KR20100028617A - 가열로 및 이를 이용한 탄화목 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버너에 의하여 내부 공간이 가열되는 원통형의 내통과, 내통이 삽입되어 내통의 외면과 이격되게 구성되고, 일측 선단에 배출구가 형성된 밀폐된 원통형의 외통과, 내통의 외면과 상기 외통의 내면 사이에 구성되고 일측면이 내통 외면에 일체형으로 구성된 나선형의 스크류로 구성된 가열로와; 버너에 의하여 내부 공간이 가열되는 원통형의 내통과, 내통이 삽입되어 내통의 외면과 이격되게 구성되고 일측 선단에 배출구가 형성된 밀폐된 원통형의 외통과, 내통의 외면과 상기 외통의 내면 사이에 구성되고 일측면이 내통 외면에 일체형으로 구성된 나선형의 스크류가 구성된 가열로와, 배출구와 일측이 연통 구성되어 가열로에서 가열된 가열공기가 송풍 충진되고, 내부 하면에 레일이 형성된 탄화로가 구성된 가열로를 이용한 탄화목 제조장치에 관한 것으로서, 공기를 내통에서 1차 가열하고 가열된 공기를 내통과 외통 사이에서 2차 가열함으로써 적은 열량으로도 공기를 고온으로 상승시킬 수 있고, 가열 공기를 집열통에 충진한 후 다시 가열로로 환원 사용함으로써 에너지가 절감되고, 가열로와 탄화로가 분리되어 가열작업과 가압작업을 동시에 수행할 수 있어서 탄화목의 생산 능률이 좋은 효과가 있다.

Description

가열로 및 이를 이용한 탄화목 제조장치{Heating Furnace And Device Of Carbonized Wood Using There}

본 발명은 가열로 및 이를 이용한 탄화목 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내통과 외통의 2중 원통형으로 구성되고 내통과 외통 사이에 스크류가 구성된 가열로에 관한 것과; 상기 가열로에서 가열된 가열공기를 탄화로에서 사용하여 목재를 탄화하고, 탄화로에서 배출되는 배출공기의 수분을 응축수탱크에서 회수하여 건조된 배출공기를 가열로로 환원 사용하는 가열로를 이용한 탄화목 제조장치에 관한 것이다.

탄화목이란 목재를 고온의 탄화로에서 처리한 목재로 1990년대 유럽의 핀란드, 네덜란드, 프랑스 및 독일에서 연구가 진행되어 핀란드의 목재 기술연구소(VTT)에서 최초로 상용화 및 대량 생산을 하여 수출을 시작하였다.

탄화목은 대부분 소나무, 가문비나무(spruce; 스프러스), 참나무, 자작나무, 물푸레나무 등과 같은 나무를 건축장식재로 가공하여 생산된 목재나 목재를 생산하고 남은 자투리 나무를 마루재 또는 벽장식재 등과 같은 건축 내·외장재 형태로 가공하여 탄화목 가열로에서 탄화시켜 제조하고 있다.

탄화목은 목재를 200℃ 내외의 온도로 고온 가압처리를 하면 목재의 성분 중 산소 음이온계 물질로서 스스로 매우 활발한 반응을 일으키며 산화력이 매우 뛰어나고 인체에 무해한 천연물질인 수산기(水酸基: Hydroxyl)의 농도가 낮아져 목재의 방흡습성 및 치수 안정성이 높아지며, 고온 처리를 하는 과정에서 화학 반응이 발생하여 목재 부후균(腐朽菌)이 좋아하는 영양 물질이 감소되어 균류 및 충류가 목재 내부에서 번식하는 것을 막아게 되어 열처리된 목재는 경도(硬度), 항압성(抗壓性), 내부성(耐腐性), 내후성(耐朽性) 및 내구성(耐久性)이 높아져서 부패, 변색, 균열 및 변형 등이 적은 장점이 있다.

탄화목은 탄화 처리를 하는 과정에서 색상이 어두운 색으로 변하며 비용이 많이 들어 가격이 비싸다는 단점이 있으나 화학 약품을 전혀 사용하지 않고 환경 오염에도 영향을 미치지 않는 방부목과 전혀 다른 목재의 친환경 제품이다.

탄화목은 목재가 탄화되면서 상대적으로 단단한 부분이 덜 탄화되어 나무의 옹이나 나이테가 연출되어 자연스러운 질감과 아름다움을 연출한다.

상기 탄화목을 제조할 경우에는 목재를 반드시 고온의 탄화로에서 일정시간 정치하여 목재의 함량을 줄이면서 탄화하게 된다.

종래기술의 탄화목 제조장치를 살펴보면, 한국공개특허공보 제10-2009-0083797호의 탄화목 마루재 제조장치(200)의 구성은 종래기술의 탄화목 제조장치의 상태도인 도 1과 같이, 박스형태로 구성된 본체의 내부 상부에 복수 개의 히터(210)가 구성되고, 상기 히터(210) 하부에 복수 개의 물통(220)이 구성되며, 본체의 내부 하부에는 이송차용 레일(230)과 환풍기(240)가 설치되어 있으며, 본체의 내부 상부와 하부 및 벽면에는 센서(250)로 구성되어 있다.

