KR101535983B1

KR101535983B1 - 화목온풍기

Info

Publication number: KR101535983B1
Application number: KR1020130139596A
Authority: KR
Inventors: 장하연
Original assignee: 주식회사 엔엠지
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2015-07-17
Also published as: KR20150056935A

Abstract

본 발명은 화목온풍기에 관한 것으로서, 화목연료가 투입되는 연료투입도어 및 상기 연료투입도어의 하부에 구비되는 재배출도어가 개폐가능하게 결합되며, 연소가스가 외부로 배기되는 연도가 결합되고, 상기 화목연료가 연소되는 연소실과, 상기 연소실에서 발생된 연소열과 난방공기의 열교환이 이루어지는 열교환실로 구획형성된 외부하우징과; 상기 연도의 일측에 배치되어 흡입압을 형성하여 상기 연료투입도어와 상기 재배출도어를 통해 상기 연소실 내부로 외기가 유입되도록 하는 송풍기와; 상기 연소실의 하부에 배치되며 상부에 상기 화목연료가 적재되며 상기 화목연료로 공기를 공급하여 1차 연소가 진행되도록 하는 연소구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

화목온풍기{FIRE WOOD TYPE HOT BLASTER HEATER}

본 발명은 화목온풍기에 관한 것으로, 보다 자세히는 화목연료를 완전연소시켜 난방공기와의 열교환효율을 최대화할 수 있는 화목온풍기에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 에너지원이 연소되면서 발생되는 연소열을 이용하여 상온의 물을 가열시키고, 가열된 물을 실내 바닥에 매설된 파이프를 따라 순환시켜 난방시키도록 하거나, 급탕온수를 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이와 같이 열에너지를 얻기 위해 연소시키는 에너지원에 따라서 전기보일러, 가스보일러, 유류보일러, 유류와 가스의 장점을 갖는 유류 겸용 전기보일러 등이 있다.

상기 가스보일러, 전기보일러 및 유류 겸용 전기보일러 등은 점화, 연소, 소화 등의 기능을 용이하게 제어할 수 있기 때문에 가정이나 시설물 등에서 널리 사용되고 있다.

그런데, 최근에는 전기 및 유류 등의 에너지가격이 지속적으로 상승하는 추세이고, 특히 국내의 경우에는 에너지자원이 빈약하여 대부분을 외국에서 수입해야 하는 실정이므로, 상기와 같은 고비용의 에너지를 에너지원으로 사용하는 보일러들을 사용하는 것이 경제적으로 큰 부담이 되고 있다.

이에 따라서 대체 에너지의 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 그 중 하나가 저비용으로 쉽게 구할 수 있는 목재 또는 펠릿 등을 연료로 하여 사용할 수 있는 화목 보일러가 최근에 와서 부각되고 있다. 이러한 화목 보일러는 등록특허 10-0426046호, 등록특허 10-0679316호 등에 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 서로 다른 두 개의 연소를 통해 1차연소와 2차연소가 진행되어 완전연소를 유도할 수 있는 화목온풍기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 화목연료가 적재되는 연소구 내부를 외기가 유동하여 연소구의 열변형을 최소화할 수 있는 화목온풍기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 외기가 연소구 내부에서 유동되며 뜨겁게 가열된 상태로 화목연료로 공급되어 연소효율을 보다 향상시킬 수 있는 화목온풍기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 따른 목적은 연소실로부터 연소가스와 난방가스의 열교환효율을 최대화하여 뜨거운 난방가스를 외부로 배출시킬 수 있는 화목온풍기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 데워진 후 실내로 배출된 난방가스가 다시 내부로 유입되는 순환경로를 형성하여 실내 난방효율을 높일 수 있는 화목온풍기를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은, 상부열교환실과 하부열교환실의 독립된 두 개의 공간으로 상하 구획되며 연소실로부터 유입된 연소가스가 난방공기와 열교환되는 열교환실에 의해 달성될 수 있다. 여기서, 상기 하부열교환실은, 상기 연소실과 연통되게 형성되며, 상기 연소실로부터 유입된 연소가스가 난방공기배출구가 형성된 측벽을 따라 이동되어 상기 상부열교환실로 이동되도록 형성되고, 상기 상부열교환실은,

