KR20150078610A - 강화유리 제조장치에서 판유리 가열에 사용되는 노 내의 히터 설치구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강화유리 제조장치에서 판유리 예열방법 및 이 판유리 가열에 사용되는 로 내의 히터의 설치구조에 관한 것으로, 본 발명에 따른 판유리 예열방법은, 강화유리 제조장치에서 지그에 장착된 판유리를 예열로에서 기 설정된 온도까지 단계별로 승온시킴으로써 예열하는 공정에 있어서, 상기 예열로를 1차예열로(410) 및 2차예열로로 각각 구분하여 1차예열로(410)에서 1차예열 공을 마친 후 2차예열로로 판유리(110)를 이송하여 2차예열 공정을 수행하되, 1차예열로(410)에서는 상온에서부터 200℃까지 3회에 걸쳐 단계별로 승온 및 정온 과정을 반복하고, 2차예열로에서는 200℃에서부터 380℃까지 3회에 걸쳐 단계별로 승온 및 정온 과정을 반복하면서 예열하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 따르면, 상기 각 로(爐)의 내측벽이 다수의 구역으로 분할 조립될 수 있게 구획되고, 상기 구획된 각 로의 내측벽의 크기에 맞춰 단위조립체 형태를 갖는 지지몸체(420)가 구비되며, 상기 지지몸체(420) 상에 하나의 히터(421)가 연속적으로 배치 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

강화유리 제조장치에서 판유리 가열에 사용되는 노 내의 히터 설치구조{Chemical Reinforcement using Heater Assembly of Furnace}

본 발명은 강화유리 제조장치에서 판유리 예열방법 및 이 판유리 가열에 사용되는 노(爐) 내의 히터 설치구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학강화를 위한 판유리를 예열하는 과정에서 예열로를 1차 및 2차로 구분하여 순차적으로 가열함으로써, 1,2차예열로 사용에 따른 로의 사용 회전율을 향상시키면서 예열시간을 단축함과 동시에 에너지 소비를 줄여 안정적인 예열을 할 수 있을 뿐만 아니라 예열로에 배치되는 히터를 구획별로 분할 설치함에 따라 히터의 고장 시 구획별로 교체 수리가 가능하여 관리가 용이하도록 구성된 강화유리 제조장치에서 판유리 예열방법 및 이 판유리 가열에 사용되는 노 내의 히터 설치구조에 관한 것이다.

일반적으로 강화유리는 디스플레이 장치의 화면으로 많이 사용되는 것으로, 경도 및 강도가 우수한 강화유리를 제조하기 위해서는 유리의 강화 공정이 필요하다.

통상적으로 유리의 강화는 크게 물리적 강화와 화학적 강화로 나뉘는데, 일반적으로 물리적 강화는 유리의 두께 5mm이상의 유리를 사용하여 온도를 550℃에서 700℃ 사이에서 유리를 가열하여 급냉하는 방식으로 유리의 내부 강도를 강화하는 방식으로 이는 강화 유리문, 자동차용 유리 등에 주로 사용된다.

한편, 화학적 강화는 박판유리를 450℃의 질산칼륨용액이 담긴 강화로에서 3시간 이상 침지시킴에 따라 유리에 포함된 나트륨 이온과 질산칼륨용액의 칼륨 이온을 서로 치환시켜 유리를 강화하는 것으로, 주로 2.0mm 이하의 박판유리를 강화하는데 이용된다.

최근에는 용융칼륨염을 함유한 용융물중에 용융석염을 미량 함유시켜 이온교환시킴에 따라 유리표면층의 나트륨이온과 칼륨이온의 이온교환 반응속도를 촉진시키는 방법을 통해 강화유리를 제조할 수 있는 제조장치가 제안되고 있다.

예를 들어, 대한민국 등록특허공보 제0659558호, 대한민국 등록특허공보 제0914628호, 대한민국 등록특허공보 제0937225호, 대한민국 등록특허공보 제0966025호 등의 선행문헌들에는 다양한 강화유리 제조장치에 대한 기술이 개시되어 있다.

도 1은 이와 같은 질산칼륨용액을 이용하여 화학적으로 강화 유리를 제조하는 강화유리 제조장치의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 메인프레임(1)과 상부 좌우 양측에 평행하게 설치되는 가이드레일 및 동력을 전달하는 랙기어(11)가 설치되어 있고, 가이드 레일(11) 따라 로딩로봇(2), 언로딩로봇(3)이 다수개의 유리가 거치된 랙(12)을 수평 방향으로 순차 이송시켜 예열조(4), 강화조(5), 서냉조(6), 온수조(7), 열수조(8) 이송되어 유리를 강화 처리하며, 완료된 강화유리가 거치된 랙(12)을 외부로 반출하는 강화유리 제조 장치이고, 강화유리 제조장치를 전체적으로 관리하기 위한 컨트롤 박스(13)를 구비한다.