상기의 종래기술은 목재를 소정 규격의 마루재(100)로 가공하여, 이송차(300) 위에 적재판(400)을 적치하고, 상기 적재판(400) 위에 마루재(100)를 통풍이 잘 되도록 1∼3mm의 틈을 두고 적치하여, 레일(230)을 통하여 이송차(300)를 제조장치(200) 내부로 이송한 후 제조장치(200) 내부에 안치하여 밀폐한 후 히터(210)를 가동하여 제조장치(200)의 내부 온도를 시간당 온도를 10℃씩 상승시켜 제조장치(200)의 내부온도가 190℃에 달하도록 한 후 일정시간이 경과되면 제조장치(200)의 내부 온도를 천천히 낮추어 탄화목 마루재를 제조하고 있다.

상기의 종래기술의 탄화목 마루재 제조장치는 가열로와 탄화로가 하나의 장치 내에 구성되어 즉 본체가 가열로와 탄화로를 겸하는 구성으로 되어 있다.

즉, 본체 내부의 상부에 구성된 히터가 밀폐된 본체의 내부 공기를 가열함으로써 본체가 가열로가 되면서 내부의 공기가 가열되어 가열된 공기의 팽창으로 인하여 밀폐된 본체의 내부는 가압되어 본체가 탄화로의 작용을 하게 되는 구성이 된다.

상기 종래기술의 가열로는 도자기 제작용 가마를 이용하여 가열로로 사용한 것이므로 탄화목을 제작함에 있어서 다음과 같은 문제점이 있다.

상기와 같이 종래기술은 가열로는 평면 가열로로서 열흡수 면적이 작아 히터의 열손실이 많은 문제점이 있다.

또한, 종래기술은 가열로와 탄화로가 하나의 본체로 구성되어 히터의 고온이 마루재에 직접 방사되어 직접 마루재 즉 탄화를 위한 목재에 직접 접촉하게 되는 문제점이 있다.

또한, 종래기술은 히터의 열풍이 한 방향에서 집중 방사됨으로써 본체 내부의 온도 분포가 균일하지 아니하여 마루재의 적재 위치에 따라 탄화의 정도가 상이한 문제점이 있다.

또한, 종래기술은 마루재의 탄화를 위하여 가열과 가압을 하나의 본체에서 이루어져서 한번 마루재를 장입 한 후 탄화목이 완성될 때까지 다른 공정을 수행할 수 없어 연속작업이 곤란한 문제점이 있다.

또한, 종래기술은 탄화목의 수분 탈취 곤란 및 연속 생산이 불가능으로 인하여 작업효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 종래기술은 가열 공기가 본체 내의 마루재를 가열하여 마루재 내의 수분을 탈취하여도 가열 공기 내의 수분을 회수하는 장치가 구성되지 아니하여 마루재의 수분을 감소시키기가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 가열로를 내통과 외통의 2중 원통형으로 구성하고, 내통에서 공기를 1차 가열하고 가열된 공기를 집열통에서 집열한 후 집열된 가열공기를 다시 가열로의 내통과 외통 사이로 환원하여 2차 가열하는데 있고; 또한 상기 가열로는 열풍을 생산하며 가열된 가열공기로 탄화로에서 목재를 가열하여 목재가 직접 히터의 고온이 접촉되지 않게 하고, 탄화로에서 배출되는 배출공기 내의 수분을 응축수탱크에서 회수하여 수분이 회수된 공기를 가열로로 환원 사용하는데 있다.

본 발명은 가열로에 있어서, 버너에 의하여 내부 공간이 가열되는 원통형의 내통과; 상기 내통이 삽입되어 내통의 외면과 이격되게 구성되고, 일측 선단에 배출구가 형성된 밀폐된 원통형의 외통과; 상기 내통의 외면과 상기 외통의 내면 사이에 구성되고 일측면이 내통 외면에 일체형으로 구성된 나선형의 스크류가 구성되는 것이다.

또한, 본 발명은 가열로에 있어서, 상기 내통의 전면부와 일측이 연통 구성되고 상기 외통의 후부와 타측이 연통 구성되어, 내통에서 가열된 공기를 집열하고, 집열된 공기를 다시 외통 내부로 환원하는 집열통이 구성되는 것이다.

또한, 본 발명은 탄화목 제조장치에 있어서, 버너에 의하여 내부 공간이 가열되는 원통형의 내통과, 상기 내통이 삽입되어 내통의 외면과 이격되게 구성되고 일측 선단에 배출구가 형성된 밀폐된 원통형의 외통과, 상기 내통의 외면과 상기 외통의 내면 사이에 구성되고 일측면이 내통 외면에 일체형으로 구성된 나선형의 스크류가 구성된 가열로와; 상기 배출구와 일측이 연통 구성되어 가열로에서 가열된 가열공기가 송풍 충진되고, 내부 하면에 레일이 형성된 탄화로가 구성되는 것이다.

