KR101917982B1 - 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아자고래의 구조를 개량하여 구들장에 열기가 골고루 전도되도록 함은 물론 구들의 내부에 장시간 체류 되도록 함으로써 열손실을 줄여 열효율성을 높이고, 이와 동시에 축열효율을 높여 구들을 장기간 따뜻하게 유지하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조에 관한 것이다.
본 발명의 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조는 외부화구와 내부화구의 상단에 외벽을 지지하고 높낮이를 조절하기 위한 이맛돌이 설치된 상부에 불목돌을 설치한 함실아궁이와, 상기 함실아궁이로부터 발생한 연기와 열기가 지나가는 다수개의 고래뚝과 고래턱을 아자형으로 설치하여 형성한 아자고래층과, 상기 아자고래층의 상부에 설치되는 구들장과, 상기 아자고래층의 하부에 축열효율을 높이기 위해 부토층을 깔아 설치한 제 1 축열층과, 상기 구들장의 상측에 주먹돌과 자갈을 깔아 설치한 제 2 축열층 및 마감층을 형성하여 상기 아자고래층을 통과한 열기가 구들장에 열을 전도한 다음 고래개자리를 지나 연도와 연결된 굴뚝대를 통해 외부로 배출되도록 이루어진 아자고래 온돌구조에 있어서, 상기 함실아궁이의 상부에 설치된 이맛돌을 불목돌과 이격되도록 간격을 두고 설치하되 함실아궁이의 내부쪽으로 돌출되게 설치하여 상기 이맛돌과 불목돌의 사이에 역류방지공간을 형성하고, 상기 아자고래층에는 함실아궁이와 고래턱의 사이 중간에 내부에 주먹돌과 자갈을 채워 축열부를 형성한 한 쌍의 제 1 고래뚝을 이격 설치하여 이의 중간에 한 줄의 직선줄 고래를 배치시키며, 상기 아자고래층의 제 1 고래뚝의 양측부에는 제 2 고래뚝을 간격을 두고 교차되게 배치하고, 또 외벽쪽 시근담에는 제 3 고래뚝이 제 2 고래뚝과 서로 어긋나게 지그재그로 배치되어 직선줄 고래의 좌우 양측에 두 줄의 S자형 고래가 설치되어 전체적으로 3줄 고래 구조로 이루어지고, 고래개자리로 넘어가는 고래턱의 양측에는 상기 3줄 고래를 통과한 열기가 배출되는 열기배출구가 좌우로 형성되며, 상기 고래개자리는 고래턱의 상면에서 외벽쪽 시근담까지 다수개의 열기배출구가 적정간격으로 관통된 덮개돌로 상하 구획되어 고래층과 직접 연통되는 상부의 제 1 고래개자리와, 상기 덮개돌의 열기배출구를 통해 제 1 고래개자리와 연통되고, 하측부의 연도와 연결되는 제 2 고래개자리의 2중 구조로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조 {Korean underfloor heating system with three heat flow line of Aja-Gorae}

본 발명은 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아자고래의 구조를 개량하여 구들장에 열기가 골고루 전도되도록 함은 물론 구들의 내부에 장시간 체류 되도록 함으로써 열손실을 줄여 열효율성을 높이고, 이와 동시에 축열효율을 높여 구들을 장기간 따뜻하게 유지하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조에 관한 것이다.

일반적으로 온돌구조는 방바닥에 구들장(돌)을 깔고, 아궁이에 불을 때서 구들장을 달구어 발생하는 복사열에 의해 방을 데워 난방하는 한국 고유의 난방방식이다.

이러한 재래식 온돌구조는 불을 때는 아궁이와, 상기 아궁이에서 나온 열기가 지나가면서 구들장을 달구는 열기 통로인 고래와, 상기 고래를 통과한 열기가 빨리 빠져나가는 것을 막는 고래턱 및 고래개자리와, 상기 고래개자리의 하측에 연기가 지나가는 연도와, 상기 연도를 통과한 연기를 외부로 배출시키는 굴뚝대로 구성된다.

그러나, 종래의 재래식 온돌구조는 금방 구들을 데워 짧은 시간에 방을 따뜻하게 하는 효과는 있지만, 온돌의 구조가 함실아궁이로부터 고래를 통해 연도와 연결된 굴뚝대로 바로 열려져 있으므로 열기가 연도와 굴뚝대를 통해 외부로 쉽게 배출됨으로써 열기의 이동경로가 짧아 고래의 내부에 오랫동안 체류하지 못해 축열효율이 떨어지는 문제가 있었으며, 이로 인해 열손실이 커져 열효율성이 떨어지는 문제가 있었다.

