KR100966793B1 - 유리용융 전기로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리용융 전기로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기로의 상층부에 다수의 발열체를 더 구성하여, 상기 전기로에 수용된 용융상태의 유리가 외부 차가운 공기에 접촉되는 것을 최소화하고, 또한 전기로의 내부를 항상 일정한 온도를 유지시킴으로써, 유리의 용융상태를 최적화하여 유리성형의 품질을 향상시키도록 하는 제품경쟁력을 강화하는 유리용융 전기로에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명의 유리용융 전기로는 내화재로 이루어진 내화벽의 수용공간에 수용된 유리를 용융시키기 위한 다수의 용융히터봉이 구성된 유리용융 전기로에 있어서, 상기 내화벽의 수용공간과 용융된 유리의 표면 사이의 상층부 공간을 가열 또는 일정온도를 유지시키도록 상기 내화벽에 적어도 하나 이상의 발열체;가 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

도가니로, 유리용융, 유리용해로

Description

유리용융 전기로{An electric furnace for melting glass}

본 발명은 유리용융 전기로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기로의 상층부에 다수의 발열체를 더 구성하여, 상기 전기로에 수용된 용융상태의 유리가 외부 차가운 공기에 접촉되는 것을 최소화하고, 또한 전기로의 내부를 항상 일정한 온도를 유지시킴으로써, 유리의 용융상태를 최적화하여 유리성형의 품질을 향상시키도록 하는 제품경쟁력을 강화하는 유리용융 전기로에 관한 것이다.

일반적으로, 유리(琉璃, glass)는 규사, 탄산나트륨, 탄산칼슘 등을 고온으로 녹인 후 냉각하면 생기는 투명도가 높은 물체로 초자(硝子)라고도 한다. 종래에는 규산을 주체로 한 규산염유리가 대표적이었지만 현재는 붕산염유리, 인산염유리 등의 산화물 유리가 실용화되었으며, 황화물, 셀렌화물 등의 유리도 특수한 목적을 위해서 많이 연구되고 있다. 물질 구조상으로 보면, 겉보기는 고체이지만 고체 특유의 결정구조를 가지지 않으며, 일정한 녹는점도 가지고 있지 않다.

이 때문에 유리를 아스팔트 등과 같은 무정형 물질로 보며, 물성론적(物性論 的)으로는 극단적으로 점도가 높은 액체(과냉각 액체)로 본다.

이러한, 유리를 생산하기 위해서 용해시키는 장치는 내화 벽돌로 이루어진 가마의 내부에 다수개의 도가니를 배치시키고 중유를 연료로 사용하여 도가니를 가열시킴으로써 도가니의 내부에 수용된 유리를 용융시킬 수 있도록 한 것이다.

그런데 이러한 중유를 사용한 종래의 가마의 경우는 중유의 연소에 따른 상당한 공해물질을 발생시켜 대기를 훼손시키게 된다. 그리고 이 중유의 연소는 가마 내부에서의 열 분포가 고르게 이루어지지 않아 고품질의 유리제품을 성형할 수 없었다.

또한, 중유를 이용한 유리를 용융하는 용융장치는 중유의 연소 시에 발생되는 유해가스로 인하여 환경이 오염되고, 자원고갈로 인해 연료비가 증대하여 고온으로 가열되는 용해로의 운용에 비용이 증대되는 문제점이 있었다.

따라서, 최근에는 중유 대신 전기를 이용하여 내부에 발생되는 전열에 의해 가열하는 전기로가 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 전기로의 단면도로서, 이를 참조하면, 전기로(1)는 내화재로 내부에 유리가 수용되는 수용공간이 형성되도록 벽체를 이루는 내화벽(2)과, 상기내화벽(2)에는 내부에 수용된 유리를 용융시키도록 전기에 의해 가열되는 다수의 히팅봉(3), 및 상기 내화벽(2)의 어느 일측에 마련되어 상기 내부에 용융된 유리를 외부로 배출하기 위한 배출구가 구성된다.

상기 배출구는 도시된 바와 같이 내화벽(2)의 상부측에 마련되어 개폐되는 개폐문(4)형식이거나 또는 상기 내화벽(2)의 하단부에 마련되어 밸브(5)형식으로 구성되는 것으로, 사용목적에 따라 선택적으로 사용된다.

