KR20230129277A

KR20230129277A - 스택 레인지

Info

Publication number: KR20230129277A
Application number: KR1020220026446A
Authority: KR
Inventors: 문성철
Original assignee: 문성철
Priority date: 2022-03-01
Filing date: 2022-03-01
Publication date: 2023-09-08
Also published as: WO2023167478A1

Abstract

본 발명은 조리기기용 스택 레인지에 관한 것으로,
연소실 상부의 상판 또는 조리 용기 받침대에 조리 용기를 올려 연소실을 밀폐하고 버너의 화염으로 조리 용기를 가열하고 배기가스를 배기 덕트 및 스택을 통과하여 외부로 방출하는 아궁이 메커니즘을 포함하고, 앞 사항을 포함하여 연소실 외부에 상판을 관통하여 상판 또는 조리 용기 받침대와 동일 또는 높은 위치에 하나 이상 고정 설치되거나 상판 또는 조리 용기 받침대보다 돌출하여 하나 이상 유동 설치되어 조리 용기에 접촉하여 조리 용기의 온도를 감지하는 제1 온도 감지 센서와 제1 온도 감지 센서로부터 데이터를 수집하고 분석 또는 예측하여 가스량 조절 부재로 가스량을 조절하여 버너의 화력 및 조리 용기의 온도를 조절하는 조절부를 포함한다.
발명은 가스 레인지를 새롭게 변화시킨 스택 레인지 및 이 스택 레인지에서 조리 용기의 온도조절 관련 기술이다.

Description

스택 레인지{Stack range}

본 발명은 조리기기용 스택 레인지에 관한 것이다.

조리기기용 가스버너는 가스를 분사하는 인젝터를 고정하고 일차공기를 유입하는 인젝터 홀더, 화염을 제공하도록 캡으로 상부를 폐쇄하고 가스-일차공기(이하, ‘가스-공기’라 함)를 배출하는 복수 개의 화염 포트를 가진 헤드를 포함하도록 구성된다.

버너가 가스를 연소시키기 위해서는 일차공기와 이차공기가 필요하다. 일차공기는 가스분출시 직접적으로 유입되는 공기이고 이차공기는 화염 형성시 주위에서 공급되는 공기이다. 버너는 이러한 일차공기 및 이차공기가 적절히 공급되어야 효과적인 연소가 이뤄지고 안전이 확보된다.

가스 레인지는 버너로 화염을 형성해서 열에너지를 생성하여 조리 용기의 가열을 통해 조리물을 조리하는 조리기기이다. 가스 레인지는 대기중으로 배기가스를 바로 배출하는 개방형 구조를 사용하고 있다. 이 개방형 구조는 대기중으로 약 40~60%의 열에너지를 바로 방출하여 열효율이 감소하고 일정한 조리 결과물의 도출을 위한 가스를 더 사용하며 이산화탄소 발생도 그만큼 증가시킨다.

지구 온난화에 따른 기후변화 대응으로 탄소중립으로의 전환이 필요하다고 강조되고 있다. 탄소중립중 하나는 취사용으로 사용되는 도시가스의 사용을 감소하는 것인데, 본 발명인 가스 스택(Stack) 레인지(이하, ‘스택 레인지’라 함)는 이에 대한 일 방안을 제시한다.

스택 레인지는 배기가스를 대기중으로 바로 방출하지 않는 밀폐형 구조로서 연소실 상부에 조리 용기를 올려 연소실을 밀폐하고 버너의 화염에 의한 열에너지로 조리 용기를 가열하고 배기가스를 배기 덕트(Duct) 및 스택을 통과하여 외부로 방출하는 아궁이 메커니즘을 적용하여 열효율을 기존 레인지보다 증가시킨 가스 레인지이다.

스택 레인지는 연소실 밀폐에 따른 연소성, 배기가스의 원활한 배기력 및 역풍에 따른 안전 등을 확보하여야 한다.

연소성은 버너에 일차공기를 최대한 많이 유입시키고 이에 따라 트레이드 오프(Trade-off)되는 현상을 줄여 완전연소를 지향하는 것으로 화력 대비 염공면적의 비율인 염공부하(W/㎟)를 낮출수록 일차공기를 증가시킬 수 있다.

자연배기에서 배기력은 스택 레인지 내부와 배기구의 배기가스의 밀도차에 의해 결정되는 것으로 밀도차는 온도차로 구한다. 스택 레인지의 내부온도가 낮을수록 배기력은 증가되므로 가능하면 내부온도가 낮아야 한다. 스택 레인지 작동중 발생한 내부의 더운 공기는 일차공기 및 이차공기로 사용되나, 스택 하부를 추가 개방하여 이 개방 공간을 통해 스택 레인지 내부의 더운 공기를 스택 상부로 배출하여 스택 레인지의 내부온도를 낮게 유지한다. 배기 유로는 배기가스의 흐름을 방해하거나 저항을 유발하는 요인을 제거하여 배기가스를 원활하게 흐르도록 한다. 배기력이 낮아 연소실의 압력이 너무 높으면 불완전연소가 일어나고 배기력이 높아 연소실의 압력이 너무 낮으면 열효율이 저하되므로 연소실은 압력을 적정하게 유지하여야 한다.

예기치 않은 역풍의 외부 공기가 스택 상부를 통해 연소실로 유입될 때, 연소가 불안정해지거나, 인젝터로 화염이 옮겨가 역화가 일어나거나, 화염이 연소실 주위를 국부적으로 가열시키는 현상 등이 발생하여 안전에 이상을 가져올 수 있다. 특히, 휴대용 가스 레인지와 같이 부탄가스를 사용하는 휴대용 스택 레인지는 역풍에 의한 화염이 부탄가스 용기를 가열시켜 부탄가스 용기를 과열시킬 수도 있다. 역풍이 발생할 때 이 역풍은 스택 하부인 역풍 도피구로 도피되어 안전이 유지되어야 한다.

