 10 are provided with an inlet pipe 15 for supplying cooling water and a drain pipe 16 for discharging the cooling water.

여기서, 상기 바닥부(12)는 상부층(12a)과 하부층(12b)으로 구성되는데, 상부층(12a)에 입수관(15)이 연결되고 하부층(12b)에 배수관(16)이 연결된다. Here, the bottom part 12 is composed of an upper layer 12a and a lower layer 12b, wherein an inlet pipe 15 is connected to the upper layer 12a and a drain pipe 16 is connected to the lower layer 12b.

또한, 도 2b에는 도가니(10)의 상부쪽에서 인접한 냉각파이프(14b 및 14c)가 연통부(14a)로 연결되어 있는 상태가 도시된다. 또한, 상기 측벽부(11)의 단열재층(13)은 석면층(13a)과, 고무밴드층(13b) 및, 석고층(13c)이 외부로 순차적으로 적층되어 형성된다. 이와 같은 단열재층(13)에 의하면 도가니(10) 내부에서 발생되는 열이 도가니 측면을 통해 주위로 발산되는 것을 방지한다. In addition, FIG. 2B shows a state in which adjacent cooling pipes 14b and 14c are connected to the communicating portion 14a at the upper side of the crucible 10. In addition, the heat insulating material layer 13 of the side wall portion 11 is formed by sequentially stacking the asbestos layer 13a, the rubber band layer 13b, and the gypsum layer 13c to the outside. According to such a heat insulating material layer 13, heat generated inside the crucible 10 is prevented from being dissipated to the surroundings through the crucible side.

도 3은 본 발명에 따른 냉각파이프층(14)과 바닥부(12)를 보다 자세히 설명하기 위한 분해사시도로, 도 3a에는 다수개의 개별 냉각파이프가 원판형상인 바닥부의 상부 플레이트(12c)와 격벽 플레이트(12d)의 외주면을 따라 설치되므로 원통형을 이루고 있는 상태가 도시되어 있다. 도 3c에 의하면, 상기 개별 파이프(14b)는 격벽 플레이트(12d)에서 상부방향으로 연장되고 상기 연통부(14a)에 의해 파이프(14c)와 연결되고, 이 파이프(14c)는 하부방향으로 연장되어 상부 플레이트(12c)에 연결되어 대략 n형상을 갖는 하나의 냉각 파이프를 형성한 상태가 도시된다. 이 냉각파이프가 다수개 모여서 도 3a에 나타낸 바와 같이 원통형의 냉각파이프층(14)이 형성된다. 3 is an exploded perspective view for explaining the cooling pipe layer 14 and the bottom portion 12 according to the present invention in more detail. In FIG. 3A, a plurality of individual cooling pipes are disc-shaped, with an upper plate 12c and a partition wall of a bottom portion. Since it is installed along the outer peripheral surface of the plate 12d, the state which comprises a cylinder is shown. According to Fig. 3c, the individual pipe 14b extends upwardly from the partition plate 12d and is connected to the pipe 14c by the communicating portion 14a, which pipe 14c extends downward. The state connected to the upper plate 12c to form one cooling pipe having an approximately n shape is shown. A plurality of cooling pipes are gathered to form a cylindrical cooling pipe layer 14 as shown in Fig. 3A.

도 3b에는 격벽 플레이트(12d)에 의해 상부층(12a)과 하부층(12b)이 분리되고, 상부층(12a)에 입수관(15)이 설치되고, 하부층(12b)에 배수관(16)이 설치된 상태가 도시되어 있다. 또한, 상부 플레이트(12c)에는 원주면을 따라 다수개의 구멍(12e)이 설치되고, 이 구멍(12e)에는 상부층(12a) 내부와 연통되는 입수용 니플(12f)이 설치된다. 그리고, 상기 격벽 플레이트(12d)에는 원주면을 따라 다수개의 구멍(12g)이 설치되고, 이 구멍(12g) 및 대응하는 상부 플레이트(12c)의 다른 구멍(12e)에는 상기 하부층(12b)과 연통되는 배수용 니플(12h)이 설치된다. 여기서, 상기 격벽 플레이트(12d)에 설치되는 구멍(12g)의 설치 간격은 상부 플레이트에 설치되는 구멍(12e)의 간격의 2배로 한다. In FIG. 3B, the upper layer 12a and the lower layer 12b are separated by the partition plate 12d, the inlet pipe 15 is installed in the upper layer 12a, and the drain pipe 16 is installed in the lower layer 12b. Is shown. In addition, a plurality of holes 12e are provided in the upper plate 12c along the circumferential surface, and the intake nipples 12f communicating with the inside of the upper layer 12a are provided in the holes 12e. The partition plate 12d is provided with a plurality of holes 12g along the circumferential surface thereof, and communicates with the lower layer 12b in the other hole 12e of the hole 12g and the corresponding upper plate 12c. A drainage nipple 12h is provided. Here, the installation interval of the hole 12g provided in the partition plate 12d is twice the interval of the hole 12e provided in the upper plate.

