캠핑카용 저탕식 복합보일러 장치{A storage complex boiler equipment for camping car}
본 발명은 캠핑카용 저탕식 복합보일러 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캠핑장이나 야영지의 여건에 따라 열원으로서 LPG와, 외부전력 또는 태양전지의 전기에너지 중에 선택하여 높은 열효율로 안정적인 온수공급 및 난방이 동시에 가능하고, 이로 인해 우리나라의 좌식문화에 적합한 온돌 난방방식이 적용가능한 캠핑카용 저탕식 복합보일러 장치에 관한 것이다.
일반적으로 캠핑카라 함은 장기간의 드라이브 여행을 할 수 있도록 각종 생활설비를 갖춘 자동차를 말하는 것으로 주로 육로로 이웃나라를 여행할 수 있는 유럽 등지에서 활성화되었으나, 최근 우리나라에서도 주 5일 근무와 맞물려 각종 생활설비를 갖춘 레저형 차량 즉 캠핑카를 이용한 장거리여행이 붐을 이루고 있다. 상기와 같은 캠핑카는 버스나 차내를 가옥과 같이 개조하여 차량을 겸할 수 있는 타입과, 트레일러와 같이 자동차에 의해 견인되는 웨건 타입으로 구분되며, 그 내부에는 여행 중 숙박 및 취사가 가능하도록 침실을 비롯하여 화장실, 주방 등이 갖추어져 있다. 따라서, 이러한 캠핑카에는 그 부대시설로서 샤워 등에 필요한 온수를 생성하기 위한 온수기와, 실내온도를 적정수준으로 조절하기 위한 냉난방시설, 취사를 위한 조리기구 등이 구비되어 있는데, 이러한 부대시설을 사용하기 위해서는 그 에너지원으로 전기와 LPG를 필요로 한다. 상기 캠핑카에서 필요로 하는 전기는 차량용 축전지로 부터 공급받기도 하나 운행중이 아니라면 그 사용량이 한정되어 있기 때문에 통상적으로 야영지에 마련된 외부전력을 끌어와서 사용하게 되는데, 야영지의 여건에 따라 외부전력의 확보가 용이하지 않은 경우 전기에 작동되는 부대시설의 사용이 어렵다. 한편, 우리나라에 도입된 캠핑카의 경우 대부분 서양식 모델을 그대로 적용하여 설계되기 때문에 실내 난방방식 또한 서양의 입식문화에 적합한 공기가열식 히터가 사용되는데, 이는 좌식문화에 익숙한 우리나라의 경우 온돌과 같은 바닥 난방방식을 선호하는 바, 주거형태의 차이점으로 인해 집과 같은 안락함을 제공하지 못하고, 특히 장기간 여행에 따른 숙박시 그 불편함이 가중되기 마련이다. 또한, 기존의 캠핑카의 경우 전술한 난방시설인 히터와 함께 온수를 생성하기 위한 온수기는 가열이라는 측면에서 작동원리가 유사함에도 불구하고 각각 별도로 설치되어 있는 것이 일반적인데, 그로 인해 캠핑카의 구조특성상 공간활용도를 최대한 높여야 된다는 목적에 부합되지 못하고 불필요하게 공간을 소모하는 원인이 되고 있다. 그 해결방안으로 캠핑카에 온수 및 난방을 겸할 수 있는 보일러 시스템을 설치하는 것이 제시되고 있으나, 일반 가정용 보일러와 달리 캠핑카에 적용하기 위해서는 외부환경에서도 안정적인 원료공급이 가능하고, 공간효율을 위해 소형이면서도 높은 열효율을 가져야 하는 조건을 충족해야 하는 바, 아직까지는 이를 충족할 수 있는 상용화 제품이 개발되지 않고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위하여 구성된 것으로, 캠핑장이나 야영지의 여건에 따라 외부전력 또는 태양전지의 전기에너지 및 LPG 중에 부합되는 열원을 선택하여 높은 열효율로 온수 생성이 가능함에 따라 캠핑카에 적합한 안정적인 원료공급 및 기기의 소형화를 구현할 수 있고, 상기 온수를 이용하여 우리나라의 좌식문화에 맞는 온돌 난방방식의 적용이 