KR101390953B1 - 펠릿 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펠릿 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펠릿 연료의 공급을 일정하게 함과 동시에 펠릿 연료의 연소시 발생하는 유해가스 및 연기 등이 연료가 공급되는 연료공급부로 역류하도록 하여 주변을 오염시키는 것을 방지할 수 있도록 한 펠릿 보일러에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내측에 연소실이 구비되고, 일측부에 연통이 설치된 본체로 이루어진 펠릿 보일러에 있어서, 본체의 상부에 설치되어 펠릿 연료가 저장되는 연료저장부와, 상기 연료저장부의 하부에 설치되어 펠릿연료를 본체의 연소실로 공급하는 연료공급부와, 상기 연료공급부로부터 공급되는 펠릿 연료를 연소실로 가이드하는 연료가이드부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

펠릿 보일러{Pellet boiler}

본 발명은 펠릿 보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펠릿 연료의 공급을 일정하게 함과 동시에 펠릿 연료의 연소시 발생하는 유해가스 및 연기 등이 연료가 공급되는 연료공급부로 역류하도록 하여 주변을 오염시키는 것을 방지할 수 있도록 한 펠릿 보일러에 관한 것이다.

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

그러나, 이러한 기름보일러나, 가스보일러를 사용하기에는 기름이나 가스 등의 연료비 증가로 인해 경제적인 어려움이 있었으며, 특히 사정이 여의치 않은 농촌이나 산간벽지 등에서는 연료비에 따른 경제적 문제는 물론 그 설치 및 운용 역시 어려운 실정이 있다.

더욱이, 기름보일러나 가스보일러에 사용되는 화석 연료는 연소시 발생하는 배기가스나 유류 저장탱크 등에서 자연 증발되는 가스로 인해 대기오염을 포함한 지구 환경오염의 중요한 원인 물질로서 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 증가하고 있다.

이러한 펠릿 연료를 이용한 보일러로 대한민국 실용신안등록 제20-446832호 "목재 펠릿 보일러"가 개시되어 있다.

그러나, 실용신안 등록 제20-446832호는 저장부에서 연소실로 펠릿을 이송시키는 펠릿공급부가 이송스크류에 의해 이송 공급되도록 구성되어 이송스크류를 따라 펠릿이 이송하는 과정에서 이송스크류에 부딪혀 펠릿이 깨지는 문제점이 있었다.

따라서, 깨진 펠릿이 연소실로 공급되게 되면 펠릿의 연소가 빠른 시간에 이루어져 연소공급량이 많아질 뿐만 아니라 이에 따른 연료비도 많이 소요됨은 물론 예상치의 발열량을 추정하지 못해 보일러의 온도 조절이 어렵게 되는 문제점이 있었다.

또한, 보일러의 연소실로 공급된 펠릿 연료가 연소되면서 발생하는 연기 및 유해 가스가 보일러의 본체에 구비된 연통을 통하여 외부로 배출될 뿐만 아니라 연기 및 유해가스가 연료를 공급하는 연료 공급부로 역류하여 보일러가 설치된 실내 공간을 오염시키게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 모터의 작동에 의해 캠이 회전하면서 작동부재가 직선운동으로 전환되어 연료저장통에 저장된 연료를 연소실로 공급함으로써, 펠릿연료를 연소실로 공급하는 과정에서 펠릿 연료가 깨지는 것을 방지하여 연료의 손실을 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

그리고, 연료공급관에는 연통과 연계되는 연결관을 구비함으로써, 연소실에서 발생한 연기 및 유해가스가 연료공급관을 통하여 역류시 이 연결관을 통하여 연통으로 안내하여 외부로 배출되도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 연료공급관에는 일방향으로 개방되는 역류방지밸브를 구비함으로써, 연료는 용이하게 연소실로 공급함과 동시에 연소실에서 발생한 연기 및 유해가스는 연료공급부로 역류하는 것을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

