KR101347212B1 - 고체연료용 히팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고체연료용 히팅장치에 관한 것으로, 고체연료가 투입되는 연소실; 상기 연소실에서 발생하는 연기를 배출하는 연기배출기; 및 상기 연소실의 내부에 상기 고체연료를 공급하는 연료공급기;를 포함하며, 상기 연료공급기는, 상기 고체연료가 저장되고, 일측에 배출구가 마련되어 상기 고체연료를 배출하는 호퍼; 상기 호퍼에 착탈가능하게 결합되어 상기 고체연료가 이송되는 이송관; 상기 이송관이 일측에 착탈가능하게 결합되어 상기 연소실로 상기 고체연료를 공급하는 공급관; 상기 고체연료를 상기 연소실로 이송시키는 이송스크류; 상기 이송스크류에 회전력을 전달하는 회전축; 상기 회전축의 단부에 착탈가능하게 고정되어 상기 이송스크류를 회전시키는 구동모터; 상기 구동모터에 전원을 공급하여 상기 이송스크류의 구동을 제어하는 컨트롤러; 상기 구동모터가 역회전하도록 상기 컨트롤러에 역회전신호를 제공하여 상기 고체연료가 상기 이송스크류의 단부에 걸리는 것을 방지하는 신호발신기;를 포함한다. 본 발명은 이송스크류의 정회전에 의해 이동하는 고체연료가 이송스크류의 단부에 걸린경우에도 신호발신기에 의해 컨트롤러에 제공되는 역회전신호에 의해 구동모터가 역회전하면서 이송스크류를 역회전시키므로, 고체연료의 걸림이 용이하게 해제될 수 있어서 구동모터의 내구성이 향상될 수 있으며, 고체연료를 막힘없이 연소실로 공급할 수 있다.

Description

고체연료용 히팅장치{HEATER}

본 발명은 고체연료용 히팅장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소를 위하여 이송되어 연소실로 공급되는 고체연료가 이송부재에 걸리는 것을 방지할 수 있는 고체연료용 히팅장치에 관한 것이다.

일반적으로 고체연료용 히팅장치는 연료의 연소를 통해 실내를 난방하거나 보일러와 같은 난방장치를 가열하기 위하여 사용되고 있다.

종래의 고체연료용 히팅장치는 가스나 석유 또는 석유 등과 같이 화석연료를 사용하여 왔으나, 고가의 연료비로 인하여 경제적인 부담은 물론 에너지자원의 낭비와 함께 환경오염을 유발하는 문제점이 있어서 근래에는 폐목재나 톱밥과 같은 천연자원을 고형화된 펠릿형태로 제조하여 화석연료를 대체하고 있다.

이와 같이 대체연료를 사용하는 종래기술로는 대한민국 공개특허 제10-2010-133267호에 개시된 고체연료 연소장치가 있다.

종래기술의 연소장치는 도 1에 도시된 바와 같이 배기구가 형성된 하우징(1)과 하우징(1)에 내장되는 연소실(2), 연소실(2)의 하단에 설치된 연료지지부(3), 연소실(1)로 고체연료를 공급하는 연료공급부(4)로 구성된다.

이러한 종래기술의 연소장치는 연료공급부(4)를 구성하는 연료수납실(4a)에 저장된 고체연료가 모터(5)에 의해 회전하는 스크류(4c)의 회전에 의해 이송라인(4b)을 따라 연소실(2)로 공급되는 구성이다.

한편, 고체연료는 스크류(4c)의 회전에 의해 이송라인(4b)을 따라 이송되면서 스크류(4c)의 단부와 이송라인(4b)의 사이에 끼면서 걸림이 발생하게 된다.

이때, 종래기술의 스크류(4c)는 모터(5)의 회전에 의해 정방향으로만 회전하므로 고체연료가 끼인 방향으로만 회전하여 결국 회전불능이 되는 문제점이 있다. 이에 따라 모터(5)의 과부하로 인한 고장이 발생함은 물론 걸려있는 고체연료를 제거하기 위하여 스크류(4c) 및 모터(5)를 이송라인(4b)으로부터 분해하여야 하는 번거로움이 있다.