또한, 본 발명은 탄화목 제조장치에 있어서, 상기 내통의 전면부와 일측이 연통 구성되고 상기 외통의 후부와 타측이 연통 구성되어, 내통에서 가열된 공기를 집열하고, 집열된 공기를 다시 외통 내부로 환원하는 집열통이 구성되는 것이다.

또한, 본 발명은 탄화목 제조장치에 있어서, 상기 탄화로의 타측이 상기 외통의 후부와 연통 구성되어, 탄화로에서 배출되는 배출공기가 외통 내부로 환원되는 것이다.

또한, 본 발명은 탄화목 제조장치에 있어서, 상기 탄화로의 타측과 외통의 후부와의 연통 구성의 중간에 응축수탱크가 구성되는 것이다.

또한, 본 발명은 탄화목 제조장치에 있어서, 내통의 내부 온도를 감지하는 온도감지기와; 상기 집열통의 내부 온도를 감지하는 온도감지기와; 상기 탄화로의 내부 온도를 감지하는 온도감지기와; 상기 탄화로의 내부 압력을 감지하는 압력센서와; 상기 온도감지센서 및 압력센서에서 감지된 온도 및 압력에 따라 버너 및 송풍팬을 제어하는 제어장치가 구성되는 것이다.

본 발명의 가열로는 공기를 내통에서 1차 가열하고 가열된 공기를 내통과 외통 사이에서 2차 가열함으로써 적은 열량으로도 공기를 고온으로 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 가열로는 2차 가열 공기가 스크류에 의하여 내통의 외면 접촉되는 면적과 시간이 확대되어 적은 열량으로도 공기를 고온으로 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 가열로는 2차 가열 공기가 내통의 열이 전도된 스크류에 의하여 가열되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 탄화목 제조장치는 가열로에서 가열된 가열공기를 탄화로에 송풍하여 목재가 직접 버너의 고온과 접촉되지 않아 목재가 균질되게 탄화하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 탄화목 제조장치는 가열로에서 가열된 공기가 집열통에 충진된 후 다시 가열로로 환원하면서 재가열하여 에너지의 절감 효과가 있다.

또한, 본 발명의 탄화목 제조장치는 목재의 탄화를 위하여 가열로와 탄화로가 분리되어 가열작업과 탄화작업을 동시에 수행할 수 있어서 작업능률이 좋은 효과가 있다.

또한, 본 발명의 탄화목 제조장치는 탄화로에서 목재를 탄화하여 다습하여진 가열 공기에 존재하는 수분을 응축수탱크에서 회수하여 건조한 공기를 환원 사용함으로써 에너지의 절감 효과가 있다.

또한, 본 발명의 탄화목 제조장치는 가열로의 가열공기가 탄화로로 송풍되면서 희석되어 온도가 균일하게 되는 효과가 있다.

도 1: 종래기술의 탄화목 제조장치의 상태도.
도 2: 본 발명의 가열로 및 집열통의 상태도.
도 3: 본 발명의 가열로의 A-A 단면도.
도 4: 본 발명의 가열로를 이용한 탄화목 제조장치 상태도.
도 5: 본 발명의 탄화로 내에 대차가 정치된 상태도.
도 6: 본 발명의 응축수 탱크 상태도.

본 발명은 가열로 및 집열통의 상태도인 도 2에서와 같이, 가열로(10)는 본체와 버너(12)로 구성되고, 본체는 내통(14), 외통(11) 및 스크류(13)로 구성된다.

상기 가열로(10)는 열발생장치로서 원통형으로 구성되는 밀폐형으로서, 내통(14)은 대체적으로 원통형으로 구성되는데 후부는 일정거리 동안 동일한 직경을 유지하다가 전부의 부근에서 직경이 감소하는 깔데기의 형상으로 구성되어 전부가 후부보다 직경이 작게 구성된다.

상기 내통(14)의 후부에 인접하게 버너(12)가 구성되며, 상기 버너(12)로서 후부를 통하여 내통(14)의 내부 공간에 화염을 방사하여 내통(14)의 내부공간을 가열하여 내부 공기가 가열된다.

상기 외통(11)은 내통(14)가 동일한 형상으로서 내통(14) 보다 크게 구성되며, 내통(14)이 삽입되어 내통(14)의 외면과 이격되게 구성되고, 일측 선단에 배출구(17)가 형성되며 밀폐된 원통형으로서 내통(14)의 외주를 밀폐하게 한다.

상기 외통(11) 및 내통(14)의 단면은 4각형, 5각형, 다각형 등으로 구성될 수 있으며 생산성 등을 감안할 때 원통형이 바람직하다.

상기 스크류(13)는 나선형으로서 내통(14)의 외면과 외통(11)의 내면 사이에 구성되고 일측면이 내통(14) 외면에 일체형으로 구성된다.

