KR101904086B1 - 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치 및 탄화목재가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 목재를 탄화 가공하여 그 경도가 높고 날씨나 기후에 따라 변성을 하지 않으며 자연스러운 질감을 갖는 탄화목재를 제조하되 화염분사방향을 조절하여 목재의 전체 면을 균일하게 탄화처리할 수 있는 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치 및 탄화목재가공방법에 관한 것으로, 입구, 중앙부 및 출구 양측에 각각 설치되어서 목재를 이동가능하도록 지지하는 지지로울러와, 상기 지지로울러들 사이에 설치되고 양 방향 회전 모터의 작동에 따라 구동하여 상기 목재를 이송시키는 두 쌍의 이송로울러와, 상기 목재가 관통하는 관통공을 구비하고 상기 목재를 가열하여 탄화시키는 다수 개의 가스토치가 설치되게 하는 하우징으로 구성된다.

Description

화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치 및 탄화목재가공방법{Carbonized wood working apparatus adjustable flame injection direction and its carbonized wood working method thereof}

본 발명은 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치 및 탄화목재가공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 목재를 탄화 가공하여 그 경도가 높고 날씨나 기후에 따라 변성을 하지 않으며 자연스러운 질감을 갖는 탄화목재를 제조하되 화염분사방향을 조절하여 목재의 전체 면에 대해 균일하게 탄화처리할 수 있는 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치 및 탄화목재가공방법에 관한 것이다.

일반적으로 목재의 경우, 원목을 커팅과 코팅의 가공만을 하여 사용하는 방법, 원목을 갈아서 접착제로 결합하여 적당한 형상을 내어 사용하는 방법, 원목을 일정한 형태의 칩으로 컷팅하고 이들을 접착제를 통해서 일정한 형태로 결합시켜 사용하는 방법 등 많은 제작방법이 사용되고 있다.

그리고, 종래에는 목재의 수분흡수율을 감소시켜 부후(腐朽)에 대한 저항성이 향상되게 하고, 굽힘과 팽윤의 위험성이 최소화되도록 하고, 내구력 및 내구성이 향상되도록 하기 위해서 컷팅된 목재에 탄화작업을 수행하여 천연의 색상을 내면서도 고강도를 이룰 수 있는 탄화목재(열처리목재)를 제조하는 방법이 대한민국 등록특허공보 제10-1162893호 등에 제안되었고, 이러한 탄화목재를 제조하기 위해서 일련의 가열토치 등의 기구를 이용하여 목재의 표면을 가열함으로써 탄화시키고 있다.

여기서, 상기 목재를 탄화처리하기 위해서는 시중에서 쉽게 구할 수 있는 가열토치와 같은 탄화장치를 이용하여 작업자가 직접 목재의 표면을 검게 가열하여 실행하고 있는 것을 볼 수 있다.

그러나, 상기와 같은 가열토치의 탄화장치를 이용하여 목재의 표면을 가열시키고자 할 때는, 목재의 표면이 작업자의 숙련도에 따라 국부적으로 가열되거나 가열되지 않은 부분이 발생하게 되어 전체가 균일하게 가열되어 탄화처리하기란 여간 쉽지가 않음을 알 수 있었다.

또한 목재를 전처리가공을 하지 않고 탄화시키는 경우에는 목재 내부의 당분과 지방 및 탄수화물과 같은 유기물의 제거가 안된 상태가 되므로 각종 해충의 침입과 함께 곰팡이 등이 서식이 용이하게 되고 이로 인해 탄화목재의 내구성이 약해지는 단점을 갖는다.