그리고, 상기 다수의 히팅봉(3)은 유리가 수용된 공간에 형성되어, 상기 유리를 용융상태로 유지시키는 것이다.

따라서, 내화벽(2)의 수용공간에 수용되는 유리는 다수의 히티봉(3)의 가열로 인해 용융상태를 유지하게 되고, 또한 작업자는 배출구를 통해 일정량의 용융된 유리를 받아서 유리제품을 성형하게 된다.

그러나, 종래에는 내화벽(2)의 수용공간에 상방에 일정공간을 남겨두고 용융된 상태를 유지하기 때문에 상기 다수의 히터봉(3)이 구성된 부분과 상방의 공간과 접촉되는 표면은 온도차에 의해 유리의 용융상태가 다르고, 이로 인해 유리제품의 성형상태가 다르다는 제품의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.

아울러, 종래의 밀폐된 육방체로 형성된 전기로(1)의 경우에는 내화벽(2)에 구성된 다수의 히터봉(3)이 항상 가열된 상태를 유지함에 따라 압력상승이 급격하게 이루어진다.

이는 배출구가 개폐문(4)일 경우에는 작업자가 개폐문을 개방할 때 급격한 압력상승으로 개방되는 개폐문을 통해 화기가 순간적으로 배출됨에 따라 안전사고의 위험성을 가지는 문제점이 있었다.

또는, 배출구가 밸브(5)일 경우에는 내화벽(2)의 수용공간에 작용하는 압력의 차이 즉, 어느 정도로 밀폐되어 있었느냐에 따라 내화벽(2)의 수용공간에 작용하는 압력의 차이로 결국, 상기 밸브(5)로 배출되는 유리의 배출량이 다름으로 일정한 유리 제품성형이 어렵다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 본 발명의 목적은 내화벽으로 이루어진 전기로에 다수의 발열체를 더 구성하고, 상기 다수의 발열체는 상기 내화벽에 수용된 유리의 표면과 내화벽의 수용공간 사이의 공간에 위치된 공간에서 가열됨에 따라 유리를 직접 용융하는 용융히터봉 주위의 온도와 유리 표면의 온도차이가 거의 일정하도록 유지함에 따라 유리의 용융상태를 최적화시키고 이로 인해 유리제품의 일정한 결정 성형이 이루어지도록 하는 제품경쟁력을 강화하는 유리용융 전기로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 내화벽의 상단부분에 돔부를 형성하여, 상기 돔부에 의해 전기로가 밀폐상태를 유지하여도 상기 전기로 내부에서 급격한 압력상승을 최소화함에 따라 배출구를 통해 안전사고 또는 유리 배출량의 불규칙을 방지함에 따라 일정한 유리제품 성형이 이루어지도록 하는 유리용융 전기로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기로의 어느 일측에 내화벽의 내부에서 일정압력 이상으로 상승할 경우에 압력을 하강시키도록 하는 압력배기부를 더 구성하여, 상술된 문제점을 해결하는 유리용융 전기로를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유리용융 전기로는 내화재로 이루어진 내화벽의 수용공간에 수용된 유리를 용융시키기 위한 다수의 용융히터봉이 구성된 유리용융 전기로에 있어서, 상기 내화벽의 수용공간과 용융된 유리의 표면 사이의 상층부 공간을 가열 또는 일정온도를 유지시키도록 상기 내화벽에 적어도 하나 이상의 발열체;가 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 내화벽의 상단에는 돔부가 마련되고; 상기 돔부가 위치되는 부분의 내화벽의 돔부내화벽돌은 상기 돔부의 안착 및 고정이 용이하도록 상기 돔부의 양단과 밀착되는 돔부내화벽돌의 밀착면이 상호 일정각 기울기를 가지는 기울기면;을 가지도록 형성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 발열체가 위치되는 지점의 내화벽의 내화벽돌은 상기 발열체가 삽입될 수 있도록 어느 일측에 삽입공간;이거나 어느 일단 또는 양단이 일정길이로 파진 삽입홈;이 형성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 발열체는 내화벽의 수용공간에 열이 직접 전도되지 않도록 상단의 외부에 마련되어; 상기 외부에서 가열된 열이 지붕을 통해 간접적으로 수용공간에 열이 전도됨에 따라 유리의 표면 및 수용공간 사이의 온도를 유지시키도록; 구성됨이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 내화벽의 어느 일측에는 용융히터봉 및 발열체의 가열로 인해 상기 내화벽의 수용공간에서 일정압력 이상의 상승될 때 개방되어 상기 내화벽의 수용공간의 압력을 조절하도록 하는 압력배기부;를 더 포함함이 바람직하다.

