KR101333289B1 - 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치는 알카리 알루미나 실리케이트가 포함된 일반적인 유리를 질산칼륨용액에 침지시켜 유리의 나트륨 이온을 질산칼륨 용액의 칼륨이온과 치환하여 강화유리를 만드는 장치로서, 내부에 유리가 적재될 수 있는 퍼니스룸이 형성되며, 상기 질산칼륨용액을 채우고 기포을 발생시키며 가열할 수 있게 하여 내부에 적재된 유리를 강화시키는 강화로와; 상기 강화로의 상부에 형성되어 강화 시 급격한 온도차로 유리가 파손되는 것을 방지하기 위해 예열하고, 강화 후 서냉하는 예열로와; 강화할 유리를 효율적으로 장착하고 상기 예열로와 강화로로 이송하기 쉽게 하는 유리적재 지그와; 상기 예열로의 상부에 설치되어 균일한 예열과 강화를 위하여 상기 유리적재 지그를 좌우, 전후, 상하 및 회전시키는 지그구동부와; 강화공정 기간 동안 하부로부터 상부로의 양이온 교반이 가능하도록 하여 상기 강화로 내에서 양이온 농도를 균일하게 유지하기 위해 기포를 발생시키는 기포발생부와; 상기 강화로, 예열로, 지그구동부 및 기포발생부를 운전하고 제어하는 제어부로 구성된다.
본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따르면 제한된 단위 부피 당 강화유리 생산량의 극대화시킬 수 있고, 모니터급 이상 크기의 유리를 화학 강화할 경우 Na, K 이온 분포의 차이로 강화 균일도가 저하되는 문제를 해결 할 수 있으며, 지그구동부를 두어 곡면유리, 3D유리와 같은 다양한 구조의 그라스의 균일강화에 적합하고, 그라스 표면의 농도 균일도 확보가 가능하여, 아주 밀집된 배치의 유리 사이에서 양이온 농도의 균일화가 가능하여 제품 수율의 극대화를 할 수 있는 효과가 있다.

Description

균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치{Chemical Furnace Apparatus for Uniform Tempered Glass Manufacturing}

본 발명은 알카리 알루미나 실리케이트가 포함된 일반적인 유리를 질산칼륨용액에 침지시켜 유리의 나트륨 이온을 질산칼륨 용액의 칼륨이온과 치환하여 강화유리를 만드는 화학 강화로 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학강화방식에 의한 강화 유리의 제작시 화학 강화로 내 용탕에서 양이온의 농도를 균일하게 유지함으로써 유리의 위치에 따른 강화 균일도의 차이를 없애고 양이온 원료의 사용 효율을 극대화하여 높은 균일도를 갖는 화학강화유리의 제작이 가능하도록 한 화학강화로이며, 화학강화로 하단부에 기포를 발생하는 기구를 위치시킴과 강화로 내에서의 유리적재 지그(Jig)를 일정한 시간 동안 일정한 거리를 일정한 동선으로 운동을 시켜서 강화공정 중 양이온 용탕의 교반을 유도해 강화로 내의 양이온 농도를 일정하게 유지함으로써 단위 부피당 최대의 유리 장입이 가능함은 물론, 강화 유리가 적재된 유리적재 지그(Jig)가 동적인 운동을 함으로써 강화유리 표면의 농도를 균일하게 하고, 중대형 유리의 경우는 화학강화도를 균일하게 달성함으로써 제품의 특성 향상은 물론, Glass의 다양한 구조(곡면유리. 3D유리)의 균일강화에 적합하고, 생산 단가를 최소화할 수 있도록 한 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 관한 것이다.

최근 스마트폰과 태블렛 PC 기술 발전에 따라 이들 기기에 대한 사용이 폭발적으로 증가하고 있다. 특히 과거의 핸드폰이나 PC에는 일부에만 채택되었던 터치 기능이 이들 기기에서는 일반적이고도 핵심적인 요소가 되었다. 뿐 만 아니라 조만간 멀티 터치 기능이 내장된 모니터급 더 나아가 TV 급 디스플레이의 상용화가 이루어 질 것이 확실시 되고 있다 이러한 사회적인 상황에서 터치 기능이 내장된 디스플레이에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다.

종전의 플라스틱 기반의 디스플레이로는 이와 같은 터치기능이 내장된 디스플레이의 활용에는 문제가 있으며 이에 따라 유리를 이용한 전면 표시창의 사용이 필수적이 되었다. 현재 스마트폰급 (3-5인치) 표시창 유리는 화학강화방법으로 표면의 기계적 강도를 증가시키고 있다. 뿐 만 아니라 멀티터치 기능을 가즌 20인치급 이상의 대면적 디스플레이의 상용화도 조만간 가능한 상황이다.

이 때문에 화학강화유리 제작의 중요성이 더욱 높아지고 있으며 이에 대량생산 및 제품 생산 수율의 극대화가 이 분야에서 가장 중요한 기술적 이슈로 부각되고 있다. 그러나 기존 화학 강화로는 정도의 차이가 있지만 10인치 이하의 유리의 경우 생산 속도의 한계 그리고 10인치 이상의 경우는 생산 속도 뿐 아니라 강화 균일도에서 매우 큰 한계를 갖는다. 이는 화학 강화 중 양이온 용탕 내에서의 양이온 농도의 불균일 분포에 기인한 것이다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 기존의 화학강화로는 단순히 열교반 또는 화학강화로 상부에서의 교반에 의하여 양이온 용탕의 양이온 농도의 균일도를 확보하고 있다. 이러한 방법으로는 10인치 미만의 유리의 경우 단위 부피당 생산 속도의 향상을 어렵게 함은 물론 10인치 이상의 유리의 경우는 생산속도의 저하는 물론 인접 유리와 심지어는 동일 유리 내에서도 위치에 따라 화학 강화도 균일도의 확보가 불가능해지게 된다.

이는 화학 강화 중 강화로 상층부에 비교적 가벼운 양이온인 Na 이온의 농도가 높아지고 하층부에는 무거운 K 이온의 농도가 높아지기 지기 때문이다. 농도 불균일 현상은 화학 강화를 하고자하는 유리의 간격이 좁아질수록 또한 유리의 크기가 커질수록 더 심하게 나타난다. 이러한 현상은 비교적 작은 유리의 화학 강화 공정시 한 번의 공정에 장입 가능한 유리의 개수의 제한을 가져와 양산성의 저하를 가져오며 큰 유리의 경우는 단순히 생산성의 문제를 떠나 제품의 불량률, 즉 강화 균일도에 심각한 문제를 야기하게 된다.

본 발명자가 기 안출한 등록특허 10-1120262 강화유리 제작을 위한 강화로 장치는 내부에 작업대상물이 투입되어 가열할 수 있도록 한 작업공간이 형성되고, 상기 작업공간에 작업대상물을 가열하기 위한 열원이 설치되며, 상기 작업대상물이 투입 및 취출될 수 있도록 출입구가 일측에 형성된 강화로와; 상기 강화로의 작업대상물이 투입 및 취출되는 출입구의 외측에 설치되어 강화로로 투입될 작업대상물을 가열하고, 작업수행된 작업대상물을 냉각시키기 위한 예열부;를 포함하여 구성되고, 상기 강화로는 세라믹 울과세라믹 보드를 이용하여 두 재료 사이에 공기층을 형성하는 구성으로 제작되어 강화로에 작업대상물이 투입되기 이전과정에서 작업대상물의 예열 및 작업대상물에 대한 작업이 완료된 후 냉각을 동 장소에서 수행할 수 있도록 한 예열부를 설치하여 공정시간의 단축에 따른 생산성을 향상시키고, 강화로 내부의 가열과정이 강화로 내부의 전체 작업공간에서 균일한 온도로 수행될 수 있도록 하여 제품의 획득 수율을 최대화할 수 있도록 한 강화유리 제작을 위한 강화로 장치이나 곡면유리, 3D유리와 같은 다양한 구조의 그라스에는 적합하지 않은 문제점이 있었다.

