KR101542350B1 - 축열식 화목 난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소실 내부에서 목재 연료의 점화를 원할하게 하며, 점화된 목재 연료에서 발생하는 열 에너지를 열 저장탱크에 전달하여 열 에너지가 외부로 쉽게 방출되지 않아 열효율을 극대화하는 축열식 화목 난방장치에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 축열식 화목 난방장치는 내부에 목재연료와 공기가 투입하여 연소될 수 있도록 상부 중앙에 투입구가 형성되는 연소실과, 상기 연소실의 투입구로 투입된 목재연료가 열을 발생할 수 있도록 목재 연료를 점화시키는 점화기와, 상기 연소실 상부에 고정 설치되어 연소실 내부에 투입된 목재연료가 원활하게 점화할 수 있도록 펠릿을 공급하는 펠릿 공급부와, 상기 점화기의 작동에 의해 연소되는 목재연료에서 발생하는 매연과 열에너지를 저장하여 주변의 온도를 상승시키는 열 저장탱크와, 상기 연소실에서 연소된 목재연료의 매연과 열에너지가 상기 열 저장탱크에 전달될 수 있도록 상기 연소실과 열 저장탱크의 하부 사이에서 연통 가능하게 설치되며, 상기 열 저장탱크에 저장된 목재연료의 매연이 상기 연소실로 역류되는 것을 방지하는 연결관과, 상기 연결관이 설치된 열 저장탱크의 반대편에서 상기 열 저장탱크와 연통 가능하게 고정 설치되어 상기 열 저장탱크에 저장된 매연을 외부로 배출시키는 배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

축열식 화목 난방장치{Regenerative Heating device for fire wood}

본 발명은 연소실 내부에서 목재연료를 점화시키는 축열식 화목 난방장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소실 내부에서 목재연료의 점화를 원할하게 하며, 점화된 목재연료에서 발생하는 열 에너지를 열 저장탱크에 전달하여 열 에너지가 외부로 쉽게 방출되지 않아 열효율을 극대화하는 축열식 화목 난방장치에 관한 것이다.

일반적으로 주택 난방은 설치가 간편하고 보일러의 관리와 사용이 편리한 기름 보일러나 가스 보일러가 사용되며, 이러한 기름 보일러 및 가스 보일러는 실내에 부착된 자동 온도 조절기의 설정온도에 따라 버너가 자동으로 점화되어 실내 온도를 설정 온도로 유지하게 된다.

그러나 화석연료를 사용하는 기름 보일러 및 가스 보일러는 설정온도에 따라 버너가 자동으로 점화되어 실내온도를 유지시켜 주므로 사용이 편리하지만 난방비의 부담을 초래하고 있는 실정으로 최근 국제 유가가 급등하고 있는 추세에서 서민들에게 큰 걱정거리로 야기되고 있을 뿐만 아니라 화석 연료 사용의 증가에 따라 지구 온난화로 인한 문제점은 세계적인 관심사로 부각되고 있다.

이러한 실정을 감안하여 일부 주택에서는 겨울철에 난방비를 절감하고자 목재를 주 연료로 사용하는 화목 난방기를 설치하고 있으며, 이와 같은 화목 난방장치는 목재연료를 사용하므로 기름 보일러나 가스 보일러 및 전기 보일러에 비하여 연료비가 저렴될 뿐만 아니라 설비 및 유지 관리비 또한 저렴하여 최근 보급률이 대폭 증가하고 있다.

그러나 종래의 화목 난방장치는 기름 보일러 또는 가스 보일러와 달리 연소실에서 목재연료를 점화시키는 과정이 매우 까다로울 뿐만 아니라, 열에너지를 장시간 보존하지 못하여 열효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

