KR101102583B1 - 휴대용 온열기 - Google Patents

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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V30/00—Apparatus or devices using heat produced by exothermal chemical reactions other than combustion

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Abstract

본 발명은 연소용 촉매매트(28)의 촉매 산화반응에 의해 무화염 열이 발생되므로 화재의 위험이 없고, 연소효율이 우수하며, 바람이 세게 불어도 꺼지는 현상이 없어 야외에서도 안심하고 사용할 수 있도록 하고, 뚜껑(3) 부분에 향이 발산되는 발향패드(42)를 설치하여 휴대용 온열기(1) 사용 중에 발생되는 열냄새가 방지되어 상쾌하게 사용할 수 있도록 하고, 본체(2)와 뚜껑(3)을 넣을 수 있는 주머니(40)와, 발열부(4)로 공급되는 공기를 차단시켜 쉽게 소화(消火)시킬 수 있는 소화용 덮개(41)를 더 포함하는 휴대용 온열기에 관한 것이다.

Description

휴대용 온열기{PORTABLE HEATER}
본 발명은 휴대용 온열기에 관한 것으로, 상세하게는 촉매의 연소반응(산화반응)에 의해 무화염 상태의 열이 발생되도록 함으로써 화재의 위험이 없을 뿐 아니라 연소효율이 우수하고, 정전기(靜電氣)가 발생하지 아니하며, 세찬 바람에도 불이 꺼지지 않아 야외에서도 안심하고 사용할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 야외용 난방기나 휴대용 손난로 등이 개발되어 사용되고 있으나 야외용 난방기는 물을 데워서 호스를 이용하여 온수를 순환시키므로 시간이 오래 걸리고 장치가 복잡하고 무거워 휴대하기에 불편하며 가스버너를 이용하여 물을 데워 순환을 시키므로 열손실이 많아 연료비가 과다하게 지출되며 불꽃이 있으므로 화재 위험이 높고 바람이 심한 지역에서는 사용이 어려운 단점이 있었다.
즉, 종래의 휴대용 손난로는 화구를 열고 연료를 주입하고 화구를 덮고 라이터로 예열하면서 기화되는 연료를 촉매산화반응으로 가열시켜 열을 얻는 방법을 이용하고 있으나, 화구를 열고 액체연료를 솜에 주입하므로 솜과 연소용 촉매매트와의 거리가 떨어져 있는 구조여서 연료의 기화(氣化)가 원활하지 못하므로 연소용 촉매에서 미연소된 연료가 배출되어 냄새가 심하게 발생되며, 효율이 낮고 소형이며 황동을 절곡하여 연료통을 구성하므로 두께가 얇아 보온성이 떨어지고 변형이나 충격에 약하여 연료통을 포함한 온열기 전체의 수명이 짧은 단점이 있었다.
또한 가스를 연료로하는 휴대용 난방기는 가스를 화염(火焰)으로 연소하는 고온의 난방방식으로 연소온도가 1,000℃ 이상이어서 근접 난방이 불가능 할 뿐만 아니라 화상과 화재의 위험이 높고 가스 소모와 공기 소모량이 많아 연료비가 과다 지출되고 실내를 자주 환기시켜 주어야하는 단점이 있으며, 바람이 세게 불면 쉽게 꺼지는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 연소용 촉매매트를 이용하여 화염없이 열이 발생하는 휴대용 온열기를 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 본체와 뚜껑은 스텐레스나 알루미늄 또는 동이거나, 또는 스텐레스판이나 알루미늄판 또는 동판이고, 연소용 촉매매트는 귀금속이 주 촉매이고 전이금속을 보조촉매로 혼합하여 소성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 하우징 일측부에 흡기구멍보다 크게 마련되는 예열구멍과, 상기 예열구멍으로 노출되고 연소용 촉매매트와 연소촉진용 촉매매트에 접촉하거나 연결되는 예열촉매매트를 더 포함 함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 발열부에 덮어씌워 연소에 필요한 공기를 차단함으로써 소화(消化)시키는 소화용 덮개를 더 포함 함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 뚜껑 부분에 설치되는 발향패드를 더 포함 함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 본체와 뚜껑이 결합된 외부에 분리 결합되고 상부와 측면부에 통기구멍과 열발산구멍이 각각 형성되는 내열성 합성수지 케이스를 더 포함 함을 특징으로 한다.
본 발명 휴대용 온열기는 액체연료가 주입되는 연료실이 구비된 본체와, 상기 본체 상부 중앙에 설치되는 무화염 발열부와, 상기 본체와 발열부 상부에 결합되는 뚜껑이 구성되며, 솜 등의 연료흡수재에 흡수되어 있는 연료가 기화(氣化)하면서 연소용 촉매와 연소촉진용 촉매의 촉매 산화반응으로 화염이 없는 무화염 열(熱)이 발생되며, 따라서 간편하게 휴대하는 방법으로 신체에 접촉 및 근접시켜 장시간 찜질 및 난방할 수 있으며, 촉매 산화반응에 의해 냄새가 탈취되고 소량으로 발생되는 수분(水分)에 의해 정전기(靜電氣)가 발생하지 않는다.
본 발명의 휴대용 온열기는, 연료실과 주입구가 구비된 본체, 상기 본체 상부 중앙에 설치되고 기화되는 연료를 촉매 산화반응시켜 무화염 열을 발생시키는 발열부, 상기 본체와 발열부 상부에 분리 결합되고 잠금장치가 구비된 뚜껑, 상기 발열부 측면에 소정간격으로 형성되는 복수 개의 흡기구멍, 상기 뚜껑 측면에 소정 간격으로 형성되는 복수 개의 통기구멍, 상기 뚜껑 상부면에 소정간격으로 형성되는 복수 개의 열(熱)발산구멍, 상기 본체 내부에 충진되는 연료충진재를 포함하여 구성된다.