이와 같은 구성에 의하면, 2개의 파이프(14b 및 14c)와 연통부(14a)로 이루어지는 개별 냉각파이프(14)가 니플(12f 및 12h)을 매개로 바닥부에 분리가능하게 설치될 수 있다. 한편, 상기 연통부(14a)와 2개의 인접파이프(14b 및 14c)와의 결합은 용접을 통해 이루어지거나, 분리가능하게 이루어질 수 있다. According to such a structure, the individual cooling pipes 14 which consist of two pipes 14b and 14c and the communication part 14a can be detachably installed in the bottom part through the nipples 12f and 12h. On the other hand, the coupling between the communication portion 14a and the two adjacent pipes 14b and 14c may be made by welding or may be detachable.

한편, 상기된 종래의 기술에 있어서는 본 발명에서와 같은 니플(12h,12f)에 의해 냉각파이프를 분리가능하게 설치할 수 있는 바닥부가 구비되어 있지 않고, 게다가 개별 냉각파이프들을 일체형으로 제조하고 있고, 이에 따라 파이프 배관이 막히는 등의 이상이 발생할 때는 문제 해결을 위해서 문제가 발생된 냉각파이프 부위를 절단하여 교체하여야 하는 문제점들이 발생한다. 하지만 본 발명에서와 같이 냉각파이프를 분리가능한 개별 단품으로 제조할 경우는 상기와 같은 문제가 발생될 경우 문제가 발생된 개별 냉각파이프만을 분리 교체하므로써 신속하게 문제를 처리할 수 있게 된다. On the other hand, in the above-described conventional technology, the bottom portion for detachably installing the cooling pipes by the nipples 12h and 12f as in the present invention is not provided, and further, the individual cooling pipes are manufactured integrally. Therefore, when an abnormality such as clogging of the pipe pipe occurs, there are problems that need to be cut and replaced for the cooling pipe part in which the problem occurs in order to solve the problem. However, when the cooling pipe is manufactured as a separate unit as in the present invention, when the above problem occurs, the problem can be quickly dealt with by separating and replacing only the individual cooling pipe in which the problem occurs.

따라서, 이러한 니플(12f,12h)에 도 3c와 같이, 냉각파이프(14)를 설치하면, 상기 입수관(15)을 통해 바닥부(12)의 상부층(12a)으로 입수된 냉각수는 상기 니플(12f)을 통해 냉각파이프(14)로 유입된 후 니플(12h)을 통해 상기 하부층(12b)으로 유입되며, 배수관(16)을 통해 외부로 배수되는 순환 과정을 거친다. 이러한 냉각수의 순환과정을 통해 도가니(10)의 측벽부(11) 및 바닥부(12)가 냉각되어 진다. Therefore, when the cooling pipe 14 is installed in the nipples 12f and 12h as shown in FIG. 3C, the coolant obtained through the inlet pipe 15 to the upper layer 12a of the bottom part 12 is nipple ( After flowing into the cooling pipe 14 through 12f), it is introduced into the lower layer 12b through the nipple 12h, and is circulated to the outside through the drain pipe 16. Through the circulation of the cooling water, the side wall 11 and the bottom 12 of the crucible 10 are cooled.

한편, 상기 냉각파이프(14)는 상기 상부층(12a)과 연결된 한쪽 파이프(14c)와 상기 하부층(12b)와 연결된 다른쪽 파이프(14b)가 소정 간격 이격되도록 형성된다. 그리고, 상기 하나의 쌍을 이루는 냉각파이프(14a,14b,14c)와 인접한 다른 냉각파이프 또한 소정 간격으로 이격되도록 형성된다. On the other hand, the cooling pipe 14 is formed such that one pipe 14c connected to the upper layer 12a and the other pipe 14b connected to the lower layer 12b are spaced apart from each other by a predetermined interval. In addition, the cooling pipes 14a, 14b, and 14c which are adjacent to the pair of cooling pipes are also formed to be spaced apart at predetermined intervals.

도 3에 있어서 참조부호 12i는 상기 하부층(12b)의 하부 플레이트이고, 참조 부호 12j는 바닥부(11)를 상기 하단테이블(35)에 고정하기 위한 고정수단이다. 또한, 참조부호 12k는 상기 돌출부(37) 및 슬리브관(32)을 설치하기 위한 개구이다. In FIG. 3, reference numeral 12i denotes a lower plate of the lower layer 12b, and reference numeral 12j denotes fixing means for fixing the bottom 11 to the lower table 35. In addition, reference numeral 12k denotes an opening for installing the protrusion 37 and the sleeve tube 32.

