KR100571597B1 - 석탄온풍기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석탄온풍기에 관한 것이며, 석탄의 연소온도를 정밀하게 제어할 수 있는 석탄온풍기를 제공한다. 이러한 본 발명은, 상부에 석탄투입구 및 송풍팬이 마련되고, 일측 및 타측에는 브로워 및 온기배출공을 가지며, 일측면 및 일측 하부에는 배기가스배기용 싸이클론 및, 석탄재배출공을 갖는 하우징과; 이 하우징의 내부에 설치되어 순환하며, 하우징의 석탄투입구에서 석탄이 공급되면, 이를 연소시키면서 이동시키는 크롤러와; 전술된 하우징에 회전가능하게 고정되어, 크롤러로부터 석탄재를 공급받아서, 하우징의 석탄재배출공으로 배출시키는 판스크류와; 전술된 크롤러 및 판스크류를 순환 및 회전시키는 구동장치와; 전술된 하우징의 내부에서 전술된 크롤러의 상부 및 측부를 차폐하되, 크롤러에 석탄공급이 가능하도록 차폐하여, 상·하부에 열교환실 및 연소실을 형성하며, 석탄의 연소시 가열되는 차폐판 및; 전술된 하우징의 송풍팬과 브로워 및 싸이클론, 그리고 전술된 구동장치의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 컨트롤러가 석탄온풍기의 구성요소를 자동으로 제어하므로, 석탄의 발열온도를 정밀하게 제어할 수 있다.

석탄, 온풍, 자동, 제어, 정밀

Description

석탄온풍기{COAL WARM AIR CIRCULATOR}

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 석탄온풍기를 도시한 일부절개 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 석탄온풍기의 종단면도,

도 3은 도 1에 도시된 컨트롤러의 구성을 도시한 블럭도,

도 4는 도 1에 도시된 석탄온풍기의 작동순서를 도시한 플로우챠트,

도 5는 도 4에 도시된 온도센서고장모드를 도시한 플로우챠트,

도 6은 도 4에 도시된 불씨유지모드를 도시한 플로우챠트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 하우징 11 : 석탄투입구 12 : 송풍팬

14 : 브로워 16 : 온기배출공 18 : 싸이클론

19 : 석탄재배출공 20 : 크롤러 22 : 구동스프로킷

24 : 아이들롤러 30 : 판스크류 40 : 구동장치

42 : 구동모터 44 : 메인스프로킷 46 : 서브스프로킷

50 : 차폐판 60 : 컨트롤러 61 : 온도센서부

63 : 타이머 65 : 제어부 67 : 전력부

68 : 입력부 69 : 표시부 70 : 크로스바

SW : 전원제어스위치

본 발명은 실내에 온기를 공급하는 온풍기에 관한 것으로서, 석탄을 연소시켜서 실내에 온기를 공급하는 석탄온풍기에 관한 것이다.

일반적인 석탄온풍기는 열원으로 석탄을 사용하며, 석탄이 연소되면서 발열하면, 이 발열온기를 실내로 공급하여 실내를 따듯하게 만든다.

하지만, 최근에 들어 석유나 가스온풍기가 각광을 받음에 따라, 석탄온풍기의 사용 수효가 대폭적으로 감소하고 있는 추세이다.

이러한, 석탄온풍기는 본 발명의 출원에 앞서서, 대한민국 특허청에 실용신안등록출원되어 2001년 9월 27일자로 등록된, 등록번호 제20-0249944호(명칭: 석탄보일러)가 가장 대표적인 종래기술이라 할 수 있다.

이렇게, 대한민국 특허청에 실용신안등록된 종래기술에 의한 석탄온풍기는, 격판을 갖는 원통형의 케이스에 석탄을 투입한 후, 격판의 하부에서 화력을 공급하여 석탄을 발화시키며, 발화된 석탄의 온기를 송풍기로 배기시킨다.

그러나, 종래기술에 의한 석탄온풍기는 연소되는 석탄의 상부에, 연속적으로 미연소된 석탄을 적층하여 계속적으로 발화시킬 뿐만 아니라, 석탄의 불씨를 유지시킨다.

따라서, 석탄이 완전히 연소되기 전에 미연소 석탄이 추가되어야 하므로, 발열온도를 필요에 따라 정밀하게 조절할 수 없는 문제가 있다.

즉, 발열온도를 상승시키려면, 많은 양의 석탄을 적층시키면 되지만, 적층된 많은 양의 석탄이 한꺼번에 연소되므로 필요한 희망온도를 맞추기가 매우 어렵다.

반대로, 발열온도를 하강시키려면, 적은 양의 석탄을 투입하여야 하지만, 이러한 경우에는 석탄의 불씨가 잘못하면 꺼지는 경우가 발생할 뿐만 아니라, 발열온도를 희망온도에 맞추기 어렵다.

물론, 종래기술의 경우, 공기를 공급하는 에어분배장치를 이용하여 석탄의 연소속도 및 발열온도를 조절하지만, 투입된 석탄이 일괄적으로 연소됨에 따라, 연소되는 석탄량 조절이 불가능하여 정밀한 온도제어는 사실상 불가능하다.

또한, 석탄이 일괄적으로 연소되므로, 석탄이 불필요하게 연소되면서 석탄을 낭비하는 문제도 있다.

게다가, 연소가 완료되면, 석탄재를 일괄적으로 배출시켜야 하는 불편함도 있다.

한편, 근래에는 유가가 지속적으로 상승하여 경유 및 가스의 가격이 매우 고가가 되었으며, 이로 인하여 경유나 가스온풍기를 사용하는 사용자의 부담을 가중시키고 있다.

