KR101224417B1 - 펠릿 난로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펠릿 난로에 관한 것으로서, 특히, 펠릿 난로의 점화수단 및 연소로를 개선하여 점화 초기에도 펠릿을 완전 연소시켜 연기가 발생치 않아 친환경적이고, 저비용으로 높은 열효율을 얻기 위한 장치에 관한 것으로서, 중공으로 직립 설치되는 내열성 재질의 외부 화덕(100)과; 상기 외부 화덕(100)의 내부에 소정 간극을 두고 직립 설치되며, 1차 연소용 산소주입구(210)가 방사상에 관통 형성된 중공의 내부 화덕(200)과; 상기 내부 화덕(200)의 내부로 펠릿 연료를 투하하는 연료공급부(300)와; 상기 내부 화덕(200)의 상측에 연통되어 직립 설치되는 연소로(400)와; 상기 내부 화덕(200)의 내부 상방향으로 공기를 송풍시키는 송풍팬(500)과; 할로겐 히터 또는 카본 히터로 이루어져, 상기 내부 화덕(200)의 외주면을 감싸 마련되는 점화수단(600)으로 구성되어, 할로겐 히터 또는 카본 히터에 의한 신속한 점화를 통해 점화 초기에도 펠릿을 완전 연소시켜 연기가 발생치 않고, 1차 연소 이후 2차 연소 및 3차 연소가 진행되어 높은 열효율을 얻을 수 있음으로써, 공해 발생을 원천적으로 방지하는 동시에 연통이 없는 펠릿 난로에 대한 상품성을 극대화시킬 수 있도록 하는 것이다.

Description

펠릿 난로{Pellet stove}

본 발명은 펠릿 난로에 관한 것으로서 특히, 펠릿 난로의 점화수단 및 연소로를 개선하여 점화 초기에도 펠릿을 완전 연소시켜 연기가 발생치 않아 친환경적이고, 저비용으로 높은 열효율을 얻기 위한 장치로써, 할로겐 히터 또는 카본 히터에 의한 신속한 점화를 통해 점화 초기에도 펠릿을 완전 연소시켜 연기가 발생치 않고, 1차 연소 이후 2차 연소 및 3차 연소가 진행되어 높은 열효율을 얻을 수 있음으로써, 공해 발생을 원천적으로 방지하며 연통이 필요 없는 펠릿 난로에 대한 상품성을 극대화시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

최근 들어 유가 상승에 따른 연료비 부담이 가중되면서 난방을 위해서 주로 경유나 무연탄을 사용하던 공장이나 농가 등에서는 연료비 절감을 위하여 경유나 무연탄 대신에 목재를 원료로 하여 제조된 펠릿을 사용하는 사례가 점차 증가하고 있는 실정이다.

일반적으로 펠릿(pellet)이란 식물이나 나무를 톱밥과 같은 작은 입자 형태로 분쇄, 건조하여 별도의 접착제 없이 작고 일정한 크기로 압축하여 작은 알갱이 모양으로 성형한 제품으로, 난방 및 발전용 연료로 널리 사용되고 있다.

이러한 펠릿은 연소 시 유해가스를 배출하지 않음으로써 석탄이나 석유와 같은 화석연료를 대체하는 친환경 청정 에너지원으로, 이는 재생 가능한 자원으로써 경제적이고 친환경적인 연료이다.

특히 펠릿은 무연탄과 유사한 발열량을 내면서 발화점이 낮고 사용이 간편하며, 가격이 저렴하기 때문에 난방용 연료로 사용되는 경유나 무연탄을 대신할 경우에 연료비를 크게 절감할 수 있어, 이러한 펠릿을 연료로 사용하는 보일러나 난방기의 수요가 크게 증가하고 있는 실정이다.

