KR200474988Y1 - 이중 구조 가마 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 도자기에 대한 소성 공정에 있어서 복수 개의 소성 공간을 제공하는 이중 구조 가마를 제공하기 위해, 화구로부터 열기가 제공되는 제 1소성부와, 상기 제 1소성부로부터 이격 배치되는 제 2소성부와, 상기 제 1, 2소성부 사이에서 상기 제 1, 2소성부를 연통시켜 상기 열기가 제 1소성부로부터 제 2소성부로 제공되는 경로를 형성하는 연결부를 포함하는 소성실 및 상기 연결부에 일측이 연통되어, 상기 제 1소성부로부터 제공되는 상기 열기가 외부로 배출되는 경로를 형성하는 연도(煙道) 및 상기 제 2소성부와 상기 연도 사이에 배치되어, 상기 제 1소성부로부터 상기 제 2소성부로 제공되는 열기 또는 상기 제 1소성부로부터 상기 연도로 제공되는 열기를 선택적으로 차단하는 차단부를 포함하여, 도자기 기물의 생산성이 향상되고 열 손실 및 자원의 낭비가 절감될 수 있을 뿐만 아니라 오염가스의 배출량이 감소되어 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

이중 구조 가마{Double structure kiln}
본 고안은 이중 구조 가마에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도자기에 대한 초벌구이 및 재벌구이에 사용되는 이중 구조 가마에 관한 것이다.
일반적으로 가마는 소성 및 용융 등의 열처리 공정을 수행하기 위해 사용되는 장치로 주로 도자기 기물의 제조에 사용된다.
일례로 도자기 기물 제조에 사용되는 일반적인 가마는 하나의 소성실에서 초벌구이와 재벌구이가 반복적으로 수행된다. 종래의 도자기 기물 제조방식을 살펴보면, 먼저 성형작업을 거쳐 건조된 도자기 기물이 소성실의 내부로 반입된다. 그리고 소성실의 내부가 열원에 의해 초벌구이에 적당한 온도, 대략 800~850℃로 가열되며, 도자기 기물에 대한 초벌구이가 수행되도록 한다. 이후 초벌구이가 완료된 도자기 기물은 소성실의 외부로 반출되고, 유약이 도포되어 다시 소성실로 반입된다. 이후 소성실의 내부가 재벌구이에 적당한 온도, 대략 1200~1350℃로 재가열되며, 도자기 기물에 대한 재벌구이가 수행되도록 한다.
이와 같이 종래의 도자기 기물 제조방식은 도자기 기물에 유약을 도포하기 위해 하나의 소성실을 이용하여, 초벌구이와 재벌구이가 순차적으로 수행된다. 이때 소성실이 초벌구이에 적당한 온도로 가열되는 데에는 대략 5시간 정도의 시간이 소모되고, 소성실이 재벌구이에 적당한 온도로 가열되는 데에는 대략 6~7시간 정도의 시간이 소모된다. 또한 재벌구이가 완료된 후에 다른 도자기 기물의 초벌구이를 수행하기 위해서는 급격한 온도 변화에 의해 도자기 기물에 파손이 발생되는 것을 방지하기 위해 소성실의 내부온도가 150℃로 냉각되어야 한다. 이때 소성실이 냉각되기까지는 적어도 하루 정도의 시간이 소모된다.
즉 하나의 소성실로 이루어지는 종래의 가마에서는 초벌구이에 소모되는 시간, 재벌구이에 소모되는 시간, 소성실의 냉각에 소요되는 시간 및 소성실의 재가열에 소모되는 시간 등 필요 이상으로 시간이 소모되어, 도자기 기물의 생산성이 저하되는 문제점이 있었다. 또한 종래의 도자기 기물 제조방식은 연료의 과도한 소비로 인하여 생산비용이 증가되고, 이산화탄소의 배출량 증가로 인해 환경오염이 발생되는 문제점이 있었다.
본 고안의 목적은 도자기에 대한 소성 공정에 있어서 복수 개의 소성 공간을 제공하는 이중 구조 가마를 제공하기 위한 것이다.
