KR20000003868A - 목재 연료를 이용한 난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목재를 연료로 사용하는 난방장치에 관한 것이다.

본 발명의 목재연료를 이용한 난방장치는 순환수가 공급되는 순환수튜브와 연료를 연소시키기 위한 열공급원이 설치된 본체와, 연료가 연소됨에 따라 구동되어 본체에 연료를 투입하기 위한 연료공급수단을 구비한다.

본 발명에 따른 목재 연료를 이용한 난방장치는 연료가 연소됨에 따라 일정시간이 경과하면 자동적으로 연료를 재투입하는 연료 공급기를 구비함으로써 연료를 지속적으로 공급할 수 있게 된다.

Description

목재 연료를 이용한 난방장치(Heating Apparatus Using Wood Fuel)

본 발명은 난방장치에 관한 것으로, 특히 목재를 연료로 사용하는 난방장치에 관한 것이다.

전량 수입에 의존하는 유류를 연료로 사용하게 되는 보일러는 과도한 연료비 지출로 인하여 가정뿐만 아니라 국가적인 손실을 유발하고 있다. 이에 비해, 비교적 넉넉한 자원인 목재를 연료로 사용하는 보일러는 저렴한 목재를 연료로 사용함으로써 연료비가 적다는 장점이 있지만 이러한 보일러를 효율적으로 사용하기 위해서는 많은 개선해야될 문제점들이 있다. 이러한 목재 보일러의 문제점으로는 우선, 유류 보일러와 같이 연속적으로 연료공급이 이루어지지 못하기 때문에 연료의 연소가 지속적으로 이루어지지 못하므로 공급된 목재의 연소가 다하는 시간(대략 1∼2 시간)이 경과하면 목재를 재투입하여야만 하는 불편함이 따르게 된다. 실제로, 야간 수면이나 외출중일 경우 이미 투입된 목재가 전소되면 연소가 계속되도록 사용자가 연료를 재투입하여야만 하는 불편함이 따르게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 목재 연료가 지속적으로 공급될 수 있도록 한 목재 연료를 이용한 난방장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 연료비를 줄이도록 한 목재 연료를 이용한 난방장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 목재 연료를 이용한 난방장치를 나타내는 사시도.

도 2는 도 1에서 본체와 연료 공급기를 분리하여 나타내는 부분 절개 사시도.

도 3은 목재 연료를 이용한 난방장치와 유류를 이용한 난방장치가 연동되는 통합 난방 장치를 개략적으로 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 투입구 4 : 아궁이

6 : 공기조절공 8 : 배출구

10 : 본체 12 : 순환수튜브

14 : 리더 14′: 연결대

14a : 핀 14b : 암

16 : 스위치 18 : 스프링

20 : 연료 공급기 20a : 목재수납공

22 : 롤러 24 : 평벨트

26 : 격벽 28 : 커버

29 : 프레임 30 : 목재 보일러

32,42 : 제어기 34 : 센서

36 : 펌프 40 : 유류 보일러

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 목재연료를 이용한 난방장치는 순환수가 공급되는 순환수튜브와 연료를 연소시키기 위한 열공급원이 설치된 본체와, 연료가 연소됨에 따라 구동되어 본체에 연료를 투입하기 위한 연료공급수단을 구비한다.

상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 목재연료를 이용한 난방장치를 나타내는 사시도이다. 그리고 도 2는 도 1에 도시된 난방장치의 상세한 구성을 알기 쉽게 나타내도록 부분 절개한 사시도이다.

도 1 및 도 2의 구성에서, 본 발명의 목재연료를 이용한 난방장치는 순환수의 순환계에 열을 공급하기 위한 본체(10)와, 본체(10)에 연료를 연속적으로 공급하기 위한 연료 공급기(20)와, 연료 공급기(20)를 지지하기 위한 프레임(29)을 구비한다.

