KR101527064B1 - 접합유리 제조를 위한 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 접합유리 제조를 위해 유리를 냉각하기 위한 장치로서, 소정의 형태로 형성된 유리의 상부와 하부에 위치하는 플레이트; 플레이트에 배치되어, 유리 표면으로 증기를 분사하는 복수 개의 분사 노즐; 복수 개의 분사 노즐과 쌍(pair)을 이루며 플레이트에 배치되며, 유리의 열을 흡열한, 분사 노즐에서 분사된 증기를 흡입하는 복수 개의 석션부; 및 분사 노즐에서 분사되는 증기 분사 속도와 석션부가 흡입하는 흡입 속도를 조절하는 제어부를 포함하여, 유리 표면의 온도를 균일하고 신속하게 냉각하는 효과와 비산물에 대한 내충격성이 증가되는 효과를 제공한다.

Description

접합유리 제조를 위한 냉각 장치{COOLING APPARATUS FOR MANUFACTURING LAMINATED GLASS}
본 발명은 접합유리 제조를 위한 냉각 장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 접합유리를 위해 유리 냉각시 분무된 액체의 기화열을 이용하여 유리에 안정적인 응력 분포를 만들어, 외부 충격에 강성을 가지는 접합유리를 제조하기 위한 냉각 장치에 관한 것이다.
유리에 외력이 가해지면 외력이 가해진 유리 표면에는 압축 응력이 발생하고, 그 반대 표면에는 인장 응력이 작용하여 깨지게 된다. 외력의 반대면에 압축 응력이 작용하도록 하면 유리의 깨짐 현상은 어느 정도 방지할 수 있는데, 이러한 원리를 이용하여 일반 유리보다 강도가 높은 접합유리(laminated glass)를 제작할 수 있다.
일반적으로 일반 유리를 약 700℃로 가열하였다가 급속히 냉각시키는 열처리 공정을 거치면서 일반 유리에 비해 인장 강도, 압축 강도, 충격 강도가 각각 3~5배, 1.5배, 3~8배 정도 우수하게 된다.
유리는 점탄성의 물질로, 가열된 후 냉각될 때 표면이 먼저 냉각되어 과냉각(supercooling) 액체가 된다. 이때, 열이 내부에서 표면으로 전달되는 동안 열전달 차이에 의해 응력이 발생하게 되는데, 표면 냉각 정도에 따라 압축 응력 정도에도 차이가 발생하게 되는 것이다.
통상 접합유리를 제작하는 산업 설비에서는 한 장 이상의 유리를 곡성형하기 위해, 평면 유리를 원하는 규격으로 절단하고 프레임(frame) 또는 몰드(mold) 위에 올려놓은 뒤에 유리의 연화점 이상으로 가열된 성형로에 투입하여, 자중 또는 외력에 의해 원하는 모양으로 곡성형한다. 이때, 어닐링(annealing) 및 냉각 단계를 거치면서 유리를 강화시킨다.
냉각 단계를 보다 자세히 설명하면, 성형로 내에서 연화 온도로 가열된 곡면 유리를 냉각수가 흐르는 파이프(이하, '수냉각 파이프'라 한다)를 이용하여, 냉각된 공기에 노출시켜 유리를 냉각시킨다.
그러나, 이와 같은 방법은 유리를 차가운 공기에 노출시킨다고 하더라도 곡면 유리의 형태와 수냉각 파이프의 배치에 따라 부위별로 냉각의 정도의 차이가 발생하게 되며, 이로 인해 유리 부위별로 응력의 차이가 발생하여 유리가 오히려 깨질 수 있는 문제점이 존재하였다. 설령, 부위별 냉각 차이가 크지 않아 냉각 과정에서 깨짐 현상이 발생하지 않는다고 하더라도 최종 생산된 접합 유리의 품질을 현격히 떨어트리는 문제점이 여전히 존재하였다.
