KR20190085784A - 유리 제조 장치 및 유리 제조 방법 - Google Patents

유리 제조 장치 및 유리 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 따른 유리 제조 장치는 챔버 내에 배치되고, 용융 유리를 교반할 수 있도록 구성된 교반 용기; 상기 교반 용기로부터 상기 용융 유리가 흐를 수 있는 내부 공간을 포함하는 도관; 상기 챔버 내에 상기 도관과 인접하게 배치되고, 상기 도관 주위로 유체를 분사할 수 있도록 구성된 노즐을 포함한다.

Description

유리 제조 장치 및 유리 제조 방법{Glass manufacturing apparatus and method of manufacturing glass}
본 발명의 기술적 사상은 유리 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유리의 냉각 효율이 향상된 유리 제조 장치에 관한 것이다.
배치 재료가 용융되어 생성되는 용융 유리는, 유리 제품으로 성형될 때까지 청징, 교반, 성형 등의 처리 공정을 거치게 된다. 용융 유리에 대한 처리 공정이 진행되는 동안에, 용융 유리는 고온으로 가열되어 처리 공정을 수행하기 위한 각각의 장치로 이송될 수 있다. 용융 유리의 온도는 각 공정 단계별에 적합하도록 정밀하게 제어되어야 하며, 이를 위해서 용융 유리의 온도 조절에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 용융 유리에 대한 냉각 효율이 제고된 유리 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 유리 생산 능력(capacity)이 대한 유리 제조 장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치는 챔버 내에 배치되고, 용융 유리를 교반할 수 있도록 구성된 교반 용기; 상기 교반 용기로부터 상기 용융 유리가 흐를 수 있는 내부 공간을 포함하는 도관; 상기 챔버 내에 상기 도관과 인접하게 배치되고, 상기 도관 주위로 유체를 분사할 수 있도록 구성된 노즐을 포함할 수 있다.
상기 유리 제조 장치는 상기 챔버 내부의 환경을 조절할 수 있도록 구성된 환경 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 노즐은 질소 공급원에 연결될 수 있다.
상기 질소 공급원은 상기 환경 제어 유닛을 통과하지 않은 질소를 상기 노즐에 제공할 수 있다.
상기 환경 제어 유닛은 상기 챔버에 연결되어, 상기 챔버에 소정의 습도, 온도 및 대기 조성비를 갖는 유체를 공급할 수 있다.
상기 환경 제어 유닛은 상기 챔버에 유체를 제공할 수 있도록 구성되되,
상기 노즐이 분사하는 유체와, 상기 환경 제어 유닛이 제공하는 유체는 서로 다를 수 있다.
상기 노즐이 분사하는 유체와, 상기 환경 제어 유닛이 제공하는 유체의 온도, 습도 및 대기조성비 중 적어도 하나는 서로 다를 수 있다.
상기 환경 제어 유닛을 제어하는 제1 컨트롤러 및; 상기 노즐에 의한 상기 유체의 분사를 제어하는 제2 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 컨트롤러와 상기 제1 컨트롤러는 서로 분리될 수 있다.
상기 노즐은 수평면에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 유체를 분사할 수 있다.
상기 노즐은 수평면에 경사진 방향으로 상기 유체를 분사할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치는 교반 용기로부터 흘러온 용융 유리가 흐를 수 있는 내부 공간을 갖고, 제1 방향으로 연장되는 도관; 및 상기 도관의 주위에 유체를 분사할 수 있도록 구성되고 상기 제1 방향을 따라 정렬되어 배치된 복수개의 노즐들을 포함할 수 있다.
상기 복수개의 노즐들은 상기 도관의 연장 방향을 따라 실질적으로 동일한 간격으로 정렬되어 배치될 수 있다.
상기 복수개의 노즐들은 상기 도관의 연장 방향을 따라 서로 다른 간격으로 정렬되어 배치될 수 있다.
상기 복수개의 노즐들 중 적어도 일부는 상기 도관 위에 배치될 수 있다.
상기 복수개의 노즐들 중 적어도 일부는 상기 도관 아래에 배치될 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 일부 실시예들에 따른 유리 제조 방법은, 용융 유리를 교반 용기에서 교반하는 단계; 교반된 용융 유리를 도관을 통해 유동시키는 단계; 및 상기 도관 주위에 유체를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 용융 유리는 분사된 상기 유체에 의해 냉각되고, 분사된 상기 유체는 상기 교반 용기 주위의 대기와 다른 상이한 조성을 가질 수 있다.
상기 유체는 질소를 포함할 수 있다.
상기 유체는 H2O를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 유리 제조 장치에 용융 유리의 냉각 효율이 제고된 유리 제조 장치를 제공할 수 있다. 이에 따라, 생산 효율이 제고된 유리 제조 장치를 제공할 수 있다.
도 1a 내지 1i은 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.
도 4는 일부 실시예들에 따른 유리 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "갖는다" 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 여기에 사용되는 모든 용어 "및/또는"은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
도 1a는 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치(1a)를 설명하기 위하여 개략적으로 도시된 단면도들이다.
도 1a를 참조하면, 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치(1a)는 용융 용기(100), 청징 용기(200), 교반 용기(stirring vessel, 300), 냉각 시스템(400a), 환경 제어 시스템(450), 전달 용기(500), 및 성형 장치(700)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 유리 제조 장치(1a)는 시트 타입의 유리를 제조할 수 있다.
