KR102397101B1 - 적외광 투과 유리 조성물 제조를 위한 용기 냉각 장치 - Google Patents
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Abstract
적외광 투과 유리 조성물 제조를 위한 용기 냉각 장치를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용융된 재료가 장입된 용기를 냉각시키는 용기 냉각장치에 있어서, 하우징과 상기 하우징 상에 형성되며, 상기 하우징 외부로부터 상기 하우징 내부로 냉매가 주입될 수 있도록 하는 냉매 주입구와 상기 하우징 상에 형성되며, 상기 하우징 내부로 광을 조사하는 램프와 상기 하우징 내로 주입된 냉매를 상기 하우징 외부로 배출하는 냉매 유출구 및 상기 냉매 주입구 및 상기 램프의 동작을 제어하여, 상기 하우징 내부의 온도를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 용기는 상기 하우징 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 용기 냉각장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용융된 재료가 장입된 용기를 냉각시키는 용기 냉각장치에 있어서, 하우징과 상기 하우징 상에 형성되며, 상기 하우징 외부로부터 상기 하우징 내부로 냉매가 주입될 수 있도록 하는 냉매 주입구와 상기 하우징 상에 형성되며, 상기 하우징 내부로 광을 조사하는 램프와 상기 하우징 내로 주입된 냉매를 상기 하우징 외부로 배출하는 냉매 유출구 및 상기 냉매 주입구 및 상기 램프의 동작을 제어하여, 상기 하우징 내부의 온도를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 용기는 상기 하우징 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 용기 냉각장치를 제공한다.
Description
본 발명은 적외광 투과 유리 조성물 제조를 위해 원재료가 장입된 용기를 원하는 속도로 냉각시킬 수 있는 용기 냉각장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
적외선 투과 렌즈는 주로, 미사일의 추적 등을 위한 영상처리 목적으로 군수분야에서 주로 사용되어 왔다. 군수분야에서 사용되는 적외선 투과렌즈는 고온의 환경에서도 우수한 성능을 유지하여야 하기 때문에, 저마늄(Germanium) 등의 결정을 하나씩 일일이 렌즈의 형상으로 성형함으로써 제조되었다. 이에, 소재도 고가이며 생산성도 낮아 이와 같은 군수용 적외선 투과렌즈가 민수분야에 사용되기에는 어려움이 있었다.
한편, 민수분야에서도 인체나 동물 등이 방사하는 적외광을 측정하기 위해, 카메라 또는 스마트폰 등의 소형 단말에 장착되어 사용될 수 있는 적외선 투과 렌즈의 수요가 증가하고 있다.
이와 같은 적외선 투과 렌즈가 제조되기 위해서는 적외광 투과 유리 조성물의 제조가 선행되어야 한다. 이와 같은 조성물은 산소와의 접촉을 피하기 위해서 불활성 분위기 하에서 제어되어야 하며, 각 원재료가 석영관 등의 용기에 장입되어 밀봉된 후, 일정한 환경에서 용융된다. 이후, 용융된 재료들이 일정한 환경에서 급냉된 후 서냉됨으로써 조성물은 제조된다.
다만, 용융된 재료들이 급냉 및 서냉되는 과정에서, 종래에는 장입된 원재료의 특성 및 제조될 적외선 투과 렌즈의 특성이 고려되지 않고 일괄적으로 급냉 및 서냉되어 왔다. 이러한 이유로, 종래의 유리 조성물이나 그로부터 제조된 적외선 투과 렌즈는 표면에 크랙이 발생하거나 품질에 이상이 발생하여 원하는 광 특성을 갖지 못하는 문제가 발생하며, 이에 따라 수율이 현저히 떨어지는 문제를 갖는다.
