KR20150146002A - 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템은 밀폐 가능한 내부공간을 가지며, 상기 내부공간 바닥 내부에는 하측으로 단열층이 형성되어 있고, 상측으로 열전도층이 형성된 난방순환로가 형성되어 있는 난방대상구조물;을 포함하고; 화목연료가 투입되는 투입구와 연소공간(22)을 가진 가열챔버; 상기 가열챔버의 배기관로가 하측으로 연결되어 가열기류가 지그재그형태로 상승하도록 이루어진 열교환탱크; 상기 배기관로 일부와 상기 열교환탱크 전체를 감싸는 밀폐구조로 이루어지고, 내부에는 용수가 유입되어 상기 열교환탱크와 열교환시키는 용수가열탱크; 상기 열교환탱크 상부에 구비된 상부배기출구와 연결되면서 상기 용수가열탱크 외부 전체와 상기 배기관로를 감싸는 밀폐 구조로 이루어지고, 외면 전체는 단열처리되어 있으며, 하측에 구비되는 하부배기출구가 상기 난방대상구조물의 난방순환로와 연결되어 있는 가열기류유도챔버; 및 상기 용수가열탱크와 배관으로 연결되어 내부 상측에 온수가 저장되어 있다가 온수배출관을 통해 배출되고, 내부 하측에 회수온수가 저장되었다가 상기 용수가열탱크 하측으로 재공급하며, 외면 일측에는 용수유입관이 형성되어 있고, 외면 전체는 단열처리되어 있는 온수저장탱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 화목 연료가 연소되면서 발생되는 가열기류를 이동 설치가 용이한 컨테이너의 바닥에 형성되는 지그재그 형태의 난방순환로 통해 바닥 전체에 난방이 가능해지므로 컨테이너박스를 찜질방으로 활용할 수 있게 된다. 또한, 가열기류에 의해 열교환 되는 순환 온수를 이용하여 컨테이너 일측 또는 다른 컨테이너의 온수난방이 가능하게 하거나 또는 샤워 공간으로 활용할 수 있는 장점도 함께 제공할 수 있기 때문에 컨테이너 내부 공간을 간이형 찜질 공간이나 사우나 공간 등으로 선택적으로 활용할 수 있는 효과를 발휘한다.

Description

로켓스토브를 활용한 온수난방시스템{Hot-water heating systems utilizing rocket stove}
본 발명은 이동 설치 및 운용이 용이하고, 컨테이너와 같은 이동 가능한 공간 내부 또는 외부에 설치하여 난방 기능을 제공하도록 함으로써 컨테이너 내부를 간이형 찜질 공간이나 사우나 공간 등으로 활용할 수 있도록 이루어진 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 난방을 위해서는 전기에너지를 이용하는 전열 난방과 기름이나 도시가스와 같은 열원을 이용한 연소식 난방으로 대별된다.
그리고, 난방장치에 의해 가열된 열은 온수를 통해 순환회로를 따라 이동하여 열교환 작용에 의해 일정 공간을 난방하게 된다.
하지만 이러한 종래의 난방시스템들은 건축물을 대상으로 하여 설치되므로 이동 설치 및 운영이 전혀 불가능한 상황이다.
다만 전기난방시스템은 이동 설치가 가능하겠지만 전기에너지 소모량이 많이 소요되는 문제가 있어 고효율의 난방시스템으로 채택하기에 한계가 있으며, 특히 전기 등이 공급되지 않는 장소에서 사용하는 경우에는 사용하지 못하는 한계가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 선행기술로서, 대한민국 공개실용신안 제20-2013-0001070호 "다목적 화목난로"가 개시되어 있다.
