KR101532245B1 - 유해 연소가스 저감형 펠릿난로 - Google Patents

유해 연소가스 저감형 펠릿난로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펠릿 난로에 관한 것으로서 특히, 펠릿 난로에서 발생하는 연소가스를 연소실로 재유입시켜 연소가스를 재연소시키는 기술을 적용하여 펠릿의 완전연소를 구현함으로써 CO 및 NOx를 현저히 저감할 수 있는 친환경 펠릿난로에 관한 것이다.
본 발명은 연소실(100), 연소가스 재순환 장치(200), 외부배출연도(300), 연료통(400), 외부공기 흡입장치(500)를 포함하여 이루어진 친환경 펠릿난로를 제공한다.
또한 상기의 연소가스 재순환 장치의 구조는 연소실의 연소가스 배출구(160)와 노즐의 입구(211)가 연결되어 있으며 노즐의 출구(211)는 외부배출연도(300)와 연결되어 있으며 외부배출연도(300)는 연소가스 재순환연도(220)와 연결되고 연소가스 재순환연도는 연소실에 연결되어 있는 구조인 것에 특징이 있는 친환경 펠릿난로를 제공한다.
또한 연소실은 연소판과 서브연소판이 구성된 것에 특징이 있는 친환경 펠릿난로를 제공한다.
또한 상기한 펠릿난로에 외부케이스가 더 구비된 것을 특징으로 하는 친환경 펠릿난로를 제공한다.

Description

유해 연소가스 저감형 펠릿난로{a pellet stove reducing hazardous combustion gas}
본 발명은 펠릿 난로에 관한 것으로서 특히, 펠릿 난로에서 발생하는 연소가스를 연소실로 재유입시켜 연소가스를 재연소시키는 기술을 적용하여 펠릿의 완전연소를 구현함으로써 CO 및 NOx를 현저히 저감할 수 있는 친환경 펠릿난로에 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 CO(일산화탄소), NOx(질소산화물) 등의 유해가스가 발생하게 되고, 특히, 연소 열이 상측으로 개구된 연소로를 타고 그대로 빠져 나가게 되어 열효율이 떨어진다는 기술적인 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한다.
특히 본 발명은 펠릿의 완전연소를 가능하게 하고 CO(일산화탄소), NOx(질소산화물) 등의 유해가스의 발생을 최고로 감소시킬 수 있는 펠릿 난로를 제공하고자 한다.
따라서 본 발명은 연소가스를 연소실로 재유입시켜 불완전연소된 연소가스를 완전히 연소시켜서 열발생 효율도 극대화하고 그에 따라 CO(일산화탄소), NOx(질소산화물) 등의 유해가스의 발생을 최고로 감소시킬 수 있는 펠릿 난로를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 고온의 연소가스가 연소실에로의 재유입을 할 경우 별도의 기계장치 등을 사용하지 않고 자연적으로 유입되게 하는 친환경 펠릿 난로를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점 및 목적을 해결하기 위하여,
연소실(100), 연소가스 재순환 장치(200), 외부배출연도(300), 연료통(400), 외부공기 흡입장치(500)를 포함하여 이루어진 친환경 펠릿난로를 제공한다.
또한 상기의 연소가스 재순환 장치의 구조는 연소실의 연소가스 배출구(160)와 노즐의 입구(211)가 연결되어 있으며 노즐의 출구(211)는 외부배출연도(300)와 연결되어 있으며 외부배출연도(300)는 연소가스 재순환연도(220)와 연결되고 연소가스 재순환연도는 연소실에 연결되어 있는 구조인 것에 특징이 있는 친환경 펠릿난로를 제공한다.
또한 연소실은 연소판과 서브연소판이 구성된 것에 특징이 있는 친환경 펠릿난로를 제공한다.
또한 상기한 펠릿난로에 외부케이스가 더 구비된 것을 특징으로 하는 친환경 펠릿난로를 제공한다.
본 발명의 펠릿난로는 연소가스를 재순환하여 재연소하는 기술적 특징으로 불완전 연소가스를 완전히 연소시켜 열효율을 극대화하는 효과를 창출한다.