역시, 본 발명자가 기 안출한 등록특허 10-1143303의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치는 유리를 질산칼륨용액에 침지시켜 유리의 나트륨 이온을 질산칼륨 용액의 칼륨이온과 치환하여 강화유리를 만드는 강화로와; 상기 강화로의 상부에 형성되어 상기 강화로에서 유리를 강화시키기 위해 예열하고 강화 후 서냉하는 예열로와; 강화할 유리를 효율적으로 장착하고 상기 예열로와 강화로로 이송하기 쉽게 하는 유리적재 지그와; 상기 강화로와 예열로를 운전하고 제어하는 제어부로 구성되며, 상기 강화로에는 상기 질산칼륨 용액을 가열하여 균일한 온도를 유지하기 위하여 전체 구간을 균일하게 가열하도록 구성된 강화로 가열부와; 상기 강화로의 상부에는 상부로의 열배출을 차단하고, 상기 예열로에서 상기 유리적재 지그를 상기 예열로에서 상기 강화로로 내리거나 상기 강화로에서 상기 예열로로 올릴 때 개폐하기 위한 로체도어로체도어강화로의 내부 하단에는 강화공정 기간 동안 하부로부터 상부로의 양이온 교반이 가능하도록 하여 강화로 내에서 양이온 농도를 균일하게 유지하기 위해 가스가 배출되는기포발생기와; 상기 강화로의 내부 중앙에는 중앙부의 질산칼륨 용액 온도와 측면 쪽의 질산칼륨 용액 온도를 균일하게 하는 상기 강화로 가열부의 일부가 설치되고, 상기 유리적재 지그가 안착되어 질산칼륨 용액 내에 잠기도록 하는 원통 형상의 센터칼럼이 형성된 것이나 곡면유리, 3D유리와 같은 다양한 구조의 그라스에는 적합하지 않은 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 화학강화용기 하단부에 기포를 발생하는 기포발생기를 위치시킴으로써 강화공정 중 양이온 용탕의 교반을 유도함과 강화유리가 적재된 유리적재 지그가 동적인 움직을 하게 하여, 강화유리 기판 표면과 강화로 내의 양이온 농도를 일정하게 유지함으로써 단위 부피당 최대의 유리 장입이 가능함은 물론 중대형 유리의 경우는 화학강화도를 균일하게 달성함으로써 제품의 특성 향상은 물론 곡면유리, 3D유리와 같은 다양한 구조의 그라스의 균일강화에 적합하고, 생산 단가를 최소화할 수 있도록 한 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치는 알카리 알루미나 실리케이트가 포함된 일반적인 유리를 질산칼륨용액에 침지시켜 유리의 나트륨 이온을 질산칼륨 용액의 칼륨이온과 치환하여 강화유리를 만드는 장치로서, 내부에 유리가 적재될 수 있는 퍼니스룸이 형성되며, 상기 질산칼륨용액을 채우고 기포을 발생시키며 가열할 수 있게 하여 내부에 적재된 유리를 강화시키는 강화로와; 상기 강화로의 상부에 형성되어 강화 시 급격한 온도차로 유리가 파손되는 것을 방지하기 위해 예열하고, 강화 후 서냉하는 예열로와; 강화할 유리를 효율적으로 장착하고 상기 예열로와 강화로로 이송하기 쉽게 하는 유리적재 지그와; 상기 예열로의 상부에 설치되어 균일한 예열과 강화를 위하여 상기 유리적재 지그를 좌우, 전후, 상하 및 회전시키는 지그구동부와; 강화공정 기간 동안 하부로부터 상부로의 양이온 교반이 가능하도록 하여 상기 강화로 내에서 양이온 농도를 균일하게 유지하기 위해 기포를 발생시키는 기포발생부와; 상기 강화로, 예열로, 지그구동부 및 기포발생부를 운전하고 제어하는 제어부로 구성된다.

상기 지그구동부는 상기 유리적재 지그를 좌우, 전후, 상하 및 회전시키는데 필요한 동력을 공급하는 2개 이상의 구동모터와; 상기 구동모터의 회전수를 감속하는 감속기와; 상기 구동모터의 회전수를 변경시키는 인버터와; 상기 유리적재 지그와 결합하는 지그결합구와, 상기 감속기의 동력을 전달받는 연결부를 포함하며, 좌우 전후 상하로 이동 회전되는 회전축부와; 상기 회전축부의 좌우 전후 상하 이동 및 회전을 상기 제어부에서 제어하기 위하여 회전각 변위 또는 직선변위를 이용하여 상기 회전축부의 위치를 출력하기 위한 인코더로 구성된다.

상기 지그구동부의 구동 시의 구동속도는 분당 1 ~ 2 Meter 이며, 상기 제어부에서 구동속도, 거리, 동선을 편집, 점검, 실행할 수 있어야 한다.

상기 기포발생부는 상기 강화로 내부 하단에 설치되어 불활성가스가 배출되는 기포발생기와, 상기 기포발생기에 불활성가스를 공급하는 가스공급기로 구성되고, 상기 가스공급기는 불활성가스를 저장하는 가스용기와; 상기 가스용기에서 상기 기포발생기까지의 가스배관과; 상기 가스배관의 압력을 조정하여 압력조절밸브와; 상기 가스배관의 가스압력을 센싱하여 상기 가스배관의 압력이 셋팅 압력을 유지하도록 상기 제어부를 통해 상기 압력조절밸브에 신호를 보내어 상기 압력조절밸브의 개도를 조절할 수 있게 하는 가스압력센서와; 상기 가스배관의 말단에 부착되어 상기 질산칼륨용액이 역류되는 것을 방지하는 체크밸브와; 가스 공급을 개폐하는 개폐밸브로 구성된다.

상기 기포발생기는 물로 단순 세척이 가능하고, 장착, 탈착이 가능한 구조이어야 한다.

상기 압력조절밸브는 압력조절이 쉬운 니들타입의 밸브이고, 밸브를 구동하는 엑추에이터가 부착되어야 한다.

상기 강화로는 세라믹 울과 세라믹 보드를 이용하여 두 재료 사이에 공기층을 형성하는 구성으로 제작되며, 상기 강화로 가열부는 4방 측면벽에 설치되어 측면벽으로부터 상기 질산칼륨용액에 열을 전달하는 다수 개의 측면히터와; 바닥에 설치되어 하부부터 상기 질산칼륨용액에 열을 전달하는 다수 개의 저면히터와; 상기 센터칼럼 내부에 설치되어 중앙에서 상기 질산칼륨용액에 열을 전달하는 다수 개의 중앙히터로 구성된다.

상기 예열로 가열부는 내측벽면에 유리를 예열시키기 위한 다수 개의 예열히터로 구성된다.

상기 강화로와 예열로에는 내부 온도를 측정할 수 있는 온도 트렌스미터가 설치되는 구조이다.

상기 예열로의 전면에는 상기 유리적재 지그를 로딩하기 위한 전면도어가 형성되는 구조이다.

