KR101404715B1

KR101404715B1 - 유리 용융로 온도 측정장치

Info

Publication number: KR101404715B1
Application number: KR1020130012151A
Authority: KR
Inventors: 김득만; 김영일; 김천우
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2014-06-09
Anticipated expiration: 2033-02-04
Also published as: GB2524449B; US20160003680A1; CH709446B1; WO2014119821A1; US10107688B2; GB2524449A; JP6045722B2; GB201513465D0; JP2016505154A

Abstract

유리용융로 온도 측정장치가 개시된다. 이는 유리용융로의 온도측정홀에 장착되어 온도측정홀과 연통되고 유리용융로 외측으로 연장된 투시홀을 형성하도록 전체적으로 통형이며, 투시가능한 글라스 윈도우가 구비된 글라스 윈도우부와, 글라스 윈도우부를 통해 유리용융로 내부를 촬영가능하도록 배치되는 열화상카메라가 내장된 카메라부를 포함하고, 글라스 윈도우는, 투시홀에 있어서 유리용융로로부터 먼쪽에 배치된다. 이러한 측정장치는 투시홀 내부로 냉각가스를 상하방향으로 투입함으로써 글라스 윈도우면에 퓨움이 고착되는 것을 방지하고 또한 유리용융로 내의 열기 및 퓨움을 최대한 차단할 수 있다.

Description

유리 용융로 온도 측정장치{TEMPERATURE MONITORING APPARATUS FOR GLASS MELTER}

본 발명은 방사성 폐기물 처리 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유리 용융로의 온도를 측정하는 장치에 관한 것이다.

방사성 폐기물 처리에 유리화 기술이 유용하게 이용되고 있다. 방사성 폐기물 유리화란 방사성 폐기물의 핵종을 유리의 연결고리에 포집하는 기술로 상당히 안정적인 처리가 가능하다.

유리화 처리를 위해서는 유리용융로에 유리와 함께 방사성 폐기물을 투입하여 용융시킨 후 이를 고화시키면 방사성 폐기물 핵종이 포함된 유리고화체가 생성된다.

이러한 유리용융로에서 현재 사용되고 있는 온도 측정장치는, 한국공개특허 10-2010-0126922호와 같이, 대부분 썸모커플(thermocouple)이며, 이는 측정대상물과 직접 접촉하여 온도를 감지한다. 이렇게 측정대상물과 직접 접촉을 하기 때문에, 썸모커플을 둘러싸고 있는 보호관이 고온의 유리용융물에 노출되어 화학적 부식을 일으키고, 이는 보호관의 수명을 단축시키는 주원인이 되고 있다. 따라서 불가피하게 빈번한 주기로 보호관을 교체하고 있다.

한국공개특허 10-2010-0126922호

본 발명은 상술한 종래의 문제를 감안한 것으로서, 열화상카메라를 포함하여 유리용융로 내 용융유리의 온도를 간접적으로 측정할 수 있는 유리용융로 온도 측정장치를 제공한다.

본 발명은 열화상카메라를 포함하는 온도 측정장치로서 열화상카메라의 냉각 구성을 구비하여 안정적이고 정밀하게 유리용융로 내 용융유리의 온도를 측정할 수 있는 유리용융로 온도 측정장치를 제공한다.

본 발명은 유리용융로 온도 측정장치를 제공하며, 이 측정장치는: 유리용융로의 온도측정홀에 장착되어 상기 온도측정홀과 연통되고 상기 유리용융로 외측으로 연장된 투시홀을 형성하도록 전체적으로 통형이며, 투시가능한 글라스 윈도우가 구비된 글라스 윈도우부; 및 상기 글라스 윈도우부를 통해 상기 유리용융로 내부를 촬영가능하도록 배치되는 열화상카메라가 내장된 카메라부;를 포함하고, 상기 글라스 윈도우는, 상기 투시홀에 있어서 상기 유리용융로로부터 먼쪽에 배치된다.

상기 글라스 윈도우부는 개별적으로 분리와 결합이 가능한 다층 구조이다.

상기 글라스 윈도우부의 다층구조는 외부로부터의 냉각가스가 유입되는 적어도 하나의 냉각가스 흐름로가 구비된다.

