KR101535523B1 - 화목보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화목의 연소에 의해 발생하는 연소열을 보일러 본체 내에 좀 더 오래 체류시킴으로써 연도를 통해 빠져나가는 열의 손실을 방지할 수 있는 화목보일러에 관한 것이다. 그 구성은; 전방에 개폐도어에 의해 개방 또는 폐쇄되는 화구가 마련되는 제1연소실(20); 연소실이격지지대(3)에 의해 상기 제1연소실(20)의 상부로부터 이격되게 설치되며, 전방 상부에는 연도(40)가 상방향으로 설치되어 있는 제2연소실(30); 상기 제1연소실(20)의 연소열이 상기 제2연소실(30)로 전달될 수 있도록 상기 제1연소실(20)과 제2연소실(30)을 연결하는 연소실연결관(50); 상기 제1연소실(20)과 제2연소실(30)의 외벽과의 사이에 온수 재킷이 만들어질 수 있도록 공간을 두고 상기 제1연소실(20)과 제2연소실(30)을 에워싸도록 설치되는 보일러 외벽체(10)를 포함하며; 상기 제1연소실(20)의 상판의 후방에는 연소열이 체류하는 공간을 제공할 수 있도록 상기 화구와 반대방향으로 갈수록 하향으로 경사진 제1경사부(25)가 마련되는 것을 한다.

Description

화목보일러{Firewood Boiler}

본 발명은 화목보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화목의 연소에 의해 발생하는 연소열을 보일러 본체 내에 좀 더 오래 체류시킴으로써 연도를 통해 빠져나가는 열의 손실을 방지할 수 있는 화목보일러에 관한 것이다.

근래 환경오염에 대한 문제가 크게 이슈화되고 있어 청정연료에 대한 관심이 많아지고 있으며, 또한 화석연료의 비용이 날로 높아져 사용자에게 부담으로 작용하고 있다. 이러한 연료문제에 대한 해결책 중 하나가 대체연료이며, 화목은 이 대체연료 중 한 부분을 차지한다고 해도 무방하다. 즉 도심지가 아닌 도농복합지역에서도 화목보일러에 대한 관심과 판매량이 증가 추세에 있다.

화목보일러의 사용상의 불편함, 재의 처리 문제 및 폭발 위험성 등 화목보일러의 문제가 상당 부분 해결되고 있는 것도 그의 인기를 높이는데 많은 작용을 하였다.

그러나 화목의 특성상 문제가 완전히 없어진 것은 아니며 여전히 개선의 여지가 있다. 또한 화목보일러의 열효율을 높일 방안이 여전히 요구되고 있다.

이러한 취지로 대한민국 특허출원 제10-2009-0022074호, 제10-2009-0021416호는 열효율을 높일 수 있으며 목초액 발생을 저지할 수 있는 화목보일러를 제안하고 있으나 연소실의 형태와 관련한 개선의 여지는 여전히 가지고 있다.

대한민국 특허출원 제10-2009-0022074호 대한민국 특허출원 제10-2009-0021416호

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 연소시 발생하는 열을 보일러 본체에 좀 더 오래 머물게 함으로써 열효율을 높일 수 있는 화목 보일러를 제공하는 것에 있다. 좀 더 구체적으로는 연소시 발생되는 열을 최대한 회수함으로써 화목의 사용량을 줄여 경제성을 높이고, 화목을 자주 투입해야 하는 불편함을 해소함으로써 사용자가 편리하게 사용할 수 있는 화목 보일러를 제공하는 것에 있다.

위와 같은 목적은, 전방에 개폐도어에 의해 개방 또는 폐쇄되는 화구가 마련되는 제1연소실; 연소실이격지지대에 의해 상기 제1연소실의 상부로부터 이격되게 설치되며, 전방 상부에는 연도가 상방향으로 설치되어 있는 제2연소실; 상기 제1연소실의 연소열이 상기 제2연소실로 전달될 수 있도록 상기 제1연소실과 제2연소실을 연결하는 연소실연결관; 상기 제1연소실과 제2연소실의 외벽과의 사이에 온수 재킷이 만들어질 수 있도록 공간을 두고 상기 제1연소실과 제2연소실을 에워싸도록 설치되는 보일러 외벽체를 포함하며;

상기 제1연소실의 상판의 후방에는 연소열이 체류하는 공간을 제공할 수 있도록 상기 화구와 반대방향으로 갈수록 하향으로 경사진 제1경사부가 마련되는 것을 특징으로 하는 화목보일러에 의해 달성된다.

