KR100836578B1

KR100836578B1 - 용융로 장치

Info

Publication number: KR100836578B1
Application number: KR1020070001130A
Authority: KR
Inventors: 임무현; 김건일; 강형모
Original assignee: 대주전자재료 주식회사
Priority date: 2007-01-04
Filing date: 2007-01-04
Publication date: 2008-06-10

Abstract

본 발명은 상부 내화물(2)과 하부 내화물(3)의 내부에 상부가 개방된 백금 도가니(10)를 장착한 용융로 장치에 있어서, 상기 상부 내화물(2)에 발열체(4)를 장착하되 상기 발열체(4)는 백금 도가니(10)의 벽면 직상부에 설치하고, 상기 백금 도가니(10)에는 냉각장치(11)를 설치한 것이 특징이다.

상기 본 발명의 용융로 장치에 있어서는 유리물 생산의 비용 절감과 안정적인 품질을 확보할 수 있는 것으로, 발열체(4)를 백금 도가니(10)의 좌,우 직상부에 설치하여 백금 도가니(10)의 손상을 최소화하면서 가열 용융 효과는 최대화할 수 있고, 각 발열체(4) 별로 별도의 연결단자를 만들어 별도로 분리할 수 있도록 설계함으로써, 발열체(4)에 이상 발생시 용융로(1)를 정지시키지 아니하고 가동하면서 발열체(4)를 교체할 수 있어서, 기존의 전기 용융로에서 발열체 손상으로 인해 용융로를 정지시키고 냉각시킨 다음 수리하고, 다시 승온시키기 위해 상당한 시간이 소요 되어 생산성이 저하 되는 단점을 개선한 것이다.

내화물, 백금, 도가니, 용융로, 발열체, 장치, 유리물

Description

용융로 장치{Fusion furnace system}

도 1은 본 발명의 용융로 장치의 정단면도

도 2는 본 발명의 용융로 장치의 측단면도

* 도면 중의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 용융로 2 : 상부 내화물 3 : 하부 내화물

4 : 발열체 5 : 배기구 6 : 온도 센서
7 : 공간부 8 : 오염차단벽 9 : 공기 유입구
10 : 도가니 11 : 냉각장치

삭제

12 : 격벽 13 : 수위면 14 : 용융액

15 : 칸막이 16 : 호퍼 17 : 공급관

18 : 배출관 19 : 히터

본 발명은 상부 내화물과 하부 내화물의 내부에 상부가 개방된 백금 도가니를 장착한 용융로 장치(시스템)에 있어서, 상기 상부 내화물에 발열체를 장착하되 상기 발열체는 백금 도가니의 벽면 직상부에 설치하고, 상기 백금 도가니에는 냉각장치를 설치한 것이 특징이다.

상기 본 발명의 용융로 장치에 있어서는 유리물 생산의 비용 절감과 안정적인 품질을 확보할 수 있는 것으로, 발열체를 백금 도가니의 좌,우 직상부에 설치하여 백금 도가니의 손상을 최소화하면서 가열 용융 효과는 최대화할 수 있고, 각 발열체 별로 별도의 연결단자를 만들어 별도로 분리할 수 있도록 설계함으로써, 발열체에 이상 발생시 용융로를 정지시키지 아니하고 가동하면서 발열체를 교체할 수 있어서, 기존의 전기 용융로에서 발열체 손상으로 인해 용융로를 정지시키고 냉각시킨 다음 수리하고, 다시 승온시키기 위해 상당한 시간이 소요 되어 생산성이 저하 되는 단점을 개선한 것이다.

기존의 유리 용융로에 사용되는 백금 도가니는 유리물의 조성에 의한 도가니가 자주 손상되고, 백금 자체가 고온에 약해 자주 훼손되며, 백금 가격이 높아 가동율 및 수리비용이 높게 소요되는 단점이 있다.

