KR102582096B1 - 자중이동연소기를 갖는 화목난로 - Google Patents

자중이동연소기를 갖는 화목난로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자중이동연소기를 갖는 화목난로에 관한 것으로서, 지면에 수평하게 구비되며, 전면에 재받이가 착탈가능하게 결합되는 난로본체(110)와; 상기 난로본체(110)의 상부에 수직하게 구비되며, 내부에 목재연료가 수용되는 원통형상의 연료저장조(120)와; 상기 연료저장조(120)에 수용된 목재연료의 상부에 거치되며, 상기 목재연료의 연소에 따른 높이변화에 따라 상기 연료저장조(120)의 내벽면을 따라 하강하며 상기 목재연료가 완전연소되도록 1차공기를 공급하는 자중이동연소기(130)와; 상기 자중이동연소기(130)의 상면에 수직하게 결합되며 상기 자중이동연소기(130) 내부에서 연소된 연소가스를 외부로 배출하는 연도(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자중이동연소기를 갖는 화목난로{Woodstove with a self-moving combustor}
본 발명은 화목난로에 관한 것으로서, 보다 자세히는 목재연료의 화점에 따라 자중으로 하강하며 목재연료의 완전연소를 유도하는 자중이동연소기를 갖는 화목난로에 관한 것이다.
최근 들어 유가 상승에 따른 연료비 부담이 가중되면서 난방을 위해서 경유나 무연탄을 사용하던 공장이나 농가 등에서 연료비 절감을 위해 무연탄 대신에 목재를 원료로 하는 화목난로를 사용하는 사례가 증가하고 있다.
화목난로는 목재나 펠릿을 연소하여 난방하게 된다. 그런데, 종래 화목난로는 완전연소가 어려워 연소효율이 낮은 단점이 있다.
목재연료의 완전연료를 위해서는 고온의 공기의 공급과 화실 내 화염의 고온 유지가 중요하나 목재연료는 특성상 연소되며 화실 내 화염의 온도가 점차 낮아지므로 화실 내 온도를 고온으로 유지하기 어려운 한계가 있다.
공개특허 제10-2012-0008931호 "펠릿난로"
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 목재연료의 화점을 따라 자중에 의해 하강하는 자중이동연소기를 이용하여 목재연료의 완전연소를 구현할 수 있는 화목난로를 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 자중이동연소기를 갖는 화목난로에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 화목난로는, 지면에 수평하게 구비되며, 전면에 재받이가 착탈가능하게 결합되는 난로본체(110)와; 상기 난로본체(110)의 상부에 수직하게 구비되며, 내부에 목재연료가 수용되는 원통형상의 연료저장조(120)와; 상기 연료저장조(120)에 수용된 목재연료의 상부에 거치되며, 상기 목재연료의 연소에 따른 높이변화에 따라 상기 연료저장조(120)의 내벽면을 따라 하강하며 상기 목재연료가 완전연소되도록 1차공기를 공급하는 자중이동연소기(130)와; 상기 자중이동연소기(130)의 상면에 수직하게 결합되며 상기 자중이동연소기(130) 내부에서 연소된 연소가스를 외부로 배출하는 연도(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 자중이동연소기(130)는 상기 난로본체(110)의 내경보다 일정길이 작은 외경을 가지며, 하부에 목재연료의 연소에 의해 발생된 화염을 내부로 유입시키는 화염유입공(133a)이 관통형성된 연소기본체(131)와; 상기 연소기본체(131)의 측면 하부에 원주방향을 따라 일정 간격으로 구비되어 상기 난로본체(110)와 상기 연소기본체(131) 외벽면 사이의 이격공간(150)으로 이동된 1차공기를 상기 연소기본체(131) 내부로 유입시키는 1차공기공급공(137)을 포함하며, 상기 화염유입공(133a)이 형성된 상기 연소기본체(131)의 하부에는 상기 화염유입공(133a) 주변으로 목재연료와 접촉하며 상기 연소기본체(131)가 상기 난로본체(110) 내부에서 수평하게 위치를 유지하며 하강되도록 지지하는 연료받침면(133)이 구비될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 연도(140)는 상기 연소기본체(131)의 내부로 일정높이 연소기삽입단(143)이 삽입되며, 상기 연소기본체(131)로 삽입되지 않은 연도(140)의 외주면에는 상기 연소기삽입단(143)을 통해 상기 연소기본체(131) 내부로 고온의 2차공기를 공급하는 복수개의 2차공기공급공(141)이 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 화목난로는 자중이동연소기가 연료저장조의 목재연료 상부에 얹혀지게 위치되고, 목재연료가 연소되어 소모된 양만큼 자중에 의해 하강한다.
