KR20160032953A - 숯가마를 이용한 난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 숯가마를 이용한 난방장치에 관한 것으로서, 숯가마 쪽으로 물을 공급하는 복수개의 입수펌프를 갖는 기계실; 상기 입수펌프로부터 물을 공급받는 열교환파이프; 상기 열교환파이프로 감싸져 있는 가마 본체를 복수개로서 이격 배치하고 있고, 보온재로 상기 가마 본체 및 상기 열교환파이프의 외부를 덮고 있는 숯가마; 및 상기 숯가마의 아래쪽 지하에 배치되고, 장기간 폐열 사용처에서 물을 사용할 수 있도록, 상기 열교환파이프에 채워진 물의 체적보다 상대적으로 많은 물을 저장할 수 있는 저수용량을 갖고, 단열재로 감싸져 있는 지하저장탱크를 포함한다.

Description

숯가마를 이용한 난방장치{HEATING APPARATUS USING CHARCOAL KILN}

본 발명은 숯가마를 이용한 난방장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 숯가마에서 발생된 열에너지 또는 폐열을 활용하여 대형 비닐하우스, 전원주택의 내부를 난방시키는 숯가마를 이용한 난방장치에 관한 것이다.

일반적으로 숯을 제조하는 과정에서 발생된 폐열을 재활용하기 위한 수단이 연구 중이다.

통상적으로, 숯가마는 참나무, 대나무, 소나무, 야자나무와 같은 숯원료를 숯가마의 출입구를 통해 숯가마의 내부에 채워 놓은 상태에서, 출입구를 밀폐시킨 다음 아궁이를 통하여 불을 지펴 상부의 화구를 통하여 내부로 열기와 화염을 공급하고, 나무의 상부로부터 점화 및 하향 연소가 이루어지면서 연소시 발생되는 연기나 가스 등은 배출구 및 굴뚝을 통하여 외부로 배출시키는 과정을 거쳐 숯을 제조하게 된다.

예컨대, 숯은 크게 굽는 방식과 나무의 종류에 따라 분류된다. 우선 굽는 방식에 따라서는 백탄, 검탄, 열탄 등으로 나뉜다.

백탄은 숯가마에 나무를 넣고 1000℃ 이상으로 열을 가한 다음 축축한 재와 흙으로 덮어 식혀서 만든 제품이다. 불을 끄면 재가 나무의 겉에 묻어있어 하얗게 보이는데 이 때문에 백탄이라 부른다. 백탄은 온도가 높이 올라가는 성질을 가져 그만큼 숯에 공기구멍이 많다. 가마 속에서 수분이나 인체에 해로운 유황성분 등이 완전 연소되어 가스 중독 사고가 없고 음이온, 원적외선이 발생된다.

검탄은 숯가마에 나무를 넣고 400~700℃로 올린 다음 구멍을 막고 숯가마 내에서 자연적으로 꺼지게 하여 만드는 것으로 탄질이 부드러워 불이 잘 붙으며 타다가 꺼지는 일이 적다. 열 지속시간은 백탄에 비해 짧으나 단시간에 높은 열을 내는 것이 장점이다.

열탄은 성형탄으로도 불리며 100% 천연 톱밥만으로 성형해 만든 숯으로 연기, 냄새가 없다.

발명의 배경이 되는 특허문헌1,2에는 숯가마가 단지 숯을 제조하기 위한 것이 아니라, 숯가마의 폐열을 활용하기 위한 방안으로서 단순히 보일러로 활용하거나, 열교환 장치로서 활용하기 위한 방안만을 개시하고 있다.

특히, 종래 기술의 대형 숯가마의 경우에는 온도 1000℃ 이상의 열이 발생되고, 숯원료가 고온 상태로 숯가마의 내부에서 4~5일 동안 타기 때문에, 숯가마에서 발생되는 엄청난 양의 열에너지를 효율적으로 저장, 분배하기 매우 어렵고, 막상 폐열 사용처(예: 비닐하우스, 주택, 창고 등)에서 필요한 온도의 열원을 적절히 사용하기 매우 어렵다.

즉, 종래 기술의 숯가마의 폐열을 이용한 장치 및 방법은 숯을 제조하기 위한 용도와 숯가마에서 생성된 폐열 활용 방안만을 제시하고 있다.

예컨대, 종래 기술에서는 단순히 일반적인 폐열회수 시스템에서의 온수탱크만을 제시하고 있을 뿐, 온수탱크의 설치로 인한 공간 부족 문제, 온수탱크를 안전하게 설치하기 위한 문제, 숯가마에서 온도 1000℃ 이상의 열로 열교환되어 가열된 물이 온수탱크에 저장되더라도, 그 온수탱크의 설치 문제, 온수탱크의 안전성 문제가 있다.

또한, 종래 기술에서는 온도 저하를 막으면서 온수탱크의 내부에서 수백톤의 물을 장기간 저장할 수 있는 수단이 부재되어 있으므로, 숯가마에서 숯을 생산하지 않을 때 숯가마의 폐열을 이용하기 매우 어려운 문제가 있고, 또한 수온 수백도(500 ~ 600℃)의 물을 폐열 사용처에 적합하게 처리하여 폐열 사용처로 원활하게 공급할 수 있는 문제가 있으므로, 이들 문제를 해결하기 위한 기술 개발이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

[특허문헌]

(특허문헌1)한국공개특허 제10-2005-0104453호(2005.11.03)

(특허문헌2)한국공개특허 제10-2006-0018534호(2006.03.02)

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 단열처리된 지하저장탱크와, 지하저장탱크의 위쪽으로 지상에 설치된 숯가마와, 지하저장탱크와 숯가마 사이에 마련된 지지구조물과, 지하저장탱크의 물을 온도를 조절하고, 적정 온도 및 유량의 물을 원활하게 공급하기 위해 버퍼탱크로서의 역할을 수행하는 제어탱크를 구비함으로써, 장치 설치에 필요한 공간의 활용도를 극대화하면서, 안전하게 지하저장탱크 및 숯가마의 설치가 가능하고, 숯가마에서 숯을 생산하지 않을 때에도 숯가마의 폐열을 폐열 사용처에서 사용할 수 있는 숯가마를 이용한 난방장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 숯가마 쪽으로 물을 공급하는 복수개의 입수펌프를 갖는 기계실; 상기 입수펌프로부터 물을 공급받는 열교환파이프; 상기 열교환파이프로 감싸져 있는 가마 본체를 복수개로서 이격 배치하고 있고, 보온재로 상기 가마 본체 및 상기 열교환파이프의 외부를 덮고 있는 숯가마; 및 상기 숯가마의 아래쪽 지하에 배치되고, 장기간 폐열 사용처에서 물을 사용할 수 있도록, 상기 열교환파이프에 채워진 물의 체적보다 상대적으로 많은 물을 저장할 수 있는 저수용량을 갖고, 단열재로 감싸져 있는 지하저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치가 제공된다.