이러한 문제점을 개선하기 위한 종래 기술들로는 "유리제품의 성형방법 및 그 장치(공개번호 특1997-0074701)," "유리제품 프레스성형설비용 냉각장치(공개번호 특2000-0001425)," "유리제품 냉각용 에어포머의 정류장치(공개번호 특2002-0047802)," "유리제품용 금형의 냉각장치(공개번호 특2002-0047803)," "음극선관 유리제품 성형장치용 냉각장치(공개번호 특2002-0053645)," "유리제품 냉각장치(공개번호 특2002-0072728)," "음극선관 유리 성형용 금형의 플런저 냉각장치(공개번호 특2003-0018773)," "강화유리 제조시스템의 냉각장치(공개번호 특2002-0061564)," "강화유리 제조시스템의 냉각장치(공개번호 특2002-0061566)," "강화유리 제조시스템의 냉각장치(공개번호 특2002-0061567)," "수직강화로를 이용한 곡강화유리 제조방법 및 그 장치(등록번호 10-0545489)" 또는 "유리성형장치용 냉각장치(공개번호 실2000-0017951)" 등이 있으나, 이들 기술들은 단순히 가열된 유리에 냉각 에어 또는 증기 분사를 이용하는 것에 해당하며, 분사된 에어 또는 증기가 유리의 열을 흡열한 후 유리 표면에서 잔류하는 문제점을 개선하지 못하였으며, 유리의 표면을 동시에 균일하게 냉각할 수 있는 기술적 사상을 제시하지 못하는 문제점이 여전히 존재하였다.
본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치는 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 해결과제를 가진다.
첫째, 열처리된 유리의 표면을 급속히 냉각할 수 있는 냉각 장치를 제공하고자 한다.
둘째, 열처리된 유리의 표면을 균일하게 냉각할 수 있는 냉각 장치를 제공하고자 한다.
셋째, 열처리된 유리의 표면의 냉각 효율을 극대화하기 위하여, 분사된 증기를 신속히 회수하는 냉각 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치는 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.
본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치는 접합유리 제조를 위해 유리를 냉각하기 위한 장치로서, 소정의 형태로 형성된 유리의 상부와 하부에 위치하는 플레이트; 상기 플레이트에 배치되어, 상기 유리 표면으로 증기를 분사하는 복수 개의 분사 노즐; 상기 플레이트에 배치되며, 상기 유리의 열을 흡열한, 상기 분사 노즐에서 분사된 증기를 흡입하는 복수 개의 석션부; 및 상기 분사 노즐에서 분사되는 증기 분사 속도와 상기 석션부가 흡입하는 흡입 속도를 조절하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치는 상기 유리의 상부 또는 하부에 위치되어, 상기 유리 표면의 열을 감지하는 열 감지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치의 상기 열 감지부는, 상기 유리의 상부 또는 하부에 위치되어, 상기 유리 표면 온도를 센싱하는 온도 센서; 및 상기 온도 센서로부터 상기 유리 표면 온도의 정보를 수신하여, 상기 유리의 열의 분포를 분석하는 열 분포 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치의 상기 제어부는, 복수 개의 상기 분사 노즐을 각각 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치는 상기 열 분포 분석부로부터 상기 유리의 열의 분포에 대한 정보를 수신하여, 상기 유리의 열 분포에 따른 상기 유리의 좌표를 분석하는 좌표 분석부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치의 상기 제어부는, 상기 좌표 분석부로부터 상기 유리의 열의 분포에 따른 상기 유리의 좌표 정보를 수신하여, 상기 유리의 표면이 균일하게 냉각되도록 상기 분사 노즐 또는 상기 석션부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치의 상기 증기는, 상기 유리의 표면에 잔사를 남기지 않는 물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치의 상기 증기는, 공기의 비중보다 큰 물질을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치의 상기 증기는, 물, 에탄올 또는 탄산가스 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치의 상기 석션부는, 상기 복수 개의 분사 노즐들 사이들에 배치되어, 상기 석션부의 인접한 분사 노즐들에서 분사되어, 상기 유리의 열을 흡열한 증기를 흡입할 수 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 열처리된 유리의 표면을 증기를 이용하여 급속히 냉각시킨다.