도 4는 도가니(10) 둘레를 에워싸는 고주파 발생장치(20)의 주요부를 세부적으로 나타낸 사시도로, 도가니(10)를 가열하기 위한 고주파가 발생하는 유도코일(21)과 이 유도코일을 냉각하기 위한 냉각파이프(22)와 상기 유도코일(21) 및 냉각파이프(22)를 지지하기 위한 지지대(27)와, 이 지지대(27)를 도 1에 도시한 상기 연결대(26)에 고정하기 위한 고정수단(28)이 도시된다. 4 is a perspective view showing in detail a main part of the high frequency generator 20 surrounding the crucible 10, the induction coil 21 for generating a high frequency for heating the crucible 10 and for cooling the induction coil. Support 27 for supporting the cooling pipe 22, the guide coil 21 and the cooling pipe 22, and fixing means for fixing the support 27 to the connecting table 26 shown in FIG. 28 is shown.

여기서, 상기 유도코일(21)은 소정 폭(h1)의 띠형상으로 형성되어 그 표면적을 확대시키고, 상하 2중으로 감겨지며 상부 유도코일(21a)과 하부 유도코일(21b)을 연결부 코일(21c)로 연결하는 구조를 갖는다. Here, the induction coil 21 is formed in a band shape of a predetermined width h1 to enlarge its surface area, and is wound up and down twice, connecting the upper induction coil 21a and the lower induction coil 21b to the connection coil 21c. Has a structure to connect.

또한, 상기 냉각파이프(22)는 상하 유도코일(21)의 외주면에 각각 2중으로 감겨진 구조를 갖는다. 냉각파이프(22)도 상기 유도코일(21)과 마찬가지로 상부 냉각파이프(22a)와 하부 냉각파이프(22b) 및 이들을 연결하는 연결부(22c)를 구비하고, 상부 및 하부 냉각파이프는 각각 2중으로 구성했다. In addition, the cooling pipe 22 has a structure that is wound in duplicate on the outer peripheral surface of the upper and lower induction coil 21, respectively. Like the induction coil 21, the cooling pipe 22 also has an upper cooling pipe 22a, a lower cooling pipe 22b, and a connecting portion 22c connecting them, and the upper and lower cooling pipes each consisted of two. .

이러한 구조에 의하면, 상기 유도코일(21)이 가열될 때 발생되는 열이 유도코일(21)의 중심, 즉 도가니(10) 내부쪽으로만 발생하게 하고, 원주방향으로 발생되는 열은 냉각파이프(22)에 의해 감소되므로, 주변장치의 파손을 방지할 수 있게 된다. According to this structure, the heat generated when the induction coil 21 is heated to be generated only to the center of the induction coil 21, that is, into the crucible 10, the heat generated in the circumferential direction is the cooling pipe 22 Since it is reduced by), it is possible to prevent damage to the peripheral device.

한편, 이상의 장치에 있어서, 상기 냉각파이프(14,22)는 고주파 흡수율이 적은 비철금속, 예컨대 동으로 제작하는 것이 바람직하다. On the other hand, in the above apparatus, it is preferable that the cooling pipes 14 and 22 are made of a nonferrous metal such as copper having a low high frequency absorption rate.

이하, 고주파 유도 가열장치에 의하여 용융물을 제조하는 과정을 설명한다. Hereinafter, a process of manufacturing a melt by a high frequency induction heating apparatus will be described.

우선, 원료분말 공급장치(40) 내의 원료분말(41)을 도관(42)을 통해 도가니(10) 내부로 주입하여 도가니(10) 내부를 충진한다(S1). First, the raw material powder 41 in the raw material powder supply device 40 is injected into the crucible 10 through the conduit 42 to fill the inside of the crucible 10 (S1).

여기서, 도가니(10) 내로 주입된 원료분말은 고용융온도의 알루미나, 규사 및 지르코니아의 혼합물(AZS계), 고지르코니아계 및 고알루미나계 등이 사용될 수 있으며, 본 발명에서는 납(Pb)의 함유율이 20~90중량%인 유리인 것이 바람직하고, 도가니(10) 내부공간의 70% 정도를 원료분말로 채우는 것이 효과적인 용융을 위해 바람직하다. Here, the raw material powder injected into the crucible 10 may be a mixture of alumina, silica sand and zirconia (AZS type), high zirconia type, high alumina type, and the like at a high melting temperature. In the present invention, the content of lead (Pb) may be used. It is preferable that it is 20 to 90 weight% of glass, and it is preferable for effective melting to fill about 70% of the inner space of the crucible 10 with raw material powder.

한편, 원료분말의 주입단계(S1)는 상기 원료분말(41)을 도가니(10)의 내부공간에 대략 50% 충진하는 단계와(S11), 이어서 발열재(50)를 다수개 넣는 단계(S12), 이어서 내부공간의 대략 20%를 원료분말로 충진하는 단계(S13)로 이루어진다. 그런데, 이러한 단계에 있어서, 상기 발열재는 유도 코일(21)과 동일 위치에 위치하도록 충전하는 것이 바람직한데, 상기 구동장치(25)를 이용하여 유도코일(21)의 위치를 발열재가 충진된 위치로 조정할 수 있다. On the other hand, the step of injecting the raw material powder (S1) is a step of filling the raw material powder 41 into the inner space of the crucible 10 approximately 50% (S11), and then putting a plurality of heating material 50 (S12) Next, the step (S13) of filling about 20% of the internal space with the raw material powder. However, in this step, it is preferable to charge the heating material to be located at the same position as the induction coil 21, by using the drive device 25 to the position of the induction coil 21 to the position filled with the heating material. I can adjust it.