상부격벽에 의해 내부로 유입된 난방공기가 유동되는 상부열교환공간과 중간열교환공간의 두 개의 독립된 공간으로 구획되고, 상기 중간열교환공간에는 상기 연소실로부터 연도를 향해 배치되며 상기 하부열교환실로부터 이동된 연소가스가 제1방향으로 유동되는 복수개의 중간연소가스이동관이 나란하게 구비되고, 상기 상부열교환공간에는 상기 중간연소가스이동관과 나란하게 배치되며, 상기 중간연소가스이동관을 경유한 연소가스가 상기 제1방향과 반대방향인 제2방향으로 유동되는 복수개의 상부연소가스이동관이 구비되며, 상기 상부연소가스이동관과 상기 난방공기가 1차 열교환이 이루어지고, 상기 중간연소가스이동관과 상기 난방공기가 2차 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 하부열교환실에는 상기 상부연소가스이동관과 수직하게 배치되며, 상기 상부열교환실을 경유한 난방공기를 외부로 안내하는 난방공기배출관이 구비되며, 상기 난방공기배출관의 배출단은 상기 연소실로부터 상기 하부열교환실로 배출된 배기가스의 배출경로 상에 배치되어 상기 배기가스와 상기 난방공기가 3차 열교환된다.

한편, 본 발명의 목적은 화목온풍기에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 화목온풍기는, 화목연료가 투입되는 연료투입도어 및 상기 연료투입도어의 하부에 구비되는 재배출도어가 개폐가능하게 결합되며, 연소가스가 외부로 배기되는 연도가 결합되고, 상기 화목연료가 연소되는 연소실과, 상기 연소실에서 발생된 연소열과 난방공기의 열교환이 이루어지는 열교환실로 구획형성된 외부하우징과; 상기 연도의 일측에 배치되어 흡입압을 형성하여 상기 연료투입도어와 상기 재배출도어를 통해 상기 연소실 내부로 외기가 유입되도록 하는 송풍기와; 상기 연소실에 배치되며 상면에 상기 화목연료가 적재되며 상기 화목연료로 공기를 공급하여 1차 연소가 진행되도록 하는 연소구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 연소구는, 상기 재배출도어와 연통되게 형성되는 공기유입관과; 상기 연소실의 양측에 결합되며 상면에 일정각도 경사지게 형성되어 상기 화목연료가 적재되는 경사면을 갖는 한 쌍의 공기배출관과; 상기 공기유입관과 상기 공기배출관 사이에 배치되어 상기 공기유입관을 통해 유입된 공기를 상기 한 쌍의 공기배출관으로 분기하여 공급하는 공기분기관을 포함하며, 상기 경사면의 판면에는 상기 화목연료로 1차연소공기를 공급하는 1차연소공기공급공이 복수개 관통형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 한 쌍의 공기배출관의 사이에는 상기 경사면에 적재된 상태에서 연소가 이루어진 화목연료가 자중에 의해 하부로 낙하되도록 하는 연료배출공을 형성하는 수직면이 일정높이 형성되고, 상기 수직면의 판면에는 상기 연료배출공을 향해 상기 공기배출관 내부에서 뜨겁게 데워진 2차연소공기를 공급하여 상기 화목연료의 2차연소가 이루어지도록 하는 2차연소공기공급공이 복수개 관통형성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 외부하우징의 상면에는 난방공기가 유입되는 난방공기유입구가 형성되고, 측면에는 연소가스와 열교환에 의해 데워진 난방공기가 외부로 배출되는 난방공기배출구가 형성되며, 상기 열교환실은 하부열교환실과 상부열교환실로 상하로 독립되게 구획되고, 상기 하부열교환실은 상기 연소실과 연통되게 형성되며, 상기 상부열교환실은 상기 난방공기유입구로부터 유입된 난방공기가 유입되게 형성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 하부열교환실은, 상기 연소실과 연통되게 형성되며, 상기 연소실로부터 유입된 연소가스가 상기 난방공기배출구가 형성된 측벽을 따라 이동되어 상기 상부열교환실로 이동되도록 형성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 상부열교환실은, 상부격벽에 의해 상기 난방공기유입구로부터 유입된 난방공기가 유동되는 상부열교환공간과 중간열교환공간의 두 개의 독립된 공간으로 구획되고, 상기 중간열교환공간에는 상기 연소실로부터 상기 연도를 향해 배치되며 상기 하부열교환실로부터 이동된 연소가스가 제1방향으로 유동되는 복수개의 중간연소가스이동관이 나란하게 구비되고, 상기 상부열교환공간에는 상기 중간연소가스이동관과 나란하게 배치되며, 상기 중간연소가스이동관을 경유한 연소가스가 상기 제1방향과 반대방향인 제2방향으로 유동되는 복수개의 상부연소가스이동관이 구비되며, 상기 상부연소가스이동관과 상기 난방공기가 1차 열교환이 이루어지고, 상기 중간연소가스이동관과 상기 난방공기가 2차 열교환이 이루어질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 하부열교환실에는 상기 상부연소가스이동관과 수직하게 배치되며, 상기 상부열교환실을 경유한 난방공기를 외부로 안내하는 난방공기배출관이 구비되며, 상기 난방공기배출관의 배출단은 상기 연소실로부터 상기 하부열교환실로 배출된 배기가스의 배출경로 상에 배치되어 상기 배기가스와 상기 난방공기가 3차 열교환될 수 있다.