상기 발열부는, 본체에 설치되는 하우징, 상기 하우징 내부에 형성되는 공간부, 상기 하우징의 전후측에 형성되는 복수의 흡기구멍, 상기 하우징 일측부에 형성되는 예열구멍, 상기 공간부에 설치되는 내열성 실리카 매트, 상기 내열성 실리카 매트 상부에 설치되는 연소촉진용 촉매매트, 상기 연소촉진용 촉매매트 상부에 설치되는 연소용 촉매매트, 상기 연소용 촉매매트와 연소촉진용 촉매매트와 접하고 예열구멍으로 노출되는 예열촉매매트, 상기 연소용 촉매매트 상부에 설치되는 보호망, 상기 보호망 상부에 설치되는 고정부재를 포함하여 구성된다.
본 발명에서 본체는 하향 개방 구조의 상부체와 상향 개방 구조의 하부체가 결합된 구조이고, 상기 본체 내부에 연료실이 형성되고, 상기 상부체에 연료주입구와 캡이 구비됨을 특징으로 한다.
본 발명에서 뚜껑에 구비되는 잠금장치는, 본체 양측면으로 각각 돌출되는 나사봉과, 상기 나사봉에 각각 체결되는 너트와, 상기 나사봉에 결합될 수 있게 뚜껑 양측에 형성되는 하향 개방형의 결합홈을 포함하여 구성된다.
본 발명에서 내열성 실리카 매트는 다공성 실리카 매트 임을 특징으로 한다.
본 발명에서 본체와 뚜껑은 스텐레스, 알루미늄 또는 동이거나, 또는 스텐레스판이나 알루미늄판이나 동판 임을 특징으로 한다.
본 발명에서 연소촉진용 촉매매트는, 산화 알루미나 매트와, 상기 산화 알루미나 매트에 코팅되는 전이금속과 귀금속으로 혼합한 촉매임을 특징으로 한다.
본 발명 연소용 촉매매트는, 귀금속이 주 촉매이고, 전이금속을 보조촉매로 혼합하여 소성한 것 임을 특징으로 한다.
본 발명에서 연소용 촉매매트는, 실리카(SiO2)와 산화 알루미나가 중량비로 각각 50%씩 혼합된 촉매매트 임을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 연소용 촉매매트는, 실리카(SiO2) 49.5%, 알루미나 49.5%, 토르마린 1%를 각각 중량비로 혼합시켜 소성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 하우징 일측부에 흡기구멍보다 크게 마련되는 예열구멍과, 상기 예열구멍에 근접설치되어 연소용 촉매매트와 연소촉진용 촉매매트에 연결되는 예열촉매매트를 더 포함한다.
또한 본 발명은 발열부를 덮어씌워 발열부의 연소에 필요한 공기 유입을 차단함으로써 소화(消化)시킬 수 있는 소화용 덮개를 더 포함한다.
또한 본 발명은 뚜껑 내부의 상부면 일측에 아로마 향수 등이 흡수된 발향패드를 소정길이로 접착시켜 상쾌한 기분의 아로마향이 은은히 발산되도록 하고, 온열기 사용중에 발생하는 열냄새가 아로마향에 의해 분해되거나 감소되어 상쾌한 기분을 유지할 수 있는 발향패드를 더 포함한다.
또한 본 발명 휴대용 온열기는 섬유나 섬유원단으로 만들어진 주머니 속에 넣은 다음 벨크로테이프 또는 슬라이드 파스너로 입구를 봉쇄시킨 다음 사용하면 뚜껑과 피부의 직접적인 접촉이 방지되어 화상사고 등이 예방되며, 아울러 휴대용 온열기의 보온이 유지된다.
또한 본 발명 휴대용 온열기는 내열성 합성수지 케이스에 넣어 휴대하거나 보관할 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 연료로는 솜에 흡수 및 기화(氣化)되는 휘발유, 신나, 알콜, 등유 등을 예로 들수 있다.
본 발명은 본체의 크기를 난방과 찜질에 충분한 크기로 키우고 별도의 연료주입구를 만들어 연료의 공급이 간편할 뿐 아니라, 본체의 연료실에 충진되는 연료흡수용 솜 위에 내열성 세라믹 매트를 설치하여 솜이 타는 단점을 보완하고, 그 위에 연소촉진용 촉매매트를 설치하여 기화(氣化)되어 올라오는 연료를 연소용 촉매매트에서 산화반응이 용이하도록 연료의 결합구조를 장분자에서 단분자화 하게 된다.
본 발명 연소촉진용 촉매매트는 다공성이면서 기체의 흡착에 유리한 넓은 비표면적을 가진 산화 알루미나(Al2O3) 매트로 구성되며, 여기에 전이금속(Cr, Co, Ni, Mn, Fe 등)과 귀금속(pt, pd, Rh 등)으로 혼합한 촉매를 코팅하여 사용하며, 이들 촉매는 연료를 저온에서 CO2와 H2O로 완전 산화시킬 수 있는 능력을 가지고 있어서 완전 산화 촉매로도 불리운다.
본 발명은 신체에 접촉하여 온열을 주므로서 연료의 낭비가 없을 뿐만 아니라 촉매의 산화반응에 의해서 열이 발생하므로 화염이 발생하지 않아 화재의 위험이 없고, 바람이 세게 불어도 꺼지는 현상이 없어 야외에서도 안심하고 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 야외 휴대용 온열 찜질난방기, 발난로, 레져용 온열기 등의 다양한 용도로 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 연료가 기화(氣化)하면서 연소용 촉매와 연소촉진용 촉매의 촉매 산화반응으로 화염이 없는 무화염 열(熱)이 발생되며, 따라서 간편하게 휴대하는 방법으로 신체에 접촉 및 근접시켜 장시간 찜질 및 난방할 수 있으며, 촉매 산화반응에 의해 냄새가 탈취되고 소량으로 발생되는 수분(水分)에 의해 정전기(靜電氣)가 발생하지 않는 효과가 있다.