더욱이, 종래의 연료공급부(4)는 도 1에 도시된 바와 같이 연료수납실(4a)과 이송라인(4b)이 일체형으로 제작되어 이송라인(4b)이 연료수납실(4a)에서 분해되지 않기 때문에 스크류(4c) 및 모터(5)의 설치 및 분리가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 이송스크류를 정회전시키면서 고체연료를 이송시키는 구동모터의 회전방향을 제어하여 고체연료가 이송스크류의 단부에 걸렸을 경우, 이송스크류의 역회전을 통해 고체연료의 걸림을 해제시킴으로써 고체연료를 막힘없이 연소실로 공급할 수 있는 고체연료용 히팅장치를 제공하기 위함이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고체연료용 히팅장치는, 고체연료가 투입되어 연소되면서 화기 및 열기를 발생하는 연소실; 상기 연소실의 내부에서 발생하는 연기를 상기 연소실의 외부로 안내하여 배출하는 연기배출기; 및 상기 연기배출기가 마련된 상기 연소실의 일측에서 상기 연소실의 내부에 상기 고체연료를 공급하는 연료공급기;를 포함하며, 상기 연료공급기는, 상기 고체연료가 저장되는 저장공간이 마련되고, 상기 저장공간의 일측에 배출구가 마련되어 상기 배출구로 상기 고체연료를 배출하는 호퍼; 상기 호퍼의 배출구에 착탈가능하게 결합되어 상기 호퍼와 상기 연소실을 연통시키면서 상기 고체연료가 이송되는 이송로를 제공하는 이송관; 상기 이송관이 일측에 착탈가능하게 결합되고, 타측이 상기 연소실에 결합되어 상기 연소실로 상기 고체연료를 공급하는 공급관; 상기 이송관에 내장된 상태로 회전하면서 상기 고체연료를 상기 연소실로 이송시키는 이송스크류; 상기 이송스크류의 일단부에 일체적으로 고정되면서 상기 이송관의 일측에 회전가능하게 지지되어 상기 이송스크류에 회전력을 전달하는 회전축; 상기 회전축의 단부에 착탈가능하게 고정되어 상기 이송스크류를 회전시키는 구동모터; 상기 구동모터에 전원을 공급하여 상기 이송스크류의 구동을 제어하는 컨트롤러; 상기 구동모터가 역회전하도록 상기 컨트롤러에 역회전신호를 제공하여 상기 고체연료가 상기 이송스크류의 단부에 걸리는 것을 방지하는 신호발신기;를 포함하고, 상기 연료공급기는, 상기 회전축을 상기 이송관에 회전가능하게 지지하면서 상기 회전축을 유동가능한 상태로 회전시켜서 상기 이송스크류를 유동시키는 유동부재;를 더 포함하며, 상기 유동부재는, 상기 이송관의 일측에 일제적으로 고정되어 지지력을 제공하는 베어링하우징; 및 상기 베어링하우징에 외륜이 내장된 상태로 상기 회전축의 단부에 내륜이 고정되어 상기 회전축을 회전가능하게 지지하며, 상기 외륜이 상기 베어링하우징의 내측에서 축방향과 상이한 방향으로 유동하거나 상기 내륜이 상기 외륜의 내측에서 축방향과 상이한 방향으로 유동하면서 상기 회전축의 유동을 허용하는 회전베어링;을 포함한다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 고체연료용 히팅장치는, 이송스크류의 정회전에 의해 이동하는 고체연료가 이송스크류의 단부에 걸린경우에도 신호발신기에 의해 컨트롤러에 제공되는 역회전신호에 의해 구동모터가 역회전하면서 이송스크류를 역회전시키므로, 고체연료의 걸림이 용이하게 해제될 수 있어서 구동모터의 내구성이 향상될 수 있을 뿐만 아니라 고체연료를 막힘없이 연소실로 공급할 수 있으며, 이에 더하여 회전베어링이 베어링하우징의 내측에서 축방향과 상이한 방향으로 유동하면서 회전축을 유동시켜서 이송스크류의 단부를 유동시키므로 고체연료의 걸림을 자동으로 용이하게 해제시킬 수 있다.

도 1은 종래기술의 고체연료용 히팅장치를 나타내는 종단면도.
도 2는 본 발명에 따른 고체연료용 히팅장치를 나타내는 종단면도.
도 3은 본 발명의 고체연료용 히팅장치를 구성하는 연료공급기를 나타내는 종단면도.
도 4는 본 발명의 연료공급기를 나타내는 분해사시도.
도 5는 본 발명의 연료공급기를 나타내는 결합사시도.
도 6은 본 발명의 가열탱크를 나타내는 종단면도.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 고체연료용 히팅장치는 도 2에 도시된 바와 같이 연소실(10), 연기배출기(40) 및 연료공급기(50)를 포함하여 구성할 수 있다.

연소실(10)은 고체연료가 투입되어 연소되면서 화기 및 열기를 발생하는 구성요소로, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 연료받침대(10a), 지연부재(20) 및 방열탱크(30)를 포함하여 구성할 수 있다.

연료받침대(10a)는 후술되는 연료공급기(50)를 통해 투입되는 고체연료가 다공(11a)을 갖는 베이스판(11)에 적재되어 연소되며, 베이스판(11)을 차폐하는 측벽(13)에 의해 화기 및 열기를 상부로 안내한다.

여기서, 고체연료는 폐목재나 톱밥과 같은 바이오매스를 고형화하여 형성된 펠릿으로 구성될 수 있으며, 이와 달리 석탄이나 장작과 같이 통상적으로 사용되는 연료부재로 구성될 수도 있다.

측벽(13)은 도 2에 도시된 바와 같이 베이스판(11)의 테두리에 상광하협의 형태로 결합되어 화기 및 열기를 상부로 확산시키면서 화기 및 열기가 하부로 배출되는 것을 억제하며, 둘레를 따라 관통형성된 통기공(13a)을 통해 화기 및 열기를 출입시키면서 고체연료를 완전연소시킨다.

여기서, 통기공(13a)은 도 2에 평단면도로 도시된 바와 같이 측벽(13)의 원주방향으로 기울어진 경사상태로 형성될 수 있다. 따라서, 화기 및 열기는 경사상태의 통기공(13a)을 출입하면서 측벽(13)의 원주방향으로 와류가 형성되어 배출시간이 지연됨은 물론 미연소된 연료를 완전연소시킨다.

한편, 베이스판(11)은 측벽(13)이 탈착가능하게 결합되어 측벽(13)의 분리를 통해 연소된 재를 배출할 수도 있으며, 전술한 바와 달리 측벽(13)이 없이 베이스판(11)으로만 구성될 수도 있다. 이러한 경우, 베이스판(11)은 후술되는 반사갓(21)이 직결된다.

다른 한편, 연료받침대(10a)는 도 2에 도시된 바와 같이 분산돌기(15)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

분산돌기(15)는 베이스판(11)으로 투입되는 연료를 분쇄된 상태로 베이스판(11)에 분산시키는 부재로써, 도 2에 평면도로 도시된 바와 같이 메쉬형태의 판으로 구성되면서 베이스판(11)의 상부에 돌출상태로 마련되어 후술되는 연료공급기(50)를 통해 베이스판(11)으로 낙하하는 연료에 충돌하면서 연료를 분쇄시켜 분산시킨다.

지연부재(20)는 연료받침대(10a)의 상부를 통기가능하게 차폐하여 연료받침대(10a)에서 발생하는 화기 및 열기를 배출하면서 배출시간을 지연시킴으로써 배출되어 손실되는 화기 및 열기를 최소화시키기 위한 부재이다. 이러한 지연부재(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 삿갓형태로 형성되어 상부에 배출공(21a)을 갖는 반사갓(21)으로 구성된다.

