KR101347526B1 - 하향 연소 나무난로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나무난로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 "토네이도이론" 의 자연송풍을 이용하여 상부화실에 있는 나무의 발화를 촉진하여 완전연소를 이루고, 이 자연송풍과 연통의 상승기류가 합류하여 상부화실의 화염을 재받침판을 통해 하부화실로 뿜어 내림으로서 화부화실에서 화염이 2차 하향연소되는 나무난로에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 하부의 화실이 추가되어 화염의 상태를 확대하여 보는 효과와 더 커진 내열유리로 복사열이 더 많이 발산되고, 상부화실에서 1차, 하부화실에서 2차 연소가 되어 완전연소로 연기의 발생이 초기점화시만 조금 나고 정상연소 시 연기가 없고, 나무의 소요량도 하향연소로 인해 적게 소모되고, 발열량도 증가하고, 개폐문 내열유리에 그을음이 부착되지 않아 언제나 맑고 선명한 화염을 볼 수 있는 효율 좋은 획기적인 난로이다.

Description

하향 연소 나무난로 { Downward Combustion Stove }

본 발명은 나무난로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화실에서 나무를 연소 시 화염이 상방향과 하방향으로 활활 타는 난로로서, 상부화실의 하부에 설치된 재받침판을 기준으로 상부화실과 하부화실로 구분되어 상부화실에 나무를 투입하여 연소를 하면, 연소가스와 화염이 재받침판을 통해 하부화실로 내려오면서 상부화실의 열로서 점화되어 하부화실에서 이중으로 완전연소 되는 난로이다.

본 난로의 작동 원리는 "토네이도이론" 에 따라 공기의 흡입은 상부화실의 상부에 설치된 다각형(원형포함)의 깔때기를 통해 외부의 신선한 공기가 강하게 들어오고, 가열된 연통의 상승 기류와 합류해 상부화실의 화염이 하부화실로 유도되어 내, 외부 본체 사이를 통과해 상부화실의 상부에 있는 열회수실을 열기지연판에 의해 지그재그로 통과한 후 연통으로 나가는 원리이다.

본 난로의 구조는 도면을 참조하여 설명하면, 난로본체(1)는 외부본체(2)와 내부본체(3)로 구성되며, 외부본체 안에 이격하여 내부본체가 설치되나 전면은 이격이 없다. 전면에는 내열유리가 부착된 개폐문을 상부화실(4)과 하부화실(5)을 커버하는 크기로서 난로본체에 부착된 화구(7)와 힌지에 의해 부착되고 반대편에는 잠금장치인 걸쇠(11)를 부착한다. 상부화실 상부에는 공기 흡입 다각형 깔때기(15)가 부착되고 전면에는 공기흡입뎀퍼(16)를 설치한다. 상부화실 상부에 수개의 열회수실(13)이 열기지연판(14)에 의해 구성되고, 난로본체 상면에 부착된 연통고정테두리(20)에 연통을 연결하는 구조이다.

일반적으로 나무난로는 상향연소 방법으로서, 고가의 참나무를 사용해도 불완전 연소로 그을음이 발생하여 관측창의 내열유리에 부착됨으로 사용중 또는 사용후 필연적으로 유리를 청소해야 하고, 연통으로 빠져나가는 연기와 연소가스를 줄이기 위해 수개의 열기지연판과 열회수실을 설치하여 재연소를 시도하고, 화실의 완전연소를 이루기 위해 화실을 단열하고 있으나 이는 난로 무게도 증가되고 가격도 상승되는 원인이 된다. 더구나 참나무가 아닌 가장 구하기 쉬운 소나무나 일반 잡목을 사용하는 대다수 난로 사용자들은 상기의 문제점들로 고통 받고 있다고 해도 과언이 아니다. 연기로 인한 이웃과의 마찰도 생기고, 대기오염의 원인도 된다.

본 발명가가 인터넷에서 검색한 "두일난로의 경우 도면을 볼 수 없어 정확한 비교는 할 수 없지만 3-4중 연소를 실현하여 본출원과 추구하는 목적은 가장 비슷한 난로지만 난로의 열분포 사진을 비교분석하면 원리와 구조는 다르다고 판단된다.

