KR101139435B1 - 고체연료용 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 고체연료용 버너는, 모터의 구동으로 인하여 외부의 공기를 흡입하여 배출하는 송풍휀 및 상기 송풍휀의 배출되는 공기가 유동 배출되는 송풍구와, 내부가 중공되며 상기 송풍구가 일측으로 연동되게 설치되어 송풍구에서 공기가 유입되는 하우징과, 상, 하부가 개방되는 콘형상으로 이루어지되, 외측으로 하우징의 상부측과 결합되는 결합판이 형성되고 내벽으로 원호상으로 나선형태의 와류블레이드가 다수 형성되어 하우징에서 유입되는 공기가 다수의 와류블레이드 사이에서 와류되는 연소체와, 상기 연소체의 와류블레이드 하부측에 안착되며 하부로는 점화체가 구성되고 상부로는 고체연료를 안착시켜 연소체의 내부에서 와류되는 공기가 유입되어 고체연료의 점화에 따른 연소가 이루어지는 연소판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 고체연료의 연소가 이루어지는 연소체의 내벽으로 와류블레이드가 형성되기 때문에, 고체연료의 연소에 필요한 공기가 연소체 내벽에서 와류되면서 고체연료로 공급되어 고체연료의 분산을 방지하여 불완전연소된 고체연료가 재의 형태로 연소판에 쌓여 고체연료가 불완전연소되는 현상을 최소화하여 열효율 저하와 함께 고체연료가 과다하게 낭비되는 현상이 방지되는 효과를 발휘한다.

Description

고체연료용 버너{Burner for solid fuel}

본 발명은 보일러에 동력원을 공급하기 위해 고체연료를 점화하여 연소열을 발생시키는 고체연료용 버너에 관한 것으로, 특히 고체연료가 연소되는 연소체의 내벽으로 다수의 와류블레이드를 형성하고 와류블레이드 사이로 고체연료의 연소에 필요한 공기가 와류된 후 고체연료로 공급되어 고체연료로 공기의 직접적인 마찰이 방지되어 고체연료의 비산이 차단됨으로써 고체연료의 불완전연소를 최소화하여 고체연료의 연소효율을 높일 수 있는 고체연료용 버너에 관한 것이다.

일반적으로, 가정, 사무실, 공장 및 비닐하우스 등에서는 난방수 및 온수의 공급을 위해 보일러가 사용되고 있으며, 이러한 보일러는 통상 취급이 용이한 기름보일러나 가스보일러를 채택하여 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 기름보일러나 가스보일러를 사용하기에는 연료의 구입에 따른 비용이 과다하게 소요되어 유지비가 많이 들기 때문에 소득수준이 어려운 농촌 등에서는 보일러 사용에 따른 부담이 가중되는 경제적인 어려움이 있었으며, 또한 경제적인 어려움을 배제하더라도 기름보일러나 가스보일러에 사용되는 화석연료는 연소시 발생하는 배기가스나 유류 저장탱크 등에서 자연 증발되는 가스로 인해 대기오염을 포함한 지구 환경오염의 주된 원인이 되어왔다.

이에, 최근에는 상기와 같은 문제점을 보완하기 위해 왕겨, 톱밥, 기타 슬러지 등을 가공한 펠렛과 같은 고체연료를 사용하는 펠렛보일러가 많이 보급되고 있는 추세이다.

상기와 같은 고체연료를 사용하는 보일러 중, 대표적인 기술로는 등록실용신안 20-0446832호가 있으며, 이러한 대부분의 필렛보일러는 펠렛의 연소가 이루어지는 연소판에 뚫려있는 구멍을 통하여 고체연료의 연소에 필요한 공기를 주입하는 송풍 방식으로 되어있다.

따라서 연소판에 공기를 주입함에 따라 연소판에 안착되는 모든 펠렛에서 동시에 연소가 일어나 펠렛보일러의 작동이 이루어진다.

