KR20220154530A - 유리 건조 장치 - Google Patents
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Abstract
유리 건조 장치가 개시된다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 유리 건조 장치는, 내부 공간 및 상기 내부 공간의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 측벽을 포함하는 본체부, 상기 건조 챔버 본체의 상기 내부 공간에 위치하고, 적어도 하나의 유리 판재를 거치하도록 구성된 유리 거치대, 상기 측벽에 형성되고, 상기 건조 챔버 본체의 상기 내부 공간으로 공기가 유입되도록 구성된 토출구, 상기 공기 토출구에 위치하고, 판재 및 상기 판재에 형성된 복수의 통공을 포함하는 타공판 및 상기 본체부의 외주면을 따라 상기 측벽의 적어도 일부 및 상기 토출구를 커버하고, 상기 토출구를 커버하면서 상기 토출구로 공기를 공급하도록 구성되는 덕트를 포함할 수 있다.
Description
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은 건조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 유리 건조 장치에 관한 것이다.
유리는 전자 장치의 외장커버 또는 디스플레이 패널의 기판으로 사용되는 소재이다. 유리 기판을 상기와 같은 용도에 사용함에 있어, 에칭, 코팅, 표면개질과 같은, 물리적 및 화학적 전처리 공정이 필요하며, 전처리 공정이 습식 공정인 경우에 유리 기판의 건조가 요구된다.
최근 접힘이 가능한 이른바 폴더블 전자 장치들이 계속적으로 출시되면서, 이러한 폴더블 전자 장치의 디스플레이에 사용되는 가요성 디스플레이 기판의 수요가 증가하고 있다. 종래에는 이러한 가요성 디스플레이 기판에는 투명 폴리이미드(Colorless Polyimide; CPI)가 주로 사용되었으나, 최근에는 0.1mm 미만의 얇은 두께를 통해 가요성을 구현한 초박유리(Ultra Thin Glass; UTG)의 사용이 늘어나고 있다. 이에 따라 초박유리가 가지는 얇은 두께 및 가요성과 같은 특성에 적합한 유리 건조 장치가 요구된다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 유리의 크랙 발생이 방지되고, 다양한 두께의 유리에 대해 적용 가능한 유리 건조 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유리 건조 장치는, 내부 공간 및 상기 내부 공간의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 측벽을 포함하는 본체부, 상기 건조 챔버 본체의 상기 내부 공간에 위치하고, 적어도 하나의 유리 판재를 거치하도록 구성된 유리 거치대, 상기 측벽에 형성되고, 상기 건조 챔버 본체의 상기 내부 공간으로 공기가 유입되도록 구성된 토출구, 상기 공기 토출구에 위치하고, 판재 및 상기 판재에 형성된 복수의 통공을 포함하는 타공판 및 상기 본체부의 외주면을 따라 상기 측벽의 적어도 일부 및 상기 토출구를 커버하고, 상기 토출구를 커버하면서 상기 토출구로 공기를 공급하도록 구성되는 덕트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 타공판은 상기 복수의 타공의 크기 및 타공 간의 간격이 균일할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 타공판은 상기 토출구에 탈착가능하게 결합될 수 있다. 상기 타공판의 상기 통공의 직경은 1 내지 5mm일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 타공판은 상기 통공의 크기 또는 통공의 면 밀도(area density) 중 적어도 하나를 달리 하는 복수의 구역으로 나누어질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 복수의 구역은 상기 타공판의 면 상의 덕트 내에서의 공기의 흐름 방향을 기준으로 상류 방향에 위치하는 상류 구역 및 하류 방향에 위치하는 하류 구역을 포함하고, 상기 상류 구역은 상기 하류 구역에 비해 통공의 크기가 클 수 있다. 상기 복수의 구역은, 상기 타공판의 면 상의 덕트 내에서의 공기의 흐름 방향을 기준으로 상류 방향에 위치하는 상류 구역 및 하류 방향에 위치하는 하류 구역을 포함하고, 상기 상류 구역은 상기 하류 구역에 비해 통공의 크기가 클 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 타공판은 상기 타공판의 면과 평행한 어느 한 방향에 대하여 상기 통공의 크기 또는 면 밀도 중 적어도 하나가 점진적으로 변화하는 그라데이션(gradation)을 가질 수 있다. 상기 타공판은 상기 타공판의 면 상의 덕트 내에서의 공기의 흐름 방향을 기준으로 상류 방향에서 하류 방향으로 상기 통공의 크기 또는 면 밀도 중 적어도 하나가 점진적으로 감소할 수 있다.
