KR101062979B1 - 연소기구 및 이를 구비한 온풍기와 난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구할 수 있는 왕겨, 우드 칩, 목재 펠릿, PKS 등과 같은 대략 고형 입자상의 연료를 이용하여 효율적으로 연소시킬 수 있도록 하는 연소기구에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 연소기구는, 연료공급호퍼에서 공급되는 대략 고형 입자상의 연료가 점화되어 연소되는 주연소실, 상기 주연소실에서 이송된 연료가 마무리연소되는 부연소실이 순차적으로 형성되며, 상기 부연소실에서 마무리연소를 마친 연소폐기물을 배출하는 배출구가 구비된 연소케이싱; 상기 주연소실, 부연소실을 가로질러 설치되어 상기 연료를 순차적으로 이송시키도록 구동수단에 의해 회전구동되고, 말단부에서 공급되는 공기를 표면으로 배출시켜 상기 연료에 공급하는 공기배출홀이 천공된 중공형의 이송스크류; 및 상기 연소케이싱의 주연소실 및 부연소실의 상부로 연통되어 상기 연료의 연소과정에서 발생한 열을 상부로 배출하는 열배출구;를 포함하여 구성된다.

Description

연소기구 및 이를 구비한 온풍기와 난방장치{Combustion system, hot blast heater and heating apparatus having the same}

본 발명은 연소기구 및 이를 구비한 온풍기와 난방장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구할 수 있는 왕겨, 우드 칩, 목재 펠릿, PKS(palm kernel shell) 등과 같은 대략 고형 입자상의 연료를 이용하여 효율적이고 연속적으로 연소시킬 수 있도록 하는 연소기구 및 이를 구비한 온풍기와 난방장치에 관한 것이다.

일반적으로, 농작물 재배를 위한 하우스나 가축 사육을 위한 하우스에는 농작물 재배나 가축 사육에 요구되는 비교적 높은 상온의 온도를 유지하여야 한다.

특히, 겨울철에 외부의 온도가 급격히 떨어질 경우에는 보일러, 온풍기, 건조기 등과 같은 별도의 난방장치를 사용하여 하우스 내에 비교적 높은 온도의 공기를 공급하여 하우스 내부를 일정 온도로 유지시켜야 한다.

상기 난방장치는 사용하는 연료의 종류나 열교환의 방식 등에 따라 여러 종류의 난방장치로 분류되며, 그 중에서 전기, 기름, 가스 등과 같은 에너지를 사용하는 난방장치는 연료 투입이나 관리가 용이한 장점이 있어서 가장 널리 사용되고 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 전기, 기름, 가스 등과 같은 에너지를 사용하는 난방장치는 연소시 에너지의 소모량이 많아서 난방비용이 급증하는 단점이 있고, 이로 인하여 농작물 재배 시설 관리자나 가축 사육 관리자의 관리 비용 상승을 초래하는 문제점이 있다.

특히, 기름을 연료로 하는 난방장치는 연소 과정에서 배출되는 배출가스에 다량의 화학적 유해물질이 포함되어 있어 수시로 환기를 시켜줘야 하는데, 환기 시 하우스 내부의 열이 함께 배출되므로 관리 비용 상승을 더욱 가중하게 된다.

이러한 이유로 최근에는 전기, 기름, 가스 등이 아닌 주변에서 저렴한 비용으로 쉽게 구할 수 있는 고체 연료인 목재 펠릿을 사용하여 난방을 하는 난방장치가 개발되고 있다.

그러나, 기존의 목재 펠릿을 사용한 난방장치는 목재 펠릿을 연소시키기 위해 최적화된 구조로 되어 있어서 목재 펠릿 이외의 왕겨, 우드 칩, PKS 등 다른 종류의 고체 연료를 적용하여 사용할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 난방 면적에 따른 연료 투입량의 조절 기능이 미흡하여 전체적인 난방효과가 너무 과하거나 모자라는 등 하우스 내부의 온도조절이 어려운 문제점이 있다.

또한, 기존의 목재 펠릿을 사용한 난방장치는 연소조건이 까다롭기 때문에 복잡한 구조로 구성되어 있고, 이에 따른 장치의 가격 상승 및 관리 비용의 상승으로 인해 농작물 재배 시설 관리자나 가축 사육 관리자의 관리 비용 상승을 초래하는 문제점이 여전히 남아 있다.

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구할 수 있는 왕겨, 우드 칩, 목재 펠릿, PKS 등과 같은 대략 고형 입자상의 연료를 이용하여 효율적이고 연속적으로 연소시킬 수 있으면서도 구조가 간단한 연소기구 및 이를 구비한 온풍기와 난방장치를 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 연소기구는, 연료공급호퍼에서 공급되는 대략 고형 입자상의 연료가 점화되어 연소되는 주연소실, 상기 주연소실에서 이송된 연료가 마무리연소되는 부연소실이 순차적으로 형성되며, 상기 부연소실에서 마무리연소를 마친 연소폐기물을 배출하는 배출구가 구비된 연소케이싱; 상기 주연소실, 부연소실을 가로질러 설치되어 상기 연료를 순차적으로 이송시키도록 구동수단에 의해 회전구동되고, 말단부에서 공급되는 공기를 표면으로 배출시켜 상기 연료에 공급하는 공기배출홀이 천공된 중공형의 이송스크류; 및 상기 연소케이싱의 주연소실 및 부연소실의 상부로 연통되어 상기 연료의 연소과정에서 발생한 열을 상부로 배출하는 열배출구;를 포함하여 구성된다.

바람직하게, 상기 주연소실은, 상기 연료공급호퍼로부터 연료를 직접 공급받도록 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 연소케이싱은, 상기 연료공급호퍼로부터 연료를 공급받아 상기 주연소실로 공급하도록 상기 주연소실의 일측에 형성된 공급실을 더 포함하여 구성되고, 상기 이송스크류는, 상기 공급실, 주연소실, 부연소실을 가로질러 설치되어 상기 연료를 순차적으로 이송시킬 수 있다.

바람직하게, 상기 주연소실에서의 연료 이송속도가 부연소실에서의 연료 이송속도보다 느리게 되도록 상기 이송스크류가 형성될 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 피치가 상기 부연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 피치보다 짧도록 형성될 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 외경이 상기 부연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 외경보다 작도록 형성될 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개는 적어도 하나의 단절부를 구비할 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 단절부는, 상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 표면에 다수의 블록형 판재를 고정하여 날개를 형성함에 따라 각 블록형 판재의 사이마다 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 주연소실에 대응하는 이송스크류에 천공된 공기배출홀의 총면적은 상기 부연소실에 대응하는 이송스크류에 천공된 공기배출홀의 총면적보다 크도록 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 구동수단은 상기 이송스크류의 회전을 ON시키는 가동기와 상기 이송스크류의 회전을 OFF시키는 휴지기가 번갈아 이뤄지도록 디지털 방식으로 제어될 수 있다.