이 과정에서 목재연료가 연소하며 발생된 화염에 2차에 걸쳐 공기를 공급하여 좁은 연소기본체 내부에 고온의 화염과 고온의 공기 공급이 이루어질 수 있다. 이에 의해 목재연료가 완전연소가 유도될 수 있으며, 자중이동연소기가 목재연료의 화점에 따라 하강하므로 연료저장조에 저장된 전체 목재연료가 모두 완전연소될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 화목난로의 연소 전 상태를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 화목난로의 연소시 상태를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 화목난로의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도,
도 4와 도 5는 본 발명에 따른 화목난로의 연소과정을 도시한 단면예시도,
도 6은 본 발명에 따른 화목난로의 목재연료의 연소시 공기공급구조와 화염의 흐름을 도시한 예시도이다.
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 제공되어 지는 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 화목난로(100)의 사용전 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 화목난로(100)의 목재연료를 점화한 후의 구성을 도시한 사시도이고, 도 3은 화목난로(100)의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 화목난로(100)는 지면에 수평하게 배치된 난로본체(110)와, 난로본체(110)의 상부에 수직하게 일정높이 형성되어 내부에 목재연료(A)가 수용되는 연료저장조(120)와, 연료저장조(120)의 상면에 적재되며 화목연료가 연소된 량만큼 자중에 의해 하강하는 자중이동연소기(130)와, 자중이동연소기(130)에 결합되어 연소가스(C)를 외부로 배출시키는 연도(140)를 포함한다.
본 발명에 따른 화목난로(100)는 자중이동연소기(130)가 연료저장조(120)의 내부에 목재연료(A)의 상부에 얹혀진 채 목재연료(A)가 점화된 후 연소되면, 목재연료(A)의 연소에 의한 소모량만큼 자중에 의해 하강되며 화점을 따라 이동된다. 이에 의해 자중이동연소기(130) 내부에서 화염의 고온이 유지되며, 지속적인 고온의 공기를 공급하여 목재연료(A)의 완전연소가 이루어지게 한다.
여기서, 본 발명의 화목난로(100)에 사용되는 목재연료(A)는 대부분 펠릿이 사용되나, 경우에 따라 목재가 사용될 수 있다.
난로본체(110)는 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이 지면에 수평하게 구비되어 연료저장조(120)와 자중이동연소기(130)에 의해 목재연료(A)의 연소가 이루어지도록 하부에서 지지한다.
난로본체(110)는 사각함체 형태로 형성되며, 전면 하부에 지지다리(111)가 구비되고, 후면 하부에 한 쌍의 바퀴(115)가 구비되어 희망하는 장소로 이동이 가능하다. 난로본체(110)의 내부에는 재받이(113)가 서랍식으로 착탈가능하게 결합된다. 연료저장조(120)에서 연소된 목재연료(A)의 재(B)는 도 4에 도시된 바와 같이 하부로 떨어져 재받이(113)에 수거된다.
연료저장조(120)는 난로본체(110)의 상부에 수직하게 일정높이 형성된다. 연료저장조(120)의 하부는 난로본체(110)와 연통되게 형성되어 재받이(113)로 재(B)가 수거되게 한다.
연료저장조(120)는 자중이동연소기(130)이 하강이 용이하도록 원통형으로 구비된다. 연료저장조(120)의 상단에는 자중이동연소기(130)의 삽입이 용이하도록 삽입위치를 안내하는 상부플랜지(121)가 일정면적 수평하게 연장형성된다.
또한, 연료저장조(120)의 외주면에는 높이방향을 따라 반경방향 외측으로 연장된 보강플랜지(123)가 적어도 한개 구비될 수 있다. 이에 의해 연료저장조(120)가 고온에서도 변형없이 형상을 유지할 수 있다.
자중이동연소기(130)는 연료저장조(120)에 수용된 목재연료(A)의 상부에 얹혀진 상태로 목재연료(A)가 연소되며 소모되는 량만큼 자중에 의해 하강되며 목재연료(A)가 완전연소될 수 있는 연소공간을 제공한다.