본 고안에 따른 이중 구조 가마는 화구로부터 열기가 제공되는 제 1소성부와, 상기 제 1소성부로부터 이격 배치되는 제 2소성부와, 상기 제 1, 2소성부 사이에서 상기 제 1, 2소성부를 연통시켜 상기 열기가 제 1소성부로부터 제 2소성부로 제공되는 경로를 형성하는 연결부를 포함하는 소성실 및 상기 연결부에 일측이 연통되어, 상기 제 1소성부로부터 제공되는 상기 열기가 외부로 배출되는 경로를 형성하는 연도(煙道) 및 상기 제 2소성부와 상기 연도 사이에 배치되어, 상기 제 1소성부로부터 상기 제 2소성부로 제공되는 열기 또는 상기 제 1소성부로부터 상기 연도로 제공되는 열기를 선택적으로 차단하는 차단부를 포함한다.
상기 연도는 상기 연결부로부터 연장되어, 타측이 상기 제 2소성부 내부의 열기를 배기하기 위해 상기 제 2소성부의 일측에 형성된 배기 홀에 연통되고, 상기 연도에는 상기 열기가 배출되는 경로를 형성하는 굴뚝 형태의 배출부가 구비될 수 있다.
상기 차단부는 상기 연결부의 내부에 배치되어 상기 연결부에 연통되는 상기 제 2소성부의 연통 홀 또는 상기 연결부에 연통되는 상기 연도의 연통 홀을 선택적으로 차단하는 도어(Door)로 구비될 수 있다.
본 고안에 따른 이중 구조 가마는 복수 개의 소성부에서 도자기 기물의 재벌구이와 초벌구이를 동시에 수행할 수 있다. 따라서 도자기 기물의 생산성이 향상되고, 열손실 및 자원의 낭비가 절감될 수 있을 뿐만 아니라, 오염가스의 배출량이 감소되어 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같은 본 고안의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 실시예에 따른 이중 구조 가마를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 이중 구조 가마를 도 1에 표기된 Ⅱ-Ⅱ'선을 기준으로 절단한 단면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 이중 구조 가마를 도 2에 표기된 Ⅲ-Ⅲ'선을 기준으로 절단한 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 이중 구조 가마를 상세히 설명하도록 한다. 또한 첨부된 도면에서는 구성요소의 형상을 보다 명확하게 설명하기 위해 과장되게 표현되는 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 구성 요소는 동일한 구성 요소를 의미한다.
도 1은 본 실시예에 따른 이중 구조 가마를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 이중 구조 가마를 도 1에 표기된 Ⅱ-Ⅱ'선을 기준으로 절단한 단면도이다. 그리고 도 3은 본 실시예에 따른 이중 구조 가마를 도 2에 표기된 Ⅲ-Ⅲ'선을 기준으로 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이중 구조 가마(이하, 가마라 칭한다.)는 소성실(100)을 포함한다.
소성실(100)은 열기가 최초 공급되는 제 1소성부(110)와, 제 1소성부(110)로부터 이격 배치될 수 있는 제 2소성부(130)와, 제 1, 2소성부(110, 130) 사이에서 제 1, 2소성부(110, 130)를 연통시켜 제 1소성부(110)로 공급되는 열기가 제 1소성부(110)로부터 제 2소성부(130)로 제공되는 경로를 형성하는 연결부(150)를 포함한다. 일례로 연결부(150)는 제 1, 2소성부(110, 130)의 하측에서 제 1, 2소성부(110, 130)의 각각에 연통되도록 배치될 수 있다.
제 1, 2소성부(110, 130)의 각각에는 도자기 기물(10)의 출입을 위해 개폐되는 제 1, 2게이트(111, 131)가 설치된다. 일례로 제 1게이트(111)는 제 1소성부(110)의 전방에 설치될 수 있고, 제 2게이트(131)는 제 2소성부(130)의 측방에 설치될 수 있으나, 제 1, 2게이트(111, 131)의 위치는 이에 한정되지 않고 다양하게 실시될 수 있다.