상기 로체도어는 슬라이딩 도어 타입으로 상기 로체도어를 상기 강화로 상부로 밀어 넣거나 외부로 배출시켜 도어를 개폐하는 로체도어 이송장치가 구비되는 구조이다.

상기 제어부에는 강화로 장치를 운전하고 제어하는 메인컨트롤러가 설치되며, 상기 강화로와 예열로의 온도를 단계별로 제어할 수 있게 온도컨트롤러가 설치되어 상기 강화로와 예열로의 온도의 설정값(SV)와 지시값(PV)이 표시되고, 상기 예열시간과 강화시간을 세팅할 수 있는 타이머가 설치되며, 상기 로체도어 와 전면도어의 개폐 상태 표시가 표시되고, 상기 메인컨트롤러에 입력된 프로세스에 의해 자동 운전되는 자동 운전 버튼이 설치되며, 비상 시 가열부의 전원을 차단할 수 있는 이머전시버튼이 설치되는 구조이다.

상기 강화로에는 상기 질산칼륨 용액을 가열하여 균일한 온도를 유지하기 위하여 전체 구간을 균일하게 가열하도록 구성된 강화로 가열부가 형성되며, 상기 강화로의 상부에는 상부로의 열배출을 차단하고, 상기 예열로에서 상기 유리적재 지그를 상기 예열로에서 상기 강화로로 내리거나 상기 강화로에서 상기 예열로로 올릴 때 개폐하기 위한 로체도어가 형성되고, 상기 강화로의 내부 중앙에는 중앙부의 질산칼륨 용액 온도와 측면 쪽의 질산칼륨 용액 온도를 균일하게 하는 상기 강화로 가열부의 일부가 설치되고, 상기 유리적재 지그가 안착되어 질산칼륨 용액 내에 잠기도록 하는 원통 형상의 센터칼럼이 형성되고, 상기 예열로의 내측벽에는 상기 유리적재 지그에 적재된 유리를 예열하기 위한 예열로 가열부가 형성되는 구조이다.

상기 화학 강화로 장치는 추가로 상기 유리적재 지그를 상기 예열로로 이송시키는 지그 이송장치가 구성되는 구조이고, 상기 화학 강화로 장치의 하부에는 상기 화학 강화로 장치를 이동시키기 쉽게 하는 4개소의 캐스터가 형성되며, 상기 캐스터에는 일정 장소에 설치 시 움직이지 않게 하는 스토퍼가 구비된 구조이다.

상술한 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치로서 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따르면 제한된 단위 부피 당 강화유리 생산량의 극대화시킬 수 있고, 모니터급 이상 크기의 유리를 화학 강화할 경우 Na, K 이온 분포의 차이로 강화 균일도가 저하되는 문제를 해결 할 수 있으며, 지그구동부를 두어 곡면유리, 3D유리와 같은 다양한 구조의 그라스의 균일강화에 적합하고, 그라스 표면의 농도 균일도 확보가 가능하여, 아주 밀집된 배치의 유리 사이에서 양이온 농도의 균일화가 가능하여 제품 수율의 극대화를 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 유리적재 지그없이 회전축부가 아래로 내려왔을 때의 전체 정면도
도 2는 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 유리적재 지그없이 회전축부가 위로 올라 왔을 때의 전체 정면도
도 3은 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 유리적재 지그가 예열로에 있을 때의 전체 정면도
도 4는 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 유리적재 지그를 예열로에서 강화로로 내릴 때의 전체 정면도
도 5는 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 유리적재 지그가 강화로에 있을 때의 전체 정면도
도 6은 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 강화로 평면도
도 7은 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 지그구동부 개략도
도 8은 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 기포발생부 P & I 다이어그램
도 9는 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 유리적재 지그 정면 개략도

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 "균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치"에 관한 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 유리적재 지그없이 회전축부가 아래로 내려왔을 때의 전체 정면도이며, 도 2는 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 유리적재 지그없이 회전축부가 위로 올라 왔을 때의 전체 정면도이고, 도 3은 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 유리적재 지그가 예열로에 있을 때의 전체 정면도이며, 도 4는 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 유리적재 지그를 예열로에서 강화로로 내릴 때의 전체 정면도이고, 도 5는 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 유리적재 지그가 강화로에 있을 때의 전체 정면도이며, 도 6은 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 강화로 평면도이고, 도 7은 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 지그구동부 개략도이며, 도 8은 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 기포발생부 P & I 다이어그램이고, 도 9는 본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따른 유리적재 지그 정면 개략도이다.

도 1 내지 도 5에 도시되어 있는 것 같이 본 발명의 화학 강화로 장치는 알카리 알루미나 실리케이트가 포함된 일반적인 유리를 질산칼륨용액에 침지시켜 유리의 나트륨 이온을 질산칼륨 용액의 칼륨이온과 치환하여 강화유리를 만드는 장치로서, 유리가 적재될 수 있는 퍼니스(14)룸이 형성되며, 상기 질산칼륨용액을 채우고 기포을 발생시키며 가열할 수 있게 하여 내부에 적재된 유리를 강화시키는 강화로(1)와; 상기 강화로(1)의 상부에 형성되어 강화 시 급격한 온도차로 유리가 파손되는 것을 방지하기 위해 예열하고, 강화 후 서냉하는 예열로(2)와; 강화할 유리를 효율적으로 장착하고 상기 예열로와 강화로로 이송하기 쉽게 하는 유리적재 지그(3)와; 상기 예열로(2)의 상부에 설치되어 균일한 예열과 강화를 위하여 상기 유리적재 지그(3)를 좌우, 전후, 상하 및 회전시키는 지그구동부(4)와; 강화공정 기간 동안 하부로부터 상부로의 양이온 교반이 가능하도록 하여 상기 강화로(1) 내에서 양이온 농도를 균일하게 유지하기 위해 기포를 발생시키는 기포발생부(5)와; 상기 강화로(1), 예열로(2), 지그구동부(4) 및 기포발생부(5)를 운전하고 제어하는 제어부(6)로 구성되고, 추가로 상기 유리적재 지그를 상기 예열로(2)로 이송시키는 지그 이송장치가 더 구성될 수도 있다.

상기 화학 강화로 장치의 하부에는 상기 화학 강화로 장치를 이동시키기 쉽게 하는 4개소의 캐스터(8)가 형성되며, 상기 캐스터(8)에는 일정 장소에 설치 시 움직이지 않게 하는 스토퍼(81)가 구비된 구조이다.

본 발명은 상기 지그구동부(4)가 구성되어 유리(312)가 적재된 상기 유리적재 지그(3)가 동적인 움직을 하게 하여, 강화유리 기판 표면과 강화로 내의 양이온 농도를 일정하게 유지함으로써 단위 부피당 최대의 유리 장입이 가능함은 물론 중대형 유리의 경우는 화학강화도를 균일하게 달성함으로써 제품의 특성 향상은 물론 곡면유리, 3D유리와 같은 다양한 구조의 유리의 균일강화에 적합하고, 그라스 표면의 농도 균일도 확보가 가능하여, 아주 밀집된 배치의 유리 사이에서 양이온 농도의 균일화가 가능하여 제품 수율의 극대화할 수 있어 생산 단가를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

상기 강화로(1)는 내부에 강화 대상물인 유리(312)가 적재된 상기 유리적재 지그(3)이 투입되어 가열할 수 있도록 한 작업공간인 퍼니스룸(14)이 형성된다.

여기서, 상기 퍼니스룸(14)는 단열을 위해 내화벽돌 등을 사용할 수 있지만, 본 실시예에서 상기 강화로(1)는 보다 우수한 단열효과 및 제작 단가를 낮추기 위해 세라믹 울과 세라믹 보드를 이용하여 두 재료 사이에 공기층을 형성하는 구성으로 제작된다.

