양초용 자동점화 유닛 및 이를 포함하는 양초

양초용 자동점화 유닛 및 이를 포함하는 양초{Auto-ignition unit for candles and candles containing thereof}

본 발명은 양초용 자동점화 유닛 및 이를 포함하는 양초에 관한 것이다.

전기적 조명과 같은 인공 광원과 달리 양초(candle)는 천연 광원으로서 따뜻함과 특별한 분위기를 제공할 수 있고, 탈취 및 방향 등의 부가적 장점 때문에 오히려 그 사용량이 점차 늘어나는 추세이다. 양초(Candle)는 파라핀, 밀랍 등과 가연성 고체를 성형하고, 중심에 심지(wick)가 삽입된 등화용 연료이다. 심지에 불을 붙이면 양초가 녹고, 모세관 현상에 의해 심지를 따라 상부로 올라가 심지의 끝부분에서 기화 및 연소하여 불꽃이 불타오른다. 양초의 겉불꽃의 연소 온도는 1400℃ 이상이고, 가장 밝은 속불꽃의 온도는 1200℃ 이상이고, 불꽃심의 온도는 400 내지 900℃이다.

양초는 심지에 불을 붙이기 위해, 성냥, 라이터 등의 별도의 점화기구가 요구된다. 이는 양초 사용시의 불편함을 발생시킬 뿐만 아니라 점화기구가 없는 경우 양초 사용 자체가 불가하며, 나아가, 점화기구를 이용한 양초의 점화시 화상등이 발생할 위험이 있다.

미국공개특허공보 제2012-0148966호에는 양초심지가 수직으로 배향되어 플러스 형상 구조를 갖는 양초심지를 제공하고 있으나, 플러스 형상 구조를 통해 양초 심지를 직립 방식으로 지지할 수 있을 뿐, 종래와 마찬가지로 점화기구의 도움으로 점화 가능한 양초를 제공할 뿐이다.

본 발명의 목적은 자동점화가 가능한 양초용 자동점화 유닛 및 이를 포함하는 양초를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 양초용 자동점화 유닛은 전도성 소재를 함유하는 심지를 포함하며, 상기 심지는 방전에 의해 점화될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛은 서로 이격된 둘 이상의 상기 심지를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 전도성 소재는 전도성 탄소소재, 전도성 고분자 및 금속에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 전도성 소재는 섬유상, 입자상, 튜브상 및 판상에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 심지는 전도성 부재를 포함하며, 상기 전도성 부재는 비전도성 매트릭스; 및 상기 비전도성 매트릭스에 분산 결합된 전도성 소재;를 함유할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 비전도성 매트릭스는 다공성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 비전도성 매트릭스는 비전도성 섬유의 사상, 직포상 및 부직포상에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 심지는 전도성 부재를 포함하며, 상기 전도성 부재는 상기 전도성 소재의 폼(foam), 박(film), 메쉬(mesh), 펠트(felt), 와이어(wire) 또는 다공성 박(perforated film)일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 심지는 상기 전도성 부재에 결합된 비전도성 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 비전도성 부재는 다공성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 심지는 서로 이격된 둘 이상의 상기 전도성 부재를 포함하며, 상기 비전도성 부재는 상기 전도성 부재 사이에 개재될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 심지는 둘 이상의 상기 전도성 부재가 상기 비전도성 부재 내부에 서로 이격되어 삽입될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 비전도성 부재는 상기 전도성 부재의 지지체일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 심지는 상기 비전도성 부재와 상기 전도성 부재가 교번 적층되되, 적층체의 최외각에는 비전도성 부재가 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 비전도성 부재는 관통형 기공을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 심지는 심지의 연소시 사용되는 연료인 양초의 연료 내부로 장입되는 장입영역과 양초의 연료 외부로 돌출되는 돌출 영역을 포함하며, 상기 장입 영역에 위치하는 비전도성 부재의 관통형 기공은 가연성 고체 연료로 채워질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 심지는 제1전도성 부재, 비전도성 부재 및 제2 전도성 부재가 순차적으로 적층된 적층체를 포함하며, 상기 적층체의 일 단을 기준으로, 상기 비전도성 부재가 함몰되어 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 심지는 하기 i) 내지 vi)에서 선택되는 적층체를 포함할 수 있다.

i)전도성 부재-비다공성의 비전도성 부재

ii)전도성 부재-다공성의 비전도성 부재

iii)제1전도성 부재-다공성의 비전도성 부재-제2전도성 부재

iv)제1전도성 부재-비다공성의 비전도성 부재-제2전도성 부재

v)비다공성의 제1비전도성 부재-제1전도성 부재-다공성의 제2비전도성 부재-제2전도성 부재

vi)비다공성의 제1비전도성 부재-제1전도성 부재-다공성의 제2비전도성 부재-제2전도성 부재-비다공성의 제3비전도성 부재

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 탄소소재는 탄소섬유, 활성탄소, 탄소나노튜브, 흑연, 카본블랙, 그래핀, 환원그래핀옥사이드(reduced Graphene Oxide) 및 탄소복합재료에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있고, 상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(polyacethylene), 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리피롤(Polypyrrole) 및 폴리티오펜(Polythiophene)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있고, 상기 금속은 용융온도(Tm)가 150 내지 500℃일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 비전도성 부재는 목재류, 섬유류 및 가연성 고체 연료에서 선택하는 어느 하나 또는 둘일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛은, 상기 심지 하단에 위치하며, 상기 심지와 전기적으로 연결되는 전극을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛은 상기 전극에 전압을 인가하는 점화수단; 및 상기 점화수단에 전원을 공급하는 전원부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 점화수단은 아크 방전, 불꽃 방전, 코로나 방전 및 글로우 방전 중 선택되는 어느 하나 이상의 방전을 일으킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 상기 전원부는 유선 전원부 또는 무선 전원부일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛은 온도, 가스, 열 또는 빛을 감지하기 위한 센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛은 전기적 신호를 수신 또는 송수신하는 통신부; 및 상기 통신부로부터 수신된 전기적 신호에 의해 상기 점화수단을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛은 상부가 개방된 함체 형상을 가지며, 액체나 고체 연료가 수용되고 상기 심지가 수용되는 상부 케이스; 및 상기 케이스 하부에 위치하며, 상기 점화수단 및 상기 전원부가 수용되며 상기 상부 케이스와 체결되는 하부 케이스;를 더 포함하며, 상기 상부 케이스의 기저면에는, 기저면을 관통하며 상기 심지와 연결된 전극이 구비될 수 있다.

본 발명은 상술한 양초용 점화 유닛을 포함하는 자동 점화 양초를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 점화 양초는 파라핀왁스, 파라핀오일, 소이왁스, 밀랍왁스, 팜왁스 및 젤왁스에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 연료를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 점화 양초에 있어, 연료는 향료 및 염료에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 점화 양초는 고체 연료, 일 단이 돌출되도록 상기 고체 연료를 관통하는 심지, 상기 심지의 타단과 연결되는 전극을 포함하는 연료부; 및 상기 전극을 통해 심지로 전압을 인가하는 점화수단 및 상기 점화수단에 전원을 공급하는 전원부가 내부 수용되며, 상부 면에 연료부가 안착되는 본체;를 포함할 수 있으며, 본체의 상부 면에는 안착되는 연료부의 전극과 대응하는 위치에 형성된 접속 단자가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 점화 양초에 있어, 상기 본체는 전기적 신호를 수신 또는 송수신하는 통신부; 및 상기 통신부로부터 수신된 전기적 신호에 의해 상기 점화수단을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 점화 양초에 있어, 상기 연료부는 상기 본체와 탈부착되며, 상기 연료부는 기계적 체결 또는 자력에 의해 상기 본체에 부착될 수 있다.

본 발명은 고체 연료; 일단이 돌출되도록 상기 고체 연료를 관통하며 전도성 소재를 함유하는 심지, 상기 심지의 타단과 연결되는 전극을 포함하는 양초를 포함한다.

본 발명에 따른 양초용 자동점화 유닛 및 이를 포함하는 양초는 방전에 의한 자동점화됨에 따라 사용이 매우 편리하며, 별도의 점화 기구가 없는 상태에서도 자유로이 양초를 사용할 수 있으며, 사용자가 화상등의 위험으로부터 자유로운 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비다공성의 비전도성 매트릭스(200a)에 전도성 소재(200b)가 분산 결합된 전도성 부재를 포함하는 심지의 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성의 비전도성 매트릭스(100a)에 전도성 소재(100b)가 분산 결합된 전도성 부재를 포함하는 심지의 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 심지의 전도성 부재가 메쉬인 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 심지의 전도성 부재가 펠트인 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 심지의 전도성 부재가 다공성 박인 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 부재(40b)에 결합된 비전도성 부재(40a)를 포함하는 심지의 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 부재(50b)와 전도성 부재(50c) 사이에 개재된 비전도성 부재(50a)을 포함하는 심지의 도면이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전도성 부재와 전도성 부재가 교번 적층된 심지의 도면이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비전도성 부재에 전도성 부재가 이격 삽입된 심지의 도면이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전도성 부재에 전도성 부재가 이격 삽입된 심지의 도면이고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 심지를 포함하는 양초용 자동점화 유닛의 사시도이고,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 세 개의 심지를 포함하는 양초용 자동점화 유닛의 사시도이고,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 네 개의 심지를 포함하는 양초용 자동점화 유닛의 사시도이고,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 네 개의 심지를 포함하는 양초용 자동점화 유닛의 단면도이고,
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 다섯 개의 심지를 포함하는 양초용 자동점화 유닛의 사시도이고,
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 다섯 개의 심지를 포함하는 양초용 자동점화 유닛의 단면도이고,
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동점화 유닛의 블록도이고,
도 18은 실시예1에서 제조된 양초의 광학 사진이며,
도 19는 실시예2에서 제조된 양초의 광학 사진이다.

이하 본 발명의 양초용 자동점화 유닛 및 이를 포함하는 양초를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.

본 발명에 따른 양초용 자동점화 유닛은 전도성 소재를 함유하는 심지를 포함하며, 상기 심지는 방전에 의해 점화될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 양초용 자동점화 유닛은 전도성 소재를 함유함으로써 전도성을 가지는 심지를 포함한다. 이때, 심지가 연소되는 방향을 심지의 길이방향이라 할 때, 심지는 전도성 소재에 의해 적어도 길이 방향으로의 전도성을 가질 수 있다. 상술하면, 심지는 전도성 소재를 함유함으로써, 적어도 심지의 길이 방향으로의 양 단간 전류이동경로가 형성된 전도성 심지일 수 있다.

본 발명을 상술함에 있어, 전도성 심지는 심지에 인가되는 전압이 심지의 길이 방향으로 전달되어, 심지의 길이 방향의 일 단에서 방전이 발생할 수 있을 정도의 전기전도도를 가지면 무방하다. 이에 따라, 이러한 방전이 발생할 수 있는 전기전도성를 갖는 심지를 전도성 심지로 규정할 수 있다. 구체적으로 전도성 심지는 심지의 연소시 연료로 사용되는 양초용 연료의 전기전도도를 기준으로 10 ⁵ 이상의 전기전도도를 갖는 심지를 의미할 수 있으며, 보다 실질적으로 10 ² 내지 10 ⁸ S/m의 전기전도도를 갖는 심지를 의미할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 양초용 자동점화 유닛은 전도성 소재에 의해 전도성을 갖는 심지를 포함하며, 심지에 인가되는 전기적 자극(전압등)에 의해 심지의 길이방향 일 단에서 발생하는 방전에 의해 점화될 수 있다. 이에 따라, 별도의 점화 기구가 불필요하며, 사용자가 심지에 직접 점화시킬 필요가 없어 매우 안전하고, 단지 사용자가 전기적 자극의 인가 여부를 제어하는 것만으로 양초의 점화(ignition)가 가능하여 사용이 매우 편리한 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛에 있어, 전도성 소재는 전도성 탄소소재, 전도성 고분자 및 금속에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.

구체적인 일 예로, 전도성 탄소소재는 탄소섬유, 활성탄소, 탄소나노튜브, 흑연, 카본블랙, 그래핀, 환원그래핀옥사이드 및 탄소복합재료 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 발명의 목적을 달성하는 한에서 특별히 제한되지 않는다.

보다 구체적인 일 예로, 탄소섬유(carbon fiber)는 레이온계 탄소섬유, 팬(PAN)계 탄소섬유 및 피치(Pitch)계 탄소섬유 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 탄소복합재료는 기존 탄소섬유의 기계적 강도를 높인 소재를 의미할 수 있다. 일 예로, 탄소복합재료는 탄소섬유를 페놀릭 수지에 함침하고 탄화하여 1000 내지 2500 ℃의 고온에서 흑연화시킨 강도를 높인 탄소(C)-탄소(C) 복합재료 등 일 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 전도성 고분자는 전자 및/또는 정공의 이동가능한 고분자를 의미할 수 있다. 구체적인 일 예로, 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(polyacethylene)계, 폴리아닐린(Polyaniline)계, 폴리피롤(Polypyrrole)계 및 폴리티오펜(Polythiophene)계 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 보다 구체적인 일 예로, 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(polyacetylene, PA), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리피롤(polypyrrolek PPy), 폴리티오펜(polythiophen, PT), 폴리에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT), 폴리이소티아나프텐(polyisothianaphthene, PITN), 폴리페닐렌 비닐렌(polyphenylene vinylene, PPV), 폴리페닐렌(polyphenylene, PPE), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS) 및 폴리설퍼니트리드(polysulfur nitride, PSN) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 금속은 그 자체로 매우 좋은 도체임에 따라, 특별히 한정하지 않고 모든 금속이 사용 가능하나, 좋게는 용융온도(Tm)가 150 내지 500℃인 금속일 수 있다. 금속은 연소시 휘발된 금속 증기가 인체에 무해하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 측면에서 금속은 불꽃 온도 내에서 기화될 수 있으며, 연소시 안전할 수 있는 아연 또는 주석인 것이 좋으나, 이에 제한되지 않는다.

