KR102388738B1 - 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세라믹 물질들로 구성된 타공 플레이트를 가스난로의 발열부 상측에 설치하여 열에너지의 효율 향상 및 연소과정에서 발생하는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO) 등과 같은 대기오염물질의 저감 효과를 향상시키도록 한 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트에 관한 것으로, 그 구체적인 구성은, 정방형상으로 이루어진 케이스의 측면 일측에 점화 및 가스유량 조절을 위한 노브가 설치되고 상기 노브의 타측에는 가스연료통이 삽입되는 연료교체구가 설치되며 내부에는 상기 연료교체구로 삽입되는 가스연료통과 일단부가 연결된 가스공급관이 설치되는 하우징;과, 상기 하우징의 상면 중앙에 상기 가스공급관의 타단부와 연결된 점화장치가 설치되는 버너;와, 상기 버너의 상측에 지지대를 매개로 설치되고 외주면에는 일정 패턴으로 다수개의 열 방출공이 형성되는 발열부;를 포함하여 이루어진 가스난로에 있어서, 상기 발열부의 상단부에 판형의 세라믹 타공 플레이트가 고정 결합되고, 상기 세라믹 타공 플레이트의 표면에는 중심부를 기점으로 일정 패턴을 갖는 다수개의 타공 홀이 형성되는 구조로 이루어진다.

Description

세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트{Perforated plate for gas stove using ceramic material}
본 발명은 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세라믹 물질들로 구성된 타공 플레이트를 가스난로의 발열부 상측에 설치하여 열에너지의 효율 향상 및 연소과정에서 발생하는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO) 등과 같은 대기오염물질의 저감 효과를 향상시키도록 한 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트에 관한 것이다.
주로 한국과 같이 사계절이 뚜렷한 기후조건에서는 겨울철 난방 가동이 필수조건이라고 할 수 있다. 이러한 난방 가동 형태를 살펴보면 중앙난방식, 개별난방식 등 다양한 방식으로 구분할 수 있으며, 대부분의 가정에서는 마루에 보일러 파이프를 깔거나 열선을 장착하여 난방을 하곤 한다.
한편, 일반 가정에서 주로 하는 난방 방식과는 달리 대형건물의 사무실 등에서는 중앙난방식 보일러를 사용하는 경우가 많고, 소형건물의 사무실 또는 상가 등에서는 전기난로나 가스난로 또는 석유난로를 사용하여 난방을 하는 경우가 많다.
하지만, 상기에서 열거한 난방 방식 중에서 전기난로의 경우에는 전기소모량이 상당하여 경제적으로 불리한 점이 많아 석유난로나 가스난로를 사용하는 경우가 대부분이긴 하나, 석유난로 또는 가스난로를 사용하다 보면 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO) 등이 발생하여 환경여건을 악화시키는 문제점이 나타나게 된다.
또한, 석유를 사용하는 난로의 경우는 사용자가 지속적으로 석유를 공급해줘야 하는 번거로움과 함께 가연성 물질인 석유를 사용하는 탓에 화재의 위험성에 무방비로 노출되어 있다.
특히, 기존의 전기난로의 경우에는 전기소모량이 상당하여 석유난로 또는 가스난로에 비해 유지비가 비교적 과다 소모될 뿐만 아니라, 효율성 측면에서 보더라도 발열 효율이 여타 난로에 비해 크게 떨어지는 문제점을 내포한다.
한국 공개특허공보 제10-2016-0116907호(버너 겸용 가스난로, 2016.10.10. 공개) 한국 공개특허공보 제10-2013-0089020호(난방용 가스난로, 2013.08.09. 공개) 한국 등록특허공보 제10-2180578호(난로기능을 겸한 다기능 휴대용 가스버너, 2020.11.18. 공고)
본 발명은 앞에서도 기술했다시피 종래의 석유난로나 전기난로 또는 가스난로를 사용하면서 수반되는 문제점들을 해소하기 위한 일환으로 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 1차 연소된 연소물을 세라믹 물질들로 구성된 타공 플레이트를 통해 2차 연소함으로써, 발열 효율 내지 난방 효율을 향상시킴과 동시에 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO) 등과 같은 대기오염물질을 현격히 저감할 수 있는 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트를 제공함에 있다.
