KR100919285B1 - 엘엔지를 이용한 도자기 가마의 온도조절방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가마의 소성로에서 연소되는 연소가스의 완전 연소가 이루어지도록 연소가스의 공급시에 가스 압력을 0.25㎏f/㎠로 설정한 후 대기압하에서 소성로로 빨려들어가는 공기량을 공기조절장치로 한 번 조절한 다음 소성실의 온도가 750℃에 도달할 때까지 일정 시간 간격으로 압력을 일정하게 서서히 증가시킴으로써 공기조절을 수시로 행하지 않고 소성로의 온도가 균일하게 상승되는 엘엔지를 이용한 도자기 가마의 온도조절방법을 제공함으로써 소성실 내부의 온도를 균일하게 유지할 수 있고, 소성실에 장입된 도자 성형물의 안정된 품질을 유지하고, 가스 연료비를 절감하고, 가마의 온도조절을 간편하게 하는 효과가 있다.

Description

엘엔지를 이용한 도자기 가마의 온도조절방법{TEMPERATURE CONTROL METHOD OF KILN FOR CERAMIC WARE USING LNG}

본 발명은 도자기를 굽도록 LNG를 이용한 도자기 가마의 온도조절방법에 관한 것으로서, 특히, 도자기 가마의 연료를 LNG로 함에 있어서 가스압력의 저하로 인한 문제점을 개선하여 기존의 LPG 연료와 같은 효과를 갖도록 하여 연료의 절감을 가져올 수 있도록 한 것이다. 즉, LNG 연료는 LPG에 비하여 저렴하고 안전성이 있는 반면에 가스의 압력이 낮아 열효율성이 떨어져 도자기를 굽는 가마의 연료로 사용하기에는 부적합한 문제점이 있으나 본 발명에서는 LNG의 공급라인과 공기조절장치를 개발하여 LNG의 최고압력을 0.25㎏f/㎠로 설정하고 공기조절장치의 간극 조절을 한 번의 조작으로 원하는 불꽃의 세기를 형성한 다음 750℃의 온도에 도달할 때까지 설정시간 간격으로 압력을 일정한 량으로 서서히 증가시켜 도자성형물의 안정된 품질이 이루어지고, 도자기 가마를 저렴하고 간편하게 그리고 온도조절이 간편하게 이루어지는 엘엔지(LNG)를 이용한 도자기 가마의 온도조절방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도자기와 같은 도기 및 자기의 성형물은 점토나 고령토와 같은 흙으로 제조한 도기 및 자기(도자) 성형물을 그늘에서 건조한 다음 가마에서 1200℃ 이상의 고온으로 가열소성하여 이루어진다. 예컨대 도자기 소성용 가스 가마는 LPG(LP가스)와 같은 가연성 가스를 연소시켜 발생하는 연소열을 이용하여 가마 본체 내의 소성실에 장입한 도자기를 원하는 온도로 소성 한다.

이와 같은 가스 가마는 소성실의 온도를 고온으로 유지하기 위해 버너와 같은 가스 연소장치를 일반적으로 가스 가마 본체의 소성실 하부 양측에 설치한다.

도자기 소성용 가스 가마의 버너 연소장치는 도자 성형물을 장입하는 소성실 하부의 화구에 설치한 노즐 유니트(nozzle unit)를 통해 LPG(Liquified Petroleum Gas)와 같은 연소 가스를 공급하여 소성실에 장입한 도자 성형물을 소정 온도로 소성하여 도자기를 생산하였다.

그러나, 노즐 유니트로 연소 가스가 공급될 때 대기압하의 공기가 소성실 내로 빨려들어가는 데, 특히 LPG(Liquified Petroleum Gas)의 경우 연소되는 불꽃의 색상에 따라 연소 가스압력 및 공기량도 함께 조절해주어야 하는 단점이 있었다.

또한, 불꽃 색상에 따른 가스압력의 조절이 원활하게 이루어지지 않는 경우 불완전 연소가 되므로 가스 소비량이 증대되는 문제점이 있었다.

더욱이, 공기보다 무겁고(공기에 대한 비중: 약 1.5배) 압축된 가스인 LPG(Liquified Petroleum Gas)는 가스압력과 공기유입 조절장치의 관리를 세밀하게 해야 하는 문제점이 있다. 특히, 도자기를 구울 때 가마 내의 소성실 온도가 750℃에 다다를 때까지가 더욱 중요한데 이를 위해서 불꽃의 세기와 색상을 보면서 가스압력과 공기량을 시간이 경과됨에 따라 자주 조절해야 하는 단점이 있다.