[선행기술문헌]

1. 대한민국 등록특허공보 제10-1162893호

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 다양한 목재를 탄화 가공하여 그 경도가 높고 날씨나 기후에 따라 변성을 하지 않으며 자연스러운 질감을 갖는 탄화목재를 제조하되 화염분사방향을 다양한 각도 및 방향으로 조절하여 목재를 탄화시킴으로써 목재 표면 전체를 균일하게 탄화처리할 수 있게 하는 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치 및 탄화목재가공방법를 제공하는 데에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치는, 입구, 중앙부 및 출구에 각각 설치되어서 목재를 이동가능하도록 지지하는 지지로울러와, 상기 지지로울러들 사이에 설치되고 양 방향 회전 모터의 작동에 따라 구동하여 상기 목재를 이송시키는 두 쌍의 이송로울러와, 상기 목재가 관통하는 관통공을 구비하고 상기 목재를 가열하여 탄화시키는 가스토치가 설치되게 하는 하우징을 구성하여, 상기 목재를 가열함으로써 탄화가공하는 탄화목재가공장치에 있어서, 제1 이송로울러와 제2 이송로울러 사이에 설치되는 제1 하우징의 하부에 설치되되 제1 좌우이동조절구를 통해 좌우방향으로 이동하면서 상기 목재의 저면을 가열하여 탄화시키는 제1 가스토치; 상기 제2 이송로울러 후방에 설치되는 제2 하우징의 상부에 설치되되 제1 높이조절구를 통해 상하방향으로 이동하면서 상기 목재의 상면을 가열하여 탄화시키는 제2 가스토치; 상기 제1 하우징 부분에 설치되되 제2 높이조절구를 통해 상하방향으로 이동하면서 상기 목재의 좌측면을 가열하여 탄화시키는 제3 가스토치; 및 상기 제2 하우징 부분에 설치되되 제2 좌우이동조절구를 통해 좌우방향으로 이동하면서 상기 목재의 우측면을 가열하여 탄화시키는 제4 가스토치;를 포함하여 구성된다.

본 발명 탄화목재가공방법은 붕산과 석회를 7: 3으로 혼합한 액체에 목재를 침수시켜 목재 내부의 당분과 지방 및 탄수화물을 제거하는 전처리단계와, 상기 당분과 지방 및 탄수화물을 제거된 목재에 물을 분사하여 연소를 방지하는 단계와, 상기 물에 젖은 목재의 좌측면과 저면을 가스토치에 의해 가열하는 단계와, 상기 물에 젖은 목재의 우측면과 상면을 가스토치에 의해 가열하는 단계와, 상기 가열된 목재에 물을 분사하여 냉각하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치 및 탄화목재가공방법를 이용하여 목재를 탄화처리하게 되면, 화염분사방향을 다양한 각도 및 방향으로 조절하여 목재를 탄화시킴으로써 목재 표면 전체를 균일하게 탄화시킬 수 있게 함으로써, 탄화목재 전체에 있어서 경도가 높고 날씨나 기후에 따라 변성을 하지 않으며 자연스러운 질감을 갖게 하는 효과를 제공할 수 있다.

또한 본 발명은 목재를 탄화시키기 전 목재 내부의 당분과 지방 및 탄수화물과 같은 유기물의 제거하는 전처리단계를 통해 해충의 번식이 불가능하고 곰팡이 등에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치를 보인 분해사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치를 보인 결합사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치를 보인 측단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치의 실시상태를 보인 단면도.
도 6은 본 발명 탄화목재가공장치의 가스토치와 높이조절구 및 좌우이동조절구를 보인 분해사시도.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다. 다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예들은 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

이하, 본 발명에 따른 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치를 보인 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치를 보인 결합사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치를 보인 측단면도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치의 실시상태를 보인 단면도이고, 도 6은 본 발명 탄화목재가공장치의 가스토치와 높이조절구 및 좌우이동조절구를 보인 분해사시도이다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치는 화염분사방향을 다양한 각도 및 방향으로 조절하여 목재를 가열하여 탄화시킴으로써 목재 표면 전체를 균일하게 탄화시킬 수 있게 한다.