상기 적어도 하나의 냉각가스 흐름로는: 통형의 상기 글라스 윈도우부의 측벽을 통하여 상기 투시홀 내부로 상기 냉각가스를 유입시키며, 상기 냉각가스가 상기 글라스 윈도우 쪽으로 향하도록 유도하는 제1흐름로와, 상기 냉각가스가 상기 온도측정홀 쪽으로 향하도록 유도하는 제2흐름로를 포함한다.

상기 글라스 윈도우부는: 상기 온도측정홀에 장착되는 플랜지 플레이트; 상기 플랜지 플레이트 상에 배치되는 바디 플레이트; 상기 바디 플레이트 상에 배치되는 바디 플레이트 커버; 상기 바디 플레이트 커버 상에 배치되는 글라스 플랜지; 상기 글라스 플랜지 상에 배치되는 글라스 홀더; 및 상기 글라스 홀더에 삽탈가능하게 장착되는 글라스 윈도우 유닛;를 포함한다.

상기 글라스 윈도우 유닛은 개별 글라스 윈도우가 복수개 장착된 슬라이드형이고, 상기 글라스 홀더는 상기 슬라이드형 글라스 윈도우 유닛을 슬라이딩 가능하게 고정한다.

상기 바디 플레이트에 결합되는 지지대를 더 포함하고, 상기 카메라부는 상기 지지대에 결합됨으로써, 상기 글라스 윈도우부의 후단과 상기 카메라부의 선단이 비접촉상태를 유지한다.

상기 카메라부는: 상기 지지대에 결합되는 케이스; 및 상기 케이스 내부에 내장되는 열화상카메라;를 포함한다.

상기 케이스는 벽체의 일부 또는 전부가 사이 공간을 가지는 이중벽으로 이루어지고, 냉각가스가 순환하는 냉각가스 유입구와 배출구를 가진다.

본 발명은 유리용융로내 용융유리의 온도를 직접 접촉하여 측정하지 않고 열화상카메라를 이용하여 간접적으로 측정하기 때문에 측정장비의 수명이 길어진다. 더구나, 이러한 열화상카메라를 채용하는 장치에 있어서, 글라스 윈도우에 퓸이 고착되지 않기 때문에 교체나 정비를 위한 장치의 정지가 줄어든다.

도 1은 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치에 대한 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 (a)의 A-A'에 따른 단면도이고, (c)는 (a)의 B-B'에 따른 단면도이고, (d)는 C-C'에 따른 단면도이다.
도 2는 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치에 대한 단면도이다.
도 3은 도 2의 유리용융로 온도 측정장치에서 투시홀 부위를 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치에 채용된 글라스 플랜지를 보여주는 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 평면도, 및 (c)는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치에 채용된 제1안내링를 도시한 도면으로서, (a)는 사시도, 및 (b)는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치에 채용된 바디 플레이트 커버를 도시한 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 평면도, 및 (c)는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치에 채용된 제2안내링를 도시한 도면으로서, (a)는 사시도 그리고 (b)는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치에 채용된 글라스 홀더를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치에 채용된 글라스 윈도우 유닛을 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치에 대한 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 (a)의 A-A'에 따른 단면도이고, (c)는 (a)의 B-B'에 따른 단면도이고, (d)는 C-C'에 따른 단면도이다. 도 2는 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치에 대한 단면도이다. 도 3은 도 2의 유리용융로 온도 측정장치에서 투시홀 부위를 확대한 도면이다.

도면을 참조하여, 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치는 글라스 윈도우부(1)와 카메라부(2)를 포함한다.

글라스 윈도우부(1)는 유리용융로의 온도측정홀에 장착되며 투시가능한 글라스 윈도우(11)를 장착된다. 글라스 윈도우부(1)는 전체적으로 통형상을 가짐으로써 유리용융로의 온도측정홀과 연통하는 투시홀(12)을 제공하며, 상술한 글라스 윈도우(11)는 투시홀(12)을 막는 형태로 배치된다. 글라스 윈도우부(1)가 전체적으로 통형이기 때문에 투시홀(12)은 온도측정홀로부터 외측으로 연장된 형태를 가지며, 바람직하게는 글라스 윈도우(11)가 온도측정홀로부터 먼위치에 배치된다.