이러한 백금 도가니의 단점을 보완하기 위해 유리물이 접촉되는 부분의 백금을 두껍게 하거나, 직접적인 열전달을 차단하기 위해 세라믹 재질의 보호층을 만드는 경우가 있으나, 이러한 경우에도 백금이 손상되어 백금 도가니의 단점을 근본적으로 해결하지 못하였다.

또한, 백금 도가니 대신에 사용되는 내화물 블록을 사용한 도가니는 유리물에 내화물이 침식되어 품질이 안정화 되는데 2~3개월이 소요된다. 또한 침식된 내화물이 유리의 품질을 저해하고, 장기간 사용 시 내화물 블록 틈으로 유리물이 새 어 안정성에도 문제가 발생하고 있다. 내화물이 손상되어 보수 시 보수기간이 오래 소요되고, 내화물 교체작업후 유리물의 품질 안정화되는데 상당한 기간이 소요되어 안정적인 유리물 생산을 하지 못하는 단점이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 대한민국 특허 제510196호에는 원료공급장치, 용융로, 가열수단 및 성형장치로 이루어진 연속식 프릿 용융시스템으로서, 용융로를 일반 금속재질로 구성하고, 열교환이 가능하도록 냉매가 출입할 수 있는 자켓 타입의 이중벽 구조로 되어 있으며, 상부가 개방된 보트(boat)형상이고, 분말의 프릿 원료를 수용하여 용융할 수 있는 수용부와, 미용융 프릿 원료의 흐름을 차단하도록 상기 수용부의 상부 양단부를 가로질러 연결하는 댐월(dam wall)과, 상기 수용부의 말단 상단부에 위치하여 용융된 유리를 배출하는 배출구 및 하부에는 지면에 대하여 소정의 각도로 기울일 수 있는 틸팅수단을 구비한 것이다.

그러나, 상기 연속식 프릿 용융시스템은 용융로의 도가니를 백금이 아니라 일반 금속재질로 구성하였기 때문에 여전히 내침식성, 내화학성 등이 부족하고, 유리물을 용융하는 중에 유리 원료에서 발생하는 가스 때문에 발열체가 오염되는 문제가 있고, 특히 보색 유리를 만들 때 사용하는 안료에 따라 유리물의 색깔이 변하는 치명적인 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 용융로의 도가니를 백금으로 구성하고, 상부 내화물에 발열체를 장착하되 상기 발열체는 백금 도가니의 벽면 직상부에 설치하고, 상기 백금 도가니에는 냉각장치를 설치하도록 함으로써 유리물 생산의 비용 절감과 안정적인 품질을 확보할 수 있는 새로운 형상의 용융로 장치를 제공하고자 한다.

상기한 과제를 위하여 본 발명에서는 상부 내화물(2)과 하부 내화물(3)의 내부에 상부가 개방된 백금 도가니(10)를 장착한 용융로 장치에 있어서, 상기 상부 내화물(2)에 발열체(4)를 장착하되 상기 발열체(4)는 백금 도가니(10)의 벽면 직상부에 설치하고, 상기 백금 도가니(10)에는 냉각장치(11)를 설치한 것이 특징이다.

또한, 본 발명에서는 상기 발열체(4)의 하부에 오염차단벽(8)을 설치하고, 상기 상부 내화물(2)에 배기구(5) 및 칸막이(15)를 설치하며, 상기 백금 도가니(10)의 상부에 격벽(12)을 설치한 것이 특징이다.

또한, 본 발명에서는 상기 백금 도가니(10)의 일측에 배출관(18)을 설치하고, 상기 배출관(18)에는 히터(19)를 설치한 것이 특징이다.

이하, 첨부한 도면을 통하여 본 발명을 좀더 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 용융로 장치의 정단면도, 도 2는 측단면도를 나타낸다.

도면에서, 본 발명의 용융로 장치는 상부 내화물(2)과 하부 내화물(3)의 내부에 공간부(7)를 갖추고 상부가 개방된 백금 도가니(10)를 장착한 것임을 알 수 있다.

