KR20200085097A - 유리 청징 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융유리 내 이물질이 유입되지 않도록 침식을 방지하기 위한 내벽을 구비함으로써, 고품질의 유리를 제조할 수 있는 유리 청징 장치를 제공하고자 한다.

Description

유리 청징 장치{GLASS REFINEMENT DEVICE}

본 발명은 유리 청징 장치에 관한 것이다. 구체적으로 유리 청징 장치에 포함된 도가니의 내벽이 산화에 의하여 부식되는 것을 방지하기 위한 유리 청징 장치에 관한 것이다.

디스플레이용 유리 등 광학 분야에 사용되는 유리는 엄격한 품질을 필요로 한다. 그 중, 성형 공정에 의하여 생산된 유리 내에 가스 개재물 또는 가스 기포가 없을 것을 요구한다.

일반적으로, 디스플레이용 유리 기판의 제조 공정은 원료의 투입 및 용융 공정, 청징 공정, 균질화 공정 및 성형 공정으로 구성된다. 이 중 청징 공정은 용융유리에 포함되는 미소한 기포를 제거하여 유리의 품질을 향상시키는 공정이다.

청징 공정에서는 As₂O₃ 등의 청징제가 배합된 용융유리를 고온의 청징조에 통과시킴으로써, 청징제와 용융유리 간의 산화·환원 반응에 의하여 용융유리 내에 포함된 미소한 기포가 제거된다. 구체적으로는, 용융유리의 온도를 높여 청징제와 용융유리 간의 산화 환원 반응을 유도함으로써, 용융유리에 포함되어 있는 기포를 청징조 내의 용융유리의 액면에 부상시켜서 용융유리 내부에 포함된 기포를 제거한다. 이어서, 용융유리의 액면 온도를 낮추어, 용융유리에 잔류하고 있는 미소한 기포를 용융유리의 액면에 흡수시켜서 제거한다.

1,500 ℃ 이상의 고온에서 수행되는 청징 공정에서는 고온의 용융유리에 의한 청징조 내벽의 침식이 활성화되어 용융유리 내에 이물질의 유입이 증가하고, 이는 최종 유리 제품 내에 이물질 유입을 야기시킨다.

이에 대한 대책으로, 청징조의 용융유리와 접촉하는 면에 구리판(Copper plate)를 설치하고, 상기 구리판 내에 냉각수를 통과시키는 방법이 개발되었다. 그러나, 냉각수를 이용하는 경우, 청징조와 접촉하는 부위의 용융유리가 냉각되어 스컬(skull)층이 형성되는 문제점이 있다. 상기 스컬층은 용융유리의 온도가 저하함에 따라 용융유리의 점도가 증가하므로, 스컬층이 발생하는 경우 용융유리 내의 기포가 탈포되지 못하여 완성 유리 제품으로 기포가 유입될 수 있다.

이에 따라, 청징의 효율을 높이고 완성 유리 제품의 품질을 향상시키기 위하여 용융유리 내에 이물질이 유입되지 않으면서도 고온에서 청징을 수행할 수 있는 청징 장치의 개발이 필요한 실정이다.

공개특허공보 제10-2008-0095241호 (2008.10.28.)

