KR101609640B1

KR101609640B1 - 펠릿 버너

Info

Publication number: KR101609640B1
Application number: KR1020140098570A
Authority: KR
Inventors: 노동현
Original assignee: 노동현; 주식회사 성화에너지
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-04-06
Also published as: KR20150135030A

Abstract

본 발명은 펠릿 버너에 관한 것으로, 통 형상의 케이싱(10); 상기 케이싱(10) 내부에 설치되고, 일측면에 다수 개의 송풍유입홀(22)이 형성되며, 타측면에 송풍배출구(23)가 형성되는 통 형상의 연소하우징(20); 상기 케이싱(10)의 내벽 및 상기 연소하우징(20)의 외벽 사이에 형성되는 열교환덕트(30); 일단이 상기 열교환덕트(30)와 연통되고, 타단이 상기 송풍유입홀(22)과 연통되는 송풍유닛(40); 및 상기 연소하우징(20)과 연결되는 점화부재(50)를 포함하여 구성된다.
이에 따라, 연소하우징 내부에 직접 외부 공기가 유입됨에 따른 냉각을 방지할 수 있고, 이에 따라 높은 열효율을 유지할 수 있다.

Description

펠릿 버너 {PELLET BURNER}

본 발명은 펠릿 버너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1차적으로 가열된 공기가 연소실 내부로 송풍되어 높은 열효율을 유지할 수 있는 펠릿 버너에 관한 것이다.

예전부터 인간은 주로 화석연료를 이용하여 열에너지를 포함한 대부분의 에너지를 얻어왔다. 하지만 알려진 바와 같이 화석연료는 매장량이 한정되어 있고, 재생이 불가능하며, 환경오염을 일으킨다는 점에서 지속적인 이용에 한계를 지니고 있다. 이에 따라 세계 각국에서는 화석연료를 대체할 수 있는 새로운 에너지를 개발하기 위해 노력하고 있으며, 현재 천연가스 또는 수소가스를 이용한 자동차 등 다양한 것들이 시중에 등장하고 있다.

다른 한편으로, 위와 같이 대체에너지를 새롭게 개발하는 것과 더불어 기존에 사용하고 버려지는 것을 재활용하는 이른바 재생에너지에도 많은 관심이 쏠리고 있는데, 재생에너지는 자칫 버려질 수 있는 자원을 재활용하기 때문에 환경오염을 줄일 수 있다는 점에서 친환경적인 에너지라는 장점이 있다. 그러나 재생에너지는 화석연료에 비해 상대적으로 낮은 에너지 효율과 추가적으로 소요되는 재생비용으로 인해 경제성이 떨어져 상용화가 어려운 단점이 있었다.

근래에 들어 이와 같은 재생에너지의 단점을 보완할 수 있는 펠릿(PELLET)이 등장했는데, 펠릿은 임업 폐기물이나 벌채목 등을 분쇄하여 톱밥으로 만든 뒤, 원기둥 모양으로 압축 가공한 것으로, 등유와 비교할 때 난방비를 40% 가량 절감할 수 있고, 탄소 배출량 역시 일반 경유의 12분의 1 수준에 불과하여 친환경적이면서도 경제성을 높일 수 있는 원료다. 펠릿 자체가 개발된 것으로 알려진 건 1970년대 오일 쇼크 이후로 알려져 있으나, 실제 인기가 상승한 것은 약 20년 전부터이다.

이와 같은 펠릿을 이용하여 열에너지를 생성하는 버너가 '특허문헌 1'에 게재되어 있다. 도 1은 종래의 펠릿 버너를 도시한 단면도로서, 종래의 펠릿 버너는 탱크부(1); 한쪽면에 송풍구(2)가 형성되고, 측면에 공기유입홀(3)이 형성되는 연소부(4); 공기주입부(6)로 구성된다. 이에 따라, 공기주입부(6)를 통해 탱크부(1)로 유입된 공기가 송풍구(2) 및 공기유입홀(3)을 통해 연소부(4)로 유입되고, 펠릿(P)이 발화되면 연소되어 열에너지가 발생한다.

