KR101621511B1 - 무동력 펠릿 연소장치 - Google Patents

Abstract

동력 없이 펠릿의 연속적인 연소를 구현하는 무동력 펠릿 연소장치가 개시된다. 본 발명에 따른 무동력 펠릿 연소장치는, 상부에 연료공급부가 결합되는 연료투입구를 구비한 연소케이스, 연료투입구를 통해 투하되는 펠릿을 받치며 연소케이스 내부에서 수평방향으로 진퇴 운동하는 연료받침대를 구비한 화력조절구, 연소케이스 내부에 연료투입구에서 연료받침대를 향해 경사 설치되는 다수의 연소봉으로 구성된 경사받침대 및 경사받침대 후방 연소케이스의 경사진 후면에 공기유입구가 형성되고, 공기유입구에 설치되는 공기조절구를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.

Description

무동력 펠릿 연소장치{Non-Powered Pellit Combustion Apparatus}

본 발명은 펠릿 연소장치에 관한 것으로, 별도의 동력 없이도 자연대류를 이용해 역화(Back Draft)와 막힘 없는 지속적인 펠릿 연소를 구현할 수 있는 무동력 펠릿 연소장치에 관한 것이다.

우드 펠릿(wood pellet)은 목재의 부산물을 압축 성형하여 연료화한 것으로, 최근 석유고갈로 인한 에너지 문제와 탄소배출 증가에 의한 지구온난화 등의 문제로 인하여 친환경 에너지에 대한 관심이 높아지면서 경유, 등유, 가솔린 등과 같은 화석연료를 대신할 수 있는 연료로 각광받고 있으며, 이를 연료로 하는 다양한 연소시스템이 이미 알려져 있다.

그 중 펠릿을 이용한 난로 및 보일러 장치들이 주로 사용되고 있으며, 대부분 연소실을 구비하여 펠릿을 지속적으로 공급하면서 연소가 이루어지도록 구성되어 있다. 특히 최근에는 캠핑장이나 작업장 등에서 펠릿이 중력에 의하여 공급되고 자연대류를 통해 연소시켜 난방을 하는 무동력 펠릿 난로의 수요가 증가하는 추세에 있다.

무연탄과 유사한 발열량을 내면서 발화점이 낮아 사용이 매우 용이하고 또한 저렴한 가격으로 연료비를 크게 절감할 수 있는 펠릿의 장점에 더하여, 별도의 전기장치 없이도 연속적인 펠릿의 연소가 가능하다는 무동력 펠릿 난로의 경제적인 장점으로 인하여, 동력을 사용하지 않고 펠릿을 연료로 사용하는 난로의 수요가 점차 많아지고 있는 것이다.

그러나 종래 알려진 펠릿을 연료로 이용하는 무동력 펠릿 난로는 점화 초기 또는 연소 중 펠릿의 연소가 완전히 이루어지지 않는 문제가 있고, 이에 따라 연소 가스의 역류, 불완전 연소로 숯이 많이 생기거나 연료가 공급되는 부분에 막힘 현상이 발생하여 주기적으로 연소실을 점검해야 하는 불편함이 수반되는 단점이 있다.

또한, 펠릿의 공급량을 임의로 조절할 수 없기 때문에 화력 조절 및 연소시간의 조절이 어렵고, 자연대류를 이용하여 지속적인 연소가 이루어짐에 있어 공기가 원활히 흐르지 못하고 한 곳에 정체됨으로써 연소가 제대로 이루어지지 않는 문제가 있으며, 이에 따라 연료의 미연분이 다량 발생해 난방효율이 떨어지는 문제가 있다.

한국공개특허 제2012-0030254호(공개일 2012. 03. 28)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 연소실 내부로 유입된 공기의 원활한 순환을 도모할 수 있는 구조의 무동력 펠릿 연소장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 화력 조절이 가능하며 이를 통해 연소시간 조절이 가능한 무동력 펠릿 연소장치를 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 실시예에 따르면, 동력 없이 펠릿의 연속적인 연소를 구현하는 무동력 펠릿 연소장치로서, 상부에 연료공급부가 결합되는 연료투입구를 구비한 연소케이스; 상기 연료투입구를 통해 투하되는 펠릿을 받치는 연소케이스 내부의 연료받침대를 구비하며, 상기 연료받침대를 진퇴시켜 화력을 조절하는 화력조절구; 상기 연소케이스 내부에 상기 연료투입구에서 연료받침대를 향해 경사 설치되는 다수의 연소봉으로 구성된 경사받침대; 및 상기 경사받침대 후방 연소케이스의 경사진 후면에 공기유입구가 형성되고, 상기 공기유입구에 설치되는 공기조절구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무동력 펠릿 연소장치를 제공한다.