이러한 종래의 기술적인 문제들을 해결한 난로를 만드는 것이 본 발명의 특징이다.

대한민국 실용 20-2007-0017569 나무 및 갈탄난로 대한민국 특허 10-2012-0129025 장작난로 대한민국 특허 10-2009-0099578 하향식 연소방법을 채용한 화목난로

토네이도 이론 : 도 8 참조 Daum → 두일난로 검색 Daum → 유트브 → 하향연소난로 → 한빛팰릿난로 Daum → 귀농사모카페 → 6층 화목보일러연구회 → 490 외국의 하향벽난로 자료

본 발명은 나무난로에 있어서 연기 발생이 거의 없고, 개폐문의 내열유리에 그을음이 부착하지 않고, 열효율도 좋고, 참나무는 물론 소나무 등 잡목 까지 연료로 사용해도 완전연소를 실현하는 획기적인 나무난로를 제공하고자 한다.

나무, 석탄, 팰릿 등을 태워 열을 발산하는 난로에 있어서,

"토네이도이론" 에 의한 자연송풍방식으로 유입된 공기로 인해 화점의 발화를 촉진하여 완전연소를 이루는 하향식 연소난로로서,

난로본체는 화실이 있는 내부본체와 외부본체로 이중으로 구성되어 중간의 공간으로 화실의 열기가 지나면서 화실을 단열함과 동시 열을 발산하여 실내를 난방하고;

상기 내부본체의 화실하부에 구멍을 시공하여 재받침판을 설치하고;

상기 난로본체의 전면에 나무를 투입할 화구구멍을 시공하고;

상기 화구구멍 아래인 외부본체에 재청소구멍을 시공하여 전면에 내열유리를 부착하고;

상기 나무를 투입하는 화구구멍과 재청소구멍 둘레에 하나의 화구를 설치하고;

상기 화구에 내열유리가 부착된 개폐문을 힌지에 의해 부착하고 반대편엔 잠금장치로 걸쇠를 부착하고;

상기 내부본체의 화실상부에 공기흡입을 하기위한 공기관 과 그 끝단에 "토네이도효과" 가 발생하는 깔때기를 부착한 후 난로본체 앞면의 공기관 전면에 공기흡입뎀퍼를 설치하고;

상기 내부본체 상부에 수개의 열기지연판을 지그재그로 설치하여 수개의 열회수실을 구성하여 연통으로 나가는 열을 실내로 발산하고, 직행뎀퍼를 설치하여 초기점화를 용이하게 하고;

상기 열기지연판 최상부의 공간에 배기뎀퍼를 설치하고;

상기 본체의 상면에 연통고정테두리를 설치하여 연통을 부착하는 것을 특징으로 하는 하향식 연소방식의 나무난로.

시제품을 제작하여 참나무가 아닌 소나무를 넣고 불을 피우니, 상부화실에서 하부화실로 화염이 폭포같이 흘러내리고, 연통의 끝을 보니 초기점화시 연통이 가열될 때 까지 연기가 조금 나고 이내 연기가 없어졌다. 상부화실의 화염은 깔때기에서 내려오는 공기에 의해 연기가 하나도 보이지 않는 선명한 맑은 색으로 활활 타고, 하부화실은 재받침판을 통해 상부화실의 화염이 폭포같이 내려 외부본체와 내부본체 사이의 틈으로 빨려 들어가며 완전연소가 되는 효과가 있었다. 기존 상향식 연소방법의 난로는 초기점화시 화염과 함께 연기와 그을음이 발생하여 관측창 내열유리에 그을음이 부착하는 현상으로 화염을 선명하게 볼 수 없었으나, 본 출원제품은 이러한 초기현상이 완전하게 제거됨으로 하향연소난로의 새로운 시작을 기대해 본다.

본 출원품의 사용으로 배로 더 크진 관측창을 통해 상, 하로 활활 타는 화염을 보는 낭만과 즐거움, 완전에 가까운 연소로 연기가 거의 없어 이웃사람들과 마찰도 없고, 대기오염을 줄일 수 있고, 참나무도 좋지만 잡목, 폐목, 석탄 등도 완전연소가 가능하여 난방비도 줄이고, 가장 중요한 것은 저렴하게 제작하여 많은 사람들이 행복하게 이용 할 수 있다는 것.