그러나 종래의 펠릿 버너는 상대적으로 낮은 온도의 외기가 공기주입부(6)를 통해 바로 유입되기 때문에 연소부(4) 내부로 상기 외기가 유입되는 과정에서 열손실이 발생하고, 이에 따라 열효율이 떨어지는 문제가 있다.

KR 10-1262574 B1 (2013. 5. 8.)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 연소하우징 내부로 1차 가열된 공기가 송풍되는 펠릿 버너를 제공하는 것이다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 펠릿 버너는 통 형상의 케이싱; 상기 케이싱 내부에 설치되고, 일측면에 다수 개의 송풍유입홀이 형성되며, 타측면에 송풍배출구가 형성되는 통 형상의 연소하우징; 상기 케이싱의 내벽 및 상기 연소하우징의 외벽 사이에 형성되고, 선단으로 외부 공기가 유입되는 열교환덕트; 일단이 상기 열교환덕트와 연통되고, 타단이 상기 송풍유입홀과 연통되어 상기 열교환덕트 내부의 공기를 상기 송풍유입홀로 유입시키는 송풍유닛; 및 상기 연소하우징과 연결되는 점화부재를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 펠릿 버너는 연소하우징 내부에 직접 외부 공기가 유입됨에 따른 냉각을 방지할 수 있고, 이에 따라 높은 열효율을 유지할 수 있다.

도 1은 종래의 펠릿 버너를 도시한 단면도
도 2는 본 발명에 따른 펠릿 버너를 도시한 사시도
도 3은 도 2의 절단 사시도
도 4는 도 2의 정단면도
도 5는 도 2의 측단면도
도 6은 본 발명에 따른 펠릿 버너의 실시예를 도시한 사시도
도 7은 도 6의 개방된 상태를 도시한 사시도
도 8은 본 발명에 따른 펠릿 버너에 바퀴가 부가된 것을 도시한 사시도

아래에서는 본 발명에 따른 펠릿 버너를 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 펠릿 버너에 관한 것으로, 도 2는 본 발명에 따른 펠릿 버너를 도시한 사시도, 도 3은 도 2의 절단 사시도, 도 4는 도 2의 정단면도 및 도 5는 도 2의 측단면도이다.

본 발명에 따른 펠릿 버너는 통 형상의 케이싱(10); 일측면에 다수 개의 송풍유입홀(22)과 홀(27)이 형성되며, 타측면에 송풍배출구(23)가 형성되고, 내벽에 다수 개의 다수 개의 열전달홈(24)이 형성되며, 케이싱(10) 내부에 설치되되 다수 개의 송풍유입홀(22)과 상기 홀(27)이 형성된 면이 상기 케이싱(10)으로부터 이격되도록 설치되는 통 형상의 연소하우징(20); 다수 개의 공기공급홀(25)이 형성되는 플레이트 형상으로 이루어지고, 연소하우징(20) 내부에 수평으로 설치되어 연소하우징(20)의 내부를 상기 다수 개의 송풍유입홀(22)과 연통되는 상부공간(R1) 및 홀(27)과 연통되는 하부공간(R2)으로 구획시키는 화격자(26); 케이싱(10)의 내벽 및 연소하우징(20)의 외벽 사이에서 상기 케이싱(10)과 상기 연소하우징(20)의 길이방향을 따라 형성되고, 선단으로 외부 공기가 유입되며, 내부에 코루게이트핀(32)이 설치되는 열교환덕트(30); 일단이 열교환덕트(30)와 연통되고, 타단이 송풍유입홀(22)과 연통되어 열교환덕트(30) 내부의 공기를 송풍유입홀(22)로 유입시키는 송풍유닛(40) 및 연소하우징(20)과 연결되는 점화부재(50)를 포함하여 구성되고, 케이싱(10)과 연소하우징(20) 사이의 상기 이격된 공간에 설치되어 케이싱(10) 내부를 송풍유입홀(22)과 연통되는 공간 및 홀(27)과 연통되는 공간으로 구획하는 격벽(W)을 더 포함하며, 케이싱(10)의 홀(27)과 인접한 측면에는 외부공기를 상기 홀(27)로 유입시키는 공기유입팬(14)이 설치된다.