상기 스크류(13)는 단일 나선형으로 구성되거나 2중 또는 3중 나선형 등으로 구성될 수도 있으며, 스크류(13)의 나선수 만큼 다음에 설명하는 2차 과열공기를 분산 가열할 수가 있게 된다.

상기 스크류(13)는 판형으로서 내통(14)의 외면에 밀착 고정 구성되며 버너(12)에서 발생된 열의 흡수가 잘 되도록 스테인레스의 재질로 하는 것이 바람직하다.

상기 스크류(13)는 외통(11)의 내면에 밀착 고정 구성될 수도 있으나 내통(14)의 외면에 밀착 고정 구성되는 것이 바람직하다.

상기 버너(12)는 내통(14)의 후부에서 화염이 진입하는 입구를 통하여 가열로 내통(14)의 내로 화염을 방사하여 내통(14)의 내의 공기를 150~300℃로 가열하며, 가스 버너 또는 석유 버너 또는 히터 등으로 구성될 수 있다.

상기 집열통(20)은 내통(14)의 전면부와 일측 하부가 연통 구성되고 외통(11)의 후반부와 타측 상부가 연통 구성되며, 내통(14)에서 가열된 공기를 집열하고, 집열된 공기를 다시 외통(11) 내부로 환원한다.

상기 집열통(20)은 에서 버너(12)에 의하여 가열된 공기를 내통(14)의 출구를 통하여 흡수하여 집열하고 집열된 공기를 집열통(20)의 출구를 통하여 다시 외통(11)의 후부 내부 즉 내통(14)과 외통(11) 사이로 환원한다.

상기 내통(14)과 집열통(20)을 연통하는 구성과 외통(11)과 집열통(20)을 연통하도록 하는 구성은 파이프의 외부에 단열재를 구성하여 파이프 내부의 온도가 외부로 전달이 적게 되게 구성한다.

상기 내통(14)의 내부 공간은 버너(12)에 의하여 공기를 직접가열하는 1차 가열부(15)가 되며 외통(11)의 내부 즉 내통(14)과 외통(11) 사이의 공간은 1차 가열된 공기를 두번째로 가열하는 차 가열부(16)가 된다.

상기 내통(14)에서 집열통(20)으로 연통되는 연통로 또는 집열통(20)에서 외통(11)로 연통되는 연통로에는 밸브가 구성되어 제어장치의 신호에 따라 연통로를 개방하거나 폐쇄하여 내통(14) 내부 즉 1차 가열부(15)에서 가열된 가열공기가 집열통(20)에 집열되게 하거나 집열통(20)에 집열된 공기가 내통(14)과 외통(11) 사이 즉 차 가열부(16)로 환원되게 한다.

상기 내통(14)과 외통(11) 사이 즉 차 가열부(16)에 스크류(13)가 구성되어 집열통(20)에서 배출되어 외통(11)의 후부로 환원된 가열공기는 스크류(13)의 안내에 따라 내통(14)의 외주면을 나선형으로 회전하면서 진행하게 됨으로써 가열된 내통(14)과 열교환을 하게 되어 재가열된다.

상기 스크류(13)는 내통(14)과 외통(11) 사이에서 가열공기의 안내로를 형성하게 되는 것이다.

상기 내통(14) 내부에는 내통(14)의 내부 온도를 감지하는 온도감지기 및 집열통(20) 내부에는 집열통(20)의 내부 온도를 감지하는 온도감지기가 구성되고 가열로 외부에 제어장치가 구성되어, 내통(14)의 온도감지기 및 집열통(20)의 온도감지기에 의하여 감지된 온도에 따라 제어장치가 버너(12), 송풍팬 및 밸브를 제어하고, 가열로(10)의 온도에 따라 필요로 하는 가열공기를 집열통(20)에서 가열로(10)로 환원하게 한다.

상기 집열통(20)은 밀폐된 원통형상, 정방형상 또는 다각형상 등으로 구성되며 집열된 가열공기의 열손실을 방지하기 위하여 외부면에 단열재 등으로 구성할 수도 있다.

본 발명의 가열로는 공기를 내통에서 1차 가열하고 가열된 공기를 내통과 외통 사이에서 2차 가열하면서 2차 가열 공기가 스크류에 의하여 내통의 외면 접촉되는 즉 열흡수면적과 시간이 확대되어 버너(12)의 적은 열량으로도 공기를 고온으로 가열하수 있게 된다.

또한, 2차 가열 공기는 내통의 열이 전도된 스크류에 의하여 열교환되어 가열된다.

본 발명은 가열로(10)에서 가열된 공기를 탄화로(30)에 송풍되고 남은 가열 공기를 집열통(20) 충진한 후 다시 가열로(10)로 환원 사용함으로써 에너지의 절감할 수 있다.

