KR102242451B1 - 유리 원료 용융 장치 및 용융 유리의 제조방법 - Google Patents

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니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 유리 원료 용융 장치(11)는, 유리 원료를 용융하는 용융 가마(12)와, 용융 가마(12) 내의 기체를 용융 가마(12) 외부로 도출하는 연도(13)와, 연도(13)를 지나는 기체를 외부를 향해 강제적으로 배기하는 배기 장치(14)를 구비한다. 연도(13)는, 용융 가마(12)에 서로 독립하여 접속되는 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)과, 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)이 합류하는 본관(17)을 구비한다. 배기 장치(14)는, 본관(17)에 설치된다. 용융 유리의 제조방법은, 유리 원료 용융 장치(11)의 용융 가마(12) 내의 기체를 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)을 통해 본관(17)으로 유도하는 제1 배기 단계와, 제1 지관(15) 및 제2 지관(16) 중의 어느 일방의 지관을 통해 본관(17)으로 유도하는 제2 배기 단계를 구비한다.

Description

유리 원료 용융 장치 및 용융 유리의 제조방법
[0001] 본 발명은, 유리 원료 용융 장치 및 용융 유리의 제조방법에 관한 것이다.
[0002] 유리 원료를 용융하여 용융 유리를 생성하는 유리 원료 용융 장치로서는, 유리 원료 등을 용융하는 용융 가마와, 용융 가마 내의 기체를 외부로 도출하는 연도(煙道, flue)를 구비하는 구성이 알려져 있다(특허문헌 1).
[0003] 일본 실용신안 공개공보 S61-137630호
[0004] 고품질의 용융 유리를 얻기 위해서는, 용융 가마 내의 기체를 적절히 배기함으로써, 용융 가마의 내부 공간의 분위기(압력, 온도 등)를 안정시키는 것이 중요하다. 상기 종래의 유리 원료 용융 장치에 있어서는, 연도에 용융 유리에 근거하는 퇴적물이 퇴적되는 경우가 있다. 연도에 있어서 퇴적물의 급격한 증가가 생기면, 연도를 흐르는 기체의 유량이 급격하게 저하되거나, 퇴적물에 의해 연도가 폐색(閉塞)되거나 하는 경우가 있다. 이 경우, 연도로부터 퇴적물을 없애는 유지 관리(maintenance) 작업을 완료할 때까지 품질이 안정된 용융 유리를 얻기가 어렵다. 이로 인해, 예컨대, 용융 유리를 이용해 제조되는 유리 물품의 수율(收率)이나 생산성을 저하시킬 우려가 있다.
[0005] 본 발명은, 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 용융 가마의 내부 공간의 분위기를 안정화함으로써, 품질이 안정된 용융 유리를 용이하게 얻도록 한 유리 원료 용융 장치 및 용융 유리의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
[0006] 상기 과제를 해결하는 유리 원료 용융 장치는, 유리 원료를 용융하는 용융 가마와, 상기 용융 가마 내의 기체를 상기 용융 가마 외부로 도출하는 연도와, 상기 연도를 지나는 기체를 외부를 향해 강제적으로 배기하는 배기 장치를 구비한 유리 원료 용융 장치로서, 상기 연도는, 상기 용융 가마에 서로 독립하여 접속되는 제1 지관(branch line) 및 제2 지관과, 상기 제1 지관 및 상기 제2 지관이 합류하는 본관(main line)을 구비하며, 상기 배기 장치는 상기 본관에 설치되어 있다.
[0007] 이 구성에 의하면, 예컨대, 유리 원료 용융 장치의 제1 지관 및 제2 지관의 어느 일방(一方)에 있어서 퇴적물의 급격한 증가가 생긴 경우라 하더라도, 제1 지관 및 제2 지관의 타방(他方)과 본관에 의해 용융 가마 내의 기체를 안정적으로 배기할 수가 있다.
[0008] 상기 유리 원료 용융 장치에 있어서, 상기 제1 지관은, 퇴적물을 꺼낼 수 있게 하는 제1 개폐부를 구비하는 동시에, 상기 제2 지관은, 퇴적물을 꺼낼 수 있게 하는 제2 개폐부를 구비하며, 상기 제1 지관을 상기 제1 개폐부보다 상류 측 및 하류 측에서 폐쇄 가능하게 하는 제1 폐쇄 장치와, 상기 제2 지관을 상기 제2 개폐부보다 상류 측 및 하류 측에서 폐쇄 가능하게 하는 제2 폐쇄 장치를 더 구비하는 것이 바람직하다.
[0009] 이 구성에 의하면, 제1 지관 또는 제2 지관을 제1 폐쇄 장치 또는 제2 폐쇄 장치에 의해 폐쇄할 수 있기 때문에, 제1 개폐부 또는 제2 개폐부로부터 퇴적물을 없애는 유지 관리 작업을 용이하고 안전하게 행할 수가 있다. 또, 제1 폐쇄 장치 또는 제2 폐쇄 장치에 의해, 제1 지관과 제2 지관을 별개로 독립하여 폐쇄할 수 있다. 이 때문에, 제1 개폐부 또는 제2 개폐부로부터 퇴적물을 없애는 유지 관리 작업 중에 있어서, 제1 개폐부 또는 제2 개폐부로부터 용융 가마 내에 불필요한 외기(外氣)가 유입되는 것을 억제할 수가 있다. 따라서, 상기 유지 관리 작업 중에 있어서도, 용융 가마의 내부 공간의 분위기가 안정되기 쉽다.
[0010] 상기 유리 원료 용융 장치에 있어서, 상기 제1 지관 및 상기 제2 지관이 상기 용융 가마의 측벽부에 접속되고, 상기 제1 지관은, 하방으로 연장되는 제1 하강 지관을 구비하는 동시에, 상기 제2 지관은, 하방으로 연장되는 제2 하강 지관을 구비하며, 상기 제1 지관의 하류단(端)은, 상기 제1 지관의 상류단보다 낮은 위치에 설치되는 동시에, 상기 제2 지관의 하류단은, 상기 제2 지관의 상류단보다 낮은 위치에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
[0011] 이 구성에 의하면, 제1 지관 및 제2 지관에 퇴적된 퇴적물이 하류 측으로 유도되기 쉬워지기 때문에, 퇴적물이 용융 가마 내부로 낙하하는 것을 억제할 수가 있다.