본 발명의 일 실시예는, 적외광 투과 유리 조성물의 제조과정에서 냉각 특성을 제어함으로써, 원하는 특성을 갖는 유리 조성물이 제조될 수 있도록 하는 용기 냉각 장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 용융된 재료가 장입된 용기를 냉각시키는 용기 냉각장치에 있어서, 하우징과 상기 하우징 상에 형성되며, 상기 하우징 외부로부터 상기 하우징 내부로 냉매가 주입될 수 있도록 하는 냉매 주입구와 상기 하우징 상에 형성되며, 상기 하우징 내부로 광을 조사하는 램프와 상기 하우징 내로 주입된 냉매를 상기 하우징 외부로 배출하는 냉매 유출구 및 상기 냉매 주입구 및 상기 램프의 동작을 제어하여, 상기 하우징 내부의 온도를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 용기는 상기 하우징 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 용기 냉각장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 램프는 상기 하우징 내부로 광을 조사하여, 상기 하우징 내부에 배치된 용기의 온도를 상승시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제어부는 상기 냉매 주입구 및 상기 램프의 동작을 제어하여, 상기 용기의 냉각 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 냉매는 기체 또는 액체인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 냉매의 종류 또는 상기 냉매가 상기 하우징 내부로 주입될 때의 온도가 가변함으로써, 상기 용기의 냉각 속도가 상이해지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 냉매 주입구는 상기 하우징 상에 기 설정된 간격을 가지며 복수 개 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 램프는 상기 하우징 상에 기 설정된 간격을 가지며 복수 개 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 적외선 파장대역의 광을 투과시키는 유리 조성물을 제조하는 방법에 있어서, 기 설정된 원재료들을 각각 기 설정된 함량만큼 용기에 장입하여 실링하는 실링과정과 상기 실링과정을 거친 용기 내 원재료들을 제1 기 설정된 환경에서 용융하는 용융과정 및 상기 용융과정에서 용융된 원재료들을 제1항 내지 제7항 중 어느 한항의 용기 냉각장치를 이용하여 기 설정된 냉각 속도로 냉각시키는 냉각과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 조성물 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 용기 냉각장치는 냉매를 이용하여 상기 용융과정에서 용융된 원재료들을 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 용기 냉각장치는 원재료, 제조될 유리 조성물의 크기, 열 특성 또는 물리적 특성을 고려하여 냉각속도를 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 냉매는 기체 또는 액체인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 용기 냉각장치는 상기 냉매의 종류 또는 상기 냉매의 온도를 가변함으로써, 냉각속도를 가변하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 적외광 투과 유리 조성물의 제조과정에서 냉각 특성을 제어함으로써, 제조될 유리 조성물이나 그로부터 제조되는 적외선 투과 렌즈가 원하는 특성을 가질 수 있도록 하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외광 투과 유리 조성물을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 냉각장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 냉각장치의 사시도이다.
도 4는 종래의 조성물 제조과정에서 시간에 따른 용기의 온도 변화를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외광 투과 유리 조성물 제조 과정에서 시간에 따른 용기의 온도 변화를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 냉각장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 냉각장치의 사시도이다.
도 4는 종래의 조성물 제조과정에서 시간에 따른 용기의 온도 변화를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외광 투과 유리 조성물 제조 과정에서 시간에 따른 용기의 온도 변화를 도시한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외광 투과 유리 조성물을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
원재료들은 후술할 제조공정을 거치며 적외광 투과 유리 조성물(이하에서, '유리 조성물'로 약칭함)로 제조된다. 유리 조성물은, 특히, 입사하는 광 중 적외선 파장대역의 광에 대해서는 기 설정된 기준치 이상의 투과율을 갖는다. 유리 조성물은 추후 적외광 투과 유리로 성형되어 다양한 분야에 이용될 수 있다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 조성물로 제조될 원재료들이 후술할 제조과정을 거침으로써, 우수한 광학적 특성과 함께 우수한 물리적 특성도 확보한 유리 조성물로 양산될 수 있다.