상기와 같은 펠렛보일러는 기름보일러나 가스보일러를 대체할 수 있어 경제적으로 이점이 있으나, 버너 내부에서 연소가 진행된 펠렛은 무게가 가벼워 연소판 하부에서 주입되는 공기에 의해 쉽게 비산된 후 상당량이 미연소 상태에서 보일러 하부에 재의 형태로 쌓이게 되며, 이에 따라 펠렛이 불완전연소되어 열효율이 저하됨과 동시에 다량의 재가 발생되며, 연소판의 구멍을 통하여 공기를 주입하는 송풍 방식으로 인하여 모든 펠렛에서 동시에 연소가 일어나므로 적정량보다 과량의 공기가 필요하여 배기가스량 증가에 따른 열손실이 발생되는 단점이 있어왔다.

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 고체연료가 연소되는 연소체의 내벽으로 다수의 와류블레이드를 형성하고 와류블레이드 사이로 고체연료의 연소에 필요한 공기가 와류된 후 고체연료로 공급되어 고체연료로 공기의 직접적인 마찰이 방지되어 고체연료의 비산이 차단됨으로써 고체연료의 불완전연소를 최소화하여 고체연료의 연소효율을 높일 수 있는 고체연료용 버너를 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 의한 고체연료용 버너는, 모터의 구동으로 인하여 외부의 공기를 흡입하여 배출하는 송풍휀 및 상기 송풍휀에서 배출되는 공기가 유동 배출되는 송풍구와, 내부가 중공되며 상기 송풍구가 연동되게 설치되어 송풍구에서 공기가 유입되는 하우징과, 상, 하부가 개방되는 콘형상으로 이루어지되, 외측으로 하우의 상부측과 결합되는 결합판이 형성되고 내벽의 원호상으로 나선형태의 와류블레이드가 다수 형성되어 하우징에서 유입되는 공기가 다수의 와류블레이드 사이에서 와류되는 연소체와, 상기 연소체의 와류블레이드 하부측에 안착되며 하부로는 점화체가 구성되고 상부로는 고체연료가 안착되어 연소체의 내부에서 와류되는 공기가 유입되어 고체연료의 연소가 이루어지는 연소판으로 이루어지고, 상기 연소판은 상부측 또는 하부측 중 어느 한 방향이 볼록하게 형성되고, 상기 하우징은 내부가 중공된 원통형으로 구성되고, 상기 하우징의 일측으로 송풍구가 설치되어 상기 송풍구가 유입되는 공기가 하우징의 내주연에 따라 원형으로 와류되어 연소체로 유입되고, 상기 점화체는 히터봉 또는 가스점화기로 이루어지고, 상기 연소체의 일측에 연소판으로 고체연료를 공급할 수 있도록 스크류의 회전에 의해 고체연료를 이송하는 스크류 피더(screw feeder)와 공압 또는 유압에 의해 구동되는 피스톤의 왕복운동에 의해 고체연료를 이송하는 피스톤 피더(piston feeder) 중 어느 하나로 구성되는 이송장치가 구성되는 것을 특징으로 한다.

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전술한 바와 같이 본 발명에 따르면 고체연료의 연소가 이루어지는 연소체의 내벽으로 와류블레이드가 형성되기 때문에, 고체연료의 연소에 필요한 공기가 연소체 내벽에서 강제적으로 와류되면서 고체연료로 공급되어 고체연료의 분산을 방지하여 불완전연소된 고체연료가 재의 형태로 연소판에 쌓이는 현상을 최소화하여 열효율 저하와 함께 고체연료가 과다하게 낭비되는 현상이 방지하면서도 연소판에 적층되는 고체연료에 여러방향에서 공기가 유입되기 때문에 고체연료의 점화가 활발하게 이루어져 연소효율이 향상되는 효과가 있다.