또한, 상기 보온재는 모래 또는 황토일 수 있다.

또한, 상기 숯가마와 상기 지하저장탱크의 사이에는 지지구조물이 더 마련되어 있고, 상기 지지구조물은, 상기 숯가마의 바닥에 인접한 콘크리트기초; 상기 콘크리트기초에 매설된 철근빔; 상기 철근빔에 수직하게 연결되어 상기 콘크리트기초를 지중 내에서 지지하는 복수개의 기둥파일; 및 상기 기둥파일의 저부에서 복수개로 연결되고 경사방향으로 확장된 기저프레임을 포함한다.

또한, 상기 지하저장탱크는, 상기 열교환파이프를 통해 가열된 물의 증기압을 제어하도록, 상기 지하저장탱크의 상측부에 관통하게 연결되고 지상의 대기 중으로 연장된 감압라인; 및 상기 감압라인에 설치되고 상기 지하저장탱크의 내부 압력이 기준치 이상일 때 밸브 개방이 이루어지는 안전변을 포함한다.

또한, 상기 열교환파이프는 상기 가마 본체의 외표면에 접촉하면서 파이프표면끼리 접촉하도록, 본체바닥부, 본체벽체부 및 본체천장부를 둘러싸고 있다.

또한, 상기 열교환파이프는, 상기 본체바닥부의 저부에서 똬리와 같이 둥글게 빙빙 틀어져 상기 본체바닥부의 외곽으로 연장된 제 1 파이프배관; 상기 제 1 파이프배관에 관통하게 연결되고, 상기 본체벽체부의 개구부의 테두리를 기준으로 유턴하면서 상기 본체벽체부의 외주면을 따라 감겨져서 상기 본체벽체부의 위쪽으로 적층되듯이 연장된 제 2 파이프배관; 및 상기 제 2 파이프배관에 관통하게 연결되고, 상기 본체천장부의 아치형표면을 따라 둥글게 빙빙 돌면서 상기 본체천장부의 외부를 덮는 제 3 파이프배관을 포함한다.

또한, 상기 열교환파이프는 상기 본체천장부에 관통하게 연결된 화구 또는 상기 본체바닥부의 저면에 마련된 간격유지부를 회피하면서 상기 가마 본체의 외부에 접촉한다.

또한, 상기 기계실은, 수원으로부터 기계실까지 물의 이동경로가 되는 입수라인; 상기 입수라인에서 분기되어 쌍을 이루고, 상기 입수펌프가 각각 설치된 바이패스라인; 상기 바이패스라인에 설치된 바이패스밸브; 상기 바이배스라인과 상기 제 1 파이프배관을 서로 관통하게 연결하는 파이프입수배관; 및 상기 제 3 파이프배관으로부터 상기 지하저장탱크까지 연장되어서, 상기 열교환파이프의 물을 상기 지하저장탱크에 공급하는 파이프출수배관을 포함한다.

또한, 상기 지하저장탱크에 연결된 제어탱크는 상기 지하저장탱크로부터 공급받은 고온저장수의 온도를 조절하여서, 상기 폐열 사용처에서 난방용으로 사용할 혼합수를 저장한다.

또한, 상기 제어탱크는, 상기 지하저장탱크에 저장된 고온저장수의 이동 경로가 되도록, 상기 지하저장탱크와 제어탱크를 서로 연결하는 탱크연결라인; 상기 탱크연결라인에 설치된 출수펌프; 상기 출수펌프와 상기 제어탱크 사이를 기준으로 상기 탱크연결라인에 설치된 연결라인밸브; 상기 탱크연결라인을 통해 유입된 온수에 외부의 냉수를 혼합시켜 혼합수를 만들도록, 상기 제어탱크에 연결된 냉수라인;

상기 냉수라인에 연결된 냉수유량제어밸브; 상기 제어탱크에서 상기 혼합수의 온도를 계측하는 온도계; 상기 혼합수의 수위를 계측하는 수위계; 및 상기 제어탱크와 상기 폐열 사용처의 입구 사이에 연결된 출수라인을 포함한다.

또한, 상기 제어탱크는, 상기 출수라인에 설치된 순환펌프; 상기 폐열 사용처의 출구와 탱크연결라인의 분기점 사이를 서로 관통하게 연결하는 순환라인; 상기 순환라인에 설치된 순환라인밸브; 상기 분기점과 상기 지하저장탱크 사이를 기준으로 상기 탱크연결라인에 설치된 일측 체크밸브; 및 상기 분기점과 상기 순환라인밸브 사이를 기준으로 상기 순환라인에 설치된 타측 체크밸브를 포함한다.

또한, 상기 제어탱크는, 상기 제어탱크의 저부에 관통하게 연결된 드레인배관; 및 상기 드레인배관에 설치된 드레인밸브를 더 포함한다.

또한, 상기 숯가마는, 상기 모래로 상기 가마 본체를 덮는 경우, 상기 모래의 유출을 방지하도록 상기 모래의 외곽을 외벽체로 감싸고 있다.