그리고, 연료공급관과 연통의 사이에 구비된 연결관은 주름관 형상으로 형성되어 연료공급부에서 연료를 공급할 때 발생하는 진동 등이 연통으로 전달되는 것을 차단하게 되어 연통의 연결부 등이 분리되는 등의 보일러 부품이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 펠릿 연료를 가이드하여 연소실로 공급하는 가이드관의 내측에 나선형 가이드를 형성함으로써, 가이드관을 통과하는 연료가 이 나선형 가이드를 따라 선회하면서 이동하게 되어 연소실로 급격하게 공급되는 것을 방지하여 연소실의 불티 등이 주변으로 튀는 것을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내측에 연소실이 구비되고, 일측부에 연통이 설치된 본체로 이루어진 펠릿 보일러에 있어서, 본체의 상부에 설치되어 펠릿 연료가 저장되는 연료저장부와, 상기 연료저장부의 하부에 설치되어 펠릿연료를 본체의 연소실로 공급하는 연료공급부와, 상기 연료공급부로부터 공급되는 펠릿 연료를 연소실로 가이드하는 연료가이드부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 연료공급부는 원통 형상으로 형성되어 외주면에 연료저장부의 연료저장통하부에 형성된 배출구에 연통되게 연료공급관이 구비되고, 상기 연료공급관의 내측에 설치되는 작동부재가 구비되며, 상기 작동부재와 연결바에 의해 연결되는 캠과, 상기 캠을 회전시키는 모터가 구비된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 연료공급관의 일측 끝단부에는 역류방지밸브가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연료가이드부는 연료공급부의 연료공급관의 일측부에 연통되게 결합 고정되고, 타측부는 본체의 내측에 구비된 연소실에 위치되는 연료가이드관이 구비되고, 이 연료가이드관의 내주면에는 나선형 가이드가 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 역류방지밸브가 구비된 연료공급관의 일측부와 연료가이드부의 연료가이드관과 서로 연통되게 결합되고, 타측부는 연통에 결합되는 연결관이 구비되되, 이 연결관의 중앙부에는 주름구간이 형성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명은 모터의 작동에 의해 캠이 회전하면서 작동부재가 직선운동으로 전환되어 연료저장통에 저장된 연료를 연소실로 공급함으로써, 펠릿연료를 연소실로 공급하는 과정에서 펠릿 연료가 깨지는 것을 방지하여 연료의 손실을 줄일 수 있도록 하는 효과가 있다.

그리고, 연료공급관에는 연통과 연계되는 연결관을 구비함으로써, 연소실에서 발생한 연기 및 유해가스가 연료공급관을 통하여 역류시 이 연결관을 통하여 연통으로 안내하여 외부로 배출되도록 하는 효과가 있다.

또한, 연료공급관에는 일방향으로 개방되는 역류방지밸브를 구비함으로써, 연료는 용이하게 연소실로 공급함과 동시에 연소실에서 발생한 연기 및 유해가스는 연료공급부로 역류하는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

그리고, 연료공급관과 연통의 사이에 구비된 연결관은 주름관 형상으로 형성되어 연료공급부에서 연료를 공급할 때 발생하는 진동 등이 연통으로 전달되는 것을 차단하게 되어 연통의 연결부 등이 분리되는 등의 보일러 부품이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 펠릿 연료를 가이드하여 연소실로 공급하는 가이드관의 내측에 나선형 가이드를 형성함으로써, 가이드관을 통과하는 연료가 이 나선형 가이드를 따라 선회하면서 이동하게 되어 연소실로 급격하게 공급되는 것을 방지하여 연소실의 불티 등이 주변으로 튀는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 펠릿 보일러를 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 연료공급부를 보인 확대도.
도 3은 본 발명의 연료가이드부를 보인 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 펠릿 보일러에 대한 작용관계를 보인 것으로, 작동부재가 전진한 상태를 보인 도면.
도 5는 본 발명에 따른 펠릿 보일러에 대한 작용관계를 보인 것으로, 작동부재가 원상복귀한 상태를 보인 도면.
도 6은 본 발명에 따른 펠릿 보일러에 대한 작용관계를 보인 것으로, 연소실에서 발생한 연기 및 유해가스의 배출 상태를 보인 도면.

이하, 본 발명에 따른 펠릿 보일러에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 펠릿 보일러를 보인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 연료공급부를 보인 확대도이고, 도 3은 본 발명의 연료가이드부를 보인 확대도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 펠릿 보일러(100)는 내측에 연소실(112)이 구비되고, 이 연소실(112)에서 발생하는 연기 및 유해가스를 외부로 배출시키는 연통(115)이 구비된 통상의 본체(110)가 구비된다.