特開平07-318064호는 조리 용기 받침대에 조리 용기를 올려 연소실을 은폐함으로써 내부에 연소실을 형성하고 이 연소실내에 버너를 배치하고 안전한 위치에 설치한 배기구와 연소실 사이를 배기통으로 연결하고 배기통에 설치한 배기팬으로 배기하는 가스 레인지이다. 이 특허는 배기통에 가스 레인지 내부의 더운 공기를 추가 배출하거나 역풍을 도피하는 구조가 없이 배기를 위하거나 연소용 공기를 공급하기 위해 팬을 사용한다. 가스 레인지가 배기팬으로 배기할 경우, 배기력은 양호해지나 많은 배기량으로 인해 열효율을 저하시킬 수도 있다.

가스 레인지는 버너 중앙부나 상판에 조리 용기의 온도 감지 센서를 설치하여 조리 용기의 과열이나 온도변화를 감지하고 있다. 이 방법은 바람 등에 의한 비정상적 화염이 온도 감지 센서를 가열하거나 넘친 조리물에 의한 센서의 오염 등으로 온도 감지에 문제를 일으킬 수도 있다.

스택 레인지는 화염의 영향을 전혀 받지 않는 연소실 외부에 조리 용기에 접촉하는 하나 이상의 온도 감지 센서를 설치하여 조리 용기의 온도를 감지한다. 온도 감지 센서가 상판 또는 조리 용기 받침대와 같은 높이 또는 약간 더 높은 높이로 일직선 상에 두 개 또는 다각형으로 세 개 이상 연소실 외부의 상판에 설치될 경우, 조리 용기 바닥의 중앙 부분이 오목하거나 불록하여 평탄하지 않아도 조리 용기 바닥은 한 개 이상의 온도 감지 센서에 접촉하게 된다. 이 경우 온도 감지 센서는 상판에 고정되어 틈새를 없애거나 온도 감지 센서가 유동하나 넘친 조리물의 내부 유입을 막아 내부가 조리물로 오염되지 않도록 할 수 있다.

스택 레인지는 이 온도 감지 센서로부터 데이터를 수집하고 분석 또는 예측하여 가스량 조절 부재로 가스량을 조절함으로써 가스버너의 화력 및 조리 용기의 온도를 조절한다.

特開平08-135958호는 배기 덕트내 배기팬 후단에 온도 감지 센서를 설치한다. 조리 용기가 조리 용기 받침대로부터 멀어지면 온도 감지 센서가 낮은 온도를 감지하므로 컨트롤러가 전자 밸브로 가스량을 감소시켜 버너의 화염을 줄인다. 이 발명은 불필요한 가스의 소비를 줄이고 화염에 의한 화재나 화상의 위험을 방지한다.

현재 사용중인 개방형의 휴대용 가스 레인지는 과대불판을 사용시 부탄 용기실의 부탄 용기가 과열할 우려가 있고 바람이 부는 야외에서는 화염이 날려 조리 용기를 가열시키는데 어려움이 있다. 휴대용 스택 레인지는 배기가스가 스택을 통해 배출되므로 과대불판을 사용하여도 부탄 용기실의 부탄 용기가 과열되지 않고 바람이 부는 야외에서도 바람을 차단할 수 있다.

본 발명은 가스 레인지를 새롭게 변화시킨 스택 레인지 및 이 스택 레인지에서 조리 용기의 온도조절 관련 기술이다.

본 발명은 가스 레인지에 아궁이 메커니즘을 도입한 밀폐형의 스택 레인지에서 연소성, 배기력 및 역풍 안전을 타개하고, 화염으로부터 영향을 받지 않는 부위에 온도 감지 센서를 설치하여 조리 용기의 온도를 감지하고 조절한다.

본 발명에 따라, 이 목적 및 추가 목적은 독립 청구항에 개시된 특징들을 통합하고 첨부 도면을 참조하여 단순히 비제한적인 예로서 후술하는 기술수단에 의해 조리기기용 가스버너에서 구현된다.

본 발명의 효과는 연소실을 밀폐형으로 하여 열에너지의 개방 방출을 막아 열효율을 증가시켜 빠른 조리를 유도하고 이산화탄소 배출량을 감소시켜 탄소중립에 기여한다.

본 발명의 다른 효과는 조리 용기의 온도 조절을 통해 조리의 편리성을 제공하고, 조리물 넘침을 예측하여 대응하며, 조리 용기의 과열을 사전에 방지하고, 자동 또는 인공지능의 조리를 가능하게 한다.

본 발명의 다른 효과는 스택을 통해 배기가스를 배출하여 조리중 배기가스에 직접적으로 노출되지 않도록 하여 위생을 향상한다.

본 발명의 다른 효과는 휴대용 스택 레인지에서 화염 날림 및 부탄 용기의 과열 우려를 방지한다.

본 발명의 다른 효과는 온도 감지 센서가 화염을 벗어난 곳에 위치시켜 측정되는 조리 용기의 온도 정확도를 향상시키고 오작동을 방지한다.