반사갓(21)은 연료받침대(10a)를 구성하는 측벽(13)의 상단부에 결합되며, 상단부로 갈수록 내주면의 폭이 좁아지는 삿갓형태로 형성되어 베이스판(11)에서 발생하는 화기 및 열기를 도 2에 확대도시된 바와 같이 내주면에 반사시켜 와류시키면서 배출공(21a)을 통해 배출시킨다. 이러한 반사갓(21)은 측벽(13)의 상단부에 착탈가능하게 결합될 수 있으며, 이와 달리 용접에 의해 측벽(13)의 상단부에 일체적으로 고정될 수 있다. 이에 따라, 베이스판(11)의 화기 및 열기는 도 3에 확대도시된 바와 같이 반사갓(21)의 내주면에 반사되면서 배출공(21a)으로 이동하므로 배출시간이 지연되어 반사갓(21)의 내측에서 화기 및 열기를 좀 더 발산하고 배출될 수 있으며, 와류를 형성하면서 이동하므로 미연소상태로 배출되는 연료를 완전연소시킴으로써 고온의 열기를 발산할 수 있다.

방열탱크(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 연료받침대(10a) 및 지연부재(20)의 외측에 마련되어 방열공간(33)을 제공한다. 이러한 방열탱크(20)는 상부가 개구되어 반사갓(21)의 배출공(21a)을 통해 배출되는 화기 및 열기를 배출하며, 도 2에 도시된 바와 같이 덮개(31)가 마련되어 통상적인 난로형태로 형성될 수 있다.

덮개(31)는 도 2에 도시된 바와 같이 중앙에 돌출부(31a)가 형성되어 반사갓(21)의 배출공(21a)으로 배출되는 화기 및 열기를 화살표로 도시된 바와 같이 반사하여 화기 및 열기에 와류를 일으키며, 돌출부(31a)의 측방에 형성되는 연통공(31b)을 통해 화기 및 열기를 배출한다.

한편, 방열탱크(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 베이스판(11)의 다공(11a)을 통해 낙하하는 재를 포집하는 포집부(37)가 하부에 마련되고, 베이스판(11)에 적재된 고체연료를 착화시키는 착화수단이 마련될 수 있으며, 베이스판(11)의 다공(11a)을 통해 공기를 공급하는 공기공급수단(38)이 하부에 마련될 수 있다.

공기공급수단(38)은 베이스판(11)의 다공(11a)을 통해 측벽(13)의 내측으로 공기를 공급함으로써 연료를 완전연소시키기 위한 수단으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 송풍팬(38b)으로 구성되어 베이스판(11)에 공기를 강제로 공급할 수 있으며, 이와 달리 개폐에 의해 외부공기를 유입하는 공기조절창으로 구성될 수도 있다.

여기서, 송풍팬(38b)은 간헐적으로 작동하여 베이스판(11)에 공기를 간헐적으로 공급할 수 있다. 즉, 송풍팬(38b)은 베이스판(11)에 공기를 불연속적으로 공급함으로써, 베이스판(11)에 공급된 공기에 의해 연료가 연소될 수 있는 시간을 제공하여 연료의 연소효율을 향상시킨다. 예컨대 송풍팬(38b)은 10 내지 20초 동안 작동 후에 1분 30초 내지 2분 30초 동안 작동을 멈추고, 다시 10 내지 20초 동안 작동을 반복할 수 있다.

한편, 송풍팬(38b)은 도 2에 파선으로 도시된 바와 같이 공기공급관(38a)을 통해 후술되는 연료공급기(50)의 공급관(53)으로도 공기를 공급함으로써, 공급돤(53)을 통해 연료받침대(10a)로 투입되는 고체연료에 역풍을 제공하여 화기 및 열기가 공급관(53)으로 역류하는 것을 방지한다.

다른 한편, 연소실(10)은 전술한 지연부재(20)가 생략된 상태로 구성할 수도 있다. 즉, 연소실(10)은 연료받침대(10a) 및 방열탱크(30)로만 구성되어 고체연료가 방열탱크(20)에 직접 투입될 수도 있다.

연기배출기(40)는 연소실(10)에서 발생하는 연기를 외부로 안내하여 배출하는 수단으로, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 전술한 방열탱크(30)의 상부에서 연기를 포집하는 포집후드(45)나 방열탱크(30)의 상방 또는 측방으로 직결되는 미도시된 연통으로 구성할 수 있다.

포집후드(45)는 도 2에 도시된 바와 같이 방열탱크(30)의 상단부를 밀폐하는 형태로 설치되고, 상부로 갈수록 내주면의 폭이 좁아지는 하광상협의 형태로 설치되는 후드본체(45a)와, 후드본체(45a)에 연결되어 연기를 외부로 배기하는 배기덕트(45b)를 포함하여 구성된다.

후드본체(45a)는 연기의 배출방향에 대치되는 형태로 설치되어 배기덕트(45b)로 배출되는 연기를 우회시키는 우회날개(46)가 내주면에 복수로 설치되며, 배기덕트(45b)로 연결되는 부위의 관경을 조절함으로써 배기덕트(45b)로 배출되는 연기의 배출량을 조절하는 배출댐퍼(48)와 같은 관경조절부재가 설치된다.

또한, 후드본체(45a)는 도 2에 도시된 바와 같이 지연판(49)이 설치되어 우회날개(46)의 구성을 대신할 수 있다. 지연판(49)은 설치리브(49a)에 의해 후드본체(45a)의 내부에 설치되어 방열탱크(30)로부터 배출된 연기의 이동을 가로막으면서 연기의 배출시간을 지연시킨다. 물론, 후드본체(45)는 지연판(49) 및 우회날개(46) 모두가 설치되어 연기의 배출시간을 더욱 지연시킬 수도 있다.

따라서, 포집후드(45)는 배기덕트(45b)로 배출되는 연기의 배출시간을 지연시킴으로써 연기에 포함된 폐열이 후드본체(45a)의 내측에서 발산되도록 한다.

연료공급기(50)는 연소실(10)의 일측에 마련되어 고체연료를 연소실로 공급하기 위한 구성요소로, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 호퍼(51), 이송관(52), 공급관(53), 이송스크류(54), 회전축(55), 구동모터(56), 컨트롤러(57) 및 신호발신기를 포함하여 구성할 수 있다.

