KR101067208B1 - 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펠릿(pellet)을 연료로 사용하는 펠릿 보일러에 있어서, 펠릿 연료의 과도한 공급을 방지할 수 있음은 물론 버너에서 발생한 화염이 연료저장부까지 전파되는 역화현상을 방지할 수 있는 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러는, 펠릿 연료를 저장하는 연료저장부와, 상기 펠릿 연료를 공급받아 연소시킴으로써 온수나 난방수를 공급하는 보일러부 및 상기 연료저장부에 저장된 펠릿 연료를 상기 보일러부로 공급하되, 상기 펠릿 연료의 공급 경로상에 펠릿 연료 공급용 깔때기가 복수개 적층 설치되어 있는 연료공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

펠릿, 보일러, 깔때기, 다단, 화재, 역화

Description

다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러{Pellet boiller using multistage funnel for fuel supply}

본 발명은 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러에 관한 것으로, 특히 펠릿을 연료로 사용하는 펠릿 보일러에 있어서, 펠릿 연료의 과도한 공급을 방지할 수 있음은 물론 버너에서 발생한 화염이 연료저장부까지 전파되는 역화현상을 방지할 수 있는 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 가정, 사무실, 공장 및 비닐하우스 등에서는 난방수 및 온수의 공급을 위해 보일러가 사용되고 있으며, 이러한 보일러는 열효율이 높으며 연소 후에 재를 남기지 않아 취급이 용이한 장점이 있는 기름보일러나 가스보일러가 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 기름보일러나 가스보일러를 사용하기에는 기름이나 가스 등의 연료비 증가로 인해 경제적인 어려움이 있었으며, 특히 사정이 여의치 않은 농촌이나 산간·벽지 등에서는 연료비 증가에 따른 경제적 문제는 물론 그 설치 및 운용 역시 어려운 실정이었다.

더욱이, 기름보일러나 가스보일러에 사용되는 화석 연료는 연소시 발생하는 배기가스나 유류 저장탱크 등에서 자연 증발되는 가스로 인해 대기오염을 포함한 지구 환경오염의 중요한 원인물질로서 작용하였다.

이에, 최근에는 가정용이나 소규모의 업무용으로 사용하는 일반농가, 공장 등을 중심으로 목재는 물론 그외 바이오매스(biomass) 등을 포함한 다양한 펠릿 연료(pellet fuel)를 이용한 보일러를 사용하는 경향이 점차 늘어나고 있다.

한편, 보일러에 상기한 바와 같은 펠릿 연료를 사용하기 위해서는 일반적으로 연료공급부를 통해 연료저장부에 저장되어 있는 펠릿 연료를 보일러의 버너로 이송 및 공급하여야 한다.

그러나, 연료공급부를 통한 펠릿 연료의 공급이 정량, 정속도 혹은 정시간을 초과하여 이루어질 경우 버너에 과도한 펠릿 연료가 공급되고, 그에 따라 펠릿 연료의 불완전 연소가 이루어지는 등 연소특성이 저하된다는 문제점이 있었다.

또한, 버너에 펠릿 연료가 과도하게 공급되어 소정 높이 이상 펠릿 연료가 적층된 상태에서는 버너에 인접하여 설치된 연료공급부까지 화염이 전파되고, 결국에는 그 연료공급부로부터 연료저장부까지 화염이 전파되는 역화현상이 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 펠릿을 연료로 사용하는 펠릿 보일러에 있어서, 펠릿 연료의 과도한 공급을 방지할 수 있음은 물론 버너에서 발생한 화염이 연료저장부까지 전파되는 역화현상을 방지할 수 있는 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러를 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러는, 펠릿 연료를 저장하는 연료저장부와; 상기 펠릿 연료를 공급받아 연소시킴으로써 온수나 난방수를 공급하는 보일러부; 및 상기 연료저장부에 저장된 펠릿 연료를 상기 보일러부로 공급하되, 상기 펠릿 연료의 공급 경로상에 펠릿 연료 공급용 깔때기가 복수개 적층 설치되어 있는 연료공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 펠릿 연료가 배출되는 각 깔때기의 하부 직경들은 서로 다른 것이 바람직하다.