도 1은 현재 사용중인 개방형의 가정용 1구 가스 레인지의 예시도
도 2는 현재 사용중인 개방형의 휴대용 가스 레인지의 예시도
도 3은 본 발명의 일 실시예인 스택 레인지 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예인 휴대용 스택 레인지 단면도
도 5는 본 발명의 일 실시예인 온도 조절하는 스택 레인지 단면도
도 6은 본 발명의 일 실시예인 온도 조절하는 휴대용 스택 레인지 단면도
도 7은 본 발명의 일 실시예인 연장 스택 등을 포함한 스택 레인지 단면도
도 8은 본 발명의 일 실시예인 연장 스택 등을 포함한 온도 조절하는 스택 레인지 단면도
도 9는 본 발명의 일 실시예인 일 개방 측면으로 배기 덕트를 개방하는 휴대용 스택 레인지 단면도

본 발명은 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명은 가스 레인지의 일종이나 배기가스를 대기중으로 바로 방출하는 개방형의 가스 레인지와 다르고 버너 상부를 밀폐하여 배기 덕트와 스택을 통해 배기가스를 방출하는 스택(Stack) 구조를 사용하므로 스택 레인지로 명칭한다.

천연가스, 프로판가스, 부탄가스 또는 수소가스 등 연소가 가능한 모든 가스를 연소시켜 가정용, 휴대용, 업무용 또는 상업용 등에 사용하는 스택 구조의 가스 레인지는 스택 레인지에 포함한다. 휴대용 가스 레인지(이동식 부탄 연소기라고도 함)처럼 휴대용 스택 레인지는 부탄가스 용기를 부탄 용기실에 장착하여 휴대하면서 야외 등에서 사용하는 스택 레인지를 말한다.

스택 레인지는 열에너지를 대기중으로 바로 방출하지 않는 밀폐형으로서 연소실 상부에 조리 용기를 올려 연소실을 밀폐하고 버너의 화염에 의한 열에너지로 조리 용기를 가열하고 배기가스를 배기 덕트(Duct) 및 스택을 통과하여 외부로 방출하는 아궁이 메커니즘을 적용하여 열효율을 기존보다 증가시킨 조리기기이다. 연소실의 밀폐는 완전 밀폐를 의미하는 것은 아니고, 배기가스의 일부가 대기중으로 바로 방출되어도 나머지가 배기 덕트(Duct) 및 스택을 통하여 방출될 경우, 이 구조는 스택 레인지에 포함한다. 또한, 배기가스가 통과하는 부분은 편의상 배기 덕트와 스택으로 구분하지만, 배기 덕트는 스택에 포함한다. 같은 의미에서 스택을 연장시켜 더 높은 위치에서 배기가스를 방출하는 연장 스택도 스택에 포함한다.

다음은 가스 레인지를 새롭게 변화시킨 스택 레인지 및 이 스택 레인지에서 조리 용기의 온도조절 관련 발명을 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 1은 현재 사용중인 개방형의 가정용 1구 가스 레인지의 예시도이고, 도 2는 현재 사용중인 개방형의 휴대용 가스 레인지의 예시도이다.

도 1의 1구 가스 레인지 및 도 2의 휴대용 가스 레인지와 같이, 현재 사용중인 가스 레인지와 휴대용 가스 레인지는 모두 배기가스를 대기중으로 바로 배출하는 개방형이다. 개방형은 개방된 화염 주위에서 이차공기를 얻어 연소하고 배기가스를 바로 방출하여 연소를 쉽게 할 수 있지만, 구조적으로 열효율 감소, 배기가스에 직접 노출, 조리 용기의 표면변색, 화상 또는 화재 등의 우려가 있음을 보여 준다.

도 3 내지 도 8은 스택에서 단면을 한 본 발명의 각 실시예의 단면도이다. 도 3 내지 도 6은 자연 배기이고 도 7 내지 도 8은 강제 배기이다.

본체(1)는 상판(2), 측면부 및 하면으로 구성되어 스택 레인지의 프레임을 형성한다. 본체(1) 및 본체 내부(4)에는 가스량을 조절하는 가스 밸브(3), 가스(a)가 흐르는 가스 라인 및 인젝터(5) 등이 설치되어 있다. 인젝터(5)는 버너(9)에 합체되어 설치될 수도 있다. 가스(a)가 인젝터(5)를 통해 분사될 때, 일차공기(b)는 버너(9)로 유입된다.

상판(2)은 본체(1)를 커버하고 조리 용기(17)를 직접 올리거나 조리 용기 받침대(19)를 설치하기 위해 원 또는 다양한 형상으로 개방되어 있다.

연소실(11)은 상판(2)의 개방부에 맞춰 연소실 상부(6)를 개방하고, 연소실 측면부(7)와 하부(8)에 연소용 공기홀(10)로 일부를 개방하고 나머지 부분을 밀폐하여 연소실(11)의 중앙에 버너(9)를 배치한다. 연소실 측면부(7)의 연소용 공기홀(도시되지 않음)은 보통 배기 덕트(13)의 반대편을 개방하고 연소실 하부(8)의 연소용 공기홀(10)은 버너(9) 하단을 개방하여 이차공기(c)를 유입시키고 상승기류를 발생시킨다. 연소실 측면부(7)와 하부(8)는 버너(9)에서 형성된 화염(11)으로 발생한 배기가스가 배기가스 출구로만 배출(d)되도록 유도하고 화염(11)의 복사열이 본체 내부(4)로 전달되는 것을 차단한다. 연소실 측면부(7)와 하부(8)는 본체 내부(4)로의 열전달을 효과적으로 차단하기 위해 하나 이상의 금속, 단열재 또는 이들의 조합 등으로 된 벽으로 차단한다. 연소실(11)의 내용적과 연소용 공기홀(10)의 크기는 버너(9)의 화력과 연소실(11)의 압력에 의해 결정된다. 즉, 연소실(11)의 압력이 너무 높으면 불완전연소가 일어나고 연소실(11)의 압력이 너무 낮으면 열효율이 저하되므로 연소실의 게이지 압력은 -800 내지 400 Pa를 유지하되, 0 Pa에 근접하는 내용적과 크기를 선정한다.