가능함으로써 온수공급 및 난방을 겸할 수 있는 캠핑카용 저탕식 복합보일러 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상측에는 온수를 배출하기 위한 배출구가 형성되고 하단에는 순환유입구 및 원수유입구가 각각 형성된 탱크가 있고, 상기 탱크 내부에는 태양전지 또는 외부전력 중에 선택하여 공급된 전기를 열원으로 작동되는 히터봉이 설치되며, 탱크 하단에는 충전용기에 저장된 LPG를 열원으로 작동되는 가스버너가 구비되어 있는 온수생성부와, 상기 온수생성부에서 생성된 온수를 온수배관을 통해 사용자에게 공급함과 동시에 난방배관을 따라 순환시키기 위한 펌프와, 상기 난방배관을 따라 이송된 온수를 각 사용처에 맞게 공급하기 위한 분배기와, 상기 온수생성부의 열원 및 히팅수단을 선택하고 작동상태를 컨트롤하기 위한 조작부로 구성된 것을 특징으로 하는 캠핑카용 저탕식 복합보일러 장치를 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 캠핑카용 저탕식 복합보일러 장치는 그 히팅수단으로 외부전력 또는 태양전지의 전기에너지를 열원으로 작동되는 히터봉과, 캠핑카에 구비된 LPG를 열원으로 작동되는 가스버너가 구비되어 캠핑장이나 야영지의 여건에 부합되는 히팅수단 및 연료원을 선택적으로 사용함으로써 안정적인 원료공급이 가능하여 주위여건에 상관없이 지속적인 사용이 가능하며, 캠핑카의 용도에 적합하도록 그 크기를 소형화하면서도 높은 열효율로 안정적인 온수공급 및 난방을 겸할 수 있어 캠핑카의 공간활용도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 온수를 바닥난방 및 라디에이터에 적용함으로써 우리나라의 좌식문화에 적합한 주거여건을 마련하여 보다 안락하고 편안한 공간을 제공할 수 있다는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 캠핑카용 저탕식 복합보일러 장치를 나타낸 개략도
도 2는 본 발명의 보일러 장치 중 온수생성부를 나타낸 분해사시도
도 3은 도 2의 온수생성부를 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 보일러 장치 중 조작부를 나타낸 사시도
이하에서는 본 발명의 캠핑카용 저탕식 복합보일러 장치에 대하여 첨부된 도면에 도시된 실시예에 따라 구체적으로 설명하기는 하나, 본 발명이 도면에 도시된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 도 1은 본 발명의 캠핑카용 저탕식 복합보일러 장치를 나타낸 개략도이며, 도 2는 본 발명의 보일러 장치 중 온수생성부를 나타낸 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 온수생성부를 나타낸 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 보일러 장치는 탱크(11) 내 물을 가열하여 온수를 생성하는 온수생성부(10)와, 상기 온수생성부(10)에서 생성된 온수를 배관을 따라 순환시키기 위한 펌프(20), 온수를 각 사용처에 공급하기 위한 분배기(30), 온수생성부(10)의 작동상태를 컨트롤하기 위한 조작부(40)로 구성된다. 먼저, 온수생성부(10)의 경우 상측에는 온수를 배출하기 위한 배출구(12)가 형성되고 하단에는 순환유입구(13) 및 원수유입구(14)가 각각 형성된 탱크(11)가 있고, 상기 탱크(11) 내부에는 태양전지 모듈(50) 또는 외부전력(60) 중에 선택하여 공급된 전기를 열원으로 작동되는 히터봉(15)이 설치되며, 탱크(11) 하단에는 LPG를 열원으로 작동되는 가스버너(16)가 구비되어 있다. 