KR101485528B1 - 배출장치 및 배출관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배출관과 전원공급기를 포함하고, 상기 배출관은 내통을 구비하고, 상기 내통의 외측면에 내화재와 유도코일이 배치되고, 상기 유도코일의 외측면을 감싸도록 외통이 형성되고, 상기 유도코일과 상기 외통의 사이에 자기장 차폐부가 배치되어 상기 배출관을 형성하고, 상기 배출관이 복수개 연결되고, 복수개의 상기 배출관의 사이에는 실링재가 배치되고, 상기 유도코일에 상기 전원공급기가 연결되어 배출장치를 형성하고, 상기 전원공급기는 상기 유도코일에 고주파 전원을 인가하고, 고주파 전원이 인가된 상기 유도코일은 상기 내통에 와전류를 생성하여 상기 내통이 가열되고, 상기 내통이 가열되어 상기 내통의 내부를 통과하는 용융물을 가열하여 상기 용융물의 응고를 효과적으로 억제할 수 있는 배출장치 및 배출관이 제시된다.

Description

배출장치 및 배출관{Device for discharging and Outlet}

본 발명은 배출장치 및 배출관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각종 설비의 용융물 배출 과정에서 용융물의 응고를 억제 혹은 방지할 수 있는 배출장치 및 배출관에 관한 것이다.

유리원료를 포함하는 비금속 물질은 용융로에 장입되어 1000℃ 내지 1400℃의 분위기 온도에서 용융되고, 이에 생성되는 비금속 용융물은 후속하여 주형에 주입 성형되어 목적하는 제품으로 제조된다. 이를 위해, 용융로에는 배출관이 구비되고, 배출관을 통하여 용융로로부터 주형으로 비금속 용융물이 이송된다. 비금속 용융물을 이송하는 과정에서, 비금속 용융물의 방열에 의해 외부로 열이 방출될 수 있고, 이로 인해 비금속 용융물은 온도가 하강하여 주형에 주입되기 전에도 응고가 시작될 수 있다. 이를 방지하기 위해 일반적으로 비금속 용융물은 용융로의 외부로 배출되기 전 용융로의 내부에서 충분히 가열된다. 또한, 배출관의 내부에는 배출관의 내부에서 외부로의 열 전달을 억제하기 위해 내화물부가 형성된다. 하지만, 비금속 용융물을 용융로의 내부에서 충분히 가열한 후 배출하는 방법은 이에 해당하는 비용과 시간이 매 조업 시 마다 증가된다. 또한, 주형이 용융로로부터 멀리 떨어져 있는 경우에는 종래의 배출관을 통하여 비금속 용융물을 배출하는 과정에서 열이 지속적으로 손실되고, 이에 비금속 용융물의 배출 과정에서 비금속 용융물의 온도강하를 억제하는데 한계가 있다.

국제공개특허 WO86/04980 A1(1986.08.28)

본 발명은 설비로부터 배출되는 용융물의 응고를 효과적으로 억제 혹은 방지할 수 있는 배출장치 및 배출관을 제공한다.

본 발명은 고온의 용융물에 의해 손상될 수 있는 구성부를 용이하게 교체할 수 있는 배출장치 및 배출관을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 배출장치는 용융물을 배출하는 배출장치로서, 상기 용융물이 이동하는 통로를 가지는 복수개의 배출관; 상기 배출관들 중 적어도 하나의 배출관의 통로에서 이격 배치되는 유도코일; 및 상기 복수개의 배출관의 외측에 위치하고, 상기 유도코일에 연결되는 전원공급기를 포함할 수 있고, 상기 복수개의 배출관은 상기 통로가 각각 연통하도록 결합될 수 있다.

상기 복수개의 배출관 사이에는 실링재가 배치되고, 상기 배출관은 상기 통로의 외측면을 감싸도록 형성되는 내화재를 구비할 수 있다.

상기 배출관들 중 용융물을 배출하는 단부측의 배출관 이외의 배출관에 상기 유도코일이 배치될 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 배출관은 상하방향으로 연장 형성되고, 상기 상하방향으로 개방된 통로를 내부에 가지는 내통; 상기 내통의 외측면을 감싸도록 형성되는 내화재와 상기 내통에서 이격 배치되는 유도코일을 가지는 가열부; 상기 가열부의 상부에 형성되고, 상기 내통의 상부에 탈착하는 상부 포지션링; 및 상기 가열부의 하부에 형성되고, 상기 내통의 하부에 탈착하는 하부 포지션링을 포함할 수 있다.

상기 가열부의 외측면을 감싸 형성되는 외통; 상기 가열부와 상기 외통의 사이에 배치되는 자기장 차폐부를 포함할 수 있다.

상기 유도코일은 냉매가 유동하는 통로를 내부에 가질 수 있다.

