KR101675836B1 - 도자기용 가마 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도자기용 가마 및 이를 이용한 도자기 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 가스 조절장치 및 가열실 내측에 단열층이 구비되어 가스 사용량의 기존 대비 40%이상 절감시키고, 가마의 사용시간을 줄여 사용횟수를 늘일 수 있는 도자기용 가마 및 이를 이용한 도자기 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 내측에 도자기를 구울 수 있는 가열실이 형성되는 가마본체; 상기 가마본체의 하부에 결합되어 외측으로 인출입되고, 그 상부에 도자기가 놓이되, 그 하부에 공기가 통과되도록 상기 가열실과 연통되는 공기 통과공이 형성되는 서랍; 상기 가마본체의 일측에 가마본체의 내측으로 가스를 공급하되, 둘 이상으로 구비되는 가스공급부; 및 사용자의 설정에 따라 상기 가스공급부로 유입되는 가스의 양 및 개폐를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

도자기용 가마 및 이를 이용한 도자기 제조방법{Kiln for ceramic and manufacturing method of its}

본 발명은 도자기용 가마 및 이를 이용한 도자기 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 가스 조절장치 및 가열실 내측에 단열층이 구비되어 가스 사용량의 기존 대비 40%이상 절감시키고, 가마의 사용 시간을 줄여 사용횟수를 늘일 수 있는 도자기용 가마 및 이를 이용한 도자기 제조방법에 관한 것이다.

가마는 소성(燒成), 용융(熔融) 등의 열처리 공정을 수행하기 위해서 사용하는 장치로, 주로 도자기 등의 제조에 사용된다. 도자기 제조에 사용되는 일반적인 가마는 화구를 통한 소성실 내부에 열기를 보내고, 상승 열기를 소성실 아래에 위치한 연도를 통하여 배출하고, 이 열기가 굴뚝을 통해 배출하는 구조로 이루어진다.

일반적으로 도자기는 하나의 소성실에서 초벌구이와 재벌구이를 하는 방식으로 제조된다. 즉, 도자기 기물을 제작하여 소성실에 재임하고, 소성실을 초벌구이에 적당한 온도(약 800~850℃)로 가열하여 초벌구이 한다. 그리고 초벌구이된 도자기 기물을 소성실에서 꺼내어 도자기 기물에 유약을 바르고, 초벌구이가 이루어진 소성실에 도자기 기물을 재임하여 다시 재벌구이에 적당한 온도(약 1200~1350℃)로 재가열하여 재벌구이 한다.

이와 같이 종래의 도자기의 제조방식은 도자기 기물에 유약을 바르기 위해 하나의 소성실을 이용하여 초벌구이와 재벌구이로 나누어 제조하는 방식을 채택하고 있다.

상기한 가마는 그 내부에 도자기를 수납하고 가스나 전기를 이용하여 도자기를 구울 때, 태토(胎土)와 유약에 남은 수분이 증발되면서 가마 내부에 수분이 수증기 형태로 채워지게 된다. 이때, 이러한 수분으로 인해 도자기의 유약이 희석되는 등 도자기의 색상이 변색되므로, 가마 내부의 수분을 외부로 배출시켜주어야만 한다. 뿐만 아니라, 상기 전기식 가마의 경우에는 수분이 전기히터에 응축되면서 전기적으로 단락되거나 히터선이 끊어지는 등 전기히터가 손상되거나 수명이 단축될 수 있는 심각한 문제가 발생하므로, 가마 내부의 수분을 배출시키는 작업은 매우 중요하다.

그런데, 작업자는 가마에 구비된 보조도어를 수동으로 개방시켜 수분을 배출시키고 있는 실정이므로, 작업자가 실수로 보조도어를 적절한 시점에 개방시키지 않게 되면 도자기의 색상이 변색되는 등 도자기의 품질이 떨어지게 될 뿐만 아니라 전기식 가마의 경우에는 전기히터가 손상되는 문제가 있다. 또한, 작업자는 가마 내부의 온도가 일정온도가 유지되어 수분을 배출해야 할 시간을 맞추어서 보조도어를 개방시켜야 하므로, 작업자는 가마를 수시로 점검하기 위해 가마 주변에 머물러 있어야 하는 등 작업이 매우 번거로운 문제가 있다.

