KR101920568B1

KR101920568B1 - 난방기용 포터블 발전기

Info

Publication number: KR101920568B1
Application number: KR1020170103637A
Authority: KR
Inventors: 김희태; 강수진; 송인영
Original assignee: 김희태
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2017-08-16
Publication date: 2019-02-08

Abstract

본 발명은 난방기 일측에 구비된 열기배출구와 결합하여 열을 제공받아 발전하는 난방기용 포터블 발전기에 있어서, 상기 열기배출부와 내부가 연통하고 제공받은 열로 유체를 가열하여 기화시키는 기화수단과, 상기 기화수단에서 기화된 유체를 공급받아 일측이 회전하여 발전하는 발전수단과, 상기 발전수단에서 생산한 전기를 축전하는 축전수단과, 상기 기화수단 내부로 유체를 선택적으로 공급하는 유체공급수단과, 상기 축전수단에 축전된 전기를 외부로 공급하는 전원공급부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

난방기용 포터블 발전기 {Portable generator for radiators}

본 발명은 난방기용 포터블 발전기에 관한 것으로, 소형화하여 필요한 장소에 쉽게 이동 및 설치 가능하며 난방기 일측에 연결되어 폐열을 활용한 발전이 가능하도록 한 난방기용 포터블 발전기에 관한 것이다.

본 발명은 발생한 전기를 저장하고 저장된 전기를 외부로 공급할 수 있도록 구성하여 난방기의 점화 및 운전, 소형가전 전원공급, 휴대폰 충전 등이 가능하도록 한 난방기용 포터블 발전기에 관한 것이다.

본 발명은 배출구쪽에 설치되어 난방 소음을 줄일 수 있게 되어 발전, 축전, 전원공급 및 소음기 역할을 모두 수행할 수 있도록 한 난방기용 포터블 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 캠핑이나, 낚시, 등산, 골프 등 주로 야외에서 이루어지는 각종 레저 활동시에는 추위를 극복하기 위하여 모닥불을 피우거나, 난로를 이용하여 난방을 하게 되는데, 모닥불의 경우 화재 발생의 위험으로 인해 사용이 제한되고 있다.

이에 따라 가스를 이용하여 발열하는 난로가 많이 사용되고 있다. 그러나 가스난로의 경우 연속적으로 공급하기 위한 배관 설치가 어려우므로 가스가 채워진 가스통을 수시로 교체해주어야 하는 불편함이 있다.

예컨대, 대한민국 등록특허 제10-1436280호에는 도 1과 같이 소형 가스통을 수용하여 가스를 점화시킴으로써 난방이 가능하도록 한 휴대용 가스 난로가 개시되어 있다.

상기 기술의 경우 휴대 및 사용이 간편한 장점은 있으나, 가스의 양이 소량이어서 난방 시간이 짧고, 난방 영역이 좁아 다수의 사람이 사용하기에는 난방능력이 부족한 문제점이 있다.

한편 전기를 이용한 전열기의 경우 전기 공사가 필수적으로 요구되며, 골프장과 같이 넓은 영역의 경우 공사 비용 증가를 초래하여 바람직하지 못하다.

이에 따라 대한민국 공개특허 제10-2016-0005466호에는 도 2와 같이 화실(火室)이 형성되어 장작 등의 연료를 태움으로써, 난방, 요리 및 캠프파이어 등의 다양한 용도로 사용할 수 있도록 캠핑난로가 개시되어 있다.

그리고 대한민국 등록특허 제10-1205642호에는 도 3과 같이 전기 등의 동력을 사용하지 않고 펠릿을 포함한 연소물을 연소시켜 난방할 수 있도록 한 무동력 난로가 개시되어 있다.

그러나, 상기 기술들은 연소시 연기를 발생하는 연료를 사용하므로 환경을 오염시켜 바람직하지 못하다.

