KR101870949B1 - 목재펠릿 착화용 점화모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수 개의 발열유닛 중 일부가 단선 등으로 인해 파손되더라도 작업을 유지할 수 있고, 파손된 발열유닛만 선택적으로 손쉽게 교체할 수 있는 목재펠릿 착화용 점화모듈에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 점화모듈은 발열유닛 및 다수 개의 발열유닛이 병렬 장착되며 전원을 공급하는 소켓하우징을 포함하고, 상기 다수 개의 발열유닛은 상기 소켓하우징에 독립적으로 탈착 및 작동 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

목재펠릿 착화용 점화모듈{Ignition unit for igniting wood pellets}

본 발명은 다수 개의 발열유닛 중 일부가 단선 등으로 인해 파손되더라도 작업을 유지할 수 있고, 파손된 발열유닛만 선택적으로 손쉽게 교체할 수 있는 목재펠릿 착화용 점화모듈에 관한 것이다.

과거 채굴을 통해 가정용 연료로 사용되던 석탄은 산업혁명을 불러왔다. 그러나 제2차 세계대전 이후 화석연료를 연소시킬 때 발생하는 일산화탄소의 치명적인 단점이 문제로 떠오르면서 이를 대체할 새로운 에너지원으로 석유와 천연가스가 주목받았다.

하지만 한정된 자원과 환경오염 발생과 같은 문제로 인해 새로운 에너지원이 필요하게 되었고, 기존의 화석연료를 재활용하거나 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용할 수 있는 신재생 에너지가 전 세계적으로 주목받기 시작하였다.

또한, 국제사회의 최대 이슈인 지구 온난화에 따른 기후변화 문제와 맞물리면서 이에 대한 중요성이 더욱 대두되었다.

우리나라는 2015년 기준 에너지 수입 의존율이 약 95%에 달해 전략적으로 자립 가능한 대체에너지 자원의 개발과 보급이 국가적으로 매우 시급한데, 산림바이오매스는 지구 전체 바이오매스의 90%를 차지하고 있는 자원으로 잠재력이 매우 크고, 특히 목재 펠릿은 탄소중립적인 에너지원으로서 국가목표인 저탄소 녹색성장 구현에 적합한 에너지 성격을 지니기 때문에 새로운 대체 에너지원으로 떠올랐다.

이러한 관점에서 산림청이 신재생에너지 보급 활성화를 위해 주택용 우드펠릿 보일러 3,000대를 보급한다고 밝혔고, 국내/외 기업들은 우드펠릿 보일러, 온풍기 같은 펠릿시스템 사업에 관심을 갖기 시작했다.

그러나 국내의 보급정책과 전 세계적인 흐름에도 불구하고 관련 기기의 보급이 제대로 이루어지지 않았다.

그 이유는 잦은 인증변경 사항도 있지만 보다 근본적인 원인은 내구성이 따라주지 못하다는 점에 있고, 특히 점화(착화)는 전체 고장 요인의 80%이상을 차지할 정도로 높은 비중이어서 시급히 개선해야 할 사항이다.

기존의 점화모듈은 도 1과 같이 매우 긴 니크롬선을 코일 모양으로 변형한 후 내열 하우징에 넣어서 직접 버너에 장착하거나 시중에 판매하는 온풍 건을 사용하게 되는데, 펠릿 시스템에 특화된 제품이라기보다는 기존에 있던 제품을 단순히 필요한 목적에 억지로 끼워 맞춘 것이기에 치명적인 문제점이 발생하고 있다.

즉, 종래 점화모듈의 경우 길이가 매우 길기 때문에 단선이 심하고 일부만 고장이 나더라도 사용이 불가능하여 시스템 전체를 분해해야 하며, 온풍 건 타입은 고열로 인한 수명단축이 빠르게 진행되는 문제가 있어 관련 기기의 보급이 제대로 이루어지지 못하고 있다.

본 출원인은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 시판중인 점화히터 및 온풍 건이 잦은 고장을 일으키는 근본적인 이유에 대해 분석하였고 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

도 2 및 도 3은 시판중인 점화히터 및 온풍 건에 내장된 니크롬선의 발열구조를 나타낸 사진이다.

코일 양단에 전원을 공급하게 되면 높은 저항을 지닌 니크롬선엔 발열이 현상이 일어나게 되는데 사진처럼 그 밝기가 일정치 않음을 알 수 있다. 밝기가 일정하게 유지되기 위해서는 코일 간격이 일정해야 하지만 그 길이가 매우 길고 높은 텐션과 직/간접적으로 힘을 가하는 작업공정, 수작업이 많은 생산 공정 등의 연유로 현실적으로 일정하게 제조하는 것은 불가능하며, 이로 인해 넓은 간격 부분은 온도가 상대적으로 높지 않은 반면, 좁은 간격의 부분은 보다 높은 발열로 인해 수명이 짧아지게 된다.