상기 유리 원료 용융 장치에 있어서, 상기 본관은, 내화물로 구성되는 상류 본관과, 상기 상류 본관의 하류단에 접속되는 동시에 금속으로 구성되는 하류 본관을 가지는 것이 바람직하다.
[0012] 이 구성에 의하면, 비교적 고온이 되는 상류 본관에 대해서는, 내화물에 의해 내구성을 확보할 수가 있다. 또, 상류 본관보다 저온이 되는 하류 본관에 대해서는, 금속에 의해 구성함으로써, 구조를 간소화하거나 기밀성을 높이거나 하기가 용이해진다.
[0013] 상기 유리 원료 용융 장치는, 상기 하류 본관에 설치되며, 상기 본관의 통기량을 조정 가능하게 하는 통기량 조정 장치를 더 구비하는 것이 바람직하다.
상벽돌 같이 금속으로 구성되는 하류 본관에 통기량 조정 장치를 설치함으로써, 통기량 조정 장치의 접속 부분의 기밀성을 높이기가 용이해진다.
[0014] 상기 유리 원료 용융 장치는, 예컨대, 용융 유리 중에 있어서의 B2O3의 함유량이 5질량% 이상이 되는 유리 원료의 용융에 이용할 수도 있다.
예컨대, 상기의 유리 원료의 용융에서는, 휘발 성분이 비교적 생기기 쉽고, 유리 원료 용융 장치의 연도에 퇴적물이 퇴적되기 쉬운 경향이 있다. 즉, 종래의 장치에서는, 연도의 퇴적물이 요인이 되어 용융 유리의 품질이 불안정해지기 쉽다. 이러한 유리 원료를 이용했다 해도, 상술한 유리 원료 용융 장치에 의하면, 품질이 안정된 용융 유리를 얻기가 용이해진다.
[0015] 상기 과제를 해결하는 용융 유리의 제조방법은, 상기 유리 원료 용융 장치를 이용하는 용융 유리의 제조방법으로서, 상기 용융 가마 내의 기체를 상기 제1 지관 및 상기 제2 지관을 통해 상기 본관으로 유도하는 제1 배기 단계와, 상기 용융 가마 내의 기체를 상기 제1 지관 및 상기 제2 지관 중의 어느 일방의 지관을 통해 상기 본관으로 유도하는 제2 배기 단계를 구비한다.
[0016] 이 방법에 의하면, 용융 유리를 상기 제1 배기 단계에서 제조하고 있을 때에, 예컨대, 제1 지관 및 제2 지관 중의 어느 일방에 있어서 퇴적물의 급격한 증가가 생긴 경우라 하더라도, 제2 배기 단계에 의해 용융 가마 내의 기체를 배기할 수가 있다.
[0017] 용융 유리의 제조방법은, 상기 유리 원료 용융 장치를 이용하는 용융 유리의 제조방법으로서, 상기 용융 가마 내의 기체를 상기 제1 지관 및 상기 제2 지관을 통해 상기 본관으로 유도하는 제1 배기 단계와, 상기 용융 가마 내의 기체를 상기 제1 지관 및 상기 제2 지관 중의 어느 일방의 지관을 통해 상기 본관으로 유도하는 제2 배기 단계를 구비하며, 상기 제2 배기 단계는, 상기 제1 폐쇄 장치에 의해 상기 제1 지관을 폐쇄한 상태, 및 상기 제2 폐쇄 장치에 의해 상기 제2 지관을 폐쇄한 상태 중의 어느 일방의 상태를 포함하고, 상기 제1 지관을 폐쇄한 상태에 있어서 상기 제1 개폐부가 개방되며, 상기 제2 지관을 폐쇄한 상태에 있어서 상기 제2 개폐부가 개방되는 것이 바람직하다.
[0018] 이 방법에 의하면, 제2 배기 단계에 의해 용융 가마 내의 기체를 안정적으로 배기하면서, 제1 지관의 퇴적물 또는 제2 지관의 퇴적물을 없애는 유지 관리 작업을 행할 수가 있다.
본 발명에 의하면, 용융 가마의 내부 공간의 분위기를 안정화함으로써, 품질이 안정된 용융 유리를 얻기가 용이해진다.
[0019] 도 1은 실시형태에 있어서의 유리 원료 용융 장치의 개략도이다.
도 2는 유리 원료 용융 장치의 용융 가마 및 연도의 개략 사시도이다.
[0020] 이하, 유리 원료 용융 장치 및 용융 유리의 제조방법의 실시형태에 대해 도면을 참조해 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 유리 원료 용융 장치(11)는, 유리 원료를 용융하는 용융 가마(12)와, 용융 가마(12) 내의 기체를 용융 가마(12) 외부로 도출하는 연도(13)와, 연도(13)를 지나는 기체를 외부를 향해 강제적으로 배기하는 배기 장치(14)를 구비하고 있다. 도 2에서는, 용융 가마(12) 및 연도(13) 이외의 유리 원료 용융 장치(11)의 구성을 생략하고 있다.
[0021] 용융 가마(12)는, 유리 원료를 용융하는 내부 공간을 가지며, 그 내부 공간에 있어서 용융 유리를 생성한다. 용융 가마(12)의 벽부는, 예컨대, 내화물에 의해 구축되어 있다. 도시를 생략하지만, 용융 가마(12)는, 유리 원료를 투입하는 투입부와, 용융 유리를 후속 공정을 향해 유출하는 유출부와, 버너 등의 주지(周知)의 가열 장치를 구비하고 있다. 유리 원료로서는, 예컨대, 규사 등의 분체(粉體) 원료를 들 수 있다. 유리 원료로서 리사이클 유리를 이용해도 된다.