자중이동연소기(130)는 원통형상의 연소기본체(131)와, 연소기본체(131)의 하면에 관통형성되어 화염(F)을 내부로 유입시키는 화염유입공(133a)과, 연소기본체(131)의 상면에 관통형성되어 연도(140)가 삽입되는 연도결합공(135)을 포함한다.
연소기본체(131)는 연료저장조(120)의 내경(R1) 보다 일정길이 작은 외경(R2)를 갖는 원통형상으로 구비된다. 이에 의해 도 6에 확대도시된 바와 같이 자중이동연소기(130)가 연료저장조(120)의 내부로 삽입되었을 때 연료저장조(120)의 내벽면과 연소기본체(131)의 외벽면 사이에는 이격공간(150)이 형성된다. 이 이격공간(150)을 통해 외부에서 1차공기(A1)가 유입될 수 있다.
연소기본체(131)의 외벽면에는 원주방향을 따라 일정 각도 간격으로 하강가이드돌기(131a)이 수직하게 돌출형성된다. 하강가이드돌기(131a)은 이격공간(150)에 대응되는 높이로 구비되어 연소기본체(131)가 연료저장조(120) 내부에 삽입될 때 연료저장조(120)의 내벽면과 접촉되며 연소기본체(131)가 기울어지지 않고 수직하게 하강될 수 있게 지지한다.
연소기본체(131)의 바닥에는 화염유입공(133a)이 관통형성된 연료받침면(133)이 일정면적 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이 화염유입공(133a)의 직경(R3)은 연료받침면(133)이 전체 외경(R2)의 1/4~1/3 범위에서 형성되게 구비된다. 연료받침면(133)이 충분한 면적을 갖지 못할 경우 도 4에 도시된 바와 같이 연료저장조(120) 내부의 목재연료(A)의 상면에 충분히 지지되지 못해 위치가 안정적으로 유지되지 못하기 때문이다.
도 4와 도 5는 화목난로(100)의 연소과정을 도시한 단면예시도이고, 도 6은 자중이동연소기(130)의 화염의 이동경로와 공기의 공급과정을 도시한 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 연소기본체(131)는 목재연료(A)가 채워진 연료저장조(120)의 상부에 삽입된다. 사용자는 자중이동연소기(130)를 연료저장조(120) 내부에 투입하기 전에 목재연료(A)의 상부에 착화재 등을 이용하여 목재연료(A)를 점화시킨다.
점화된 목재연료(A)의 상부에 자중이동연소기(130)가 얹혀지게 배치된다. 이 때, 목재연료(A)의 화염(F)이 화염유입공(133a)을 통해 연소기본체(131) 내부로 삽입되고, 연료받침면(133)이 하부의 목재연료(A)에 받쳐진다.
연소기본체(131) 외주면의 하강가이드돌기(131a)는 연료저장조(120) 내벽면과 접촉되며 연소기본체(131)가 수직한 상태를 유지하게 지지한다.
이 때, 연소기본체(131)의 높이(h2)는 전체 연료저장조(120)의 높이(h1)에 비해 현저히 낮게 형성되는 것이 바람직하다. 연소기본체(131)의 높이(h2)는 연료저장조(120)의 전체 높이(h1)의 1/7~1/6 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
연료저장조(120)의 높이가 낮게 형성되는 경우, 연소기본체(131)의 높이(h2)는 최대 50cm를 넘지 않게 형성되는 것이 바람직하다.
연소기본체(131)의 높이가 낮게 형성되는 것은 화염(F)이 연소되는 연소기본체(131) 내부 공간을 좁게 형성하기 위함이다. 연소기본체(131) 내부공간이 좁을 경우 화염(F)이 연소기본체(131)의 좁은 공간에서 부딪치고 열반사되며 고온이 유지되게 하기 위함이다.
여기서, 연소기본체(131)의 외주면 하부에는 1차공기공급공(137)이 형성된다. 1차공기공급공(137)은 연소기본체(131)와 연료저장조(120) 사이의 이격공간(150)으로 유입된 1차공기(A1)를 연소기본체(131) 내부로 유입시킨다.
도 6에 도시된 바와 같이 목재연료(A)가 연소되며 발생된 화염(F)은 화염유입공(133a)에 의해 연소기본체(131) 내부로 유입되고, 1차공기공급공(137)으로 유입된 1차공기(A1)를 공급받아 연소기본체(131) 내부로 화염(F)이 확산되며 2차 연소가 이루어진다.
