KR101582300B1 - 연소기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소기에 관한 것으로서, 원통 형상으로 내부에 수용공간이 형성되고, 일 측에는 개방부가 형성되며, 반대 측에는 관통공이 구비되는 차단판이 형성되는 외부 케이스; 상기 외부 케이스의 수용공간에 장착되고, 중앙에 위치하는 연소실을 기준으로 일 측에 연료 투입구가 형성되며, 반대 측에는 연소실에서 발생하는 열이 배출되는 배출통로가 형성되고, 상기 연소실과 배출통로의 외면에는 간격을 두고 공기 유입공이 형성되는 내부 케이스; 상기 외부 케이스의 개방부 및 내부 케이스의 배출통로와 고정결합되는 플랜지; 상기 외부 케이스의 일 측에 적어도 하나 이상 장착되고 외부 케이스와 내부 케이스의 사이 공간에 공기를 주입하는 공기 주입구;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 외부 케이스와 내부 케이스의 사이에 공기가 순환하는 공간을 형성하여 연소실의 열이 외부로 배출되는 것을 방지하고 연소실에 공급되는 열의 온도를 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라 열의 손실을 최소화할 수 있으므로 재료비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

연소기{Combustor}

본 발명은 연소기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료의 연소시 적정한 온도로 공기를 공급하여 재료비를 절감하면서도 오염물질의 배출을 최소화할 수 있도록 한 고체 연소기에 관한 것이다.

현재 보일러는 산업용에서 가정용에 이르기까지 다양한 구조와 특징이 있는데, 주로 보일러는 경우, 등유, 가솔린 등의 유류나 가스와 같은 연료의 연소열을 이용하여 물이나 공기를 가열한다.

그런데, 유류나 가스 등은 가격이 매우 비싸기 때문에 난방에 소요되는 경비가 많이 들게 된다. 특히 온실이나 비닐하우스 등에서 작물을 재배하기 위해서 난방장치로서 보일러를 사용하는 농가의 경우 연료비에 의한 원가상승은 재배작물의 가격을 상승시킴으로써 농가의 부담이 증가하고 있다.

이에 따라 근래에는 연탄이나 석탄과 같은 고체연료를 이용하고 있으나 석탄과 같은 고체연료는 매장이 한정적일 뿐만 아니라, 그 고체 연료가 연소되면서 발생하는 가스는 인체에 해로울 뿐만 아니라 지구 온난화 문제를 유발하는 문제를 갖는다.

그리고 최근에는 환경에 대한 관심이 증가하고 자원의 고갈에 따른 문제가 대두됨에 따라 자연 자원을 절약하고 친환경적인 에너지원을 개발하는 추세에 있으며, 이러한 분위기에서 버려지는 목재를 펠렛 형태로 성형하여 연료로 이용하는 펠렛 연료의 이용이 증가하고 있다.

여기서 상기 펠렛 연료는 나무를 재료로 하여 이를 분말에 가까운 미세한 톱밥으로 분쇄하고 믹싱, 압출, 절단, 건조함으로써 제조된 후 보일러 또는 난로 등에 연료로 사용된다.

그러나 펠렛 연료를 이용하는 보일러나 난로 등은 연소시 발생되는 복사열이 몸체를 통해 외부로 그대로 방출됨으로써 연소효율이 저하됨은 물론 고온의 연소가스 및 연소가스에 함유된 고온의 연소열 또한 연통을 통해 대부분 대기중으로 배기됨으로써 열손실이 저하되어 난방효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한 종래의 보일러나 난로는 연소시 발생하는 미연소가스를 그대로 배출함으로써 연소효율의 저하와 함께 환경을 오염시키는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제2012-039291호 대한민국 등록특허공보 제10-1271748호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 외부 케이스와 내부 케이스의 사이에 공기가 순환하는 공간을 형성하여 연소실의 열이 외부로 배출되는 것을 방지하고 연소실에 공급되는 열의 온도를 상승시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한 외부 케이스와 내부 케이스의 사이에 히트 배리어를 장착하여 공간에 흐르는 공기가 내부 케이스의 열로 인하여 손상되는 것을 방지하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 연소기는 원통 형상으로 내부에 수용공간이 형성되고, 일 측에는 개방부가 형성되며, 반대 측에는 관통공 및 다수개의 공기 유입공이 구비되는 차단판이 형성되는 외부 케이스; 상기 외부 케이스의 수용공간에 장착되고, 중앙에 위치하는 연소실을 기준으로 일 측에 연료 투입구가 형성되며, 반대 측에는 연소실에서 발생하는 열이 배출되는 배출통로가 형성되고, 상기 연소실과 배출통로의 외면에는 간격을 두고 공기 유입공이 형성되는 내부 케이스; 상기 외부 케이스의 개방부 및 내부 케이스의 배출통로와 고정결합되는 플랜지; 상기 외부 케이스의 일 측에 적어도 하나 이상 장착되고 외부 케이스와 내부 케이스의 사이 공간에 공기를 주입하는 공기 주입구;를 포함한다.

