KR102353340B1 - 연소효율이 향상된 화로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중연소를 활용하여 화력은 극대화하고 연기는 최소화하기 위한 발명으로, 외부에서 유입되는 공기를 내부에 공급하면서 순환시키며, 공기가 연기(연소가스)와 함께 다중 연소를 발생시켜 화력은 높이면서 연기는 최소화하며 적은 양의 연료로도 빠르고 강력한 화력을 유지할 수 있는 발명이다.

Description

연소효율이 향상된 화로{A BRAZIER STAND WITH IMPROVED COMBUSTION EFFICIENCY}

본 발명은 다중연소를 활용하여 화력은 극대화하고 연기는 최소화하기 위한 발명으로, 외부에서 유입되는 공기를 내부에 공급하면서 순환시키며, 공기가 연기(연소가스)와 함께 다중 연소를 발생시켜 화력은 높이면서 연기는 최소화하며 적은 양의 연료로도 빠르고 강력한 화력을 유지할 수 있는 발명이다.

캠핑 등과 같은 야외 활동 중 기온이 떨어지거나 어두워지면 장작이나 숯, 우드 칩 등을 활용하여 불을 피우게 된다.

야외의 노출된 공간에서 불을 피우게 되면 바람 등이 영향으로 화재의 위험이 높아 연소공간이 내부에 형성된 화로대를 주로 이용하게 된다.

도 1을 참고하면, 통상의 화로대는 연소공간이 내부에 존재하면서 공기가 유입되는 홀을 통해 연소공간이 일부 외부로 연통되어 공기 공급이 원활한 구조로 사용되고 있다.

그러나, 홀만으로 공기 공급 시, 공기 공급이 원활하지 않아 연소성능이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 연소공간을 외부에 노출하는 구조는 공기 공급이 원활하여 연소 효율을 증대할 수 있으나, 바람에 의해 불씨가 날아갈 우려가 있어 화재의 우려가 있다.

더욱이, 장작, 숯 우드 칩 등을 활용하여 불을 피우게 되면, 연소 시 발생하는 연기로 인하여 불을 쬐는 사용자에게 폐질환을 야기할 수 있으며, 목재가 연료로 과도하게 사용되는 경우 산림자원의 고갈과 환경파괴가 급속도로 진행된다.

또한, 연소물의 연소가 이루어지면, 연소의 부산물인 재 및 슬러지의 처리가 어렵고, 짧은 연소시간으로 인해 연소물의 완전연소가 이루어지지 못하며 종래의 화로는 연소물 연소를 위한 공기 유입이 원활하지 못하기 때문에 연소를 위한 열분해 과정이 미흡하여 연소 효율이 현저하게 떨어진다.

이에 따라, 완전연소를 구현하기 위한 화로대의 개발이 필요하며, 완전연소를 통한 연소효율이 향상된 화로가 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1636886호 대한민국 공개실용신안공보 제20-2010-0011008호

본 발명은 연료를 연소하는 과정에서 발생하는 가연성 연기의 완전연소가 이루어지도록 다중연소 방식을 통해 가연성 연기를 재연소시켜 가연성 연기의 발생을 최소화함은 물론 발화점 이상의 고온을 용이하게 유지할 수 있도록 하는 연소효율이 향상된 화로에 목적이 있다.

본 발명에 의한 연소효율이 향상된 화로는 상부가 개방되는 측벽을 형성하는 프레임부; 상기 프레임부 내부에 형성되되, 연료가 연소되는 연소공간을 포함하는 연소부; 상기 측벽에 형성되되, 상기 연소공간과 외부를 연통하는 복수 개의 유입공; 상기 프레임부와 상기 연소공간 사이에서 상기 유입공을 통해 유입된 공기가 순환되는 순환통로부; 및 상기 연소부의 상부에서 상기 순환통로부와 연통되되, 순환되는 공기가 상기 연소공간을 향해 배출되는 복수 개의 배출공;을 포함하고, 상기 순환통로부는 일정 각도 경사지게 형성되어 상기 유입공을 통해 유입된 공기를 압축하여 상기 배출공으로 유도한다.

본 발명에 따른 상기 연소부는, 상기 연료가 연소되는 상기 연소공간; 상기 연소공간을 형성하되 상부가 개방되는 연소측벽부; 상기 연소공간의 저면에서 상기 연료를 거치하되, 공기가 유입되는 타공이 복수 개로 형성되는 저면부; 및 상기 연소측벽부의 일지점에서 길이방향을 따라 복수 개로 형성되는 상기 배출공;을 포함하고, 상기 연소측벽부는 상부로 갈수록 첨예하게 형성되어 상기 순환통로부를 경사지게 한다.

본 발명에 따른 상기 저면부는 지면과 일정간격 이격되어 형성된다.

본 발명에 따른 상기 프레임부는, 상기 측벽; 및 상기 측벽에서 상기 연소공간을 향해 공기가 유입되는 복수 개의 상기 유입공;을 포함하고, 길이방향의 상기 측벽은 폭방향의 상기 측벽보다 수직방향으로 길게 형성되어 지면에 맞닿아 직립한다.