또한 본 발명은 상기한 연소가스가 재순환되어 재연소되게 됨에 따라 불완전연소 부산물인 CO(일산화탄소)의 배출을 최소화하게 되며, 더불어 연소가스가 재순환됨으로써 공기연료비(Air/fuel ratio)를 줄이게 되므로 NOx(질소산화물)이 현저히 줄어 들게 되는 효과가 창출된다,
또한 종래의 연소가스를 재순환하는 것은 별도의 기계적 장치인 재순환장치를 사용하여 별도의 에너지소모가 발생하고 운용의 번거로움이 존재하였지만 본 발명의 연소가스 재순환 장치는 별도의 장치없이 자동적으로 연소가스가 연소실로 유입되는 구조로 되어 있어 에너지소모가 없고 운용상의 편의성이 현저히 증진되는 효과가 나타난다.
도 1은 본 발명에 따른 친환경 펠릿난로 구조도.
도 2는 본 발명에 따른 친환경 펠릿난로 횡절단 구조도.
도 3은 본 발명에 따른 연소가스 재순환 장치의 구조 및 작동 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 연소가스 재순환 장치의 세부 구조도.
도 5는 본 발명에 따른 외부케이스가 구비된 친환경 펠릿난로 외형도.
이하 본 발명을 도면을 참고하여 설명한다.
본 발명은 연소실(100), 연소가스 재순환 장치(200), 외부배출연도(300), 연료통(400), 외부공기 흡입장치(500)로 이루어진 일산화탄소 및 질소산화물 저감형 친환경 펠릿난로를 제공한다.
본 발명의 상기한 연소실(100)은 펠릿을 연소할 수 있는 장치 또는 수단을 의미한다.
도 3에서 보는 것처럼 연소실은 펠릿을 연소할 수 있는 공간을 구비하고 펠릿을 연소실 내부로 들어오면 연소할 수 있도록 되어 있다.
본 발명은 상기한 연소실에 연소판(110)이 구비되어 있다.
상기한 연소판은 펠릿이 위에 얹혀져서 연소될 장소를 제공해주는 기능과 작용을 수행한다.
따라서 연소판은 격자형 또는 그릴 형태로 이루어져 있는 것이 바람직하며, 격자형 또는 그릴 형태로 되어 있어서 미연소된 펠릿이나 재가 그 하부로 배출할 수 있도록 하게 된다.
본 발명은 상기한 연소실에 서브연소판(120)이 구비되어 있는 것이 기술적 특징이다.
앞서 설명한 바처럼 연소판에서 미연소된 펠릿은 그 하부로 배출되게 되는데 본 발명의 서브연소판(120)에서 완전한 연소를 이룰 수 있게 해주는 기능을 수행한다.
본 발명의 서브연소판은 상기한 연소판과 동일 또는 유사한 형태로 격자형 또는 그릴 형태로 되어 있는 것이 바람직하며 이와 같은 구조로 된 것이 완전히 연소된 펠릿이 재가 되어 하부로 배출되도록 하는 기능을 수행하게 된다.
또한 본 발명의 연소실에는 히터봉(140)이 장착되어 있어 연소실에 유입된 펠릿을 연소판 또는 서브연소판에서 쉽게 점화시킬 수 있는 구성을 가지게 된다.
상기한 히터봉(140)은 통상의 전기불꽃 점화에 의한 가스불 장치 또는 전기저항에 의한 가열판 등으로 구현할 수 있다.
또한 히터봉은 펠릿이 발화되어 연소가 계속되면 연소판 또는 서브연소판의 가장자리로 이동할 수 있는 기능과 구조를 가질 수 있다.
따라서 히터봉은 점화를 시킬 때만 연소판 또는 서브연소판의 중앙부분에 위치하고 그렇지 않을 때는 연소실의 벽 근처에 위치하게 할 수 있는 구조를 가질 수 있으며 이는 통상의 기계장치로 구현할 수 있다.