카메라부(2)는 케이스(22)와 케이스(22) 내부에 장착된 열화상카메라(21)를 포함하며, 내장된 열화상카메라(21)가 글라스 윈도우부(1)의 글라스 윈도우(11) 및 투시홀(12)을 통해 유리용융로의 내부 또는 유리용융물에 대한 온도를 측정하게 된다.

글라스 윈도우부(1)와 카메라부(2)는 지지대(3)에 각각 결합됨으로써 글라스 윈도우부(1)의 후단과 카메라부(2)의 선단이 실질적으로 비접촉인 상태를 유지하게 된다. 따라서 카메라부(2)는 유리용융로의 열이 직접 전달되지 않는다.

보다 구체적으로, 글라스 윈도우부(1)는 개별적으로 분리와 결합이 가능한 다층 구조를 가진다. 이러한 다층구조는 이를 이용하여 외부로부터의 냉각가스가 유입되는 적어도 하나의 냉각가스 흐름로가 구비되도록 한다.

글라스 윈도우부(1)의 다층구조는 온도측정홀에 장착되는 플랜지 플레이트(13)와, 플랜지 플레이트(13) 상에 배치되는 바디 플레이트(14)와, 바디 플레이트(14) 상에 배치되는 바디 플레이트 커버(15)와, 바디 플레이트 커버(15) 상에 배치되는 글라스 플랜지(16)와 글라스 플랜지(16) 상에 배치되는 글라스 홀더(17)와, 글라스 홀더(17)에 삽탈가능하게 장착되는 글라스 윈도우 유닛(18)을 포함한다. 후술되는 바와 같이 글라스 윈도우 유닛(18)은 복수개의 개별 글라스 윈도우(11)를 가지는 슬라이드로서, 글라스 홀더(17)에 슬라이딩 가능하도록 장착되어 삽탈가능하다.

이들 다층구조의 개별층 요소들은 볼트 또는 나사와 같은 제1결합요소(191) 및 외측에 부착되는 제2결합요소(192)를 이용하여 결합된다.

특히 이러한 다층구조는 냉각가스 흐름로를 원하는 형상으로 구현하기에 유리하다. 도시한 실시예에서 적어도 하나의 냉각가스 흐름로는 2개가 구비될 수 있다.

제1흐름로(51)는 글라스 윈도우부(1)의 측벽을 통하여 투시홀(12) 내부로 냉각가스를 유입시키며, 냉각가스가 글라스 윈도우(11) 쪽으로 향하도록 유도하게 된다.

이를 위해, 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치의 글라스 윈도우부(1)에는 글라스 플랜지(16)와 제1안내링(41)이 제1흐름로(51)를 형성하게 된다. 도 4는 글라스 플랜지(16)에 대한 도면이고, 도 5는 제1안내링(41)에 대한 도면이다.

도면을 참조하여, 글라스 플랜지(16)는 전체적으로 투시홀(12)의 일부분을 형성하도록 도우넛 형상을 가진다. 또한 제1흐름로(51)를 형성하기 위해 내측벽은 위로 향할수록 내경이 좁아지는 경사면(162)을 가진다. 즉, 글라스 플랜지(16)의 내측벽은 아래로 갈수록 넓어진 형태를 갖는다. 또한 글라스 플랜지(16)는 외벽면에서 내벽면까지 관통된 제1가스주입구(161)이 형성된다. 이러한 제1가스주입구(161)을 통해 냉각가스를 주입하면 투시홀(12)으로 투입될 수 있다. 글라스 플랜지(16) 상면에 형성된 홀들은 체결부재가 결합되는 결합홀(163)이며, 하나 이상이 구비될 수 있다.

제1안내링(41) 역시 도우넛 형상의 링으로서, 바디 플레이트 커버(15) 상에 안착되어 글라스 플랜지(16)의 경사면(162)과 함께 상향의 제1흐름로(51)를 형성한다. 제1안내링(41)은 제1가스주입구(161)을 통해 주입되는 냉각가스가 수평방향으로 향하는 것을 방지하는 측벽(411)이 소정 높이를 가진다. 제1안내링(41)은 또한 필요에 따라서 측벽(411)의 상단 외측이 소정각도의 모따기 부위(413)를 가질 수 있다. 또한 제1안내링(41)은 안정적으로 바디 플레이트 커버(15) 상에 안착될 수 있도록 하단 부위(412)가 플랜지 형태로 외측으로 연장될 수 있다.