그리고 각각의 제 1, 2게이트(111, 131)을 기준으로 제 1, 2소성실(110, 130)의 외측과 내측에는 레일(30)이 설치될 수 있다. 레일(30)은 복수 개의 도자기 기물(10)을 지지하는 기물 지지대(50)가 대차되는 방식으로 제 1, 2소성부(110, 130)의 내부로 반입되도록 하거나, 제 1, 2소성부(110, 130)의 내부로부터 외부로 반출되도록 할 수 있다. 이때 기물 지지대(50)는 다층 구조로 이루어지는 복수 개의 선반을 포함하는 탑차의 형태로 구비될 수 있다.
그러나 도자기 기물(10)의 반입 및 반출은 상술한 기물 지지대(50) 및 레일(30)을 기반으로 이루어지는 것에 한정되는 것이 아니며, 도자기 기물(10)이 트레이에 안착되어, 작업자에 의해 반입 및 반출이 이루어질 수 있다.
한편 화구(70)는 제 1소성부(110)의 내부로 열기를 제공한다. 일례로 화구(70)는 제 1소성부(110)의 하측 테두리에 인접하도록 형성될 수 있다. 화구(70)는 연소장치(미도시)에 연결되며, 연소장치에 의해 발생된 열기가 제 1소성부(110)의 내부로 제공되도록 한다. 이때 화구(70)는 제 1소성부(110)의 내부를 균일한 온도로 가열시키기 위해 복수 개로 구비될 수 있고, 연소장치에서 발생되는 열기는 도자기 기물(10)의 재료 및 처리방법에 따라 가스, 석유 및 장작 중 적어도 어느 하나 이상의 연소에 따라 발생된 열기일 수 있다.
한편 연결부(150)는 상호 연통되는 제 1, 2연결부(151, 153)를 포함할 수 있다. 제 1연결부(151)는 제 1소성부(110)의 하측에서 제 1소성부(110)의 하측에 형성된 제 1소성부(110) 연통홀(110a)에 연통될 수 있고, 제 2연결부(153)는 제 2소성부(130)의 하측에 형성된 제 2소성부(130)의 연통홀(130a)에 연통될 수 있다. 그리고 제 2연결부(153)의 제 1연결부(151)에 연통되는 일측의 타측에는 배출부(171)가 연통될 수 있다. 제 2연결부(153)의 내측에는 제 1소성부(110)로부터 제 1연결부(151)를 통해 공급되는 열기를 제 2소성부(130)로 안내하는 안내벽(G)이 설치될 수 있다. 그리고 연결부(150)에는 연도(煙道, 170)가 연결된다. 연도(170)는 일측이 제 1, 2연결부(151, 153) 사이에 연통되고, 타측이 연결부(150)로부터 연장되어 배출부(170)에 연통될 수 있다.
한편 배출부(171)는 제 1소성부(110)로부터 제 1연결부(151)를 거쳐 연도(170)로 제공되는 폐열 또는 제 1소성부(110)로부터 제 1, 2연결부(151, 153)와 제 2소성부(130)를 거친 폐열이 가마의 외부로 배출되도록 할 수 있다. 배출부(171)는 일례로 굴뚝 형태로 구비될 수 있으며, 대기압 배출저지 댐퍼(171a) 및 배기량 조절용 댐퍼(171b)가 구비될 수 있다.
대기압 배출저지 댐퍼(171a)는 배출부(171)를 통해 배출되는 열기의 배출량이 조절되도록 한다. 일례로 대기압 배출저지 댐퍼(171a)는 배출부(171)의 하측에 구비될 수 있으며, 대기압 배출저지 댐퍼(171a)가 개방될 경우, 열기의 배출량이 억제되고, 가마에서는 불완전 연소가 이루어지도록 할 수 있다. 따라서 대기압 배출저지 댐퍼(171a)의 개방량에 따라 유약이 도포된 도자기 기물(10)의 색상이 변화되도록 할 수 있으며, 이때 대기압 배출저지 댐퍼(171a)의 개방량에 따라 대기압에 의한 압력이 가마 내부에 걸려 배출되는 열기가 조절되도록 할 수 있다. 이 대기압 배출저지 댐퍼(171a)는 일례로 배출부(171)의 측벽에 형성된 홀을 개폐시키는 복수 개의 블록을 포함할 수 있으나, 대기압 배출저지 댐퍼(171a)의 형태는 이에 한정되지 않고 다양하게 실시될 수 있다.