특히 종래의 재래식 온돌구조는 고래개자리가 연도와 바로 연결된 구조로 이루어져 있으므로 고래를 지난 열기가 고래개자리에서 체류하지 못하고 연도를 통해 굴뚝대로 바로 빠져나가게 됨으로써 축열효율이 떨어지는 문제가 있었고, 또 함실아궁이가 위치한 아랫목에서는 열전도가 빨라 금방 데워지며, 고래턱이 위치한 윗목에서는 방의 구석구석까지 열기가 충분히 전달되지 못하게 됨으로써 방 전체를 골고루 데우는 데는 한계가 있어 열전도와 열효율성이 떨어지는 문제가 있었다.

또한, 종래의 재래식 온돌구조는 아궁이에 불을 지필 때 와류현상으로 인해 내부의 화염이 아궁이 밖으로 갑자기 배출되는 역류가 발생함으로써 화상이나 화재의 위험을 야기시켰고, 무엇보다도 화염이 완전히 연소되지 못하고 아궁이 밖으로 역류됨으로써 구들 내부로 유입되는 열량이 부족하여 열효율이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 아자고래 온돌구조의 고래 구조를 개량하여 열기가 방 구석구석까지 골고루 전달되도록 함과 동시에 고온의 열기가 구들의 외부로 쉽게 유출되는 것을 막아 장시간 체류되도록 함으로써 축열효율을 높임은 물론 열손실을 최소화하여 열효율성을 극대화시키는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 함실아궁이에 불을 지필 때 발생하는 와류현상에 의해 화염이 아궁이의 바깥으로 역류하는 것을 방지하여 열기와 가스를 아궁이의 내부에서 완전히 연소되도록 재처리함으로써 부상이나 화재의 위험을 줄이고, 특히 더 많은 열기를 구들의 내부로 유입시켜 열손실을 줄임으로써 열효율성을 높이는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조를 제공하는 데 있다.

본 발명은 이와같은 목적을 달성하기 위한 수단으로, 외부화구와 내부화구의 상단에 외벽을 지지하고 높낮이를 조절하기 위한 이맛돌이 설치된 상부에 불목돌을 설치한 함실아궁이와, 상기 함실아궁이로부터 발생한 연기와 열기가 지나가는 다수개의 고래뚝과 고래턱을 아자형으로 설치하여 형성한 아자고래층과, 상기 아자고래층의 상부에 설치되는 구들장과, 상기 아자고래층의 하부에 축열효율을 높이기 위해 부토층을 깔아 설치한 제 1 축열층과, 상기 구들장의 상측에 주먹돌과 자갈을 깔아 설치한 제 2 축열층 및 마감층을 형성하여 상기 아자고래층을 통과한 열기가 구들장에 열을 전도한 다음 고래개자리를 지나 연도와 연결된 굴뚝대를 통해 외부로 배출되도록 이루어진 아자고래 온돌구조에 있어서,
상기 함실아궁이의 상부에 설치된 이맛돌을 불목돌과 이격되도록 간격을 두고 설치하되 함실아궁이의 내부쪽으로 돌출되게 설치하여 상기 이맛돌과 불목돌의 사이에 역류방지공간을 형성하고, 상기 아자고래층에는 함실아궁이와 고래턱의 사이 중간에 내부에 주먹돌과 자갈을 채워 축열부를 형성한 한 쌍의 제 1 고래뚝을 이격 설치하여 이의 중간에 한 줄의 직선줄 고래를 배치시키되 상기 아자고래층의 제 1 고래뚝의 양측부과 외벽측 시근담에 서로 어긋나게 지그재그로 배치한 제2고래뚝과 제3고래뚝에 의해 직선줄 고래의 좌우 양측에 형성된 2줄의 S자형 고래와 함께 전체적으로 3줄 고래 구조를 형성하며, 상기 고래개자리로 넘어가는 고래턱의 양측에는 상기 3줄 고래를 통과한 열기가 배출되는 열기배출구가 좌우로 형성되며, 상기 고래개자리는 고래턱의 상면에서 외벽쪽 시근담까지 다수개의 열기배출구가 적정간격으로 관통된 덮개돌로 상하 구획되어 고래층과 직접 연통되는 상부의 제 1 고래개자리와, 상기 덮개돌의 열기배출구를 통해 제 1 고래개자리와 연통되고, 하측부의 연도와 연결되는 제 2 고래개자리의 2중 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조를 제공한다.

상기 직선줄 고래의 폭은 함실아궁이 쪽은 넓게 하고, 고래턱쪽으로 갈수록 좁아지도록 구성되어 열기의 유입이 용이하고, 배출을 빠르게 하여 열전도가 취약한 윗목에도 열전도 효율을 높임으로써 구들장을 빨리 데울 수 있도록 이루어짐을 특징으로 하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조를 제공한다.

