WO2017047979A1 - 폭발방지용 팽창흑연 시이트가 접착된 휴대용 가스렌지 - Google Patents
폭발방지용 팽창흑연 시이트가 접착된 휴대용 가스렌지 Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a portable stove. More specifically, the present invention is to adhere the expanded graphite sheet (Expanded Graphite Sheet) to the inner surface of the lid covering the gas container of the portable gas stove to prevent the explosion of the gas container due to overheating, almost the entire amount without residual gas in the gas container
- the present invention relates to a portable gas stove capable of burning energy to increase energy efficiency and preventing fire and explosion during incineration or disposal of waste gas containers.
- Portable gas stoves or gas burners use butane gas filled in a cylindrical container as a raw material.
- Portable stoves are almost indispensable in homes, restaurants, and outdoor activities such as hiking and fishing.
- portable stoves always present a risk of explosion of butane gas containers when overheated.
- butane gas explosions occur frequently due to overheating.
- the gas container is exploded due to the radiant heat of the excessively large plate.
- Utility Model Publication No. 2009-3999 discloses a portable gas stove to cover radiant heat by covering the stove with silver foil, asbestos, glass fibers, mineral wool fibers and the like.
- Utility Model Registration No. 263681 welds the shielding member to the lid covering the gas container by spot welding in order to prevent conduction of radiant heat, and the shielding member is a metallic insulating material made of sus or zirconium, Or a gas stove which is a non-metallic insulating material made of mica, quartz, or ceramic.
- Utility Model Registration No. 412133 discloses a portable gas stove capable of preventing an explosion of a gas cylinder by installing a heat insulating material inside a gas container mounting portion of a gas stove.
- the design of this utility model is not specifically stated because the thermal insulation is not specified specifically.
- the use of glass fiber or asbestos can cause harmful carcinogens.
- the general thermal insulation material has a disadvantage that does not conduct heat in the x-axis and y-axis direction of the plane.
- the butane gas used in the gas stove is not discharged because the entire amount of gas stored in the gas container is discharged, and a considerable amount of gas remains in the remaining amount. This is because the boiling point of butane gas is 0.2 ° C. and the boiling point is higher than that of other liquefied gases, and thus, it is not sufficiently vaporized. In winter, especially because of the low atmospheric temperature, more gas is left behind without burning. It is reported that up to 30% of the charge gas remains in winter. As such, when a significant amount of gas remains in the gas container, the energy efficiency decreases, and a fire or explosion occurs due to the remaining amount of gas in the process of incineration or disposal of the gas container. These fires and explosions can cause property damage as well as casualties.
- the present inventors have basically solved the explosion of the gas container due to radiant heat, and have developed a portable gas stove of the present invention that can burn almost most of the gas container without leaving a significant amount of gas.
- An object of the present invention is to provide a portable gas stove that can prevent the explosion of the butane gas container due to the radiant heat.
- Another object of the present invention is to provide a portable gas stove which can burn almost all of them without leaving a significant amount of gas in the gas container.
- Still another object of the present invention is to provide a method of attaching the expanded graphite sheet to the inside of a portable gas stove gas container cover to be applied to an existing gas stove.
- the explosion-proof portable gas stove according to the present invention is obtained by attaching an expanded graphite sheet to the inner surface of the lid 20 of the gas stove, and applying a ceramic adhesive having a heat resistance at 500 ° C. to the inner surface of the lid, wherein the ceramic adhesive It is characterized by adhering the expanded graphite sheet having a thickness of 0.2 to 1.0 mm to the inner surface of the lid. Preferably, 0.5 mm expanded graphite sheet can be bonded.
- the clay film may be formed by applying clay to the expanded graphite sheet surface which is not adhered to the lid 20.
- the clay one or more of natural clay, synthetic clay, and modified clay may be used. It is preferable that the thickness of the clay film
- the clay particles preferably have a particle size in the range of 0.1 to 30 ⁇ m, more preferably in the range of 0.5 to 20 ⁇ m.
- the present invention essentially prevents the explosion of butane gas containers due to radiant heat, and can burn almost all of them without leaving a significant amount of gas in the gas container, thereby increasing energy efficiency, incineration or disposal of the gas container.
- FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating a state in which the lid 20 is opened in a conventional portable gas stove equipped with a butane gas container.
- Figure 2 is a schematic diagram showing the flow of heat during heating in a conventional gas stove equipped with a butane gas container.
- FIG 3 is a schematic diagram showing the flow of heat during heating in the gas stove according to the present invention equipped with a butane gas container.
- Figure 4 is a graph showing the temperature change of the inside of the butane gas container in Figures 2 and 3, that is, the top and bottom of the gas container.
- the present invention relates to a portable gas stove, and adheres an expanded graphite sheet (Expanded Graphite Sheet) to the inner surface of the lid for mounting the gas container of the portable gas stove to prevent explosion of the gas container due to overheating, remaining in the gas container
- the present invention relates to a portable gas stove which can burn almost all of gas and improve energy efficiency, and prevent fire and explosion during incineration or disposal of waste gas containers.
- FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating a state in which the lid 20 is opened in a conventional portable gas stove equipped with a butane gas container.