또한, 상기 가마 본체는 중공의 내부 공간을 형성하도록 내화벽돌 또는 황토벽돌로 축조되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 숯가마를 이용한 난방장치에 의하면, 수백 ~ 수천톤의 물을 저장할 수 있는 대형의 지하저장탱크를 지중 또는 지하에 설치함으로써, 장치 설치 공간을 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 지하저장탱크는 탱크구조물을 단열재로 감싸고 있기 때문에, 숯가마의 폐열로 열교환된 온도 수백도의 물을 장시간 저장함으로써, 숯가마에서 숯을 생산하지 않을 때에도 비닐하우스, 창고 등과 같은 폐열 사용처의 난방이 안정되고 경제적으로 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명은 숯가마의 폐열을 이용하여, 비닐하우스 1000평당 수천만원의 연료비의 소비를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 숯가마는 지하저장탱크의 상부에 위치하고 있으나, 숯가마와 지하저장탱크의 사이에 지지구조물이 마련되어 있어서, 숯가마의 하중으로 인하여 지하저장탱크의 붕괴되는 사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 숯가마의 가마 본체의 본체바닥부, 본체벽체부 및 본체천장부를 촘촘히 둘러싸고 있는 열교환파이프를 제공함으로써, 숯가마의 폐열을 매우 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 본 발명은 지하저장탱크와 폐열 사용처 사이에 설치된 제어탱크 및 온도조절장치를 구비하고, 제어탱크 및 온도조절장치로 상기 지하저장탱크의 고온저장수의 온도를 폐열 사용처에 적합하게 조절시켜서, 결국 지하저장탱크에 저장된 고온저장수의 과도한 소비를 막고, 상대적으로 장시간 동안 지하저장탱크의 고온저장수를 효율적으로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 숯가마의 옆에 각각 마련된 기계실에는 입수라인에서 분기되어 쌍을 이루는 바이패스라인이 구비되고, 각 바이패스라인에 입수펌프 및 바이패스밸브가 구비되어서, 2개의 입수펌프 중 어느 하나가 고장나는 경우라도, 숯가마를 이용한 난방 프로세스를 계속적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 복수개의 가마 본체가 외벽체의 내부 공간 내에서 이격 배치되어 있고, 모래가 가마 본체 및 열교환파이프를 제외한 외벽체의 내부 공간에 채워 넣어져 있고, 가마 본체의 상부를 덮으면서 외벽체의 상부쪽으로 돌출되도록 쌓여 있다. 이런 경우, 일측 가마 본체가 숯을 굽기 위한 가동 상태일 수 있고, 타측 가마 본체가 휴지 상태(resting state)라 하더라도, 각각의 가마 본체용 기계실의 입수펌프가 가동되어서, 물이 각각의 가마 본체별 열교환파이프에 유동될 수 있으므로, 결국 가동 상태의 일측 가마 본체의 열에너지가 자신의 열교환파이프에도 전달되고, 또한 모래를 매개체로 하여 휴지 상태의 타측 가마 본체의 열교환파이프까지도 전달되어서 폐열 회수율을 극대화시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 모래뿐만 아니라 상대적으로 더 친환경 소재인 황토를 사용하여 가마 본체의 외부 및 상부를 둘러싸고 있음에 따라서, 친환경적인 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 숯가마를 이용한 난방장치의 사시도.
도 2는 도 1에 선 A-A를 따라 절단한 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 가마 본체 및 열교환파이프의 결합관계를 설명하기 위한 분리 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 숯가마를 이용한 난방장치의 블록도.
도 5는 본 발명의 응용예에 따른 숯가마를 이용한 난방장치의 평단면도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 본 실시예에서 언급된 펌프류, 밸브류, 계측기(예: 수위계, 온도계)들은 미 도시된 컨트롤러에 접속되어서 통상적인 물 온도 조절, 탱크 수위 조절, 물 공급량 조절에 대응하게 자동 제어될 수 있도록 구성될 수 있고, 이러한 자동 제어는 통상적인 기술에 해당될 수 있으므로, 본 실시예에서 컨트롤러에 대한 구체적인 전기적 결합관계 및 작동 관계에 대하여 설명이 생략될 수 있다.

먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 숯가마를 이용한 난방장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 선 A-A를 따라 절단한 단면도이다.

도 1 또는 도 2를 참조하면, 본 실시예는 기계실(100), 열교환파이프(200,201), 숯가마(300), 지하저장탱크(400), 지지구조물(500), 제어탱크(600)를 포함한다.

본 실시예는 위의 주요 구성요소를 통하여, 폐열 사용처(700)인 비닐하우스, 공장, 창고, 주택 등에 온도가 조절된 혼합수, 즉 온수를 공급하는 역할을 담당한다.

여기서, 냉수는 숯가마(300)와의 열교환을 통해 가열되어 고온의 물이 되고, 단열재로 감싸져 있는 지하저장탱크(400)에 상기 고온의 물이 장기간 대용량으로 저장될 수 있고, 이후 상기 고온의 물이 제어탱크(600)를 경유하여 폐열 사용처(700)에 적합한 온도로 조절된 혼합수로 변화될 수 있다.

기계실(100)은 개폐 가능한 케이스의 내부에 입수펌프 또는 밸브 및 배관을 노출시켜 유지 보수를 수행할 수 있게 구성한 것이다. 예컨대, 기계실(100)은 숯가마(300) 쪽으로 물(예: 냉수)을 공급하는 복수개(예: 2개)의 입수펌프를 포함할 수 있다.

또한, 기계실(100)은 해당 입수펌프 또는 바이패스밸브의 작동을 제어하는 컨트롤러(미 도시)를 더 구비한다. 예컨대, 컨트롤러는 지하저장탱크(400)의 수위계(430)로부터 입력된 신호에 의해서 입수펌프의 작동을 정지시키고, 바이패스밸브를 폐쇄시킬 수 있도록 전자 회로적으로 구성될 수 있다.

열교환파이프(200,201)는 상기 기계실(100)의 입수펌프로부터 물을 공급받는 역할과, 숯가마(300)의 폐열로 상기 열교환파이프(200,201)의 물을 가열하는 열교환 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해서, 열교환파이프(200,201)는 숯가마(300)의 가마 본체(310,311)를 각각 감싸고 있을 수 있다.

즉, 숯가마(300)는 열교환파이프(200,201)로 감싸져 있는 복수개(예: 2개)의 가마 본체(310,311)를 구비한다. 여기서, 가마 본체(310,311)는 동시에 사용하여 상대적으로 많은 숯을 제조하거나, 가마 본체(310,311) 중 어느 하나와 다른 하나를 선택적으로 사용하여 숯을 제조할 수 있다.

가마 본체(310,311)는 복수개로서 이격 배치되어 있다. 숯가마(300)용 보온재(320)는 가마 본체(310,311) 및 열교환파이프(200,201)의 외부를 덮고 있다.

본 실시예에서 보온재(320)는 예컨대 모래 또는 모래 재질과 유사한 흙, 자갈 등의 혼합물일 수 있다.

만일, 숯가마(300)에서 보온재(320)로서 모래가 가마 본체(310,311)를 덮는 경우, 상기 모래의 유출을 방지하도록 상기 모래의 외곽을 외벽체(330)로 감싸고 있을 수 있다.