상기 직선줄 고래와 S자형 고래의 높이는 아랫목의 함실아궁이 쪽은 높게 하고, 윗목의 고래턱 쪽은 낮게 형성하여 아랫목에서 윗목으로 상향 경사진 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조를 제공한다.

상기 제 1 고래뚝과 제 2 고래뚝의 교착부에는 축열효율을 높임과 동시에 S자형 고래를 지나는 열기의 흐름을 원활히 하기 위해 소성벽돌을 축조한 보조축열부가 형성됨을 특징으로 하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조를 제공한다.

상기 외벽의 내측면과 외벽쪽 시근담의 상면에 올려지는 구들장의 사이를 일정간격 이격시켜 공간을 형성한 다음, 마른 흙이나 모래로 채워 제 1 단열층을 형성하여 하부의 고래층으로부터 올라오는 연기의 유입을 방지함과 동시에 단열효율을 더욱 높일 있도록 이루어짐을 특징으로 하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조를 제공한다.

상기 함실아궁이의 불목돌과 구들장의 사이를 일정간격 이격시켜 공간을 형성한 다음, 쇠기돌을 깔아 제 2 단열층을 형성하여 함실아궁이로부터 올라오는 열기의 전도율을 낮춤과 동시에 분산시킬 수 있도록 이루어짐을 특징으로 하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조를 제공한다.

이와같은 본 발명은 함실아궁이로부터 유입되는 고온의 열기를 구들 내부에 장기간 체류시킴으로써 축열효율를 높여 장기간 보온을 유지함은 물론 열손실을 줄여 연료의 효율성을 향상시키는 효과가 있으며, 이와 동시에 고온의 열기를 구들에 골고루 전도함으로써 방 구석구석까지 고루 따뜻하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 함실아궁이에 불을 지필 때 발생하는 와류현상에 의해 화염이 아궁이의 바깥으로 다시 역류되는 것을 방지함으로써 화상이나 화재의 위험을 막는 효과가 있고, 특히 더 많은 열기를 구들의 내부로 유입시킴으로써 열손실을 줄여 열효율성을 극대화시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 종 단면도.
도 2는 본 발명의 아자고래 구조의 평면도.
도 3은 도 2의 고래구조의 일부 확대도.
도 4는 도 1의 " A " 부 확대도.
도 5는 도 1의 " B " 부 확대도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 아자고래 구조의 평면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 외부화구(1)와 내부화구(2)의 상단에 외벽(3)을 지지하고 높낮이를 조절하기 위한 이맛돌(4)이 설치된 상부에 불목돌(5)을 설치한 함실아궁이(6)와, 상기 함실아궁이(6)로부터 발생한 연기와 열기가 지나가는 다수개의 고래뚝(7)과 고래턱(8)을 아자형으로 설치하여 형성한 아자고래층(9)과, 상기 아자고래층(9)의 상부에 설치되는 구들장(10)과, 상기 아자고래층(9)의 하부에 축열효율을 높이기 위해 부토층을 깔아 설치한 제 1 축열층(11)과, 상기 구들장(10)의 상측에 주먹돌과 자갈을 깔아 설치한 제 2 축열층(12) 및 마감층(13)을 형성하여 상기 아자고래층(9)을 통과한 열기가 구들장(10)에 열을 전도한 다음 고래개자리(14)를 지나 연도(15)와 연결된 굴뚝대(16)를 통해 외부로 배출되도록 이루어진 아자고래 온돌구조(100)에 있어서,
상기 함실아궁이(6)의 상부에 설치된 이맛돌(4)을 불목돌(5)과 이격되도록 간격을 두고 설치하되 함실아궁이(6)의 내부쪽으로 돌출되게 설치하여 상기 이맛돌(4)과 불목돌(5)의 사이에 역류방지공간(17)을 형성하고, 상기 아자고래층(9)에는 함실아궁이(6)와 고래턱(8)의 사이 중간에 내부에 주먹돌과 자갈을 채워 축열부(18)를 형성한 한 쌍의 제 1 고래뚝(19)을 이격 설치하여 이의 중간에 한 줄의 직선줄 고래(20)를 배치시키되 상기 아자고래층(9)의 제 1 고래뚝(19)의 양측부과 외벽측 시근담에 서로 어긋나게 지그재그로 배치한 제2고래뚝과 제3고래뚝에 의해 직선줄 고래의 좌우 양측에 형성된 2줄의 S자형 고래와 함께 전체적으로 3줄 고래 구조를 형성하며, 상기 고래개자리(14)로 넘어가는 고래턱(8)의 양측에는 상기 3줄 고래를 통과한 열기가 배출되는 열기배출구(26)가 좌우로 형성되며, 상기 고래개자리(14)는 고래턱(8)의 상면에서 외벽(3)쪽 시근담(23)까지 다수개의 열기배출구(26)가 적정간격으로 관통된 덮개돌(27)로 상하 구획되어 고래층(9)과 직접 연통되는 상부의 제 1 고래개자리(28)와, 상기 덮개돌(27)의 열기배출구(26)를 통해 제 1 고래개자리(28)와 연통되고, 하측부의 연도(15)와 연결되는 제 2 고래개자리(29)의 2중 구조로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 고래뚝(19)과 제 2 고래뚝(22)의 교착부에는 축열효율을 높임과 동시에 S자형 고래(25)를 지나는 열기의 흐름을 원활히 하기 위해 소성벽돌을 축조한 보조축열부(21)가 형성된다.

