KR100891465B1 - 온수가열용 히트파이프를 구비하는 난방용 난로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난방용 난로에 관한 것이며, 그 목적은 난로로부터 발생된 열원을 효과적으로 수집하고 전달하기 위한 히트파이프를 통해, 난방 혹은 용수로 사용되는 온수의 가열원으로 재사용할 수 있는 고효율의 난방용 난로를 제공함에 있다.

본 발명은 난방용 난로; 상기 난방용 난로의 일측 벽면에 한쪽 단이 고정된 채, 난방용 난로의 화실 내부로 삽입 설치되는 히트파이프 본체; 및 난방용 온수배관 또는 용수탱크와 연결되는 입구와 출구를 가지며, 상기 히트파이프 본체 내부에 삽입되어, 히트파이프 본체 내부로 전달된 열로부터 그 내부를 순환하는 온수를 가열시키는 수열관으로 이루어진 난방용 난로에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

난방난로, 히트파이프, 난방, 열 교환, 열전달

Description

온수가열용 히트파이프를 구비하는 난방용 난로{Stove with heat pipe for hot-water heating}

본 발명은 난방에 사용되는 난로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난방용 난로로부터 발생되는 열원을 재차 수집하고, 이렇게 수집된 열원을 재사용하기 위해 열 전달시키는 히트파이프를 구비하는 난방용 난로에 관한 것이다.

찜질방, 전원카페, 펜션, 콘도, 등의 시설물에 특히 많이 보이는 장작, 숯, 석탄 등의 고체원료를 화실에서 발화시켜 실내공간의 난방을 수행하는 난방용 난로는, 설치된 공간의 온도를 높여 난방의 목적을 수행하는가 하면, 최근에는 실내의 장식물의 하나로서 미관을 향상시키기 방편으로도 사용되고 있다.

이러한 난방용 난로가 설치된 건물 공간에는 바닥 혹은 측벽에 대한 별도의 난방장치를 별도로 설치하는 경우가 대부분이다.

종래 실내 바닥 난방용 배관과 연통되는 난방수 저장실을 화실 주위에 일체로 구비하는 난방용 난로가 제시된 바가 있으나, 이러한 실내 바닥 난방 기능을 갖 는 난로의 경우에는 난로의 연소열로부터 난방을 위한 충분한 온도의 난방수를 획득하지 못하였으며, 충분한 난방수를 획득하기 위해서는 상기 난로의 연소를 평소보다 과도하게 연소시켜야만 난방수의 충분한 온도를 구현할 수 있었다. 결국 이는 난로 화실의 과도한 연소로 인해 실내공간이 오히려 과도하게 뜨거워지게 되었으며, 게다가 이는 에너지절약 측면에도 비효율적인 모습을 보이게 되어 그 설치에 따른 실용적인 측면이 저하되었다.

한편, 본 발명에 적용되는 히트파이프(Heat pipe)는 열전달수단으로서 이미 전기, 전자 등의 산업분야 및 농업분야 등에서 널리 응용 사용되고 있는 것으로서, 진공상태의 금속관 내에 비점이 낮고 증발잠열이 큰 불활성가스 등의 작동유체를 주입하여 제작되는 것으로 저압의 조건에서 작동유체가 쉽게 액체에서 증기로 상변화 한다는 특징을 이용하여 상변화시의 잠열로써 열을 전달하는 장치이다.

이러한 히트파이프는 작용온도범위가 0℃에서 200℃의 범위에 속하는 것으로 일반 공조 및 냉난방, 전자기기의 냉각, 중온범위의 폐열회수, 태양열의 집열 등에 효율적인 열전달 요소로 사용되며, 그 장점은 무엇보다도 별도의 동력원 없이 구리의 최고 수천 배에 달하는 열전도 성능을 낼 수 있다는 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 난방용 난로의 열원을 효과적으로 수집하고, 이렇게 수집된 난방용 난로의 발생 열원에 대한 효율적인 열 교환을 수행할 수 있는 열교환기를 구비하는 난방용 난로를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 과제를 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 본 발명은 난방용 난로; 상기 난방용 난로의 일측 벽면에 한쪽 단이 고정된 채, 난방용 난로의 화실 내부로 삽입 설치되는 히트파이프 본체; 및 난방용 온수배관 또는 용수탱크와 연결되는 입구와 출구를 가지며, 상기 히트파이프 본체 내부에 삽입되어, 화실의 연소열로부터 히트파이프 본체 내부로 전달된 열에 의해 온수를 가열시키는 수열관; 을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 히트파이프 본체의 내부에는 전기를 열원으로 하는 열공급관이 내장된 것을 포함할 수 있다.