이 밖에도 본 발명은 상기한 명확한 목적 이외에 본 명세서의 전반적인 기재로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트는, 정방형상으로 이루어진 케이스의 측면 일측에 점화 및 가스유량 조절을 위한 노브가 설치되고 상기 노브의 타측에는 가스연료통이 삽입되는 연료교체구가 설치되며 내부에는 상기 연료교체구로 삽입되는 가스연료통과 일단부가 연결된 가스공급관이 설치되는 하우징(120);과, 상기 하우징(120)의 상면 중앙에 상기 가스공급관의 타단부와 연결된 점화장치가 설치되는 버너(140);와, 상기 버너(140)의 상측에 지지대를 매개로 설치되고 외주면에는 일정 패턴으로 다수개의 열 방출공(164)이 형성되는 발열부(160);를 포함하여 이루어진 가스난로(100)에 있어서, 상기 발열부(160)의 상단부에 판형의 세라믹 타공 플레이트(180)가 고정 결합되고, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 표면에는 중심부를 기점으로 일정 패턴을 갖는 다수개의 타공 홀(182)이 형성되는 구조로 이루어진다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)는, 원형판체 또는 다각형판체 중에서 선택된 어느 하나의 형상으로 이루어질 수 있고, 상기 타공 홀(182)은, 원형 또는 다각형 중에서 선택된 어느 하나의 평면 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 타공 홀(182)은, 중심부를 기점으로 방사형으로 뻗쳐서 형성되거나, 또는 규칙적인 배열 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 상기 타공 홀(182)의 평면상 개별 면적을 모두 합한 값은, 세라믹 타공 플레이트(180)의 전체 면적 100% 대비, 60 - 80%에 해당하되, 상기 타공 홀(182)의 개별 면적 크기에 대한 단면적은, 타공 홀의 크기, 타공 홀 간의 간격, 타공 홀의 개수가 세라믹 타공 플레이트(180)의 크기에 관계없이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 5.0 - 8.0㎠에 해당하는 값으로 산출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 타공 홀(182)은, φ1.5 - φ7.0의 직경 크기로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 타공 홀(182)은, 사각형, 원추형, 사다리꼴형 중에서 선택된 어느 하나 이상의 수직단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 의하면, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)는, 산화알루미늄(Al2O3) 분말 35 - 80wt%, 산화규소(SiO2) 분말 15 - 60wt%, 산화마그네슘(MgO) 분말 0.3 - 3wt%, 기타 분말 0.5 - 4wt%를 포함하여 이루어질 수 있고, 상기 기타 분말은, 산화칼슘(CaO) 분말 100중량부 기준으로 산화티탄(TiO2) 분말 10 - 150중량부, 산화칼륨(K2O) 분말 10 - 80중량부, 산화철(FeO) 분말 10 - 50중량부가 혼합되어 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)는, a) 분말 성상의 세라믹 원료물을 소정의 물과 함께 스프레이 드라이어(spray dryer)에 구비된 챔버(chamber)로 투입시키고, 상기 챔버의 내부온도가 120 - 150℃인 상태에서 불순물을 함유한 수분을 증발시킨 다음, 불순물이 제거된 순수한 분체만을 수득하는 단계; b) 상기 a)단계의 분체를 금형 틀에 채워 넣고, 일정직경과 일정두께를 갖는 판형체로 성형하는 단계; c) 상기 b)단계의 판형체 표면에 중심부를 기점으로 다수개의 홀을 φ1.5 - φ7.0의 직경 크기로 타공하는 단계; 및 d) 상기 c)단계에서 다수개의 홀을 타공시켜 형성한 판형체를 1100 - 1400℃ 온도하에서 46 - 50시간 동안 소성하는 단계;를 거쳐 제조된다.
여기서, 상기 a)단계의 세라믹 원료물은, 산화알루미늄(Al2O3) 분말 35 - 80wt%, 산화규소(SiO2) 분말 15 - 60wt%, 산화마그네슘(MgO) 분말 0.3 - 3wt%, 기타 분말 0.5 - 4wt%를 포함하여 이루어짐이 바람직하고, 상기 기타 분말은, 산화칼슘(CaO) 분말 100중량부 기준으로 산화티탄(TiO2) 분말 10 - 150중량부, 산화칼륨(K2O) 분말 10 - 80중량부, 산화철(FeO) 분말 10 - 50중량부가 혼합되어 이루어짐이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 상기 b)단계의 판형체는, 원형판체 또는 다각형판체 중에서 선택된 어느 하나의 형상으로 이루질 수 있고, 상기 판형체의 홀은, 원형 또는 다각형 중에서 선택된 어느 하나의 평면 형상을 갖도록 타공시킬 수 있다.