본 발명에 따른 화목온풍기는 연소실 내에 연소구 구비하여 2번에 걸친 연소에 의해 완전연소를 유도하므로 손실되는 열에너지량을 최소화할 수 있다.

또한, 완전연소에 의해 발생된 화염과 연소가스를 열교환기 측으로 토출하여 외기의 열교환에 사용하므로 난방효율을 상승할 수 있다.

또한, 열교환실에서 3차에 걸쳐 연소가스와 난방가스의 열교환이 이루어지므로 난방공기의 열교환효율이 향상될 수 있다. 특히, 연소가스의 이동방향과 난방가스의 이동방향이 서로 반대로 이루어지므로 난방가스가 배출되기 직전에 가장 뜨거운 연소가스와 직접 접촉되며 열교환이 이루어져 열교환효율을 최대화할 수 있다. 따라서, 목재연료를 이용하더라도 난방효율을 최대화할 수 있다.

또한, 불완전가스를 연소시켜 완전연소를 유도하므로 에너지 절감효과와 함께 오염물질을 태워 에너지화함으로 오염물질 배출을 최소화할 수 있다.

또한, 연소구에서만 제한적으로 연소가 일어나므로 불필요한 과다연소를 방지하며, 연료가 자중에 의해 연소구 측으로 하강되므로 지속적 연소가 가능하다.

또한, 외부로부터 유입된 난방공기가 외부하우징과 연소실 사이의 이격공간으로 이동되며 연소실의 열과 접촉하여 미리 데워진 후 열교환실로 유입되며 열교환이 이루어지므로 열교환효율이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 화목온풍기의 외부 구성을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 화목온풍기의 구성을 도시한 사시도,
도 3는 본 발명에 따른 화목온풍기의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 화목온풍기의 재배출도어가 열린 상태를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 화목온풍기의 연소구의 구성을 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 화목온풍기의 연소구의 동작과정을 도시한 예시도,
도 7은 본 발명에 따른 화목온풍기의 연소가스의 이동경로를 도시한 측단면도,
도 8는 본 발명에 따른 화목온풍기의 연소가스의 이동경로를 도시한 사시도이고,
도 9는 본 발명에 따른 화목온풍기의 난방가스의 이동경로를 도시한 사시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 화목온풍기(1)의 외부구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 화목온풍기(1)의 구성을 도시한 사시도이고, 도 3은 화목온풍기(1)의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 화목온풍기(1)는 연소실(140)과 열교환실(150)이 형성된 외부하우징(100)과, 외부하우징(100)의 후면에 배치되어 연소가스를 외부로 배출시키는 연도(200)와, 연도(200)의 일측에 배치되어 외부공기가 외부하우징(100) 내부로 유입되어 이동되도록 흡입력을 형성하는 송풍기(300)와, 연소실(140) 내부에 구비되어 화목연료를 연소시키는 연소부(400)와, 열교환실(150) 내부에 구비되어 연소부(400)의 연소가스(A1)와 난방공기(B)가 열교환되도록 하는 열교환부(500)를 포함한다.

외부하우징(100)은 연소실(140)과 열교환실(150)을 내부에 수용한다. 도 3에 도시된 바와 같이 열교환실(150)은 상부열교환실(510)과 하부열교환실(520)로 구분되고, 상부열교환실(510)은 다시 상부열교환공간(512)과 중간열교환공간(514)으로 분리된다. 상부열교환실(510)과 하부열교환실(520)은 하부분리격벽(521)에 의해 분리되고, 상부열교환공간(512)과 중간열교환공간(514)은 상부분리격벽(513)에 의해 분리된다.

여기서, 외부하우징(100)과 연소실(140) 및 열교환실(150) 사이에는 이격공간이 존재하게 형성된다. 이격공간은 외부하우징(100)으로 유입된 난방공기가 열교환실(150)로 이동되는 경로를 형성한다. 이격공간이 연소실(140)의 외부에 형성되므로 외부공기유입구(180)으로 유입된 난방공기(B)는 연소실(140) 외벽면을 따라 이동하며 고온의 열에 의해 미리 가열된다. 그리고, 열교환실(150)의 내부공기유입구(190)로 이동하게 된다.