이와 같이 강화유리 제조장치는 기본 골격으로서 메인 프레임(1), 상기 메인프레임(1) 상부 좌우 양측에 평행하게 설치되어 있어 로봇이 평행이동할 수 있는 가이드레일(11), 메인프레임(1) 내측 하부에 유리를 강화시키기 전에 유리를 1차 가열하여 강화시 열변형과 크랙을 방지하는 예열조(4), 내부에 질산칼륨(KNO₃)을 가열하여 용융화시켜서 질산칼륨을 용융상태로 유지함으로써 강화 온도를 조절 하는 강화조(5), 상기 강화조(5)에서 강화된 유리의 온도를 서서히 냉각하여 응력을 제거하는 서냉조(6), 서냉조(6)에서 냉각된 강화유리를 세정하는 온수조(7)와 열수조(8)를 구비한다.

이처럼, 종래 기술에 따른 강화유리 제조장치는 길이방향으로 여러 개의 조(bath)가 상호 이격 설치되고, 각각의 조에는 내부에 히터가 내장된 내부 가열부가 구비되며, 상기 각 조에는 상부에 설치된 가이드레일을 타고 이동하는 원판유리를 적재한 지그(혹은 랙)를 승하강 작업을 통해 수용할 수 있도록 되어 있는 것이 대부분이었다.

이와 같이 원판유리의 강화 처리 공정에서 이송되는 강화 대상 원판유리는 지그에 적재되어 로딩 로봇에 의해 공정 순서에 따라 이동되고, 각 조에 지그가 승하강을 통해 안착되거나 견인되어 이송되는 것이다.

한편, 종래 기술의 일실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이 강화유리를 제조하는 공정은, 크게 판유리를 준비하는 단계(S1), 예열하는 단계(S2), 화학강화 처리하는 단계(S3), 냉각 및 세척 단계(S4)로 구분할 수 있다.

이처럼, 강화유리를 제조하기 위하여 준비된 판유리를 예열로에서 예열하고, 본체로(혹은, 강화로)에서 질산칼륨(KNO₃)에 침지하여 화학 강화 처리하며, 서냉로, 온수로, 냉수로에서 냉각 및 세척 등에 의한 후처리하여 두께가 얇으면서도 이온교환반응에 의하여 강도 및 경도가 강화됨으로써 강화유리를 얻는 제조 방식을 채택하고 있었다.

그런데, 종래 판유리를 예열하는 공정은 하나의 예열로에 히터를 구비하여 대략 400℃ 내외까지 판유리를 예열함으로써, 본체로(혹은 강화로) 내에서 판유리를 급격히 고온으로 가열하였을 대 발생할 수 있는 판유리 조직의 손상 및 파손을 미연에 방지하도록 하고 있었다.

그런데, 종래 기술에 따라 하나의 예열로에서 판유리를 상온에서 대략 400℃까지 단계별로 온도를 상승시켜 예열하는 관계로, 예열 시간이 길고 그에 따른 에너지 소비가 클 뿐만 아니라 판유리를 투입할 때 초기 예열온도와 최종 예열온도 사이의 온도범위가 크기 때문에 예열이 마무리된 판유리를 본체로로 보낸 다음, 다시 후 순위 판유리를 예열로로 공급하여 예열 공정을 수행하기까지 대기 시간이 길어지는 문제점이 있었다.

즉, 후 순위 판유리를 예열하기 위한 준비단계에서 예열로 내부의 온도를 최종 예열온도(대략 400℃)에서 초기 예열온도(상온 ~ 대략 100℃ 내외 수준)로 낮추어야 하는 데 온도범위가 매우 크기 때문에 그 대기 시간이 길어질 수밖에 없었다.

이는 강화유리를 지속적으로 제조할 때, 예열로 사용을 위한 대기 공정 시간이 길어지면서 자연스럽게 예열로 사용에 따른 회전율이 떨어져 전체적인 제조 생산성을 저해하는 요인으로 작용하게 됨은 물론이다.

한편, 도 3에는 종래 기술에 따른 강화유리 제조장치에 사용되는 예열로의 구성을 보여주는 측단면도가 도시되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래 대부분의 예열로(20)는 판유리 가열에 필요한 열원을 전열히터(21,22)로 통해 제공받게 되는바, 주로 예열로(20)의 내측벽에 전원에 의해 열을 발생할 수 있는 다수의 파이프형 전열히터(21,22)를 권취하여 예열로(20) 내부 온도를 단계별로 상승시킬 수 있도록 구성하고 있다.