- the stove 10 includes a main body 10 and a space 15 for mounting a gas container on one side thereof, and a lid 20 fixed to the opening and closing type is assembled.
- the lid 20 is opened and the gas container is mounted in the gas container mounting space 15, the lid 20 is closed.
- the fuel is burned with the lid closed, and radiant heat is transmitted to the lid 20 and the gas container (not shown) mounted on the bottom due to the fire plate (not shown) placed on the top of the stove. If the gas container is overheated above a certain temperature, the gas container will explode.
- the present invention is a device for preventing the explosion of butane gas due to overheating of the portable gas stove as the heat generated in the gas stove heat the butane gas container heats the butane gas container as the iron plate of the butane gas container bursts beyond the expansion threshold It is a heat dissipation system that prevents the phenomenon of Boiling Liquid Expanded Vapor Explosion (BLEVE), which is mixed with air in the air as it is temporarily released while remaining in the gas.
- BLEVE Boiling Liquid Expanded Vapor Explosion
- the present invention relates to an explosion safety device for a portable or tabletop gas stove using a small liquefied butane gas container, and more particularly to a heat radiation means for preventing the combustion portion flame of the gas stove body from being transferred to the gas container receiving portion. It relates to a safety device for a portable gas stove provided.
- the present invention provides a gas stove main body, a burner having a burner in which a flame is formed, and a gas stove having a cover above an accommodating part in which a gas container is accommodated. It is a feature of the present invention to provide a safety device that prevents the container from heating up and thus prevents the gas container from exploding.
- Explosion-proof portable gas stove is to adhere the expanded graphite sheet to the inner surface of the lid 20 of the stove, apply a ceramic adhesive having a heat resistance at 500 °C to the inner surface of the lid, the ceramic adhesive is applied It is characterized by adhering the expanded graphite sheet having a thickness of 0.2 to 1.0 mm to the inner surface of the lid. Preferably, 0.5 mm expanded graphite sheet can be bonded.
- the present invention has been developed in view of the fact that the expanded graphite sheet diffuses and diffuses heat only in the x- and y-axis directions, and does not radiate heat on the z-axis.
- the gas vessel mounted on the stove is heated by the heat of combustion in case of using an overheated plate and there is a risk of explosion.
- a significant amount of gas remaining in the gas container is left in the usual case without using an excessive plate.
- Butane gas has a boiling point of 0.2 ° C., which is higher than that of other liquefied gases. Therefore, it is necessary to heat it to burn most of the gas.
- the gas container must be prevented from overheating in order to eliminate the risk of explosion, but it is necessary to heat the gas container to some extent in order to minimize the remaining amount of gas. This is contrary to each other, and so far, the stove has not been able to achieve both of these purposes simultaneously.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing the flow of heat during heating in a conventional gas stove equipped with a butane gas container.
- the existing gas stove is designed to conduct some of the heat of combustion in the main body 10 to the lower portion of the gas container 30 to heat the gas container 30 to some extent.
- Hc the amount of heat that heats the gas vessel 30 by conducting a portion of the combustion heat to the lower portion of the gas vessel 30
- Hf the amount of heat conducted from the top of the lid 20
- the amount of heat lost by vaporizing the vaporized gas is represented by ⁇ H.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing the flow of heat during heating in the gas stove according to the present invention equipped with a butane gas container.
- Hc the amount of heat that heats the gas vessel 30 by conducting a portion of the combustion heat to the lower portion of the gas vessel 30
- Hf the amount of heat conducted from the top of the lid 20
- Grx This calorific value Grx heats the lower part of the gas container 30.
- the amount of heat lost by vaporizing the vaporized gas is represented by ⁇ H.
- Figure 4 is a graph showing the temperature change of the inside of the butane gas container in Figures 2 and 3, that is, the top and bottom of the gas container.
- temperatures of the upper portion 1a and the lower portion 1b of the gas container 30 are measured by time, and are shown in a graph of FIG. 4. As shown in FIG. 4, the temperature of the upper portion 1a was always measured higher than the lower portion 1b.
- the top 1a temperature is 20.5 ° C, 28.1 ° C, 49.0 ° C, 53.8 ° C, 58.0 ° C, 56.7 after the first, 10, 20, 40, 60, and 70 minutes have elapsed, respectively.
- the bottom (1b) temperatures were measured at 20.7 ° C, 29.5 ° C, and 29.5 ° C, 31.8 ° C, 33.6 ° C, and 36.0 ° C, respectively.
- the temperatures of the upper and lower portions 2a and 2b of the gas container 30 are measured by time, and are shown in a graph of FIG. 4. As shown in FIG. 4, the temperature of the upper portion 2a is measured lower than that of the lower portion 2b, indicating that the phenomenon opposite to the conventional gas stove of FIG. 2 occurs.
- the top 2a temperature is 19.6 ° C, 21.2 ° C, 27.7 ° C, 36.2 ° C, 47.0 ° C, after the first, 10, 20, 40, 60, and 70 minutes have elapsed.
- the bottom (2b) temperature was measured at 19.5 ° C, 42.7 ° C, 46.9 ° C, 47.0 ° C, 47.0 ° C and 47.0 ° C, respectively. It can be seen that the radiant heat Hf fed back from the heating plate moves downward.