상기 직선줄 고래(20)의 폭은 함실아궁이(6)쪽은 넓게 하고, 고래턱(8)쪽으로 갈수록 좁아지도록 구성되어 열기의 유입이 용이하고, 배출을 빠르게 하여 열전도가 취약한 윗목에도 열전도 효율을 높임으로써 구들장(10)을 빨리 데울 수 있도록 이루어져 있다.

상기 S자형 고래(25)의 폭은 함실아궁이(6)쪽은 넓게 하고, 고래(8)턱의 양측부의 열기배출구(26)의 폭은 좁게 하여 열기의 배출을 용이하게 함과 동시에 열전도가 취약한 윗목에도 열전도효율을 높일 수 있도록 이루어진다.

상기 직선줄 고래(20)와 S자형 고래(25)의 높이는 열기의 흐름을 원활히 할 수 있도록 아랫목의 함실아궁이(6) 쪽은 높게 하고, 윗목의 고래턱(8) 쪽은 낮게 형성하여 아랫목에서 윗목으로 상향 경사진 구조로 이루어진다.

상기 제 1 축열층(11)과 제 2 축열층(12)은 내부에 맥반석이나 운모 또는 게르마늄 재질의 주먹돌을 깔아 설치되어 건강에 유익함을 제공함은 물론 구들의 축열효율을 더욱 높일 수 있도록 이루어진다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 외벽(3)의 내측면과 시근담(23)의 상면에 올려지는 구들장(10)의 사이를 일정간격 이격시켜 공간을 형성한 다음, 마른 흙이나 모래로 채워 제 1 단열층(30)을 형성함으로써 하부의 고래층(9)으로부터 올라오는 연기의 유입을 방지함과 동시에 단열효율을 더욱 높일 있도록 이루어진다.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 함실아궁이(6)의 불목돌(5)과 구들장(10)의 사이를 일정간격 이격시켜 공간을 형성한 다음, 쇠기돌(31)을 깔아 제 2 단열층(32)을 형성하여 함실아궁이(6)로부터 올라오는 열기의 전도율을 낮춤과 동시에 분산시킬 수 있도록 이루어진다.

또한, 본 발명은 다른 실시 예로서 도 6에 도시된 바와 같이, 도 2의 아자고래 구조에서 제 2 고래뚝(22)과 제 3 고래뚝(24)의 끝단을 열기의 배출방향으로 경사지게 형성하여 이를 통과하는 열기와 연기의 흐름을 더욱 용이하게 한 구조로도 실시 가능하다.

도면 중 미설명 부호 33은 경사면이고, 34는 지면에서 올라오는 습기 및 냉기를 막기 위한 습기차단부이며, 35는 굴뚝개자리이고, 36은 이맛돌(4)을 불목돌(5)과 이격시켜 간격을 유지하기 위한 고임돌이며, 화살표는 열기와 연기의 흐름 방향을 나타낸다.