본 발명은 침식에 의해 발생한 이물질이 용융유리 내에 유입되지 않도록, 침식을 방지하기 위한 내벽을 구비함으로써, 고품질의 유리를 제조할 수 있는 유리 청징 장치를 제공하고자 한다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시상태는 용융유리가 청징되도록 수용하는 도가니와, 상기 도가니의 일측에 배치되어 상기 도가니의 내부에 용융유리를 주입하는 용융유리 주입부와, 상기 도가니의 타측에 배치되어 상기 도가니의 내부로부터 용융유리가 배출되는 배출부 및 상기 도가니의 상부를 덮는 천정부를 포함하는 유리 청징 장치에 있어서, 상기 도가니의 내측면을 형성하며, 상기 용융유리와 접하는 백금족 금속 재질의 내벽; 상기 도가니의 외측면을 형성하고, 상기 내벽과 국부적으로 이격되어 간극을 형성하도록 둘러싸는 외벽; 상기 도가니의 외측면을 둘러싸는 단열부; 외부와 상기 간극이 연통되도록 상기 단열부 및 상기 도가니의 외벽을 관통하여 형성되며, 불활성가스가 주입되는 가스주입부; 및 상기 수용된 용융유리를 가열하는 제1가열부; 를 포함하는 유리 청징 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 백금족 금속 재질의 내벽을 사용함으로써 유리 청징 장치 내에 위치한 도가니 내벽의 침식을 방지하며, 고온에서 청징 공정을 수행함으로써 청징 속도를 상승시키고 스컬층이 발생하는 것을 방지하여 유리 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 도가니의 내벽과 외벽 사이에 형성된 간극에 불활성 기체를 공급하여, 상기 외벽과 상기 백금족 금속 재질인 내벽 사이의 간극에 환원성 분위기를 형성함으로써, 고온에서 상기 내벽 표면에서 산화된 백금족 금속이 휘발되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 유리 청징 장치의 사용상태도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 유리 청징 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 유리 청징 장치의 사용상태도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시상태는 용융유리가 청징되도록 수용하는 도가니와, 상기 도가니의 일측에 배치되어 상기 도가니의 내부에 용융유리를 주입하는 용융유리 주입부와, 상기 도가니의 타측에 배치되어 상기 도가니의 내부로부터 용융유리가 배출되는 배출부 및 상기 도가니의 상부를 덮는 천정부를 포함하는 유리 청징 장치에 있어서, 상기 도가니의 내측면을 형성하며, 상기 용융유리와 접하는 백금족 금속 재질의 내벽; 상기 도가니의 외측면을 형성하고, 상기 내벽과 국부적으로 이격되어 간극을 형성하도록 둘러싸는 외벽; 상기 도가니의 외측면을 둘러싸는 단열부; 외부와 상기 간극이 연통되도록 상기 단열부 및 상기 도가니의 외벽을 관통하여 형성되며, 불활성가스가 주입되는 가스주입부; 및 상기 수용된 용융유리를 가열하는 제1가열부; 를 포함하는 유리 청징 장치를 제공한다.

도 1은 종래 기술에 따른 유리 청징 장치의 사용상태도이다. 도 1과 같은 종래의 유리 청징 장치(10)는 주입부(11)를 통해 고온의 용융유리를 유리 청징 장치 내에서 주입하였으며, 상기 고온의 용융유리는 상기 유리 청징 장치의 내부에 위치한 도가니(13)에 수용되어 청징 공정이 수행되었다. 상기 도가니는 내벽(13a)과 외벽(13b)으로 구성되며, 상기 내벽은 구리 금속 재질로 형성되었다. 상기 도가니는 외측면이 단열부(15)에 의하여 에워싸이는 구조로 형성되었다. 상기 도가니에 수용된 용융유리는 제1가열부(17)에 의하여 고온으로 유지되며, 상기 용융유리의 청징이 수행되었지만, 상기 구리 금속 재질의 내벽이 고온 상태에서 용융유리와 접하게 되면서 산화로 인해 상기 내벽이 침식되는 문제점이 있었다.

이를 방지하기 위하여 냉각수 주입부(19)를 설치하여 상기 구리 재질의 내벽에 냉각수를 주입하여 산화를 방지하였으며, 천장부(23)에는 제2가열부(25)를 설치하여 천정부와 단열부에 둘러싸여 형성된 공간을 가열하여 고온의 청징환경을 유지시켰다. 이후 상기 용융유리를 배출부(21)로 배출시켜 청징된 용융유리를 제조하였다. 그러나, 상기 내벽에 주입된 냉각수는 상기 내벽의 온도를 저하시켜 상기 내벽에 접한 용융유리가 점도가 증가하고, 상기 높은 점도의 용융유리는 내벽 표면에 스컬층(27)이 형성되는 문제점이 있었다. 이러한 스컬층은 높은 점도로 인해 용융유리에 포함된 기포(30)가 용융유리의 표면으로 부상하는 것이 용이하지 않으며, 용융유리의 액면까지 부상하는데 장시간이 요구되어 청징 효율이 저하되었다. 또한, 잔류 기포가 포함된 용융유리를 이용하여 유리 제품으로 제조하는 경우 양질의 유리 제품을 제조할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 유리 청징 장치는 상기 종래 유리 청징 장치의 문제점을 해결한 것으로 고품질의 유리 제품을 제조할 수 있다. 구체적으로 상기 용융유리 주입부에 의해 고온의 용융유리가 상기 유리 청징 장치의 내부에 주입되어, 상기 용융유리 주입부가 일측에 접합된 도가니의 내부에 상기 고온의 용융유리가 수용된다. 상기 도가니 내부에 수용된 상기 용융유리는 제1가열부에 의해 고온으로 유지되면서 청징되어 고품질의 유리 제품을 제조할 수 있다.

