KR20130044272A - 화재 및 화상 피해가 방지되는 보일러 도어 및 이를 구비한 나무보일러 - Google Patents

Abstract

내부에는 세라믹섬유나 유리섬유를 꼬아서 만든 각형의 내화로프(31)가 충전되며 두 개의 ㄱ자 형 브래킷(32)으로 외측모서리면을 구성하여 내화로프가 브래킷에 의해 조여지면서 패킹역할을 하도록 설계한 나무보일러의 도어 구조가 개시된다.
본 발명은 연소실 입구의 밀폐 잠금 기능을 충실히 수행하면서도 보일러몸체 외부로 돌출된 도어 테두리 부분이 과열되는 것을 방지한, 개선된 밀폐용 도어에 관한 것으로서 내화로프(31)는 연소실 외벽에 잘 밀착되도록 도어 내부에 배치된 판스프링(33)에 의해 탄성 지지되며 보일러 몸체 외벽 도어 입구 윗부분에는 수냉식 파이프(40)를 가로로 배치하여 도어 상단 모서리면의 과열을 막고 연료 부스러기가 쌓이는 것을 방지하였다.
본 발명에 따른 나무보일러의 도어 구조는 종래와 같이 석면 등에 의하여 밀폐력을 유지하기 위해 입구 테두리가 길게 튀어나온 방식이 아니면서도 높은 압력의 연소가스와 화염을 효과적으로 밀폐하며 도어 위쪽에 배치된 수냉식파이프(40)와 함께 이용될 때 도어와 도어테두리부의 온도를 낮게 유지하여 화재위험을 낮추고 옥내용 보일러 사용할 시에도 충분한 편의성과 안전을 확보하여 준다.

Description

화재 및 화상 피해가 방지되는 보일러 도어 및 이를 구비한 나무보일러{Firewood boiler that has a blaze protecting doors}

본 발명은 연소실 입구의 밀폐 잠금 기능을 충실히 수행하면서도 보일러몸체 외부로 돌출된 도어 테두리 부분이 과열되는 것을 방지한, 개선된 나무보일러의 도어 구조에 관한 것이다.

나무 또는 그에 준하는 천연 땔감은 부피가 크고 단위 중량당 발생열량이 작기 때문에 석유나 가스와 비교하여 열효율이 떨어진다. 따라서 연소실의 부피를 크게 하여 한번에 많은 나무연료를 집어넣고 태워야 할 필요가 있다.

또한 연료의 소량 연속공급이 어렵고 연소된 잔류물의 회수가 어렵기 때문에 연소실 개폐용 도어는 입구가 가능한 커야 하며 또한 개폐와 잠금이 편리하고 쉬워야 한다. 물론 연소실 내부구조와 도어 입구의 구조는 단단하게 굳은 연소 찌꺼기를 쉽게 긁어낼 수 있도록 단순한 형태가 되어야 한다.

아래 소개한 선행기술 문헌(1)은 본 발명의 기술분야와 유사한 전형적인 옥외운전용 나무보일러의 도어구조를 설명하고 있다.

통상 여닫이 방식으로 적용되는 나무보일러의 도어는 연소실에 대량의 나무연료를 빠르게 투입할 수 있고 연소실 내벽에 고착된 연소잔류물을 쉽게 긁어낼 수 있도록 연소실 전체 폭에 근접한 넓은 면적으로 설정되며, 공기유입 조절밸브와 내열유리로 된 투시창, 그리고 열고 닫을 때 화상을 방지할 수 있도록 충분히 튀어나온 손잡이 등을 그 전형적인 특징으로 갖고 있다.