이와 같이 된 본 발명의 아자고래 온돌구조(100)는 함실아궁이(6)에서 발생한 열기와 연기가 고래를 지나면서 구들장(10)에 열을 전도하여 데운 후 고래턱(8)과 고래개자리(14)를 지나 연도(15)와 연결된 굴뚝대(16)를 통해 외부로 배출되는 종래의 재래식 온돌구조를 개량하여 함실아궁이(6)로부터 유입되는 고온의 열기를 구들 내부에 장기간 체류토록 함으로써 축열효율를 높여 장기간 보온을 유지하고, 이와 동시에 열손실을 줄여 열효율성을 향상시킨 것에 특징이 있는 것으로, 보다 구체적으로는 함실아궁이(6)로부터 고래개자리(14)와 연도(15)로 연결되는 고래층(9)의 구조를 구들의 중앙에 배치되는 직선줄 고래(20)를 배치하고, 상기 직선줄 고래(20)를 형성하는 제 1 고래뚝의 내부에는 주먹돌과 자갈을 채워 축열부(18)를 형성하며, 고래뚝(7)의 교착부에는 소성벽돌을 축조하여 보조축열부(21)를 형성하고, 또 직선줄 고래(20)의 양측에 고래뚝(7)을 지그재그 배치하여 두 줄의 S자형 고래(25)를 형성하여 전체적으로 3줄 고래 구조로 구성하고, 고래개자리(14)로 넘어가는 고래턱(8)쪽에서는 양측단으로 열기배출구(26)를 형성한 좌우 2줄 고래로 이루어짐으로써 열기가 쉽게 외부로 배출되지 않고 고래층(9)의 내부에 장기간 체류되도록 하여 축열효율을 높임과 동시에 열손실을 줄여 열효율성을 극대화시킨 것이다.

여기서, 아자 고래층(9)은 윗목의 고래턱(8)까지 직선으로 가는 직선줄 고래(20)가 윗목으로 갈수록 좁아지는 구조로 이루어져 있으므로 함실아궁이(6)로부터 유입되는 고온의 열기는 직선줄 고래(20)에 유입되어 윗목의 고래턱(8)쪽으로 유동하여 이동하게 되면서 직선줄 고래(20)의 내부에 가두어져 오랫동안 체류하게 됨으로써 축열효율을 더욱 높이게 되며, 더욱이 직선줄 고래(20)를 형성하는 제 1 고래뚝의 내부에는 주먹돌과 자갈을 채워 축열부(18)를 형성하였으므로 내부에 체류하는 열기가 축열부(18)에 전도되어 축열됨으로써 축열효율을 더욱 높임과 동시에 열손실을 줄여 열효율성을 높이게 된다.

또한, 직선줄 고래(20)의 좌우에 형성된 두 줄의 S자형 고래(25)는 제 2 고래뚝(22)과 제 3 고래뚝(24)을 서로 어긋나게 지그재그로 배치하여 아(亞)자모양의 굴절을 준 S자형 고래(25)로 이루어져 있으므로 함실아궁이(6)로부터 유입되는 고온의 열기는 고래턱(8)으로 바로 빠지지 않고 제 2 고래뚝(22)과 제 3 고래뚝(24)의 사이를 지그재그로 유동하면서 이의 사이에 체류하게 되고, 이 과정에서 열기가 구들장(10)에 전도되면서 구들을 데우게 되며, 이와 동시에 열기가 S자형 고래(25)의 내부에 장기간 가두어져 체류하게 됨으로써 축열효율을 높여 장기간 보온을 유지할 수 있게 된다.

이때, 아자고래층(9)의 하부와 구들장(10)의 상부에 형성된 제 1 축열층(11)과 제 2 축열층(12)은 내부에 축열효율을 높일 수 있도록 맥반석이나 운모 또는 게르마늄 재질의 주먹돌을 깔아 형성되어 있고, 또 S자형 고래(25)는 지그재그 형상으로 굴절됨과 동시에 제 1 고래뚝(19)의 내부에 주먹돌과 자갈을 채워 축열부(18)를 형성하고, 제 2 고래뚝(22)의 양 측부에는 소성벽돌을 쌓아 내부가 빈 보조축열부(21)를 형성함으로써 고래층(9)을 지나가는 고온의 열기가 멀리까지 전달되어 구들장(10)의 구석구석까지 전도됨과 동시에 고래층(9)의 내부에 장시간 체류하게 되고, 이와 동시에 축열부(18)와 보조축열부(21)에 열을 전도하게 됨으로써 축열효율을 더욱 높이게 됨은 물론 열기가 구들장(10) 전체에 골고루 전달되어 열손실을 줄이고 열효율을 높일 수 있게 되며, 특히 두 줄의 S자형 고래(25)와 직선줄 고래(20)로 진행하던 열기가 윗목의 고래턱(8)에서 만나 남은 열기를 공유한 후 고래턱(8)의 양측 코너를 돌아 두 줄 고래로 진행하면서 남은 폐열을 모두 구들장(10)에 전도한 다음, 한 줄 연도(15)를 따라 굴뚝대(16)으로 나가게 되면서 더욱 많을 열을 축열시키게 됨으로써 재래구들에 비해 축열효율을 더욱 높일 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시 예로서 직선줄 고래(20)의 폭은 함실아궁이(6)의 열기가 유입되는 입구, 즉 아랫목쪽을 약 150mm 이내로 했을 때 윗목의 고래턱(8) 쪽은 이보다 작은 약 100mm 정도로 좁게 하여 지나가는 열기를 가둠으로써 함실아궁이(6)로부터 유입되는 높은 온도의 열기를 축열하여 열전달 효율을 높임으로써 윗목을 빨리 데우는 효과를 얻을 수 있으며, 또 S자형 고래(25)의 폭을 300mm 으로 넓게 하였을 때 고래턱(8) 양측의 열기배출구(26)는 고래(25)의 폭보다 작은 250mm 이내의 좁아지는 구조로 구성하게 되면, 직선줄 고래(20)와 S자형 고래(25)를 빠져 나온 열기는 고래턱(8)의 양측의 열기배출구(26)를 지나 제 1 고래개자리(28)로 넘어가면서 대류현상과 베르누이 효과를 최대화시켜 열 전도효율을 더욱 높일 수 있게 되며, 이로 인해 구들장(10)의 온도를 빨리 올릴 수 있게 됨은 물론 축열효율을 높여 장시간 보온을 유지할 수 있게 된다.