본체(10)의 일측벽에는 연료 공급기(20)가 설치되며 이 연료 공급기(20)는 프레임(29)에 의해 일정높이로 지지된다. 본체(10)는 순환수가 순환되는 순환수튜브(12)와, 연료가 주입되는 투입구(2)와, 연료를 지지하기 위한 리더(14)와, 연료를 태우기 위한 아궁이(4)와, 아궁이(4)에 유입되는 공기의 유입량을 조절하기 위한 공기조절공(6)과, 연료가 연소됨에 따라 발생하는 연기를 외부로 배출하기 위한 배출구(8)를 구비한다. 본체(10)에 공급되는 연료로는 목재류는 물론 목재류 대신 일정 형태로 제조된 목탄(연탄 아궁이에 제조된 8공탄등 포함), 성형톱밥(톱밥+갈탄 또는 톱밥+미분탄+접착제) 등이 사용될 수 있다. 순환수튜브(12)는 난방위치로부터 공급되는 순환수가 충분히 가열되도록 굴곡되어 있다. 이 순환수튜브(12)에서 가열된 순환수는 다시 난방위치로 공급된다. 투입구(2)는 연료 공급기(20)에 의해 주입되는 목재를 리더(14) 쪽으로 안내하게 된다. 이 투입구(2)를 통해 목재는 리더(14)에 수납된다. 본체(10)는 투입구(2)를 차폐하기 위한 투입구 커버(2a)를 추가로 구비한다. 투입구 커버(2a)는 투입구(2) 내측 상단에서 힌지점을 가지고 회전 가능하게 본체(100에 체결된다. 이 투입구 커버(2a)는 연료 공급기(20)에 의해 목재가 투입구(2)로 투입되면 목재에 의해 밀려 개방된 후 목재가 리더(14)에 안착되면 자중에 의해 투입구(2)를 차폐함으로써 목재의 연소에 따른 연기가 투입구(2) 쪽으로 배출됨을 방지하게 된다. 리더(14)는 목재를 안정되게 지지되도록 함과 아울러 목재에 열이 직접 공급되도록 목재의 양가장자리에서 목재를 지지하게 된다. 이 리더(14)는 투입구(2)측의 본체 하우징 측벽에 설치된 힌지(도시하지 않음)에 의해 선회 가능하게 본체(10)에 설치된다. 리더(14)는 목재의 중량으로 인해 힌지를 중심으로 하강하게 되어 경사지게 된다. 리더(14)의 끝단은 목재가 아궁이(4) 쪽으로 떨어지지 않도록 절곡되어 목재를 구속하게 된다. 두 개의 리더(14)는 외부로 일정부분 돌출되며 핀(14a)을 경유하여 연결대(14′)에 의해 상호 연결된다. 아궁이(4)는 순환수튜브(12) 아래쪽에 설치된다. 이 아궁이(4)는 목재를 연소시키기 위한 열공급원이 설치되어 목재를 태우게 되며 연소에 의해 자연분쇄된 목재가 수납된다. 공기조절공(6)은 아궁이(4)에 공급되는 공기량을 조절함으로써 연소속도와 발열량을 조절하는 역할을 하게 된다.

연료 공급기(20)는 본체(10) 하우징에서 투입구(2)측의 측벽 하우징에 나란하게 설치되는 롤러(22)와, 롤러(22)에 감겨진 평밸트(24)와, 평밸트(24)에 일정 간격으로 설치되는 다수의 격벽(26)과, 목재가 외부로 떨어지는 것을 방지하기 위한 커버(28)를 구비한다. 롤러(22)는 도시하지 않은 모터로부터 공급되는 회전력에 연동되어 회전하게 된다. 평밸트(24)는 롤러(22)가 구동함에 따라 롤러(22)의 회전방향과 동일한 회전방향으로 회전하게 된다. 격벽(26)은 평밸트(24)에 일정간격으로 설치되어 목재수납공(20a)을 마련하게 된다. 목재수납공들(20a)에는 목재가 수납된다. 커버(28)는 목재수납공(20a)에 수납된 목재가 투입구(2) 쪽으로 투입될 수 있도록 투입구(2)에 대향하게 개구부가 형성되며 개구부 이외의 목재수납공(20a)들 모두를 차폐하게 된다.