또한 본 발명은 토르마린의 전기분해작용과 촉매작용에 의해 향수발산이 보다 촉진될 뿐 아니라 원적외선과 음이온이 다량으로 발생되어 주변공기가 정화되고 유해성 유기물질이 제거되며, 냄새등이 탈취되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 촉매의 산화반응에 의한 저온 무화염 연소방식이므로 낙스(NOX)등의 발생이나 눈 따가움 현상이 없으며 환기를 자주하지 않아도 되는 효과가 있다.
또한 본 발명은 소화용 덮개를 이용하여 발열부로 공급되는 연소공기의 유입을 차단하는 방법으로 간편하게 소화(消化)시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 아로마향이 발산되는 패드에 의해 온열기 사용 중에 발생되는 열냄새가 제거되거나 억제(차단)되어 상쾌하게 사용할 수 있는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1 : 본 발명 일 예로 도시한 뚜껑 분리 상태의 사시도.
도 2 : 본 발명 일 예로 도시한 발열부 분해 사시도.
도 3 : 본 발명 일 예로 도시한 도 1의 A-A`선 단면도.
도 4 : 본 발명 일 예로 도시한 도 1의 B-B`선 단면도.
도 5 : 본 발명 일 예로 도시한 사용 상태 단면도.
도 6 : 본 발명 일 예로 도시한 소화 상태 단면도.
도 7 : 본 발명에서 내열성 합성수지 케이스를 결합한 상태의 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략한다.
본 발명 휴대용 온열기(1)는 액체연료가 주입 보관되는 본체(2)와, 상기 본체(2) 상부 중앙에 설치되고 본체(2)로부터 기화(氣化) 및 상승되는 연료를 촉매 산화반응시켜 400~600℃의 무화염 열을 발생시키는 발열부(4)와, 상기 본체(2)와 발열부(4) 상부에 분리 결합되는 뚜껑(3)과, 상기 발열부(4)의 측면에 소정간격으로 형성되는 복수 개의 흡기구멍(23)과, 상기 뚜껑(3) 측면에 소정 간격으로 형성되는 복수 개의 통기구멍(20)과, 상기 뚜껑(3) 상부면에 소정간격으로 형성되는 복수 개의 열(熱)발산구멍(21)이 형성된다.
상기 본체(2) 내부에는 연료충진재, 이를테면 솜(8)이 충진되어 연료주입구(13)로 주입되는 액체연료가 흡수 보관된다.
상기 솜(8)에 흡수 보관 및 기화되는 액체연료로는 휘발유, 신나, 알콜, 등유 등을 예로 들 수 있으며, 상기 액체연료는 발열부(4)로 기화(氣化)되면서 연소용 촉매매트(28)와 연소촉진용 촉매매트(27)의 촉매 산화반응에 의해 초희박산소 조건에서도 화염없이 400~600℃의 무화염 열(熱)이 발생되며, 90~100℃로 가열되는 뚜껑(3) 부분을 신체에 접촉시키거나 근접시켜 장시간 온열(찜질)이나 난방 등을 할 수 있게되며, 간편하게 휴대하는 방법으로 사용할 수 있다.
상기 본체(2)는 하향 개방 구조의 상부체(6)와, 상향 개방 구조의 하부체(5)가 결합된 구조이며, 상기 상부체(6)와 하부체(5)는 같은 크기로 구성하되 테두리부가 마주보도록 면접촉시킨 다음 용접이나 접합재(7)를 이용하여 기밀(氣密)이 유지되도록 접합하는 등의 방법으로 연료실이 형성된다.
상기 본체(2)는 도 3 내지 도 5와 같이 하부체(5)보다 크기가 조금 작은 상부체(6)를 하부체(5)에 억지 결합시킨 다음 결합부를 용접하거나 접합재(7)를 이용하여 기밀(氣密)유지되게 접합하는 등의 방법으로 연료실이 형성된다.
상기 접합재(7)는 400℃ 이상의 내열성을 가진 실리콘이나, 또는 인체에 무해하고 400℃ 이상의 내열성을 가진 바인더로 접합할 수 있다.
본체(2) 상부, 예컨대 상부체(6)의 상부 일측에는 연료주입구(13)가 형성되며, 본체(2) 내부의 연료실에는 솜(8)이 가득 충진되어 주입되는 액체연료를 흡수 및 머금게 된다.
상기 연료주입구(13)는 액상의 연료를 수월하게 주입할 수 있도록 소정 내경이 유지되며, 그 내주면에는 나사부가 빙둘러 형성되고, 외경이 큰 캡(16)의 하단부에는 상기 나사부에 체결되는 나사봉(15)이 형성되어 연료주입구(13)를 막을 수 있게 구성되며, 상기 나사봉(15)에는 오링(14)이 결합되어 연료주입구(13)의 기밀(氣密) 및 수밀(水密)이 유지된다.
상기 뚜껑(3)은 잠금장치에 의해 본체(2)에 결합된 상태로 고정되거나, 또는 점화, 보수 등을 위하여 본체(2)로 부터 분리된다.