본 발명에 따른 상기 저면부의 하부에서 상기 프레임부와 탈착되되, 상기 저면부에서 토출되는 재를 수용하는 받침부;를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 연료를 착화 시, 상기 유입공을 통해 상기 연소공간 내부에 공기가 유입되어 연소되며 연료 가스가 발생되고, 연소에 의해 온도가 상승된 공기는 상기 순환통로부를 따라 이동되어 압축되고, 압축된 공기는 상기 배출공을 통해 토출되고, 상기 배출공을 통해 토출된 공기에 의해 상기 연소공간의 연소는 유지되고, 토출된 공기와 만나 형성된 화염은 상기 연소공간 상부에 분사되어 연료 가스의 유출을 방지한다.

본 발명에 따르면, 상기 프레임부의 상측 단부에 결합되되, 중심을 향해 일정각도 경사지도록 개방되는 가이드부;를 더 포함하고, 상기 가이드부는 상기 연료를 가열 시, 상기 배출공을 통해 토출된 공기와 만나 형성된 화염이 외부로 퍼지는 것을 방지한다.

본 발명은 바람을 막아주는 방풍 기능 및 완전 연소를 통해 강력한 화력 발생이 가능하며, 순환통로부를 통해 공기가 순환되어 다중연소를 가능하게 한다.

이를 통해, 화력은 최대화하면서 연소 가스는 최소화할 수 있으며 적은 양의 연로로도 빠르고 강력한 화력을 실시할 수 있다.

더욱이, 연기가 없는 강력한 화력을 바탕으로 재도 거의 남지 않으며 공기순환 구조로 인해 불꽃이 쉽게 꺼지지 않는 효과가 있다.

도 1은 종래의 화로를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 연소효율이 향상된 화로의 사시도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 연소효율이 향상된 화로의 분해사시도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 연소효율이 향상된 화로의 단면 및 연료가 연소되는 과정을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 가이드부를 따라 유도되는 화염을 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 프레임부에 찰탁되는 받침부를 설명하기 위해 도시한 것이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 발명에서 길이방향이란 도 2를 기준으로 'X 축 방향'이며 폭 방향이란 'Y 축 방향' 수직방향이랑 'Z 축 방향'을 의미하며 상측 또는 상단이란 Z 축을 기준으로 위쪽 방향을 의미하며 하측 또는 하단이란 상측의 반대 방향을 의미한다.

본 발명에 의한 연소효율이 향상된 화로는 다중연소를 통해 화력은 극대화하고 연기는 최소화하는 구조를 통해 적은 양의 연료로도 강한 화력을 유지할 수 있는 발명이다.

도 2을 참고하면, 본 발명에 따른 연소효율이 향상된 화로는 프레임부(100), 연소부(200), 가이드부(300) 및 받침부(400)를 포함한다.

도 2 및 도 3를 참고하면, 프레임부(100)는 상부 및 하부가 개방되는 사각형의 형상으로 이루어진다.

프레임부(100)는 상부 및 하부가 개방되는 측벽(110)이 형성되며, 측벽(110)은 길이방향 및 폭방향으로 한 쌍으로 형성되어 상호 마주보는 형태인 사각형으로 형성된다.

프레임부(100)는 본 발명의 전체적인 뼈대의 역할을 하며, 일 예로 사각형 형상일 수 있으나, 설치되는 장소 및 사용자의 의도에 따라 상하부가 개방되는 원형, 원기둥, 다각형 등 다양한 형태로 실시될 수 있다.

프레임부(100)의 길이방향의 측벽(110)은 폭방향이 측벽(110)보다 수직방향으로 길게 형성된다.

이에, 지면에 프레임부(100)를 설치한다고 가정 시, 길이방향이 측벽(110)이 지면과 맞닿아 프레임부(100)를 직립하도록 지지하게 된다.

이러한 길이방향의 측벽(110)의 수직방향의 길이차이는 후술할 받침부(400)가 거치되기 위한 거치부(130)가 형성되기 때문이다.

즉, 길이방향의 측벽(110)이 폭방향의 측벽(110)보다 수직방향으로 길게 형성되는 것은 거치부(130)가 형성되는 단부의 차이만큼 발생되는 것이 바람직하다.

거치부(130)는 길이방향의 측벽(110)에서 내부로 절곡되어 후술할 받침부(400)가 거치되어 재와 같은 연소의 부산물이 토출되어 집진되는 것이 바람직하다. 이와 관련된 설명은 후술하도록 한다.

또한, 한 쌍의 길이방향의 측벽(110)의 하부에는 길이방향으로 일정간격 이격되어 형성되는 유입공(111)이 복수 개로 형성된다.

유입공(111)은 외부 공기를 내부에 유입시키 위해 내외부를 관통하여 공기를 공급받는 구성이며, 복수 개로 형성되어 연소에 필요한 공기 유입을 극대화한다.

연소부(200)는 프레임부(100)의 내부에 삽입되어 용접, 볼트, 나사 결합 등과 같은 다양한 결합 방법을 통해 프레임부(100)와 결합될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 연소부(200)는 연소측벽부(210), 저면부(220)를 포함한다.