즉, 종래의 화목 난방장치는 연소과정에서 발생하는 고온의 열기를 효과적으로 흡수하지 못하여 연소 과정에서 발생하는 대부분의 열기가 배출구를 통해 외부로 방출되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 연소실 내부에서 목재연료의 점화를 원할하게 하며, 점화된 목재연료에서 발생하는 열 에너지를 열 저장탱크에 전달하여 열 에너지가 외부로 쉽게 방출되지 않아 열효율을 극대화하는 축열식 화목 난방장치를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은 내부에 목재연료와 공기가 투입하여 연소될 수 있도록 상부 중앙에 투입구가 형성되는 연소실과, 상기 연소실의 내부로 투입된 목재연료가 열을 발생할 수 있도록 목재 연료를 점화시키는 점화기와, 상기 연소실 상부에 고정 설치되어 연소실 내부에 투입된 목재연료가 원활하게 점화할 수 있도록 펠릿을 공급하는 펠릿 공급부와, 상기 점화기의 작동에 의해 연소되는 목재연료에서 발생하는 매연과 열에너지를 저장하여 주변의 온도를 상승시키는 열 저장탱크와, 상기 연소실에서 연소된 목재연료의 매연과 열에너지가 상기 열 저장탱크에 전달될 수 있도록 상기 연소실과 열 저장탱크의 하부 사이에서 연통 가능하게 설치되며, 상기 열 저장탱크에 저장된 목재연료의 매연이 상기 연소실로 역류되는 것을 방지하는 연결관과, 상기 연결관이 설치된 열 저장탱크의 반대편에서 상기 열 저장탱크와 연통 가능하게 고정 설치되어 상기 열 저장탱크에 저장된 매연을 외부로 배출시키는 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 축열식 화목 난방장치를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 연소실은 상기 투입구에 수직 방향으로 위치하여 유입되는 공기의 압력이 강화될 수 있게 하부로 갈수록 점차 좁게 형성되는 가이드관과, 상기 가이드관의 상부에서 위치하여 상기 연소실 내로 유입되는 공기의 유량을 조절하며 상기 연소실 내부에서 연소되는 목재연료의 매연이 상기 가이드관으로 역류되는 것을 방지하는 뚜껑과, 상기 연소실 일측 하부에서 상기 점화기에 의해 연소된 목재연료의 재를 수거하는 제1 수거함과, 상기 제1 수거함에서 소정 이격하여 상기 연소실 내부에 목재연료를 지속적으로 투입할 수 있게 하는 개폐도어가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 연결관에는 상기 연소실 내부에서 연소된 목재연료에서 발생하는 불꽃과 열에너지가 상기 열 저장탱크의 상부로 이동할 수 있도록 열 유도판이 40°내지 50°사이에서 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 배출관 상에는 상기 열 저장탱크에 저장된 매연과 열에너지가 외부로 배출될 때 열량을 조절할 수 있도록 조절밸브가 고정 설치되는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 축열식 화목 난방장치에 의하면, 목재연료의 점화에 필요한 공기를 원활하게 공급하는 동시에 공기의 압력을 강화시킴으로써, 목재연료의 점화가 쉽게 이루어질 뿐만 아니라 열 저장탱크가 구비되어 목재연료의 연소 과정에서 발생하는 고온의 열에너지를 효과적으로 흡수하여 적은 목재연료를 연소하더라도 지속적인 열 축적에 의해 장시간 난방이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축열식 화목 난방장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 축열식 화목 난방장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축열식 화목 난방장치의 사용상태도.

이하에는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 축열식 화목 난방장치(1)는 내부에 목재연료와 공기가 투입하여 연소될 수 있도록 상부 중앙에 투입구(10a)가 형성되는 연소실(10)과, 연소실(10)의 내부로 투입된 목재연료가 열을 발생할 수 있도록 목재연료를 점화시키는 점화기(20)와, 연소실(10) 상부에 고정 설치되어 연소실(10) 내부에 투입된 목재연료가 원활하게 점화할 수 있도록 펠릿을 공급하는 펠릿 공급부(30)와, 점화기(20)의 작동에 의해 연소되는 목재연료에서 발생하는 매연과 열에너지를 저장하여 주변의 온도를 상승시키는 열 저장탱크(40)과, 연소실(10)에서 연소된 목재연료의 매연과 열에너지가 열 저장탱크(40)에 전달될 수 있도록 연소실(10)과 열 저장탱크(40)의 하부 사이에서 연통 가능하게 설치되며 열 저장탱크(40)에 저장된 목재연료의 매연이 연소실(10)로 역류되는 것을 방지하는 연결관(50)과, 연결관(50)이 설치된 열 저장탱크(40)의 반대편에서 열 저장탱크(40)와 연통 가능하게 고정 설치되어 열 저장탱크(40)에 저장된 매연을 외부로 배출시키는 배출관(60)을 포함하여 이루어진다.