상기 잠금장치는 본체(2) 양측면으로 돌출되는 나사봉(9)(11)과, 상기 나사봉(9)(11)에 각각 체결되는 너트(10)(12)와, 상기 나사봉(9)(11)에 결합될 수 있게 뚜껑(3) 양측에 형성되는 하향 개방형의 결합홈(18)(19)으로 구성되며, 도 3과 같이 뚜껑(3)을 본체(2) 상부에 결합시켜 양측 결합홈(18)(19)이 나사봉(9)(11)에 결합되도록 한 다음 너트(10)(12)를 죄임시키면 본체(2)와 뚜껑(3)이 결합되며, 반대로, 너트(10)(12)를 이완시킨 다음 뚜껑(3)을 들어 올리면 본체(2)와 뚜껑(3)이 분리된다.
상기 뚜껑(3)의 측부에는 연소에 필요한 외부공기가 유입될 수 있게 복수의 통기구멍(20)이 소정 간격으로 형성되며, 뚜껑(3) 상부에는 발열부(4)로 부터 발생되는 열이 외부로 발산될 수 있게 복수의 열발산구멍(21)이 소정간격으로 형성된다. 상기 열발산구멍(21)은 소정 내경을 갖는다.
상부체(6)의 상부면 중앙부에 설치되는 발열부(4)는 다음과 같이 구성된다.
상부체(6) 중앙에 상하로 개방되는 하우징(22)이 설치되고, 상기 하우징(22) 내부에는 발열에 필요한 각종 부재를 설치할 수 있는 공간부(25)가 형성되고, 하우징(22)의 전후측에는 연소에 필요한 공기가 상기 공간부(25)로 유입될 수 있게 복수의 흡기구멍(23)이 소정 간격으로 형성되고, 하우징(22) 양측에는 고정부재(31)를 설치할 수 있게 체결공(24)이 각각 형성된다.
상기 공간부(25)에는 연료가 흡수되어 있는 솜(8)으로 열(熱)이 이동하는 것을 억제하면서 연료가 기화(氣化)할 수 있게 작용하는 내열성 실리카 매트(26)와, 상기 내열성 실리카 매트(26) 상부에 설치되어 기화되는 연료의 연소를 촉진시키는 연소촉진용 촉매매트(27)와, 상기 연소촉진용 촉매매트(27) 상부에 설치되어 기화되는 연료를 촉매반응으로 연소시키는 연소용 촉매매트(28)와, 상기 연소용 촉매매트(28) 및 연소촉진용 촉매매트(27)의 일측면과 접하고 하우징(22) 일측부에 형성되는 예열구멍(43)으로 노출되는 예열촉매매트(29)와, 상기 연소용 촉매매트(28) 상부에 설치되어 연소용 촉매매트(28)의 이탈을 방지하고 이물의 유입을 방지하는 보호망(30)과, 상기 보호망(30) 상부에 설치되어 보호망(30)의 이탈을 방지하는 고정부재(31)로 구성된다.
상기 예열구멍(43)은 라이터 등의 점화도구의 불꽃(도시안됨)으로 쉽게 예열시킬 수 있도록 흡기구멍(23)보다 크게 형성되며, 예열촉매매트(29)는 수직으로 설치되어 연소촉진용 촉매매트(27) 및 연소용 촉매매트(28)와 연결되거나, 또는 그 측면과 면접촉하도록 구성된다. 여건에 따라서는 상기 연소용 촉매매트(28) 및 연소촉진용 촉매매트(27)를 연장시켜 예열구멍(43)에 위치하도록 구성할 수도 있다.
상기 고정부재(31)의 양측은 하우징(22)의 바깥측면에 접촉할 수 있게 하향 절곡되며, 상기 절곡부 양측에 각각 형성된 체결부(33)(35)는 체결부재(34)(36)에 의해 체결공(24)에 체결된다. 상기 고정부재(31)는 가로방향의 와이어 및 세로 방향의 와이어에 의해 격자형으로 접합 또는 용접되어 넓은 평면적의 공간부(32)가 형성된다.
상기 내열성 실리카 매트(26)는, 약 1,200℃의 내열성을 가진 다공성 실리카(SiO2) 매트를 예로 들 수 있으며, 다공성에 의해 기화(氣化)되는 액체연료가 저항없이 상승하여 촉매반응으로 연소되며 솜(8)으로 이동할려는 열은 차단하게 된다.
종래 손난로의 경우 알루미나 매트 또는 실리카 매트가 없기 때문에 솜이 타거나 손상되는 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 상기 내열성 실리카 매트(26)에 의해 400~600℃의 열이 솜(8)으로 이동하는 것이 차단되므로 솜(8)이 타거나 손상되는 현상이 방지된다.
본 발명에서 연소촉진용 촉매매트(27)와 연소용 촉매매트(28)는 가위 등을 이용하여 원하는 형상 및 모양으로 절단 또는 재단하여 사용하면 되며, 비연소식 가열이므로 열이용 효율이 높고, 낙스(NOX) 발생과 눈 따가움 현상이 없으며, 환기(창이나 문을 통한환기)를 자주하지 않아도 사용에 큰 지장이 없는 등의 장점이 있다.
본 발명에서 본체(2)를 구성하는 상부체(6)와 하부체(5) 및 뚜껑(3)은 내열성과 열전도율이 우수하면서 소정 두께와 소정 강도가 유지되는 스텐레스(SUS)ㆍ알루미늄(Al)ㆍ동(Cu) 중 어느 하나로 구성된다.
또한 강도가 강한 금속판이나 에폭시판에 세라믹 등과 같이 원적외선과 음이온이 다량으로 발생되는 물질을 코팅하고 그 외표면에 내열성 장식재를 접합시키거나 또는 문양 등을 디자인하여 심미감을 향상시킬 수 있다.
상기 연소촉진용 촉매매트(27)는 다공성이면서 기체의 흡착에 유리한 넓은 비표면적을 가진 산화 알루미나(Al2O3) 매트로 구성되며, 여기에 전이금속(Cr, Co, Ni, Mn, Fe 등)과 귀금속(pt, pd, Rh 등)으로 혼합한 촉매를 코팅하여 사용한다.