용융 용기(100), 청징 용기(200), 교반 용기(300), 전달 용기(500), 및 성형 장치(700)는 직렬로 위치되는 유리 제조 공정 스테이션들로서, 유리 제품의 제조를 위한 소정의 공정들이 수행되는 공간일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제조를 위한 공정들은 하향 인발 또는 슬롯 인발 융합 성형 공정일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제조를 위한 공정들은 이중융합 또는 프로트 유리 성형 공정일 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 용융 용기(100), 청징 용기(200), 교반 용기(300), 전달 용기(500), 및 성형 장치(700)는 백금 또는 백금-로듐, 백금-이리듐 및 그들의 조합들과 같은 백금을 함유하는 금속들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 용융 용기(100), 청징 용기(200), 교반 용기(300), 전달 용기(500), 및 성형 장치(700)는 팔라듐, 레늄, 루테늄 및 오스뮴, 또는 그들의 합금들과 같은 다른 내화 금속들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 성형 장치(700)는 세라믹 재료 또는 유리-세라믹 내화 재료를 포함할 수 있다.
용융 용기(100)는 저장 용기(10)로부터 배치 재료(11)를 공급받을 수 있다. 배치 재료(11)는 구동 장치(15)에 의해 동력을 전달받는 배치전달 장치(13)에 의해 용융 용기(100)에 도입될 수 있다. 선택적인 컨트롤러(17, Selective Controller)는 구동 장치(15)를 동작시키도록 구성될 수 있다. 선택적인 컨트롤러(17)는 화살표(a1)로 도시된 바와 같이 용융 용기(100) 내에 원하는 양의 배치 재료(11)를 도입하도록 구동 장치(15)를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 유리 레벨 프로브(glass level probe, 19)는 스탠드 파이프(standpipe, 21) 내의 용융 유리(MG) 레벨을 측정할 수 있다. 유리 레벨 프로브(19)는 측정된 용융 유리(MG)의 레벨에 대한 정보를 통신 라인(23)을 경유하여 선택적 컨트롤러(17)로 전송하도록 구성될 수 있다.
용융 용기(100)는 배치 재료(11)를 가열하여 용융시킬 수 있다. 배치 재료(11)가 용융 용기(100) 내에서 용융될 때, 거품(FM)이 발생될 수 있다. 용융 용기(100)는 유리 원료인 배치 재료(11)가 용융되어 생성된 용융 유리(molten glass, MG)를 저장 용기(10)로부터 수용하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 배치 재료(11)에는 산화 주석과 같은 청징제(fining agent)가 첨가될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 청징 용기(200)는 제1 도관(150)에 의해 용융 용기(100)에 연결될 수 있다. 제1 도관(150)은 내부에 빈 공간을 포함하여, 용융 유리(MG)가 흐를 수 있는 통로를 제공해주며, 이는 후술하는 제2 및 제3 도관들(250, 350)에 대해서도 마찬가지이다. 제1 도관 내지 제3 도관들(150, 250, 350)은 전기 전도성을 갖고, 고온 조건에서도 이용 가능한 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 내지 제3 도관들(150, 250, 350)은 백금 또는 백금-로듐, 백금-이리듐 및 이들의 조합과 같은 백금-함유 금속으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 내지 제3 도관들(150, 250, 350)는 몰리브덴, 팔라듐, 레늄, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐, 루테늄, 오스뮴, 지르코늄, 및 이들의 합금과 같은 내화 금속들 및/또는 이산화 지르코늄을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350)은, 속이 빈 대략 원기둥형, 또는 속이 빈 대략 타원기둥형을 포함할 수 있다. 하지만 이에 제한되는 것은 아니고, 필요에 따라 제3 도관(350)은 속이 빈 대략 사각 기둥형, 또는 모서리 부분이 라운드진 대략 사각 기둥형을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 청징 용기(200)는 정제 튜브의 역할을 할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 청징 용기(200)는 용융 용기(100)의 하류에 위치할 수 있다. 청징 용기(200)는 용융 용기(100)에서 용융된 유리(MG)를 수용할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 청징 용기(200)에서는 용융 유리(MG)에 포함된 거품(FM)을 제거하기 위한 고온의 공정이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 청징 용기(200)는 용융 유리(MG)를 가열함으로써, 용융 유리(MG)가 청징 용기(200)를 통과하는 동안 용융 유리(MG) 내의 블리스터(blister)를 제거할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 용융 유리(MG)가 청징 용기(200) 내에서 가열될 때, 용융 유리(MG)에 포함된 청징제는 산화 환원 반응을 일으켜, 용융 유리(MG) 내의 산소를 제거할 수 있다. 구체적으로, 용융 유리(MG) 내에 함유된 블리스터는 예를 들어 산소(O2), 이산화탄소(CO2), 및/또는 이산화황(SO2) 등을 포함할 수 있다. 청징제의 환원 반응에 의해, 블리스터는 산소와 결합하여 부피가 증가될 수 있다. 부피가 증가된 블리스터는 청징 용기(200) 내의 용융 유리(MG)의 표면으로 부상된 후, 용융 유리(MG)의 표면을 통해 제거될 수 있다. 블리스터는 청징 용기(200)의 상부의 기상 공간을 통해 외부로 방출될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 교반 챔버와 같은 교반 용기(300)가 청징 용기(200)의 하류에 위치될 수 있다. 교반 용기(300)는 제2 도관(250)에 의해 청징 용기(200)에 연결될 수 있다. 교반 용기(300) 내에서, 청징 용기(200)로부터 공급된 용융 유리(MG)에 대해 균질화 공정을 수행할 수 있다. 교반 용기(300) 내에는 교반 용기(300)에 대하여 상대적으로 회전하여 용융 유리(MG)를 유동시키는 교반기(310)가 제공될 수 있다. 교반기는(310) 용융 유리(MG)가 균일한 성분을 갖도록 용융 유리(MG)를 교반할 수 있다.