[0022] 연도(13)는, 용융 가마(12)에 서로 독립하여 접속되는 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)과, 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)이 합류하는 본관(17)을 구비하고 있다. 제1 지관(15), 제2 지관(16), 및 본관(17)의 단면(斷面) 형상으로서는, 예컨대, 직사각형, 원형 등을 들 수 있다.
[0023] 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)은, 내화 벽돌 등의 내화물로 구성되어 있다. 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)은, 용융 가마(12)의 측벽부(12a)에 접속되어 있다. 제1 지관(15)의 상류단 및 제2 지관(16)의 상류단은, 대향하는 측벽부(12a, 12a)에 각각 접속되어 있다. 또한, 용융 가마(12)의 내부 공간은, 측벽부(12a), 바닥벽부(12b), 및 상벽부(12c)에 의해 둘러싸여 형성되어 있다. 용융 가마(12)의 내부 공간은 용융실 또는 용융 공간일 수 있다. 용융 가마(12)와 제1 지관(15) 및 제2 지관(16) 간의 접속 부위는, 용융 가마(12)의 다른 위치에 설치된 복수의 배기 포트(port)일 수 있다.
[0024] 제1 지관(15)은, 하방으로 연장되는 제1 하강 지관(18)과, 제1 하강 지관(18)의 하류단으로부터 수평방향으로 연장되는 제1 수평 지관(19)을 가지고 있다. 본 실시형태의 제1 하강 지관(18)은, 수평방향으로 연장되는 제1 기단(基端) 지관(20)을 통해 용융 가마(12)에 접속되어 있다. 제1 하강 지관(18)의 하류단은, 제1 지관(15; 제1 기단 지관(20))의 상류단보다 낮은 위치에 설치되어 있다.
[0025] 제2 지관(16)은, 하방으로 연장되는 제2 하강 지관(21)과, 제2 하강 지관(21)의 하류단으로부터 수평방향으로 연장되는 제2 수평 지관(22)을 가지고 있다. 본 실시형태의 제2 하강 지관(21)은, 수평방향으로 연장되는 제2 기단 지관(23)을 통해 용융 가마(12)에 접속되어 있다. 제2 하강 지관(21)의 하류단은, 제2 지관(16; 제2 기단 지관(23))의 상류단보다 낮은 위치에 설치되어 있다.
[0026] 연도(13)에 있어서의 본관(17)은, 내화 벽돌 등의 내화물로 구성되는 상류 본관(24)과, 상류 본관(24)의 하류단에 접속되는 동시에, 스테인리스 강 등의 금속으로 구성되는 하류 본관(25)을 구비하고 있다. 또한, 상류 본관(24)의 상류단은, 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)의 하류단(합류 부분)으로 되어 있다. 상류 본관(24)과 하류 본관(25)의 사이에는, 예컨대, 하류 본관(25)을 구성하는 금속의 팽창을 흡수하는 팽창 흡수 부재를 설치하는 것이 바람직하다. 팽창 흡수 부재로서는, 예컨대, 섬유 집합체를 들 수 있다. 섬유 집합체로서는, 예컨대, 섬유 형상 내화물을 엮어 넣은 클로스 형상 부재, 섬유 형상 내화물을 초조(抄造)한 페이퍼 형상 부재, 및 섬유 형상 내화물을 압축 성형한 블랭킷 형상 부재를 들 수 있다.
[0027] 배기 장치(14)는, 본관(17; 하류 본관(25))에 설치되어 있다. 배기 장치(14)로서는, 주지의 팬(fan)을 이용할 수 있다.
유리 원료 용융 장치(11)는, 제1 지관(15; 제1 수평 지관(19))을 폐쇄 가능하게 하는 제1 폐쇄 장치(26)를 구비하고 있다. 제1 폐쇄 장치(26)는, 제1 상류 측 폐쇄 장치(26a)와, 제1 상류 측 폐쇄 장치(26a)보다 하류 측에 위치하는 제1 하류 측 폐쇄 장치(26b)를 구비하고 있다. 유리 원료 용융 장치(11)는, 제2 지관(16; 제2 수평 지관(22))을 폐쇄 가능하게 하는 제2 폐쇄 장치(27)를 구비하고 있다. 제2 폐쇄 장치(27)는, 제2 상류 측 폐쇄 장치(27a)와, 제2 상류 측 폐쇄 장치(27a)보다 하류 측에 위치하는 제2 하류 측 폐쇄 장치(27b)를 구비하고 있다. 각 폐쇄 장치(26a, 26b, 27a, 27b)로서는, 예컨대, 유로를 폐쇄 가능하게 하는 댐퍼 장치를 이용할 수가 있다.
[0028] 제1 지관(15; 제1 수평 지관(19))은, 퇴적물을 꺼낼 수 있게 하는 제1 개폐부(28)를 구비하고 있다. 제1 개폐부(28)는, 제1 상류 측 폐쇄 장치(26a)와 제1 하류 측 폐쇄 장치(26b)의 사이에 위치하고 있다. 제2 지관(16; 제2 수평 지관(22))은, 퇴적물을 꺼낼 수 있게 하는 제2 개폐부(29)를 구비하고 있다. 제2 개폐부(29)는, 제2 상류 측 폐쇄 장치(27a)와 제2 하류 측 폐쇄 장치(27b)의 사이에 위치하고 있다.
[0029] 제1 상류 측 폐쇄 장치(26a)와 제1 하류 측 폐쇄 장치(26b)의 사이에는, 제1 지관(15; 제1 수평 지관(19))을 냉각하는 제1 냉각 장치를 설치할 수도 있다. 제1 냉각 장치에 의해, 제1 지관(15) 내의 기체를 냉각함으로써, 용융 유리의 휘발 성분의 국소적인 응집을 촉진시킬 수가 있다. 마찬가지로, 제2 상류 측 폐쇄 장치(27a)와 제2 하류 측 폐쇄 장치(27b)의 사이에 대해서도, 제2 지관(16; 제2 수평 지관(22))을 냉각하는 제2 냉각 장치를 설치할 수도 있다.