일부 실시예에서, 유리 건조 장치는 상기 토출구에 위치하는 제 1 타공판 및 상기 덕트 내에서 상기 제 1 타공판과 일정한 간격을 두고 평행하게 배치된 제 2 타공판을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 제 1 타공판 및 상기 제 2 타공판의 통공의 크기가 동일할 수 있다.
일부 실시예에서, 적외선을 방출하는 적외선 램프 및 상기 적외선을 상기 유리 거치대 방향으로 반사시키도록 구성된 반사판을 포함하는 적외선 건조 장치를 포함할 수 있다. 상기 적외선 램프가 방출하는 상기 적외선은 중적외선(mid-infrared) 대역을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들에 따른 유리 건조 방법은, 내부 공간 및 상기 내부 공간의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 측벽을 포함하는 본체부, 상기 건조 챔버 본체의 상기 내부 공간에 위치하고, 적어도 하나의 유리 판재를 거치하도록 구성된 유리 거치대, 상기 측벽에 형성되고, 상기 건조 챔버 본체의 상기 내부 공간으로 공기가 유입되도록 구성된 토출구, 상기 공기 토출구에 위치하고, 판재 및 상기 판재에 형성된 복수의 통공을 포함하는 타공판 및 상기 본체부의 외주면을 따라 상기 측벽의 적어도 일부 및 상기 토출구를 커버하고, 상기 토출구를 커버하면서 상기 토출구로 공기를 공급하도록 구성되는 덕트를 포함하는 유리 건조 장치를 사용하는 유리 건조 방법으로서, 유리 판재가 거치된 상기 유리 거치대를 상기 본체부의 상기 내부 공간에 위치시키는 단계, 공기를 상기 타공판에 통과시킴으로써 상기 공기의 흐름을 균일화시키고, 상기 본체부의 상기 내부 공간으로 상기 공기를 분사함으로써 유리 판재를 건조시키는 단계, 건조가 완료된 유리 판재가 거치된 유리 거치대를 본체부의 내부 공간으로부터 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 유리 건조 장치는 적외선을 방출하는 적외선 램프 및 상기 적외선을 상기 유리 거치대 방향으로 반사시키도록 구성된 반사판을 포함하는 적외선 건조 장치를 포함하고, 상기 건조시키는 단계는 상기 유리 판재에 대하여 상기 적외선을 방사시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 건조 장치의 측면에 형성된 타공판에 의해 건조 장치 내부의 기류의 안정성이 향상됨으로써 유리의 크랙 발생이 방지되고, 타공의 크기를 변경함으로써 다양한 두께의 유리의 건조에 적용가능한 유리 건조 장치가 제공될 수 있다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1a는 은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치를 나타내는 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 정면도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 측면도이다.
도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 평면 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 타공판을 나타내는 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 타공판을 나타내는 평면도이다.
도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 타공판을 나타내는 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 유동 해석 실험 결과이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 유동 해석 실험 결과이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예들에 유리 건조 장치의 정면도이다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 단면 일부를 확대한 도면이다.
도 5a는 비교예 및 다양한 실시예들에 따른 유리 건조 장치 내에서 유리의 배치 및 공기 유속 데이터의 획득 지점을 나타낸 개념도이다.
도 5b는 비교예 및 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유리 건조 장치의 유동 해석 실험 결과 그래프이다.
도 5c는 본 발명의 비교예 및 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유리 건조 장치의 유동 해석 실험 결과를 정리한 그래프이다.
도 1a는 은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치를 나타내는 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 정면도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 측면도이다.
도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 평면 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 타공판을 나타내는 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 타공판을 나타내는 평면도이다.
도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 타공판을 나타내는 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 유동 해석 실험 결과이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 유동 해석 실험 결과이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예들에 유리 건조 장치의 정면도이다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 단면 일부를 확대한 도면이다.
도 5a는 비교예 및 다양한 실시예들에 따른 유리 건조 장치 내에서 유리의 배치 및 공기 유속 데이터의 획득 지점을 나타낸 개념도이다.
도 5b는 비교예 및 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유리 건조 장치의 유동 해석 실험 결과 그래프이다.
도 5c는 본 발명의 비교예 및 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유리 건조 장치의 유동 해석 실험 결과를 정리한 그래프이다.
도 1a는 은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치를 나타내는 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 정면도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 측면도이다.
도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 평면 단면도이다.
도 1d의 단면은 도 1b 및 도 1c의 A-A' 방향에 대한 절단면이다. 화살표는 공기의 흐름 방향을 나타낸다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 유리 건조 장치는 본체부(110), 유리 거치대(120), 토출구(130) 및 타공판(140)을 포함할 수 있다.