이상과 같은 글라스 플랜지(16)와 제1안내링(41)에 의해 형성되는 제1흐름로(51)는 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 투시홀(12)의 내측면 둘레에 걸쳐서 상향의 냉각가스를 제공하게 된다. 따라서 투시홀(12)에 노출된 글라스 윈도우(11)의 면에 퓨움(fume)이 고착되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치에 채용된 바디 플레이트 커버를 도시한 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 평면도, 및 (c)는 단면도이다. 도 7은 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치에 채용된 제2안내링를 도시한 도면으로서, (a)는 사시도 그리고 (b)는 단면도이다.

제2흐름로(52)는 바디 플레이트 커버(15)와 제2안내링(42)에 의해 형성될 수 있다. 바디 플레이트 커버(15)는 투시홀(12)의 일부분을 형성하도록 전체적으로 도우넛 형상을 가지며, 외면으로부터 내측벽면까지 관통된 제2가스주입구(151)를 구비한다. 또한 바디 플레이트 커버(15)는 제2가스주입구(151)로 투입된 가스가 수평방향으로 향하지 않도록 아랫방향으로 좁아지는 돌출부위(152)를 가진다. 또한 상면에 형성된 홀들은 결합홀(153)이다.

또한 제2안내링(42)은 내측면에 아랫방향으로 좁아지는 방향으로 경사진 경사면(421)을 가진다. 따라서 돌출부위(422)와 경사면(421)에 의해 하향의 제2흐름로(52)가 형성된다. 또한 제2안내링(42)은 하단 외측부에 플랜지 형태의 돌출부(422)가 형성될 수 있다. 제2안내링(42)은 도시한 바와 같이, 바디 플레이트(14) 상에 배치된다.

이상과 같은 제2흐름로(52)는 온도측정홀을 향하기 때문에 1차적으로 유리용융로 내부의 퓨움(fume) 및 열기가 글라스 윈도우(11) 쪽으로 향하는 것을 차단하는 역할을 한다.

도 8과 도 9은 각각 본 발명의 유리용융로 온도 측정장치의 글라스 윈도우부(1)에 채용되는 글라스 홀더(17)와 글라스 윈도우 유닛(18)을 나타낸다.

글라스 윈도우부(1)의 상단부위에 배치되는 글라스 홀더(17)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 투시홀(12)의 일부분을 형성하도록 전체적으로 도우넛 형상을 가진다. 또한 글라스 홀더(17)는 하면 양측에 가이드턱(171)을 가진다. 글라스 홀더(17)는 가이드턱(171)이 아래로 향하도록 글라스 플랜지(16)에 결합홀(172)을 통해 결합된다. 이러한 가이드턱(171) 사이로 글라스 윈도우 유닛(18)이 삽입되어 슬라이딩 가능하게 장착된다.

글라스 윈도우 유닛(18)은 개별 글라스 윈도우(11)가 장착되는 글라스홀(182)을 하나 이상 가지며, 글라스 홀더(17)에 슬라이딩 방향으로 삽입 장착된다. 따라서 글라스 윈도우 유닛(18)에 장착된 하나 이상의 개별 글라스 윈도우(11)를 선택적으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 사용중이던 어느 글라스 윈도우(11)의 청소나 교체를 위해 슬라이딩 이동시켜서 다른 글라스 윈도우(11)로 사용위치로 이동시킬 수 있다.

카메라부(2)는 상술한 바와 같이 케이스(22)와 케이스(22) 내부에 장착된 열화상카메라(21)를 포함한다. 이러한 카메라부(2)는 열화상카메라(21)가 글라스 윈도우부(1)의 투시홀(12)을 통해 유리용융로 내부를 촬영할 수 있도록 배치된다. 상술한 바와 같이 글라스 윈도우부(1)와 카메라부(2)는 지지대(3)에 각각 결합되기 때문에 글라스 윈도우부(1)의 후단과 카메라부(2)의 선단은 비접촉상태로 유지된다. 열화상카메라(21)에 있어서 열화상과 관련된 적외선은 3 내지 25㎛ 영역이며, 열화상카메라(21)는 비디오 카메라와 비슷한 것처럼 동작하나 일반적인 빛이 아닌 적외선 에너지를 검출하여 영상을 만든다.