본 발명의 가열로가 구성된 탄화목 제조장치는 본 발명의 가열로를 이용한 탄화목 제조장치 상태도인 도 4, 본 발명의 탄화로 내에 대차가 정치된 상태도인 도 5 및 본 발명의 응축수탱크 상태도인 도 6에서와 같이,

본 발명의 가열로(10)가 구성된 탄화목 제조장치는 열발생장치, 탄화목 생산장치 및 열환원장치로 대별하며, 상기 열발생장치는 가열로(10) 및 집열통(20)으로 구성되고, 탄화목 생산장치는 탄화로(30)로 구성되며, 열환원장치는 응축수탱크(40)로 구성된다.

상기 가열로(10)는 본체와 버너(12)로 구성되고, 본체는 내통(14), 외통(11) 및 스크류(13)로 구성된다.

상기 가열로(10)는 버너(12)에 의하여 내부 공간이 가열되는 원통형의 내통(14)과, 상기 내통(14)이 삽입되어 내통(14)의 외면과 이격되게 구성되고 일측 선단에 배출구(17)가 형성된 밀폐된 원통형의 외통(11)과, 상기 내통(14)의 외면과 상기 외통(11)의 내면 사이에 구성되고 일측면이 내통(14) 외면에 일체형으로 구성된 나선형의 스크류(13)가 구성된다.

상기 집열통(20)은 상기 내통(14)의 전면부와 일측이 연통 구성되고 상기 외통(11)의 후반부와 타측이 연통 구성되어, 내통(14)에서 가열된 공기를 집열하고, 집열된 공기를 다시 외통(11) 내부로 환원하게 구성된다.

상기 내통(14) 내부에는 내통(14)의 내부 온도를 감지하는 온도감지기 및 집열통(20) 내부에는 집열통(20)의 내부 온도를 감지하는 온도감지기가 구성되고 가열로 외부에 제어장치가 구성되어, 내통(14)의 온도감지기 및 집열통(20)의 온도감지기에 의하여 감지된 온도에 따라 제어장치가 버너(12), 송풍팬 및 밸브를 제어하고, 가열로(10)의 온도에 따라 필요로 하는 가열공기를 집열통(20)에서 가열로(10)로 환원하게 된다.

상기 내통(14)과 집열통(20)을 연통하는 구성과 외통(11)과 집열통(20)을 연통하도록 하는 구성은 파이프의 외부에 단열재를 구성하여 파이프 내부의 온도가 외부로 전달이 적게 되게 구성한다.

상기의 내통(14), 외통(11), 스크류(13), 버너(12), 집열통(20), 가열공기의 집열과 환원에 관한 구성, 온도감지기, 제어장치, 내통(14)과 집열통(20)을 연통하는 구성과 외통(11)과 집열통(20)을 연통하도록 하는 구성에 관한 것은 상기의 가열로(10)에서 설명한 것과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 탄화로(30)는 가열로(10)에서 가열된 가열공기를 송풍받아 목재를 탄화시키는 장치로서 일측이 가열로의 전부 일측과 연통 구성되어 가열로(10)에서 가열된 가열공기가 송풍되어 충진된다.

즉 상기 탄화로(30)는 상기 외통(11)의 배출구(17)와 일측이 연통 구성되어 가열로(10)에서 가열된 가열공기가 송풍 충진된다.

상기 탄화로(30)는 원통형으로 구성되어 밀폐되고 내부 하면에는 목재를 탄화로(30) 내부로 입출고하기 위한 대차(33)가 다니는 레일(32)이 탄화로(30)의 길이 방향으로 형성되어 있다.

상기 탄화로(30)의 후부는 탄화용 목재를 적재하기 위한 출입구가 구성되어 출입구를 개폐하는 출입문(34)으로 탄화로(30)를 밀폐하거나 외부와 연통되며, 상기 탄화로(30)의 단면은 4각형, 5각형, 다각형 등으로 구성될 수 있으며 생산성 등을 감안할 때 원통형이 바람직하다.

상기 가열로(10)와 탄화로(30)를 연통하도록 하는 구성은 파이프의 외부에 단열재를 구성하여 파이프 내부의 온도가 외부로 전달이 적게 되게 구성한다.

상기 가열로(10)와 탄화로(30)를 연통하는 연통 구성인 파이프에는 밸브가 구성되고, 상기 탄화로(30)와 가열로(10)를 연통하는 연통 구성인 파이프에는 밸브가 구성되며, 상기 탄화로(30)의 내부에는 내부의 온도를 감지하는 온도감지기 및 내부의 압력을 감지하는 압력센서가 구성되고, 탄화로(30) 본체와 별도로 상기 온도감지기에 의하여 감지된 내부온도 및 상기 압력센서에서 감지된 압력에 따라 가열로(10)와 탄화로(30) 사이에 구성된 송풍팬(61) 및 밸브를 제어하여 가열로(10)의 가열공기를 탄화로(30)로 송풍하게 하고, 탄화로(30)와 가열로(10) 사이에 구성된 송풍팬(62) 및 밸브를 제어하여 탄화로(30) 내의 공기를 탄화로(30) 외부로 배출을 제어하는 제어장치가 구성된다.