나아가, 상기 유리 청징 장치는 상기 유리 청징 장치의 외부와 구획되도록 상기 도가니의 상부에 접합되는 천정부를 포함하며, 상기 천정부에 의해 외부의 공기와 차단되어 상기 유리 청징 장치의 내부 온도를 고온으로 유지할 수 있다. 또한, 상기 도가니의 타측에 연결된 배출부는 상기 청징된 용융유리를 배출하며, 상기 배출부는 유리 제품을 제조하는 장치에 연속적으로 연결될 수 있다.

더불어, 상기 유리 청징 장치는 도가니의 내측면을 형성하는 백금족 금속 재질의 내벽을 포함하여 상기 유리 청징 장치의 도가니 침식을 방지할 수 있다. 또한, 상기 도가니는 백금족 금속 재질의 내벽을 포함함으로써, 고온의 청징 공정을 유지하여 청징 속도를 향상시킬 수 있으며, 고온조건에서 발생하는 산화를 방지하기 위한 별도의 냉각장치를 구비하지 않아 내벽에 스컬층이 발생하는 것을 방지하여 상기 용융유리로 제조된 제품의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 도가니의 외측면을 둘러싸는 단열부를 포함하여 상기 도가니의 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

나아가, 상기 유리 청징 장치는 상기 도가니의 외측면을 형성하고, 상기 내벽과 국부적으로 이격되어 간극을 형성하도록 둘러싸는 외벽을 포함하여, 상기 간극이 상기 도가니의 내벽이 유리 청징 장치의 외부와 연통되도록 상기 단열부 및 상기 도가니의 외벽을 관통하여 형성되며, 가스주입부를 통해 간극에 주입된 불활성가스로 인해 상기 도가니의 내벽이 고온의 산소와 만나 산화되어 부식되는 것을 방지할 수 있고, 상기 불활성가스를 주입함으로써 상기 간극을 환원성 분위기로 형성하여 내벽에 존재하는 산화물이 휘발되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 수용된 용융유리를 가열하는 제1가열부를 포함하여 상기 도가니 내부에 수용된 용융유리가 고온으로 유지됨으로써 청징 공정의 속도를 향상시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 유리 청징 장치의 단면도이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용융유리가 청징되도록 수용하는 도가니(103)를 포함한다. 구체적으로 상기 용융유리 주입부가 일측에 접합되며, 상기 용융유리가 청징되도록 수용되는 도가니(103)를 포함한다. 보다 구체적으로 상기 용융유리 주입부(101)는 후술할 배출부(111)와 반대방향에 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것을 아니다. 또한, 상기 도가니는 상기 용융유리 주입부에서 주입된 용융유리를 상기 도가니의 내부에 수용하고 고온으로 유지함으로써, 상기 용융유리 내에 포함된 기포를 상기 용융유리 표면으로 부상시켜 기포를 제거할 수 있다. 또한, 상기 도가니는 내측면을 형성하는 내벽(103a)과 외측면을 형성하는 외벽(103b)으로 구성된다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 도가니의 일측에 배치되어 상기 도가니의 내부에 용융유리를 주입하는 용융유리 주입부(101)를 포함한다. 구체적으로 상기 유리 청징 장치(100)는 고온의 용융유리가 내부에 주입되는 용융유리 주입부(101)를 포함한다. 보다 구체적으로 상기 용융유리 주입부는 상기 도가니(103)의 일측에 연결되어 고온의 용융유리를 상기 도가니의 내부에 주입한다. 또한, 상기 용융유리 주입부는 용융 유리 생성 장치(미도시)와 연결되어 고온의 용융유리를 상기 도가니의 내부에 주입할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 도가니의 타측에 배치되어 상기 도가니의 내부로부터 용융유리가 배출되는 배출부(111)를 포함한다. 구체적으로, 상기 유리 청징 장치는 상기 도가니의 타측에 연결되는 배출부(111)를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 배출부는 상기 용융유리 주입부의 반대측에 형성된다. 또한, 상기 용융유리 주입부에 주입된 용융유리가 상기 도가니의 내부에 수용되고 이후 도가니 내부의 수용 용량을 넘는 경우, 상기 용융유리가 배출구를 통해 상기 유리 청징 장치의 외부로 배출된다. 상기 배출부는 상기 용융유리를 교반하는 장치(미도시) 또는 유리 제품을 성형하는 장치(미도시)에 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유리 청징 장치는 상기 도가니의 상부를 덮는 천정부(113)를 포함한다. 구체적으로, 상기 유리 청징 장치의 외부와 구획되도록 상기 도가니의 상부에 접합되는 천정부(113)를 포함한다. 보다 구체적으로 상기 도가니의 상부에 천정부가 위치하는 동시에 상기 도가니의 상부 끝단부에 상기 천정부가 접합되어 상기 유리 청징 장치의 내부와 외부를 구획한다. 또한, 상기 유리 청징 장치는 상기 천정부와 상기 용융유리 액면에 의해 둘러싸인 공간(127)을 포함한다. 상기 천정부가 도가니 상부에 덮음으로써, 상기 공간의 온도 저하를 방지하며, 상기 용융유리 주입부로 주입된 용융유리가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 후술할 제2가열부(115)와 가스분사부(125)가 상기 천정부에 결합될 수 있으며, 상기 제2가열부는 천정부에 결합되어 상기 공간를 가열함으로써 상기 공간의 온도를 고온으로 유지할 수 있다. 