특히, 온실유지를 위하여 총 경영비에서 25%~35%의 난방비를 부담하는 농가의 경우, 유가상승으로 인하여 그 부담이 더욱 클 수 밖에 없으므로, 시설농업의 경쟁력 확보 및 농가소득 증대를 도모하기란 사실상 불가능하다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 연 소되는 석탄에 대한 산소공급을 조절하는 동시에, 서서히 이동시키면서 연속적으로 연소시킬 수 있어, 석탄의 연소시간 및 발열온도를 정밀하게 제어할 수 있으며, 연료소모를 최소화 하면서 장시간 동안 불씨를 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 연소가 완료된 석탄재를 곧바로 배출시킬 수 있는 석탄온풍기를 제공하기 위함이 그 목적이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 석탄을 연소시켜서 실내로 온기를 공급하는 석탄온풍기에 있어서, 상부에는 석탄투입구(11) 및 송풍팬(12)이 마련되고, 일측 및 타측에는 산소공급용 브로워(14) 및 온기배출공(16)을 가지며, 일측면 및 일측 하부에는 내부의 배기가스배출용 싸이클론(18) 및, 석탄재배출공(19)을 갖는 밀폐형 하우징(10)과; 이 하우징(10)에 회전가능하게 설치되는, 선·후단의 구동스프로킷(22) 및 아이들롤러(24)에 의하여 하우징(10)의 내부에서 순환하고, 전술된 하우징(10)의 석탄투입구(12)에서 석탄이 공급되면, 이를 연소시키면서 이동시키는 크롤러(20)와; 전술된 하우징(10)에 회전가능하게 고정되어, 전술된 크롤러(20)로부터 석탄재를 공급받아서, 하우징(10)의 상기 석탄재배출공(19)으로 배출시키는 판스크류(30)와; 전술된 크롤러(20) 및 판스크류(30)를 순환 및 회전시키는 구동장치(40)와; 전술된 하우징(10)의 내부에서 크롤러(20)의 상부 및 측부를 차폐하되, 크롤러(20)에 석탄공급이 가능하도록 차폐하여, 상·하부에 열교환실(52) 및 연소실(54)을 형성하며, 석탄의 연소시 가열되는 차폐판(50) 및; 전술된 하우징(10)의 송풍팬(12)과 브로워(14) 및 싸이클론(18), 그리고 구동장치(40)의 작동을 제어하는 컨트롤러(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 석탄온풍기를 설명하면 다음과 같으며, 첨부된 도 1은 본 발명의 실시예에 의한 석탄온풍기를 도시한 일부절개 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 석탄온풍기의 종단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 컨트롤러의 구성을 도시한 블럭도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 석탄온풍기는, 박스모양의 밀폐형 하우징(10)과; 하우징(10)의 내부에 설치되어 순환하는 크롤러(20)와; 석탄재를 회전하면서 배출시키는 판스크류(30)와; 전술된 크롤러(20) 및 판스크류(30)를 순환 및 회전시키는 구동장치(40)와; 하우징(10)의 내부에 설치되는 차폐판(50) 및; 컨트롤러(60);를 포함하여 구성한다.

여기서 도 1 및 도 2를 참고하여, 전술된 본 발명의 구성요소를 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 하우징(10)은 도시된 바와 같이 사방이 밀폐된 박스형으로 형성하고, 상부에는 커버(11a)를 갖는 석탄투입구(11) 및 송풍팬(12)을 상부에 나란히 마련한다. 그리고, 하우징(10)의 일측에는 브로워(14)를 설치하고, 이 브로워(14)와 상반되는 위치의 타측에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 온기배출공(16)을 형성한다. 또한, 하우징(10)의 석탄투입구(11)와 근접한 일측면에는 배기가스를 배출하는 싸이클론(18)을 설치하고, 일측 하부, 특히 도 2에 도시된 바와 같이 온기배출공(16)의 하부 측면에는 석탄재배출공(19)을 형성한다.

이때, 하우징(10)의 석탄투입구(11)에는 석탄을 자동으로 연속해서 공급할 수 있는, 통상의 미도시된 스크류식 석탄공급장치를 설치할 수 있다. 그러면, 석탄을 공급할 시기가 될 경우, 스크류가 회전하면서 석탄투입구(11)에 석탄을 자동으로 공급하도록 할 수 있다.

다음, 크롤러(20)는 하우징(10)의 내부에 도시된 바와 같이 설치한다. 이러한, 크롤러(20)는 하우징(10)의 내부에 회전가능하게 고정되는, 구동스프로킷(22) 및 아이들롤러(24)를 선·후단에 갖는다. 따라서, 크롤러(20)는 구동스프로킷(22) 및 아이들롤러(24)에 의하여 순환한다. 그리고, 크롤러(20)는 순환시 하우징(10)의 석탄투입구(12)로부터 석탄을 공급받으며, 공급된 석탄을 상부면에서 연소시키면서 수평으로 이동시킨다.

그 다음, 판스크류(30)는 도시된 바와 같이 하우징(10)의 석탄재배출공(19)에 위치하도록 고정설치하되, 중심축을 하우징(10)에 회전가능하도록 고정한다. 이러한, 판스크류(30)는 후술되는 구동장치(40)에 의하여 중심축이 회전됨에 따라 회전하며, 회전시 전술된 크롤러(20)로부터 석탄재를 공급받아서, 석탄재배출공(19)으로 배출시킨다.

한편, 전술된 크롤러(20) 및 판스크류(30)는 구동장치(40)에 의하여 순환 및 회전되며, 이러한 구동장치(40)는 하우징(10) 내에서 연소되는 석탄의 고열로부터 보호되도록, 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(10)의 외부에 마련하는 것이 바람직하다.