버너(9)는 일차공기(b)를 유입하는 타입에 따라 분젠 버너, 세미분젠 버너 또는 예혼합 버너 등과 화염을 분사하는 각도와 방법에 따라 수직 버너, 경사 버너, 단일 화염 버너, 다공 버너 또는 세라믹 버너 등이 적용된다. 연소실(11)에서 연소성을 확보하기 위하여 버너(9)는 일차공기(b)를 최대한 많이 유입하고 리프팅 및 역화 등 트레이드 오프(Trade-off)되는 현상을 줄인다. 염공부하(Flame port loading)가 낮을수록 일차공기(b)가 증가하나, 리프팅 및 역화 등의 가능성도 커지므로, 염공부하가 작은 값으로 하되, 리프팅 및 역화 등이 발생하는 영역으로부터 안정 마진(Stability margin)을 갖는 염공부하를 선택한다. 염공부하는 2.0 W/㎟ 내지 8.0 W/㎟로 하여 일차공기(b)를 많이 유입한다.

배기 덕트(13)는 연소실(11)의 배기가스를 배출(d)하기 위하여 연소실 측면부(7)를 개방하여 연소실(11)과 연결한다. 배기 덕트(13)와 연소실(11)의 연결부는 배기가스의 흐름저항을 줄이기 위하여 일반적으로 연소실 측면부(7)의 상단으로 하나, 흐름저항이 극복될 경우 어느 위치이든지 가능하다. 배기 덕트(13)의 바닥면이 스택(16) 방향으로 경사지게 하여 배기 덕트(13)에 맺힌 물방울이 본체 내부(4)의 수거컵(21)에 축적되도록 한다. 반대로, 배기 덕트(13)의 바닥면이 연소실(11) 방향으로 경사지게 하여(도시하지 않음) 스택(16)에 맺힌 물방울이 연소실 하부(8)에 축적되도록 할 수 있다. 이 경우 스택 하부(15)의 일부는 개방되어 본체 내부(4)에 있는 배기 덕트(13) 주위의 뜨거운 공기를 스택(16)으로 바로 배출(i)하나 물방울은 본체 내부(4)로 유입되지 않는 형상을 한다. 또한, 배기 덕트(13)의 바닥면이 수평하여 물방울이 자연 건조하게 할 수도 있다.

스택(16)은 상판(2) 위로 연소실(11)의 배기가스가 빠져나가는 연도로, 배기 덕트(13)의 말단에 연결한다. 스택 상부(14)는 개방되어 배기 덕트(13)의 배기가스를 배기구(14)인 스택 상부로 배출(e, f)한다. 또한, 스택 하부(15)는 개방되어 배기구(14)로부터 들어오는 역풍의 외부 공기(g)를 배기 덕트(13) 및 연소실(11)로 유입되지 않게 역풍 도피구(15)인 스택 하부로 도피(h)시켜 역풍 출구(22)로 흐르게 한다.

다음은 스택(16)의 배기와 역풍도피에 대해 구체적으로 설명한다.

먼저, 배기를 위해 스택 구조는 배기구(14)의 배기가스와 본체 내부(4)의 온도차를 크게 한다. 스택 레인지는 자연배기에서 기본적으로 유체의 자발적 흐름인 부력(Buoyancy)에 의해 배기하는 것으로 배기력은 본체 내부(4)와 배기구(14)의 배기가스의 밀도차에 의해 결정되며 밀도차는 온도차로 구한다. 배기력은 본체 내부(4)와 배기구(14)의 배기가스의 온도차가 클수록 크다. Briggs Formula에 의하면 부력 f =g x Vs x (D/2)² x (Ts-Ta)/Ta로 표현할 수 있다. 여기서, g는 중력가속도, Vs는 배기구의 배기가스 속도, Ts는 배기구(14)의 배가가스 온도, Ta는 본체 내부(4) 온도이다. 화염(11)에 의한 열이 복사 및 전도에 의해 본체 내부(4)로 전달되어 내부 온도를 상승시키는데, 연소실 측면부(7)와 하부(8)는 복사열 및 전도열을 최대한 차단하고 일차공기(b), 이차공기(c) 및 상승기류가 본체 내부(4)의 온도를 낮춰 본체 내부(4)와 배기구(14)의 배기가스의 온도차를 키워 배기력을 증가시킨다. 특히, 스택 하부(15)의 개방은 일차공기(b) 및 이차공기(c)로 배출되지 못한 본체 내부(4)에 있는 배기 덕트(13) 주위의 뜨거운 공기를 스택(16)으로 바로 배출(i)하여 본체 내부(4)의 온도를 낮추고 본체 내부(4)와 배기구(14)의 배기가스의 온도차를 키워 배기력을 추가로 증가시킨다. 그러나, 본체 내부(4)의 온도가 지속하여 상승할 경우에는 배기 덕트(13) 주위에 송풍팬(39)를 설치한다. 이 송풍팬(39)은 버너(9)로의 일차공기(b) 유입에 영향을 주지 않는 정도로 송풍을 일으켜 뜨거운 공기를 스택 하부(15)를 통해 스택(16)으로 배출하여 본체 내부(4)의 온도를 저하시킨다. 또한, 배기 덕트(13) 및 스택(16)의 최소 단면적(A₁, A₂)은 버너(9)의 화력과 연소실(11)의 압력 관계에 의해 결정되고 스택(16)의 최소 단면적(A₂)은 배기 덕트(13)의 최소 단면적(A₁)보다 크다. 배기력이 낮고 배기가스 온도가 낮아 연소실의 압력이 너무 높으면 불완전연소가 일어나고, 배기력이 높고 배기가스 온도가 높아 연소실의 압력이 너무 낮으면 열효율이 저하되므로 연소실의 게이지 압력은 -800 내지 400 Pa로 하되, 0 Pa에 근접하게 한다.