둘째, 분사된 증기가 열처리된 유리의 표면으로부터 열을 빼앗은 후, 석션을 통해 신속히 회수되는바, 흡열 효율이 극대화될 수 있다.
셋째, 증기에 포함되는 물질이 잔사를 남기지 않는바 최종 생산된 접합 유리의 표면에 이물질이 형성되지 않도록 한다.
넷째, 열처리된 유리의 표면을 분석하여, 유리 표면의 온도를 균일하게 냉각시킬 수 있다.
다섯째, 경량 유리 및 이종 유리의 동시 성형시 표면 압축 응력을 개선하고, 인쇄 및 코팅에 따른 계면 응력차를 개선하여, 궁극적으로는 접합 유리의 광학 품질과 강도를 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 접합유리 제조를 위한 냉각 장치의 구성들을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명을 구성하는 플레이트, 분사 노즐 및 석션부를 확대 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구성인 온도 센서가 센싱한 유리 온도의 분포를 도시한 열 분포도이다.
본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 접합유리 제조를 위한 냉각 장치를 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 접합유리 제조를 위한 냉각 장치의 구성들을 도시한 개략도이다. 도 2는 본 발명을 구성하는 플레이트, 분사 노즐 및 석션부를 확대 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 구성인 온도 센서가 센싱한 유리 온도의 분포를 도시한 열 분포도이다.
본 발명에 따른, 접합유리 제조를 위한 냉각 장치는 플레이트(10); 분사 노즐(11); 석션부(12); 및 제어부(20)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 소정의 형태로 형성된 유리(1)를 열처리한 후, 애나멜, 실버 등의 인쇄 과정을 거친 복 수개의 유리가 포개진 상태로 스켈레톤 또는 몰드(2) 위에 올려진 후, 로(furnace) 안으로 들어가며, 이 상태로 열처리가 이루어지게 된다.
플레이트(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 연화된 유리(1)의 상부 또는 하부에 위치하여, 연화된 유리(1)의 일면 또는 양면과 마주하게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플레이트(10)는 판의 형상을 하고 있으나, 반드시 편평한 플레이트(10)일 필요는 없으며, 몰드(2)의 굴곡에 맞게 굴곡이 형성될 수도 있다.
플레이트(10)의 재질에는 제한이 없으나, 연화 유리(1)가 약 700℃까지 가열되는 것을 고려하여, 내열성을 가지는 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
분사 노즐(11)은 플레이트(10) 중에서 연화 유리(1) 측의 일면에 배치되며, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 복수 개로 구성되어, 연화된 유리(1)의 전면(全面)을 커버할 수 있어야한다.
분사 노즐(11)은 연화된 유리(1)의 표면을 향하여 증기를 분사하는 구성이다. 증기의 비열은 공기의 비열보다 큰 것으로 이루어지는 것이 바람직하며, 이로 인해, 유리(1) 표면의 열을 일반적인 대류 방식으로 냉각하는 것에 비해 많은 열을 더 흡열하게 되어 유리(1)의 냉각 속도 및 효율을 높일 수 있어, 일반 유리에 비해 압축 응력층이 깊다.
여기서 증기는 증류수, 에탄올, 탄산 가스 중 적어도 하나 이상이 포함되며, 유리(1)의 표면에 잔사가 남지 않는 휘발성이 좋은 물질인 것이 바람직하다.
분사 노즐(11)의 토출구는 원형, 직선형, 사선, 방사, 노즐형 등의 모양을 적용할 수 있으며, 파이프 구경 및 길이에 따라 증기의 토출량을 조절하여 냉각하고자 하는 부위를 선택적으로 냉각하는 것이 가능하다.