기 설정된 원재료들을 기 설정된 함량만큼 용기에 장입하여 실링한다(S110).
유리 조성물은 기 설정된 원재료로 구성된다. 기 설정된 원재료로는 S, Se, Te, Ge, Ga, Sb, As, Ag, Si, P, Sn, Bi, In, Cu, 할로겐 원소 및 전이금속 중 일부 또는 전부가 포함된다. 일부의 원소가 원재료 중 주원료로 포함될 수 있으며, 추가적으로 일부의 원소가 원재료 중 도펀트로 포함될 수도 있다.
선택된 원재료가 기 설정된 함량만큼 포함된다. 선택된 원재료의 종류에 따라, 각 성분들은 유리 형성영역을 확보할 수 있는 함량만큼 포함된다. 하나의 예로서, 원재료로 Ge, In, Se가 주재료로 선택될 수 있으며, 각 성분들인 (30-x) mol%, x mol%, 70 mol%만큼 포함될 수 있다.
원재료들은 기 설정된 함량만큼 용기에 장입된다. 여기서, 용기는 모든 원재료가 충분히 장입될 수 있는 크기의 석영관일 수 있다. 산화물의 원재료들은 산소와의 접촉시, 유리 제조 후 잉곳의 품질 및 광학적 특성이 급격하게 저하된다. 이에, 원재료와 산소의 접촉이 최소화되어야 한다. 따라서 용기는 석영관일 수 있다. 석영관으로 원재료들이 모두 장입된 경우, 석영관 내부로 별도의 (기체) 성분이 유입되지 못하도록 석영관은 진공상태에서 실링된다.
용기 내 원재료를 제1 기 설정된 환경에서 용융한다(S120).
용기 내에 원재료가 장입되어 실링된 후, 원재료는 제1 기 설정된 환경에서 용융된다. 제1 기 설정된 환경은 600 내지 1100℃에서 12시간 내외의 시간을 가질 수 있다. 용기 내 원재료들은 락킹 전기로에 의해 제1 기 설정된 환경에서 용융될 수 있다. 락킹 전기로에 용기가 장착된 후, 유리 잉곳의 조성 균질성을 위하여 용융 공정간 원재료의 용융물은 원재료들은 락킹 전기로에 의해 혼합되며, 12시간 내외의 시간 동안 600 내지 1100℃의 온도에 노출되며 용융된다.
용융된 원재료를 용기 냉각장치를 이용해 기 설정된 냉각속도로 냉각한다(S130).
락킹 전기로에 장착되었던 용기는 락킹 전기로로부터 분리되어 냉각을 위해 용기 냉각장치에 장착된다. 용기 냉각장치는 장착된 용기를 기 설정된 냉각속도로 냉각한다. 용기 냉각장치는 사전에 용기로 장입된 원재료와 해당 원재료로 제조될 유리 조성물의 크기, 원재료에 따른 열 특성 또는 물리적 특성 등을 고려하여 적절한 냉각 속도를 설정한다. 냉각 속도는 원재료와 특성값에 따라 일정한 수식이나 조건에 의해 계산될 수도 있고, 각 원재료와 특성값에 대응되어 매칭되어 있을 수도 있다. 용기 냉각장치는 이처럼 원재료와 특성값에 따른 적합한 냉각 속도를 설정한다. 용기 냉각장치는 냉매를 용기의 주변으로 주입하거나 열원으로 용기에 열을 가함으로써 용기 및 용기 내 원재료의 온도를 제어할 수 있다. 이에 따라, 용기 냉각장치는 냉각 속도를 제어하여 제조될 유리 조성물이 원하는 특성을 가지며 품질에 이상이 발생하지 않도록 조절할 수 있다.
전술한 공정을 거치며, 원재료는 유리 조성물로 제조된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 냉각장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 냉각장치의 사시도이다.