상기 상부 내화물(2)과 하부 내화물(3)은 내부의 상태 확인 혹은 청소 등을 위해 분해 조립이 가능하도록 되어 있다.

상기 상부 내화물(2)에는 복수개의 발열체(4)를 장착하되 상기 발열체(4)는 백금 도가니(10)의 좌,우측 벽면 직상부에 설치하고, 상기 백금 도가니(10)에는 냉각장치(11)를 설치한다.

또한, 상기 발열체(4)의 하부에는 오염차단벽(8)을 설치하고, 상기 상부 내화물(2)에 배기구(5) 및 칸막이(15)를 설치하며, 상기 백금 도가니(10)의 상부에 격벽(12)을 설치한 것이다.

상기 격벽(12)은 용융액(14)의 수위면(13)이 대략 격벽(12)의 중앙에 오도록 설치하는 것이 좋고 상부 내화물(2)에 온도센서(6)를 설치하여 내부의 온도를 조절하는 것이 좋다.

이하, 본 발명의 구성을 좀더 상세히 설명한다.

상기 본 발명에서는 유리물과 맞닿는 부분을 백금 재질로 제작하고, 백금이 열에 약한 단점을 보완하기 위해 냉각장치(11)를 구성하고 있다. 백금을 직접 냉각하면 열팽창 등 백금의 특성에 의해 손상이 될 수 있어, 냉각장치(11)의 재질은 스테인리스 재질로 한다. 백금 도가니(10)와 냉각장치(11)의 원활한 열 교환이 이루어 질수 있도록 백금을 스테인리스에 융착 시킨다. 냉각장치(11)의 냉각제는 유리물의 용융 온도에 따라 물 또는 공기(증기)를 선택적으로 사용할 수 있지만 특히 물이 바람직하다.

기존의 백금 도가니는 연속식 유리용융을 하기 위해서 밀폐형의 구조를 가지고 있어 열효율이 낮고, 고가의 백금 사용량이 많았으나 본 발명에서는 도가니(10) 상부를 개방하여 열원으로 부터의 열을 직접 받아 열효율이 높고, 백금 소모량을 줄일 수 있다.

본 발명에서와 같이 상부 개방형의 도가니(10)를 사용하면 유리물을 용융하는 중에 유리 원료에서 발생하는 가스 때문에 발열체(4)가 오염되는 문제점이 있다. 발열체(4)가 오염되면 발열체(4)의 수명이 단축되고, 일정한 온도를 발열하지 못하기 때문에 본 발명의 용융로에서는 용융로의 도가니 상부에 발열체(4)를 배치하지 아니하고 백금 도가니(10)의 벽면 직상부에 위치하여 발열체(4)의 오염을 최소화 하였다.

상기와 같이 발열체(4)를 용융로의 도가니(10) 벽면에 위치하더라도 유리 용융액면과 가까운 발열체(4) 하부 부분이 오염으로 인한 손상이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 발열체(4) 하부에 오염차단벽(8)을 설치하여 발열체(4) 손상을 저감하였고, 공기 유입구(9)를 통하여 외부의 공기를 용융로(1) 내부에 공급함으로써 유입된 공기가 공간부(7)-배기구(5)를 통하여 외부로 배출되도록 하여 발열체(4)에 유리 용융물의 가스가 직접적으로 닿지 않아 발열체(4)를 보호하였다.

기존의 밀폐형 백금 도가니에서 유리물을 용융할 때는 비교적 품질에 대한 우려는 적었으나, 본 발명에서 언급하는 도가니(10)는 개방형 구조로 이루어졌기 때문에 유리 원료에서 발생하는 가스를 용융이 완료된 유리물과 신속히 분리하는 것이 유리물의 품질에 결정적으로 영향을 미친다. 위와 같은 문제를 해결하기 위해 유리물 원료와 유리 용융물이 혼재되어 있는 구간{도 2의 용융액(14) 좌측}과 유리 용융물만 있는 구간{도 2의 용융액(14) 우측}을, 유리 용융액(14)의 상부에 칸막이(15)를 설치하여 유리 원료에서 발생하는 가스를 용융이 완료된 유리물로부터 신속히 분리하였고, 이러한 유리물 원료와 유리 용융물이 혼재되어 있는 구간에서 많이 발생하는 가스를 신속히 제거하기 위해 배기구(5)를 설치한 것이다.