상기 내통은 상기 내통의 길이방향으로 정렬되는 단위통체를 적어도 하나 이상 포함하고, 상기 단위통체는 상기 단위통체의 상부에서 상측으로 돌출되는 상측돌출부 및 상기 단위통체의 하부에서 하측으로 돌출되는 하측돌출부를 구비할 수 있다.

상기 상측돌출부의 내경은 상기 하측돌출부의 외경보다 크거나 같고, 상기 단위통체의 외경보다 작을 수 있다.

상기 상부 포지션링은, 내경이 상기 상측돌출부의 내경보다 작고, 외경이 상기 단위통체의 외경보다 큰 환형의 상측링몸체부;

상기 단위통체의 내부로 삽입 가능하도록 상기 상측링몸체부의 하면에서 하측으로 돌출 형성되는 상측링연결부를 포함할 수 있다.

상기 하부 포지션링은, 내경이 상기 하측돌출부의 외경보다 작고, 외경이 상기 단위통체의 외경보다 큰 환형의 하측링몸체부; 내부에 상기 단위통체의 하측돌출부가 삽입 가능하도록 상기 하측링몸체부의 상면에서 상측으로 돌출 형성되고, 외측면이 상기 하측돌출부의 외경보다 크게 형성되는 하측링연결부; 상기 하측링연결부의 상부에서 상측으로 돌출 형성되며, 내경이 상기 하측돌출부의 외경보다 크거나 같고, 상기 단위통체의 외경보다 작은 하측링돌출부를 포함할 수 있다.

상기 상측링연결부의 적어도 일부가 상기 상측돌출부의 내부에 삽입되어 상기 상부 포지션링이 상기 내통에 연결되고, 상기 하측돌출부의 적어도 일부가 상기 하측링돌출부의 내부에 삽입되어 상기 내통이 상기 하부 포지션링에 연결되어 상기 통로를 형성하고, 상기 상측링연결부의 하부면은 상기 단위통체의 상부면과 이격 배치될 수 있다.

상기 외통의 양단에는 상기 외통에 교차하는 방향으로 각각 플랜지가 형성되고, 상기 상부 포지션링과 하부 포지션링은 상기 플랜지에 착탈 가능하게 각각 결합될 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 설비로부터 배출되는 용융물의 온도강하를 효과적으로 억제 혹은 방지할 수 있는 배출장치 및 배출관을 형성하고, 이로부터 용융물의 이송 과정에서 용융물의 응고를 억제 혹은 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 용융물을 이송하는 과정에서 고온의 용융물에 의해 배출장치의 구성부가 일부 손상되는 경우 손상된 구성부를 용이하게 교체할 수 있다.

예컨대 비금속 용융로의 용융물 배출에 적용되는 경우, 배출관은 배출관에 구비된 유도코일을 사용하여 비금속 용융물의 통로로 사용되는 내통을 가열할 수 있고, 가열된 내통에 의해 비금속 용융물의 온도를 목적하는 온도로 유지할 수 있다. 또한, 비금속 용융물에 의해 내통의 일부가 손상되는 경우, 배출관에 탈착 가능하게 장착되어 내통을 고정하는 상하부 포지션링을 분리한 후 내통을 용이하게 교체할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 내통이 배출관에 장착될 때, 내통을 배출관에 고정하는 상부 포지션링과 이격되도록 설치될 수 있다. 내통과 상부 포지션링 사이의 이격공간에 의해 조업 중 내통의 열팽창에 의한 배출관의 구조적인 손상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 유도코일의 내부에는 냉매가 이동하는 경로가 형성된다. 유도코일은 냉매에 의하여 유도코일의 온도상승을 억제할 수 있고, 이에 온도상승에 의한 유도코일의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 유도코일과 외통의 사이에는 자기장 차폐부가 배치되고, 자기장 차폐부는 유도코일로부터 생성되는 유도자장의 흐름이 내통을 향하도록 제어할 수 있다. 이에 내통에 유도자장이 집중되어 유도가열의 효율이 향상될 수 있고, 배출관의 외부로 유도자장이 유출되는 것을 방지하여, 유도자장의 유출에 의한 조업사고를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배출장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배출장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배출관의 분해도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배출관의 부분 확대도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배출관의 구동 개념도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면은 실시 예를 설명하기 위해 그 크기가 과장될 수 있고, 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배출장치를 도시한 개략도 이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배출장치의 단면을 도시한 개략도 이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배출관의 분해도 이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배출관의 부분 확대도 이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배출관의 구동 개념도 이다. 여기서 도 4(a)는 본 발명의 실시 예에 따른 단위통체의 측면을 도시한 단면도 이고, 도 4(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 포지션링과 단위통체의 측면을 도시한 단면도 이다. 또한, 도 5(a)는 본 발명의 실시 예에 따른 내통과 각 포지션링이 결합된 상태를 도시한 개념도 이고, 도 5(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 내통과 상부 포지션링과 하부 포지션링이 결합된 상태에서 내통이 가열되어 팽창한 상태를 도시한 개념도 이다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배출장치(1000)을 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 배출장치(1000)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 용융물(10)이 이동하는 통로를 가지는 복수개의 배출관(100), 배출관(100)들 중 적어도 하나의 배출관(100)의 통로에서 이격 배치되는 유도코일(122) 및 복수개의 배출관(100)의 외측에 위치하고, 유도코일(122)에 연결되는 전원공급기(미도시)를 포함하고, 복수개의 배출관(100)은 통로가 각각 연통하도록 결합되어 용융물(10)을 배출하는 역할을 한다.