또한 상기한 종래 기술들은 전기를 사용하지 않아 저렴한 비용으로 사용할 수 있는 이점이 있기는 하나, 난방이나 요리 등 열을 직접적으로 활용한 사용 용도에만 적용되어 활용도가 낮은 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 이동이 가능하도록 소형화되어 종래 기술들과 연동함으로써 전기를 생산 및 축전하여 사용자에게 전기를 공급할 수 있도록 한 선행 자료는 전무한 실정이다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 소형화하여 필요한 장소에 쉽게 이동 및 설치 가능하며, 난방기 일측에 연결되어 폐열을 활용한 발전이 가능하도록 한 난방기용 포터블 발전기를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 발생한 전기를 저장하고 저장된 전기를 외부로 공급할 수 있도록 구성하여 난방기의 점화 및 운전, 소형가전 전원공급, 휴대폰 충전 등이 가능하도록 한 난방기용 포터블 발전기를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 배출구쪽에 설치되어 난방 소음을 줄일 수 있게 되어 발전, 축전, 전원공급 및 소음기 역할을 모두 수행할 수 있도록 한 난방기용 포터블 발전기를 제공하는 것에 있다.

상기 기화수단은, 나선형으로 이루어지고 제공받은 열과 열교환하여 내부의 유체를 상변화시키는 열교환기와, 상기 열교환기를 내부에 수용하여 열교환공간을 형성하며, 상기 열교환공간을 외부와 단절시키는 단열케이스와, 상기 열교환기 내부와 발전수단 내부를 연통시켜 유체가 열교환기와 발전수단을 반복 순환하도록 안내하는 유체안내관을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 발전수단은, 상기 유체안내관을 통해 공급받은 유체와 접촉하여 회전하는 터빈과, 상기 터빈의 회전에 따라 발전하는 발전기와, 상기 터빈을 내부에 수용하고, 상기 열교환기 및 유체안내관과 내부가 연통하는 밀폐 공간을 형성하는 밀폐케이스를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 열교환기 내부에는 소정의 액상 유체가 존재하며, 상기 열기배출구로부터 제공받은 열과 열교환하여 기화된 유체는 상기 터빈을 회전시키는 것을 특징으로 한다.

상기 유체공급수단과 유체안내관 사이에는, 상기 유체공급수단 내부의 유체를 유체안내관으로 이송하기 위한 이송관이 구비되며,

상기 이송관 일측에는, 상기 유체안내관과 이송관을 선택적으로 연통하기 위한 밸브가 구비됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 난방기용 포터블 발전기는, 소형화하여 필요한 장소에 쉽게 이동 및 설치 가능하며, 난방기 일측에 연결되어 폐열을 활용한 발전이 가능하므로 사용편의성이 향상되고 활용도가 높아지는 이점이 있다.

또한 발생한 전기를 저장하고 저장된 전기를 외부로 공급할 수 있도록 구성하여 난방기의 점화 및 운전, 소형 가전 전원공급, 휴대폰 충전 등이 가능하도록 함으로써 전기공사를 위한 높은 시공 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

뿐만 아니라, 배출구쪽에 설치되어 난방 소음을 줄일 수 있게 되어 발전, 축전, 전원공급 및 소음기 역할을 모두 수행할 수 있는 이점이 있다.

도 1 은 대한민국 등록특허 제10-1436280호에 개시된 휴대용 가스 난로의 구성을 보인 사시도.
도 2 는 대한민국 공개특허 제10-2016-0005466호에 개시된 캠핑난로의 구성을 보인 정면도.
도 3 은 대한민국 등록특허 제10-1205642호에 개시된 무동력 난로의 구성을 보인 사시도.
도 4 는 본 발명에 의한 난방기용 포터블 발전기의 사용예를 보인 사시도.
도 5 는 본 발명에 의한 난방기용 포터블 발전기의 외관을 보인 전방 사시도.
도 6 은 본 발명에 의한 난방기용 포터블 발전기의 외관을 보인 후방 사시도.
도 7 은 본 발명에 의한 난방기용 포터블 발전기의 내부 구성을 보인 사시도.
도 8 은 본 발명에 의한 난방기용 포터블 발전기의 내부 구성을 보인 종단면도.
도 9 는 본 발명에 의한 난방기용 포터블 발전기의 다른 실시예의 구조를 보인 종단면도.

이하 첨부된 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 난방기용 포터블 발전기(이하 '포터블 발전기(100)'이라 칭함)의 바람직한 사용예를 설명한다.

도 4에는 본 발명에 의한 난방기용 포터블 발전기(100)의 사용예를 보인 사시도가 도시되어 있다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면과 같이 본 발명에 따른 포터블 발전기(100)는 크기를 소형화하여 이동이 용이하고 간단한 구성으로 이루어져 설치가 간소하여 사용편의성이 향상될 수 있도록 한 것으로서, 난방기(10) 외면 일측에 간단한 결합에 의해 고정되어 발전하도록 작용하게 된다.