호퍼(51)는 도 2에 도시된 바와 같이 연소실(10)의 일측에 설치되는 케이스(CS)에 내장되어 저장공간을 갖는 함체형으로 형성되며, 도 3에 도시된 바와 같이 하부에 고체연료가 배출되는 배출구(51a)가 마련된다.

이송관(52)은 도 3에 도시된 바와 같이 호퍼(51)의 배출구(51a)에 착탈가능하게 결합되어 고체연료가 이송되는 이송로를 제공하는 부재로써, 도 4에 도시된 바와 같이 상부에 개방구(52a)를 갖는 관체로 형성되며, 일측이 호퍼(51)의 케이스(CS)에 착탈가능하게 고정되거나 호퍼(51)에 직접 착탈가능하게 고정되면서 개방구(52a)가 배출구(51a)에 연통된 상태로 결합된다. 이와 달리, 이송관(52)은 호퍼(51)의 배출구(51a)에 일체적으로 고정될 수도 있다.

공급관(53)은 이송관(52)으로 이송된 고체연료를 연소실(10)로 공급하는 부재로, 도 3에 도시된 바와 같이 일측이 케이스(CS)를 통해 이송관(52)에 분리가능하게 결합되고, 타측이 연소실(10)에 관통상태로 결합된다.

여기서, 이송관(52)은 도시된 바와 달리 공급관(53)과 일체로 형성되어 연소실(10) 및 호퍼(51)를 연통시킬 수도 있다.

이송스크류(54)는 도 3에 도시된 바와 같이 이송관(52)에 내장되어 후술되는 구동모터(56)의 구동에 의해 회전하면서 고체연로를 공급관(53)을 통해 연소실(10)로 이송시킨다. 이러한 이송스크류(54)는 도 4에 도시된 바와 같이 중심축이 없이 나선형을 이루는 스크류본체로만 형성되어 중심축에 해당하는 공간이 확보되므로 좀 더 많은 양의 고체연료를 이송시킬 수 있다.

회전축(55)은 용접이나 볼팅으로 도 3에 도시된 바와 같이 이송스크류(54)의 일단부에 일체적으로 고정되고 이송관(52)의 일측을 관통하면서 회전가능하게 지지되어 이송스크류(54)에 회전력을 전달한다.

구동모터(56)는 도 3에 도시된 바와 같이 회전축(55)의 단부에 착탈가능하게 고정되어 이송스크류(54)를 회전시킨다. 이러한 구동모터(56)는 도 4에 도시된 바와 같이 이송관(52)의 일측에 고정되는 브래킷(BK)에 고정된 상태로 회전축(55)에 연결되며, 일측에 감속기(56a)가 마련되어 이송스크류(54)를 감속된 상태로 회전시킨다.

컨트롤러(57)는 구동모터(56)에 전원을 공급하여 구동모터(56)를 정회전시키거나 역회전시키면서 이송스크류(54)의 구동을 제어한다.

신호발신기는 이송스크류(54)의 회전에 의해 이송관(52)을 따라 이송되는 고체연료가 이송스크류(54)의 단부(54a)에 걸리는 것을 방지하기 위한 구성요소로, 컨트롤러(57)에 역회전신호를 제공하여 구동모터(56) 및 이송스크류(54)를 역회전시킴으로써 고체연료의 걸림을 해제시키는 구성요소이다.

이러한 신호발신기는 예컨대, 컨트롤러(57)에 설정된 시간 동안 역회전신호를 제공하는 타이머(61)로 구성할 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 컨트롤러(57)와 별개로 구성하거나 컨트롤러(57)에 구성할 수 있다.

타이머(61)는 구동모터(56)를 정회전시키는 컨트롤러(57)에 간헐적으로 역회전신호를 설정된 시간동안 인가하여 이송스크류(54)를 주기적으로 역회전시킨 후 정회전시킨다.

예컨대, 타이머(61)는 컨트롤러(57)에 5초 내지 2분 동안 역회전신호를 인가한 후, 구동모터(56)가 20초 내지 5분 동안 정회전 한 후에 다시 역회전신호를 인가할 수 있다. 즉, 타이머(61)는 시간으로 구동모터(56)의 구동을 제어한다.

이에 따라, 컨트롤러(57)는 구동모터(56) 및 이송스크류(54)의 회전방향을 교번적으로 전환시킴으로써 고체연료의 이송방향을 주기적으로 전환시킨다. 따라서, 이송스크류(54)는 단부(54a)에 고체연료가 걸린 경우에도 타이머(61)에 의한 역회전신호에 의해 역회전하면서 고체연료를 후진시키므로 고체연료가 단부(54a)로부터 용이하게 이탈되면서 걸림이 해제될 수 있다.

이때, 타이머(61)는 구동모터(56)의 구동이 시작될 경우 컨트롤러(57)에 역회전신호를 인가하여 이송스크류(54)를 먼저 설정된 시간 동안 역회전시킨 후에 정회전시킬 수 있다. 이는 호퍼(51)의 배출구(51a)를 통해 이송관(52)에 공급된 고체연료들의 하중에 의해 이송스크류(54)의 단부에 고체연료가 걸려있는 것을 해제시키기 위함이다.

여기서, 구동모터(56)는 종래의 모터보다 작은 용량의 모터를 적용할 수 있다. 즉, 종래에는 모터의 역회전이 불가능하여 계속되는 정회전을 통해 고체연료를 파쇄시키는 방법으로 고체연료의 걸림을 해제시켜야 하므로 큰 용량의 모터가 필요하였으나, 구동모터(56)는 신호발신기 및 컨트롤러(57)에 의해 역회전하면서 이송스크류(54)의 걸림을 해제시키므로 작은 용량의 모터로 구성할 수 있다.