또한, 상기 c)단계의 홀은, 판형체의 중심부를 기점으로 방사형으로 뻗치도록 타공시키거나, 또는 규칙적인 배열 형태로 타공시킬 수 있다.
아울러, 상기 c)단계에서 타공된 홀은, 사각형, 원추형, 사다리꼴형 중에서 선택된 어느 하나 이상의 수직단면 형상을 갖도록 형성시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 의하면, 상기 c)단계의 홀은, 평면상 개별 면적을 모두 합한 값이 판형체의 전체 면적 100% 대비, 60 - 80%에 해당하되, 상기 홀의 개별 면적 크기에 대한 단면적은, 홀의 크기, 홀 간의 간격, 홀의 개수가 판형체의 크기에 관계없이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 5.0 - 8.0㎠에 해당하는 값으로 산출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트는, 세라믹 물질들로 구성된 타공 플레이트를 가스난로의 발열부 상측에 설치하여 1차 연소된 연소물을 상기 타공 플레이트를 통해 2차 연소되게 함으로써, 발열 효율 내지 난방 효율의 극적인 향상을 기대할 수 있다.
또한, 유지비의 절감은 물론이고, 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO)와 같은 대기오염물질의 배출을 저감시킴으로써 대기 환경오염 문제를 일소할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트가 가스난로에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 측면도,
도 2는 도 1의 구성요소 중, 세라믹 타공 플레이트의 평면 형상을 나타낸 도면,
도 3은 도 1의 구성요소 중, 변형 실시예에 따른 세라믹 타공 플레이트의 평면 형상을 나타낸 도면,
도 4는 도 1의 구성요소 중, 세라믹 타공 플레이트의 수직단면 형상을 나타낸 A-A' 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트의 제조공정 순서를 나타낸 블록도.
본 발명은 세라믹 물질들로 구성된 타공 플레이트를 가스난로의 발열부 상측에 설치하여 열에너지의 효율 향상 및 연소과정에서 발생하는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO) 등과 같은 대기오염물질의 저감 효과를 향상시키도록 한 '세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트'에 관한 것으로, 이를 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 설명하면 아래와 같다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 해석되어서는 안 될 것이다.
- 아 래 -
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트가 가스난로에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 2는 도 1의 구성요소 중, 세라믹 타공 플레이트의 평면 형상을 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 구성요소 중, 변형 실시예에 따른 세라믹 타공 플레이트의 평면 형상을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1의 구성요소 중, 세라믹 타공 플레이트의 수직단면 형상을 나타낸 A-A' 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트의 제조공정 순서를 나타낸 블록도이다.
본 발명에 따른 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트는,
정방형상으로 이루어진 케이스의 측면 일측에 점화 및 가스유량 조절을 위한 노브가 설치되고 상기 노브의 타측에는 가스연료통이 삽입되는 연료교체구가 설치되며 내부에는 상기 연료교체구로 삽입되는 가스연료통과 일단부가 연결된 가스공급관이 설치되는 하우징(120);과, 상기 하우징(120)의 상면 중앙에 상기 가스공급관의 타단부와 연결된 점화장치가 설치되는 버너(140);와, 상기 버너(140)의 상측에 지지대를 매개로 설치되고 외주면에는 일정 패턴으로 다수개의 열 방출공(164)이 형성되는 발열부(160);를 포함하여 이루어진 가스난로(100)에 있어서,
상기 발열부(160)의 상단부에 판형의 세라믹 타공 플레이트(180)가 고정 결합되고, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 표면에는 중심부를 기점으로 일정 패턴을 갖는 다수개의 타공 홀(182)이 형성되는 구조로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따른 가스난로(100)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 외관을 이룸과 동시에 구성부품들을 받쳐주는 하우징(120), 불꽃이 점화되는 버너(140), 열을 발산하는 발열부(160) 및 세라믹 타공 플레이트(180)를 포함하여 구성된다.