즉, 상기 포터블 발전기(100)는 난방기(10)의 내부에서 발열하는 발열체의 열기가 순환하는 경로 일측에 구비된 열기배출구(12)와 연통되도록 설치되어 난방기(10)의 열기를 내부로 공급받음으로써 전기를 생산하도록 작동하게 된다.

도 4는 상기 포터블 발전기(100)가 어떤 방식으로 결합되는지를 설명하기 위하여 난방기(10)의 열기배출구(12)로부터 일정 높이만큼 이격된 상태로 도시한 것이며, 상기 포터블 발전기(100)를 하측 방향으로 내려 안착한 후 체결부재 등으로 움직이지 못하게 체결함으로써 열기배출구(12)를 통해 상방향으로 배출되는 열기를 내부로 수용할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에서 상기 난방기(10)는 사각박스 형태를 채택하고 상면에 포터블 발전기(100)가 안착되도록 구성하였으나, 난방기(10)의 열기를 제공받을 수 있는 범위 내라면 다양한 형태의 난방기(10)에 모두 적용 가능하다.

이하 첨부된 도 5 및 도 6을 참조하여 상기 포터블 발전기(100)의 세부 구성을 설명한다.

도 5에는 본 발명에 의한 난방기용 포터블 발전기(100)의 외관을 보인 전방 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명에 의한 난방기용 포터블 발전기(100)의 외관을 보인 후방 사시도가 도시되어 있다.

도면과 같이 상기 포터블 발전기(100)는 열기배출구(12)로부터 제공받은 열로 유체를 가열하여 기화시키는 기화수단(120)과, 다수 부품을 수용한 상태로 외관을 형성하는 외장패널(130) 내측에 위치하여 상기 기화수단(120)에서 기화된 유체를 공급받아 일측이 회전하여 발전하는 발전수단(도 8의 도면부호 140 참조)과, 상기 발전수단(140)에서 생산한 전기를 축전하는 축전수단(160)과, 상기 기화수단(120) 내부로 유체를 선택적으로 공급하는 유체공급수단(180)과, 상기 축전수단(160)에 축전된 전기를 외부로 공급하는 전원공급부(190)를 포함하여 구성된다.

상기 유체공급수단(180)은 포터블 발전기(100)에서 열에 의해 상변화하는 유체를 기화수단(120)에 선택적으로 공급하기 위한 구성으로, 대략 사각박스 형태를 가지며, 외장패널(130)의 상면에 안치된다

그리고 상기 유체공급수단(180)은 상면에 뚜껑(182)이 구비되어 내부가 선택적으로 개구되게 구성됨으로써 유체를 추가 주입 가능하다.

또한 상기 유체공급수단(180)의 내부는 도 6과 같이 이송관(184)에 의해 기화수단(120) 내부와 연통된다.

따라서 상기 유체공급수단(180) 내부의 유체는 이송관(184)을 통해 기화수단(120) 내부로 공급 가능하며, 상기 이송관(184)의 단부에는 밸브(186)가 구비되어 유체공급수단(180) 내부의 유체가 밸브(186)의 동작에 의해 선택적으로 공급될 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

상기 유체공급수단(180)의 하측에는 외장패널(130)이 구비되며, 상기 외장패널(130)은 대략 사각 박스 형태를 가진다.

그리고 상기 외장패널(130)의 전면에는 전원공급부(190)가 구비된다. 상기 전원공급부(190)는 축전수단(160)과 전기적으로 연결되어 있어 사용자가 필요시 휴대폰 충전기 등을 꽂아 사용할 수 있도록 구성된다.

또한 상기 전원공급부(190)는 가스나 기름을 연료로 하여 발열하는 난방기(10)가 전기가 들어오지 않는 곳에 설치된 상황에서 난방기(10)의 초기 구동을 위한 전원 공급용으로 사용될 수 있다.

상기 기화수단(120)은 하부가 개구된 원통 형상을 가지며, 개구된 하부는 난방기(10)의 열기배출구(12)와 형합하여 기화수단(120) 내부로 열기 유입을 가능하게 하는 단열케이스(122)에 의해 외관이 형성된다.

즉 상기 단열케이스(122)는 내부로 유입된 열기가 유체를 가열하는데 사용되되 외부로 전도되어 빼앗기지 않도록 해야하므로, 단열부재가 내장됨이 바람직하다.