상기 강화로(1)에는 상기 질산칼륨 용액을 가열하여 균일한 온도를 유지하기 위하여 전체 구간을 균일하게 가열하도록 구성된 강화로 가열부(11)가 형성된다.

상기 강화로 가열부(11)는 4방 측면벽에 설치되어 측면벽으로부터 상기 질산칼륨용액에 열을 전달하는 다수 개의 측면히터(111)와; 바닥에 설치되어 하부부터 상기 질산칼륨용액에 열을 전달하는 다수 개의 저면히터(112)와; 상기 센터칼럼(13) 내부에 설치되어 중앙에서 상기 질산칼륨용액에 열을 전달하는 다수 개의 중앙히터(113)로 구성된다.

상기 강화로(1)에는 내부 온도를 측정할 수 있는 온도 트렌스미터가 설치되는 구조이다.

상기 강화로(1)의 상부에는 상부로의 열배출을 차단하고, 상기 예열로(2)에서 상기 유리적재 지그(3)를 상기 예열로(2)에서 상기 강화로(1)로 내리거나 상기 강화로(1)에서 상기 예열로(2)로 올릴 때 개폐하기 위한 로체도어(12)가 형성된다.

상기 로체도어(12)는 슬라이딩 도어 타입으로 상기 로체도어(12)를 강화로 상부로 밀어 넣거나 외부로 배출시켜 도어를 개폐하는 로체도어 이송장치(121)가 구비되는 구조인 것이 바람직하다.

상기 로체도어 이송장치(121)는 상기 로체도어(12)를 자동으로 구동시키기 위한 실린더 또는 모터 구동기구가 포함된 장치이다.

상기 강화로(1)의 내부 하단에는 강화공정 기간 동안 하부로부터 상부로의 양이온 교반이 가능하도록 하여 강화로 내에서 양이온 농도를 균일하게 유지하기 위해 가스가 배출되는 기포발생기(51)가 형성된다.

즉 상기 강화로(1)의 하부에 상기 기포발생기(51)를 위치시켜 용탕의 하부로부터 상부로의 교반이 가능하게 하게 Na, K 양이온 농도 분포 균일도를 극대화하였고, 상기 기포 발생기(51)의 형상 (직선형, 곡선형 등), 기포가 직접 발생하는 노즐(511)의 타입, 크기 및 간격을 조절함으로써 최적의 공정 조건을 확보할 수 있다.

기포 발생을 위한 사용 기체는 산화성, 환원성, 불활성 등 사용자가 자유로이 선택함으로써 유리의 특성을 조절할 수 있으나, 상기 기포발생기(51)는 안정적이고 화학반응을 하지 않는 불활성기체인 아르곤가스(Ar)나 질소가스(N2)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 기포발생기(51)에는 일정 간격으로 가스가 배출되는 상기 노즐(511))이 형성되고, 상기 기포발생기(51)와 결합되는 가스를 공급하기 위한 배관의 말단에는 상기 질산칼륨용액이 역류되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(525)가 형성되는 구조이다.

상기 기포발생기(51)는 물로 단순 세척이 가능하고, 장착, 탈착이 가능한 구조로 제작되는 것이 바람직하다.

상기 기포 발생기(51)의 형상 (직선형, 곡선형 등), 기포가 직접 발생하는 노즐(511)의 타입, 크기 및 간격 등은 제작자가 임의로 결정하여 사용 가능하다.

상기 강화로(1)의 내부 중앙에는 중앙부의 질산칼륨 용액 온도와 측면 쪽의 질산칼륨 용액 온도를 균일하게 하는 상기 강화로 가열부의 일부가 설치되고, 상기 유리적재 지그(3)가 안착되어 질산칼륨 용액 내에 잠기도록 하는 원통 형상의 센터칼럼(13)이 형성된다.

상기 강화로(1)의 내부 최하단에는 내부 용액을 드레인하기 위한 드레인밸브가 형성되어 외부로 용액을 완전히 배출할 수 있어야 한다.

상기 예열로(2)의 내측벽에는 유리적재 지그에 적재된 유리를 예열하기 위한 예열로 가열부(21)가 형성되는 구조이며, 상기 예열로 가열부(21)는 내측벽면에 유리를 예열시키기 위한 다수 개의 상부히터(211)로 구성된다.

상기 상부히터(211)는 상기 예열로(2)의 내측의 공간을 최대한 균일하게 가열하기 위해 내측벽면에 등간격으로 다수 개 설치되는 것이 바람직하다.

상기 예열로(2)의 상부에는 강화 후 서냉 시 냉각 속도 조절 및 상기 유리적재 지그를 상승 및 하강시키기 위한 호이스트의 작업공간을 확보하기 위한 상부도어(22)가 형성되고, 상기 예열로(2)의 전면에는 상기 유리적재 지그(3)를 로딩하기 위한 전면도어(23)가 형성되는 구조이다.

상기 예열로(2)에는 내부 온도를 측정할 수 있는 온도 트렌스미터가 설치되는 구조이다.

상기 제어부(6)에는 강화로 장치를 운전하고 제어하는 메인컨트롤러가 설치되며, 상기 강화로(1)와 예열로(2)의 온도를 단계별로 제어할 수 있게 온도컨트롤러가 설치되어 상기 강화로(1)와 예열로(2)의 온도의 설정값(SV)와 지시값(PV)이 표시되고, 상기 예열시간과 강화시간을 세팅할 수 있는 타이머가 설치되며, 상기 로체도어(12) 와 전면도어(22)의 개폐 상태 표시가 표시되고, 상기 메인컨트롤러에 입력된 프로세스에 의해 자동 운전되는 자동 운전 버튼이 설치되며, 비상 시 가열부의 전원을 차단할 수 있는 이머전시 버튼이과 상술한 사항은 기본적으로 설치되며 리셋스위치, 전원스위치, 2가지 이상의 자동 운전을 할 수 있는 자동 절환 스위치, 비상 시나 공정이 끝났을 때 경보음을 발신하는 부저나 알람이 추가로 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따르면 제한된 단위 부피 당 강화유리 생산량의 극대화시킬 수 있고, 모니터급 이상 크기의 유리를 화학 강화할 경우 Na, K 이온 분포의 차이로 강화 균일도가 저하되는 문제를 해결 할 수 있으며, 상기 지그구동부(4)를 두어 곡면유리, 3D유리와 같은 다양한 구조의 그라스의 균일강화에 적합하고, 그라스 표면의 농도 균일도 확보가 가능하여, 아주 밀집된 배치의 유리 사이에서 양이온 농도의 균일화가 가능하여 제품 수율의 극대화를 할 수 있는 효과가 있다.

도 4는 상기 유리적재 지그(3)을 상기 예열로(2)에서 상기 강화로(3)로 내리는 것을 보여주며, 상기 예열로(2)에서 예열이 완료되면 상기 로체도어 이송장치(121)을 가동하여 상기 로체도어(12)를 연 후 유리가 적재된 상기 유리적재 지그(3)를 하부의 상기 강화로(1)로 내린다. 이때는 상기 지그구동부(4)를 구동하여 회전축부(42)를 아래로 서서히 내린다.

도 5는 상기 강화할 유리가 적재된 상기 유리적재 지그(3)가 유리의 화학 강화를 위해 상기 강화로(1)에 반입된 것을 보여준다.