연소측벽부(210)는 상부가 개방되는 형태로 연소부(200)의 외부 프레임 역할을 하게 된다.

이러한, 연소측벽부(210)는 길이방향의 연소측벽부(210)와 폭방향의 연소측벽부(210)로 이루어지며, 연소측벽부(210)로 둘러싼 연소부(200)의 내부는 연료를 연소하는 연소공간(230)이 형성되는 것이 바람직하다.

길이방향의 한 쌍의 연소측벽부(210)는 하부로 갈수록 연소측벽부(210)가 좁아지도록 첨예한 형상으로 이루어져 연소측벽부(210)는 윗변이 더 긴 사다리꼴 형상으로 형성된다.

또한, 길이방향의 한 쌍의 연소측벽부(210)의 상부에는 유입공(111)을 통해 유입된 공기가 연소공간(230)으로 배출되도록 하는 배출공(211)이 복수 개로 형성되며, 상호 일정 간격 이격되어 길이방향으로 정렬되어 형성되는 것이 바람직하다.

연소공간(230)의 저면, 즉 연소측벽부(210)의 하단에는 연료가 거치되어 연소를 실시할 수 있는 저면부(220)가 형성된다.

저면부(220)는 관통되어 형성되는 복수 개의 타공(221)을 포함하며, 타공(221)에 의해 연료를 연소하기 위한 공기를 공급받을 수 있다.

또한, 타공(221)을 통해 연소된 연소산물이 토출되어 후술할 받침부(400)에 수용될 수 있다.

또한, 저면부(220)는 지면으로부터 이격되도록 수직방향으로 소정의 간격이 이격되어 프레임부(100)의 내부에 위치하며, 이는 지면에 그을림을 방지하고, 연료의 연소에 필요한 공기의 공급을 원활하게 이룰 수 있도록 하기 위함이다.

여기서, 연소부(200)는 프레임부(100)에 내장되어 연소측벽부(210)와 프레임부(100)의 측벽(110)에 의해 연소측벽부(210)와 프레임부(100) 사이에는 공기가 흘러 순환할 수 있는 순환통로부(500)가 형성된다. 이에 상세한 설명은 후술하도록 한다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 프레임부(100)에 연소부(200)가 결합된 상태에서 프레임부(100)의 상측단부 즉, 프레임부(100)의 상측 모서리를 따라서 결합되는 가이드부(300)가 결합된다.

가이드부(300)는 프레임부(100)의 중심을 향하도록 경사진 형태로 형성되며, 상측으로 갈수록 일정각도 경사진 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

가이드부(300)는 배출공(211)에서 배출되는 공기에 맞닿아 형성되는 화염(F)이 연소공간(230)의 중심을 향해 유도되도록 하며 이를 통해 화염(F)이 외부로 퍼지지 않고 중심을 향해 모아지도록 할 수 있다. 상세한 설명은 후술하도록 한다.

도 6을 참고하여 받침부(400)를 설명한다.

받침부(400)는 연소의 부산물인 재 등을 수용하기 위해서 프레임부(100)의 거치부(130)에 탈착식으로 결합될 수 있다,

상세히, 받침부(400)는 저면부(220)의 타공(221)을 통해 떨어지는 재 등을 수용하기 위해 거치부(130)에서 슬라이딩 이동되며 탈착 할 수 있으며 슬라이딩 이동으로 열고 닫는 과정을 통해 사용자의 손쉬운 사용을 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 받침부(400)는 손으로 파지할 수 있는 손잡이부(410)가 형성되어 열고 닫는 슬라이딩 방식으로 형성되며 슬라이딩 탈착으로 인해 사용자의 편의성이 증대되는 효과가 있다.

도 5 및 도 6을 참고하여 본 발명의 작동방식을 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 수직방향으로 절단한 단면을 도시하고 있으며, 본 발명의 연소 과정을 상세히 설명하기 위해 과장되어 표현될 수 있다.

먼저, 연소공간(230)에 연료를 투입시켜 착화하는 과정을 진행하게 되면, 연소를 위한 공기가 유입공(111)을 유입되며, 유입된 공기는 저면부(220)의 타공(221)을 통해 연료에 공급되어 연소를 진행하게 된다.

여기서 저면부(220)의 복수 개로 관통되는 타공(221)을 통해 연소공간(230)에 투입되는 공기를 고르게 유입시킬 수 있으며, 이는 대류에 의한 공기 공급을 원활하게 이루어 연료의 착화시간을 단축시키며 연소 성능이 향상되는 효과가 있다.

연소 시 발생하는 열에 의한 대류 현상으로 인해 공기는 상부를 향하도록 흐르게 된다.

연료는 가열 시, 다양한 연료를 사용하게 되는데, 일 예로, 숯, 나무와 같이 불완전 연소가 이루어지는 고체연료로부터 가연성 연소 가스(S)가 발생하게 되며 이는, 미소분말 형태의 재 및 일산화탄소가 포함되어 환경을 오염시키며 불을 쬐는 사용자에게 폐질환 같은 질병을 유발하게 된다.

이러한 연소 가스(S)는 프레임부(100)의 상부를 향해 상승하는 특징이 있으며 본 발명은 전술한 연소 가스(S)를 다중연소를 통한 완전 연소를 이루고자 한다.