따라서 상기 단열케이스(122) 내부에 들어온 열기는 외부로 열을 다시 빼앗기지 않은 상태가 되며, 단열케이스(122) 내부를 경유하는 유체는 열기에 의해 가열되는 공간인 열교환공간(124)을 형성하게 된다.

한편 상기 기화수단(120)과 외장패널(130) 사이에는 유체안내관(128)이 구비된다. 상기 유체안내관(128)은 기화수단(120) 내부의 액상의 유체가 흡열에 의해 증기화되는 경우 외장패널(130) 내부로 들어갔다가 다시 기화수단(120) 내부로 회수될 수 있도록 하는 구성이다.

따라서 상기 유체안내관(128)은 기화수단(120)과 외장패널(130) 사이에 상/하로 각각 하나 씩 구비되며, 상측에 위치한 유체안내관(128)은 기체가 외장패널(130) 방향으로 이송되게 하고, 하측에 위치한 유체안내관(128)은 기체 또는 액체 상태의 유체가 다시 기화수단(120) 내부로 회수될 수 있도록 안내하게 된다.

이하 첨부된 도 7 및 도 8을 참조하여 상기 기화수단(120) 및 발전수단(140)의 세부 구성을 설명한다.

도 7에는 본 발명에 의한 난방기용 포터블 발전기(100)의 내부 구성을 보인 사시도가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명에 의한 난방기용 포터블 발전기(100)의 내부 구성을 보인 종단면도가 도시되어 있다.

도면과 같이 상기 기화수단(120)은, 나선형으로 이루어지고 제공받은 열과 열교환하여 내부의 유체를 상변화시키는 열교환기(126)와, 상기 열교환기(126)를 내부에 수용하여 열교환공간(124)을 형성하며, 상기 열교환공간(124)을 외부와 단절시키는 단열케이스(122)와, 상기 열교환기(126) 내부와 발전수단(140) 내부를 연통시켜 유체가 열교환기(126)와 발전수단(140)을 반복 순환하도록 안내하는 유체안내관(128)을 포함하여 구성된다.

상기 열교환기(126)는 내부가 비어있는 관을 나선형태로 제조한 것으로, 열전도율이 높은 금속으로 형성되며, 상단부와 하단부는 각각 유체안내관(128)과 연통되게 연결된다.

따라서 상기 열교환기(126) 내부에 일정 높이만큼 액상의 유체가 수용된 경우 열교환기(126)의 흡열 반응에 의해 액상의 유체는 기체로 변화하여 상측의 유체안내관(128)을 통해 발전수단(140) 내부로 유동할 수 있게 된다.

앞서 설명한 상기 유체공급수단(180)은 하측에 위치한 유체안내관(128)의 내부와 선택적으로 연통하여 액상의 유체를 공급하도록 작용하며, 이때 상기 유체안내관(128)으로 공급된 유체는 열교환기(126) 내부를 흘러 일정 수위를 유지할 수 있게 된다.

이를 위해 상기 밸브(186)는 사용자에 의해 선택적으로 조작되어 유체안내관(128)과 열교환기(126)가 서로 연통할 수 있도록 돕게 된다.

상기 기화수단(120)의 우측에는 외장패널(130)이 구비되고, 상기 외장패널(130)의 내부 좌측에는 발전수단(140)이 위치한다.

상기 발전수단(140)은 유체안내관(128)을 통해 공급받은 유체와 접촉하여 회전하는 터빈(142)과, 상기 터빈(142)의 회전에 따라 발전하는 발전기(144)와, 상기 터빈(142)을 내부에 수용하고, 상기 열교환기(126) 및 유체안내관(128)과 내부가 연통하는 밀폐 공간을 형성하는 밀폐케이스(146)를 포함하여 구성된다.

상기 터빈(142)과 발전기(144)는 일반적으로 사용되는 것이나, 본 발명에 적용함에 있어 상기 터빈(142)과 발전기(144)는 서로 구획된 공간에 독립적으로 위치하도록 구성하였다.

즉, 상기 터빈(142)은 기화에 의해 부피가 팽창하여 상측의 유체안내관(128)을 통해 빠른 속도로 이송되는 기체 상태의 유체와 접촉하여 빠른 속도로 회전하도록 작용하며, 상기 터빈(142)과 발전기(144)는 동일 중심에 위치한 회전축을 공유함에 따라 터빈(142)의 회전에 따른 발전기(144)의 발전이 가능하다.