다음으로, 역풍도피는 본체 외부(23)에서 역풍의 외부 공기(g)가 연소실로 유입되지 않도록 하는 것이다. 본체 외부(23)에서 예기치 않은 역풍의 외부 공기(g)가 배기구(14)를 통해 연소실(11)로 유입될 때, 연소가 불안정해지거나, 인젝터로 화염이 옮겨가 역화가 일어나거나, 화염이 연소실(11) 주위를 국부적으로 가열시키는 현상 등이 발생하여 안전에 이상을 가져올 수 있다. 특히, 휴대용 스택 레인지는 본체 외부(23)에서 역풍의 외부 공기(g)에 의한 화염이 부탄 용기실(41)의 부탄가스 용기를 가열시켜 부탄가스 용기가 과열될 수도 있다. 스택(16)에서 L₂의 길이는 L₁의 길이 보다 크게 하여 역풍의 외부 공기(g)가 L₂에 부딪혀 배기 덕트(13)로 유입되지 않고 역풍 도피구(15)를 통해 본체 내부(4)의 역풍 출구(22)로 모두 흐르게 한다. 즉, 역풍이 발생할 때 이 역풍의 외부 공기(g)는 역풍 도피구(15)로 도피되고 역풍 출구(22)로 배출되어야 안전이 유지된다. 다만, 역풍이 지속하여 발생하여 화염이 불안정하거나 화염이 꺼질 경우, 버너에 부착되어 있는 서모커플이 화염을 미감지하거나 2 온도 감지 센서(36)가 이상온도를 감지하여 밸브(3, 34)는 가스를 바로 차단한다.

한편, 버너(9)가 정상적으로 작동하고 조리 용기(17)가 상판(2) 또는 조리 용기 받침대(19)에 올려 본체 내부(4)의 온도가 지속 상승하지 않는 상태에서 제2 온도 감지 센서(36)가 감지하는 온도가 정상값이 아니어서 조절부(33)가 이것을 역풍으로 분석하는 경우, 스택 하부(16)은 개방하지 않을 수 있다.

도 2의 현재 사용중인 개방형의 휴대용 가스 레인지는 과대불판을 사용할 때 개방 방출하는 배기가스가 과대불판 하단을 지나가면서 과대불판과 부탄 용기실(41) 상부를 데워 부탄 용기가 과열할 우려가 있고 바람이 부는 야외에서는 화염(12)이 날려 조리 용기(17)에 열을 가하는 데 어려움이 있다. 도 2의 휴대용 가스 레인지와 같이, 도 4 또는 도 6의 부탄가스를 사용하는 휴대용 스택 레인지는 배기가스가 스택(16)을 통해 배출되므로 과대불판을 사용하여도 부탄 용기실(41)의 부탄 용기가 과열되지 않고 바람이 부는 야외에서도 바람을 차단하여 조리 용기(17)에 열을 가하는 데 어려움이 없다.

조리 용기(17)는 연소실 상부(6)의 상판(2) 또는 조리 용기 받침대(19)에 올려 연소실(11)을 밀폐한다. 버너(9)의 화염(12)은 조리 용기 하단(18)을 가열하고 배기가스를 배기 덕트(13) 및 스택(16)을 통과(d, e)하여 외부로 방출(f)한다. 스택 레인지는 조리 용기(17)로 연소실 상부(6)를 밀폐하여 배기가스를 비산시키지 않고 일정한 방향으로 흐르게 하는 아궁이 메커니즘을 적용한다. 물론 조리 용기(17)가 올려지지 않거나 연소실 상부(6) 표면적보다 작은 조리 용기(17)가 조리 용기 받침대(19)에 올려지더라도 버너의 연소 및 안전에 이상이 없다.

스택 레인지가 아궁이 메커니즘을 적용하여 일반적인 배기가스의 개방 방출인 아닌 배기덕트(13) 및 스택(16)을 통한 밀폐 방출을 채택한 것은 대기중으로 방출하는 40~60% 열에너지에서 10~20% 열에너지를 포집하여 열효율을 증가시켜 빠른 조리를 유도하고, 포집되는 열에너지 만큼의 이산화탄소 배출량을 감소시켜 탄소 중립에 기여하며, 휴대용 스택 레인지에서 과대불판 사용중 부탄 용기의 과열 우려와 야외에서 사용중 바람에 의한 화염 날림을 방지한다. 또한, 배기가스를 스택을 통해 배출함으로써 조리중 직접적으로 배기가스에 노출되지 않도록 하여 위생을 향상시키고, 용기의 표면 변색을 막고 손잡이 가열에 의한 화상을 방지한다.

도 5 및 도 6은 지금까지 기술한 스택 레인지에서 조리 용기의 온도를 조절하는 스택 레인지를 포함하는 실시예이다.