계속해서, 구동장치(40)는 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이 회전축이 크롤 러(20)의 구동스프로킷(22)에 연결되어, 구동스프로킷(22)을 회전시키는 구동모터(42)와; 이 구동모터(42)의 회전축에 설치되어 회전하는 메인스프로킷(44)과; 판스크류(30)의 중심축에 설치되어, 판스크류(30)를 회전시키는 서브스프로킷(46) 및; 메인스프로킷(44) 및 서브스프로킷(46)을 연결하는 체인(48);을 포함하여 구성한다.

이때, 구동모터(42)는 감속이 가능한 기어드모터가 바람직하며, 체인(48)은 안전을 위하여 도시된 바와 같은 체인커버(49)로 감싸는 것이 바람직하다.

이렇게, 구동장치(40)를 구성함에 따라 구동모터(42)가 구동할 경우, 크롤러(20)의 구동스프로킷(22) 및 메인스프로킷(44)은 구동모터(42)의 회전축에 의하여 회전하며, 이에 따라 크롤러(20) 및 판스크류(30)는 순환 및 회전한다. 물론, 판스크류(30)는 메인스프로킷(44)의 회전력이 체인(48)을 통해 서브스프로킷(46)에 전달되므로 회전한다.

다시 계속해서, 차폐판(50)은 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 내부에 설치하되, 크롤러(20)의 상부에 위치하도록 설치한다. 이때, 차폐판(50)은 크롤러(20)의 상부 및 측부를 도시된 바와 같이 차폐하도록 설치한다. 하지만, 석탄이 하우징(10)의 석탄투입구(11)로부터 크롤러(20)에 공급되도록 설치한다. 즉, 차폐판(50)은 크롤러(20)의 상부 전체를 차폐하지 않고, 도시된 바와 같이 절반 이상만 차폐하여, 석탄투입구(11)의 하부에 위치한 크롤러(20)의 상부는 개방상태를 유지시킨다.

여기서, 차폐판(50)은 크롤러(20)의 길이방향을 따라 크롤러(20)의 상부를 차폐하므로, 그 상부 및 하부에 도 2에 도시된 바와 같은 열교환실(52) 및 연소실(54)을 형성한다. 물론, 차폐판(50)이 열교환실(52) 및 연소실(54)을 형성할 수 있는 이유는, 하우징(10)의 내부에 설치되기 때문이다. 즉, 차폐판(50)이 하우징(10)의 내부를 상·하로 분리시키기 때문이다.

이러한, 차폐판(50)은 크롤러(20)의 상부 및 측부를 차폐함에 따라, 크롤러(20)상에서 연소되면서 운반되는 석탄에 의하여 가열되며, 이 연소되는 석탄은 차폐판(50)에 의하여 클롤러(20)의 외부로 이탈되지 않는다.

한편, 전술된 하우징(10)의 송풍팬(12)과 브로워(14) 및 싸이클론(18), 그리고 구동장치(40)는 컨트롤러(60)에 의하여 작동이 제어된다. 이러한, 컨트롤러(60)는 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 외측에 설치하는 것이 바람직하다.

여기서, 컨트롤러(60)는 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이 온도를 측정하는 온도센서부(61)와; 설정된 시간을 카운팅하는 타이머(63)와; 전술된 송풍팬(12), 브로워(14), 싸이클론(18), 구동장치(40)의 작동을 제어하는 제어부(65)와; 이 제어부(65)에 전원을 공급하며, 미도시된 파워온/오프(ON/OFF)용 스위치를 갖는 전원부(67)와; 설정온도 및 설정시간을 입력하는 입력부(68) 및; 제어부(65) 및 전원부(67)의 작동상태, 그리고 입력부(68)의 입력내용을 표시하는 디스플레이를 갖는 표시부(69);를 포함하여 구성할 수 있으며, 그 자세한 설명은 다음과 같다.

먼저, 온도센서부(61)는 도 3에 도시된 바와 같이 제어부(65)에 연결되어, 제어부(65)로부터 전원을 공급받아서 작동된다. 그리고, 온도센서부(61)는 도 1에 도시된 바와 같이 열교환실(52) 및 연소실(54)에 설치되는 열교환실 및 연소실온도 측정센서(61a, 61b), 그리고 실내에 설치되는 실내온도측정센서(61c)로 구성된다. 이때, 연소실온도센서(61b)는 하우징(10)의 석탄투입구(11) 하부측에 위치한 연소실(54)에 설치한다.

이렇게, 연소실온도센서(61b)를 석탄투입구(11)의 하부측에 위치한 연소실(54)에 설치하는 이유는, 그 부분의 연소온도가 가장 높기 때문이다. 즉, 연소실온도센서(61b)는 차폐판(50)의 하부에 형성되는 연소실(54) 중에서 연소온도가 가장 높은 곳의 온도를 측정한다.

이러한, 온도센서부(61)는 측정된 온도를 전기신호로 변환하여, 제어부(65)로 인가한다.

다음, 제어부(65)는 타이머(63)에 전원 및 카운팅신호를 인가하며, 타이머(63)는 설정된 시간을 카운팅한 후, 카운팅완료신호를 제어부(65)에 인가한다.

그 다음, 제어부(65)는 전술된 온도센서부(61)나 타이머(63)로부터, 측정온도신호나 카운팅신호 중에서 어느 하나의 신호가 입력되면, 이를 설정온도나 설정시간과 비교하여, 비교된 결과에 따라 하우징(10)의 송풍팬(12), 브로워(14), 싸이클론(18) 및 구동장치(40)를 작동시킨다. 즉, 제어부(65)는 설정온도나 설정시간에 따라 송풍팬(12)과 브로워(14), 싸이클론(18) 및 구동장치(40)에 작동용 전원을 공급한다.