상술한 바와 같이, 전도성 소재는 전도성 탄소소재, 전도성 고분자, 금속 또는 이들의 혼합물이거나, 서로 상이한 전도성 소재가 복합화된 복합체일 수 있다. 이러한 복합체는 제1전도성 소재 및 제2전도성 소재가 단순 혼합된 구조; 제1전도성 소재의 코어를 감싸는 제2전도성 소재의 쉘을 포함하는 코어쉘 구조; 제1전도성 소재의 매트릭스에 제2전도성 소재가 담지(load or embedded)된 구조; 0차원(입자등), 1차원(와이어등) 내지 2차원(필름등) 구조의 제1전도성 소재에 제2전도성 소재가 코팅되거나 담지된 구조; 또는 제1전도성 소재와 제2전도성 소재 각각이 층을 이루며 적층된 적층 구조(입자상의 적층체 포함함);일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

전도성 소재는 탄소 소재 및/또는 금속을 포함하는 것이 유리하다. 탄소소재와 금속의 경우 우수한 도전체이면서도, 연소시 기화되어 재를 남기지 않을 수 있어 바람직하다. 나아가, 전도성 소재가 전도성 탄소소재인 경우 심지의 연소시 탄소소재가 모두 이산화탄소로 직접 기화됨에 따라, 그을음 및 재의 발생을 현저하게 방지할 수 있어 보다 유리하다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 전도성 소재는 섬유상, 입자상, 튜브상 및 판상에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 형태일 수 있다. 이하, 전도성 소재의 섬유상, 입자상, 튜브상 및 판상에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 형태를 전도성 단위체로 지칭한다.

심지는 전도성 단위체가 물리적 얽히거나, 물리적 접촉 또는 결착하여 형성된 전도성 네트워크를 포함할 수 있다. 즉, 전도성 네트워크는 전도성 단위체들이 물리적으로 서로 접촉 또는 결착(융착을 포함함)하여 연속적인 전류이동경로를 형성하는 구조체일 수 있다. 심지가 전도성 네트워크를 포함하는 경우, 전도성 단위체는 섬유상 및/또는 튜브상과 같은 종횡비가 큰 1차원 구조를 포함할 수 있다. 이러한 1차원 구조는 보다 소량의 전도성 단위체로도 안정적으로 네트워크가 형성될 수 있어 유리하다. 심지가 전도성 네트워크를 포함하는 경우, 전도성 단위체는 섬유상 및/또는 튜브상과 같은 종횡비가 큰 1차원 구조와 함께, 판상과 같은 2차원 구조 및/또는 입자상과 같은 0차원 구조를 더 포함할 수 있음은 물론이다. 이러한 2차원 구조 및/또는 0차원 구조는 전도성 단위체간의 접점(contact point)을 보다 증가시킬 수 있다.

섬유상인 전도성 단위체는 특별히 제한되지 않으나, 전도성 탄소소재 섬유(이하, 전도성 탄소 섬유), 전도성 고분자 섬유 및 금속 섬유 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 섬유상인 전도성 단위체는 평균직경이 수십 나노미터 오더(order) 내지 수백 마이크로미터 오더일 수 있으며, 평균길이가 수십 마이크로미터 오더(order) 내지 수 미터일 수 있다. 구체적으로, 섬유상인 전도성 단위체는 그 평균직경이 10nm 내지 50 ㎛, 구체적으로 1㎛ 내지 30 ㎛일 수 있으며, 평균 장축 길이는 10 ㎛ 내지 10 m일 수 있다. 실질적으로, 섬유상의 전도성 단위체간의 불규칙적인 접촉에 의해 전도성 네트워크가 형성되는 경우 전도성 단위체는 분산에 유리한 단섬유일 수 있으며, 직조등과 같이 전도성 단위체의 인위적인 배열에 의해 전도성 네트워크가 형성되는 경우 전도성 단위체는 인위적 배열에 유리한 장섬유일 수 있다. 한정되는 것은 아니나, 일 예로 단섬유는 평균 장축 길이가 10㎛ 내지 500㎛인 섬유를 의미할 수 있으며, 장섬유는 평균 장축 길이가 500㎛를 초과하는 섬유, 실질적으로 0.5 mm 내지 10 m, 보다 실질적으로 1mm 내지 10 cm인 섬유를 의미할 수 있다.

튜브상인 전도성 단위체는 특별히 제한되지 않지만, 전도성 탄소소재인 전도성 탄소나노튜브일 수 있다. 이때, 전도성 탄소나노튜브는 단일벽 나노튜브(single walled nanotube), 이중벽 나노튜브(double walled nanotube) 또는 다중벽 나노튜브(multiwalled nanotube)일 수 있으며, 여러개의 단일벽 나노튜브가 뭉쳐있는 다발형 나노튜브(rope nanotube)일 수 있다. 구체적인 일 예로, 탄소나노튜브는 평균직경이 300 ㎚ 이하, 보다 구체적으로 0.1 내지 200 ㎚, 더욱 구체적으로 1 내지 100 ㎚일 수 있으며, 평균 길이는 1 내지 1000 ㎛, 구체적으로 100 내지 500 ㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

입자상은 특별히 제한되지 않으나, 구체적인 일 예로, 활성탄소, 흑연 및 카본블랙, 그래핀 응집체(crumpled graphene particle), 환원된산화그래핀 응집체(crumpled reduced graphene oxide(RGO) particle)등과 같은 전도성 탄소 입자이거나, 금속 입자 또는 전도성 탄소 입자와 금속 입자의 혼합 입자일 수 있다. 입자는 평균 입경이 10 내지 5000 ㎚, 보다 구체적으로 100 내지 3000 ㎚일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 판상의 일 예로 전도성 탄소소재인 그래핀 및 환원그래핀옥사이드(RGO)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘, 또는 금속 판등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 심지는 전도성 부재를 포함할 수 있다. 상세하게, 심지는 전도성 소재를 함유하는 전도성 부재를 포함할 수 있다. 이때, 심지는 전도성 부재에 의해 심지의 길이 방향으로의 전도성을 가질 수 있다.

전도성 부재의 물리적 크기 및 형상은 설계된 양초의 형상이나 크기를 고려하고, 심미적으로 우수한 형태의 불꽃이 형성되며, 방전에 유리하도록 적절히 조절될 수 있다. 거시적으로, 전도성 부재는 판형, 스트립(strip)형, 납작한 평판 스트립(strip)형, 와이어(wire)형, 바(bar) 형 또는 속 빈 기둥형태 등일 수 있고, 바형의 단면(길이 방향에 수직인 단면)은 원, 타원 또는 삼각 내지 팔각의 다각형일 수 있으며, 속 빈 기둥 형태의 단면은 원형 루프, 타원형 루프, 삼각 내지 팔각의 다각 루프 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 납작한 평판 스트립형과 같이 편평한 일 면을 가질 때, 방전이 일어날 수 있는 대항 면적이 넓어 보다 유리하다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 전도성 부재는 길이가 1 내지 50 ㎝, 구체적으로 3 내지 30 ㎝, 더욱 구체적으로 5 내지 15 ㎝일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 전도성 부재의 평균직경 또는 폭(또는 두께)이 0.01 내지 100 ㎜, 구체적으로 0.1 내지 50 ㎜, 더욱 구체적으로 0.5 내지 20 ㎜일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

전도성 부재는 상술한 전도성 네트워크 자체일 수 있으며, 이와 달리, 비전도성 매트릭스; 및 비전도성 매트릭스에 분산된 전도성 단위체를 포함할 수 있다. 이때, 비전도성 매트릭스에 분산된 전도성 단위체는 전도성 단위체간의 접촉(얽힘이나 결착등을 포함함)에 의해 전도성 네트워크를 형성할 수 있음은 물론이다. 전도성 단위체는 비전도성 매트릭스에 분산 함입되어 결합된 상태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 비전도성 매트릭스 표면에 코팅된 상태일 수도 있다.

전도성 부재가 비전도성 매트릭스(가연성인 비전도성 매트릭스); 및 비전도성 매트릭스에 분산 결합되어 전도성 네트워크를 이루는 전도성 단위체;를 포함하는 경우, 비전도성 매트릭스에 의해 심지에 요구되는 기계적 물성(일 예로 물리적 강도등)을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 전도성을 확보하면서도 전도성 소재에 의해 야기되는 높은 열 전도율을 저하시킬 수 있어 보다 유리하다. 상세하게, 비전도성 매트릭스에 의해 전도성 소재의 열 전도율을 저하시킴으로써, 심지 주변의 양초의 연료가 용융되어 터널현상이 발생하는 것을 방지할 수 있어 유리하다.

상술한 바와 같이, 전도성 부재가 전도성 소재와 함께 비전도성 매트릭스를 포함하는 경우, 비전도성 매트릭스는 부도체 내지 반도체의 전기적 특성을 가지면서 열전도도가 낮은 소재인 것이 유리하다. 일 예로서, 비전도성 매트릭스는 열전도도가 1 W/m·K 미만, 구체적으로 0.4 W/m·K 미만, 더욱 구체적으로 0.01 내지 0.2 W/m·K의 범위인 부도체일 수 있다.

그 형상에 있어, 비전도성 매트릭스는 다공성 매트릭스 또는 비다공성(치밀한) 매트릭스일 수 있다. 비다공성(치밀한) 매트릭스는 의도적인(또는 인위적인) 기공이 형성되지 않은 매트릭스를 의미할 수 있으며, 다공성 매트릭스는 열린 기공구조를 갖는 매트릭스를 의미할 수 있다.

비전도성 매트릭스가 치밀한 매트릭스인 경우, 전도성 부재는 비전도성 매트릭스의 표면에 전도성 단위체가 랜덤하게 배열되거나 분산 결합되어 전도성 네트워크를 형성하는 구조일 수 있다. 즉, 전도성 부재는 치밀한 비전도성 매트릭스; 및 비전도성 매트릭스의 일 표면에 결합된 전도성 네트워크(전도성 단위체의 네트워크)를 포함할 수 있다.

이와 달리, 비전도성 매트릭스가 치밀한 매트릭스인 경우, 전도성 부재는 전도성 단위체가 비전도성 매트릭스의 내부에 함입 분산되어 전도성 네트워크를 형성하는 구조일 수 있다.

그러나, 전도성 부재가 전도성 단위체에 기반한 네트워크에 의해 길이 방향으로의 전도도가 확보되는 것으로 한정되어 해석되어서는 안된다. 일 예로, 비다공성인 비전도성 매트릭스의 표면 내지 내부에 전도성 장섬유나 전도성 스트립이 길이 방향으로 비전도성 매트릭스를 가로지르도록 서로 이격 배열되어 위치함으로써, 전도성 부재가 길이 방향으로 전도도를 가질 수도 있음은 물론이다.

비전도성 매트릭스가 치밀한 매트릭스인 경우, 비전도성 매트릭스는 반도체 내지 절연체이며 연소가능한 유기물이면 무방하나, 좋게는 상술한 열전도도를 만족하는 유기물일 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 치밀한 비전도성 매트릭스의 일 예로, 저밀도폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌 수지, 폴리이소프렌 수지, 에틸렌비닐아세테이트 수지(EVA), 폴리에틸렌카보네이트, 폴리프로필렌폴리카보네이트, 페놀-포름알데히드 수지등의 수지;나 MDF(Medium Density Fiberboard), PB(Particle Board), 플라이우드등과 유사한 가공목재(압착 가공 목재); 또는 소이왁스, 밀랍왁스, 비즈왁스, 젤왁스, 파라핀 왁스 또는 이들의 혼합 왁스등을 포함하는 가연성 고체 연료;등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

전도성 부재가 비전도성 매트릭스를 포함하는 경우, 비전도성 매트릭스에 의해 전도성 부재의 거시적 형상이 규정될 수 있다. 비전도성 매트릭스는 판형, 스트립(strip)형, 납작한 평판 스트립(strip)형, 와이어(wire)형, 바(bar) 형 또는 속 빈 기둥형태 등일 수 있고, 바형의 단면(길이 방향에 수직인 단면)은 원, 타원 또는 삼각 내지 팔각의 다각형일 수 있으며, 속 빈 기둥 형태의 단면은 원형 루프, 타원형 루프, 삼각 내지 팔각의 다각 루프 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심지의 전도성 부재를 도시한 도면으로, 비다공성인 비전도성 매트릭스(200a)에 전도성 단위체(200b)가 분산 결합된 전도성 부재를 도시한 도면이다. 상세하게, 도 1은 전도성 부재로 섬유상의 전도성 단위체(200b)가 비다공성인 비전도성 매트릭스(200a)의 표면에 랜덤하게 분산 결합되어 전도성 네트워크를 형성하는 경우를 도시한 도면이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상술한 바와 같이, 전도성 부재는 비전도성 매트릭스 및 전도성 단위체를 포함할 수 있는데, 비전도성 매트릭스는 다공성 매트릭스일 수 있다. 다공성 매트릭스는 매트릭스를 이루는 절연성 물질이 설사 앞서 상술한 열전도도를 만족하지 않는다 하더라도, 기공에 의해 비전도성 매트릭스의 열전도도를 낮출 수 있어 유리하며, 모세관 현상에 의해 심지의 상단부로 양초의 연료를 이동시킬 수 있어 유리하다.