- the temperature difference between the upper and lower parts of the gas container 30 is smaller than that of the conventional gas stove of FIG. 2.
- the gas container can be uniformly heated to some extent in the upper and lower parts to uniformly vaporize the gas in the container. Since the gas is uniformly vaporized, the remaining amount of gas can be minimized.
- the expanded graphite sheet 40 used in the present invention can be purchased and used commercially, the mainstream is that the thickness is 0.2 mm, 0.5 mm or 1.0 mm.
- the physical properties of the expanded graphite sheets having a thickness of 0.2 mm and 0.5 mm preferably satisfy the ranges in the following table.
- the clay film may be formed by applying clay to the expanded graphite sheet surface which is not adhered to the lid 20.
- the clay forming the clay film one or more of natural clay, synthetic clay, and modified clay may be used. It is preferable that the thickness of the clay film
- the clay particles preferably have a particle size in the range of 0.1 to 30 ⁇ m.
- the clay film is applied by spraying a clay solution using a liquefied gas such as LPG as a solvent, which can be easily carried out by those skilled in the art.
- the thermal conductivity and the specific resistance of the z-axis (thickness direction) become small, and the graphite fine particles scattered from the expanded graphite can be blocked.
- the clay usable in the present invention specifically, mica, vermiculite, montmorillonite, baydelite, saponite, hectorite, stevensite, magadiite, AIRA light, kanemite , Illite, sericite, nontronite, and the like, and one or more of these are suitably used.
- the thickness of the clay film is, for example, preferably in the range of 3 to 100 ⁇ m, more preferably in the range of 3 to 30 ⁇ m.
- the expanded graphite sheet is cut to the size of the area inside the cover of the gas receiving portion.
- One side of the expanded graphite sheet was cut using a 500 ° C. heat-resistant ceramic adhesive, and after the solvent was volatilized, completely adhered to the inner surface of the lid 20 of the gas receiving part.
- a visual inspection and a peeling test are carried out to see if the expanded graphite sheet is fixed inside the lid 20.
- the combustion unit is ignited and the temperature of the upper surface of the liquefied butane gas container is measured according to the elapsed time of 5 minutes and 10 minutes.
- the temperature of the surface of the gas container was measured with respect to the conventional gas stove which did not adhere the expanded graphite sheet as in the above-described embodiment.
- Temperature measurement after heating As a result of the temperature measurement of the surface of the gas container, in the comparative example, the initial temperature, after 5 minutes, and after 10 minutes were measured at 27.0 ° C, 48.3 ° C, and 67.5 ° C, respectively. After 5 minutes, and after 10 minutes, the temperatures were measured at 25.1 ° C, 34.6 ° C, and 46.1 ° C, respectively. That is, in the Example of this invention, the upper surface temperature of the liquefied butane gas container was 13.7 degreeC low after 5 minutes compared with the conventional gas stove, and was 21.4 degreeC low after 10 minutes.
- Portable gas stove explosion test An explosive test was carried out using a cooking stove using a piezoelectric ignition type liquefied butane gas having a size of 313 mm (L) x 270 mm (W) x 99 mm (H).
- the stove is prepared with a gas stove of the present invention attached to a conventional stove and not attached to the explosion-proof heat sink of the present invention.
- the heat-dissipating heat-dissipating plate was a graphite coated expanded graphite sheet having a width of 235 mm (L) x 150 mm (W) and a thickness of 0.5 mm.
- Excessive plate 2 is installed on top of the stove to cover the gas container cover. Burn the stove by adjusting the fire power to the maximum. Check the normal combustion of the stove and check the explosion of the liquefied gas container during combustion. As a result, as shown in Table 3, the combustion was stopped by the safety lever operation, and the gas container was not exploded.
- the gas stove of the present invention to which the heat-dissipating plate for explosion prevention is attached is not overheated by the excessive heat plate, it can be seen that the explosion does not result.
- Table 4 there is no risk of explosion because the gas residues in the gas container are very small, 0.4 g and 0.6 g, respectively.
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Abstract
본 발명에 따른 폭발방지용 휴대용 가스렌지는 가스렌지의 뚜껑(20) 안쪽 면에 팽창흑연 시이트를 접착한 것으로서, 500 ℃에서 내열성을 갖는 세라믹 접착제를 뚜껑 안쪽 면에 도포하고, 상기 세라믹 접착제가 도포된 뚜껑 안쪽 면에 두께가 0.2∼1.0 mm인 팽창흑연 시이트(40)를 접착하는 것을 그 특징으로 한다. 바람직하게는 0.5 mm의 팽창흑연 시이트를 접착할 수 있다. 본 발명에서는, 접착제가 도포되지 않는 팽창흑연 시이트 표면에 점토를 도포하여 점토막을 형성할 수도 있다. 점토로는 천연점토, 합성점토, 변성점토 중 1종 이상을 사용할 수 있다. 도포되는 점토막은 그 두께가 3∼100 ㎛인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3∼30 ㎛ 범위이다. 점토 입자는 0.1∼30 ㎛ 범위의 입경을 갖는 것이 바람직하고, 더 바람직하기로는 0.5∼20 ㎛ 범위의 입경이다.
