KR101460187B1 - 고효율 버너 - Google Patents

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KR101460187B1
KR101460187B1 KR1020130105184A KR20130105184A KR101460187B1 KR 101460187 B1 KR101460187 B1 KR 101460187B1 KR 1020130105184 A KR1020130105184 A KR 1020130105184A KR 20130105184 A KR20130105184 A KR 20130105184A KR 101460187 B1 KR101460187 B1 KR 101460187B1
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김주섭
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(주) 에코프론트
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Abstract

본 발명은 연료의 불완전 연소를 최소화시켜 연소 효율, 및 가열 성능을 높이고, 입자가 작은 고체 연료를 효율적으로 연소시킬 수 있는 고효율 버너를 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 고효율 버너는, 고체 연료를 연소하기 위한 버너에 있어서, 관형상의 연소실; 상기 연소실을 감싸도록, 상기 연소실 외측으로 소정 간격 이격되는 몸체; 연료 공급관을 가지고, 상기 연소실 내부에 상기 고체 연료를 공급할 수 있도록, 상기 연소실에 연결되는 연료 공급부; 상기 연소실 상부에 연결되어 배기 가스를 배출할 수 있는 가스 배출관; 및 상기 연소실 하부를 막도록 상기 연소실 하부에 회전 가능하도록 결합되고, 상기 연소실 내부에 외기가 공급될 수 있도록 공기 유동로가 형성되는 배출 롤러를 포함할 수 있다.

Description

고효율 버너{HIGH EFFICIENCY BURNER}
본 발명은, 고효율 버너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보일러 등을 가열하기 위한 고효율 버너에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 보일러는 산업용 보일러에서부터 가정용 보일러에 이르기까지 다양한 구조가 존재한다. 일반적으로 가정용 보일러는 동절기나 이른 봄 또는 늦가을과 같이 기온이 낮은 계절에 실내공간을 쾌적하고 따뜻하게 난방시키기 위한 난방수단으로서, 밀폐된 용기 내의 물이나 열매체를 버너의 연소열 등의 열원에 의해 가열시켜 가열된 물 또는 증기와 같은 열매체가 난방라인으로 순환되면서 실내공간을 난방시키게 된다.
버너를 위한 연료로는 기름이나 가스, 고체 연료 등이 사용될 수 있는데, 이 중에서 특히 입자가 작은 펠릿 등과 같은 고체 연료의 경우에 대용량의 버너에 적용하기 쉽지 않다.
도 1은 종래 기술에 따른 버너의 구조를 나타내는 도면으로서, 원통형의 연소실(10) 일측에 연료 공급관(40)이 구성되고, 연료 공급관(40)을 통하여 연소실(10) 내부로 공급되는 고체 연료는 연소실(10) 하부로부터 적층되어 쌓인다. 연소실(10) 하단에는 연소된 재가 배출될 수 있는 배출구(30)가 형성되고, 연소실(10) 상부에는 연소되는 고체 연료로부터 발생하는 배기가스가 배출될 수 있는 배기구(20)가 형성된다. 연소실(10)에는 연소실(10)과 연결되는 송풍부(50)로부터 외기가 공급될 수 있고, 배기구(20)를 통하여 배출되는 고온의 배기가스는 보일러 등에 사용될 수 있다. 또한, 배출구(30)에는 배출 롤러(60)가 회전 가능하도록 결합되고, 연소된 재는 배출 롤러(60)의 회전에 의해 연소실(10)로부터 배출될 수 있다.
하지만, 종래의 버너에 따르면, 적층되는 고체 연료 사이의 공간이 적어 고체 연료 더미와 공기 사이에 충분한 접촉이 이루어지지 않으므로, 고체 연료의 불완전 연소가 발생하고 연소 효율과 가열 성능이 저하된다. 즉, 고체 연료 더미의 상부와 측부로만 공기가 공급되고, 고체 연료의 하부로는 공기가 공급되지 못하므로 연소 효율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 연소실이 일체형으로 이루어지므로, 연소실이 손상되는 경우에 수리가 매우 어렵고, 일부만 손상되는 경우에도 전체를 교체해야하는 등, 유지 보수 비용이 높은 단점이 있다.