아래에서는 각 구성요소에 대하여 상세히 설명한다.

케이싱(10)은 원통 형상으로 형성되고, 후술할 연소하우징(20)을 둘러싸고 있어 열이 외부로 빠져나가는 것을 방지한다. 이를 위해 케이싱(10) 내벽에는 단열재(12)가 설치된다.

공기유입팬(14)은 케이싱(10) 일측면 하단에 설치되어 외부 공기를 케이싱(10) 내부로 유입시키는 역할을 한다.

연소하우징(20)은 내부에서 펠릿(P)이 연소되는 곳으로서, 중공이 형성되는 원통 형상으로 형성되고, 캐스타블(CASTABLE)로 이루어진다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 연소하우징(20)의 일측에는 점화홀(21), 송풍유입홀(22) 및 홀(27)이 형성되고, 타측에는 송풍배출구(23)가 형성된다. 점화홀(21)은 후술할 점화부재(50)가 연결되어 연소하우징(20) 내부의 펠릿(P)이 발화되기 위한 불을 제공한다. 그리고 송풍유입홀(22)은 연소하우징(20) 내부로 공기가 유입되는 곳으로, 송풍유입홀(22)을 통해 유입된 공기는 연소되는 펠릿(P)으로부터 열에너지를 전달받은 뒤, 송풍배출구(23)를 통해 배출된다. 송풍배출구(23)를 통해 배출된 고온의 공기는 외부로 열에너지를 전달한다.

열전달홈(24)은 연소하우징(20) 내부의 잔열이 후술할 열교환덕트(30)를 지나는 공기에 용이하게 전달되도록 하는 것으로서, 연소하우징(20) 내벽면에 복수 개가 형성된다.

화격자(26)는 플레이트 형상으로, 도 3에 도시된 바와 같이 연소하우징(20)의 내부에 수평으로 설치되어 연소하우징(20)의 내부를 상부공간(R1)과 하부공간(R2)로 구획한다. 여기서 상부공간(R1)은 다수 개의 송풍유입홀(22)과 연통되는 공간이고, 하부공간(R2)은 홀(27)과 연통되는 공간이다. 그리고 화격자(26) 상부에 펠릿(P)이 위치된다. 화격자(26)에는 복수 개의 공기공급홀(25)이 형성되어 펠릿(P)이 연소될 시 펠릿(P)의 아래에서 산소공급원인 공기가 공급되도록 한다. 여기에서 공급되는 공기는 케이싱(10)의 공기유입팬(14)을 통해 공급된다. 그리고 화격자(26)의 저면에는 받침대(미도시)가 배치되어 공기공급홀(25)을 통해 떨어지는 연소된 펠릿(P)을 용이하게 정리할 수 있다.

한편, 연소하우징(20)은 송풍유입홀(22)이 형성된 측부가 케이싱(10)으로부터 이격되도록 설치되어 그 사이에 분배공간(D)이 형성된다. 물론, 분배공간(D)은 도 3에 도시된 바와 같이 송풍유입홀(22)만 연통되고, 화격자(26) 하부의 공간과는 연통되지 않도록 격벽(W)이 설치된다.

그리고 연소하우징(20) 내부로 펠릿(P)을 지속적으로 공급하기 위해, 펠릿공급부재가 설치될 수 있다. 펠릿공급부재는 도 2에 도시된 바와 같이 호퍼(H), 공급관(F) 및 스크류(S)로 구성되는데, 호퍼는 펠릿(P)이 저장되는 곳으로, 본 발명에 따른 펠릿 버너 일측에 구비되고, 공급관(F)을 통해 연소하우징(20)과 연통된다. 그리고 공급관(F) 내부에는 스크류(S)가 구비되어 스크류(S)가 회전됨에 따라 호퍼(H) 내부의 펠릿(P)이 공급관(F)을 통해 연소하우징(20)으로 공급된다.