여기서, 외벽체(330)는 숯가마(300)의 외곽을 형성하는 옹벽 또는 콘크리트벽 등을 지칭하는 것으로서, 숯가마(300)의 정면, 양측면 및 배면을 형성하고, 출입구(340)(예: 단열처리된 개폐용 도어)를 구비한다. 출입구(340)는 연결통로(341)(도 4 참조)를 통해서 가마 본체(310,311)의 본체벽체부의 개구부와 서로 관통하게 연결될 수 있다.

즉, 2개의 가마 본체(310,311)는 외벽체(330)의 내부 공간 내에서 이격 배치되어 있다. 이때, 모래 또는 황토에 해당하는 보온재(320)는 가마 본체(310,311) 및 열교환파이프(200,201)를 제외한 외벽체(330)의 내부 공간에 채워 넣어져 있다. 또한, 보온재(320)는 가마 본체(310,311)의 상부를 덮으면서 외벽체(330)의 상부쪽으로 돌출되도록 쌓여 있다. 이런 경우, 일측 가마 본체(310)가 숯을 굽기 위한 가동 상태일 수 있고, 타측 가마 본체(311)가 휴지 상태(resting state)라 하더라도, 각각의 가마 본체(310,311)용 기계실(100)의 입수펌프가 가동되어서, 물이 각각의 가마 본체별 열교환파이프(200,201)에 유동될 수 있다. 결국 가동 상태의 일측 가마 본체(310)의 열에너지가 자신의 열교환파이프(200)에도 전달될 뿐만 아니라, 모래 등의 보온재(320)를 매개체로 하여 휴지 상태의 타측 가마 본체(311)의 열교환파이프(201)까지 전달되어서 폐열 회수율을 극대화시킬 수 있다.

지하저장탱크(400)는 숯가마(300)의 아래쪽 지하에 배치되고, 장기간 폐열 사용처(700)에서 물을 사용할 수 있도록, 상기 열교환파이프(200)에 채워진 물의 체적보다 상대적으로 많은 물을 저장할 수 있는 저수용량을 갖는다. 여기서, 저수용량이란, 예컨대 폐열 사용처(700)가 1000평 정도의 비닐하우스일 경우, 대략적으로 1개월 정도 사용할 수 있는 정도의 물의 저수량일 수 있다. 수치적으로 보면, 지하저장탱크(400)는 수백에서 수천톤 정도의 저수용량을 가질 수 있는 대형 또는 초대형 탱크 구조물일 수 있다.

또한, 지하저장탱크(400)는 각종 배관 연결 부위, 유지 보수 및 청소용 맨홀 등을 비롯하여, 지하저장탱크(400)의 거의 외표면을 단열재(410)로 감싸고 있다.

지하저장탱크(400)에 결합 또는 연결된 모든 배관, 배관 연결 부재 또는 각종 라인도 단열처리 되어 있을 수 있다.

본 실시예의 설명에서 언급되는 각종 라인이란, 예컨대, 입수라인, 출수라인, 바이패스라인, 감압라인, 탱크연결라인, 냉수라인, 순환라인 등을 의미한다. 이러한 각종 라인은 배관용 부재인 파이프, 호스, 송수관, 엘보, T자관 등을 서로 연결하여, 물 또는 증기 등의 유체가 지나가는 경로 및 그 경로를 형성하기 위한 배관 부재 조립체를 의미할 수 있다.

지하저장탱크(400)에 연결된 제어탱크(600)는 지하저장탱크(400)로부터 공급받은 고온저장수의 온도를 조절하여서, 폐열 사용처(700)에서 난방용으로 사용할 혼합수를 저장할 수 있다.

또한, 지하저장탱크(400)가 숯가마(300)가 차지하는 평면적의 지면 아래쪽 지하에 위치함으로써, 대용량의 저장 수단을 설치하기 위한 별도의 지상 공간을 요구하지 않을 수 있고, 본 실시예의 장치를 설치시, 필요로 하는 공간적 제한을 극복할 수 있다.

도 2를 참조하면, 숯가마(300)와 지하저장탱크(400)의 사이에는 지지구조물(500)이 더 마련된다.

지지구조물(500)은 고중량의 건축물인 숯가마(300)의 연직하부에 있기 때문에, 숯가마(300)의 하중으로 인하여 지하저장탱크(400)의 구조적 안전성이 염려될 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 지지구조물(500)은 숯가마(300)의 바닥에 인접한 콘크리트기초(510)와, 상기 콘크리트기초(510)에 매설된 철근빔(520)을 포함한다. 철근빔(520)과 하기의 기둥파일(530) 및 기저프레임(540)은 지하 매설 공간을 확보하고, 지하저장탱크(400)를 지하 매설 공간에 설치한 이후, 콘크리트 타설시 콘크리트기초(510)와 함께 설치될 수 있다.

콘크리트기초(510)의 상면은 숯가마(300)가 설치된 주변의 지면의 레벨과 동일한 레벨을 유지할 수 있다. 즉, 콘크리트기초(510)는 대부분 지면 아래에 위치될 수 있다.

기둥파일(530)은 복수개로서 철근빔(520)에 수직하게 연결되어 콘크리트기초(510)를 지중 내에서 지지하는 역할을 담당한다. 즉, 콘크리트기초(510)를 통해 전달되는 숯가마(300)의 하중은 기둥파일(530) 및 기저프레임(540)을 통해 지중의 지층부 또는 암반 쪽으로 분산될 수 있다.

기저프레임(540)은 기둥파일(530)의 저부에서 복수개로 연결되고 경사방향으로 확장되어, 하중 분산 효율을 극대화할 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 가마 본체 및 열교환파이프의 결합관계를 설명하기 위한 분리 사시도이다.

도 3을 참조하면, 열교환파이프(200)는 하기에서 설명할 각종 파이프배관(210,220,230)을 플랜지를 이용한 볼트 조립, 용접에 의한 조립을 통해 서로 연결된다. 이때, 열교환파이프(200)는 각 가마 본체(310)의 외표면에 접촉하면서 파이프배관(210,220,230)의 파이프표면끼리 역시 서로 밀착 또는 접촉하도록, 각 가마 본체(310)의 본체바닥부(312), 본체벽체부(313) 및 본체천장부(314)를 둘러싸고 있다. 즉, 입수된 물은 서로 연결된 열교환파이프(200)의 파이프배관(210,220,230)의 내부 공간을 따라 유동한다.

본체바닥부(312), 본체벽체부(313) 및 본체천장부(314)로 이루어진 가마 본체(310)는 숯원료가 충진될 수 있는 정도인 중공의 내부 공간을 형성하도록 내화벽돌 또는 황토벽돌로 축조될 수 있다.