이에 상세히 설명하면, 열에 의한 대류 현상으로 유입된 공기는 프레임부(100)와 연소부(200)의 사이 공간 즉, 순환통로부(500)를 통해 데워지며 상측 방향으로 상승하게 된다.

연소측벽부(210)에 의해 열을 전달받는 순환통로부(500)는 순환통로부(500)를 지나는 공기의 온도를 상승시키게 된다.

1차로 연소공간(230)에서 연소를 실시하고 2차로 상부에서 공기를 뿜어 연소공간(230)의 상부에서 2차 연소를 실시하는 다중연소를 실현하기 위해서는 공기의 온도를 상승시켜 분사하는 것이 중요하다.

다중연소를 실시함에 있어서, 다중 연소가 발생되는 지점의 적정한 발화온도를 유지하는 것이 중요하며, 차가운 공기를 공급하게 되는 경우 다중 연소가 발생되는 지점이 급격하게 냉각되어 연소 효율이 저하되는 문제점이 있다.

이를 위해, 본 발명은 순환통로부(500)를 구비하여 공기의 온도를 상승시켜 배출공(211)을 통해 공기를 분사한다.

온도가 상승된 공기는 순환통로부(500)의 경사진 형태에 의해 상부로 올라갈수록 압축되어 배출공(211)에서 뿜어지는 공기의 세기가 강해지는 장점이 있다.

이는 연료가 연소되는 연소공간(230)에 희박해진 공기의 밀도를 높여 밀도가 높아진 공기를 통해 연소 가스(S)와 불꽃 및 산소가 만나 재연소를 일으켜 연소효율을 증대하는 효과가 있다.

이는, 배출공(211)에서 배출된 공기가 연소중인 연료의 불꽃과 만나 강한 화염(F)을 분사함으로써, 연소 시 발생되는 연소 가스(S)의 외부 유출을 방지하며 연소 가스(S)를 연소하는 세기를 증가시켜 연료의 완전연소를 유도하게 된다.

이는, 단위연료당 열효율을 최대화할 수 있어 적은연료로도 강한 화력을 지닐 수 있는 장점이 있다.

다시 도 4를 참조하면, 본 발명의 배출공(211)을 통해 배출된 공기와 만나 형성되는 화염(F)은 폭방향으로 뿜어지며 연료를 연소 시 발생되는 연소 가스(S)를 외부로 유출되는 것을 방지하도록 연소공간(230)의 중심을 향해 뿜어져 연소 가스(S)가 연소공간(230)에 머물게 된다.

배출공(211)을 통해 뿜어지는 화염(F)은 연소 공간의 상부에 뿜어지는 특징이 있으며 화염(F)을 통해 연소 가스(S)는 재연소되는 특징이 있다

이에. 연료 가스(S)는 재연소를 통해 완전연소가 이루어져 연료를 가열하기 위한 가열시간이 단축되며 연료의 연소효율이 증대되는 장점이 있다.

그러므로, 연소공간(230) 내부에 형성되는 발화점 이상의 잉걸불의 유지력이 증대되는 장점이 있으며 이는 연소효율이 증대되는 장점이 있다.

또한, 배출공(211)을 통해 분출되는 공기와 만나 뿜어지는 화염(F)은 연소공간(230) 상부를 밀폐하며, 밀폐된 연소공간(230)은 외부 공기에 의해 냉각되지 않고 발화점 이상의 고온을 용이하게 유지하여 연소를 진행하며 이는 연료 효율을 극대화하는 효과가 있다.

여기서, 연료 가스의 대류 현상에 의해 배출공(211)에서 뿜어진 공기와 만나 형성되는 화염(F)은 일부 상부로 상승되는 형태를 이루며 일부는 외부로 유출되는 형상이 되며 이는 사용자의 화상 및 바람에 의해 화재를 유발하게 된다.

도 5를 참고하면 가이드부(300)를 통해 상승되는 화염(F)을 연소 공간 중심을 향해 분사되도록 가이드할 수 있다. 이를 통해 화재 위험을 최소화할 수 있다.

상세히, 가이드부(300)는 연소공간(230) 내측 중심을 향해 일정 각도 경사지게 형성되어 배출공(211)을 통해 뿜어지는 공기가 상부로 향하지 않고 연소공간(230) 내부를 향하도록 가이드하게 된다.

이에, 배출공(211)을 통해 뿜어지는 화염(F)은 연소공간(230) 내부에 형성되며 외부로 유출되지 않는다. 다시 말해서, 화염(F)이 외부로 유출되는 것이 아닌 연소공간(230) 가운데로 모이게 된다.

가이드부(300)를 통해 화염(F)이 외부로 유출되지 않아 화재의 위험성이 현저히 줄어드는 효과가 있다.

또한, 가이드부(300)를 통해 화염(F)이 연소공간(230) 내측으로 효율적으로 모이게 되어 연소 가스(S)가 유출되는 공간을 최대한 줄여 연소 가스(S)의 외부 유출을 방지하여 연소효율을 증대하는 효과가 있다.