또한, 상기 복수개의 깔때기를 통과하는 펠릿 연료의 병목 현상 발생을 위해, 상부에 위치한 깔때기의 하부 직경이 하부에 위치한 깔때기의 하부 직경보다 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기 깔때기에 적체되는 상기 펠릿 연료의 배출을 위해, 상기 깔때기의 외부 일측으로 돌출된 조절부 및 일측은 상기 조절부에 연결되어 있고 타측은 상기 깔때기의 내부로 돌출되어 상기 조절부의 조작에 따라 움직이는 돌출막대로 이루어진 적체 해제부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연료공급부는, 상기 연료저장부에 저장된 상기 펠릿 연료를 공급받아 상승시키도록 제1경사 방향으로 설치된 제1공급관과; 일단은 상기 제1공급관의 상단측과 연결되어 있고, 타단은 상기 보일러부의 버너에 인접 배치되어 있으며, 내부에 상기 깔때기가 설치된 제2공급관과; 상기 제1공급관의 내부에 설치되어 상기 펠릿 연료를 상승시키는 이송 스크류; 및 상기 이송 스크류를 구동시키는 연료공급모터;를 포함하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따른 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러에 의하면, 펠릿을 연료로 사용하는 펠릿 보일러에 있어서, 펠릿 연료의 과도한 공급을 방지할 수 있음은 물론 버너에서 발생한 화염이 연료저장부까지 전파되는 역화현상을 방지할 수 있게 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러에 대해 상세히 설명하도록 한다.

단, 이하에서 설명할 펠릿 연료라 함은 임지 잔재(가지, 말목, 수피, 집재장 잔재, 피해목, 댐유목 및 유목 등), 톱밥 및 불사용 간벌 소경재 등과 같은 목질계 의 우드 펠릿(wood pellet)은 물론, 그 외 사탕수수나 옥수수 등과 같은 각종의 바이오매스(biomass) 등을 모두 포함하는 것으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러를 나타낸 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러의 다단 깔때기를 나타낸 부분 확대도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다단 깔때기 연료공급식 보일러의 다단 깔때기를 나타낸 부분 확대도이다.

먼저, 도 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러(100)는, 펠릿 연료를 저장하는 연료저장부(110)와, 상기 연료저장부(110)에 저장된 펠릿 연료를 보일러부(130)로 공급하되, 펠릿 연료의 공급 경로상에 펠릿 연료 공급용 깔때기(123, 124)가 복수개 적층 설치되어 있는 연료공급부(120) 및 상기 연료공급부(120)로부터 펠릿 연료를 공급받아 연소시킴으로써 온수나 난방수를 공급하는 보일러부(130)를 포함한다.

따라서, 보일러부(130)에서 사용되는 연료를 공급하기 위해서, 연료저장부(110)에 저장되어 있던 펠릿 연료를 연료공급부(120)를 통해 보일러부(130)의 버너(132)로 공급함에 있어서, 펠릿 연료가 연료공급부(120)에 구비된 복수개의 깔때기(123, 124)를 순차적으로 통과함에 따라 펠릿 연료의 과도한 공급을 방지할 수 있도록 함은 물론 버너(132)에서 발생한 화염이 연료저장부(110)까지 전파되는 역 화현상을 방지할 수 있게 한다.

즉, 펠릿 연료는 다단으로 적층된 복수개의 깔때기(123, 124)들을 통과하여 보일러부(130)의 버너(132)에 공급됨에 따라 정량이 정속도로 공급될 수 있음은 물론, 펠릿 연료가 과도하게 공급되는 경우에는 당해 펠릿 연료가 배출측이 더 좁은 깔때기(123, 124)에 적체되므로 보일러부(130)의 버너(132)에 과량의 펠릿 연료가 공급되는 것을 방지할 수 있게 한다.

또한, 버너(132)에 펠릿 연료가 과도하게 공급되어 소정 높이 이상 펠릿 연료가 적층되는 것을 방지할 수 있으므로, 버너(132)에 인접하여 설치된 연료공급부(120)까지 화염이 전파되고, 결국에는 그 연료공급부(120)로부터 연료저장부(110)까지 화염이 전파되는 역화현상을 방지할 수 있게 한다.

나아가, 각 깔때기(123, 124)는 그 하부 직경이 더 좁은 관계로 연료공급부(120)를 따라 역화하는 화염이 각 깔때기(123, 124)의 하부를 통해 상부측을 향해 전파되는 것을 방지할 수도 있게 한다.

좀더 구체적으로, 연료저장부(110)는 연료 투입구를 통해 공급된 펠릿 연료를 저장하는 것으로, 내부에 펠릿 연료를 저장할 수 있는 공간이 형성된 저장 하우징(111) 및 상기 저장 하우징(111)의 상부 일측에 형성된 연료투입구(112)를 포함한다.

그리고, 이러한 연료저장부(110)의 하부는 연료공급부(120)의 일측과 연결되어 있어서, 당해 연료저장부(110)에 저장된 펠릿 연료를 연료공급부(120)에 제공할 수 있게 한다.