바람직하게, 상기 이송스크류의 날개 외경과 상기 주연소실의 저면 사이의 간격은 상기 이송스크류의 날개 외경과 상기 부연소실의 저면 사이의 간격보다 넓도록 형성될 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 주연소실 저면과 상기 부연소실 저면의 사이에는 제1단턱이 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 부연소실의 저면과 상기 배출구의 사이에는 제2단턱이 형성될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 온풍기는, 상술한 바와 같은 연소기구를 기본적으로 포함하며, 상기 열배출구를 커버하도록 형성되되, 일측 개구부를 통해 공급되는 외부 공기를 내장된 다수의 열교환파이프의 내부로 통과시켜 외부로 배출하는 열교환 케이싱; 및 상기 열배출구의 상부로 배출되는 열이 상기 다수의 열교환파이프 사이로 통과되도록 안내하는 열공급로;를 포함하여 구성된다.

바람직하게, 상기 열교환 케이싱은, 일측 개구부에 구비된 송풍팬에 의해 외부 공기가 공급되는 외기공급공간; 및 상기 외기공급공간과 대향되어 상기 다수의 열교환파이프를 통해 연통되고, 상기 다수의 열교환파이프를 통해 상기 외기공급공간의 공기를 공급받아 온풍배출구를 통해 배출하는 온풍배출공간;을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 열공급로는, 상기 열공급로는, 상기 다수의 열교환파이프가 위치한 공간상에 형성되되, 상기 주연소실의 위치에 대응하는 열배출구로 배출되는 연소열을 상방으로 안내하는 제1로; 상기 제1로에 의해 안내된 연소열을 상기 부연소실의 전단 측 위치에 대응하는 열배출구에 근접한 위치로 안내하는 제2로; 및 상기 제2로에 의해 안내된 연소열 및 상기 부연소실의 위치에 대응하는 열배출구로 배출되는 연소열을 상기 부연소실의 후단 측 위치에 대응하는 열배출구의 상방으로 안내하여 폐열배출구를 통해 배출하는 제3로;를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 연소기구를 구비한 난방장치를 제공한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 기존의 목재 펠릿 외에 주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구할 수 있는 왕겨, 우드 칩, PKS 등과 같은 대략 고형 입자상의 연료를 하나의 장치를 이용하여 효율적이고 연속적으로 연소시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 이송스크류에 의해 일측에서 공급된 연료가 주연소실, 부연소실을 따라 순차적으로 이송하면서 연소됨은 물론 부연소실에서 마무리연소된 연소폐기물이 배출구를 통해 배출될 수 있는 구조로서, 하나의 이송스크류를 사용하여 연료의 이송 및 배출이 이뤄질 수 있다는 이점이 있다.

또한, 연료의 특성에 따라 연소케이싱으로의 연료 공급 구조를 달리하여 효율적인 연소가 이뤄지도록 하는 이점이 있다.

또한, 주연소실에서의 연료 이송 속도가 부연소실에 비해 느리도록 이송스크류의 날개 피치, 날개 외경, 날개 형상을 형성하여 주연소실에서 연료의 충분한 연소가 이뤄질 수 있다는 이점이 있다.

또한, 이송스크류를 통해 주연소실과 부연소실에 공기를 공급해줌으로써, 연료의 연소가 더욱 효과적으로 이뤄질 수 있다는 이점이 있다.

또한, 이송스크류의 회전이 디지털 방식으로 이뤄짐에 따라 이송스크류를 회전구동시키는 구동수단의 소손을 방지하고, 이송스크류의 날개가 부지깽이 역할을 해줄 수 있어 연료의 연소가 더욱 효과적으로 이뤄질 수 있다는 이점이 있다.

또한, 주연소실의 연료 중 일부가 연소되어 자연스럽게 저면에 고착될 수 있으므로, 별도의 단열재가 없어도 단열효과를 얻을 수 있다는 이점이 있다.

또한, 주연소실 저면과 부연소실 저면의 사이에 형성된 제1단턱에 의해 주연소실에서 연소되지 않은 연료가 부연소실로 이송되는 것을 방지하고, 부연소실의 저면과 배출구의 사이에 형성된 제2단턱에 의해 부연소실에서 마무리연소되지 않은 연료가 배출되는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개를 블록형 판재를 연결하여 구성하여 주연소실의 연소열에 견딜 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 온풍기는 주연소실과 부연소실의 연소 온도를 고려하여 열교환 효과를 극대화하는 장점이 있다.

도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부의 주연소실에 연료가 공급된 상태를 도시한 측단면도.
도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부의 주연소실 및 부연소실에 연료가 공급된 상태를 도시한 측단면도.
도 1c는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부의 주연소실 및 부연소실에 연료가 공급되고, 배출구를 통해 연소폐기물이 배출되는 상태를 도시한 측단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부를 구성하는 이송스크류의 변형예를 도시한 측단면도.
도 3은 도 2의 이송스크류를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부를 구비한 난방장치를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부를 구비한 난방장치의 정면도.
도 6은 도 5의 열교환 케이싱의 내부를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부를 구비한 난방장치의 측단면도.
도 8a는 본 발명의 제2실시예에 따른 연소계통부의 공급실에 연료가 공급된 상태를 도시한 측단면도.
도 8b는 본 발명의 제2실시예에 따른 연소계통부의 공급실 및 주연소실에 연료가 공급된 상태를 도시한 측단면도.
도 8c는 본 발명의 제2실시예에 따른 연소계통부의 공급실, 주연소실 및 부연소실에 연료가 공급되고, 배출구를 통해 연소폐기물이 배출되는 상태를 도시한 측단면도.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

<제1실시예>

본 발명의 제1실시예에 따른 연소기구(이하, '연소계통부'라고 통칭함)는, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 크게, 연소케이싱(110), 이송스크류(120), 열배출구(130)를 포함하여 이뤄진다.

상기 연소케이싱(110)은, 주연소실(114)과 부연소실(116)이 순차적으로 형성되며, 상기 부연소실(116)에서 마무리연소를 마친 연소폐기물을 배출하는 배출구(118)가 구비된다.

상기 주연소실(114)은 연료의 점화 및 연료의 연소를 위한 공간으로서, 상기 연료공급호퍼(216)에 공급된 연료가 자중에 의해 자유낙하됨에 따라 호퍼관(217)을 통해 상기 주연소실(114)로 직접 공급된다.