본 발명은 고체 연료와 공기의 접촉을 최대화하여 효과적으로 연소시키고, 불완전 연소를 최소화함으로써 연소 효율, 및 가열 성능을 높일 수 있는 고효율 버너를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 유지 보수가 용이한 고효율 버너를 제공함에 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 고효율 버너는, 고체 연료를 연소하기 위한 버너에 있어서, 관형상의 연소실; 연료 공급관을 가지고, 상기 연소실 내부에 상기 고체 연료를 공급할 수 있도록, 상기 연소실에 연결되는 연료 공급부; 상기 연소실 상부에 연결되어 배기 가스를 배출할 수 있는 가스 배출관; 및 상기 연소실 하부를 막도록 상기 연소실 하부에 회전 가능하도록 결합되고, 상기 연소실 내부에 외기가 공급될 수 있도록 공기 유동로가 형성되는 배출 롤러를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 연소실 하부에 회전 가능하도록 결합되는 구동축; 및 링형상을 가지고, 외주연에 요철이 형성되는 기어 형상의 복수의 요철링을 더 포함하고, 상기 요철링은 상기 구동축에 끼움 결합되고, 상기 구동축의 회전에 의해 상기 재가 상기 연소실로부터 배출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 연소실 하부에 회전 가능하도록 결합되는 구동축; 및 내부가 비고 양단이 폐쇄되며 외면에 톱니 형상으로 요철이 형성되어 상기 구동축에 결합되는 원통 형상의 할로우관을 더 포함하고, 상기 할로우관에는 공기가 유동할 수 있도록 복수의 공기 공급구가 관통 형성되고, 상기 구동축의 회전에 의해 상기 재가 상기 연소실로부터 배출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 연소실 하부에 회전 가능하도록 결합되는 구동축; 및 원통 형상을 가지고, 톱니 형상으로 요철이 형성되도록 외면에 돌출빔이 결합되며, 상기 구동축에 결합되는 구동관을 더 포함하고, 상기 돌출빔에는 양측이 서로 통하도록 복수의 공기 유동구가 형성되고, 상기 구동축의 회전에 의해 상기 재가 상기 연소실로부터 배출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 연소실의 하부에 배치되고, 하부의 직경이 상부의 직경보다 작도록 하부가 절단되는 콘 형상을 가지며, 내부에 상기 고체 연료가 적층될 수 있는 분리부를 더 포함하고, 상기 분리부는, 상기 분리부가 상하로 복수로 절개되어 형성되는 분리 블럭을 포함하며, 상기 분리 블럭의 절개면에는, 상기 분리 블럭의 내외면 측의 서로 통하도록 복수의 요부가 함몰 형성되어 톱니 형상을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 고효율 버너는, 연료와 공기의 접촉을 최대화하여 불완전 연소를 최소화시킬 수 있으므로, 연소 효율, 및 가열 성능을 극대화할 수 있고, 온실 가스의 배출을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 버너의 구조를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 버너의 측면도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 버너의 내부를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 버너의 분리부를 나타내는 도면,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 버너의 분리 블럭을 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 버너의 배출 롤러를 나타내는 도면,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 버너의 배출 롤러를 나타내는 도면, 및
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고효율 버너의 배출 롤러를 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 버너의 측면도, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 버너의 내부를 나타내는 도면, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 버너의 분리부를 나타내는 도면, 도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 버너의 분리 블럭을 나타내는 도면, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 버너의 배출 롤러를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 고효율 버너는 연소실(100), 분리부(200), 및 배출 롤러(400)를 포함한다.
연소실(100)은 관형상을 가지고, 연소실(100)의 외측에는 몸체(110)가 연소실(100)을 감싸도록 구성된다. 연소실(100)의 상부에는 연소실(100) 내부와 서로 통하도록 가스 배출관(120)이 연결되는데, 연소실(100) 등에는 고온에 견딜 수 있도록 부분적으로 내화재가 구성될 수 있다.
몸체(110)는 송풍부(미도시)에 연결되고, 연소실(100)에는 복수의 관통공이 형성되며, 송풍부로부터 이송되는 외기가 몸체에 관통되어 형성되는 송풍로를 지나연소실(100)의 관통공을 통하여 연소실(100) 내부로 공급될 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 관통공은 고체 연료가 통과할 수 없는 지름을 가지는 것이 바람직하다.
연료 공급관(300)은 연소실(100) 내부로 고체 연료를 공급하기 위한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 연료 공급관(300)의 내부에는 스크류(미도시)가 구성되어 고체 연료를 공급할 수 있다. 또한, 연료 공급관(300)의 일측에는 연료 감지 센서(미도시)가 구비되어 고체 연료의 투입 여부, 및 투입량을 감지할 수 있다.