여기서, 상기 발열재(50)는 유리 용융물과의 반응이 없고 단위시간당 발열량이 높은 카본(C) 재질이 바람직하며, 고체의 카본 덩어리를 작업 요구에 따라 도가니(10)의 다양한 위치에 충진하게 된다. 한편, 상기 카본 덩어리는 다각형, 구형, 원통형 또는, 고리형 등으로 형성될 수도 있다. Here, the heat generating material 50 is preferably a carbon (C) material that does not react with the glass melt and has a high calorific value per unit time, and fills a solid carbon agglomerate at various positions of the crucible 10 according to a work request. . On the other hand, the carbon agglomerate may be formed in a polygonal, spherical, cylindrical or annular shape.

필요에 따라서, 상기 발열재는 실리콘카바이드(SiC) 재질인 것이 바람직하며, 고체의 실리콘카바이드 덩어리를 작업 요구에 따라 도가니(10)의 다양한 위치 에 충진하게 된다. 실리콘카바이드의 발열재 또한 다각형, 구형, 원통형 또는 고리형 등으로 형성될 수 있다. As necessary, the heating material is preferably made of silicon carbide (SiC), and the solid silicon carbide mass is filled at various positions of the crucible 10 according to a work request. The heat generating material of silicon carbide may also be formed in a polygonal, spherical, cylindrical or annular shape.

그 다음, 상기 고주파 발생장치(20)를 동작시켜서 도가니(10) 내부의 원료분말(41) 및 카본 발열재(50)를 가열하여 원료분말(41)을 용융시킨다(S2).Next, the high frequency generator 20 is operated to heat the raw material powder 41 and the carbon heating material 50 in the crucible 10 to melt the raw material powder 41 (S2).

원료분말이 도가니(10)내에 충진되면, 도가니(10)의 외부 둘레에 고리상으로 설치된 유도코일(21)에 의해 원료분말을 가열한다. When the raw material powder is filled in the crucible 10, the raw material powder is heated by an induction coil 21 provided in a ring shape around the outside of the crucible 10.

이를 위해, 상기 유도코일(21)은 상기 고주파발생용 제너레이터(23)에 연결되어 있다. 제너레이터(23)는 DC전원을 공급하는 전원부와 고주파전원을 발생시키는 발진부로 구성된다. 고주파발생 제너레이터에 의한 고주파의 발진주파수는 용융물의 저항과 도가니(10)의 크기에 따라 결정되며 0.1~3MHz 정도이면 효율적 용융이 가능하다. 유도코일(21)에서 발생된 고주파 전자장은 도가니(10)를 형성하는 냉각파이프(14)들 사이에 형성되어 있는 상기 틈새를 통하여 도가니(10) 내로 유입된다. To this end, the induction coil 21 is connected to the high frequency generator 23. The generator 23 is comprised from the power supply part which supplies DC power, and the oscillation part which generate | occur | produces a high frequency power supply. The oscillation frequency of the high frequency generated by the high frequency generator is determined according to the resistance of the melt and the size of the crucible 10, and it can be efficiently melted at about 0.1 to 3 MHz. The high frequency electromagnetic field generated by the induction coil 21 is introduced into the crucible 10 through the gap formed between the cooling pipes 14 forming the crucible 10.

그 다음, 상기 용융단계(S2)는 도 5에 나타낸 단계에 따라 진행한다. Then, the melting step (S2) proceeds according to the step shown in FIG.

초기에 고주파 전자장이 가해지면 도 5a에서와 같이 원료분말(41) 내의 발열재(50) 주위에 용융핵(51)이 형성된다(S21). When a high frequency electromagnetic field is initially applied, the molten core 51 is formed around the heat generating material 50 in the raw material powder 41 as shown in FIG. 5A (S21).

이 용융핵(51)의 고온 발열에 의해 용융핵(51)은 도 5b에서와 같이 주위의 원료분말(41)를 용융시키면서 점차 성장하여 간다(S22). As the molten core 51 generates heat at a high temperature, the molten core 51 gradually grows while melting surrounding raw material powder 41 as shown in FIG. 5B (S22).

이때, 상기 입배수관(15,16) 및 냉각파이프(14)를 통해 냉각수가 순환되고 있는 도가니(10)의 측벽부 및 바닥부 부근과 가열되지 않은 상부를 제외한 거의 모 든 원료분말(41)이 용융되어, 도 5c와 같은 액상의 용융물(52)과 이 용융물(52)을 둘러싸는 원료분말(41)이 혼재된 상태를 이루게 된다(S23). At this time, almost all of the raw material powder 41 except for the near side and the bottom portion of the crucible 10 where the coolant is circulated through the inlet and drain pipes 15 and 16 and the cooling pipe 14 is not heated. Melted to form a mixed state of the liquid melt 52 as shown in Figure 5c and the raw material powder 41 surrounding the melt 52 (S23).