상기 하우징(120)은 맨 하부에 구비되어 버너(140)와, 발열부(160)와, 세라믹 타공 플레이트(180)를 받쳐주는 역할과 더불어, 정방형상으로 이루어진 케이스의 측면 일측에 점화 및 가스유량 조절을 위한 노브가 설치되고 상기 노브의 타측에는 가스연료통이 삽입되는 연료교체구가 설치되며 내부에는 상기 연료교체구로 삽입되는 가스연료통과 일단부가 연결되는 가스공급관이 설치되는 구성으로 이루어진다.
상기 하우징(120)의 상면 중앙에 설치되는 버너(140)는 상기 가스공급관의 타단부와 연결되는 점화장치를 포함하여 이루어지며, 상기 발열부(160)는 버너(140)의 상측에 다수의 지지대를 매개로 설치되고 외주면에는 일정 패턴으로 다수개의 열 방출공(164)이 형성되는 구성으로 이루어진다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트는, 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 발열부(160)의 상단부에 세라믹 타공 플레이트(180)가 고정 결합되고, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 표면에는 중심부를 기점으로 다수개의 타공 홀(182)이 상기 타공 플레이트(180)의 이면까지 관통하여 형성된다.
본 발명의 변형 실시예에 따르면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 세라믹 타공 플레이트의 형상을 원형판체 또는 다각형판체 형상으로 형성할 수 있으며, 상기 타공 홀(182) 또한 원형 또는 다각형의 평면 형상을 갖도록 형성할 수 있다.
이와 더불어, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 타공 홀(182)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 중심부를 기점으로 방사형으로 뻗쳐서 형성되거나, 또는 도 3에 나타낸 바와 같이, 규칙적인 배열 형태로 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 타공 홀(182)은, 상기 타공 홀(182)의 평면상 개별 면적을 모두 합한 값이 세라믹 타공 플레이트(180)의 전체 면적 100% 대비, 60 내지 80%에 해당하되, 상기 타공 홀(182)의 개별 면적 크기에 대한 단면적이 타공 홀의 크기, 타공 홀 간의 간격, 타공 홀의 개수가 세라믹 타공 플레이트(180)의 크기에 관계없이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 5.0 내지 8.0㎠에 해당하는 값으로 산출되게 구성함이 바람직하다.
또한, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 타공 홀(182)은 φ1.5 내지 φ7.0의 직경 크기를 갖도록 형성함이 바람직하며, 비록 본 발명에서는 도 4에서와 같이, 타공 홀(182)의 수직단면 형상을 사각형으로 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 일단에서 타단으로 갈수록 단면적이 좁아지는 사다리꼴형 또는 원추형 등 다양한 수직단면 형상 중, 적절한 형상을 선택하고 그 선택된 형상으로 타공 홀을 형성시킬 수 있다.
가령, 상기 타공 홀(182)을 원추형으로 형성할 경우, 연소물이 타공 홀을 원활하게 유입되도록 하는 반면, 연소물이 타공 홀을 거쳐 외부로 배출되는 것이 지연되도록 함으로써 세라믹과의 접촉 효율을 더욱 높일 수 있는 상승된 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 세라믹 타공 플레이트(180)는 산화알루미늄(Al2O3)을 비롯한 다양한 종류의 세라믹 물질들로 구성된 것으로, 주요 특징으로는 완벽에 가까운 절연체로서 원적외선 방사는 물론이고, 인체에 해로운 전자파의 영향을 상당량 감소시킬 수 있다. 여기에 더해 세라믹 물질은 과열의 위험성이 낮고 반영구적인 수명을 갖는 특성이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)는 산화알루미늄(Al2O3) 분말 35 내지 80wt%, 산화규소(SiO2) 분말 15 내지 60wt%, 산화마그네슘(MgO) 분말 0.3 내지 3wt%, 기타 분말 0.5 내지 4wt%를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기에서 열거한 원료 중에서 기타 분말은 산화칼슘(CaO) 분말 100중량부 기준으로 산화티탄(TiO2) 분말 10 내지 150중량부, 산화칼륨(K2O) 분말 10 내지 80중량부, 산화철(FeO) 분말 10 내지 50중량부가 혼합되어 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 세라믹 타공 플레이트(180)를 통해 발열 효율 및 연소시 발생하는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO)와 같은 대기오염물질의 저감 효과를 향상시킬 수 있다. 이를 위해서, 본 발명의 세라믹 타공 플레이트(180)는 후술되는 방법에 따라 제조됨이 바람직하다.