선행기술은 석유와 전기, 천연가스 등을 사용하는 난방과 취사를 위한 에너지 분야에 있어서 목재 펠릿, 폐목재, 장작 등 화목을 이용하는 화목난로를 효율적으로 사용하도록 하기 위한 화목을 투입하는 화목투입구와 연소실을 두 개 이상 구비함으로써 화목난로의 설치 방향 등에 구애받지 않고 편리하게 사용하도록 하며, 동절기에는 대류난방을 위한 동절기용 연통을 사용하도록 하며, 하절기 때에는 대류난방용 열교환기에서 열발산을 하지않고 열기가 직접 연통으로 배출되어 지도록 하는 화덕 위주의 사용을 위한 하절기용 연통을 별도로 구비하도록 함으로써 동절기와 하절기의 구분없이 화목난로의 사용이 가능하도록 하여, 사계절이 뚜렷한 지역에서도다목적으로 효율적인 사용이 가능하도록 한다.
또한, 작업공간과 천장의 높이가 상대적으로 넓은 공장 작업장 등에서는 복사열만으로는 전체적인 난방이 실질적으로는 불가능함으로써 테이블의 하부측에 열기가 배출되는 연도를 활용하여 온열 발마사지를 위한 요철 연통부를 구비하도록 하여 구들장, 바닥 온돌에서의 찜질 효과와 일본의 난방기구인 코타츠 기능도 가능하도록 하여 소량의 화목만으로 대류난방과 온열 발마사지가 가능한 다목적 화목난로를 제공하게 된다.
이처럼 화목 연료를 이용한 로켓스토브 원리를 이용한 선행기술은 원목을 태워서 발생하는 열을 이용하는 난방을 채택하고 있어 이동성을 제공함과 동시에 열효율이 높은 장점이 있다.
하지만 선행기술의 다목적 화목난로는 난로에서 방출되는 대류 작용에 의해 가열되는 방식이므로 온수에 의한 난방 순환 구성보다 에너지 효율이 떨어지는 문제가 있으며, 온수를 이용한 바닥 난방이나 온수 샤워가 불가능한 구조적인 한계가 있었다.
대한민국 공개실용신안 제20-2013-0001070호
본 발명은 로켓스토브의 원리를 이용한 것으로서 화목 연료가 연소되면서 발생되는 가열기류를 이동 설치가 용이한 컨테이너의 바닥에 형성되는 지그재그 형태의 난방순환로 통해 바닥 전체에 난방을 제공하여 찜질방과 같은 공간을 제공하도록 하면서 가열기류를 감싸면서 순환하는 온수를 이용하여 컨테이너 일측 또는 다른 컨테이너의 온수난방이 가능하게 하거나 또는 샤워 공간으로 활용할 수 있도록 함으로써 컨테이너 내부 공간을 간이형 찜질 공간이나 사우나 공간 등으로 선택적으로 활용할 수 있도록 이루어진 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템을 제공하는 것과 관련된다.
본 발명 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템은 밀폐 가능한 내부공간을 가지며, 상기 내부공간 바닥 내부에는 하측으로 단열층이 형성되어 있고, 상측으로 열전도층이 형성된 난방순환로가 형성되어 있는 난방대상구조물;을 포함하고; 화목연료가 투입되는 투입구와 연소 공간을 가진 가열챔버; 상기 가열챔버의 배기관로가 하측으로 연결되어 가열기류가 지그재그형태로 상승하도록 이루어진 열교환탱크; 상기 배기관로 일부와 상기 열교환탱크 전체를 감싸는 밀폐구조로 이루어지고, 내부에는 용수가 유입되어 상기 열교환탱크와 열교환시키는 용수가열탱크; 상기 열교환탱크 상부에 구비된 상부배기출구와 연결되면서 상기 용수가열탱크 외부 전체와 상기 배기관로를 감싸는 밀폐 구조로 이루어지고, 외면 전체는 단열처리되어 있으며, 하측에 구비되는 하부배기출구가 상기 난방대상구조물의 난방순환로와 연결되어 있는 가열기류유도챔버; 및 상기 용수가열탱크와 배관으로 연결되어 내부 상측에 온수가 저장되어 있다가 온수배출관을 통해 배출되고, 내부 하측에 회수온수가 저장되었다가 상기 용수가열탱크 하측으로 재공급하며, 외면 일측에는 용수유입관이 형성되어 있고, 외면 전체는 단열처리되어 있는 온수저장탱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 상기 열전도층은 상기 난방순환로와 밀착되는 열전도부재와 상기 열전도부재상측으로 