본 발명에 적용된 상기 연소케이스는, 펠릿이 투입되는 연료투입구를 상부에 구비하며, 상기 연료투입구에서 대각선 방향으로 이격된 하부에 화염배출구를 구비하고, 내부에 상기 연료투입구에서 화염배출구 방향으로 경사 형성된 연소실을 구비한 구성일 수 있다.

이때 상기 연소케이스 전면(前面) 모서리에 경사 설치된 점검창을 더 구비할 수 있으며, 이 경우 점검창은 투명한 내열유리를 소재로하여 제작된 것일 수 있다.

또한 상기 연료투입구 측부의 연소케이스 상판에 점화구가 더 형성되고, 상기 점화구에 점화구 덮개가 개폐 가능하게 설치될 수 있다.

그리고 상기 연료받침대 주변의 연소케이스에 통기홀이 다수 형성될 수 있다.

또한, 상기 경사받침대와 공기조절구 사이에 경사진 보조통로가 더 형성되고, 상기 보조통로 하단에 보조배출구가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 적용된 상기 화력조절구는, 상기 연소케이스 양 측벽의 슬릿에 슬라이드 가능하게 결합되어 연소케이스 내에서 진퇴 운동하는 상기 연료받침대와; 연소케이스 외측에서 상기 연료받침대를 지지하는 좌, 우측 지지대와; 상기 좌, 우측 지지대 단부를 연결하는 손잡이;로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 연료받침대는 전후 단부가 상향 경사지게 절곡되고 연소된 펠릿의 재와 연소 중 발생한 화염의 하방토출을 위한 타공이 다수 형성된 구성일 수 있다.

또한, 상기 공기조절구는 상기 공기유입구에 대응되는 크기로 개구를 형성한 원판형의 공기조절판과 공기조절판 일측의 회전손잡이로 구성되며, 상기 공기조절판의 중심이 공기유입구 주변 경사진 후면 외측에 회전 가능하게 힌지 연결된 회전형 공기조절구일 수 있다.

또한, 상기 경사받침대를 구성하는 연소봉은, 상기 연소케이스 상판에 대응되는 개수로 형성된 각각의 조립구멍을 통해 연소케이스 외측에서 연소케이스 내측으로 경사 조립될 수 있다.

그리고, 상기 연소케이스 내부로 연장된 연소봉 하단을 고정시켜주는 하부 지지브라켓이 연료받침대 일측 상부에 설치될 수 있다.

이때 상기 하부 지지브라켓은, 상기 연소케이스 내부로 연장된 연소봉 하단이 각각 끼워져 고정될 수 있게 연소봉에 대응되는 개수로 고정구멍을 형성한 수직부와, 상기 수직부 하단에 수직부와 직각으로 형성되며 상기 연료받침대 상부 일부를 가리는 차단판 역할을 하는 수평부로 구성될 수 있다.

이때, 상기 연소봉은 단면이 원형 또는 각형인 막대형 구조이며 텅스텐 재질로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 송풍기와 같이 전기를 사용하는 별도의 동력장치 없이도 연소 상태를 연속적으로 유지할 수 있어 경제적이며, 연소실 내부가 하향 경사진 구조로서 연소실 내부에 연료가 적체되거나 공기가 정체됨이 없어 역류(Back Draft) 없는 안전하고 안정적이며 연속적인 연소를 통해 높은 연소효율을 달성할 수 있다.