도 5를 참고하여 설명하면, 우선 분말 성상의 세라믹 원료물을 소정의 물과 함께 스프레이 드라이어(spray dryer)에 구비된 챔버(chamber)로 투입시키고, 상기 챔버의 내부온도가 120 내지 150℃인 상태에서 불순물을 함유한 수분을 증발시킨 다음, 불순물이 제거된 순수한 분체만을 수득한다.
이때, 상기 챔버의 내부온도가 120℃ 미만일 경우에는 세라믹 원료물에 포함된 각종 불순물의 제거가 미미하고, 상기 챔버의 내부온도가 150℃를 초과할 경우에는 세라믹 원료물에 함유된 유효성분까지 증발될 수 있으므로, 상기 챔버의 내부온도는 120℃에서 150℃ 사이를 유지하는 것이 바람직하다.
다음으로, 불순물이 제거된 순수한 분체가 수득되면 상기 분체를 금형 틀에 채워 넣고, 일정직경과 일정두께를 갖는 판형체로 성형한다. 이때, 상기 판형체는 선택적으로 원형판체 또는 다각형판체 형상으로 성형할 수 있다.
성형이 완료되면, 상기 판형체의 표면에 도 2와 같이, 중심부를 기점으로 방사형으로 뻗치는 형태가 되도록 타공하거나 또는 도 3과 같이, 규칙적인 배열 형태가 되도록 타공한다. 이때, 타공된 홀은 φ1.5 내지 φ7.0의 직경 크기인 것이 바람직하다. 이는 연소물과 판형체와의 접촉 효율을 보다 향상시킬 수 있는 수치 범위이기 때문이다.
이때, 상기 홀은 평면상 개별 면적을 모두 합한 값이 판형체의 전체 면적 100% 대비, 60 내지 80%에 해당하되, 상기 홀의 개별 면적 크기에 대한 단면적은 홀의 크기, 홀 간의 간격, 홀의 개수가 판형체의 크기에 관계없이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 5.0 내지 8.0㎠에 해당하는 값으로 산출되게 구성할 수 있다. 이는 판형체의 크기가 변화하더라도 열에너지의 효율 및 대기오염물질의 저감 효과가 낮아지거나 상실되지 않도록 하기 위함이다.
상기한 홀은 도 4에 나타낸 바와 같이, 효율성 측면을 고려하면 사각형의 수직단면 형상을 갖도록 형성시킴이 바람직하나, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 사다리꼴형 또는 원추형의 수직단면 형상을 갖도록 형성시킬수도 있다.
한편, 다수개의 홀을 타공시켜 형성한 판형체는 1100 내지 1400℃ 온도하에서 46 내지 50시간 동안 소성함으로써, 본 발명에 따른 세라믹 타공 플레이트(180)를 완성할 수 있다.
이때, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)를 제조하기 위한 소성온도와 소성시간이 증가할수록 강도가 강해지는 특성을 갖지만, 그 소성온도가 1400℃를 초과하거나 50시간을 초과하여 소성할 경우에는 기능적 특성을 발휘하는 유효성분 대부분이 파괴되어 본 발명의 목적인 열에너지의 효율 증대 및 대기오염 저감 특성을 달성하기가 어렵다.
따라서, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 소성시간은 1100 내지 1400℃ 온도에서 48시간 내외, 즉 46 내지 50시간이 바람직하다. 상기한 세라믹 타공 플레이트(180)의 소성을 46 내지 50시간 범위 내에서 수행할 경우 열 변형 방지 효과와 더불어 세라믹 원료물을 구성하는 각 물질들의 조직이 최적의 침상 구조를 이루게 되면서 내구성이 월등해지고, 이와 동시에 수분에 의해 소지의 팽창이 작아져 소성되는 과정이나, 소성 후에 생길 수 있는 크랙 현상을 사전에 방지할 수 있게 된다.
이와는 반대로, 소성온도가 1100℃ 미만이거나 46시간 미만으로 소성할 경우에는 강도가 현격히 저하되어 고온의 열에 의해 쉽게 변형되거나 심할 경우 파손되는 문제가 나타난다.