Description
본 발명은 휴대용 가스렌지에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 휴대용 가스렌지의 가스용기를 덮는 뚜껑의 안쪽 면에 팽창흑연 시이트(Expanded Graphite Sheet)를 접착하여 과열로 인한 가스용기의 폭발을 방지하고, 가스용기 내의 잔류가스 없이 거의 전량을 연소하여 에너지 효율을 높이고, 폐가스용기의 소각이나 처리과정에서 화재 및 폭발을 방지할 수 있는 휴대용 가스렌지에 관한 것이다.
휴대용 가스렌지 또는 가스버너는 원통형의 용기에 충전된 부탄가스를 원료로 사용한다. 휴대용 가스렌지는 가정이나 식당 또는 등산이나 낚시 등의 야외활동에서 거의 필수적으로 사용된다. 그러나 휴대용 가스렌지는 과열되는 경우 부탄가스 용기가 폭발하는 위험을 항상 내포하고 있다. 실제로 사용 시 과열로 인하여 부탄가스가 폭발하는 사고가 빈번히 일어난다. 특히 가스렌지보다 큰 과대불판을 사용하는 경우, 과대불판의 복사열로 인하여 가스용기가 폭발하게 된다.
실용신안공개 제2009-3999호에는 가스렌지를 은박지, 석면, 유리섬유, 미네랄울(mineral wool) 섬유 등으로 덮어씌워 복사열을 차단하고자 하는 휴대용 가스렌지를 개시한다. 또한 실용신안등록 제263681호에는 복사열이 전도되는 것을 방지하기 위하여 가스용기를 덮는 뚜껑에 차폐부재를 스폿(spot) 용접에 의하여 융착시키고, 차폐부재는 써스(SUS) 또는 지르코늄으로 된 금속성 단열소재, 또는 운모, 석영, 또는 세라믹으로 이루어진 비금속성 단열소재인 가스렌지를 개시한다.
실용신안등록 제412133호에는 가스렌지의 가스용기 장착부 내부에 보온 단열재를 장착하여 가스통이 폭발하는 것을 방지할 수 있는 휴대용 가스렌지를 개시한다. 그러나 이 실용신안 고안은 보온 단열재가 구체적으로 명시되어 있지 않아 구체적인 내용을 알 수 없다. 특히 유리섬유나 석면을 사용하면 인체에 해로운 발암물질을 발생시키기도 한다. 또한 일반적인 보온 단열재는 평면상의 x축과 y축 방향으로 열을 전도시키지 못하는 단점이 있다.
또한, 가스렌지에 사용되는 부탄가스는 가스용기 내부에 저장된 가스가 전량 배출되어 연소되지 않고 상당량의 가스가 잔량으로 남게 된다. 이는 부탄가스의 비등점이 0.2 ℃로 다른 액화가스에 비하여 비등점이 높기 때문에, 충분히 기화되지 못하기 때문이다. 특히 겨울철에는 대기 온도가 낮기 때문에 연소되지 않고 잔량으로 남는 가스가 더 많이 남게 된다. 겨울철에는 충진가스의 30%까지 잔량이 남는 것으로 보고되고 있다. 이처럼 가스용기에 상당량의 가스 잔량이 남게 되면, 그만큼 에너지 효율이 떨어지고, 가스용기를 소각하거나 폐기 처리하는 과정에 잔량의 가스로 인하여 화재 또는 폭발이 발생한다. 이러한 화재나 폭발은 재산 피해는 물론 인명피해를 가져오기도 한다.
본 발명자는 복사열로 인한 가스용기의 폭발을 근원적으로 해결하고, 가스용기에 상당량의 가스가 남지 않고 거의 대부분을 연소시킬 수 있는 본 발명의 휴대용 가스렌지를 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 복사열로 인한 부탄가스 용기의 폭발을 근원적으로 방지할 수 있는 휴대용 가스렌지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가스용기에 상당량의 가스가 남지 않고 거의 대부분을 연소시킬 수 있는 휴대용 가스렌지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가스용기에 상당량의 가스가 남지 않고 거의 대부분을 연소시킴으로써 에너지 효율을 상승시키고, 가스용기를 소각하거나 폐기 처리하는 과정에 잔량의 가스로 인하여 발생하는 화재 또는 폭발을 방지할 수 있는 휴대용 가스렌지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기존의 가스렌지에도 적용할 수 있도록 휴대용 가스렌지 가스용기 커버의 내부에 팽창흑연 시이트를 부착하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 폭발방지용 휴대용 가스렌지는 가스렌지의 뚜껑(20) 안쪽 면에 팽창흑연 시이트(sheet)를 접착한 것으로서, 500 ℃에서 내열성을 갖는 세라믹 접착제를 뚜껑 안쪽 면에 도포하고, 상기 세라믹 접착제가 도포된 뚜껑 안쪽 면에 두께가 0.2∼1.0 mm인 팽창흑연 시이트를 접착하는 것을 그 특징으로 한다. 바람직하게는 0.5 mm의 팽창흑연 시이트를 접착할 수 있다.