여기서, 상기 펠릿 보일러의(100) 본체(110)는 통상적인 구성으로 이루어진 것으로, 여기에서는 본체(110)에 대한 구체적인 구성 설명은 생략한다.

그리고, 상기 본체(110)의 상부에 설치되어 펠릿연료가 저장되는 연료저장부(210)가 구비된다.

여기서, 상기 연료저장부(210)는 내측에 펠릿연료가 수용되는 수용공간(214)이 형성되고, 이 수용공간(214)과 연통되게 하부에는 펠릿연료가 배출되는 배출구(216)가 형성된 연료저장통(212)이 구비된다.

또한, 상기 연료저장통(212)의 배출구(216)로 배출된 펠릿연료를 본체(110)의 내측에 구비된 연소실(112)로 공급하는 연료공급부(310)가 구비된다.

여기서, 상기 연료공급부(310)는 원통 형상으로 형성되어 상단 측부에 연료저장통(212)의 하부에 형성된 배출구(216)가 내측과 연통되게 결합 고정되는 연료공급관(312)이 구비된다.

나아가, 상기 연료공급관(312)의 내측에서 슬라이드 동작을 수행할 수 있도록 작동부재(314)가 구비되고, 이 작동부재(314)의 일측부에는 회동되게 일측부가 힌지 등 고정수단에 의해 고정되는 연결바(316)가 구비된다.

이때, 상기 작동부재(314)는 연료저장통(212)의 배출구(216) 후부에 위치되게 설치되어 배출구(216)를 통하여 배출된 펠릿연료를 작동부재(314)가 전진하면서 밀어 이동시키게 된다.

아울러, 상기 작동부재(314)에 결합된 연결바(316)의 타측부에는 회동 가능하게 힌지 등 고정수단에 의해 고정되는 캠(318)이 구비되고, 이 캠(318)은 모터축에 결속 고정되어 회전시키는 모터(320)가 구비된다.

이때, 상기 캠(318)에 힌지 등 고정수단에 의해 고정되는 연결바(316)는 캠(318)의 일측에 편심되게 힌지 등 고정수단에 의해 고정되어 캠(318)의 회전시 연결바가 직선왕복운동을 수행하게 된다.

따라서, 상기 모터(320)의 작동에 의해 캠(318)이 회전하고, 이 캠(318)의 회전에 의해 캠(318)에 고정된 연결바(316)가 캠(318)의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환시키게 되고, 캠(318)의 회전이 직선운동으로 변환된 상태에서 연결바(316)의 타측부에 결합된 작동부재(314)가 연료공급관(312)의 내측에서 슬라이드 왕복동작을 수행하게 된다.

한편, 상기 연료공급관(312)의 일측부, 즉 모터(320)가 구비된 타측부의 연료공급관(312)에는 역류방지밸브(330)가 구비된다.

그리고, 상기 연료공급관(312)의 일측부, 즉 모터(320)가 설치된 타측부에는 본체(110)의 내측에 구비된 연소실(112)로 펠릿연료를 공급 가이드하는 연료가이드부(410)가 구비된다.

여기서, 상기 연료가이드부(410)는 연료공급관(312)과 연통되게 설치되고, 내주면에는 나선형 가이드(414)가 형성된 연료가드관(412)이 구비된다.

따라서, 상기 연료공급관(312)을 통하여 연료가이드관(412)으로 투입된 펠릿연료는 연료가이드관(412)의 내측부에 형성된 나선형 가이드(414)에 의해 선회회면서 하부로 이동하여 급속도로 연소실(112)로 펠릿연료가 공급되는 것을 방지하여 연소실(112)의 불티가 튀는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 본체(110)의 연소실(112)에서 발생하는 연기 및 유해가스를 외부로 배출시키는 연통(114)에 일측부가 결합 고정되고, 타측부는 연료공급관(312)에 결합 고정되는 연결관(510)이 구비된다.

이때, 상기 연결관(510)은 연료공급관(312)과 연료가이드관(412)의 교차점에 "T"자 형상의 연결결속관(340)에 의해 서로 연결 고정되고, 연결관(510)의 타측부는 "Y"자 형상의 연결결속관(514)에 의해 연통(114)과 연결되게 된다.

나아가, 상기 연결관(510)의 소정위치에는 자바라 형상의 주름구간(512)이 형성되게 된다.