교반 용기(300)의 하류 측에는 전달 용기(500)가 위치될 수 있다. 전달 용기(500)는 제3 도관(350)에 의해 교반 용기(300)에 연결될 수 있다. 전달 용기(500)에는 출구 도관(600)이 연결될 수 있다. 용융 유리(MG)는 출구 도관(600)을 통해 성형 장치(700)의 유입구(650)에 전달될 수 있다.
성형 장치(700)는 전달 용기(500)로부터 용융 유리(MG)를 공급받을 수 있다. 성형 장치(700)는 용융 유리(MG)를 시트(sheet) 형상의 유리 제품으로 성형할 수 있다. 예를 들어, 성형 장치(700)는 용융 유리(MG)를 성형하기 위한 퓨전 인발 머신(fusion drawing machine)을 포함할 수 있다. 성형 장치(700)로 흘러간 용융 유리(MG)는 성형 장치(700)를 넘쳐 유동할 수 있다. 넘쳐서 유동하는 용융 유리(MG)는, 에지 롤(750) 및 당김 롤(800, pulling rolls)과 같은 적합하게 배치된 롤의 조합과 중력에 의해 아래로 인발되어 용융 유리 리본(RBB)을 형성할 수 있다.
유리 제조 장치(1a)는 용융 유리(MG)가 청징 용기(200)에 도달하는 동안 용융 유리(MG)가 소정 온도 미만으로 냉각되지 않도록, 제1 도관(150)을 통과하는 용융 유리(MG)를 가열하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 도관(150) 내부를 흐르는 용융 유리(MG)가 전도 및 대류를 통한 열 손실 이상의 열량을 용융 유리(MG)에 공급함으로써, 용융 유리(MG)의 냉각을 방지할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 도관(150)을 통과하는 용융 유리(MG)는 용융 용기(100)에 수용된 용융 유리(MG) 보다 높은 온도를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 도관(150)을 통과하는 용융 유리(MG)는, 청징 용기(200)에 수용된 용융 유리(MG) 보다 낮은 온도를 가질 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 유리 제조 장치(1a)는 직접 가열 방식으로 제1 도관(150)을 따라 흐르는 용융 유리(MG)를 가열하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 도관(150)은 전류가 흐를 수 있도록 구성된 전열기를 포함할 수 있다. 제1 도관(150)이 전류에 의해 가열됨으로써, 제1 도관(150)을 따라 흐르는 용융 유리(MG)는 가열될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 유리 제조 장치(1a)는 제1 도관(150)에 포함된 전열기에 전류를 인가하기 위하여, 제1 도관(150)에 연결된 플랜지 및 케이블을 통해 플랜지에 전기적으로 연결된 전원 소스를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 전원 소스는 플랜지에 교류 또는 직류를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 복수개의 플랜지가 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 도관(150)의 양 단부에 배치된 플랜지들이 각각 배치될 수 있다. 하지만 이에 제한되지 않고, 일부 실시예들에 따르면, 유리 제조 장치(1a)는 제1 도관(150)을 가열하기 위한 외부 열원을 구비할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 유리 제조 장치(1a)는 챔버(CB)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 챔버(CB)는 청징 용기(200), 교반 용기(300) 및 전달 용기(500)가 배치될 수 있는 내부 공간을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 저장 용기(10), 용융 용기(100, 제1 도관(150) 및 성형 장치(770)는 챔버(CB) 외에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 챔버(CB)의 내부 공간에 제2 도관(250) 및 제3 도관들(350)이 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 챔버(CB)는 대략 직육면체 형상일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 고품질의 유리를 제조하기 위하여 정밀한 환경 제어가 필요하므로, 각 공정에 대응되는 용기들 및 이들을 잇는 도관의 환경을 정밀하게 환경을 제어할 필요성이 있다. 일부 실시예들에 따르면, 챔버(CB)는 청징 공정 및 그 이후 일련의 공정 중 용융 유리(MG)를 포함하는 용기 및 도관 외부의 분위기를 통상적인 분위기와 구분하여 공정 환경의 정밀한 제어를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 챔버(CB)는 청징 용기(200), 제2 도관(250) 교반 용기(300), 제3 도관(350) 및 전달 용기(500) 주위의 분위기를 챔버(CB) 외부의 분위기와 격리시킬 수 있다.
여기서, 설명의 편의상 챔버(CB)가 대략 직육면체 형상임을 가정하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 하지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자들은 이러한 실시예들은 다양한 형상을 갖는 챔버(CB)에 실질적으로 동일한 방식으로 적용될 수 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
챔버(CB)가 대략 직육면체 형상인 경우, 바닥면에 해당하는 면과 평행한 두 방향을 각각 순서대로 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향) 이라고 지칭한다. 제1 방향(X 방향)은 용융 유리(MG)가 공정 진행에 따라 실질적으로 이동하는 방향일 수 있다. 제2 방향(Y 방향)은 제1 방향(X 방향)에 실질적으로 수직한 방향일 수 있다. 제2 방향(Y 방향)은 단면도상 지면(paper)에 수직한 방향에 해당할 수 있다. 제3 방향(Z 방향)은 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)에 실질적으로 수직한 방향일 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 유리 제조 장치(1a)는 환경 제어 시스템(450)을 포함할 수 있다. 환경 제어 시스템(450)은 챔버(CB) 내의 환경을 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 환경 제어 시스템(450)은 챔버(CB) 내의 대기를 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 환경 제어 시스템(450)은 챔버(CB) 내의 온도, 습도, 대기 조성비 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 환경 제어 시스템(450)은 환경 제어 유닛(460) 및 제1 컨트롤러(470)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 환경 제어 유닛(460)은 챔버(CB)에 유체를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 환경 제어 유닛(460)은 소정의 분위기를 갖는 유체를 공급할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 환경 제어 유닛(460)은 챔버(CB)에 소정의 습도, 온도 및 대기 조성비를 갖는 유체를 공급할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 환경 제어 유닛(460)은 챔버(CB)에 설치된 유체 유입구(VT)를 통해 챔버(CB)에 유체를 공급할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 환경 제어 유닛(460)은 냉각 코일, 가열 코일, 습도 조절기(humidifier), 및 예컨대, 질소나 산소와 각종 기체를 제공할 수 있는 기체 소스를 포함할 수 있다.