이들 촉매는 연료를 저온에서 CO2와 H2O로 완전 산화시킬 수 있는 능력을 가지고 있어서 완전 산화 촉매로도 불리운다.
산화 알루미나(Al2O3)는 다공성으로 비표면적이 160㎡/g로 매우 큰 편이며, 기화되는 연료가 빨리 흡수되며, 흡수된 연료는 촉매반응으로 산화반응이 용이하도록 연료의 결합구조를 장분자에서 단분자로 분자체인이 잘게 절단되면서 연소효율이 크게 증진된다.
연소용 촉매매트(28)는 귀금속(pt, pd, Rh 등)을 주 촉매로 하고, 전이금속(Cr, Co, Ni, Mn, Fe 등)을 보조촉매로 혼합하여 연소촉진용 촉매매트(27)에서 잘게 부수어져 올라오는 연료를 산화연소반응에 의해서 연소시켜 열을 발생하며, 실리카 알루미나 혼용 매트에 촉매를 코팅하여 사용한다.
이를테면, 외부 충격에 강한 실리카(SiO2)와 다공성으로 비표면적이 넓은 알루미나가 중량비로 각각 50%씩 혼합된 촉매매트로 기화되는 연료를 촉매반응으로 산화 연소시켜 400~600℃의 열을 발생시키게 된다.
상기 400~600℃의 열은 공간부(37)로 발산되며, 공간부(37)로 발산된 열은 스텐레스, 알루미늄, 동, 또는 스텐레스판이나 알루미늄판이나 동판 등의 금속으로 구성된 뚜껑(3)으로 전도 및 복사되어 뚜껑(3) 온도가 90~100℃로 데워지며, 공간부(37)를 통하여 열발산구멍(21)으로 발산되는 온도 또한 90~100℃의 온도이거나, 95~110℃로 조금 상회하는 온도이다.
본 발명에서 연소용 촉매매트(28)를 제조할 때, 토르말린 분말을 소정량 혼합하거나, 또는 촉매매트 표면에 토르말린 분말을 코팅시켜 고착화시키거나, 바인더로 접합시커거나, 바인더액과 나노 입자상태의 토르마린이 10:1 중량비로 혼합된 토르마린액 속에 연소용 촉매매트(28)를 함침시켜 고착화시킬 수 있다.
또한 실리카(SiO2) 49.5%, 알루미나 49.5%, 토르마린 1%를 각각 중량비로 골고루 혼합시켜 매트 형상으로 소성시키면 토르마린이 함유된 연소용 촉매매트(28)를 얻을 수 있다.
상기 토르마린(Tourmaline)은 육방정계(六方晶系)의 결정구조를 갖는 전기석(電氣石)으로 화성암의 일종이며, 비중이 2.90 ~ 3.10g/㎠이고, 경도는 7.0 ~ 7.5이며, 화학성분은 철, 마그네슘, 알칼리 금속 등과 알루미늄의 복잡한 붕규산염으로서 우라늄광, 자철광 등과 같이 스스로 에너지를 축척하여 끊임없이 방출하는 광물 중의 하나이며, 원적외선과 음이온을 방사하여 인체(人體)에 활력(活力)을 주는 건강보석의 일종이기도 하다.
특히, 토르마린은 결정의 양단에 양극(+)과 음극(-)이 상존하면서 약 100만 볼트(Volt)의 전위차(電位差)를 갖는 0.06㎃ 정도의 미약한 전류(電流)가 영구히 흐르는 성질이 있어 전기석(電氣石)으로도 불리우며, 투명ㆍ핑크색ㆍ청색ㆍ자색ㆍ 담녹색ㆍ적색 등의 다양한 색을 띤다.
토르마린으로부터 자연 발생되는 미약한 전류(0.06㎃)는 인체의 경혈(經穴)을 자극하여 말초순환계를 개선하고 혈류를 촉진시키므로 고혈압과 소추(消推)질병에 효과가 있으며, 광물의 특성상 원적외선이 다량으로 방출되면서 세포활성화 작용과 체질개선ㆍ혈액정화작용 등의 전위 치료효과가 있고, 혈행과 신진대사를 촉진하므로 피로회복ㆍ위장활성화ㆍ통증과 숙면 및 냉증을 완화시켜주며, 수분과 접촉하면서 전기분해에 의해 다량의 음이온이 발생되어 항균ㆍ탈취ㆍ세정효과와 더불어 산성화 된 체액을 약 알칼리성 체질로 개선시켜 인체에 안정감을 줌은 물론 각종 전기ㆍ전자제품으로부터 발생되는 유해전자파를 중화시켜주기도 한다.
또한, 토르마린은 세포의 활성화와 심장강화에 좋은 마그네슘(Mg), 피부의 점막관계 및 성장촉진을 돕는 붕소(B), 미용에 좋은 규소(Si), 혈액관계ㆍ심장강화 등 미네랄을 활용하여 건강을 증진시키는데 효과가 있는 철(Fe) 및 신경안정효과가 있는 칼슘(Ca) 등 인체에 좋은 영향들을 주는 원소와 미네랄이 다량으로 함유되어 있다.
또한, 상기 원적외선과 음이온은 신경통ㆍ관절염ㆍ요통의 완화ㆍ피부의 진정효과ㆍ당뇨ㆍ변비통ㆍ탈취ㆍ항균ㆍ탈습ㆍ물의 연수화ㆍ공기청정 등의 작용을 하므로 일부 국가에서는 보석 외에 속옷ㆍ이불ㆍ공기정화기ㆍ정수기ㆍ의료기ㆍ주방제품 등에 이용하고 있으며, 토르마린 원석을 분말화하여 플라스틱과 건축자재, 화장품 첨가제 등 2차 가공품의 원료로 사용하는 등 그 응용범위가 넓다.