따라서, 상기 본체(110)의 내측에 구비된 연소실(112)에서 펠릿연료의 연소시 발생하는 연기 및 유해가스는 본체(110)에 구비된 연통(114)을 통하여 외부로 배출되고, 이 연통(114)을 통하여 배출되지 않은 일부 연기 및 유해가스는 연료가이드관(412)을 역류하여 연료공급부(310)로 이동하게 되고,이 연료공급부(310)로 이동하는 연기는 역류방지밸브(330)에 의해 연료저장통(212) 방향으로 역류하지 않고 연결관(510)을 통하여 연통(114)으로 이동하여 외부로 배출되게 되어 실내의 공기오염을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 펠릿 보일러에 대한 작용관계를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 펠릿 보일러에 대한 작용관계를 보인 것으로, 작동부재가 전진한 상태를 보인 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 펠릿 보일러에 대한 작용관계를 보인 것으로, 작동부재가 원상복귀한 상태를 보인 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 펠릿 보일러에 대한 작용관계를 보인 것으로, 연소실에서 발생한 연기 및 유해가스의 배출 상태를 보인 도면이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 펠릿 보일러(100)는 먼저, 상기 연료저장통(212)으로 펠릿연료를 투입하게 되면 연료저장통(212)의 하부에 형성된 배출구(216)를 통하여 연료공급관(312)의 내측으로 배출되게 된다.

이 상태에서 모터(320)에 전원을 인가시키게 되면 이 모터(320)가 작동하면서 모터축이 회전하게 되고, 이 모터축의 회전에 의해 모터축에 결합 고정된 캠(318)이 회전을 하게 된다.

이렇게, 상기 캠(318)이 회전을 하게 되면 캠(318)에 편심되게 일측에 힌지 등 고정수단에 의해 고정된 연결바(316)가 캠(318)의 회전운동을 직선왕복운동으로 변환시켜 연결바(316)에 연결된 작동부재(314)가 연료공급관(312)의 내측에서 직선왕복운동을 수행하게 된다.

이와 같이 상기 작동부재(314)가 연료공급관(312)의 내측에서 직선왕복운동을 함에 따라 연료저장통(212)의 배출구(216)를 통하여 배출되어 연료공급관(312)의 내측에 쌓인 펠릿연료를 밀어주어 연소실(112)로 공급함과 동시에 작동부재(314)가 전진시 연료저장통(212)의 배출구(216)를 차단되어 연료저장통(212)의 펠릿연료가 더 이상 연료공급관(312)으로 공급되지 않게 된다.

즉, 상기 연료저장통(212)의 배출구(216)를 통하여 배출된 펠릿연료는 연료공급관(312)의 내측에 쌓이게 되고, 이 연료공급관(312)에 쌓인 펠릿연료는 작동부재(314)가 연료공급관(312)의 일측으로 전진하는 과정에서 연료공급관(312)의 내측에 쌓인 펠릿연료를 밀어 연료가이드관(412)으로 투입시키고, 작동부재(314)는 원상복귀된다.

이때, 상기 작동부재(314)의 전진시 연료공급관(312)의 일측에 구비된 역류방지밸브(330)는 작동부재(314)의 전진에 의해 열리게 되고, 작동부재(314)가 원상복귀하게 되면 역류방지밸브(330)는 자동으로 연료공급관(312)의 일측부를 차단하게 된다.

이렇게, 상기 작동부재(314)의 직선왕복운동에 의해 펠릿연료가 연료가이드관(412)으로 투입되게 되면 이 펠릿연료는 연료가이드관(412)의 내측부에 구비된 나선형 가이드(414)에 의해 서서히 나선형 가이드(414)를 따라 선회하면서 하강하여 연소실(112)로 공급되게 된다.

따라서, 상기 연료가이드관(412)의 내측에 구비된 나선형 가이드(414)를 따라 펠릿연료가 서서히 선회하면서 연소실(112)로 공급됨으로써, 연소실(112)에서 연소되는 불꽃 등이 튀는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 연료저장통(212)에 저장된 펠릿연료가 직접 연소실(112)로 공급되지 않고, 연료공급부(310)의 캠(318)의 회전운동을 작동부재(314)가 직선왕복운동으로 변환되면서 펠릿연료를 연소실(112)로 공급되도록 함으로서, 모터(320)의 작동 시간, 즉 제어부(미도시)의 시간 설정 등을 하게 되면 이 제어부의 제어에 의해 일정한 시간마다 작동부재(314)를 작동시켜 원하는 양의 펠릿연료를 연소실(112)로 공급할 수 있게 된다.