분사 노즐(11)은 증기를 공급하는 가습부(미도시)와 파이프(도 1 등 참조)로 연결되며, 토출되는 증기의 양과 속도는 후술하게 되는 제어부(20)에 의해 조절가능하게 된다. 그리고 분사 노즐(11)들은 각기 독립적으로 분사되는 증기의 양을 조절이 가능하게 되어, 유리(1)의 표면에 따라 선택적인 냉각이 가능하다.
석션부(12)는 플레이트(10)에 배치되며, 분사 노즐(11)로부터 분사되어 유리(1)의 열을 흡열한 증기를 흡입하는 구성이다.
플레이트(10)의 테두리 부근에 형성된 분사 노즐(11)의 경우, 분사된 증기가 유리(1)의 열을 빼앗고 외부로 쉽게 방출될 수 있다. 반면, 플레이트(10)의 내부에 위치된 대다수의 복수 개의 분사 노즐(11)의 경우, 증기가 분사되어 유리(1)의 열을 빼앗은 이후 인접한 분사 노즐(11)에서 분사된 증기들 상호간의 충돌로 쉽게 외부로 방출되지 못하는 문제점이 있다. 이로 인해, 복수 개의 각각의 석션부(12)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수 개의 분사 노즐(11) 각각에 교대로 배치되어, 인접한 분사 노즐(11)로부터 토출되고 유리(1)의 열을 빼앗은 증기를 흡입하는 것이다.
배경 기술들에서 언급된 종래 기술들은 이러한 문제점을 해결하는 기술적 사상을 전혀 제시하지 못하였으며, 단순히 공냉식을 이용하여 유리(1)의 온도를 급격히 떨어트리는 부분에만 기술의 초점이 맞추어져 있었다.
제어부(20)는 분사 노즐(11)에서 분사되는 증기의 분사 속도(또는 증기량)를 조절할 수 있으며, 석션부(12)의 성능 즉, 흡열한 증기를 빨아들이는 속도(시간당 흡입하는 증기량)를 조절할 수 있다.
보다 구체적으로는, 제어부(20)는 상술한 가습부(미도시)와 연결되어, 분사 노즐(11)을 통해 분사되는 증기의 양 즉, 시간당 분사되는 증기량을 조절하는데, 이는 후술하게 되는 열 감지부(30, 40) 등의 구성과 연동되어 유리(1)의 표면 온도의 분포에 따라, 상대적으로 냉각되지 않은 유리(1)의 표면을 보다 집중적으로 냉각시키도록 하여 유리(1)의 표면 온도가 균일함을 유지하면서 냉각되도록 한다.
본 발명에 따른, 접합유리 제조를 위한 냉각 장치는 열 감지부(30, 40)를 더 포함할 수 있다.
열 감지부(30, 40)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유리(1)의 상부 또는 하부에 위치, 보다 구체적으로는 플레이트(10)에 위치하여 유리(1) 표면의 열을 감지한다.
열 감지부(30, 40)는 도 3에 도시된 바와 같이, 유리(1)의 열을 감지하는데, 이를 위하여 온도 센서(30); 및 열 분포 분석부(40)를 포함할 수 있다.
온도 센서(30)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유리의 상부 또는 하부에 위치하며, 보다 구체적으로는 플레이트(10)가 유리(1)를 대면하는 측면에 위치하여, 유리(1)의 표면 온도를 센싱한다.
온도 센서(30)는 산업적으로 이용되는 열 감지 센서이면 족하지만, 연화 유리(1)의 온도인 700℃ 부근의 온도를 측정할 수 있어야 함은 물론이며, 최종적으로 냉각된 유리(1)의 표면 온도까지 측정할 수 있어야 하며, 열 분포 분석부(40)로 측정된 온도 데이터를 전송할 수 있어야 하는바, 타 기기와의 데이터 통신이 가능한 온도계일 것이 바람직하다.