(1) 한국공개실용신안 실1999-0037681 보일러 (2) 한국등록실용신안 20-0193809 하측면식 연도 나무보일러 (3) 한국등록특허 10-1161048 나무보일러 (4) 한국등록특허 10-0977012 기압차를 이용한 연소장치 겸용 보일러

문헌(1)은 옥외용 나무보일러로서 연소실 내부의 연소가스를 완벽하게 밀폐할 필요가 없다. 그러나 최근 생산 소비되는 나무보일러는 실내에서의 사용도 고려하여 설계되고 있다. 주요 설계요구조건으로서, 도어에 부착되어 연소실 내부로 공기를 유입시키는 공기유입구는 공기의 유입만 가능하고 유출은 차단되는 일방향 밸브일 필요가 있으며, 연소실 몸체와 도어 사이의 틈은 평상시에 연소가스가 새어 나오지 않도록 잘 밀폐되어야 한다. 그리고 유사시에도 연소실 내부의 폭발적인 압력을 견뎌내도록 매우 단단히 잠겨져야 한다. 문헌 (3)을 참조하면 도어와 보일러몸체가 단단히 결합되도록 한 걸림 고정구 구성을 볼 수 있다.

상기 요구조건 외에 추가적인 설계조건이 있다면 도어는 사용자의 화상을 방지하기 위해서 뜨거운 연소실 내부로부터 최대한 멀리 떨어져서 위치할 필요가 있다.

문헌(2), (3)은 연소실 몸체와 떨어져서 튀어나오게 설계된 나무보일러 도어의 구조이다. 통상 넓은 도어입구의 테두리 부분에는 (지금은 사용하지 않는) 석면이나 기타 내열 재료로 충전되어 밀폐용 패킹의 역할을 한다.

그러나 문헌(2),(3)의 도어구조에도 단점이 있는데 그것은 바로 도어가 튀어나와 있어 도어 앞면의 온도는 다소 낮아질 수 있는 반면 도어입구 둘레로 형성된 테두리 부분에 의하여 도어의 측면모서리는 연소실의 내부화염에 의해 뜨겁게 가열되므로 화재와 화상의 위험에 노출되기 쉽다는 것이었다.

통상 나무보일러의 몸체는 워터재킷으로 되어 있어 난방온수공급용 물로 채워져 있으므로 나무보일러의 외벽 표면은 그다지 뜨겁지 않다. 그러나 도어와 도어-몸체간 테두리 부분은 안쪽 부분이 연소실 내부의 화염에 그대로 노출되어 있으므로 매우 고온인 상태를 유지하게 된다. 이때 테두리 상단 부분 등에 나뭇잎이나 기타 연료 부스러기 등이 쌓이면서 축적될 경우 화재를 유발하게 된다.

물론 문헌(4)의 도어와 같이 돌출된 부분을 없애게 되면 위와 같은 위험은 방지되나, 도어 자체가 뜨거워짐은 여전히 그대로이며 무엇보다도 도어와 몸체간 테두리 부위가 전혀 없으므로 연소가스가 쉽게 새어나올 우려가 있다.

본 발명에서는 상술한 선행기술문헌들에서 볼 수 있는 종래 나무보일러 도어구조의 전반적인 단점을 포괄적으로 해결하기 위한 것으로서, 도어와 도어테두리부의 온도를 화재위험이 방지되는 낮은 온도로 유지하면서도 기존의 테두리를 갖는 도어와 동등하게, 연소실 입구와 도어 사이의 밀폐 성능도 충분히 유지되게끔 하여 옥외는 물론 옥내 사용시에도 편리함과 안전을 도모할 수 있도록 하고자 한 것이다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 단순한 구조로 적절한 가격을 유지해야 하는 나무보일러의 제품특징을 훼손하지 않으면서 간단하고 신뢰성 있는 패킹 구조와 화재 및 화상을 방지하는 데에 효과적인 열 차단 구조를 다음과 같은 기술수단에 의해 구성하였다.

먼저 보일러 몸체(10) 외벽에 부착되어 도어 내측으로 삽입되는 종래의 도어 입구 부분을 없애고, 대신 도어(30) 자체를 두껍게 하여 도어 외측 모서리면이 종래의 넓은 테두리 역할을 하도록 하였다.

이때 도어 외측 모서리면은 두 개의 ㄱ자 형 브래킷(32)으로 구성되어 서로 분리되거나 조여질 수 있도록 하였으며 내부에는 세라믹섬유나 유리섬유를 꼬아서 만든 각형의 내화로프(31)가 충전되어 상기 브래킷에 의해 조여지면서 패킹 역할을 하도록 하였다.