상기 가열로(10) 내부 즉 내통(14)에 구성되는 온도감지기와 상기 탄화로(30) 내부에 구성되는 온도감지기는 가열로(10) 및 탄화로(30)의 내부온도의 분포 등의 감지를 위하여 다수개가 구성되며, 상기의 온도감지기와 압력센서는 가열로(10) 즉 내통(14) 및 탄화로(30)의 내부에 적절한 위치에 구성되므로 도면에서 생략한다.

상기 탄화로(30) 내부에의 가열공기의 송풍 및 배출은 송풍팬으로 하되 상기 제어장치가 송풍팬을 제어하며, 상기 가열로(10)가 구성된 탄화목 제조장치의 제어장치와 상기 가열로(10)의 제어장치는 하나로 제어장치로서 그 임무를 수행할 수도 있다.

한편, 상기 탄화로(30)의 타측이 상기 가열로(10)의 외통(11)의 후부와 연통 구성되어, 탄화로(30)에서 배출되는 배출공기가 가열로(10)의 외통(11) 내부 즉 내통(14)과 외통(11) 사이 다시말하면 2차 가열부(16)에 환원되게 구성된다.

상기 탄화로(30)의 타측과 상기 외통(11)의 후부와는 파이프로 연통되어 있으며, 상기 가열로(10) 즉 외통(11)의 전부에서 탄화로(30)로 연통되는 연통로 및 탄화로(30)에서 가열로 즉 외통(11)의 후부로 연통되는 연통로에는 밸브가 더 구성되어 제어장치의 신호에 따라 연통로를 개방하거나 폐쇄하여 탄화로(30)의 내의 공기가 가열로(10)의 1차 가열부(16)로 환원되게 되며, 이때 상기 밸브의 제어는 상기 송풍팬의 제어와 연통하여 제어하게 된다.

상기 탄화로(30)의 부속 장치로서 목재를 적치하면서 적재된 목재를 탄화로(30) 내로 이송하고 탄화된 목재를 탄화로(30) 내에서 배출하는 대차(33)는 종래기술의 대차(33)와 동일하므로 이에 대한 설명 및 도면은 생략한다.

본 발명의 가열로(10)를 이용한 탄화목 제조장치는 가열로(10)와 탄화로(30)가 분리되어 가열로(10)에서는 공기를 가열하고 탄화로(30)에서 목재를 탄화함으로써 가열작업과 가압작업을 동시에 수행할 수 있고, 가열로(10)에서 직접 버너(12)에 의하여 가열된 가열공기가 직접 목재에 접촉되지 아니하여 목재가 균질하게 탄화되고, 가열로(10)의 가열공기가 탄화로(30)로 송풍되면서 희석되어 온도가 균일하게 된다.

상기 가압작업은 외통(11)에서 탄화로(30)로 연통되는 연통로에 구성된 송풍팬(61)을 작동함으로써 탄화로(30) 내에 가열공기가 과충진됨으로써 탄화로(30) 내부가 가압이 된다.

상기 가열로(10)에서 발생된 가열공기를 직접 목재에 사용하면 목재의 변형, 수분 함량 및 탄화 깊이를 조절하기가 힘드므로 목재를 탄화하는 탄화로(30)를 가열로(10)와 별도 구성한 것이다.

상기 탄화로(30)에서 목재를 가열하여 다습하여진 가열 공기에는 수분이 존재하므로 이 수분을 제거하기 위하여 탄화로(30)의 타측과 가열로 본체(11)의 후부와의 연통되는 구성의 중간 즉 연통 파이프의 중간에 응축수탱크(40)가 구성된다.

즉, 상기 탄화로(30)에 진입된 가열공기는 수분이 없으나 가열로(10)에서 배출되는 가열공기는 목재를 건조 탄화시키면서 목재 내의 수분을 빼앗아 수분이 존재하게 되는데 이 수분을 회수하기 위하여 응축수탱크(40)가 구성되는 것이다.

상기 응축수탱크(40)는 상기 탄화로(30)에서 배출되는 배출공기 내의 수분을 응축수탱크(40)에서 회수하는 작용을 하며, 하나로 구성될 수도 있으며 다수개로 구성될 수도 있다.

상기 탄화로(30)에서 목재 탄화시 목재에서 발생한 수분을 상기 응축수탱크(40)에 저장되어 탄화목 생산시 발생할 수 있는 크랙(crack)을 방지하기 위하여 탄화목의 함수율을 조절용으로 사용될 수 있다.

다수개의 응축수탱크(40)가 구성될 경우에는 도 6의 본 발명의 응축수탱크 상태도와 같이, 상기 탄화로(30) 측에서 가열로(10)로 향하는 순서로 제1응축수탱크(41), 제2응축수탱크(42) 및 제3응축수탱크(43) 등으로 구성할 수 있다.