이러한, 제어부(65)는 도 3에 도시된 바와 같이 온도센서부(61) 및 타이머(63), 그리고 입력부(68) 및 표시부(69)와도 서로 연결됨에 따라, 이들에게도 전원을 공급하여, 그 작동을 제어한다. 즉, 제어부(65)는 전원부(67)의 전원을 송풍팬 (12), 브로워(14), 싸이클론(18), 구동장치(40), 온도센서부(61), 타이머(63), 입력부(68), 표시부(69)에 전원을 공급하는 동시에, 이들을 제어한다.

계속해서, 입력부(68)는 제어부(65)에 설정온도 및 설정시간을 입력시키며, 이를 위하여 설정온도 및 설정시간을 설정가능케 하는 온도 및 시간설정용 버튼을 갖는다. 물론, 입력부(68)에서 입력된 설정온도 및 설정시간은 제어부(65)에 메모리되며, 제어부(65)는 타이머(63)가 카운팅작동을 하도록, 설정시간을 타이머(63)에 전기신호로 인가한다.

여기서, 설정시간은 본 발명에 의한 석탄온풍기의 가동시간(희망 가동시간)이고, 설정온도는 희망하는 실내온도이다. 이때, 희망하는 실내온도 및 가동시간은 필요 및 목적에 따라 적절히 선택하여 설정할 수 있다.

마지막으로, 표시부(69)는 제어부(65) 및 전원부(67)의 작동상태, 그리고 입력부(68)의 입력내용을 표시할 뿐만 아니라, 각종온도(실내온도, 열교환실온도, 연소실온도)가 표시되도록 구성할 수 있다. 또한, 각종경보장치(고장, 과열 등의 경보)를 마련할 수도 있다. 아울러, 현재시각도 표시하도록 구성할 수 있으며, 이렇게 현재시각을 표시하도록 하려면, 제어부(65)가 시계기능을 하도록 프로그램하면 된다.

한편, 제어부(65)는 마이콤(MICOM-MIcro Processor COMputer)으로써, 송풍팬(12), 브로워(14), 싸이클론(18), 구동장치(40), 온도센서부(61), 타이머(63), 입력부(68), 표시부(69)를 서로 유기적으로 제어하기 위하여, 하기에 기재된 ① 내지 ⑦과 같이 설계되어야 한다.

① 제어부(65)는 입력부(68)의 입력이 완료될 경우, 온도센서부(61) 및 타이머(63)에 전원을 공급하여, 온도센서부(61) 및 타이머(63)를 자동으로 작동시키도록 설계한다.

② 제어부(65)는 온도센서부(61) 및 타이머(63)가 작동되면, 온도센서부(61)의 고장을 판단하여, 고장이 아닐 경우에는 브로워(14) 및 싸이클론(18)을 작동시키고, 고장시에는 설정시간 동안 송풍팬(12), 브로워(14), 싸이클론(18), 구동장치(40)를 동시에 작동시키는 「온도센서고장모드」를 수행하도록 설계한다. 즉, 「온도센서고장모드」는 제어부(65)가 온도센서부(61)에서 측정온도신호가 입력되지 않아도, 무조건적으로 송풍팬(12), 브로워(14), 싸이클론(18), 구동장치(40)를 작동시키는 것을 의미한다.

③ 제어부(65)는 연소실(54)의 온도가 희망온도에 도달할 경우, 송풍팬(12) 및 크롤러(20)를 자동으로 작동시키도록 설계한다. 이때, 연소실(54)의 희망온도는 대략 100℃가 적당하다. 물론, 제어부(65)는 송풍팬(12)이 열교환실(52)의 온도에 따라 작동하도록 구성할 수도 있으며, 이러한 송풍팬(12)의 작동온도, 즉 열교환실(52)의 발열온도는 대략적으로 50℃ 내지 80℃가 적당하다. 반대로, 송풍팬(12)은 열교환실(52)의 발열온도가 전술된 온도 이하일 경우 작동하지 않는다.

④ 제어부(65)는 실내온도가 희망하는 실내온도에 도달할 경우, 송풍팬(12)을 정지시키도록 설계한다. 즉, 송풍팬(12)에 의하여 실내로 더 이상의 더운공기가 송풍되지 않도록 설계한다.

⑤ 제어부(65)는 연교환실(52) 및 연소실(54)의 온도가 최고온도의 범위를 벗어날 경우, 과열로 판단하여 브로워(14), 싸이클론(18), 크롤러(20)를 선택적으로 일시 정지(약 1분)킨 후, 다시 일시 작동(약 1~60초)하도록 특별히 설계하되, 이러한 일시 정지 및 작동을 반복적으로 수행할 수 있도록 설계한다. 이때, 제어부(65)의 과열판단 온도는 열교환실(52)의 경우 90℃가 적당하며, 연소실(54)의 경우에는 500℃가 적당하다. 따라서, 제어부(65)는 열교환실(52)의 온도가 대략적으로 50℃ ~ 90℃ 이내의 범위일 경우, 그리고 연소실(54)의 온도가 대략적으로 100℃ ~ 500℃ 이내의 범위일 경우, 과열이 아니라고 판단한다, 물론, 제어부(65)는 이와 반대의 경우에는 과열이라고 판단하여, 일시 정지 및 작동을 반복적으로 수행하면서 화재를 예방한다.

⑥ 제어부(65)는 실내온도가 희망온도에 도달하는 반면, 가동시간은 설정시간에 미도달할 경우, 석탄의 연소를 제지시키면서 불씨만을 유지시키는 「불씨유지모드」로 자동 작동하도록 설계한다. 이때, 「불씨유지모드」는 제어부(65)가 송풍팬(12), 브로워(14), 싸이클론(18), 크롤러(20)를 일시 정지시킨 후, 다시 일시 작동하는 동작을 반복하는 방식을 의미한다. 물론, 이러한 일시정지 및 일시작동 시간은 타이머(65)가 연산하며, 이 일시정지 및 일시작동은 대략적으로 1~180분 및, 1~180초가 적당하다.