통상적으로 사용되는 LPG는 고압으로 압축된 상태이므로 가스 내부에 공기가 혼합되지 않아 가마 화구의 노즐을 통해 강하게 분출된다. 따라서 LPG 사용시 도공이 가마의 소성실 하부에 설치된 화구의 불꽃 색상에 따라서 자주 공기의 양을 조절하여 불규칙한 화력에 의해 도자기가 불량으로 구워지는 것을 방지해야 하는 불편한 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, LNG 가스를 공급하여 가스 연료비를 절감하고, 소성실의 가스 공급압력을 초기에 최대로 설정함과 동시에 한 번의 공기조절로 화력이 일정하게 유지되게 한 후 750℃에 도달할 때까지 일정 시간 간격으로 가스 공급압력만을 서서히 증가시켜 소성 온도에 안정되게 도달하도록 함으로써 도자 성형물의 안정된 품질이 이루어지고, 소성실 온도 조절이 압력조절에 의해서 간편하게 이루어지는 LNG를 이용한 도자기가마의 온도조절방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 소성실에 장입된 도자 성형물을 가열 소성하여 도자기를 굽도록 소성실의 온도를 원하는 온도로 유지시키기 위해 소성실 하부에 설치된 가스 버너와 같은 연소장치에 의해 연소용 가스를 연소시키는 도자기용 가스 가마에 있어서,

연소용 가스로서 LNG를 노즐 유니트에 일정 압력으로 공급하되 소성실의 가스 공급 압력을 0.25㎏f/㎠로 설정함과 동시에 화염의 색상에 따라 공기 공급량을 공기조절수단에 의해 한 번 조절하여 화력을 일정하게 유지한 후 일정 시간 간격으로 압력을 일정량 만큼 서서히 증가시킴으로써 소성실 내부 온도가 균일하게 서서히 상승되게 하고,

연소장치는 공기 공급량을 조절하도록 공기 조절수단이 구비된 노즐유니트를 포함함으로써 달성된다.

또한, 소성실에 장입된 도자 성형물을 가열 소성하여 도자기를 굽도록 소성실 하부의 화구에 설치된 가스 버너와 같은 연소장치로 연소용 가스를 연소시켜 소성실의 온도를 원하는 온도로 유지시키는 도자기용 가스 가마의 온도조절방법에 있어서,

소성실의 가스 공급압력을 초기에 0.25㎏f/㎠로 설정함과 동시에 화염의 색상에 따라 한 번의 공기조절로 화력을 일정하게 유지시키는 단계;

소성실의 온도가 750℃에 도달할 때까지 일정 시간 간격으로 가스 공급압력을 일정량으로 서서히 증가시키는 단계;

를 포함함으로써 달성된다.

본 발명의 가마 및 온도조절방법에 의해 소성실에 LNG를 일정압력으로 공급하고 화염 색상에 따라 한 번의 공기 조절로 공기의 공급량을 조절하여 화력을 일정하게 유지함으로써 소성실 내부의 온도를 균일하게 유지할 수 있고, 소성실에 장입된 도자 성형물의 안정된 품질을 유지하고, 가스 연료비를 절감하고, 가마의 온도조절을 간편하게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 엘엔지를 이용한 도자기 가마 연료공급장치의 일 실시예를 보여주는 정면도.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 엘엔지를 이용한 도자기 가마 연료공급장치에 설치된 연소장치의 노즐 유니트의 사시도 및 공기조절수단에 의해 개폐되는 공기유입구의 평면도.

도 3은 본 발명의 엘엔지를 이용한 도자기 가마 연료공급장치의 연소장치에 연결되는 연소가스 공급라인을 보여주는 측면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 소성실 2: 화구

3: 노즐 유니트 4: 공기조절수단

5: 공기 유입구 6: 공기 유입 구멍

7: 분기파이프 8: 공급 파이프

9: 플랜지 10: 연결관

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 도자기 소성용 LNG가마의 일 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 엘엔지를 이용한 도자기 가마의 온도조절방법을 수행하는 연료공급장치는 통상의 도자기 가마의 가스공급장치에 있어서, 메인공급라인에서 가마로 인입되는 가스의 압력이 78.5KPa로 인입 되도록 하고, 이에 50KPa 의 압력으로 노즐로 공급되도록 함으로써 가마의 화구로 공급되는 LNG의 압력을 0.25㎏f/㎠으로 공급한 후 소성실 하부의 화구에서 발생하는 불꽃을 관찰하여 불꽃의 색상에 따라 공기 공급량을 조절하도록 공기조절밸브를 조절할 수 있는 것이 특징이다.