또한 연소판이 상부측 또는 하부측으로 볼록하게 형성되기 때문에, 고체연료가 연소판의 중앙으로 모여지거나 외측으로 모여진 상태에서 고체연료가 연소됨으로써 고체연료의 점화가 집중되어 고체연료의 완전연소를 도모하여 연소효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 고체연료용 버너의 바람직한 형태를 나타내는 사시도,
도 2는 발명에 의한 고체연료용 버너의 바람직한 형태를 나타내는 분해사시도,
도 3은 본 발명에 의한 연소체의 바람직한 평면의 형태를 나타내는 예시도,
도 4는 본 발명에 의한 고체연료용 버너의 바람직한 단면의 형태를 나타내는 단면도,
도 5(a), (b)는 본 발명에 따른 연소판이 상, 하부측으로 볼록하게 형성되는 바람직한 형태를 나타내는 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 하우징에 유입된 공기가 와류되는 바람직한 형태를 나타내는 예시도,
도 7은 본 발명에 연소체의 와류블레이드에 의해 공기가 와류되는 바람직한 형태를 나타내는 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 고체연료용 버너를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 고체연료용 버너의 바람직한 형태를 나타내는 사시도이며, 도 2는 발명에 의한 고체연료용 버너의 바람직한 형태를 나타내는 분해사시도로서, 본 발명에 따른 고체연료용 버너는 고체연료용 보일러 즉 펠렛보일러의 동력원을 공급하기 위해 고체연료(f)의 연소가 이루어지도록 구성된다.

본 발명에 따른 고체연료용 버너는 도 1, 2에 도시된 바와 같이 공기를 흡입 배출하는 송풍휀(10)과 상기 송풍휀(10)으로부터 공기가 유입되는 하우징(20)과, 상기 하우징(20)에 유입된 공기가 와류되는 연소체(30)와, 상기 연소체(30)의 하부에서 고체연료(f)가 연소되는 연소판(40)으로 대분구성된다.

상기 송풍휀(10)은 모터의 구동으로 인하여 외부의 공기를 흡입하여 고체연료(f)의 연소에 필요한 공기를 공급할 수 있도록 구성된 것으로 상기 송풍휀(10)의 일측으로 송풍휀(10)이 배출되는 공기가 유동되는 송풍구(15)가 구성되며 더 자세히는 상기 송풍구(15)는 후술되는 하우징(20)에 설치되어 하우징(20)의 내부로 송풍휀(10)에서 배출되는 공기를 공급되도록 한다.

상기 하우징(20)은 송풍휀(10)에서 배출되는 공기를 송풍구(15)를 통해 공급받아 고체연료(f)가 연소되는 연소체(30)로 공급할 수 있도록 구성된 것으로 도 1, 2, 6에 도시된 바와 같이 유입된 공기가 유동할 수 있도록 내부가 중공되도록 구성되며 더욱 자세히는 상기 하우징(20)은 내부가 중공된 원통형을 이루도록 구성하고, 상기 하우징(20)의 평면을 기준으로 치우쳐진 일측의 방향에 송풍구(15)를 설치하여 송풍구(15)로부터 유입되는 공기는 송풍휀(10)의 배출되는 힘에 의해 원형으로 형성된 하우징(20)의 내주연에 따라 하우징(20)의 내부에서 원형으로 와류되어 후술되는 연소체(30)로 유입되도록 한다.

또한 상기 하우징(20)의 하부로 하우징(20)의 하부를 밀폐하는 바닥판(21)이 하우징(20)보다 더 넓게 형성되고 상기 바닥판(21)의 하부로 지면과의 마찰로 인해 이동이 가능한 바퀴(23)를 다수개 형성하여 하우징(20)의 이동을 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

상기 연소체(30)는 하우징(20)에서 와류되는 공기를 공급받아 고체연료(f)가 연소될 때 공기를 공급할 수 있도록 구성된 것으로 상기 연소체(30)의 형태는 상, 하부가 개방되는 콘형상으로 이루어져 상기 연소체(30)의 개방된 하부로는 하우징(20)으로부터 공기를 유입되며 개방된 상부로는 고체연료(f)의 연소 시에 발생되는 연소열을 펠렛보일러로 유동할 수 있도록 구성된다.

또한 상기 연소체(30)는 하부 외측으로 하우징(20)의 상부면과 결합되는 결합판(31)이 형성되며 상기 결합판(31)은 하우징(20)의 상부면에 안착될 수 있으며 볼트 및 너트와 같은 체결구를 통해 상호 체결될 수도 있다.

도 3, 4에 도시된 바와 같이 연소체(30)의 내벽에서는 원호상으로 나선형태의 와류블레이드(33)가 다수 형성되며 상기 하우징(20)에서 와류되는 공기가 다수의 와류블레이드(33) 사이에서 유동되어 상기 연소체(30)의 내벽에서 원호상으로 형성되는 나선형태의 와류블레이드(33)에 의해 하우징(20)에서 공급되는 공기는 연소체(30)의 내벽에서 강제적으로 와류되어 고체연료(f)에 공기를 공급하게 된다.