이러한 전열히터(21,22)는 통상의 전기로 등에 사용되는 모든 히터들이 사용될 수 있으며, 이러한 전열히터들은 이미 공지된 구성으로서 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 도 3에 도시된 바와 같이 예열로(20) 내측벽에 권취된 파이프 형태의 전열히터(21,22)는 그 설치 구조의 특성상 고장이나 불량이 발생할 경우, 전열히터 (21,22) 전체를 교체해야만 하기 때문에 구조적으로 교체 작업의 번거로움 및 불편함이 상존하고 있었고, 특히, 많은 교체 작업 시간을 필요로 하면서 그에 따른 교체 비용이 증대되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제0659558호(2006.12.20. 공고, 명칭: 표시창용 강화유리의 제조장치) 대한민국 등록특허공보 제0914628호(2009.9.2. 공고, 명칭: 강화유리 제조장치) 대한민국 등록특허공보 제0937225호(2010.1.15. 공고, 명칭: 판유리 강화장치) 대한민국 등록특허공보 제0966025호(2010.6.24. 공고, 명칭: 디스플레이 화면보호용 강화유리필름의 제조방법 및 이로부터 제조된 강화유리필름)

이에 본 발명은 종래 강화유리 제조장치에 있어서 예열 공정을 개선하고자 연구 개발된 것으로써, 본 발명의 목적은 화학강화를 위한 판유리를 예열하는 과정에서 예열로를 1차 및 2차로 구분하여 순차적으로 가열함으로써, 1,2차예열로 사용에 따른 로의 사용 회전율을 향상시키면서 예열시간을 단축함과 동시에 에너지 소비를 줄여 안정적인 예열을 할 수 있도록 된 강화유리 제조장치에서 판유리 예열방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 각 노(爐)에 배치되는 히터를 구획별로 분할 설치함에 따라 히터의 고장 시 구획별로 교체 수리가 가능하여 관리가 용이하도록 구성된 강화유리 제조장치에서 판유리 가열에 사용되는 노 내의 히터 설치구조를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 강화유리 제조장치에서 지그에 장착된 판유리를 예열로에서 기 설정된 온도까지 단계별로 승온시킴으로써 예열하는 공정에 있어서, 상기 예열로를 1차예열로 및 2차예열로로 각각 구분하여 1차예열로에서 1차예열 공정을 마친 후 2차예열로로 판유리를 이송하여 2차예열 공정을 수행하되, 1차예열로에서는 상온에서부터 200℃까지 3회에 걸쳐 단계별로 승온 및 정온 과정을 반복하고, 2차예열로에서는 200℃에서부터 380℃까지 3회에 걸쳐 단계별로 승온 및 정온 과정을 반복하면서 예열하는 강화유리 제조장치에서 판유리 예열방법을 제공하는 데 그 특징을 갖는다.

여기서, 상기 1,2차예열로에서 각각 단계별로 승온하는 1회 온도 상승폭은 60℃ 미만으로 하며, 판유리의 규격에 따라 1회 온도 상승폭에 차이를 두고 조절할 수 있고, 1,2차예열로에서의 예열시간은 각각 15분인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따르면, 강화유리 제조장치에서 지그에 장착된 판유리를 가열하기 위해 각 노(爐)로 내측벽에 히터가 설치되는 강화유리 제조장치에서 로 내의 히터 설치구조에 있어서, 상기 각 노(爐)의 내측벽이 다수의 구역으로 분할 조립될 수 있게 구획되고, 상기 구획된 각 노의 내측벽의 크기에 맞춰 단위조립체 형태를 갖는 지지몸체가 조립금구를 통해 착탈 가능하게 구비되며, 상기 지지몸체 상에 하나의 히터가 연속적으로 배치 고정되는 강화유리 제조장치에서 판유리 가열에 사용되는 노 내의 히터 설치구조를 제공하는 데 그 특징을 갖는다.