단, 연료저장부(110)를 구성하는 저장 하우징(111)은 도시된 바와 같은 타워형 저장 하우징(111)이 사용되기도 하지만 그 하부로 갈수록 직경이 작아지는 호퍼(hopper, 미도시)는 물론 그 외 다양한 형상도 가능하다.

연료공급부(120)는 연료저장부(110)에 저장된 펠릿 연료를 공급받아 상승시키도록 제1경사 방향으로 설치된 제1공급관(121)과, 일단은 제1공급관(121)의 상단측과 연결되어 있고, 타단은 보일러부(130)의 버너(132)에 인접 배치되어 있으며, 내부에 복수개의 깔때기(123, 124)가 다단 설치된 제2공급관(122)과, 제1공급관(121)의 내부에 설치되어 펠릿 연료를 상승시키는 이송 스크류(121a) 및 상기 이송 스크류(121a)를 구동시키는 연료공급모터(121b)를 포함한다.

따라서, 연료저장부(110)로부터 제1공급관(121) 내부로 공급된 펠릿 연료는 연료공급모터(121b)로부터 구동력을 전달받아 회전하는 이송 스크류(121a)에 의해 당해 제1공급관(121) 내부를 따라 상승하고, 그 상승된 펠릿 연료가 제2공급관(122)을 따라 자유낙하하여 버너(132)로 투입될 수 있게 한다.

특히, 본 발명은 이상과 같이 제2공급관(122) 내부를 따라 펠릿 연료가 자유낙하하여 버너(132)에 공급되는 과정에서, 펠릿 연료가 공급되는 경로인 당해 제2공급관(122) 내부를 따라 그 상하부측에 나란히 적층된 복수개의 깔때기(123, 124)를 통과하도록 한다.

예컨대, 2개의 깔때기(123, 124)를 나란히 배치한 도 2를 통해 좀더 명확히 알 수 있는 바와 같이, 제2공급관(122) 내부를 따라서 상측에는 제1깔때기(123)를 배치하고 상기 제1깔때기(123)의 하측에는 제2깔때기(124)를 배치하여, 제2공급관(122) 내부를 따라 자유낙하하는 펠릿 연료가 제1깔때기(123) 및 제2깔때기(124)를 순차적으로 통과한 다음 버너(132)로 공급될 수 있게 한다.

따라서, 상술한 바와 같이 정량의 펠릿 연료가 버너(132)에 공급될 수 있도록 함은 물론 역화가 발생하는 것을 방지할 수 있게 한다.

뿐만 아니라, 이상과 같은 각 깔때기(123, 124)에는 당해 깔때기(123, 124)의 외부 일측으로 돌출된 조절부 및 일측은 조절부에 연결되어 있고 타측은 깔때기(123, 124)의 내부로 돌출되어 조절부의 조작에 따라 움직이는 돌출막대로 이루어진 적체 해제부(123a, 123b)가 각각 설치된다.

즉, 펠릿 연료가 비정상적으로 과도하게 공급되면, 그 과도하게 공급된 펠릿 연료는 병목 현상(bottle neck)에 의해 제1깔때기(123)나 제2깔때기(124) 혹은 제1깔때기(123) 및 제2깔때기(124)에 적체되므로, 사용자는 다시 펠릿 연료의 공급을 개시하여 정상적인 보일러의 구동이 이루어질 수 있도록 하여야 한다.

따라서, 적체 해제부(123a, 123b)는 사용자가 긴 막대(미도시) 등을 이용해 당해 적체 해제부(123a, 123b)의 각 조절부를 조작하면 그에 따라 제1깔때기(123) 및 제2깔때기(124) 내부로 각각 돌출된 돌출막대가 흔들리면서 적체된 펠릿 연료가 원활히 배출될 수 있게 한다.

보일러부(130)는 펠릿 연료를 연소시킴에 따라 발생한 화염이나 고온의 열기 를 이용하여 온수나 난방수 등을 제공하기 위한 것으로, 내부에 연소실을 구비한 하우징(131)과, 상기 하우징(131)의 하부에 설치된 버너(132)와, 상기 버너(132)의 상부에 설치된 열교환기(미도시)와, 하우징(131)의 일측 하단에 설치된 버너 관리용 도어(133) 및 하우징(131)의 일측 중단에 설치된 깔때기 관리용 도어(134) 등을 포함한다.

따라서, 펠릿 연료가 연료공급부(120)의 제1깔때기(123) 및 제2깔때기(124)를 통해 보일러부(130)의 버너(132)에 공급된 다음 점화장치(미도시)에 의해 연소되어 화염 및 고온의 열기를 발생시키고, 이와 같이 발생된 화염 및 고온의 열기에 의해 열교환기 내부로 공급된 직수를 가열하고, 가열된 직수는 온수나 난방수로서 제공할 수 있게 한다.