이로 인해 목재는 경도가 높고 날씨나 기후에 따라 변성을 하지 않으며 자연스러운 질감을 갖는 탄화목재로 제조되어진다.,

본 발명 탄화목재가공장치는 목재(1)를 이동가능하도록 지지하는 지지로울러(10)와, 상기 지지로울러(10)들 사이에 설치되고 모터(2)의 작동에 따라 구동하여 상기 목재(1)를 이송시키는 두 쌍의 이송로울러(20)와, 상기 목재(1)가 관통하기 위한 관통공(3)이 좌측면과 우측면에 동일한 높이로 천공되고, 목재(1)를 가열하여 탄화시키는 가스토치(30)가 설치되게 하는 하우징(40)을 구성하되, 목재(1)의 전체 면을 균일하게 가열하도록 하기 위해서 제1 가스토치(31), 제2 가스토치(32), 제3 가스토치(33) 및 제4 가스토치(34) 등 다수 개의 가스토치(30)로 이루어진다.

이때 상기 하우징(40)은 제1 하우징(41)과 제2 하우징(42)으로 이루어지는데, 상기 하우징은 사각 함체 형상을 갖되 상부와 일측면만 개방된 상태로 가스토치로 목재에 화염을 분사할 때 다른 부분은 막혀있는 상태여서 화염의 열손실을 방지하는 구조이다. 일측면의 개방부에는 가스토치가 설치되기 위한 구성이고, 상부의 개방부는 화염과 연기의 배출을 위해 필요한 구성이다.

상기 제1 하우징(41)에는 상기 제1 가스토치(31)와 제3 가스토치(33)가 설치되되, 제1 가스토치(31)는 목재(1)의 저면을 가열하여 탄화시키고, 제3 가스토치(33)는 목재(1)의 좌측면을 전체적으로 균일하게 가열하여 탄화시킨다.

상기 제 2하우징(42)에는 상기 제 2 가스토치(32)와 제 4 가스토치(34)가 설치되되, 제 2 가스토치(32)는 목재(1)의 상면을 가열하여 탄화시키고, 제 4 가스토치(34)는 목재(1)의 우측면을 전체적으로 균일하게 가열하여 탄화시킨다.

상기 제1 가스토치(31)와 제 2 가스토치(32)는 목재의 저면과 상면을 적당한 온도로 가열하기 위한 높이조절구에 의해 높낮이를 조절할 수 있도록 한다.

또한 제3 가스토치(33)와 제 4 가스토치(34)는 목재의 좌측면과 우측면을 적당한 온도로 가열하기 위한 좌우이동조절구에 의해 좌우 위치를 조절할 수 있도록 한다.

이때 상기 높이조절구는 도 6에 도시한 바와 같이 하우징(40)의 일측에 결합되는 수직의 고정대(44a)와, 상기 고정대(44a)의 일측으로 부터 수평으로 연장되는 지지대(44b)와, 상기 지지대(44b)의 일측에 천공된 장공(44c)과, 상기 지지대(44b)에 체결구(44e)에 의해 장공(44c)에 결합되고 토치(30)를 홀딩하기 위한 토치홀더(44d)로 이루어진다.

또한 좌우이동조절구 역시 하우징(40)의 일측에 결합되는 수직의 고정대(46a)와, 상기 고정대(46a)의 일측으로 부터 수평으로 연장되는 지지대(46c)와, 상기 지지대(46c)의 일측에 천공된 장공(46d)과, 상기 지지대(46c)에 체결구(46b)에 의해 장공(46d)에 결합되고 토치(30)를 홀딩하기 위한 토치홀더(46e)로 이루어진다.

상기 제1 가스토치(31)는 제1 이송로울러(21)와 제2 이송로울러(22) 사이에 설치되는 제1 하우징(41)의 하부에 설치되되 , 제1 하우징(41)의 관통공(3)을 통과하여 이동하는 목재(1)의 저면을 전체적으로 균일하게 가열하여 탄화시킨다.

상기 제2 가스토치(32)는 제2 이송로울러(22) 후방에 설치되는 제2 하우징(42)의 상부에 설치되되 제1 높이조절구(44)를 통해 상하방향으로 이동하면서, 제2 하우징(42)의 관통공(3)을 통과하여 이동하는 목재(1)의 상면을 전체적으로 균일하게 가열하여 탄화시킨다.

상기 제3 가스토치(33)는 제2 하우징(42)의 일측에 설치되되, 제2 하우징(42)의 관통공(3)을 통과하여 이동하는 목재(1)의 좌측면을 전체적으로 균일하게 가열하여 탄화시킨다.