또한, 공기조절구 회전조작을 통한 공기유입량 조절과 화력조절구의 진퇴 조작(슬라이드 조작)을 통해 연료 소모량과 화력 조절이 가능해 만족도 높은 난방 편의를 제공할 수 있으며, 연소봉을 교체하거나 연소봉의 설치 개수를 증감시키는 조절이 가능하여 펠릿의 형태나 종류에 따라 최적의 성능을 발휘할 수 있는 난방장치 구현이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무동력 펠릿 연소장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 무동력 펠릿 연소장치의 정면도.
도 3과 도 1에 도시된 무동력 펠릿 연소장치의 측면도.
도 4는 도 1에 도시된 무동력 펠릿 연소장치의 배면도.
도 5는 도 2에 도시된 무동력 펠릿 연소장치를 A-A선 방향에서 바라본 단면도.
도 6은 연소케이스에 설치된 화력조절구의 사시도.
도 7은 연소케이스 내에 경사 설치된 경사받침대의 사시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무동력 펠릿 연소장치가 적용되는 난방장치의 조립 구성도.
도 9는 난방장치 조립 후 연소장치 내 펠릿에 불을 붙이는 초기 점화를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무동력 펠릿 연소장치의 작동상태를 나타낸 도면.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무동력 펠릿 연소장치의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 무동력 펠릿 연소장치의 정면도이다. 그리고 도 3과 도 4는 각각 도 1에 도시된 무동력 펠릿 연소장치의 측면도와 배면도이며, 도 5는 도 2에 도시된 무동력 펠릿 연소장치를 A-A선 방향에서 바라본 단면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 무동력 펠릿 연소장치(1)는 장치 외형을 구성하며 투입된 연료(이하, '펠릿(20)'이라 함)의 실질적인 연소가 이루어지는 연소케이스(10)를 구비한다. 연소케이스(10)의 재질은 고온에서 기계적 성질을 잃지 않고 산화 등 화학작용에 잘 견디는 강철, 예컨대, 텅스텐이나 스테인레스, 티타늄일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

연소케이스(10)는 상부에 연료를 저장한 연료공급부(2, 도 3 참조)가 결합되는 연료투입구(102)를 구비한다. 상기 연료투입구(102)를 통해 연소케이스(10) 내부로 연료인 펠릿(20)이 투하되며, 연소케이스(10) 내부에서 펠릿(20)이 연소하면서 발생된 화염은 상기 연료투입구(102)에서 대각선 방향으로 이격된 연소케이스(10) 하부의 화염배출구(104)를 통해 하향 방사된다.

연료공급부(2)는 아래로 갈수록 직경이 좁아지는 각추상(角錐狀) 또는 원추상(圓錐狀)의 통 모양을 하는 호퍼(Hopper)일 수 있으며, 상기 연료공급부(2) 하단의 연료투출부(25)가 상기 연료투입구(102)에 끼워 맞춤 조립형태로 연결됨으로써 연소케이스(10) 상부에 상기 연료공급부(2)가 안정되게 결합되어 고정될 수 있다.

연소케이스(10)의 내부에는 상기 연료투입구(102)에서 화염배출구(104) 방향으로 경사지게 형성되며 실질적으로 펠릿(20)이 연소되는 연소실(101)이 마련된다. 따라서 상기 연료투입구(102)를 통해 연소실(101)로 투하된 펠릿(20)은 상기 연소실(101)에서 연소되고, 이때 발생된 화염은 상기 화염배출구(104)를 통해 하향 방사된다. 바람직하게는, 본 발명의 연소장치(1)가 탑재되는 난로(3, 도 10 참조) 내부로 방사된다.

연소케이스(10) 전면(前面) 모서리에는 점검창(105)이 경사지게 설치될 수 있다. 상기 점검창(105)은 투명하여 내부를 볼 수 있는 내열유리 소재로 제작된 것일 수 있으나 고온에서 기계적 성질을 잃지 않고 광투과 가능한 합성수지 소재로 제작된 것일 수도 있다. 즉 특정 형태나 크기, 재질로 한정되는 것은 아니며, 펠릿(20)의 연소상태나 펠릿(20) 잔량 등을 육안으로 직접 확인할 수만 있으면 된다.

연료투입구(102) 측부의 상기 연소케이스(10) 상판에는 점화구(106)가 형성된다. 그리고 점화구(106)에는 이에 대응되는 크기로 점화구 덮개(11)가 개폐 가능하게 설치된다. 이에 따라 연소실(101)에 투입된 펠릿(20)의 초기 점화에 있어서는, 상기 점화구 덮개(11)를 열고 점화구(106)를 통해 점화수단 예컨대, 토치(Torch)를 연소실(101) 측으로 진입시켜 펠릿(20)에 불을 붙일 수 있다.