그러나, 상술한 바와 같은 펠릿을 연료로 사용하는 종래의 펠릿 난로는 점화 시 비교적 긴 예열 시간이 요구되고 있어 사용 편의성이 떨어지며, 점화 초기 또는 일반 연소 중에 종종 펠릿의 완전 연소가 이루어지지 않아 유해가스가 발생하게 되고, 특히, 연소 열이 상측으로 개구된 연소로를 타고 그대로 빠져나가게 되어 열효율이 떨어진다는 기술적인 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 할로겐 히터 또는 카본 히터에 의한 신속한 점화를 통해 점화 초기에도 펠릿을 완전 연소시켜 연기가 발생치 않음으로써 친환경적이고, 1차 연소 이후 2차 연소 및 3차 연소가 진행되어 높은 열효율을 얻을 수 있음으로써, 공해 발생을 원천적으로 방지하는 동시에 연통이 없는 펠릿 난로에 대한 상품성을 극대화시킬 수 있도록 하는 펠릿 난로를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 중공으로 직립 설치되는 내열성 재질의 외부 화덕과; 상기 외부 화덕의 내부에 소정 간극을 두고 직립 설치되며, 1차 연소용 산소주입구가 방사상에 관통 형성된 중공의 내부 화덕과; 상기 내부 화덕의 내부로 펠릿 연료를 투하하는 연료공급부와; 상기 내부 화덕의 상측에 연통되어 직립 설치되는 연소로와; 상기 내부 화덕의 내부 상방향으로 공기를 송풍시키는 송풍팬과; 할로겐 히터 또는 카본 히터로 이루어져, 상기 내부 화덕의 외주면을 감싸 마련되는 점화수단으로 구성함으로써 달성된다.

이때, 상기 내부 화덕의 상부 방사상에는 2차 연소용 산소 주입구가 형성되고, 상기 연소로의 방사상에는 3차 연소용 산소 주입구가 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 연소로의 상측에는 상방향으로 이동하는 연소 가스를 하측방향으로 유도하여 외부로 분산시키는 외부 열분산망이 추가 구성되는 것이 가장 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 할로겐 히터 또는 카본 히터에 의한 신속한 점화를 통해 점화 초기에도 펠릿을 완전 연소시켜 연기가 발생치 않음으로써 친환경적이고, 1차 연소 이후 2차 연소 및 3차 연소가 진행되어 높은 열효율을 얻을 수 있음으로써, 공해 발생을 원천적으로 방지하는 동시에 연통이 없는 펠릿 난로에 대한 상품성을 극대화시킬 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 펠릿 난로를 도시하는 정면도,
도 2는 본 발명의 펠릿 난로를 도시하는 정단면도,
도 3은 본 발명의 펠릿 난로에 대한 요부를 도시하는 정단면도,
도 4는 본 발명의 펠릿 난로를 도시하는 평면도,
도 5는 본 발명의 펠릿 난로를 도시하는 우측면도,
도 6은 본 발명의 펠릿 난로에 대한 연소로 상부를 도시하는 사시도.

도 1은 본 발명의 펠릿 난로를 도시하는 정면도이며, 도 2는 본 발명의 펠릿 난로를 도시하는 정단면도이고, 도 3은 본 발명의 펠릿 난로에 대한 요부를 도시하는 정단면도이다.

그리고, 도 4는 본 발명의 펠릿 난로를 도시하는 평면도이며, 도 5는 본 발명의 펠릿 난로를 도시하는 우측면도이고, 도 6은 본 발명의 펠릿 난로에 대한 연소로 상부를 도시하는 사시도이다.

본 발명의 펠릿 난로는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 중공으로 직립 설치되는 내열성 재질의 외부 화덕(100)과; 상기 외부 화덕(100)의 내부에 소정 간극을 두고 직립 설치되며, 1차 연소용 산소주입구(210)가 방사상에 관통 형성된 중공의 내부 화덕(200)과; 상기 내부 화덕(200)의 내부로 펠릿 연료를 투하하는 연료공급부(300)와; 상기 내부 화덕(200)의 상측에 연통되어 직립 설치되는 연소로(400)와; 상기 내부 화덕(200)의 내부 상방향으로 공기를 송풍시키는 송풍팬(500)과; 할로겐 히터 또는 카본 히터로 이루어져, 상기 내부 화덕(200)의 외주면을 감싸 마련되는 점화수단(600)으로 구성되는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명의 펠릿 난로는 도 1 및 도 2와 같이 크게 외부 화덕(100), 내부 화덕(200), 연료공급부(300), 연소로(400), 송풍팬(500), 그리고 점화수단(600)으로 이루어져 있다.