그리고 상기 외부 케이스와 내부 케이스의 사이에는 원통 형상의 히트 배리어가 장착될 수 있다.

또한 상기 내부 케이스의 공기 유입공은 접선에 대하여 50°~ 60°각도로 형성될 수 있다.

또한 상기 내부 케이스의 배출통로는 중앙에 형성되고 하부에는 턱이 형성될 수 있다.

또한 상기 내부 케이스의 연소실 지름은 연료에 따라 필요한 공기량이 1.5m/s의 속도로 흐를 수 있도록 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 외부 케이스와 내부 케이스의 사이에 공기가 순환하는 공간을 형성하여 연소실의 열이 외부로 배출되는 것을 방지하고 연소실에 공급되는 열의 온도를 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라 열의 손실을 최소화할 수 있으므로 재료비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 외부 케이스와 내부 케이스의 사이에 히트 배리어를 장착하여 공간에 흐르는 공기가 내부 케이스의 열로 인하여 손상되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 공냉의 역할과 함께 내부 케이스의 연소실에 높은 온도의 공기를 공급할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 연소기를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 연소기를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 연소기를 구성하는 내부 케이스를 나타낸 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 A - A선 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 B - B선 단면도.
도 6(a) 및 6(b)는 본 발명에 따른 C 및 D 부분 확대도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조로 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 연소기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연소기를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 연소기를 구성하는 내부 케이스를 나타낸 정면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 A - A선 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 B - B선 단면도이고, 도 6(a) 및 6(b)는 본 발명에 따른 C 및 D 부분 확대도이다.

본원발명인 연소기(10)는 외부 케이스(20)와, 상기 외부 케이스(20)이 내부에 장착되는 내부 케이스(30)와, 상기 외부 케이스(20)와 내부 케이스(30)의 일 측 끝단에 장착되는 플랜지(40)와, 상기 외부 케이스(20)와 내부 케이스(30)의 사이 공간에 공기를 공급하는 공기 주입구(50)와, 상기 외부 케이스(20)와 내부 케이스(30)의 사이에 장착되는 히트 배리어(60) 등으로 이루어진다.

여기서 상기 연소기(10)에 공급되는 원료는 고체, 액체, 기체 모두 가능하며, 본원발명에서 설명의 편의를 위하여 고체의 연료가 사용되는 예를 들어 설명하기로 한다.

상기 외부 케이스(20)는 소정의 지름과 길이를 가지는 원통 형상으로 내부에 수용공간(21)이 형성되고, 일 측에는 개방부(22)가 형성되고, 반대 측에는 관통공(24)이 구비되는 차단판(23)이 형성된다.

즉 상기 외부 케이스(20)는 원통 형상으로 형성되면서 일 측에 수용공간(21)과 연통되는 개방부(22)가 형성되고 반대 측에는 수용공간(21)을 폐쇄하는 관통공(24)이 구비된 차단판(23)이 일체로 형성되는 것이다.

이때 상기 외부 케이스(20)는 도시된 원통 형상 이외에도 환경 및 목적 등에 따라 다른 형상으로 형성될 수 있다.