도 1 제 1도는 본 발명에 따른 나무난로 정면도
도 2 제 2도는 본 발명에 따른 나무난로 평면도
도 3 제 3도는 본 발명에 따른 나무난로 측면도
도 4 제 4도는 도 3에 도시된 단면도로서 깔때기의 설치를 도시한 도면
도 5 제 5도는 본 3에 도시된 단면도로서 재받침판의 설치를 도시한 도면
도 6 제 6도는 본 발명의 뎀퍼의 설치를 도시한 도면
도 7 제 7도는 도 1에 도시된 단면도로서 하부화실 앞면을 도시한 도면
도 8 제 8도는 인터넷에서 발췌한 "토네이도원리" 에 대한 설명

첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

나무난로의 구조에는 난로본체(1)는 외부본체(2)와 내부본체(3)로 구분되고, 난로지지대(미도시), 내열유리(8)가 부착된 개폐문(6), 난로본체 화실상부에 공기흡입템퍼(16), 공기관으로 들어온 공기를 화실로 자연송풍 하는 깔때기(15), 화실 상부에 수개의 열회수실(13)과 열기지연판(14), 난로본체 상부 최상부 열기지연판의 공간을 이용한 배기템퍼(17),난로본체 상부 뒤에 설치된 연통장착테두리(20)로 구성되어 있다.

화실의 단열에 대해서는 난로의 매우 중요한 사항이나 이미 널리 공지된 기술이므로 본 발명에서는 언급을 하지 않겠다.

난로본체(1)는 화실이 있는 내부본체(3)와 내부본체를 둘러싸는 외부본체(2)로 이중으로 구성되고, 상부화실의 열기가 하부화실을 통해 중간의 공기층을 통과할 때 가열된 공기로 화실을 단열함과 동시에 외부로 복사열을 발산한다. 난로본체의 외부본체(2)는 삼면과 하부가 막히고 전면 일면에 상부화실(4)과 하부화실(5) 및 공기관의 공기흡입뎀퍼(16)를 부착하는 구멍이 있는 통형상으로 상부판 뒷면 중앙에 연통장착테두리(20)가 부착되어 진다. 내부본체는 삼면과 상부가 막히고 하부전면의 1/2에 수개의 타원형 구멍을 시공하여 재받침판(12)으로 사용함으로 재받침판을 통과해 화염이 하방으로 하부화실로 분출되게 하고, 나머지 1/2부분도 공기구멍을 일정 수 시공하면 뒷부분은 상방으로 화염이 솟아오름으로 화실가득 화염이 유지되어 개폐문의 하나의 내열유리를 통해 상부화실과 하부화실의 화염을 동시에 감상하고, 풍부한 복사열이 실내 공기를 가열하여 난방능력을 배가한다. 내부본체의 전면부는 외부본체의 전면 구멍에 준하여 부착한다. 또한 내부본체 화실상부에 수평으로 칸막이를 하여 공기유입용 공기관(19)을 만들고 화실과 연결된 부분에 깔때기(15)를 설치할 구멍을 시공하고 깔때기의 하단부가 화실로 향하게 부착한다. 이때 깔때기에서 분출되는 외부공기가 "토네이도이론" 에 의거 내열유리 부근으로 분사토록 설치하여 내열유리의 그을음 부착 방지와 화실의 나무가 앞에서부터 연소되게 함으로 나무의 낭비를 줄이게 한다. 이러한 구조에서 상부화실과 하부화실은 화염이 가득함으로 풍부한 복사열을 실내에 공급할 수 있다. 개방된 공기관(19)의 전면에는 유입공기 조절용 공기흡입뎀퍼(16)를 설치하여 난로 전면에서 공기 유입량을 조절하도록 한다.