여기서, 용융물(10)은 비금속 물질 예컨대 유리를 함유하는 비금속 용융물일 수 있다. 또한, 용융물(10)은 용융로(미도시)의 내부에서 고온(약 1400℃)으로 용융될 수 있다. 이러한 용융물(10)은 용융로(미도시)에 구비된 수집부(20)부로부터 수집부(20)에 연통하는 배출장치(1000)로 배출된다. 배출되는 용융물(10)은 배출장치(1000)의 내부에 구비된 통로를 따라 이동하여 목적하는 위치로 전달될 수 있다.

이때, 통로를 따라 전달되는 용융물(10)의 온도 저하를 억제 혹은 방지하기 위한 방법으로서 본 실시 예에서는, 고주파 유도가열을 통하여 용융물(10)의 온도 저하를 억제 혹은 방지하는 방법을 예시한다. 고주파 유도가열 방식은 가열하고자 하는 금속물질을 코일 내부에 위치시키고, 코일에 고주파 전원을 인가하여 금속물질의 표면에 와전류를 생성하고, 생성된 와전류에 의한 손실열로 금속물질을 가열하는 방식이다. 본 실시 예에 따른 배출장치(1000)는 용융물(10)이 이동하는 통로로의 외측면을 감싸도록 형성되는 내통(110)을 구비하고, 전원공급기(미도시)를 이용하여 유도코일(122)에 고주파 전원을 인가한다. 유도코일(122)에 인가되는 고주파 전원에 의해 내통(110)에는 와전류가 생성되고, 생성되는 와전류에 의해 내통(110)이 가열된다. 이에 내통(110)은 내통(110)의 내부에서 내통(110)과 접촉하는 용융물(10)에 목적하는 온도의 열을 공급할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 예에 따른 배출장치(1000)는 배출장치(1000)를 통하여 배출되는 용융물(10)의 온도저하를 효과적으로 억제 혹은 방지할 수 있다. 한편, 유도코일(122)에 인가되는 고주파 전원에 의하여 유도코일(122) 또한 가열될 수 있다. 본 실시 예에서는 유도코일(122)이 가열되는 것을 방지하기 위해, 그 내부에 냉매 예컨대 냉각수가 이동하는 통로가 구비된 유도코일(122)을 예시한다. 이에 냉매와 유도코일(122)의 열 교환현상에 의하여 유도코일(122)의 온도상승을 효과적으로 억제 혹은 방지할 수 있고, 유도코일(122)의 온도상승에 따른 열충격 및 열충격으로 인한 유도코일(122)의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 배출관(100)은 통로를 형성하는 내통(110)의 외측면을 감싸도록 형성되는 내화재(121)를 구비하여 내통(110) 내부의 고온이 내통(110)의 외부로 발산하는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 또한, 배출관(100)은 유도코일(122)의 외측면을 감싸도록 형성되는 자기장 차폐부(150)를 구비하여 유도코일(122)에 의하여 생성되는 유도 자장이 배출관(100)의 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

유도코일(122)은 배출관(100)들 중 적어도 하나의 배출관(100)의 통로에서 이격 배치될 수 있다. 즉, 유도코일(122)은 배출장치(1000)의 다양한 위치에서 용융물(10)이 이동하는 통로를 감싸도록 배치될 수 있다. 예컨대 유도코일(122)은 배출관(100)들 중 용융물(10)을 배출하는 단부측의 배출관(100) 이외의 배출관(100)에 배치될 수 있다. 이때, 유도코일(122)은 단부측 배출관(100) 이외의 배출관(100) 전부에 배치될 수 있고, 혹은 단부측 배출관(100) 이외의 배출관(100) 일부에 배치될 수 있다. 또한, 유도코일(122)은 배출장치(1000)의 길이방향을 따라서 각각 이격하여 배출관(100)에 배치될 수 있다.

전원공급기(미도시)는 복수개의 배출관(100)에 형성되는 유도코일(122)의 전부가 서로 직렬로 연결된 후, 직렬로 연결된 유도코일(122)의 양단부에 연결되어 유도코일(122)에 고주파 전원을 공급할 수 있다. 혹은, 전원공급기(미도시)는 복수개의 배출관(100)에 형성되는 유도코일(122)의 각각의 양단부에 각각 연결되어 유도코일(122)에 고주파 전원을 공급할 수 있다. 이때, 유도코일(122)의 연결 형태에 대응하여 유도코일(122)에 냉매를 공급하는 냉매공급수단(미도시)이 유도코일(122)의 적어도 일부에 연결될 수 있다.