이때, 주연소실(114)의 일측 하단에는 공급된 연료의 점화를 위해 점화열을 공급하는 점화용팬(f1)이 구비되고, 이러한 점화용팬(f1)은 공지의 일반적인 열코일 히터와 같은 열원을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 점화 효과를 고려하여 질화규소 발열체를 이용한 공지의 세라믹 열풍히터를 사용할 수도 있다.

상기 점화용팬(f1)에 의한 연료점화는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114)에 연료가 일정량 충진된 시점에 이뤄지는 것이 바람직하며, 상기 점화용팬(f1)에 의한 주연소실(114)에서의 점화과정에 대한 구체적인 설명은 본 실시예의 연소계통부(100)가 구비된 난방장치의 작동에 대한 설명시 하도록 한다.

상술한 바와 같이, 상기 주연소실(114)에 공급되어 상기 점화용팬(f1)에 의해 점화된 연료는 주연소실(114) 내에서 연소가 이뤄져 연소열을 발생시키게 되며, 이때, 상기 주연소실(114)의 내부 온도는 대략 900℃가 된다. 이와 동시에, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실 내의 점화된 연료는 상기 이송스크류(120)에 의해 점차 부연소실(116)로 이송하게 된다.

상기 부연소실(116)은 상기 주연소실(114)에서 이송된 연료를 마무리연소시키기 위한 공간으로서, 상기 주연소실(114)의 타측으로 연통되어 일체로 형성될 수 있다.

여기서, 마무리연소란, 연료가 연소폐기물로 변할 때까지 완전하게 연소를 시키는 것을 의미한다.

상기 주연소실(114)로부터 상기 부연소실(116)로 이송된 연료는, 상기 부연소실(116) 내에서 마무리연소가 이뤄져 연소열을 발생시키게 되고, 이때, 상기 부연소실(116)의 내부 온도는 대략 100℃ ~ 150℃가 된다.

한편, 마무리연소됨에 따라 발생된 연소폐기물은, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 이송스크류(120)의 회전에 의해 배출구(118)를 통해 배출된다.

상기 배출구(118)를 통해 배출된 연소폐기물은 폐기물 저장용기(도면 미도시)에 담겨 작업자에 의해 주기적으로 제거되거나 또는 공지의 컨베이어 이송장치(도면 미도시)와 같은 자동 처리장치에 의해 외부로 배출될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 주연소실(114)과 부연소실(116)을 포함하여 이뤄진 상기 연소케이싱(110)은, 상기 주연소실(114)과 부연소실(116)에서 연료가 하부로 집중될 수 있도록, 정단면으로 보아 하측의 폭이 좁아지는 사다리꼴 형태를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. (도 4 참조)

한편, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114)의 저면과 상기 이송스크류(120)의 날개 외경 사이의 간격은 상기 부연소실(116)의 저면과 상기 이송스크류(120)의 날개 외경 사이의 간격보다 넓도록 형성된다.

상술한 바와 같은 주연소실(114) 및 부연소실(116)의 저면 형상에 의하면, 주연소실(114)의 저면에 적층된 일부의 연료가 상기 부연소실(116)로 급하게 이송되지 않고 어느 정도의 체류시간을 유지할 수 있게 된다.

따라서, 주연소실(114) 내에서 연료가 지속적으로 연소될 수 있어 불완전 연소 상태의 연료가 부연소실(116)로 이송되는 것을 최소화할 수 있게 된다.

한편, 상기 주연소실(114) 저면과 상기 부연소실(116) 저면의 사이에는 제1단턱(a1)이 형성된다.

상기 제1단턱(a1)은, 상술한 바와 같은 주연소실(114) 및 부연소실(116)의 저면 형상과 더불어 주연소실(114)의 저면에 적층된 일부의 연료가 상기 부연소실(116)로 급하게 이송되지 않도록 함과 동시에, 도 1c에 도시된 바와 같이, 주연소실(114) 내에서 연료가 장기간 지속적으로 연소됨에 따라 주연소실(114)의 저면에 연소폐기물이 자연스럽게 점차 고착되어 소정의 두께로 고착층(sc)을 형성하도록 기능한다.

이와 같이, 연료의 일부가 주연소실(114)의 저면에 고착층을 형성하게 되면, 별도의 단열재를 사용하지 않더라도 고착층이 단열층의 역할을 하여, 주연소실(114) 내부의 연소열 중 일부가 외부로 빠져나가는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 부연소실(116)의 저면과 상기 배출구(118)의 사이에도 제2단턱(a2)이 형성되며, 이러한 제2단턱(a2)은 부연소실(116)에서 마무리연소되지 않은 연료가 배출구(118)로 빠져나가는 것을 방지하게 된다.

상기 이송스크류(120)는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114), 부연소실(116)을 가로질러 설치된 중공형의 봉재(120a)와, 이러한 봉재(120a)의 외면에 구비된 이송날개(120b)를 포함하여 구성되며, 상기 주연소실(114) 및 부연소실(116) 내에 충진된 연료를 순차적으로 이송시키도록 구동수단(122)에 의해 회전구동된다.

이러한 구동수단(122)으로는 제어부(도면 미도시)가 구비된 모터 등이 사용될 수 있으며, 구동수단(122)과 이송스크류(120) 간에는 필요에 따라 공지의 감속기, 구동전달수단(예, 체인, 벨트, 기어 등)이 설치될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 이송스크류(120)의 봉재(120a) 표면에는, 말단부에 구비된 송풍수단(f2)에 의해 공급되는 공기를 표면으로 배출시켜 상기 주연소실(114) 및 부연소실(116) 내에 충진된 연료에 공급하는 공기배출홀(124)이 형성된다.

송풍수단(f2)은 공지의 전기식 송풍기가 사용될 수 있으며, 이송스크류(120)의 봉재(120a)의 말단부에 상호 회전이 가능하면서 내부 공간에 공기 송풍이 가능한 구조로 연결 설치된다.

이때, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)에 천공된 공기배출홀(124)의 총면적은 상기 부연소실(116)에 대응하는 이송스크류(120)에 천공된 공기배출홀(124)의 총면적보다 큰 것이 바람직하다.

이는, 주연소실(114)에서 연료의 연소가 충분히 이뤄질 수 있도록 하여 부연소실(116)에서 연료의 마무리연소가 효과적으로 이뤄지도록 하기 위함이다.