제1 컨트롤러(470)는 환경 제어 유닛(460)에 챔버(CB)의 환경을 제어하기 위한 다양한 명령을 내릴 수 있는 프로세서를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 컨트롤러(470)는 챔버(CB) 내의 환경의 제어에 대한 명령을 환경 제어 유닛(460)에 전달할 수 있다. 제1 컨트롤러(470)는 워크 스테이션 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 컴퓨팅 장치일 수 있다. 제1 컨트롤러(470)는 챔버 내의 환경에 대한 피드백을 수신하고, 측정 데이터를 수신하며, 환경을 조정하는 등의 기능을 수행하는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 컨트롤러(470)는 챔버(CB) 내의 분위기의 제어에 대한 명령을 환경 제어 유닛(460)에 전달할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 컨트롤러(470)는 챔버(CB)의 온도, 습도, 대기 조성비 중 적어도 어느 하나의 제어에 대한 명령을 환경 제어 유닛(460)에 전달할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 유리 제조 장치(1a)는 직접 냉각 시스템(400a)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 직접 냉각 시스템(400a)은 적어도 하나의 노즐(410), 노즐(410)에 유체를 공급할 수 있도록 구성된 유체 소스(430), 노즐(410)과 유체 소스(430)를 연결하는 유체용 도관(420) 및 직접 냉각을 제어하는 제2 컨트롤러(440)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 챔버(CB) 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 제3 도관(350)에 인접하게 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 제3 도관(350) 주위에 유체를 분사할 수 있도록 구성된다.
일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 제3 도관(350)을 향하도록 정렬될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)이 실질적으로 유체를 분사하는 방향의 연장선 상에 제3 도관(350)이 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 챔버(CB)의 바닥면, 또는 수평면에 실질적으로 수직한 방향, 예컨대 제3 방향(Z 방향)으로 유체를 분사할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 제3 도관(350) 위에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 노즐(410)은 제3 도관(350)과 수직적으로 중첩될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 제3 도관(350)에 직접 유체를 분사할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서 유체를 제3 도관(350)에 직접 분사함은, 제3 도관(350)에 분사된 유체가 최초 분사된 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 진행하는 동안, 상기 분사된 유체가 제3 도관(350)에 에 도달함을 의미할 수 있다. 하지만 직접 분사에 대한 이러한 설명은 이해를 위한 것으로서, 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 직접 분사에 대해 공통적으로 이해하고 있는 바를 제외하는 것은 아니다. 이러한 직접 분사에 대한 설명은, 예컨대, 분사된 유체가 초기에 분사 된 동일한 방향으로 진행하지 않고 도관 (350)에 도달하는 등의 다른 상황을 전적으로 배제하는 의미가 아니다.
일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 제3 도관(350) 주위에 유체를 균일하게 분사할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 분사된 유체에 의한 용융 유리(MG)의 온도 변화가 제1 방향(X 방향)에 따라 균일하도록 유체를 분사할 수 있다. 이때 용융 유리(MG)의 제1 방향(X 방향)에 따른 온도 변화가 균일함은, 용융 유리(MG)의 온도가 제1 방향(X 방향)에 따른 의존성은 있으나, 제2 방향(Y 방향)에 따른 의존성이 실질적으로 없음을 의미할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면 노즐(410)에 의해 분사된 유체는 소정의 넓이를 갖도록 퍼질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 스프레잉의 방식으로 유체를 분사할 수 있다. 분사된 유체는 수평적으로 방사될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 각각의 노즐(410)에서 분사된 유체가 제3 도관(350)의 표면의 소정의 넓이를 갖는 영역에 도달할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)에 의해 분사된 유체는 제3 도관(350)의 상측 표면의 적어도 일부에 도달할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)에 의해 분사된 유체가 커버하는 영역은 제3 도관(350)의 상측 표면과 같거나 더 클 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)에 의해 분사된 유체는 제3 도관(350)의 상측 표면을 실질적으로 완전히 커버할 수 있다. 여기서 상측 표면이라 함은, 제3 도관(350)의 중심을 지나고, 그 연장 방향과 평행한 평면보다 위에 위치하는 부분의 표면일 수 있다. 또는 상측 표면은 제3 도관(350)의 외부 표면 중 챔버(CB)의 천장면과 대향하는 부분을 의미할 수 있다. 여기서, 제3 도관(350)의 특정 부분의 법선의 연장선이 챔버(CB)의 천장면을 연장한 평면과 만나게 되는 경우, 제3 도관(350)의 특정 부분과 챔버(CB)는 서로 대향한다고 할 수 있다. 하지만 대향에 대한 이러한 설명은 이해를 위한 것으로서, 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 직접 분사에 대해 공통적으로 이해하고 있는 바를 제외하는 것은 아니다. 따라서, 이러한 설명은, 예컨대, 노즐(410)에 의해 분사되는 유체에 의해 커버되는 제3 도관(350)의 표면에 관한 다른 상황을 제외하기 위함이 아니다. 하지만 이에 제한되는 것은 아니고, 경우에 따라 노즐(410)에 의해 분사된 유체 중 일부는 제3 도관(350)의 하측 표면에 도달할 수 있다. 하측 표면의 의미하는 바는, 전술한 상측 표면이 의미하는 바와 유사한 방식으로 설명될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 복수개의 노즐들(410)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 노즐들(410)은 소정의 방향을 따라 정렬되어 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 복수개의 노즐들(410)은 제1 방향(X 방향)을 따라 이격되고 정렬되어 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 이웃한 노즐들(410) 사이의 거리는 서로 실질적으로 같을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 각각의 노즐들(410)과 제3 도관(350) 사이의 거리는 서로 실질적으로 같을 수 있다.