상기에서 언급한 유리 원료와 유리 용융물이 혼재되어 있는 구간과 유리 용융물만 있는 구간을 나누기 위해 유리물 용융 액면 아래로 백금 재질의 격벽(12)을 설치하여 미용융된 원료들이 다음 구간에 넣어가지 못하도록 하여 유리품질을 유지한다.

도 2에서와 같이, 호퍼(16)와 공급관(17)을 통해 공급되는 유리 원료는 격벽(12)으로 인해 용융액(14)의 좌측에만 공급되어 미용융된 원료들이 용융액(14)의 우측으로 혼합되지 못하는 것이다.

또한, 완전히 용융된 유리 용융물이 있는 구간에서도 가스가 포함된 유리 용융물로 이루어져 있다. 이 가스가 유리물 내에 분산되어 유리물의 냉각 시 작은 기포를 발생하는 원인이 되기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 용융 도가니(10) 내에서 정제를 할수 있도록 별도의 외부관을 설치하여 가스가 포함된 유리물이 최종 제품에 유입되지 않도록 하는 구성도 가능하다.

상기 본 발명에서 언급하는 백금 도가니(10)의 배출관(18)은 용융로(1)의 외부에 장착되어 있기 때문에 유리물을 배출하는 배출관(18)이 냉각되어 유리물이 배출되지 않을 수 있어 다수의 히터(19)를 장착하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 도가니를 백금 도가니로 구성하고 상부 내화물에 발열체를 장착하되 상기 발열체는 백금 도가니의 벽면 직상부에 설치하고, 상기 백금 도가니에는 냉각장치를 설치함으로써 유리물 생산의 비용 절감과 안정적인 품질을 확보할 수 있는 것으로, 발열체를 백금 도가니의 좌,우 직상부에 설치하여 백금 도가니의 손상을 최소화하면서 가열 용융 효과는 최대화할 수 있고, 각 발열체 별로 별도의 연결단자를 만들어 별도로 분리할 수 있도록 설계함으로써, 발열체에 이상 발생시 용융로를 정지시키지 아니하고 가동하면서 발열체를 교체할 수 있어서 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

상부 내화물(2)과 하부 내화물(3)의 내부에 상부가 개방된 백금 도가니(10)를 장착한 용융로 장치에 있어서,

상기 상부 내화물(2)에 발열체(4)를 장착하되 상기 발열체(4)는 백금 도가니(10)의 벽면 직상부에 설치하고, 상기 백금 도가니(10)에는 냉각장치(11)를 설치한 것을 특징으로 하는 용융로 장치
제1항에 있어서,

상기 발열체(4)의 하부에 오염차단벽(8)을 설치한 것을 특징으로 하는 용융로 장치
제2항에 있어서,

상기 오염차단벽(8) 부근에 공기 유입구(9)를 설치한 것을 특징으로 하는 용융로 장치
제1항에 있어서,

상기 상부 내화물(2)에 배기구(5) 및 칸막이(15)를 설치한 것을 특징으로 하는 용융로 장치
제1항에 있어서,

상기 백금 도가니(10)의 상부에 격벽(12)을 설치한 것을 특징으로 하는 용융로 장치
제1항에 있어서,

상기 백금 도가니(10)의 일측에 배출관(18)을 설치한 것을 특징으로 하는 용융로 장치
제6항에 있어서,

상기 배출관(18)에 히터(19)를 설치한 것을 특징으로 하는 용융로 장치