예를 들어, 주연소실(114)의 공기배출홀(124) 갯수를 부연소실(116)의 공기배출홀(124) 갯수보다 많도록 형성함에 따라 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)에 천공된 공기배출홀(124)의 총면적이 부연소실(116)에 대응하는 이송스크류(120)에 천공된 공기배출홀(124)의 총면적보다 크게 할 수 있다.

상술한 공기배출홀(124)은 주연소실(114), 부연소실(116)에서 연소되는 연료에 공기를 공급하여 연소가 더욱 효과적으로 이뤄질 수 있도록 한다.

한편, 상기 이송스크류(120)는, 상기 연소케이싱(110)을 구성하는 주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리게 되도록 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 주연소실(114)에서 연료의 이송속도를 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리게 함으로써, 주연소실(114)에서 연료의 충분한 연소가 이뤄지도록 하고, 이에 따라 부연소실(116)에서의 마무리연소 효율을 높이기 위함이다.

주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리도록 하기 위해서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 피치(d1)가 상기 부연소실(116)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 피치(d2)보다 짧도록 형성되게 할 수 있다.

일반적으로, 이송스크류(120)에 의한 연료의 이송속도는 이송스크류(120)의 회전 속도, 날개 피치, 날개 외경 등에 따라 결정될 수 있는데, 날개 피치를 짧게 하면 할수록 연료의 이송속도는 점차 느려지게 되고, 날개 피치를 길게 하면 할수록 연료의 이송속도는 점차 빨라지게 된다.

따라서, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 피치(d1)가 상기 부연소실(116)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 피치(d2)보다 짧도록 형성함으로써, 주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리게 할 수 있다.

한편, 주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리도록 하기 위해서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 외경(d3)이 상기 부연소실(116)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 외경(d4)보다 작도록 형성되게 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 이송스크류(120)에 의한 연료의 이송속도는 이송스크류(120)의 회전 속도, 날개 피치, 날개 외경 등에 따라 결정될 수 있는데, 동일한 지름을 갖는 케이싱 내에서 날개 외경을 작게 하면 할수록 이송 날개가 연료와 접촉되는 면적이 작게 되어 연료의 이송속도가 점차 느려지게 되고, 날개 외경을 크게 하면 할수록 이송 날개가 연료와 접촉되는 면적이 커져 연료의 이송속도가 점차 빨라지게 된다.

따라서, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 외경(d3)이 상기 부연소실(116)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 외경(d4)보다 작도록 형성함으로써, 주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리게 할 수 있다.

한편, 주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리도록 하기 위해서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개에 적어도 하나의 단절부(c)를 구비하도록 할 수 있다.

주연소실(114)과 부연소실(116)에서 이송스크류(120)의 날개 피치, 날개 외경이 동일하게 형성되더라도, 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개에 단절부(c)를 형성하게 되면, 이송 날개가 연료와 접촉되는 전체적인 면적이 작아지게 되어 전체적인 연료의 이송속도가 느려질 수 있게 된다.

상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개에 형성되는 적어도 하나의 단절부(c)는, 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 표면에 다수의 블록형 판재(120c)를 용접 등으로 고정하는 구조로 이뤄질 수 있다.

주연소실(114)의 연소 온도는 부연소실(116)보다 높기 때문에 이송스크류의 날개에 열변형이 발생될 우려가 있는데, 이를 해소하기 위해서는 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류의 날개의 두께를 더욱 두껍게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 기계적 가공 특성상 두꺼운 금속판(철판)은 그 절곡 가공이 상대적으로 어려운 난점이 있는 바, 상기와 같이 다수의 블록형 판재(120c)를 그대로 절단 및 용접으로 고정시키면, 이러한 가공상의 난점을 해소하는 장점도 있다.

한편, 상기 이송스크류(120)를 회전구동시키기 위한 구동수단(122)은 제어부(도면 미도시)를 통해 상기 이송스크류(120)의 회전을 ON시키는 가동기와 상기 이송스크류(120)의 회전을 OFF시키는 휴지기가 번갈아 이뤄지도록 디지털 방식으로 제어되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 가동기와 휴지기, 시간당 연료공급량 등은 요구되는 발열량, 각 연료의 칼로리 등 연소 조건에 따라 적절하게 설정될 수 있다.

예를 들어, 50000kcal/hr의 발열량이 요구되는 경우, 목재의 뿌리와 가지, 기타 임목 폐기물을 분리해낸 뒤 연소하기 쉬운 칩 형태로 형성되어 발열량이 대략 2500kcal/kg인 우드 칩의 경우, 대략 시간당 20kg의 양이 연료공급호퍼(216)에서 주연소실(114)로 공급되도록 설정될 수 있으며, 가동기 1초, 휴지기 15초가 번갈아 이뤄지도록 설정될 수 있다.

한편, 건조된 목재 잔재를 톱밥과 같은 작은 입자 형태로 분쇄 후 건조 압축하여 원통형의 펠릿 형태로 성형되어 발열량이 대략 4500kcal/kg인 목재 펠릿의 경우, 대략 시간당 11.1kg의 양이 연료공급호퍼(216)에서 주연소실(114)로 공급되도록 설정될 수 있으며, 팜 열매의 껍질로서 발열량이 대략 5200kcal/kg인 PKS(Palm Kernel Shell)의 경우, 대략 시간당 9.6kg의 양이 연료공급호퍼(216)에서 주연소실(114)로 공급되도록 설정될 수 있다.

한편, 상기 각 연료의 연소는 “점화 -> 가열 -> 유지”의 3단계로 이뤄지게 되는바, 예를 들어, 온도 유지의 대상이 되는 하우스 내부가 소정의 설정 온도 이상으로 올라간 경우에는 “가열” 상태에서 “유지” 상태로 연소에 의한 발열량이 저감되도록 제어가 이뤄지게 되며, 이때 연료의 공급량은 “가열”동작 시 공급되는 연료의 공급량의 대략 30%정도가 되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 우드 칩의 경우, 상기 “가열”동작시 연료의 공급량은 대략 시간당 20kg이 되지만, 상기 “유지”동작시 연료의 공급량은 “가열”동작시의 30%인 대략 시간당 6kg이 된다. 또한, 이러한 “유지” 상태에서는 “가열” 상태보다 휴지기가 더욱 길게 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 이송스크류(120)가 디지털 방식으로 제어됨에 따라서, 이송스크류(120) 자체가 주연소실(114) 및 부연소실(116) 내에서 연료가 일정시간 정지 상태의 연소가 이뤄진 후 한번 씩 헤집어 주는 부지깽이와 같은 역할을 하여 연료의 연소가 더욱 효과적으로 이뤄질 수 있게 된다.