[0030] 유리 원료 용융 장치(11)는, 하류 본관(25)에 설치되는 동시에 본관(17)의 통기량을 조정 가능하게 하는 통기량 조정 장치(30)를 더 구비하고 있다. 통기량 조정 장치(30)로서는, 예컨대, 통기량(풍량)을 조정 가능하게 하는 댐퍼 장치를 이용할 수가 있다. 또한, 하류 본관(25)에는, 주지의 집진기 등이 설치된다.
[0031] 통기량 조정 장치(30)는, 예컨대, 제어부(11a)에 의해 제어되도록 구성할 수 있다. 제어부(11a)는, 예컨대, 용융 가마(12)의 내압(內壓)에 근거하여 통기량 조정 장치(30)를 제어한다. 제어부(11a)는, 예컨대, 용융 가마(12)의 내압을 계측하는 압력 센서(31)로부터의 신호와 대기압 간의 차압(差壓)이 소정의 범위 내로 유지되도록 통기량 조정 장치(30)의 개방도를 제어한다. 제어부(11a)는, 예컨대, ASIC 등의 프로세서 또는 컴퓨터여도 된다.
[0032] 유리 원료 용융 장치(11)를 이용해 제조하는 용융 유리로서는, 예컨대, 소다 유리, 소다 라임 유리, 붕규산 유리, 아미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 유리, 및 무알칼리 유리를 들 수 있다. 유리의 조성으로서는, 예컨대, 질량%로, SiO2：50~80%, Al2O3：5~25%, B2O3：0~20%, MgO：0~15%, CaO：1~15%, SrO：0~15%, BaO：0~15%, SnO2：0~1%이다. 알칼리 함유 유리는, 알칼리 금속 산화물(Na2O, K2O, 및 Li2O)을 3질량% 이상 함유한다. 유리 원료 용융 장치(11)는, 용융 유리의 휘발 성분이 비교적 많은 용융 유리의 제조에 이용할 수도 있다. 즉, 예컨대, 용융 유리 중에 있어서의 B2O3의 함유량이 5질량% 이상이 되는 유리 원료의 용융에 이용할 수가 있다.
[0033] 유리 원료 용융 장치(11)에 의해 얻어진 용융 유리는, 각종 유리 물품의 제조에 이용할 수가 있다. 유리 물품으로서는, 예컨대, 판 유리, 유리 섬유, 및 관 유리를 들 수 있다.
[0034] 다음으로, 유리 원료 용융 장치(11)의 주된 작용에 대해 용융 유리의 제조방법과 함께 설명한다.
용융 가마(12) 내에서 유리 원료를 용융시켜 용융 유리를 제조할 때에는, 용융 가마(12)로부터 연도(13)로 도입되는 기체를 배기 장치(14)에 의해, 예컨대 배기 처리 장치, 배기 필터, 혹은 대벽돌 같은, 유리 원료 용융 장치(11)의 외부를 향해 강제적으로 배기한다. 이로써, 용융 가마(12)의 내부 공간의 분위기(압력, 온도 등)를 안정시킨다. 이때, 용융 가마(12) 내의 기체에는, 용융 유리의 휘발 성분이 포함되어 있기 때문에, 그 휘발 성분에 근거하는 퇴적물이 연도(13)에 퇴적된다.
[0035] 연도(13)는, 용융 가마(12)에 서로 독립하여 접속되는 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)과, 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)이 합류하는 본관(17)을 구비하고 있다. 이 구성에 의하면, 예컨대, 제1 지관(15) 및 제2 지관(16) 중의 어느 일방에 있어서 퇴적물의 급격한 증가가 생긴 경우라 하더라도, 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)의 타방과 본관(17)에 의해 용융 가마(12) 내의 기체를 안정적으로 배기할 수가 있다.
[0036] 유리 원료 용융 장치(11)를 이용하는 용융 유리의 제조방법은, 제1 배기 단계와 제2 배기 단계를 포함한다. 제1 배기 단계에서는, 용융 가마(12) 내의 기체를 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)을 통해 본관(17)으로 유도한다. 제2 배기 단계에서는, 용융 가마(12) 내의 기체를 제1 지관(15) 및 제2 지관(16) 중의 어느 일방의 지관을 통해 본관(17)으로 유도한다.
[0037] 이 경우, 용융 유리를 상기 제1 배기 단계에서 제조하고 있을 때에, 예컨대, 제1 지관(15) 및 제2 지관(16) 중의 어느 일방에 있어서 퇴적물의 급격한 증가가 생긴 경우라 하더라도, 상기 제2 배기 단계에 의해 용융 가마(12) 내의 기체를 배기할 수가 있다.
[0038] 여기서, 제1 수평 지관(19)의 퇴적물을 없애는 유지 관리 작업을 행하는 경우, 우선, 제1 폐쇄 장치(26)에 의해 제1 지관(15)을 폐쇄한다. 제1 지관(15)에 있어서의 기체의 유통을 정지한 상태에서, 제1 개폐부(28)를 개방하여, 제1 개폐부(28)로부터 제1 지관(15; 제1 수평 지관(19))의 퇴적물을 꺼낸다. 퇴적물을 꺼낸 후, 제1 개폐부(28)를 폐쇄한다. 다음으로, 제1 폐쇄 장치(26)를 개방함으로써, 제1 지관(15)에 있어서의 기체의 유통을 허용한다.
[0039] 즉, 상기 유지 관리 작업은, 제1 지관(15; 제1 수평 지관(19))을 제1 폐쇄 장치(26)에 의해 폐쇄한 상태이며, 또한 제1 개폐부(28)를 개방한 상태에서 행해진다. 이와 같이 용융 유리의 제조방법에서는, 제2 배출 단계는, 제1 폐쇄 장치(26)에 의해 제1 지관(15)을 폐쇄한 상태를 포함하며, 제1 지관(15)를 폐쇄한 상태에 있어서 제1 개폐부(28)가 개방된다. 이 경우, 제2 배기 단계에 의해 용융 가마(12) 내의 기체를 안정적으로 배기하면서, 개방된 제1 개폐부(28)로부터 제1 지관(15)의 퇴적물을 없애는 유지 관리 작업을 행할 수가 있다.