본 발명에서는, 뚜껑(20)과 접착되지 않는 팽창흑연 시이트 표면에 점토를 도포하여 점토막을 형성할 수도 있다. 점토로는 천연점토, 합성점토, 변성점토 중 1종 이상을 사용할 수 있다. 도포되는 점토막은 그 두께가 3∼100 ㎛인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3∼30 ㎛ 범위이다. 점토 입자는 0.1∼30 ㎛ 범위의 입경을 갖는 것이 바람직하고, 더 바람직하기로는 0.5∼20 ㎛ 범위의 입경이다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적 내용을 하기에 상세히 설명한다.
본 발명은 복사열로 인한 부탄가스 용기의 폭발을 근원적으로 방지하고, 가스용기에 상당량의 가스가 남지 않고 거의 대부분을 연소시킬 수 있고, 그럼으로써 에너지 효율을 상승시키고, 가스용기를 소각하거나 폐기 처리하는 과정에 잔량의 가스로 인하여 발생하는 화재 또는 폭발을 방지할 수 있는 휴대용 가스렌지를 제공하고, 또한 기존의 가스렌지에도 적용할 수 있도록 휴대용 가스렌지 가스용기 커버의 내부에 팽창흑연 시이트를 부착하는 방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 부탄가스 용기를 장착하여 사용하는 종래의 휴대용 가스렌지에서 뚜껑(20)이 개방된 상태를 도시하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2는 부탄가스 용기가 장착된 종래의 가스렌지에서 가열시 열량의 흐름을 나타낸 개략적인 도면이다.
도 3은 부탄가스 용기가 장착된 본 발명에 따른 가스렌지에서 가열시 열량의 흐름을 나타낸 개략적인 도면이다.
도 4는 도 2 및 도 3에서의 부탄가스 용기가 장착된 내부의 온도, 즉 가스용기의 상부와 하부의 온도변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 휴대용 가스렌지에 관한 것으로, 휴대용 가스렌지의 가스용기를 장착하는 뚜껑의 안쪽 면에 팽창흑연 시이트(Expanded Graphite Sheet)를 접착하여 과열로 인한 가스용기의 폭발을 방지하고, 가스용기 내의 잔류가스 없이 거의 전량을 연소하여 에너지 효율을 높이고, 폐가스용기의 소각이나 처리과정에서 화재 및 폭발을 방지할 수 있는 휴대용 가스렌지에 관한 것이다.
도 1은 부탄가스 용기를 장착하여 사용하는 종래의 휴대용 가스렌지에서 뚜껑(20)이 개방된 상태를 도시하기 위한 개략적인 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가스렌지는 본체(10), 한 측부에 가스용기를 장착하기 위한 공간(15)이 형성되고, 개폐식으로 고정된 뚜껑(20)이 조립된다. 뚜껑(20)을 개방하고, 가스용기 장착공간(15)에 가스용기를 장착한 후, 뚜껑(20)을 닫게 된다. 뚜껑을 닫은 상태에서 연료를 연소시키는데, 이때 가스렌지 상부에 놓인 불판(도시되지 않음)으로 인하여 복사열이 뚜껑(20) 및 그 하부에 장착된 가스용기(도시되지 않음)에 전달된다. 가스용기가 일정 온도 이상으로 과열되면 가스용기가 폭발하게 된다.
본 발명은 휴대용 가스렌지 과열로 의한 부탄가스의 폭발을 방지하기 위한 장치로서 가스렌지에서 열이 발생하여 피드백되는 열이 부탄가스 용기를 가열하여 부탄가스 용기의 철판이 팽창 임계점을 넘어 파열되면서 가스용기에 잔류되어 있던 부탄가스가 일시에 방출되면서 대기중의 공기와 혼합되어 폭발 범위 안에서 점화되어 폭발현상을 일으키는 현상(BLEVE; Boiling Liquid Expanded Vapor Explosion)을 방지하기 방열시스템이다.
본 발명은 소형의 액화부탄가스 용기를 사용하는 휴대용 또는 탁상용 가스렌지의 폭발안전장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 가스렌지 본체의 연소부 화염이 가스용기 수용부에 전달되지 않도록 하는 열방사 수단을 구비하는 휴대용 가스렌지의 안전장치에 관한 것이다. 본 발명은 가스렌지 본체, 불꽃이 형성되는 버너가 구비된 연소부, 가스용기가 수용되는 수용부 상측에 덮개가 구비되어 있는 가스렌지에 있어서, 화염이 수용부에 전달되는 열을 확산 방열하여 가스용기가 가열되지 않게 하여 가스용기가 폭발하는 것을 방지하는 안전장치를 본 발명의 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폭발방지용 휴대용 가스렌지는 가스렌지의 뚜껑(20) 안쪽 면에 팽창흑연 시이트를 접착한 것으로서, 500 ℃에서 내열성을 갖는 세라믹 접착제를 뚜껑 안쪽 면에 도포하고, 상기 세라믹 접착제가 도포된 뚜껑 안쪽 면에 두께가 0.2∼1.0 mm인 팽창흑연 시이트를 접착하는 것을 그 특징으로 한다. 바람직하게는 0.5 mm의 팽창흑연 시이트를 접착할 수 있다. 본 발명은 팽창흑연 시이트가 열을 x축과 y축 방향으로만 확산시켜 발산하고, z축으로는 열을 발산시키지 못한다는 점에 착안하여 개발된 것이다.