다공성인 비전도성 매트릭스는 섬유에 기반한 다공성 웹 형태일 수 있으며, 섬유에 기반한 다공성 웹은 섬유의 사상, 직포상 및 부직포상에서 선택되는 어느 하나 이상이나, 이들의 적층체를 포함할 수 있다.

구체적인 일 예로, 다공성 웹 형태는 섬유의 사상, 직포상 및 부직포상에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 본 발명에서 사상(絲狀)은 가늘고 긴 실(絲) 형태를 의미한다. 상기 사상은 특별히 제한되지 않으나, 단섬유, 장섬유 또는 연사 등일 수 있다. 사상의 평균 직경은 0.1 내지 500 ㎛, 평균 길이는 1 ㎛ 내지 30 ㎝ 일 수 있다. 상기의 범위인 경우, 비전도성 매트릭스의 강도가 물리적으로 일정하게 유지할 수 있고, 다양한 형태로 변형이 용이할 수 있다. 비전도성 매트릭스는 섬유상의 직포 또는 부직포 뿐만 아니라, 사상(絲狀)의 직포 또는 사상의 부직포 또한 포함할 수 있다. 즉, 비전도성 매트릭스는 사상(絲狀)을 사용한 평직포, 주자직포, 능직포 등의 직포상이나 부직포상을 포함할 수 있다. 또한, 직포는 끈의 형태(braiding), 3차원의 엮는 형태(weaving) 또는 뜨개 형태(contour warp knitting, net-shape weft knitting) 등을 포함할 수 있다.

비전도성 매트릭스가 다공성일 때, 낮은 열전도율 및 모세관 현상에 의한 물질(연료) 이동의 용이성 측면에서, 비전도성 매트릭스는 겉보기 기공률이 20 내지 80%, 구체적으로 30 내지 70%일 수 있으며, 전도성 부재 또한, 겉보기 기공률이 20 내지 80%, 구체적으로 30 내지 70%일 수 있다. 이때, 비전도성 매트릭스나 전도성 부재의 평균 기공 크기는 100 내지 2000 ㎚, 구체적으로 200 내지 1000 ㎚일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

전도성 부재는 다공성인 비전도성 매트릭스; 및 다공성인 비전도성 매트릭스의 표면 및/또는 내부에 분산 결합된 전도성 단위체를 포함할 수 있다. 구체적인 일 예로, 심지의 전도성 부재는 다공성 비전도성 매트릭스를 이루는 비전도성 섬유와 함께 전도성 단위체가 분산 결합되되, 전도성 단위체가 전도성 네트워크를 형성하는 구조일 수 있다. 이때, 전도성 단위체는 섬유상 또는 튜브상일 때 전도성 네트워크 형성에 유리하며 전도성 부재가 높은 기공률을 유지할 수 있어 유리하다.

즉, 전도성 부재는 비전도성 섬유와 섬유상 및/또는 튜브상의 전도성 단위체를 포함하는 사상, 직포상 및/또는 부직포상일 수 있다.

그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 비전도성 매트릭스의 직포 또는 부직포의 표면에 전도성 단위체의 전도성 네트워크가 결합된 구조일 수도 있음은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 심지의 전도성 부재로 다공성인 비전도성 매트릭스에 전도성 단위체가 분산 결합된 형태의 도면을 도 2에 도시하였다. 도 2는 심지의 전도성부재로 섬유상의 비전도성 매트릭스(100a)와 섬유상의 전도성 단위체(100b)가 서로 물리적 접촉을 통해 분산 결합되어 부직포를 형성하되, 전도성 단위체(100b)가 전도성 네트워크를 형성하고 있는 구조의 예이다.

섬유상을 기반한 비전도성 매트릭스의 섬유(비전도성 섬유)는 천연섬유 및 합성섬유에서 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다. 천연섬유 및 합성섬유는 연소시 발생하는 가스가 인체에 무해하여 보다 유리하다.

천연섬유는 셀룰로오스계 섬유인 펄프, 면, 아마, 대마, 황마, 케나프, 대나무, 모시, 사이잘 및 명주 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

이때, 펄프는 기계적 또는 화학적 처리를 통해 수많은 잔가지들을 포함하도록 피브릴화된 셀룰로오스계 섬유로서 섬유의 줄기가지는 수십 ㎛의 직경을 가지지만, 줄기가지에 연결된 잔가지들은 수 ㎛의 직경을 가지며 서로 복잡하게 연결되어 있으며, 3차원적인 망사구조를 가진 것일 수 있다. 상기 3차원적인 망사구조에 의해 펄프와 전도성 단위체는 서로 용이하게 물리적으로 결합 또는 얽힘구조(entanglement)를 형성할 수 있으며, 특별한 처리를 하지 않더라도 펄프의 망사구조내에 안정한 형태로 분산되어 높은 다공성을 가진 비전도성 매트릭스를 형성할 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 펄프는 자작나무, 유칼립투스, 참나무 등의 활엽수 및 소나무, 전나무 등의 침엽수를 원료로 한 목재 펄프 또는 짚, 면, 닥나무의 수피 등 식물 섬유가 원료인 비목재펄프일 수 있다.

구체적인 일 예로, 합성 섬유는 폴리아미드계 섬유, 폴리올레핀계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리비닐알코올계 섬유, 폴리아크릴레이트계 및 폴리우레탄 섬유 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합 섬유일 수 있으며 공단량체와 공중합을 통해 제조된 공중합체 섬유일 수 있다. 보다 구체적으로, 나일론 6, 나일론 66, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리아크릴로니트릴 섬유, 폴리(염화비닐-co-아크릴로니트릴) 및 부탄디올 유래 폴리우레탄 섬유 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

전도성 부재가 다공성인 경우(즉, 전도성 부재가 다공성인 비전도성 매트릭스와 전도성 단위체를 포함하는 경우), 전도성 단위체와 비전도성 매트릭스를 이루는 비전도성 섬유간의 물리적 얽힘이나 결합에 의해 전도성 단위체가 비전도성 매트릭스에 결합될 수 있다. 그러나, 이와 달리 비전도성 섬유 자체에 전도성 단위체가 물리적으로 결착된 상태이거나, 바인더에 의해 비전도성 매트릭스에 전도성 단위체가 결착된 상태일 수 있다.

상세하게, 제조방법적으로 블로잉(blowing) 또는 스프레이로 전도성 단위체를 비전도성 섬유상으로 이루어진 비전도성 매트릭스에 분산시킨 후, 비전도성 매트릭스의 섬유를 구성하는 고분자의 유리전이온도 이상의 온도에서 일정시간 어닐링하여 비전도성 섬유에 전도성 단위체를 물리적으로 결착함으로써 전도성 단위체가 비전도성 매트릭스의 섬유로부터 탈리되지 않고 강한 결착력을 가지며 일체화 될 수 있다. 어닐링시간은 섬유의 종류 및 직경에 따라 다양할 수 있으며, 구체적으로 2분 이상, 보다 구체적으로 5분 내지 60분 일 수 있다.

이와 달리, 바인더에 의해 비전도성 매트릭스에 전도성 단위체가 결착된 상태인 경우, 전도성 부재는 비전도성 섬유간, 전도성 단위체간 및/또는 비전도성 섬유와 전도성 단위체간을 결착시키는 바인더를 더 포함할 수 있다. 바인더는 비전도성 매트릭스와 전도성 단위체의 결착성을 향상시킬 수 있다. 전도성 부재가 바인더를 더 포함함으로써 전도성 부재의 강직성이 보다 향상되어 그 형태를 보다 안정적으로 유지할 수 있으며, 비전도성 매트릭스에 물리적으로 고정된 전도성 소재가 바인더수지에 의해 보다 강하게 결착됨으로써, 전도성 단위체에 의한 높은 다공성 및 바인더에 의한 강한 결착력을 동시에 가질 수 있어 유리하다.

구체적인 일 예로, 바인더는 수지 또는 가연성 고체 연료일 수 있다. 바인더 수지는 폴리아미드계 수지, 폴리비닐계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 아크릴레이트계 수지, 셀룰로오스계 수지, 에폭시 수지 및 페놀계 수지 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 보다 구체적인 일 예로, 상기 바인더는 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐 아세테이트, 저밀도폴리에틸렌, 선형저밀도폴리에틸렌, 중밀도폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트 수지, 폴리이소프렌, 나일론 6, 나일론 66, 폴리에틸렌카보네이트, 폴리프로필렌폴리카보네이트, 비스페놀 A-폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 메틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 에폭시 수지, 페놀-포름알데히드 수지 및 파라핀 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상 혼합물일 수 있다. 구체적으로 바인더수지는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)을 사용하는 것이 연소시 유독한 가스를 발생하지 않고, 접착력이 우수하여 바람직할 수 있다.

이와 달리 바인더는 양초의 연료(액체 또는 고체)와 상이하며, 양초의 연료보다 상대적으로 높은 용융온도를 갖는 가연성 고체 연료일 수 있다. 상세하게, 양초에 사용되는 연료의 용융온도는 40 내지 70℃일 수 있으며, 바인더는 양초에 사용되는 연료보다 상대적으로 높은 용융온도를 갖는 고체 연료일 수 있다. 보다 구체적인 일 예로, 양초의 연료가 소이왁스, 밀랍왁스, 비즈왁스 및 젤왁스에서 하나 또는 둘 이상 선택된 연료인 경우 바인더는 파라핀 왁스를 포함할 수 있다. 일 예로, 바인더는 파라핀 왁스이거나, 파라핀 왁스와 다른 가연성 고체 연료(소이왁스, 밀랍왁스, 비즈왁스, 젤왁스등)가 혼합된 혼합 연료일 수 있다. 혼합 연료의 경우, 혼합 연료는 파라핀 왁스를 10중량%이상, 구체적으로는 30중량% 이상 함유할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

바인더는 전도성 부재 총 중량을 기준으로, 1 내지 30 중량%, 구체적으로 5 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 바인더는 비전도성 매트릭스의 다공성을 유지하면서, 비전도성 매트릭스와 전도성 소재의 결착력을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 비전도성 매트릭스(다공성 또는 비다공성)를 포함하는 전도성부재는 안정적인 전도성 네트워크가 형성되는 정도의 전도성 단위체를 함유하면 족하다. 구체적인 일 예로, 전도성 부재는 비전도성 매트릭스 : 전도성 단위체의 중량비가 90(비전도성 매트릭스):10(전도성 단위체) 내지 5(비전도성 매트릭스):95(전도성 단위체) 중량비, 더욱 구체적으로 30:70 내지 15:85 중량비일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

그러나 본 발명에서, 전도성 부재가 비전도성 매트릭스와, 비전도성 매트릭스에 분산 결합된 전도성 단위체를 함유하는 구조로 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이 전도성 부재는 전도성 소재로 이루어질 수 있다. 일 예로, 전도성 부재는 전도성 탄소소재, 전도성 고분자 및 금속에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 전도성 소재의 폼(foam), 박(film), 메쉬(mesh), 펠트(felt), 와이어(wire) 또는 다공성 박(perforated film)이거나, 이들의 적층체일 수 있다. 또한, 전도성 부재는 전도성 단위체의 전도성 네트워크 그 자체일 수 있다. 전도성 부재가 전도성 소재로 이루어지는 경우, 낮은 열전도도 측면에서 전도성 부재는 전도성 소재의 폼, 메쉬, 펠트 또는 다공박과 같은 다공성 구조인 것이 유리하다. 이때, 심지의 전도성 부재는 기공율(겉보기 기공율)이 40 내지 90%, 구체적으로 50 내지 80%일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명이 일 실시예에 따른 심지의 전도성 부재의 도면을 도 3 내지 도 5에 도시하였다. 도면을 참조하여 설명하면, 심지의 전도성 부재는 도 3 내지 도 5와 같이 다공성을 갖는 형태일 수 있다. 구체적으로, 도 3은 심지의 전도성 부재가 메쉬(mesh)인 예이며, 도 4는 심지의 전도성 부재가 펠트(felt)인 일 예이며, 도 5는 심지의 전도성 부재가 다공성 박(perforated film)인 일 예이다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 심지는 전도성 부재에 결합된 비전도성 부재(절연성 부재)를 더 포함할 수 있다.

비전도성 부재는 가연성 비전도성 부재일 수 있으며, 전도성 부재와 결합되어 전도성 부재를 물리적으로 지지하는 지지체의 역할을 함과 동시에, 전도성 부재에서 연료로 열이 전달되는 것을 방지하는 열전달 장벽의 역할 또한 수행할 수 있다.

비전도성 부재는 전도성 부재에 대응되는 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전도성 부재와 독립적으로 판형, 스트립(strip)형, 납작한 평판 스트립(strip)형, 와이어(wire)형, 바(bar) 형 또는 속 빈 기둥형태 등일 수 있고, 바형의 단면(길이 방향에 수직인 단면)은 원, 타원 또는 삼각 내지 팔각의 다각형일 수 있으며, 속 빈 기둥 형태의 단면은 원형 루프, 타원형 루프, 삼각 내지 팔각의 다각 루프 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 비전도성 부재는 결합된 전도성 부재의 길이에 대응되는 길이 내지 전도성 부재보다 상대적으로 짧은 길이를 갖는 것이 좋다. 구체적으로 비전도성 부재는 전도성 부재의 길이와 독립적으로 길이가 1 내지 50 ㎝, 구체적으로 3 내지 30 ㎝, 더욱 구체적으로 5 내지 15 ㎝일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 비전도성 부재의 평균직경 또는 폭은 전도성 부재와 독립적으로 0.01 내지 100 ㎜, 구체적으로 0.1 내지 50 ㎜, 더욱 구체적으로 0.5 내지 20 ㎜일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 다만, 이러한 크기에서, 전도성 부재와 비전도성 부재가 결합되어도, 심지의 불꽃의 크기가 알맞게 생성될 수 있으며 심미성이 뛰어난 형태의 불꽃이 형성될 수 있다.