본체부(110)는 건조를 위해 유리 판재(glass sheet)가 위치될 수 있는 내부 공간을 가지고, 내부 공간의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 측벽을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 본체부(110)는 서로 직각을 이루며 배치된 직사각형 형상을 가지는 측벽들에 의해 둘러싸인 직육면체 형상의 내부 공간을 가질 수 있다. 본체부(110)는 금속 판재, 예컨대 스테인레스 스틸 판재를 절곡 및 접합하여 제작된 것일 수 있다. 본체부(110)의 내부 공간으로 후술하는 토출구(130)에서 방출된 공기가 유입될 수 있다.
유리 거치대(120)는 본체부(110)에 건조하고자 하는 유리 판재를 거치하기 위하여 내부 공간에 배치된 거치대일 수 있다. 일부 실시예에서, 유리 거치대(120)는 복수의 유리 판재를 일정한 간격으로 실질적으로 평행하게 배치하여, 후술하는 토출구(130)로부터 유입된 공기가 복수의 유리 판재 사이를 용이하게 통과하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 유리 거치대(120)는 유리 판재들이 후술하는 토출구(130)의 공기 유입 방향과 평행하도록 내부 공간에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 유리 거치대(120)는 유리 판재가 고정되는 거치대 본체(121) 및 거치대 본체(121)를 본체부(110) 내부 공간에 위치시키는 거치대 프레임(122)을 포함할 수 있다. 미도시 되었으나, 거치대 프레임(122)은 유리 판재의 건조를 위해 본체부(110)의 내부 공간으로 유리 거치대(120)를 출입시킬 수 있도록 구동시키는 구동부를 포함할 수 있다.
토출구(130)는 측벽의 적어도 하나의 면에 형성될 수 있다. 도 1에는 토출구(130)의 형상이 사각형으로 도시되어 있으나 이는 예시적인 것으로, 토출구(130)는 다각형, 원형, 타원형, 또는 이와 유사한 형상을 가질 수 있다. 외부에서 공급되는 공기는 통공(141)을 통해 본체부(110)의 내부 공간으로 유입될 수 있다. 일부 실시예에서, 본체부(110) 내부에서 균일한 공기 흐름을 발생시키기 위하여, 도 1a에서 보는 바와 같이 토출구(130)는 서로 마주보는 측벽에 대칭적으로 형성될 수 있다.
타공판(140)은 판재 및 공기가 통과할 수 있도록 판재에 타공된 복수의 통공(141)을 포함할 수 있다. 타공판(140)은 토출구(130)에 설치되어, 토출구(130)로 유입되는 공기가 통공(141)을 통과하여 본체부(110)의 내부 공간으로 유입되도록 할 수 있다. 타공판(140)은 금속 판재, 예컨대 스테인레스 스틸 판재를 타공하여 제작된 것일 수 있으며, 타공판(140)의 재질은 부식에 의한 손상을 방지하기 위하여 본체부(110)의 재질과 동일한 것이 바람직할 수 있다. 타공판(140)의 작용 및 다양한 구성에 관해서는 후술한다.
다시 도 1d를 참조하면, 일부 실시예에서, 유리 건조 장치는 일단부에 유입구(151)가 형성되고, 본체부(110)의 외주면을 따라 측벽의 적어도 일부 및 토출구(130)를 커버하는 덕트(150)를 포함할 수 있다. 공기는 유입구(151)를 통해 유입되고, 덕트(150)를 통해 본체부(110)의 외주면을 따라서 유동하며, 토출구(130)의 타공판(140)에 형성된 통공(141)을 통해 본체부(110)의 내부공간으로 방출될 수 있다. 덕트(150)는 다각형, 원 또는 타원형의 단면을 가지도록 성형되어 측벽의 외부면에 부착된 판재를 포함할 수 있다. 유입구(151)는 송풍 장치(미도시)로 연결될 수 있다. 송풍 장치는 축류 팬(fan), 사류 팬 및/또는 원심 팬을 포함하는 공지의 송풍 장치일 수 있다. 공기는 효율적인 건조를 위해 제습 및/또는 가열된 상태로 유입구(151)로 유입될 수 있다. 일부 실시예에서, 덕트(150) 내에서 균일한 공기 흐름을 발생시키기 위하여, 덕트(150)는 서로 마주보는 복수의 토출구(130)에서 각각 측벽을 따라 본체부(110)의 정면 방향으로 연장되고, 본체부(110)의 정면에서 서로 연결될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 타공판(140)을 나타내는 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 타공판(140)을 나타내는 평면도이다.
도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 타공판(140)을 나타내는 평면도이다.