이에 따라 난방공기(B)는 열교환실(150)로 유입되기 전에 미리 가열되고, 열교환실(150)에서 3차에 걸쳐 열교환이 이루어져 외부로 배출되므로 난방효율이 최대화될 수 있다.

이 때, 연소실(140)과 열교환실(150)은 하부연통관(151)에 의해 서로 연결된다. 이에 의해 연소실(140)에서 연소된 뜨거운 연소가스(A1)와 화염이 열교환실(150)로 이동되어 난방공기(B)와 열교환되게 된다.

외부하우징(100)의 전면에는 연료투입도어(110)가 개폐가능하게 구비된다. 사용자는 연료투입도어(110)를 개방하여 상부연소구(430) 상에 화목연료를 적재한다.

연료투입도어(110)에는 외부공기유입공(111)이 관통형성된다. 외부공기유입공(111)으로 유입된 외부공기는 연소실(140) 내부로 이동되어 화목연료의 연소에 사용된다.

연료투입도어(110)의 하부에는 제어박스(120)가 구비된다. 제어박스(120)는 화목온풍기(1)를 구동하기 위한 제어기판(미도시)과 입력버튼(미도시) 등이 구비될 수 있다.

재배출도어(130)는 제어박스(120)의 하부에 개폐가능하게 구비된다. 재배출도어(130)는 개방되어 사용자가 연소구(410)를 외부로 배출하거나 재배출판(미도시)를 배출하여 연소 후 생성된 재를 청소할 수 있게 한다.

또한, 재배출도어(130)는 송풍기(300)의 흡입력에 의해 외기를 연소실(140) 내부로 공급하는 역할을 한다. 재배출도어(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 외부하우징(100)에 개폐가능하게 구비된다. 재배출도어(130)의 외벽면에는 외부공기가 유입되는 도어공기유입공(131)이 서로 다른 방향에 복수개가 형성된다. 송풍기(300)가 동작하면 부압이 형성되어 열교환실(150)과 연소실(140)에 부압이 형성된다. 이에 의해 도어공기유입공(131)을 통해 외기가 흡입되어 유입된다.

도어공기유입공(131)을 통해 유입된 외부공기는 재배출도어(130) 내부에 형성된 도어공기유동로(미도시)를 통해 이동한 후 공기배출관(132)을 통해 연소실(140)로 공급된다. 재배출도어(130)의 내벽면에는 공기배출관(132)이 연소실(140)을 향해 돌출형성된다.

도 4에 도시된 바와 같이 공기배출관(132)은 재배출도어(130)가 외부하우징(100)에 닫혔을 때 연소구(430)의 공기유입관(432)과 연통되게 배치되어 흡입된 외기를 공기유입관(432) 측으로 배출한다. 이에 의해 외기가 화목연료의 1차 연소를 위해 사용되게 된다.

연도(200)는 외부하우징(100)의 배면에 배치된다. 연도(200)는 난방공기(B)와 열교환이 완료된 배기가스를 외부로 배출시킨다. 연도(200)의 하부에는 배기가스(A1)가 배출되는 경로를 형성하며, 송풍기(300)의 구동에 의해 형성된 흡입압을 열교환실(150)과 연소실(140)로 인가하는 흡입통로(210)가 형성된다.

송풍기(300)는 흡입통로(210)와 연통되게 배치된다. 송풍기(300)는 내부에 구비된 송풍팬(미도시)의 구동에 의해 부압을 형성하여 재배출도어(130)와 제어박스(미도시)를 통해 외기가 연소실(140) 내부로 유입되도록 한다. 또한, 부압에 의해 연소실(140)에서 화목연료의 연소에 의해 생성된 연소가스가 연도(200)로 배출될 수 있게 한다.

연소부(400)는 연소실(140) 내부에 구비되어 화목연료가 완전연소되도록 유도한다. 연소부(400)는 화목연료(M)가 적재되어 화목연료(M)의 1차연소 및 2차연소가 함께 진행되는 연소구(430)를 포함한다.

연소구(430)는 1차 연소와 2차 연소가 함께 진행되도록 한다. 연소구(430)는 재배출도어(130)로부터 외기를 유입받는 공기유입관(432)과, 연소실(140)의 양측벽에 서로 이격되게 배치되며 상면에 화목연료(M)가 적재되는 한 쌍의 공기배출관(434)과, 공기유입관(432)과 공기배출관(434)을 연결하는 공기분기관(431)을 포함한다.