비전도성 부재는 또한, 전도성 부재와 독립적으로, 다공성 또는 비다공성일 수 있다. 비다공성(치밀한)의 비전도성 부재는 의도적인(또는 인위적인) 기공이 형성되지 않은 것을 의미할 수 있으며, 다공성의 비전도성 부재는 열린 기공구조를 갖는 것을 의미할 수 있다.

비다공성인 비전도성 부재는 매우 얇은 막(판) 형상일 때에도 심지가 스스로의 무게를 견디며 설 수 있어, 지지체의 역할에 보다 유리하다. 또한, 심지에 포함되는 전도성 부재와 비전도성 부재는 다공성 전도성 부재-비다공성 비전도성 부재;다공성 전도성 부재-다공성 비전도성 부재; 비다공성 전도성 부재-비다공성 비전도성 부재; 또는 비다공성 전도성 부재-다공성 전도성 부재;일 수 있다. 이때 전도성 부재와 비전도성 부재 중 적어도 일 부재가 다공성인 것이 모세관 현상에 의한 심지 상단으로의 연료 이동(공급) 측면에서 유리하며, 이와 함께, 심지 자체의 열전도도를 낮출 수 있어 유리하다.

비전도성 부재는 가연성이며, 연소시 인체에 유독한 물질이 생성되지 않은 물질이면 사용가능하다. 구체적이며 실질적인 일 예로, 비전도성 부재는 목재류, 섬유류 및 가연성 고체연료에서 선택하는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 그러나, 본 발명이 비전도성 부재의 물질에 의해 한정될 수 없음은 물론이며, 절연체이며 목재, 가연성 고체 연료와 유사하게 연소시 유독 물질을 생성하지 않고, 형상 가공이 용이하고 심지에 요구되는 기계적 물성을 충족시킬 수 있는 물질이면 사용 가능하다.

비전도성 부재의 목재류는 특별히 제한되지 않으나, 구체적인 일 예로, 침엽수 및 활엽수일 수 있으며, 소나무, 참나무, 단풍나무, 체리나무, 편백나무 및 닥나무 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

비전도성 부재가 가연성 고체연료인 경우, 비전도성 부재는 양초의 연료와 상이하며, 양초의 연료보다 상대적으로 높은 용융온도을 갖는 고체 연료일 수 있다. 구체적으로, 양초에 사용되는 연료의 용융온도는 40 내지 70℃일 수 있으며, 비전도성 부재는 양초에 사용되는 연료보다 상대적으로 높은 용융온도를 갖는 고체 연료일 수 있다. 보다 구체적인 일 예로, 양초의 연료가 소이왁스, 밀랍왁스, 비즈왁스 및 젤왁스에서 하나 또는 둘 이상 선택된 연료인 경우, 가연성 고체 연료인 비전도성 부재는 파라핀 왁스를 포함할 수 있다. 일 예로, 비전도성 부재는 파라핀 왁스이거나, 파라핀 왁스와 다른 가연성 고체 연료(소이왁스, 밀랍왁스, 비즈왁스, 젤왁스등)가 혼합된 혼합물일 수 있다. 혼합물의 경우, 혼합물은 파라핀 왁스를 10중량%이상, 구체적으로는 30중량% 이상 함유할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

비전도성 부재가 비다공성인 경우, 비전도성 부재는 목재 또는 가연성 고체 연료의 판형, 스트립(strip)형, 납작한 평판 스트립(strip)형, 와이어(wire)형, 바(bar) 형 또는 속 빈 기둥형태 등일 수 있다.

비전도성 부재가 다공성인 경우, 비전도성 부재는 관통형 기공이 형성된 목재 또는 가연성 고체 연료의 판, 스트립(strip), 납작한 평판 스트립(strip), 와이어(wire) 또는 바(bar)의 형태일 수 있다. 구체적인 일 예로, 관통형 기공은 전도성 부재와 비전도성 부재의 적층 방향에 평행하게, 비전도성 부재를 관통하는 기공일 수 있다. 이때, 전도성 부재와 비전도성 부재의 적층 방향은, 심지의 길이 방향에 수직인 방향일 수 있음은 물론이다. 비전도성 부재는 다수개의 관통형 기공이 규칙적 또는 불규칙적으로 서로 이격 배열된 것일 수 있다. 관통형 기공은 그 단면이 원형, 타원형, 삼각 내지 팔각의 다각형, 또는 띠 형일 수 있으나, 본 발명이 관통형 기공의 형상에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 물리적 가공의 용이성, 후술하는 방전의 용이성, 비전도성 부재의 기계적 물성 유지등을 고려하여, 단일한 기공(단일한 관통형 기공의 단면적)의 면적 및 기공 밀도(비전도성 부재의 단위 표면적 당 관통형 기공의 수)가 적절히 조절될 수 있다. 실질적인 일 예로, 단일한 기공의 직경(동일 단면적의 원으로 환산한 환산 직경)은 100㎛ 내지 5mm일 수 있으며, 기공 밀도는 0.1개/cm ² 내지 1개/cm ² 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 비전도성 부재가 다공성인 경우, 구체적으로 관통형 기공이 형성된 목재의 판, 스트립(strip), 납작한 평판 스트립(strip), 와이어(wire), 바(bar) 또는 속빈 기둥의 형태인 경우, 비전도성 부재는 열린 기공(일 예로 관통형 기공)을 채우는 양초의 연료를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 비전도성 부재는 관통형 기공을 포함하되, 관통형 기공 자체가 양초의 연소시 연료로 사용될 수 있는 파라핀왁스, 비즈왁스, 밀랍왁스 등의 왁스를 포함하는 가연성 고체 연료에 의해 채워진 상태일 수 있다. 심지가 연소할 때, 연소되는 심지의 일 단 부근에 위치하는 관통형 기공의 경우 기공을 채우는 연료가 용융될 수 있으며, 이에 따라, 관통형 기공으로부터 용융된 연료가 흘러 나가며 기공의 빈 공간이 다시 확보될 수 있다. 관통형 기공을 갖는 비전도성 부재 및 관통형 기공을 채운 연료가 심지 일 단과 인접한 영역에서 녹아 내리며 기공의 빈 공간이 다시 확보되는 구성은 후술하는 두 전도성 부재 사이에 비전도성 부재가 개재된 심지 구조에 매우 유리하다. 이때, 양초의 점화시 방전이 심지의 일단에서 선택적으로 또 용이하게 발생할 수 있도록, 비전도성 부재의 일 단부에 인접하여 위치하는 관통형 기공들은 연료로 채워지지 않고 빈 상태 그대로 유지되는 것이 좋다.

앞서, 기공에 연료가 채워지는 예를 비전도성 부재가 관통형 기공에 의해 다공성을 갖는 경우를 기반으로 상술하였으나, 이는 관통형 기공에만 한정될 수 없다. 즉, 비전도성 부재가 다공성인 경우, 비전도성 부재의 열린 기공들이 연료로 채워진 상태일 수 있음은 물론이다. 또한 두 전도성 부재 사이에 개재되는 다공성의 비전도성 부재인 경우, 방전이 발생하는 일 단부 영역에 위치하는 열린 기공들은 연료로 채워지지 않은 상태일 수 있음은 물론이다. 구체적으로, 후술하는 바와 같이 심지는 양초의 연료로부터 일정 길이 돌출되도록 위치할 수 있는데, 돌출된 영역에 존재하는 비전도성 부재의 열린 기공은 연료로 미 충진된 상태일 수 있으며 양초의 연료에 장입된 영역에 존재하는 비전도성 부재의 열린 기공은 연료로 충진된 상태일 수 있다.

비전도성 부재의 섬유류는 앞서 상술한 비전도성 매트릭스의 섬유와 유사하게 천연섬유 및/또는 합성섬유일 수 있다. 천연섬유는 셀룰로오스계 섬유인 펄프, 면, 아마, 대마, 황마, 케나프, 대나무, 모시, 사이잘 및 명주 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 합성섬유는 폴리아미드계 섬유, 폴리올레핀계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리비닐알코올계 섬유, 폴리아크릴레이트계 섬유, 폴리스티렌계 및 폴리우레탄 섬유 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합 섬유일 수 있으며 공단량체와 공중합을 통해 제조된 공중합체 섬유일 수 있다. 구체적으로, 나일론 6, 나일론 66, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐알코올섬유, 폴리아크로니트릴 섬유, 폴리(염화비닐-co-아크릴로니트릴) 및 부탄디올 유리 폴리우레탄 섬유 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 이때, 합성섬유는 연소시 유독하지 않는 섬유가 바람직할 수 있다.

비전도성 부재가 다공성인 경우, 비전도성 부재는 상술한 섬유류(천연섬유 및/또는 합성섬유)에 기반한 다공성 웹 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 비전도성 부재는 섬유류(천연섬유 및/또는 합성섬유)의 사상(絲狀), 직포상 및 부직포상에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 이때, 상기 사상은 복수의 섬유 다발일 때, 곧게 설수 있는 강도가 유지될 수 있어 유리하다. 또한, 직포는 섬유류 자체의 직포 뿐만 아니라, 사상을 사용한 평직포, 주자직포 및 능직포 등의 직포상을 포함할 수 있으며, 부직포 또한 섬유류 자체의 부직포 뿐만 아니라 사상의 부직포를 포함할 수 있다. 또한, 직포는 끈의 형태(braiding), 3차원의 엮는 형태(weaving) 및 뜨개 형태(contour warp knitting, net-shape weft knitting) 등을 포함할 수 있다.

비전도성 부재가 섬유류에 기반한 다공성 비전도성 부재인 경우, 비전도성 부재의 겉보기 기공률은 20 내지 80%, 구체적으로 30 내지 70%일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 기공의 평균 크기는 100 내지 2000 ㎚, 구체적으로 200 내지 1000 ㎚일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

비전도성 부재가 섬유류에 기반한 다공성 웹(web), 구체적인 일 예로, 사상, 직포상 또는 부직포상인 경우, 비전도성 부재는 적층 방향(심지의 길이 방향에 수직인 방향, 또는 비전도성 부재의 두께 방향)으로, 그 기공률이 일정할 수 있으며, 이와 달리 적층 방향으로 그 기공률이 연속적 또는 불연속적으로 변화할 수 있다.

구체적인 일 예로, 비전도성 부재는 서로 상이한 겉보기 기공률을 갖는 둘 이상의 다공성 웹(섬유류에 기반한 다공성 웹)이 적층된 적층체일 수 있다. 비전도성 부재가 서로 상이한 겉보기 기공률을 갖는 둘 이상의 다공성 웹을 포함하는 경우, 상대적으로 낮은 기공률을 갖는 다공성 웹을 통해 심지의 기계적 물성을 향상시킬 수 있으며, 상대적으로 높은 기공률을 갖는 다공성 웹을 통해 효과적인 열전달 장벽을 형성할 수 있다. 또한, 필요시 모세관 힘에 의해 심지의 상단 방향으로의 연료 공급에 보다 유리한 기공률을 갖는 다공성 웹을 통해 안정적인 연료의 공급은 담보할 수 있다.

다공성 웹의 겉보기 기공률은 20 내지 80%, 구체적으로 30 내지 70%일 수 있으며, 비전도성 부재가 서로 상이한 겉보기 기공률을 갖는 둘 이상의 다공성 웹을 포함하는 경우, 다공성 웹 간의 기공률 차는 10 내지 60%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 비전도성 부재가 서로 상이한 겉보기 기공률을 갖는 둘 이상의 다공성 웹을 포함하는 경우, 전도성 부재와 접하는 측으로부터 이에 대향하는 측으로 그 기공률이 순차적으로 감소하도록 둘 이상의 다공성 웹이 적층될 수 있으며, 이와 달리 전도성 부재와 접하는 측으로부터 이에 대향하는 측으로 그 기공률이 순차적으로 증가하도록 둘 이상의 다공성 웹이 적층될 수도 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 있어, 비전도성 부재가 상술한 다공성의 비전도성 부재이거나, 상술한 비다공성의 비전도성 부재로 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 비전도성 부재는 상술한 다공성의 비전도성 부재와 상술한 비다공성의 비전도성 부재가 적층된 구조를 포함할 수 있다.

이하, 상술한 전도성 부재와 상술한 비전도성 부재와의 결합 구조에 대해 상술한다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 심지는 하나 이상의 전도성 부재; 및 전도성 부재에 결합된 하나 이상의 비전도성 부재를 포함한다. 이때, 전도성 부재와 비전도성 부재의 결합은 단순한 물리적 밀착을 포함할 수 있으며, 이와 달리 결착제에 의해 접착되어 일체를 이루는 결착의 의미를 포함할 수 있다. 또한, 전도성 부재와 비전도성 부재가 결착제에 의해 일체를 이루며 결착된 경우, 결착제는 앞서 상술한 바인더와 유사 내지 동일한 성분일 수 있다.