특히, 본체벽체부(313)에는 숯가마의 출입구 및 연결통로에 대응하게 개구된 개구부(315)를 형성하고 있다. 실제 숯원료는 상기 개구부(315)를 통해서 가마 본체(310)의 내부로 유입될 수 있다.

열교환파이프(200)는 각 가마 본체(310)의 본체바닥부(312)의 저부 또는 저면에서 똬리와 같이 둥글게 빙빙 틀어져 상기 본체바닥부(312)의 외곽으로 연장된 제 1 파이프배관(210)을 포함한다.

제 1 파이프배관(210)은 기계실로부터 물을 공급받기 위한, 더욱 상세하게, 기계실의 바이패스라인으로부터 물을 공급 받기 위한 파이프입수배관(211)에 연결될 수 있다.

또한, 열교환파이프(200)는 제 1 파이프배관(210)에 관통하게 연결된 제 2 파이프배관(220)을 포함한다. 여기서, 제 2 파이프배관(220)은 상기 본체벽체부(313)의 외주면을 따라 연장되다가, 상기 본체벽체부(313)의 개구부(315)의 테두리에 도착할 때, 상기 개구부(315)를 가리지 않도록, 상기 본체벽체부(313)의 개구부(315)의 테두리를 기준으로 유턴하면서 상기 본체벽체부(313)의 외주면을 따라 감겨져서 상기 본체벽체부(313)의 위쪽으로 적층되듯이 연장된다.

즉, 제 2 파이프배관(220)은 본체벽체부(313)의 대부분의 외주면을 따라 감겨질 수 있고, 다만, 상기 본체벽체부(313)의 개구부(315)에 대응한 통로용 공간부(221)를 형성하게 된다.

또한, 열교환파이프(200)는 제 2 파이프배관(220)에 관통하게 연결되고, 상기 본체천장부(314)의 아치형표면을 따라 둥글게 빙빙 돌면서 상기 본체천장부(314)의 외부를 덮는 제 3 파이프배관(230)을 포함한다.

제 3 파이프배관(230)은 열교환파이프(200)의 물을 지하저장탱크 쪽으로 공급하기 위한 파이프출수배관(231)에 연결될 수 있다. 파이프출수배관(231)에서 고온의 물이 빠져나가는 출구는 지하저장탱크의 내부에 위치될 수 있다.

열교환파이프(200)는 촘촘히 가마 본체(310)를 둘러싸고 있음에 따라서, 숯가마의 폐열을 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 열교환파이프(200)가 제 1 파이프배관(210), 제 2 파이프배관(220) 및 제 3 파이프배관(230)과 같이 별도로 제작된 후 서로 관통하게 연결됨으로써, 조립 시공과 숯가마 설치를 용이하게 수행할 수 있다.

열교환파이프(200)는 제 1 파이프배관(210), 제 2 파이프배관(220) 및 제 3 파이프배관(230)을 각각 가마 본체(310)에 고정시키기 위한 고정 클립 또는 고정 브래킷(미 도시)을 더 구비할 수 있다. 예컨대, 고정 브래킷의 일측 단부는 가마 본체(310)의 외벽면에 고정되고 타측 단부는 해당 제 1 파이프배관(210), 제 2 파이프배관(220) 및 제 3 파이프배관(230)을 지지하도록 접촉 또는 감싸듯이 결합될 수 있다.

도 2를 재 참조하면, 열교환파이프(200,201)는 가마 본체(310,311)의 본체천장부(314)에 관통하게 연결된 화구(350) 및 굴뚝(360)이나, 혹은 상기 가마 본체(310,311)의 본체바닥부(312)의 저면에 마련된 간격유지부(370)를 회피하면서 상기 가마 본체(310,311)의 외부에 접촉할 수 있다.

간격유지부(370)는 일종의 본체하부 지지블록으로서, 간격유지부(370)의 높이에 대응하는 사이 공간을 가마 본체(310,311)와 콘크리트기초(510) 사이에 형성시킴으로써, 결과적으로 열교환파이프(200,201)의 제 1 파이프배관(210)이 가마 본체(310,311)의 하중에 의해 눌리거나 압착되지 않게 하는 역할을 담당할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 숯가마를 이용한 난방장치의 블록도이다.

도 4를 참조하면, 지하저장탱크(400)는 열교환파이프(200)를 통해 가열된 물의 증기압을 제어하도록, 상기 지하저장탱크(400)의 상측부에 관통하게 연결되고 지상의 대기 중으로 연장된 감압라인(420)을 포함한다. 여기서, 감압라인(420)의 일측 단부는 지하저장탱크(400)에 관통하게 연결되고, 감압라인(420)의 타측 단부는 지상의 배기구(미 도시)에 관통하게 연결되어 있다.

또한, 지하저장탱크(400)의 감압라인(420)에는 압력 경감 체크 밸브 또는 파열 디스크 밸브와 같은 안전변(421)이 설치되어 있다. 안전변(421)은 지하저장탱크(400)의 내부 압력이 미리 세팅한 기준치 이상일 때 밸브 개방이 이루어지는 밸브 장치로서, 열교환파이프(200)를 따라 흐르다가 지하저장탱크(400)의 내부로 막 들어온 고온(예: 500 ~ 600℃)의 물(VHW) 또는 지하저장탱크(400)에서 저장된 물인 고온저장수(SHW)에서 발생하는 증기압에 의해 지하저장탱크(400)의 구조적 안전성이 저하되는 것을 방지하는 역할을 담당한다.

지하저장탱크(400)의 내부에는 고온저장수(SHW)의 수위를 계측하는 수위계(430)가 구비된다. 또한, 지하저장탱크(400)의 상부측 탱크 벽에는 탱크 유지 보수용 맨홀(440)이 더 구비될 수 있다. 맨홀(440)은 지하저장탱크(400)의 주변에 마련되고 지상과 연결된 지하통로(미 도시)의 끝 지점에 배치될 수 있다.

또한, 지하저장탱크(400) 자체가 지중에 매설되어 있으므로, 탱크 내부 압력을 견디는데 매우 유리할 수 있다.

기계실(100)은 수원(예: 냉수, 지하수, 수돗물, 빗물 등)으로부터 기계실(100)까지 물(예: 냉수, CW)의 이동경로가 되는 입수라인(800)을 구비한다.