열 분포 분석부(40)는 온도 센서(30)로부터 유리(1)의 표면 온도 정보를 수신하고, 도 3에 도시된 바와 같이, 유리(1) 표면 상의 온도 분포를 거시적으로 분석한다.
도 3에 도시된 것은 온도 센서(30)가 측정한 온도 정보를 열 분포 분석부(40)가 분석한 유리(1) 표면 온도인데, 붉은 부분이 상대적으로 온도가 높은 부분이며, 파란 부분은 상대적으로 온도가 낮은 부분이다.
본 발명에 따른, 접합유리 제조를 위한 냉각 장치는 좌표 분석부(50)를 더 포함할 수 있다.
좌표 분석부(50)는 열 분포 분석부(40)로부터 유리(1)의 열 분포에 대한 정보를 수신하며, 이후 유리(1)의 형상에 따른 좌표를 추출하고, 열 분포에 대한 정보를 좌표에 맵핑(mapping)하여, 유리의 열 분포에 따른 좌표를 추출하는 것이다.
이 경우, 제어부(20)는 좌표 분석부(50)로부터 상술한 바와 같은, 유리(1)의 열의 분포에 따른 유리(1)의 좌표 정보를 수신하며, 좌표에 해당하는 분사 노즐(11)을 개별적으로 제어하여, 상대적으로 냉각 효율이 떨어지는 부분에 대하여 냉각의 효율을 높이도록 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.
1: 유리
2: 몰드
3: 수냉각 파이프
10: 플레이트
10a: 상부 플레이트
10b: 하부 플레이트
11a, 11b: 분사 노즐
12a, 12b: 석션부
20: 제어부
30: 온도 센서
40: 열 분포 분석부
50: 좌표 분석부

Claims (10)

  1. 접합유리 제조를 위해 유리를 냉각하기 위한 장치에 있어서,
    소정의 형태로 유리의 상부와 하부에 위치하는 플레이트;
    상기 플레이트에 배치되어, 상기 유리 표면으로 증기를 분사하는 복수 개의 분사 노즐;
    상기 플레이트에 배치되며, 상기 분사 노즐에서 분사된, 상기 유리의 열을 흡열한 증기를 흡입하는 복수 개의 석션부; 및
    상기 분사 노즐에서 분사되는 증기 분사 속도와 상기 석션부가 흡입하는 흡입 속도를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉각 장치는,
    상기 유리의 상부 또는 하부에 위치되어, 상기 유리 표면의 열을 감지하는 열 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 열 감지부는,
    상기 유리의 상부 또는 하부에 위치되어, 상기 유리 표면 온도를 센싱하는 온도 센서; 및
    상기 온도 센서로부터 상기 유리 표면 온도의 정보를 수신하여, 상기 유리의 열의 분포를 분석하는 열 분포 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    복수 개의 상기 분사 노즐을 각각 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 냉각 장치는,
    상기 열 분포 분석부로부터 상기 유리의 열의 분포에 대한 정보를 수신하여, 상기 유리의 열 분포에 따른 상기 유리의 좌표를 분석하는 좌표 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 좌표 분석부로부터 상기 유리의 열의 분포에 따른 상기 유리의 좌표 정보를 수신하여, 상기 유리의 표면이 균일하게 냉각되도록 상기 분사 노즐 또는 상기 석션부를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  7. 청구항 제1항에 있어서, 상기 증기는,
    상기 유리의 표면에 잔사를 남기지 않는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 증기는,
    공기의 비중보다 큰 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 증기는,
    물, 에탄올 또는 탄산가스 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 석션부는,
    상기 복수 개의 분사 노즐들 사이들에 배치되어, 상기 석션부의 인접한 분사 노즐들에서 분사되어, 상기 유리의 열을 흡열한 증기를 흡입하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
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