상기 탱크(11)는 물이 충진되기 위한 소정 용적의 내부공간을 갖고 있으며, 내압성 및 부식성을 고려하여 스테인리스 재질로 제작되고 그 외부를 단열재로 감싸거나 단열코팅을 통해 열효율을 높이는 것이 바람직하다. 이러한 탱크(11) 내에 충진된 물을 가열하여 온수를 생성하기 위한 히팅수단으로 탱크(11) 내부에 일체로 설치된 히터봉(15)과, 탱크(11) 하단에 장착된 가스버너(16) 중에 선택적으로 사용된다. 이중 히터봉(15)은 태양전지 또는 외부전력(60) 중에 선택하여 공급된 전기를 열원으로 사용하게 되며, 태양전지의 전기의 경우 캠핑카의 지붕이나 별도의 집열판에 설치된 태양전지 셀을 포함한 태양전지 모듈(50)로부터 생성된 전기에너지를 이용한다. 반면 외부전력(60)은 야영지에 마련된 발전 전력을 의미한다. 따라서, 일조량이 풍부한 주간에는 태양전지의 모듈(50)을 이용해 전기를 충전 및 사용하고, 빛이 없는 야간에는 야영지의 외부전력을 사용하나 여건이 여의치 않을 경우 낮에 충전된 태양전지의 전기를 선택적으로 사용함으로써 히터봉(15)의 작동이 지속적으로 이루어지도록 한다. 또한, 상기 히터봉(15)은 서로 다른 전력을 갖는 두 개 이상이 설치되는 것이 바람직하며, 예를 들어 각각 300W와 500W의 전력을 갖는 히터봉(15)을 동시에 설치하고 이를 독립적으로 또는 동시에 작동되도록 함으로써 총 3단계의 다른 가열조건을 제공하여 탱크(11) 내 온수를 설정온도에 맞춰 신속하고 정확하게 조절할 수 있다. 가스버너(16)의 경우 캠핑카의 취사용으로 구비된 LPG 충전용기(70)로부터 LPG를 공급받아 탱크(11) 내 물을 가열하게 되는데, 이러한 가스버너(16)는 외부전력의 공급이 어렵거나 우천 및 폭설로 일조량이 풍부하지 않아 태양전지로부터 충분한 전기를 공급받지 못할 때 보조 히팅수단으로 운용되기 위한 것이다. 상기 LPG는 캠핑용 연료로 사용되는 이소부탄, 부탄, 프로판 가스를 모두 포함한다. 이때 통상적으로 LPG의 경우 충전용기(70)로 부터 약 3㎏/㎠의 높은 팽창압력으로 배출되기 때문에 가스버너(16)에 공급하기 전에 감압기(71)를 설치하여 약 1.2㎏/㎠까지 압력을 낮춰서 사용하는 것이 바람직하며, 상기 감압기(71)와 함께 LPG의 감소된 압력을 처리하기 위한 안정기(72)가 구비된다. 이와 같이 가스버너(16)로 탱크(11) 하단을 가열함에 있어 바람과 같은 외부환경의 간섭이나 이물질이 유입되는 것을 차단하고 화재의 위험성을 방지하기 위하여, 가스버너(16)의 상단과 측면을 커버하는 보호커버(17)가 추가로 설치될 수 있다. 특히, 상기 보호커버(17)가 가스버너(16)와 탱크(11) 하단면 사이에 위치됨에 따라 가스버너(16)가 1차적으로 보호커버(17)의 상단면을 가열시킨 후, 그 전도열에 의해 탱크(11) 하단이 가열되는 간접가열이 이루어지며, 이러한 간접가열은 버너의 불꽃이 닿는 부분만 집중적으로 가열되는 현상을 방지하고 탱크(11) 하단의 전면적에 걸쳐 고르게 가열시킬 수 있다. 다만, 상기 보호커버(17)가 구비됨에 따라 간접가열로 인한 열전달율이 저하되는 것을 개선하기 위하여, 탱크(11) 하단면과 밀착되는 보호커버(17)의 상단면에는 가스버너(16)의 불꽃이 일부 탱크(11) 하단에 직접적으로 접촉되도록 다수의 통공(171)이 형성되는 것이 바람직하다. 