이상과 같이 내화벽으로 이루어진 전기로에 다수의 발열체을 더 구성하고, 상기 다수의 발열체은 상기 내화벽에 수용된 유리의 표면과 내화벽의 수용공간 사이의 공간에 위치된 공간에서 가열됨에 따라 유리를 직접 용융하는 용융히터봉 주위의 온도와 유리 표면의 온도차이가 거의 일정하도록 유지함에 따라 유리의 용융상태를 최적화시키고 이로 인해 유리제품의 일정한 결정 성형이 이루어지도록 하는 제품경쟁력을 강화하는 효과가 있다.

아울러, 내화벽의 상단부분에 돔부를 형성하여, 상기 돔부에 의해 전기로가 밀폐상태를 유지하여도 상기 전기로 내부에서 급격한 압력상승을 최소화함에 따라 배출구를 통해 안전사고 또는 유리 배출량의 불규칙을 방지함에 따라 일정한 유리제품 성형이 이루어지도록 하는 효과가 있다.

또한, 전기로의 어느 일측에 내화벽의 내부에서 일정압력 이상으로 상승할 경우에 압력을 하강시키도록 하는 압력배기부를 더 구성하여, 상술된 문제점을 해결하는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 전기로의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전기로의 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 내화벽돌의 일 예를 도시한 단면도이고, 도 5a, b는 도 4에서 다른 일 예를 보인 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 돔부내화 벽돌의 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 배기압력부의 확대 단면도로서, 이를 참조하고, 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 유리용융 전기로(10)는 내화재로 이루어진 다수의 내화벽돌을 적층하여 내부에 수용공간(21)이 형성되는 내화벽(20)과, 상기 내화벽(20)의 수용공간(21)에 마련되어 상기 수용공간(21)에 수용된 유리를 용융시키도록 가열하는 용융히터봉(3), 및 상기 내화벽(20)의 어느 일측에 마련되어 용융된 유리를 외부로 방출하도록 하는 배출구(미도시)로 구성되며, 상기 내화벽(20)에는 수용공간(21)에 수용된 용융상태의 유리의 표면과 수용공간(21) 사이의 공간에 온도가 유지되도록 열을 제공하는 적어도 하나 이상의 발열체(30)가 구성된다.

따라서, 상기 발열체(30)에 의해 내화벽(20)의 수용공간(21)에 수용된 용융상태의 유리가 종래와 같이 온도차이에 의해 유리의 결정상태가 상이함에 따른 제품성형의 불일치를 초래하지 않도록 수용공간(21)의 온도를 유지하여, 동일한 결정을 가지는 제품성형이 이루어지도록 하는 것이다.

상기 내화벽(20)은 내부의 수용공간(21)에 수용된 유리를 용융시킬 때 발생하는 열이 외부로 전도됨을 차단하는 수단으로, 일반적인 내화재로 이루어진 다수의 내화벽돌을 적층한 구조임이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 유리용융 전기로에서 내부에 유리를 용융할 수 있도록 하는 내화벽 구조이면 어느 것이든 사용 가능하다.

아울러, 상기 내화벽(20)의 상단부 즉, 천정에는 돔부(22)가 형성되어 있으 며, 상기 돔부(22)는 용융히터봉(30)의 가열로 인해 수용공간(21) 내에서 압력상승이 급격하게 이루어짐을 방지하도록 하는 것이다.

그리고, 상기 내화벽(20)의 천정에는 다수의 발열체(30)가 삽입 고정될 수 있는 공간이 형성되어 있다.