이어서, 도 5d에 나타낸 바와 같이 계속 가열하면, 도가니 내부의 원료분말은 모두 용융된다(S24). Subsequently, if it continues heating as shown in FIG. 5D, all the raw material powder inside a crucible will melt (S24).

여기서, 원료분말(41)의 용융은 융융물(52)과 수냉식 도가니(10)의 온도평형이 이루어질 때까지 진행되므로, 도가니의 측벽부(11) 및 바닥부(12)와 접하여 있는 원료분말은 용융물의 고온에 의해 소결되어 수 mm의 소결층(53)을 형성하게 되며, 소결층(53)과 액상의 용융물(52) 사이는 고체-액체 경계면(54)이 형성된다.Here, since the melting of the raw material powder 41 proceeds until the temperature equilibrium between the melt 52 and the water-cooled crucible 10 is achieved, the raw material powder in contact with the side wall part 11 and the bottom part 12 of the crucible is Sintering by the high temperature of the melt forms a sintered layer 53 of several mm, and a solid-liquid interface 54 is formed between the sintered layer 53 and the liquid melt 52.

따라서, 용융물(52)은 동일한 조성을 갖는 소결층(53)과만 항상 접촉하므로 측벽부(11)와의 접촉에 의한 불순물의 침투 및 그에 의한 오염가능성이 확실히 배제된다. 또한, 측벽부(11)도 용융물과의 접촉이 발생하지 않으므로, 손상될 우려가 제거된다. Therefore, since the melt 52 always contacts only the sintered layer 53 having the same composition, the penetration of impurities by the contact with the side wall portion 11 and the possibility of contamination by it are certainly excluded. In addition, since the side wall portion 11 does not generate contact with the melt, the possibility of damage is eliminated.

한편, 초기에 충진된 원료분말(41)이 용융됨에 따라 도가니(10)내에서 부족되게 된 원료분말은 도 5e에 나타낸 바와 같이 상기 공급장치(40)의 도관(42)을 통하여 보충한다(S25). 이러한 보충은 상기 도 5c에 나타낸 단계 후에 실시하여도 된다. On the other hand, the raw material powder that is initially insufficient in the crucible 10 as the raw material powder 41 is melted is supplemented through the conduit 42 of the supply device 40 as shown in Figure 5e (S25) ). This replenishment may be carried out after the step shown in FIG. 5C.

최종적으로, 도 5f에 나타낸 바와 같이 슬리브관(32)를 통해 배출되는 용융물(52)은 하부에 설치된 롤러(33)를 통해 가압되면서 서냉된 후 하부의 용기(34)에 담겨지게 된다(S3).  Finally, as shown in FIG. 5F, the melt 52 discharged through the sleeve tube 32 is slowly cooled while being pressurized through the roller 33 installed at the lower portion thereof, and then is contained in the lower container 34 (S3). .

상기 용융물(52)의 배출에 있어서, 상기 슬리브관(32)은 도가니(10)의 바닥 부(12)로부터 도가니 내부로 소정 높이 돌출된 상태로 형성되므로, 불순물이 유입되지 않고 고온에 의해 용융된 용융물을 바로 배출할 수 있게 된다.In discharging the melt 52, the sleeve tube 32 is formed to protrude a predetermined height from the bottom portion 12 of the crucible 10 into the crucible, so that impurities are not introduced and are melted by a high temperature. The melt can be discharged immediately.

한편, 도 5d 내지 도 5f에 있어서는 소결층(53)이 도가니의 측벽부에 접촉한 상태로 도시되어 있으나, 이는 도시의 편의를 위한 것이고, 실재로는 고액경계면(54)에서 수 mm 정도만 소결층이 형성되고, 이 소결층으로부터 측벽부까지는 원료분말이 용융되지 않은 상태로 존재한다.Meanwhile, in FIGS. 5D to 5F, the sintered layer 53 is shown in contact with the side wall portion of the crucible, but this is for convenience of illustration, and in reality, the sintered layer is only a few mm from the solid-liquid boundary 54. Is formed, and the raw material powder exists in the state which does not melt from this sintered layer to a side wall part.

[실시예] EXAMPLE

이하의 표1은 그 밖의 조건은 동일하게 하고, 도가니의 내경과, 고주파 발생장치의 사용 주파수, 원료분말에 함유된 납 유리의 함량을 변형시키면서, 카본 발열재의 사용에 따른 실험 결과를 기재하였다. 한편, 고주파 발생장치로는 하트레이 발진방식의 장치를 사용하였다.  Table 1 below describes the results of experiments using carbon heating materials while modifying the inner diameter of the crucible, the frequency of use of the high frequency generator, and the content of lead glass contained in the raw material powder while the other conditions were the same. On the other hand, a heart-ray oscillation device was used as a high frequency generator.