본 발명의 엘엔지를 이용한 도자기 가마의 온도조절방법을 수행하는 연료공급장치는 LNG 공급원(도시되지 않음)으로부터 도자기 가마로 공급되는 LNG의 공급압력을 최대로 이용하기 위해 메인공급라인의 압력이 78.5KPa로 인입 되도록 대직경의 공급파이프(8)로 LNG 공급라인을 구성하고, 대직경의 공급파이프(8)를 통해 고압으로 공급되는 LNG를 도자기 가마의 소성실(1) 화구(2)에 설치된 노즐 유니트(3)에 50KPa 의 압력으로 LNG 연소가스가 공급되도록 분기파이프(7)로 분기파이프라인을 구성한다. 미설명 도면부호 9는 파이프라인(8)을 연결하는 플랜지이고, 미설명 도면부호 10은 노즐유니트(3)와 분기파이프(7)를 연결하는 연결관이다.

도자 성형물이 장입되는 소성실(1) 하부의 화구(2)에 노즐 유니트(3)를 설치하되, 노즐 유니트(3)에는 공기량을 조절할 수 있도록 공기조절수단(4)이 구비된다. 또한 분기 파이프(7)와 노즐 유니트(3) 사이의 연결관에는 LNG의 공급압력을 조절하도록 압력제어수단(도시되지 않음)이 구비된다.

LNG는 공기보다 가벼워서 확산이 잘 이루어지므로 소성실(1) 내로 공급되는 LNG가 연소 하여 소성실(1) 내부의 온도가 전체적으로 균일하게 상승된다.

또한, 노즐 유니트(3)에 구비된 공기조절수단(4)은 소성실(1) 내의 화구(2)에서 발생되는 연소 불꽃의 색상에 따라 공기 공급량을 적절히 조절함으로써 LNG의 불완전 연소를 방지한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 연료공급장치를 이용한 도자기 가마의 온도조절방법은 LNG의 최고압력을 0.25㎏f/㎠로 설정한 후 연소 화염의 색상에 따라서 노즐유니트(30)의 공기조절수단(4)으로 한 번 조절하여 완전 연소가 이루어지게 조절한다.

이후 LNG압력제어수단으로 LNG의 압력을 일정한 시간 단위로 예컨대 30분 단위로 0.02㎏f/㎠ 씩 압력만을 증가시킨다. 이때 공기조절수단(4)은 사용하지 않는다. 압력 증가는 소성실(1)의 온도가 750℃에 도달할 때까지 행한다.

한편, 본 발명의 도자기 소성용 LNG가마는 소성실(1) 바닥 양측의 화구(2)에 노즐 유니트(3)가 설치된다. 소성실(1) 내의 도자 성형물이 장입되는 받침판은 소성실 바닥면에 설치되거나 레일식으로 이동가능하게 설치될 수 있다.

본 발명의 도자기 소성용 LNG(공기에 대한 비중: 0.6) 가마는 주성분이 메탄인 천연가스를 연소가스로 사용함으로써 소성실(1) 내부로 연소열이 골고루 확산이 잘 이루어지므로 소성실(1) 내부의 온도가 신속히 균일하게 된다.

그리고 화구(2)로 비추어지는 LNG 연소가스의 불빛에 따라 공기조절수단(4)을 조절하여 LNG의 완전연소가 이루어지게 0.25㎏f/㎠로 설정한 후 압력을 일정한 시간 간격으로 일정량으로 조금씩 증가시킴으로써 소성실(1)의 온도를 서서히 증가시킬 수 있다.

그러나, 상기에 설명한 바와 같이 공기조절수단(4)은 압력을 증가시킬 때 마다 다시 조절할 필요가 없다.

한편, 본 발명의 LNG는 외부로부터 공급되는 LNG 공급파이프(8)의 직경을 대직경으로 크게 구비하고, 노즐 유니트(3)와 연결관(10)으로 연결되는 분기파이프(7)는 작은 직경의 파이프로 구성하여 노즐 유니트(3)로 공급되는 LNG의 압력이 균일하게 이루어지게 한다.

더욱이 큰 직경의 78.5KPa의 압력으로 LNG공급파이프(8)를 통해 공급되는 LNG는 분기라인의 분기파이프(7)로 50.0KPa의 압력으로 감압되어 공급된다.