제1 온도 감지 센서(31)는 연소실(11) 외부인 본체 내부(4) 상부에 상판(2)을 관통하여 배치되고 센서부는 상판(2) 또는 조리 용기 받침대(19)과 같은 높이 또는 약간 더 높은 높이로 하나 이상 설치된다. 제1 온도 감지 센서(31)는 연소실(11)의 뜨거운 환경에 노출되지 않는다. 조리 용기(17)가 연소실 상부(6)의 상판(2)이나 조리 용기 받침대(19)에 올려지면, 조리 용기 하부(18)가 제1 온도 감지 센서(31)에 접촉되어 조리 용기 하부(18)의 온도를 감지한다. 제1 온도 감지 센서(31)의 위치는 연소실(11) 외부 모두 가능하지만 일상에서 사용하는 조리 용기(17)의 크기를 고려하여 결정한다.

특히, 온도 감지 센서(31)가 상판(2) 또는 조리 용기 받침대(19)와 같은 높이 또는 약간 더 높은 높이로 일직선 상에 두 개 또는 다각형으로 세 개 이상 연소실 외부의 상판(2)에 설치될 경우, 조리 용기 바닥(18)의 중앙 부분이 오목하거나 불록하여 평탄하지 않아도 조리 용기 바닥(18)은 한 개 이상의 온도 감지 센서(31)에 접촉하여 정확한 온도를 측정한다.

제1 온도 감지 센서(31)는 자체로 또는 유입 차단 부재(32)를 끼워 밀폐하여 고정하거나 조리물 유입 방지둑(32), 처마 및 탄성 부재를 사용하여 센서부는 상하로 유동하나 넘친 조리물의 내부 유입을 막아 내부가 조리물로 오염되지 않도록 할 수 있다.

유입 차단 부재(32)는 제1 온도 감지 센서(31)와 상판(2) 사이에 키워진다. 조리물이 넘칠 경우, 이 조리물은 제1 온도 감지 센서(31)와 상판(2) 사이로 유입할 수 있다. 유입 차단 부재(32)는 넘친 조리물의 유입을 방지하기 위해 설치한다. 유입 차단 부재(32)의 형상은 제1 온도 감지 센서(31)와 상판(2) 사이로 조리물의 유입을 방지하는 구조는 모두 가능하고 그 재질은 합성고무 또는 금속제이다.

조리물 유입 방지둑(32)이 센서부(15)의 가장자리에 캡(Cap) 형상의 수직 처마에 의해 밀폐되고 조리물은 상판(2)으로 흐르게 되어 본체 내부(4)로 유입되지 않도록 하는 것이다.

도 1은 현재 사용중인 가스 레인지에서 온도 감지 센서가 버너의 중앙에 있는 것을 보여 준다. 도 1처럼 온도 감지 센서가 버너의 중앙에 있는 가스 레인지는 100 ℃ 이하에서 유의미한 온도를 정확하게 감지하기 어렵고 바람 등에 의해 흔들리는 화염이 온도 감지 센서를 가열시켜 용기 하부의 온도가 아닌 화염(12)에 의한 온도를 감지하여 오작동을 일으킬 수 있다. 제1 온도 감지 센서(31)는 화염(12)의 영향을 받지 않아 조리 용기 하부(19)의 온도를 정확하게 감지하고 화염(12)에 의한 오작동을 일으키지 않는다.

제1 온도 감지 센서(31)의 타입은 서미스탯 또는 서모커플 등 온도를 감지하는 것은 모두 가능하고 형상은 조리 용기 하부(18)의 온도 감지에 적합하게 한다.

조절부(33)는 제1 온도 감지 센서(31)로부터 온도 데이터를 수집하고 이를 분석 또는 예측하여 가스량 조절 부재(34)에 출력을 주어 가스량을 조절한다. 그리하여 버너(9)의 화력은 가스량에 따라 조절되고 조리 용기(17)의 온도가 조절된다. 가스량 조절 부재(34)는 조절 부재의 개폐 정도에 따라 가스량을 조절하는 것으로, 솔레노이드 또는 전자석 등의 온오프 밸브나 스태핑 모터 등의 회전체로 가스량을 조절할 수 있는 부재는 모두 가스량 조절 부재(34)로 사용된다. 버너의 화력은 버너 크기, 연소실 내용적, 배기력 및 가스량에 의해 최대 화력부터 최소 화력까지의 범위로 결정된다.

표시부(35)는 조절부(33)로부터 받는 제1 온도 감지 센서(31)의 온도값, 분석 또는 예측 결과, 화염 상태 또는 조리상황을 표시한다. 분석 또는 예측 결과는 셋팅온도 도달시간, 끓은 점 도달시간 또는 조리 완료시간 등 분석 또는 예측할 수 있는 모든 데이터이다. 표시부(35)는 작동, 조리 또는 안전 관련 조작하는 키(Key)를 포함한다. 물론, 화염 상태는 본체 측면 또는 상판에 화염 확인창(20) 또는 화염 확인램프(도시하지 않음)를 설치하여 확인할 수 있다.

제1 온도 감지 센서(31) 및 조절부(35)를 적용한 스택 레인지는 조리에 따라 조리 용기(17)의 온도를 30~260 ℃로 조절하여 조리의 편리성을 제공하고, 100 ℃ 부근에서 조리물 넘침을 예측하여 대응하며, 240~260 ℃중 어느 온도에서 가스량을 차단하여 조리 용기의 과열을 사전에 방지하고, 자동 또는 인공지능의 조리를 가능하게 한다.

조리 용기(17)에 밀착 접촉하지 않는 온도 감지 센서(31)는 열전도율이 저하되어 온도상승이 늦어진다. 따라서 조절부(31)는 둘 이상의 온도 감지 센서로부터 수집한 온도 중 더 높은 온도를 정확한 온도로 예상하고 선택하여 버너(9)의 화력 및 조리 용기(17)의 온도조절에 적용할 수 있다.