도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 냉각장치(200)는 하우징(240), 냉매 주입구(250), 램프(260), 냉매 유출구(310) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
하우징(240) 내에 용융된 원재료(210)가 포함된 용기(220)가 배치된다. 용기(220)는 하우징(240)으로부터 일정 간격만큼 떨어져 배치되어, 하우징(240)과 용기(220) 간에 공간(230)이 발생하도록 배치된다. 용기(220)는 하우징(240)의 모든 부분과 균일한 간격만큼 떨어질 수 있는 위치에 배치될 수 있다.
하우징(240)은 온도 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 온도 센서(미도시)는 하우징(240) 내 온도를 센싱하여, 제어부(미도시)로 제공한다. 이에 따라, 온도 센서(미도시)는 제어부(미도시)가 하우징(240) 내 온도를 보다 정확히 제어할 수 있도록 한다.
냉매 주입구(250)는 하우징(240)에 복수 개 형성되어, 제어부(미도시)의 제어에 따라 하우징(240) 내로 냉매를 주입시킨다. 냉매 주입구(250)는 하우징(240)에 복수 개 형성된다. 도 2 및 3에서와 같이, 냉매 주입구(250)는 하우징(240)상에 기 설정된 간격을 가지며 형성될 수 있고, 간격을 갖지 않은 채 임의의 위치에 형성될 수도 있다. 냉매 주입구(250)는 (하우징) 외부로부터 하우징(240) 내부로 냉매를 주입시킨다. 여기서, 냉매는 기체이거나 기 설정된 온도(예를 들어, 영하 50℃) 이하의 액체일 수 있으며, 냉각 속도에 따라 주입되는 냉매의 종류나 냉매의 온도가 상이해질 수 있다. 예를 들어, 빠른 속도로 급냉을 시켜야 하는 상황이라면, 냉매 주입구(250)로 극저온의 끓는 점을 가져 극저온 상태의 기체나 액체가 주입될 수 있다. 예를 들어, 빠른 속도로 급냉을 시켜야 하는 상황이라면, 냉매로 아르곤(Ar) 기체나 질소(N2)기체가 사용될 수 있다. 양 기체는 -180℃ 이하의 극 저온의 끓는점을 갖기 때문에, 기체임에도 상당히 낮은 온도를 가질 수 있다. 또는, 상황에 따라, 액체 질소 등이 냉매로 사용될 수 있다. 이에 따라, 이러한 냉매가 냉매 주입구(250)로 주입되며, 빠른 속도로 용기(220)와 용기 내 원재료(210)를 냉각시킬 수 있다. 반대로, 상대적으로 느린 속도로 급냉을 시켜야 하는 상황이라면, 냉매 주입구(250)로 주입되는 냉매는 상대적으로 고온의 끓는 점을 가져 상대적으로 고온을 가질 수 있다. 예를 들어, 냉매가 이산화탄소(CO2) 등 상대적으로 끓는 점이 높은 기체 또는 액체가 사용되거나, 극저온의 끓는 점을 갖는 성분(아르곤 또는 질소 등)이더라도 상대적으로 높은 온도를 갖는 (기체 또는 액체) 상태로 주입될 수 있다. 이처럼, 상대적으로 높은 온도의 기체가 주입됨에 따라 냉각속도는 상대적으로 저하될 수 있다.