내화로프(31)는 예컨대 세라믹 각타 등으로 불리는 적절한 규격의 기성품을 구매하여 사용할 수 있으며 연소실 외벽에 잘 밀착되도록 도어 내부에 배치된 판스프링(33)에 의해 간결하면서도 신뢰성 있는 구조로 탄성 지지된다.

다음으로 보일러 몸체 외벽에서 도어 입구 윗부분에 수냉식 파이프(40)를 가로로 배치하여 도어 상단 모서리면의 과열을 막고 둥근 단면으로 인해 연료 부스러기가 쌓이는 것을 방지하였다.

이때 수냉식 파이프는 연소실을 둘러싸는 워터재킷 부분의 물을 이용하도록 보일러 몸체 외벽에 구멍을 뚫어 연결할 수 있으며, 필요에 따라 보일러 몸체 내부의 워터재킷과 격리되어 내부에 물 또는 단열재가 채워진 독립된 구조로 보일러 몸체 외벽에 단순 부착될 수 있다.

본 발명에 따른 나무보일러의 도어 구조는 냉장고 패킹구조와 유사하게 밀폐부재의 수직접촉 방식이라는 간단한 패킹구조임에도 불구하고 높은 압력의 연소가스와 화염을 효과적으로 밀폐한다.

다시 말해 종래와 같이 석면 등에 의하여 밀폐력을 유지하기 위해 입구 테두리가 길게 튀어나온 방식이 아니므로 수냉식파이프(40)와 함께 이용될 때 도어와 도어테두리부의 온도가 매우 낮아지는 효과가 있다.

따라서 도어의 밀폐력을 유지하면서도 도어 부근에서 화재위험을 낮추는 효과가 뛰어나므로 옥외용은 물론 옥내용 보일러로도 충분한 편의성과 안전을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1a,b는 본 발명이 적용된 나무보일러의 도어 장착 및 열림상태 사시도
도 2a,b는 본 발명이 적용된 나무보일러의 도어부 분해도 및 단면도
도 3은 본 발명이 적용된 나무보일러의 3면도
도 4 ~ 도 7은 본 발명이 적용된 나무보일러의 내부 구조도 및 투시도

상술한 본 발명의 과제 해결수단을 기술적으로 뒷받침하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 일 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

다만 아래의 실시예에서 특정 전문용어로 표현되는 구성요소들과 그 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 기술적 사상을 제한하는 것은 아니다.

먼저 본 발명의 도 1, 도 3~7을 바탕으로 본 발명이 적용될 수 있는 나무보일러 실시예의 전체적인 구조를 설명한다.

보일러의 몸체(10) 후면에는 배기관(41)이 설치되며, 몸체내부 하단에는 연소실(11)이 형성되는 것은 통상의 나무보일러와 동일하다.

본 발명에서는 몸체 내부 상단이자, 연소실 상부 공간에 연도공간(12)이 형성되는데 연도공간 내부에는, 연도공간(12)을 외측연도(13)와 내측연도(14)로 구획하는 연도구획판(20)이 설치된다.

이때 연도구획판(20)은 부착 또는 탈거 가능하도록 설치되는 부품으로서, 상기 연도공간(12)의 내측벽 또는 상기 연소실(11)의 상부(구체적으로 연소실 상단의 수평 워터재킷판)에 안착되며 이때 배기관(41)이 결합되는 몸체(10) 후면쪽에 끼워지도록 설치되는 것이 좋다.

또한 연소실 상단의 수평 워터재킷판은 내측연도 구간에 워터재킷판이 삽입되지 않는 것을 고려하여 다른 부위의 워터재킷판 두께보다 2배 가량 두꺼운 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

참고로, 연도구획판(20)의 형상을 살펴보면 단면이 ㅁ 자형 또는 일부 구간에서 윗부분과 양 옆이 뚫린 절개된 ㅁ 자형 단면을 갖고 있다.

연도구획판(20)에 의해 연도공간(12)은 외측연도(13)와 내측연도(14)로 구획될 수 있는데, 구체적으로 살펴보면 외측연도(13)는 상기 연도구획판(20)에 의해 내측연도(14)보다 위쪽으로 배치되며 연소가스는 연소실(11)의 출구로부터 내측연도(14)의 입구를 거쳐 배기관(41)으로 흐르면서 회돌이 형태의 유동을 형성한다.