상술한 바와 같이, 전도성 부재와 비전도성 부재는 서로 독립적으로, 판형, 스트립(strip)형, 납작한 평판 스트립(strip)형, 와이어(wire)형, 바(bar) 형 또는 속 빈 기둥형태일 수 있다. 비전도성 부재가 속 빈 기둥 형태인 경우, 전도성 부재는 비전도성 부재의 외측에 위치하며 비전도성 부재와 동심 구조를 이루는 속 빈 기둥 형태일 수 있다. 또한 이와 달리 비전도성 부재가 속 빈 기둥 형태인 경우, 전도성 부재는 비전도성 부재의 내측에 위치하며 비전도성 부재와 동심 구조를 이루는 속 빈 기둥 형태이거나, 비전도성 부재의 내부 빈 공간을 채우는 바(기둥) 형상일 수 있다. 전도성 부재와 비전도성 부재는 서로 독립적으로, 판형, 스트립(strip)형, 납작한 평판 스트립(strip)형, 와이어(wire)형 또는 바(bar) 형상인 경우, 길이 방향에 평행한 일 면인 측면이 서로 접하는 형태일 수 있다. 전도성 부재와 비전도성 부재의 폭(직경 또는 두께) 및 길이는 상술한 범위 내에서 서로 동일 내지 상이할 수 있다. 구체적으로 비전도성 부재는 전도성 부재의 길이와 독립적으로 1 내지 50 ㎝, 구체적으로 3 내지 30 ㎝, 더욱 구체적으로 5 내지 15 ㎝일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 비전도성 부재의 평균직경 또는 폭(또는 두께)은 전도성 부재와 독립적으로 0.01 내지 100 ㎜, 구체적으로 0.1 내지 50 ㎜, 더욱 구체적으로 0.5 내지 20 ㎜일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 다만, 전도성 부재와 비전도성 부재의 길이가 서로 동일하지 않은 경우(유사한 경우), 전도성 부재가 비전도성 부재보다 상대적으로 길이가 길어, 전도성 부재가 비전도성 부재의 상단부에 돌출되어 위치할 수 있다. 일 예로, 전도성 부재의 상단이 0.1 내지 3 ㎝ 가량 비전도성 부재의 상단으로부터 돌출되어 위치할 수 있다. 이러한 돌출 구조는 심지의 전기적 방전에 좀 더 유리하다.

도 6은 전도성 부재와 비전도성 부재를 모두 포함하는 심지를 도시한 일 예로, 스트립형의 전도성 부재(40b)의 측면에 결합된 스트립형 비전도성 부재(40a)를 포함하는 심지의 일 예이다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 심지는 도 6과 같은 일 전도성 부재와 일 비전도성 부재가 결합하는 형태이거나, 이와 달리, 심지는 둘 이상의 전도성 부재를 포함할 수 있다. 심지가 둘 이상의 전도성 부재를 포함하는 경우, 전도성 부재 사이에는 비전도성 부재가 위치할 수 있다.

보다 구체적인 일 예로, 심지는 적어도 둘 이상의 전도성 부재 및 서로 대향하는 전도성 부재 사이에 개재된 비전도성 부재를 포함할 수 있다. 전도성 부재 사이에 개재되는 비전도성 부재는 다공성인 비전도성 부재인 것이 유리하다. 이는, 비전도성 부재가 다공성인 경우 유체의 원활한 이동이 가능하여, 비전도성 부재를 사이에 두고 서로 대향하는 전도성 부재간의 방전이 용이하게 발생할 수 있기 때문이다. 이러한 방전의 용이성 측면에서, 다공성의 비전도성 부재는 관통형 기공에 의해 다공성을 갖는 비전도성 부재인 것이 좋다.

도 7은 서로 대향하는 납작한 평판 스트립(strip)형의 전도성 부재(50b, 50c) 사이에 개재된 납작한 평판 스트립(strip)형의 비전도성 부재(50a)를 포함하는 심지를 도시한 일 예이다. 도 7의 심지의 비전도성 부재(50a)는 전도성 부재(50b)에서 전도성 부재(50c)의 방향으로 관통된 관통형 기공(50f, 50f(2))을 포함할 수 있다. 도 7에 예시된 심지는, 관통형 기공에 의해 서로 대향하는 전도성 부재(50b, 50c) 간의 원활한 방전이 담보될 수 있고, 전도성 부재가 납작한 평판 스트립 형상을 가짐에 따라 넓은 대항 면적에 의해 방전이 보다 효과적으로 발생하며, 전도성 부재와 비전도성 부재가 동일한 형상을 가짐으로써 물리적 안정성이 우수한 심지 구조의 일 예이다. 이때, 상술한 바와 같이 심지의 일 단에 인접하여 위치하는 관통형 기공(50f)은 가연성 고체 연료로 채워지지 않고 빈 공간이 그대로 유지된 상태일 수 있으며, 그 이외의 관통형 기공(50f(2))은 가연성 고체 연료로 채워진 상태일 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 심지는 하나 이상의 비전도성 부재와 하나 이상의 전도성 부재가 교번 적층된 적층체일 수 있으며, 적층체의 최외각에는 비전도성 부재가 위치할 수 있다. 적층체의 최외각에 비전도성 부재가 위치한다 함은, 비전도성 부재가 적층체 최외각의 적어도 한쪽 일면에 위치하는 형태를 의미하는 것이다. 구체적인 일 예로, 심지는 두 개의 비전도성 부재와 두 개의 전도성 부재를 포함할 수 있으며, 제1비전도성 부재-제1전도성 부재-제2비전도성 부재-제2비전도성 부재가 적층된 적층체를 포함할 수 있다. 다른 구체적인 일 예로, 심지는 세 개의 비전도성 부재와 두 개의 전도성 부재를 포함할 수 있으며, 제1비전도성 부재-제1전도성 부재-제2비전도성 부재-제2비전도성 부재-제3비전도성 부재가 적층된 적층체를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 최외각에 위치하는 비전도성 부재는 비다공성의 비전도성 부재일 수 있으며, 최외각에 위치하는 비전도성 부재에 의해 심지가 스스로의 무게를 지탱하여 자유로이 서 있을 수 있는 프리-스탠딩(free-standing) 가능하여 유리하다. 다만, 서로 대향하는 전도성 부재 사이에 개재된 비전도성 부재는 앞서 상술한 바와 유사하게, 관통형 기공에 의해 다공성을 갖는 비전도성 부재인 것이 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 심지의 일 예를 도 8에 도시하였다. 도면을 참조하여 설명하면, 도 8의 심지는, 전도성 부재와 비전도성 부재가 모두 납작한 평판 스트립 형태를 갖되, 제1비전도성 부재(50d)/제1전도성 부재(50b)/제2비전도성 부재(50a)/제2전도성 부재(50c)/제3비전도성 부재(50e)가 적층된 구조이다. 제1비전도성 부재(50d)와 제3비전도성 부재(50e)가 각각 적층체 최외각에 위치할 수 있다. 이때, 도 8의 심지의 비전도성 부재(50a)는 전도성 부재(50b)에서 전도성 부재(50c)의 방향으로 관통된 관통형 기공(50f)을 포함할 수 있으며, 비전도성 부재(50a)의 일 단에 인접하여 위치하는 관통형 기공을 제외한 나머지 관통형 기공들은 연료에 채워진 상태일 수 있다.

또한, 전도성 부재와 비전도성 부재가 적층된 적층체의 일 단을 기준으로, 전도성 부재의 일 단이 비전도성 부재의 일 단보다 돌출되어 위치할 수 있다. 즉, 단일한 전도성 부재와 단일한 비전도성 부재가 적층된 적층체에서, 전도성 부재의 일 단이 비전도성 부재의 일 단보다 돌출되어 위치할 수 있다. 또한, 도 8에 도시한 일 예와 같이, 두 전도성 부재 사이에 비전도성 부재가 개재되어 있는 경우, 적어도 두 전도성 부재의 일 단이 모두 전도성 부재 사이에 위치하는 비전도성 부재의 일 단보다 돌출되어 위치할 수 있다. 즉, 도 8의 일 예와 같이, 심지가 제1전도성 부재(50b)/제2비전도성 부재(50a)/제2전도성 부재(50c)의 적층체를 포함하는 경우, 상기 적층체의 일 단을 기준으로, 두 전도성 부재 사이에 위치하는 비전도성 부재(50a)가 함몰되어 위치할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 일 실시예는, 심지가 전도성 부재와 비전도성 부재를 포함하되, 전도성 부재와 비전도성 부재가 길이 방향에 평행한 면일 측면을 통해 서로 결합된 구조를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상세하게, 본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 심지는 적어도 하나 이상의 전도성 부재 및 비전도성 부재를 포함할 수 있으며, 비전도성 부재의 내부에 전도성 부재가 삽입된 구조일 수 있다. 즉, 전도성 부재가 비전도성 부재 내부에 삽입되되, 길이 방향과 평행한 면들은 비전도성 부재에 의해 감싸이며 길이 방향의 양 단으로는 전도성 부재가 표면으로 노출되도록 삽입될 수 있다. 또한, 심지는 비전도성 부재에 서로 이격 삽입된 둘 이상의 전도성 부재를 포함할 수 있다.

상술한 심지 구조에서, 심지가 둘 이상의 전도성 부재를 포함하는 경우, 전도성 부재간의 이격 거리는 0.1 내지 50 ㎜, 구체적으로 1 내지 20 ㎜일 수 있다. 이러한 이격 거리는 저전압에서도 원활히 방전이 발생하여 유리하다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 심지는 바(bar)형태일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일 예로, 심지는 판형 및 바(bar)형태 등일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 심지를 도 9 및 도 10에 도시하였다. 도면을 참조하여 설명하면, 도 9는 바(bar)형태의 비전도성 부재(60a)에, 스트립형 전도성 부재(60b)와 스트립형 전도성 부재(60c)가 이격 삽입된 심지의 일 예이다. 이때, 도 9에 도시한 일 예와 같이 원활한 초기 방전을 위해 전도성 부재(60b, 60c)의 일 단 또는 양 단이 비전도성 부재(60a) 외부로 돌출되어, 전도성 부재가 표면으로 노출될 수 있다. 또한, 도 10은 판형의 비전도성 부재(70a)에, 와이어 형태의 두 전도성 부재(70b, 70c)가 이격 삽입된 심지의 일 예이다. 이때, 도 9와 유사하게, 도 10의 심지는 전도성 부재가 비전도성부재 상단부 밖으로 돌출될 수 있다.

도 1 내지 도 10을 기반으로 상술한 바와 같이, 심지는 전도성 부재로 이루어진 심지, 전도성 부재에 결합된 비전도성 부재를 포함하는 심지, 비전도성 부재가 둘 이상의 전도성 부재 사이에 개재된 심지, 비전도성 부재와 전도성 부재가 교번 적층된 심지 또는 적어도 하나 이상의 전도성 부재가 비전도성 부재 내부에 삽입된 심지일 수 있다.

구체적인 일 예로, 심지는 하기 i) 내지 vi)에서 선택되는 적층체를 포함할 수 있다.

i)전도성 부재-비다공성의 비전도성 부재,

ii)전도성 부재-다공성의 비전도성 부재,

iii)제1전도성 부재-다공성의 비전도성 부재-제2전도성 부재,

iv)제1전도성 부재-비다공성의 비전도성 부재-제2전도성 부재,

v)비다공성의 제1비전도성 부재-제1전도성 부재-다공성의 제2비전도성 부재-제2전도성 부재,

vi)비다공성의 제1비전도성 부재-제1전도성 부재-다공성의 제2비전도성 부재-제2전도성 부재-비다공성의 제3비전도성 부재

이때, i) 내지 vi)에서 선택되는 적층체 자체가 가연성 고체 연료로 코팅된 상태일 수 있으며, 이와 달리, i) 내지 vi)에서 선택되는 적층체를 이루는 전도성 부재, 비전도성 부재 또는 전도성 부재와 비전도성 부재가 가연성 고체 연료로 코팅된 상태일 수 있다.

또한, i) 내지 vi)에서 선택되는 적층체에서, 적층체 별 또는 일 적층체에 속하는 각 전도성 부재는 서로 독립적으로, 하기의 a) 내지 d)의 구조를 가질 수 있다.

a)다공성의 비전도성 매트릭스와, 비전도성 매트릭스의 내부 또는 표면에 분산 결합된 전도성 단위체를 함유하는 구조,

b) 치밀한 비전도성 매트릭스와, 비전도성 매트릭스의 내부 또는 표면에 분산 결합된 전도성 단위체를 함유하는 구조,

c) 전도성 단위체의 네트워크,

d) 전도성 탄소소재, 전도성 고분자 및 금속에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 전도성 소재의 폼(foam), 박(film), 메쉬(mesh), 펠트(felt), 와이어(wire) 또는 다공성 박(perforated film)이거나, 이들의 적층체

또한, 심지가 iii), v) 또는 vi)의 적층체와 같이, 제1전도성 부재, 비전도성 부재 및 제2 전도성 부재가 순차적으로 적층된 적층체를 포함하는 경우, 두 전도성 부재 사이에 개재되는 비전도성 부재는 다공성 비전도성 부재인 것이 방전 발생에 유리하다. 이러한 다공성 비전도성 부재는 관통형 기공이 형성된 비전도성 부재를 포함할 수 있다.

또한, 심지의 일 단에서 선택적인 방전이 발생할 수 있도록, 두 전도성 부재 사이에 개재되는 다공성의 비전도성 부재의 기공이 가연성 고체 연료로 채워진 것이 유리하다. 상세하게, 심지에서, 심지의 연소시 사용되는 연료인 양초의 연료 내부로 장입되는 영역을 장입영역이라 하고 양초의 연료 외부로 돌출되는 영역을 돌출 영역이라 할 때, 두 전도성 부재 사이에 개재되는 다공성의 비전도성 부재에서, 장입 영역에 위치하는 비전도성 부재의 기공은 가연성 고체 연료로 채워진 것이 유리하다. 즉, 두 전도성 부재 사이에 개재되는 다공성의 비전도성 부재의 기공이 가연성 고체 연료로 채워지되, 돌출 영역에 속하는 기공은 가연성 연료로 채워지지 않을 수 있다.