도 2a를 참조하면, 타공판(140)은 판재 및 공기가 통과할 수 있도록 판재에 타공된 복수의 통공(141)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 통공(141)은 타공판(140)의 실질적으로 전 면적에서 일정한 크기를 가지고 일정한 간격을 두고 형성될 수 있다. 도 2a에서는 타공판(140)이 직교 격자를 이루어 판재 상에 타공되어 있으나 이는 예시적이며, 타공판(140)은 삼각형 또는 육각형 격자를 이루어 타공될 수도 있다. 통공(141)의 형상은 다각형, 원형 타원형 또는 이와 유사한 도형일 수 있다.
복수의 통공(141)이 형성된 타공판(140)은 통과하는 공기에 대해 공력저항을 가할 수 있다. 또한 타공판(140)은 균일한 크기를 가지는 통공(141)이 일정한 간격으로 형성됨으로써 타공판(140)의 전체 면적에 대하여 공기가 고르게 통과되도록 할 수 있으며, 따라서 본체부(110) 내부의 공기 흐름을 균일하게 하는 효과를 가질 수 있다.
유리를 공기의 흐름에 의해 건조하는 경우에, 유체 흐름의 불균일성에 의해 국부적으로 높은 유속을 가지는 흐름이 발생할 수 있다. 유리 판재의 주위에서 유속이 국부적으로 높아질 경우, 공력에 의해 유리가 손상될 수 있다. 특히 두께 100마이크로미터 이하의 유리 기판인 초박유리(Ultra Thin Glass; UTG)는 두께가 얇고 충격에 취약하므로, 풍압 및 와류에 의해 파절 또는 크랙(Crack)이 발생하는 비율이 높을 수 있다. 또한, 상술한 유리의 손상을 방지하기 위해서, 송풍량을 전체적으로 감소시킴으로써 유속을 낮게 할 경우에는, 송풍량의 감소에 의해 건조 시간이 길어질 수 있다. 긴 건조시간은 건조 공정에서 대기하는 전체 공정의 생산성을 떨어트리고, 제조 원가를 상승시킬 수 있다. 본 발명의 타공판(140)은 공기의 흐름을 균일화할 수 있다. 유리 판재의 건조 공정에서의 파손률 및 불량률을 낮출 수 있다.
공기가 통공(141) 내부를 균일하게 통과하기 위해서, 통공(141)의 형상은 대칭성을 가지는 것이 바람직하므로, 통공(141)의 형상은 도 2a에서 보는 바와 같이 원형인 것이 바람직하다.
통공(141) 내부의 공기가 와류 없이 균일한 층류(laminar flow)를 이루기 위해서, 통공(141)은 적절한 크기를 가질 필요가 있으며, 예컨대 5mm 이하의 직경(Φ)을 가질 수 있다. 통공(141)의 크기가 5mm를 초과하는 경우, 통공(141) 내부에서 와류 및 불균형한 공기 흐름이 나타날 수 있다. 또한, 건조 공정의 소요 시간을 줄이기 위해 충분한 공기 유량을 확보해야 하므로, 통공(141)은 바람직하게는 1mm 이상의 직경을 가질 수 있다. 통공(141)의 크기가 1mm 미만인 경우, 공력저항이 과도하여 충분한 공기 유량이 확보되지 못함으로써 건조 시간이 증가할 수 있다.
타공판(140)의 통공(141)의 크기는 목표 건조 시간 및 허용가능한 난류의 정도와 유리 판재의 두께에 따라 조정될 수 있다. 예컨대, 유리 판재의 두께가 두꺼워 난류에 의한 깨짐의 위험성이 낮고 일부 실시예에서, 유리 건조 장치는 공정 조건에 따라 서로 다른 크기의 통공(141)을 가지는 타공판(140)들을 교체할 수 있도록 구성될 수 있다. 예컨대, 미도시되었으나, 토출구(130)는 타공판(140)을 탈착가능하게 체결하는 체결 부재를 포함할 수 있다. 체결 부재는 볼트, 클립, 자석, 스냅 핏(snap fit) 기구 또는 이와 유사한 공지의 탈착가능한 체결 수단일 수 있다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 타공판(140)은 복수의 구역(zone, 142a, 142b)을 포함할 수 있다. 복수의 구역은 타공판(140)의 면 상에서 통공(141)의 크기 및/또는 통공(141)의 면 밀도(area density; 영역 내의 통공(141)의 단면적 합계를 영역의 전체 면적으로 나눈 값이다.)를 서로 달리 하는 영역들일 수 있다. 도 2b에서는 타공판(140)이 2개의 구역(zone)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이며, 본 발명의 목적 달성을 위해 타공판(140)은 3개 또는 그 이상의 구역을 포함할 수 있다.