특히 목재 펠릿의 착화온도는 약 250℃~300℃ 이기 때문에 코일 역시 그 이상의 온도로 발열되어야 하며, 여기에 송풍기능까지 더해짐으로써 급격한 수명단축 현상이 일어나 쉽게 단선된다.

또한, 길게 직렬배열 된 니크롬선의 특성상 한부분만 끊어져도 전체를 사용치 못하는 치명적인 문제가 있는 바 목재 펠릿이 대중화되는데 있어서 많은 문제를 발생시키고 있다.

본 발명의 실시예는, 다수 개의 발열유닛 중 일부가 단선 등으로 인해 파손되더라도 작업을 유지할 수 있고, 파손된 발열유닛만 선택적으로 손쉽게 교체할 수 있는 목재펠릿 착화용 점화모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 목재펠릿 착황요 점화모듈은 발열유닛 및 다수 개의 발열유닛이 병렬 장착되며 전원을 공급하는 소켓하우징을 포함하고, 상기 다수 개의 발열유닛은 상기 소켓하우징에 독립적으로 탈착 및 작동 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하기와 같은 다양한 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 다수 개의 발열유닛을 병렬로 구성하고 독립적으로 작동가능하도록 함으로써 일부가 파손되어도 작업을 중단하지 않고 지속할 수 있도록 한다.

둘째, 본 발명은 발열유닛과 소켓하우징의 장착구조를 간단하게 하여 손쉽게 탈착가능하도록 함으로써 교체가 용이하도록 한다.

셋째, 본 발명은 다수 개의 발열유닛 중 일부만 선택적으로 교체 가능하여 유지보수가 매우 용이하다.

도 1은 일반적인 니크롬선의 외형을 나타낸 사진이다.
도 2 및 도 3은 일반적인 니크롬선의 발열 상태를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 목재펠릿 착화용 점화모듈의 전체적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 목재펠릿 착화용 점화모듈의 발열유닛 및 소켓하우징을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 목재펠릿 착화용 점화모듈의 분해 상태를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 목재펠릿 착화용 점화모듈의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하며, 배경기술 및 이미 설명한 구성의 도면번호는 특별한 언급이 없다면 동일하게 적용된다.

또한, 본 발명의 점화모듈에 관한 설명은 바람직한 실시예로서, 그 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현할 수 있으며, 각 구성에 대한 형상 및 크기 등은 대표적인 실시예를 나타낸 것일 뿐 고정된 것이 아니고, 동일/유사한 효과를 구현할 수 있다면 다양하게 변경 가능하다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 점화모듈(1)은, 발열유닛(100), 소켓하우징(200) 및 모듈하우징(300)을 포함한다.

발열유닛(100)은 전원 공급시 열을 발생시키는 구성으로, 발열부재(110) 및 바디부(120)를 포함하며, 니크롬과 세라믹, 석영 등 고온 단열체의 조합으로 이루어진다.

발열부재(110)는 바디부(120)의 내측에 수용되어 전원 공급시 실질적으로 열을 발생시키며, 발열부재(110)에 의해 발생된 열은 바디부(120)로 전달되어 발열유닛(100)의 주변을 가열시킨다.

본 발명의 실시예에서는 한정된 공간 안에서 높은 발열량을 얻을 수 있도록 'U'자, 'ㄷ'자, 'V'자와 같이 양단부가 동일한 방향을 바라보는 절곡된 형상의 발열부재(110)를 형성하였지만, 그 형상은 다양하게 변경될 수 있다.

발열부재(110)는 니크롬 재질로 형성되며, 니크롬은 니켈과 크롬의 이원합금으로서 전원이 공급되면 저항에 의해 열을 발생시킨다. 발열부재(110)는 바디부(120)의 내측에 위치하게 되는데, 바디부(120) 역시 한정된 공간을 가지기 때문에 발열부재(110)를 직선으로 형성하는 것이 아닌 코일 형상으로 형성하여 높은 출력을 얻을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

발열부재(110)의 양단부에는 후술하는 소켓하우징(200)에 장착되어 통전되는 제1전원부(111) 및 제2전원부(112)가 각각 구비되며, 제1전원부(111) 및 제2전원부(112)는 바디부(120)의 외측에 돌출되어 위치하게 된다.

바디부(120)는 발열부재(110)가 외부에 노출되지 않도록 내부에 수용하기 위한 구성으로, 금속재질 또는 석영과 같은 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 니크롬 재질의 발열부재(110)는 공기중에 노출된 상태에서 발열되면 산화되면서 쉽게 끊어지게 된다.