상기와 같은 구조의 시제품을 사용한바 연통으로 과도한 열기가 배출됨으로 연통의 과열을 초래하여 화재의 위험성과 열손실이 발생했다. 이를 해소하기위해 화실상부에 수개의 열회수실(13)을 구비함으로 열기지연판(14)에 의해 지그재그로 통과하는 과정에서 열회수실의 열을 복사열로 실내를 가열하고 연통의 과열현상을 감소할 수 있었으며 또한 최상부 열기지연판의 공간을 이용한 배기뎀퍼(17)를 설치하여 상부화실의 연소량을 조절하여 나무의 과소비를 억제하도록 했다.

내부본체(3)와 열회수실(13) 사이에 구멍을 시공한 후 직행템퍼(18)를 설치하여 초기점화 시 화실의 열을 열회수실을 통해 연통으로 보내어 연통을 가열함으로서 연통의 상승기류가 발생하여 점화가 용이하게 했으며 이 장치만 이용하면 하향연소화염이 없는 난로가 된다.

개폐문을 설치하기 위해 상부화실(4)과 하부화실(5)의 구멍을 커버하는 사각형의 화구(7)를 만들면서 상부와 하부화실을 구분하는 수평부재(22)도 동시에 부착한다. 이 수평부재는 내부본체 하단을 내열유리까지 연장한 것으로 상부화실에서 연소 중 불티가 아래 개폐문턱에 고여 개폐문을 열 때 실내로 떨어지는 것을 방지하는 목적이다. 내열유리(8)가 부착된 개폐문을 힌지(10)에 의해 화구에 부착하며 반대편에는 걸쇠(11)를 이용하여 개폐문(6)을 고정한다.

하부화실(5)의 전면 구멍에도 개폐문(6)을 개방했을 때 연기의 역류를 방지하는 착탈식 하부화실 내열유리(9)를 부착하여 재청소 등 필요시 개방할 수 있게 했으며 설치구조는 도 6과 같다.

연통을 부착하기 위해 외부본체(2)의 상부 뒤편에 연통과 같은 규격의 구멍을 내고 연통장착테두리(20)를 부착한 후 연통을 고정한다.

연통으로 배출하는 배기가스의 조절로 상부화실의 나무 연소시간을 오래 유지하기 위해 최상단 열기 지연판의 공간을 이용하여 배기뎀퍼(17)를 설치한다.

본 출원 난로의 원리는 "토네이도 원리" 를 응용하여 발명했으며 이를 설명하면 아래와 같다.

도 8 을 참조하면 주변의 따뜻한 공기가 회전하면서 상승하면 중앙부에서는 바깥의 상승기류와 균형을 이루기 위해 하강기류가 나타난다. 이러한 "토내이도 발생이론" 을 난로에 적용하기 위해 외부와 화실을 연결하는 공기관에 깔때기를 부착했다. 일반적으로 난로는 점화 후 화실의 공기는 화점에서 상승작용을 하는데 이를 관찰하면 중앙에서 상부로 상승한 후 양옆으로 퍼지면서 좌, 우로 원운동을 계속하는 것을 관찰하였다. 자연적인 현상에서도 원운동을 하는데 여기에 깔때기를 부착하여 상승기류를 깔때기의 경사로 인해 가이드 역할까지 하여 원운동을 가속시킴과 동시에 "토네이도 이론" 에 의한 외부의 산소가 풍부한 공기까지 하강하니 화점의 불길은 맹렬히 타는 것을 확인하였다. 이러한 현상으로 화실의 공기는 팽창을 거듭하고 팽창된 공기는 화실의 하부에 설치된 재받침판의 틈 사이로 화염과 함께 배출되어 하부화실에 폭포와 같은 화염을 발생시키고, 기 가열된 연통의 상승기류의 흡인력과 합류해 내부와 외부화실의 틈 사이를 지나 연통으로 나가게 된다. 이 경우 틈 사이를 빠르게 지나므로 실내로 복사열을 충분히 배출하지 못하여 연통의 온도가 지나치게 높아져서 안전문제와 열손실이 우려되어 화실의 상부에 수개의 열회수실을 설치하여 연통으로 배출하기 전에 열회수실에서 충분하게 실내로 복사열을 배출한 후 연통으로 나가는 구조와 원리로 되어있다.

본 발명은 도면에 도시된 하나의 실시 예를 참고로 설명 하였지만, 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하며 한정적인 것이 아니다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형, 수정 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명의 시제품을 사용한바 대단한 나무난로라고 확신했다.