한편, 신호발신기는 전술한 바와 달리 예컨대, 구동모터(56)에 의해 회전하는 회전축(55)의 회전상태를 감지하거나 고체연료가 이송스크류(54)에 걸리는 것을 감지하여 컨트롤러(57)에 역회전신호를 제공하는 감지부재(63)로 구성할 수도 있다.

감지부재(63)는 회전축(55)의 회전상태나 고체연료의 걸림에 의해 역회전신호를 컨트롤러(57)에 인가함으로써 이송스크류(54)를 역회전시키기 위한 부재로써, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 마그네트(63a) 및 홀센서(63b)를 포함하여 구성할 수 있다.

마그네트(63a)는 도 3에 도시된 바와 같이 구동모터(56)의 축이나 회전축(55)에 부착되어 이송스크류(54)와 함께 회전하면서 자력을 제공한다.

홀센서(63b)는 회전축(55)과 함께 회전하는 마그네트(63a)의 자력을 통해 마그네트(63a)의 회전을 감지하는 부재로써, 마그네트(63a)가 감지되지 않을 경우 컨트롤러(57)에 역회전신호를 인가한다.

즉, 홀센서(63b)는 고체연료가 이송스크류(54)에 걸림에 따라 회전축(55)의 회전이 정지되는 것을 마그네트(63a)를 통해 감지하여 컨트롤러(57)에 역회전신호를 인가한다. 따라서, 이송스크류(54)는 홀센서(63b)에 의해 역회전하면서 고체연료의 걸림이 해제된다.

여기서, 홀센서(63b)의 역회전신호에 의해 역회전하는 구동모터(56)는 회전축(55)의 역회전이 홀센서(63b)에 의해 설정된 회전수만큼 감지된 후 다시 정회전할 수 있으며, 이와 달리 전술한 타이머(61)에 의해 설정된 시간 동안 역회전한 후 정회전할 수도 있다.

다른 한편, 감지부재는 전술한 바와 달리 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 이송관(52)의 내측에서 고체연료의 걸림을 감지하여 역회전신호를 제공하는 걸림스위치(63c)로 구성할 수도 있다.

걸림스위치(63c)는 도 5에 도시된 바와 같이 이송스크류(54)에 인접된 상태로 이송관(52)의 내측에 마련되어 고체연료의 걸림에 의해 스위칭되면서 컨트롤러(57)에 역회전신호를 인가한다.

즉, 고체연료는 이송관(52)을 따라 이송되면서 이송스크류(54)에 걸릴 경우, 공급관(53) 측으로 배출되지 못하고 이송관(52)의 내부에서 정체되면서 걸림스위치(63c)를 가압하여 스위칭시킨다. 이에 따라, 걸림스위치(63c)는 역회전신호를 컨트롤러(57)에 인가하여 구동모터(56) 및 이송스크류(54)를 역회전시킴으로써 정체된 고체연료를 후진시켜서 고체연료의 걸림을 해제시킨다.

한편, 감지부재는 전술한 바와 달리, 모터의 미작동에 의한 부하를 감지하여 역회전신호를 제공하는 부하감지모듈로 구성될 수도 있다. 이러한 부하감지모듈은 예컨대, 자동차 안테나의 모터나 차량 윈도우의 모터 또는 차량 폴딩미러의 모터에 적용되고, 부하에 의하여 급상승하는 모터의 전류를 감지하여 컨트롤러에 감지신호를 인가하는 통상의 오버 커런트 릴레이(Over current relay)로 구성할 수 있으며, 이와 달리 모터의 주파수나 펄스신호를 감지하는 소자가 실장된 회로로 구성할 수도 있다. 따라서, 컨트롤러는 부하감지모듈의 역회전신호에 의해 모터를 설정된 시간동안 역회전시킨다.

한편, 본 발명의 연료공급기(50)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 유동부재(70)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

유동부재(70)는 회전축(55)을 이송관(52)에 회전가능하게 지지하면서 회전축(55)의 단부를 유동가능한 상태로 회전시켜서 이송스크류(54)를 유동시키는 부재로써, 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이 베어링하우징(71) 및 회전베어링(72)을 포함하여 구성할 수 있다.

베어링하우징(71)은 도 4에 도시된 바와 같이 이송관(52)에 일체적으로 고정된다.

회전베어링(72)은 도 4에 도시된 바와 같이 베어링하우징(71)에 내장되어 회전축(55)의 단부에 내륜(72a)이 고정되며, 외륜(72b)이 베어링하우징(71)의 내측에서 축방향과 상이한 방향으로 유동하면서 회전축(55)을 유동시킨다.

한편, 회전베어링(72)은 도 4에 확대도시된 바와 같이 외륜(72b)이 베어링하우징(71)에 고정된 상태로 내륜(72a)이 외륜(72b)의 내측에서 축방향과 상이한 방향으로 유동하면서 회전축(55)을 유동시킬 수도 있다. 즉, 유동부재(70)는 통상적으로 UC베어링이나 지구베어링으로 불리우는 UCFL베어링과 같은 형태로 구성할 수 있다.

이에 따라, 회전축(55)은 고체연료의 걸림에 의해 이송스크류(54)의 회전이 정지된 경우, 회전베어링(72)의 유동에 의해 단부가 유동하면서 이송스크류(54)를 유동시킴으로써 이송스크류(54)에 걸린 고체연료의 걸림을 해제시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 연료공급기(50)는 도 2에 도시된 바와 같이 블로워(58)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

블로워(58)는 도 2에 도시된 바와 같이 공급관(53)에 역풍을 간헐적으로 제공하여 고체연료와 함께 역풍을 연소실(10)에 공급하는 부재로써, 연소실(10)에서 발생하는 화기 및 열기가 고체연료를 따라 공급관(53)으로 역류하는 것을 방지한다. 이러한 블로워(58)는 전술한 송풍팬(38b)과 동일하게 간헐적으로 작동할 수 있으며, 공급관(53)은 블로워(58)가 설치된 경우 전술한 공기공급관(38a)이 생략될 수 있다.

다른 한편, 본 발명의 고체연료용 히팅장치는 도 6에 도시된 바와 같이 물을 저수상태로 가열하는 가열탱크(80) 및 폐열회수관(90)을 더 포함하여 구성할 수 있다.