또한, 입수라인(800)은 바이패스라인(810)에 연결된다. 바이패스라인(810)은 입수라인(800)에서 분기되어 쌍을 이룬다. 또한, 바이패스라인(810)에는 입수펌프(820)가 각각 설치되어 있다.

또한, 바이패스라인(810)에는 바이패스라인(810) 중 일측 라인과 타측 라인 중 어느 하나를 개폐 또는 모두 개폐할 수 있는 2개의 바이패스밸브(830)가 설치된다.

이러한 바이배스라인(810)은 바이패스밸브(830)의 후단에서 합지되고, 열교환파이프(200)의 제 1 파이프배관에 물을 공급하기 위하여 파이프입수배관(211)과 서로 관통하게 연결된다.

또한, 기계실(100)은 열교환파이프(200)의 제 3 파이프배관(231)으로부터 상기 지하저장탱크(400)까지 연장되어서, 상기 열교환파이프(200)의 물을 상기 지하저장탱크(400)에 공급하는 파이프출수배관(231)을 포함한다.

즉, 상기 물(예: 냉수, CW)은 열교환파이프(200)를 경유하는 동안, 가마 본체(310)의 숯 제조시 생성된 폐열과 열교환하여 고온(예: 500 ~ 600℃)의 물(VHW)이 되고, 이후 지하저장탱크(400)로 유입되어서 상기 고온의 물과 대등하거나 약간 저하된 온도를 갖는 고온저장수(SHW)가 된다.

제어탱크(600)는 지상 또는 지하에 설치될 수 있다. 제어탱크(600)는 지하저장탱크(400)보다 상대적으로 작은 저수용량을 가질 수 있다.

이러한 제어탱크(600)는 적정 온도 및 유량의 물을 원활하게 공급하기 위해 버퍼탱크로서의 역할을 수행한다.

제어탱크(600)는 지하저장탱크(400)에 저장된 고온저장수(SHW)의 이동 경로가 되도록, 상기 지하저장탱크(400)와 제어탱크(600)를 서로 연결하는 탱크연결라인(840)을 포함한다.

탱크연결라인(840)에는 지하저장탱크(400)에 저장된 고온저장수(SHW)를 제어탱크(600) 쪽으로 압송시키는 출수펌프(841)가 설치된다.

또한, 고온저장수(SHW)의 공급 또는 차단 혹은 공급량 조절을 위해서 출수펌프(841)와 상기 제어탱크(600) 사이를 기준으로 상기 탱크연결라인(840)에는 연결라인밸브(842)가 설치될 수 있다. 여기서, 연결라인밸브(842)는 하기의 온도유량조절기(851)에 의해 밸브 개폐량이 제어되는 유량제어밸브일 수 있다.

또한, 제어탱크(600)는 탱크연결라인(840)을 통해 유입된 고온저장수(SHW)에 외부의 냉수(CW)를 혼합시켜 혼합수(MW)를 만들도록, 상기 제어탱크(600)에 연결된 냉수라인(850)을 포함한다.

냉수라인(850)을 통해 제어탱크(600)의 내부로 유입되는 냉수(CW)의 양은 온도유량조절기(851)로 제어될 수 있다.

제어탱크(600)는 냉수라인(850)에 연결된 냉수유량제어밸브(852)와, 제어탱크(600)에서 혼합수(MW)의 온도를 계측하는 온도계(860)와, 상기 혼합수(MW)의 수위를 계측하는 수위계(870)를 포함한다.

온도유량조절기(851)는 온도계(860)의 온도제어드라이버(T/C) 및 유량제어드라이버(F/C)를 통해 들어오는 신호에 대응하여, 혼합수(MW)의 온도를 온도유량조절기(851)에 미리 설정된 기준치(예: 룩업 테이블상의 설정 온도)와 대등하게 유지하도록, 냉수유량제어밸브(852)의 개폐량을 제어한다.

온도유량조절기(851)는 연결라인밸브(842) 및 냉수유량제어밸브(852)를 통해서, 고온저장수(SHW)와 냉수(CW)의 혼합 비율을 제어함으로써, 혼합수(MW)의 온도를 폐열 사용처(700)에서 요구하는 온도로 조절한다.

아울러, 온도유량조절기(851)는 폐열 사용처(700)에서 사용된 순환수를 냉수(CW) 대신에 사용하여 고온저장수(SHW)와 혼합함으로써, 냉수(CW)의 소비율을 절감할 수 있다.

예컨대, 제어탱크(600)와 폐열 사용처(700)의 입구 사이에는 출수라인(880)이 연결되어 있다.

또한, 제어탱크(600)는 출수라인(880)에 설치된 순환펌프(881)를 포함한다.

그리고, 제어탱크(600)의 관련 부품으로써, 순환라인(882)이 제어탱크(600)에 포함될 수 있다.

순환라인(882)은 폐열 사용처(700)의 출구와 탱크연결라인(840)의 분기점(883) 사이를 서로 관통하게 연결한다. 이러한 순환라인(882)에는 순환라인밸브(884)가 설치되어 있다. 순환라인밸브(884)도 유량제어밸브로 이루어져 있고, 앞서 언급한 온도유량조절기(851)에 의해 밸브 개폐량, 즉 유량을 제어할 수 있다.

또한, 폐열 사용처(700)를 통과하여 온도가 저하된 물이 지하저장탱크(400) 쪽으로 유입되는 것을 막거나, 역류 방지를 위하여 체크밸브(885,886)가 사용된다.

일측 체크밸브(885)는 분기점(883)과 지하저장탱크(400) 사이를 기준으로 탱크연결라인(840)에 설치될 수 있다. 타측 체크밸브(886)는 상기 분기점(883)과 상기 순환라인밸브(884) 사이를 기준으로 상기 순환라인(882)에 설치될 수 있다.

한편, 제어탱크(600)는 제어탱크(600)의 저부에 관통하게 연결된 드레인배관(890)과, 상기 드레인배관(890)에 설치된 드레인밸브(891)를 더 포함할 수 있다.

드레인배관(890) 및 드레인밸브(891)는 제어탱크(600)의 수위가 제어 범위 밖에 있거나, 청소, 유지 보수 등을 위하여 제어탱크(600)의 물을 배출시키는 용도로 사용될 수 있다.

한편, 순환라인(882)에도 분기배관(892)이 설치되어 있다. 또한, 분기배관(892)에도 출수밸브(893)가 설치되어 있다.

