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** 그림은 링크해서 보세요
【명세서】
【발명의 명칭】
온돌의 축열 구들의 구조{A STRUCTURE OF HEAT STORAGING PLATE OF ONDOL}
【기술분야】
본 발명은 온돌의 축열 구들의 구조에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
온돌은 한국의 전통적인 가옥 난방구조로서 아궁이이에서 불을 피우고 생성
된 열기를 함유한 뜨거운 연소 가스가 줄 고래, 분산 고래를 지나, 구들장 끝 부분
에 구비된 굴뚝으로 배출되면서 연소열에 의해 구들이 가열되어 난방하게 되어 있
다.
【발명의 내용】
【해결하고자 하는 과제】
종래의 온돌은 일반적으로 아랫목의 구들은 윗목의 구들에 비하여 두께가 보
다 큰 구들판으로 시공하여, 아궁이에서 불을 피운 연소열에 의해 아랫목의 큰 구
들판이 축열되어 아랫목을 보다 뜨겁게 유지하게 되어 있었다.
그러나, 도 5에 표시된 바와 같이, 두께가 큰 한 개의 구들판(R)을 하방의
열원(H)에 의하여 특정한 온도 조건으로 가열하는 경우, 구들판(R)이 지정된 온도
로 축열되는 시간이 오래 걸릴 뿐 아니라, 구들판 자체는 연소 가스를 사방으로 확
산시키는 기능이 없기 때문에 난방 효율이 높지 못할 뿐 아니라 온돌의 아랫목과
윗목의 온도 편차가 커서 균일한 온돌 난방이 어려운 문제점이 있었다.
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또 고래 내부의 냉기와 수분이 아궁이 측으로 유입되어 아궁이에서 연소된
열을 함유한 연소 가스가 방 고래를 통하여 굴뚝으로 배출될 때, 냉습으로 인하여
배기 저항이 높게 되어 연소 가스가 원활하게 배출되지 못하여 온돌을 고르게 가열
하기 어려운 문제점이 있었다.
【과제의 해결 수단】
본 발명은 도 6에 표시된 바와 같이, 도 5에 표시된 상기 구들판(R)과 거의
동일한 무게의 복수 개의 얇은 구들판(Rn)을 상하로 적층하고 하방의 열원(H)에 의
해 특정한 동일 온도 조건으로 가열하는 경우 구들판(Rn)이 상기 단일의 구들장(R)
에 비하여 상대적으로 축열 시간이 단축되는 점을 실험을 통하여 알 수 있었다.
본 발명은 이러한 물리적 작용을 이용하여, 온돌의 축열 시간을 보다 단축하
는 동시에, 열기를 함유한 연소 가스가 구들의 사방으로 용이하게 확산되고 고래
내부의 냉기와 습기가 아궁이 측으로 유입되는 것을 차단하여 난방 효율을 보다 높
일 수 있는 새로운 온돌의 축열 구들을 개발하였다.
본 발명의 목적은 온돌에 있어서, 아랫목의 구들이 보다 신속하게 축열되는
'온돌의 축열 구들의 구조'를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 연료를 연소하는 연소통과, 연소통의 상단부에 병렬
로 배연구의 간격을 두고 배치되어 축열과 연소 가스의 확산을 촉진하는 축열판과
축열판의 상부에 평면으로 설치된 통상의 구들의 결합으로 구성된 '온돌의 축열 구
들의 구조'를 제공하는 데 있다.
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본 발명의 또 다른 목적은 연소통의 측벽이 고래 내부의 냉습기가 아궁이 측
으로 유입되는 것을 차단하여 배연(排煙) 작용이 원활하여 온돌이 전체로 균일하게
가열되는 '온돌의 축열 구들의 구조'를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 축열 구들의 설치가 간편하고 규격화가 가능하며,
한옥의 온돌뿐 아니라, 현대 가옥에도 적용이 가능한 '온돌의 축열 구들의 구조'를
제공하는데 있다.