본 발명은 상기한 연소실에 확인창(150)이 형성될 수 있다.
상기한 확인창(150)은 연소실 내부에서 펠릿이 잘 연소되는지 여부를 육안으로 확인할 수 있게 해주는 기능과 작용을 하게 된다.
확인창(150)은 연소실의 측면부에 형성될 수 있으며 내화성이 높고 투명성이 있는 세라믹 재질로 된 것으로 구성할 수 있다.
또한 도 1 및 도 3에서 보는 것처럼 본 발명은 연소실의 하단부에 재받이(130)가 구비되어 있어 연소된 펠릿의 재를 저장하였다가 제거할 수 있는 구성을 가지게 된다.
또한 도1 및 도 3에서 보는 것처럼 본 발명은 상기한 연소실의 하단부에 외부공기 흡입구(500)가 구비되어 있어 연소실에 공기를 유입하게 하는 작용을 하게 된다.
본 발명의 큰 기술적 특징은 연소가스 재순환 장치(200)가 구비되어 CO 및 NOx의 저감을 현저히 줄일 수 있는 펠릿난로를 제공하게 된다는 점이다.
본 발명의 연소가스 재순환 장치(200)는 코안다노즐(210), 연소가스 재순환연도(220)로 구성되어 있다.
도 3에서 보는 것처럼 상기한 코안다노즐(210)은 연소실의 연소가스 배출구(160)와 연결되어 있고 또한 외부배출연도(300)와 연결되어 있으며 외부배출연도(300)는 연소가스 재순환연도(220)와 연결되어 있다.
본 발명의 상기한 코안다노즐(210)은 노즐의 직경이 점점 커지거나 또는 점점 작아지는 노즐을 의미한다.
따라서 도 4에서 보는 것처럼 노즐의 입구(211)의 직경이 노즐의 출구(212)의 직경보다 작으며 노즐의 입구에서 출구로 직경이 점점 커지게 된다.
이와 같이 본 발명은 연소실의 연소가스 배출구(160)와 노즐의 입구(211)가 연결되어 있으며 노즐의 출구(211)는 외부배출연도(300)와 연결되어 있으며 외부배출연도(300)는 연소가스 재순환연도(220)와 연결되어 있는 점이 기술적 특징이다.
상기한 연소가스 재순환연도(220)는 도 3에서 보는 바와 같이 연소실에 연결되어 있어 연소가스를 연소실로 재유입하게 하는 작용과 기능을 하게 된다.
더욱 바람직하게는 연소가스 재순환연도는 서브연소판보다 하단부에 연결된 것이 완전한 연소의 효과를 누릴 수 있다.
본 발명은 상기한 구조에 의하여 연소가스가 재순환되는 시스템이 구현되게 된다.
일반적으로 연소가스는 온도가 대기보다 훨씬 높고 배출연도에 연결되어 있는 경우 배출연도로 배출되는 작용이 된다.
따라서 일반적인 배출연도에 본 발명과 같은 연소가스 재순환연도를 설치한다고 하여도 높은 온도로 배출되는 연소가스는 연소실로 재순환될 수가 없다.
그러나 본 발명은 상기한 연소가스 배출구에 코안다노즐을 연결장착하게 됨에 따라 높은 온도로 배출되는 연소가스가 연소실로 재순환되는 작용이 생성되게 된다.
즉, 본 발명의 코안다노즐은 노즐의 입구(211)의 직경이 노즐의 출구(212)의 직경보다 작으며 노즐의 입구에서 출구로 직경이 점점 커지게 되며, 연소실의 연소가스 배출구(160)와 노즐의 입구(211)가 연결되어 있으며 노즐의 출구(211)는 외부배출연도(300)와 연결되어 있으며 외부배출연도(300)는 연소가스 재순환연도(220)와 연결되어 있는 기술적 특징으로 연소가스가 연소실로 재순환되는 작용과 효과가 창출되는 것이다.
이와 같은 작용은 코안다노즐에 의한 베르누이 효과에 의하여 배출되는 가스의 속도가 코안다노즐의 출구에서 감소하면서 압력이 상대적으로 연소실보다 높아지게 됨으로써 작용하게 되는 것이다.