⑦ 제어부(65)는 타이머(63)로부터 설정시간의 카운팅완료 신호를 입력받을 경우, 본 발명에 의한 석탄온풍기의 작동을 자동으로 종료시키도록 설계한다. 즉, 제어부(65)는 타이머(63)가 설정된 시간을 카운팅할 경우, 본 발명에 의한 석탄온풍기에 설치된 모든 장치의 공급전원을 자동으로 차단한다.

여기서, 전술된 바와 같이 설계되는 제어부(65)는, 연소실(54)의 희망온도, 열교환실(52) 및 연소실(52)의 과열온도, 그리고 「불씨유지모드」시의 일시 정지 및 가동시간을, 확정적으로 고정시켜서 설계할 수 있으나, 이와 달리 입력부(68)를 통해 가변적으로 변경할 수 있도록 설계할 수도 있다.

한편, 전술된 차폐판(50) 상부의 열교환실(52)에는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 수평상태로 이격설치되어, 송풍팬(12)에서 송풍되는 공기를 차폐판(50)의 상부에 골고루 분산 및 확산시키는 복수개의 크로스바(70);를 더 포함하여 구성할 수 있다. 이때, 크로스바(70)는 도시된 바와 같이, 상·하로 지그제그형태를 취하도록 설치하는 것이 바람직 하다.

또 한편, 컨트롤러(60)에는 제어부(65)의 고장시, 제어부(65)로 공급되는 전원부(67)의 전원을, 송풍팬(12)과 브로워(14)와 싸이클론(18) 및 구동장치(40)로 바이패스시키는, 도 3에 도시된 바와 같은 버튼식의 전원제어스위치(SW);를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

그러면, 제어부(65)의 고장시, 전원제어스위치(SW)를 조작하여, 송풍팬(12)과 브로워(14)와 싸이클론(18) 및 구동장치(40)를 수동으로 강제작동시킬 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작동은 도 4에 잘 도시되어 있으며, 도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 석탄온풍기의 작동순서를 도시한 플로우챠트이다.

여기서, 도 4를 우선적으로 참고하여 본 발명의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같으며, 설명시 도 1 내지 도 3 및, 도 4에 도시된 일부 작동순서를 좀더 자 세히 도시한 도 5 및 도 6을 부가적으로 함께 참고하여 설명한다.

여기서, 도 5는 도 4에 도시된 온도센서고장모드를 도시한 플로우챠트이고, 도 6은 도4에 도시된 불씨유지모드를 도시한 플로우챠트이다.

먼저, 본 발명의 석탄온풍기를 작동하려면, 컨트롤러(60)의 전원부(67)에 마련된 파워온/오프용 스위치(미도시)를 온(ON)시켜서, 컨트롤러(60)의 제어부(65)에 전원을 공급한다. 그러면, 표시부(69)는 전원이 공급되는 것을 운전자가 알 수 있도록, 디스플레이에 표시한다.

이때, 표시부(69)에 제어부(65)의 고장여부가 표시(도 4의 S1)되며, 만약 표시부(69)에 제어부(65)가 고장으로 표시될 경우, 운전자는 컨트롤러(60)에 마련된 전력제어스위치(SW)를 조작한다. 이에 따라, 전원부(67)의 전원이 송풍팬(12)과 브로워(14)와 싸이클론(18) 및 구동장치(40)에 인가되어, 송풍팬(12)과 브로워(14)와 싸이클론(18) 및 구동장치(40)는 강제작동된다.(도 4의 S1')

이렇게, 석탄온풍기가 강제작동될 경우에는, 운전자가 희망하는 설정온도 및 가동시간을 일일이 확인하여야 하며, 희망하는 설정온도 및 가동시간이 경과하게 되면, 전원부(67)의 파워온/오프용 스위치를 오프(OFF)시켜서, 석탄온풍기의 작동을 강제로 종료시켜야 한다.

하지만, 제어부(65)가 고장이 아닐 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이 컨트롤러(60)의 입력부(68)를 통해 설정온도 및 설정시간을 입력한다. 이때, 실내설정온도는 예컨대 18℃로 설정하고, 설정시간은 예컨대 4시간을 설정한다.(도 4의 S2)

그러면, 제어부(65)는 자동으로 온도센서부(61) 및 타이머(63)를 작동시킨 다.(도 4의 S3)

이때, 제어부(65)는 온도센서부(61)의 고장여부를 판단(도 4의 S4)하며, 고장으로 판정될 경우에는 「온도센서고장모드」를 수행한다.(도 4의 S4')

이렇게, 「온도센서고장모드」가 수행될 경우, 제어부(65)는 도 5에 도시된 바와 같이, 송풍팬(12)과 브로워(14)와 싸이클론(18) 및, 크롤러(20) 구동용 구동장치(40)를 작동시킨다. 즉, 제어부(65)는 송풍팬(12)과 브로워(14)와 싸이클론(18) 및, 크롤러(20)를 작동시킨다. (도 5의 S4'a)

이러한, 「온도센서고장모드」는 제어부(65)가 송풍팬(12)과 브로워(14)와 싸이클론(18) 및 크롤러(20)를 작동시키면, 석탄(C)을 크롤러(20)상에 투입하여 점화시킨 후(도 5의 S4'b); 크롤러(20)상에서 연소되는 석탄(C)이 하우징(10)의 석탄투입구(11)를 벗어나기 전에 연속해서 석탄(C)을 공급(도 5의 S4'c);하는 석탄점화과정 및 석탄연속공급과정을 포함한다. 이때, 연속해서 공급되는 석탄(C)은 제어부(65)에 설정된 가동시간이 완료될 때까지 공급되어야 한다.