또한, 상기 가스분사부는 냉각가스를 상기 용융유리 액면에 분사함으로써 상기 용융유리 표면에 존재하는 기포를 고정시켜 상기 기포를 효과적으로 제거할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 천정부의 재질은 고-지르코니아 전주 벽돌, 고-알루미나질 내화 벽돌, 규산질 내화 벽돌, 마그크로 벽돌, 마그네시아 벽돌, 알루미나질 단열 벽돌, 알루미나질 전융벽돌 또는 지르코니아질 내화 단열벽돌일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 천정부는 고-지르코니아 전주 벽돌일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 천정부의 재질은 통상적으로 사용되는 내열 벽돌을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유리 청징 장치는 상기 도가니의 내측면을 형성하여 상기 용융유리와 접하는 백금족 금속 재질의 내벽(103a)을 포함한다. 구체적으로, 상기 내벽은 용융유리를 수용하는 도가니의 내측면을 형성하여 상기 용융유리와 접하는 동시에 상기 용융유리를 수용할 수 있다. 상기 백금족 금속 재질의 내벽은 고온에서 화학적 내식성을 향상시켜 상기 내벽의 침식을 방지하는 동시에 고온을 유지함으로써 스컬층(27)을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 내벽의 재질인 백금족 재질은 백금, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 또는 이들 금속의 합금인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 금속 재질의 내벽을 이용함으로써, 상기 내벽의 물리적 강도를 향상시킬 수 있으며, 상기 내벽의 화학적 내식성을 향상시켜 고온에서 산화반응으로 인해 내벽이 침식되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 도가니의 외측면에 외벽(103b)이 형성된다. 구체적으로, 상기 외벽은 상기 도가니의 외측면을 형성하고, 상기 내벽과 국부적으로 이격되어 간극(123)을 형성하도록 둘러싼다. 상기 외벽을 형성함으로써, 상기 도가니의 부식을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도가니의 외벽과 내벽이 이격되어 형성됨으로써 간극을 형성한다. 상기 간극은 후술할 가스주입부(121)가 연통되어 간극 내에 불활성가스를 주입할 수 있으며, 상기 간극에서 노출된 내벽은 상기 불활성가스에 의하여 고온에서 산화되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 불활성가스가 간극에 주입되는 것으로, 산소와의 결합으로 생성된 산화물이 고온에서 휘발하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 간극(123)은 0.5 mm 이하인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 간극은 0.4 mm 이하, 0.3 mm 이하 또는 0.2 mm 이하인 것일 수 있다. 상기 간극을 전술한 범위 내에서 조절함으로써, 상기 간극에 산소가 잔류하는 것을 방지할 수 있는 동시에 소량의 불활성가스만으로도 간극에 불활성가스를 충분히 주입할 수 있으며, 상기 도가니의 내구성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 외벽(103b)의 재질은 고-지르코니아 전주 벽돌, 고-알루미나질 내화 벽돌, 규산질 내화 벽돌, 마그크로 벽돌, 마그네시아 벽돌, 알루미나질 단열 벽돌, 알루미나질 전융벽돌 또는 지르코니아질 내화 단열벽돌일 수 있다. 구체적으로 상기 외벽는 고-지르코니아 전주 벽돌일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 외벽의 재질은 통상적으로 사용되는 내열 벽돌을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유리 청징 장치는 상기 도가니의 외측면을 둘러싸는 단열부(105)를 포함한다. 구체적으로, 상기 단열부가 상기 도가니의 외측면을 둘러싸면서 형성된다. 또한, 상기 유리 청징 장치가 상기 단열부를 포함함으로써, 상기 도가니 내부를 고온으로 유지할 수 있으며, 상기 단열부가 상기 도가니의 외측면을 둘러싸면서 상기 도가니가 안정적으로 고정될 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유리 청징 장치는 상기 유리 청징 장치의 외부와 상기 간극이 연통되도록 상기 단열부 및 상기 도가니의 외벽을 관통하여 형성되는 가스주입부(121)를 포함한다. 구체적으로, 상기 유리 청징 장치가 상기 가스주입부를 포함함으로써, 가스주입부를 통하여 불활성가스를 상기 간극에 채울 수 있다. 상기 간극에 불활성가스가 채워짐으로 인하여 공기 중에 존재하는 산소와 상기 내벽이 반응하여 산화되는 것을 방지하는 동시에 내벽의 부식을 방지할 수 있다. 또한, 상기 간극에 충진된 불활성가스가 상기 간극에 존재하는 산소를 밀어냄으로써 산소와의 결합을 차단하여 상기 내벽에 생성된 산화물이 고온에서 휘발되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 간극에 주입되는 가스는 불활성가스인 것이다. 