이때, 상기 지지몸체는 단열 특성을 가지며, 그 내부에 히터를 지지 고정할 수 있는 고정금구가 삽입되고, 상기 히터는 지지몸체 상에서 하나의 와이어로 지그재그 형태와 병렬 형태를 반복적으로 혼합하여 하나의 연속선으로 이루어지게 형성하는 배치 구조를 가지며, 히터가 지지몸체 상에 지그재그 형태와 병렬 형태로 배열되는 과정에서 상하로 인접한 히터의 절곡부위는 고정금구에 끼워지는 고정편에 의해 지지 고정되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 강화유리 제조장치에서 지그에 장착된 판유리를 예열로에서 기 설정된 온도까지 단계별로 승온시킴으로써 예열하는 공정에 있어서, 상기 예열로를 1차예열로 및 2차예열로로 각각 구분하여 1차예열로에서 1차예열 공정을 마친 후 2차예열로로 판유리를 이송하여 2차예열 공정을 수행하도록 함으로써, 1,2차예열로 사용에 따른 로의 사용 회전율을 향상시키면서 예열시간을 단축함과 동시에 에너지 소비를 줄여 안정적인 예열을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 강화유리 제조장치에서 지그에 장착된 판유리를 가열하기 위해 각 노(爐)로 내측벽에 히터를 설치할 때, 각 로의 내측면에 분할 구획되어 조립 배치되는 단위조립체 형태를 갖는 지지몸체 상에 하나의 히터를 연속적으로 설치하는 방식을 채택함으로써, 각 노에 배치되는 히터를 구획별로 분할 설치함에 따라 히터의 고장 시 구획별로 교체 수리가 가능하여 관리가 용이할 뿐만 아니라 교체 비용 등을 절감할 수 있는 장점을 갖는다.

도 1은 종래 기술에 따른 화학적으로 강화 유리를 제조하는 강화유리 제조장치의 일실시예를 보여주는 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 강화유리 제조방법에 의한 개략적인 공정순서를 보여주는 공정블록도.
도 3은 종래 기술에 따른 강화유리 제조장치에 사용되는 예열로의 구성을 보여주는 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 화학적으로 강화 유리를 제조하는 강화유리 제조장치의 배치 상태를 보여주는 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 화학적으로 강화 유리를 제조하는 강화유리 제조장치의 배치 상태를 보여주는 도 4의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에서 이송유닛부 내부의 지그를 1차예열로의 상부로 이송한 상태를 보여주는 도 4의 측면도.
도 7은 본 발명에 따른 1차예열부의 내부 구성을 보여주기 위한 요부를 절개한 단면 상태 및 1차예열로의 내주면에 배치된 히터를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 1차예열로의 내주면에 배치된 히터를 보여주기 위한 도 7의 A부분 확대도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이때, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되거나 생략될 수 있으며, 도면에 병기된 도면부호에 따라 부여되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 강화유리 제조장치는 크게 이송유닛부(200,201), 지그공급부(300), 1,2차예열부(400,500), 화학강화부(600), 1,2차서냉부(700,800), 세척부(900), 지그배출부(301)와 같이 각 공정을 수행하기 위해서 필요한 일련의 장치를 일렬로 순차 배치하는 구조물(100)을 포함한다.

여기서, 상기 1,2차예열부(400,500), 화학강화부(600), 1,2차서냉부(700, 800), 세척부(900)는 판유리(110)를 강화유리로 제조하기 위한 각 공정을 수행하는 부위로써, 상기 각 부에는 지그(120)에 적재된 판유리(110)를 수용할 수 있는 공간인 노(爐, furnace 혹은 조(bath))가 배치되어 있다.

예를 들어, 상기 1차예열부(400)에 배치되는 노(爐)는 1차예열로(410)라 칭하고, 화학강화부(600)에 배치되는 노(爐)는 강화로라 칭하며, 1차서냉부(700)에 배치되는 노(爐)는 1차서냉로라 칭한다.

이때, 상기 구조물(100)의 1층에는 1,2차예열부(400,500), 화학강화부(600), 1,2차서냉부(700,800), 세척부(900)가 배치되고, 상기 구조물(100)의 2층에는 가이드레일(103)이 수평하게 설치되어 이 가이드레일(103)을 따라서 저면에 개구된 상자형 이송유닛부(200,201)가 이동 가능하도록 좌우측에 대향되게 배치된다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 구조물(100)은 H자형 빔과 같은 철골을 소정 간격을 두고 세워서 상단을 상호 연결하여 직육각형의 뼈대(101,102; 대략, 길이×폭×높이; 31m×8m×10m의 크기)를 갖는 대형 구조물로 형성되어 있다.

이때, 상기 구조물(100)의 1층은 지상에서 대략 4m 높이를 갖고 있으며, 전술한 바와 같이 이송유닛부(200,201), 1,2차예열부(400,500), 화학강화부(600), 1,2차서냉부(700,800), 세척부(900)를 구획된 구간별로 배치할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 구조물(100)의 2층은 대략 6m 높이를 가지고 있으며, 상기 구조물(100)의 2층 중 지상에서 대략 7m 높이 정도에는 뼈대의 길이방향으로 대향되게 가이드레일(103)를 설치하여 이송유닛부(200,201)의 이송롤러부(104)가 이동할 수 있도록 구성되어 있다.