한편, 연소기본체(131)의 상면에는 연도결합공(135)이 형성되고, 연도결합공(135)에는 연도(140)가 결합된다. 연도(140)는 일정 길이를 갖는 원통형태로 구비되며, 연도(140)의 외주면에는 2차공기공급공(141)이 원주방향을 따라 복수개가 관통형성된다.
연도(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 연소기본체(131)의 내부로 일정높이(h3) 삽입되게 연도결합공(135)에 결합된다. 연소기본체(131)로 삽입되는 연소기삽입단(143)의 높이(h3)는 연소기본체(131)의 높이(h2)의 1/3~1/2 범위로 형성된다.
도 6에 도시된 바와 같이 연소기삽입단(143)이 연소기본체(131) 내부로 삽입됨에 따라 좁은 연소기본체(131)로 2차연소에 의해 확산된 화염(F)은 연소기삽입단(143)을 피해 연소기본체(131)의 측면 상부로 이동하게 된다.
이 때, 연도(140)의 2차공기공급공(141)으로 유입된 2차공기(A2)가 연소기삽입단(143)을 통해 하강하여 2차연소된 화염(F)으로 공급된다. 연소기삽입단(143)은 연소기본체(131) 내부에 위치되므로 표면이 고온의 화염에 의해 가열되고, 2차공기공급공(141)을 통해 유입된 후 연소기삽입단(143)을 따라 하강하는 2차공기(A2)의 온도도 상승된다.
고온의 2차공기(A2)가 화염(F)으로 공급되고, 연소기본체(131)의 벽면 상부에서 2차 연소가 이루어지며 확산된 화염(F)은 2차공기(A2)의 공급에 의해 연소기삽입단(143)과 연소기본체(131) 내벽면 사이의 좁은 공간에서 반복적으로 열반사되며 와류가 형성되고 이 과정에서 3차 연소가 진행되며 완전연소된다.
완전 연소된 화염(F)과 연소가스(C)는 연소기삽입단(143)을 통해 연도(140)로 이동되고, 이 과정에서 연소기삽입단(143)은 화염(F)과 연소가스(C)에 의해 가열된다. 연소기삽입단(143)이 고온으로 가열되므로 연소기본체(131) 내벽면과 연소기삽입단(143) 사이는 600℃ 이상의 고온의 완전연소공간이 형성되어 고온 청정 완전 연소가 이루어질 수 있다.
고온으로 완전연소된 연소가스(C)는 연도(140)를 통해 외부로 배출되고, 연소가스(C)의 배출에 의한 강한 흡입력을 통해 연소기본체(131) 내부의 지속적인 연소가 가능해진다.
이러한 완전연소에 의해 목재연료(A)가 연소되면, 연소된 목재연료(A)이 빈 공간만큼 연소기본체(131)는 연료저장조(120) 내벽면을 따라 하강한다. 1차공기(A1)와 2차공기(A2)에 의한 연소기본체(131) 내부의 화염(F)은 연속적으로 지속되므로 하부의 목재연료(A)가 계속 연소되고, 자중이동연소기(130)도 하부로 하강하며 연소가 이루어진다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 화목난로(100)의 사용과정을 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
사용자는 도 1에 도시된 바와 같이 연료저장조(120)에 목재연료(A)를 가득 채운다. 그리고, 재받이(113) 내부의 재를 버리고 난로본체(110)에 결합시킨다.
목재연료(A) 상부에 착화재를 넣고 점화시킨다. 목재연료(A)가 점화되면, 사용자는 도 2에 도시된 바와 자중이동연소기(130)를 연료저장조(120) 상부에 목재연료(A) 위에 얹혀지게 배치한다. 이 때, 연도(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 연소기본체(131) 내부로 일정높이 삽입되게 결합된다.
목재연료(A)의 연소에 의해 발생된 화염(F)은 화염유입공(133a)을 통해 연소기본체(131) 내부로 유입된다. 화염(F)에 1차공기공급공(137)을 통해 1차공기(A1)가 유입되고 화염(F)은 연소기본체(131) 내벽면과 연소기삽입단(143) 사이의 좁은 공간으로 확산되며 2차연소된다.
그리고, 연도(140)의 2차공기공급공(141)을 통해 유입된 2차공기(A2)가 연소기삽입단(143)을 따라 하강하며 온도가 상승된 채로 화염(F)에 공급된다. 고온의 2차공기(A2)를 공급받아 화염(F)은 좁은 연소기본체(131) 내부에서 반복적으로 열반사되며 와류가 형성되고 이 과정에서 완전연소가 진행된다.