하지만 노즐들(410)의 배치는 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예들에 따르면, 노즐들(410)의 배치는 도 1a에서와 달라질 수 있으며, 이는 이하에서 도 1b 내지 도 1i, 도 3a 및 3b를 참조하여 설명하도록 한다.
도 1b 내지 1i은 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3a 및 도 3b는 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.
도 1b를 참조하면, 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치(1b)는 직접 냉각 시스템(400b)을 포함할 수 있다. 직접 냉각 시스템(400b)은 복수개의 노즐들(410)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 이웃한 노즐들(410) 사이의 거리는 서로 다를 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 이웃한 노즐들(410) 중 일부 사이의 거리는 이웃한 노즐들(410) 중 다른 일부 사이의 거리보다 더 클 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350)의 냉각이 필요한 정도에 따라 노즐들(410)이 배치되는 밀도를 달리 배치함으로써, 냉각의 효율성을 제고할 수 있다.
도 1c를 참조하면, 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치(1c)는 직접 냉각 시스템(400c)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 직접 냉각 시스템(400c)은 복수개의 노즐들(410)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 각각의 노즐(410)과 제3 도관(350) 사이의 거리는 서로 다를 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410) 중 일부와 제3 도관(350) 사이의 거리는 노즐(410) 중 다른 일부와 제3 도관(350) 사이의 거리보다 더 클 수 있다.
도 1d를 참조하면, 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치(1d)는 직접 냉각 시스템(400d)을 포함할 수 있다. 직접 냉각 시스템(400d)은 복수개의 노즐들(410)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)은 제3 도관(350) 아래에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)에 의해 분사된 유체는 제3 도관(350)의 하측 표면에 도달할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)에 의해 분사된 유체는 제3 도관(350)의 하측 표면의 적어도 일부에 도달할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)에 의해 분사된 유체가 커버하는 영역은 제3 도관(350)의 하측 표면에 해당하는 영역보다 같거나 더 클 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)에 의해 분사된 유체는 제3 도관(350)의 하측 표면을 실질적인 완전히 커버할 수 있다. 하지만 이에 제한되는 것은 아니고, 경우에 따라 노즐(410)에 의해 분사된 유체 중 일부는 제3 도관(350)의 상측 표면에 도달할 수 있다.
도 1e를 참조하면, 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치(1e)는 직접 냉각 시스템(400e)을 포함할 수 있다. 직접 냉각 시스템(400e)은 복수개의 노즐들(410)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)의 일부는 제3 도관(350) 위에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)의 다른 일부는 제3 도관(350) 아래에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)에 의해 분사된 유체는 제3 도관(350)의 상측 표면 및 하측 표면에 도달할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)에 의해 분사된 유체는 제3 도관(350)의 외부 표면 전체를 커버할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350) 위에 배치된 노즐들(410)의 개수는 제3 도관(350) 아래에 배치된 노즐들(410)의 개수와 같을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350) 위에 배치된 노즐들(410)은 제3 도관(350) 아래에 배치된 노즐들(410)과 수직적으로 중첩될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350) 위에 배치된 노즐들(410)의 수평적 배치는 제3 도관(350) 아래에 배치된 노즐들(410)의 수평적 배치와 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350)의 상하 모두에 노즐들(410)을 배치함으로써, 냉각 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.
도 1f를 참조하면, 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치(1f)는 직접 냉각 시스템(400f)을 포함할 수 있다. 직접 냉각 시스템(400f)은 복수개의 노즐들(410)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)의 일부는 제3 도관(350) 위에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)의 다른 일부는 제3 도관(350) 아래에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350) 위에 배치된 노즐들(410)의 개수는 제3 도관(350) 아래에 배치된 노즐들(410)의 개수보다 더 많을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350) 중 냉각이 더 많이 필요한 부분의 아래에 추가적인 노즐들(410)을 더 배치함으로써, 냉각 효율을 더욱 증가시킬 수 있다. 도 1f를 참조하면, 제3 도관(350)의 교반 용기(300)에 인접한 부분의 아래에 노즐들(410)이 추가로 구비되었으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 제3 도관(350)의 전달 용기(500)에 인접한 부분 아래에 추가적인 노즐들(410)이 제공되거나, 제3 도관(350)의 대략 중앙 부분의 아래에 추가적인 노즐들(410)이 제공되는 것도 가능하다.
도 1g를 참조하면, 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치(1g)는 직접 냉각 시스템(400g)을 포함할 수 있다. 직접 냉각 시스템(400g)은 복수개의 노즐들(410)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)의 일부는 제3 도관(350) 위에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)의 다른 일부는 제3 도관(350) 아래에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350) 아래에 배치된 노즐들(410)의 개수는 제3 도관(350) 위에 배치된 노즐들(410)의 개수보다 더 많을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350) 중 냉각이 더 많이 필요한 부분의 위에 추가적인 노즐들(410)을 더 배치함으로써, 냉각 효율을 더욱 증가시킬 수 있다. 도 1g를 참조하면, 제3 도관(350)의 교반 용기(300)에 인접한 부분의 위에 노즐들(410)이 추가로 구비되었으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 제3 도관(350)의 전달 용기(500)에 인접한 부분 위에 추가적인 노즐들(410)이 제공되거나, 제3 도관(350)의 대략 중앙 부분의 위에 추가적인 노즐들(410)이 제공되는 것도 가능하다.