복수개의 배출관(100)의 사이에는 각각 실링재(200)가 배치될 수 있다. 실링재(200)는 고온(약 1400℃)의 유체를 운반하는 배관에서 쓰일 수 있는 일반적인 가스켓 및 링 형성의 패킹 중 적어도 하나일 수 있고, 본 발명에서는 이를 특정 구성으로 제한할 필요가 없다. 각각의 배출관(100)의 사이에 배치되는 실링재(200)에 의하여 배출장치(1000)의 통로는 각각의 배출관(100)의 연결부에서 기밀을 유지할 수 있다.

또한, 배출장치(1000)은 배출관(100)의 측면에 부착되는 열전대 센서(미도시)를 더 구비할 수 있다. 열전대 센서(미도시)는 후술하는 내통(110)의 온도를 측정할 수 있고, 측정값을 전원공급기(미도시)에 전달하여 전원공급기(미도시)가 유도코일(122)에 공급하는 고주파 전원의 공급량을 조절, 내통(110)의 온도를 제어할 수 있다. 이처럼 배출장치(1000)는 내통(110)의 발열온도를 제어하여 내통(110)의 내부에서 유동하는 용융물(10)의 온도를 목적하는 온도로 용이하게 제어할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 배출관(100)을 설명한다.

배출관(100)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상하방향으로 연장 형성되고, 상하방향으로 개방된 통로를 내부에 가지는 내통(110), 내통(110)의 외측면을 감싸도록 형성되는 내화재(121)와 내통(110)에서 이격 배치되는 유도코일(122)을 가지는 가열부(120), 가열부(120)의 상부에 형성되고, 내통(110)의 상부에 탈착하는 상부 포지션링(130) 및 가열부(120)의 하부에 형성되고, 내통(110)의 하부에 탈착하는 하부 포지션링(140)을 포함한다. 또한. 배출관(100)은 가열부(120)의 외측면을 감싸 형성되는 외통(160), 가열부(120)와 외통(160)의 사이에 배치되는 자기장 차폐부(150)를 더 포함할 수 있다.

내통(110)은 용융물(10)이 이동하는 통로의 역할을 한다. 본 실시 예에서는 원통형으로 형성되는 내통(110)을 예시한다. 하지만 이에 한정하지 않고, 내통(110)은 그 내부에 용융물(10)이 이동 가능한 통로를 가질 수 있는 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 내통(110)은 내통(110)의 길이방향으로 정렬되는 단위통체(111a, 111b, 111c)들 중 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 본 실시 예에서는 세 개의 단위통체(111a, 111b, 111c)가 내통(110)의 길이방향을 따라 정렬되어 연결되는 내통(110)을 예시한다. 이처럼, 내통(110)은 복수개의 단위통체(111a, 111b, 111c)가 각각 결합되어 형성되는 분리형의 내통(110)으로 제작될 수 있다. 하지만 이에 한정하지 않고, 내통(110)은 일체형으로 제작될 수 있다. 또한, 내통(110)은 유도코일(122)에 인가되는 고주파 전원에 의해 발열되어 내통(110) 내부의 용융물(10)에 고온의 열을 공급하는 역할을 한다. 이를 위해, 내통(110)은 유도코일(122)에 인가되는 고주파 전원에 발열 가능한 금속물질을 함유할 수 있다. 본 실시 예에서는 내통(110)으로서 목적하는 내마모성, 내부식성, 및 내구성을 가지는 스테인리스 강 재질로 제작된 내통(110)을 예시한다.

단위통체(111a, 111b, 111c)는 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 단위통체(111a, 111b, 111c)의 상부에서 상측으로 돌출되는 상측돌출부(112) 및 단위통체(111a, 111b, 111c)의 하부에서 하측으로 돌출되는 하측돌출부(113)를 구비할 수 있다. 상측돌출부(112)의 내경(D1)은 하측돌출부(113)의 외경(D2)보다 크거나 같고, 단위통체(111a, 111b, 111c)의 외경(D0)보다 작을 수 있다. 복수개의 단위통체(111a, 111b, 111c)를 연결하는 방식은 다음과 같다. 상하방향으로 정렬된 복수개의 단위통체(111a, 111b) 중 상대적으로 상측에 위치하는 단위통체(111a)의 하측돌출부(113a)가 복수개의 단위통체(111a, 111b) 중 상대적으로 하측에 위치하는 단위통체(111b) 예컨대 단위통체(111b)의 상측돌출부(112b)의 내부에 삽입하여 단위통체(111a)와 단위통체(111b)를 연결한다. 이를 반복하여 목적하는 개수의 단위통체(111a, 111b, 111c)를 복수개 연결, 내통(110)을 형성할 수 있다. 이러한, 단위통체(111a, 111b, 111c)의 연결과정에서 서로 연결되는 단위통체(111a, 111b) 중 단위통체(111a)의 하측돌출부(113a)가 하측에 위치한 단위통체(111b)의 내부로 진입한다. 단위통체(111b)의 내부로 진입한 단위통체(111a)의 하측돌출부(113a)의 내부면은 단위통체(111b)의 내부면과 동일면상에 위치할 수 있다.