상기 제1응축수탱크(41)는 상기 탄화로(30)에서 목재를 탄화하여 배출된 열기가 있으면서 목재의 수분을 빼앗아 수분을 다수 함유한 가열공기를 일측의 하단부로부터 충진하여 가열공기의 온도가 내려가면서 가열공기에 포함하고 있던 수분이 중력에 의하여 제1응축수탱크(41) 하부로 낙하하여 고이게 되게 어느 정도 제습된 가열공기는 제1응축수탱크(41)의 상부와 제2응축수탱크(42)의 상부를 통하여 제2응축수탱크(42) 내에 충진되어 제2응축수탱크(42)에서 제1응축수탱크(41)와 같은 작용을 거쳐 더 제습된 후 제2응축수탱크(42)의 하부와 제3응축수탱크(43)의 하부를 통하여 제3응축수탱크(43) 내로 충진되어 제3응축수탱크(43)에서 제1응축수탱크(41)와 같은 작용을 거쳐 더욱 제습된 후 제3응축수탱크(43)의 상부를 통하여 가열로 본체(11)의 후부로 진입된다.

상기 탄화로(30)에서 배출 제습된 공기는 열기가 남아 있어서 탄화로(30)의 외부 공기보다 온도가 높아 이를 다시 가열로(10)에 환원 사용함으로써 탄화로(30)의 외부 공기를 가열로(10)에 사용하는 것보다 버너(12)의 작동시간을 줄일 수 있다.

즉, 상기 가열로(10)에서 가열된 공기를 탄화로(30)에 송풍되고 남은 가열 공기를 집열통(20)에서 충진한 후 다시 가열로(10)로 환원 사용함으로써 에너지를 절감할 수 있는 것이다.

상기 응축수탱크(40)는 밀폐된 원통형상, 정방형상 또는 다각형상 등으로 구성되며, 응축수탱크(40)를 다수개로 하는 것이 하나로 하는 것보다 제습에 효과적이다.

탄화목을 생산하기 위한 목재를 필요한 치수로 가공하여 가공된 목재를 대차 (33) 위에 가열공기와 증기가 목재 사이를 균등하게 순환되어 목재가 균일하게 탄화될수 있도록 목재와 목재의 간격이 3mm이상 유지하여 적재한다.

상기의 필요한 치수는 두께 3~20㎜, 폭 70~150㎜, 길이 500~3000㎜로 할 수 있으나 절대적인 치수가 아니면 필요에 따라 변경이 가능하다.

목재가 적재된 대차(33)를 레일(32)을 통하여 탄화로(30) 내로 장입한 후 탄화로(30) 내부로 외부 공기가 들어가지 못하도록 탄화로(30)의 출입문을 닫아 탄화로(30)를 완전 밀폐한다

상기 버너(12)를 점화하여 가열로(10) 내부로 열을 방사하여 가열로(10) 내부의 공기를 가열하여 가열된 가열공기는 가열로(10) 내부를 통과하여 집열통(20)에 충진하게 되며 집열통(20)에 충진된 가열공기를 다시 가열로(10)의 후부로 환원하여 다시 버너(12)에 의하여 가열한다.

이때, 버너(12)에 의하여 공기가 1차 가열되고 가열된 공기는 가열로(10) 내면의 요홈(13) 및 코일스프링(14)과 접촉되고 코일스프링(14)이 흡수하고 있는 과열온도가 가열공기와 열교환되면서 2차 가열하게 되는데 이러한 순환과정을 되풀이하여 고온 가열공기가 된다.

상기 가열로 본체(11)의 온도감지기에서 감지된 가열공기의 온도가 적당한 온도라고 감지되면 송풍팬(61)을 통하여 가열로 본체(11) 내의 가열공기를 탄화로(30)로 송풍한다.

상기 탄화로(30)의 내부 온도가 150~300℃되게 하여 가열공기가 대차(33)에 적재된 목재를 탄화하며, 탄화목의 탄화 깊이 및 용도에 따라 4~12시간 동안 탄화하여 탄화목이 필요한 색상이 되면 탄화로(30)의 온도를 4~12시간 동안 서서히 냉각시켜 탄화목의 변형 및 크랙(crack)의 발생을 방지한다.

상기 탄화시간 및 냉각시간은 절대적인 것이 아니면 목재의 종류 및 두께 등에 따라 얼마든지 조절할 수 있다.

상기 탄화로(30)에서 배출되는 가열공기는 송풍팬(62)을 통하여 탄화로(30)로 환원되는데 이때 상기 응축수탱크(40)에서 탄화로(30)에서 배출되는 배출공기 내에 존재하는 수분을 응축하여 회수하게 된다.

상기 응축수탱크(40)에 저장되는 수분은 탄화목 생산시 발생할 수 있는 크랙(crack)을 방지하기 위하여 탄화목의 함수율을 조절용으로 사용할 수 있다.