또한, 상기 수열관은, 순환하는 내부 온수가 히트파이프 본체 내부에서 장시간 머무를 수 있도록, 코일 형상을 유지하도록 함이 바람직하다.

상기와 같은 수단으로부터 본 발명은 히트파이프가 내장된 난방용 난로를 통 해, 난로로부터 발생된 복사, 대류에 의해 손실되는 열원을 효과적으로 수집하고, 이렇게 수집된 열원의 효율적인 전달과정을 거쳐 목적으로 하는 온수를 가열하는 한편, 종래 난방용 난로가 설치되는 공간에 대해 별도의 난방장치 부설을 배재할 수 있어, 전체적으로 소모되는 에너지를 크게 절감할 수 있는 효율성이 우수한 난방용 난로를 구현할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 온수가열용 히트파이프를 구비하는 난방용 난로의 예시도로서, 도 2를 참조하면, 본 발명은 크게 난방용 난로(1)와, 히트파이프 본체(10) 및 수열관(20)으로 이루어진다.

구체적으로, 상기 난방용 난로(1)는, 찜질방, 카페, 펜션, 콘도 등의 거실 내 혹은 옥외에 설치될 수 있으며, 또한 그 원료로서 장착, 숯, 석탄 등을 사용하는 장식용 난로를 포함한다. 본 발명은 상기와 같이, 난방용 난로(1)의 화실(1a)에서 발생되는 열원을 이용하여, 난방용 온수배관(30)으로 공급, 순환시키기 위한 온수용 열 교환기를 구비하는 난방용 난로(1)이다.

즉, 상기 난방용 난로(1)의 일측 벽면에 한쪽 단이 고정된 채, 난방용 난로(1)의 화실(1a) 내부로 삽입 설치되는 히트파이프 본체(10)와; 난방용 온수배관(30)과 연결되는 입구(20a)와 출구(20b)를 가지며, 상기 히트파이프 본체(10) 내 부에 삽입되어, 히트파이프 본체(10) 내부로 전달된 열로부터 그 내부를 순환하는 온수를 가열시키는 수열관(20)으로 이루어진다.

상기 난방용 난로(1)의 화실(1a)내부로 삽입 설치되는 히트파이프 본체(10)의 한쪽 단에는 체결공(15a)이 형성된 체결용 플랜지(14)를 일체로 형성하여, 체결부재(15)로서 난방용 난로(1)의 일측 외벽에 고정시키게 된다.(도 5참조) 예컨대, 도 1과 같이, 실내의 어느 한쪽 벽에 밀착되어 설치되는 벽난로의 경우에는, 벽과 밀착되는 벽난로의 후방에 히트파이프 본체(10)의 결합단을 배치함으로서, 벽 내부로 연장되어 온수배관(30)이 시공될 수 있다.

상기 수열관(20)의 입구(20a)를 통해 히트파이프 본체(10) 내부로 유입된 온수는 화실(1a)의 열원으로부터 히트파이프 본체(10)내 작동유체로부터 전달된 열로 가열되어, 보다 높은 고온의 온수를 출구(20b)를 통해 배출 순환시키게 된다.(도 5참조)

이렇게 히트파이프 본체(10) 내부를 순환하며 가열된 고온의 온수는 실내 바닥 혹은 벽면에 설치된 온수배관(30)을 순환하며, 난방용 난로(1)에 의한 일차적인 난방뿐만 아니라, 온수배관(30)을 통한 실내 난방효율을 향상시킬 수 있는 것이다. 이때 온수배관(30)은 난방용 난로(1)가 설치된 공간이 아닌 별도의 난방공간에 설치되는 것일 수 있다.

아울러, 도시되진 않았으나, 이러한 히트파이프 본체(10)는 난방용 난로(1)의 열원이 집중되는 난로연통 내부에 설치될 수 있다.

또한, 이러한 히트파이프 본체(10)는 해당 실내공간에 설치된 하나의 난방용 난로(1)에 다수개가 설치될 수 있어, 실내공간의 크기에 대응하여 그 설치개수를 달리함으로서 난방효율을 향상시킬 수 있다.

미 설명부호 "21"은 온수배관(30) 및 수열관(20) 내의 온수를 순환시키는 '순환펌프'이다.