가스렌지에 장착된 가스용기는 과대 불판을 사용하는 경우 연소열로 인하여 가열되어 폭발의 위험이 존재한다. 한편 과대 불판을 사용하지 않는 통상의 경우 가스용기에 상당량의 가스 잔량이 남게 된다. 부탄가스의 비등점은 0.2 ℃로 다른 액화가스에 비하여 비등점이 높기 때문에, 어느 정도 가열시켜야 거의 대부분의 가스를 연소시킬 수 있는 것이다. 다시 말해서, 폭발의 위험을 제거하기 위해서는 가스용기가 과열되는 것을 방지해야 하지만, 가스 잔량을 최소화하기 위해서는 가스용기를 어느 정도 가열시켜 줄 필요가 있다. 이는 서로 상반되는 현상으로 이제까지의 가스렌지는 이 두 가지 목적을 동시에 달성할 수 없었다.
그러나 본 발명에서는 실험 결과, 가스렌지의 뚜껑(20) 안쪽 면에 팽창흑연 시이트를 접착한 경우, 연소열로 인하여 뚜껑(20)의 상부를 가열하는 열량이 팽창흑연 시이트를 따라 차단되어 뚜껑(20)을 따라 하부쪽으로 이동하여 가스용기의 하부를 가열한다는 사실을 알게 되었다.
도 2는 부탄가스 용기가 장착된 종래의 가스렌지에서 가열시 열량의 흐름을 나타낸 개략적인 도면이다. 현재 기존 가스렌지는 본체(10) 내부에서 연소열의 일부를 가스용기(30)의 하부로 전도하여 가스용기(30)를 어느 정도 가열할 수 있도록 설계되어 있다. 제2도에서, 연소열의 일부를 가스용기(30)의 하부로 전도하여 가스용기(30)를 가열하는 열량은 Hc로 표시된다. 또한 뚜껑(20) 상부로부터 전도되는 열량은 Hf로 표시된다. 기화되는 가스가 기화됨으로써 잃는 열량은 ΔH로 표시된다.
도 3은 부탄가스 용기가 장착된 본 발명에 따른 가스렌지에서 가열시 열량의 흐름을 나타낸 개략적인 도면이다. 제2도에서, 연소열의 일부를 가스용기(30)의 하부로 전도하여 가스용기(30)를 가열하는 열량은 Hc로 표시된다. 또한 뚜껑(20) 상부로부터 전도되는 열량은 Hf로 표시되는데, 이 열량은 뚜껑(20) 내부에 부착된 팽창흑연 시이트(40)에 의하여 하부쪽으로 이동하여 Grx로 표시된다. 이 열량 Grx가 가스용기(30)의 하부를 가열한다. 기화되는 가스가 기화됨으로써 잃는 열량은 ΔH로 표시된다.
도 4는 도 2 및 도 3에서의 부탄가스 용기가 장착된 내부의 온도, 즉 가스용기의 상부와 하부의 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 2에서 가스용기(30) 상부(1a)와 하부(1b)의 온도를 시간별로 측정하여 도 4에 그래프에 나타내었다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상부(1a)의 온도가 항상 하부(1b)보다 높게 측정되었다. 도 2의 종래의 가스렌지에서, 상부(1a) 온도는 최초, 10분, 20분, 40분, 60분, 70분 경과 후에 각각 20.5 ℃, 28.1 ℃, 49.0 ℃, 53.8 ℃, 58.0 ℃, 56.7 ℃로 측정되었고, 하부(1b) 온도는 각각 20.7 ℃, 29.5 ℃, 및 29.5 ℃, 31.8 ℃, 33.6 ℃, 36.0 ℃로 측정되었다.
도 3에서 가스용기(30) 상부(2a)와 하부(2b)의 온도를 시간별로 측정하여 도 4에 그래프에 나타내었다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상부(2a)의 온도가 하부(2b)보다 낮게 측정되어, 도 2의 종래의 가스렌지와는 정반대의 현상이 일어남을 알 수 있다. 도 3의 본 발명의 가스렌지에서, 상부(2a) 온도는 최초, 10분, 20분, 40분, 60분, 70분 경과 후에 각각 19.6 ℃, 21.2 ℃, 27.7 ℃, 36.2 ℃, 47.0 ℃, 47.0 ℃로 측정되었고, 하부(2b) 온도는 각각 19.5 ℃, 42.7 ℃, 46.9 ℃, 47.0 ℃, 47.0 ℃, 47.0 ℃로 측정되었다. 이것은 가열판에서 피드백된 복사열 Hf가 하부쪽으로 이동한다는 것을 알 수 있다.
또한 가스용기(30) 상부와 하부의 온도편차가 도 2의 종래의 가스렌지보다 도 3의 본 발명의 가스렌지가 더 작음을 알 수 있다. 이는 본 발명의 가스레지에서는 가스용기가 상부와 하부가 어느 정도 균일하게 가열되어 용기 내부의 가스를 균일하게 기화시킬 수 있다는 것을 의미한다. 균일하게 기화되기 때문에 가스의 잔량을 최소화할 수 있는 것이다.