본 발명에 따른 목재 연료를 이용한 난방장치는 연료 공급기에 공급되는 전원을 절환하기 위한 스위치(16)와, 스위치(16)를 구동케 하기 위한 암(14b)과, 리더(14)와 암(14b)에 복원력을 가하기 위한 스프링(18)을 구비한다. 암(14b)은 연결대(14′)에 도시하지 않은 핀을 경유하여 체결되며 리더(14) 및 연결대(14′)에 연동되어 상하방향으로 직선운동하게 된다. 이 암(14b)은 상하방향으로 구동됨으로써 스위치(16)를 구동하게 된다. 암(14b)의 아래에는 스위치(16)가 설치된다. 스위치(16)는 도시하지 않은 전원 공급원과 모터 사이에 전기적으로 접속되어 암(14b)이 접촉함에 따라 모터의 구동전원을 절환하게 한다. 스위치(16)의 동작에 따른 연료 공급기(20)의 동작을 설명하면, 먼저 리더(14)에 수납된 목재가 연소하게 되면 목재의 중량 변화나 목재의 자연 분쇄가 발생하게 되어 리더(14)는 상승하게 되고 암(14b)은 연결대(14′)에 의해 하강하게 된다. 그러면 암(14b)이 스위치(14b)에 접촉하게 되어 스위치(14b)는 전원공급원으로부터 공급되는 구동전압을 모터에 공급하게 된다. 모터가 구동되어 연료 공급기(20)가 구동되면 롤러(22)는 회전하게 된다. 롤러(22)가 회전하면서 목재가 투입구(2)를 경유하여 리더(14)에 공급되면 리더(14)는 목재의 중량에 따라 하강하게 되고 연결대(14′)에 의해 암(14b)이 상승하게 된다. 이 때, 암(14b)은 스위치(16)와의 접촉이 해제되어 스위치(16)는 전원 공급원으로부터 공급되는 전원을 절체하여 모터를 정지시키게 된다. 이러한 목재 공급이 연속적이 이루어지게 되면서 본 발명에 따른 목재 연료를 이용한 난방장치는 일정분량의 목재를 지속적으로 본체(10)에 투입할 수 있게 된다. 스위치(18)는 연결대(14′)와 스위치(18)를 지지하는 스위치 블록(19)에 설치되어 리더(14)에 수납된 목재가 연소됨에 따라 목재의 중량이 가벼워지거나 자연분쇄되면 초기상태(즉, 리더가 수평하게 놓여지는 상태)로 복귀할 수 있도록 복원력을 가하는 역할을 하게 된다.

본 발명에 따른 목재 연료를 이용한 난방장치의 동작은 아래와 같은 수순에 의한다. 먼저, 사용자가 연료 공급기(20)의 목재수납공들(20a)에 목재를 수납하게 된다. 그리고 사용자가 전원을 본체(10)와 연료 공급기(20)에 공급하면 투입구(2)로부터 가장 가까운 목재수납공(20a)에 수납된 목재가 경사면을 타고 자중에 의해 투입구를 경유하여 리더(14)에 장착되고 아궁이(4)에 미리 준비된 불씨에 의해 점화된다. 리더(14)에 목재가 장착되는 순간, 목재의 중량에 의해 리더(14)가 하강하게 되면 스위치(16)는 모터에 공급되는 전원을 절체하게 된다. 이 때, 연료 공급기(20)는 구동을 멈추게 되어 더 이상의 목재가 투입되지 않는다. 리더(14)에 수납된 목재는 열공급원(불씨)에 의해 연소되기 시작하고 목재의 연소로부터 발생된 열은 순환수튜브(12)를 가열하게 된다. 일정 시간이 경과하여 목재의 중량 변화가 발생하거나 자연분쇄되면 재 또는 분쇄된 목재가 아궁이(4) 바닥으로 떨어지게 되고 리더(14)는 상승하여 수평을 이루게 되면 암(14b)에 의해 스위치(16)는 구동되어 모터에 전원이 공급된다. 그러면 연료 공급기(20)는 구동되어 다음 목재수납공(20a)에 수납된 목재가 본체(10)에 재투입된다. 이러한 목재투입과정이 반복되어 사용자가 인위적으로 재투입하지 않아도 지속적으로 순환수튜브(12)를 가열할 수 있게 되어 수면이나 외출중일 경우에 지속적으로 난방(8∼12 시간)할 수 있음은 물론 동절기에 순환수튜브의 동파를 방지할 수 있게 된다.

도 3은 도 1에 도시된 목재 연료를 이용한 난방장치와 유류를 이용한 난방장치가 연동되는 통합 난방장치를 개략적으로 나타낸다.

도 3의 구성에서, 통합 난방장치는 순환수튜브(12)의 열을 감지하는 센서(34)와, 센서(34)에 공통으로 접속된 제1 및 제2 제어기(32,42)와, 제1 및 제2 제어기(32,42)에 공통으로 접속된 펌프(36)를 구비한다. 제1 제어기(32)는 목재 보일러(30)에 설치되고 제2 제어기(34)는 유류 보일러(40)에 설치된다. 센서(34)는 종래 유류를 이용한 난방 시스템에 사용되는 열센서를 사용하게 된다. 펌프(36)는 순환수가 순환수튜브(12) 내에서 지속적으로 순환되도록 순환수를 공급하는 역할을 한다. 유류 보일러(40)와 목재 보일러(30)는 순환수튜브(12) 라인에 직렬로 연결된다. 여기서, 목재 보일러(30)의 순환수량이 과다할 경우 유류 보일러(40) 작동시 연료 소비가 많아지므로 최소한으로 제한되어야 한다.