여기서, 상기 이송유닛부(200,201)는 도 6에 도시된 바와 같이, 강화시키고자 하는 판유리(110)를 1,2차예열부(400,500), 화학강화부(600), 1,2차서냉부(700, 800), 세척부(900)에 순차적으로 이송시키기 위한 부분으로써, 대체로 직사각형 형상의 금속재 이송케이싱(210) 내에 판유리(110) 적재용 지그(120)를 위치시킨 상태에서 순차적인 공정에 따라 각 공정부위로 판유리(110)를 이송시켜 승하강시키는 역할을 수행하게 된다.

이러한 이송유닛부(200, 201)는 지그(120)를 수용 이송할 수 있도록 이송케이싱(210), 가이드이송블럭(220), 지그걸이대(230), 그리고 승하강견인부(240)를 포함한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 지그(120)는 각 공정에 따른 각각의 노(爐) 내부에 투입되어 강화될 판유리(110)를 흔들림 없도록 견고하게 거치하여 지지하는 부분으로써, 서로 마주보게 위치된 다수의 지지대로 틀을 짜 이루어진 6개의 측면을 가지는 직육면체 형상의 프레임 구조를 갖는다.

상기 지그(120)는 판유리(110)의 규격 변화에 관계 없이 하나의 지그(120)만으로 다양한 판유리(110)의 규격에 맞춰 거치폭과 거치높이를 조절하여 판유리(110)를 안정적으로 거치할 수 있도록 구성되어 있다.

그리고, 상기 지그(120)의 상판 쪽 양측면에는 승하강견인부(240)에 의해 지그(120)를 들어 올리기 위한 걸고리(231)를 걸 수 있는 걸이축(121)이 돌출 구비되어 있다.

상기 이송케이싱(210)은 대체로 직사각형 형상의 금속재로 이루어져 하단면이 개구된 형태를 취하고 있고, 판유리(110)를 적재한 지그(120)를 수용할 수 있도록 되어 있다.

상기 가이드이송블럭(220)은 이송케이싱(210)의 상단에 위치하여 이송유닛부(200,201)를 각 공정별 노(爐)의 상부쪽으로 이송시키 위한 이송롤러부(104) 및 승하강견인부(240)가 배치되는 지지판 역할을 수행한다.

상기 지그걸이대(230)는 상방으로부터 지그(120)를 걸어 지지하는 부분으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 이송케이싱(210)의 내부에 배치된 상태에서 지그(120)의 양 측면에 돌출 형성된 걸이축(121)에 걸어 견인하기 위한 걸고리(231)를 포함하고 있다.

상기 승하강견인부(240)는 각 공정에 따라 지그(120)를 견인하여 각 노(爐, 예를 들어, 1차예열로(410))에 수용하거나 꺼내는 역할을 하는 지그 승하강장치이다.

상기 승하강견인부(240)는 가이드이송블럭(220) 상단면에 고정 설치되어 모터(241)의 구동력에 의해 승하강체인(242) 및 지그걸이대(230)를 이용하여 지그(120)의 사방 네곳을 안정적으로 견인할 수 있게 걸어서 잡은 다음, 이송케이싱(210) 내에서 저면 개구면을 통해 상하방향으로 지그(120)를 승하강시키는 역할을 수행하게 된다.

따라서, 도 4 및 도 6에서 도시된 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에 의하면, 지그(120)에 의하여 다수개의 강화유리 대상용 판유리(110)가 거치되고, 도 6에 도시된 이송유닛부(200)는 가이드레일(103)를 따라 이동하면서 지그(120)를 강화유리 제조공정을 위하여 각 공정 부위로 이동시키게 되는 것이다.

한편, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 구조물(100)의 1층과 2층 사이에는 1,2차예열부(400, 500), 화학강화부(600), 1,2차서냉부(700,800)의 각 상단 개구면을 선택적으로 개폐할 수 있도록 레일빔(152)을 따라 이동하는 개폐문(151)을 포함하는 개폐수단(150)이 각각 설치되어 있다.

상기 개폐수단(150)은 이송유닛부(200)에 의해 이송된 지그(120)를 각 공정별 노(爐) 속에 수용 및 견인할 수 있도록 하기 위하여 노의 상단 개구면을 개폐하는 장치이다.

상기 개폐수단(150)은 크게, 개폐모터(160, 도 7 참조)에 의한 체인 구동을 통해 개폐되는 개폐문(151)과, 상기 개폐문(151)을 지지 안내하는 레일빔(152)을 포함하면서 승하강하는 승하강프레임(153) 및 승하강프레임(153)의 승하강 동력을 제공하는 실린더(154)로 구성되어 있다.