상기 외부 케이스(20)의 내부에 장착되는 내부 케이스(30)는 중앙에 형성되는 연소실(31)을 기준으로 일 측에 연료 투입구(32)가 형성되고, 반대 측에는 연소실(31)에서 발생하는 열이 배출되는 배출통로(33)가 형성되며, 상기 연소실(31)과 배출통로(33)의 외면에는 간격을 두고 공기 유입공(34)이 형성된다.

즉 상기 내부 케이스(30)는 연소실(31)을 기준으로 내부 케이스(20)의 차단판(23)의 방향으로 연료 투입구(32)가 형성되고 반대 측에는 배출통로(33)가 형성되는 것이다.

이를 좀더 보충설명하면, 상기 내부 케이스(30)는 원통 형상으로 형성되는 연소실(31)의 일 측에 원통 형상의 연료 투입구(32)가 형성되고, 반대 측에는 상기 연소실(31)의 지름보다 작고 연료 투입구(32)의 지름보다 큰 원통 형상의 배출통로(33)가 형성되는 것이다.

이때 상기 연소실(31)의 내경(D)과 길이(L)는 1:1.4~1.7의 비율로 형성되는데, 이는 상기 연소실(31)의 내경(D)에 비하여 길이가 짧아지면 연료가 미연소 상태로 배출되고, 상기 연소실(31)의 내경(D)에 비하여 길이가 길면 분사된 화염의 길이가 짧아져서 열을 활용하기 어려움이 있기 때문이다.

더불어 상기 연소실(31)의 내경(D)은 연료에 따라 필요한 이론 공기량이 1.5m/s의 속도로 형성되되, 상기 연소실(31)의 내경(D)은 열량 및 사용 연료에 따라 달라질 수 있음을 밝힌다.

그리고 상기 연소실(31)의 일 측에 형성되는 연료 투입구(32)는 연료의 원활한 공급을 위하여 차단판(22)의 관통공(23)을 돌출하도록 형성된다.

상기 연소실(31)의 반대 측에 형성되는 배출통로(33)는 중앙에 형성되고 하부에는 턱(33a)이 형성된다.

여기서 상기 배출통로(33)의 하부에 턱(33a)을 형성한 것은 연소실(31)의 내벽 쪽의 압력을 유지하여 가연성 가스가 그냥 분사되지 않고 외벽을 따라 회전하면서 연소실(31)의 안쪽으로 이동된 후 중심에서 회전하여 외부로 배출되도록 하기 위해서이다.

이때 상기 턱(33a)의 높이는 연소실(31)의 공기 유입공(34)의 공기 방향 등을 고려하여 형성된다.

상기 연소실(31)과 배출통로(33)의 외면에 간격을 두고 형성되는 공기 유입공(34)은 각 연료의 연소에 필요한 이론 공기량을 근거하여 개수와 면적이 형성된다.

그리고 본원발명에서 상기 공기 유입공(34)은 연소실(31)에 소정의 간격을 두고 형성되고, 상기 공기 유입공(34)과 공기 유입공(34)의 사이에는 연결구간(35)이 형성되는데 이는 고체 연료의 연소시 일정시간을 두고 연소와 탄화가 반복되도록 하기 위한 것이다.

또한 상기 공기 유입공(34)은 내부 케이스(31)의 접선에 대하여 50°~ 60°각도 공기를 주입할 수 있도록 형성된다.

즉 상기 공기 유입공(34)은 내면과 내경 방향에 가공되면서 일정한 간격으로 형성되면서 와류 형성이 용이하도록 일정한 각도를 가지고 형성되는 것이다.

이를 좀더 보충설명하면, 상기 공기 유입공(34)은 연소시 가연성 가스가 내경의 바깥방향으로 회전할 수 있도록 와류를 형성한 것이다.

상기 외부 케이스(20)와 내부 케이스(30)의 일 측 끝단에 장착되는 플랜지(40)는 소정의 두께와 지름을 가지는 원판 형상으로 형성되고, 중앙에는 연통공(42)이 형성되고 가장자리 둘레에는 간격을 두고 연결 장착공(44)이 형성된다.