복수개의 단위통체(111a, 111b, 111c)의 연결 상태를 보면, 일정한 방향성 예컨대 상하방향으로 정렬되는 방향성을 가지고, 이는 배출관(100)의 내부에 형성된 통로를 유동하는 용융물(10)의 유동방향에 정렬된다. 상하방향으로 정렬된 후 각각 장착되어 내통(110)을 형성하는 각 단위통체(111a, 111b, 111c)의 연결부를 보면, 상대적으로 상측에 위치하는 단위통체(111a)의 하측돌출부(113a)의 내측면이 상대적으로 하측에 위치하는 단위통체(111b)의 내측면과 동일면상에 위치할 수 있다. 또한, 하측에 위치하는 단위통체(111b)의 상측돌출부(112b)의 외측면이 상측에 위치하는 단위통체(111a)의 외측면과 동일면상에 위치할 수 있다. 또한, 복수개의 단위통체(111a, 111b, 111c) 중 단위통체(111a)의 하측돌출부(113a)는 그 하부면이 하측돌출부(113a)의 외측면을 둘러싸는 상측돌출부(112b)의 상부면보다 하측에 위치한다. 즉, 서로 근접하는 단위통체(111a, 111b)의 접촉면에는 높이가 다른 영역이 형성된다. (도 5참조) 이에 상측에 위치하는 단위통체(111a)의 하측돌출부(113a)의 하부면의 틈새를 통하여 용융물(10)이 유출되는 경우, 이를 둘러싸도록 배치되는 하측에 위치하는 단위통체(111b)의 상측돌출부(112b)가 용융물(10)의 유출을 방지하는 유출 방지 댐의 역할을 한다. 이로 인해, 내통(110)의 내부에서 유동하는 용융물(10)이 각 단위통체(111a, 111b)의 연결부분을 통하여 내통(110)의 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 내통(110)의 내부에서 유동하는 용융물(10)은 각각의 단위통체(111a, 111b, 111c)의 연결틈새를 통하여 내통(110)의 외부로 유출되는 것이 방지될 수 있다.

가열부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 내통(110)의 외측면에서 외측으로 형성되는 내화재(121)와 내통(110)에서 이격 배치되는 유도코일(122)을 포함한다. 본 실시 예에서는 내화재(121)의 내부에 유도코일(122)이 배치되는 가열부(120)를 예시한다. 하지만 이에 한정하지 않고, 유도코일(122)은 내화재(121)의 외부에 위치할 수 있다. 즉, 유도코일(112)은 내화재(121)의 내부에 배치될 수 있고, 내화재(121)의 외부에서 내통(110)의 외측면에서 외측으로 이격 배치될 수 있다. 내화재(121)는 내화성 골재, 알루미나, 시멘트 및 인산염 화합물을 내화재(121)의 원료로서 포함할 수 있다. 바람직하게는 내화재(121)로서 알루미나 내화재(121)가 사용될 수 있다. 내화재(121)는 원료에 물을 가하여 혼련한 후 이를 형틀에 주입 성형한다. 내화재(121)는 내통(110)의 외부로 열이 발산하는 것을 억제 혹은 방지하는 역할을 한다. 또한, 내화재(121)의 내부에 유도코일(122)가 배치되는 경우, 내화재(121)는 유도코일(122)의 구조를 지지하는 역할 및 유도코일(122)을 보호하는 역할을 할 수 있다. 유도코일(122)은 전원공급기(미도시)로부터 인가되는 고주파 전원의 통로 역할을 한다. 이에 유도코일(122)은 전도체 재질로 제작될 수 있다. 본 실시 예에서는 일반적인 전도체에 비하여 상대적으로 가격이 저렴하고, 전기 전도도 및 열 전도도가 우수한 구리재질로 형성되는 유도코일(122)를 예시한다. 유도코일(122)에 고주파 전원을 인가하고, 인가되는 고주파 전원에 의해 내통(110)에 와전류를 생성, 이에 유도코일(122)는 내통(110)을 가열하는 가열원으로 사용될 수 있다. 이때, 유도코일(122)은 유도코일(122)에 인가되는 고주파 전원에 의하여 열이 발생할 수 있고, 이를 방지하기 위하여 유도코일(122)의 내부에는 냉매 예컨대 냉각수가 유동하는 통로가 형성될 수 있고, 냉매가 유동하는 통로에는 냉매공급수단(미도시)이 연결되어 유도코일(122)에 냉매를 공급할 수 있다. 공급되는 냉매와 유도코일(122)의 열교환에 의해 유도코일(122)의 온도 상승을 억제 혹은 방지할 수 있다. 이에 유도코일(122)이 가열되어 용융되는 것을 방지할 수 있다.