다시 도 1d를 참조하면, 유입구(151)를 통해 들어오는 공기는 덕트(150)를 통해 흐르면서 타공판(140)의 면과 평행한 방향, 예컨대 도 1d 및 도 2b의 -x 방향으로 유동할 수 있다. 타공판(140)의 면 상에서 덕트(150)를 따라 유동하는 공기의 흐름은 덕트(150)의 말단부에서 급격하게 중지될 수 있다. 따라서 타공판(140)의 면 상에서 공기의 유동 방향을 기준으로 하류 방향(예컨대 도 1d의 -x 방향)에서 통공(141)을 통해 유입되는 공기의 흐름이 빨라질 수 있다. 타공판(140)을 복수의 구역으로 나누고, 각 구역에서 통공(141)의 크기 및/또는 면 밀도를 달리 하는 경우 상술한 공기의 흐름의 변화를 보상하여 균일한 공기의 흐름을 만들 수 있다. 예컨대, 타공판(140)의 면 상의 덕트(150) 내에서의 공기의 유동 방향을 기준으로 하여 하류 방향에 위치한 구역(도 2b의 142b, 이하 하류 구역(142b)이라고 한다.)의 통공(141)의 크기(Φ2)는 상류 방향에 위치한 구역(도 2b의 142a, 이하 상류 구역(142a)이라고 한다.)의 통공(141)의 크기(Φ1)에 비해 작을 수 있다. 미도시 되었으나, 다른 실시예에서 하류 구역(142b)은 상류 구역(142a)에 비해 통공(141)의 면 밀도가 낮을 수 있다.
도 2c를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 타공판(140)은 통공(141)의 크기 및/또는 면 밀도가 점진적으로 변화하는 그라데이션(gradation)을 가질 수 있다. 도 2c에서는 통공(141)의 면 밀도가 변화하는 실시예가 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 도2b에서와 같이 통공(141)의 크기가 변화하는 실시예가 가능함은 자명할 것이다.
상술한 바와 같이, 타공판(140)의 면 상에서 유동하는 공기의 흐름은 공기가 복수의 통공(141)을 통해 지속적으로 본체부(110)의 내부 공간으로 유출되어 점진적으로 약해질 수 있다. 타공판(140)이 그라데이션을 가지는 경우, 상술한 공기의 흐름의 변화를 점진적으로 보상할 수 있다. 예컨대, 타공판(140)의 면 상의 공기 유동 방향을 기준으로 상류에서 하류 방향(도 2c의 -x 방향)으로 갈수록 타공판(140)의 통공(141)의 크기 및/또는 면 밀도가 점진적으로 감소할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치에 대하여, 전산유체역학(CFD)에 의하여 유동 해석 실험을 실시하였다. 시험 결과를 도 3a 및 도 3b에 나타내었다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 건조 장치의 유동 해석 실험 결과이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 유동 해석 실험 결과이다.
도 3a는 및 도 3b는 각각 도 2a 및 도 2b의 타공판(140)을 사용하는 유리 건조 장치에 대한 전산유체역학 해석 결과이다. 도 3a의 타공판(140)의 통공(141) 크기는 5mm 이고, 도 3b는 5mm 및 2mm이다. 도 3a 및 도 3b의 마젠타색(magenta) 영역은 유속이 가장 빠른 영역을 나타내고, 시안색(cyan) 영역은 유속이 가장 느린 영역을 나타낸다.
도 3a 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 공기의 유동 방향을 기준으로 하류 방향(도 3a의 -x 방향)에 위치한 타공판(140)의 영역(도 3a의 a영역)에서 공기가 빠른 유속으로 본체부(110)의 내부공간으로 배출되는 것을 알 수 있다. 이를 도 3b와 대비하면, 하류 구역(142b)에서 상류 구역(142a)보다 더 작은 크기의 통공(141)을 갖도록 배치된 복수의 영역을 포함하는 도 2b의 타공판(140)을 사용하는 경우, 하류 영역(a)의 유속 증가 현상이 완화됨을 알 수 있다. 또한, 도 2a와 대비하여 도 2b에서 유리 거치대(120) 주위의 유속이 감소한 것을 알 수 있다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예들에 유리 건조 장치의 정면도이다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 건조 장치의 단면 일부를 확대한 도면이다.
도 4b의 단면은 도 4a의 B 영역에 대한 절단면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 유리 건조 장치는 제 1 및 제 2 타공판 (140a, 140b)을 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 타공판(140a, 140b)은 토출구(130)의 단면 상에서 서로 일정한 간격을 두고 평행하게 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 4b에서 토출구(130)에는 제 1 타공판(140a)이 장착되고, 제 2 타공판(140b)은 덕트(150) 내에서 제 1 타공판(140a)으로부터 일정한 간격을 두고 배치되며, 토출구(130)의 둘레를 따라 제 1 타공판(140a) 및 제 2 타공판(140b) 사이의 간격을 밀폐하는 격벽(131)이 위치할 수 있다.