밀착되는 축열부재로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면 상기 난방대상구조물은 일측에 출입구가 형성되어 있는 컨테이너박스로 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면 상기 컨테이너박스 내부 공간 모서리부 쪽에 치우져서 상기 가열챔버, 열교환탱크, 용수가열탱크, 가열기류유도챔버, 온수저장탱크 및 외부와 통하도록 설치되는 굴뚝을 포함하여 설치되며, 상기 난방순환로는 상기 가열기류유도챔버의 하부배기출구와 연결되어 가열기류가 상기 컨테이너박스의 내부 바닥의 가장자리 쪽으로 분기되어 순환하다가 대각선 방향으로 합류되어 상기 굴뚝을 통해 배기되어 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면 상기 용수유입관에는 수도관 또는 물저장탱크와 연결된 물자동공급장치가 연결되어 상기 온수저장탱크의 수위를 감지하여 용수를 공급하도록 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의한 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템은 화목 연료가 연소되면서 발생되는 가열기류를 이동 설치가 용이한 컨테이너의 바닥에 형성되는 지그재그 형태의 난방순환로 통해 바닥 전체에 난방이 가능해지므로 컨테이너박스를 찜질방으로 활용할 수 있게 된다.
또한, 가열기류에 의해 열교환 되는 순환 온수를 이용하여 컨테이너 일측 또는 다른 컨테이너의 온수난방이 가능하게 하거나 또는 샤워 공간으로 활용할 수 있는 장점도 함께 제공할 수 있기 때문에 컨테이너 내부 공간을 간이형 찜질 공간이나 사우나 공간 등으로 선택적으로 활용할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 컨테이너 박스와 함께 이동 설치 및 운용이 용이하고, 컨테이너와 같은 이동 가능한 공간 내부 또는 외부에 설치하여 다양한 온수 난방 기능을 활용한 다양한 난방 시스템을 구축할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템의 전체구성을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템의 평면도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템은
로켓스토브의 원리를 이용하여 가열기류는 컨테이너박스(11)와 같이 밀폐와 출입이 가능한 난방대상구조물(10) 내부 바닥을 가열기류에 의해 난방하도록 하고, 가열기류와 열교환 되는 온수를 이용하여 다른 컨테이너박스(11) 내부를 찜질방이나 온수샤워실 등으로 활용할 수 있도록 구성된 것이다.
이를 위한 본 발명은 난방대상구조물(10)의 난방순환로(13)를 통해 바닥과 내부 공간을 난방하기 위한 구성으로서 가열챔버(20), 열교환탱크(30), 용수가열탱크(40), 가열기류유도챔버(50), 온수저장탱크(60)를 포함하여 구성되며, 본 발명에서는 상기 난방대상구조물(10)이 컨테이너박스(11)로 구성되는 것을 일례를 들어 설명하기로 한다.
먼저 컨테이너박스(11)는 밀폐 가능한 내부공간을 가지며, 내부를 출입할 수 있는 출입문을 포함한다.
상기 컨테이너 내부 바닥에는 난방순환로(13)가 형성되는데, 이 난방순환로(13)의 하측으로 경량콘크리트와 같은 단열층(12)이 형성되어 컨테이너박스(11) 외부와 차단되도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 난방순환로(13) 상측에는 열전도층(14)이 형성되어 난방순환로(13)를 흐르는 가열기류에서 열교환되는 열기가 컨테이너 바닥 전체에 골고루 확산되도록 구성된다.
이때 상기 열전도층(14)은 상기 난방순환로(13)와 밀착되는 열전도부재와 상기 열전도부재상측으로 밀착되는 축열부재로 이루어질 수 있다.