본 발명은 온돌에 있어서, 함실아궁이의 위치나, 부뚜막 아궁이의 불목 위치
에 고래보다 낮은 레벨로 설치되는 좌우 양측 및 후부측에 측벽이 형성된 연소통
과, 연소통 측벽의 상단부에 일정한 간격의 배연구(排煙口)를 두고 수직의 병렬로
설치하여 상기 연소통으로 부터 화열에 의해 축열 및 연소 가스를 방고래의 좌우
사방으로 확산 유도하는 복수 개의 축열판과, 상기 축열판 위에 수평으로 적층 시
공되는 축열 구들로 구성되어 온돌의 바닥면을 시공하게 된 것이다.
본 발명에서 연소통은 화구를 제외한 좌우 양측과 후부측에 수직이나 위가
벌어지게 경사진 측벽이 구비되고 상기 연소통은 함실아궁이의 위치에 고래 바닥의
레벨보다 낮게 수평으로 설치되어 연소통의 측벽이 고래 바닥의 냉습기의 유입을
차단하게 된다. 또 부뚜막 아궁이의 경우에는 부뚜막 아궁이에서 연료가 연소됨으
로 상기 연소통에는 흙을 채워 불목을 형성한다.
또 상기 축열판은 직사각형으로 다듬어진 소정 두께의 자연 암석판을 이용할
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수 있고 내화성(耐火性) 광물 입자를 석회나 시멘트와 같은 무기질 결합제로 경화
시키어 판재로 성형한 것을 이용할 수도 있다.
상기 축열판은 적어도 연소통의 좌우 측벽에 거치할 수 있는 폭을 가지며 연
소통의 좌우 측벽의 상단부에 병렬로 배연구 간격을 두고 여러 개의 축열판이 배치
된다. 축열판의 전체 중량은 종래 단일 축열구들에 비하여 크기 때문에 축열량도
상대적으로 크게 된다.
또 상기 축열판의 상단부는 수평 레벨을 유지하고 있기 때문에 축열 구들의
설치가 용이하며 구들의 상부에 적층된 마감재와 함께 온돌의 바닥층을 이룬다.
이러한 구성으로 된 본 발명은 부뚜막 아궁이, 또는 함실아궁이에서 연료를
연소하면 연소열을 함유한 연소 가스는 일단 연소통에 집속(集束)한 다음 연소통의
측벽으로 인해 위로 상승되면서 각 축열판의 배연구를 통하여 방 구들의 좌우 양측
으로 일단 확산 된 다음 고래를 통하여 굴뚝으로 배출된다.
이때 축열판은 양면이 배연구의 간격을 두고 서로 마주하여 나란히 배치되어
있고 축열판의 상단부에는 구들이 적층되어 있기 때문에 연소통에서 상승되는 축열
판의 양측면과 상부측 구들의 저면에 면 접촉되어 축열판과 구들은 연호한 수열(受
熱)작용에 의해 축열된다. 상기 축열판의 좌우 양측으로 배연구가 고래와 연통되어
있기 때문에 연소통의 연소 가스는 열의 확산 압력과, 좁다란 배연구의 유도 작용
에 의해 축열판의 좌우 양측으로 비교적 멀리 확산된 다음 고래를 따라 굴뚝으로
배출된다.
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따라서, 축열판과 상부측 구들은 단시간에 고열로 축열되는 동시에, 축열판
의 구들과 인접된 다른 구들에 열 전도되며, 한편으로는 고래를 통하여 배출되는
연소 가스에 함유된 연소열에 의해 각 구들이 가열되기 때문에 온돌의 아랫목으로
부터 윗목에 이르기까지, 또 온돌의 좌우 양측 바닥면의 전체가 가열되어 온돌방
전체가 유효하게 가열되어 난방된다.
또 아궁이에서 불을 때고 마친 후, 연소통에서 연소열의 발생이 없어도 축열
판에 축열된 열이 서서히 방출하는 복열기(heat accumulator)의 역할을 하기 때문
에 온돌의 난방 시간이 보다 길게 연장되고 난방 효율이 매우 높아진다.
또 연소통은 고래 바닥보다 낮은 레벨로 매립되어 있고 연소통의 측벽이 고
래 바닥과 차벽(遮壁)을 이루고 있기 때문에 고래 내부의 냉,습기가 연소통에 유입
되지 못하므로 냉기나 습기의 영향을 받지 아니하여 연소통에서 연 소작용 및 배연
작용이 양호하게 이루어진다.