공기유입관(432)은 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 재배출도어(130)의 공기배출관(434)과 연통되게 배치되어 외기를 유입받는다. 공기분기관(431)은 공기유입관(432)과 한 쌍의 공기배출관(434)을 연결한다. 공기분기관(431)은 공기유입관(432)을 통해 유입된 외기를 분기하여 동일한 량이 한 쌍의 공기배출관(434)으로 공급되도록 한다.

공기배출관(434)은 내부에 공기유동로(434a)가 형성되는 함체 형상으로 형성된다. 공기배출관(434)의 상면은 연소실(140)의 가운데 영역으로 갈수록 높이가 낮아지는 경사면(435)을 형성한다. 경사면(435)에는 복수개의 화목연료(M)가 적재되고, 자중에 의해 아래에서 먼저 연소된 화목연료(M)가 경사면(435)의 경사에 의해 연료배출공(437) 측으로 낙하되도록 한다.

한 쌍의 공기배출관(434)은 서로 이격되게 배치되며, 가운데 영역에 연료배출공(437)이 일정크기로 형성된다. 이에 의해 먼저 연소된 화목연료(M)가 연료배출공(437)을 통해 하부로 낙하된다.

경사면(435)의 판면에는 상부에 적재된 화목연료(M)로 1차 연소공기를 공급하는 1차연소공기공급공(435a)이 일정간격으로 복수개가 관통형성된다.

여기서, 공기배출관(434)은 연소실(140)의 내측방향으로 일정 길이를 갖게 연장형성되므로 재배출도어(130)로부터 유입된 외기(A1)는 공기유입관(432)과 공기분기관(431) 및 하부공기유입관(432)을 따라 이동되며 화목연료(M)의 1차 연소에 의해 발생된 화염에 의해 가열되게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이 뜨겁게 가열된 외기(A2)는 1차연소공기공급공(435a)을 통해 화염과 연소가스로 공급되어 화목연료(M)의 1차 연소가 진행되도록 한다.

한편, 연료배출공(437)을 형성하는 공기배출관(434)의 측면에는 일정높이의 수직면(436)이 형성된다. 수직면(436)의 판면에는 연료배출공(437)을 향해 2차연소공기를 배출하는 2차연소공기공급공(436a)이 일정간격으로 형성된다.

경사면(435)에서 1차 연소가 이루어진 화목연료(M)는 자중에 의해 하부에 위치한 것부터 연소가 이루어지고 연료배출공(437)의 주변을 따라 하부로 이동하게 된다. 이 때, 수직면(436)에서 공급되는 2차연소공기(A3)를 공급받아 2차 연소가 진행되게 된다. 2차연소공기는 공기배출관(434) 내부에서 1차연소에 의해 발생된 화염에 의해 뜨겁게 가열된 상태로 화목연료(M)로 배출되게 된다.

이에 의해 1차 연소시 불완전 연소된 화목연료(M)가 2차 연소되며 완전연소가 유도되게 된다. 완전연소된 화염과 연소가스는 하부연통관(151)을 통해 열교환부(500)로 이동된다.

열교환부(500)는 열교환실(150)에 배치되어 난방공기(B)와 연소가스가 서로 접촉하며 열교환이 이루어지도록 한다. 본 발명에 따른 열교환부(500)는 난방공기(B)와 연소가스가 간접적으로 1차 열교환 및 2차 열교환이 진행되고, 최종적으로 연소가스와 화염이 직접 접촉되는 3차 열교환이 진행되게 된다. 이에 의해 열교환 효율이 높으며 가장 뜨거워진 상태로 난방공기가 외부로 배출되게 된다.

난방공기(B)는 외부하우징(100)의 난방공기유입구(180)를 통해 유입되어 열교환실(150)의 내부공기유입구(190)로 유입된다. 내부공기유입구(190)로 유입된 난방공기(B)는 상부열교환실(510)로 이동된다.

열교환부(500)는 상부열교환실(510)과 하부열교환실(520)로 분리된다. 상부열교환실(510)은 상부분리격벽(513)에 의해 상부열교환공간(512)과 중간열교환공간(514)으로 분리된다. 상부열교환공간(512)에는 상부연소가스이동관(530)이 배치되고, 중간열교환공간(514)에는 중간연소가스이동관(540)이 배치된다.

하부열교환실(520)에는 난방공기배출관(550)이 배치된다.

여기서, 열교환실(150)과 연소실(140)은 서로 이격되게 배치된다. 또한, 열교환실연결관(151)과 열교환실(150) 사이에도 이격공간이 존재한다. 이에 의해 하부연결관(151)으로 이동된 고온의 연소가스와 화염은 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 난방가스배출구(170)가 형성된 외부하우징(100)과 열교환실(150) 사이의 공간으로 유동된 후 중간열교환공간(514)으로 유입된다.