상기 열전도부재는 알루미늄이나 철판과 같이 열전도성이 우수하면서 기계적인 강도를 가지도록 함으로써 컨테이너 바닥의 내구성을 함께 유지하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 축열부재는 열도전층에 의해 전달되는 열을 오랜시간 동안 축척하고 있다가 서서히 컨테이너 내부 공간으로 방출하도록 황토 등으로 구성될 수 있다.
이 경우 가열기류에 의해 가열되는 황토에서는 발열 작용과 함께 인체에 유용한 원적외선이 함께 방출됨으로써 매우 유용한 효과를 발휘한다.
상기 가열챔버(20)는 화목연료가 투입되는 투입구(21)와 연소공간(22)을 가지는 구성으로서 바닥면이 둥근 원통형으로 이루어지고, 화목을 투입하기 위해 상부가 개방되어 개폐뚜껑(23)이 마련되어 있고, 하부에는 화목이 타고 남은 재를 수거하기 위한 재받침대(25)가 포함된 구성이다.
그리고, 가열챔버(20) 하부 일측에는 외부 공기 유입관이 연결되며, 공기 유입관 일측에는 배기관로(24)와 연결되어 이루어진 구성이다.
상기 열교환탱크(30)는 상기 가열챔버(20)의 배기관로(24)가 하측으로 연결되어 가열기류가 서로 엇갈리게 배치된 복수의 격판(31)에 의해 지그재그형태로 상승하도록 이루어지고, 하부에 상기 가열챔버(20)의 배기관로(24)와 연결되어 가열기류가 열교환탱크(30)의 하측으로 유입되어 상승되도록 구성된 것이다.
상기 용수가열탱크(40)는 하측의 배기관로(24) 일부와 상기 열교환탱크(30) 전체를 감싸는 밀폐구조로 이루어진다. 용수가열탱크(40) 내부에는 용수가 유입되어 상기 열교환탱크(30)와 열교환시키는 역할을 한다.
이때, 열교환탱크(30) 상측의 배기관로(24)는 상기 용수가열탱크(40) 내부를 지나 후술된 가열기류유도챔버(50)와 연결되는 구성이다.
즉, 상기 가열기류유도챔버(50)는 상기 열교환탱크(30) 상부에 구비된 상부배기출구(32)와 연결되면서 상기 용수가열탱크(40) 외부 전체와 상기 배기관로(24)를 감싸는 밀폐 구조로 이루어지고, 외면 전체는 단열처리되어 있다.
그리고, 하측에 구비되는 하부배기출구(51)가 상기 난방대상구조물(10)의 난방순환로(13)와 연결되어 있는 구성이다.
상기 온수저장탱크(60)는 상기 용수가열탱크(40)와 배관으로 연결되어 내부 상측에 온수가 저장되어 있다가 온수배출관을 통해 배출되고, 내부 하측에 회수온수가 저장되었다가 상기 용수가열탱크(40) 하측으로 재공급하도록 구성될 수 있다.
그리고, 온수저장탱크(60) 외면 일측에는 용수유입관(61)이 형성되어 있고, 외면 전체는 단열처리되어 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 의하면 상기 컨테이너박스(11) 내부 공간 모서리부 쪽에 치우져서 상기 가열챔버(20), 열교환탱크(30), 용수가열탱크(40), 가열기류유도챔버(50), 온수저장탱크(60) 및 외부와 통하도록 설치되는 굴뚝(70)을 포함하여 설치되며, 상기 난방순환로(13)는 상기 가열기류유도챔버(50)의 하부배기출구(51)와 연결되어 가열기류가 상기 컨테이너박스(11)의 내부 바닥의 가장자리 쪽으로 분기되어 순환하다가 대각선 방향으로 합류되어 상기 굴뚝(70)을 통해 배기되어 구성될 수 있다.
따라서, 도 2와 같이 가열기류는 난방순환로(13)를 순환하면서 컨테이너박스(11) 전체를 효율적으로 난방할 수 있게 되고, 온도가 떨어진 가열기류는 굴뚝(70)을 통해 컨케이너 박스 외부로 배출된다.