상기 외부 화덕(100)은 대략 두께 30mm의 중공 파이프 형상으로 성형되어 몸체(10)에 직립 설치되는 것으로, 그 재질은 세라믹 등의 내열성 재질로 이루어져 있어 고온의 연소열이 직접 측방향으로 방출되는 것을 방지하고 상방향으로 유도하게 된다.

그리고, 상기 내부 화덕(200) 또한 중공 파이프 형상으로 성형된 것으로 상기 외부 화덕(100)의 내부에 위치하게 된다.

이때, 상기 내부 화덕(200)은 얇은 금속 박판으로 이루어져 상기 외부 화덕(100)으로부터 안쪽으로 소정 간극을 두고 이격 설치되며, 이 내부 화덕(200)의 원주면에는 다수의 1차 연소용 산소주입구(210)가 방사상에 관통 형성된다.

상기 1차 연소용 산소주입구(210)는 대략 직경 8mm로 빗살 타공된 곳으로 이후에 설명할 할로겐 히터의 복사열을 이용 착화 시간을 줄이고, 그 형성 높이는 하단으로부터 대략 40mm 타공하고 펠릿의 나무가스화를 이루는데 있다.

이때, 상기 내부 화덕(200)의 하측에는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 연소판(800) 및 재받이(900)가 위치한다.

상기 연소판(800)은 연료 받이의 기능을 가지며, 특히 중앙에는 상부로 볼록하게 돔이 형성되어 있어 열 축적의 기능 또한 수행하게 되며, 그 가장자리는 깊게 파여 불소시게 역할을 하여 내부 온도를 고온으로 유지하는데 도움을 주게 된다.

그리고, 상기 연소판(800)의 하측에는 연소된 펠릿을 수거하기 위한 재받이(900)가 마련된다.

다음으로 상기 내부 화덕(200)의 내부로 펠릿 연료를 투하하는 연료공급부(300)는 모터(310), 스크루(320), 연료저장소(330) 등으로 이루어진 것이다.

펠릿은 작은 입자의 고체이기 때문에, 상기 내부 화덕(200) 인근에 상기 펠릿을 저장 보관하기 위한 공간인 연료저장소(330)가 도 4 및 도 5와 같이 형성되며, 이 연료저장소(330) 내부의 펠릿을 상기 내부 화덕(200)에 연속적으로 공급하기 위한 스크루(320)가 마련된다.

이러한 스크루(320)는 별도의 모터(310)에 의해 회전하게 되며, 이에 따라 펠릿은 상기 모터(310) 구동을 통한 상기 스크루(320)의 회전에 의해 상기 연료저장소(330)로부터 상기 내부 화덕(200)으로 공급되는 것이다.

이때, 상기 연료저장소(330)의 저부는 점차적으로 좁아지도록 경사지게 형성되어 상기 연료저장소(330) 내부의 펠릿이 자중에 의해 상기 스크루(320)를 향하도록 한다.

다음으로 연소로(400)는 상기 내부 화덕(200)의 상측에 연통되어 직립 설치되는 것으로, 이 연소로(400) 또한 얇은 금속 박판을 재료로 중공 파이프 형상으로 성형된 것이다.

이러한 연소로(400)는 그 하단으로부터 그 상단에 이르기까지 동일 직경으로 형성되어도 좋고 도 2 및 도 6에 도시한 바와 같이 상하 2단의 직경을 갖도록 형성하는 것도 양호하며, 상기 연소로(400)의 상단은 다수의 배기구(430)가 형성된 판이 일체로 마련된다.

특히, 상기 연소로(400)를 2단으로 구성하되, 하부를 작은 직경으로 형성하고 상부를 큰 직경으로 형성한다면, 상부로 이동 중인 연소가스의 유동속도가 저감되면서 완전연소를 구현하는 데 더욱 바람직하다.

상기 연소로(400)는 상기 내부 화덕(200)에서 연소된 연소가스를 상방향으로 안내하는 기능을 수행하게 되며, 이러한 상기 연소로(400)에도 다수의 연소용 산소 주입구가 형성된다.

특히, 본 발명에 있어서는 도 6과 같이 상기 내부 화덕(200)의 상부 방사상에는 2차 연소용 산소 주입구(220)가 형성되고, 상기 연소로(400)의 방사상에는 3차 연소용 산소 주입구(410)(420)가 형성되는 것이 바람직하다.