즉 상기 플랜지(40)는 외부 케이스(20)를 구성하는 개방부(22)의 끝단과 내부 케이스(30)를 구성하는 배출통로(33)의 끝단을 용접 등을 통해 고정되면서 상기 연결 장착공(44)을 통해 타 부분과 연결될 수 있도록 한 것이다.

상기 외부 케이스(20)와 내부 케이스(30)의 사이 공간(S)에 공기를 공급하는 공기 주입구(50)는 중공형상으로 내면 입구(52)가 외부 케이스(20)와 연통되고, 외부 연결부(54)에는 공기 블로워 등이 연결된다.

즉 상기 공기 주입구(50)는 관통공(24)이 위치하는 외부 케이스(20)의 둘레에 내면 입구(52)를 연결하여 공간(S)과 연통되게 하고 반대 측에 위치한 외부 연결부(54)에는 공기를 공급하는 공기 블로워 등이 연결될 수 있도록 한 것이다.

상기 외부 케이스(20)와 내부 케이스(30)의 사이에 장착되는 히트 배리어(60)는 소정의 지름과 길이를 가지는 원통 형상으로 형성된다.

이때 상기 히트 배리어(60)는 간격을 두고 설치되는 리브(62)를 통해 외부 케이스(20)에 고정하게 된다.

즉 상기 히트 배리어(60)는 외부 케이스(20)와 내부 케이스(30)의 사이에 고정되면서 상기 공간(S)을 따라 흐르는 공기가 내부 케이스(30)의 열로 인해 손상되는 것을 방지하면서도 공냉의 역할과 함께 공기를 가열하여 연소실(31)에 높은 온도의 열을 공급하게 되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 연소기의 실시 예를 참조로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소정의 지름과 길이를 가지는 원통 형상으로 내부에 수용공간(21)이 형성되고, 일 측에는 개방부(22)가 형성되고, 반대 측에는 관통공(24)이 구비되는 차단판(23)이 형성되는 외부 케이스(20)를 형성한다.

그리고 상기 외부 케이스(20)의 수용공간(21)으로 중앙에 형성되는 연소실(31)을 기준으로 일 측에 연료 투입구(32)가 형성되고, 반대 측에는 연소실(31)에서 발생하는 열이 배출되는 배출통로(33)가 형성되며, 상기 연소실(31)과 배출통로(33)의 외면에는 간격을 두고 공기 유입공(34)이 형성되고, 상기 연소실(31)의 공기 유입공(34)과 공기 유입공(34)의 사이에는 연결구간(35)이 형성되는 내부 케이스(30)를 장착한다.

다음으로 상기 관통공(24)이 형성되는 외부 케이스(20)의 일 측에 중공형상으로 내면 입구(52)가 외부 케이스(20)와 연통되고, 외부 연결부(54)에는 공기 블로워 등이 연결되는 공기 주입구(50)를 장착한 후, 상기 외부 케이스(20)와 내부 케이스(30)의 사이에 소정의 지름과 길이를 가지는 원통 형상으로 형성되는 히트 배리어(60)를 장착한다.

그리고 상기 플랜지(40)는 외부 케이스(20)를 구성하는 개방부(22)의 끝단과 내부 케이스(30)를 구성하는 배출통로(33)의 끝단에 소정의 두께와 지름을 가지는 원판 형상으로 형성되고, 중앙에는 연통공(42)이 형성되고 가장자리 둘레에는 간격을 두고 연결 장착공(44)이 형성되는 플랜지(40)를 고정결합하면 연소기(10)의 조립은 완료되는 것이다.

여기서 상기 연소기의 조립 순서는 상기와 다르게 구성될 수 있음을 밝힌다.

다음으로 상기와 같이 구성되는 연소기의 사용상태를 살펴보면 다음과 같다.

먼저 상기 연소기(10)를 난로나 보일러 등에 연결하고, 상기 공기 주입구(50)의 외부 연결부(54)에는 공기 블로워를 연결한다.