따라서, 상기 이송유닛부(200)가 가이드이송블럭(220)의 이송롤러부(104)를 통해 가이드레일(103)를 따라 이동하면서 지그(120)를 강화유리 제조공정 중 첫번째 공정인 예열 공정을 수행하기 위해 1차예열부(400)로 이동시키게 되면, 상기 1차예열부(400)의 1차예열로(410)를 폐쇄하고 있던 개폐문(151)을 개방하여 지그(120)를 수용할 수 있도록 작동하게 된다.

즉, 상기 승하강프레임(153)과 노수용프레임(105)사이에 배치된 실린더(154)가 작동하여 승하강프레임(153)을 밀어 올린 다음, 상기 개폐수단(150)의 개폐모터(160)가 작동하여 개폐문(151)을 레일빔(152)상에서 양쪽으로 슬라이드 이동시켜 개방하게 된다.

그리고, 상기 개폐문(151)이 개방되어 1차예열로(410)의 상단 개구면이 개방되면, 이송유닛부(200)내에 수용된 지그(120)를 승하강견인부(240)를 통해 하강시켜 1차예열로(410) 속에 안착시켜 지그(120)에 적재된 판유리(110)를 예열할 수 있는 준비를 마치게 된다.

상기와 같이 화학 강화를 위한 준비단계로써 판유리를 사전 예열할 수 있도록 이송유닛부(200)와 지그(120)를 통해서 판유리(110)가 1차예열부(400)로 공급되게 되면, 1차예열로(410)에서 히터(421)에 의한 판유리(110)의 예열이 이루어지게 된다.

여기서, 본 발명에 따른 판유리의 예열공정을 종래의 판유리 예열공정과 비교하면, 종래에는 하나의 예열로에 일괄적으로 모든 예열 공정을 수행하고 있지만, 본 발명의 경우에는 판유리(110)의 예열공정을 1차예열과 2차예열로 세분화하여 진행하는 데 공정의 특징을 가지고 있다.

즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 판유리(110)의 예열 공정을 수행하는 부로써, 1차예열부(400)와 2차예열부(500)를 갖추고 있고, 상기 1,2차예열부(400,500)에는 각각 1차예열로(410)와 2차예열로(도면부호 병기안함)가 각각 배치되어 있다.

물론, 상기 1차예열부(400)와 2차예열부(500)에 각각 배치되는 1차예열로(410)와 2차예열로(도면부호 병기안함)는 그 구성 및 구조적 특징이 동일하다.

따라서, 본 발명을 설명함에 있어서, 1차예열로(410)를 대상으로 그 구성 및 구조적 특징을 설명하더라도 2차예열로에 대해서도 충분히 이해할 수 있을 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 1차예열부(400)에 배치되는 1차예열로(410)는 상부가 개구된 상자형 함체 구조를 가지고 있으며, 그 내벽 및 바닥면에는 보온을 위한 단열재(430)가 삽입되어 있다.

물론, 상기 1차예열로(410)의 상단 개구면은 개폐문(151)에 의해 개폐 가능하도록 밀폐되게 된다.

그리고, 상기 1차예열로(410)의 내측벽에는 다수의 구획으로 분할 배치된 히터(421)가 구비되어 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 상기 1차예열로(410)에 히터(421)를 장착함에 있어서, 히터(421)를 지지하는 지지몸체(420)가 1차예열로(410)의 내벽으로 구성되도록 되어 있다.

즉, 도 8에 확대 도시된 바와 같이, 상기 지지몸체(420)는 단열 특성을 가지며, 그 내부에 히터(421)를 지지 고정할 수 있는 고정금구(422)가 삽입되어 있다.

상기 지지몸체(420)는 1차예열로(410)의 내벽과 동일한 두께로 끼움 조립되는 단위조립체 형태로 제조 형성되어 1차예열로(410) 내벽에 조립금구(424)를 통해 착탈 가능하게 조립될 수 있다.

즉, 상기 지지몸체(420)는 1차예열로(410)의 내벽에서 구획별로 조립 및 해체가 가능한 것이다.

따라서, 상기 1차예열로(410)를 조립 구성할 때, 1차예열로(410)의 규격에 따라 형성되는 내벽의 면적을 고려하여 지지몸체(420)의 전체 조립 갯수가 결정되게 되며, 지지몸체(420)는 1차예열로(410)의 내벽을 일정크기로 구획하여 분할 배치되게 되는 것이다.

그리고, 상기 지지몸체(420)상에 고정금구(422)를 통해 장착되는 히터(421)는, 첨부도면에 도시된 바와 같이, 하나의 와이어를 지그재그 형태와 병렬 형태를 반복적으로 혼합하여 하나의 연속선으로 이루어진 배치 구조를 갖고 있다.