연도구획판 안쪽공간인 내측연도(14)는, 입구쪽 단면형상이 누운 직사각형이며 출구쪽 단면형상은 세운 직사각형으로서 전체적으로 균일한 관로단면적을 갖도록 형성된다.

다음으로 본 발명의 핵심이 되는 도어(30)의 구조에 대해 설명한다.

도 1 ~ 도 3에 도시된 나무보일러 몸체(10)와 몸체(10) 전면에 부착된 도어(30)의 구성을 바탕으로 설명한다.

참고로 도면에서 도면부호 (30)으로 나타내고 있는 도어(30)는 비록 도어의 본체 프레임을 지칭하고 있지만 도면부호 30번대로 시작하는 각종 부품들을 모두 포함하는 포괄적 개념으로 지칭될 수 있음을 밝힌다. 다시 말해서 도어(30)는 도면상에서 도어 본체 프레임을 지시선(30)으로 가리키고 있지만 본 발명의 청구범위에서 의미하는 도어는 도면부호 (31~39)사이로 표시되는 구성요소를 포함하는 하나의 모듈로 해석될 수 있다.

나무보일러의 몸체(10)에 장착되는 여닫이 방식의 도어(30)는 아래의 구성을 포함한다.

먼저 연소가스를 밀폐하는 핵심부재인 내화로프(31)는 도어(30)의 내측 모서리면에 4각 둘레로 배치 고정되며, 도어(30)가 닫혔을 때 브래킷(32) 보다 더 돌출되어, 몸체(10)의 전면에 밀착된다.

참고로 내화로프에 대해 좀 더 상세히 설명하면 통상 내화도 800~1400? 세라믹섬유 또는 유리섬유를 이용하여 두께 3~50mm의 각형으로 치밀하게 직조된 상품명 세라믹 각타 등을 말하는 것으로서 각진 모서리를 갖는 각형로프(스퀘어로프) 형상이며, 보통은, 고온 고압에 견디는 내열용 패킹이나 내열용 충전물에 적합하다. 도면상에서 사각프레임에 가까운 모양으로 단순히 표현되었지만 실제로는 밧줄이나 로프 모양에 가깝다.

내화로프(31)를 둘러싸서 조이는 브래킷(32)은, 그 자체로 도어(30)의 외측 모서리면을 이룰 수 있다. (물론 필요에 따라 추가 부재가 브래킷 외부에 형성될 수는 있다.)

브래킷(32)은 서로 분리 가능한 두 개의 꺾어진 ㄱ 자형 부품으로 구성되어, 브래킷 조임나사(34)에 의해 각 브래킷 간에 서로 조여지면서 상기 내화로프(31)를 고정하도록 구성된다. 이로 인해 내화로프(31)와 도어(30) 측면 사이의 틈새로 배기가스나 화염의 누출이 완벽히 방지되고 주기적으로 조임나사(34)와 내화로프(31)를 교체함으로써 도어 측면모서리의 열차단 기능과 밀폐기능을 꾸준히 유지할 수 있다.

한편 요철형상으로 굴곡진 판스프링(33)은 도어(30)의 내측면과 상기 내화로프(31)간의 지지면, 또는 상기 브래킷(32)과 상기 내화로프(31)간의 지지면 사이에 삽입된다. 판스프링(33)은 충분히 두꺼운 강판스트립을 요철모양으로 구부려 만든 것으로써 사람의 힘으로는 요철이 펴지지 않도록 단단하게 만들며 도어(30)에 부착된 도어 고정핸들(35)로 몸체(10) 전면에 도어를 강하게 밀착 고정시킬 때 미소하게 탄성 변형되어 내화로프(31)를 장시간 탄성 지지한다. 앞서 브래킷과 조임나사가 측면 모서리의 밀폐를 담당하였다면 이번에는 도어 고정핸들(35)과 판스프링(33)에 의해 본 발명의 도어(30)는 단지 패킹역할을 하는 내화로프(31)와 몸체(10) 전면 사이에 지속적인 압착력이 가해질 수 있다. 따라서 내화로프(31)와 몸체(10) 전면 사이의 틈새로 배기가스나 화염의 누출이 완벽히 방지되고 주기적으로 판스프링(31)을 교체하고 도어 고정핸들(35)의 조임력을 점검 보수함으로써 도어와 몸체 간의 열차단 기능과 밀폐기능을 꾸준히 유지할 수 있다.