본 발명에서 사용되는 팽창흑연 시이트(40)는 시판되는 것을 구입하여 사용할 수 있으며, 그 두께가 0.2 mm, 0.5 mm 또는 1.0 mm인 것이 주류를 이룬다. 두께가 0.2 mm 및 0.5 mm인 팽창흑연 시이트의 물성은 하기 표의 범위를 충족하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 뚜껑(20)에 접착되지 않는 팽창흑연 시이트 표면에 점토를 도포하여 점토막을 형성할 수도 있다. 점토막을 형성하는 점토로는 천연점토, 합성점토, 변성점토 중 1종 이상을 사용할 수 있다. 도포되는 점토막은 그 두께가 3∼100 ㎛인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3∼30 ㎛ 범위이다. 점토 입자는 0.1∼30 ㎛ 범위의 입경을 갖는 것이 바람직하다. 점토막은 점토를 LPG와 같은 액화가스를 용매로 하는 점토용액을 스프레이 방식으로 도포하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
팽창흑연 시이트(40)가 공기층에 노출되는 표면에 점토막을 형성하게 되면, z축(두께방향)의 열전도율 및 비저항값이 작아지고, 팽창흑연으로부터 비산되는 흑연 미립자를 차단할 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 점토로는, 구체적으로, 운모, 버미큘라이트, 몬모릴로나이트, 베이델라이트, 사포나이트, 헥토라이트, 스티븐사이트, 마가다이트(magadiite), 아이라라이트(AIRA light), 카네마이트(kanemite), 일라이트, 세리사이트, 논트로나이트 등이 있고, 이들은 1종 이상이 적절히 사용된다. 점토막의 두께는 예를 들어 3∼100 ㎛ 범위가 바람직하고, 더 바람직하게는 3∼30 ㎛ 범위이다.
본 발명은 하기의 실시예에 의해 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것일 뿐 특허청구범위의 보호범위를 제한하고자 하는 것이 아니다.
실시예
기성품의 휴대용 가스렌지 및 부탄액화가스 용기, 두께 0.5 mm 팽창흑연 시이트를 준비한 후, 팽창흑연 시이트를 가스 수용부 덮개 안쪽 면적의 크기에 맞게 절단한다. 절단한 팽창흑연 시이트 한 면에 500 ℃ 내열의 세라믹 접착제를 사용하여 도포하고 용제가 휘발된 후, 가스 수용부의 뚜껑(20) 안쪽 면에 완전히 접착시킨다. 약 8시간 방치 후, 팽창흑연 시이트가 뚜껑(20) 안쪽에 고착되었는지 육안검사 및 박리검사를 실시한다. 액화부탄가스 용기를 장착한 후, 연소부에 점화하여 5분 및 10분 경과시간에 따라 액화부탄가스 용기 상부 표면의 온도를 측정한다.
비교예
상기 실시예와 비교하기 위하여 팽창흑연 시이트를 접착하지 않은 종래의 가스렌지에 대하여 상기 실시예와 같이 시간경과에 따라 가스용기 표면의 온도를 측정하였다.
가열후 온도측정: 가스용기 표면의 온도측정결과, 비교예에서는 최초온도, 5분경과 후, 및 10분 경과 후의 온도가 각각 27.0 ℃, 48.3 ℃, 및 67.5 ℃로 측정되었고, 실시예에서는 최초온도, 5분 경과 후, 및 10분 경과 후의 온도가 각각 25.1 ℃, 34.6 ℃, 및 46.1 ℃로 측정되었다. 즉 본 발명의 실시예에서는 액화부탄가스 용기의 상부 표면온도가 5분 경과 후에 종래의 가스렌지에 비하여 13.7 ℃ 낮았고, 10분 경과 후에는, 21.4 ℃ 낮았다. 이것은 뚜껑(20) 안쪽의 팽창흑연 시이트가 열을 x축과 Y축으로 즉, 면방향으로 열이 확산되고, z축으로 즉, 두께방향으로 열방사가 거의 진행되지 않아 가스용기에 열이 전달되지 않고 외부로 방출된다는 것을 알 수 있다.
휴대용 가스렌지 폭발실험: 크기가 313 ㎜(L) x 270 ㎜(W) x 99 ㎜(H)인 압전자동점화방식의 액화부탄가스를 사용하는 취사용 가스렌지를 사용하여 폭발실험을 하였다. 가스렌지는 본 발명의 폭발방지용 방열판이 부착되지 종래의 가스렌지와 부착된 본 발명의 가스렌지를 준비하였다. 폭발방지용 방열판은 클레이 코팅처리한 팽창흑연 시이트로서, 가로x세로가 235 ㎜(L) x 150 ㎜(W), 두께가 0.5 ㎜인 것을 사용하였다.
본 실험에서는 두 종류의 과대불판을 사용하였다. 하나는 크기 560 ㎜(L) x 410 ㎜(W)의 아연도금 철망에 알루미늄 호일을 3회 감은 것이고('과대불판 1'), 다른 하나는 크기 410 ㎜(L) x 280 ㎜(W)의 아연도금 철망에 알루미늄 호일을 3회 감은 것이다('과대불판 2'). 하기 폭발실험은 방재시험연구원에서 2015년 11월 9일∼11일에 실시하였다(방재시험연구원 시험성적서번호 G2015-1523).