상기 강화로(1)의 내부에는 상기 질산칼륨 용액이 수용되며, 내부 온도를 측정할 수 있는 온도 트렌스미터가 설치된다.

상기 질산칼륨 용액은 약 380 ~ 450℃까지 승온시켜 놓은 상태에서 유리가 적재된 상기 유리적재 지그(3)를 반입하였을 때 완전히 잠길 정도의 높이까지 채우며, 1.5 ~ 4시간 동안 침지하여 유리의 나트륨 이온을 질산칼륨의 칼륨 이온으로 치환한다.

이때 강화공정 기간 동안 하부로부터 상부로의 양이온 교반이 가능하도록 하여 강화로 내에서 양이온 농도를 균일하게 유지하기 위해 상기 기포발생기(51)에서 가스를 배출하는 것이 중요하다.

도 6에 도시되어 있는 것 같이 상기 강화로(1)는 내부에 강화 대상물인 유리(312)가 적재된 상기 유리적재 지그(3)이 투입되어 가열할 수 있도록 한 작업공간인 퍼니스룸(14)이 형성된다.

여기서, 상기 퍼니스룸(14)는 단열을 위해 내화벽돌 등을 사용할 수 있지만, 본 실시예에서 상기 강화로(1)는 보다 우수한 단열효과 및 제작 단가를 낮추기 위해 세라믹 울과 세라믹 보드를 이용하여 두 재료 사이에 공기층을 형성하는 구성으로 제작된다.

상기 강화로(1)에는 상기 질산칼륨 용액을 가열하여 균일한 온도를 유지하기 위하여 전체 구간을 균일하게 가열하도록 구성된 강화로 가열부(11)가 형성된다.

상기 강화로 가열부(11)는 4방 측면벽에 설치되어 측면벽으로부터 상기 질산칼륨용액에 열을 전달하는 다수 개의 측면히터(111)와; 바닥에 설치되어 하부부터 상기 질산칼륨용액에 열을 전달하는 다수 개의 저면히터(112)와; 상기 센터칼럼(13) 내부에 설치되어 중앙에서 상기 질산칼륨용액에 열을 전달하는 다수 개의 중앙히터(113)로 구성된다.

본 발명의 실시예로 상기 측면히터(111)은 2.0kw 용량으로 9개가 설치되며, 상기 저면히터(112)는 2.0kw 용량으로 6개가 설치되고, 상기 중앙히터(113)는 3.0kw 용량이 2개 설치되며, 상기 예열히터(211)은 내측벽면 4면에 각 6개씩 1.5kw 용량이 총 24개 설치되고, 전압은 220v 용을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 측면히터(111)과 저면히터(112)와 중앙히터(113)는 직접 질산칼륨 용액에 닿지 않고 벽과 바닥 및 센터칼럼 내부에 설치된다.

상기 측면히터(111)과 저면히터(112)와 중앙히터(113)는 금속보호관에 전열선을 코일모양으로 내장하고 절연분말인 산화마그네슘을 넣어 함께 충진하여 외부의 물리적인 충격에도 견고하고 전기열에너지의 효율성을 높인 시즈히터(Sheath Heater) 타입을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 강화로(1)의 내부에는 상기 질산칼륨 용액이 수용되며, 내부 온도를 측정할 수 있는 온도 트렌스미터가 설치된다.

상기 질산칼륨 용액은 약 380 ~ 450℃까지 승온시켜 놓은 상태에서 유리가 적재된 상기 유리적재 지그(3)를 반입하였을 때 완전히 잠길 정도의 높이까지 채우며, 1.5 ~ 4시간 동안 침지하여 유리의 나트륨 이온을 질산칼륨의 칼륨 이온으로 치환한다.

이때 강화공정 기간 동안 하부로부터 상부로의 양이온 교반이 가능하도록 하여 강화로 내에서 양이온 농도를 균일하게 유지하기 위해 상기 기포발생기(51)에서 가스를 배출하는 것이 중요하다.

상기 강화로(1)의 상부에는 상부로의 열배출을 차단하고, 상기 예열로(2)에서 상기 유리적재 지그(3)를 상기 예열로(2)에서 상기 강화로(1)로 내리거나 상기 강화로(1)에서 상기 예열로(2)로 올릴 때 개폐하기 위한 로체도어(12)가 형성된다.

상기 로체도어(12)는 슬라이딩 도어 타입으로 상기 로체도어(12)를 강화로 상부로 밀어 넣거나 외부로 배출시켜 도어를 개폐하는 로체도어 이송장치(121)가 구비되는 구조인 것이 바람직하다.

상기 로체도어 이송장치(121)는 상기 로체도어(12)를 자동으로 구동시키기 위한 실린더 또는 모터 구동기구가 포함된 장치이다.

상기 로체도어 이송장치(121)에 리미트 스위치가 부착되어 완전히 닫히거나 열린 것을 상기 제어부(6)에 표시될 수 있는 것이 바람직하다.

즉 상기 로체도어(12)의 개폐상태는 상기 제어부(6)에 표시되는 것이 바람직하며, 상기 로체도어(12)가 닫힌 상태에서만 강화로(1)이 운전되도록 하여야 한다.

상기 강화로(1)의 내부 하단에는 강화공정 기간 동안 하부로부터 상부로의 양이온 교반이 가능하도록 하여 강화로 내에서 양이온 농도를 균일하게 유지하기 위해 가스가 배출되는 기포발생기(51)가 형성된다.

상기 강화로(1)의 내부 최하단에는 내부 용액을 드레인하기 위한 드레인밸브(15)가 형성되어 외부로 용액을 완전히 배출할 수 있는 구조이어야 한다.

상기 예열로(2)의 전면에는 상기 유리적재 지그(3)를 로딩하기 위한 전면도어(23)가 형성되는 구조이며, 상기 전면도어(22)는 전면도어 이송장치에 의해 열고 닫을 수 있는 것이 바람직하다.

상기 유리적재 지그(3)를 상기 예열로(2)로 이송시키는 지그 이송장치가 구성되어 상기 전면도어(22)를 통하여 유리가 적재된 상기 유리적재 지그(3)를 상기 예열로(2)의 내부로 반입시키고, 상기 예열로(2) 상부에서 내려온 회전축부(42)의 지그결합구(421)에 상기 유리적재 지그(3)의 체결부재(321)에 결합하여 고정시키는 것이 바람직하며, 상기 지그결합구(421)와 체결부재(321)를 결합했을 때는 상기 지그구동부(4)로 상기 유리적재 지그(3)를 전후, 좌우, 상하 이동 및 회전시켜도 결합이 해제되거나 움직임에 방해가 되지 않는 결합이어야 한다.

도 7에 도시되어 있는 것 같이 상기 지그구동부(4)는 상기 예열로(2)의 상부에 설치되어 균일한 예열과 강화를 위하여 상기 유리적재 지그(3)를 좌우, 전후, 상하 및 회전시키는 장치이며, 상기 유리적재 지그(3)를 좌우, 전후, 상하 이동 및 회전시키는데 필요한 동력을 공급하는 2개 이상의 구동모터(41)와; 상기 구동모터(41)의 회전수를 감속하는 감속기와; 상기 구동모터(41)의 회전수를 변경시키는 인버터와; 상기 유리적재 지그(3)와 결합하는 지그결합구(421)와, 상기 감속기의 동력을 전달받는 연결부를 포함하며, 좌우 전후 상하로 이동 회전되는 회전축부(42)와; 상기 회전축부(42)의 좌우 전후 상하 이동 및 회전을 상기 제어부(6)에서 제어하기 위하여 회전각 변위 또는 직선변위를 이용하여 상기 회전축부(42)의 위치를 출력하기 위한 인코더로 구성된다.