여기에서, 2차 연소용 산소 주입구(220) 및 3차 연소용 산소 주입구(410)(420)는 상기 1차 연소용 산소주입구(210) 보다 큰 직경으로 형성되어 보다 많은 산소를 공급함으로써 완전 연소를 구현할 수 있게 된다.

그리고, 상기 2차 연소용 산소 주입구(220)는 상기 내부 화덕(200)의 중간을 기준으로 그 상부에 형성되는 것이 양호하며, 도 6에 있어서 도면부호 410은 작은 직경의 연소로(400)에 형성된 3차 연소용 산소 주입구를 나타내며, 도면부호 420은 큰 직경의 연소로(400)에 형성된 3차 연소용 산소 주입구를 나타낸다.

이를 통해, 기존에 점화 초기 발생하던 연기를 완전 연소시켜 연기가 전혀 발생치 않게 된다는 이점을 지니게 된다.

그리고, 송풍팬(500)은 모터 등을 통해 작동에 따라 몸체(10) 외부의 공기를 흡입하여 송풍하는 것으로, 상기 내부 화덕(200)의 내부 상방향으로 공기를 송풍시키게 된다.

마지막으로, 연소 초기 펠릿을 점화하기 위한 점화수단(600)은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 링 형상의 할로겐 히터 또는 카본 히터로 이루어져, 상기 내부 화덕(200)의 외주면을 감싸 마련된다.

이때, 상기 점화수단(600)은 2개 이상을 상하 나란하게 배열하여 짧은 시간, 예를 들어 5분 이내에 펠릿의 발화 온도까지 상기 내부 화덕(200) 내부 온도를 상승시키는 것이 양호하다.

이에 따라, 상기 할로겐 히터나 카본 히터의 복사열을 이용하여 상기 내부 화덕(200) 내부 온도를 펠릿의 착화 온도까지 신속하게 상승시키는 것이 가능해진다.

특히, 본 발명에 있어서 상기 연소로(400)의 상측에는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 상방향으로 이동하는 연소 가스를 하측방향으로 유도하여 외부로 분산시키는 외부 열분산망(700)이 추가 구성되는 것이 가장 바람직하다.

이러한 외부 열분산망(700)은 상기 연소로(400)의 상단에 설치되는 것으로, 대략 ∩형상의 단면을 갖고 있어 상기 연소로(400)의 배기구(430)를 통해 상방향으로 배출되는 연소 가스를 하측 방향으로 전환시키게 되며, 상기 외부 열분산망(700)에는 다수의 통기공(710)이 형성되어 있어 열이 방사상으로 방출되게 된다.

이를 통해 본 발명의 펠릿 난로는 기존에 비해 매우 높은 열효율을 얻는 것이 가능해진다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 펠릿 난로는 사용자가 전원 스위치를 '온'으로 조작하면, 상기 점화수단(600), 즉 할로겐 히터에 전원이 공급되어 상기 내부 화덕(200)의 예열이 시작된다.

상기 내부 화덕(200)의 예열이 시작된 지 일정 시간, 예를 들어 대략 4분50초 정도가 경과하면 상기 송풍팬(500)이 구동되어 상기 내부 화덕(200)에 공기를 송풍하게 되는 것이다.

이후 상기 내부 화덕(200)의 예열이 시작된 지 대략 5분이 경과하면 상기 점화수단(600)에 의해 상기 내부 화덕(200)의 내부 온도는 펠릿을 착화시킬 수 있는 온도로 예열이 완료되며, 이후 연료공급부(300)의 모터(310)를 구동시켜 스크루(320)를 회전시킴으로써 연료저장소(330) 내의 펠릿을 상기 내부 화덕(200) 내에 공급하게 된다.

이후, 온도센서 등을 통해 공급된 펠릿의 착화를 검출하면 상기 점화수단(600)에 공급되던 전원을 차단하여 상기 점화수단(600)의 작동은 정지되며, 연료 즉, 펠릿의 공급은 일정 시간 간격을 두고 반복적으로 이루어지게 되어 본 발명의 펠릿 난로 내에서 펠릿의 연소가 지속적으로 이루어지게 된다.