그리고 배기량 조절용 댐퍼(171b)는 기상 조건에 따라 배출부(171)를 통해 배출되는 배기량이 조절되도록 한다. 일례로 산화소성이 필요한 경우 배기량 조절용 댐퍼(171b)를 완전 개방하여 완전 연소가 이루어지도록 할 수 있고, 환원소성 즉, 불완전 연소가 필요한 경우, 배기량 조절용 댐퍼(171b)를 일부 폐쇄하여 배출부(171)를 통해 배출되는 열기를 제어하며, 대기압 배출저지 댐퍼(171a)를 일부 개방시켜 대기압에 의해 배출부(171)로 배출되는 열기가 제어되도록 할 수 있다. 또한 기상 조건이 양호한 경우에는 배출부(171)가 최대 개방되도록 하여, 배기 효율이 향상되도록 할 수 있다. 그리고 기상 조건이 열악한 경우에는 배출부(171)가 최소 개방되어, 기상 조건의 영향이 최소화되도록 할 수 있다.
한편 연결부(150) 내부에는 차단부(190)가 배치된다. 이 차단부(190)는 연결부(150) 내부에서 연결부(150)에 연통된 연도(170)의 연통 홀(170a) 또는 제 2연결부(153)의 연통 홀(153a)이 선택적으로 차단되도록 한다. 일례로 차단부(190)는 연도(170)의 연통 홀(170a)과 제 2연결부(153)의 연통 홀(153a) 사이에 배치되는 평판 형태의 도어(Door)로 구비될 수 있다.
이 차단부(190)는 연결부(150)의 내측으로부터 외측으로 연장된 회전축(191)에 연결되고, 연결부(150)의 외측에는 회전축(191)에 동력을 제공하는 동력장치(193)가 배치될 수 있다. 동력장치(193)는 회전축(191)을 통해 차단부(190)를 회전시켜, 연도(170)의 연통 홀(170a) 또는 제 2소성부(130)의 연통 홀(130a)이 차단부(190)에 의해 선택적으로 차단될 수 있도록 한다. 그러나 차단부(190)는 동력장치(193)에 의해 회전하는 것에 한정되는 것이 아니며, 작업자에 의해 수동으로 회전 가능하도록 구비되어도 무방하다.
한편 차단부(190)의 차단 위치에 따라 화구(70)로부터 제 1소성부(110)로 제공된 열기는 제 2소성부(130) 또는 연도(170)를 선택적으로 통과할 수 있다. 즉 차단부(190)가 연도(170)의 연통 홀(170a)을 폐쇄할 경우, 열기는 제 1소성부(110)로부터 연결부(150)를 통해 제 2소성부(130)로 제공되며, 제 1, 2소성부(110, 130)가 동시에 가열되도록 할 수 있다. 그리고 차단부(190)가 제 2연결부(153)의 연통 홀(153a)을 폐쇄할 경우, 열기는 제 1소성부(110)로부터 연결부(150)를 통해 연도(170)로 제공되며, 제 1소성부(110)가 선택적으로 가열되도록 할 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 이중 구조 가마의 구동에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 이하의 설명에서 상술된 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 상세한 설명은 생략하도록 한다. 따라서 이하의 설명에서 상세한 설명이 생략된 구성 요소에 대해서는 상술된 설명을 참조하여 이해할 수 있을 것이다.
본 실시예에 따른 가마는 기물 지지대(50)에 안착된 도자기 기물(10)이 제 1, 2게이트(111, 131)를 통해 제 1, 2소성부(110, 130)로 각각 반입될 수 있다. 이때 제 1소성부(110)로 반입되는 도자기 기물(10)의 경우 초벌구이가 완료된 기물일 수 있고, 제 2소성부(130)로 반입되는 도자기 기물(10)의 경우 초벌구이가 수행될 기물일 수 있다.