지금까지의 상향연소식 난로는 어떠한 단열이든 화실에서 나무를 연소할 때 완전연소가 불가능하여 연기와 그을음이 발생함으로, 도시에서는 대기오염과 이웃과의 마찰이 발생되어 사용이 법적으로 규제되어 왔고 사용 중인 사람들도 나무난로는 "그렇겠지" 하고 불편해도 사용하고 있다..

이로 인해 겨울철 난방을 비싼 수입기름으로 생산된 경유나 전기, 가스를 대부분 사용함으로 외화낭비가 크다고 본다. 일부 부유층 사람들은 비싼 참나무를 때는 고가의 벽난로를 사용하지만 서민들은 그림의 떡이었다. 더욱이 도시에서는 나무쓰레기가 발생해도 비용을 지불하고 처리하는 실정으로 자원낭비가 심각하며 이를 본 난로의 연료로 사용할 수 있으므로 재활용이 가능함으로 국익에 도움이 될 것이다.

본 출원품은 하향식난로의 새로운 패러다임이 될 것을 확신한다.

첨언하면 상기 특허문헌 2에 대해 연구한바 이렇게 좋은 구조의 난로가 특허승인이 안된 것이 가슴 아팠지만 나로서는 천만다행이다. 이러한 효율 좋은 난로를 발전시킬 수 있는 계기가 되었으니,,, 특허문헌 2는 구조와 성능은 대단했으나 이를 응용하고 증명하는 이론적인 설명이 틀렸다고 본다.

본 출원의 원리에 기출원한 특허출원 10-2013-0077535의 부가기능을 더하면 최고의 난방기구가 될 것이라 확신한다.

1 : 난로본체 2 : 외부본체 3 : 내부본체
4 : 상부화실 5 : 하부화실 6 : 개폐문
7 : 화구 8 : 개폐문 내열유리 9 : 하부화실 내열유리
10 : 힌지(hinge) 11 : 걸쇠 12 : 재받침판
13 : 열회수실 14 : 열기지연판 15 : 깔때기
16 : 공기흡입뎀퍼 17 : 배기뎀퍼 18 : 직행뎀퍼(damper)
19 : 공기관 20 : 연통장착테두리 21 : 굴곡선
22 : 수평부재

Claims (1)

1. 나무, 석탄, 팰릿 등을 태워 열을 발산하는 난로에 있어서,
   "토네이도이론" 에 의한 자연송풍방식으로 유입된 공기로 인해 화점의 발화를 촉진하여 완전연소를 이루는 하향식 연소난로로서,
   난로본체는 화실이 있는 내부본체와 외부본체로 이중으로 구성되어 중간의 공간으로 화실의 열기가 지나면서 화실을 단열함과 동시 열을 발산하여 실내를 난방하고;
   상기 내부본체의 화실하부에 구멍을 시공하여 재받침판을 설치하고;
   상기 난로본체의 전면에 나무를 투입할 화구구멍을 시공하고;
   상기 화구구멍 아래인 외부본체에 재청소구멍을 시공하여 전면에 내열유리를 부착하고;
   상기 나무를 투입하는 화구구멍과 재청소구멍 둘레에 하나의 화구를 설치하고;
   상기 화구에 내열유리가 부착된 개폐문을 힌지에 의해 부착하고 반대편엔 잠금장치로 걸쇠를 부착하고;
   상기 내부본체의 화실상부에 공기흡입을 하기위한 공기관 과 그 끝단에 "토네이도효과" 가 발생하는 깔때기를 부착한 후 난로본체 앞면의 공기관 전면에 공기흡입뎀퍼를 설치하고;
   상기 내부본체 상부에 수개의 열기지연판을 지그재그로 설치하여 수개의 열회수실을 구성하여 연통으로 나가는 열을 실내로 발산하고, 직행뎀퍼를 설치하여 초기점화를 용이하게 하고;
   상기 열기지연판 최상부의 공간에 배기뎀퍼를 설치하고;
   상기 본체의 상면에 연통고정테두리를 설치하여 연통을 부착하는 것을 특징으로 하는 하향식 연소방식의 나무난로.

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