도 1h를 참조하면, 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치(1h)는 직접 냉각 시스템(400h)을 포함할 수 있다. 직접 냉각 시스템(400h)은 복수개의 노즐들(410)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)의 일부는 제3 도관(350) 위에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)의 다른 일부는 제3 도관(350) 아래에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350) 위에 배치된 노즐들(410)의 개수는 제3 도관(350) 아래에 배치된 노즐들(410)의 개수와 같을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350) 위에 배치된 노즐들(410)의 수평적 배치는 제3 도관(350) 아래에 배치된 노즐들(410)의 수평적 배치와 다를 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350) 위에 배치된 노즐들(410)은 제3 도관(350) 아래에 배치된 노즐들(410)과 엇갈려서 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350) 위에 배치된 노즐들(410) 중 적어도 일부는 제3 도관(350) 아래에 배치된 노즐들(410)과 수직적으로 중첩되지 않을 수 있다.
도 1i를 참조하면, 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치(1i)는 직접 냉각 시스템(400i)을 포함할 수 있다. 직접 냉각 시스템(400i)은 복수개의 노즐들(410)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)은 수평면에 대하여 기울어진 방향을 향할 수 있다. 여기서, 노즐(410)의 방향은 노즐이 실질적으로 향하는 방향을 의미하는 것으로서, 선택적으로 노즐(410)의 분사 방향을 의미할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)은 챔버(CB)의 바닥면에 대하여 기울어진 방향을 향할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)은 제3 방향(Z 방향)에 대해 기울어진 방향으로 유체를 분사할 수 있다.
도 3a 내지 도 3b를 참조하면, 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치는 복수의 노즐 (410)을 포함하는 직접 냉각 시스템을 포함할 수 있다. 도 3a에는 설명의 편의상, 교반 용기(300), 제3 도관(350) 및 전달 용기만이 도시되어 있다. 도 3b는 도 3a의 평면도이다. 일부 실시 예에 따르면, 노즐 (410)은 복수의 노즐을 포함한다.
일부 실시예들에 따르면, 복수개의 노즐들(410)은 제2 방향(Y 방향)을 따라 정렬되어 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 복수개의 노즐들(410)은 제2 방향(Y 방향)을 따라서만 정렬되어 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 복수개의 노즐들(410)은 제3 도관(350)의 실질적인 연장 방향에 평행한 방향으로 일렬로 배치될 수 있다. 하지만 이에 제한되지 않고, 일부 실시예들에 따르면 복수개의 노즐들(410)은 제1 및 제2 방향(X 방향 및 Y 방향)을 따라 행과 열을 이루며 정렬되어 배치되어, 그 수평적 위치들이 매트릭스를 이루어 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 이웃한 노즐들(410) 사이의 거리는 서로 실질적으로 같을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 각각의 노즐들(410)과 제3 도관(350) 사이의 거리는 서로 실질적으로 같을 수 있다.
다시 도 1a를 참조하면, 노즐(410)은 유체용 도관(420)을 통해 유체 소스(430)로부터 소정의 유체를 공급받을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)이 분사한 유체는, 환경 제어 유닛(460)에 의해 제공된 유체와 다를 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)이 분사한 유체는 환경 제어 유닛(460)을 거치지 않고, 유체 소스(430)로부터 직접 공급 받은 유체일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)이 분사한 유체는, 환경 제어 유닛(460)에 의해 제공된 유체와 온도, 습도 및 대기 조성비 중 적어도 어느 하나가 다를 수 있다
일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 제3 도관(350)을 냉각하기 위하여 제3 도관(350) 주위에 유체를 분사할 수 있도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 제3 도관(350)에 냉각을 위한 질소를 분사할 수 있도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 유체 소스(430)는 질소 소스를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 고순도의 질소(예컨대, 질소의 분압이 99.9%이상)를 분사할 수 있도록 구성된다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 습도 조절을 위한 유체를 분사할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 H2O를 분사할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 증기 상태 또는 미세 액체 입자 상태인 H2O를 분사할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 유체 소스(430)는 H20소스를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐(410)은 질소와 H2O를 동시에 분사할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 노즐(410)은 질소의 분사를 조절하기 위한 레귤레이터를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 노즐(410)은 질소의 분사를 조절하기 위한 레귤레이터는 질소의 분사의 시작 및 중단, 속도, 유량 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 일부 실시 예들에 따르면, 노즐(410)은 H20의 분사 및 스프레잉을 조절하기 위한 레귤레이터를 포함할 수 있다. 노즐(410)의 H20의 분사 및 스프레잉을 조절하기 위한 레귤레이터는 H20의 분사의 시작 및 중단, 속도, 유량 중 적어도 하나를 조절할 수 있다
제2 컨트롤러(440)는 직접 냉각 시스템(400a)의 제어를 위한 소정의 명령들을 생성할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제2 컨트롤러(440)는 제3 도관(350)의 상태를 제어하기 위한 다양한 명령을 내릴 수 있는 소정의 프로세서를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제2 컨트롤러(440)는 노즐(410)의 분사를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제2 컨트롤러(440)는, 또한 노즐 (410)에 의해 분사되는 유체의 흐름(예를 들어, 유량)을 제어할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제2 컨트롤러(440)는 제3 도관(350)에 수용된 용융 유리(MG)의 온도를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제2 컨트롤러(440)는 워크 스테이션 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 컴퓨팅 장치일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제2 컨트롤러(440)는 제3 도관(350) 내의 용융 유리(MG)의 상태에 대한 피드백을 수신하고, 측정 데이터를 수신하며, 노즐(410)의 분사를 조정하는 등의 기능을 수행하는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 도관(350) 내의 용융 유리(MG)의 온도를 측정할 수 있는 소정의 온도 센서들이 제공되고, 제2 컨트롤러(440)는 상기 온도 센서들의 측정에 기초하여 제3 도관(350) 내의 용융 유리(MG)의 온도를 피드백 등의 방식으로 조정할 수 있다. 예를 들어, 용융 유리(MG)의 온도가 요구되는 값보다 높으면, 노즐(410)에 의해 분사되는 유체의 양이 증가될 수 있다. 반대로, 용융 유리(MG)의 온도가 요구되는 값보다 낮으면, 노즐 (410)에 의해 분사되는 유체의 양이 감소될 수 있다
일부 실시예들에 따르면, 제2 컨트롤러(440)는 분사되는 유체의 종류, 조성, 속도, 유량 및 제3 도관(350)에 대한 도달 면적 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 따라서, 제3 도관(350)에 도달하는 유체의 양이 제어될 수 있고, 이에 따라 제3 도관(350)의 냉각이 제어될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 제2 컨트롤러(440)는 제1 컨트롤러(470)와 별도로 제공될 수 있다. 제2 컨트롤러(440)는 제1 컨트롤러(470)와 이격될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 컨트롤러(470)와 제2 컨트롤러(440)는 워크 스테이션 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩 탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 동일한 컴퓨팅 장치에 포함되는, 별도의 프로세서 및/또는 소프트웨어일 수 있다.