여기서, 직선줄 고래(20)의 폭은 전술한 실시 예에 한정되지 않고 다양하게 변경이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시 예로서 고래높이를 아랫목의 함실아궁이(6) 쪽은 300mm 전후로 높게 형성하고, 윗목의 고래턱(8) 쪽은 200mm 전후로 낮게 형성하여 아랫목에서 윗목으로 상향 경사지게 형성하게 되면 빨리 데워지는 아랫목과 윗목의 온도 편차를 줄여 열기가 골고루 전달됨으로써 윗목까지 골고루 따뜻하게 데울 수 있게 되며, 여기서 직선줄 고래(20)와 S자형 고래(25)의 높이는 상기한 실시 예에 한정하지 않고 다양하게 변경이 가능하다.

한편, 재래구들의 고래턱(8)은 구들장(10)을 바치는 고임돌 부분을 제외하고는 모두 열려 있으므로 방 내부에 체류해야 할 열기가 굴뚝대(16)로 바로 빠져나가게 됨으로써 축열효율가 떨어지는 문제가 있었으나 본 발명은 아자 형상의 세 줄 고래가 지그재그로 형성되고, 또 고래턱(8)에서 열기의 흐름이 지연되도록 이루어져 있으므로 고래층(9)을 지나가는 작은 열기라도 손쉽게 외부로 빠져나가지 않게 함으로써 축열효율을 더욱 높일 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이 제 2 고래뚝(22)과 제 3 고래뚝(24)의 끝단을 열기의 배출방향으로 경사지게 형성하게 되면 연기나 열기가 직선줄 고래(20)와 S자형 고래(25)를 통해 이동할 때 흐름이 원활히 이루어짐으로써 연기에 포함된 이물질에 의해 고래가 막히는 문제를 방지할 수 있으며, 이뿐만 아니라 윗목과 아랫목의 온도 편차를 줄일 수 있으므로 구들장(10)을 골고루 따뜻하게 할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 고래개자리(14)의 구조를 고래턱(8)의 상면에서 외벽(3)쪽 시근담(23)까지 덮개돌(27)을 깔아 상부에 형성한 제 1 고래개자리(28)와 이의 하측에 연도(15)와 연결되는 제 2 고래개자리(29)의 2 중 구조로 형성하고, 또 덮개돌(27)에는 다수개의 열기배출구(26)가 적정간격으로 관통되어 열기와 연기가 이를 통해 연도(15)로 빠져나갈 수 있도록 이루어져 있으므로 열기가 굴뚝대(16)로 바로 빠져나가지 않고 제 1 고래개자리(28)와 제 2 고래개자리(29)에서 잠시 체류하게 되면서 구들장(10)에 더욱 많은 열을 전도하게 된다.