열교환덕트(30)는 연소하우징(20)으로 유입될 공기가 외부로부터 유입되는 곳으로, 케이싱(10) 내벽과 연소하우징(20) 외벽 사이에 형성된다. 열교환덕트(30)는 외부 공기가 충분히 열교환될 수 있도록 케이싱(10)과 연소하우징(20)의 길이방향을 따라 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 열교환덕트(30)는 별도의 구조물을 통해 형성될 수도 있지만, 바람직하게는 케이싱(10)과 연소하우징(20)의 크기 차이로 형성되는 공간이다. 즉, 케이싱(10)과 연소하우징(20)이 모두 원통 형상으로 형성되고, 중심축을 공유하면, 도 5에 도시된 바와 같이 케이싱(10) 내벽과 연소하우징(20) 외벽의 지름 차이만큼의 공간이 열교환덕트(30)가 된다. 이에 따라 열교환덕트(30)의 선단으로 외부 공기가 유입되면, 유입된 공기는 연소하우징(20)의 외벽으로부터 1차적으로 열에너지를 전달받고, 이렇게 가열된 공기가 후술할 송풍유닛(40)을 통해 연소하우징(20)으로 유입되어 2차적으로 열에너지를 전달받는다. 결국, 연소하우징(20)으로 유입된 외부 공기는 가열된 상태이기 때문에 연소하우징(20) 내부에서의 열손실을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다. 특히, 이와 같은 현상은 연소하우징(20) 내부의 열전달홈(24)에 의해 더욱 촉진될 수 있다.

코루게이트핀(32)은 도 5에 도시된 바와 같이 열교환덕트(30) 내부에 설치되어 열교환덕트(30) 내부를 지나가는 공기의 속도를 늦춤으로써 열교환 효율을 높이는 역할을 한다. 또한, 코루게이트핀(32)은 금속과 같이 열전달율이 높은 재질로 이루어져 열교환 면적을 증가시키는 역할을 할 수도 있다.

송풍유닛(40)은 열교환덕트(30)로 유입된 외부 공기를 연소하우징(20) 내부로 전달하는 역할을 하는 것으로, 열교환덕트(30)와 연통되는 유입관(42); 연소하우징(20)과 연통되는 유출관(44); 및 유입관(42)과 유출관(44) 사이에 설치되는 송풍팬(46)으로 구성된다.

유입관(42)은 열교환덕트(30)와 연결되되, 바람직하게는 외부 공기가 유입되는 열교환덕트(30) 선단의 반대측 상단과 연결된다. 이는 외부 공기가 열교환덕트(30) 내부에서 충분히 열교환된 후 유입관(42)으로 유입될 수 있도록 하기 위함이다.

유출관(44)은 케이싱(10) 내부의 분배공간(D)과 연결되어 외부 공기가 분배공간(D)으로 유입된 뒤, 송풍유입홀(22)을 통해 연소하우징(20)으로 균일하게 유입되도록 한다.

송풍팬(46)은 유입관(42)과 유출관(44) 사이에 설치되어 열교환덕트(30) 내부의 공기를 유입관(42)에서 유출관(44)으로 이동시키는 역할을 한다.

한편, 종래의 펠릿 버너는 공기유입홀(3)을 통해 유입되는 공기와 송풍구(2)를 통해 유입되는 공기가 하나의 공기주입부(6)로부터 공급되기 때문에 송풍구(2)를 통해 연소부(4)로 유입되는 공기의 압력이 낮아 송풍 효율이 떨어지는 문제가 있다. 본 발명에 따른 펠릿 버너는 산소공급을 위한 공기와 송풍을 위한 공기가 함께 공급되기 때문에 위와 같이 송풍 효율이 떨어지는 문제를 방지할 수 있는 장점이 있다.