상기 제4 가스토치(34)는 제2 하우징(42) 부분, 그리고 제2 가스토치(32)의 전방 또는 후방에 설치되되 제2 좌우이동조절구(46)를 통해 좌우방향으로 이동하면서 목재(1)의 우측면을 균일하게 가열하여 탄화시킨다.

여기서, 상기 가스토치들(31, 32, 33, 34)은 목재(1) 표면의 탄화 정도에 따라서 가열을 위한 불꽃의 분출 양이 정밀하게 제어될 수 있도록 하기 위한 제어기(미도시)를 장착하여 제어하는 일도 가능하다.

그리고, 상기 목재(1)를 탄화시킬 때 목재(1)가 탄화 정도를 넘어서 타거나 연소되는 현상을 방지하기 위해서 탄화 전과 후에 목재(1)에 물을 분사하는 물분사관(50, 60)을 구비하였다.

즉, 상기 제1 하우징(41)의 전방에는 제1 물분사관(50)이, 그리고 제2 하우징(42)의 후방에는 제2 물분사관(60)이 구비되게 하였다.

따라서, 상기 제1 물분사관(50)은 제1 하우징(41)의 전방에 설치되어서 목재(1)의 가열시 타지 않게 미리 목재(1)에 물을 분사하여 심한 가열에 의해서도 적절하여 가열되어 탄화될 수 있게 하였다.

그리고, 상기 제2 물분사관(60)은 제2 하우징(42)의 후방에 설치되어서 목재(1)의 가열 후 그 가열시 발생된 열에 의해 탄화처리 그 이상으로 연소되지 않게 물을 목재(1)에 분사한다.

여기서, 상기 모터(2)는 양 방향으로 구동하게 함으로써 상기 이송로울러(20)가 양 방향으로 회동하여 목재(1)를 전진 또는 후퇴시킬 수 있게 하였다.

상기와 같이 목재(1)를 전진 또는 후퇴시킬 수 있게 함으로써, 목재(1)의 표면 가열이 이루어지지 않은 부분에 대해서 재차 가열하여 탄화시키는 일을 가능하게 하였다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치의 작동상태를 도 4 및 도 5를 통해서 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 용도에 맞게 컷팅된 목재(1)를 장치의 전방에 있는 지지로울러(10) 상부에 올려놓고 밀어 제1 이송로울러(21)로 보낸다.

그 다음, 상기 목재(1)는 제1 이송로울러(21)의 회동력에 의해 전방으로 이동하여 제1 물분사관(50)을 통해 분사된 물로 적셔진 후 제1 하우징(41)을 관통하고, 그 관통된 목재(1)의 저면이 제1 가스토치(31)를 통해서 가열되어 탄화된다.

이때, 상기 제1 좌우이동조절구(43)를 통해 제1 가스토치(31)는 좌우로 이동하면서 목재(1)의 저면이 전체적으로 균일하게 가열되게 한다.

상기와 같이 저면이 가열된 목재(1)는 제1 하우징(41)을 벗어나 제1 이송로울러(22) 쪽으로 이동하고, 그의 회동력에 의해 제2 하우징(42)으로 유입된다.

상기 제2 하우징(42)으로 유입된 목재(1)의 상면은 제2 가스토치(32)를 통해서 가열되어 탄화되고, 동시에 목재(1)의 전방부인 좌측면이 제4 가스토치(34)를 통해서 가열되어 탄화된다.

그리고, 상기 목재(1)는 이동하여 배출되는데, 이때 제2 하우징(42) 후방에 구비된 제2 물분사관(60)을 통해 배출된 물에 의해 가열된 목재(1)가 식혀지게 되고 더 이상 연소되지 못하게 한다.

상기와 같은 과정을 통해서 목재(1)의 상면, 저면 그리고 전방부가 탄화처리되면, 마지막으로 제3 가스토치(33)를 작동시켜서 목재(1)의 후방부를 가열하여 탄화처리하고 이동시켜서 또한 제2 물분사관(60)을 통해 배출된 물에 의해 목재(1)의 후방부가 식혀지게 한다.