조절부(31)는 조리 용기(17)의 급격한 온도상승을 95℃부터 완만하게 하도록 버너(9)의 화력을 줄이거나 상하로 변동하는 온도상태를 감지하여 버너(9)의 화력을 차단하여 조리물 넘침을 감소시킬 수 있다. 조리 용기(17)의 온도가 급격히 상승할 경우, 조리물이 빠르게 끓은점에 도달하여 조리 용기(17)를 넘칠 수 있으므로 조절부(31)는 100℃ 도달 바로 전에 화력을 줄일 수 있다.

제2 온도 감지 센서(36), 습도 감지 센서(37) 또는 먼지 감지 센서(38) 중 어느 하나 이상을 배기 덕트(13) 또는 스택(16)에 배치하고 이들로부터 온도, 습도 및 먼지 데이터를 수집하고 분석 또는 예측하여 가스량 조절 부재(34)에 출력을 주어 가스량을 조절한다. 제2 온도 감지 센서(36)는 화염꺼짐, 불완전연소 또는 이상상황의 온도변화를 감시하여 이상시 조절부(31)는 가스를 차단한다. 습도 감지 센서(37) 또는 먼지 감지 센서(38)는 조리에 활용할 수 있다. 표시부(35)는 이들 센서들로부터 받는 온도값, 분석 또는 예측 결과, 화염 상태 또는 조리상황을 표시한다.

도 7 및 도 8은 지금까지 기술한 스택 레인지에서 연장 스택 또는 팬을 포함하는 실시예다.

연장 스택(24)은 스택 상부(14) 위에 연결하여 스택(16)의 길이를 연장한다. 연장 스택(24)은 배기가스를 상판(2)보다 더 높은 곳에 배출하여 뜨거운 배기가스와 접촉을 피하고 위생을 향상한다. 연장 스택(24)에서 응축하는 물방울은 스택(16)을 거쳐 수거컵(21)에 축적된다. 연장 스택(24)은 부착 및 탈착을 가능하게 한다. 연장 스택(24)은 휴대용 스택 레인지에도 설치하여 위생 향상과 역풍 방지에 활용한다. 반대로, 배기 덕트(13)의 바닥면이 연소실(11) 방향으로 경사지게 하여(도시하지 않음) 스택(16) 및 연장 스택(24)에 맺힌 물방울이 연소실 하부(8)에 축적되도록 할 수 있다. 이 경우 스택 하부(15)의 일부는 개방되어 본체 내부(4)에 있는 배기 덕트(13) 주위의 뜨거운 공기를 스택(16)으로 직접적으로 배출(i)하나 물방울은 본체 내부(4)로 유입되지 않는 형상을 한다. 또한, 배기 덕트(13)의 바닥면이 수평하여 물방울이 자연 건조하게 할 수도 있다.

배기팬(25) 또는 급기팬(26)은 배기가스를 강제적으로 배출하기 위해 둘 중 하나를 설치하는 것으로, 부력이 아닌 강제 배출로 인해 이차공기(c)와 여분의 공기도 증가시키므로 보통 화력이 큰 스택 레인지에 활용하고, 연소실 압력이 지나치게 부압일 경우 열효율 감소가 일어나므로 배기가스량은 연소실 압력이 0 Pa에 근접하도록 한다.

배기팬(25)은 스택 상부(14)에 설치하여 역풍을 방지하고 배기가스를 강제적으로 배출한다. 배기팬(25)이 작동할 경우, 본체 내부(4)의 공기도 스택 하부(16)를 통해 많이 배출되어 일차공기(b) 및 이차공가(c)의 공급에 영향을 미칠 수 있으므로 스택 하부(16)에 설치된 공기량 조절기(27)는 본체 내부(4)의 뜨거운 공기만 배출되도록 조절한다.

급기팬(26)은 본체 내부(4)에 설치하여 역풍을 방지하고 배기가스를 강제적으로 배출한다. 급기팬(26)의 일부 풍량 또는 별도의 팬(도시하지 않음)의 풍량은 스택 하부(16)로 흘러(i) 본체 내부(4)의 뜨거운 공기만 배출하도록 한다.

도 9는 휴대용 스택 레인지에서 본체(1)의 일 개방 측면(26)으로 배기가스가 배출되는 것을 보여준다.

배기 덕트(13)는 이 본체(1)의 일 개방 측면(26)과 연결되어 배기가스를 측 방향으로 배출한다. 역풍 방지판(27)은 역풍의 외기공기가 배기 덕트(13)로 유입되는 것을 방지하기 위해 본체의 일 개방 측면(26)에서 이격시켜 설치하여 배기가스는 상방향으로(j) 배출하고 측면으로 오는 역풍(l)은 역풍 방지판(27)에 차단되고 상판으로 오는 역풍의 외기공기는 하방향(k)으로 흐르게 한다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상, 영역 또는 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 본체 2 : 상판
3 : 가스 밸브 4 : 본체 내부
5 : 인젝터 6 : 연소실 상부
7 : 연소실 측면부 8 : 연소실 하부
9 : 버너 11 : 연소실
12 : 화염 13 : 배기 덕트
14 : 배기구(스택 상부) 15 : 스택
16 : 역풍 도피구(스택 하부) 17 : 조리 용기
19 : 조리 용기 받침대 20 : 화염 확인창
21 : 수거컵 23 : 본체 외부
24 : 연장 스택 25 : 배기팬
26 : 급기팬 31 : 제1 온도 감지 센서
32 : 유입 차단 부재 또는 조리물 유입 방지둑 33 : 조절부
34 : 가스량 조절 부재 35 : 표시부
36 : 제2 온도 감지 센서 39 : 송풍팬
41 : 부탄 용기실 42 : 콕 조절기