본 발명의 상기한 구조에 의하여 연소실의 연소가스 배출구에서 배출되는 연소가스의 일부가 연소가스 재순환연도에 의하여 연소실로 재유입되게 되는 작용과 효과를 창출하게 된다.
이와 같이 연소가스가 재순환되어 연소실로 유입되게 됨에 따라 완전한 연소효과를 창출하게 된다.
따라서 불완전 연소물질인 CO(일산화탄소)가 현저히 저감되는 효과가 나타나게 되는 것이다.
또한 NOx(질소산화물)의 경우도 연소가스가 재순환되어 연소실로 유입되게 됨에 따라 공기연료비(Air/Fuel ratio)를 줄여줄 수 있어 NOx의 발생량을 현저히 줄이게 되는 효과가 나타나게 된다.
본 발명은 상기한 연소가스 재순환 장치(200)에 온풍장치(230)가 장착될 수 있어서 온풍을 직접 발산하게 하는 기능을 수행하게 된다.
도 1 및 도 2에서 보는 것처럼 상기한 온풍장치(230)는 외부배출연도(300)에 연결되어 장착되어 있으며 배출되는 연소가스와 열교환을 할 수 있는 구조 즉, 레디에이터의 구조를 가지게 된다.
따라서 상기한 온풍장치에는 송풍장치가 구비될 수 있어 온풍장치에 공기를 유입시키고 높은 온도의 배기가스의 열과 열교환을 시켜서 다시 재배출할 수 있는 기능을 배가할 수 있게 한다.
이와 같이 배기가스는 온풍장치의 레디에이터에서 열교환만 될 뿐 실내로 유입되지 않게 되는 것이다.
이와 같은 온풍장치의 기능으로 실내를 난방하는데 높은 효율을 가지게 된다.
본 발명은 상기한 연소실의 측면부에 연료공급관(410)과 연결되어 있다.
상기한 연료공급관은 연료인 펠릿을 연소실로 유입하게 하는 기능과 작용을 수행하게 된다.
도 1 및 도 2에서 보는 것처럼 연료공급관(410)은 펠릿을 자유낙하시켜 연소판에 안착할 수 있도록 경사진 형태로 연소실에 부착되어 구성될 수 있다.
본 발명은 상기한 연료공급관(410)은 연료통(400)에 연결되어 구성되어 있다.
상기한 연료통(400)은 연료인 펠릿이 저장되어 있다고 연소를 할 경우 연소실에 연료를 제공하는 기능을 수행하는 도구 또는 장치를 의미한다.
본 발명은 상기한 연료통의 하단부에 연료공급부(420)가 구성되어 있는 점이 기술적 특징이다.
상기한 연료공급부는 연료공급장치(421)가 구성되어 있어 연료통의 연료(펠릿)를 연소실로 공급해주는 기능을 수행하게 된다.
상기한 연료공급장치(421)는 스큐류 등으로 구성되어 있어 연료를 연료공급관까지 이동시켜주는 기능을 수행하게 된다.
따라서 상기한 연료공급장치(421)는 모터 등과 같은 동력을 발생하는 장치(422)와 연동되어 작동하게 된다.
상기한 동력발생장치(422)는 제어부가 구비되어 있어 연료의 공급을 제어할 수 있는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명은 상기한 구조의 펠릿 난로를 감싸 않아서 난로의 이용자에게 직접 노출되지 않도록 하여 화상 등의 안전상의 문제를 해결하고 또한 별도의 부가 기능을 구비한 외부케이스(600)를 구비한 점이 기술적 특징이다.
도 5에서 보는 것처럼 본 발명의 외부케이스(600)는 상기한 펠릿 난로를 모두 감싸 않는 구조로 되어 있다.
외부케이스(600)의 상부에는 외부배출연도(300)가 관통되는 관통구(660)가 형성되어 있다.
또한 외부케이스의 상부에는 연료통을 닫고 열을 수 있는 뚜껑부(670)가 구비되어 있다.