또한, 연료가 연소케이싱 내에서 고착되어 모터 등의 구동수단에 과부하가 걸리더라도, 과부하가 걸린 가동시간이 계속 유지되지 않고 중간 차단되는 효과를 가져오므로, 구동수단(122)의 과부하에 의한 소손을 방지할 수 있게 된다.

상기 열배출구(130)에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 열배출구(130)는, 상기 연소케이싱(110)의 주연소실(114) 및 부연소실(116)의 상부로 연통되어 형성되며, 상기 연소케이싱(110)의 주연소실(114) 및 부연소실(116) 내에서 연소되는 연료로부터 발생한 열을 열교환이 가능하도록 상부로 배출한다.

즉, 연소계통부(100)에서 연료의 연소에 따라 발생한 열은 상기 열배출구(130)를 통해 배출되며, 배출된 열은 난방을 위해 사용된다.

열배출구(130)의 구체적 형상은 본 실시예의 연소계통부가 적용되는 난방장치(예, 온풍기, 보일러 등)의 세부 구성에 따라 다양하게 변형 구성될 수 있음은 물론이다.

도 4 내지 도 7에는 상술한 바와 같은 연소계통부가 구비된 난방장치의 일예에 대해 도시하였으며, 상기 난방장치는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부(100)를 기본적으로 구비하며, 상기 연소계통부(100)에 연료를 공급하기 위한 연료공급부(200)와 상기 연소계통부(100)에서 배출된 열을 이용하여 열교환을 통해 온풍을 배출하는 열교환부(300)를 부가적으로 구비한다.

상기 연료공급부(200)는 상기 연소계통부(100)로 연료를 공급하기 위한 부분으로서, 일단부가 연료저장조(미도시)의 내부로 연통되는 이송관(212), 상기 이송관(212) 내부에 구비된 나선코일(213), 상기 나선코일(213)을 회전시키는 연료이송모터(214), 상기 나선코일(213)의 회전에 의해 이송되는 연료가 투입되는 챔버(215), 상기 챔버(215)의 하부에 연통되는 연료공급호퍼(216), 상기 연료공급호퍼(216)에 공급된 연료를 연소계통부(100)의 연소케이싱(110)으로 이송되게 하는 호퍼관(217)을 포함하여 구성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이송관(212) 내부에 구비된 나선코일(213)이 연료이송모터(214)의 구동에 의해 회전됨으로써 연료저장조 내부에 저장된 연료를 챔버(215)로 이송하여 공급하게 된다. 또한, 연료이송모터(214)의 제어부(도면 미도시)를 통해 나선코일(213)의 회전을 ON 또는 OFF 되도록 제어하여 시간당 연료공급량을 제어할 수도 있다.

상술한 바와 같은 연료공급부(200)에 의해서, 연료가 연소계통부(100)로 끊이지 않고 지속적으로 공급될 수 있게 된다.

상기 열교환부(300)는, 열교환 케이싱(310)과 열공급로(320)를 포함하여 이뤄진다.

상기 열교환 케이싱(310)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 열배출구(130)를 커버하도록 형성되되, 일측 개구부를 통해 공급되는 외부 공기를 내장된 다수의 열교환파이프(314)의 내부로 통과시켜 외부로 배출한다.

구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 열교환 케이싱(310)은 일측 개구부에 구비된 송풍팬(312)에 의해 외부 공기가 공급되는 외기공급공간(s1) 및 상기 외기공급공간(s1)과 대향되어 다수의 열교환파이프(314)를 통해 연통되고, 상기 다수의 열교환파이프(314)를 통해 상기 외기공급공간(s1)의 공기를 공급받아 온풍배출구(316)를 통해 배출하는 온풍배출공간(s2)을 포함하여 구성된다.

상술한 바와 같은 열교환 케이싱(310)의 구성에 따르면, 송풍팬(312)에 의해 개구부를 통해 외기공급공간(s1)으로 외부 공기가 공급되고, 상기 외기공급공간(s1)으로 공급된 외부 공기가 다수의 열교환파이프(314)를 통과하여 온풍배출공간(s2)으로 이송되며, 온풍배출공간(s2)으로 이송된 공기는 온풍배출구(316)을 통해 배출된다.

한편, 상기 열공급로(320)는, 열배출구(130)의 상부로 배출되는 열이 상기 다수의 열교환파이프(314) 사이로 통과되도록 안내하기 위해서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 열교환파이프(314)가 위치한 공간상에 형성된다.

구체적으로, 상기 열공급로(320)는, 제1로(320a), 제2로(320b), 제3로(320c)가 순차적으로 이어져 대략 전체적으로 옆으로 누은 "S"자형으로 이뤄진다.

상기 제1로(320a)는 상기 주연소실의 위치에 대응하는 열배출구(130)로 배출되는 연소열을 상방으로 안내하기 위해 형성되며, 상기 열교환 케이싱(310)의 일측부 내면과 상기 열교환 케이싱(310)의 대략 중앙 내부하측에서 상방으로 연장형성된 제1가이드패널(322)로 이뤄진 공간으로 구성된다.

상기 제2로(320b)는 상기 제1로(320a)와 이어지고, 상기 제1로(320a)에 의해 안내된 연소열을 상기 부연소실의 전단 측 위치에 대응하는 열배출구(130)에 근접한 위치로 안내하기 위해 형성되며, 상기 제1가이드패널(322)과 상기 열교환 케이싱(310)의 타측 내부상측에서 하방으로 연장형성된 제2가이드패널(324)로 이뤄진 공간으로 구성된다.

이때, 폐열배출구(326)를 통해 연소열과 함께 배출되는 공기에 의해 제3로(320c) 및 제2로(320b) 내의 압력이 점차 낮아짐에 따라 상대적으로 압력이 높은 제1로(320a)의 연소열이 제2로(320b)를 따라 하방으로 안내될 수 있게 된다. 이러한 연소열의 배출 효과를 위해 폐열배출구(326)에 배출팬 또는 높은 굴뚝을 설치할 수 있다.

상기 제3로(320c)는 상기 제2로(320b)와 이어지고, 상기 제2로(320b)에 의해 안내된 연소열 및 상기 부연소실의 위치에 대응하는 열배출구(130)로 배출되는 연소열을 상기 부연소실의 후단 측 위치에 대응하는 열배출구(130)의 상방으로 안내하여 폐열배출구(326)를 통해 배출시키기 위해 형성되며, 상기 제2가이드패널(324)과 상기 열교환 케이싱(310)의 타측부 내면으로 이뤄진 공간으로 구성된다.