이 때, 화염과 연소가스가 이동되는 경로로 난방공기배출관(550)의 배출단(553)이 위치하게 된다. 따라서, 난방공기배출관(550)을 통해 배출되는 난방공기는 최종적으로 연소실(140)에서 토출된 뜨거운 화염과 연소가스와 직접 접촉되어 열교환된 후 외부로 배출되게 된다. 이에 가장 뜨거운 상태의 난방공기(B1)가 외부로 배기되게 되므로 열교환 효율이 향상될 수 있다.

상부연소가스이동관(530)과 중간연소가스이동관(540)은 각각 연소실(140)에서 연도(200)를 향해 나란하게 배치된다. 이 때, 상부연소가스이동관(530)을 따라 이동되는 연소가스(A1)의 이동방향과 중간연소가스이동관(540)을 따라 이동되는 연소가스(A1)의 이동방향은 반대가 형성된다.

즉, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 하부연소실(140)을 경유한 연소가스는 중간연소가스이동관(540)으로 이동된 후 상부연소가스이동관(530)으로 서로 다른 방향으로 이동하게 된다.

이 때, 상부열교환공간(512)과 중간열교환공간(514)에는 난방공기(B)로 채워져 있으므로 난방공기(B)는 상부연소가스이동관(530)과 중간연소가스이동관(540)을 따라 이동되는 연소가스와 간접 열교환이 진행된다.

상부열교환공간(512)과 중간열교환공간(514)의 양측에는 각각 배기연결고(516,517)이 구비된다. 이에 의해 중간연소가스이동관(540)을 이동한 연소가스가 방향을 바꾸어 상부연소가스이동관(530)으로 이동하게 된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 화목온풍기(1)의 동작과정을 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다.

연소구(430)의 경사면(435)에 화목연료를 적재한다. 연료의 연소에 따라 자중으로 연료배출공(437)을 통해 하부로 공급되고, 국부적으로 연소가 일어나므로 한꺼번에 많은 연료를 경사면(435)에 적재해도 과연소가 일어나지 않는다.

경사면(435)에 적재된 화목연료에 불을 붙이고, 연료투입도어(110)를 닫는다. 그리고, 전원의 공급에 따라 송풍기(300)가 작동한다. 송풍기(300)의 구동에 따라 흡입압력이 형성되면서 재배출도어(130)와 제어박스(120)로부터 외기가 연소실(140) 내부로 유입된다.

도어공기배출관(132a)를 통해 배출된 외기는 공기유입관(432)을 통해 연소구(430) 내부로 유입된다. 공기유입관(432)을 통해 유입된 외기(A1)는 도 5에 도시된 바와 같이 공기배출관(434) 내부를 따라 이동하며 1차연소공기공급공(435a)으로 배출된다. 외기(A1)는 화목연료(M)로 직접 공급되어 1차 연소되도록 한다. 1차 연소에 의해 발생된 화염과 연소가스는 하부방향으로 이동된다.

이 때, 수직면(436)의 2차연소공기공급공(436a)을 통해 배출된 2차연소공기(A3)는 공기배출관(434) 내부를 따라 이동되며 1차연소에 의해 발생된 화염과 접촉되며 뜨겁게 가열된 상태이므로 1차 연소시 불완전 연소된 연소가스는 가열된 산소의 공급으로 연소조건이 충족되어 2차 연소가 일어나게 된다.

2차연소가 진행된 고온의 화염과 연소가스는 하부방향으로 이동되어 하부연통관(151)을 통해 열교환실(150)로 유입된다. 연소가스는 외부하우징(100)과 열교환실(150) 사이의 측면공간을 따라 이동된 후 제2연결관(517)을 통해 중간연소가스이동관(540)으로 이동된다. 그리고, 중간연소가스이동관(540)으로 이동된 연소가스(A1)는 제1연결관(516)에서 방향을 바꾸어 상부연소가스이동관(530)으로 이동된다. 그리고, 연도(200)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 도 8과 도 9는 본 발명에 따른 화목온풍기(1)의 난방공기(B)의 이동경로를 도시한 사시도이다.