또한, 가스식 가마의 경우 가마 사용 중에 가스가 외측으로 유출될 경우 화재사고와 같은 안전사고가 일어날 수 있을 뿐만 아니라, 작업자가 실수로 가마의 온도를 시간에 맞춰 조절하여 주지 못할 경우 도자기가 깨지거나 과도하게 가열되어 양질의 도자기를 얻지 못하는 문제점도 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-1148382호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 가스 조절장치 및 가열실 내측에 단열층이 구비되어 가스 사용량의 기존 대비 40%이상 절감시키고, 가마의 사용시간을 줄여 사용횟수를 늘일 수 있으며, 이로 인해 양질의 도자기를 얻을 수 있는 도자기용 가마 및 이를 이용한 도자기 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 내측에 도자기를 구울 수 있는 가열실이 형성되는 가마본체; 상기 가마본체의 하부에 결합되어 외측으로 인출입되고, 그 상부에 도자기가 놓이되, 그 하부에 공기가 통과되도록 상기 가열실과 연통되는 공기 통과공이 형성되는 서랍; 상기 가마본체의 일측에 가마본체의 내측으로 가스를 공급하되, 둘 이상으로 구비되는 가스공급부; 및 상기 가스공급부로 유입되는 가스의 양 및 개폐를 제어하는 제어부를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 가열실은, 그 내측면에 세라믹울층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 세라믹울층은, 그 표면에 인코넬층이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 가스공급부는, 상기 가스공급부로 유입되는 가스의 양을 조절하는 제어밸브; 상기 가스공급부로 유입되는 가스가 누출되면 이를 차단하는 가스차단밸브; 및 상기 가스공급부로 유입되는 가스에 불꽃을 튀겨 점화시키는 점화부를 더 포함한다.

본 발명의 다른 일면은, 일정 모양으로 형성되는 도자기를 가마본체에 넣고, 25분~35분 250도로 가열하는 제1 단계와, 50~70분 500도로 가열하는 제2 단계와, 50~70분 700도로 가열하는 제3 단계와, 50~70분 850도로 가열하는 제4 단계를 포함하는 초벌구이;와, 상기 초벌구이를 마친 도자기에 유약을 바른 후 건조시키는 제5 단계; 상기 유약을 발라 건조시킨 도자기를 50~70분 300도로 가열하는 제6 단계와, 50~70분 700도로 가열하는 제7 단계와, 50~70분 900도로 가열하는 제8 단계와, 50~70분 1100도로 가열하는 제9 단계와, 50~70분 1250도로 가열하는 제10 단계와, 80~110분 1230도로 가열한 후 도자기를 완성하는 제11단계를 포함하는 재벌구이; 의 단계를 포함하여 도자기가 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 도자기용 가마 및 이를 이용한 도자기 제조방법에 의하면, 기존의 도자기용 가마에 가스조절장치 및 가열실의 내측면에 인코넬과 같은 단열층을 형성하게 되면, 가스 사용량의 40% 이상을 절감할 수 있어 경제성이 높아지는 효과가 있다.

또한, 각 단계별 온도에 따라 정확한 가스양을 가열실로 공급할 수 있어 불필요한 가열시간을 줄일 수 있게 되므로 가마의 사용기간을 늘릴 수 있으며, 가열실의 내부 온도편차를 줄일 수 있어 도자기의 수율을 증가시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 도자기용 가마를 개략적으로 나타낸 정면도.
도 2는 도 1의 측면도.
도 3은 도 2의 사용상태도.
도 4는 본 발명의 도자기용 가마에 구비되는 가스공급부의 모습을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 도자기용 가마를 이용한 도자기 제조방법의 공정 순서를 나타낸 공정도.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명의 도자기용 가마 및 이를 이용한 도자기 제조방법을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 도자기용 가마를 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1의 측면도이며, 도 3은 도 2의 사용상태도이고, 도 4는 본 발명의 도자기용 가마에 구비되는 가스공급부의 모습을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 도자기용 가마는, 내측에 도자기를 구울 수 있는 가열실(101)이 형성되는 가마본체(100)가 구비된다. 상기 가마본체(100)는 복수의 황토 벽돌을 서로 엇갈리도록 쌓고, 각각의 접촉면은 기밀성 및 내열성을 높이기 위하여 진흙을 개어서 서로 접합하게 된다.

또한, 상기 가열실 내측면에는 단열성 및 기밀성을 높이기 위해 세라믹 하드보드로 단열을 하고, 상기 진흙 벽돌들의 틈새 및 곡면을 메우기 위해 세라믹울층으로 단열을 하게 된다.

게다가 상기 세라믹울층의 표면에는 인코넬층이 더 형성된다. 상기 세라믹울층을 보호하고 단열효과를 극대화하기 위한 것이다.

상기한 인코넬은 니켈을 주체로 하여 15%의 크로뮴, 6∼7%의 철, 2.5%의 타이타늄, 1% 이하의 알루미늄ㅇ망가니즈ㅇ규소를 첨가한 내열합금이다. 내열성이 좋고, 900℃ 이상의 산화기류(酸化氣流) 속에서도 산화하지 않고, 황을 함유한 대기에도 침지되지 않는다. 따라서 가마본체(100)의 내구성을 향상시킴과 동시에 단열효과를 높여 가마의 수명이 연장된다.