한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 온수용 히트파이프를 구비하는 난방용 난로의 예시도를 보이는 것으로, 도 3을 참조하면, 상기와 같이 난방용 난로(1)의 화실(1a)에 설치된 히트파이프 본체(10)내 수열관(20)을 순환하며 고온으로 열 교환된 온수가 연결되는 용수탱크(30")를 보이고 있다. 이와 같이 화실(1a)내 설치된 히트파이프 본체(10) 내부를 순환하며 열 교환된 온수는 전술한 바와 같이, 난방을 위한 온수배관(30)으로서의 사용뿐만 아니라 용수로서 사용될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 온수용 히트파이프를 구비하는 난방용 난로의 예시도를, 도 5는 도 4에 의한 히트파이프의 구성을 보이기 위한 부분 사시도로서, 상기와 같이 본 발명은 첫째로 난방용 난로(1)의 연소열원을 이용한 난방용 혹은 용수용 온수로서의 열 교환을 수행하도록 하는 것이나, 사용에 따라 난방용 난로(1)가 연소 중이 아닐 경우, 도시된 바와 같이, 외부 전원장치(40)를 열원으로 하는 별도의 전원 히팅수단을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 히트파이프 본체(10)의 중앙부에 형성된 설치홀(10a)에는, 외부 전원장치(40)와 연결되는 열공급관(45)이 삽입 설치된다. 일반적으로, 상기 전기에너지를 열에너지로 변환하는 열공급관(45)은 (+),(-)로 되는 복수열선으로 전기에너지를 열에너지로 전환하는 열선(41)이 내부에 배치되고, 상기 열선(41)을 보호하도록 열선 주위에는 세라믹층이 형성된다.

이와 같이, 난방용 난로(1)의 화실(1a)로부터 발생된 열원 외, 별도로 구비된 전원 히팅수단은 난방용 난로(1)가 미사용 중에만 사용되는 것이 아니라, 난방용 난로(1)의 연소와 함께 전원 히팅수단을 동시 구동함으로서, 상기 히트파이프 본체(10)내를 향해 보다 높은 고온의 열원을 제공할 수 있어, 히트파이프 본체(10)내를 순환하는 수열관(20)내의 온수에 대한 열 교환 효율을 보다 더 증대시킬 수 있는 것이다.

한편, 도 6은 본 발명에 따른 히트파이프 본체 내에 삽입되는 수열관의 예시도로서, 도시된 바와 같이, 히트파이프 본체(10)내에서 열 교환되는 수열관(20)을 코일 형상시켜, 그 내부를 순환되는 온수가 보다 장시간 히트파이프 본체(10)내에 머무를 수 있도록 한다. 이렇게 수열관(20)이 코일 형상을 유지하는 경우, 상기 본 발명의 다른 실시예에 의해 구비되는 열공급관(45)은 코일 형상된 수열관(20)의 내부 중앙부에 배치시키도록 함이 바람직하다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명이 적용되는 난방용 난로를 보이는 사시도

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 난방용 난로의 예시도

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 난방용 난로의 예시도

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 난방용 난로의 예시도

도 5는 본 발명에 따른 히트파이프의 구조를 보이는 부분 사시도

도 6은 본 발명에 따른 히트파이프 본체 내를 지나는 수열관의 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 난방용 난로

(10) : 히트파이프 본체

(15) : 체결부재

(20) : 수열관

(30) : 온수배관

(30") : 용수탱크

(40) : 전원장치

(45) : 열공급관

Claims (3)

1. 난방용 난로;

   한쪽 단에 구비된 체결용 플랜지를 통해 상기 난방용 난로의 일측 벽면에 고정되어 화실 내부에 삽입되는 히트파이프 본체;

   상기 체결용 플랜지를 관통하는 입구와 출구가 난방용 온수배관 또는 용수탱크와 연결되며, 코일형상을 유지하며 상기 히트파이프 본체 내부에 삽입되는 수열관; 및

   상기 체결용 플랜지의 중앙부에 형성된 설치홀을 향해 삽입 설치되어, 코일형상된 수열관의 중앙부에 삽입 배치되는 전기를 열원으로 하는 열공급관을 구성하여;

   상기 난방용 난로의 화실 또는 상기 열공급관으로부터 히트파이프 본체 내부로 전달된 열을 이용하여 수열관 내부를 순환하는 온수를 가열시키도록 한 것을 특징으로 하는 온수가열용 히트파이프를 구비하는 난방용 난로.
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