상술한 바와 같은 열공급로(320)의 구성에 따르면, 상기 주연소실(114)의 위치에 대응하는 열배출구(130)로 배출되는 연소열은 상기 제1로(320a)를 따라 상방으로 안내되고, 상기 제1로(320a)로 안내된 연소열은 제2로(320b)를 따라 하방으로 안내되며, 제2로(320b)를 따라 하방으로 안내된 연소열 및 상기 부연소실의 위치에 대응하는 열배출구(130)로 배출되는 연소열이 함께 제3로(320c)를 통해 폐열배출구(326) 측으로 안내되어 폐열배출구(326)를 통해 배출된다.

상술한 바와 같은 열교환 케이싱(310)과 상기 송풍팬(312)에 의해 상기 외기공급공간(s1)으로 공급되어 상기 열교환파이프(314)를 통해 상기 온풍배출공간(s2)으로 이송되는 공기가 상기 열공급로(320)를 통해 흐르는 연소열과 열교환을 이루게 되고, 이에 따라 상기 온풍배출공간(s2)에는 따뜻한 공기가 채워지게 되며, 상기 온풍배출구(316)를 통해 상기 온풍배출공간(s2)의 따뜻한 공기가 배출되어 난방이 이뤄지게 된다.

한편, 상기 열교환파이프(314) 및 상기 열공급로(320)를 이루는 제1, 2가이드패널(322, 324)의 구체적 형상과 갯수 등은 열교환 효율을 고려하여 다양하게 변형 구성될 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같은 구조의 난방장치는, 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것으로서, 상술한 연료공급부(200), 열교환부(300)와 같은 구성은 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부의 구조 및 형상에 따라 적절하게 변경가능함은 물론이다.

다음으로, 상기 난방장치를 참조하여, 제1실시예의 연소계통부 동작에 대하여 설명하도록 한다.

이송관(212) 및 이송관의 내부에 구비된 나선코일(213)에 의해 연료가 챔버(215)로 공급된 후 연료공급호퍼(216)로 공급된다.

이때, 요구되는 발열량 및 투입되는 연료의 칼로리 등을 고려하여 시간당 연료공급량이 미리 얻어질 수 있으며, 이렇게 얻어진 시간당 연료공급량을 맞추기 위한 제어조건이 미리 설정되어, 연료이송모터(214)의 제어부(도면 미도시)를 통해 나선코일(213)의 회전이 가동 또는 휴지되도록 제어될 수 있다.

연료공급호퍼(216)로 공급된 연료는 자중에 의해 주연소실(114)로 공급되어 점화 및 연소되며, 이송스크류(120)에 의해 점차 부연소실(116)로 이송된다.

이때, 연료의 점화는 주연소실(114)에 연료가 공급되어 일정량 충진된 시점에 점화용팬(f1)에 의해 이루어질 수 있으며, 연료 점화 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

연료가 주연소실(114)에 일정량 충진된 시점에, 점화용팬(f1)에 의해 연료의 일부를 가열하게 되므로 1차 점화가 이루어지게 된다.

1차 점화 과정에서 주연소실(114) 및 부연소실(116) 내의 이송스크류(120)는 회전이 중단된 상태이며, 1차 점화에 의해 연료 일부의 점화가 이루어진 상태에서 이송스크류(120)의 회전이 재개되며, 이송스크류(120)는 반시계방향으로 일정 각도 회전한다.

1차 점화 후 상기 이송스크류(120)가 반시계방향으로 일정 각도 회전함으로써, 점화용팬(f1)은 점화가 이루어지지 않은 부분의 연료를 2차점화하게 되므로 연료 점화 부분이 확대되고, 2차 점화 과정 중 이송스크류(120)의 회전은 중단된 상태이며, 2차 점화가 완료된 상태에서 이송스크류(120)는 다시 반시계방향으로 일정 각도 회전한다.

2차 점화 후 상기 이송스크류(120)가 반시계방향으로 일정 각도 회전함으로써, 점화용팬(f1)은 1차 점화, 2차 점화를 통해 점화가 이루어지지 않은 부분의 연료를 3차 점화하게 되므로 연료 점화 부분은 더욱 확대되고, 3차 점화 과정 중 이송스크류(120)의 회전은 중단된 상태이다.

상술한 바와 같은 1차 점화, 2차 점화, 3차 점화의 과정에 의해 주연소실(114)로 공급된 연료는 원주 형태로 고르게 점화될 수 있게 되며, 상기 상태로 점화된 연료는 이송스크류(120)에 의해 주연소실(114) 내에서 부연소실(116)로 이송하는 동안에 연소가 이뤄진다.

한편, 점화된 연료가 주연소실(114)에서 연소됨과 동시에 부연소실(116)로 이송되는 과정 및 부연소실(116)로 이송된 연료가 마무리연소되는 과정 중에는, 이송스크류(120)의 말단부에서 공급되는 공기가 공기배출홀(124)을 통해 공급되어 연료의 효과적인 연소가 이뤄질 수 있다.

이때, 이송스크류(120)의 봉재(120a) 표면에 형성되는 공기배출홀(124)은 점화 초기의 연소를 더욱 활성화하기 위하여 주연소실(114)에 대응하는 부분에 큰 면적으로 밀집되어 형성된다.

한편, 주연소실(114)과 부연소실(116)의 사이에 형성된 제1단턱(a1)에 의해 주연소실(114)의 저면에 적층된 연료는 초기에는 거의 진행을 하지 않게 된다.

이와 같이, 주연소실(114)의 저면에 적층된 일부 연료가 진행하지 않게 됨으로써 연료는 연속하여 연소할 수 있게 되는데, 이송스크류(120) 하부에 위치하는 연료가 점화된 상태에서 진행하지 않고 잔존함으로써 점차 고착되어 고착층(sc)을 형성할 수 있게 된다.

한편, 부연소실(116)에서 마무리연소를 마친 연소폐기물은 배출구(118)를 통해 배출된다.

이때, 부연소실(116)과 배출구(118)의 사이에 형성된 제2단턱(a2)에 의해 부연소실(116) 내에서 마무리연소되지 않은 연료가 배출구(118)로 배출되는 것을 최소화할 수 있다.

배출구(118)를 통해 배출되는 연소폐기물은 별도의 배출수거장치를 통해 자동으로 이뤄지는 것이 바람직하며, 자루를 이용하여 수동으로도 이뤄질 수도 있음은 물론이다.