또한, 심지가 iii), iv), v) 또는 vi)의 적층체와 같이, 제1전도성 부재, 비전도성 부재(다공성 또는 비다공성) 및 제2 전도성 부재가 순차적으로 적층된 적층체를 포함하는 경우, 적층체의 일 단을 기준으로, 두 전도성 부재 사이에 위치하는 비전도성 부재가 함몰되어 위치할 수 있다. 상세하게, 심지에서, 심지의 연소시 사용되는 연료인 양초의 연료 내부로 장입되는 영역을 장입영역이라 하고 양초의 연료 외부로 돌출되는 영역을 돌출 영역이라 할 때, 돌출 영역에서, 두 전도성 부재 사이에 개재되는 비전도성 부재의 일 단은 전도성 부재의 일 단과 양초의 연료 표면 사이에 위치할 수 있다. 이러한 구조는, 두 전도성 부재의 표면이 서로 직접적으로 대면할 수 있어 초기 방전에 유리하다.

심지는 전도성 소재, 구체적으로는 전도성 부재에 의해 적어도 심지의 길이방향으로 전도성을 가져, 전기적 신호에 의해 이격 대향하는 두 전도성 부재간 또는 이격 대향하는 두 심지간의 양 단에서 방전이 발생할 수 있다. 이때, 방전에 의해 심지가 점화되기 위해서는, 방전이 발생하는 방전 영역에 연료가 존재하는 것이 유리하다. 반면에 방전이 발생하기 위해서는 심지의 일 단이 연료 외부로 돌출된 구조가 유리하다. 이에 따라, 목적하는 방전이 용이하고 재현성 있게 이루어지면서도 방전에 의해 심지에 불꽃이 형성될 수 있도록, 심지는 양초의 연료로 코팅된 것일 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동점화 유닛의 심지는 연료로 코팅된 심지일 수 있다. 이때, 연료로 코팅된 심지는 연료로 코팅된 전도성 부재를 포함하는 심지, 연료로 코팅된 비전도성 부재를 포함하는 심지 또는 연료로 코팅된 전도성부재와 연료로 코팅된 비전도성 부재를 모두 포함하는 심지를 의미할 수 있다.

심지에 코팅되는 연료는 양초의 연료로 통상적으로 사용되는 가연성 고체 연료이면 무방하다. 또한, 심지에 코팅되는 연료는 후술하는 자동 점화 양초에서 양초의 점화시 연료로 사용되는 양초용 연료와 동종 또는 이종의 물질일 수 있다. 구체적인 일 예로, 심지에 코팅되는 연료는 왁스일 수 있으며, 왁스는 파라핀 왁스(paraffin wax), 밀랍 왁스(bees wax), 소이왁스(soy wax), 팜 왁스(palm wax) 및 젤 왁스(gel wax) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 코팅은 용융된 왁스에 심지(전도성 부재 및/또는 비전도성 부재)를 침지하는 딥코팅, 건식코팅, 라미네이팅법 및 스프레이법 등에서 선택하는 어느 하나의 방법을 사용할 수 있으나, 당해 기술 분야에서 공지된 코팅 방법이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 연료의 코팅량은, 방전시 점화에 의해 안정적이며 재현성 있게 심지에 불꽃이 형성될 수 있으며 심지(전도성 부재 및/또는 비전도성 부재)가 다공성인 경우 그 다공성을 훼손하지 않는 정도가 유리하다. 구체적인 일 예로, 코팅전 심지(코팅 대상물로, 전도성 부재를 코팅하는 경우 전도성 부재, 비전도성 부재를 코팅하는 경우 비전도성 부재)의 중량을 기준(100 중량부)으로 하여 0.1 내지 20 중량부, 보다 구체적으로 0.5 내지 10 중량부의 연료가 코팅될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 심지의 연료 코팅 여부와 무관하게, 비전도성 부재가 심지가 양초의 연료와 상이한 고체 연료로 이루어진 경우, 특히 비전도성 부재가 두 전도성 부재 사이에 개재된 심지의 구조에서 비전도성 부재가 심지가 양초의 연료와 상이한 고체 연료로 이루어진 경우 또한, 방전시 방전이 발생하는 방전 영역에 연료를 공급할 수 있어 점화에 유리할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛은 단일한 심지를 포함하거나, 이와 달리 물리적으로 이격 위치하는 둘 이상의 심지를 포함할 수 있다.

양초용 자동점화 유닛이 단일한 심지를 포함하는 경우, 단일한 심지는 적어도 둘 이상의 전도성 부재를 포함할 수 있다. 상세하게, 단일한 심지는 비전도성 부재를 사이에 두고 서로 대향하는 두 전도성 부재를 포함할 수 있다.

양초용 자동점화 유닛이 둘 이상의 심지를 포함하는 경우, 각 심지는 서로 이격 대향하여 위치할 수 있다. 양초용 자동점화 유닛이 둘 이상의 심지를 포함하는 경우, 각 심지는 상술한 어떠한 심지 구조를 가져도 무방하다. 즉, 각 심지는 서로 독립적으로 전도성 부재로 이루어진 심지, 전도성 부재에 결합된 비전도성 부재를 포함하는 심지, 비전도성 부재가 둘 이상의 전도성 부재 사이에 개재된 심지, 비전도성 부재와 전도성 부재가 교번 적층된 심지 및 적어도 하나 이상의 전도성 부재가 비전도성 부재 내부에 이격되어 삽입된 심지에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 양초용 자동점화 유닛이 둘 이상의 심지를 포함하며, 각 심지가 전도성 부재와 비전도성 부재를 모두 포함하는 경우, 두 심지는 각 심지의 전도성 부재가 서로 대향하도록 이격되어 위치할 수 있다. 구체적이며 비 한정적인 일 예로, 심지는 전도성 부재 및 전도성 부재에 결합된 납작한 평판 스트립형의 목재와 같이 비다공성의 비전도성 부재를 포함할 수 있으며, 두 심지가 서로 이격하여 위치하되, 두 심지의 전도성 부재가 서로 대향하도록 이격 위치할 수 있다.

또한, 둘 이상의 심지의 이격거리는 심지 상단부와 심지 하단부의 이격거리가 동일하거나, 심지 상단부의 이격거리가 심지 하단부의 이격거리보다 짧거나, 심지 상단부의 이격거리가 심지 하단부의 이격거리보다 길 수 있다. 구체적으로 심지 상단부의 거리와 심지 하단부의 거리가 같을 때, 양초의 반복적인 사용에도 저전압에서 방전이 잘 일어날 수 있어 보다 유리하다. 일 예로, 심지간의 이격 거리는 0.1 내지 50 ㎜, 구체적으로 1 내지 20 ㎜일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛은 심지 하단부에 위치하며, 심지의 전도성 부재와 전기적으로 연결되는 전극을 더 포함할 수 있다. 이때, 단일한 심지의 경우, 심지에 구비된 둘 이상의 전도성 부재가 각각 양극와 음극으로 연결될 수 있으며, 둘 이상의 심지일 경우, 각 심지의 전도성 부재가 각각 양극과 음극에 연결될 수 있다. 전극은 통상적으로 사용하는 전극 물질이면 사용 가능하며, 일 예로, 금속 전극일 수 있다. 금속 전극의 예로 철, 스테인레스 스틸, 구리, 알루미늄,은, 금 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 전극은 전도성 부재와의 연결 영역이나 후술하는 점화 수단등 다른 구성요소와 전기적으로 연결되는 영역을 제외하고 절연체에 의해 전기적으로 절연된 상태일 수 있다. 이러한 경우, 전극에서 방전이 직접 일어나는 것을 원천적으로 방지할 수 있어 보다 유리하다.

또한, 전극은 심지와 연결하기 위한 커넥터를 더 포함할 수 있다. 커넥터는 심지를 고정할 수 있는 홈 또는 클립 형태이거나, 심지를 고정하는 금속 재질의 심지클립과 맞닿아 고정할 수 있는 판 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 심지는 커넥터를 통해 고정된 형태로 전극과 연결되어, 전류가 흐를 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 서로 이격된 둘 이상의 심지는 짝수개 또는 홀수개 일 수 있다. 심지가 짝수개인 경우, 서로 다른 극성의 전극에 연결된 짝수개의 심지는 서로 인접하여 이격될 수 있다. 심지가 홀수개인 경우, 서로 다른 극성의 전극에 연결된 짝수개의 심지와 함께, 전극에 연결되지 않은 심지를 포함할 수 있다. 이때, 전극에 연결되지 않은 심지는 전극에 연결되어 서로 이격된 심지 사이에 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 둘 이상의 심지를 포함하는 구조의 사시도 및 단면도를 도 11 내지 도 16에 도시하였다. 도 11은 두 개의 심지를 포함하는 양초용 자동점화 유닛의 사시도를 도시하였다. 도 12는 세 개의 심지를 포함하는 양초용 자동점화 유닛의 사시도를 도시하였다. 도 13은 네 개의 심지를 포함하는 양초용 자동점화 유닛의 사시도를 도시하였으며, 도 14는 이의 단면도를 도시하였다. 도 15는 다섯 개의 심지를 포함하는 양초용 자동점화 유닛의 사시도를 도시하였으며, 도 16은 이의 단면도를 도시하였다. 도 11 내지 도 16은 심지의 개수 및 전극의 위치는 일 실시예로 나타낸 것으로, 이에 제한되는 것은 아니다.

구체적인 일 예로, 양초용 자동점화 유닛이 두 개의 심지를 포함하는 경우, 서로 이격되어 위치하는 두 심지 중 일 심지(10a)가 양전극(20)에 연결되어 있고, 다른 일 심지(10b)가 음전극(30)에 연결될 수 있다. 심지(10a)와 심지(10b)는 대면하는 구조일 수 있다. 세 개의 심지를 포함하는 경우, 서로 이격되어 각각 양전극 또는 음전극과 연결된 두 심지(10a, 10b) 사이에, 양전극이나 음전극에 연결되지 않은 심지(10c)가 위치할 수 있다. 이때, 전극에 연결되지 않은 심지(10c)는 방전을 일으키는 두 심지(10a, 10b) 사이에 위치함으로써, 방전시 자동으로 점화될 수 있다. 네 개의 심지를 포함하는 경우, 서로 이격된 심지(10a) 및 심지(10d)가 각각 양전극(20)에 연결되어 있고, 심지(10b) 및 심지(10e)가 각각 음전극(30)에 연결될 수 있다. 다섯 개의 심지를 포함하는 경우, 서로 이격 대향하는 네 심지의 중심에 양전극 또는 음전극에 연결되지 않은 심지(10c)가 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛은 상기 전극에 전압을 인가하는 점화수단을 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 점화수단은 전극을 통해 심지의 전도성 부재에 전압을 인가함으로써, 심지에서 아크 방전, 불꽃 방전, 코로나 방전 및 글로우 방전 중 선택되는 어느 하나 이상의 방전을 야기할 수 있다. 보다 구체적으로, 점화수단은 전원부를 통해 일정 전압을 입력 받아, 이를 방전 전압(기 설정된 전압값)으로 승압하여 출력할 수 있다. 이에 따라, 점화수단은 통상의 트랜스포머를 포함할 수 있다. 또한, 효과적인 방전을 위하여 방전 전압을 고주파로 발생시키는 회로를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명이 점화수단의 구체적 구성에 의해 한정될 수 없음은 물론이며, 점화수단은 교류 또는 직류 전원을 입력 받아 기 설정된 전압인 방전 전압을 고주파로 출력할 수 있는 어떠한 전기 소자나 회로여도 무방하다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 점화수단에 의한 방전은 아크 방전을 포함할 수 있으며, 심지는 아크 방전을 통해 자동점화되는 것이 유리하다. 이하 '아크 방전'을 통한 자동점화를 기준으로 상술한다.

아크 방전(arc discharge)이란, 전극인 양전극과 음전극에 순간적으로 고전압을 인가할 경우, 양전극 및 음전극에 전위차가 발생하고, 발생한 전위차에 의해, 방전이 일어나는 것이다. 본 발명에서는 점화수단에서 고전압을 인가할 때, 전극에 각각 전기적으로 연결된 심지의 일 단에서 방전이 일어나게 되어 플라즈마 불꽃이 생성될 수 있다. 양초용 자동점화 유닛은 아크 방전을 통해서 생성된 플라즈마 불꽃을 이용하여, 양초의 심지에 불꽃을 일으킬 수 있다.

이를 위해서, 점화수단은 아크 발생 회로로서, 심지의 하단에 위치하여 두 개 이상의 심지와 각각 연결되는 전극인 양전극과 음전극을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 심지, 전극 및 점화수단은 전기적으로 연결될 수 있음은 물론이다. 상세하게는, 점화수단은 심지와 연결되는 각각의 전극을 통해, 전도성 부재에 전압을 인가하여 심지에서(또는 심지간) 방전을 발생시키고 이를 통해서 생성된 플라즈마 불꽃에 의해 심지의 자동점화가 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛은 전원부를 더 포함할 수 있다. 이때, 전원부는 점화수단에 전원을 공급할 수 있다. 전원부는 점화수단에 동작 전원을 공급하고, 점화수단에서 고주파의 방전전압이 출력되고 심지로 인가됨으로써, 심지의 일 단에서 방전이 발생하며 점화가 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어, 전원부는 유선 전원부 또는 무선 전원부일 수 있다. 전원부는 유선으로 외부 전원과 연결되거나, 무선 전원부인 배터리를 통해 양초로 동작 전원을 공급할 수 있다. 유선으로 연결될 경우, 외부에서 공급되는 전원을 그대로 전달하는 회로 형태인 것이 바람직할 수 있다.