구체적으로, 상기 불활성가스는 아르곤 가스, 헬륨 가스 및 네온 가스 등의 희가스, 질소가스 또는 이들 가스의 혼합 가스인 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 불활성가스는 아르곤 가스, 헬륨 가스 및 네온 가스 중 하나인 희가스, 질소가스 또는 이들 가스의 혼합 가스인 것일 수 있다. 상기 불활성가스가 상기 가스에서 선택함으로써, 상기 간극 내에 노출되어 있는 상기 도가니의 내벽이 산화되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 간극에 주입되는 불활성가스의 온도는 500 ℃ 이상 1,000 ℃ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 간극에 주입되는 불활성가스의 온도는 550 ℃ 이상 950 ℃ 이하, 600 ℃ 이상 900 ℃ 이하, 650 ℃ 이상 850 ℃ 이하 또는 700 ℃ 이상 800 ℃ 이하일 수 있다. 상기 간극에 주입되는 불활성가스의 온도를 상술한 범위 내에서 조절함으로써, 상기 도가니를 고온으로 유지할 수 있으며, 효과적으로 상기 도가니의 내벽 부식을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유리 청징 장치는 상기 수용된 용융유리를 가열하는 제1가열부(107)를 포함한다. 구체적으로, 상기 제1가열부는 상기 도가니의 내부에 수용된 용융유리를 가열하여 고온으로 유지할 수 있으며, 청징속도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1가열부는 상기 도가니의 내부에 상기 제1가열부의 일부가 노출되도록, 상기 제1가열부가 상기 단열부, 상기 도가니의 외벽 및 내벽을 관통하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1가열부의 일부가 도가니의 내부에 수용된 용융유리 중에 위치함으로써 효과적으로 상기 용융유리를 고온으로 유지시킬 수 있다. 또한, 상기 제1가열부의 일부가 상기 수용된 용융유리 중에 위치함으로써, 제1가열부 주위의 가열된 용융유리가 대류에 의하여 용융유리 액면으로 상승해 상기 용융유리 내에 포함된 기포를 효과적으로 제거할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1가열부는 전극 가열 장치일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1가열부에 인가되는 전류를 조절하여 상기 제1가열부의 가열온도를 조절하는 가열장치일 수 있다. 또한, 상기 용융유리 중에 위치하는 제1가열부의 일부는 전극(107a)일 수 있다. 상기 전극이 상기 수용된 용융유리 중에 위치함으로써, 상기 전극 주위의 가열된 용융유리가 대류에 의해 용융유리 액면으로 상승하여 상기 용융 유리 내에 포함된 기포를 효과적으로 제거할 수 있다. 나아가, 상기 전극 가열 장치에 인가되는 전류를 조절함으로써, 대류에 발생하는 용융유리 흐름 패턴을 조절할 수 있으며, 상기 용융유리 흐름 패턴을 변화시켜 상기 용융유리 내부의 기포를 제거하는 동시에 용융유리를 균질화시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극 가열 장치의 전극(107a)은 백금, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 또는 이들 금속의 합금 재질의 전극인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 전극 가열 장치의 전극이 전술한 금속 또는 합금 재질의 전극으로 선택됨으로써, 고온에서의 전극의 물리적인 강도를 확보할 수 있으며, 화학적으로 내식성을 향상시켜 상기 전극 가열 장치의 내구성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 전극이 상기 수용된 용융유리 내부에 위치하여 공기 중의 산소와의 접촉이 차단되고, 상기 산소와의 산화반응으로 발생하는 산화물의 생성이 억제될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전극 가열 장치는 1500 ℃ 이상의 온도로 상기 수용된 용융유리를 가열할 수 있다. 구체적으로, 상기 전극 가열 장치는 1600 ℃ 이상 또는 1700 ℃ 이상으로 상기 수용된 용융유리를 가열할 수 있다. 전극 가열 장치가 상술한 범위 내에서 상기 수용된 용융유리를 가열함으로써, 상기 용융유리의 대류현상을 향상시켜 용융유리 흐름 패턴을 형성하며, 상기 수용된 용융유리에 포함된 기포를 효과적으로 제거할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유리 청징 장치는 상기 천장부와 상기 도가니의 내부에 수용된 상기 용융유리의 액면에 에워싸인 공간에 냉각가스를 분사하도록 결합되는 하나 이상의 가스분사부(125)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 가스분사부는 천정부에 결합되어 상기 공간을 향하여 냉각가스를 분사할 수 있다. 또는 상기 가스분사부는 상기 단열부, 상기 도가니의 외벽 및 내벽을 관통하여 형성되고 상기 가스분사부의 일부가 상기 수용된 용융유리 액면 상부로 노출되어, 상기 공간에 냉각가스를 분사할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 가스분사부는 상기 공간을 향하여 냉각가스를 분사하도록 상기 천장부에 결합될 수 있다. 