연소케이스(10) 내부에는 연료받침대(120)를 구비하는 화력조절구(12)가 구비된다. 연료받침대(120) 위로 상기 연료투입구(102)를 통해 투하된 펠릿(20)이 쌓이며 이 상태에서 연소가 이루어진다. 연료받침대(120)는 상기 연소케이스(10) 내부에서 수평방향으로 진퇴 운동 가능하게 설치되며, 상기 연료받침대(120)의 수평방향 위치 조절을 통해 화력을 조절할 수 있다.

연료받침대(120)의 슬라이드 진퇴 조작을 통한 상기 화력조절은, 연료받침대(120) 진퇴 조작 시 상기 연료받침대(120) 상부에 설치되어 펠릿(20)의 투입을 가로막는 후술할 하부 지지브라켓(19)에 의해 가려지는 연료받침대(120)의 면적 변화에 따라 상기 연료받침대(120) 상에 담겨 연소되는 펠릿(20)의 양이 조절됨으로써 구현될 수 있다.

즉 하부 지지브라켓(19)에 의해 가려지는 면적이 증대되는 방향으로 연료받침대(120)가 이동하면 연료받침대(120) 상에 쌓이는 펠릿(20)의 양이 줄어들어 화력이 약해질 수 있으며, 반대로 하부 지지브라켓(19)에 의해 가려지는 면적이 감소되는 방향으로 연료받침대(120)가 이동하면 연료받침대(120) 상에 쌓이는 펠릿(20)의 양이 그 만큼 늘어 화력의 세기가 증대된다.

도 6은 연소케이스에 진퇴 운동, 즉 슬라이드 가능하게 설치되는 상기 화력조절구의 사시도를 나타낸다.

도 6과 같이 화력조절구는 구체적으로, 상기 연소케이스(10) 양 측벽의 슬릿에 슬라이드 가능하게 결합되어 연소케이스(10) 내에서 진퇴 운동하는 상기 연료받침대(120)와, 연소케이스(10) 외측에서 연료받침대(120)를 진퇴 운동 가능하게 지지하는 좌, 우측 지지대(124a)(124b)를 포함하며, 연소케이스(10) 외측에서 상기 좌, 우측 지지대(124a)(124b) 단부를 연결하는 손잡이(126)를 구비한다.

연료받침대(120)는 펠릿(20)을 안정적으로 수용할 수 있는 평판상의 구성일 수 있다. 바람직하게는, 평판상의 중앙부를 기준으로 전후 단부가 상향 경사지게 절곡된 용기모양일 수 있으며, 연소받침대 상에서 연소된 후 발생한 펠릿(20)의 재와 연소 중 발생한 화염이 하방으로 토출되도록 형성된 타공(122)을 다수 구비한다.

타공(122)의 형태는 도 6을 통해 도시된 바와 같이, 가늘고 긴 슬릿형태의 구멍이 연료받침대(120) 길이 또는 폭방향으로 소정의 간격을 두고 이격 형성된 구성일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 원형 또는 삼각 이상의 다각형 모양의 구멍이 격자형 배열(바둑판식 배열)로 형성된 구성을 포함해 다양한 변형이 있을 수 있다.

연료받침대(120) 주변의 상기 연소케이스(10)에는 통기홀(107)이 다수 형성될 수 있다. 통기홀(107)의 크기나 모양, 개수는 연소케이스(10)의 크기나 형태에 따라 달라질 수 있으므로 특정 크기나 모양, 개수로 한정되지는 않는다. 상기 통기홀(107)을 통해 연소케이스(10) 내부로 연소를 위한 외부공기가 유입되고 순환되며, 따라서 연소받침대 상에서 펠릿(20)이 원활하게 연소될 수 있다.

연소케이스(10) 내부에는 상기 연료투입구(102)에서 연료받침대(120)를 향해 경사 설치되는 경사받침대(14)가 구비된다. 경사받침대(14)는 연소케이스(10) 내에 폭방향으로 일정한 간격으로 배치되는 다수의 연소봉(140)으로 구성된다. 연소봉(140)은 소정의 직경을 가진 가늘고 긴 단면이 원형 또는 각형인 막대형 구조일 수 있으며 텅스텐 재질이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

연소봉의 설치구조에 대해서는 이후 도 7을 참조한다.

도 7은 연소케이스 내에 경사 설치된 경사받침대의 사시도이다.