이 경우, 상기 발열체(30)가 삽입되는 부분의 내화벽돌은 내화벽돌 제작단계에서 삽입공을 형성함이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 발열체(30)가 위치되는 내화벽돌(24a)은 어느 일측에 발열체(30)가 삽입되는 삽입공간(25)을 형성한 것이다.

도 5a를 참조하면, 내화벽돌(24b)은 어느 한 끝단에서 일정길이를 가지며 따진 삽입홈(28)을 형성하거나, 또는 도 5b와 같이 내화벽돌(24c)의 양단에서 대칭되게 일정길이를 가지며 따진 삽입홈(29)이 형성된 것이다.

따라서, 전기로(10)의 제작에서 상기 내화벽돌들(24a, 24b, 24c)을 위치시켜 시공이 용이하도록 함이 바람직하다.

물론, 삽입공간(25) 또는 삽입홈(28)(29)에 일부가 삽입된 후 발열체(30)의 주변 즉, 공간으로는 별도의 내화재로 밀폐함이 바람직하다.

한편, 상기 내화벽(20)의 천정에 형성되는 돔부(22)의 제작시에는 상기 돔부(22)의 받침력을 증폭하는 내화벽돌이 사용됨이 바람직하다.

이는 도 6을 참조하면, 돔부(22)의 양단이 위치되는 내화벽(20)의 천정에는 일정각도 기울기를 가지는 기울기면(27)이 형성되며, 상기 기울기면(27)에 밀착되는 돔부(22)의 양단도 상기 기울면(27)과 동일한 기울기를 가져 돔부(22)를 받쳐주 는 구조로 제작됨이 바람직하다.

상기 발열체(30)는 일부가 내화벽(20)의 수용공간(21)에 침투되어, 상기 수용공간(21)에 용융된 유리와 수용공간(21) 사이의 공간을 가열시켜 일정온도가 유지되도록 하는 수단이다.

이 경우, 상기 발열체(30)는 용융히터봉(3)과 동일한 것을 사용하여도 무방한 것으로, PTC히터(Positive Temperature Coefficiert thermistor heating elements)와 같이 발열할 수 있는 수단이면 어느 것이든 사용 가능하다.

상기 압력배기부(40)는 내화벽(20)의 수용공간(21)에서 일정압력 이상으로 상승하게되면 개폐되어, 상기 수용공간(21)의 압력을 낮춰주는 수단이다.

상기 압력배기부(40)는 내화벽(20)의 천정 어느 일측에 수용공간(21)과 연통되는 연통구(42)와, 상기 연통구(21)에 회전가능하게 지지되는 회동축(44), 및 상기 회동축(44)에 일단이 고정되어 상기 연통구(42)를 개폐하는 회동판(46)으로 구성된다.

아울러, 상기 회동판(46)은 평상시 수평상태를 유지하여도 무방하나, 일정각도 기울어진 상태로 연통구(42)를 폐쇄하도록 구성함이 바람직하다.

이 경우, 상기 연통구(42)에는 상기 일정각도 기울어진 높은 위치에 위치된 회동판(46)의 하단을 지지하는 단턱(43)이 구성된다.

이는 상기 단턱(43)에 의해 회동판(46)이 회동축(44)과 회동될 때 높은 위치에 위치된 회동판(46)이 하방으로 회동됨을 단속하도록 하는 것이다.

또한, 상기 배기압력부(40)에는 수용공간(21)의 압력에 의해 회동판(46)이 연통구(42)를 개방한 후 압력 하강으로 상기 회동판(46)이 복귀될 때 복귀가 원활 하도록 복귀력을 제공하는 탄성부재(48)를 더 구성함이 바람직하다.

따라서, 수용공간(21)에서 일정압력이상으로 상승하게 되면, 일정각도 기울어진 회동판(46)으로 압력이 작용하게 되고, 이때 높은 위치에 마련된 회동판(46)으로 압력 쏠림으로 상기 회동판(46)은 회동축(44)과 함께 회동되어 연통구(42)를 개방시켜줌으로써, 수용공간(21)의 압력을 떨어뜨리게 된다.