아울러, 가스버너(16)를 히팅수단으로 선택하여 온수생성시 열효율을 보다 향상시키기 위하여, 탱크(11) 내부에는 상하 방향으로 관통된 파이프(111)가 장착되고, 탱크(11) 상단에는 돔형의 덮개(112)가 밀폐를 유지하며 결합되며, 상기 덮개(112)의 중심부에는 배출공(114)을 갖는 연도(113)가 삽입·설치된 구조를 갖는 온수생성부(10)를 제안한다. 상기와 같은 온수생성부(10)는 가스버너(16)에 의해 탱크(11)가 가열되는 동안 외부에서 유입되어 가열된 공기도 파이프(111)를 따라 탱크(11) 하단에서 상단 방향으로 통과하게 되고, 이로 인해 가스버너(16)와 비교적 거리가 멀어 가열범위에서 벗어난 탱크(11) 내 중단과 상단의 물도 신속하게 가열시킴으로써 온수생성을 보다 촉진시키게 된다. 상기 파이프(111) 역시 내압성 및 내식성을 고려하여 스테인리스 재질인 것을 사용하며, 그 설치갯수는 한정되지 않고 탱크(11)의 내부용량을 고려하여 설치된다. 또한, 탱크(11) 상단에 결합된 덮개(112)는 돔형으로 형성되어 그 내부에 소정의 공간부가 마련되는데, 이는 파이프(111)를 통과한 가열공기가 바로 연도(113)를 통해 외부로 배출되는 것이 아니라, 덮개(112)의 내부 벽면을 따라 순환 후 배출되는 대류현상에 의해 덮개(112) 내에 공기의 체류시간을 연장시켜 열소모율을 줄이고 탱크(11) 내부의 온도를 보다 효율적으로 유지할 수 있다. 한편, 연도(113)는 하단에 형성된 배출공(114)이 덮개(112)의 내부에 위치되도록 그 중심부를 관통하며 삽입·설치되어 있는데, 이 때 덮개(112)와 결합되는 부분을 경계면으로 덮개(112) 내부에 위치되는 연도(113) 부분과 덮개(112) 외부에 위치되는 연도(113) 부분에서 급격한 온도차이가 발생되며, 이로 인해 연도(113)를 통해 배출되는 공기가 응축되거나 정체되는 현상이 발생될 수 있다. 따라서, 연도(113)가 통과되는 덮개(112)의 상단에 연도(113)의 외측면을 밀착하며 감싸는 고정링(115)을 결합시키게 되는데, 이러한 고정링(115)에 의해 밀착된 부분은 보온효과를 가짐에 따라 덮개(112)와 결합된 경계면에서 연도(113)를 통고하는 배출공기의 온도변화가 서서히 이루어지도록 함으로써 전술한 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 보온율의 상승으로 덮개(112) 내부온도를 보다 지속적으로 유지할 수 있어 열효율을 높이게 된다. 이러한 고정링(115)의 결합방법으로는, 도면에 도시된 바와 같이 덮개(112)의 상단 외측면과 고정링(115)의 내측면에 서로 대응되는 나선부(116)가 각각 형성되어 나사결합에 의해 착탈식으로 결합될 수 있다. 다만, 고정링(115)와 덮개(112)사이에 결합방법이 반드시 나사결합에 의해 한정되지 않고 공지된 다양한 결합방법이 적용될 수 있으며, 밀폐성을 보다 확고히 하기 위하여 용접 등을 통해 일체화할 수 있다. 또한, 탱크(11)에는 그 내부의 압력과 수온을 측정하기 위한 센서(101)가 장착되며, 상기 센서(101)에 측정된 압력과 수온을 표시하기 위한 압력계(102) 및 온도계(103)가 외부에 설치되고, 그 일측면에는 내부수량을 육안으로 확인할 수 있는 유량표시부(104)가 형성됨에 따라 과열 및 난방수 부족 등에 의한 오작동을 방지토록 한다. 