그리고 도면에 구체적으로 도시되진 않았지만 상기 가마본체(100)에는 연통, 굴뚝 및 수분배출공 등이 형성되어 연소실(101)의 도자기 구울 환경을 적절하게 유지시켜 두게 된다.

또한, 도면에 구체적으로 도시되진 않았지만 상기 가마본체(100)의 정면에는 도어가 결합되어 있어 연소실(101)을 가열할 시 도어를 닫아 외기와 차단한 상태에서 연소실(101)을 가열하게 된다.

한편, 상기 가마본체(100)의 하부에 결합되어 외측으로 인출입되고, 그 상부에 도자기가 놓이되, 그 하부에 공기가 통과되도록 상기 가열실(10)과 연통되는 공기 통과공(111)이 형성되는 서랍(110)이 형성된다.

또한, 상기 공기 통과공(111)은 가열실(101)에서 데워진 열기가 상기 공기 통과공(111)을 통과함으로서 도자기의 측면 및 하부에도 열기가 골고루 가해지도록 하여 양질의 도자기를 얻게 되는 것이다.

게다가 상기 서랍(110)의 하부 전후방 양측에는 휠(112)이 구비되며, 상기 휠(112)의 하부면 즉, 지면에는 상기 휠(112)의 위치와 대응되는 위치에 레일(113)이 형성된다. 이는 서랍(110)의 인출입을 원활하게 하기 위한 것이다.

한편, 상기 가마본체(100)의 일측에 가마본체(100)의 내측으로 가스를 공급하되, 둘 이상으로 구비되는 가스공급부(120)가 구비된다.

상기 가스공급부(120)에 대하여 구체적으로 살펴보면, 상기 가스공급부(120)는, 상기 가스공급부(120)로 유입되는 가스의 양을 조절하는 제어밸브(121)와, 상기 가스공급부(120)로 유입되는 가스가 누출되면 이를 차단하는 가스차단밸브(122) 및 상기 가스공급부(120)로 유입되는 가스에 불꽃을 튀겨 점화시키는 점화부(123)로 구성된다.

한편, 사용자의 설정에 의해서 상기 가스공급부(120)로 유입되는 가스의 양 및 개폐를 제어하는 제어부(130)가 구비된다. 상기 제어부(130)는 구체적으로 상기한 제어밸브(121)의 개도, 가스차단밸브(122)의 개폐 및 상기 점화부(123)의 점멸을 제어하여 가열실(101) 내부의 온도를 적절하게 유지시켜 주게 된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 도자기용 가마의 사용상태에 대하여 살펴보기로 한다.

우선, 작업자는 서랍(110)을 가마본체(100)의 외측으로 인출하여 그 상부에 초벌구이 할 도자기를 올려놓게 된다. 이때 서랍(110)은 그 하부에 휠(112)이 구비되어 있어 레일(113)을 통해 쉽게 인출될 수 있다.

한편, 상기 가스차단밸브(122)는 가스공급부(120)에 구비되는 가스감지 센서의 감지에 의해 작동되는 것으로, 가스가 유출되면 이를 감지하여 제어부(130)에서 상기 가스차단밸브(122)를 닫아 안전사고를 방지하게 된다.

또한, 가스공급부(120)를 통하여 가열실(101)의 내측으로 유입되는 가스의 양을 제어부(130)를 통하여 조절할 수 있게 되어 정확한 온도조절이 가능하게 된다.

이후 초벌구이를 마친 도자기들은 다시 서랍(110)을 인출하여 유약을 바른 후 다시 서랍(110)을 인입시켜 재벌구이를 통하여 도자기를 완성하게 된다.

이하, 본 발명의 도자기용 가마를 이용한 도자기 제조방법에 대하여 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명의 도자기용 가마를 이용한 도자기 제조방법의 공정 순서를 나타낸 공정도이다.

도 5를 참조하면, 일정 모양으로 형성되는 도자기를 가마본체(100)에 넣고, 사용자가 설정하는 값에 따라서 25분~35분 250도로 가열(S10)하게 된다.

이후, 50~70분 500도로 가열(S20)하는 단계, 50~70분 700도로 가열(S30)하는 단계 및 50~70분 850도로 가열(S40)하는 단계를 거쳐 초벌구이를 마치게 된다.

따라서 초벌구이는 총 4단계를 거치게 되며, 각 단계의 구별은 제어밸브의 개도의 정도에 의하여 가열실 내부 온도를 조절함으로 이루어진다.

이후 상기 초벌구이를 마친 도자기에 유약을 바른 후 건조(S50)시켜 재벌구이를 준비하게 된다.