완전연소된 연소가스(C)는 연소기삽입단(143)을 통해 상승하여 연도(140)로 배출된다.
상부에 쌓여 있던 목재연료(A)가 연소되면, 목재연료(A)가 연소된 빈 공간만큼 도 5에 도시된 바와 같이 자중이동연소기(130)가 하강한다. 자중이동연소기(130)는 연료저장조(120) 내벽면을 따라 수직하게 하강하고, 연속하여 목재연료(A)가 완전연소되게 유도한다.
자중이동연소기(130)는 2차 공기공급구조와 좁은 연소공간에 의한 고온을 유지하여 화염의 유동공간이 좁아 완전연소에 적합한 구조를 갖는다. 이에 의해 자중이동연소기(130)가 목재연료(A)의 화점을 따라 하강하며 연료저장조(120)의 바닥에 닿을 때까지 완전연소가 이루어질 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 화목난로는 자중이동연소기가 연료저장조의 목재연료 상부에 얹혀지게 위치되고, 목재연료가 연소되어 소모된 양만큼 자중에 의해 하강한다.
이 과정에서 목재연료가 연소하며 발생된 화염에 2차에 걸쳐 공기를 공급하여 좁은 연소기본체 내부에 고온의 화염과 고온의 공기 공급이 이루어질 수 있다. 이에 의해 목재연료가 완전연소가 유도될 수 있으며, 자중이동연소기가 목재연료의 화점에 따라 하강하므로 연료저장조에 저장된 전체 목재연료가 모두 완전연소될 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 화목난로의 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.
100 : 화목난로 110 : 난로본체
111 : 지지다리 113 : 재받이
115 : 바퀴 120 : 연료저장조
121 : 상부플랜지 123 : 보강플랜지
130 : 자중이동연소기 131 : 연소기본체
131a : 하강가이드돌기 133 : 연료받침면
133a : 화염유입공 135 : 연도결합공
137 : 1차공기공급공 140 : 연도
141 : 2차공기공급공 143 : 연소기삽입단
150 : 이격공간
A : 목재연료
B : 재
C : 연소가스
F : 화염
A1 : 1차공기
A2 : 2차공기

Claims (3)

  1. 지면에 수평하게 구비되며, 전면에 재받이가 착탈가능하게 결합되는 난로본체(110)와;
    상기 난로본체(110)의 상부에 수직하게 구비되며, 내부에 목재연료가 수용되는 원통형상의 연료저장조(120)와;
    상기 연료저장조(120)에 수용된 목재연료의 상부에 거치되며, 상기 목재연료의 연소에 따른 높이변화에 따라 상기 연료저장조(120)의 내벽면을 따라 하강하며 상기 목재연료가 완전연소되도록 1차공기를 공급하는 자중이동연소기(130)와;
    상기 자중이동연소기(130)의 상면에 수직하게 결합되며 상기 자중이동연소기(130) 내부에서 연소된 연소가스를 외부로 배출하는 연도(140)를 포함하되,
    상기 자중이동연소기(130)는 상기 난로본체(110)의 내경보다 일정길이 작은 외경을 가지며, 하부에 목재연료의 연소에 의해 발생된 화염을 내부로 유입시키는 화염유입공(133a)이 관통형성된 연소기본체(131)와;
    상기 연소기본체(131)의 측면 하부에 원주방향을 따라 일정 간격으로 구비되어 상기 난로본체(110)와 상기 연소기본체(131) 외벽면 사이의 이격공간(150)으로 이동된 1차공기를 상기 연소기본체(131) 내부로 유입시키는 1차공기공급공(137)을 포함하며,
    상기 화염유입공(133a)이 형성된 상기 연소기본체(131)의 하부에는 상기 화염유입공(133a) 주변으로 목재연료와 접촉하며 상기 연소기본체(131)가 상기 난로본체(110) 내부에서 수평하게 위치를 유지하며 하강되도록 지지하는 연료받침면(133)이 구비되는 것을 특징으로 하는 화목난로.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연도(140)는 상기 연소기본체(131)의 내부로 일정높이 연소기삽입단(143)이 삽입되며,
    상기 연소기본체(131)로 삽입되지 않은 연도(140)의 외주면에는 상기 연소기삽입단(143)을 통해 상기 연소기본체(131) 내부로 고온의 2차공기를 공급하는 복수개의 2차공기공급공(141)이 구비되는 것을 특징으로 하는 화목난로.
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