한편 수냉식 파이프(40)는 나무보일러의 몸체(10)에 장착되며 상기 도어(30)의 상단 모서리면 위쪽으로 인접하게 배치되어 부착되며, 몸체(10)에 내장된 워터재킷의 물을 통과시키도록 구성된다.

이때 도어의 사용에 불편함을 주지 않으면서 도어의 온도를 효과적으로 낮추기 위해 지름이 상기 도어(30)의 두께보다 같거나 작은 원형 파이프 형태로 형성되어 도어보다 더 튀어나오지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이 같이 둥근 단면을 가진 수냉식 파이프(40) 구성으로 인해 그 아래에 배치된 도어의 상단면에는 연소부스러기나 가연성 낙하물의 낙하, 퇴적이 원천적으로 방지되어 화재의 위험이 낮아지고 또한 화상의 위험도 낮추게 된다.

이상 본 발명이 구체화된 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예에만 국한되지 않는다.

다시 말해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 발명이 내포하고 있는 기술사상을 활용하여 필요에 따라 명세서 및 도면에 미처 포함되지 않은 단순 변경 또는 간단 확장 사례를 구현할 수도 있겠으나, 그 또한 이하의 청구범위로 표현되는 본 발명 기술사상의 범위에 자명하게 포함된다.

본 발명의 보일러 도어구조는 단지 나무보일러에만 적용되는 것이 아니라 세라믹 내화로프와 같은 투박하고 거친 패킹재료를 밀폐부재로 요구하는 모든 방화문 설계나 방화용 해치설계에 유용하게 활용될 수 있다.

10: 몸체
11: 연소실
12: 연도공간
13: 외측연도
14: 내측연도
20: 연도구획판
21: 보조도어
30: 도어
31: 내화로프
32: 브래킷
33: 판스프링
34: 브래킷 조임나사
35: 도어 고정핸들
40: 수냉식파이프
41: 배기관

Claims (5)

1. 나무보일러의 몸체(10)에 장착되는 여닫이 방식의 도어(30)에 있어서,
   상기 도어(30) 내측 모서리면에 4각 둘레로 배치 고정되는 내화로프(31)와;
   상기 내화로프(31)를 둘러싸는 브래킷(32);을 포함하여 구성되고,
   상기 내화로프(31)는 상기 도어(30)가 닫혔을 때 상기 브래킷(32) 보다 더 돌출되어 상기 몸체(10)의 전면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 나무보일러의 도어(30).
2. 제1항에 있어서,
   상기 내화로프(31)는 세라믹섬유 또는 유리섬유로 직조되고 각진 모서리를 갖는 각형로프로 구성되며,
   상기 브래킷(32)은 서로 분리 가능한 적어도 두 개의 꺾어진 ㄱ 자형으로 구성되어 상기 도어(30)의 외측 모서리면을 이루며, 각 브래킷 간에 서로 조여지면서 상기 내화로프(31)를 고정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 나무보일러의 도어(30).
3. 제2항에 있어서,
   상기 도어(30)의 내측면과 상기 내화로프(31)간의 지지면, 또는 상기 브래킷(32)과 상기 내화로프(31)간의 지지면 사이에는 요철형상으로 굴곡진 판스프링(33)이 추가 삽입되어 구성된 것을 특징으로 하는 나무보일러의 도어(30).
4. 제1항에 기재된 도어(30)와;
   상기 도어(30)가 하나 이상 장착되는 나무보일러의 몸체(10); 및
   상기 몸체(10)에 장착되며 상기 도어(30)의 상단 모서리면 위쪽으로 인접하게 배치되는 수냉식 파이프(40);를 포함하여 구성되는 나무보일러.
5. 제4항에 있어서,
   상기 수냉식 파이프(40)는 상기 몸체(10)에 내장된 워터재킷의 물을 통과시키도록 구성되고 또한 지름이 상기 도어(30)의 두께보다 같거나 작은 원형 파이프 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 나무보일러.

Images