한편, 주연소실(114) 및 부연소실(116)에서 연료 연소에 의해 발생되는 열은 그 상부에 연통된 열배출구(130)를 통해 상기 열공급로(320)로 전달되고, 열교환 케이싱(310)의 내부로 공급되어 다수의 열교환파이프(314)로 이송하는 외부의 공기가 상기 열공급로(320)의 연소열과 열교환을 하게 되며, 열교환을 이룬 온풍은 온풍배출구(316)를 통해 배출되어 난방이 이뤄지게 된다.

<제2실시예>

본 발명의 제2실시예에 따른 연소계통부는, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 크게, 연소케이싱(110), 이송스크류(120), 열배출구(130)를 포함하여 이뤄지며, 연소케이싱(110)을 제외한 나머지 구성은 동일하므로, 제1실시예와 다른 구성인 연소케이싱(110)과 관련된 부분에 대해서만 설명하도록 한다.

제2실시예의 연소케이싱(110)은, 상기 연료공급호퍼(216)로부터 대략 고형 입자상의 연료를 공급받아 상기 주연소실(114)로 공급하는 공급실(112), 상기 공급실(112)로부터 공급되는 연료가 점화되어 연소되는 주연소실(114), 상기 주연소실(114)에서 이송된 연료가 마무리연소되는 부연소실(116)이 순차적으로 형성되며, 상기 부연소실(116)에서 마무리연소를 마친 연소폐기물을 배출하는 배출구(118)를 포함하여 구성된다.

한편, 제2실시예의 연소케이싱(110)은, 제1실시예와 마찬가지로 주연소실(114)과 부연소실(116)의 사이에 제1단턱(a1)이 형성되고, 부연소실(116)과 배출구(118)의 사이에 제2단턱(a2)이 형성되며, 상기 제1단턱(a1)과 제2단턱(a2)의 형상 및 기능은 제1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

제2실시예의 연소계통부에 구비되는 이송스크류(120)는, 상기 공급실(112), 주연소실(114), 부연소실(116)을 가로질러 설치되어 상기 연료를 순차적으로 이송시키게 된다.

따라서, 연료공급호퍼(216)에 충진된 연료는 호퍼관(217)을 통해 상기 공급실(112)로 공급되고, 상기 공급실(112)로 공급된 연료가 상기 주연소실(114)로 공급되며, 상기 주연소실(114)로 공급된 연료가 상기 부연소실(116)로 순차적으로 공급된다.

한편, 제2실시예의 연료공급 구조는 도 4를 통해 예시된 제1실시예의 연료공급 구조와 유사한 형태로 이송관(212), 나선코일(213), 연료이송모터(214) 등으로 구성될 수 있다. 다만, 제2실시예의 경우, 공급실(112)을 가로지르는 이송스크류(120)가 연료공급량을 조절하는 형태가 되므로, 제1실시예와 같이 연료이송모터(214)를 직업 ON/OFF 제어하는 구조가 필요하지는 않다.

즉, 제2실시예에서, 챔버(215)로 이송된 연료는 연료공급호퍼(216)로 공급되는데, 상기 챔버(215) 내에는 상기 연료공급호퍼(216) 내에 저장된 연료량을 측정하는 리미트 스위치 등의 감지센서(도면 미도시)를 설치하고, 이를 연료이송모터(214)의 제어부(도면 미도시)와 연동시켜 연료공급호퍼(216) 내에 저장된 연료량에 의해 연료이송모터(214)의 ON 또는 OFF를 자동적으로 제어할 수 있다. 감지센서와 제어부 등에 의한 제어동작의 구성은 공지의 수단을 이용하여 다양하게 구성될 수 있으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

한편, 제2실시예의 이송스크류(120)는, 제1실시예와 마찬가지로 봉재(120a) 표면에 공기배출홀(124)이 형성되고, 주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리게 되도록 형성되는 것이 바람직하며, 이와 관련해서는 제1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 이송스크류(120)를 회전구동시키기 위한 구동수단(122)은 상기 이송스크류(120)의 회전을 ON시키는 가동기와 상기 이송스크류(120)의 회전을 OFF시키는 휴지기가 번갈아 이뤄지도록 디지털 방식으로 제어된다.

이때, 상기 가동기와 휴지기, 시간당 연료공급량 등은 요구되는 발열량, 각 연료의 칼로리 등 연소 조건에 따라 적절하게 설정될 수 있다.

예를 들어, 벼를 도정한 후 나온 껍질로서 발열량이 대략 3500kcal/kg인 왕겨의 경우, 상기 공급실(112)에 연료가 만충된 상태가 유지되도록 연료공급호퍼(216)에서 주연소실(114)로 자동적으로 공급되고, 가동기 1초, 휴지기 6초가 번갈아 이뤄진다.

이때, 제2실시예의 연소케이싱(110)은 공급실(112)을 구비하고 있고, 공급실(112)을 가로지르는 이송스크류(120)에 의해 공급실(112)의 연료가 주연소실(114)로 공급되는 구조가 된다.

즉, 제1실시예의 연소케이싱(110)은 공급실(112)이 없이 연료공급호퍼(216)로부터 주연소실(114)로 연료가 직접 공급되는 구조가 되지만, 제2실시예의 연소케이싱(110)은 연료공급호퍼(216)로부터 공급실(112)로 공급된 연료가 이송스크류(110)의 회전에 따라 주연소실(114)로 공급되는 구조적 차이가 있다.

제2실시예의 난방장치의 동작에 대하여 설명은 제1실시예와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.

제1실시예와 제2실시예의 연료공급부 구조에 대하여 이하에서 보다 상세하게 설명한다.

연료 특성에 따라, 연료가 연료공급호퍼(216)로부터 직접 주연소실(114)로 공급되는 것이 바람직하지 않은 경우가 있다.

예를 들어, 왕겨와 같은 연료는, 단위 중량당 부피가 큰 편에 속하므로 다른 연료와 유사한 발열량을 발생시키기 위해서는, 연료가 연소케이싱(110) 내의 공간을 거의 충만시키는 상태가 될 정도로 단위 시간 당 더 큰 부피의 연료를 공급하여야 한다.

그런데, 이러한 상태로 연료 투입이 직접 주연소실(114)로 이뤄지게 되면, 주연소실(114) 내의 연소 화염이 호퍼관(217) 내지 연료공급호퍼(216)에 위치한 대기 상태의 연료까지 직접 이르게 되어, 대기 상태의 연료까지 연소가 발생될 우려가 있게 된다.

그러므로, 이러한 특성을 가진 연료의 경우에는 본 실시예와 같이 별도의 공급실(112)을 설치하여, 연료공급호퍼(216)에 위치한 대기 상태의 연료까지 연소 화염이 직접 이르지 않게 구성하는 것이 바람직하다. 공급실(112) 내부에는 입자간 공극이 작은 연료가 만충된 상태로 유지되므로, 공급실(112) 내부로도 연소 화염이 확산되기는 어려운 환경이 유지된다.