또한, 가이드부(300)의 경사진 형태로 인해 화염(F)이 중심으로 모아져 사용자의 피부 또는 의류에 불씨가 튀어 부상이 발생되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 가이드부(300)를 통해 외부에서 유입되는 바람을 방지하여 지속적인 연소를 이루도록 하며, 본 발명을 야외에서 사용하더라도 효율적으로 사용할 수 있는 최적의 구조를 지니고 있어 야외에서 강한 화력을 바탕으로 캠핑 및 화로로 사용할 수 있다.

본 발명의 공기 순환구조를 상세히 설명한다.

연소공간(230)에서 연료가 착화되어 연소하게 되면, 유입공(111)을 통해 공기가 유입되며 연료가 연소되기 시작한다.

이때, 공기는 연소공간(230)과 프레임부(100)와 연소부(200) 사이인 순환통로부(500)로 유입되며, 대류 현상으로 인해 순환통로부(500)를 따라 상측방향으로 이동하는 공기순환구조를 이루게 된다.

다시 말해, 연소공간(230)에 유입된 공기는 연소를 위해 사용되며, 순환통로부(500)에 유입된 공기는 연소공간(230)에 발생된 열에 의해 온도가 상승되어 순환통로부(500)를 통해 상측으로 상승하게 된다.

이때, 본 발명의 순환통로부(500)는 연소측벽부(210)의 경사진 형태로 인해 상부로 갈수록 좁아지는 경사진 형태를 이루게 된다.

종래의 화로는 경사진 형태가 아닌 플랫한 단면을 이룬다.

즉, 수직으로 곧바로 떨어지는 단면의 형상을 이루게 된다.

다중연소를 통해 완전연소를 이루고자 하는 경우, 화염(F)의 세기, 공기의 온도가 중요한 요건이다.

만약, 전술한 플랫한 경사를 이룬다면, 공기의 온도 상승은 제대로 이루어지지 못여 다중연소에 필요한 공기의 적정한 온도가 유지되지 않으며 이에 화염(F)의 세기 또한 약하게 된다.

이를 해결하기 위해, 본 발명의 순환통로부(500)는 상부로 갈수록 좁아지는 형태가 되어 공기가 상승함에 따라 압축되는 특징이 있다.

이러한 압축되는 특징은 공기가 배출공(211)을 통해 뿜어질 수 있는 힘, 즉, 분사력이 증대되는 특징이 있다.

공기가 뿜어지는 분사력이 증대됨에 따라 공기는 연소공간(230)의 중심을 향해 더욱 멀리 뿜어지며 이는 곧 공기와 불꽃이 만나 형성되는 화염(F)의 세기가 증대되는 것이다.

만일, 화염(F)의 세기가 충분히 크지 않다면 화염(F)은 연소공간(230) 상부에 충분히 뿜어지지 않아 연소 가스(S)가 유출될 수 있으며 완전 연소가 이루어지지 않아 연소 효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 순환통로부(500)는 전술한 연소 가스(S)의 유출의 문제점과 연소효율을 저하하는 문제점을 해결하며 연소효율을 증대할 뿐만 아니라 유독성의 연소 가스(S)의 유출을 방지하여 사용자의 안전을 확보하는 장점이 있다.

또한, 순환통로부(500)를 통해 배출공(211)을 통해 뿜어지는 공기의 분사력이 증대됨에 따라 연소에 필요한 공기를 충분히 공급할 수 있어 연소공간(230) 내부에 발화점 이상의 온도를 지속적으로 유지할 수 있으며 공기 공급의 문제에 의한 연소효율 저하의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 순환통로부(500)는 상부로 갈수록 좁아지는 형태로 이루어져 다중연소에 필요한 공기의 온도 상승을 효율적으로 수행할 수 있다.

배출공(211)에서 뿜어지는 공기의 온도가 낮다면 연소가 아닌 냉각이 이루어져 연소효율이 저하되는 문제점이 있다. 이는 불완전연소를 일으켜 많은 양의 연소 가스(S)를 발생하며 가스는 흡입 시, 건강상의 문제점이 된다.

또한, 냉각에 의해 연소공간(230)에서 이루어지는 연소의 효율이 저하되며 연료의 부산물인 재가 다량 발생되어 분리 배출하는 단점이 발생된다.

전술한 문제를 해결하기 위해 순환통로부(500)는 상부로 갈수록 좁아지는 형태로, 공기가 상부로 이동시 연소공간(230)에서 발생되는 열을 효율적으로 공급받을 수 있다.

상세히, 순환통로부(500)는 상부로 갈수록 좁아져, 순환통로부(500)를 이루는 연소측벽부(210)와 프레임부(100)의 사이의 공간이 가까워지게 된다.

순환통로부(500)의 상부로 갈수록 좁아지는 구조로 인해 유입되는 공기는 연소공간(230)과 상부로 이동할수록 가까워지게 되어 많은 열을 전달받을 수 있게 된다.

즉, 열이 발생되는 연소공간(230)과 가까워져 연소공간(230)에서 발생되는 열을 빠르게 전달받을 수 있게 되는 것이다.