또 본 발명에서 축열판에 의해 연소 가스가 좌우 측방으로 확산되는 작용은
본 발명과 연관된 별도로 다른 발명인 배연로(排煙路)의 수단에 최적 상태로 적용
하여, 종래의 온돌에 비하여 난방 효과를 대단히 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
【발명의 효과】
본 발명에 의하면 아궁이이에서 불을 피울 때, 온돌의 아랫목의 구들이 보다
신속하게 축열되어 오래 난방 온도를 유지할 수 있다.
또 복수의 축열판이 축열과 연소 가스의 좌우 확산기능을 겸하기 때문에 축
열 구들의 기능이 보다 향상되고 온돌의 사방 구들이 균일하게 가열되어 온돌의 윗
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목도 따뜻하여 온도 편차가 적고 균일한 난방이 가능하다.
또 연소통의 측벽에 의해 아궁이이 부분으로 고래 내부의 냉기와 습기의 유
입이 차단되어 연소작용 및 배연(排煙) 작용이 보다 촉진된다.
또 축열 구들의 설치가 간편하고 규격화가 가능하며, 한옥의 온돌뿐 아니라,
현대 가옥에도 적용이 가능하여, 종래의 온돌에 비하여 보다 유용하게 난방할 수
있는 여러 가지 효과가 있다.
【도면의 간단한 설명】
도1은 본 발명의 축열판 구들의 한 실시예시도
도2는 본 발명의 축열판이 배치되는 연소통의 사시도
도3는 본 발명의 축열판이 배치되는 연소통의 다른 예시도
도4는 본 발명의 축열판 구들을 함실아궁이의 온돌에 적용한 단면 예시도
도5는 본 발명의 축열판 구들을 부뚜막 아궁이의 온돌에 적용한 단면 예시도
도6은 단일 구들의 축열시험 예시도
도7은 겹 구들의 축열시험 예시도
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
본 발명의 한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 온돌에 있어서, 도 1 및 도 4에 표시된 함실 아궁이(F)의 위치나,
도 5에 표시된 부뚜막 아궁이(F')의 불목(a) 위치에 고래(b)의 바닥보다 낮은 레벨
로 연소통(1)을 설치한다. 이때 연소통(1)의 화구(1a)를 아궁이(F) 측으로 향하도
록 하고 상기 연소통(1)의 측벽(1w)의 적어도 대부분이 고래(b)의 바닥 아래로 매
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립되도록 수평으로 설치하여 고래 내부의 냉습기가 아궁이(F) 측으로 유입되는 것
을 차단되게 한다.
상기 연소통(1)의 좌우 양측의 측벽(1w)의 상단부에 복수 개의 직사각형 축
열판(2)을 일정한 간격의 배연구(3)를 두고 축열면(2s)이 서로 마주보게 수직의 병
렬로 설치한다. 이때 연소통(1)이 측벽(1w)과 여기에 설치된 축열판(2)의 접촉부에
무기질 점결재(진흙이나 석고)로 고정시키는 것이 바람직하다
상기 축열판(2)의 상단부에 구들(4)을 적층하여 축열 구들(HP)를 구성하고
그 위에 진흙 마감재로 온돌 바닥(5)을 시공하게 된 것이다.
도 2에 표시된 바와 같이, 연소통(1)은 화구(1a)를 제외한 좌우 및 후부 측
에 일정한 높이의 측벽(1w)이 형성되어 있고 도 3에 표시된 바와 같이, 연소통(1)
의 측벽(1w)이 위쪽이 벌어지도록 경사지게 형성된 것도 있으며, 그러나 연소통의
외형에 관계없이 연소통(1)의 기능은 동일하다.
상기 연소통(1)의 규격은 예컨대, 연소통(1)의 직사각형의 바닥판(1b)의 좌
우 폭이 약 40cm이고 연소통(1)의 바닥판(1b)의 전후의 길이는 약 1200cm이며, 연소
통(1)의 측벽(1w)의 높이는 약 95cm 이다. 화구(1a)의 폭은 바닥판(1b)의 폭에 상
응하다. 물론 연소통의 규격은 상기한 치수에 한정되는 것은 아니다.
또 부뚜막 아궁이(A')의 경우에는 부뚜막 아궁이에서 연료가 연소됨으로 상
기 연소통(1)에 흙을 채워 불목(a)을 형성하여 연소 가스가 축열판(2) 측으로 배연
되게 한다.