따라서, 본 발명에 적용할 경우, 원적외선 및 음이온이 다량으로 발생되고, 탈취효능이 더욱 향상되며, 유해전자파가 중화되며, 연소효율이 더욱 향상된다.
본 발명은 본체(2)의 크기를 난방과 찜질에 충분한 크기로 키우고 별도의 연료주입구(13)를 만들어 연료의 공급이 간편할 뿐 아니라, 본체(2)의 연료실에 충진되는 연료흡수용 솜(8) 위에 내열성 실리카 매트(26)를 설치하여 솜(8)이 타는 단점을 보완하고, 그 위에 연소촉진용 촉매매트(27)를 설치하여 기화(氣化)되어 올라오는 연료를 연소용 촉매매트(28)에서 산화반응이 용이하도록 연료의 결합구조를 장분자에서 단분자화 하게 된다.
본 발명은 신체에 접촉하여 온열을 주므로서 연료의 낭비가 없을 뿐만 아니라 촉매의 산화반응에 의해서 열이 발생하므로 화염이 발생하지 않아 화재의 위험이 없고, 바람이 세게 불어도 꺼지는 현상이 없어 야외에서도 안심하고 사용할 수 있으며, 야외 휴대용 온열 찜질난방기, 발난로, 레져용 온열기 등의 다양한 용도로 사용할 수 있다.
본 발명은 토르마린의 전기분해작용과 촉매작용에 의해 향수발산이 보다 촉진될 뿐 아니라 원적외선과 음이온이 다량으로 발생되어 주변공기가 정화되고 유해성 유기물질이 제거되며, 냄새등이 탈취되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 촉매의 산화반응에 의한 저온 무화염 연소방식이므로 낙스(NOX)등의 발생이나 눈 따가움 현상이 없으며 환기를 자주하지 않아도 되는 효과가 있다.
또한, 산화 알루미나로 구성되는 연소용 촉매매트(28)에 코팅되는 토르마린은 상온에서 0.06mA의 전류가 영구적으로 흐르고 있는 천연광물로서 수분(水分)이 전기분해되어 수소와 수산음이온이 발생되므로 5 ~ 15㎛의 원적외선이 다량으로 방출되며, 상기 수산 음이온에 의해 유해 전자파가 중화된다.
본 발명에서 도 3 내지 도 5와 같이 뚜껑(3) 내부의 상부면 일측에 향수, 이를테면 아로마 향수 등이 흡수된 발향패드(42)를 소정길이로 접착시켜 상쾌한 기분의 아로마향이 은은히 발산되도록 하고, 온열기(1) 사용 중에 발생하는 열냄새가 아로마향에 의해 분해되거나 감소되어 상쾌한 기분을 유지할 수 있게된다.
상기 발향패드(42)에 의해 은은한 아로마향이 발산된다. 따라서 발산되는 아로마향에 의해 상쾌한 기분을 느낄 수 있을 뿐 아니라, 본 발명 휴대용 온열기(1)를 사용할 때 발생되는 열냄새가 분해되거나 감소되어 상쾌한 기분으로 사용할 수 있게된다.
상기 발향패드(42)는 뚜껑(3)의 내부면 일측에 설치함으로써 발열부(4)로부터 다소 이격되어 있어서 저온으로 은은하게 발향되므로 장시간 사용할 수 있으며, 발향 정도가 떨어지면 발향패드(42) 부분에 향수를 뿌려주거나 흡수시키면 된다.
본 발명 휴대용 온열기(1)는 도 5와 같이 섬유나 섬유원단 등으로 만들어진 주머니(40) 속에 넣은 다음 주머니(40) 입구 부분에 재봉 또는 고정되는 벨크로테이프(39) 또는 슬라이드 파스너(도시안됨)를 이용하여 입구를 봉쇄시킨 다음 사용하면 뚜껑(3)과 피부의 직접적인 접촉이 방지되어 화상사고 등이 예방되며, 휴대용 온열기(1)의 보온성이 유지된다.
그리고 주머니(40)에 의해 통기구멍(20)으로 유입되는 공기가 적더라도 초희박 산소분위기에서도 연소반응이 잘 이루어지는 촉매에 의해 발열 상태가 계속 유지된다.
본 발명에서 휴대용 온열기(1)를 소화(消火)시키고자 하는 경우, 도 6과 같이 발열부(4)를 덮어씌울 수 있게 뚜껑(3)보다 작으면서 하향 개방부가 형성된 소화용 덮개(41)를 발열부(4) 상부에 소정시간 덮어 연소에 필요한 공기가 흡기구멍(23)으로 유입되지 않게 차단함으로서 쉽게 소화(消化)시킬 수 있다.
상기 소화용 덮개(41)는 휴대용 온열기(1)를 사용하지 않는 경우 발열부(4)를 덮어 씌운 상태로 본체(2)와 뚜껑(3)을 결합시켜 보관하면 되고, 본 발명 휴대용 온열기(1)를 사용하는 경우 뚜껑(3)과 소화용 덮개(41)를 차례로 분리시킨 다음 예열구멍(43)으로 예열시켜 연소반응이 시작되면 본체(2) 상부에 뚜껑(3)만 결합시켜 사용하면 된다.
물론, 필요에 의해 휴대용 온열기(1)를 주머니(40)에 넣어 사용하거나, 또는 상기 주머니(40) 대신, 도 7과 같이 휴대용 온열기(1) 외부에 상하, 또는 좌우로 분리 결합되는 내열성 합성수지 케이스(44)를 이용할 수 있다.