또한, 순환통로부(500)의 상부로 갈수록 좁아지는 경사진 형태로 인해 순환통로부(500)의 상부로 흐르는 공기는 순환통로부(500) 내부에서 빠르게 이동할 수 있으며 이는 외부에 노출되어 필연적으로 냉각되는 프레임부(100)와 맞닿는 시간을 줄여 열손실을 최소화할 수 있어 순환통로부(500)를 지나는 공기의 온도를 연소에 필요한 최적의 온도로 승온하는 것이 가능하여 연소효율이 증대되는 장점이 있다.

[실험] 1

본 발명의 연소측벽부(210)의 상부로 갈수록 첨예해지는 각도로 인해 뿜어지는 화염의 세기에 대해 관찰하는 실험을 진행하였다. 각도에 따른 화염의 세기에 대한 평가를 육안으로 진행하였고, 하기와 같은 기준에 의해 평가를 진행하였다.

1 ~ 10 : 눈으로 관찰한 화염의 세기의 정도

각도 실험

연소측벽부의 각도(角度)	30‘°	35°	40°	45°	50°
화염의 세기 정도	2	4	8	6	5

연소측벽부(210)가 저면부(220)와 일정한 각도를 형성할 때, 일정 각도 이하의 경우에는 화염의 세기가 약하여 연소공간(230)에 충분한 재연소를 수행하는 것이 어려운 경우가 다수 발생하였다.

이에 따라, 완전연소를 이루지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 각도가 일정 각도보다 높은 경우에도, 화염의 세기가 약해지는 문제점이 발생했다.

실험의 결과, 40도 미만 및 초과되는 각도에서는 연소공간(230)의 상부에 뿜어지는 화염의 세기가 약한 것을 육안으로 확인하였으며, 이를 통해 연소공간(230)에서 형성되는 연소 가스(S)가 외부로 유출되는 것을 방지하는 효과가 저감되며 재연소 효율이 저하되는 것을 확인하였다.

[실험] 2

연소 공간에 동일한 양의 연료를 착화시켜 연소측벽부(210)의 각도에 따른 연료의 연소시간을 측정하였다.

연소측벽부(210)의 각도에 따른 연료의 연소시간에 따른 연소효율의 평가를 진행하였고, 하기와 같은 기준에 의해 평가를 진행하였다.

각도 실험

연소측벽부의 각도(角度)	30‘°	35°	40°	45°	50°
연소시간	32	38	58	29	28

(연소시간 단위 : 분)

연소측벽부(210)의 각도를 형성함에 있어서, 일정 각도 미만인 경우에는 연소시간이 짧게 이루어져 연소효율이 저하하는 문제가 발생하였다.

이에 따라, 연료의 사용 증가 및 연소의 부산물이 다량 발생하는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 각도가 너무 큰 경우에도 연소시간이 짧아져 연소효율이 저하하는 문제가 발생하였다.

상기 실험의 진행 결과, 40도 미만 및 초과되는 각도에 있어서 연소시간이 짧아 연소효율이 저하되는 문제점이 발생했다.

본 발명을 정리하면, 본 발명은 바람을 막아주는 방풍 기능 및 완전 연소를 통해 강력한 화력 발생이 가능하며, 순환통로부(500)를 통해 공기가 순환되어 다중연소를 가능하게 한다.

이를 통해, 화력은 최대화하면서 연소 가스(S)는 최소화할 수 있으며 적은 양의 연로로도 빠르고 강력한 화력을 실시할 수 있다.

더욱이, 연기가 없는 강력한 화력을 바탕으로 재도 거의 남지 않으며 공기순환 구조로 인해 불꽃이 쉽게 꺼지지 않는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 연소부(200)는 연소에 의해 부식에 취약한 단점이 발생한다.

이를 위해 연소부(200)의 연소측벽부(210) 및 저면부(220)의 표면에 코팅층을 형성하여 부식을 방지하고자 한다.

상기 코팅층(미도시)은 코팅 조성물을 이용하여 코팅되는 것으로, 상기 코팅 조성물을 이용한 코팅층은 부식방지 효과를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 코팅층에 의해 연소측벽부(210) 및 저면부(220)의 표면에 코팅층을 형성하여, 연소측벽부(210) 및 저면부(220)의 외부 노출을 방지하고, 연소측벽부(210) 및 저면부(220)보다 이온화 경향이 높은 금속을 포함하고 있어, 연소측벽부(210) 및 저면부(220)의 부식을 방지할 수 있다.

보다 구체적으로 본 발명의 코팅 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 실록산계 화합물; 유기 용매, 금속 화합물 및 아민 화합물을 포함할 수 있다:

[화학식 1]

여기서 n은 1 내지 100의 정수이다.

본 발명의 코팅 조성물을 이용하여 연소측벽부(210) 및 저면부(220)의 표면에 코팅층을 형성하는 경우, 연소측벽부(210) 및 저면부(220)와의 접착력이 우수하여, 외력에 의해 쉽게 코팅층이 벗겨지지 않고, 연소측벽부(210) 및 저면부(220)보다 이온화 경향이 높은 금속 화합물을 포함함에 따라, 우수한 부식 방지 효과를 나타낼 수 있다.