본 발명의 특징에 의하면, 상기 제2연소실의 상판에는 연소열이 체류하는 공간을 제공할 수 있도록 상기 연도를 향한 방향으로 갈수록 하향으로 경사진 제2경사부가 더 마련될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제2연소실에는 상기 연도로 유입되는 연소열을 지체시킬 수 있도록 상기 제2연소실의 단면적을 줄이기 위한 병목수단이 더 설치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2연소실의 바닥판은 결로현상으로 생긴 물 또는 목초액이 상기 연소실 연결관을 향하여 흐를 수 있도록 하향으로 경사지게 되어 있으며;

상기 제1연소실의 바닥판은 결로현상으로 생긴 물 또는 목초액이 상기 제1연소실의 전방으로 흐를 수 있도록 상기 화구를 향하여 하향으로 경사지게 되어 있을 수 있다.

위와 같은 구성에 의하면, 제1연소실에서 생성된 연소열이 연소실연결관을 따라 제2연소실로 전달되는 과정에서 제1경사부에 의해 직접적으로 빠져나가지 못하고 열이 지체 및 우회하는 과정을 거친 다음 빠져나가게 된다. 따라서 열을 연소실 내부에 좀 더 오래 머물게 함으로써 열의 낭비를 막고 열효율을 높일 수 있게 되는 것이다. 마찬가지로 제2연소실의 제2경사부 역시 연소열의 지체 및 우회를 유도하여 열을 오래 보유하게끔 하여 열효율 향상에 기여하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 화목보일러의 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 화목보일러의 연소실의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 화목보일러의 연소실의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 화목보일러의 송풍장치의 사시도이다.

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 화목보일러는 보일러 외벽체(10)와 그 내부에 설치되는 제1,2연소실(20,30)을 포함한다. 제1연소실(20)은 주연소공간(R1)을 제공하며, 제2연소실(30)은 보조연소공간(R2)을 제공한다. 보일러 외벽체(10)는 다리(2)에 의해 지면으로부터 이격되게 설치될 수 있다.

보일러 외벽체(10)와 제1,2 연소실(20,30) 사이에는 물을 순환시킬 수 있는 공간(W1,W2,W3,W4)이 마련되며, 이 공간(W1,W2,W3,W4)은 온수재킷(jacket)으로 사용된다. 제1,2연소실(20,30)은 전방의 화구 및 소제구만이 보일러 외벽체(10)로부터 돌출되어 있다. 이로써 제1,2연소실(20,30)의 거의 대부분의 표면적이 온수와 열교환을 할 수 있게끔 되어 있다. 제1연소실(20)의 바닥판(23)과 보일러 외벽체(10) 사이에는 제1연소실(10)을 보일러 외벽체(10)의 바닥판(23)으로부터 이격 고정시키기 위한 연소실지지대(2)가 설치된다.

제1연소실(10)의 전방에는 화구(26, 도 2 참조)가 마련되며, 이 화구(26)에는 힌지 방식으로 개방 또는 폐쇄되는 개폐도어(21)가 설치된다. 도시되지는 않았지만 개폐도어(21)에는 내부의 화염을 관찰할 수 있도록 투시창(미도시됨)이 마련될 수 있다. 개폐도어(21)에는 외부 공기를 제1연소실(10) 내부에 강제 유입시키기 위한 송풍장치(90)가 마련될 수 있다. 송풍장치(90)는 설정된 연소조건에 따라 외부공기를 유입시켜 화력을 조절할 수 있게 한다.

제1연소실(10) 바닥에는 그릴 형태의 재받침대가 설치될 수 있으며 재받침대 위에는 화목(W)이 놓인다. 보일러 외벽체(10)의 상부와 하부에는 온수재킷의 물을 순환시켜 난방 등에 사용하기 위한 고온수출구(5) 및 저온수입구(6)가 마련된다. 또한 급탕을 위한 급탕배관(7)이 보일러 외벽체(10)를 통해 온수재킷 내에 설치될 수 있다. 보일러 외벽체(10)는 그 자체가 단열소재로 되어 있거나 단열재(미도시됨)가 덮일 수 있다.