만일, 온도유량조절기(851)가 온도 또는 유량 조절을 위하여 순환라인밸브(884)를 폐쇄하는 대신 출수밸브(893)를 개방할 경우, 폐열 사용처(700)에서 사용된 물은 제어탱크(600) 쪽으로 흐르지 않고, 대기 또는 지상 중으로 배출될 수 있다.

또한, 폐수 사용처(700)의 출수측의 순환라인(882)은 설계 변경과 별도의 배관라인 및 밸브를 통해서 입수라인(800)과 연결될 수 있고, 이 경우, 숯가마(300)의 기계실(100)에는 수원(예: 냉수, 지하수, 수돗물, 빗물 등)으로부터 공급된 냉수(CW) 또는 폐열 사용처(700)로부터 회수된 저온의 물이 들어올 수 있다.

도 5는 본 발명의 응용예에 따른 숯가마를 이용한 난방장치의 평단면도이다.

도 5를 참조하면, 응용예에 따른 숯가마(300a)는 복수개로서 이격 배치된 가마 본체(310,311)와, 상기 가마 본체(310,311)를 각각 감싸고 있는 열교환파이프(200,201)와, 가마 본체(310,311) 및 출입구(340)를 서로 연결하는 연결통로(341)를 구비한다. 또한, 응용예의 숯가마(300a)는 앞서 설명한 내용과 타입 또는 외부 형상 혹은 재질이 차이가 있을 뿐 앞서 설명한 내용과 대등한 구성 및 결합관계를 갖는다.

예컨대 외부 형상적 차이점을 보면, 응용예의 숯가마(300a)는 보온재(320)로 가마 본체(310,311)를 감쌀 때, 보온재(320)에 의해 형성되는 구조물이 평단면 기준으로 타원형 또는 라운드 사각형을 형성하고 있을 수 있다.

또한, 응용예의 숯가마(300a)는 앞서 언급한 외벽체가 없는 구조물일 수 있다.

또한, 재질 형상적 차이점을 보면, 응용예의 숯가마(300a)의 보온재(320)는 황토 또는 황토와 일반 흙, 자갈 등을 혼합한 혼합물로서 친환경적인 숯가마(300a)의 제작이 가능하다.

또한, 가마 본체(310,311)도 황토벽돌로 이루어질 수 있다.

이하, 도 4를 통해서 본 발명의 숯가마를 이용한 난방장치의 작동 방법에 대하여 설명하고자 한다.

도 4를 참조하면, 숯가마(300)는 통상적인 방법에 의해서 숯을 제조하고, 이때 가마 본체(310,311)에서는 숯가마를 제조하면서 발생된 열로서 대기중으로 단순히 버려지는 열, 즉 폐열이 생성된다.

운영자는 2개의 바이패스밸브(830) 중 어느 하나만을 개방시키고, 개방된 바이패스밸브(833)와 관련된 입수펌프(820)를 가동시킨다. 물론 해당 입수펌프(820)가 고장난 경우, 다른쪽 입수펌프를 사용할 수 있다.

이런 경우, 폐열 사용처(700)로부터 회수된 저온의 물 또는 수원으로부터 공급된 냉수(CW)는 입수라인(800)과 바이패스라인(810) 및 파이프입수배관(211)을 통해 열교환파이프(200) 쪽으로 들어간다. 이때, 일측 바이패스밸브(830)는 개방상태폐쇄이고, 타측 바이패스밸브는 폐쇄상태일 수 있다.

또한, 냉수(CW)는 가마 본체(310,311)에서 발생된 폐열과 열교환하여 고온(예: 500 ~ 600℃)의 물(VHW)이 되고, 파이프출수배관(231)을 통해서 지하저장탱크(400)로 유입된다.

이때, 탱크연결라인(840)의 연결라인밸브(842)는 폐쇄상태이므로, 상기 유입된 고온의 물(VHW)은 지하저장탱크(400)에서 수백톤의 저수용량으로 저장되어서, 고온저장수(SHW)가 된다.

지하저장탱크(400)의 수위계(430)는 최대 저수용량에 관한 신호를 기계실(100)의 컨트롤러에게 전송한다.

컨트롤러는 지하저장탱크(400)의 수위계(430)로부터 입력된 신호에 대응하여 입수펌프(820)의 작동을 정지시키고, 일측 바이패스밸브(830)를 폐쇄시킨다.

물론, 수위계(430)를 통해서 수위가 낮아지는 경우, 컨트롤러는 다시 일측 바이패스밸브(830)를 개방시키고 입수펌프(820)의 작동을 재작동시킬 수 있다.

한편, 폐열 사용처(700)에서 난방을 요구하는 경우, 연결라인밸브(842)가 개방되고, 출수펌프(841)가 작동한다.

이런 경우, 지하저장탱크(400)의 고온저장수(SHW)는 탱크연결라인(840)을 통해 제어탱크(600)로 유입된다.

또한, 냉수유량제어밸브(852)는 개방상태가 될 수 있다. 따라서, 냉수라인(850)을 통해서 냉수(CW)가 제어탱크(600)로 유입되어 상기 고온저장수(SHW)와 혼합되어서 혼합수(MW)가 된다.

온도유량조절기(851)는 온도계(860)의 온도제어드라이버(T/C) 및 유량제어드라이버(F/C)를 통해 들어오는 신호에 대응하여, 혼합수(MW)의 온도를 온도유량조절기(851)에 미리 설정된 기준치(예: 룩업 테이블상의 설정 온도)와 대등하게 유지하도록, 냉수유량제어밸브(852)의 개폐량을 제어한다.

온도유량조절기(851)에 미리 설정된 기준치는 폐열 사용처(700)에서 사용할 혼합수(MW)의 설정 온도일 수 있다.

즉, 온도유량조절기(851)는 연결라인밸브(842) 및 냉수유량제어밸브(852)를 통해서, 고온저장수(SHW)와 냉수(CW)의 혼합 비율을 제어함으로써, 혼합수(MW)의 온도를 폐열 사용처(700)에서 요구하는 온도로 조절한다.

결국, 제어탱크(600)의 혼합수(MW)는 출수라인(880) 및 순환펌프(881)를 통해서 폐열 사용처(700)의 지중 또는 지상에 마련된 방열 파이프를 경유하면서, 폐열 사용처(700)의 난방 수단으로 사용된다.