상부 포지션링(130)과 하부 포지션링(140)은 후술하는 플랜지(161)에 탈착 가능하게 장착되고, 적어도 일부가 내화재(121)의 내부에 위치하는 내통(110)의 상부 및 하부에 각각 삽입 접촉하여 내통(110)이 상하방향으로 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 고온의 용융물(10)과 접촉하여 내통(110)에 손상 예컨대 부식이 발생하는 경우, 상부 포지션링(130)과 하부 포지션링(140)을 배출관(100)에서 분리한 후, 용이하게 내통(110)을 분리 교체할 수 있다. 이를 위해 상부 포지션링(130)과 하부 포지션링(140)에서 플랜지(161)에 대면하는 후술하는 상측링몸체부(131)과 하측링몸체부(141)의 끝단에는 플랜지(161)에 결합 가능한 결합수단이 형성될 수 있다. (도 2 참조) 결합방식에는 예컨대 나사 결합 방식이 사용될 수 있다. 상측링몸체부(131)과 하측링몸체부(141)의 각 끝단에는 나사산이 형성되고, 이에 대응하여 후술하는 플랜지(161)의 내측면에 나사산이 형성되어 각 링몸체부(131, 141)와 플랜지(161)가 탈착 가능하게 결합할 수 있다.

상부 포지션링(130)은 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 그 내경(W1)이 상측돌출부(112a)의 내경(D1)보다 작고, 외경(W0)이 단위통체(111a)의 외경(D0)보다 큰 환형의 상측링몸체부(131) 및 단위통체(111a)의 내부로 삽입 가능하도록 상측링몸체부(131)의 하면에서 하측으로 돌출 형성되는 상측링연결부(132)를 포함할 수 있다. 상측링연결부(132)는 상측링몸체부(131)의 중심위치에 형성된 관통구의 둘레를 따라 형성되고, 형성된 상측링연결부(132)는 상부 포지션링(130)이 단위통체(111a)의 상부에 결합될 때, 상측링연결부(132)의 외측면이 상측돌출부(112a)의 내측면과 동일면상에 위치하도록 위치할 수 있다. 상측링몸체부(131)의 외경(W0)은 상측돌출부(112a)의 내경(D1)보다 크고, 내화재(121)의 외경보다 작을 수 있다. 상측링몸체부(131)의 끝단에는 후술하는 플랜지(161)와 결합할 수 있는 결합수단 예컨대 나사산이 형성될 수 있다.

하부 포지션링(140)은 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 그 내경(W1')이 하측돌출부(113c)의 외경(D0)보다 작고, 그 외경(W0')이 단위통체(111c)의 외경(D0)보다 큰 환형의 하측링몸체부(141)와 내부에 단위통체(111c)의 하측돌출부(113c)가 삽입 가능하도록 하측링몸체부(141)의 상면에서 상측으로 돌출 형성되고, 외측면이 하측돌출부의 외경(D2)보다 크게 형성되는 하측링연결부(142) 및 하측링연결부(142)의 상부에서 상측으로 돌출 형성되며, 내경(W1')이 하측돌출부(113c)의 외경(D0)보다 크거나 같고, 단위통체의 외경(D0)보다 작은 하측링돌출부(143)를 포함할 수 있다.

도 5를 참조하면, 상부 포지션링(130)과 하부 포지션링(140) 및 내통(110:111a, 111b, 111c)의 연결방법은 다음과 같다. 상측링연결부(132)의 적어도 일부가 상측돌출부(112a)의 내부에 삽입되어 상부 포지션링(130)이 내통(110)에 연결되고, 하측돌출부(113c)의 적어도 일부가 하측링돌출부(143)의 내부에 삽입되어 내통(110)이 하부 포지션링(140)에 연결되어 상기 통로를 형성할 수 있다. 이때, 상측링연결부(132)가 상측돌출부(112a)의 내측에 위치하고, 상측돌출부(112a)의 상부면이 상측링연결부(132)의 하부면 보다 높게 위치할 수 있다. 또한, 하측돌출부(113c)가 하부 포지션링(140)의 하측링돌출부(143)의 내측에 위치하고, 하측링돌출부(143)의 상부면이 하측돌출부(113c)의 하부면 보다 높게 위치할 수 있다. 이로 인해 상측링연결부(132)를 통과하여 내통(110)의 내부를 지나 하측링연결부(142)를 통과하는 용융물(10)이 단위통체(111a, 111b, 111c)의 상부 및 하부에서 단위통체(111a, 111b, 111c)의 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 포지션링(130)이 내통(100)에 결합될 때, 상측링연결부(132)의 하부면은 이에 근접하여 위치하는 단위통체(111a)의 상부면에서 이격되도록 결합될 수 있다. 이에 배출관(100)은 내통(110)이 열에 의해 팽창하는 경우 내통(110)의 팽창에 대응할 수 있는 여유 공간 (T1, T2)을 가지고, 이에 내통(110)의 팽창에 의해 발생할 수 있는 구조적인 손상을 방지할 수 있다.