한편, 본 발명은 함실아궁이(6)의 구조를 개량하여 열효율을 더욱 높인 것에 특징이 있는데, 이는 함실아궁이(6)에 이맛돌(4)을 불목돌(5)로부터 일정간격 이격시켜 역류방지공간(17)을 형성함으로써 불을 지필 때 함실아궁이(6)에 발생하는 와류현상에 의해 화염이 아궁이(6)의 바깥쪽으로 역류하는 것을 방지하여 화상이나 화재의 위험을 막을 수 있게 되고, 특히 불완전하게 연소되는 가스나 연기가 아궁이(6)의 내부에서 완전히 연소되도록 재처리하여 더 많은 열기를 구들의 내부로 유입시킴으로써 열손실을 줄여 열효율성을 더욱 높일 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 아자고래의 구조를 더욱 다양하게 개량함으로써 축열효율을 더욱 높일 수 있게 하였는데, 이는 기초공사시 비닐 등으로 이루어진 습기차단부(30)를 설치함으로써 지면에서 올라오는 습기와 냉기의 침입을 막아 축열효율과 보온효과를 더욱 높일 수 있게 되며, 또 본 발명의 실시 예로서 외벽(3)의 내측면과 외벽(3)쪽 시근담(23)의 상면에 올려지는 구들장(10)의 가장자리 사이에는 약 50mm의 이격시켜 공간을 형성하고, 마른 흙이나 모래로 채워 제 1 단열층(30)을 형성함으로써 고래층(9)의 연기가 올라오는 것을 막을 수 있게 하였고, 이뿐만 아니라 제 1 단열층(30)이 형성됨으로 인해 외벽(3)쪽에서 들어오는 냉기나 아자고래층(9)의 내부 열기가 외벽(3)을 통해 외부로 전도되는 것을 막아 단열효율을 높여 보온효과를 더욱 높일 수 있게 되고, 특히 함실아궁이(6)에는 외부(1) 및 내부화구(2)의 이중문을 설치하여 불을 때는 과정에서 열기가 외부로 손실되는 것을 방지함으로써 열손실을 줄여 연료의 효율성을 더욱 극대화시킬 수 있게 된다.

한편, 재래구들은 함실아궁이(6) 위에 위치하는 구들장(10)을 단순히 두꺼운 한 장의 돌을 올려 설치하였으므로 함실아궁이(6)의 열이 직접적으로 아랫목의 구들장(10)에 먼저 전도됨으로써 타는 경우가 종종 발생하였지만, 본 발명은 실시 예로서 제 2 축열층(12)의 두께를 아랫목이 욋목보다 3배 정도 두껍게 함과 동시에 함실아궁이(6) 위에는 열에 강한 100mm 두께의 불목돌(5)을 반경 1m 이상 깔고 그 위에 구들장(10)을 이중으로 깔아 설치하되 이의 사이를 약 20mm 간격을 두고 이격시킨 다음, 내부에 쇠기돌(31)을 깔아 제 2 단열층(32)을 형성함으로써 함실아궁이(6)로부터 올라오는 고온의 열기를 분산시킴과 동시에 구들장(10)에 직접 전달되는 열전도율을 낮추어 아랫목이 타는 문제를 해소하였다.

이와 같이 본 발명은 함실아궁이(6)로부터 유입되는 고온의 열기를 구들 내부에 장기간 체류시킴으로써 축열효율를 높여 장기간 보온을 유지함은 물론 열손실을 줄여 연료의 효율성을 향상시키는 효과가 있으며, 이와 동시에 고온의 열기를 구들에 골고루 전도함으로써 방 구석구석까지 고루 따뜻하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 굴뚝대(16)나 아궁이(6)를 통해 아자고래 온돌구조(100)의 내부로 유입되는 습기와 냉기의 침입을 방지함으로써 열손실을 줄임과 동시에 연료의 효율성을 극대화시키는 효과가 있으며, 이뿐만 아니라 함실아궁이(6)에 불을 지필 때 발생하는 와류현상에 의해 화염이 아궁이(6)의 바깥으로 다시 역류되는 것을 방지함으로써 화상이나 화재의 위험을 막는 효과와 함께 더 많은 열기를 구들의 내부로 유입시킴으로써 열손실을 줄여 열효율성을 극대화시키는 효과가 있다.

1 : 외부 화구 2 : 내부 화구 3 : 외벽 4 : 이맛돌 5 : 불목돌 6 : 함실아궁이 7 : 고래뚝 8 : 고래턱 9 : 아자고래층 10 : 구들장 11 : 제 1 축열층 12 : 제 2 축열층 13 : 마감층 14 : 고래개자리 15 : 연도 16 : 굴뚝대 17 : 역류방지공간 18 : 축열부 19 : 제 1 고래뚝 20 : 직선줄 고래 21 : 보조축열부 22 : 제 2 고래뚝 23 : 시근담 24 : 제 3 고래뚝 25 : S자형 고래 26 : 열기배출구 27 : 덮개돌 28 : 제 1 고래개자리 29 : 제 2 고래개자리 30 : 제 1 단열층 31 : 쇠기돌 32 : 제 2 단열층 33 : 경사면 34 : 습기차단부 35 : 굴뚝개자리 36 : 고임돌 100 : 아자고래 온돌구조

Claims (6)