폐열 사용처(700)의 방열 파이프를 빠져나온 물은 순환라인밸브(884) 및 출수밸브(893)의 밸브 개폐 상태에 따라서 외부로 방출되거나, 혹은 순환수로서 순환라인(882)과 분기점(883) 및 탱크연결라인(840)을 통해 다시 제어탱크(600) 쪽으로 들어갈 수 있다. 이런 경우, 폐열 사용처(700)에서 사용된 순환수가 냉수(CW) 대신에 사용될 수 있으므로, 제어탱크(600)에서의 냉수(CW)의 소비율을 절감할 수 있다.

100: 기계실 200,201: 열교환파이프
300,300a: 숯가마 310,311: 가마 본체
400: 지하저장탱크 500: 지지구조물
600: 제어탱크 700: 폐열 사용처
800: 입수라인 810: 바이패스라인
820: 입수펌프 830: 바이패스밸브
840: 탱크연결라인 850: 냉수라인
860: 온도계 870: 수위계
880: 출수라인 890: 드레인배관

Claims (14)

1. 숯가마 쪽으로 물을 공급하는 복수개의 입수펌프를 갖는 기계실;
   상기 입수펌프로부터 물을 공급받는 열교환파이프;
   상기 열교환파이프로 감싸져 있는 가마 본체를 복수개로서 이격 배치하고 있고, 보온재로 상기 가마 본체 및 상기 열교환파이프의 외부를 덮고 있는 숯가마; 및
   상기 숯가마의 아래쪽 지하에 배치되고, 장기간 폐열 사용처에서 물을 사용할 수 있도록, 상기 열교환파이프에 채워진 물의 체적보다 상대적으로 많은 물을 저장할 수 있는 저수용량을 갖고, 단열재로 감싸져 있는 지하저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 보온재는 모래 또는 황토인 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 숯가마와 상기 지하저장탱크의 사이에는 지지구조물이 더 마련되어 있고,
   상기 지지구조물은,
   상기 숯가마의 바닥에 인접한 콘크리트기초;
   상기 콘크리트기초에 매설된 철근빔;
   상기 철근빔에 수직하게 연결되어 상기 콘크리트기초를 지중 내에서 지지하는 복수개의 기둥파일; 및
   상기 기둥파일의 저부에서 복수개로 연결되고 경사방향으로 확장된 기저프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 지하저장탱크는,
   상기 열교환파이프를 통해 가열된 물의 증기압을 제어하도록, 상기 지하저장탱크의 상측부에 관통하게 연결되고 지상의 대기 중으로 연장된 감압라인; 및
   상기 감압라인에 설치되고 상기 지하저장탱크의 내부 압력이 기준치 이상일 때 밸브 개방이 이루어지는 안전변을 포함하는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 열교환파이프는 상기 가마 본체의 외표면에 접촉하면서 파이프표면끼리 접촉하도록, 본체바닥부, 본체벽체부 및 본체천장부를 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 열교환파이프는,
   상기 본체바닥부의 저부에서 똬리와 같이 둥글게 빙빙 틀어져 상기 본체바닥부의 외곽으로 연장된 제 1 파이프배관;
   상기 제 1 파이프배관에 관통하게 연결되고, 상기 본체벽체부의 개구부의 테두리를 기준으로 유턴하면서 상기 본체벽체부의 외주면을 따라 감겨져서 상기 본체벽체부의 위쪽으로 적층되듯이 연장된 제 2 파이프배관; 및
   상기 제 2 파이프배관에 관통하게 연결되고, 상기 본체천장부의 아치형표면을 따라 둥글게 빙빙 돌면서 상기 본체천장부의 외부를 덮는 제 3 파이프배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 열교환파이프는 상기 본체천장부에 관통하게 연결된 화구 또는 상기 본체바닥부의 저면에 마련된 간격유지부를 회피하면서 상기 가마 본체의 외부에 접촉하는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.
   
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 기계실은,
   수원으로부터 기계실까지 물의 이동경로가 되는 입수라인;
   상기 입수라인에서 분기되어 쌍을 이루고, 상기 입수펌프가 각각 설치된 바이패스라인;
   상기 바이패스라인에 설치된 바이패스밸브;
   상기 바이배스라인과 상기 제 1 파이프배관을 서로 관통하게 연결하는 파이프입수배관; 및
   상기 제 3 파이프배관으로부터 상기 지하저장탱크까지 연장되어서, 상기 열교환파이프의 물을 상기 지하저장탱크에 공급하는 파이프출수배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 지하저장탱크에 연결된 제어탱크는 상기 지하저장탱크로부터 공급받은 고온저장수의 온도를 조절하여서, 상기 폐열 사용처에서 난방용으로 사용할 혼합수를 저장하는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어탱크는,
    상기 지하저장탱크에 저장된 고온저장수의 이동 경로가 되도록, 상기 지하저장탱크와 제어탱크를 서로 연결하는 탱크연결라인;
    상기 탱크연결라인에 설치된 출수펌프;
    상기 출수펌프와 상기 제어탱크 사이를 기준으로 상기 탱크연결라인에 설치된 연결라인밸브;
    상기 탱크연결라인을 통해 유입된 온수에 외부의 냉수를 혼합시켜 혼합수를 만들도록, 상기 제어탱크에 연결된 냉수라인;
    상기 냉수라인에 연결된 냉수유량제어밸브;
    상기 제어탱크에서 상기 혼합수의 온도를 계측하는 온도계;
    상기 혼합수의 수위를 계측하는 수위계; 및
    상기 제어탱크와 상기 폐열 사용처의 입구 사이에 연결된 출수라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어탱크는,
    상기 출수라인에 설치된 순환펌프;
    상기 폐열 사용처의 출구와 탱크연결라인의 분기점 사이를 서로 관통하게 연결하는 순환라인;
    상기 순환라인에 설치된 순환라인밸브;
    상기 분기점과 상기 지하저장탱크 사이를 기준으로 상기 탱크연결라인에 설치된 일측 체크밸브; 및
    상기 분기점과 상기 순환라인밸브 사이를 기준으로 상기 순환라인에 설치된 타측 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어탱크는,
    상기 제어탱크의 저부에 관통하게 연결된 드레인배관; 및
    상기 드레인배관에 설치된 드레인밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.
    
13. 제 2 항에 있어서,
    상기 숯가마는,
    상기 모래로 상기 가마 본체를 덮는 경우, 상기 모래의 유출을 방지하도록 상기 모래의 외곽을 외벽체로 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.
    
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 가마 본체는 중공의 내부 공간을 형성하도록 내화벽돌 또는 황토벽돌로 축조되어 있는 것을 특징으로 하는 숯가마를 이용한 난방장치.

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