[0040] 또한, 용융 유리의 제조방법에서는, 제2 배출 단계는, 제2 폐쇄 장치(27)에 의해 제2 지관(16)을 폐쇄한 상태를 포함하며, 제2 지관(16)을 폐쇄한 상태에 있어서 제2 개폐부(29)가 개방되어도 된다. 이와 같이 제2 개폐부(29)를 개방하여, 제2 개폐부(29)로부터 제2 지관(16; 제2 수평 지관(22))의 퇴적물을 없애는 유지 관리 작업에 대해서도, 제2 배기 단계에 의해 용융 가마(12) 내의 기체를 안정적으로 배기하면서 행할 수가 있다.
[0041] 이상 상술한 실시형태에 의하면, 다음과 같은 작용 효과가 발휘된다.
(1) 유리 원료 용융 장치(11)는, 유리 원료를 용융하는 용융 가마(12)와, 용융 가마(12) 내의 기체를 용융 가마(12) 외부로 도출하는 연도(13)와, 연도(13)를 지나는 기체를 외부를 향해 강제적으로 배기하는 배기 장치(14)를 구비하고 있다. 연도(13)는, 용융 가마(12)에 서로 독립하여 접속되는 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)과, 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)이 합류하는 본관(17)을 구비하고 있다.
[0042] 이 구성에 의하면, 상술한 바와 같이, 용융 가마(12) 내의 기체를 안정적으로 배기할 수가 있다. 따라서, 용융 가마(12)의 내부 공간의 분위기를 안정화함으로써, 품질이 안정된 용융 유리를 얻기가 용이해진다.
[0043] (2) 제1 지관(15)은, 퇴적물을 꺼낼 수 있게 하는 제1 개폐부(28)를 구비하는 동시에, 제2 지관(16)은, 퇴적물을 꺼낼 수 있게 하는 제2 개폐부(29)를 구비하고 있다. 유리 원료 용융 장치(11)는, 제1 지관(15)을 제1 개폐부(28)보다 상류 측 및 하류 측에서 폐쇄 가능하게 하는 제1 폐쇄 장치(26)와, 제2 지관(16)을 제2 개폐부(29)보다 상류 측 및 하류 측에서 폐쇄 가능하게 하는 제2 폐쇄 장치(27)를 더 구비하고 있다.
[0044] 이 구성에 의하면, 제1 지관(15) 또는 제2 지관(16)을 제1 폐쇄 장치(26) 또는 제2 폐쇄 장치(27)에 의해 폐쇄할 수 있기 때문에, 제1 개폐부(28) 또는 제2 개폐부(29)로부터 퇴적물을 없애는 유지 관리 작업을 용이하고 안전하게 행할 수가 있다. 또, 제1 폐쇄 장치(26) 또는 제2 폐쇄 장치(27)에 의해, 제1 지관(15)과 제2 지관(16)을 별개로 독립하여 폐쇄할 수가 있다. 이 때문에, 제1 개폐부(28) 또는 제2 개폐부(29)로부터 퇴적물을 없애는 유지 관리 작업 중에 있어서, 제1 개폐부(28) 또는 제2 개폐부(29)로부터 용융 가마(12) 내에 불필요한 외기가 도입되는 것을 억제할 수가 있다. 따라서, 상기 유지 관리 작업 중에 있어서도, 용융 가마(12) 내의 내부 공간의 분위기가 안정되기 쉽다. 이로써, 상기 유지 관리 작업 중에 있어서도, 품질이 안정된 용융 유리를 얻기가 용이해진다.
[0045] 또, 본 실시형태의 유리 원료 용융 장치(11)에서는, 제1 수평 지관(19)이 제1 개폐부(28)를 구비하는 동시에 제2 수평 지관(22)이 제2 개폐부(29)를 구비하고 있다. 이러한 제1 수평 지관(19) 및 제2 수평 지관(22)에는, 각각 제1 하강 지관(18) 및 제2 하강 지관(21)에 의해 유도된 퇴적물이 모이기 쉽다. 이러한 퇴적물을 제1 개폐부(28) 및 제2 개폐부(29)로부터 효율적으로 없앨 수가 있다.
[0046] (3) 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)은 용융 가마(12)의 측벽부(12a)에 접속되어 있다. 제1 지관(15)은, 하방으로 연장되는 제1 하강 지관(18)을 구비하는 동시에, 제2 지관(16)은, 하방으로 연장되는 제2 하강 지관(21)을 구비하고 있다. 제1 지관(15)의 하류단은, 제1 지관(15)의 상류단보다 낮은 위치에 설치되는 동시에, 제2 지관(16)의 하류단은, 제2 지관(16)의 상류단보다 낮은 위치에 설치되어 있다. 이 경우, 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)에 퇴적한 퇴적물이 하류 측으로 유도되기 쉬워지기 때문에, 퇴적물이 용융 가마(12) 내에 낙하하는 것을 억제할 수가 있다. 따라서, 품질이 안정된 용융 유리를 얻기가 더 용이해진다.
[0047] (4) 본관(17)은, 내화물로 구성되는 상류 본관(24)과, 상류 본관(24)의 하류단에 접속되는 동시에 금속으로 구성되는 하류 본관(25)을 가지고 있다. 이 경우, 비교적 고온이 되는 상류 본관(24)에 대해서는, 내화물에 의해 내구성을 확보할 수가 있다. 또, 상류 본관(24)보다 저온(예컨대, 700℃ 이하의 온도)이 되는 하류 본관(25)에 대해서는, 금속에 의해 구성함으로써, 구조를 간소화하거나 기밀성을 높이거나 하기가 용이해진다.