구체적으로, 상기 실록산계 화합물은 연소측벽부(210) 및 저면부(220)와의 우수한 접착력을 나타낼 뿐 아니라, 코팅 조성물의 점도를 일정 수준으로 유지하여 성형성을 높이고, 안정성을 높일 수 있다.

상기 금속 화합물은 수분, 염분 또는 산소와 접하는 것을 차단하는 침식 및 부식억제제로서의 역할을 수행한다. 여기서, 금속 화합물은 침식 및 부식 억제제의 역할을 하기 위하여 철보다 이온화 경향이 높은 금속을 사용할 수 있다. 즉, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 등의 금속 또는 합금을 이용할 수 있고, 주로 아연(Zn)이 많이 사용된다.

상기 금속화합물의 입자 크기는 0.1 내지 10㎛일 수 있다. 금속화합물의 입자가 0.1㎛ 이상이면 금속화합물의 제조 비용을 감소시킬 수 있으며, 금속화합물의 입자가 10㎛ 이하이면 금속 입자가 균일하게 분산될 수 있다.

상기 유기 용매는 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 메틸에틸케톤을 사용할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않는다.

상기 아민 화합물은 변성 지방족 아민 또는 제3급 아민류를 포함할 수 있고, 구체적으로 트리메틸아민 또는 아닐린을 사용할 수 있다. 상기 아민 화합물은 코팅 조성물 내 포함되어, 코팅막의 균열 또는 박리를 방지할 수 있다. 즉 코팅층의 접착력을 높여, 사용에 따른 코팅막의 균열 또는 박리를 방지하는 효과가 우수하다.

상기 코팅 조성물은 기타 첨가제로 안정화제를 추가로 포함할 수 있고, 상기 안정화제는 자외선 흡수제, 산화방지제 등을 포함할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않고 제한 없이 사용 가능하다.

상기 코팅층을 형성하기 위한, 코팅 조성물은 보다 구체적으로 하기 화학식 1로 표시되는 실록산계 화합물; 유기 용매, 금속 화합물 및 아민 화합물를 포함할 수 있다.

상기 코팅 조성물은 유기용매 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 실록산계 화합물 40 내지 60 중량부, 금속 화합물 20 내지 40 중량부 및 아민 화합물 5 내지 15 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 각 구성 성분의 상호 작용에 의한 부식 방지의 효과가 임계적 의의가 있는 정도의 상승효과가 발현되며, 상기 범위를 벗어나는 경우 상승효과가 급격히 저하되거나 거의 없게 된다.

보다 바람직하게, 상기 코팅 조성물의 점도는 1500 내지 1800cP이며, 상기 점도가 1500cP 미만인 경우에는 연소측벽부(210) 및 저면부(220)의 표면에 도포하면, 흘러내려 코팅층의 형성이 용이하지 않은 문제가 있고, 1800cP를 초과하는 경우에는 균일한 코팅층의 형성이 용이하지 않은 문제가 있다.

[제조예 1: 코팅층의 제조]

1. 코팅 조성물의 제조

메틸에틸케톤에 하기 화학식 1로 표시되는 실록산계 화합물, 아연 및 트리메틸아민를 혼합하여, 코팅 조성물을 제조하였다:

[화학식 1]

여기서 n은 1 내지 100의 정수이다.

상기 코팅 조성물의 보다 구체적인 조성은 하기 표 1과 같다.

	TX1	TX2	TX3	TX4	TX5
유기용매	100	100	100	100	100
폴리실록산	30	40	50	60	70
금속 화합물	10	20	30	40	50
아민 화합물	1	5	10	15	20

(단위 중량부)2. 코팅층의 제조

대표적으로 부식이 쉽게 일어나는 금속 소재인 알루미늄을 연소측벽부(210) 및 저면부(220) 대신 사용하여 실험을 진행하였다.

10×10cm의 알루미늄 일면에 상기 DX1 내지 DX5의 코팅 조성물을 도포 후, 경화시켜 코팅층을 형성하였다.

실험예

1. 표면 외관에 대한 평가

코팅 조성물의 점도 차이로 인해, 코팅층을 제조한 이후, 균일한 표면이 형성되었는지 여부에 대해 관능 평가를 진행하였다. 균일한 코팅층을 형성하였는지 여부에 대한 평가를 진행하였고, 하기와 같은 기준에 의해 평가를 진행하였다.

○: 균일한 코팅층 형성

×: 불균일한 코팅층의 형성

	TX1	TX2	TX3	TX4	TX5
관능 평가	×	○	○	○	×

코팅층을 형성할 때, 일정 점도 미만인 경우에는 연소측벽부(210) 및 저면부(220)의 표면에서 흐름이 발생하여, 경화 공정 이후, 균일한 코팅층의 형성이 어려운 경우가 다수 발생하였다. 이에 따라, 생산 수율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 점도가 너무 높은 경우에도, 조성물의 균일 도포가 어려워 균일한 코팅층의 형성이 불가하였다.

2. 부식 특성의 측정

부식 특성을 확인하기 위해, 대조군으로 코팅층이 형성되지 않은 알루미늄 판을 사용하고, TX1 내지 TX5의 코팅층이 형성된 알루미늄 판을 이용하여 내부식성 실험을 진행하였다.