상기 가스분사부가 상기 공간을 향하여 냉각가스를 분사함으로써, 상기 수용된 용융유리의 표면에 부상한 기포를 상기 액면 상에 고정시킬 수 있으며, 상기 액면 상에 고정된 기포를 제거함으로써 효과적으로 용융유리에 포함된 기포를 제거할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 냉각가스는 아르곤 가스, 헬륨 가스 및 네온 가스 등의 희가스, 산소가스, 질소가스 또는 이들 가스의 혼합 가스인 것일 수 있다. 구체적으로 아르곤 가스, 헬륨 가스 및 네온 가스 중 하나인 희가스, 산소가스, 질소가스 또는 이들 가스의 혼합 가스인 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 냉각가스를 상술한 가스로 선택함으로써, 상기 수용된 용융유리의 액면의 점도를 상승시켜 상기 액면에 부상된 기포를 상기 액면 상에 고정시킬 수 있다. 상기 액면 상에 고정된 기포는 이후 용융유리 내부에 포함된 기포가 상기 액면 상으로 부상할 때 기포 간의 응집력으로 인해 기포가 용이하게 액면에 고정됨으로써 용융유리 내 기포를 제거를 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 냉각가스는 100 ℃ 이하로 조절되어 상기 도가니의 내부를 향해 분사될 수 있다. 구체적으로, 상기 냉각가스는 90 ℃ 이하, 80 ℃ 이하, 70 ℃ 이하, 60 ℃ 이하 또는 50℃ 이하로 조절될 수 있다. 상기 냉각가스의 온도를 상술한 범위 내에서 조절함으로써, 상기 용융유리 내 포함된 기포가 부상할 때 상기 용융유리의 액면 상에 기포가 응집되는 효율을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유리 청징 장치는, 상기 공간을 가열하는 하나 이상의 제2가열부(115)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2가열부는 상기 공간을 가열시킬 수 있으며, 보다 구체적으로는, 상기 천장부와 상기 수용된 용융유리의 액면에 의하여 형성된 상기 공간을 가열시킬 수 있다. 상기 제2가열부가 상기 공간을 가열함으로써, 상기 수용된 용융유리를 고온으로 유지시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2가열부는 상기 천장부에 결합될 수 있으며, 상기 공간에 상기 제1가열부가 노출되도록 상기 제1가열부가 상기 단열부, 상기 도가니의 외벽 및 내벽을 관통하여 형성될 수 있다. 구체적으로 제2가열부는 상기 천장부에 결합될 수 있으며, 상기 공간을 가열할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2가열부는 버너일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 버너는 산소와 천연가스를 연료로 하여 상기 공간에 화염을 분사함으로써 상기 공간을 가열할 수 있다. 상기 버너를 이용하여 상기 공간에 화염을 분사함으로써, 상기 용융유리를 고온으로 유지할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 천장부와 상기 도가니의 내부에 수용된 상기 용융유리의 액면에 에워싸인 공간(127)은 상기 제2가열부에 의해 1,600 ℃ 이상 1,800 ℃ 이하의 온도로 가열될 수 있다. 구체적으로, 상기 공간은 제2가열부에 의하여 1,675 ℃ 이상 1,775 ℃ 이하, 1,650 ℃ 이상 1,750 ℃ 이하의 온도로 가열될 수 있다. 상기 공간이 상기 제2가열부에 의하여 상술한 범위 내의 온도로 가열됨으로써, 상기 공간의 온도를 고온으로 유지하여 청징 속도를 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 유리 청징 장치(100)의 사용상태도이다. 도 3과 같이 기포(130)를 포함한 고온의 용융유리가 용융유리 주입부(101)를 통하여 상기 유리 청징 장치의 내부로 주입된다. 상기 주입된 용융유리는 상기 유리 청징 장치의 내부로 흘러들어가 상기 도가니(103) 내부의 아래부터 수용되기 시작한다. 상기 수용된 용융유리는 상기 도가니의 내부에 수용되어 도가니의 내벽(103a)에 접하며, 상기 제1가열부(107)에 전류를 인가하여 상기 수용된 융용유리를 1500 ℃의 온도로 가열시킨다. 상기 제1가열부의 전극(107a)은 상기 수용된 용융유리 내부를 가열시키고, 상기 가열된 용융유리가 대류에 의해 용융유리 흐름 패턴을 형성하여, 상기 용융유리 내의 기포(130)가 액면으로 부상하게 된다. 이와 동시에 900 ℃로 가열된 불활성가스를 가스주입부(121)를 통하여 상기 도가니의 내벽(103a)과 외벽(103b)으로 둘러싸인 간극(123)에 주입한다. 또한, 상기 천정부(113)에 포함된 제2가열부(115)는 천연가스와 산소에 착화하여 발생한 화염을 상기 수용된 용융유리의 액면과 천정부(113)에 둘러싸인 공간에 분사하고, 상기 천정부(113)에 포함된 가스분사부(125)는 상기 공간을 향하여 100 ℃로 냉각된 산소가스를 분사하여 상기 용융유리 액면을 냉각시켜 기포(130)를 포집하여 상기 용융유리를 청징한다. 이후 상기 도가니 내부에 수용된 용융유리는 내부에 기포(130)가 제거된 상태로 배출부(111)를 통해 상기 유리 청징 장치의 외부로 배출된다.