Claims

조리기기용 가스 레인지로서,
기기의 프레임을 구성하고 가스 밸브를 보유하는 본체;
상기 본체를 덮은 상판;
상부를 개방하고 측면부와 하부에서 연소용 공기홀로 일부를 개방하고 나머지 부분을 밀폐하여 중앙에 버너를 배치한 연소실;
상기 연소실의 상기 측면부와 연결하여 상기 연소실의 배기가스를 배출하는 배기 덕트;
상기 배기 덕트에 연결하고 상부 및 하부를 개방하여 상기 배기 덕트의 배기가스 및 본체 내부의 뜨거운 내부 공기를 상부로 배출하고 역풍의 외부 공기를 연소실로 유입되지 않고 하부로 도피시키는 스택; 및
연소실 상부의 상기 상판 또는 조리 용기 받침대에 조리 용기를 올려 상기 연소실을 밀폐하고 상기 버너의 화염으로 조리 용기를 가열하고 배기가스를 상기 배기 덕트 및 상기 스택을 통과하여 외부로 방출하는 아궁이 메커니즘:을 포함하는 스택 레인지.
조리기기용 가스 레인지로서,
기기의 프레임을 구성하고 가스 밸브를 보유하는 본체;
상기 본체를 덮은 상판;
상부를 개방하고 측면부와 하부에서 연소용 공기홀로 일부를 개방하고 나머지 부분을 밀폐하여 중앙에 버너를 배치한 연소실;
상기 연소실의 상기 측면부와 연결하여 상기 연소실에서 배기가스를 배출하는 배기 덕트;
상기 배기 덕트에 연결하고 상부 및 하부를 개방하여 상기 배기 덕트의 배기가스 및 본체 내부의 뜨거운 내부 공기를 상부로 배출하고 역풍의 외부 공기를 연소실로 유입되지 않고 하부로 도피시키는 스택; 및
연소실 상부의 상기 상판 또는 조리 용기 받침대에 조리 용기를 올려 상기 연소실을 밀폐하고 상기 버너의 화염으로 상기 조리 용기를 가열하고 배기가스를 상기 배기 덕트 및 상기 스택을 통과하여 외부로 방출하는 아궁이 메커니즘:을 포함하는 스택 레인지에 있어서,
상기 연소실 외부에 상기 상판을 관통하여 상기 상판 또는 조리 용기 받침대와 동일 또는 높은 위치에 하나 이상 고정 설치되거나 상기 상판 또는 조리 용기 받침대보다 돌출하여 하나 이상 유동 설치되어 상기 조리 용기에 접촉하여 상기 조리 용기의 온도를 감지하는 제1 온도 감지 센서; 및
상기 제1 온도 감지 센서로부터 데이터를 수집하고 분석 또는 예측하여 가스량 조절 부재로 가스량을 조절하여 버너의 화력 및 상기 조리 용기의 온도를 조절하는 조절부;를 포함하는 스택 레인지.
청구항 2에 있어서,
제2 온도 감지 센서, 습도 감지 센서 또는 먼지 감지 센서 중 어느 하나 이상으로부터 데이터를 수집하고 분석 또는 예측하여 상기 가스량 조절 부재로 가스량을 조절하는 조절부를 포함하는 스택 레인지.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 온도 감지 센서, 제2 온도 감지 센서, 습도 감지 센서 또는 먼지 감지 센서를 통해 얻은 온도값, 예측 데이터 또는 조리상황을 상기 조절부로부터 전송받아 표시하는 표시부를 포함하는 스택 레인지.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 버너의 염공부하를 2.0 W/㎟ 내지 8.0 W/㎟으로 하는 것을 포함하는 스택 레인지.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
역풍시 바람이 상기 스택 하부로의 흐름에 저항을 받지 않도록 상기 스택 하부의 단면적이 상기 스택 상부의 단면적보다 크거나 같은 것을 포함하는 스택 레인지.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 스택의 길이를 연장하기 위해 상기 스택 상부에 설치하는 연장 스택을 포함하는 스택 레인지.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 스택 상부 또는 상기 본체 내부의 일측에 강제적인 배기 또는 급기를 위한 배기팬 또는 급기팬을 설치하는 것을 포함하는 스택 레인지.
청구항 1에 있어서,
본체의 일 개방 측면을 상기 배기 덕트와 연결하여 연소실의 배기가스를 배출하는 것을 포함하는 스택 레인지.
청구항 2에 있어서,
상기 조리 용기를 넘친 조리물이 상기 상판의 하부로 유입하지 않도록 상기 제1 온도 감지 센서와 상기 상판 사이에 유입 차단 부재를 끼워 상기 제1 온도 감지 센서가 상기 상판에 고정되거나 상기 상판보다 높고 상기 조리 용기 받침대보다 낮은 조리물 유입 방지둑을 상기 상판에 설치하고 상기 조리물 유입 방지둑내에서 상기 온도 감지 센서의 몸체부가 유동하는 것을 포함하는 스택 레인지.
청구항 2에 있어서,
상기 본체 내부의 뜨거운 공기를 상기 스택을 통해 배출하는 송풍팬(39)을 포함하는 스택 레인지.
청구항 2에 있어서,
제2 온도 감지 센서로 화염꺼짐, 불완전연소 또는 이상상황의 온도변화를 감시하여 가스를 차단하는 조절부(31)를 포함하는 스택 레인지.