또한, 제1깔때기(123)나 제2깔때기(124)에 펠릿 연료가 적체된 경우에는 상기 하우징(131)의 일측에 설치된 깔때기 관리용 도어(134)를 통해 상술한 바와 같이 긴 막대를 삽입하여 적체 해제부(123a, 123b)를 조작할 수 있게 한다.

한편, 이상에서는 도 1 및 도 2를 통해, 연료공급부(120)의 내부에 설치된 제1깔때기(123)와 제2깔때기(124)의 하부 직경, 즉 배출측의 직경이 서로 동일한 것을 일 실시예로 들었다. 그러나, 본 발명은 도 3을 통해 알 수 있는 바와 같이, 제1깔때기(123')와 제2깔때기(124')의 하부 직경(D1, D2)이 서로 다르도록(D1≠D2) 할 수도 있다.

나아가, 이상과 같이 제1깔때기(123')와 제2깔때기(124')의 하부 직경(D1, D2)이 서로 다른 것으로 선택함에 있어서, 제1깔때기(123')의 하부 직경(D1)이 제2깔때기(124')의 하부 직경(D2)보다 더 큰 것(D1>D2)을 선택 할 수도 있다.

이는, 제1깔때기(123')의 하부 직경(D1)이 제2깔때기(124')의 하부 직경(D2)보다 더 큰 경우에는 펠릿 연료가 공급되는 방향을 향할수록 그 직경이 점점 작아지면서 병목 현상이 더욱 잘 일어나고, 그에 따라 펠릿 연료의 과도한 공급을 더욱더 잘 방지할 수 있기 때문이다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이상과 같은 본 발명의 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러에 의하면, 펠릿을 연료로 사용하는 펠릿 보일러에 있어서, 펠릿 연료의 과도한 공급을 방지할 수 있음은 물론 버너에서 발생한 화염이 연료저장부까지 전파되는 역화현상을 방지할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러를 나타낸 측단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러의 다단 깔때기를 나타낸 부분 확대도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다단 깔때기 연료공급식 보일러의 다단 깔때기를 나타낸 부분 확대도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110: 연료저장부 120: 연료공급부

121: 제1공급관 121a: 이송 스크류

121b: 연료공급모터 122: 제2공급관

123, 123': 제1깔때기 124, 124': 제2깔때기

123a, 123b: 적체 해제부 130: 보일러부

131: 하우징 132: 버너

Claims (5)

1. 펠릿(pellet) 연료를 저장하는 연료저장부(110)와;

   상기 펠릿 연료를 공급받아 연소시킴으로써 온수나 난방수를 공급하는 보일러부(130); 및

   상기 연료저장부(110)에 저장된 펠릿 연료를 상기 보일러부(130)로 공급하되, 상기 펠릿 연료의 공급 경로상에 펠릿 연료 공급용 깔때기((123, 124)가 복수개 적층 설치되어 있는 연료공급부(120);를 포함하되,

   상기 깔때기(123, 124)에 적체(pile-up)되는 상기 펠릿 연료의 배출을 위해, 상기 깔때기(123, 124)의 외부 일측으로 돌출된 조절부 및 일측은 상기 조절부에 연결되어 있고 타측은 상기 깔때기의 내부로 돌출되어 상기 조절부의 조작에 따라 움직이는 돌출막대로 이루어진 적체 해제부(123a, 123b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러.
2. 제1항에 있어서,

   상기 펠릿 연료가 배출되는 각 깔때기의 하부 직경들은 서로 다른 것을 특징으로 하는 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러.
3. 제2항에 있어서,

   상기 복수개의 깔때기를 통과하는 펠릿 연료의 병목 현상 발생을 위해, 상부에 위치한 깔때기의 하부 직경이 하부에 위치한 깔때기의 하부 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러.
4. 삭제
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 연료공급부는,

   상기 연료저장부에 저장된 상기 펠릿 연료를 공급받아 상승시키도록 제1경사 방향으로 설치된 제1공급관과;

   일단은 상기 제1공급관의 상단측과 연결되어 있고, 타단은 상기 보일러부의 버너에 인접 배치되어 있으며, 내부에 상기 깔때기가 설치된 제2공급관과;

   상기 제1공급관의 내부에 설치되어 상기 펠릿 연료를 상승시키는 이송 스크류; 및

   상기 이송 스크류를 구동시키는 연료공급모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 깔때기 연료공급식 펠릿 보일러.

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