도 5 및 도 7을 참조하면, 경사받침대(14)를 구성하는 상기 연소봉(140)은 연소케이스(10) 상판에 연소봉(140)에 대응되는 개수로 형성된 각각의 조립구멍(109)을 통해 연소케이스(10) 외측에서 연소케이스(10) 내측으로 경사 조립된다. 그리고 연소케이스(10) 내부로 연장된 연소봉(140) 하단은 상기 연료받침대(120) 일측 상부에 설치된 하부 지지브라켓(19)에 고정된다.

하부 지지브라켓(19)은 바람직하게, 상기 연소케이스(10) 내부로 연장된 연소봉(140) 하단이 각각 끼워져 고정될 수 있게 연소봉(140)에 대응되는 개수로 고정구멍(192)을 형성한 수직부(190)와, 상기 수직부(190) 하단에 수직부(190)에 대해 직각으로 일체 형성되며 전술한 연료받침대(120) 상부 일부를 가리는 차단판 역할을 하는 수평부(194)로 구성된 L형 브라켓일 수 있다.

전술한 연료투입구(102)를 통해 투입된 펠릿(20)은 경사받침대(14)를 거쳐 상기 연료받침대(120) 상으로 하향 이동되며, 연료받침대(120)에 일정량의 펠릿(20)이 쌓이면 상기 경사받침대(14)에 까지 펠릿(20)이 쌓이게 된다. 즉 상기 경사받침대(14)는 연소케이스(10) 내부로 투입된 펠릿(20)의 연료받침대(120) 이동을 안내하는 동시에 펠릿 받침대 역할을 겸한다.

경사받침대(14)를 구성하는 상기 연소봉(140)은 일부가 연소케이스(10) 상판 상부로 노출토록 조립된다. 따라서 펠릿(20)의 크기나 연소 특성 등에 따라 두께가 다른 연소봉(140)으로 쉽게 교체 조합할 수 있다. 즉 연소봉(140)의 직경 및 그에 따른 연소봉(140) 사이의 간격, 설치 개수는 특정 수치로 한정되지 않으며 펠릿(20)의 종류에 따라 최적화 된 두께와 간격, 그리고 개수로 변경될 수 있다.

도 3 내지 도 4 및 도 5의 도시와 같이, 상기 경사받침대(14) 후방 연소케이스(10)의 경사진 후면에는 공기유입구(103)가 형성된다. 그리고 상기 공기유입구(103)에 공기조절구(16)가 설치된다. 공기조절구(16)의 조절 조작을 통해 연소케이스(10) 내부로 유입되는 공기량을 원하는 대로 조절할 수 있으며, 이를 통해 화력을 증감시킬 수 있다.

공기조절구(16)는 연소케이스(10)의 경사진 후면에 형성된 상기 공기유입구(103)에 대응되는 크기로 개구(162)를 형성한 원판형의 공기조절판(160)과 이러한 공기조절판(160) 일측 외연부에 마련된 회전손잡이(164)로 구성되며, 상기 공기조절판(160)의 중심이 공기유입구(103) 주변 경사진 후면 외측에 회전 가능하게 힌지 연결된 회전형 공기조절구일 수 있다.

즉 회전손잡이(164)를 잡고 공기조절판(160)을 돌려 외부공기가 유입되는 상기 공기유입구(103)의 개도량을 조절함으로써 연소케이스(10) 내부로 유입되는 공기의 양을 조절할 수 있는 구성일 수 있다. 물론 공기유입구(103)의 크기 및 형상, 그리고 공기조절구(16)의 크기 및 형상, 그리고 개구의 형태는 도시된 반원형 및 원판형 구조로 국한되는 것은 아니다.

공기조절구(16)의 회전 조작에 따른 공기유입구(103) 개방에 따라 상기 공기유입구(103)를 통해 유입된 외부공기는 경사받침대(14)를 구성하는 상기 연소봉(140) 사이 사이의 틈새를 통해 펠릿(20) 사이로 원활히 침투 공급되고, 연소 중에 있는 펠릿(20) 숯을 통과하여 가열됨으로써 높은 온도로 펠릿(20)의 지속적인 연소가 구현될 수 있도록 한다.