따라서, 상기와 같은 장치를 통한 일련의 과정을 통해, 다양한 각도 및 방향으로 조절하여 목재(1)를 탄화시킴으로써 목재(1) 표면 전체를 균일하게 탄화시킬 수 있게 함으로써, 탄화목재 전체에 있어서 경도가 높고 날씨나 기후에 따라 변성을 하지 않으며 자연스러운 질감을 갖을 수 있게 하는 일이 가능하게 된다.

1: 목재 2: 모터
3: 관통공
10: 지지로울러
20: 이송로울러 21: 제1 이송로울러
22: 제2 이송로울러
30: 가스토치 31: 제1 가스토치
32: 제2 가스토치 33: 제3 가스토치
34: 제4 가스토치
40: 하우징 41: 제1 하우징
42: 제2 하우징 43: 제1 좌우이동조절구
44: 제1 높이조절구 45: 제2 높이조절구
46: 제2 좌우이동조절구
50: 제1 물분사관
60; 제2 물분사관

Claims (3)

1. 입구, 중앙부 및 출구에 각각 설치되어서 목재(1)를 이동가능하도록 지지하는 지지로울러(10)와, 상기 지지로울러(10)들 사이에 설치되고 양 방향 회전 모터(2)의 작동에 따라 구동하여 상기 목재(1)를 이송시키는 두 쌍의 이송로울러(20)와, 상기 목재(1)가 관통하는 관통공(3)을 구비하고 상기 목재(1)를 가열하여 탄화시키는 가스토치(30)가 설치되게 하는 하우징(40)을 구성하여, 상기 목재(1)를 가열함으로써 탄화가공하는 탄화목재가공장치에 있어서,
   제1 이송로울러(21)와 제2 이송로울러(22) 사이에 설치되고 좌측면과 우측면에 동일한 높이로 천공되어 목재가 관통할 수 있도록 하는 관통공(3)을 구비하는 제1 하우징(41)의 하부에 설치되되 제1 좌우이동조절구(43)를 통해 좌우방향으로 이동하면서 상기 목재(1)의 저면을 가열하여 탄화시키는 제1 가스토치(31);
   상기 제2 이송로울러(22) 후방에 설치되고 좌측면과 우측면에 동일한 높이로 천공되어 목재가 관통할 수 있도록 하는 관통공(3)을 구비하는 제2 하우징(42)의 상부에 설치되되 제1 높이조절구(44)를 통해 상하방향으로 이동하면서 상기 목재(1)의 상면을 가열하여 탄화시키는 제2 가스토치(32);
   상기 제1 하우징(41) 부분에 설치되되 제2 높이조절구(45)를 통해 상하방향으로 이동하면서 상기 목재(1)의 좌측면을 가열하여 탄화시키는 제3 가스토치(33); 및
   상기 제2 하우징(42) 부분에 설치되되 제2 좌우이동조절구(46)를 통해 좌우방향으로 이동하면서 상기 목재(1)의 우측면을 가열하여 탄화시키는 제4 가스토치(34);를 포함하되,
   상기 제 1 또는 제 2 높이조절구는 제 1 또는 제 2 하우징의 일측에 결합되는 수직의 고정대와, 상기 고정대의 일측으로 부터 수평으로 연장되는 지지대와, 상기 지지대의 일측에 천공된 장공과, 상기 지지대에 체결구에 의해 장공에 결합되고 제 2 또는 제 3 토치를 홀딩하기 위한 토치홀더로 이루어지고,
   제 1 또는 제 2 좌우이동조절구는 제 1 또는 제 2 하우징의 일측에 결합되는 수직의 고정대와, 상기 고정대의 일측으로 부터 수평으로 연장되는 지지대와, 상기 지지대의 일측에 천공된 장공과, 상기 지지대에 체결구에 의해 장공에 결합되고 제 1 또는 제 4 토치를 홀딩하기 위한 토치홀더로 구성되는 것을 특징으로 하는 화염분사방향조절이 가능한 탄화목재가공장치.
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