본 발명은 백금족 금속 재질의 내벽, 상기 내벽과 국부적으로 이격되어 간극을 형성하도록 둘러싸는 외벽, 유리 청징 장치의 외부와 상기 간극이 연통되도록 형성된 가스주입부를 통하여 간극에 불활성가스가 주입함으로써, 도가니 침식을 방지하며, 청징 공정에서 고온의 조건을 유지함으로써 청징 속도를 상승시키고 스컬층이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 간극에 불활성가스를 공급하여 상기 백금족 금속 재질의 내벽 주위에 환원성 분위기를 형성함으로써, 고온에서 내벽에 형성된 백금족 금속의 산화물이 휘발되는 것을 방지할 수 있다.

10: 종래의 유리 청징 장치 100: 본 발명의 유리 청징 장치
11: 주입부 101: 용융유리 주입부
13: 도가니 103: 도가니
13a: 내벽 103a: 내벽
13b: 외벽 103b: 외벽
15: 단열부 105: 단열부
17: 제1가열부 107: 제1가열부
19: 냉각수 주입부 107a: 전극
21: 배출부 111: 배출부
23: 천정부 113: 천정부
25: 제2가열부 115: 제2가열부
30: 기포 121: 가스주입부
123: 간극
125: 가스분사부
127: 공간
130: 기포