10 중량%의 CuCl2 수용액이 담긴 비커에 상기 알루미늄 판을 담궈놓고, 시간의 경과에 따라 부식 정도를 확인하였다.

수소 기체의 발생이 육안으로 확인되는 경우, 부식이 발생함을 의미한다고 할 것이며, 24시간 경과 시까지 부식 발생 여부를 확인하였다.

○: 부식 발생

×: 부식 발생하지 않음

	TX1	TX2	TX3	TX4	TX5	대조군
부식 발생	○	×	×	×	×	○

상기 실험의 진행 결과, 대조군인 알루미늄판은 비커에 담고 얼마 지나지 않아 수소 기체가 발생하고, 1시간 미만으로 구리가 석출되는 것을 확인하였다. TX1의 경우 3시간 경과 시점에서 수소 기체가 발생하고, 6시간 경과 시점에 구리 석출이 확인되었다.

그 외의 코팅층의 경우에는 24시간 경과 시점에도 부식이 발생하지 않아, 부식 방지에 우수한 효과가 있음을 확인하였다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 프레임부,
110 : 측벽,
111 : 유입공,
130 : 거치부,
200 : 연소부,
210 : 연소측벽부,
211 : 배출공
220: 저면부,
221 : 타공,
230 : 연소공간,
300 : 가이드부,
400 : 받침부,
410 : 손잡이부,
500 : 순환통로부.

Claims (7)

1. 상부가 개방되는 측벽을 형성하는 프레임부;
   상기 프레임부 내부에 형성되되, 연료가 연소되는 연소공간을 포함하는 연소부;
   상기 측벽에 형성되되, 상기 연소공간과 외부를 연통하는 복수 개의 유입공;
   상기 프레임부와 상기 연소공간 사이에서 상기 유입공을 통해 유입된 공기가 순환되는 순환통로부; 및
   상기 연소부의 상부에서 상기 순환통로부와 연통되되, 순환되는 공기가 상기 연소공간을 향해 배출되는 복수 개의 배출공;을 포함하고,
   상기 순환통로부는 일정 각도 경사지게 형성되어 상기 유입공을 통해 유입된 공기를 압축하여 상기 배출공으로 유도하고,
   상기 연소부는,
   상기 연소공간;
   상기 연소공간을 형성하되 상부가 개방되는 연소측벽부;
   상기 연소공간의 저면에서 상기 연료를 거치하되, 공기가 유입되는 타공이 복수 개로 형성되는 저면부; 및
   상기 연소측벽부의 일지점에서 길이방향을 따라 복수 개로 형성되는 상기 배출공;을 포함하고,
   상기 연소측벽부는 상부로 갈수록 첨예하게 형성되어 상기 순환통로부를 경사지게 하고,
   상기 연소측벽부 및 저면부의 표면에는 부식 방지 코팅층이 형성되고,
   상기 부식 방지 코팅층은 하기 화학식 1로 표시되는 실록산계 화합물; 유기용매; 금속 화합물 및 아민 화합물을 포함하는 것이며,
   상기 유기용매 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 실록산계 화합물 40 내지 60 중량부, 금속 화합물 20 내지 40 중량부 및 아민 화합물 5 내지 15 중량부를 포함하는
   연소효율이 향상된 화로:
   [화학식 1]
   

   

   
   여기서, n은 1 내지 100의 정수이다.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 저면부는 지면과 일정간격 이격되어 형성되는 것인
   연소효율이 향상된 화로.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 프레임부는,
   상기 측벽; 및
   상기 측벽에서 상기 연소공간을 향해 공기가 유입되는 복수 개의 상기 유입공;을 포함하고,
   길이방향의 상기 측벽은 폭방향의 상기 측벽보다 수직방향으로 길게 형성되어 지면에 맞닿아 직립하는 것인
   연소효율이 향상된 화로.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 저면부의 하부에서 상기 프레임부와 탈착되되, 상기 저면부에서 토출되는 재를 수용하는 받침부;를 더 포함하는 것인
   연소효율이 향상된 화로.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 연료를 착화 시, 상기 유입공을 통해 상기 연소공간 내부에 공기가 유입되어 연소되며 연료 가스가 발생되고,
   연소에 의해 온도가 상승된 공기는 상기 순환통로부를 따라 이동되어 압축되고,
   압축된 공기는 상기 배출공을 통해 토출되고,
   상기 배출공을 통해 토출된 공기에 의해 상기 연소공간의 연소는 유지되고, 토출된 공기와 만나 형성된 화염은 상기 연소공간 상부에 분사되어 연료 가스의 유출을 방지하는 것인
   연소효율이 향상된 화로.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 프레임부의 상측 단부에 결합되되, 중심을 향해 일정각도 경사지도록 개방되는 가이드부;를 더 포함하고,
   상기 가이드부는 상기 연료를 가열 시, 상기 배출공을 통해 토출된 공기와 만나 형성된 화염이 외부로 퍼지는 것을 방지하는 것인
   연소효율이 향상된 화로.

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