본 발명의 도자기용 LNG가마는 정압기(10)를 통해서 공급파이프(8)로 LNG가 78.5KPa의 압력으로 정압 공급되며, 압력계(12)로 표시된 LNG의 공급 압력을 감압기(11)로 조절할 수 있다. 기타, 차단 밸브, 옥내외에 설치되는 개폐밸브 등은 본 발명의 특징적인 요소가 아니므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

공급파이프(8)로 78.5KPa의 일정 압력으로 공급된 LNG는 분기라인의 분기파이프(7)로 50.0KPa의 압력으로 공급된 후 연결관(10)을 통해 노즐 유니트(3)로 적절한 압력으로 일정 시간간격으로 그리고 일정 압력으로 서서히 증가시킨다. 물론 소성실(1)은 이미 도자 성형물이 장입된 후 밀폐된 상태이다.

노즐 유니트(3)로 고압의 일정압력으로 LNG가 공급되고 도시되지 않은 점화수단에 의해 LNG가 연소되면 연소가스의 불꽃은 소성실의 바닥으로부터 상부로 소정 높이로 치솟고, 소성실(1) 내부는 열기가 순환되어 온도가 상승 된다.

노즐 유니트(3)를 통해서 소성실(1) 내부로 LNG가 연소됨에 따라서 노즐 유니트(3)의 공기 유입구(5)를 통해서 대기압하의 공기가 자연적으로 빨려들어간다. 이후 소성실(1)의 LNG 공급압력을 0.25㎏f/㎠로 설정하고 화구의 불꽃 색상을 보고 노즐 유니트(3)에 구비된 공기조절수단(4)을 조절하여 연소가 적절히 이루어지게 한다. 즉, 공기 유입구(5)의 공기유입구멍(6)의 개폐 크기를 한 번 조절해 주어 연소가 이루어지는 상태일 때 노즐유니트(3)로 공급되는 LNG는 일정 압력으로 일정 시간 동안 지속적으로 공급되므로 더 이상 공기조절수단(4)에 의해 소성실(1)로의 공기공급량을 조절할 필요가 없다.

그 다음 설정 시간 간격으로 0.02㎏f/㎠씩 압력을 증가시킴으로서 소성실(1)의 온도를 서서히 증가시킨다.

압력 증가는 소성실(1)의 온도가 750℃에 도달할 때까지 30분 간격으로 서서히 증가시킨다.

상기와 같이 구성되어 사용되는 본 발명의 엘엔지를 이용한 도자기 가마의 온도조절방법은 연소 가스의 불꽃 색상을 보고 대기압하의 공기 공급량을 한 번 조절한 후 압력을 일정량씩 서서히 일정 시간 간격으로 증가시킴으로서 소성실(1)에서 LNG의 완전연소가 균일하게 지속적으로 이루어지게 할 수 있다.

상기와 같이 고압으로 LNG가스가 공급되고 공기 공급량이 한 번 조절되면, 소성실(1) 내로 공급되는 LNG가 완전 연소되므로 소성실(1) 내의 열기가 균일하게 순환이동된다.

또한, LNG는 LPG보다 비중이 대단히 가벼워서 소성로(1) 전체로 신속하게 이루어진다. 이에 의해 소성로(1) 내부 전체로 열기의 순환이 원활하게 이루어져서 소성로(1)의 온도가 신속히 균일하게 된다. 따라서 소성로(1) 내에 장입된 도자 성형물이 균일한 온도에 의해 균일하게 소성되므로 도자성형물의 성형이 양호하게 이루어지고 완성된 도자기의 품질이 크게 향상된다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위, 발명의 상세한 설명 및 첨부 도면의 범위 안에서 다양하게 변경·변형하여 실시 가능하며, 이와 같은 변경·변형 등에 의한 것은 당연히 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 소성실(1)에 장입된 도자 성형물을 가열 소성하여 도자기를 굽도록 소성실(1) 하부의 화구(2)에 설치된 가스 버너와 같은 연소장치로 연소용 가스를 연소시켜 소성실(1)의 온도를 원하는 온도로 유지시키는 도자기용 가스 가마의 온도조절방법에 있어서,

   소성실의 가스 공급압력을 초기에 0.25㎏f/㎠로 설정함과 동시에 화염의 색상에 따라 한 번의 공기조절로 화력을 일정하게 유지시키는 단계;

   소성실의 온도가 750℃에 도달할 때까지 일정 시간 간격으로 가스 공급압력을 일정량으로 서서히 증가시키는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 도자기가마의 온도조절방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   가스 공급압력은 30분 간격으로 0.02㎏f/㎠씩 증가시키는 것을 특징으로 하는 도자기가마의 온도조절방법.