도 5의 경사받침대(14)와 공기조절구(16) 사이에는 경사진 보조통로(18)가 형성된다. 보조통로(18)는 난로(3)와 결합 시 상기 난로(3) 내부공간과 연통(4)된다. 따라서 상기 공기유입구(103)를 통해 연소케이스(10) 내부로 유입된 공기 중 일부는 보조통로(18)와 경사받침대(14)를 거쳐 연소실(101) 내 펠릿(20) 사이로 공급되고, 다른 일부는 보조통로(18) 하단의 보조배출구(180)를 통해 난로(3)(도 10 참조) 내부로 유입된다.

경사받침대(14) 상에 쌓인 펠릿(20) 중 연소과정에서 연소봉(140)들 사이의 틈새를 통해 연소봉(140) 뒷편으로 떨어진 일부 펠릿(20) 또한 상기 보조통로(18)와 보조배출구(180)를 통해 본 발명의 실시예에 따른 펠릿(20) 연소장치(1)가 조립되는 상기 난로(3) 내부로 투하된다, 그리고 제트기류 형태로 화염배출구(104)를 통해 하향 방사되는 화염에 의해 난로(3) 내에서 재연소된다.

도 1 내지 도 5에서 미설명 부호 110은 본 발명의 실시예에 따른 무동력 펠릿(20) 연소장치(1)를 난로(3)에 결합시킴에 있어 상기 난로(3) 상판에 부착 고정될 수 있도록 하는 플랜지 형태의 상판덮개를 가리키며, 112는 경사받침대(14)를 구성하는 연소봉(140)을 연소케이스(10) 내에서 조립함에 있어 정확한 각도로 조립이 이루어질 수 있도록 안내하는 안내판이다.

이하 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 무동력 펠릿 연소장치를 통해 행해지는 펠릿의 연소 및 그에 따른 화염의 발생과 고열의 흐름을 본 발명의 작동에 연계하여 살펴보기로 한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무동력 펠릿 연소장치가 적용된 난방장치의 조립 구성도이며, 도 9는 난방장치 조립 후 연소장치 내 펠릿에 불을 붙이는 초기 점화를 나타낸 도면이다. 그리고 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무동력 펠릿 연소장치의 작동상태를 나타낸 도면으로서, 펠릿 연소 시 공기의 흐름 및 그에 따른 화염의 토출상태를 나타내고 있다.

도 8을 먼저 참조하면, 난로(3)에 연통(4)을 연결하고 난로(3) 상판 일측에 개방형 조립부(30)를 통해 본 발명의 실시예에 따른 펠릿(20) 연소장치(1)의 화염 배출구가 난로(3) 내부에 위치하도록 조립한다. 그리고 펠릿(20) 연소장치(1)를 구성하는 연소케이스(10) 상부의 연료투입구(102) 측에 아래로 갈수록 직경이 좁아지는 통 모양의 연료공급부(2)를 결합한다.

다음 도 9와 같이, 연료받침대(120)와 경사받침대(14)에 소정량의 펠릿(20)을 얹고(연료공급부(2) 조립 전 연료투입구(102)를 통하거나 연료공급부(2) 조립 후 점화구 덮개(11)를 개방하여 초기점화에 필요한 만큼의 펠릿(20)을 투입), 점화구(106)를 통해 점화수단 예컨대, 토치(Torch)를 연소실(101) 측으로 진입시켜 점화용 펠릿(20)에 불을 붙인다.

펠릿(20) 초기 점화에 앞서 난로에 연결된 연통(4) 입구부분에 소정 시간 동안 열을 가해 달구는 예열이 요구된다. 이는 연통(4) 내부에 상승기류를 형성시키기 위한 것으로, 펠릿(20) 연소 시 발생된 열기 및 연기가 연통(4)을 내부를 따라 상승 이동해 외부로 용이한 배출이 이루어질 수 있도록 하는 사전 작업에 해당하며 1 ~ 2분 정도면 적당하다.

연료받침대(120) 및 경사받침대(14) 상에 얹혀진 펠릿(20)에 불을 붙이는 초기 점화에 있어서는, 외부 공기가 연소케이스(10) 내부로 유입될 수 있도록 공기조절구(16)를 개방한 상태에서 초기 점화를 수행하며, 초기 점화를 통해 펠릿(20)에 적당히 불이 붙고 나면 연통(4) 내부의 상승기류에 의한 자연대류에 의해 불길은 위로 향하지 않고 아래의 난로(3)를 향하게 된다.