그리고 상기 내부 케이스(30)를 구성하는 연료 투입구(32)에 우드펠릿, 우드칩, 석탄, RPF, RDF 등으로 형성되는 고체 연료를 공급한 후 상기 고체 연료를 연소시킨다.

다음으로 상기 공기 블로워를 통해 공기 주입구(50)에 공기를 주입하면, 상기 공기는 외부 케이스(20)와 내부 케이스(30)의 사이에 형성되는 공간(S)을 따라 공기 유입공(34)을 통해 연소실(31)과 배출통로(33)에 공급된다.

이때 상기 공간(S)을 통과하는 공기는 히트 배리어(60)을 통해 고온으로 가열된 후 상기 공기 유입공(34)에 공급되고, 상기 공기 유입공(34)에 유입되는 공기는 와류 작동을 통해 연소효율을 극대화할 수 있게 되는 것이다.

더불어 상기 연소실(31)의 열은 공간(S)에 장착되는 히트 배리어(60) 및 공기층에 의하여 외부로 열이 손실되는 것을 최소화할 수 있으므로 연료낭비를 최소화할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 고체 연소기를 설명함에 있어 특정형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 연소기, 20 : 외부 케이스,
21 : 수용공간, 22 : 개방부,
23 : 차단판, 24 : 관통공,
30 : 내부 케이스, 31 : 연소실,
32 : 연료 투입구, 33 : 배출통로,
34 : 공기 유입공, 40 : 플랜지,
42 : 연통공, 44 : 연결 장착공,
50 : 공기 주입구, 60 : 히트 배리어.

Claims (6)

1. 원통 형상으로 내부에 수용공간이 형성되고, 일 측에는 개방부가 형성되며, 반대 측에는 관통공이 구비되는 차단판이 형성되는 외부 케이스;
   상기 외부 케이스의 수용공간에 장착되고, 중앙에 위치하는 연소실을 기준으로 일 측에 연료 투입구가 형성되고, 반대 측에는 연소실에서 발생하는 열이 배출되는 배출통로가 형성되고, 상기 연소실과 배출통로의 외면에는 간격을 두고 공기 유입공이 형성되되, 상기 연소실에 형성되는 공기 유입공은 원통형의 상기 연소실 둘레를 둘러싸면서 소정의 간격을 두고 사방에 형성되어 연료 연소시 연소와 탄화가 반복되도록 함과 동시에 상기 연소실 내부에 산소를 균일하게 공급하도록 하며, 상기 배출통로에 형성되는 공기 유입공은 불꽃을 강하게 배출하면서도 배출통로의 중앙부에 불꽃이 형성되도록 하여 배출통로를 보호하는 내부 케이스;
   상기 외부 케이스의 개방부 및 내부 케이스의 배출통로와 고정결합되는 플랜지;
   상기 외부 케이스의 일 측에 적어도 하나 이상 장착되고 외부 케이스와 내부 케이스의 사이 공간에 공기를 주입하는 공기 주입구;
   상기 외부 케이스와 내부 케이스의 사이에 형성되어, 상기 내부 케이스의 열에 의한 공기의 공냉과 함께 상기 연소실에 열을 공급하되, 상기 내부 케이스의 열에 의해 덥혀진 공기를 그대로 연소실과 배출통로의 외면 전체에 걸쳐 간격을 두고 다수개 구비된 공기유입공을 통해 연소실에 공급하는 원통 형상의 히트 배리어;를 포함하고,
   상기 내부 케이스의 배출통로 하부에 턱을 두어 상기 연소실보다 배출통로를 좁게 형성하여 상기 연소실에서 외부로 불꽃이 강하게 배출될 수 있도록 하고,
   연료가 미연소 상태로 배출되거나 분사된 화염의 길이가 짧아지지 않도록, 상기 내부 케이스의 연소실 내경과 길이를 1:1.4~1.7의 비율로 형성하고,
   상기 내부 케이스의 연소실 지름은 연료에 따라 필요한 공기량이 1.5m/s의 속도로 흐를 수 있도록 형성되며,
   상기 내부 케이스의 공기 유입공은 접선에 대하여 50°~ 60°각도로 형성되는 연소기.
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