카메라부(2)의 케이스(22)는 다수 부위로 이루어질 수 있는데, 예를 들어, 제1커버(221), 제2커버(222), 및 제3커버(223)을 포함할 수 있다. 특히, 열화상카메라(21)의 측면부위에 위치하는 제3커버(223)은 사이 공간을 가지는 이중벽일 수 있다.

케이스(22)의 선단부위에는 케이스글라스부(224)가 배치되며, 이는 글라스브라켓(2241)과 글라스브라켓에 장착된 케이스글라스(2242)를 포함한다.

열화상카메라(21)는 케이스(22) 외부에 배치되는 카메라가이드 브라켓(225)과 케이스 내부에 배치되는 카메라가이드(226)에 의해 케이스 내부에 고정된다. 도면부호 2251은 결합구이다.

케이스(22)의 제3커버(223)에는 냉각가스 유입구와 냉각가스 배출구가 구비되어 이중벽의 사이공간으로 냉각가스용 질소를 순환시킬 수 있다.

1: 윈도우부 2: 카메라부
3: 지지대 11: 글라스 윈도우
12: 투시홀 13: 플랜지 플레이트
14: 바디 플레이트 15: 바디 플레이트 커버
16: 글라스 플랜지 17: 글라스 홀더
18: 글라스 윈도우 유닛 21: 열화상카메라
22: 케이스 41: 제1안내링
42: 제2안내링 51: 제1흐름로
52: 제2흐름로 161: 제1가스주입구
151: 제2가스주입구 171: 가이드턱
221: 제1커버 222: 제2커버
223: 제3커버

Claims

유리용융로 온도 측정장치로서:
유리용융로의 온도측정홀에 장착되어 상기 온도측정홀과 연통되고 상기 유리용융로 외측으로 연장된 투시홀(12)을 형성하도록 전체적으로 통형이며 개별적으로 분리와 결합이 가능한 다층 구조로써, 투시가능한 글라스 윈도우(11)와, 측벽을 통하여 외부로부터 상기 투시홀(12) 내부로 냉각가스의 유입이 이루어져 상기 글라스 윈도우(11) 쪽으로 향하도록 유도하는 제1흐름로(51)와, 냉각가스가 상기 온도측정홀 쪽으로 향하도록 유도하는 제2흐름로(52)가 마련된 글라스 윈도우부(1); 및
상기 글라스 윈도우부(1)를 통해 상기 유리용융로 내부를 촬영가능하도록 배치되는 열화상카메라(21)가 내장된 카메라부(2);를 포함하고,
상기 글라스 윈도우(11)는, 상기 투시홀(12)에 있어서 상기 유리용융로로부터 먼쪽에 배치되며,
상기 글라스 윈도우부(1)는:
상기 온도측정홀에 장착되는 플랜지 플레이트(13);
상기 플랜지 플레이트 상에 배치되는 바디 플레이트(14);
상기 바디 플레이트 상에 배치되는 바디 플레이트 커버(15);
상기 바디 플레이트 커버 상에 배치되는 글라스 플랜지(16);
상기 글라스 플랜지 상에 배치되어 하기의 글라스 윈도우 유닛(18)을 슬라이딩 가능하게 고정하는 글라스 홀더(17); 및
상기 글라스 홀더(17)에 삽탈 가능하게 장착되며, 개별 글라스 윈도우가 복수개 장착되는 슬라이드형의 글라스 윈도우 유닛(18);를 포함하는,
유리용융로 온도 측정장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 바디 플레이트(14)에 결합되는 지지대(3)를 더 포함하고,
상기 카메라부(2)는 상기 지지대(3)에 결합됨으로써,
상기 글라스 윈도우부(1)의 후단과 상기 카메라부(2)의 선단이 비접촉상태를 유지하는 것인,
유리용융로 온도 측정장치.
청구항 7에 있어서, 상기 카메라부(2)는:
열화상카메라(21)가 내장되어 상기 지지대(3)에 결합되는 케이스(22)를 더 포함하는 유리용융로 온도 측정장치.
청구항 8에 있어서,
상기 케이스(22)는 벽체의 일부 또는 전부가 사이 공간을 가지는 이중벽으로 이루어지고, 냉각가스가 순환하는 냉각가스 유입구와 배출구를 가지는 것인,
유리용융로 온도 측정장치.