점화부재(50)는 펠릿(P)에 불을 붙이는 초기발화요소로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 케이싱(10) 일측에 설치되어 연소하우징(20)의 점화홀(21)과 연결된다. 점화부재(50)로는 가스 또는 기름을 이용하는 토치와 같은 버너나 전기를 이용하는 히터 등이 사용될 수 있다.

그리고 점화부재(50)와 연소하우징(20) 사이에는 밸브(52)가 설치되어 점화부재(50)가 작동할 시 밸브(52)가 열리고, 발화된 다음에는 밸브(52)가 닫힌다. 이를 위해 밸브(52)는 솔레노이드 밸브와 같이 전력을 이용해 개폐 작동되는 것이 바람직하나, 필요에 따라 수동으로 열고 닫을 수 있는 밸브를 사용하여도 무방하다.

도 6은 본 발명에 따른 펠릿 버너의 실시예를 도시한 사시도, 도 7은 도 6의 개방된 상태를 도시한 사시도 및 도 8은 본 발명에 따른 펠릿 버너에 바퀴가 부가된 것을 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 펠릿 버너는 개폐 구조로 형성될 수 있다. 구체적으로 연소하우징(20)이 개폐구조로 형성되는데, 이를 위해 연소하우징(20)의 외부를 감싸고 있는 케이싱(10) 역시 개폐 구조로 형성된다.

즉, 케이싱(10)은 케이싱 본체부(10a); 케이싱 본체부(10a)의 개방된 측면에 위치되는 케이싱 개폐부(10b); 및 케이싱 본체부(10a)와 케이싱 개폐부(10b) 사이에 설치되는 힌지부(10c)로 이루어진다. 그리고 연소하우징(20)은 케이싱 본체부(10a) 내부에 설치되는 연소하우징 본체부(20a); 및 케이싱 개폐부(10b) 내부에 설치되되, 연소하우징 본체부(20a)와 열교환덕트(30)에 대해 개폐동작되는 연소하우징 개폐부(20b)로 이루어진다.

케이싱 본체부(10a)와 케이싱 개폐부(10b) 사이에는 도 6에 도시된 바와 같이 힌지부(10c)가 더 설치된다. 따라서 도 7에 도시된 바와 같이 케이싱 개폐부(10b)가 케이싱 본체부(10a)의 개방된 측면에서 힌지부(10c)에 의해 개폐 동작된다. 이때, 케이싱 본체부(10a) 내부에는 연소하우징 본체부(20a)가 위치하고, 케이싱 개폐부(20b) 내부에는 연소하우징 개폐부(20b)가 위치하여 연소하우징(20)이 함께 개폐된다. 따라서 펠릿(P)이 전부 연소된 후에 연소하우징(20)을 개방시켜 내부를 청소하기가 용이한 장점이 있다. 참고로, 케이싱 개폐부(10b)를 개방시키기 전에 유출관(44)을 미리 제거하는 것이 바람직하다.

그리고 케이싱(10)은 도 6에 도시된 바와 같이 단면이 팔각형 형상으로 형성되어 힌지부(10c)의 설치를 용이하게 할 수 있다. 이는 일 실시예로 필요에 따라 팔각형 외에 다각형으로 형성될 수도 있음은 물론이다.

한편, 케이싱 개폐부(10b) 저면에는 도 8에 도시된 바와 같이 바퀴(16)가 더 구비되어 케이싱 개폐부(10b)의 개폐를 용이하게 하도록 할 수 있다. 이때, 바퀴(16)의 설치를 위해 케이싱 본체부(10a) 저면에 받침대(17)가 설치되어 높이를 맞춘다. 바퀴(16)는 360°회전되는 것으로 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라 레일과 같은 가이드를 설치할 수도 있다.