이후, 유약을 발라 건조시킨 도자기를 사용자가 설정한 값에 따라서 50~70분 300도로 가열(S60)하고, 50~70분 700도로 가열(S70)하게 된다.

이후, 50~70분 900도로 가열(S80)하는 단계, 50~70분 1100도로 가열(S90)하는 단계 및 50~70분 1250도로 가열(S100)하게 된다.

마지막으로 80~100분 1230도로 가열(S110)을 유지함으로서 도자기를 완성하게 된다.

따라서 재벌구이는 총 6단계를 거치게 되며, 초벌구이와 마찬가지로 각 단계의 구별은 제어밸브의 개도의 정도에 의하여 가열실 내부 온도를 조절함으로 이루어진다.

한편, 가장 이상적이고 양질의 도자기를 얻기 위해서는 최초 도자기를 가마본체(100)에 넣고 30분 250도로 가열(S10)하게 된다.

이후, 60분 500도로 가열(S20)하는 단계, 60분 700도로 가열(S30)하는 단계 및 60분 850도로 가열(S40)하는 단계를 거쳐 초벌구이를 마치게 된다.

이후 상기 초벌구이를 마친 도자기에 유약을 바른 후 건조(S50)시켜 재벌구이를 준비하게 된다.

이후, 유약을 발라 건조시킨 도자기를 60분 300도로 가열(S60)하고, 60분 700도로 가열(S70)하게 된다.

이후, 60분 900도로 가열(S80)하는 단계, 60분 1100도로 가열(S90)하는 단계 및 60분 1250도로 가열(S100)하게 된다.

마지막으로 90분 1230도로 가열(S110)을 유지함으로서 재벌구이를 마쳐 도자기를 완성하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 도자기용 가마 및 이를 이용한 도자기 제조방법에 따르면 기존의 도자기용 가마에 가스조절장치 및 가열실의 내측면에 인코넬과 같은 단열층을 형성하게 되면, 가스 사용량의 40% 이상을 절감할 수 있어 경제적이다.

또한, 불필요한 가열시간을 줄일 수 있어 가마의 사용기간을 늘릴 수 있으며, 가열실의 내부 온도편차를 줄일 수 있어 도자기의 수율을 증가시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 도자기용 가마 및 이를 이용한 도자기 제조방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 가마본체 101 : 가열실
102 : 인코넬층 110 : 서랍
111 : 공기 통과공 112 : 휠
113 : 레일 120 : 가스공급부
121 : 제어밸브 122 : 가스 차단밸브
123 : 점화부 130 : 제어부

Claims (5)

1. 내측에 도자기를 구울 수 있는 가열실이 형성되는 가마본체; 상기 가마본체의 하부에 결합되어 외측으로 인출입되고 그 상부에 도자기가 놓이며 그 하부에 공기가 통과되도록 상기 가열실과 연통되는 공기 통과공이 형성되는 서랍; 상기 가마본체의 일측에 가마본체의 내측으로 가스를 공급하며 둘 이상으로 구비되는 가스공급부; 및 상기 가스공급부로 유입되는 가스의 양 및 개폐를 제어하여 상기 가열실의 온도를 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성되는 도자기용 가마에 있어서,
   상기 가열실은 그 내측면이 세라믹 하드보드로 구성되고, 상기 가열실을 구성하는 벽돌들의 틈새와 상기 가열실의 곡면 부분에는 세라믹울층이 형성되는 한편 상기 세라믹울층의 표면에는 인코넬층이 더 형성되며,
   상기 제어부는 초벌구이 단계와 재벌구이 단계로 구분하여 상기 가열실의 온도를 제어하도록 설정되되 상기 초벌구이 단계는 25분~35분 250도로 가열하는 제1 단계(S10), 50~70분 500도로 가열하는 제2 단계(S20), 50~70분 700도로 가열하는 제3 단계(S30), 50~70분 850도로 가열하는 제4 단계(S40)를 포함하는 이루어지며, 상기 재벌구이 단계는 50~70분 300도로 가열하는 제6 단계(S60), 50~70분 700도로 가열하는 제7 단계(S70), 50~70분 900도로 가열하는 제8 단계(S80), 50~70분 1100도로 가열하는 제9 단계(S90), 50~70분 1250도로 가열하는 제10 단계(S100), 80~100분 1230도로 가열하는 제11단계(S110)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도자기용 가마.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 가스공급부는,
   상기 가스공급부로 유입되는 가스의 양을 조절하는 제어밸브;
   상기 가스공급부로 유입되는 가스가 누출되면 이를 차단하는 가스차단밸브; 및
   상기 가스공급부로 유입되는 가스에 불꽃을 튀겨 점화시키는 점화부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도자기용 가마.
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