상기 연소판(40)은 고체연료(f)가 안착되어 연소가 이루어지는 것으로 상기 연소체(30)의 와류블레이드(33) 하부에 외면이 접지되어 안착되며 하부로는 고체연료(f)를 점화할 수 있도록 점화온도 이상의 열풍 또는 불꽃을 연소판(40) 및 고체연료(f)로 인가하는 점화체(41)가 구성되고 연소판(40)의 상부로는 고체연료(f)를 안착시켜 연소체(30)의 내부에서 와류되는 공기가 유입되도록 구성된다.

여기서 도 5(a), (b)에 도시된 바와 같이 상기 연소판(40)의 평면은 원형으로 이루어져 연소체(30)에 형성된 와류블레이드(33)에 안정적으로 안착되도록 구성되면서도 연소판(40)의 상부측 또는 하부측 중 어느 한 방향이 볼록하게 형성되며 이러한 연소판(40)의 형태에 따라 고체연료(f)가 연소판(40)의 중앙으로 모여지거나 외측으로 모여진 상태에서 고체연료(f)가 연소됨으로써 고체연료(f)의 점화가 집중되어 고체연료(f)의 완전연소가 이루어질 수 있도록 한다.

또한 상기 점화체(41)는 히터봉 또는 가스점화기로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 도면에서 도시하진 않았지만 연소체(30)의 일측에 이송장치를 구성하여 상기 연소체(30) 내부의 연소판(40)으로 고체연료(f)를 공급할 수 있도록 구성된다.

상기 이송장치는 스크류의 회전에 의해 고체연료(f)를 이송하는 스크류 피더(screw feeder)가 될 수도 있고 공압 또는 유압에 의해 구동되는 피스톤의 왕복운동에 의해 고체연료(f)를 이송하는 피스톤 피더(piston feeder)가 될 수도 있다.

또한 상기 이송장치의 단부로는 하부방향으로 경사지는 이송관(미도시)을 구성하여 이송장치로부터 이송된 고체연료(f)가 자유낙하하여 연소판(40)으로 공급되도록 구성하여 고체연료(f)의 공급을 원활히 하고, 연소판에서 연소되는 불꽃이나 열기가 이송장치로 역류하는 것을 방지하여 이송장치에서 공급되는 고체연료(f)가 발화되는 형상을 차단하도록 한다.

또한 상기 이송장치의 구동속도에 따라 이송관으로 유입되는 고체연료(f)의 양이 가감되며 더욱 자세히는 상기 이송장치의 구동속도는 보일러에 설정된 온도가 높은 경우에는 이송장치의 구동속도를 빠르게 회전하여 이송관에 공급되는 고체연료(f)의 양을 증가시키고 반대로 보일러에 설정된 온도가 낮은 경우에는 이송장치의 구동속도를 천천히 회전하여 이송관에 공급되는 고체연료(f)의 양을 감소시킨다.

상기에서 이송장치가 보일러의 설정온도 및 작동시간에 따라 자동적으로 제어되는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 고체연료용 버너는 다음과 같이 작용한다.

우선 보일러의 동작시간 및 설정된 온도에 따라 고체연료(f)를 공급하는 이송장치가 구동되고 이송장치의 구동에 따라 송풍휀(10)과 점화체(41)도 같이 구동된다.

상기 이송장치의 구동에 따라 고체연료(f)를 이송관으로 배출하고 이송관에 유입된 고체연료(f)는 이송관의 경사진 형태에 따라 자연낙하되어 연소체(30) 내의 연소판(40)에 안착되며, 더욱 자세히는 도 5(a), (b)에 도시된 바와 같이 상부측 또는 하부측 중 어느 한 방향이 볼록하게 형성되는 연소판(40)의 형태에 따라 고체연료(f)는 중앙으로 모여지거나 외측으로 모여지도록 안착된다.