그러나, 한편으로 우드 칩, 목재 펠릿, PKS(Palm Kernel Shell)와 같이 단위 중량당 부피가 작거나 각 연료 입자 간의 공극이 큰 편에 속하는 연료를 본 실시예와 같이 공급실(112)을 거치는 구조를 취하게 되면, 공급실(112) 내의 빈 공간 또는 연료 입자 간의 공극을 통해 주연소실(114) 내의 연소 화염이 공급실(112)까지 미칠 우려가 있으므로, 이러한 연료는 공급실(112)을 거치지 않고 제1실시예와 같이 직접 주연소실(114)로 투입되는 구조를 취하는 것이 바람직하다.

이러한 연료 입자에 대한 설명은 예시적인 것이며, 주로 사용되는 연료의 구체적 특성을 고려하여, 연소케이싱 및 연료공급부의 구조는 적절하게 선택 적용될 수 있음은 자명하다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.

100:연소계통부 110:연소케이싱
112:공급실 114:주연소실
116:부연소실 118:배출구
120:이송스크류 120a:봉재
120b:이송날개 120c:블록형 판재
122:구동수단 124:공기배출홀
130:열배출구 a1:제1단턱
a2:제2단턱 c:단절부
f1:점화용팬 f2:송풍수단
SC:고착층

Claims (17)

1. 연료공급호퍼에서 공급되는 고형 입자상의 연료가 점화되어 연소되는 주연소실, 상기 주연소실에서 이송된 연료가 마무리연소되는 부연소실이 순차적으로 형성되며, 상기 부연소실에서 마무리연소를 마친 연소폐기물을 배출하는 배출구가 구비된 연소케이싱;
   상기 주연소실, 부연소실을 가로질러 설치되어 상기 연료를 순차적으로 이송시키도록 구동수단에 의해 회전구동되고, 말단부에서 공급되는 공기를 표면으로 배출시켜 상기 연료에 공급하는 공기배출홀이 천공된 중공형의 이송스크류; 및
   상기 연소케이싱의 주연소실 및 부연소실의 상부로 연통되어 상기 연료의 연소과정에서 발생한 열을 상부로 배출하는 열배출구;를 포함하여 구성되되,
   상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개는 적어도 하나의 단절부를 구비하며, 상기 단절부는, 상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 표면에 다수의 블록형 판재를 고정하여 날개를 형성함에 따라 각 블록형 판재의 사이마다 형성되는 것을 특징으로 하는 연소기구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 주연소실은, 상기 연료공급호퍼로부터 연료를 직접 공급받는 것을 특징으로 하는 연소기구.
3. 제1항에 있어서,
   상기 연소케이싱은,
   상기 연료공급호퍼로부터 연료를 공급받아 상기 주연소실로 공급하도록 상기 주연소실의 일측에 형성된 공급실을 더 포함하여 구성되고,
   상기 이송스크류는,
   상기 공급실, 주연소실, 부연소실을 가로질러 설치되어 상기 연료를 순차적으로 이송시키는 것을 특징으로 하는 연소기구.
4. 제1항에 있어서,
   상기 주연소실에서의 연료 이송속도가 부연소실에서의 연료 이송속도보다 느리게 되도록 상기 이송스크류가 형성된 것을 특징으로 하는 연소기구.
5. 제4항에 있어서,
   상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 피치가 상기 부연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 피치보다 짧도록 형성된 것을 특징으로 하는 연소기구.
6. 제4항에 있어서,
   상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 외경이 상기 부연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 외경보다 작도록 형성된 것을 특징으로 하는 연소기구.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 주연소실에 대응하는 이송스크류에 천공된 공기배출홀의 총면적은 상기 부연소실에 대응하는 이송스크류에 천공된 공기배출홀의 총면적보다 큰 것을 특징으로 하는 연소기구.
10. 제1항에 있어서,
    상기 구동수단은 상기 이송스크류의 회전을 ON시키는 가동기와 상기 이송스크류의 회전을 OFF시키는 휴지기가 번갈아 이뤄지도록 디지털 방식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 연소기구.
11. 제1항에 있어서,
    상기 이송스크류의 날개 외경과 상기 주연소실의 저면 사이의 간격은 상기 이송스크류의 날개 외경과 상기 부연소실의 저면 사이의 간격보다 넓은 것을 특징으로 하는 연소기구.
12. 제11항에 있어서,
    상기 주연소실 저면과 상기 부연소실 저면의 사이에는 제1단턱이 형성된 것을 특징으로 하는 연소기구.
13. 제1항에 있어서,
    상기 부연소실의 저면과 상기 배출구의 사이에는 제2단턱이 형성된 것을 특징으로 하는 연소기구.
14. 제1항 내지 제6항, 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 연소기구를 구비한 온풍기로서,
    상기 열배출구를 커버하도록 형성되되, 일측 개구부를 통해 공급되는 외부 공기를 내장된 다수의 열교환파이프의 내부로 통과시켜 외부로 배출하는 열교환 케이싱; 및
    상기 열배출구의 상부로 배출되는 열이 상기 다수의 열교환파이프 사이로 통과되도록 안내하는 열공급로;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온풍기.
15. 제14항에 있어서,
    상기 열교환 케이싱은,
    일측 개구부에 구비된 송풍팬에 의해 외부 공기가 공급되는 외기공급공간; 및
    상기 외기공급공간과 대향되어 상기 다수의 열교환파이프를 통해 연통되고, 상기 다수의 열교환파이프를 통해 상기 외기공급공간의 공기를 공급받아 온풍배출구를 통해 배출하는 온풍배출공간;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온풍기.
16. 제14항에 있어서,
    상기 열공급로는, 상기 다수의 열교환파이프가 위치한 공간상에 형성되되,
    상기 주연소실의 위치에 대응하는 열배출구로 배출되는 연소열을 상방으로 안내하는 제1로;
    상기 제1로에 의해 안내된 연소열을 상기 부연소실의 전단 측 위치에 대응하는 열배출구에 근접한 위치로 안내하는 제2로; 및
    상기 제2로에 의해 안내된 연소열 및 상기 부연소실의 위치에 대응하는 열배출구로 배출되는 연소열을 상기 부연소실의 후단 측 위치에 대응하는 열배출구의 상방으로 안내하여 폐열배출구를 통해 배출하는 제3로;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온풍기.
17. 제1항 내지 제6항, 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 연소기구를 구비한 것을 특징으로 하는 난방장치.

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