1. 외부화구(1)와 내부화구(2)의 상단에 외벽(3)을 지지하고 높낮이를 조절하기 위한 이맛돌(4)이 설치된 상부에 불목돌(5)을 설치한 함실아궁이(6)와, 상기 함실아궁이(6)로부터 발생한 연기와 열기가 지나가는 다수개의 고래뚝(7)과 고래턱(8)을 아자형으로 설치하여 형성한 아자고래층(9)과, 상기 아자고래층(9)의 상부에 설치되는 구들장(10)과, 상기 아자고래층(9)의 하부에 축열효율을 높이기 위해 부토층을 깔아 설치한 제 1 축열층(11)과, 상기 구들장(10)의 상측에 주먹돌과 자갈을 깔아 설치한 제 2 축열층(12) 및 마감층(13)을 형성하여 상기 아자고래층(9)을 통과한 열기가 구들장(10)에 열을 전도한 다음 고래개자리(14)를 지나 연도(15)와 연결된 굴뚝대(16)를 통해 외부로 배출되도록 이루어진 아자고래 온돌구조(100)에 있어서,
   상기 함실아궁이(6)의 상부에 설치된 이맛돌(4)을 불목돌(5)과 이격되도록 간격을 두고 설치하되 함실아궁이(6)의 내부쪽으로 돌출되게 설치하여 상기 이맛돌(4)과 불목돌(5)의 사이에 역류방지공간(17)을 형성하고, 상기 아자고래층(9)에는 함실아궁이(6)와 고래턱(8)의 사이 중간에 내부에 주먹돌과 자갈을 채워 축열부(18)를 형성한 한 쌍의 제 1 고래뚝(19)을 이격 설치하여 이의 중간에 한 줄의 직선줄 고래(20)를 배치시키되 상기 아자고래층(9)의 제 1 고래뚝(19)의 양측부과 외벽측 시근담(23)에 서로 어긋나게 지그재그로 배치한 제2고래뚝(22)과 제3고래뚝(24)에 의해 직선줄 고래(20)의 좌우 양측에 형성된 2줄의 S자형 고래(25)와 함께 전체적으로 3줄 고래 구조를 형성하며, 상기 고래개자리(14)로 넘어가는 고래턱(8)의 양측에는 상기 3줄 고래를 통과한 열기가 배출되는 열기배출구(26)가 좌우로 형성되며, 상기 고래개자리(14)는 고래턱(8)의 상면에서 외벽(3)쪽 시근담(23)까지 다수개의 열기배출구(26)가 적정간격으로 관통된 덮개돌(27)로 상하 구획되어 고래층(9)과 직접 연통되는 상부의 제 1 고래개자리(28)와, 상기 덮개돌(27)의 열기배출구(26)를 통해 제 1 고래개자리(28)와 연통되고, 하측부의 연도(15)와 연결되는 제 2 고래개자리(29)의 2중 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조.
2. 제 1항에 있어서, 직선줄 고래(20)의 폭은 함실아궁이(6)쪽은 넓게 하고, 고래턱(8)쪽으로 갈수록 좁아지도록 구성되어 열기의 유입이 용이하고, 배출을 빠르게 하여 열전도가 취약한 윗목에도 열전도 효율을 높임으로써 구들장(10)을 빨리 데울 수 있도록 이루어짐을 특징으로 하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조.
3. 제 1항에 있어서, 직선줄 고래(20)와 S자형 고래(25)의 높이는 아랫목의 함실아궁이(6) 쪽은 높게 하고, 윗목의 고래턱(8) 쪽은 낮게 형성하여 아랫목에서 윗목으로 상향 경사진 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조.
4. 제 1항에 있어서, 제 1 고래뚝(19)과 제 2 고래뚝(22)의 교착부에는 축열효율을 높임과 동시에 S자형 고래(25)를 지나는 열기의 흐름을 원활히 하기 위해 소성벽돌을 축조한 보조축열부(21)가 형성됨을 특징으로 하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조.
5. 제 1항에 있어서, 외벽(3)의 내측면과 외벽(3)쪽 시근담(23)의 상면에 올려지는 구들장(10)의 사이를 일정간격 이격시켜 공간을 형성한 다음, 마른 흙이나 모래로 채워 제 1 단열층(30)을 형성하여 하부의 고래층(9)으로부터 올라오는 연기의 유입을 방지함과 동시에 단열효율을 더욱 높일 있도록 이루어짐을 특징으로 하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조.
6. 제 1항에 있어서, 함실아궁이(6)의 불목돌(5)과 구들장(10)의 사이를 일정간격 이격시켜 공간을 형성한 다음, 쇠기돌(31)을 깔아 제 2 단열층(32)을 형성하여 함실아궁이(6)로부터 올라오는 열기의 전도율을 낮춤과 동시에 분산시킬 수 있도록 이루어짐을 특징으로 하는 아자 세줄고래 구조의 축열식 온돌구조.

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