[0048] (5) 유리 원료 용융 장치(11)는, 본관(17)의 통기량을 조정 가능하게 하는 통기량 조정 장치(30)를 더 구비하고 있다. 이 통기량 조정 장치(30)는, 하류 본관(25)에 설치되어 있다. 이와 같이 금속으로 구성되는 하류 본관(25)에 통기량 조정 장치(30)를 설치함으로써, 통기량 조정 장치(30)의 접속 부분의 기밀성을 높이기가 용이해진다. 또, 금속제의 부착부를 가지는 통기량 조정 장치(30)를 이용함으로써, 금속 부분끼리의 체결에 의해 통기량 조정 장치(30)를 하류 본관(25)에 장착할 수 있기 때문에, 통기량 조정 장치(30)의 교환 등의 유지 관리 작업이 용이해진다.
[0049] (6) 예컨대, 용융 유리 중에 있어서의 B2O3의 함유량이 5질량% 이상이 되는 유리 원료의 용융에서는, 휘발 성분이 비교적 생기기 쉽고, 연도(13)에 퇴적물이 퇴적되기 쉬운 경향이 있다. 즉, 종래의 장치에서는, 연도(13)의 퇴적물이 요인이 되어 용융 유리의 품질이 불안정해지기 쉽다. 이러한 유리 원료를 이용했다 하더라도, 상술한 유리 원료 용융 장치(11)에 의하면, 품질이 안정된 용융 유리를 얻기가 용이해진다.
[0050] (7) 용융 유리의 제조방법은, 용융 가마(12) 내의 기체를 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)을 통해 본관(17)으로 유도하는 제1 배기 단계와, 용융 가마(12) 내의 기체를 제1 지관(15) 및 제2 지관(16) 중의 어느 일방의 지관을 통해 본관(17)으로 유도하는 제2 배기 단계를 구비하고 있다. 이 방법에 의하면, 상술한 바와 같이, 제2 배기 단계에 의해 용융 가마(12) 내의 기체를 안정적으로 배기할 수가 있다. 따라서, 용융 가마(12)의 내부 공간의 분위기를 안정화함으로써, 품질이 안정된 용융 유리를 얻기가 용이해진다. 따라서, 예컨대, 용융 유리로 제조하는 유리 물품의 수율이나 생산성을 향상시키기가 용이해진다.
[0051] (8) 용융 유리의 제조방법의 제2 배기 단계는, 제1 폐쇄 장치(26)에 의해 제1 지관(15)을 폐쇄한 상태, 및 제2 폐쇄 장치(27)에 의해 제2 지관(16)을 폐쇄한 상태 중의 어느 일방의 상태를 포함하는 것이 바람직하다. 용융 유리의 제조방법에서는, 제1 지관(15)을 폐쇄한 상태에 있어서 제1 개폐부(28)가 개방되고, 제2 지관(16)을 폐쇄한 상태에 있어서 제2 개폐부(29)가 개방되는 것이 바람직하다.
[0052] 이 경우, 제2 배기 단계에 의해 용융 가마(12) 내의 기체를 안정적으로 배기하면서, 제1 수평 지관(19)의 퇴적물 또는 제2 수평 지관(22)의 퇴적물을 없애는 유지 관리 작업을 행할 수가 있다. 환언하면, 상기 유지 관리 작업 중이어도, 용융 가마(12)의 내부 공간의 분위기가 안정화됨에 따라, 품질이 안정된 용융 유리를 얻기가 용이해진다.
[0053] (변경예)
상기 실시형태를 다음과 같이 변경하여 구성해도 된다.
· 통기량 조정 장치(30)를 생략해도 된다. 예컨대, 제어부(11a)는, 통기량 조정 장치(30)에 대한 제어에 대신하여 또는 추가하여, 배기 장치(14)의 출력을 조정함으로써 용융 가마(12)의 내압을 조정해도 된다.
[0054] · 본관(17)은, 내화물만으로 구성해도 된다.
· 제1 폐쇄 장치(26)의 위치는, 제1 개폐부(28)의 상류 측 및 하류 측이며, 제1 지관(15)을 폐쇄할 수 있는 위치에 있어서 적절히 변경할 수 있다. 제2 폐쇄 장치(27)의 위치에 대해서도 적절히 변경할 수 있다.
[0055] · 제1 개폐부(28)의 위치는, 제1 지관(15)에 있어서 적절히 변경할 수 있다. 또, 제2 개폐부(29)의 위치에 대해서도, 제2 지관(16)에 있어서 적절히 변경할 수 있다.
· 유리 원료 용융 장치(11)에 있어서, 연도(13)로부터 퇴적물을 꺼내는 개폐부를 연도(13)의 임의의 위치에 설치할 수도 있다. 또, 유리 원료 용융 장치(11)에 있어서, 연도(13)를 폐쇄하는 폐쇄 장치를 임의의 위치에 설치할 수 있다.
[0056] · 제1 지관(15)은, 제1 하강 지관(18), 제1 수평 지관(19), 및 제1 기단 지관(20)을 구비하고 있지만, 제1 지관(15)의 전체 형상은 적절히 변경할 수 있다. 예컨대, 제1 지관(15)의 제1 하강 지관(18)을 생략하고, 수평으로 연장되는 부분만으로 제1 지관(15)을 구성해도 된다. 제2 지관(16)의 전체 형상에 대해서도 적절히 변경할 수 있다.
[0057] · 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)은, 용융 가마(12)의 측벽부(12a)에 접속되어 있지만, 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)의 적어도 일방을 용융 가마(12) 상벽부(12c)에 접속할 수도 있다.
[0058] · 유리 원료 용융 장치(11)는, 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)과는 독립하여 용융 가마(12)에 접속되는 동시에 본관(17)에 합류하는 제3 지관을 구비하고 있어도 된다. 또, 유리 원료 용융 장치(11)는, 제1 지관(15), 제2 지관(16), 및 본관(17)으로 이루어지는 연도(13)를 복수로 구비하고 있어도 된다. 즉, 연도(13)는, 제1 지관(15), 제2 지관(16), 및 본관(17)을 포함한 구성이면 되며, 지관의 수나 본관의 수를 적절히 변경할 수도 있다.