그리고 상기 터빈(142)은 밀폐케이스(146) 내부에 위치하고, 발전기(144)는 외장패널(130) 내부 보다 구체적으로는 발전기케이스(148) 내부에 위치하되, 밀폐케이스(146)와 발전기케이스(148)는 서로 구획되고, 상기 밀폐케이스(146)는 외부와 단절된 상태이다.

따라서 상기 터빈(142)을 회전시킨 기체는 발전기케이스(148) 내부로 유입되지 않고 기체 또는 액체 상태로 하측의 유체안내관(128)으로 유입될 수 있다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

예컨대 본 발명의 실시예에서 상기 유체공급수단(180)은 외장패널(130) 상측에 위치하도록 구성하였으나, 필요시 밸브(186)의 조작에 의해 열교환기(126) 내부로 유체를 공급할 수 있는 범위 내라면 도 9와 같이 기화수단(120)의 측방향에 위치하여도 무방하다.

도 9는 본 발명에 의한 난방기용 포터블 발전기(100)의 다른 실시예의 구조를 보인 종단면도이다.

또한 본 발명의 실시예에서 발전기(144)에 회전력을 제공하기 위한 구성으로 터빈(142)이 적용되었으나, 빠른 속도로 유동하는 기체와 접촉시 회전력을 발생하는 범위 내라면 다양한 형태로 변경 적용 가능하다.

10. 난방기 12. 열기배출구
100. 포터블 발전기 120. 기화수단
122. 단열케이스 124. 열교환공간
126. 열교환기 128. 유체안내관
130. 외장패널 140. 발전수단
142. 터빈 144. 발전기
146. 밀폐케이스 148. 발전기케이스
160. 축전수단 180. 유체공급수단
182. 뚜껑 184. 이송관
186. 밸브 190. 전원공급부

Claims

가스나 기름을 연료로 하여 발열하는 난방기 일측에 구비된 열기배출구와 결합하여 열을 제공받아 발전하는 난방기용 포터블 발전기에 있어서,
상기 열기배출구와 내부가 연통하고 제공받은 열로 유체를 가열하여 기화시키는 기화수단과,
상기 기화수단에서 기화된 유체를 공급받아 일측이 회전하여 발전하는 발전수단과,
상기 발전수단에서 생산한 전기를 축전하는 축전수단과,
상기 기화수단 내부로 유체를 선택적으로 공급하는 유체공급수단과,
상기 축전수단에 축전된 전기를 외부로 공급하는 전원공급부를 포함하여 구성되며,
상기 전원공급부는 전기가 들어오지 않는 곳에 설치된 난방기의 초기 구동을 위한 전원 공급용으로 사용 가능한 것을 특징으로 하는 난방기용 포터블 발전기.
제 1 항에 있어서, 상기 기화수단은,
나선형으로 이루어지고 제공받은 열과 열교환하여 내부의 유체를 상변화시키는 열교환기와,
상기 열교환기를 내부에 수용하여 열교환공간을 형성하며, 상기 열교환공간을 외부와 단절시키는 단열케이스와,
상기 열교환기 내부와 발전수단 내부를 연통시켜 유체가 열교환기와 발전수단을 반복 순환하도록 안내하는 유체안내관을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 난방기용 포터블 발전기.
제 2 항에 있어서, 상기 발전수단은,
상기 유체안내관을 통해 공급받은 유체와 접촉하여 회전하는 터빈과,
상기 터빈의 회전에 따라 발전하는 발전기와,
상기 터빈을 내부에 수용하고, 상기 열교환기 및 유체안내관과 내부가 연통하는 밀폐 공간을 형성하는 밀폐케이스를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 난방기용 포터블 발전기.
제 3 항에 있어서, 상기 열교환기 내부에는 소정의 액상 유체가 존재하며,
상기 열기배출구로부터 제공받은 열과 열교환하여 기화된 유체는 상기 터빈을 회전시키는 것을 특징으로 하는 난방기용 포터블 발전기.
제 4 항에 있어서, 상기 유체공급수단과 유체안내관 사이에는,
상기 유체공급수단 내부의 유체를 유체안내관으로 이송하기 위한 이송관이 구비되며,
상기 이송관 일측에는,
상기 유체안내관과 이송관을 선택적으로 연통하기 위한 밸브가 구비됨을 특징으로 하는 난방기용 포터블 발전기.