구체적인 일 예로, 유선 전원부는 전원커넥터를 포함하여 플러그, USB 케이블 등으로 전기를 공급받을 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 배터리는 일차전지 또는 이차전지일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일차전지는 망간전지 및 알칼리전지 등에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으며, 이차전지는 리튬이온, 리튬폴리머 및 리튬공기 등에서 선택되는 어느 하나 이상의 이차전지일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 배터리 형태로 이루어질 경우, 전원부와 전극 사이에 차폐판이 위치하여 불꽃 자체 또는 불꽃의 열로부터 전원부를 보호하는 것이 바람직할 수 있다. 전원부의 배터리는 커넥터를 통해 충전형 케이블이 연결되어 충전이 되거나, 또는 무선충전 회로를 더 포함하여 무선으로 충전될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어, 전원부는 동작전원을 전기적으로 연결 또는 차단할 수 있는 스위치를 더 포함할 수 있다. 구체적인 일 예로, 스위치는 단극 단투 스위치(Single Pole, Single Throw, SPST), 단극 상투 스위치(Single Pole, Double Throw, SPDT), 쌍극 단투 스위치(Double Pole, Single Throw, DPST) 및 쌍극 쌍투 스위치(Double Pole, Double Throw, DPDT) 등에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 자동점화 유닛은 온도, 가스, 열 또는 빛을 감지하기 위한 센서를 더 포함할 수 있다. 이때, 가스는 양초의 사용시 발생하는 가스를 포함할 수 있으며, 실질적인 일 예로, 이산화탄소등을 포함할 수 있다. 구체적인 일 예로, 센서는 열전대, 금속 측온체, 서미스터, IC온도센서, 자기 온도 센서, 서모 파일, 초전형 온도 센서, 이산화탄소 센서, 자외선 센서, 적외선 센서 및 가시광 센서 등에서 선택하는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 이때, 센서는 방전에 의해 점화된 심지에서 발생하는 온도, 가스, 열 또는 빛을 감지하기에 용이한 위치에 구비되면 무방하다. 일 예로, 센서는 양초의 연료를 감싸는 케이스 상단에 위치하거나, 심지 하단의 전극, 또는 케이스에 부착되어 구비될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어, 양초용 자동점화 유닛은 유선 또는 무선 통신을 통해 자동점화 유닛의 작동에 관련된 정보를 전기적 신호로 수신하거나, 송수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다. 이때, 무선 통신은 와이파이, 블루투스, 적외선 통신등 근거리무선통신을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 통신부는 점화를 지시하는 신호를 포함하여, 자동점화 유닛의 작동에 관련된 제어명령을 수신할 수 있다. 또한, 이와 함께, 방전의 발생 여부, 방전에 의한 정상적인 점화 여부등과 같이 수신된 제어명령에 따른 양초의 상태(상태의 변화를 포함함)를 사용자의 단말기로 송신할 수 있다. 통신부는 기 구축된 유/무선 통신망에서 데이터의 수신이나 통신에 사용되는 통상의 송수신장치이면 무방하다. 구체적인 일 예로, 통신부는 전기적 신호를 수신하거나 송신하는 안테나, 트랜스코딩기, 통신환경의 규격에 따라 정보를 가공하는 프로토콜 처리기등을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 통신부로 제어 명령을 포함하는 전기적 신호를 보내고, 필요시 통신부에서 송출되는 전기적 신호를 수신하는 단말은 리모컨, 핸드폰, 노트북등을 포함하는 개인용 유/무선 단말기일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

양초용 점화유닛은 통신부와 함께 제어부를 포함할 수 있다. 즉, 양초용 점화 유닛은 전기적 신호를 수신 또는 송수신하는 통신부 및 통신부로부터 수신된 전기적 신호에 의해 점화수단을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상세하게, 제어부는 점화수단을 제어할 수 있다. 상세하게, 제어부는 점화수단의 작동 여부(출력 발생 여부), 점화수단에서 출력되는 전압의 크기나 주파수, 출력 시간등 출력 조건, 전원부에서 다른 구성요소로의 전력의 공급 여부등을 컨트롤을 할 수 있다.

사용자의 단말에서 점화 지시등을 포함한 제어 명령이 발생하는 경우, 자동점화 유닛은 통신부를 통해 제어 명령을 수신하고, 수신된 제어 명령에 따라 제어부는 전원부에서 점화수단으로의 전압 인가 여부, 점화수단의 작동 여부(방전전압 출력 여부), 점화수단의 작동시간, 출력 전압 크기나 출력 전압의 주파수등을 제어할 수 있다. 또한, 제어부는 센서로부터 측정된 측정값을 입력 받아, 통신부를 통해 양초의 상태(또는 상태의 변화)등을 사용자의 단말로 송신할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛의 블록도를 도 17에 도시하였다. 도면을 참조하여 설명하면, 도 17은 양초용 자동점화 유닛은 심지, 전극 및 점화수단은 전기적으로 연결되어 있으며, 전원부, 스위치 및 센서를 포함하고 있으며 통신부, 제어부 및 충전부를 선택적으로 포함하고 있는 블록도를 도시하였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양초용 자동점화 유닛은 상부가 개방된 함체 형상을 가지며, 액체나 고체 연료가 수용되고, 심지가 수용되는 상부 케이스; 및 상기 케이스 하부에 위치하며, 상술한 점화수단 및 전원부가 수용되며 상기 상부 케이스와 체결되는 하부 케이스;를 더 포함할 수 있다.

특별히 한정되지 않으나, 적어도 상부 케이스는 내열성 소재일 수 있으며, 내열성의 투명 소재일 수 있다. 구체적인 일 예로, 상부 케이스는 내열유리 또는 초내열유리 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이때, 심지는 상부 케이스 내부의 중심에 위치할 수 있다. 또한, 상부 케이스의 기저면에는, 기저면을 관통하며 상기 심지와 연결된 전극이 구비될 수 있다. 그러나, 심지가 상부 케이스의 기저면을 관통하며 심지의 기저면 측 일 단이 전극과 전기적으로 연결되는 구조일 수 있음은 물론이며, 심지와 전극간의 전기적 연결이 상부 케이스와 하부 케이스간의 체결시 자동적으로 이루어질 수 있음은 물론이다. 상부 케이스와 하부 케이스간의 체결은 특별히 한정되지 않으나, 나사선 결합등을 포함할 수 있다. 또한, 하부 케이스에는, 통신부 및 제어부가 더 수용될 수 있음은 물론이다.

본 발명은 상술한 양초용 점화 유닛을 포함하는 자동점화 양초를 포함한다.

상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동점화 양초는 상술한 점화 유닛 및 점화 유닛의 심지와 접하여 구비되는 연료를 포함한다. 이때, 접하여 구비된다는 의미는 심지의 길이방향으로 심지의 적어도 일부를 연료가 감싼 형태를 의미할 수 있다.

심지의 위치는 특별히 제한되지 않지만, 연료의 중앙에 위치하는 것이 좋다. 심지가 연료의 중앙에 위치하는 경우, 양초의 연소시 심지의 불꽃이 연료를 균일하게 용융시킬 수 있어 바람직할 수 있다. 양초의 연료는 심지의 모세관 현상에 의해 상승되어 심지의 연소를 유지시켜줄 수 있다. 또한, 심지의 양 단 중, 적어도 연료 표면측(상단)에 위치하는 일 단은 연료 외부로 돌출된 상태일 수 있으며, 둘 이상의 심지를 포함하는 경우 둘 이상의 심지가 모두 연료 외부로 돌출된 상태일 수 있다. 보다 실질적인 일 예로, 심지는 연료를 관통하며 양 단 중 적어도 일 단이 연료 외부로 돌출되고, 다른 일 단이 전극에 전기적으로 연결된 구조일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동점화 양초는, 상부가 개방된 함체 형상을 가지며 연료 및 심지가 수용되는 상부 케이스; 상기 상부 케이스에 수용되는 액체나 고체 연료; 및 심지의 일 단이 돌출되도록 연료에 부분 장입된 심지; 상부 케이스의 바닥면에 구비되며 상기 심지의 다른 일 단과 전기적으로 연결되는 전극; 상기 케이스 하부에 위치하며 상부 케이스와 체결되고, 전극을 통해 방전 전압을 심지로 인가하는 점화수단 및 점화수단에 전력을 공급하는 전원부가 수용되는 하부 케이스를 포함할 수 있다.

바닥면에 구비되는 전극은 하부 케이스와 대향하는 바닥면의 외측 면에 구비되고, 심지가 바닥면을 관통하여 전극과 연결된 형태일 수 있다. 이와 달리, 전극이 바닥면을 관통하여 위치하며 심지가 상부케이스의 바닥면을 관통하는 전극과 연결된 형태일 수 있다. 그러나, 본 발명이 상부 케이스에 구비되는 전극의 구체적 위치나 구비되는 구조에 의해 한정될 수 없음은 물론이다. 또한, 하부 케이스에는 전원부의 동작전원을 전기적으로 연결 또는 차단할 수 있는 스위치가 더 구비될 수 있음은 물론이며, 통신부, 제어부와 같이 상술한 자동점화 유닛을 구성하는 심지(심지 및 선택적으로 센서)를 제외한 다른 구성요소들이 수용될 수 있음은 물론이다.

하부 케이스 내부에 수용되는 점화수단은 전극과 전기적으로 연결되되, 전기 배선을 통해 직접적으로 전극과 연결된 구조이거나, 전기 배선에 서로 탈착 또는 부착되는 연결 수단이 구비되어, 연결 수단의 부착(결합)시 전극(심지)과 점화수단간의 통전이 이루어지고, 연결 수단의 탈착시 전극(심지)과 점화수단이 전기적 및 물리적으로 서로 분리될 수 있는 연결 구조를 가질 수 있다. 이러한 연결 수단의 일 예로, 플러그, 잭등을 들 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동점화 양초는, 고체 연료, 일 단이 돌출되도록 고체 연료를 관통하는 심지, 심지의 타단과 연결되는 전극을 포함하는 연료부; 및 점화수단, 제어부 및 전원부가 내부 수용되며 상부 면에 연료부가 안착되는 본체;를 포함하되, 연료부가 안착되는 본체의 상부 면은 안착된 연료부의 전극과 대응하는 위치에 형성된 접속 단자가 형성된 것일 수 있다. 연료부가 본체 상부 면에 안착될 때, 접속 단자는 안착된 연료부의 전극과 접촉함으로써 점화수단과 심지간 전기적으로 연결 통로를 형성할 수 있다.

이는, 양초의 사용시 소모성 요소(연료 및 심지 등)와 비소모성 요소가 물리적으로 서로 탈부착 가능함을 의미하는 것이며, 이에 따라, 소모성 요소를 매우 용이하고 편리하게 교체할 수 있음을 의미하는 것이다.

상술한 바와 같이, 연료부는 본체와 탈부착될 수 있으며, 연료부는 기계적 체결 또는 자력에 의해 상기 본체에 부착될 수 있다.

일 예로, 연료부의 전극과 접속 단자간의 안정적인 전기적 연결을 담보하기 위해, 연료부는 전극과 연결되는 심지의 타단이 위치하는 연료의 단(이하, 연료의 하단)에 위치하는 제1체결부재를 포함할 수 있으며, 본체는 연료부가 안착되는 영역에 본체와 일체로 형성되며 제1체결부재와 체결되는 제2체결부재를 포함할 수 있다.

나사결합을 일 예로 한 구체예로, 제1체결부재는 연료의 하단을 감싸며 외측 둘레면에 나사산이 형성된 속 빈 원통형의 캡일 수 있으며, 제2체결부재는 제1체결부재의 나사산과 대응되는 나사산이 내측 둘레면에 형성된 속 빈 원통형 돌출부(본체와 일체임에 따라 상부 면의 돌출부로 칭함)일 수 있다. 회전에 의한 제1체결부재와 제2체결부재의 나사결합에 의해 연료부가 본체에 물리적으로 고정될 수 있으며, 이와 동시에 연료부의 전극이 본체의 접속 단자와 접촉할 수 있다. 앞서 회전에 의한 나사결합을 예로 1체결부재와 제2체결부재의 예를 제시하였으나, 연료를 물리적으로 안정하게 본체에 고정할 수 있는 한 어떠한 체결 방식을 사용하여도 무방하며, 체결 방식에 따라 알려진 체결 구조를 이용하여 연료부와 본체가 체결될 수 있음은 물론이다.

체결의 다른 일 예로, 연료부와 본체는 자력에 의해 서로 부착될 수 있다. 구체적으로, 연료부 및/또는 본체에서 연료부가 위치하는 영역에는 영구자석이 구비될 수 있으며, 연료부가 자기적 인력에 의해 본체에 고정될 수 있다. 상세하게, 연료부에서 심지의 타단과 전기적으로 연결되는 전극은, 전도성 물질이되, 강자성체 내지 상자성체의 자성체일 수 있다. 구체적으로, 전도성을 갖는 자성체 전극의 예로 스테인레스 스틸 전극, 철 전극등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 달리 연료부 자체에 자석이 더 구비될 수 있는데, 연료부는 연료의 하단에 위치하는 자석을 더 포함할 수 있다. 연료부와 독립적으로, 본체는 연료부가 안착되는 영역에 구비된 자석을 더 포함할 수 있다. 상세하게, 본체에 구비되는 자석은 자기적 인력에 의해 연료부가 본체의 상부 면의 기 설정된 위치에 고정될 수 있도록, 본체의 상부 면에 접하여 위치할 수 있다. 또한, 연료부의 고정과 동시에 연료부의 전극과 본체의 접속 단자와의 접속이 자동적으로 이루어질 수 있도록, 접속 단자의 하부에 자석이 위치할 수도 있다.