냉각 공정은 용융 유리(MG)의 온도를 하강시키는 공정이다. 종래에는 환경 제어 유닛(460)에 의해 챔버(CB)에 제공되는 유체의 순환에 의해 제3 도관(350)내의 용융 유리(MG)를 냉각시켰다. 이 경우 제3 도관(350)의 주위에 유체 흐름의 정체가 발생하였고, 챔버(CB)내의 유체와 제3 도관(350) 사이의 열교환이 잘 이루어지지 않아 냉각 효율이 저하되는 문제점이 발생하였다. 종래에는 냉각 효율을 개선하기 위해 제3 도관(350)에 포함된 내화물을 연구하였으나, 이에 따른 냉각 효율의 개선은 크지 않았다. 이에 따라 냉각 공정은 유리의 생산 효율을 저하시키는 병목이 되었다.
일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치(1a)는 챔버(CB) 내에 환경 제어 유닛(460)과 별도의 구성요소로서, 제3 도관(350)에 직접적으로 유체를 분사할 수 있도록 구성된 복수개의 노즐들(410)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제3 도관(350) 내의 용융 유리(MG)에 대한 냉각 효율이 향상될 수 있다. 구체적으로 제3 도관(350) 주위의 직접적으로 유체를 분사함으로써, 분사된 유체가 제3 도관(350) 주위에 쌓여있는 기류 정체층을 밀어낼 수 있다. 이에 따라, 제3 도관(350) 주위에 기류 정체층이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
챔버(CB) 내의 고품질의 유리 제조하기 위해서 공정 분위기는 정밀하게 제어되어야 한다. 따라서, 노즐(410)에 의해 제공되는 질소에 의해 유리 제조를 위한 대기 환경이 변화되지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 노즐(410)에 의해 공급되는 질소의 양만큼 환경 제어 유닛(460)에 의해 공급되는 질소의 양을 줄여, 챔버(CB) 전체 내의 대기 조성비, 온도 및 습도 등은 종래와 동등한 수준을 유지할 수 있다. 이때, 분위기의 변화로 인한 바늘 Pt 결함이 발생하는 것을 방지하기 위해 챔버(CB)내의 산소 분압 및 전체 압력을 소정의 수치로 유지할 수 있다. 챔버 (CB) 제1 내지 제3 도관 (15, 250, 350) 내부의 온도가 매우 높기 때문에, 백금은 산소와 결합하여 PtO2의 형태로 휘발될 수 있다. 휘발된 PtO2가 냉각되어 질소와 만나면, NO가 생성되고 Pt가 응고되어 용융 유리에 남게 된다. 바늘 Pt는 용융 유리에 함유 된 고체 Pt에 기인하여 유리 제품에 형성된 바늘형상의 결함이다. 이를 위해 노즐(410)에 의해 분사되는 총 질소 양은 환경 제어 유닛(450)에 의해 제공되는 질소의 양보다 적을 수 있다. 하지만 이에 제한되는 것은 아니고, 공정 조건이나 환경에 따라, 이를 위해 노즐(410)에 의해 분사되는 총 질소 양이 환경 제어 유닛(450)에 의해 제공되는 질소의 양보다 많은 것도 가능할 수 있다.
노즐(410)에 의해 분사된 고순도의 질소는 전체 챔버 내의 분위기에 비해 습도가 낮을 수 있다. 이에 따라 제3 도관(350) 주위에 국부적인 습도 저하가 발생할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 노즐들(410)은 제3 도관(350) H2O를 분사하여 제3 도관(350) 주변의 습도를 조정할 수 있다. 이에 따라 건조 환경에서 발생할 수 있는 고온 백금에 대한 수소 투과현상에 의해 블리스터 결함을 방지할 수 있다. 제3 도관(350) 내부의 용융 유리는 상대적으로 높은 수소 농도를 갖는다. H2의 원자 질량과 원자 크기가 매우 작기 때문에 H2 분자는 백금 기반 도관이나 용기를 통해 이동할 수 있습니다. 이 현상을 수소 투과라고 한다. 챔버 (CB) 내의 수소 농도는 수소의 침투를 방지하기 위해 일정 수준으로 유지된다. 외부 수소 농도는 습도에 의해 조절되며, 제3 도관(350) 외부의 국소 수소 농도가 떨어지면 수소 투과의 가능성이 높아진다. 수소는 용융 유리 내부에 OH- 이온의 형태로 존재하기 때문에, H2 침투가 발생하면, 남은 O가 결합하여 용융 유리에 O2가 잔류하여 유리 제품에 블리스터 결함을 발생시킨다.