하지만, 제어부(65)는 온도센서부(61)가 고장이 아닐 경우, 즉 온도센서부(61)를 비롯한 타이머(63)로부터 측정온도신호 및 카운팅신호가 실시간으로 입력될 경우, 제어부(65)는 도 4에 도시된 바와 같이 브로워(14) 및 싸이클론(18)을 작동시킨다.(도 4의 S5)

이렇게, 브로워(14) 및 싸이클론(18)이 작동되면, 운전자는 하우징(10)의 커버(11a)를 열고, 석탄투입구(11)를 통해 예컨대 불붙은 번개탄과 같은 점화물을 투입한 후, 석탄(C)을 투입하여 석탄(C)을 점화시킨다.(도 4의 S6)

그리고, 석탄(C)이 점화됨에 따라 발열하면, 연소실(54)에 설치된 제2온도측정센서(61b)는 연소실(54)의 발열온도를 측정하여, 측정온도신호를 제어부(65)에 인가한다. 그리고, 제어부(65)는 입력된 연소실(54)의 측정온도신호를 연소실(54)의 희망온도와 비교하여, 연소실(54)이 희망온도에 도달하였는지를 확인한다.(도 4의 S7) 물론, 연소실(54)의 희망온도는 전술된 바와 같이 100℃이다. 이때, 제어부(65)는 측정된 온도가 희망온도를 충족시킬 경우, 송풍팬(12) 및 크롤러(20)를 작동시킨다.(도 4의 S8)

따라서, 크롤러(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 연소되는 석탄(C)을 판스크류(30) 방향으로 이송시키고, 차폐판(50)은 크롤러(20)의 작동에 의하여 가열되며, 송풍팬(12)은 이 가열온기를 하우징(10)의 온기배출공(16)으로 배출시켜서, 실내를 따듯하게 만든다.

이때, 크롤러(20)상에서 연소되는 석탄(C)이 하우징(10)의 석탄투입구(11)를 벗어나기 전에, 새로운 석탄(C : 미연소된 석탄)을 도 2에 도시된 바와 같이 크롤러(20)에 공급한다. 그러면, 새로운 석탄(C)은 연소되는 석탄(C)과 일부분이 마주하므로, 연속적으로 발화된다. 따라서, 이와 같은 새로운 석탄(C)을 크롤러(20)상에 계속적으로 공급하면, 새로운 석탄(C)은 연소되는 석탄(C)에 의하여 계속해서 연속 발화된다.(도 4 의 S9)

물론, 석탄(C)의 계속적인 발화로 인하여, 차폐판(50)은 계속해서 가열되면서 발열하며, 이 발열온기는 송풍팬(12)에 의하여 계속적으로 실내에 공급된다.

이렇게, 송풍팬(12)에 의하여 실내의 온도가 올라가면, 제어부(65)는 실내에 마련된 실내온도센서(61c)로부터 입력되는 온도측정신호와 설정된 희망 실내온도를 비교한다. 즉, 실내온도가 희망온도를 충족하는지를 확인한다.(도 4의 S10)

이때, 측정된 온도가 희망온도인 18℃ 이상이 되었을 경우, 제어부(65)는 송풍팬(12)의 작동을 정지시켜, 실내의 열공급을 중단한다.(도 4의 S10')

하지만, 제어부(65)는 측정된 온도가 희망온도 이하일 경우에는, 계속해서 송풍팬(12)을 작동시킨다. 그리고, 이와 동시에 열교환실온도측정센서(61a)로부터 입력되는 온도측정신호와 설정된 과열온도를 비교한다. 즉, 열교환실(52)이 과열인지를 확인한다.(도 4의 S11)

여기서, 제어부(65)는 측정된 온도가 90℃ 이상일 경우, 과열로 판단하여 브로워(14) 및 싸이클론(18)의 작동을 일시 정지(약 1분)시켜서, 크롤러(20)상에서 연소되는 석탄(C)의 활성화를 저지(지연)시킨다. 그리고, 제어부(65)는 열교환실(52)의 과열온도가 하강하는지를 계속 확인하면서, 석탄(C)이 소화되지 않도록 브로워(14) 및 싸이클론(18)을 일시 작동(약 60초)시킨다. 물론, 브로워(14) 및 싸이클론(18)의 일시 정지 및 작동은 교번되면서 반복되며, 타이머(63)의 카운팅에 의하여 정지 및 작동된다. 따라서, 크롤러(20)상에서 연소되는 석탄(C)은 브로워(14) 및 싸이클론(18)의 이러한 동작으로 인하여 활성화가 지연되며, 이에 따라 열교환실(52)의 온도는 하강한다.(도 4의 S11')

하지만, 제어부(65)는 측정된 온도가 90℃ 이하일 경우, 브로워(14) 및 싸이클론(18)을 계속적으로 작동시킨다. 그리고, 이와 동시에 연소실온도측정센서(61b)로부터 입력되는 온도측정신호와 설정된 과열온도를 비교한다. 즉, 제어부(65)는 연소실(54)이 과열인지를 확인한다.(도 4의 S12)

이때, 제어부(65)는 측정된 온도가 500℃ 이상일 경우, 연소실(54)의 과열로 판단하여 브로워(14)와 싸이클론(18) 및 크롤러(20)를 일시 정지(약 1분)시켜서, 크롤러(20)상에서 연소되는 석탄(C)의 활성화를 지연시킨다.