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또 상기 축열판(2)은 직사각형으로 다듬어진 소정 두께의 자연 암석판을 이
용할 수 있고 내화성(耐火性) 광물 입자를 석회나 시멘트와 같은 무기질 결합제로
경화시키어 판재로 성형한 것을 이용할 수도 있다.
상기 축열판의 규격은 예컨대, 축열판(2)의 가로 및 세로의 길이는 약 50cm,
두께는 약 5cm이다. 물론 축열판의 규격은 상기한 치수에 한정되는 것은 아니다.
또 상기 축열판(2) 사이의 배연구(3)의 간격은 축열판(2)의 두께에 상응하다.
또 상기 축열판의 상단부는 수평 레벨을 유지하고 있기 때문에 축열 구들의
설치가 용이하며 구들의 상부에 적층된 마감재와 함께 온돌의 바닥을 이룬다.
이러한 구성으로 된 본 발명은 도 4에 표시된 함실아궁이(F)의 경우에는 연
소통(1)이 함실아궁이(F)를 겸한다. 함실아궁이(F)나 도 5에 표시된 부뚜막 아궁
이(F')에서 연료를 연소하면, 연소열을 함유한 연소 가스는 일단 연소통(1)에 집
속(集束)한 다음 연소통(1)의 위로 상승되면서 각 축열판(2)의 배연구(3)를 통하여
방 구들(4)의 좌우 양측으로 일단 확산 된 다음 고래(b)를 통하여 굴뚝으로 배출된
다.
이때 축열판(2)의 양 측면(2s)이 배연구(3)의 간격을 두고 서로 마주하여 나
란히 배치되어 있고 축열판(2)의 상단부에는 구들(4)이 적층되어 있기 때문에 연소
통(1)에서 상승되는 연소 가스는 축열판(2)의 양 측면(2s)과 상부측 구들(4)의 저
면에 접촉되어 축열판(2)과 구들(4)이 가열된다.
또 상기 축열판(2)의 좌우 양측으로 배연구(3)가 고래(b)와 연통되어 있기
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때문에 연소통(1)로 부터 연소 가스는 좁다란 배연구(3)의 유도작용에 의해 축열
판(2)의 좌우 양측으로 비교적 멀리 확산된 다음 고래(b)를 따라 이동하여 여내미
(배연관)(d)를 거쳐 굴뚝(t)으로 배출된다.
따라서, 축열판(2)과 상부측 구들(4)은 단시간에 고열로 가열 및 축열되는
동시, 축열판(2)의 구들(4)과 인접된 다른 구들에 열 전도되며, 한편으로는 고래를
통하여 배출되는 연소 가스에 함유된 연소열에 의해 각 구들이 가열되기 때문에 온
돌 바닥면(5)의 아랫목으로부터 윗목에 이르기까지, 또 온돌 바닥면(5)의 좌우 양
측의 전체가 단시간에 균일하게 가열되어 온돌 바닥면(5)이 전체로 유효하게 가열
에 의해 난방된다.
또 아궁이(F)에서 불을 때고 마친 후, 연소통(1)으로부터 연소열의 발생이
없어도 각 축열판(2)과 구들(4)에 축열된 열이 서서히 방출하는 축열 구들(HP)은
일종의 복열기(heat accumulator)의 역할을 하기 때문에 온돌의 난방 시간이 보다
길게 연장되고 난방 효율이 매우 높아진다.
또 연소통(1)은 고래(b)의 바닥보다 낮은 레벨로 매립되어 있고 연소통(1)
의 측벽(1w)이 고래 바닥과 차벽(遮壁)을 이루고 있기 때문에 고래 내부의 냉, 습
기가 연소통(1) 내부로 유입되지 못하므로 냉기나 습기의 영향을 받지 아니하여 연
소통(1)에서 연소 작용 및 배연 작용이 양호하게 이루어지며 종래의 온돌에 비하여
난방 효과를 보다 높일 수 있다.