또한, 본 발명에 따른 세라믹 타공 플레이트(180)의 두께는 4.5 내지 5.5T가 되도록 형성함이 바람직하다. 이는 최적의 발열 효율과 대기오염물질 저감에 따른 효율성의 극대화를 위함이며, 만일 상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 두께가 4.5T 미만이거나 5.5T를 초과할 경우에는 상술한 바와 같은 최적의 발열 효율성 및 대기오염물질의 저감에 따른 효율성의 극대화를 실현하기가 곤란하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 세라믹 원료물을 구성하는 각 물질의 최적 혼합비는, 산화알루미늄(Al2O3) 분말 35 내지 80wt%, 산화규소(SiO2) 분말 15 내지 60wt%, 산화알루미늄(MgO) 분말 0.3 내지 3wt%, 기타 분말 0.5 내지 4wt%이다.
여기서, 상기 산화알루미늄(Al2O3) 분말은 본 발명의 세라믹 타공 플레이트(180)의 내구성 향상을 도모하기 위한 차원에서 함유되며, 분말 형태로 총 wt% 대비 35 내지 80wt%가 함유된다.
상기 산화알루미늄 분말이 총 wt% 대비 35wt% 미만으로 함유될 경우에는 내구성 향상 효능이 미미하고, 반대로 상기 산화알루미늄 분말이 총 wt% 대비 80wt%를 초과하여 함유될 경우에는 상대적으로 다른 원료들의 함량 비율이 낮아져 내구성 향상 이외의 효능 발현이 곤란하다.
상기 산화규소(SiO2)는 실리콘과 산소로 구성된 광물의 한 종류로 전 세계 대부분의 광물과 토양에서 결정형 또는 비결정형 형태로서 발견된다. 또한, 상기 산화규소는 전기저항성 등의 특성이 높은 물질이기도 하다. 상기한 특성을 갖는 산화규소는 분말 형태로서 총 wt% 대비 15 내지 60wt%가 함유된다.
상기 산화마그네슘(MgO)은 열 전도성을 극대화시키기 위한 차원에서 함유되는 것으로, 본 발명에서는 분말 형태로 총 wt% 대비 0.3 내지 3wt%가 함유된다.
한편, 상기 기타 분말은 총 wt% 대비 0.5 내지 4wt%가 함유되는데, 구체적인 성분들을 살펴보면, 산화칼슘(CaO) 분말 100중량부 기준으로 산화티탄(TiO2) 분말 10 내지 150중량부, 산화칼륨(K2O) 분말 10 내지 80중량부, 산화철(FeO) 분말 10 내지 50중량부가 혼합되어 이루어질 수 있다.
상술한 내용을 요약하면, 본 발명은 세라믹 물질들로 구성된 타공 플레이트를 가스난로의 발열부 상측에 설치하여 1차 연소된 연소물을 상기 타공 플레이트를 통해 2차 연소되게 함으로써, 발열 효율 내지 난방 효율의 극적인 향상을 기대할 수 있다.
또한, 유지비의 절감효과는 물론이고, 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO)와 같은 대기오염물질의 배출을 저감시킴으로써 날로 심각해지는 환경오염 문제를 일소하는 데 크게 기여할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트에 대한 실시예를 첨부도면과 함께 설명하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 자명하다.
100 : 가스난로 120 : 하우징
140 : 버너 160 : 발열부
164 : 열 방출공 180 : 세라믹 타공 플레이트
182 : 타공 홀

Claims (13)

  1. 정방형상으로 이루어진 케이스의 측면 일측에 점화 및 가스유량 조절을 위한 노브가 설치되고 상기 노브의 타측에는 가스연료통이 삽입되는 연료교체구가 설치되며 내부에는 상기 연료교체구로 삽입되는 가스연료통과 일단부가 연결된 가스공급관이 설치되는 하우징(120);과, 상기 하우징(120)의 상면 중앙에 상기 가스공급관의 타단부와 연결된 점화장치가 설치되는 버너(140);와, 상기 버너(140)의 상측에 지지대를 매개로 설치되고 외주면에는 일정 패턴으로 다수개의 열 방출공(164)이 형성되는 발열부(160);를 포함하여 이루어진 가스난로(100)에 있어서,
    상기 발열부(160)의 상단부에 판형의 세라믹 타공 플레이트(180)가 고정 결합되고, 상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 표면에는 중심부를 기점으로 일정 패턴을 갖는 다수개의 타공 홀(182)이 형성되며,
    상기 세라믹 타공 플레이트(180)는 산화알루미늄(Al2O3) 분말 35 - 80wt%, 산화규소(SiO2) 분말 15 - 60wt%, 산화마그네슘(MgO) 분말 0.3 - 3wt%, 기타 분말 0.5 - 4wt%를 포함하여 이루어지고, 상기 기타 분말은 산화칼슘(CaO) 분말 100중량부 기준으로 산화티탄(TiO2) 분말 10 - 150중량부, 산화칼륨(K2O) 분말 10 - 80중량부, 산화철(FeO) 분말 10 - 50중량부가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 세라믹 타공 플레이트(180)는, 원형판체 또는 다각형판체 중에서 선택된 어느 하나의 형상으로 이루어지고,