연소가스(A1)가 이동될 때, 난방공기(B)는 외부하우징(100)의 외부공기유입구(180)를 통해 유입된 후 외부하우징(100)과 연소실(140) 사이의 이격공간으로 이동된다. 이격공간을 따라 연소실(140) 외벽면을 이동하며 연소실(140)의 열기와 미리 열교환이 일어나며 난방공기는 일정온도 데워지게 된다. 데워진 난방공기(B)는 상부열교환실(510)의 내부공기유입구(190)을 통해 상부열교환실(510)로 유입된다. 난방공기(B)는 상부에서 하부방향으로 이동되고, 연소가스(A1)는 하부에서 상부방향으로 이동한다. 이에 따라 난방공기(B)는 아래로 이동하면서 점차 더 뜨거운 연소가스와 접촉되며 온도가 점점 더 상승하게 된다.

난방공기(B)는 상부열교환공간(512)에서 상부연소가스이동관(530)과 1차 열교환을 하고, 중간열교환공간(514)에서 중간연소가스이동관(540)과 2차 열교환을 하게 된다. 그리고, 하부열교환실(520)로 이동된 후 난방공기배출관(550)을 통해 난방공기배출구(170)로 배출된다.

이 때, 난방공기배출관(550)의 배출단(553)과 난방공기배출구(170) 사이의 공간으로 연소실(140)에서 바로 배출된 뜨거운 화염과 연소가스가 이동되므로 난방공기는 뜨거운 화염과 직접 접촉하며 3차 열교환이 이루어진다.

이에 의해 난방공기는 뜨거워진 상태로 실내로 배출된다. 난방공기는 실내에서 대류에 의해 순환된 후 다시 외부공기유입구(180)를 통해 유입된다. 이러한 방식으로 난방공기가 실내에서 순환되므로 실내의 난방효율이 높아지게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 화목온풍기는 연소실 내에 구비된 연소구에 의해 2번에 걸친 연소를 진행하고, 이에 의해 완전연소를 유도하므로 손실되는 열에너지량을 최소화할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 화목온풍기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 화목온풍기 100 : 외부하우징
110 : 연료투입도어 111 : 외부공기유입공
120 : 제어박스 130 : 재배출도어
131 : 도어공기유입공 132 : 공기배출관
140 : 연소실 141 : 연소가스배출구
150 : 열교환실 151 : 하부연통관
160 : 측면커버 170 : 난방공기배출구
180 : 외부공기유입구 190 : 내부공기유입구
200 : 연도 210 : 흡입통로
300 : 송풍기 400 : 연소부
430 : 연소구 431 : 공기분기관
432 : 공기유입관 434 : 공기배출관
434a : 공기유동로 435 : 경사면
435a : 1차연소공기공급공 436 : 수직면
436a : 2차연소공기공급공 437 : 연료배출공
500 : 열교환부 510 : 상부열교환실
512 : 상부열교환공간 513 : 상부분리격벽
514 : 중간열교환공간 515 : 연통로
516 : 배기연결관 517 : 배기연결관
520 : 하부열교환실 521 : 하부분리격벽
530 : 상부연소가스이동관 540 : 중간연소가스이동관
550 : 난방공기배출관 551 : 배출단