탄화목은 수분 함량 12∼18 중량%인 일반 목재에 비하여 수분 함량은 절반 내지 1/4 정도인 4∼5 중량%에 불과하는 낮은 함수율과 목재 내부의 생태변화로 인하여 안정성(stability)을 갖게 되고, 목재의 수분 침투성(permeability)이 현저하게 낮아진다.

탄화목은 열 전도성(thermer property)이 일반 목재보다 현저하게 낮으므로 단열재로서의 기능도 갖추게 되고, 햇빛과 풍상에 따른 색상의 변화도 거의 없게 되며, 벌레나 균에 의한 목재의 부식도 효율적으로 예방할 수 있다.

본 발명의 탄화목 제조장치는 가열로에서 가열된 가열공기를 탄화로에 송풍하여 목재가 직접 버너의 고온과 접촉되지 않아 목재가 균질되게 탄화할 수 있으며가열로에서 가열된 공기가 집열통에 충진된 후 다시 가열로로 환원하면서 재가열하여 에너지의 절감되고, 가열로와 탄화로가 분리되어 가열작업과 탄화작업을 동시에 수행할 수 있어서 목재의 탄화 작업능률이 좋다.

또한, 본 발명의 탄화목 제조장치는 탄화로에서 목재를 탄화하여 다습하여진 가열 공기에 존재하는 수분을 응축수탱크에서 회수하여 건조한 공기를 환원 사용함으로써 에너지의 절감이 되면서 가열로의 가열공기가 탄화로로 송풍되면서 희석되어 온도가 균일하게 되는 것이다.

10: 가열로 11: 외통
12: 버너 13: 스크류
14: 내통 15: 1차 가열부
16: 2차 가열부 17: 배출구
20: 집열통 30: 탄화로
33: 대차 40: 응축수탱크
41: 제1응축수탱크 42: 제2응축수탱크
43: 제3응축수탱크 61, 62: 송풍팬

Claims (7)

1. 버너에 의하여 본체 내의 공기가 가열되는 가열로에 있어서,
   상기 버너에 의하여 내부 공간이 가열되는 원통형의 내통과;
   상기 내통이 삽입되어 내통의 외면과 이격되게 구성되고, 일측 선단에 배출구가 형성된 밀폐된 원통형의 외통과;
   상기 내통의 외면과 상기 외통의 내면 사이에 구성되고 일측면이 내통 외면에 일체형으로 구성된 나선형의 스크류;가
   구성된 것을 특징으로 하는 가열로.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 내통의 전면부와 일측이 연통 구성되고 상기 외통의 후반부와 타측이 연통 구성되어, 내통에서 가열된 공기를 집열하고, 집열된 공기를 다시 외통 내부로 환원하는 집열통이;
   더 구성된 것을 특징으로 하는 가열로.
   
3. 탄화목 제조장치에 있어서,
   버너에 의하여 내부 공간이 가열되는 원통형의 내통과, 상기 내통이 삽입되어 내통의 외면과 이격되게 구성되고 일측 선단에 배출구가 형성된 밀폐된 원통형의 외통과, 상기 내통의 외면과 상기 외통의 내면 사이에 구성되고 일측면이 내통 외면에 일체형으로 구성된 나선형의 스크류가 구성된 가열로와;
   상기 배출구와 일측이 연통 구성되어 가열로에서 가열된 가열공기가 송풍 충진되고, 내부 하면에 레일이 형성된 탄화로가;
   구성된 것을 특징으로 하는 가열로를 이용한 탄화목 제조장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 내통의 전면부와 일측이 연통 구성되고 상기 외통의 후부와 타측이 연통 구성되어, 내통에서 가열된 공기를 집열하고, 집열된 공기를 다시 외통 내부로 환원하는 집열통이;
   더 구성된 것을 특징으로 하는 가열로를 이용한 탄화목 제조장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 탄화로의 타측이 상기 외통의 후부와 연통 구성되어,
   탄화로에서 배출되는 배출공기가 외통 내부로 환원되는 것을 특징으로 하는 가열로를 이용한 탄화목 제조장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 탄화로의 타측과 외통의 후부와의 연통 구성의 중간에 응축수탱크가; 더 구성되어,
   상기 탄화로에서 배출되는 배출공기 내의 수분을 응축수탱크에서 회수하는 것을 특징으로 하는 가열로를 이용한 탄화목 제조장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 내통의 내부 온도를 감지하는 온도감지기와;
   상기 집열통의 내부 온도를 감지하는 온도감지기와;
   상기 탄화로의 내부 온도를 감지하는 온도감지기와;
   상기 탄화로의 내부 압력을 감지하는 압력센서와;
   상기 온도감지센서 및 압력센서에서 감지된 온도 및 압력에 따라 버너 및 송풍팬을 제어하는 제어장치가; 더 구성되어,
   상기 제어장치가 가열로의 가열공기를 집열통 또는 탄화로로의 송풍을 제어하고, 탄화로 내의 공기를 가열로에의 환풍을 제어하는 것을 특징으로 하는 가열로를 이용한 탄화목 제조장치.

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