이하에는 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 축열식 화목 난방장치(1)의 구성 부재 및 그 연결 관계에 대해 설명하면 다음과 같다.

여기서, 연소실(10)은 내화성이 우수한 금속 재질의 원통형 형상으로 내부에 장작 등의 목재연료를 투입하여 추후에 설명될 점화기(20)에 의해 목재연료가 연소될 수 있는 장소를 제공하는 역할을 하는 것으로, 상부 중앙에는 목재연료가 투입 가능하도록 원형 형상의 투입구(10a)가 일체로 개방 형성된다.

이와 같이 전술한 연소실(10)은 상부 중앙에 일체로 형성된 투입구(10a)에 수직 방향으로 가이드관(11)이 연결 설치되는데 이 가이드관(11)은 전술한 연소실(10) 내부로 투입되는 목재연료와 공기가 원활하게 유입될 수 있게 가이드 하는 동시에 연소실(10) 내부로 유입되는 공기의 압력을 강화시키는 역할을 한다.

이때 가이드관(11)은 공기의 압력이 강화될 수 있게 상부에서 하부로 갈수록 점차 좁게 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 가이드관(11)의 상부에는 뚜껑(12)이 착탈 가능하게 설치되는데 이 뚜껑(12)은 전술한 연소실(10) 내부로 유입되는 공기의 유량을 조절하며 추후에 설명될 점화기(20)에 의해 연소되는 목재연료의 매연이 전술한 가이드관(11) 상부로 역류되는 것을 방지한다.

그리고 전술한 연소실(10)의 하부 일측에는 인출 가능하게 서랍식으로 설치되는 제1 수거함(13)이 구비되는데 이 제1 수거함(13)은 추후에 설명될 점화기(20)에 의해 연소된 목재 연료의 재를 수거하여 처리할 수 있게 한다.

또한, 전술한 연소실(10)에는 전술한 제1 수거함(13)에서 소정 이격하여 개폐 가능하게 설치되는 개폐도어(14)가 마련되는데 이 계패도어(14)는 전술한 연소실 내부에서 목재연료가 연소되는 상태에서도 목재연료를 지속적으로 공급할 수 있게 한다. 이와 같은 개폐도어(14)에는 별도의 공기조절기가 구비되어 폐쇄된 상태에서도 연소실 내부로 공기를 유입시킬 수 있다.

전술한 연소실(10)의 개폐도어(14)가 마련된 내측에 고정 설치되는 점화기(20)가 구비되는데 이 점화기(20)는 전술한 연소실(10)의 내부로 투입된 목재연료가 연소되어 열을 발생할 수 있도록 목재연료를 점화시키는 역할을 하는 것으로, 이와 같은 점화기(20)는 종래 기술에 따른 점화기(20)와 동일한 것으로 하여 중복되는 명세서의 설명은 생략하기로 한다.

그리고 전술한 연소실의 상부에는 펠릿 공급부(30)가 고정 설치되는데 이 펠릿 공급부(30)는 전술한 연소실 내부에 투입된 목재연료가 좀더 원활하게 점화할 수 있도록 펠릿을 자동으로 공급하는 동시에 목재연료가 떨어질 경우 비상시 대체연료로 사용할 수 있게 하는 역할을 한다.

이와 같은 펠릿 공급부(30)는 내부에 펠릿을 저장하며 전술한 연소실(10)의 상부에서 전술한 가이드관(11)과 연통 가능하게 고정 설치되는 펠릿 저장탱크(31)와, 전술한 펠릿 저장탱크(31) 내부에 저장된 펠릿을 연소실(10) 내부로 공급 가능하게 하는 조절마개(32)와, 전술한 펠릿 저장탱크(31) 일측에 고정 설치되어 전술한 조절마개(32)의 개폐 여부를 제어하는 제어박스(33)를 포함하여 이루어진다.