이때, 상기 내부 화덕(200) 내에서 연소되는 펠릿은 1차 연소용 산소주입구(210)에 의해 소량의 산소가 공급되며, 연소가스가 상방향으로 올라가면서 2차 연소용 산소 주입구(220) 및 3차 연소용 산소 주입구(410)(420)를 통해 비교적 많은 산소가 공급됨에 따라 완전 연소가 이루어지게 된다.

이에 따라, 본 발명의 펠릿 난로 점화 초기에도 완전 연소를 구현할 수 있게 되어 기존에 점화 초기 발생하던 연기의 발생이 전혀 없게 된다.

특히, 상기 연소로(400)를 통해 상부로 배출되는 연소열은 그대로 대기 중에 방출되지 않고 외부 열분산망(700)을 통해 다시 하측방향으로 전환되어 통기공(710)을 통해 방사상으로 퍼지게 됨으로써 높은 열효율을 얻을 수 있게 되는 것이다.

이후, 사용자가 전원 스위치를 '오프'로 조작하면 우선 모터(310)의 회전을 정지시켜 연료, 즉 펠릿의 공급을 중단시키며, 현재 내부 화덕(200) 내부의 모든 펠릿이 연소될 수 있도록 대략 5분간 송풍팬(500)의 작동을 유지시킨 후, 상기 송풍팬(500)의 구동을 정지시킨다.

상기 송풍팬(500)의 작동이 멈춘 후, 예를 들어 소화를 완료하는 경고음을 발생시켜 사용자에게 완전 소화를 인지시키는 것도 가능하며, 이를 통해 본 발명의 펠릿 난로의 작동이 완전히 정지되는 것이다.

따라서, 본 발명의 펠릿 난로는 점화수단(600)으로 할로겐 히터나 카본 히터를 2개 이상 마련하여 초기 점화 시간을 현저히 단축시킬 수 있는 이점을 지닌다.

이뿐 아니라, 1차 연소용 산소주입구(210) 및 2차 연소용 산소 주입구(220)가 형성된 내부 화덕(200) 내에서 1차 및 2차 연소 후, 3차 연소용 산소 주입구(410)(420)가 형성된 연소로(400)에서 3차 연소가 이루어지기 때문에 점화 초기에도 완전 연소를 구현할 수 있어 연기와 같은 공해 물질의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.

또한, 연소열이 연소로(400)의 상방향으로 나와 다시 외부 열분산망(700)을 통해 하측 방향으로 전환되어 방사상으로 방출됨으로써 기존에 비해 보다 높은 열효율을 얻을 수 있다는 탁월한 이점을 지닌 발명인 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

100 : 외부 화덕 200 : 내부 화덕
210 : 1차 연소용 산소주입구 220 : 2차 연소용 산소주입구
300 : 연료공급부 310 : 모터
320 : 스크루 330 : 연료저장소
400 : 연소로 410, 420 : 3차 연소용 산소주입구
430 : 배기구 500 : 송풍팬
600 : 점화수단 700 : 외부 열분산망
710 : 통기공 800 : 연소판
900 : 재받이 10 : 몸체

Claims (3)

1. 중공으로 직립 설치되는 내열성 재질의 외부 화덕과;
   상기 외부 화덕의 내부에 소정 간극을 두고 직립 설치되며, 1차 연소용 산소주입구가 방사상에 관통 형성되고, 상부 방사상에는 2차 연소용 산소 주입구가 형성된 중공의 내부 화덕과;
   상기 내부 화덕의 내부로 펠릿 연료를 투하하는 연료공급부와;
   상기 내부 화덕의 상측에 연통되어 직립 설치되며, 방사상에는 3차 연소용 산소 주입구가 형성되는 연소로와;
   상기 내부 화덕의 내부 상방향으로 공기를 송풍시키는 송풍팬과;
   할로겐 히터 또는 카본 히터로 이루어져, 상기 내부 화덕의 외주면을 감싸 마련되는 점화수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 펠릿 난로.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 연소로의 상측에는 상방향으로 이동하는 연소 가스를 하측방향으로 유도하여 외부로 분산시키는 외부 열분산망이 추가 구성되는 것을 특징으로 하는 펠릿 난로.

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