램프(260)는 하우징(240)에 복수 개 형성되어, 제어부(미도시)의 제어에 따라 용기(220)의 온도를 상승시킨다. 램프(260)는 냉매 주입구(250)와 마찬가지로 하우징(240)에 복수 개 형성된다. 램프(260)는 냉매 주입구(250)와 겹치지 않으며, 하우징(240) 상에 기 설정된 간격을 가지며 형성될 수 있고 간격을 갖지 않은 채 임의의 위치에 형성될 수도 있다. 일례로, 복수 개의 냉매 주입구(250)와 복수 개의 램프(260)는 하우징의 높이방향(도 3, z 방향) 및 폭방향(도 3, x 방향 및 y 방향)을 따라 하우징 상에 서로 교호로 형성될 수 있다. 램프(260)는 하우징(240) 내로 광을 조사한다. 하우징(240) 내에 용기(220)가 배치될 경우, 용기(220)에 광이 조사되며 용기(220)의 온도가 상승한다. 램프(260)는 용기(220)의 온도 상승을 유도함으로써, 용기(220) 및 용기 내 원재료(210)의 온도를 제어할 수 있다. 램프(260)의 동작으로 인해 용기(220)의 냉각속도는 늦춰질 수 있어, 용기(220) 및 용기 내 원재료(210)가 서냉된다.
냉매 유출구(310)는 제어부(미도시)의 제어에 따라 하우징(240) 내로 유입된 냉매를 하우징(240) 외부로 배출한다. 냉매 유출구(310)는 하우징(240)의 일 위치에 하나 또는 그 이상 형성되어, 하우징(240) 내로 유입된 냉매를 배출한다. 냉매 또는 냉매 및 램프(260)의 동작으로 인해 원하는 온도까지 급냉 및 서냉이 완료된 경우, 냉매 유출구(310)는 냉매를 배출함으로써 냉각을 중단한다.
제어부(미도시)는 냉매 주입구(250), 램프(260) 및 냉매 유출구(310)의 동작을 제어한다. 제어부(미도시)는 사전에 용기로 장입된 원재료와 해당 원재료로 제조될 유리 조성물의 크기, 열 특성 또는 물리적 특성을 수신하며, 원재료와 특성값을 분석하여 적절한 냉각 속도를 설정한다. 제어부(미도시)는 설정된 냉각속도로 용기(220) 및 용기 내 원재료(210)가 냉각되도록 냉매 주입구(250) 및 램프(260)를 동작시킨다. 냉매 주입구(250)가 냉매를 주입할 수 있도록 제어하며, 램프(260)의 동작을 제어하여 용기(220) 및 용기 내 원재료(210)의 냉각속도를 설정된 속도로 제어한다. 설정된 냉각 속도에 따라, 냉매의 종류나 주입될 냉매의 온도가 결정된다. 제어부(미도시)는 결정된 냉매가 하우징(240) 내로 주입되도록 냉매 주입구(250)를 제어한다. 제어부(미도시)는 온도 센서(미도시)로부터 수신한 센싱값을 토대로, 설정된 냉각속도에 따라 냉각이 진행중인지 판단한다. 주입된 냉매로 인해 설정된 냉각속도보다 빠른 속도로 냉각이 진행된다면, 제어부(미도시)는 램프(250)를 동작시킴으로써 냉각속도를 설정된 수치로 조정한다. 이처럼 제어부(미도시)는 냉매 주입구(250)와 램프(260)의 동작을 제어함으로써, 설정된 냉각 속도대로 용기(220) 및 용기 내 원재료(210)를 냉각시킬 수 있다. 설정된 냉각속도 대로 냉각이 진행됨에 따라, 원재료(210)는 원하는 냉각온도만큼 냉각될 수 있어 우수한 열 또는 물리적 특성을 구비할 수 있다. 또한, 제어부(미도시)는 냉각 속도를 조정할 수 있기에, 선형적으로 냉각이 진행(냉각속도가 일정)되도록 제어할 수 있다. 선형적인 냉각이 진행될 경우, 냉각과정을 거쳐 제조될 유리 잉곳의 내·외부 응력이 최소화되어, 제조될 유리 조성물의 굴절률 균질도가 향상될 수 있다. 제어부(미도시)는 냉매 주입구(250) 및 램프(260)의 제어를 토대로, 설정된 냉각속도로 용기(220) 및 용기 내 원재료(210)를 적절한 온도까지 냉각시킨다.