제 1 타공판(140a)은 제 2 타공판(140b)의 통공(141b)을 통과한 공기에 대하여 추가적인 공력저항 및 균일화 효과를 부여할 수 있다. 이에 따라 공기가 제 2 타공판(140b)을 통과하였음에도 기류의 불균일성이 남아있는 경우에, 제 2 타공판(140b)을 통과한 공기가 연이어 제 1 타공판(140a)의 통공(141a)을 통과함으로써 불균일성이 더 감소될 수 있다. 제 1 타공판(140a) 및 제 2 타공판(140b)의 통공(141a, 141b)의 크기, 형상 및 면 밀도는 각각 독립적일 수 있으며, 제 2 타공판(140b) 및 제 1 타공판(140a)은 각각 토출구(130) 및 토출구(130) 주변의 격벽(131)에 대해 탈착가능하게 체결될 수 있다. 제 1 타공판(140a) 및 제 2 타공판(140b)의 구성에 관해서는 모순되지 않는 범위 내에서 도 2a 내지 도 2c에 도시된 타공판(140)에 관한 설명을 참조할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유리 건조 장치를 비교예에 의한 유리 건조 장치와 대조하여 전산유체역학(CFD)에 의한 유동 해석 시험을 수행하였다. 비교예 및 각 실시예의 상세한 내용을 표 1에 나타내었다. 시험 결과는 도 5b 내지 도 5c에 나타내었다.
| 구분 | 비교예 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 |
| 토출구 유형 | 슬릿 타입 | 타공판 1매 | 타공판 2매 | 타공판 2매 | 타공판 2매 | 타공판 2매 |
| 제 1 타공판 통공 직경 |
- | - | 2mm | 3mm | 3mm | 2mm |
| 제 2 타공판 통공 직경 |
- | 2mm | 5mm+2mm | 2mm | 3mm | 2mm |
비교예의 유리 건조 장치는 복수 개의 슬릿을 통해 본체부(110) 내부로 공기를 유입시키는 슬릿 타입의 토출구(130)를 포함하는 종래의 유리 건조 장치이다.도 5a는 비교예 및 다양한 실시예들에 따른 유리 건조 장치 내에서 유리의 배치 및 공기 유속 데이터의 획득 지점을 나타낸 개념도이다.
도 5b는 비교예 및 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유리 건조 장치의 유동 해석 실험 결과 그래프이다.
도 5c는 본 발명의 비교예 및 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유리 건조 장치의 유동 해석 실험 결과를 정리한 그래프이다.
도 5a를 참조하면, 유리 건조 장치 내에서 유리 거치대(120)는 10매의 서로 평행하게 거치된 복수의 유리 판재(Glass Sheet 1 내지 9)를 거치할 수 있다. 복수의 유리 판재는 판재의 면 방향이 정면(도 1a의 x 방향)을 향하도록 유리 거치대(120)에 거치될될 수 있다. 유속 데이터를 측정하기 위하여, 각 유리 판재의 표면 상에 9개의 데이터 획득 지점을 설정하고, P1에서 P90까지 총 90개의 지점에서 유속 데이터를 측정하였다.
도 5b를 참조하면, 비교예의 유리 건조 장치는 유리의 가운데 부위(도 5a에서 Glass Sheet 1의 P4 내지 P6 지점)에 해당하는 영역에서 특히 풍속이 높음으며, 최대 풍속이 발생하는 영역과 최소 풍속이 발생하는 영역 간의 풍속의 차이가 큼을 알 수 있다. 이는 유리 건조 장치의 양 측면에서 유입되는 공기가 유리의 가운데 부위에서 난류를 일으키고 있기 때문일 수 있다. 비교예와 실시예 1을 대조하면, 실시예 1에서 최대 풍속이 발생하는 영역은 비교예와 유사하게 유리의 가운데 부위임을 알 수 있으나, 풍속은 모든 지점에서 비교예와 대비하여 낮으며, 또한 최대 풍속과 최소 풍속 사이의 차이도 상대적으로 작음을 알 수 있다. 이는 타공판(140)에 의해 공기 흐름의 불균일성이 감소되었기 때문일 수 있다.