상기 지그구동부(4)의 구동 시의 구동속도는 분당 1 ~ 2 Meter 이며, 상기 제어부에서 구동속도, 거리, 동선을 편집, 점검, 실행할 수 있어야 한다.

상기 구동속도는 상기 구동모터(41)의 회전수를 변경시키는 인버터에 의해 가변할 수 있게 한다.

상기 회전축부(42)는 상기 유리적재 지그(3)와 결합하는 지그결합구(421)와, 상기 감속기의 동력을 전달받는 연결부와, 좌우 전후 상하 이동 및 회전하는 회전축으로 구성된다.

상기 회전축부(42)는 좌우 전후 상하 이동 및 회전하기 위하여 여러 개의 회전축으로 구성되거나, 랙기어와 랙기어를 타고 운동하는 피니언으로 조합되는 구동장치에 의해 좌우 전후 상하로 이동할 수도 있다.

상기 인코더는 디지털식의 위치 센서로서 회전각 변위를 측정하는 것과 직선변위를 측정하는 것이 있지만 원리는 같다. 전자는 로터리 인코더나 샤프트 인코더, 후자는 리니어 인코더나 리니어 스케일이라 불린다. 분해율은 일반적으로 로터리 인코더가 100~50,000 펄스/회전, 리니어 인코더가 1~10㎛ 정도이지만, 신호처리에 의하여 더 높은 분해율을 얻고 있는 것도 있다. NC기계나 로봇의 위치 결정 등 디지털 서보의 소자로서 중요한 위치를 차지한다. 또 전기식의 마이크로미터나 다이얼 게이지에도 이용되고 있다. 출력신호의 형식으로 보면 변위의 증가분이나 감소분을 출력하는 중분형과 측정치 전체를 그대로 출력하는 절대형이 있다. 여러 가지 동작원리에 입각한 것이 고안되어 있지만, 널리 실용되고 있는 것은 광학격자의 위치를 광전소자로 판독하는 광전식 인코더와 자기격자의 위치를 자속으로 검출하는 자기식 인코더, 지그재그 형상의 코일패턴의 위치를 전자적으로 판독하는 전자유도식 인코더, 격자상 전극판간의 정전용량을 검출하는 용량식 인코더 등이 있다. 각각 검출원리는 다르지만 측정수법은 매우 비슷하다.

상기 유리적재 지그(3)의 동적 구동의 좌우방향(X방향)은 상기 유리적재 지그(3)이 상기 강화로(1) 내에서 좌우방향(X방향)으로 설정된 stroke로 반복적으로 운동하는 것이고, 전후방향(Y방향)은 상기 유리적재 지그(3)이 상기 강화로(1) 내에서 전후방향(Y방향)으로 설정된 stroke로 반복적으로 운동하는 것이며, 상하방향(Z방향)은 상기 유리적재 지그(3)이 상기 강화로(1) 내에서 상하방향(Z방향)으로 설정된 stroke로 반복적으로 운동하는 것이고, 회전(R회전)은 상기 유리적재 지그(3)이 상기 강화로(1) 내에서 회전(Z회전)으로 설정된 stroke로 반복적으로 운동하는 것이다.

상기 유리적재 지그(3)의 동적 구동은 개별 구동되거나 2가지 이상이 동시 구동이 가능하고 좌우방향(X방향), 전후방향(Y방향) 및 상하방향(Z방향)의 이동과 회전(R회전)의 4가지를 동시에 구동도 가능할 수도 있다.

상기 유리적재 지그(3)의 좌우방향(X방향), 전후방향(Y방향) 및 상하방향(Z방향)의 동적 구동 스트로크는 큰 움직임이 아니고 커야 10~20mm 정도의 움직임만 있으면 균일한 예열과 강화에 큰 효과가 있다.

본 발명은 상기 지그구동부(4)가 구성되어 유리(312)가 적재된 상기 유리적재 지그(3)가 동적인 움직을 하게 하여, 강화유리 기판 표면과 강화로 내의 양이온 농도를 일정하게 유지함으로써 단위 부피당 최대의 유리 장입이 가능함은 물론 중대형 유리의 경우는 화학강화도를 균일하게 달성함으로써 제품의 특성 향상은 물론 곡면유리, 3D유리와 같은 다양한 구조의 유리의 균일강화에 적합하고, 그라스 표면의 농도 균일도 확보가 가능하여, 아주 밀집된 배치의 유리 사이에서 양이온 농도의 균일화가 가능하여 제품 수율의 극대화할 수 있어 생산 단가를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

도 8은 상기 기포발생부(5)의 개략적인 P & ID(Piping and Instrument Diagram)으로 도시되어 있는 것 같이 상기 기포발생부(5)는 강화공정 기간 동안 하부로부터 상부로의 양이온 교반이 가능하도록 하여 상기 강화로(1) 내에서 양이온 농도를 균일하게 유지하기 위해 기포를 발생시키는 역할을 하며, 상기 강화로(1) 내부 하단에 설치되어 강화공정 기간 동안 하부로부터 상부로의 양이온 교반이 가능하도록 하여 강화로 내에서 양이온 농도를 균일하게 유지하기 위해 불활성가스가 배출되는 기포발생기(51)와, 상기 기포발생기(51)에 불활성가스를 공급하는 가스공급기(52)로 구성된다.

상기 기포발생기(51)는 물로 단순 세척이 가능하고, 장착, 탈착이 가능한 구조이어야 한다.

상기 기포발생기(51)에는 일정 간격으로 가스가 배출되는 노즐(511)이 형성된다.

상기 가스공급기(52)는 불활성가스를 저장하는 가스용기(521)와; 상기 가스용기(521)에서 상기 기포발생기(51)까지의 가스배관(522)과; 상기 가스배관(522)의 압력을 조정하여 압력조절밸브(523)와; 상기 가스배관(522)의 가스압력을 센싱하여 상기 가스배관(522)의 압력이 셋팅 압력을 유지하도록 상기 제어부(6)를 통해 상기 압력조절밸브(523)에 신호를 보내어 상기 압력조절밸브(523)의 개도를 조절할 수 있게 하는 가스압력센서(524)와; 상기 가스배관(522)의 말단에 부착되어 상기 질산칼륨용액이 역류되는 것을 방지하는 체크밸브(525)와; 가스 공급을 개폐하는 개폐밸브(526)로 구성된다.

즉 상기 강화로(1)의 하부에 상기 기포발생기(51)를 위치시켜 용탕의 하부로부터 상부로의 교반이 가능하게 하게 Na, K 양이온 농도 분포 균일도를 극대화하였고, 상기 기포 발생기(51)의 형상 (직선형, 곡선형 등), 기포가 직접 발생하는 노즐(511)의 타입, 크기 및 간격을 조절함으로써 최적의 공정 조건을 확보할 수 있다.

기포 발생을 위한 사용 기체는 산화성, 환원성, 불활성 등 사용자가 자유로이 선택함으로써 유리의 특성을 조절할 수 있으나, 상기 기포발생기(51)는 안정적이고 화학반응을 하지 않는 불활성기체인 아르곤가스(Ar)나 질소가스(N2)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 기포 발생기(51)의 형상 (직선형, 곡선형 등), 기포가 직접 발생하는 노즐(511)의 타입, 크기 및 간격 등은 제작자가 임의로 결정하여 사용 가능하다.