표1Table 1

도가니 내경Crucible Bore 사용 주파수Use frequency 유리의 납 함량Lead content in glass 발열재 투입Heating material input 결과result 실험1Experiment 1 500mm500 mm 400kHz400 kHz 28 또는 60중량%28 or 60% by weight 투입안함No input 용융되지 않음.Not melted. 실험2Experiment 2 650650 400400 "" "" "" 실험3Experiment 3 800800 400400 "" 투입함 Input 5시간 후 완전 용융Fully melt after 5 hours 실험4Experiment 4 500500 600600 "" 투입안함No input 용융되지 않음.Not melted. 실험5Experiment 5 650650 600600 "" "" "" 실험6Experiment 6 800800 600600 "" 투입함Input 5시간 후 완전 용융Fully melt after 5 hours

이상의 표 1에 의하면, 실험 1, 2, 4 및 실험 5에 있어서는 고주파 발생장치에 의한 가열만으로는 납성분을 함유한 원료분말의 용융이 일어나지 않았음을 알 수 있고, 따라서 실험 1, 2, 4 및 실험 5에서는 반듯이 원료분말에 대한 예비가열이 실시되어야 한다는 결론에 도달하였다. According to the above Table 1, in Experiments 1, 2, 4 and 5, it was found that the melting of the raw material powder containing lead components did not occur only by heating by a high frequency generator. Therefore, Experiments 1, 2, 4 and In Experiment 5, we concluded that preheating of raw powder should be carried out.

하지만, 실험3 및 실험 6에 의하면 카본 발열재의 투입에 따라 예비가열 없이 원료분말이 5시간 후 완전 용융됨을 알 수 있었다. However, according to Experiment 3 and Experiment 6, the raw material powder was completely melted after 5 hours without preheating according to the input of the carbon heating material.

이하의 사진 1 내지 4에는 상기 실험3 및 실험 6의 조건에 있어서, 고주파 가열 시간의 경과에 따른 용융상태를 보여준다.In the following photographs 1 to 4, in the conditions of Experiments 3 and 6, the molten state with the passage of the high frequency heating time is shown.

[사진1] [Photo 1]

Figure 112005017215049-pat00001
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사진 1에서는 2시간 경과후, 수냉식 측벽부(11)의 냉각파이프층(14)에 인접하게 위치된 발열재를 중심으로 용융핵이 형성되는 상태를 보여준다. 용융핵 주위에는 백색의 원료분말 및 측벽부(11)의 냉각파이프층(14)이 보여진다. In the photograph 1, after 2 hours, the molten core is formed around the heat generating material positioned adjacent to the cooling pipe layer 14 of the water-cooled side wall portion 11. Around the molten core, a white raw material powder and a cooling pipe layer 14 of the side wall portion 11 are shown.

[사진 2] [Photo 2]

Figure 112005017215049-pat00002
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사진 2에서는 2시간 30분 후 다수의 발열재 주위로 용융핵이 형성 및 확대되는 상태가 보여진다. Photograph 2 shows a state in which molten nuclei are formed and expanded around a plurality of heat generating materials after 2 hours and 30 minutes.

[사진 3][Photo 3]

Figure 112005017215049-pat00003
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사진 3에서는 3시간 후 용융핵이 더 확대된 상태가 보여진다. Photograph 3 shows a further enlargement of the molten core after 3 hours.

[사진 4][Photo 4]

Figure 112005017215049-pat00004
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사진 4에는 5시간 후 도가니 내부에서 소결층이 형성되면서 원료분말이 완전히 용융된 상태가 보여진다. Photograph 4 shows that the raw material powder is completely melted as the sintered layer is formed inside the crucible after 5 hours.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 도가니에 수용되는 원료가 신속하게 용융되어 용융물을 형성하고, 도가니 내부에 소결층이 용이하게 형성되므로써 용융물과 도가니 내벽부와의 접촉에 의한 화학작용이 억제되며, 용융물을 고온부분에서 용이하게 추출할 수 있으므로, 고순도의 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, the raw material contained in the crucible is quickly melted to form a melt, the sintered layer is easily formed inside the crucible, thereby suppressing the chemical action due to contact between the melt and the inner wall of the crucible, the melt Since it can be easily extracted from the high temperature portion, there is an effect that can produce a product of high purity.

또한, 본 발명에 의하면, 개선된 고주파 유도 가열장치를 이용하여 예비가열없이 고순도의 용융물을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, there is an effect of providing a method for producing a high-purity melt without preheating by using an improved high frequency induction heating apparatus.