제2연소실(30)의 전방에는 목초액을 받아내거나 그을음을 제거해내기 위한 소제구(37)가 마련되며, 이 역시 커버(31)가 설치되어 있어 필요시에만 개방할 수 있도록 되어 있다. 커버(31)에는 물받이 또는 목초액받이가 설치될 수 있다.

제2연소실(30)은 연소실이격지지대(3)에 의해 제1연소실(20)의 상부로부터 이격되게 설치된다. 그래서 제1연소실(20)과 제2연소실(30)의 사이에도 온수가 채워지는 공간(W2)이 마련되도록 할 수 있다. 제2연소실(30)의 전방 상부에는 연도(40)가 수직 상방향으로 설치되어 있다. 연도(40)는 보일러 외벽체(10)를 관통하여 수직 연장된다.

제1연소실(20)의 연소열이 제2연소실(30)로 전달될 수 있도록 제1연소실(20)과 제2연소실(30) 사이에는 연소실연결관(50)이 설치된다. 연소실연결관(50)의 하단은 제1연소실(20)의 상판(22)에 연결되고, 상단은 제2연소실(30)의 하판(34)에 연결된다. 연소실연결관(50)은 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 원통 형상일 수 있다.

따라서 연소열은 제1연소실(20)의 후벽판(24)에 부딪히며 상승하고 제2연소실(30)의 후벽판(35)에 부딪히며 방향이 180°로 바뀌어 연도(40)로 향하게 된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 제1연소실(20)의 상판(22)의 후방에는 화구(26)와 반대방향인 후방향으로 갈수록 하향으로 경사진 제1경사부(25)가 마련된다. 제1경사부(25)의 경사도는 수평선에 대하여 5 ~ 50°일 수 있으며 이는 제1연소실(20)의 부피, 길이 등에 따라 조정될 수 있다. 이 제1경사부(25)에 의해 제1연소실(20) 후방에는 열이 화살표(K1)로 표시된 바와 같이 와류를 겪으면서 쉽게 빠져나가지 못하고 체류하는 공간이 마련되게 된다.

한편 제1연소실(20)의 상측, 특히 제1경사부(25)에 의해 만들어지는 후미진 공간에는 제1열교환관(60)이 설치될 수 있다. 이 제1열교환관(60)은 온수 재킷 내의 물을 신속하게 가열하기 위한 것이다. 열이 체류하는 공간에 제1열교환관(60)이 설치되기 때문에 가열속도가 증가될 수 있다. 제1열교환관(60)은 제1연소실(20)을 좌우방향으로 관통하여 설치된다. 제1열교환관(60)을 통해 제1연소실(20)의 외부에 있는 물은 제1연소실(20)의 좌우방향으로 소통할 수 있게 되어 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 제2연소실(30)의 상판(32)에는 연도(40)를 향한 방향으로 갈수록 하향으로 경사진 제2경사부(36)가 마련될 수 있다. 제2경사부(36)의 경사도 역시 수평선에 대하여 5 ~ 50°가 될 수 있으며 이는 조정이 가능하다.