또한 상기한 외부케이스의 상부에는 가열판(620)이 구성될 수 있다.
상기한 가열판은 외부케이스 내부에 장착되어 있는 연소가스 재순환 장치(200)의 상부에 형성되어 있다.
이와 같이 가열판은 연소가스 재순환 장치의 배기가스의 온도를 직접 전달받을 수 있음에 따라 주전자 등을 가열판에 올려 놓아 물 등과 같은 액체를 끓일 수 있는 기능과 작용을 수행하게 된다.
또한 본 발명은 상기한 외부케이스의 정면부에 온풍구(630)가 형성되어 있어 앞서 설명한 온풍장치(230)로부터 발생하는 온풍을 실내에 제공해주는 기능을 수행하게 된다.
또한 본 발명은 외부케이스의 정면부에 구이통(610)이 형성되어 있어 고구마, 감자 등과 같은 구워 먹을 수 있는 식재료가 안치되어 가공될 수 있게 해주는 기능과 작용을 수행한다.
상기한 구이통은 고무마, 감자 등과 같은 식재료가 얹혀질 공간이 구비되어 있고 외부케이스 내부로 형성되어 있다.
따라서 구이통은 통형, 관형 등 다양하게 구성될 수 있으며 연소실과 근접해서 형성되어 있다.
또한 본 발명의 외부케이스의 정면부에는 연소실을 육안으로 볼 수 있도록 세라믹 도어(650)가 형성되어 있다.
또한 본 발명의 외부케이스의 하부에는 외부공기 흡입구와 연통된 공기흡입구(640)가 형성되어 있다.
공기흡입구에서 유입된 공기는 외부공기 흡입구를 통하여 연소실로 자동 유입되게 된다.
이와 같이 본 발명의 펠릿난로는 종래의 난로가 안전상의 문제가 많았는데 이를 완전히 해결하는 펠릿난로를 제공하게 된다.
본 발명은 난로 등과 같은 난방장치를 생산, 제조, 판매, 유통, 수리하는 산업에 매우 유용한 발명이다.
특히, 본 발명은 재생연료인 펠릿을 사용하여 난방을 하는 펠릿 난로를 생산, 제조, 판매, 유통, 수리하는 산업에 매우 유용한 발명이다.
100 : 연소실 110 : 연소판
120 : 서브연소판 130 : 재받이
140 : 히터봉 150 : 확인창
160 : 연소가스 배출구
200 : 연소가스 재순환 장치 210 : 코안다노즐
211 : 노즐의 입구 212 : 노즐의 출구
220 : 연소가스 재순환연도 230 : 온풍장치
300 : 외부배출연도 400 : 연료통
410 : 연료공급관 420 : 연료공급부
421 : 연료공급장치 422 : 동력발생장치
500 : 외부공기 흡입장치
600 : 외부케이스 610 : 구이통
620 : 가열판 630 : 온풍구
640 : 공기흡입구 650 : 세라믹도어

Claims (4)

  1. 연소실(100), 연소가스 재순환 장치(200), 외부배출연도(300), 연료통(400), 외부공기 흡입장치(500)를 포함하여 이루어지되,
    상기 연소가스 재순환 장치(200)는 코안다노즐(210), 연소가스 재순환연도(220)을 포함하여 구성되어 있고,
    상기한 코안다노즐(210)은 노즐의 직경이 점점 커지거나 또는 점점 작아지는 노즐을 의미하며,
    연소실의 연소가스 배출구(160)와 코안다노즐(210)의 입구(211)가 연결되어 있고 코안다노즐(210)의 출구(212)는 외부배출연도(300)와 연결되어 있으며, 외부배출연도(300)는 연소가스 재순환연도(220)와 연결되고 연소가스 재순환연도(220)는 연소실에 연결되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 친환경 펠릿난로.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    연소실(100)은 연소판(110)과 서브연소판(120)이 구성된 것에 특징이 있는 친환경 펠릿난로.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    외부케이스(600)가 더 구비된 친환경 펠릿난로.
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