상기 내열성 합성수지 케이스(44)의 경우, 뚜껑(3)으로 발산되는 온도를 충분히 견딜수 있는 180℃ 이상의 내열성과 강도가 우수한 합성수지로 사출 성형된다.
상기 내열성 합성수지 케이스(44)의 상부와 측면부에는 뚜껑(3)에 형성된 통기구멍(20)과 열발산구멍(21)에 대응하는 위치에 같은 크기의 통기구멍(20a)과 열발산구멍(21a)들이 각각 형성되며, 결합부에는 돌출테(45)와, 상기 돌출테(45)가 결합되는 요입홈(46)이 대향 형성되어 상하 또는 좌우로 쉽게 분리 결합할 수 있도록 구성된다.
상기 내열성 합성수지 케이스(44)를 사용하는 경우, 내열성 합성수지 케이스(44)의 양측에 하향 개방홈(도시안됨)을 형성하여 너트(10)(12)가 수용될 수 있게 구성하거나, 또는 나사봉(9)(11)과 너트(10)(12) 및 결합홈(18)(19)의 구성을 생략할 수 있다
본 발명에서 연소용 촉매매트(28)와 연소촉진용 촉매매트(27)의 촉매 반응 개시온도는 대략 170℃ 정도이다.
따라서 하우징(22) 일측에 흡기구멍(23)보다 크게 마련되는 예열구멍(43) 부분에 라이터 등의 점화도구 불꽃(도시안됨)을 수 십초 내지 수 분간 접촉시켜 예열촉매매트(29)를 가열시키면 기화되는 연료와 상기 예열촉매매트(29)에 국부적으로 접촉하는 연소촉진용 촉매매트(27) 및 연소용 촉매매트(28) 부분에 촉매반응이 개시되면서 무화염 열이 발생되고, 발생된 열은 연소용 촉매매트(28)의 전체면으로 퍼져 나가면서 촉매 연소반응으로 무화염 연소 가열된다.
상기 발열부(4)는 촉매 연소반응에 의해 기화되는 액체연료를 촉매 산화반으응으로 불꽃없는 무화염 상태로 연소되어 400~600℃의 열이 발생되며, 뚜껑(3) 부분은 대략 90~100℃로 데워지면서 온열기로 훌륭하게 사용할 수 있으며, 발생되는 열에 의해 온열기(1) 내부에서 기생번식할 수 있는 세균이나 병원균이 살균된다.
또한 촉매 산화반응에 의해 초희박산소 조건에서도 사용할 수 있어서 도 5와 같이 주머니(40) 등에 넣어 사용할 수 있으며, 촉매 산화반응에 의해 냄새가 탈취되고, 기화 및 촉매반응으로 연소될 때 발생되는 소량의 수분(水分)에 의해 정전기(靜電氣)가 발생하지 않아 불쾌감없이 쾌적하게 사용할 수 있다.
본 발명에서 토르마린의 분말 표면에서는,
H2O → H+ + OH-
여기서 분리된 수소이온(H+)은 음전극으로 끌려가 음전극으로부터 방출되는 전자와 결합되고 중화되어 수소가스(H2)가 되어 증발된다.
OH- + H2O → H3 O2 -(hydroxyl ion)
즉, 수산이온(OH-)은 주변의 물분자와 결합하여 히드록실 음이온이라는 계면활성물질이 되며, 이것이 바로 음이온이다.
그리고, 토르마린은 열(熱), 마찰(摩擦). 충격(衝擊), 압력(壓力) 등이 가해지면 더 많은 음이온을 발생한다. 온도가 10℃ 정도 상승하면 음이온 발생은 2배가 되며, 토르마린을 곱게 분쇄하더라도 그 성질을 잃지 않는다.
그러므로 같은 양의 토르마린을 미세하게 분쇄한 쪽이 음이온 발생량이 많아지고 전위도 높아진다.
상기 토르마린은 주변의 수분이나 물과 접촉하면 순간적으로 음이온화 함과 동시에 약 알카리로 변화시키는 힘이 있다.
그리고, 본 발명은 토르마린으로부터 자연 발생되는 전기에너지에 의해 수분의 은은한 기화가 촉진된다. 수분의 기화와 같이 발생되는 원적외선과 음이온이 작용되어 더욱 은은하면서 자연스럽다.
본 발명 휴대용 온열기(1)는 사용이 간편하고, 휴대가 용이하며, 촉매 연소반응에 의해 불꽃이 없어 화재위험이 없고, 바람이 세게 불거나 유입되어도 꺼지지 않고 발열상태가 유지되며, 연소효율이 우수하여 연료를 1회 주입하면 12시간 이상 장시간 사용 가능하고, 유지비용이 저렴하며, 촉매반응에 의해 연소효율이 고효율이고 우수하며, 초희박산소 조건에서도 이상없이 연소되므로 연료 소모량이 적다.
본 발명 휴대용 온열기(1)는 낚시의자용 난방기, 족난로, 텐트나 침낭 등에 넣어 사용하거나 보조 난방, 국부적인 찜질 및 기타 온열이 필요한 부분이나 장소에 적용하거나 사용할 수 있다.
종래 손난로의 경우 추울 때 손만 녹이는 정도이며 얇아서 보온성이 떨어지고, 연소효율이 낮아 연료소모량이 많고, 대부분 소형이어서 충분한 온열이 이루어지지 않는 등의 문제점이 있으나, 본 발명의 휴대용 온열기(1)는 이러한 문제점들이 일소된다.
본 발명에서 연소촉진용 촉매매트(27)도 탈취작용이 있어서, 기화되는 연료의 냄새, 이를테면 기름냄새(또는 유기물질의 냄새)가 분해 및 탈취된다.