원하는 온도로 용기(220) 및 용기 내 원재료(210)의 냉각이 완료된 경우, 제어부(미도시)는 냉매 주입구(250) 및 램프(260)의 동작을 중단하고 냉매 유출구(310)를 동작시킨다. 용기(220) 및 용기 내 원재료(210)가 설정된 냉각속도로 적절한 온도까지 냉각된 경우, 냉각은 중단되어야 한다. 이에, 제어부(미도시)는 냉매의 주입을 중단하도록 냉매 주입구(250)를 제어하고, 램프(260)의 동작을 중단시킨다. 이후, 제어부(미도시)는 하우징(240) 내 기 주입되어 있던 냉매를 배출하도록 냉매 유출구(310)를 제어한다. 이에 따라, 용기(220) 및 용기 내 원재료(210)의 냉각(급냉 및 서냉)이 완료된다. 용융 및 락킹이 완료된 잉곳은 본 발명의 장치 내부로 이동되어 거치된 후, 제어부(미도시)는 용기(220)로부터 제조된 유리 조성물(잉곳)이 온전히 분리될 수 있도록, 냉매 주입구(250)를 제어하여 가능한 짧은 시간, 예를 들어, 수 밀리초 내지 수 초 동안 극저온의 냉매를 주입시킬 수 있다. 극저온의 냉매가 용기(220)로 주입됨에 따라, 제조된 유리 조성물의 표면만을 급냉시킴으로써 유리 조성물과 용기(220)의 분리가 보다 원활하게 수행될 수 있도록 한다.
도 4는 종래의 조성물 제조과정에서 시간에 따른 용기의 온도 변화를 관찰한 결과로 얻어진 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외광 투과 유리 조성물 제조 과정에서 시간에 따른 용기의 온도를 도시한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 용융된 원재료가 수냉식으로 급냉이 수행될 경우, 원재료는 410과 같은 냉각속도로 냉각된다. 그러나 410과 같이 지나치게 빠른 속도로 냉각이 진행될 경우, 원재료의 종류에 따라 유리 조성물(잉곳) 내부 및 외부의 급격한 온도차로 인해 크랙이 발생하는 경우가 발생할 수 있다.
한편, 용융된 원재료가 일반적인 공기로 서냉될 경우, 원재료는 420 또는 430과 같은 냉각속도로 냉각된다. 그러나 420 또는 430과 같이 지나치게 느린 속도로 냉각이 진행될 경우, 원재료의 종류에 따라 제조된 유리 조성물(잉곳)의 외부 표면과 용기 내부 표면의 분리가 원활치 못해 유리 조성물의 표면에 파손이 발생하는 경우가 존재할 수 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 제어부(미도시)는 냉각 속도를 제어한다. 도 5에 도시된 510들과 같이, 제어부(미도시)는 주입되는 냉매의 종류 또는 온도와 램프(260)의 동작여부로 냉각 속도를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(미도시)는 냉매 주입구(250) 및 램프(260)를 적절히 동작시킴으로써 선형적으로 냉각이 진행(냉각 속도가 일정)되도록 할 수 있다. 또한, 본 발명은 이에 국한되지 않고, 수냉시에 얻어질 수 있는 냉각속도보다 더 빠르게 유리용 조성물(잉곳) 내·외부의 균질한 냉각을 수행하여 유리 잉곳을 제조할 수 있다. 이에, 본 발명의 제조방법에 따라 유리형성능의 극대화와 동시에 안정적이며 유리용 조성물(잉곳)을 제조할 수 있다.
용기 냉각장치(200)는 원재료와 해당 원재료로 제조될 유리 조성물의 크기, 열 특성 또는 물리적 특성에 따라 설정된 냉각속도로 냉각시킬 수 있다. 이에, 제조과정을 거쳐 제조될 유리 조성물(유리 잉곳 등)은 제조과정에서 품질이상의 발생없이 원하는 광특성 또는 물리적 특성을 가질 수 있다.