또한, 본 발명에 의하면 상기 용수유입관(61)에는 수도관 또는 물저장탱크와 연결된 물자동공급장치가 연결되어 상기 온수저장탱크(60)의 수위를 감지하여 용수를 공급하도록 이루어질 수 있다.
이러한 구성에 의하면 가열기류에 의해 컨테이너박스(11) 내부를 난방함과 동시에 난방 온수를 컨테이너박스(11)와 인접한 다른 컨테이너박스(11)에 공급하여 온수를 활용한 샤워실이나 욕실 등으로 활용할 수 있는 장점이 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어 졌지만, 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
10: 난방대상구조물 11: 컨테이너박스
12: 단열층 13: 난방순환로
14: 열전도층 15: 열전도부재
16: 축열부재
20: 가열챔버 21: 투입구
22: 연소공간 23: 개폐뚜껑
24: 배기관로 25: 재받침대
30: 열교환탱크 31: 격판
32: 상부배기출구
40: 용수가열탱크
50: 가열기류유도챔버 51: 하부배기출구
60: 온수저장탱크 61: 용수유입관
70: 굴뚝

Claims (5)

  1. 밀폐 가능한 내부공간을 가지며, 상기 내부공간 바닥 내부에는 하측으로 단열층이 형성되어 있고, 상측으로 열전도층이 형성된 난방순환로가 형성되어 있는 난방대상구조물;을 포함하고;
    화목연료가 투입되는 투입구와 연소공간(22)을 가진 가열챔버;
    상기 가열챔버의 배기관로가 하측으로 연결되어 가열기류가 지그재그형태로 상승하도록 이루어진 열교환탱크;
    상기 배기관로 일부와 상기 열교환탱크 전체를 감싸는 밀폐구조로 이루어지고, 내부에는 용수가 유입되어 상기 열교환탱크와 열교환시키는 용수가열탱크;
    상기 열교환탱크 상부에 구비된 상부배기출구와 연결되면서 상기 용수가열탱크 외부 전체와 상기 배기관로를 감싸는 밀폐 구조로 이루어지고, 외면 전체는 단열처리되어 있으며, 하측에 구비되는 하부배기출구가 상기 난방대상구조물의 난방순환로와 연결되어 있는 가열기류유도챔버; 및
    상기 용수가열탱크와 배관으로 연결되어 내부 상측에 온수가 저장되어 있다가 온수배출관을 통해 배출되고, 내부 하측에 회수온수가 저장되었다가 상기 용수가열탱크 하측으로 재공급하며, 외면 일측에는 용수유입관이 형성되어 있고, 외면 전체는 단열처리되어 있는 온수저장탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전도층은 상기 난방순환로와 밀착되는 열전도부재와 상기 열전도부재상측으로 밀착되는 축열부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 난방대상구조물은 일측에 출입구가 형성되어 있는 컨테이너박스 인것을 특징으로 하는 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템.
  4. 제 3 항 있어서,
    상기 컨테이너박스 내부 공간 모서리부 쪽에 치우져서 상기 가열챔버, 열교환탱크, 용수가열탱크, 가열기류유도챔버, 온수저장탱크 및 외부와 통하도록 설치되는 굴뚝을 포함하여 설치되며,
    상기 난방순환로는 상기 가열기류유도챔버의 하부배기출구와 연결되어 가열기류가 상기 컨테이너박스의 내부 바닥의 가장자리 쪽으로 분기되어 순환하다가 대각선 방향으로 합류되어 상기 굴뚝을 통해 배기되는 것을 특징으로 하는 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템.
  5. 제 1 항 있어서,
    상기 용수유입관에는 수도관 또는 물저장탱크와 연결된 물자동공급장치가 연결되어 상기 온수저장탱크의 수위를 감지하여 용수를 공급하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 로켓스토브를 활용한 온수난방시스템.
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