자기장 차폐부(150)는 유도코일(122)이 생성하는 유도자장이 배출관(100)의 외부로 누출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해 자기장 차폐부(150)는 유도코일(122)의 외측면을 커버 가능한 형상 및 크기로 제작될 수 있다. 본 실시 예에서는 원통형상의 자기장 차폐부(150)를 예시한다. (도 2 및 도 3참조) 자기장 차폐부(150)는 높은 투자율을 가지는 강자성체 재질로 제작될 수 있다. 본 실시 예에서는 페라이트 재질로 제작되는 원통형의 자기장 차폐부(150)를 예시한다.

외통(160)은 배출관(100)의 외벽 역할을 하고, 배출관(100)의 구조를 지지하는 역할을 한다. 외통(160)의 크기 및 형상은 특별히 한정되지 않고, 배출관(100)의 각 구성부를 커버할 수 있는 크기 및 형상으로 제작될 수 있다. 본 실시 예에서는 원통형의 외통(160)을 예시한다. 외통(160)은 금속재질로 제작될 수 있다. 본 실시 예에서는 외통(160)은 스테인리스 강 재질로 제작되고, 이에 외통(160)은 목적하는 내부식성과 강도를 가질 수 있다. 외통(160)의 양단에는 외통(160)에 교차하는 방향으로 각각 플랜지(161)가 형성된다. 외통(160)의 단부의 둘레를 따라 형성되는 플랜지(161)의 내측면에는 상하부 포지션링(130, 140)을 결합시킬 수 있는 결합수단이 형성될 수 있고, 이에 상부 포지션링(130)과 하부 포지션링(140)은 플랜지(161)에 착탈 가능하게 각각 결합될 수 있다. 예컨대 플랜지(161)의 내측면에는 상술하는 상부 포지션링(130) 및 하부 포지션링(140)의 외측면에 형성되는 나사산에 대응하여 나사산이 형성될 수 있다. 플랜지(161)의 내측면에 형성된 나사산에 각 상하부 포지션링(130, 140)의 내측면에 형성된 나사산이 결합하여 상하부 포지션링(130, 140)이 플랜지(161)에 결합될 수 있다. 또한 플랜지(161)은 각 배출관(100)을 연결하는 역할을 한다. 이를 위해 플랜지(161)에는 플랜지(161)의 내외부를 관통하는 관통홀(미도시)이 형성될 수 있다. 이에 복수개의 배출관(100)이 결합되어 배출장치(1000)을 형성할 때, 각각의 배출관(100)은 관통홀을 통하여 볼트결합의 방식으로 연결될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 배출장치(1000)는 유도코일(122)을 사용함으로써 용융물(10)의 온도를 목적하는 온도로 제어할 수 있고, 이에 용융물(10)의 응고를 효과적으로 억제 혹은 방지할 수 있다. 또한, 내통(110)은 복수개의 단위통체(111a, 111b, 111c)가 결합하여 형성되고, 고온의 용융물(10)에 의해 복수개의 단위통체(111a, 111b, 111c) 중 어느 하나가 부식 또는 파손되는 경우, 상부 포지션링(130)을 분리한 후 손상된 단위통체(111a, 111b, 111c)을 분리하여 제거함으로써 배출장치(1000)를 효율적으로 수리할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 내통(110)은 상부 포지션링(130)과 이격되어 내화재(121)의 내부에 배치된다. 이러한 내통(110)과 상부 포지션링(130) 사이의 이격공간(T1)에 의해 조업 중 내통(110)의 열적 팽창에 기인하는 배출관(100)의 구조적인 손상을 방지할 수 있다. 한편, 조업 중 유도코일(122)은 유도코일(122)에 인가되는 고주파 전원에 의해 온도가 상승할 수 있고, 이에 유도코일(122)은 열적 변형 또는 손상을 받을 수 있다. 이를 방지하기 위하여 유도코일(122)의 내부에는 냉매가 이동하는 경로가 형성된다. 유도코일(122)은 냉매에 의하여 유도코일(122)의 온도상승이 억제되고 이에, 온도상승에 의한 유도코일(122)의 손상을 방지할 수 있다. 유도코일(122)과 외통(160)의 사이에는 자기장 차폐부(150)가 배치되고, 자기장 차폐부(150)는 유도코일(122)로부터 생성되는 유도자장의 흐름이 내통(110)을 향하도록 제어할 수 있다. 이에 내통(110)에 유도자장이 집중되어 유도가열의 효율이 향상될 수 있고, 배출관의 외부로 유도자장이 유출되는 것을 방지하여, 유도자장의 유출에 의한 조업사고를 방지할 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 비금속 용융로의 경우가 예시되었으나, 이외의 다양한 용융물 처리 설비에도 적용될 수 있다. 한편, 본 발명의 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 또한, 본 발명이 해당하는 기술분야에서의 업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100: 배출관 110: 내통
112: 상측돌출부 113: 하측돌출부
121: 내화재 122: 유도코일
130: 상부 포지션링 140: 하부 포지션링
150: 자기장 차폐부 160: 외통
1000: 배출장치