통합 난방장치의 동작은 다음과 같다. 목재 보일러(30)의 연료 공급기(20)에 목재가 연소되어 순환수튜브(12)의 온도가 소정온도(예를 들면 18℃) 이상을 유지하게 되면 제1 제어기(32)는 펌프(36)를 구동하여 순환수를 회전시켜 난방을 하게 된다. 목재 보일러(30)에서 목재가 전소되어 순환수튜브(12)의 온도가 내려가게 되어 소정온도(예를 들면 18℃) 이하로 떨어지게 되면 센서(34)는 그에 따른 열정보를 제2 제어기(32)에 전송한다. 그러면 제2 제어기(42)는 유류 보일러(40)를 구동하여 유류를 연료로하여 순환수튜브(12)를 가열함과 아울러 펌프(36)를 구동하여 순환수튜브(12)를 통하여 가열되어진 온수를 공급하게 된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 통합 난방장치는 종래의 유류 보일러와 연동되어 목재 보일러(30)에서 목재의 공급이 중단되어도 유류 보일러(40)가 자동적으로 작동됨으로써 겨울철 보일러의 동파 등의 부작용을 방지할 수 있게 되며 순환수튜브(12) 라인이 직렬로 연결되어 있으므로 별도의 밸브조작 등이 필요 없게 된다.

본 발명에 따른 목재 연료를 이용한 난방장치와 이를 이용하여 유류 보일러와 연동되는 통합 난방장치는 가정용 난방장치로 사용될 수 있음은 물론 농업용 난방장치(예를 들면, 비닐 하우스 내의 난방용) 등으로 사용될 수 있다. 순환수튜브(12) 라인에 라디에터(Radiator) 등의 전열장치를 부착하게 되면 난방비용의 과다로 인하여 휴작하는 농가의 경비를 상당폭 감소할 수 있게 되어 적은 경비로도 하우스 농작 재배를 가능케 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 목재 연료를 이용한 난방장치는 목재가 연소됨에 따라 일정시간이 경과하면 자동적으로 목재를 재투입하는 연료 공급기를 구비함으로써 목재를 지속적으로 공급할 수 있게 된다. 본 발명에 따른 목재 연료를 이용한 난방장치는 저가의 목재를 사용함으로써 연료비를 최소화하게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 목재 연료를 이용한 난방장치는 기존의 유류 보일러와 연동되는 통합 난방장치로 구현됨으로써 목재 공급이 중단되어도 자동적으로 유류 보일러에 의한 난방이 시작되어 겨울철 보일러의 동파 등을 방지할 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (3)

1. 순환수가 공급되는 순환수튜브와 목재를 연소시키기 위한 열공급원이 설치된 본체와,

   상기 목재가 연소됨에 따라 구동되어 상기 본체에 상기 목재를 투입하기 위한 연료공급수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 목재 연료를 이용한 난방장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 본체는 상기 목재가 투입되도록 소정길이와 폭으로 형성되는 투입구와,

   상기 열공급원의 발열량과 연소시간을 조정하기 위한 연소조절수단과,

   상기 목재가 연소됨에 따라 발생하는 연기를 외부를 배출하기 위한 연기배출수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 목재 연료를 이용한 난방장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 연료공급수단은 상기 투입구측의 상기 측벽에 회전구동가능하게 설치되는 콘베이어와,

   상기 콘베이어에 목재가 일정분량씩 분리 수납될 수 있도록 다수의 목재수납공을 마련하기 위한 격벽과,

   상기 목재수납공에 수납된 목재가 외부로 떨어지지 않도록 상기 목재수납공을 차폐하기 위한 커버와,

   연소되는 목재를 지지함과 아울러 목재가 연소됨에 따라 구동되는 리더와,

   상기 리더에 연동되어 상기 콘베이어에 전원을 공급하기 위한 스위치와,

   상기 리더에 복원력을 가하기 위한 스프링을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 목재 연료를 이용한 난방장치.