Claims (19)

냉각수가 유동하는 냉각장치가 구비된 측벽부와 바닥부로 이루어지는 도가니와, A crucible consisting of a side wall and a bottom having a cooling device through which cooling water flows, 상기 도가니의 측벽부 외부의 이격된 위치에서 도가니의 수직방향을 따라 운동 하면서 도가니 내부를 가열하는 고주파 발생장치를 구비하여 구성되는 고주파 유도 가열장치에 있어서,In the high frequency induction heating apparatus comprising a high frequency generator for heating the inside of the crucible while moving along the vertical direction of the crucible at a spaced position outside the side wall portion of the crucible, 상기 냉각수가 바닥부의 냉각장치를 경유하여 측벽부의 냉각장치로 유입된 후 다시 바닥부로 유입되도록 구성되며, 상기 측벽부의 냉각장치는 다수개의 개별 냉각 파이프로 이루어지고, 이 파이프들이 바닥부에 분리 가능하게 결합되고,The coolant flows into the cooler of the side wall via the cooler of the bottom and then flows back to the bottom. The cooler of the side wall is composed of a plurality of individual cooling pipes. Combined, 상기 고주파 유도 가열장치는The high frequency induction heating apparatus 용융물 배출구로 배출된 용융물을 가압하여 서냉시키는 롤러와, A roller for pressurizing and cooling the melt discharged to the melt discharge port; 이 롤러로부터 낙하되는 서냉된 용융물을 수납하기 위한 수납용기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치. A high frequency induction heating apparatus, further comprising: a storage container for storing the slow cooled melt falling from the roller. 제1항에 있어서, 상기 도가니의 바닥부에 구비된 냉각장치는 도가니 내부와 인접한 상부층과 이 상부층의 하부층로 이루어진 2중 구조를 갖고, 상기 상부층으로 입수관을 통해 유입된 냉각수가 도가니 바닥부를 냉각하는 동시에 상기 측벽부의 냉각장치를 경유하여 상기 하부층으로 유동한 후 하부층에 설치된 배수관을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치. According to claim 1, wherein the cooling device provided in the bottom of the crucible has a double structure consisting of an upper layer adjacent to the inside of the crucible and a lower layer of the upper layer, the coolant flowing into the upper layer through the inlet pipe to cool the crucible bottom At the same time, the high frequency induction heating apparatus characterized in that the flow through the lower layer via the cooling device of the side wall portion is discharged through the drain pipe installed in the lower layer. 제2항에 있어서, 상기 측벽부의 냉각장치는 상기 바닥부의 상부층과 연통하는 한쪽 파이프와 바닥부의 하부층과 연통하는 다른쪽 파이프를 도가니의 상부측 단부에서 연통시킨 개별 냉각 파이프를 도가니의 테두리를 따라 다수개 배열시킨 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치. The crucible according to claim 2, wherein the side wall cooling device comprises a plurality of individual cooling pipes along the rim of the crucible, the one pipe communicating with the top layer of the bottom portion and the other pipe communicating with the bottom layer of the bottom portion communicating at the upper end of the crucible. High frequency induction heating apparatus characterized in that the arrangement. 제3항에 있어서, 상기 상부층은 도가니의 바닥면인 상부 플레이트와 하부층과의 경계면인 격벽 플레이트에 의해 이루어지고, 상기 하부층은 상기 격벽 플레이트와 이 격벽 플레이트 하부의 하부 플레이트로 이루어지며,According to claim 3, wherein the upper layer is made of a partition plate which is an interface between the upper plate and the lower layer which is the bottom surface of the crucible, the lower layer is made of the partition plate and the lower plate below the partition plate, 상기 상부 플레이트 및 격벽 플레이트에는 테두리를 따라 다수개의 구멍이 형성되고, The upper plate and the partition plate is formed with a plurality of holes along the edge, 상기 상부 플레이트의 구멍에는 상기 상부층과 상기 한쪽 파이프를 연통하기 위한 입수용 니플이 형성되고, 상기 상부 플레이트의 다른 구멍과 격벽 플레이트의 구멍에는 상기 하부층과 상기 다른쪽 파이프를 연통하기 위한 배수용 니플이 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치. A water supply nipple is formed in the hole of the upper plate for communicating the upper layer and the one pipe, and a water drain nipple for communicating the lower layer and the other pipe is formed in the other hole of the upper plate and the hole of the partition plate. High frequency induction heating apparatus, characterized in that formed. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 도가니의 측벽부는 석면과 고무밴드 및 석고가 순차적으로 적층된 단열재층을 더 구비하고,According to any one of claims 1 to 3, The side wall portion of the crucible further comprises a heat insulating material layer of asbestos, rubber band and gypsum sequentially stacked, 상기 다수개의 냉각 파이프가 이 단열재층에 인접하여 형성되는 것을 특징으 로 하는 고주파 유도 가열장치. And the plurality of cooling pipes are formed adjacent to the insulation layer. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 바닥부에는 용융물 배출구가 설치되되, 이 용융물 배출구는 상기 도가니의 내부로 돌출되어 설치되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치.  4. The high frequency induction heating apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a melt outlet is provided at the bottom, and the melt outlet is protruded into the crucible. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 도가니의 내부에는 원료분말이 상기 배출구로 직접 배출되는 것을 방지하는 스키머가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치.   The high frequency induction heating apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a skimmer is further provided inside the crucible to prevent the raw powder from being discharged directly to the outlet. 