분리부(200)는 연소실(100) 하부 내측에 배치되는데, 하부가 절단되는 콘(Cone) 형상을 가지고, 상부의 직경이 하부의 직경보다 크도록 형성된다. 분리부(200)는 복수로 절개되어 절개된 각각은 분리 블럭(210)으로서 구성되는데, 각각의 절개면에는 톱니 형상을 가지도록 복수의 요부(211)가 함몰형성되고, 요부(211)에 의해 분리부(200)의 내측과 외측이 서로 통할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 분리부(200)의 내측과 외측이 서로 통하도록 분리 블럭(210)에 관통공이 함께 형성되거나, 요부(211)가 형성되지 않고 관통공만 형성될 수 있다.
요부(211)는 분리부(200)의 외측으로부터 내측으로 소정 각도를 가지고 하부로 기울어지도록 형성되는데, 이는 분리부(200) 내부의 고체 연료, 및 분진 등이 요부(211)를 통하여 분리부(200) 외부로 배출되는 것을 방지하기 위한 것이며, 요부(211)의 형성 각도는 필요에 따라 변경될 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 요부(211)는 수평으로 형성될 수도 있다.
한편, 분리 블럭(210)의 두께, 즉 분리 블럭(210)의 내면과 외면 사이의 두께는 분리 블럭(210)의 하부로 갈수록 두꺼워지는데, 이는 연소 시에 분리부(200)의 하부가 상부보다 더한 고온에 노출되므로, 이로 인한 분리부(200)의 손상을 방지하기 위한 것이다. 하지만, 연소 처리량에 따라 심한 고온에 노출되지 않는 경우에는 분리 블럭(210)의 두께를 일정하게 형성하는 것도 가능하다.
연소실(100)의 하단에는 배출 롤러(400)가 구성되는데, 배출 롤러(400)의 정지 시에는 재의 배출이 차단되고, 배출 롤러(400)의 회전 시에는 재가 배출됨으로써 재의 배출이 조절될 수 있다. 또한, 몸체(110)의 하부에는 배출부(130)가 연결되어 배출 롤러(400)를 통하여 배출되는 연소된 재나 이물질, 및 분진 등을 배출시킬 수 있고, 연소실(100) 하부에는 점화부가 구성되어 고체 연료를 점화시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 외면에 요철이 형성되는 기어 형상의 요철링(420)이 구동축(410)에 복수로 결합되는데, 이웃하는 요철링(420) 사이의 요철이 엇갈리도록 배치되거나, 도 8과 같이 부분적으로 소정 개수의 요철링(420)끼리 열을 이루도록 배치될 수 있다. 따라서, 배출 롤러(400)의 요철 사이로 공기 유동이 가능하므로, 연소실(100) 내부의 고체 연료 하부로 공기가 공급될 수 있고, 배출 롤러(400)가 회전함에 따라 배출물이 분쇄되어 배출될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고효율 버너의 작동은 다음과 같다.
고체 연료는 연료 공급관(300)을 통하여 연소실(100) 내부로 투입된다. 투입되는 고체 연료는 연소실(100)에 적층되어 쌓이며, 분리부(200) 내측에도 쌓인다.
투입된 고체 연료는 점화부에 의해 점화되고, 고체 연료의 원할하고 완전한 연소를 위하여 공기가 공급된다. 송풍부로부터 공급되는 공기는 연소실(100)의 관통공을 통하여 고체 연료에 공급되고, 배출 롤러(400)를 통하여 고체 연료의 하부로 공기가 공급된다.
고체 연료가 연소되면서 생성되는 고온의 가스는 가스 배출관(120)을 통하여 배출된다. 또한, 연소된 고체 연료의 재나 이물질, 분진 등은 배출 롤러(400)의 작동에 따라 배출부(130)로 배출되는데, 배출 롤러(400)에 의하여 조밀하게 분쇄되며 배출될 수 있다. 또한, 분리부(200)는 경사지도록 형성되므로, 연소된 재나 이물질, 및 분진 등이 하부로 잘 배출될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고효율 버너의 배출 롤러를 나타내는 도면이다.
도 7a를 참조하면, 내부가 비고 양단이 폐쇄되며, 외면에 톱니 형상으로 형성되는 요철을 가지는 원통 형상의 할로우관(510)이 구동축(410)에 결합된다. 할로우관(510)에는 복수의 공기 공급구(511)가 형성되는데, 도 7b를 참조하면, 화살표로 도시된 바와 같이, 공기가 할로우관(510)의 공기 공급구(511)를 통해 할로우관(510)의 일측으로부터 타측으로 유동할 수 있다. 즉, 할로우관(510)을 통하여 고체 연료 하부로 외기가 공급되어 연소 효율이 높아질 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고효율 버너의 배출 롤러를 나타내는 도면이다.