한편, 전술한 연소실(10)에서 소정 이격하여 고정 설치되는 열 저장탱크(40)가 구비되는데 이 열 저장탱크(40)는 열 전도성이 우수한 재질의 원통형 형상으로 전술한 점화기(20)의 작동에 의해 연소되는 목재연료에서 발생하는 매연과 열에너지를 저장하여 주변의 온도를 상승시키며, 매연이 연통으로 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.

이와 같은 열 저장탱크(40)에는 추후에 설명될 연결관(50)에 의해 연소실(10) 내부에서 연소된 목재연료에서 이송된 재를 수거하여 처리할 수 있도록 전술한 연소실(10)과 마찬가지로 하부에 인출 가능하게 서랍식으로 설치되는 제2 수거함(41)이 구비된다.

그리고 전술한 열 저장탱크(40)의 하부에는 개폐 가능한 예열도어(42)가 설치되는데 이 예열도어(42)는 전술한 연소실(10) 내부에서 목재연료의 점화가 좀더 원활하게 이루어질 수 있도록 목재연료의 점화 전에 토치 등과 같은 점화장치로 열 저장탱크(40)의 내부를 가열할 수 있게 한다. 즉, 전술한 연소실(10)의 내부에서 목재연료의 점화 전에 열 저장탱크(40)의 내부를 가열하면 추후에 설명될 연결관(50)으로 흡입력이 발생되어 연소실(10)에서 점화가 좀더 원활하게 이루어진다.

전술한 연소실(10)과 열 저장탱크(40)의 사이에는 연결관(50)이 연통 가능하게 고정 설치되는데 이 연결관(50)은 전술한 연소실(10)에서 점화기(20)에 의해 연소된 목재 연료에서 발생하는 매연과 열 에너지를 전술한 열 저장탱크(40)에 전달하는 역할을 한다.

이와 같은 연결관(50)에는 열 유도판(51)이 일체로 형성되는데 이 열 유도판(51)은 하프 파이프의 형상으로 전술한 열 저장탱크(40)의 내부에서 상향으로 40°내지 50°사이의 경사지게 돌출 형성된다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면 전술한 열 유도판(51)이 열 저장탱크(40)의 내부에서 상향으로 40°내지 50°사이의 경사지게 돌출 형성됨으로써, 전술한 연소실(10) 내부에서 연소된 목재 연료에서 발생하는 재가 열 저장탱크(40) 내부로 유입되는 것과 열 저장탱크(40)에 저장된 목재연료의 매연이 연소실(10) 내부로 역류되는 것을 방지하는 동시에 연소실(10) 내부에서 목재연료의 연소에 의해 발생하는 불꽃과 열 에너지가 전술한 열 저장탱크(40)의 상부로 확산되어 이동할 수 있도록 가이드 하는 것이다.

그리고 전술한 연결관(50)이 설치된 열 저장탱크(40)의 반대편에서 열 저장탱크(40)와 연통 가능하게 고정 설치되는 배출관(60)이 구비되는데 이 배출관(60)은 전술한 열 저장탱크(40)에 저장된 매연과 열 에너지를 외부로 배출시키는 역할을 한다.

이와 같은 배출관(60) 상에는 조절밸브(61)가 회동 가능하게 설치되는데 이때 조절밸브(61)는 전술한 열 저장탱크(40)에 저장된 매연과 열 에너지가 배출관(60)을 통해 외부로 이동되는 양을 조절하여 열 저장탱크(40)의 저장된 열에너지의 온도를 조절한다.

이하에는 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 축열식 화목 난방장치(1)의 전체적인 작동관계에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 연소실(10)에서 목재연료의 점화가 좀더 원활하게 이루어질 수 있도록 열 저장탱크(40)의 하부에 마련된 예열도어(42)를 개방하여 토치 등과 같은 점화장치로 열 저장탱크(40)의 내부를 가열한 후에 예열도어(42)를 폐쇄시킨다.

그런 다음 연소실(10) 상부에 위치한 뚜껑(12)를 탈거하여 가이드관(11)으로 목재연료와 공기를 투입시켜 목재연료를 연소실(10) 내부에 위치시킨 후에 개폐도어(14)를 개방하여 점화기(20)를 작동시킨다.