제2경사부(36)는 연소실연결관(50)과 연도(40) 사이에 마련되며, 연소열이 화살표(K2)로 표시된 바와 같이 와류를 겪으면서 체류하는 후미진 공간을 제공하고 있다. 그리고 이 공간에도 제1열교환관(60)과 동일한 기능을 하는 제2열교환관(61)이 설치될 수 있다. 제2열교환관(61)은 연소실 외주에 있는 온수 재킷의 물이 제2연소실(30)의 좌우방향으로 소통됨으로써 신속하게 열교환이 이루어지도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 제2연소실(30)에는 연도(40)로 유입되는 연소열을 지체시킬 수 있도록 제2연소실(30)의 단면적을 줄이기 위한 병목수단이 더 설치될 수 있다. 병목수단은 연도(40)로 통하는 유로를 좁히기 위한 어떠한 수단도 가능하다. 본 실시예에 의하면 제2연소실(30)의 상판(32) 저면에 용접으로 고정되는 것으로서, 하단이 제2연소실(30) 후방을 향해 절곡된 절곡판(71)과, 제2연소실(30)의 바닥판(34) 상면에 용접으로 고정시킨 파이프(72)를 포함할 수 있다. 이들 병목수단인 절곡판(71)과 파이프(72)는 마치 노즐과 같이 작용하여 연소열이 빠른 속도로 연도(40)로 빠져나가게 하며, 동시에 화염이나 열이 소제구(37)까지 미치지 않도록 제어하는 기능을 하기도 한다. 이 병목수단에 의해 연소열은 화살표(K3)로 표시된 바와 같이 와류를 겪으며 좁은 통로를 통해 연도(40)로 향하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 열의 흐름을 따라 연소실의 단면적이 점차로 작아지도록 할 수 있다. 즉 화구에서 연도까지 갈수록 연소실(20,30)의 종단면적이 점차로 줄어들도록 할 수 있다는 것이다. 이는 도 3에 도시된 바와 같이 화구(26)에서의 제1연소실(20)의 폭(D1)을 제일 크게 하고, 제1,2연소실(20,30)의 연결부위에 있는 제1,2연소실(20)의 폭(D2)을 그 다음으로 크게 하고, 제2연소실(30)의 끝부분의 폭(D3)을 제일 작게 함으로써 가능하게 된다. 이는 열을 보유하는 시간을 늘이기 위한 방편이다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 제2연소실(30)의 바닥판(34)은 연소실 연결관(50)을 향하여 하향으로 3 ~ 10°의 각도(A)로 경사지게 되어 있을 수 있다. 이는 결로현상으로 생긴 물 또는 목초액 등이 제2연소실(30)의 바닥판(34)을 타고 연소실연결관(50)으로 자연적으로 흘러가도록 하기 위함이며, 목초액 발생을 방지하는 기능을 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 제1연소실(20)의 바닥판(23) 역시 화구를 향해 하향으로 3 ~ 10°의 각도(B)로 경사지게 되어 있을 수 있다. 이 역시 결로현상으로 생긴 물 또는 목초액 등이 제1연소실(20)의 바닥판(23)을 타고 제1연소실(20)의 전방에 있는 화구를 향해 자연적으로 흘러가도록 하기 위함이며, 목초액 발생을 방지하는 기능을 한다. 이렇게 제1연소실(20) 전방으로 모인 목초액 등을 하방향으로 배출하기 위한 배출관(미도시됨)이 제1연소실(20) 및 보일러 외벽체(10)에 마련될 수도 있다.

미설명된 도면부호 80은 화염방지판을 나타낸다. 개폐도어(21)를 개방하였을 시 화염이 화구로부터 상부로 뻗쳐 올라오는 것을 방지하기 위한 것으로서 안전장치의 일환이다.

이하 도 4를 참조하여 본 고안의 실시예에 의한 송풍장치(90)를 설명한다. 송풍장치(90)는 송풍모터(91)와 송풍모터(91)의 출구측에 설치되는 송풍안내관(92)을 포함한다. 송풍안내관(92)의 개구부는 화구(26)를 향해 오픈되어 있으며, 송풍안내관은 개구부에 마련된 브래킷(92a)에 의해 개폐도어에 고정 설치된다. 본 실시예에 의하면, 송풍안내관(92)과 송풍모터(91)의 연결부위에 송풍조절판(94)이 끼워진다. 송풍조절판(94)은 손잡이판(94a)과 가림판(94b)이 서로 일체로 절적되게 연결되어 있다. 가림판(94b)에는 조금씩이나마 송풍이 항시 이루어질 수 있도록 통기홈(95)이 마련되어 있다. 따라서 송풍조절판(94)을 최대한 닫는다 해도 조금씩의 공기 유입은 허용되도록 하고 있다. 송풍모터(91)는 자신의 일측에 마련된 설치용 브래킷(91a)을 통해 개폐도어에 고정된다. 송풍조절판(94)은 송풍안내관(92)의 상판에 마련된 슬릿(93)을 통해 끼워질 수 있다.