또한, 상기 기포 발생기(51)의 개수는 본 도면과 같이 단수로 되거나, 복수가 가능하며, 상기 강화로(1)에서의 수평위치의 변화가 가능하게 하여, 기판의 크기 변경시에 대응이 가능하게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 기포발생부(5)는 상기 가스공급기(52)에 상기 가스배관(522)의 가스압력을 센싱하여 상기 가스배관(522)의 압력이 셋팅 압력을 유지하도록 상기 제어부(6)를 통해 상기 압력조절밸브(523)에 신호를 보내어 상기 압력조절밸브(523)의 개도를 조절할 수 있게 하는 가스압력센서(524)가 있어 적정한 압력의 기포를 발생시켜 강화공정 기간 동안 하부로부터 상부로의 양이온 교반이 가능하도록 하여 상기 강화로(1) 내에서 양이온 농도를 균일하게 유지해서 강화유리의 품질이 균등하게 상승되도록 하였다.

즉, 본 발명에서는 상기 개폐밸브(526)와 기포발생기(51) 사이에 상기 가스압력센서(524)를 설치하여 상기 강화로(1) 내 기포발생기(51) 내의 가스 압력을 센싱하여 설정된 압력을 유지하도록 실시간으로 상기 압력조절밸브(523)를 조절하여 일정한 압력으로 가스를 공급할 수 있다.

즉, 상기 가스압력센서(524)의 출력값을 상기 제어부(6)을 통해 상기 압력조절밸브(523)의 입력으로 궤환(feedbak)시켜서 일정한 압력값으로 가스를 공급할 수가 있다.

부언해서 설명하면 나트륨 이온은 가볍고 칼륨 이온은 무거우므로 하부로 칼륨 이온이 침강되어 상부에 칼륨 이온이 적을 때는 나트륨 이온과 칼륨 이온의 치환이 잘안되므로 상기 기포발생기(51)을 가동하여 하부로부터 상부로의 양이온 교반이 가능하도록 하여 강화로 내에서 칼륨 이온의 농도를 균일하게 하고, 강화유리가 적재된 상기 유리적재 지그(3)가 동적인 움직을 하게 하여, 강화유리 기판 표면과 상기 강화로(1) 내의 양이온 농도를 일정하게 유지함으로써 단위 부피당 최대의 유리 장입이 가능함은 물론 중대형 유리의 경우는 화학강화도를 균일하게 달성함으로써 제품의 특성 향상은 물론 Glass의 다양한 구조(곡면유리. 3D유리)의 균일강화에 적합하며, 생산 단가를 최소화할 수 있도록 한 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치를 제공함이 가능하다. 따라서, Glass표면내와 강화로내부의 상부와 하부가 균등한 치환이 되도록 하는 것이 제한된 단위 부피 당 강화유리 생산량의 극대화할 수 있고, 모니터급 이상 크기의 유리를 화학 강화할 경우 Na, K 이온 분포의 차이로 강화 균일도가 저하되는 문제를 해결 할 수 있으며, 아주 밀집된 배치의 유리 사이에서 양이온 농도의 균일화가 가능하여 제품 수율의 극대화가 가능하다.

도 9에 도시되어 있는 것 같이 상기 유리적재 지그(3)는 강화할 유리(312)가 적재되는 유리적재부(31)와 골격을 이루는 프레임부(32)로 구성되고, 상기 프레임부(32)의 상부에는 상기 회전축부(42)의 지그결합구(421)와 체결되는 체결부재(321)가 형성되며, 상기 프레임부(32)는 중앙이 원통형으로 비어 상기 센터칼럼(13)이 내부로 들어가 상기 강화로(1)의 노 내에 안착할 수 있고, 상기 지그구동부(4)에 의해 회전되거나 이동될 때는 상기 센터칼럼(13)과는 닿지 않아야 한다.

상기 유리적재부(31)에는 상기 프레임부(32)의 외측에 방사상 다수의 거치대(311)가 형성되어 상기 거치대(311) 상에 다수의 유리(312)를 장착시키도록 구성된다.

특히, 상기 유리적재 지그(3)는 유리의 다양한 크기에 대응하기 위해 유리가 장착되는 상기 거치대(311)를 교체하거나 또는 상기 유리적재부(31) 전체를 교체하도록 하기 위해 상기 유리적재부(31)의 거치대(311)와 프레임부(32)는 볼트 등의 체결부재 또는 별도의 록킹구성에 의해 착탈 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

상기 유리적재 지그(3)는 상기 전면도어(22)를 통하여 상기 예열로(2)의 내부로 반입되고, 상기 예열로(2) 상부에서 내려온 회전축부(42)의 지그결합구(421)에 체결부재(321)를 결합하여 고정시킨다.

상기 지그결합구(421)와 체결부재(321)를 결합했을 때는 상기 지그구동부(4)로 상기 유리적재 지그(3)를 전후, 좌우, 상하 이동 및 회전시켜도 결합이 해제되거나 움직임에 방해가 되지 않는 결합이어야 한다.

본 발명의 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치에 따르면 제한된 단위 부피 당 강화유리 생산량의 극대화시킬 수 있고, 모니터급 이상 크기의 유리를 화학 강화할 경우 Na, K 이온 분포의 차이로 강화 균일도가 저하되는 문제를 해결 할 수 있으며, 상기 지그구동부(4)를 두어 곡면유리, 3D유리와 같은 다양한 구조의 그라스의 균일강화에 적합하고, 상기 기포발생부(5)를 개선하여 그라스 표면의 농도 균일도 확보가 가능하여, 아주 밀집된 배치의 유리 사이에서 양이온 농도의 균일화가 가능하여 제품 수율의 극대화를 할 수 있는 효과가 있다.

1 : 강화로 11 : 강화로 가열부
111 : 측면히터 112 : 저면히터
12 : 로체도어 121 : 로체도어 이송장치
13 : 센터칼럼 14 : 퍼니스룸
15 : 드레인밸브 2 : 예열로
21 : 예열로 가열부 211 : 예열히터
22 : 전면도어 231 : 전면도어 이송장지
3 : 유리적재 지그
31 : 유리적재부 311 : 거치대
312 : 유리 32 : 프레임부
321 : 체결부재
4 : 지그구동부 41 : 구동모터
42 : 회전축부 421 : 지그결합구
5 : 기포발생부 51 : 기포발생기
511 : 노즐
52 : 가스공급부 521 : 가스용기
522 : 가스배관 523 : 압력조절밸브
524 : 가스압력센서 525 : 체크밸브
526 : 개폐밸브 6 : 제어부
7 : 지그 이송장치 8 : 캐스터
81 : 스토퍼

Claims (6)