가열탱크(80)는 도 6에 도시된 바와 같이 연소실(10)을 구성하는 방열탱크(30)의 상부에 설치되어 물이 저수되며, 연소실(10)의 화기 및 열기에 의해 바닥면이 가열되면서 저수된 물을 가열하여 온수를 배출하는 것으로, 물이 유입되는 유입관(81)과 가열된 온수가 배출되는 배출관(82)이 일측에 형성된다.

이러한 가열탱크(80)는 도 6에 도시된 바와 같이 방열탱크(30)의 상부에 삽입된 형태로 안착되면서 조립될 수 있으며, 전술한 포집후드(45)가 상부에 조립식으로 결합될 수 있다. 이와 달리 가열탱크(80)는 고정볼트와 같은 결합부재에 의해 방열탱크(30)에 일체적으로 결합될 수도 있다.

또한, 가열탱크(80)는 도 6에 도시된 바와 같이 가열홈(80a)이 마련될 수 있다. 가열홈(80a)은 도 6에 도시된 바와 같이 가열탱크(80)의 바닥면에 홈형태로 형성되어 연소실(10)에서 제공되는 화기 및 열기가 유입되는 가열공간을 제공한다. 따라서, 가열탱크(80)는 가열홈(80a)에 의해 가열면적이 확장됨은 물론, 가열홈(80a)에 유입된 열기 및 화기의 배출이 지연됨에 따라 저수된 물이 신속하게 가열될 수 있다.

폐열회수관(90)은 도 6에 도시된 바와 같이 가열탱크(80)를 관통상태로 적어도 하나가 설치되어 연소실(10)로부터 배출되는 연기를 전술한 연기배출기(40)로 안내하며, 안내되는 연기에 포함된 폐열을 회수한다.

여기서, 폐열회수관(90)은 도 6에 도시된 바와 같이 포집후드(45)와 연소실(10)을 구성하는 방열탱크(30)의 연통공(31b)을 연통시키는 형태로 가열탱크(80)에 복수로 설치되어 연기를 포집후드(45)로 안내한다. 이때, 폐열회수관(90)은 방열탱크(30)로부터 연기와 함께 배출되는 연기의 잠열, 즉 폐열을 가열탱크(80)에 저수된 물에 전달한다.

따라서, 가열탱크(80)는 연소실(10)에서 제공되는 화기 및 열기에 의해 바닥면이 가열되는 동시에, 폐열회수관(90)을 통해 배출되는 폐열이 전달되어 저수된 물이 가열되므로 열손실이 감소되어 빠른 시간에 고온의 온수를 제공할 수 있다.

상기와 같은 구성요소를 포함하는 본 발명에 따른 고체연료용 히팅장치의 작용을 설명한다.

고체연료는 호퍼(51)에 저장된 상태로 배출구(51a)를 통해 이송관(52)으로 공급되며, 구동모터(56)의 구동에 의한 이송스크류(54)의 회전에 의해 강제로 이송되어 공급관(53)을 통해 연소실(10)로 공급된다.

이때, 구동모터(56)는 타이머(61)에서 설정된 시간 동안 컨트롤러(57)에 인가되는 역회전신호에 의해 이송스크류(54)를 역회전시켜서 고체연료를 후진시킨 후 정회전한다. 이에 따라, 고체연료는 이송스크류(54)의 역회전에 의해 걸림이나 막힘이 해제된 후, 구동모터(56)의 정회전에 의해 이송관(52)을 따라 공급관(53)으로 이송되어 연소실(10)로 공급된다.

한편, 이송스크류(54)는 구동모터(56)에 의해 정회전하면서 고체연료가 단부(54a)에 걸림에 따라 회전이 정지하게 된다. 이때, 감지부재(63)를 구성하는 홀센서(63b)는 회전축(55)과 함께 회전하는 마그네트(63a)를 통해 이송스크류(54)의 회전이 정지된 것을 감지하여 컨트롤러(57)에 역회전신호를 인가하여 구동모터(56) 및 이송스크류(54)를 역회전시킨다. 이에 따라, 고체연료는 역회전하는 이송스크류(54)에 의해 후진하면서 걸림이 해제된다.

다른 한편, 감지부재(63)를 구성하는 걸림스위치(63c)는 고체연료의 걸림이나 막힘에 의해 스위칭되면서 컨트롤러(57)에 역회전신호를 인가하여 구동모터(56) 및 이송스크류(54)의 역회전을 통해 고체연료를 후진시킴으로써 고체연료의 걸림이나 막힘을 해제시킨다.

또 다른 한편, 이송스크류(54)는 정회전이나 역회전 중 단부(54a)에 고체연료가 걸림에 따라 회전이 정지되면서 구동모터(56)의 회전력이 계속 작용하게 된다. 이때, 회전베어링(72)은 베어링하우징(72)의 내측에서 축방향과 상이한 방향으로 유동하면서 회전축(55)을 유동시키며, 이에 따라 이송스크류(54)는 단부(54a)가 유동하면서 고체연료의 걸림을 해제시킨다. 즉, 이송스크류(54)는 유동부재(70)에 의해 유동시 공간이 발생하여 고체연료의 걸림이 해제된다.

그리고, 고체연료는 공급관(53)을 통해 연소실(10)을 구성하는 연료받침대(10a)의 베이스판(11)에 적재된다. 이때, 고체연료는 공급관(53)에서 낙하하면서 분산돌기(15)에 충돌하여 분쇄된 상태로 베이스판(11)에 분산된다.

베이스판(11)은 분산된 상태로 적재된 연료가 방열탱크(30)의 하부에서 착화수단(39)에 의해 착화되어 연소된다. 이때, 베이스판(11)은 다공(11a)을 통해 유입되는 공기공급수단(38)의 공기를 통해 연료를 연소시키며, 공기공급수단(38)을 구성하는 송풍팬(38b)이 공기를 간헐적으로 공급함으로써 연료를 완전연소시킨다.