상기 연소판(40)에 고체연료(f)가 공급되면, 연소판(40)의 하부에 설치된 점화체(41)의 구동에 따라 상기 점화체(41)에서 발생된 고온의 열풍 및 불꽃이 고체연료(f)에 가해진다.

한편 상기 점화체(41)의 구동과 동시에 송풍휀(10)이 구동되어 산소가 포함된 공기가 송풍구(15)로 유동되어 하우징(20)의 내부로 유입되며, 상기 하우징(20)에 유입된 공기는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(20)의 내주연에서 와류된 후 연소체(30) 방향으로 상승된다.

상기 연소체(30) 방향으로 상승된 공기는 연소판(40)과 연소체(30) 내벽에 형성된 다수의 와류블레이드(33) 사이로 안내되어 연소체(30) 내벽에서 와류되어 연소판(40) 상에 안착된 고체연료(f)로 공급되며 공기 중의 산소와 점화체(41)에서 발생된 열풍 또는 불꽃이 반응하여 고체연료(f)를 점화하여 연소시켜 보일러의 동력원이 되는 연소열을 발생시키게 되는 것이다.

이 때, 고체연료(f)의 점화를 위해 공급되는 공기는 고체연료(f)에 직접적으로 마찰되지 않고 연소체(30) 내벽에 형성된 와류블레이드(33)에 의해 와류되면서 공급되어 무게가 가벼운 고체연료(f)의 분산을 방지하여 고체연료(f)의 불완전연소를 방지하고 불완전연소된 고체연료(f)가 재의 형태로 쌓이게 되어 열효율 저하 및고체연료(f)가 과다하게 낭비되는 현상을 방지하여 연소효율이 크게 향상되는 효과가 있다.

따라서, 상기와 같은 과정을 계속적으로 반복하여 연소열을 발생시켜 보일러에 공급하여 보일러의 구동이 이루어지는 동력원으로 사용되게 되는 것이다.

10 : 송풍휀 15 : 송풍구
20 : 하우징 21 : 바닥판
23 : 바퀴 30 : 연소체
31 : 결합판 33 : 와류블레이드
40 : 연소판 41 : 점화체

Claims (4)

1. 모터의 구동으로 인하여 외부의 공기를 흡입하여 배출하는 송풍휀(10) 및 상기 송풍휀(10)에서 배출되는 공기가 유동 배출되는 송풍구(15)와,
   내부가 중공되며 상기 송풍구(15)가 연동되게 설치되어 송풍구(15)에서 공기가 유입되는 하우징(20)과,
   상, 하부가 개방되는 콘형상으로 이루어지되, 외측으로 하우징(20)의 상부측과 결합되는 결합판(31)이 형성되고 내벽의 원호상으로 나선형태의 와류블레이드(33)가 다수 형성되어 하우징(20)에서 유입되는 공기가 다수의 와류블레이드(33) 사이에서 와류되는 연소체(30)와,
   상기 연소체(30)의 와류블레이드(33) 하부측에 안착되며 하부로는 점화체(41)가 구성되고 상부로는 고체연료(f)가 안착되어 연소체(30)의 내부에서 와류되는 공기가 유입되어 고체연료(f)의 연소가 이루어지는 연소판(40)으로 이루어지고,
   상기 연소판(40)은 상부측 또는 하부측 중 어느 한 방향이 볼록하게 형성되고,
   상기 하우징(20)은 내부가 중공된 원통형으로 구성되고, 상기 하우징(20)의 일측으로 송풍구(15)가 설치되어 상기 송풍구(15)가 유입되는 공기가 하우징(20)의 내주연에 따라 원형으로 와류되어 연소체(30)로 유입되고,
   상기 점화체(41)는 히터봉 또는 가스점화기로 이루어지고,
   상기 연소체(30)의 일측에 연소판(40)으로 고체연료(f)를 공급할 수 있도록 스크류의 회전에 의해 고체연료(f)를 이송하는 스크류 피더(screw feeder)와 공압 또는 유압에 의해 구동되는 피스톤의 왕복운동에 의해 고체연료(f)를 이송하는 피스톤 피더(piston feeder) 중 어느 하나로 구성되는 이송장치가 구성되는 것을 특징으로 하는 고체연료용 버너.
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