즉, 연소촉진용 촉매매트(27)를 구성하는 산화 알루미나(Al2O3)는 다공성이고 비표면적이 커서 섬유 올 등이 서로 엉켜있는 수세미와 같은 엉성한 형태의 다공성이며, 기화되는 연료와 수분(水分)이 상승 통과하게 되며, 촉매반응으로 활성화되면서 기화되는 연료 중에 포함되어 있는 각종 유기물이나 불유쾌한 냄새 등을 무해한 상태로 신속히 분해 제거하는 능력이 탁월하다.
발열부(4)에서 발열되는 열은 공간부(37)로 확산된 다음 뚜껑(3)에 형성된 발산구멍(21)을 통하여 상승하면서 열기가 상승 배출되면서 휴대용 온열기(1)로 훌륭하게 사용할 수 있게된다.
도 6은 본 발명 소화(消火) 상태 사시도로, 소화용 덮개(41)를 발열부(4) 상부에 덮어 씌워 연소용 공기가 흡기구멍(23)으로 유입되지 않도록 차단함으로써 촉매의 연소반응과 발열이 중단되고 연소가 중지되며, 본체(2) 내부에 남아 있는 연료는 나중에 재 사용할 수 있게 된다.
이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.
(1)--휴대용 온열기 (2)--본체
(3)--뚜껑 (4)--발열부
(5)--하부체 (6)--상부체
(7)--접합제 (8)--솜
(9)(11)--나사봉 (10)(12)--너트
(13)--연료주입구 (14)--오링
(15)--나사봉 (16)--캡
(17)--몸체 (18)(19)--결합홈
(20)(20a)--통기구멍 (21)(21a)--열(熱)발산구멍
(22)--하우징 (23)--흡기구멍
(24)--체결공 (25)--공간부
(26)--내열성 실리카 매트 (27)--연소촉진용 촉매매트
(28)--연소용 촉매매트 (29)--예열촉매매트
(30)--보호망 (31)--고정부재
(32)--공간부 (33)(35)--체결부
(34)(36)--체결부재 (37)--공간부
(39)--벨크로테이프 (40)--주머니
(41)--소화용 덮개 (42)--발향패드
(43)--예열구멍 (44)--내열성 합성수지 케이스
(45)--돌출테 (46)--요입홈

Claims (11)

  1. 연료실과 주입구가 구비된 본체;
    상기 본체 상부 중앙에 설치되고 기화되는 연료를 촉매 산화반응시켜 무화염 열을 발생시키는 발열부;
    상기 본체와 발열부 상부에 분리 결합되고 잠금장치가 구비된 뚜껑;
    상기 발열부 측면에 소정간격으로 형성되는 복수 개의 흡기구멍;
    상기 뚜껑 측면에 소정 간격으로 형성되는 복수 개의 통기구멍;
    상기 뚜껑 상부면에 소정간격으로 형성되는 복수 개의 열발산구멍;
    상기 본체 내부에 충진되는 연료충진재;
    를 포함하되,
    상기 발열부는,
    본체에 설치되는 하우징;
    상기 하우징 내부에 형성되는 공간부;
    상기 하우징의 전후측에 형성되는 복수의 흡기구멍;
    상기 하우징 일측부에 형성되는 예열구멍;
    상기 공간부에 설치되는 내열성 실리카 매트;
    상기 내열성 실리카 매트 상부에 설치되는 연소촉진용 촉매매트;
    상기 연소촉진용 촉매매트 상부에 설치되는 연소용 촉매매트;
    상기 연소용 촉매매트와 연소촉진용 촉매매트와 접하고 예열구멍으로 노출되는 예열촉매매트;
    상기 연소용 촉매매트 상부에 설치되는 보호망;
    상기 보호망 상부에 설치되는 고정부재;
    를 포함하는 휴대용 온열기.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서;
    본체와 뚜껑은 스텐레스(SUS)ㆍ알루미늄(Al)ㆍ동(Cu) 중 어느 하나이고, 상기 본체는 하향 개방의 상부체와 상향 개방의 하부체가 결합되어 내부에 연료실이 형성되고, 상기 상부체에 연료주입구와 캡이 구비됨을 특징으로 하는 휴대용 온열기.
  4. 청구항 1에 있어서;
    뚜껑에 구비되는 잠금장치는,
    본체 양측면으로 각각 돌출되는 나사봉;
    상기 나사봉에 각각 체결되는 너트;
    상기 나사봉에 결합될 수 있게 뚜껑 양측에 형성되는 하향 개방형의 결합홈;
    을 포함하는 휴대용 온열기.
  5. 청구항 1에 있어서;
    내열성 실리카 매트는 내열성 다공성 실리카 매트 임을 특징으로 하는 휴대용 온열기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서;
    연소용 촉매매트는, 실리카(SiO2) 49.5%, 알루미나 49.5%, 토르마린 1%를 각각 중량비로 혼합시켜 소성한 것 임을 특징으로 하는 휴대용 온열기.
  9. 청구항 1에 있어서;
    뚜껑 내부의 상부면 일측에 접착되는 발향패드;
    를 더 포함하는 휴대용 온열기.
  10. 청구항 1에 있어서;
    발열부를 덮어 소화(消火)시키는 소화용 덮개;
    를 더 포함하는 휴대용 온열기.
  11. 청구항 1에 있어서;
    본체와 뚜껑이 결합된 외부에 분리 결합되고 상부와 측면부에 통기구멍과 열발산구멍이 각각 형성되는 내열성 합성수지 케이스;
    를 더 포함하는 휴대용 온열기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100195623B1 (ko) * 1997-01-15 1999-06-15 김상남 산수가스 촉매 히터
KR20020032630A (ko) * 2000-07-28 2002-05-03 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 연료기화장치, 촉매연소장치

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