[0059] · 유리 원료 용융 장치(11)에 있어서, 예컨대, 제1 폐쇄 장치(26) 또는 제2 폐쇄 장치(27)를 폐쇄 가능하게 하고, 또한 통기량(풍량)을 조정 가능하게 하는 폐쇄 장치로 구성하며, 이 폐쇄 장치에 의해 용융 가마(12)의 내압을 조정해도 된다.
[0060] · 배기 장치(14)는, 하류 본관(25)에 설치되어 있지만, 상류 본관(24)에 설치할 수도 있다.
· 용융 유리의 제조방법에 있어서, 제1 지관(15) 또는 제2 지관(16)으로부터 퇴적물을 없애는 유지 관리 작업은, 제1 지관(15) 또는 제2 지관(16)이 퇴적물로 폐색된 후에 행해도 되고, 제1 지관(15) 또는 제2 지관(16)이 폐색되기 전에 행해도 된다.
[0061] · 용융 가마(12)에 접속되는 제1 지관(15) 및 제2 지관(16)은 근위(近位) 측 배기관이라 부르는 경우가 있으며, 용융 가마(12)로부터 원격(遠隔)에 있는 본관(17)은 원위(遠位) 측 배기관이라 부르는 경우가 있다.
· 제1 개폐부(28) 및 제2 개폐부(29)는, 한정하는 것은 아니지만, 대응하는 지관에 설치되는 퇴적물 취출(取出) 개구와, 해당 퇴적물 취출 개구를 막기 위한 덮개를 포함할 수 있다.
[0062] · 바람직하게는, 제어부(11a)는, 제1 개폐부(28) 또는 제2 개폐부(29)가 열리기 전과 후에, 즉, 제1 개폐부(28) 또는 제2 개폐부(29)로부터 퇴적물을 없애는 유지 관리 작업을 실시하면서 용융 가마(12)에서 용융 유리를 계속적으로 제조하고 있을 때, 용융 가마(12)의 내부 공간의 압력이 실질적으로 변화하지 않거나 또는 해당 압력의 변화를 최소화하도록, 압력 센서(31)에 의해 계측된 압력에 따라 통기량 조정 장치(30)의 개방도 및/또는 팬(14)의 회전 속도를 제어하도록 구성된다.
[0063] 본 개시에는 이하의 실장(實裝)예가 포함된다. 한정하는 것은 아니며 이해의 보조를 위해, 도시된 실시형태의 참조 부호를 붙였다.
[실장예 1] 유리 원료를 용융하기 위한 용융 공간과 복수의 배기 포트를 포함하는 용융 가마(12)와,
상기 용융 가마(12)의 상기 복수의 배기 포트에 각각 직접 접속되고, 상기 용융 가마(12)의 같은 용융 공간에 연통(連通)되는 복수의 근위 측 배기관(15, 16)과,
여기에 상기 복수의 근위 측 배기관(15, 16)이 집합적으로 접속되는 단일의 원위 측 배기관(17)과,
상기 원위 측 배기관(17)에 접속된 배기 팬(14)
을 구비하는 유리 원료 용융 장치(11).
[0064] [실장예 2] 상기 복수의 근위 측 배기관(15, 16)의 각각은, 해당 근위 측 배기관으로부터 퇴적물을 꺼내기 위한 개폐부(28；29)를 포함하는, 실장예 1의 유리 원료 용융 장치(11).
[0065] [실장예 3] 각 근위 측 배기관(15, 16)은,
해당 근위 측 배기관을 닫기 위한 상류 측 폐쇄 장치(26a；27a)와,
상기 상류 측 폐쇄 장치와는 다른 위치에서 해당 근위 측 배기관을 닫기 위한 하류 측 폐쇄 장치(26b；27b)
를 포함하며,
상기 복수의 근위 측 배기관의 상기 개폐부(28；29)는, 대응하는 근위 측 배기관에 있어서 상기 상류 측 폐쇄 장치(26a；27a)와 상기 하류 측 폐쇄 장치(26b；27b) 사이의 중간 위치에 설치되는, 실장예 2의 유리 원료 용융 장치(11).
[0066] [실장예 4] 각 개폐부(28；29)는, 퇴적물 취출 개구와, 해당 퇴적물 취출 개구를 막기 위한 덮개를 포함하는, 실장예 2 또는 3의 유리 원료 용융 장치(11).
[실장예 5] 상기 복수의 근위 측 배기관의 상기 개폐부(28；29)는, 별개로 독립하여 개폐 가능한, 실장예 2~4 중 어느 하나의 유리 원료 용융 장치(11).
[0067] [실장예 6] 각 개폐부(28；29)는, 대응하는 근위 측 배기관이 해당 근위 측 배기관의 상류 측 폐쇄 장치(26a；27a) 및 하류 측 폐쇄 장치(26b；27b)에 의해 닫힌 상태에서 열리는, 실장예 2~5 중 어느 하나의 유리 원료 용융 장치(11).
[0068] [실장예 7] 상기 용융 가마(12)의 상기 용융 공간의 압력을 계측하는 압력 센서(31)와,
상기 압력 센서(31)에 접속된 제어부(11a)
를 더 구비하는, 실장예 1~6 중 어느 하나의 유리 원료 용융 장치(11).
[0069] [실장예 8] 상기 복수의 근위 측 배기관의 상기 개폐부(28；29) 중의 적어도 하나가 열리기 전과 후에서, 상기 용융 가마(12)의 상기 용융 공간의 압력이 실질적으로 변화하지 않도록, 상기 제어부(11a)는, 상기 압력 센서(31)에 의해 계측된 상기 용융 공간의 압력에 따라 상기 배기 팬(14)의 회전 속도를 제어하는, 실장예 7의 유리 원료 용융 장치(11).