(1) 가스제어밸브를 제거한 종래의 가스렌지의 폭발실험 1A, 1B
가스렌지의 가스압력조정기(governor) 내부에 있는 가스 제어밸브를 제거한 다음 가스렌지에 가스용기를 장착한다. 과대불판 1을 가스레인지 상단에 가스용기 커버를 충분히 덮을 수 있도록 설치한다. 가스렌지의 화력을 최대로 조정하여 연소시킨다. 연소시 액화가스용기의 폭발 여부를 확인한다. 확인결과, 하기 표 2와 같이 가스용기가 폭발하였다.
표 2
폭발실험 | 가스용기충전량(g) | 연소시간(분 : 초) | 가스용기폭발여부 | 비고 |
1A | 110 | 19 : 40 | 폭발되었음 | 연소 후 용기 폭발 |
1B | 170 | 07 : 34 | 폭발되었음 | 연소 중 용기 폭발 |
(2) 안전레버가 구비된 종래의 가스렌지의 폭발실험 2
가스렌지에 가스용기를 장착한다. 과대불판 2를 가스렌지 상단에 가스용기 커버를 충분히 덮을 수 있도록 설치한다. 가스렌지의 화력을 최대로 조정하여 연소시킨다. 가스렌지의 정상적인 연소를 확인하고, 연소시 액화가스용기의 폭발 여부를 확인한다. 확인결과, 하기 표 3과 같이 안전레버 작동으로 연소가 중단되어 가스용기가 폭발되지 않았다.
표 3
폭발실험 | 가스용기내 가스량(g) | 연소시간(분 : 초) | 가스용기폭발여부 | 비고 | ||
충전량 | 연소량 | 잔량 | ||||
2 | 110.8 | 41.5 | 69.3 | 11 : 07 | 폭발되지 않았음 | 안전레버 작동으로 연소가 중단되었음 |
(3) 상기 실시예에 의한 본 발명의 가스렌지 폭발실험 3A, 3B
폭발방지용 방열판이 부착된 가스렌지에 가스용기를 장착한다. 과대불판 2를 가스렌지 상단에 가스용기 커버를 충분히 덮을 수 있도록 설치한다. 가스렌지의 화력을 최대로 조정하여 연소시킨다. 가스렌지의 정상적인 연소를 확인하고, 연소시 액화가스용기의 폭발 여부를 확인한다. 확인결과, 하기 표 4와 같이 가스가 연소될 때까지 가스용기가 폭발되지 않았다.
표 4
폭발실험 | 가스용기내 가스량(g) | 연소시간(분 : 초) | 가스용기폭발여부 | 비고 | ||
충전량 | 연소량 | 잔량 | ||||
3A | 108.0 | 107.6 | 0.4 | 23 : 20 | 폭발되지 않았음 | 용기 내 가스는 정상적인 연소로 소모되었음 |
3B | 111.0 | 110.4 | 0.6 | 25 : 10 | 폭발되지 않았음 | 용기 내 가스는 정상적인 연소로 소모되었음 |
상기 폭발실험에서 보듯이, 폭발방지용 방열판이 부착된 본 발명의 가스렌지는 과대불판에 의하여 과열되지 않으며, 그 결과 폭발되지 않음을 알 수 있다. 표 4에서 보듯이, 가스용기내 가스 잔량이 각각 0.4 g과 0.6 g으로 극히 소량 잔류하기 때문에 폭발의 위험성이 전혀 없다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (5)
- 뚜껑(20)이 장착된 휴대용 가스렌지에 있어서, 가스렌지의 뚜껑(20) 안쪽 면에 500 ℃에서 내열성을 갖는 세라믹 접착제를 도포하고, 상기 세라믹 접착제가 도포된 뚜껑 안쪽 면에 두께가 0.2∼1.0 mm인 팽창흑연 시이트(40)를 접착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폭발방지용 휴대용 가스렌지.
- 제1항에 있어서, 상기 세라믹 접착제에 접착되지 않는 팽창흑연 시이트 표면에 점토를 도포하여 점토막을 형성하는 것을 특징으로 하는 폭발방지용 휴대용 가스렌지.
- 제2항에 있어서, 상기 점토는 0.1∼30 ㎛ 범위의 입경을 갖고, 상기 도포된 점토막은 3∼100 ㎛ 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 폭발방지용 휴대용 가스렌지.
- 뚜껑(20)이 장착된 휴대용 가스렌지의 뚜껑(20) 안쪽 면에 500 ℃에서 내열성을 갖는 세라믹 접착제를 도포하고; 그리고상기 세라믹 접착제가 도포된 뚜껑 안쪽 면에 두께가 0.2∼1.0 mm인 팽창흑연 시이트(40)를 접착하는;단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스렌지에 폭발방지용 팽창흑연 시이트를 부착하는 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 세라믹 접착제에 접착되지 않는 팽창흑연 시이트(40) 표면에 점토를 도포하여 점토막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스렌지에 폭발방지용 팽창흑연 시이트를 부착하는 방법.
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