그리고, 일정시간 경과로 수용공간(21)의 압력이 하강하면, 상기 회동된 회동판(46)은 자중에 의해 회동판(44)과 함께 회동하여, 연통구(42)를 폐쇄시키는 것이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기로 단면도로서, 이를 참조하면, 상술된 전기로(10)의 경우, 내화벽(20)의 수용공간(21)에 발열체(30)가 일부 침투된 상태에서 열을 발생함에 따라 상기 발열체(30)와 근접된 위치의 유리로 많은 열들이 전도됨에 따라 주위 유리보다 결정상태를 달리할 수 있는 것이므로, 이를 예방하고자 상기 발열체(30)는 내화벽(20)의 천정 외부에 마련되는 것이다.

이는 천정 외부에 마련된 발열체(30)의 열이 상기 내화벽(20)의 천정으로 미치게 되고, 이를 통해 상기 내화벽(30)의 수용공간(21)의 용융 유리의 표면과 수용공간(21) 사이 공간을 간접적으로 열 전도 및 일정온도로 유지시킴으로써, 고른 유리 용융상태를 유지할 수 있도록 하는 것이다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 유리용융 전기로를 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이 하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 일반적인 전기로의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 전기로의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 전기로의 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 내화벽돌의 일 예를 도시한 단면도.

도 5a, b는 도 4에서 다른 일 예를 보인 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 돔부내화벽돌의 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 배기압력부의 확대 단면도.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기로 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 유리용융 전기로 20: 내화벽

21: 수용공간 22: 돔부

24a, b, c: 내화벽돌 26: 돔부내화벽돌

25: 삽입공간 27: 기울기면

28, 29: 삽입홈 30: 발열체

40: 배기압력부 42: 연통구

43: 단턱 44: 회동축

46: 회동판 48: 탄성부재

Claims (6)

1. 내화재로 이루어진 내화벽의 수용공간에 수용된 유리를 용융시키기 위한 측면부에 다수의 용융히터봉이 구성된 유리용융 전기로에 있어서,

   상기 전기로에는 상기 내화벽의 수용공간에 수용된 전체의 유리결정이 동일하도록 상기 용융히터봉에 의해 용융된 액상의 유리표면의 상층부와 상기 내화벽의 수용공간 사이 공간을 가열 또는 일정온도를 유지시키도록 하는 적어도 하나 이상의 발열체를 포함하고;

   상기 내화벽의 어느 일측에 마련되고 수용공간과 연통되는 연통구와 상기 연통구에 회전가능하게 지지되는 회동축과 상기 회동축에 일단이 고정되고 상기 연통구를 개폐하며 일정 기울기를 가지도록 마련되는 회동판 및 상기 연통구에 마련되고 상기 회동판의 기울어진 높은 위치에 위치되며 상기 회동판의 하단을 지지하는 단턱으로 구성되어 상기 용융히터봉 및 발열체의 가열로 인해 상기 내화벽의 수용공간에서 일정압력 이상으로 상승될 때 개방되어 상기 내화벽의 수용공간의 압력을 조절하도록 하는 압력배기구;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용융 전기로.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 내화벽의 상단에는 돔부가 마련되고;

   상기 돔부가 위치되는 부분의 내화벽의 돔부내화벽돌은 상기 돔부의 안착 및 고정이 용이하도록 상기 돔부의 양단과 밀착되는 돔부내화벽돌의 밀착면이 상호 일정각 기울기를 가지는 기울기면;

   을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유리용융 전기로.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 발열체가 위치되는 지점의 내화벽의 내화벽돌은 상기 발열체가 삽입될 수 있도록 어느 일측에 삽입공간;

   이 형성된 것을 특징으로 하는 유리용융 전기로.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 발열체가 위치되는 지점의 내화벽의 내화벽돌은 상기 발열체가 삽입될 수 있도록 어느 일단 또는 양단이 일정길이로 파진 삽입홈;

   이 형성된 것을 특징으로 하는 유리용융 전기로.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 발열체는

   내화벽의 수용공간에 열이 직접 전도되지 않도록 상단의 외부에 마련되어;

   상기 외부에서 가열된 열이 지붕을 통해 간접적으로 수용공간에 열이 전도됨에 따라 유리의 표면 및 수용공간 사이의 온도를 유지시키도록;

   구성되는 것을 특징으로 하는 유리용융 전기로.
6. 삭제

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