만약 펠릿(20)에 붙은 불길이 연소실(101) 내에서 위쪽을 향한다면 상승기류가 충분히 형성되지 않은 것이며, 이런 경우 연통(4)을 가볍게 다시 한번 달궈 주면 된다. 즉 뜨거운 곳에 차가운 곳으로 이동하려는 공기의 특성을 이용한 연통(4) 내부의 상승기류와 그에 따른 난로(3)와 연소장치(1) 사이의 압력차를 통해 연소장치(1) 내 공기 및 불길이 난로(3)를 향하도록 하는 것이다.

펠릿(20)에 불이 붙어 자연 연소가 가능할 정도의 초기 점화가 이루어지면, 도 10의 도시와 같이 펠릿(20) 연소장치(1) 상부에 결합된 연료공급부(2)의 연료투출구(25) 측에 마련된 연료차단판(22)을 탈거하여 연료공급부(2)에 수용된 펠릿(20)이 연소장치(1) 내부의 연료받침대(120) 및 경사받침대(14) 상으로 지속적으로 공급될 수 있도록 한다.

공기유입구(103)를 통해 유입된 공기는 자연대류에 의해 난로(3) 측으로 유동되며, 펠릿(20) 연소로 인한 화염 역시도 이러한 공기의 유동에 의해 화염배출구(104) 측으로 집중되고 난로(3)를 향하여 토출된다. 이때 연소장치(1) 내부의 연소실(101)이 경사지게 형성됨으로써 연소장치(1) 내부에서의 공기 흐름은 적체됨이 없이 도 10과 같은(화살표 방향 참조) 유동을 형성하게 된다.

즉 펠릿(20) 연소 시 공기유입구(103)를 통해 연소실(101) 내부로 유입된 공기는 경사받침대(14)를 통해 펠릿(20) 사이로 지속적으로 공급되고, 연소실(101) 내부에서 플라즈마화 된 연소가스는 연료에 의한 막힘 없이 대각선 방향으로 자연스럽게 흘러 내려가게 되며, 따라서 연료의 적체 및 공기 흐름 적체에 의한 역류(Back Draft) 현상 없이 연소가 원활하게 행해질 수 있다.

펠릿(20) 연소 중 공기유입구(103)를 통해 유입되는 공기의 양을 조절하거나 화력조절구(12)를 진퇴 조작 해 연료의 소모량을 조절하여 화력의 세기를 조절할 수 있으며, 연소장치(1)를 구성하는 연소케이스(10) 전방 모서리에 부착된 점검창(105)을 통해 외부에서 펠릿(20)의 연소상태 및 화력의 세기를 육안으로 직접 확인할 수 있다.

한편, 경사받침대(14) 상에서 연소되는 펠릿(20) 중 산화되고 부피가 줄어들어 경사받침대(14)를 구성하는 연소봉(140) 사이의 틈새를 통해 연소봉(140) 뒤쪽으로 떨어진 펠릿(20)은 중력에 의해 경사받침대(14)와 공기조절구(16) 사이의 보조통로(18)를 구획하는 경사진 후면과 보조배출구(180)를 거쳐 난로(3) 내부로 투하되고, 화염배출구(104)에서 하향 방사되는 화염에 의해 난로(3) 내부에서 재연소된다.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따르면, 송풍기와 같이 전기를 사용하는 별도의 동력장치 없이도 연소 상태를 연속적으로 유지할 수 있어 경제적이며, 연소실 내부가 하향 경사진 구조로서 연소실 내부에 연료가 적체되거나 공기가 정체되는 일이 없어 역류(Back Draft) 없는 안전하고 안정적인 연속적인 연소를 통해 높은 연소효율을 달성할 수 있다.