10: 케이싱 10a: 케이싱 본체부
10b: 케이싱 개폐부 10c: 힌지부
12: 단열재 14: 공기유입팬
16: 바퀴 17: 받침대
20: 연소하우징 20a: 연소하우징 본체부
20b: 연소하우징 개폐부 21: 점화홀
22: 송풍유입홀 23: 송풍배출구
24: 열전달홈 25: 공기공급홀
26: 화격자 30: 열교환덕트
32: 코루게이트핀 40: 송풍유닛
42: 유입관 44: 유출관
46: 송풍팬 50: 점화부재
52: 밸브 P: 펠릿
D: 분배공간 W: 격벽
H: 호퍼 S: 스크류
F: 공급관

Claims

통 형상의 케이싱(10);
일측면에 다수 개의 송풍유입홀(22)과 홀(27)이 형성되며, 타측면에 송풍배출구(23)가 형성되고, 내벽에 다수 개의 다수 개의 열전달홈(24)이 형성되며, 상기 케이싱(10) 내부에 설치되되 상기 다수 개의 송풍유입홀(22)과 상기 홀(27)이 형성된 면이 상기 케이싱(10)으로부터 이격되도록 설치되는 통 형상의 연소하우징(20);
다수 개의 공기공급홀(25)이 형성되는 플레이트 형상으로 이루어지고, 상기 연소하우징(20) 내부에 수평으로 설치되어 상기 연소하우징(20)의 내부를 상기 다수 개의 송풍유입홀(22)과 연통되는 상부공간(R1) 및 상기 홀(27)과 연통되는 하부공간(R2)으로 구획시키는 화격자(26);
상기 케이싱(10)의 내벽 및 상기 연소하우징(20)의 외벽 사이에서 상기 케이싱(10)과 상기 연소하우징(20)의 길이방향을 따라 형성되고, 선단으로 외부 공기가 유입되며, 내부에 코루게이트핀(32)이 설치되는 열교환덕트(30);
일단이 상기 열교환덕트(30)와 연통되고, 타단이 상기 송풍유입홀(22)과 연통되어 상기 열교환덕트(30) 내부의 공기를 상기 송풍유입홀(22)로 유입시키는 송풍유닛(40) 및
상기 연소하우징(20)과 연결되는 점화부재(50)를 포함하여 구성되고,
상기 케이싱(10)과 상기 연소하우징(20) 사이의 상기 이격된 공간에 설치되어 상기 케이싱(10) 내부를 상기 송풍유입홀(22)과 연통되는 공간 및 상기 홀(27)과 연통되는 공간으로 구획하는 격벽(W)을 더 포함하며,
상기 케이싱(10)의 상기 홀(27)과 인접한 측면에는 외부공기를 상기 홀(27)로 유입시키는 공기유입팬(14)이 설치되는 것을 특징으로 하는 펠릿 버너.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 케이싱(10)과 상기 연소하우징(20)은 원통 형상이고, 중심축을 공유하는 것을 특징으로 하는 펠릿 버너.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 화격자(26) 저면에 받침대가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 펠릿 버너.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 케이싱(10) 및 상기 연소하우징(20)은 일측이 개방되는 것을 특징으로 하는 펠릿 버너.
청구항 8에 있어서,
상기 케이싱(10)은 케이싱 본체부(10a); 상기 케이싱 본체부(10a)의 개방된 측면에 위치되는 케이싱 개폐부(10b); 및 상기 케이싱 본체부(10a)와 상기 케이싱 개폐부(10b) 사이에 설치되는 힌지부(10c)로 이루어지고,
상기 연소하우징(20)은 상기 케이싱 본체부(10a) 내부에 설치되는 연소하우징 본체부(20a); 및 상기 케이싱 개폐부(10b) 내부에 설치되되, 상기 연소하우징 본체부(20a)와 상기 열교환덕트(30)에 대해 개폐동작되는 연소하우징 개폐부(20b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펠릿 버너.
청구항 9에 있어서,
상기 케이싱 개폐부(10b) 저면에 바퀴(16)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 펠릿 버너.