또 다른 구성요소인 펌프(20)는 온수생성부(10)의 배출구(13)를 통해 배출된 온수를 온수배관(21) 및 난방배관(22)을 통해 원활하게 이송 및 순환될 수 있도록 하기 위한 것으로, 이 때 온수생성부(10)의 배출구(13)와 펌프(20) 사이에 압력변(25)을 설치하여 기기 고장의 원인이 되는 고압의 온수가 공급되지 않도록 압력을 조절한다. 분배기(30)는 난방배관(21)에 의해 이송된 온수를 난방을 목적으로 각 사용처에 맞게 공급하기 위한 것으로, 예를 들어 침실이나 거실의 바닥난방이나, 라디에이터, 변환침대에 설치된 온수매트 등으로 각각 공급하게 되며, 각각 난방을 완료하고 열이 방출된 저온수는 온수생성부(10)의 순환유입구(13)를 통해 다시 탱크(11)로 유입되는 순환구조를 갖는다. 또한, 순환과정에서 회수되지 못한 물에 대해서는 탱크(11) 내에 항상 일정량의 물이 충진될 수 있도록 원수유입구(14)를 통해 외부의 원수를 유입하게 된다. 조작부(40)는 온수생성부(10)의 열원 및 히팅수단을 선택하고 작동상태를 컨트롤하기 위한 것으로, 탱크(11) 내부에 설치된 센서(101)의 전기적 신호에 의해 스위칭 동작을 수행하는 릴레이에 의한 자동제어를 겸한다. 도 4는 본 발명의 보일러 장치 중 조작부를 나타낸 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 조작부(40)에는 센서(101)에서 측정된 온도를 디스플레이부를 통해 확인하고 사용자가 가열온도를 설정하기 위한 온도조절부(41)가 있고, 히터봉(15)의 연료원을 외부전력과 태양전지 중에 선택하고 작동여부를 실행할 수 있는 히터봉 조절부(42)가 있으며, 가스버너(16)의 연소여부를 확인하고 작동여부를 실행할 수 있는 가스버너 조절부(43)가 구비되어 있다. 또한, 히팅수단의 화력이 급상승하거나 불안정으로 온수 생성의 제어가 어려울 경우 센서(101)에서 온도 및 압력을 감지하여 조작부(40)의 디스플레이나 스피커 등을 통해 경보 알람을 작동함으로써 기기의 오작동을 미연에 방지하고 사고 위험성을 줄일 수 있다. 이상과 같은 본 발명의 캠핑카용 저탕식 복합보일러 장치는 그 히팅수단으로 외부전력 또는 태양전지의 전기에너지를 열원으로 작동되는 히터봉과, 캠핑카에 구비된 LPG를 열원으로 작동되는 가스버너가 구비되어 캠핑장이나 야영지의 여건에 부합되는 히팅수단 및 연료원을 선택적으로 사용함으로써 안정적인 원료공급이 가능하여 주위여건에 상관없이 지속적인 사용이 가능하게 된다. 또한, 캠핑카의 용도에 적합하도록 그 크기를 소형화하면서도 높은 열효율로 안정적인 온수공급 및 난방을 겸할 수 있어 캠핑카의 공간활용도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 생성된 온수를 바닥난방 및 라디에이터 등의 난방시설에 적용함으로써 우리나라의 좌식문화에 적합한 주거여건을 마련하여 보다 안락하고 편안한 공간을 제공할 수 있다.
10 : 온수생성부
11 : 탱크 12 : 배출구
13 : 순환유입구 14 : 원수유입구
15 : 히터봉 16 : 가스버너
17 : 보호커버 101 : 센서
102 : 압력계 103 : 온도계
104 : 유량표시부 111 : 파이프
112 : 덮개 113 : 연도
114 : 배출공 115 : 고정링
116 : 나선부 171 : 통공
20 : 펌프
21 :온수배관 22 : 난방배관
25 : 압력변
30 : 분배기
40 : 조작부
41 : 온도조절부 42 : 히터봉 조작부
43 : 가스버너 조작부
50 : 태양전지 모듈
51 : 컨버터 52 : 축전지
60 : 외부전력
70 : LPG 충전용기
71 : 감압기 72 : 안정기 |