이상에서 설명된 것들은 본 발명의 기술적 사상에 의거한 몇가지 예시에 불과하다. 당업자는 청구범위를 통해 표현되는 본 발명의 기술적 사상의 범위를 넘지 않는 선에서 예시된 바를 활용하여 다양한 변형실시를 할 수 있을 것이다. 예를 들어 위에 설명된 모든 실시예들은 당업자에 의해 자유롭게 조합되어 실시될 수 있으며 어떠한 조합이든지 본 발명의 권리범위에 포함된다고 해석되어야 한다.

10 : 보일러 외벽체 20, 30 : 제1,2연소실
21 : 개폐도어 25, 36 : 제1,2경사부
31 : 커버 40 : 연도
50 : 연소실연결관 60, 61 : 제1,2열교환관
71 : 절곡판 72 : 파이프
80 : 화염방지판 90 : 송풍장치
W : 화목

Claims (5)

1. 전방에 개폐도어(21)에 의해 개방 또는 폐쇄되는 화구(26)가 마련되는 제1연소실(20);
   연소실이격지지대(3)에 의해 상기 제1연소실(20)의 상부로부터 이격되게 설치되고, 전방 상부에는 연도(40)가 상방향으로 설치되어 있는 제2연소실(30);
   상기 제1연소실(20)의 연소열이 상기 제2연소실(30)로 전달될 수 있도록 상기 제1연소실(20)과 상기 제2연소실(30)을 연결하는 연소실연결관(50);
   상기 제1연소실(20)과 상기 제2연소실(30)의 외벽과의 사이에 온수 재킷이 만들어질 수 있도록 공간을 두고 상기 제1연소실(20)과 상기 제2연소실(30)을 에워싸도록 설치되는 보일러 외벽체(10); 및
   상기 온수 재킷의 물을 급탕하기 위하여 상기 보일러 외벽체(10)를 통해 상기 온수 재킷 내에 설치되는 급탕배관(7); 을 포함하되,
   상기 제1연소실(20)의 상판(22)의 후방에는 연소열이 체류하는 공간을 제공할 수 있도록 상기 화구(26)와 반대방향으로 갈수록 하향으로 경사진 제1경사부(25)가 마련되어 있고, 상기 제2연소실(30)의 상판(32)에는 연소열이 체류하는 공간을 제공할 수 있도록 상기 연도(40)를 향한 방향으로 갈수록 하향으로 경사진 제2경사부(36)가 마련되어 있고,
   상기 제2연소실(30)의 바닥판(34)은 결로현상으로 생긴 물 또는 목초액이 상기 연소실연결관(50)을 향하여 흐를 수 있도록 하향으로 경사지게 형성되어 있고, 상기 제1연소실(20)의 바닥판(23)은 결로현상으로 생긴 물 또는 목초액이 상기 제1연소실(20)의 전방으로 흐를 수 있도록 상기 화구(26)를 향하여 하향으로 경사지게 형성되어 있고,
   상기 제1연소실(20)의 외부에 있는 물이 상기 제1연소실(20)의 좌우방향으로 소통할 수 있도록 상기 화구(26)와 상기 제1 경사부(25) 사이에 제1열교환관(60)이 상기 제1연소실(20)을 좌우방향으로 관통하여 설치되고, 상기 제2연소실(30)의 외부에 있는 물이 상기 제2연소실(30)의 좌우방향으로 소통할 수 있도록 상기 연소실연결관(50)과 상기 연도(40) 사이에 제2열교환관(62)이 상기 제2연소실(30)의 좌우방향으로 관통하여 설치되는,
   것을 특징으로 하는 화목보일러.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2연소실(30)에는 상기 연도(40)로 유입되는 연소열을 지체시킬 수 있도록 상기 제2연소실(30)의 단면적을 줄이기 위한 병목수단이 더 설치되되,
   상기 병목수단은,
   상기 제2연소실(30)의 상판(32) 저면에 용접으로 고정되는 것으로서, 하단이 상기 제2연소실(30)의 후방을 향해 절곡된 절곡판(71); 및
   상기 절곡판(71)과 대향하도록 상기 제2연소실(30)의 바닥판(34) 상면에 용접으로 고정시킨 파이프(72);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 화목보일러.
4. 삭제
5. 삭제

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