즉, 하나의 지지몸체(420)에는 하나의 히터(421)가 연속적으로 배열된 구조를 갖고 있다.

이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 히터(421)가 지지몸체(420) 상에 지그재그 형태와 병렬 형태로 배열되는 과정에서 상하로 인접한 히터(421)의 절곡부위는 고정금구(422)에 끼워지는 고정편(423)에 의해 지지 고정되게 된다.

상기와 같은 히터(421)의 배치구조는 열의 고른 분산이 가능하기 때문에 1차예열로(410)의 내부를 고르게 가열할 수 있는 특징을 갖는다.

특히, 상기와 같이 1차예열로(410)의 내벽에 다수의 지지몸체(420)가 단위조립체로 구획되어 조립 배치되는 관계로, 이 상태에서 다수의 지지몸체(420) 중 어느 하나의 지지몸체(420) 상의 히터(421)에 불량(혹은 고장)이 난 경우, 불량(혹은 고장)이 난 히터(421)가 있는 지지몸체(420)만을 교체하면 되기 때문에, 종래 히터 불량 시 모든 히터를 교체할 때에 비해서 교체시간은 물론 교체비용을 대폭 절감할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 제1예열로(410)에서는 상온에서부터 약 200℃까지 다단계로 승온시켜 판유리(110)를 1차로 예열한다.

이러한 예열단계에서는 유리 각 부위 온도의 평형성이 중요한데, 특히, 대형유리와 같이 판유리(110)의 규격에 따라서 부분적으로만 가열될 경우에는 부위별 팽창력 차이와 유리 내부 상들의 상호 관계에서 쌍절이 발생하므로, 이를 방지하기 위하여 일정 온도까지는 급속 가열하고, 일정 온도에서는 온도를 유지하여 승온과 정온을 반복하면서 단계별로 온도를 높여야만 한다.

구체적으로, 1차예열로(410)에서의 예열 온도는 상온에서 시작하여 유리의 두께, 형상 및 크기에 따라 대략 200℃까지 단계별로 3회 정도에 걸쳐 다단 승온을 시킨다.

이때, 온도의 상승폭은 60℃를 초과해서는 안 되며, 온도의 평형에는 충분한 시간이 필요하므로 정온 구간을 일정 시간 이상으로 하여야 한다. 이와 같이, 승온과 정온을 반복하면서 예열 온도를 높임으로써 유리의 전 부분의 온도를 균일하게 유지함으로써, 유리의 파손을 방지할 수 있다.

상기 예열 온도 및 시간은 판유리(110)의 두께에 따라 약간씩 다르나, 대체로 약 15분 정도로 1차 예열 처리를 수행한다.

그리고, 상기 1차예열로(410)에서의 1차예열이 마무리되면, 상기 이송유닛부(200)를 이용하여 1차예열을 마친 판유리(110)가 적재된 지그(120)를 2차예열로로 이송하게 된다.

상기 2차예열로는 전술한 바와 같이 1차예열로(410)와 동일한 구조를 가지고 있으며, 히터 가동에 의해 판유리(110)를 2차로 예열하게 된다.

상기 2차예열로에서는 200℃에서부터 약 380℃까지 다단계로 승온시켜 판유리(110)를 예열한다.

즉, 1차예열로(410)에서의 예열과정과 동일한 과정으로, 2차예열로에서도 유리의 두께, 형상 및 크기에 따라 대략 380℃까지 단계별로 3회 정도에 걸쳐 다단 승온을 시킨다.

이때, 상기 2차예열로에서의 예열 온도 및 시간은 판유리의 두께에 따라 약간씩 다르나, 대체로 약 15분 정도로 2차 예열 처리를 수행한다.

여기서, 최종 예열 온도가 380℃ 이하이면, 판유리(110)가 충분히 예열되지 않아 다음 공정인 고온 강화로에서 판유리 표면의 나트륨 이온이 전이되기 어려우므로 질산칼륨 용액과의 이온치환반응이 이루어지기 곤란하거나 반응시간이 더 걸리게 되는 문제가 생길 수 있다.

따라서, 기 설정된 최종 예열 온도까지 충분히 예열할 필요성이 있다.

이처럼, 본 발명에서 1차예열로(410)와 2차예열로를 각각 마련하여 판유리(110)의 예열 공정을 1,2차예열로 구분하는 이유는, 보다 안정적인 예열을 이루기 위함이다.

특히, 1차예열로(410) 및 2차예열로로 구분함으로써, 1,2차 예열 공정에서의 판유리(110)의 예열에 따른 노(爐)의 회전율을 높일 수 있는 장점을 갖는다.