도 2는 일 실험예에 따른 유리 제조장치(1a, 도 1a 참조)의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 1a 및 도 2를 참조하면, 실험예에서, 노즐(410)을 통한 질소 유량이 약 480L/min일 때, 제3 도관의 냉각 파워가 약 7.6kW 증가하였다. 노즐(410)이 최대의 질소를 분사하는 경우에 대해 외삽한 결과, 약 13.2kW의 추가적인 냉각 파워를 확보할 수 있을 것으로 예상된다. 유리 제조에서 제3 도관(350)의 냉각 파워가 약 5.0kW만큼 증가할 때 유리의 유량이 약 45.36kg/hr의 증가하므로, 일부 실시예들에 따른 유리 제조 장치(1a)는 유리 유량을 약 93.44kg/hr만큼 증가시킬 수 있을 것으로 추정된다. 실험예에 따르면, 노즐(410)의 도입으로 인한 유리 흐름 변화, 결함 증가, 생산된 유리의 품질 악화 등 부작용은 없는 것으로 확인되었다. 구체적으로 유리 제조 과정에서 용융에 의해 손실되는 총 유리의 양은 기존의 약 4.4%에서 일 실험예에서 4.38%로 다소 감소되었다. 유리의 손실은 총 생산량에 대한 물집이나 바늘 Pt 등과 같은 결함이 있는 제품의 비율을 의미한다.
도 4은 일부 실시예들에 따른 유리 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1a 및 도 4를 참조하면, 유리 제조 방법은 용융 유리(MG)를 교반 용기(300)에서 교반하는 단계(P1010), 교반된 후 도관을 통해 용융된 유리를 유동시키는 단계(P1020); 및 도관의 부근을 향하여 유체를 분사하는 단계(P1030)를 포함할 수 있다. 용융 유리(MG)를 교반시키는 단계는 도 1a을 참조하여 설명한 교반 용기(300)의 교반에 의해 수행된다. 도관(350)의 근방을 향해 유체를 분사하는 단계(P1030)는 도 1a 내지 1j를 참조하여 설명한 직접 분사와 실질적으로 동일하다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i: 유리 제조 장치, 100: 용융 용기,
200 청징 용기, 300: 교반 용기, 500: 전달 용기, 700: 성형 장치.
150: 제1 도관, 250: 제2 도관, 350: 제3 도관
400a, 400b, 400c, 400d, 400e, 400f, 400g, 400h, 400i: 직접 냉각 시스템
410: 노즐, 420: 유체용 도관, 430: 유체 소스, 440: 제2 컨트롤러
450: 환경 제어 시스템, 460: 환경 제어 유닛, 470: 제1 컨트롤러

Claims (20)

  1. 챔버 내에 배치되고, 용융 유리를 교반할 수 있도록 구성된 교반 용기;
    상기 교반 용기로부터 상기 용융 유리가 흐를 수 있는 내부 공간을 포함하는 도관;
    상기 챔버 내에 상기 도관과 인접하게 배치되고, 상기 도관 주위로 유체를 분사할 수 있도록 구성된 노즐을 포함하는 유리 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 내부의 환경을 조절할 수 있도록 구성된 환경 제어 유닛을 더 포함하는 유리 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노즐은 질소 공급원에 연결된 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 질소 공급원은 상기 환경 제어 유닛을 통과하지 않은 질소를 상기 노즐에 제공하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 환경 제어 유닛은 상기 챔버에 연결되어, 상기 챔버에 소정의 습도, 온도 및 대기 조성비를 갖는 유체를 공급하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 환경 제어 유닛은 상기 챔버에 유체를 제공할 수 있도록 구성되되,
    상기 노즐이 분사하는 유체와, 상기 환경 제어 유닛이 제공하는 유체는 서로 다른 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 노즐이 분사하는 유체와, 상기 환경 제어 유닛이 제공하는 유체의 온도, 습도 및 대기조성비 중 적어도 하나는 서로 다른 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 환경 제어 유닛을 제어하는 제1 컨트롤러 및;
    상기 노즐에 의한 상기 유체의 분사를 제어하는 제2 컨트롤러를 더 포함하는 유리 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 컨트롤러와 상기 제1 컨트롤러는 서로 분리된 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 수평면에 실질적으로 수직한 방향으로 상기 유체를 분사할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 수평면에 경사진 방향으로 상기 유체를 분사할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  12. 교반 용기로부터 흘러온 용융 유리가 흐를 수 있는 내부 공간을 갖고, 제1 방향으로 연장되는 도관; 및
    상기 도관의 주위에 유체를 분사할 수 있도록 구성되고 상기 제1 방향을 따라 정렬되어 배치된 복수개의 노즐들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수개의 노즐들은 상기 도관의 연장 방향을 따라 실질적으로 동일한 간격으로 정렬되어 배치된 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 복수개의 노즐들은 상기 도관의 연장 방향을 따라 서로 다른 간격으로 정렬되어 배치된 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 복수개의 노즐들 중 적어도 일부는 상기 도관 위에 배치된 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 복수개의 노즐들 중 적어도 일부는 상기 도관 아래에 배치된 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  17. 용융 유리를 교반 용기에서 교반하는 단계;
    교반된 용융 유리를 도관을 통해 유동시키는 단계; 및
    상기 도관 주위에 유체를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 용융 유리는 분사된 상기 유체에 의해 냉각되고, 분사된 상기 유체는
    상기 교반 용기 주위의 대기와 다른 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 유체는 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 유체는 H2O를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
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