삭제delete 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 도가니 내부에 원료분말을 충진하기 위한 원료공급수단을 더 구비하여 구성되는 고주파 가열장치.The high frequency heating apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a raw material supply means for filling a raw material powder in the crucible. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 도가니에는 용융물의 혼합을 위한 혼합장치가 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 가열장치.The high frequency heating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the crucible further comprises a mixing device for mixing the melt. 도가니 내에 원료분말을 충진하는 단계(S1)와, Filling the powder powder in the crucible (S1) and 고주파 발생장치로 상기 도가니 내의 원료분말을 용융시키는 단계(S2)와, Melting the raw material powder in the crucible with a high frequency generator (S2); 상기 단계에서 용융된 용융물을 배출하는 단계(S3)로 이루어지는 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of the melt using a high frequency induction heating device comprising the step (S3) of discharging the melt in the step, 상기 용융물 충진단계(S1)에서 용융물과의 반응이 없고 단위시간당 발열량이 높은 발열재를 투입하고,In the melt filling step (S1) there is no reaction with the melt and a high heat generating material is injected per unit time, 원료분말의 충진단계(S1)에서 도가니 내부공간의 70%를 원료분말로 충진하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법. A method of producing a melt using a high frequency induction heating apparatus, characterized in that the filling step (S1) of the raw material powder is filled with the raw material powder 70% of the inner space of the crucible. 제11항에 있어서, 상기 발열재는 카본(C)인 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법. 12. The method of claim 11, wherein the heat generating material is carbon (C). 제11항에 있어서, 상기 발열재는 실리콘 카바이드(SiC)인 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법. 12. The method of claim 11, wherein the heat generating material is silicon carbide (SiC). 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열재는 다각형, 구형, 원통형 또는, 고리형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법. The method according to any one of claims 11 to 13, wherein the heating material is formed in a polygonal shape, a spherical shape, a cylindrical shape, or a ring shape. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원료분말은 납(Pb)을 포함한 유리인 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법. The method for producing a melt according to any one of claims 11 to 13, wherein the raw material powder is glass containing lead (Pb). 삭제delete 제11항에 있어서, 원료분말의 충진단계(S1)는,The method of claim 11, wherein the filling step (S1) of the raw material powder, 상기 원료분말을 도가니의 내부공간에 50% 충진하는 단계(S11)와, Filling the raw powder 50% in the inner space of the crucible (S11) and 발열재를 투입하는 단계(S12) 및, Injecting the heating material (S12) and, 이어서, 도가니의 내부공간의 20%를 원료분말로 마무리 충진하는 단계(S13)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법. Subsequently, a step (S13) of finishing filling 20% of the inner space of the crucible with the raw material powder (S13). 제11항에 있어서, 상기 용융단계(S2)는,The method of claim 11, wherein the melting step (S2), 초기에 고주파 전자장이 가해지면 원료분말(41) 내의 발열재 주위에 용융핵이 형성되는 단계(S21)와, When the high frequency electromagnetic field is initially applied to the molten core is formed around the heat generating material in the raw material powder 41 (S21), 이 용융핵(51)의 고온 발열에 의해 용융핵(51)이 주위의 원료분말를 용융시키면서 성장하는 단계(S22)와, A step (S22) in which the molten core 51 grows while melting the surrounding raw powder by the high temperature heat generation of the molten core 51; 도가니(10)의 내벽부 및 바닥부 부근과 가열되지 않은 상부를 제외한 거의 모든 내화물원료분말이 용융되는 단계(S23)와, Almost all refractory raw material powders are melted except for the inner wall part and the bottom part of the crucible 10 and the unheated upper part (S23), 도가니 내부의 원료분말이 모두 용융되는 단계(S24)를 구비하여 이루어지고, It is made with a step (S24) that all the raw material powder in the crucible is melted, 상기 단계(S24)에서 도가니의 냉각파이프 및 바닥부와 접하여 있는 원료분말이 소결되어 수 mm의 소결층(53)을 형성하게 되며, 소결층(53)과 용융물(52) 사이는 고체-액체 경계면이 형성 되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법.In the step S24, the raw powder in contact with the cooling pipe and the bottom of the crucible is sintered to form a sintered layer 53 of several mm, and the solid-liquid interface between the sintered layer 53 and the melt 52 Method for producing a melt using a high frequency induction heating apparatus characterized in that it is formed. 제18항에 있어서, 초기에 충진된 원료분말이 용융됨에 따라 도가니(10)내에서 부족되게 된 원료분말을 상기 도관(42)을 통하여 보충하는 단계(S25)를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파 유도 가열장치를 이용한 용융물의 제조방법. 19. The method according to claim 18, further comprising the step (S25) of replenishing the raw material powder, which is insufficient in the crucible 10 as the initially charged raw material powder is melted through the conduit 42. Method for producing melt using high frequency induction heating apparatus.
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