즉, 1차예열로(410)에서 1차예열을 마친 판유리(110)를 2차예열로로 이송하게 되면, 1차예열로(410)가 비게 되기 때문에 자연스럽게 연속적으로 다른 판유리를 수용하여 연속적으로 1차 예열을 수행할 수 있게 된다.

특히, 1차예열로(410)의 온도범위는 상온에서 대략 200℃인 관계로, 1차예열을 마치고 초기 예열온도로 떨어뜨리는데 있어서, 종래의 하나의 예열로에서 400℃ 수준까지 일괄적으로 예열온도를 올렸다가 떨어뜨릴 때 보다 상대적으로 공정 대기시간의 절약은 물론, 에너지 소비를 크게 줄일 수 있는 장점을 갖게 되는 것이다.

한편, 기본적으로 1,2차예열부(400,500)를 구비하는 것은 판유리(110)가 후 공정인 고온 강화로 내에서 급격히 고온으로 가열되면, 판유리(110)의 조직에 손상 및 파손을 초래할 수 있으므로 이를 방지하기 위함이다.

또한, 첨부도면에는 도시되지 않았지만, 정밀한 온도 제어를 위해 1,2차예열로의 내부에 온도센서를 설치하여 온도가 설정치를 초과하지 않도록 제어하는 것이 바람직하다.

특히, 상기와 같은 방식으로 설치되는 히터는 도면에 도시되지 않았지만, 강화로, 서냉로 등에서도 동일한 설치구조로 적용할 수 있음은 물론이다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 강화유리 제조장치에 대하여 설명하였지만 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.

100 : 구조물 101,102 : 뼈대
103 : 가이드레일 104 : 이송롤러부
110 : 판유리 120 : 지그
121 : 걸이축 150 : 개폐수단
151 : 개폐문 160 : 모터
300 : 지그공급부 301 : 지그배출부
400, 500 : 1,2차예열부 410 : 1차예열로
420 : 지지몸체 421 : 히터
422 : 고정금구 423 : 고정편
424 : 조립금구 600 : 화학강화부
700,800 : 1,2차서냉부 900 : 세척부

Claims (4)

1. 강화유리 제조장치에서 지그에 장착된 판유리를 예열로에서 기 설정된 온도까지 단계별로 승온시킴으로써 예열하는 공정에 있어서,
   상기 예열로를 1차예열로 및 2차예열로로 각각 구분하여 1차예열로에서 1차예열 공정을 마친 후 2차예열로로 판유리를 이송하여 2차예열 공정을 수행하되, 1차예열로에서는 상온에서부터 200℃까지 3회에 걸쳐 단계별로 승온 및 정온 과정을 반복하고, 2차예열로에서는 200℃에서부터 380℃까지 3회에 걸쳐 단계별로 승온 및 정온 과정을 반복하면서 예열하는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조장치에서 판유리 예열방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 1,2차예열로에서 각각 단계별로 승온하는 1회 온도 상승폭은 60℃ 미만으로 하며, 판유리의 규격에 따라 1회 온도 상승폭에 차이를 두고 조절할 수 있고, 1,2차예열로에서의 예열시간은 각각 15분인 것을 특징으로 하는 강화유리 제조장치에서 판유리 예열방법.
   
3. 강화유리 제조장치에서 지그에 장착된 판유리를 가열하기 위해 각 노(爐)로 내측벽에 히터가 설치되는 강화유리 제조장치에서 노 내의 히터 설치구조에 있어서,
   상기 각 노(爐)의 내측벽이 다수의 구역으로 분할 조립될 수 있게 구획되고, 상기 구획된 각 노의 내측벽의 크기에 맞춰 단위조립체 형태를 갖는 지지몸체(420)가 조립금구(424)를 통해 착탈 가능하게 구비되며, 상기 지지몸체(420) 상에 하나의 히터(421)가 연속적으로 배치 고정되는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조장치에서 판유리 가열에 사용되는 노 내의 히터 설치구조.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 지지몸체(420)는 단열 특성을 가지며, 그 내부에 히터(421)를 지지 고정할 수 있는 고정금구(422)가 삽입되고, 상기 히터(421)는 지지몸체(420) 상에서 하나의 와이어로 지그재그 형태와 병렬 형태를 반복적으로 혼합하여 하나의 연속선으로 이루어지게 형성하는 배치 구조를 가지며, 히터(421)가 지지몸체(420) 상에 지그재그 형태와 병렬 형태로 배열되는 과정에서 상하로 인접한 히터(421)의 절곡부위는 고정금구(422)에 끼워지는 고정편(423)에 의해 지지 고정되는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조장치에서 판유리 가열에 사용되는 노 내의 히터 설치구조.
   

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