1. 알카리 알루미나 실리케이트가 포함된 유리를 질산칼륨용액에 침지시켜 유리의 나트륨 이온을 질산칼륨 용액의 칼륨이온과 치환하여 강화유리를 만드는 화학 강화로 장치에 있어서,
   상기 화학 강화로 장치는 내부에 유리가 적재될 수 있는 퍼니스(14)룸이 형성되며, 상기 질산칼륨용액을 채우고 기포을 발생시키며 가열할 수 있게 하여 내부에 적재된 유리를 강화시키는 강화로(1)와;
   상기 강화로(1)의 상부에 형성되어 강화 시 급격한 온도차로 유리가 파손되는 것을 방지하기 위해 예열하고, 강화 후 서냉하는 예열로(2)와;
   강화할 유리를 효율적으로 장착하고 상기 예열로와 강화로로 이송하기 쉽게 하는 유리적재 지그(3)와;
   상기 예열로(2)의 상부에 설치되어 균일한 예열과 강화를 위하여 상기 유리적재 지그(3)를 좌우, 전후, 상하 및 회전시키는 지그구동부(4)와;
   강화공정 기간 동안 하부로부터 상부로의 양이온 교반이 가능하도록 하여 상기 강화로(1) 내에서 양이온 농도를 균일하게 유지하기 위해 기포를 발생시키는 기포발생부(5)와;
   상기 강화로(1), 예열로(2), 지그구동부(4) 및 기포발생부(5)를 운전하고 제어하는 제어부(6)로 구성되는 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 지그구동부(4)는 상기 유리적재 지그(3)를 좌우, 전후, 상하 이동 및 회전시키는데 필요한 동력을 공급하는 2개 이상의 구동모터(41)와;
   상기 구동모터(41)의 회전수를 감속하는 감속기와;
   상기 구동모터(41)의 회전수를 변경시키는 인버터와;
   상기 유리적재 지그(3)와 결합하는 지그결합구(421)와, 상기 감속기의 동력을 전달받는 연결부를 포함하며, 좌우 전후 상하로 이동 회전되는 회전축부(42)와;
   상기 회전축부(42)의 좌우 전후 상하 이동 및 회전을 상기 제어부(6)에서 제어하기 위하여 회전각 변위 또는 직선변위를 이용하여 상기 회전축부(42)의 위치를 출력하기 위한 인코더로 구성되는 것을 특징으로 하는 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 기포발생부(5)는 상기 강화로(1) 내부 하단에 설치되어 불활성가스가 배출되는 기포발생기(51)와, 상기 기포발생기(51)에 불활성가스를 공급하는 가스공급기(52)로 구성되고,
   상기 가스공급기(52)는 불활성가스를 저장하는 가스용기(521)와;
   상기 가스용기(521)에서 상기 기포발생기(51)까지의 가스배관(522)과;
   상기 가스배관(522)의 압력을 조정하여 압력조절밸브(523)와;
   상기 가스배관(522)의 가스압력을 센싱하여 상기 가스배관(522)의 압력이 셋팅 압력을 유지하도록 상기 제어부(6)를 통해 상기 압력조절밸브(523)에 신호를 보내어 상기 압력조절밸브(523)의 개도를 조절할 수 있게 하는 가스압력센서(524)와;
   상기 가스배관(522)의 말단에 부착되어 상기 질산칼륨용액이 역류되는 것을 방지하는 체크밸브(525)와;
   가스 공급을 개폐하는 개폐밸브(526)로 구성되며,
   상기 지그구동부(4)의 구동 시의 구동속도는 분당 1 ~ 2 미터(m)이며, 상기 제어부에서 구동속도, 거리, 동선을 편집, 점검, 실행하며,
   상기 압력조절밸브(523)는 압력조절이 쉬운 니들타입의 밸브이고, 밸브의 개도를 구동하는 엑추에이터가 부착되는 것을 특징으로 하는 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 강화로(1)에는 상기 질산칼륨 용액을 가열하여 균일한 온도를 유지하기 위하여 전체 구간을 균일하게 가열하도록 구성된 강화로 가열부(11)가 형성되며,
   상기 강화로(1)의 상부에는 상부로의 열배출을 차단하고, 상기 예열로(2)에서 상기 유리적재 지그(3)를 상기 예열로(2)에서 상기 강화로(1)로 내리거나 상기 강화로(1)에서 상기 예열로(2)로 올릴 때 개폐하기 위한 로체도어(12)가 형성되고,
   상기 강화로(1)의 내부 중앙에는 중앙부의 질산칼륨 용액 온도와 측면 쪽의 질산칼륨 용액 온도를 균일하게 하는 상기 강화로 가열부(11)의 일부가 설치되고, 상기 유리적재 지그(3)가 안착되어 질산칼륨 용액 내에 잠기도록 하는 원통 형상의 센터칼럼(13)이 형성되고,
   상기 예열로(2)의 내측벽에는 상기 유리적재 지그(3)에 적재된 유리를 예열하기 위한 예열로 가열부(21)가 형성되며,
   상기 유리적재 지그(3)는 강화할 유리(312)가 적재되는 유리적재부(31)와 골격을 이루는 프레임부(32)로 구성되고,
   상기 프레임부(32)의 상부에는 상기 회전축부(42)의 지그결합구(421)와 체결되는 체결부재(321)가 형성되며,
   상기 유리적재부(31)에는 상기 프레임부(32)의 외측에 방사상 다수의 거치대(311)가 형성되어 상기 거치대(311) 상에 다수의 유리(312)를 장착시키는 구조인 것을 특징으로 하는 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 화학 강화로 장치는 추가로 상기 유리적재 지그(3)를 상기 예열로(2)로 이송시키는 지그 이송장치가 구성되고,
   상기 화학 강화로 장치의 하부에는 상기 화학 강화로 장치를 이동시키기 쉽게 하는 4개소의 캐스터(8)가 형성되며,
   상기 캐스터(8)에는 일정 장소에 설치 시 움직이지 않게 하는 스토퍼(81)가 구비된 구조인 것을 특징으로 하는 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 강화로(1)는 세라믹 울과 세라믹 보드를 이용하여 두 재료 사이에 공기층을 형성하는 구성으로 제작되며,
   상기 강화로 가열부(11)는 4방 측면벽에 설치되어 측면벽으로부터 상기 질산칼륨용액에 열을 전달하는 다수 개의 측면히터(111)와;
   바닥에 설치되어 하부부터 상기 질산칼륨용액에 열을 전달하는 다수 개의 저면히터(112)와;
   상기 센터칼럼(13) 내부에 설치되어 중앙에서 상기 질산칼륨용액에 열을 전달하는 다수 개의 중앙히터(113)로 구성되고,
   상기 강화로(1)의 내부 최하단에는 내부 용액을 드레인하기 위한 드레인밸브(15)가 형성되어 외부로 용액을 완전히 배출할 수 있는 구조이며,
   상기 예열로 가열부(21)는 내측벽면에 유리를 예열시키기 위한 다수 개의 예열히터(211)로 구성되고,
   상기 강화로(1)와 예열로(2)에는 내부 온도를 측정할 수 있는 온도 트렌스미터가 설치되는 구조이며,
   상기 예열로(2)의 전면에는 상기 유리적재 지그(3)를 로딩하기 위한 전면도어(22)가 형성되는 구조이고,
   상기 로체도어(12)는 슬라이딩 도어 타입으로 상기 로체도어(12)를 상기 강화로(1) 상부로 밀어 넣거나 외부로 배출시켜 도어를 개폐하는 로체도어 이송장치(121)가 구비되는 구조이며,
   상기 제어부(6)에는 강화로 장치를 운전하고 제어하는 메인컨트롤러가 설치되며, 상기 강화로(1)와 예열로(2)의 온도를 단계별로 제어할 수 있게 온도컨트롤러가 설치되어 상기 강화로(1)와 예열로(2)의 온도의 설정값(SV)과 지시값(PV)이 표시되고, 상기 예열시간과 강화시간을 세팅할 수 있는 타이머가 설치되며, 상기 로체도어(12) 와 전면도어(22)의 개폐 상태가 표시되고, 상기 메인컨트롤러에 입력된 프로세스에 의해 자동 운전되는 자동 운전 버튼이 설치되며, 비상 시 가열부의 전원을 차단할 수 있는 이머전시버튼이 설치되는 구조인 것을 특징으로 하는 균일 강화유리 제작을 위한 화학 강화로 장치

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