또한, 공기조절구 회전조작을 통한 공기유입량 조절과 화력조절구의 진퇴 조작(슬라이드 조작)을 통해 연료 소모량과 화력 조절이 가능해 만족도 높은 난방 편의를 제공할 수 있으며, 연소봉을 교체하거나 연소봉의 설치 개수를 증감시키는 조절이 가능하여 펠릿의 형태나 종류에 따라 최적의 성능을 발휘할 수 있는 난방장치 구현이 가능하다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 연소장치 2 : 연료공급부
3 : 난로 4 : 연통
10 : 연소케이스 12 : 화력조절구
14 : 경사받침대 16 : 공기조절구
18 : 보조통로 19 : 하부 지지브라켓
101 : 연소실 102 : 연료투입구
103 : 공기유입구 104 : 화염배출구
105 : 점검창 106 : 점화구
107 : 통기홀 108 : 슬릿
109 : 조립구멍 120 : 연료받침대
122 : 타공 124a, 124b : 좌, 우측 지지대
126 : 손잡이 140 : 연소봉
160 : 공기조절판 164 : 회전손잡이
180 : 보조배출구 190 : 수직부
192 : 고정구멍 194 : 수평부

Claims (13)

1. 동력 없이 펠릿의 연속적인 연소를 구현하는 무동력 펠릿 연소장치로서,
   상부에 연료공급부가 결합되는 연료투입구와 상기 연료투입구에서 대각선 방향으로 이격된 하부에 화염배출구를 구비하고, 내부에 상기 연료투입구에서 화염배출구 방향으로 경사 형성된 연소실을 갖춘 연소케이스;
   상기 연료투입구를 통해 투하되는 펠릿을 받치는 연소케이스 내부의 연료받침대를 구비하며, 상기 연료받침대를 진퇴시켜 화력을 조절하는 화력조절구;
   상기 연소케이스 내부에 상기 연료투입구에서 연료받침대를 향해 경사 설치되는 다수의 연소봉으로 구성된 경사받침대; 및
   상기 경사받침대 후방 연소케이스의 후면에 공기유입구가 형성되고, 상기 공기유입구에 설치되는 공기조절구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무동력 펠릿 연소장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 연소케이스 전면(前面) 모서리에 경사 설치된 점검창을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무동력 펠릿 연소장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 연료투입구 측부의 연소케이스 상판에 점화구가 더 형성되고,
   상기 점화구에 점화구 덮개가 개폐 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 무동력 펠릿 연소장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 연료받침대 주변의 연소케이스에 통기홀이 다수 형성된 것을 특징으로 하는 무동력 펠릿 연소장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 경사받침대와 공기조절구 사이에 경사진 보조통로가 더 형성되고,
   상기 보조통로 하단에 보조배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 무동력 펠릿 연소장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 화력조절구는,
   상기 연소케이스 양 측벽의 슬릿에 슬라이드 가능하게 결합되어 연소케이스 내에서 진퇴 운동하는 상기 연료받침대와;
   연소케이스 외측에서 상기 연료받침대를 지지하는 좌, 우측 지지대와;
   상기 좌, 우측 지지대 단부를 연결하는 손잡이;로 구성된 것을 특징으로 하는 무동력 펠릿 연소장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 연료받침대는 전후 단부가 상향 경사지게 절곡되고 연소된 펠릿의 재와 연소 중 발생한 화염의 하방토출을 위한 타공이 다수 형성된 것을 특징으로 하는 무동력 펠릿 연소장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 공기조절구는 상기 공기유입구에 대응되는 크기로 개구를 형성한 원판형의 공기조절판과 공기조절판 일측의 회전손잡이로 구성되며,
   상기 공기조절판의 중심이 공기유입구 주변 경사진 후면 외측에 회전 가능하게 힌지 연결된 것을 특징으로 하는 무동력 펠릿 연소장치.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사받침대를 구성하는 연소봉은, 상기 연소케이스 상판에 대응되는 개수로 형성된 각각의 조립구멍을 통해 연소케이스 외측에서 연소케이스 내측으로 경사 조립되는 것을 특징으로 하는 무동력 펠릿 연소장치.
    
11. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 연소케이스 내부로 연장된 각각의 연소봉 하단을 고정시켜주는 하부 지지브라켓이 연료받침대 일측 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 무동력 펠릿 연소장치.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하부 지지브라켓은,
    상기 연소케이스 내부로 연장된 연소봉 하단이 각각 끼워져 고정될 수 있게 연소봉에 대응되는 개수로 고정구멍을 형성한 수직부와;
    상기 수직부 하단에 수직부와 직각으로 형성되며 상기 연료받침대 상부 일부를 가리는 차단판 역할을 하는 수평부;로 구성된 것을 특징으로 하는 무동력 펠릿 연소장치.
    
13. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 연소봉은 단면이 원형 또는 각형인 막대형 구조이며 텅스텐 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 무동력 펠릿 연소장치.

Images