도 5c를 참조하면, 비교예의 유리 건조 장치는 유리 건조를 위해 공기를 불어넣을 경우 유리 표면에서 풍속이 최대 2.5m/s를 초과하고, 평균 풍속도 1.0m/s를 초과하며, 풍속의 표준편차가 상대적으로 높음을 알 수 있다. 이를 본 발명의 실시예들과 대비하면, 실시예 1은 비교예에 비해 최대 풍속 및 평균 풍속이 각각 1.5m/s 및 0.5m/s 미만이었으며, 실시예 2 내지 실시예 4는 최대 풍속이 0.8m/s 미만이었음을 알 수 있다. 또한, 풍속의 표준편차 또한 모든 실시예에서 비교예에 비해 낮음을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들에서 공기의 흐름이 균일화될 수 있으며, 유리 건조 시 유리 판재의 공기 흐름에 의한 손상이 방지될 수 있다.
또한, 도 5b 및 도 5c을 참조하면, 실시예 3의 유속 평균 및 표준편차가 실시예 4에 비해 낮음을 알 수 있다. 따라서 공기가 복수의 타공판(140a, 140b)을 통과하는 실시예에서, 제 1 타공판(140a) 및 제 2 타공판(140b)의 통공(141)의 크기가 동일한 경우에 공기 흐름의 균일도가 개선됨을 알 수 있다.
다시 도 1a를 참조하면, 일부 실시예에서, 유리 건조 장치는 적외선 건조 장치(160)를 포함할 수 있다. 적외선 건조 장치(160)는 적외선 램프(161) 및 반사판을 포함할 수 있다.
적외선 램프(161)는 금속, 카본, SiC 또는 이와 유사한 적외선을 방사하는 재질을포함하는 필라멘트 및 필라멘트를 수용하는 튜브를 포함할 수 있다. 튜브는 석영과 같은 적외선 투과성이 양호하고 고온 내성이 높은 재료로 형성될 수 있다. 적외선 램프(161)는 적외선을 방출하여 유리를 가열할 수 있다.
적외선 램프(161)가 방사하는 적외선은 바람직하게는 파장 2 내지 6 마이크로미터인 중적외선(mid-infrared) 대역을 포함할 수 있다. 중적외선은 유리에 대한 흡수능이 뛰어나므로, 중적외선의 에너지가 유리를 투과하면서 높은 비율로 열에너지로 전환될 수 있어, 가열 효율이 높은 장점이 있다.
반사판은 적외선 램프(161)의 필라멘트로부터 등방성을 가지고 방사되는 적외선을 반사시켜 유리 거치대(120) 방향을 향하도록 구성되고, 금속, 세라믹 또는 이와 유사한 적외선 반사 재질을 포함할 수 있다.
초박유리(ultra thin glass)를 적외선으로 가열 및 건조할 경우에, 유리 두께의 감소로 인해 유리의 적외선 흡수량이 감소될 수 있다. 따라서 적외선 단독으로 초박유리를 건조할 경우 오랜 시간이 소요될 수 있다. 적외선 건조 및 송풍에 의한 건조를 병행할 경우에는 건조 시간을 단축할 수 있다. 또한, 동일한 건조 시간이 소요되는 경우에는 송풍 풍량을 낮출 수 있다. 적외선 건조를 병행함으로써 송풍 풍량을 낮출 경우, 본체부(110) 내부의 풍압 및 와류에 따른 유리의 크랙 발생이 더욱 방지될 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 문서에 개시된 실시예들은 본 문서에 개시된 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 문서에 개시된 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 문서에 개시된 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 문서에 개시된 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 문서에 개시된 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 문서에 개시된 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 본체부
120: 유리 거치대
121: 거치대 본체
122: 거치대 프레임
130: 토출구
131: 격벽
140: 타공판
140a: 제 1 타공판
140b: 제 2 타공판
141: 통공
142a: 상류 구역
142b: 하류 구역
151: 유입구
150: 덕트
160: 적외선 건조 장치
161: 적외선 램프
162: 반사판
120: 유리 거치대
121: 거치대 본체
122: 거치대 프레임
130: 토출구
131: 격벽
140: 타공판
140a: 제 1 타공판
140b: 제 2 타공판
141: 통공
142a: 상류 구역
142b: 하류 구역
151: 유입구
150: 덕트
160: 적외선 건조 장치
161: 적외선 램프
162: 반사판
Claims (15)
- 내부 공간 및 상기 내부 공간의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 측벽을 포함하는 본체부;
상기 건조 챔버 본체의 상기 내부 공간에 위치하고, 적어도 하나의 유리 판재를 거치하도록 구성된 유리 거치대;
상기 측벽에 형성되고, 상기 건조 챔버 본체의 상기 내부 공간으로 공기가 유입되도록 구성된 토출구;
상기 공기 토출구에 위치하고, 판재 및 상기 판재에 형성된 복수의 통공을 포함하는 타공판; 및