【부호의 설명】
1 : 연소통 1a : 화구 1w : 측벽 2 : 축열판 3 : 배연구
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4 : 구들 5 : 온돌 바닥면 a : 불목 b : 고래 d : 여내미
t : 굴뚝 F : 함실아궁이 F' 부뚜막 아궁이
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【특허청구범위】
【청구항 1】
온돌에 있어서, 함실아궁이(F)의 위치나, 부뚜막 아궁이(F')의 불목(a) 위치
에 고래(b)보다 낮은 레벨로 설치되는, 좌우 양측 및 후부 측에 측벽(1w)이 형성된
연소통(1)과, 상기 연소통(1)의 측벽(1w)의 상단부에 일정한 간격의 배연구(排煙
口)(3)를 두고 수직의 병렬로 설치하여 상기 연소통(1)으로부터의 화열에 의해 축
열 및 연소 가스를 방고래의 좌우 사방으로 확산 유도하는 복수 개의 축열판(2)과,
상기 축열판(2) 위에 수평으로 적층 시공되는 구들(4)로 구성되어 온돌 바닥면(5)
을 시공하게 된 것을 특징으로 하는 온돌의 축열 구들의 구조.
【청구항 2】
제 1 항에 있어서,
연소통(1)은 화구(1a)를 제외한 좌우 및 후부 측에 일정한 높이의 측벽(1w)
이 형성된 것을 특징으로 하는 온돌의 축열 구들의 구조.
【청구항 3】
제 1 항에 있어서,
연소통(1)의 측벽(1w)이 위쪽이 벌어지도록 경사지게 형성된 것을 특징으로
하는 온돌의 축열 구들의 구조.
【청구항 4】
제 1 항에 있어서,
축열판(2)은 연소통(1)의 좌우 양 측벽(1w)의 상단부에 걸칠 수 있는 크기의
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폭을 가진 직사각형의 자연 암석판으로 형성된 것을 특징으로 하는 온돌의 축열 구
들의 구조.
【청구항 5】
제 1 항에 있어서,
축열판(2)은 광물 입자를 무기질 결합제에 의해 직사각형의 판상으로 성형하
여 된 것을 특징으로 하는 온돌의 축열 구들의 구조.
【청구항 6】
제 1 항에 있어서,
연소통(1)은 온돌의 함실아궁이(F)의 위치의 고래 바닥에 매립되게 설치된
것을 특징으로 하는 온돌 축열 구들의 구조.
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【요약서】
【요약】
본 발명은 온돌의 축열 구들의 구조에 관한 것으로 함실아궁이(F)의 위치나,
부뚜막 아궁이(F')의 불목(a) 위치에 고래(b)보다 낮은 레벨로 설치되는, 좌우 양
측 및 후부 측에 측벽(1w)이 형성된 연소통(1)과, 상기 연소통(1)의 측벽(1w)의 상
단부에 일정한 간격의 배연구(排煙口)(3)를 두고 수직의 병렬로 설치하여 상기 연
소통(1)으로부터의 화열에 의해 축열 및 연소 가스를 방고래의 좌우 사방으로 확산
유도하는 복수 개의 축열판(2)과, 상기 축열판(2) 위에 수평으로 적층 시공되는 구
들(4)로 구성되어 온돌 바닥면(5)을 시공하게 된 것이다.
본 발명에 의하면 아궁이에서 연료를 연소시킬 때의 화열에 의해 축열판(2)
과 구들(4)이 용이하게 가열 및 축열되어 온돌이 쉽게 더워지고 연소통(1)의
측벽(1w)으로 인하여 고래 내부의 냉, 습기가 아궁이 쪽으로 유입되는 것을 차단하
여, 아궁이 연소 작용과 배연 작용을 양호하게 촉진하고 축열판의 축열에 의해 아
궁이의 연소가 끝난 후에도 장시간 온돌의 난방이 유지된다.
【대표도】
도 1
20-13
【도면】
【도 1】
20-14
【도 2】
20-15
【도 3】
20-16
【도 4】
20-17
【도 5】
20-18
【도 6】
20-19
【도 7】
20-20
무운(無耘) 구들연구소: http://www.gudeul.net/
출처: 다음카페 http://cafe.daum.net/sowoozee3
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팔현구들의 세번째 ③돈산(頓散)온돌의 축열 구들의 구조{A STRUCTURE OF HEAT STORAGING PLATEOF ONDOL}(특허청)