이때 연소실(10)에서 목재연료의 점화가 좀더 원활하게 이루어질 수 있도록 가이드관(11)에 연통 가능하게 설치되는 펠릿 공급부(30)를 작동시켜 연소실(10) 내부로 펠릿을 자동으로 공급한다.

그런 다음 점화기(20)의 작동에 의해 목재연료가 연소되면 목재연료의 연소에 의해서 발생되는 매연과 열에너지가 연결관(50)을 통해 열 저장탱크(40)의 내부로 이동된다. 이때 연결관(50)에는 열 유도판(51)이 일체로 형성되어 목재 연료에서 발생하는 불꽃과 열에너지를 열 저장탱크(40) 상부로 확산된다.

그런 다음 열 저장탱크(40)에 저장된 매연과 열 에너지는 주변의 온도를 상승시킨 후에 배출관(60)으로 이송되어 외부로 배출된다. 이때 배출관(60) 상에는 조절밸브(61)가 회동 가능하게 설치되어 열 저장탱크(40)에서 배출되는 매연과 열에너지의 열량을 조절할 수 있는 것이다.

1: 축열식 화목 난방장치 10: 연소실
10a: 투입구 11: 가이드관
12: 뚜껑 13: 제1 수거함
14: 개폐도어 20: 점화기
30: 펠릿 공급부 31: 펠릿 저장탱크
32: 조절마개 33: 제어박스
40: 열 저장탱크 41: 제2 수거함
42: 예열도어 50: 연결관
51: 열 유도판 60: 배출관
61: 조절밸브

Claims (4)

1. 내부에 목재연료와 공기가 투입하여 연소될 수 있도록 상부 중앙에 투입구가 형성되는 연소실;
   상기 연소실의 내부로 투입된 목재연료가 열을 발생할 수 있도록 목재 연료를 점화시키는 점화기;
   상기 연소실 상부에 고정 설치되어 연소실 내부에 투입된 목재연료가 원활하게 점화할 수 있도록 펠릿을 공급하는 펠릿 공급부;
   상기 점화기의 작동에 의해 연소되는 목재연료에서 발생하는 매연과 열에너지를 저장하여 주변의 온도를 상승시키는 열 저장탱크;
   상기 연소실에서 연소된 목재연료의 매연과 열에너지가 상기 열 저장탱크에 전달될 수 있도록 상기 연소실과 열 저장탱크의 하부 사이에서 연통 가능하게 설치되며, 상기 열 저장탱크에 저장된 목재연료의 매연이 상기 연소실로 역류되는 것을 방지하는 연결관; 및
   상기 연결관이 설치된 열 저장탱크의 반대편에서 상기 열 저장탱크와 연통 가능하게 고정 설치되어 상기 열 저장탱크에 저장된 매연을 외부로 배출시키는 배출관;을 포함하며,
   상기 연소실은,
   상기 투입구에 수직 방향으로 위치하여 유입되는 공기의 압력이 강화될 수 있게 하부로 갈수록 점차 좁게 형성되는 가이드관;
   상기 가이드관의 상부에서 위치하여 상기 연소실 내로 유입되는 공기의 유량을 조절하며 상기 연소실 내부에서 연소되는 목재연료의 매연이 상기 가이드관으로 역류되는 것을 방지하는 뚜껑;
   상기 연소실 일측 하부에서 상기 점화기에 의해 연소된 목재연료의 재를 수거하는 제1 수거함; 및
   상기 제1 수거함에서 소정 이격하여 상기 연소실 내부에 목재연료를 지속적으로 투입할 수 있게 하는 개폐도어;가
   설치되는 것을 특징으로 하는 축열식 화목 난방장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결관에는 상기 연소실 내부에서 연소된 목재연료에서 발생하는 불꽃과 열에너지가 상기 열 저장탱크의 상부로 이동할 수 있도록 열 유도판이 40°내지 50°사이에서 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 축열식 화목 난방장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 배출관 상에는 상기 열 저장탱크에 저장된 매연과 열에너지가 외부로 배출될 때 열량을 조절할 수 있도록 조절밸브가 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 축열식 화목 난방장치.

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