상술한 일 예에서, 본체에는 전원부의 동작전원을 전기적으로 연결 또는 차단할 수 있는 스위치가 더 구비될 수 있음은 물론이며, 통신부와 같이 상술한 자동점화 유닛을 구성하는, 심지(심지 및 선택적으로 센서)를 제외한 다른 구성요소들이 수용될 수 있음은 물론이다. 또한, 양초는 상술한 연료부; 및 본체;와 함께, 본체에 안착되는 연료부의 둘레를 이격하여 감싸는 투명 케이스를 더 포함할 수 있음은 물론이다.

심지의 연소에 사용되는 연료(이하, 양초의 연료)는 고체 연료 또는 액체 연료일 수 있다. 이때 연료는 양초의 심지를 감싸는 형태일 수 있다. 심지의 위치는 특별히 제한되지 않지만, 양초의 중앙에 위치하는 것이 좋다. 심지가 양초의 중앙에 위치하는 경우, 양초의 연소 시 심지의 불꽃이 연료를 균일하게 용융시킬 수 있어 바람직할 수 있다. 양초의 연료는 심지의 모세관 현상에 의해 상승되어 심지의 연소를 유지시켜줄 수 있다.

구체적인 일 예로, 상기 양초의 연료는 파라핀 왁스(paraffin wax), 파라핀 오일(paraffin oil), 밀랍 왁스(bees wax), 소이왁스(soy wax), 팜왁스(palm wax) 및 젤왁스(gel wax) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양초의 연료는 향료 및 염료에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 향료 및 염료는 인체에 유해하지 않은 것이 바람직할 수 있다.

구체적인 일 예로, 향료는 인공 향인 프레그런스 오일 및/또는 식물에서 추출한 천연 에센셜 오일을 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 보다 구체적인 일 예로, 상기 향료는 라벤더, 로즈마리, 자스민, 캐모마일, 장미, 제라늄, 백합, 데이지, 레몬, 계피, 유칼립투스, 베르가못 및 복숭아 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

구체적인 일 예로, 향료는 양초(양초의 연료) 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부, 좋게는 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기의 범위인 경우, 양초는 연소 시 은은하게 향을 낼 수 있어 바람직하다.

상기 염료는 특별히 제한하지 않으며, 목적에 따라 알맞은 색상을 선택할 수 있다. 일 예로, 염료는 유해하지 않은 양초용 염료일 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 염료는 빨간색, 노란색, 초록색, 주황색, 보라색, 핑크색 및 갈색 등에서 선택되는 어느 하나 이상 또는 둘 이상일 수 있다.

구체적인 일 예로, 염료는 양초(양초의 연료) 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부, 좋게는 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기의 범위인 경우, 양초의 색을 발현할 수 있어 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 양초(양초의 연료)는 목적에 따라 다양한 크기 및 형태를 가질 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 구체적인 일 예로, 양초(양초의 연료)는 원통형, 사각형, 삼각형, 오각형, 육각형, 하트형 및 별형 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 모양을 가질 수 있다.

본 발명은 고체 연료; 일단이 돌출되도록 고체 연료를 관통하며 전도성 소재를 함유하는 심지, 상기 심지의 타단과 연결되는 전극을 포함하는 양초(II)를 포함한다. 이러한 양초(II)는 상술한 연료부에 해당할 수 있으며, 상술한 본체와 함께 사용되어 자동 점화될 수 있다. 이에 따라, 양초(II)의 심지는 자동점화 유닛 또는 자동점화 유닛을 포함하는 자동점화 양초를 기반으로 상술한 심지와 동일 내지 유사할 수 있으며, 양초(II)는 연료부에서 상술한 제1체결부재 및/또는 자석을 더 포함할 수 있음은 물론이다.

이하 실시예를 통한 본 발명에 따른 양초용 자동점화 유닛 및 이를 포함하는 양초에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.

(실시예 1)

평균길이가 3 ㎜인 전도성 활성 탄소섬유 70 중량%와 평균 길이가 5 ㎜인 나무 펄프 30 중량%를 혼합하였다. 상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 50 중량%의 폴리비닐알코올(시그마-알드리치사, 중량평균분자량 31,000 ~ 50,000 g/mol, 98~99% hydrolyzed, 융점 200℃) 수용액 20 중량부를 첨가하여 혼합하고, 틀이 있는 평평한 판 위에 캐스팅(casting)하여 두께 0.3 ㎜의 시트를 제조하였다. 제조된 시트는 25℃에서 36시간 동안 건조하였다. 건조된 시트를 폭 2 ㎜ 및 길이 7 ㎝로 잘라 전도성 부재를 제조하였다.

융점이 61℃인 파라핀 왁스를 융점까지 온도를 높여 용융시킨 후, 제조된 전도성 부재를 파라핀 왁스 용융액에 침지하여 파라핀 왁스로 코팅된 전도성 부재인 심지를 제조하였다. 이때, 전도성 부재의 침지시, 전극과 연결되는 전도성 부재의 일 단 영역은 파라핀 왁스에 침지되지 않도록 하였다.

그 바닥면에 관통형 전극이 형성된 지름 7 ㎝ 및 높이 8.5 ㎝ 크기의 내열유리 용기 내부에 제조된 두 개의 심지를 위치시켰으며, 클립형의 전극 커넥터를 이용하여 심지를 고정하고 각각의 심지가 바닥면의 전극과 전기적으로 연결되도록 하였다. 이때, 두 심지간의 이격 거리는 5mm였다. 용기 바닥면의 전극은, 배터리로부터 3.7V의 전압을 입력받아 고주파로 약 10KV를 출력하는 점화수단과 연결되었다. 전극과 점화수단 사이의 스위치를 이용하여 점화수단으로부터 출력되는 전압이 심지에 인가되도록 하였다.

융점이 61℃인 파라핀 왁스 200 g을 중탕한 후, 심지가 위치하는 내열유리 용기에 부은 후, 25℃에서 24시간 동안 방치하여 양초용 연료를 완전히 굳혔다. 이후 두 심지가 연료로부터 5mm 돌출되도록 심지를 잘라 자동점화 양초를 제조하였다. 실시예 1에서 제조된 양초의 사진을 도 18에 도시하였다.

(실시예 2)

실시예 1과 동일하게 전도성 부재를 제조하고, 두께x폭이 0.3x2 ㎜이며 길이가 7 ㎝로 가공된 소나무를 비전도성 부재로 사용하였다. 하나의 비전도성 부재에 하나의 전도성 부재를 적층하여 적층체를 제조하였다.

융점이 61℃인 파라핀 왁스를 융점까지 온도를 높여 용융시킨 후, 제조된 적층체를 파라핀 왁스 용융액에 침지하여 파라핀 왁스로 코팅되고 전도성 부재와 비전도성 부재가 서로 결착된 심지를 제조하였다. 이때, 침지시, 전극과 연결되는 적층체의 일 단 영역은 파라핀 왁스에 침지되지 않도록 하였다.

그 바닥면에 관통형 전극이 형성된 지름 7 ㎝ 및 높이 8.5 ㎝ 크기의 내열유리 용기 내부에 제조된 두 개의 심지를 위치시켰으며, 클립형의 전극 커넥터를 이용하여 심지를 고정하고 각각의 심지가 바닥면의 전극과 전기적으로 연결되도록 하였다. 이때, 두 심지간의 이격 거리는 3mm였다. 용기 바닥면의 전극은 배터리로부터 3.7V의 전압을 입력받아 고주파 약 10KV를 출력하는 점화수단과 연결되었다. 전극과 점화수단 사이의 스위치를 이용하여 점화수단으로부터 출력되는 전압이 심지에 인가되도록 하였다.

융점이 61℃인 파라핀 왁스 80 중량%와 소이 왁스 20 중량%가 혼합된 혼합 연료를 중탕하여 액화시키고, 액화된 혼합 연료를 심지가 위치하는 내열유리 용기에 부은 후, 25℃에서 24시간 동안 방치하여 양초용 연료를 완전히 굳혔다. 이후 두 심지가 연료로부터 5mm 돌출되도록 심지를 잘라 자동점화 양초를 제조하였다. 실시예 2에서 제조된 양초의 사진을 도 19에 도시하였다.

(실시예 3)

16x18 메쉬(mesh)의 메쉬형 전도성 탄소섬유 직물을 가로 0.5 ㎜로 절단하여, 전도성 부재를 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 공정으로 양초로 제조하였다.

(실시예 4)

실시예 1과 동일하게 시트를 제조하되 폭이 2 ㎜ 및 길이가 10 ㎝가 되도록 잘라 전도성 부재로 하고, 두께x폭이 0.3x2 ㎜이며 길이가 7 ㎝로 가공된 편백나무를 비전도성 부재로 사용하였다. 심지는 전도성 부재와 비전도성 부재를 교번 적층하되, 도 8과 유사하게 편백나무/전도성 부재/편백나무/전도성 부재/편백나무의 구조를 갖도록 적층하였다.

이때, 적층하기 전, 전도성 부재 사이에 개재된 편백나무를 펀칭하여 관통형 기공을 형성하였다. 관통형 기공은 직경이 1mm인 원 형태였으며, 길이 방향으로 관통형 기공이 2mm의 간격으로 이격 배열되도록 펀칭하였다. 관통형 기공을 형성한 후, 융점이 61℃인 파라핀 왁스를 융점까지 온도를 높여 용융시킨 후, 관통형 기공이 형성된 편백 나무(비전도성 부재)를 파라핀 왁스 용융액에 침지하여 관통형 기공을 파라핀 왁스로 채웠다. 이때, 편백 나무 일 단으로부터 5mm 길이 이내의 관통형 기공은 파라핀 왁스 용융액에 침지되지 않도록 하여, 일 단부 영역의 기공은 그대로 유지되도록 하였다.

또한, 적층 전, 두 전도성 부재와 최 외각에 위치하는 편백나무(비전도성 부재) 각각을 용융된 파라핀 왁스에 침지하여 파라핀 왁스로 코팅시켰다.

이후, 펀칭되지 않고 파라핀 왁스로 코팅된 편백나무/ 파라핀 왁스로 코팅된전도성 부재/펀칭되고 왁스로 기공이 부분적으로 채워진 편백나무/파라핀 왁스로 코팅된 전도성 부재/펀칭되지 않고 파라핀 왁스로 코팅된 편백나무를 적층 결합시켜 심지를 제조하였다.

적층시 폴리비닐피롤리돈을 바인더 수지로 사용하였으며, 전도성 부재의 일단과 비전도성 부재의 일단이 동일한 위치에서 서로 겹치도록 적층하고 전도성 부재의 다른 일 단이 적층체로부터 빠져나오도록 하였다.

이후 실시예 2과 동일하게 자동점화 양초를 제조하되, 두 개의 심지 대신, 제조된 심지에서 돌출되어 빠져나와 있는 두 전도성 부재의 일 단을 적절한 길이로 자르고 이를 클립형의 전극 커넥터에 각각 고정하여 자동점화 양초를 제조하였다. 이때, 심지는 그 일 단이 파라핀 왁스 80 중량%와 소이 왁스 20 중량%가 혼합된 혼합 연료로부터 5mm 돌출된 상태였으며, 심지의 돌출된 단부에 파라핀 왁스로 채워지지 않고 기공이 그대로 유지된 편백 나무의 단부가 위치하였다.

(실시예 5)

금속 심지인 직경 0.5 ㎜ 아연 와이어 두 개를 전도성 부재로 사용하여, 비전도성 부재인 면직물에 이격 삽입하였다. 이때, 상기 아연 와이어의 이격 간격은 5㎜이었다. 상기 아연 와이어는 심지 상단으로부터 5 ㎜ 가량 돌출된 형태였으며, 면직물이 아연 와이어를 감싸고 있는 형태인 심지(직경 1㎝)를 제조하였다. 제조된 심지를 사용하고, 아연 와이어 각각을 전극 커넥터에 고정한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 자동 점화 양초를 제조하였다.

실시예 1 내지 5에서 제조된 양초의 심지에 고주파 10KV의 전압이 인가되도록 하여 방전에 의한 점화 여부를 평가하였다. 시험은 3회 반복하였으며, 평가 방법은 ○, X로 표현하였다. ○는 방전이 일어나, 점화에 의한 불꽃 형성 및 불꽃 유지되는 경우를 의미하며, X는 방전에 의해 불꽃이 형성되지 않거나 형성된 불꽃이 유지 되지 않는 경우를 의미한다.

(표 1)

표 1은 각 시료의 아크방전에 의한 점화 여부를 평가한 표이다. 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 양초는 모든 방전에서 불꽃이 형성되고, 형성된 불꽃이 안정적으로 유지되는 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 실시예 1 내지 4의 양초는 전도성 부재로 전도성 탄소소재를 포함하여 연소시 그을음 및 재의 형성이 현저하게 저감된 것을 확인하였으며, 특히 실시예 1, 2 및 3의 경우, 연소시 그을음 및 재가 거의 생성되지 않는 것을 확인 할 수 있었다.