Claims (12)

1. 용융물을 배출하는 배출장치로서,
   상기 용융물이 이동하는 통로를 가지는 복수개의 배출관;
   상기 배출관들 중 적어도 하나의 배출관의 통로에서 이격 배치되는 유도코일; 및
   상기 복수개의 배출관의 외측에 위치하고, 상기 유도코일에 연결되는 전원공급기;를 포함하고,
   상기 복수개의 배출관은 상기 통로가 각각 연통하도록 결합되며,
   상기 배출관은,
   상하방향으로 연장 형성되고, 상기 상하방향으로 개방된 상기 통로를 내부에 가지는 내통;
   상기 내통의 외측면을 감싸도록 형성되는 내화재와 상기 내통에서 이격 배치되는 상기 유도코일을 가지는 가열부;
   상기 가열부의 상부에 형성되고, 상기 내통의 상부에 탈착하는 상부 포지션링; 및
   상기 가열부의 하부에 형성되고, 상기 내통의 하부에 탈착하는 하부 포지션링;을 포함하는 배출장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수개의 배출관 사이에는 실링재가 배치되는 배출장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 배출관들 중 용융물을 배출하는 단부측의 배출관 이외의 배출관에 상기 유도코일이 배치되는 배출장치.
   
4. 상하방향으로 연장 형성되고, 상기 상하방향으로 개방된 통로를 내부에 가지는 내통;
   상기 내통의 외측면을 감싸도록 형성되는 내화재와 상기 내통에서 이격 배치되는 유도코일을 가지는 가열부;
   상기 가열부의 상부에 형성되고, 상기 내통의 상부에 탈착하는 상부 포지션링; 및
   상기 가열부의 하부에 형성되고, 상기 내통의 하부에 탈착하는 하부 포지션링을 포함하는 배출관.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 가열부의 외측면을 감싸 형성되는 외통;
   상기 가열부와 상기 외통의 사이에 배치되는 자기장 차폐부를 포함하는 배출관.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 유도코일은 냉매가 유동하는 통로를 내부에 가지는 배출관.
   
7. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 내통은 상기 내통의 길이방향으로 정렬되는 단위통체를 적어도 하나 이상 포함하고,
   상기 단위통체는 상기 단위통체의 상부에서 상측으로 돌출되는 상측돌출부 및 상기 단위통체의 하부에서 하측으로 돌출되는 하측돌출부를 구비하는 배출관.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 상측돌출부의 내경은 상기 하측돌출부의 외경보다 크거나 같고, 상기 단위통체의 외경보다 작은 배출관.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 상부 포지션링은,
   내경이 상기 상측돌출부의 내경보다 작고, 외경이 상기 단위통체의 외경보다 큰 환형의 상측링몸체부;
   상기 단위통체의 내부로 삽입 가능하도록 상기 상측링몸체부의 하면에서 하측으로 돌출 형성되는 상측링연결부를 포함하는 배출관.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 하부 포지션링은,
    내경이 상기 하측돌출부의 외경보다 작고, 외경이 상기 단위통체의 외경보다 큰 환형의 하측링몸체부;
    내부에 상기 단위통체의 하측돌출부가 삽입 가능하도록 상기 하측링몸체부의 상면에서 상측으로 돌출 형성되고, 외측면이 상기 하측돌출부의 외경보다 크게 형성되는 하측링연결부;
    상기 하측링연결부의 상부에서 상측으로 돌출 형성되며, 내경이 상기 하측돌출부의 외경보다 크거나 같고, 상기 단위통체의 외경보다 작은 하측링돌출부를 포함하는 배출관.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 상측링연결부의 적어도 일부가 상기 상측돌출부의 내부에 삽입되어 상기 상부 포지션링이 상기 내통에 연결되고,
    상기 하측돌출부의 적어도 일부가 상기 하측링돌출부의 내부에 삽입되어 상기 내통이 상기 하부 포지션링에 연결되어 상기 통로를 형성하고,
    상기 상측링연결부의 하부면은 상기 단위통체의 상부면과 이격 배치되는 배출관.
    
12. 청구항 5에 있어서,
    상기 외통의 양단에는 상기 외통에 교차하는 방향으로 각각 플랜지가 형성되고,
    상기 상부 포지션링과 하부 포지션링은 상기 플랜지에 착탈 가능하게 각각 결합되는 배출관.
    

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