Claims

상부열교환실과 하부열교환실의 독립된 두 개의 공간으로 상하 구획되며 연소실로부터 유입된 연소가스가 난방공기와 열교환되는 열교환실에 있어서,
상기 하부열교환실은,
상기 연소실과 연통되게 형성되며, 상기 연소실로부터 유입된 연소가스가 난방공기배출구가 형성된 측벽을 따라 이동되어 상기 상부열교환실로 이동되도록 형성되고,
상기 상부열교환실은,
상부격벽에 의해 내부로 유입된 난방공기가 유동되는 상부열교환공간과 중간열교환공간의 두 개의 독립된 공간으로 구획되고,
상기 중간열교환공간에는 상기 연소실로부터 연도를 향해 배치되며 상기 하부열교환실로부터 이동된 연소가스가 제1방향으로 유동되는 복수개의 중간연소가스이동관이 나란하게 구비되고,
상기 상부열교환공간에는 상기 중간연소가스이동관과 나란하게 배치되며, 상기 중간연소가스이동관을 경유한 연소가스가 상기 제1방향과 반대방향인 제2방향으로 유동되는 복수개의 상부연소가스이동관이 구비되며,
상기 상부연소가스이동관과 상기 난방공기가 1차 열교환이 이루어지고, 상기 중간연소가스이동관과 상기 난방공기가 2차 열교환이 이루어지고,
상기 하부열교환실에는 상기 상부연소가스이동관과 수직하게 배치되며, 상기 상부열교환실을 경유한 난방공기를 외부로 안내하는 난방공기배출관이 구비되며,
상기 난방공기배출관의 배출단은 상기 연소실로부터 상기 하부열교환실로 배출된 배기가스의 배출경로 상에 배치되어 상기 배기가스와 상기 난방공기가 3차 열교환되는 것을 특징으로 하는 열교환실.
삭제
화목온풍기에 있어서,
화목연료가 투입되는 연료투입도어 및 상기 연료투입도어의 하부에 구비되는 재배출도어가 개폐가능하게 결합되며, 연소가스가 외부로 배기되는 연도가 결합되고, 상기 화목연료가 연소되는 연소실과, 상기 연소실에서 발생된 연소열과 난방공기의 열교환이 이루어지는 열교환실로 구획형성된 외부하우징과;
상기 연도의 일측에 배치되어 흡입압을 형성하여 상기 연료투입도어와 상기 재배출도어를 통해 상기 연소실 내부로 외기가 유입되도록 하는 송풍기와;
상기 연소실에 배치되며 상면에 상기 화목연료가 적재되며 상기 화목연료로 공기를 공급하여 1차 연소가 진행되도록 하는 연소구를 포함하고,
상기 연소구는,
상기 재배출도어와 연통되게 형성되는 공기유입관과;
상기 연소실의 양측에 결합되며 상면에 일정각도 경사지게 형성되어 상기 화목연료가 적재되는 경사면을 갖는 한 쌍의 공기배출관과;
상기 공기유입관과 상기 공기배출관 사이에 배치되어 상기 공기유입관을 통해 유입된 공기를 상기 한 쌍의 공기배출관으로 분기하여 공급하는 공기분기관을 포함하며,
상기 경사면의 판면에는 상기 화목연료로 1차연소공기를 공급하는 1차연소공기공급공이 복수개 관통형성되는 것을 특징으로 하는 화목온풍기.
삭제
제3항에 있어서,
상기 한 쌍의 공기배출관의 사이에는 상기 경사면에 적재된 상태에서 연소가 이루어진 화목연료가 자중에 의해 하부로 낙하되도록 하는 연료배출공을 형성하는 수직면이 일정높이 형성되고,
상기 수직면의 판면에는 상기 연료배출공을 향해 상기 공기배출관 내부에서 뜨겁게 데워진 2차연소공기를 공급하여 상기 화목연료의 2차연소가 이루어지도록 하는 2차연소공기공급공이 복수개 관통형성되는 것을 특징으로 하는 화목온풍기.
제3항 또는 제5항에 있어서,
상기 외부하우징의 상면에는 난방공기가 유입되는 난방공기유입구가 형성되고, 측면에는 연소가스와 열교환에 의해 데워진 난방공기가 외부로 배출되는 난방공기배출구가 형성되며,
상기 열교환실은 하부열교환실과 상부열교환실로 상하로 독립되게 구획되고,
상기 하부열교환실은 상기 연소실과 연통되게 형성되며,
상기 상부열교환실은 상기 난방공기유입구로부터 유입된 난방공기가 유입되게 형성되는 것을 특징으로 하는 화목온풍기.
제6항에 있어서,
상기 하부열교환실은,
상기 연소실과 연통되게 형성되며, 상기 연소실로부터 유입된 연소가스가 상기 난방공기배출구가 형성된 측벽을 따라 이동되어 상기 상부열교환실로 이동되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 화목온풍기.
제7항에 있어서,
상기 상부열교환실은,
상부격벽에 의해 상기 난방공기유입구로부터 유입된 난방공기가 유동되는 상부열교환공간과 중간열교환공간의 두 개의 독립된 공간으로 구획되고,
상기 중간열교환공간에는 상기 연소실로부터 상기 연도를 향해 배치되며 상기 하부열교환실로부터 이동된 연소가스가 제1방향으로 유동되는 복수개의 중간연소가스이동관이 나란하게 구비되고,
상기 상부열교환공간에는 상기 중간연소가스이동관과 나란하게 배치되며, 상기 중간연소가스이동관을 경유한 연소가스가 상기 제1방향과 반대방향인 제2방향으로 유동되는 복수개의 상부연소가스이동관이 구비되며,
상기 상부연소가스이동관과 상기 난방공기가 1차 열교환이 이루어지고, 상기 중간연소가스이동관과 상기 난방공기가 2차 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 화목온풍기.
제8항에 있어서,
상기 하부열교환실에는 상기 상부연소가스이동관과 수직하게 배치되며, 상기 상부열교환실을 경유한 난방공기를 외부로 안내하는 난방공기배출관이 구비되며,
상기 난방공기배출관의 배출단은 상기 연소실로부터 상기 하부열교환실로 배출된 배기가스의 배출경로 상에 배치되어 상기 배기가스와 상기 난방공기가 3차 열교환되는 것을 특징으로 하는 화목온풍기.