Claims (15)

1. 용융유리가 청징되도록 수용하는 도가니와, 상기 도가니의 일측에 배치되어 상기 도가니의 내부에 용융유리를 주입하는 용융유리 주입부와, 상기 도가니의 타측에 배치되어 상기 도가니의 내부로부터 용융유리가 배출되는 배출부 및 상기 도가니의 상부를 덮는 천정부를 포함하는 유리 청징 장치에 있어서,
   상기 도가니의 내측면을 형성하며, 상기 용융유리와 접하는 백금족 금속 재질의 내벽;
   상기 도가니의 외측면을 형성하고, 상기 내벽과 국부적으로 이격되어 간극을 형성하도록 둘러싸는 외벽;
   상기 도가니의 외측면을 둘러싸는 단열부;
   외부와 상기 간극이 연통되도록 상기 단열부 및 상기 도가니의 외벽을 관통하여 형성되며, 불활성가스가 주입되는 가스주입부; 및
   상기 수용된 용융유리를 가열하는 제1가열부; 를 포함하는 유리 청징 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 유리 청징 장치는,
   상기 천장부와 상기 도가니의 내부에 수용된 상기 용융유리의 액면에 에워싸인 공간에 냉각가스를 분사하도록 결합되는 하나 이상의 가스분사부;를 더 포함하는 유리 청징 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 가스분사부는,
   상기 천장부에 결합되는 유리 청징 장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 냉각가스는 아르곤 가스, 헬륨 가스 및 네온 가스 중 하나인 희가스, 산소가스, 질소가스 또는 이들 가스의 혼합 가스인 것인 유리 청징 장치.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 냉각가스는 100 ℃ 이하로 조절되어 분사되는 것인 유리 청징 장치.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 유리 청징 장치는, 상기 공간을 가열하는 하나 이상의 제2가열부;를 더 포함하는 유리 청징 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2가열부는, 상기 천장부에 결합되는 것인 유리 청징 장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 공간은 상기 제2가열부에 의해 1,600 ℃ 이상 1,800 ℃ 이하의 온도로 가열되는 것인 유리 청징 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 불활성가스는 아르곤 가스, 헬륨 가스 및 네온 가스 중 하나인 희가스, 질소가스 또는 이들 가스의 혼합 가스인 것인 유리 청징 장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 불활성가스는 500 ℃ 이상 1,000 ℃ 이하로 조절되는 것인 유리 청징 장치.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 외벽의 재질은 고-지르코니아 전주 벽돌, 고-알루미나질 내화 벽돌, 규산질 내화 벽돌, 마그크로 벽돌, 마그네시아 벽돌, 알루미나질 단열 벽돌, 알루미나질 전융벽돌 또는 지르코니아질 내화 단열벽돌인 것인 유리 청징 장치.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 백금족 재질은 백금, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 또는 이들 금속의 합금인 것인 유리 청징 장치.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 제1가열부는 전극 가열 장치인 것인 유리 청징 장치.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 전극 가열 장치의 전극은 백금, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 또는 이들 금속의 합금 재질의 전극인 것인 유리 청징 장치.
    
15. 제1항에 있어서,
    상기 전극 가열 장치는 1500℃ 이상의 온도로 가열하는 것인 유리 청징 장치.

Images