측벽(13)은 베이스판(11)에서 발생하는 화기 및 열기를 상부로 확산시키며, 통기공(13a)을 통해 화기 및 열기를 출입시키면서 연료를 연소시킨다. 이때, 통기공(13a)은 베이스판(11)의 원주방향으로 경사상태로 형성되므로 화기 및 열기에 와류를 일으키면서 출입시킨다. 따라서, 화기 및 열기는 배출시간이 지연되면서 미연소상태로 배출되는 연료를 완전연소시킨다.

한편, 베이스판(11)에서 발생하는 화기 및 열기는 공급관(53)을 통해 연료와 함께 공급되는 블로워(58)의 역풍에 의해 공급관(53)을 따라 역류하지 않는다.

지연부재(20)는 화기 및 열기를 반사갓(21)의 내주면에 반사시켜서 화기 및 열기에 와류를 형성하면서 배출공(21a)으로 배출시켜서 방열탱크(30)의 방열공간(33)에 고온의 열기를 제공한다. 따라서, 화기 및 열기는 반사갓(21)에 의해 배출시간이 지연되고, 와류를 형성하여 미연소상태로 배출되는 연료를 완전연소시킨다.

방열탱크(30)는 방열공간(33)으로 이동한 화기 및 열기를 덮개(31)의 돌출부(31a)를 통해 측방으로 반사하여 화기 및 열기에 와류를 일으키면서 덮개(31)의 연통공(31b)을 통해 배출한다.

또한, 방열탱크(30)는 연기배출기(40)를 구성하는 포집후드(45)를 통해 연기를 배출한다. 이때, 포집후드(45)는 덮개(31)의 연통공(31b)을 통해 배출된 연기를 후드본체(45a)에 설치된 우회날개(46) 및 배출댐퍼(48)를 통해 배출시간을 지연시키거나, 지연판(49)을 통해 연기의 이동을 가로막으면서 배출시간을 지연시킨다. 따라서, 연기에 포함된 잠열이 회수되어 방열탱크(30)의 상부에 전달된다.

한편, 연소실(10)과 연기배출기(40)의 사이에 가열탱크(80) 및 폐열회수관(90)이 마련된 경우, 가열탱크(80)는 유입관(81)을 통해 물이 유입되어 저수되며, 연소실(10)에서 제공된 화기 및 열기에 의해 바닥면이 가열되면서 저수된 물이 가열되어 배출관(82)을 통해 온수가 배출된다.

이때, 폐열회수관(90)은 연소실(10)로부터 배출된 연기를 포집후드(45)로 안내하면서 연기와 함께 배출되는 폐열을 회수하여 가열탱크(80)의 물을 가열한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 고체연료용 히팅장치는, 이송스크류(54)의 정회전에 의해 이동하는 고체연료가 이송스크류(54)의 단부(54a)에 걸린경우에도 신호발신기에 의해 컨트롤러(57)에 제공되는 역회전신호에 의해 구동모터(56)가 역회전하면서 이송스크류(54)를 역회전시키므로, 고체연료의 걸림이 용이하게 해제될 수 있어서 구동모터(56)의 내구성이 향상될 수 있으며, 고체연료를 막힘없이 연소실(10)로 공급할 수 있다.

특히, 신호발신기를 구성하는 타이머(61)를 통해 주기적으로 제공되는 역회전신호에 의해 이송스크류(54)의 회전방향이 교번적으로 전환되므로, 고체연료가 이송스크류(54)에 걸림이 없이 이송될 수 있다.

또한, 신호발신기가 회전축(55)의 회전상태나 고체연료의 걸림을 감지하는 감지부재(63)로 구성될 경우, 고체연료가 걸림을 감지하여 이송스크류(54)를 역회전시킬 수 있으므로 구동모터(56)의 과부하를 예방할 수 있다.

구체적으로, 감지부재(63)가 마그네트(63a) 및 홀센서(63b)로 구성되어 회전축(55)의 회전상태를 감지하므로 고체연료에 의해 이송스크류(54)가 회전이 정지된 경우, 즉시 이송스크류(54)를 역회전시켜서 고체연료의 걸림을 해제시킬 수 있다.

이와 달리, 감지부재(63)가 걸림스위치(63c)로 구성될 경우 이송관(52)의 내측에서 고체연료의 걸림이나 막힘을 신속하게 감지할 수 있다.

이에 더하여, 회전축(55)을 회전가능하게 고정하면서 축방향과 상이한 방향으로 유동시키는 유동부재(70)에 의해 이송스크류(54)가 유동하므로 이송스크류(54)의 단부(54a)에 걸린 고체연료의 걸림이 용이하게 해제될 수 있다.

그리고, 연료공급기(50)의 공급관(53)에 블로워(58)가 마련되어 연료와 함께 역풍을 연소실(10)에 공급하므로 공급된 역풍에 의해 화기 및 열기가 연료공급기(50)로 역류하지 않는다.

덧붙여, 연소실(10)의 내측에 마련된 분산돌기(15)가 연료를 분쇄된 상태로 분산시키므로 연료가 어느 한곳에 집중됨이 없이 분산되어 연소효율이 향상될 수 있다.

또한, 연기배출기(40)가 포집후드(45)로 구성될 경우 연기를 연소실(10)의 상부에 포집시켜 배출하므로 연기에 포함된 잠열을 연소실(10)의 상부에서 회수할 수 있으며, 연기배출기(40)가 연소실(10)에 직결되는 연통으로 구성될 경우 부피가 축소되므로 협소한 공간에 설치될 수 있다.