따라서, 상기 연료공급관(312)의 내측에서 펠릿연료를 작동부재(314)가 밀어주는 방식으로 연소실(112)로 펠릿연료를 공급하게 되어 펠릿연료가 깨지는 등의 현상이 발생하지 않게 된다.

그리고, 상기 본체(110)의 내측에 구비된 연소실(112)에서 펠릿연료의 연소시 발생하는 연기 및 유해가스는 본체(110)에 구비된 연통(114)을 통하여 건물의 외측으로 일부는 배출되게 되고, 연소실(112)에서 발생한 연기 및 유해가스의 일부는 연통(114)으로 배출되지 않고 연료가이드관(412)을 통하여 역류하게 된다.

이렇게, 상기 연료가이드관(412)으로 역류하는 연기 및 유해가스는 연료공급관(312)에 구비된 역류방지밸브(330)에 의해 연료저장통(212) 방향으로 이동하지 못하고 연결관(510)을 통하여 연통(114)으로 이동하게 되고, 이 연통(114)으로 이동한 연기를 외부로 배출되게 된다.

이때, 상기 연통(114)에 "Y"자 형상으로 형성된 연결결속관(514)을 이용하여 연결관(510)을 결합시켜 연통(114)을 통하여 배출되는 연기 및 유해가스가 이 연결관(510)으로 역류하지 않고 연통(114)을 통하여 외부로 배출됨과 동시에 연결관(510)을 통하여 연료가이드관(412)을 통하여 연료공급부(310)로 역류한 연기 및 유해가스는 연통(114)으로 배출되는 연기 및 유해가스의 유속에 의해 흡입되어 용이하게 연결관(510)을 통하여 연통(114)으로 연기 및 유해가스가 이동하여 외부로 배출되게 된다.

따라서, 상기 연소실(112)에서 연소시 발생하는 연기 및 유해가스가 연료가이드부 (410)및 연료공급부(310)로 역류하여 실내로 누설되어 실내를 오염시키는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명에 따른 펠릿 보일러에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

100 : 페릿 보일러 110 : 본체
112 : 연소실 114 : 연통
210 : 연료저장부 212 : 연료저장통
214 : 수용공간 216 : 배출구
312 : 연료공급관 314 : 작동부재
316 : 연결바 318 : 캠
320 : 모터 330 : 역류방지밸브
340 : 연결결속관 410 : 연료가이드부
412 : 연료가이드관 414 : 나선형 가이드
510 : 연결관 512 : 주름구간
514 : 연결결속관

Claims (5)

1. 내측에 연소실이 구비되고, 일측부에 연통이 설치된 본체로 이루어진 펠릿 보일러에 있어서,
   본체의 상부에 설치되어 펠릿 연료가 저장되는 연료저장부와,
   상기 연료저장부의 하부에 설치되어 펠릿연료를 본체의 연소실로 공급하는 연료공급부와,
   상기 연료공급부로부터 공급되는 펠릿 연료를 연소실로 가이드하는 연료가이드부로 이루어지되,
   상기 연료가이드부는 연료공급부의 연료공급관의 일측부에 연통되게 결합 고정되고, 타측부는 본체의 내측에 구비된 연소실에 위치되는 연료가이드관이 구비되고, 이 연료가이드관의 내주면에는 나선형 가이드가 형성되고,
   상기 연료공급부는 원통 형상으로 형성되어 외주면에 연료저장부의 연료저장통하부에 형성된 배출구에 연통되게 연료공급관이 구비되고, 상기 연료공급관의 일측 끝단부에는 역류방지밸브가 구비되며, 상기 역류방지밸브가 구비된 연료공급관의 일측부와 연료가이드부의 연료가이드관과 서로 연통되게 결합되고, 타측부는 연통에 결합되는 연결관이 구비되는 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 연료공급관의 내측에 설치되는 작동부재가 구비되며,
   상기 작동부재와 연결바에 의해 연결되는 캠과,
   상기 캠을 회전시키는 모터가 구비된 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결관의 중앙부에는 주름구간이 형성된 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러.

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