그리고, 연소실(54)의 과열온도가 하강하는지를 계속 확인하면서, 석탄(C)이 소화되지 않도록 브로워(14) 및 싸이클론(18)을 일시 작동(약 60초)시키는 동시에, 차폐판(50)이 가열온도를 유지할 수 있도록 크롤러(20)도 일시 작동(약 60초)시킨다. 이러한, 브로워(14)와 싸이클론(18) 및 크롤러(20)의 일시 정지 및 작동은 연소실(54)의 온도가 하강할 때 까지 반복되며, 타이머(63)의 카운팅에 의하여 실시된다.(도 4의 S12')

그러나, 제어부(65)는 측정된 온도가 500℃ 이하일 경우, 연소실(54)이 과열되지 않았다고 판단하여, 브로워(14)와 싸이클론(18) 및 크롤러(20)를 계속해서 작동시킨다. 그리고, 이와 동시에 타이머(63)로부터 희망가동시간, 즉 설정된 4시간이 완료되었는지를 확인한다. 이때, 설정된 시간이 완료되었을 경우, 제어부(65)는 연결된 모든장치의 전원을 차단하여, 본 발명에 의한 석탄온풍기의 구동을 종료시킨다. 즉, 제어부(65)는 송풍팬(12), 브로워(14), 싸이클론(18), 구동장치(40), 온도센서부(61), 타이머(63), 입력부(68), 표시부(69)를 모두 종료시킨다.(도 4의 S13)

이때, 제어부(65)는 타이머(63)로부터 카운팅된 시간이 4시간이 안되는 동시에 실내온도가 희망온도를 충족할 경우, 가동시간 미충족으로 판단하여 전술된 「 불씨유지모드」로 변환된다.(도 4의 S13')

이에 따라, 제어부(65)는 도 6에 도시된 바와 같이, 송풍팬(12), 브로워(14), 싸이클론(18), 크롤러(20)를 약 1~180분 동안 일시 정지시킨다.(도 6의 S13'a)

그러면, 연소되는 석탄(C)은 산소공급이 차단됨에 따라 연소의 활성화가 지연된다. 이러한, 일시 정지시간은 연소되는 석탄(C)의 불씨를 유지할 수 있는 시간, 즉 석탄(C)이 소화되는 것을 방지할 수 있는 시간을 고려한 것이다.

이러한, 제어부(65)는 일시 정지시간이 충족하였나를 확인한 후(도 6의 S13'b), 충족하였을 경우 석탄(C)의 연소상태가 잠시동안 활성화 되도록, 정지시킨 송풍팬(12), 브로워(14), 싸이클론(18), 크롤러(20)를 약 1~180초 동안 다시 일시 작동시킨다.(도 6의 S13'c)

그리고, 제어부(65)는 일시 작동시간이 충족하였나를 연이어서 확인한 후, 충족하였을 경우「불씨유지모드」 작동 싸이클을 종료한다.(도 6의 S13'd)

이러한, 「불씨유지모드」 작동 싸이클은 희망 설정시간이 충족할 때까지 반복적으로 실시되며, 이 싸이클에 따른 송풍팬(12), 브로워(14), 싸이클론(18), 크롤러(20)의 정지 및 가동시간은 타이머(63)에 의해 체크된다.

물론, 제어부(65)는 「불씨유지모드」 작동 싸이클을 수행하는 와중에도 희망 설정시간인 4시간의 충족여부를 확인하며, 만약 4시간을 충족하였을 경우에는, 그 즉시 「불씨유지모드」의 작동을 중단할 뿐만 아니라, 석탄온풍기의 작동을 종료시킨다.(도 4의 S10')

여기서, 전술된 제어부(65)의 동작들 중에서, 실내온도가 충족되었는지를 판단하는 동작과, 열교환실(52)이 과열인지를 판단하는 동작, 연소실(54)이 과열인지를 판단하는 동작, 그리고 가동시간이 완료되었는지를 판단하는 동작들은, 우선순위 없이 모두 동시에 실시된다.

한편, 송풍팬(12)에서 송풍되는 공기는, 열교환실(52)에 설치된 크로스바(70)에 의하여 분산 및 확산되면서 차폐판(50)에 골고루 도달한다. 그래서, 송풍되는 공기는 차폐판(50)에서 전체적으로 발산하는 열기와 열교환한다. 따라서, 실내에는 차폐판(50)에서 발산되는 대부분의 열기가, 송풍되는 공기에 의하여 전달된다.

그리고, 크롤러(20)상의 석탄(C) 연소에 의하여 발생되는 배기가스는, 싸이클론(18)을 통해 배출된다.

또한, 크롤러(20)상에서 발생하는 석탄재(C')는 도 2에 도시된 바와 같이, 크롤러(20)에 의하여 운반된 후, 회전하는 판스크류(30)로 낙하되며, 이러한 판스크류(30)는 낙하된 석탄재(C')를 회전하면서 하우징(10)의 석탄재배출공(19)으로 배출시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이 구성 및 작동되는 본 발명에 의한 석탄온풍기는, 컨트롤러(60)의 제어에 의하여 자동으로 작동됨에 따라, 석탄온풍기를 희망하는 시간 및 온도로 작동되도록 할 수 있다.

또한, 온도센서부(61)가 고장일 경우에도, 「온도센서고장모드」에 의하여 석탄온풍기를 작동시킬 수 있다.

게다가, 제어부(65)의 고장시에도, 전원제어스위치(SW)를 이용하여, 석탄온풍기를 강제로 작동시킬 수 있다.

아울러, 석탄온풍기가 변화하는 실내온도에 따라 자동으로 작동할 뿐만 아니라, 「불씨유지모드」에 의하여 석탄(C)을 효율적으로 연소시킬 수 있다.