이후 제 1, 2게이트(111, 131)가 폐쇄되고, 연소장치(미도시)에 의해 발생된 열기가 화구(70)를 통해 제 1소성부(110)로 유입된다. 이때 차단부(190)는 연도(170)의 연통 홀(170a)을 차단하고 있는 상태일 수 있다. 따라서 제 1소성부(110)로 유입된 열기는 제 1소성부(110)로부터 연결부(150)를 통해 제 2소성부(130)로 전달되어 제 1, 2소성부(110, 130)의 내부 온도가 동시에 상승되도록 할 수 있다.
이후 제 2소성부(130) 내부의 온도가 도자기 기물(10)에 대한 초벌구이에 적당한 온도인 대략 800~850℃로 상승하면, 차단부(190)가 회전되어 연도(170)의 연통 홀(170a)이 개방되도록 함과 동시에 제 2연결부(153)의 연통 홀(153a)이 폐쇄되도록 한다. 따라서 화구(70)로부터 제 1소성부(110)로 제공되는 열기는 제 1소성부(110)로부터 연도(170)를 통해 배출부(171)로 배출된다.
따라서 제 1소성부(110)의 내부는 계속 가열되고 있는 상태이다. 이후 제 1소성부(110) 내부는 도자기 기물(10)에 대한 재벌구이에 적당한 온도인 1200~1350℃로 가열되어 도자기 기물(10)에 대한 재벌구이가 수행되도록 할 수 있고, 제 2소성부(130)는 도자기 기물(10)에 대한 초벌구이에 적당한 온도로 유지되며 도자기 기물(10)에 대한 초벌구이가 수행되도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 가마는 도자기 기물(10)에 대한 재벌구이가 수행되는 제 1소성부(110)로 제공되는 열기만으로, 제 2소성부(130)에 배치된 도자기 기물(10)에 대한 초벌구이를 수행할 수 있는 바, 도자기 기물(10)의 생산성을 향상시키고, 열손실 및 자원의 낭비가 절감될 수 있을 뿐만 아니라, 오염가스의 배출량을 감소시켜 환경오염이 방지되도록 할 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 고안의 일실시예는 본 고안의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 고안의 보호범위는 청구범위에 기재된 상항에 의하여만 제한되고, 본 고안의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 고안의 보호 범위에 속하게 될 것이다.
100 : 소성실 110 : 제 1소성부
111 : 제 1게이트 130 : 제 2소성부
131 : 제 2게이트 150 : 연결부
170 : 연도 171 : 배출부
190 : 차단부 191 : 회전축
193 : 동력장치

Claims (3)

  1. 화구로부터 열기가 제공되는 제 1소성부와, 상기 제 1소성부로부터 이격 배치되는 제 2소성부와, 상기 제 1, 2소성부 사이에서 상기 제 1, 2소성부를 연통시켜 상기 열기가 제 1소성부로부터 제 2소성부로 제공되는 경로를 형성하는 연결부를 포함하는 소성실;
    상기 연결부에 일측이 연통되어, 상기 제 1소성부로부터 제공되는 상기 열기가 외부로 배출되는 경로를 형성하는 연도(煙道); 및
    상기 제 2소성부와 상기 연도 사이에 배치되어, 상기 제 1소성부로부터 상기 제 2소성부로 제공되는 열기 또는 상기 제 1소성부로부터 상기 연도를 통해 상기 외부로 배출되는 열기를 선택적으로 차단하는 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 구조 가마.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연도는 상기 연결부로부터 연장되어, 타측이 상기 제 2소성부 내부의 열기를 배기하기 위해 상기 제 2소성부의 일측에 형성된 배기 홀에 연통되고, 상기 연도에는 상기 열기가 배출되는 경로를 형성하는 굴뚝 형태의 배출부가 구비되는 것을 특징으로 하는 이중 구조 가마.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 차단부는 상기 연결부의 내부에 배치되어 상기 연결부에 연통되는 상기 제 2소성부의 연통 홀 또는 상기 연결부에 연통되는 상기 연도의 연통 홀을 선택적으로 차단하는 도어(Door)로 구비되는 것을 특징으로 하는 이중 구조 가마.
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