    상기 타공 홀(182)은, 원형 또는 다각형 중에서 선택된 어느 하나의 평면 형상을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 타공 홀(182)은, 중심부를 기점으로 방사형으로 뻗쳐서 형성되거나, 또는 규칙적인 배열 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 타공 홀(182)의 평면상 개별 면적을 모두 합한 값은, 세라믹 타공 플레이트(180)의 전체 면적 100% 대비, 60 - 80%에 해당하되,
    상기 타공 홀(182)의 개별 면적 크기에 대한 단면적은, 타공 홀의 크기, 타공 홀 간의 간격, 타공 홀의 개수가 세라믹 타공 플레이트(180)의 크기에 관계없이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 5.0 - 8.0㎠에 해당하는 값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 타공 홀(182)은, φ1.5 - φ7.0의 직경 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 세라믹 타공 플레이트(180)의 타공 홀(182)은, 사각형, 원추형, 사다리꼴형 중에서 선택된 어느 하나 이상의 수직단면 형상을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 세라믹 타공 플레이트(180)는,
    a) 분말 성상의 세라믹 원료물을 소정의 물과 함께 스프레이 드라이어(spray dryer)에 구비된 챔버(chamber)로 투입시키고, 상기 챔버의 내부온도가 120 - 150℃인 상태에서 불순물을 함유한 수분을 증발시킨 다음, 불순물이 제거된 순수한 분체만을 수득하는 단계;
    b) 상기 a)단계의 분체를 금형 틀에 채워 넣고, 일정직경과 일정두께를 갖는 판형체로 성형하는 단계;
    c) 상기 b)단계의 판형체 표면에 중심부를 기점으로 다수개의 홀을 φ1.5 - φ7.0의 직경 크기로 타공하는 단계; 및
    d) 상기 c)단계에서 다수개의 홀을 타공시켜 형성한 판형체를 1100 - 1400℃ 온도하에서 46 - 50시간 동안 소성하는 단계;를 거쳐 제조된 것을 특징으로 하는 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 a)단계의 세라믹 원료물은,
    산화알루미늄(Al2O3) 분말 35 - 80wt%, 산화규소(SiO2) 분말 15 - 60wt%, 산화마그네슘(MgO) 분말 0.3 - 3wt%, 기타 분말 0.5 - 4wt%를 포함하여 이루어지고,
    상기 기타 분말은, 산화칼슘(CaO) 분말 100중량부 기준으로 산화티탄(TiO2) 분말 10 - 150중량부, 산화칼륨(K2O) 분말 10 - 80중량부, 산화철(FeO) 분말 10 - 50중량부가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 b)단계의 판형체는, 원형판체 또는 다각형판체 중에서 선택된 어느 하나의 형상으로 이루어지고,
    상기 판형체의 홀은, 원형 또는 다각형 중에서 선택된 어느 하나의 평면 형상을 갖도록 타공되는 것을 특징으로 하는 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 c)단계의 홀은, 판형체의 중심부를 기점으로 방사형으로 뻗치도록 타공시키거나, 또는 규칙적인 배열 형태로 타공시킨 것을 특징으로 하는 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 c)단계의 홀은, 평면상 개별 면적을 모두 합한 값이 판형체의 전체 면적 100% 대비, 60 - 80%에 해당하되,
    상기 홀의 개별 면적 크기에 대한 단면적은, 홀의 크기, 홀 간의 간격, 홀의 개수가 판형체의 크기에 관계없이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 5.0 - 8.0㎠에 해당하는 값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 c)단계에서 타공된 홀은, 사각형, 원추형, 사다리꼴형 중에서 선택된 어느 하나 이상의 수직단면 형상을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 소재를 이용한 가스난로용 타공 플레이트.
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