도 1에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각 도면에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 1은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 1에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 용기 냉각장치
210: 원재료
220: 용기
240: 하우징
250: 냉매 주입구
260: 램프
310: 냉매 유출구
210: 원재료
220: 용기
240: 하우징
250: 냉매 주입구
260: 램프
310: 냉매 유출구
Claims (12)
- 용융된 재료가 장입된 용기를 냉각시키는 용기 냉각장치에 있어서,
하우징;
상기 하우징 상에 기 설정된 간격을 가지며 복수 개 형성되며, 상기 하우징 외부로부터 상기 하우징 내부로 기체 또는 액체인 냉매가 주입될 수 있도록 하는 냉매 주입구;
상기 하우징 상에 기 설정된 간격을 가지며 복수 개 형성되며, 상기 하우징 내부로 광을 조사하여 상기 하우징 내부에 배치된 용기의 온도를 상승시키는 램프;
상기 하우징 내로 주입된 냉매를 상기 하우징 외부로 배출하는 냉매 유출구; 및
상기 냉매 주입구 및 상기 램프의 동작을 제어하여, 상기 용기의 냉각 속도를 제어함으로써, 선형적으로 용기의 냉각이 진행되도록 상기 하우징 내부의 온도를 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 용기는 용융된 재료가 장입되어 실링된 상태로 상기 하우징 내부에 장착되고,
상기 복수 개의 냉매 주입구와 상기 복수 개의 램프는 하우징의 높이방향 및 폭방향을 따라 하우징 상에 서로 교호로 형성되는 것을 특징으로 하는 용기 냉각장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 냉매의 종류 또는 상기 냉매가 상기 하우징 내부로 주입될 때의 온도가 가변함으로써, 상기 용기의 냉각 속도가 가변되는 것을 특징으로 하는 용기 냉각징차. - 삭제
- 삭제
- 적외선 파장대역의 광을 투과시키는 유리 조성물을 제조하는 방법에 있어서,
기 설정된 원재료들을 각각 기 설정된 함량만큼 용기에 장입하여 실링하는 실링과정;
상기 실링과정을 거친 용기 내 원재료들을 제1 기 설정된 환경에서 용융하는 용융과정; 및
상기 용융과정에서 용융된 원재료들을 용기에 장입된 상태에서 제1항 또는 제5항의 용기 냉각장치를 이용하여 기 설정된 냉각 속도로 선형적으로 냉각시키는 냉각과정을 포함하고,
상기 용기 냉각장치는,
기체 또는 액체인 냉매를 이용하여 상기 용융과정에서 용융된 원재료들을 냉각시키되, 원재료, 제조될 유리 조성물의 크기, 열 특성 또는 물리적 특성을 고려하여 냉각 속도를 설정하는 것을 특징으로 하는 유리 조성물 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 용기 냉각장치는,
상기 냉매의 종류 또는 상기 냉매의 온도를 가변함으로써, 냉각속도를 가변하는 것을 특징으로 하는 유리 조성물 제조방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200163389A KR102397101B1 (ko) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | 적외광 투과 유리 조성물 제조를 위한 용기 냉각 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020200163389A KR102397101B1 (ko) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | 적외광 투과 유리 조성물 제조를 위한 용기 냉각 장치 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102397101B1 true KR102397101B1 (ko) | 2022-05-12 |
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ID=81590548
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200163389A KR102397101B1 (ko) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | 적외광 투과 유리 조성물 제조를 위한 용기 냉각 장치 |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR102397101B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000057379A (ko) * | 1996-12-03 | 2000-09-15 | 안자키 사토루 | 유체온도 제어장치 |
| JP2001089162A (ja) * | 1999-09-20 | 2001-04-03 | Owens Brockway Glass Container Inc | ガラス製品用モールドの液体冷却 |
-
2020
- 2020-11-27 KR KR1020200163389A patent/KR102397101B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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