상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며, 동일 사상의 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

따라서, 본 발명의 실시예에 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조 등은 변형하여 실시할 수 있으며, 이러한 변형은 첨부된 본 발명의 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 석탄온풍기는, 크롤러가 석탄을 서서히 이동시키면서 연소시키므로, 종래와 같이 석탄을 한꺼번에 적층하여 일괄적으로 연소시키지 않으므로, 석탄의 발열효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 송풍팬, 브로워, 싸이클론 및 구동장치가 컨트롤러의 제어에 의하여 작동됨에 따라, 석탄온풍기를 희망하는 시간동안 작동시킬 수 있을 뿐만 아니라, 희망하는 온도로 발열시킬 수 있으므로, 석탄온풍기의 가동시간 및 발열온도를 기름온풍기나 가스온풍기와 같이 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 석탄온풍기의 정밀제어가 가능함에 따라, 석탄의 효율적 발열이 가능 하여, 발열량에 비하여 연료의 소모를 최소화시킬 수 있는, 연료절약의 효과도 있다.

아울러, 컨트롤러가 경우에 따라 불씨유지모드로 변환 작동하면서 석탄의 불씨를 유지시키므로, 연소되는 석탄의 소화방지가 가능하여, 석탄이 소화됨에 따라 석탄을 재점화 하여야하는 번거로움을 개선할 수 있는 효과도 있다.

이에 더하여, 컨트롤러가 연소실 및 열교환실의 과열여부를 수시로 확인하므로, 화재를 미연에 예방할 수 있는 안전한 효과도 있다.

게다가, 판스크류가 크롤러상에서 발생되는 석탄재를 곧바로 배출하므로, 다량의 석탄재를 한꺼번에 처리하여야 하는 종래와 같은 불편함을 개선할 수 있는 효과도 있다.

Claims (6)

1. 석탄을 연소시켜서 실내로 온기를 공급하는 석탄온풍기에 있어서,

   상부에는 석탄투입구(11) 및 송풍팬(12)이 마련되고, 일측 및 타측에는 산소공급용 브로워(14) 및 온기배출공(16)을 가지며, 일측면 및 일측 하부에는 내부의 배기가스배출용 싸이클론(18) 및, 석탄재배출공(19)을 갖는 밀폐형 하우징(10)과;

   상기 하우징(10)에 회전가능하게 설치되는, 선·후단의 구동스프로킷(22) 및 아이들롤러(24)에 의하여 하우징(10)의 내부에서 순환하고, 상기 하우징(10)의 석탄투입구(12)에서 석탄이 공급되면, 이를 연소시키면서 이동시키는 크롤러(20)와;

   상기 하우징(10)에 회전가능하게 고정되어, 상기 크롤러(20)로부터 석탄재를 공급받아서, 하우징(10)의 상기 석탄재배출공(19)으로 배출시키는 판스크류(30)와;

   상기 크롤러(20) 및 판스크류(30)를 순환 및 회전시키는 구동장치(40)와;

   상기 하우징(10)의 내부에서 상기 크롤러(20)의 상부 및 측부를 차폐하되, 크롤러(20)에 석탄공급이 가능하도록 차폐하여, 상·하부에 열교환실(52) 및 연소실(54)을 형성하며, 석탄의 연소시 가열되는 차폐판(50) 및;

   상기 하우징(10)의 송풍팬(12)과 브로워(14) 및 싸이클론(18), 그리고 상기 구동장치(40)의 작동을 제어하기 위한 컨트롤러(60)를 구성하되, 상기 컨트롤러(60)는 열교환실(52) 및 연소실(54), 그리고 실내의 온도를 측정하는 온도센서부(61)와, 설정된 시간을 카운팅하는 타이머(63)와, 상기 온도센서부(61) 및 타이머(63)로부터 측정온도신호 및 카운팅신호 중에서 적어도 어느 하나의 신호를 입력받아서, 이를 설정온도나 설정시간과 비교하여, 비교된 결과에 따라서 상기 송풍팬(12)과 브로워(14)와 싸이클론(18) 및 구동장치(40)의 작동을 제어하는 제어부(65)와, 상기 제어부(65)에 전원을 공급하는 전원부(67)와, 상기 제어부(65)에 설정온도 및 설정시간을 입력시키는 입력부(68) 및 상기 제어부(65) 및 전원부(67)의 작동상태, 그리고 상기 온도센서부(61)를 통한 실내온도 및, 상기 입력부(68)의 입력내용을 표시하는 표시부(69)를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄온풍기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동장치는,

   상기 크롤러(20)의 구동스프로킷(22)에 회전축이 연결되어, 구동스프로킷(22)을 회전시키는 구동모터(42)와;

   상기 구동모터(42)의 회전축에 설치되어 회전하는 메인스프로킷(44)과;

   상기 판스크류(30)의 중심축에 설치되어, 판스크류(30)를 회전시키는 서브스프로킷(46) 및;

   상기 메인스프로킷(44) 및 서브스프로킷(46)을 연결하는 체인(48);을 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄온풍기.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부(65)는,

   상기 온도센서부(61)가 고장으로 미작동할 경우, 설정시간 동안 상기 송풍팬(12)과 브로워(14)와 싸이클론(18) 및 구동장치(40)를 동시에 작동시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 석탄온풍기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부(65)는,

   상기 크롤러(20)상에서 연소되는 석탄의 불씨를 유지시키는 작동을 하도록 구성하되;

   상기 온도센서부(61)로부터 입력되는 실내의 측정온도신호가, 설정온도를 충족시키고, 상기 타이머(63)로부터 입력되는 카운팅신호가 설정시간을 충족시키지 못하는 경우, 석탄의 불씨를 유지시키는 작동을 하도록 구성한 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 석탄온풍기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러(60)는,

   상기 제어부(65)의 고장시, 제어부(65)로 공급되는 상기 전원부(67)의 전원을, 상기 송풍팬(12)과 브로워(14)와 싸이클론(18) 및 구동장치(40)로 바이패스시키는 전원제어스위치(SW);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄온풍기.

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