[0070] [실장예 9] 상기 원위 측 배기관(17)에 설치되며, 상기 원위 측 배기관(17)에 있어서의 유량을 조정하기 위한 통기량 조정 장치(30)를 더 구비하는, 실장예 1~7 중 어느 하나의 유리 원료 용융 장치(11).
[0071] [실장예 10] 상기 복수의 근위 측 배기관의 상기 개폐부(28；29) 중의 적어도 하나가 열리기 전과 후에서, 상기 용융 가마(12)의 상기 용융 공간의 압력이 실질적으로 변화하지 않도록, 상기 제어부(11a)는, 상기 압력 센서(31)에 의해 계측된 상기 용융 공간의 압력에 따라 상기 통기량 조정 장치(30)의 개방도를 제어하는, 실장예 9의 유리 원료 용융 장치(11).
[0072] 본 발명은, 예시한 것으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 예시한 특징이 본 발명에 있어 필수라고 해석되어야 하는 것은 아니며, 오히려, 본 발명의 주제는, 개시한 특정 실시형태의 모든 특징보다 적은 특징에 존재하는 경우가 있다. 본 발명은, 청구범위에 의해 나타내어지며, 청구범위와 균등한 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
[0073] 11; 유리 원료 용융 장치
12; 용융 가마
12a; 측벽부
13; 연도
14; 배기 장치
15; 제1 지관
16; 제2 지관
17; 본관
18; 제1 하강 지관
21; 제2 하강 지관
24; 상류 본관
25; 하류 본관
26; 제1 폐쇄 장치
27; 제2 폐쇄 장치
28; 제1 개폐부
29; 제2 개폐부
30; 통기량 조정 장치

Claims (8)

  1. 유리 원료를 용융하는 용융 가마;
    상기 용융 가마 내의 기체를 상기 용융 가마 외부로 도출하는 연도(煙道, flue); 및
    상기 연도를 지나는 기체를 외부를 향해 강제적으로 배기하는 배기 장치;를 구비한 유리 원료 용융 장치로서,
    상기 연도는, 상기 용융 가마에 서로 독립하여 접속되는 제1 지관(branch line) 및 제2 지관과, 상기 제1 지관 및 상기 제2 지관이 합류하는 본관(main line)을 구비하고,
    상기 배기 장치는 상기 본관에 설치되어 있으며,
    상기 제1 지관 및 상기 제2 지관이 상기 용융 가마의 측벽부에 접속되고,
    상기 제1 지관은, 하방으로 연장되는 제1 하강 지관, 상기 제1 하강 지관의 하류단으로부터 수평방향으로 연장되는 제1 수평 지관, 및 상기 제1 수평 지관의 중간에 설치되어, 퇴적물을 꺼낼 수 있게 하는 제1 개폐부를 구비하며,
    상기 제2 지관은, 하방으로 연장되는 제2 하강 지관, 상기 제2 하강 지관의 하류단으로부터 수평방향으로 연장되는 제2 수평 지관, 및 상기 제2 수평 지관의 중간에 설치되어, 퇴적물을 꺼낼 수 있게 하는 제2 개폐부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유리 원료 용융 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 지관을 상기 제1 개폐부보다 상류 측 및 하류 측에서 폐쇄 가능하게 하는 제1 폐쇄 장치와,
    상기 제2 지관을 상기 제2 개폐부보다 상류 측 및 하류 측에서 폐쇄 가능하게 하는 제2 폐쇄 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유리 원료 용융 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 지관의 하류단(端)은, 상기 제1 지관의 상류단보다 낮은 위치에 설치되는 동시에, 상기 제2 지관의 하류단은, 상기 제2 지관의 상류단보다 낮은 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유리 원료 용융 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 본관은, 내화물로 구성되는 상류 본관과, 상기 상류 본관의 하류단에 접속되는 동시에 금속으로 구성되는 하류 본관을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 원료 용융 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하류 본관에 설치되고, 상기 본관의 통기량을 조정 가능하게 하는 통기량 조정 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유리 원료 용융 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    용융 유리 중에 있어서의 B2O3의 함유량이 5질량% 이상이 되는 유리 원료의 용융에 이용되는 것을 특징으로 하는 유리 원료 용융 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 기재된 유리 원료 용융 장치를 이용하는 용융 유리의 제조방법으로서,
    상기 용융 가마 내의 기체를 상기 제1 지관 및 상기 제2 지관을 통해 상기 본관으로 유도하는 제1 배기 단계; 및
    상기 용융 가마 내의 기체를 상기 제1 지관 및 상기 제2 지관 중의 어느 일방(一方)의 지관을 통해 상기 본관으로 유도하는 제2 배기 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 용융 유리의 제조방법.
  8. 제2항에 기재된 유리 원료 용융 장치를 이용하는 용융 유리의 제조방법으로서,
    상기 용융 가마 내의 기체를 상기 제1 지관 및 상기 제2 지관을 통해 상기 본관으로 유도하는 제1 배기 단계; 및
    상기 용융 가마 내의 기체를 상기 제1 지관 및 상기 제2 지관 중의 어느 일방의 지관을 통해 상기 본관으로 유도하는 제2 배기 단계;를 구비하며,
    상기 제2 배기 단계는, 상기 제1 폐쇄 장치에 의해 상기 제1 지관을 폐쇄한 상태, 및 상기 제2 폐쇄 장치에 의해 상기 제2 지관을 폐쇄한 상태 중의 어느 일방의 상태를 포함하고,
    상기 제1 지관을 폐쇄한 상태에 있어서 상기 제1 개폐부가 개방되며,
    상기 제2 지관을 폐쇄한 상태에 있어서 상기 제2 개폐부가 개방되는 것을 특징으로 하는 용융 유리의 제조방법.
KR1020187031163A 2016-06-20 2017-05-23 유리 원료 용융 장치 및 용융 유리의 제조방법 KR102242451B1 (ko)

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