상기 본체부의 외주면을 따라 상기 측벽의 적어도 일부 및 상기 토출구를 커버하고, 상기 토출구를 커버하면서 상기 토출구로 공기를 공급하도록 구성되는 덕트를 포함하는 유리 건조 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 타공판은 상기 복수의 타공의 크기 및 타공 간의 간격이 균일한 유리 건조 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 타공판은 상기 토출구에 탈착가능하게 결합되는 유리 건조 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 타공판의 상기 통공의 직경은 1 내지 5mm인 유리 건조 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 타공판은 상기 통공의 크기 또는 통공의 면 밀도(area density) 중 적어도 하나를 달리 하는 복수의 구역으로 나누어지는 유리 건조 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 복수의 구역은,
상기 타공판의 면 상의 덕트 내에서의 공기의 흐름 방향을 기준으로 상류 방향에 위치하는 상류 구역 및 하류 방향에 위치하는 하류 구역을 포함하고,
상기 상류 구역은 상기 하류 구역에 비해 통공의 크기가 큰 유리 건조 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 복수의 구역은,
상기 타공판의 면 상의 덕트 내에서의 공기의 흐름 방향을 기준으로 상류 방향에 위치하는 상류 구역 및 하류 방향에 위치하는 하류 구역을 포함하고,
상기 상류 구역은 상기 하류 구역에 비해 통공의 크기가 큰 유리 건조 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 타공판은 상기 타공판의 면과 평행한 어느 한 방향에 대하여 상기 통공의 크기 또는 면 밀도 중 적어도 하나가 점진적으로 변화하는 그라데이션(gradation)을 가지는 유리 건조 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 타공판은 상기 타공판의 면 상의 덕트 내에서의 공기의 흐름 방향을 기준으로 상류 방향에서 하류 방향으로 상기 통공의 크기 또는 면 밀도 중 적어도 하나가 점진적으로 감소하는 유리 건조 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 토출구에 위치하는 제 1 타공판; 및
상기 덕트 내에서 상기 제 1 타공판과 일정한 간격을 두고 평행하게 배치된 제 2 타공판을 포함하는 유리 건조 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 타공판 및 상기 제 2 타공판의 통공의 크기가 동일한 유리 건조 장치. - 제 1 항에 있어서,
적외선을 방출하는 적외선 램프 및 상기 적외선을 상기 유리 거치대 방향으로 반사시키도록 구성된 반사판을 포함하는 적외선 건조 장치를 포함하는 유리 건조 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 적외선 램프가 방출하는 상기 적외선은 중적외선(mid-infrared) 대역을 포함하는 유리 건조 장치. - 내부 공간 및 상기 내부 공간의 적어도 일부를 둘러싸는 복수의 측벽을 포함하는 본체부;
상기 건조 챔버 본체의 상기 내부 공간에 위치하고, 적어도 하나의 유리 판재를 거치하도록 구성된 유리 거치대;
상기 측벽에 형성되고, 상기 건조 챔버 본체의 상기 내부 공간으로 공기가 유입되도록 구성된 토출구;
상기 공기 토출구에 위치하고, 판재 및 상기 판재에 형성된 복수의 통공을 포함하는 타공판; 및
상기 본체부의 외주면을 따라 상기 측벽의 적어도 일부 및 상기 토출구를 커버하고, 상기 토출구를 커버하면서 상기 토출구로 공기를 공급하도록 구성되는 덕트를 포함하는 유리 건조 장치를 사용하는 유리 건조 방법으로서,
유리 판재가 거치된 상기 유리 거치대를 상기 본체부의 상기 내부 공간에 위치시키는 단계;
공기를 상기 타공판에 통과시킴으로써 상기 공기의 흐름을 균일화시키고, 상기 본체부의 상기 내부 공간으로 상기 공기를 분사함으로써 유리 판재를 건조시키는 단계;
건조가 완료된 유리 판재가 거치된 유리 거치대를 본체부의 내부 공간으로부터 제거하는 단계를 포함하는 유리 건조 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 유리 건조 장치는 적외선을 방출하는 적외선 램프 및 상기 적외선을 상기 유리 거치대 방향으로 반사시키도록 구성된 반사판을 포함하는 적외선 건조 장치를 포함하고,
상기 건조시키는 단계는 상기 유리 판재에 대하여 상기 적외선을 방사시키는 단계를 포함하는 유리 건조 방법.
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- 2021-05-13 KR KR1020210062198A patent/KR20220154530A/ko active Search and Examination
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2022
- 2022-05-13 WO PCT/KR2022/006884 patent/WO2022240232A1/ko active Application Filing
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| Publication number | Publication date |
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| WO2022240232A1 (ko) | 2022-11-17 |
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