더욱이, 가열탱크(80)에 저수된 물이 연소실(10)에서 제공된 화기 및 열기에 의해 가열되는 동시에, 폐열회수관(90)을 통해 배출되는 연기에 포함된 잠열에 의해 가열되므로 연기배출기(40)로 배출되는 폐열을 회수할 수 있다.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

10 : 연소실 10a : 연료받침대
20 : 지연부재 30 : 방열탱크
40 : 연기배출기 50 : 연기배출기
51 : 호퍼 52 : 이송관
53 : 공급관 54 : 이송스크류
55 : 회전축 56 : 구동모터
57 : 컨트롤러 58 : 블로워
61 : 타이머 63 : 감지부재
63a : 마그네트 63b : 홀센서
63c : 걸림스위치 70 : 유동부재
80 : 가열탱크 90 : 폐열회수관

Claims (11)

1. 고체연료가 투입되어 연소되면서 화기 및 열기를 발생하는 연소실;
   상기 연소실의 내부에서 발생하는 연기를 상기 연소실의 외부로 안내하여 배출하는 연기배출기; 및
   상기 연기배출기가 마련된 상기 연소실의 일측에서 상기 연소실의 내부에 상기 고체연료를 공급하는 연료공급기;를 포함하며,
   상기 연료공급기는,
   상기 고체연료가 저장되는 저장공간이 마련되고, 상기 저장공간의 일측에 배출구가 마련되어 상기 배출구로 상기 고체연료를 배출하는 호퍼;
   상기 호퍼의 배출구에 착탈가능하게 결합되어 상기 호퍼와 상기 연소실을 연통시키면서 상기 고체연료가 이송되는 이송로를 제공하는 이송관;
   상기 이송관이 일측에 착탈가능하게 결합되고, 타측이 상기 연소실에 결합되어 상기 연소실로 상기 고체연료를 공급하는 공급관;
   상기 이송관에 내장된 상태로 회전하면서 상기 고체연료를 상기 연소실로 이송시키는 이송스크류;
   상기 이송스크류의 일단부에 일체적으로 고정되면서 상기 이송관의 일측에 회전가능하게 지지되어 상기 이송스크류에 회전력을 전달하는 회전축;
   상기 회전축의 단부에 착탈가능하게 고정되어 상기 이송스크류를 회전시키는 구동모터;
   상기 구동모터에 전원을 공급하여 상기 이송스크류의 구동을 제어하는 컨트롤러;
   상기 구동모터가 역회전하도록 상기 컨트롤러에 역회전신호를 제공하여 상기 고체연료가 상기 이송스크류의 단부에 걸리는 것을 방지하는 신호발신기;를 포함하고,
   상기 연료공급기는,
   상기 회전축을 상기 이송관에 회전가능하게 지지하면서 상기 회전축을 유동가능한 상태로 회전시켜서 상기 이송스크류를 유동시키는 유동부재;를 더 포함하며,
   상기 유동부재는,
   상기 이송관의 일측에 일제적으로 고정되어 지지력을 제공하는 베어링하우징; 및
   상기 베어링하우징에 외륜이 내장된 상태로 상기 회전축의 단부에 내륜이 고정되어 상기 회전축을 회전가능하게 지지하며, 상기 외륜이 상기 베어링하우징의 내측에서 축방향과 상이한 방향으로 유동하거나 상기 내륜이 상기 외륜의 내측에서 축방향과 상이한 방향으로 유동하면서 상기 회전축의 유동을 허용하는 회전베어링;을 포함하는 고체연료용 히팅장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 신호발신기는,
   상기 컨트롤러에 설정된 시간동안 간헐적으로 상기 역회전신호를 제공하여 상기 구동모터의 회전방향을 교번적으로 전환시킴으로써, 상기 이송스크류를 설정된 시간동안 역회전시키거나 정회전시키는 타이머인 것을 특징으로 하는 고체연료용 히팅장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 신호발신기는,
   상기 구동모터의 구동에 의해 회전하는 상기 회전축의 회전상태를 감지하거나 상기 이송관에 내장된 상태로 상기 이송스크류에 의해 이송되는 상기 고체연료의 걸림을 감지하여 상기 컨트롤러에 상기 역회전신호를 제공하는 감지부재인 것을 특징으로 하는 고체연료용 히팅장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 감지부재는,
   상기 회전축이나 상기 구동모터의 축에 부착되어 상기 이송스크류와 함께 회전하는 마그네트; 및
   상기 마그네트의 회전을 감지하여 상기 컨트롤러에 상기 역회전신호를 인가하는 홀센서;를 포함하는 고체연료용 히팅장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 감지부재는,
   상기 이송스크류에 인접된 상태로 상기 이송스크류가 내장된 상기 이송관에 마련되고, 상기 고체연료의 걸림에 의해 스위칭되면서 상기 컨트롤러로 상기 역회전신호를 인가하는 걸림스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 고체연료용 히팅장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서, 상기 연료공급기는,
   상기 공급관의 일측에 설치되어 간헐적으로 작동하고, 상기 연소실로 공급되는 상기 고체연료와 함께 역풍을 간헐적으로 공급하여 상기 연소실에서 발생한 화기 및 열기가 상기 고체연료를 따라 상기 공급관으로 역류하는 것을 방지하는 블로워;를 더 포함하는 고체연료용 히팅장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 연소실의 내측에 돌출상태로 마련되어 상기 연소실로 투입되는 상기 고체연료에 충돌하면서 상기 고체연료를 분쇄된 상태로 상기 연소실의 내부에 분산시키는 분산돌기;를 더 포함하는 고체연료용 히팅장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 연기배출기는,
    상기 연소실에서 발생되는 연기를 상기 연소실의 상부에서 포집하여 상기 연소실의 외부로 배출하는 포집후드 또는 상기 연소실에 직결되는 연통 중 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 고체연료용 히팅장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소실의 상부에 설치되고, 물이 유입되거나 배출되는 유입관 및 배출관이 마련되어 상기 유입관으로 유입된 물이 내부에 저수되며, 저수된 물이 상기 연소실에서 제공된 화기 및 열기에 의해 가열되는 가열탱크; 및
    상기 가열탱크를 관통상태로 설치되어 상기 연소실에서 발생하는 연기를 상기 연기배출기로 안내하며, 안내되는 상기 연기와 함께 배출되는 폐열을 회수하여 상기 가열탱크에 저수된 물을 가열하는 폐열회수관;을 더 포함하는 고체연료용 히팅장치.

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