도 8a를 참조하면, 원통 형상을 가지는 구동관(610)이 구동축(410)에 결합되고, 구동관(610)의 외면에는 돌출빔(620)이 결합되어 톱니 형상으로 요철이 형성된다. 도 8b는 돌출빔의 부분 확대도로서, 돌출빔(620)에는 양측이 서로 통하도록 공기 유동구(621)가 형성되며, 화살표로 도시된 바와 같이 공기 유동구(621)를 통하여 고체 연료 하부로 외기가 공급되어 연소 효율이 높아질 수 있다.
입자가 작은 고체 연료는 입자 사이의 공간이 크지 못한데, 적층되는 고체 연료 사이의 공간이 적어 내측에 적층되는 고체 연료와 공기 사이에 충분한 접촉이 이루어지지 않으므로, 고체 연료의 불완전 연소가 발생하고 연소 효율과 가열 성능이 저하된다. 즉, 고체 연료 더미의 상부와 측부로만 공기가 공급되고, 고체 연료의 하부로는 공기가 공급되지 못하므로 연소 효율이 저하되는 문제가 있다.
또한, 연소실은 일체형으로 이루어지므로, 연소실이 손상되는 경우에 수리가 매우 어렵고, 일부만 손상되는 경우에도 전체를 교체해야하며, 보수 비용이 높다.
하지만, 본 발명에 따른 고효율 버너는, 연속적으로 유입되는 고체 연료 더미의 하부로 공기를 공급할 수 있으므로, 불완전 연소를 최소화시키고 연소 효율, 및 가열 성능을 높일 수 있다.
또한, 연소실 내부의 부분적인 수리가 가능하여 보수가 매우 용이하고, 보수 비용이 저렴하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
100: 연소실 110: 몸체
120: 가스 배출관 130: 배출부
200: 분리부 210: 분리 블럭
211: 요부 212: 송풍관 관통공
300: 연료 공급관 400: 배출 롤러
410: 구동축 420: 요철링
510: 할로우관 511: 공기 공급구
610: 구동관 620: 돌출빔
621: 공기 유동구

Claims (5)

  1. 고체 연료를 연소하기 위한 버너에 있어서,
    관형상의 연소실;
    연료 공급관을 가지고, 상기 연소실 내부에 상기 고체 연료를 공급할 수 있도록, 상기 연소실에 연결되는 연료 공급부;
    상기 연소실 상부에 연결되어 배기 가스를 배출할 수 있는 가스 배출관;
    상기 연소실 하부를 막도록 상기 연소실 하부에 회전 가능하도록 결합되고, 상기 연소실 내부에 외기가 공급될 수 있도록 공기 유동로가 형성되는 배출 롤러; 및
    상기 연소실의 하부에 배치되고, 하부의 직경이 상부의 직경보다 작도록 하부가 절단되는 콘 형상을 가지며, 내부에 상기 고체 연료가 적층될 수 있는 분리부
    를 포함하고, 상기 분리부는,
    상기 분리부가 상하로 복수로 절개되어 형성되는 분리 블럭을 포함하며,
    상기 분리 블럭의 절개면에는, 상기 분리 블럭의 내외면 측의 서로 통하도록 복수의 요부가 함몰 형성되어 톱니 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 고효율 버너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연소실 하부에 회전 가능하도록 결합되는 구동축; 및
    링형상을 가지고, 외주연에 요철이 형성되는 기어 형상의 복수의 요철링
    을 더 포함하고,
    상기 요철링은 상기 구동축에 끼움 결합되고, 상기 구동축의 회전에 의해 재가 상기 연소실로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 고효율 버너.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연소실 하부에 회전 가능하도록 결합되는 구동축; 및
    내부가 비고 양단이 폐쇄되며 외면에 톱니 형상으로 요철이 형성되어 상기 구동축에 결합되는 원통 형상의 할로우관
    을 더 포함하고,
    상기 할로우관에는 공기가 유동할 수 있도록 복수의 공기 공급구가 관통 형성되고, 상기 구동축의 회전에 의해 재가 상기 연소실로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 고효율 버너.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연소실 하부에 회전 가능하도록 결합되는 구동축; 및
    원통 형상을 가지고, 톱니 형상으로 요철이 형성되도록 외면에 돌출빔이 결합되며, 상기 구동축에 결합되는 구동관
    을 더 포함하고,
    상기 돌출빔에는 양측이 서로 통하도록 복수의 공기 유동구가 형성되고, 상기 구동축의 회전에 의해 재가 상기 연소실로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 고효율 버너.
  5. 삭제
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