따라서, 바디부(120)는 발열부재(110)를 내부에 수용한 상태에서 공기가 유입되지 않도록 밀폐할 수 있어야 한다.

이를 위해 석영이나 도전성이 좋은 금속관에 세라믹 분말을 채운 후 밀봉함으로써 발열부재(10)를 외부 공기와 접촉되지 않게 밀폐할 수 있다. 이러한 구조의 바디부(120)는 내열성이 뛰어나 장시간 사용이 가능한 장점이 있으며, 발열부재(110)의 수명을 극대화 시킨다.

본 발명에서는 바디부(120)의 형상을 발열부재(110)의 형상과 동일하게, 양단부가 동일한 방향을 바라보는 절곡된 형상을 가지도록 형성하였지만, 납작한 판 형상으로 형성하는 것도 가능하다.

소켓하우징(200)은 발열유닛(100)의 위치를 고정시키고 전원을 공급하기 위한 구성으로, 다수 개의 발열유닛(100)이 병렬 장착될 수 있도록 다수 개의 제1전원공급부(210) 및 제2전원공급부(220)가 구비된다.

소켓하우징(200)에 장착된 다수 개의 발열유닛(100)은 독립적으로 전원을 공급받아 작동되며, 발열유닛(100)이 병렬 장착되기 때문에 어느 하나가 단선 등으로 작동이 안되더라도 나머지 발열유닛(100)의 작동에는 영향을 미치지 않게 된다.

종래의 점화모듈은 코일 형상으로 길게 형성된 직렬 구조의 발열유닛을 사용하였기 때문에 발열유닛의 어느 한 부분이 단선되면 점화모듈 전체를 사용할 수 없었다. 그러나 본원발명은 다수 개의 발열유닛(100)을 병렬로 배치하여 각자 독립적으로 작동될 수 있도록 함으로써 어느 하나가 파손되더라도 나머지 발열유닛(100)은 지속적으로 작동되도록 구성하였다.

또한, 본원발명은 다수 개의 발열유닛(100)을 병렬로 배치하기 때문에 필요 출력보다 더 많은 수의 발열유닛(100)을 예비로 장착한 후 작동중인 발열유닛(100)이 파손될 경우 예비로 장착한 발열유닛(100)을 작동시킴으로써 작업을 중지하지 않고 지속적인 점화가 가능하며, 추후 파손된 발열유닛(100)만 선택적으로 교체하면 된다.

이러한 소켓하우징(200)은 발열유닛(100)의 작동시 발생되는 고열을 버틸 수 있도록 운모와 같은 고온 단열체인 세라믹 재질로 형성될 수 있으며, 소켓하우징(200)에 구비된 제1전원공급부(210) 및 제2전원공급부(220)는 발열유닛(100)의 양단부에 형성된 제1전원부(111) 및 제2전원부(112)가 각각 장착되어 통전될 수 있도록 금속재질의 소켓(미도시)이 내부에 대응되는 수로 구비되고 각 소켓(미도시)들은 전선으로 연결된다.

이러한 제1전원공급부(210)와 제2전원공급부(220)에는 제1전원부(111) 및 제2전원부(112)가 단순 삽입되는 것만으로 장착이 완료되며, 필요에 따라 별도의 너트, 자석 등을 이용해 견고하게 고정하는 것도 가능하다. 특히 제1전원공급부(210)와 제2전원공급부(220)의 일측에 자석을 구비하고 제1전원부(111)와 제2전원부(112)에 대향되는 극성의 자석을 구비할 경우 매우 손쉽게 착탈하는 것이 가능하다.

또한, 소켓하우징(200)으로부터 발열유닛(100)을 분리할 때도 발열유닛(100)을 단순히 수직한 방향으로 잡아당기는 것만으로 분리가 가능하며, 너트 등으로 고정하였을 경우 너트를 제거하는 것만으로 손쉽게 분리가 가능하다.

상술하였듯이 소켓하우징(200)에 장착된 다수 개의 발열유닛(100)은 착탈이 쉬울뿐만 아니라 독립적으로 전원을 공급받아 작동이 가능하며, 이러한 특성을 이용해 별도의 제어부(미도시)를 구성하여 각 제1전원공급부(210)와 제2전원공급부(220)로 공급되는 전류의 흐름을 제어하여 병렬로 연결된 발열유닛(100)들의 작동을 개별적으로 제어하는 것도 가능하다.

한편, 본 발명은 발열유닛(100) 및 소켓하우징(200)을 수용하기 위한 모듈하우징(300)을 더 포함할 수 있다.

모듈하우징(300)은 다수 개의 발열유닛(100)이 병렬로 장착된 소켓하우징(200)을 내부에 수용하기 위한 구성으로, 발열유닛(100)에서 발생된 열기가 유실되지 않고 정해진 방향으로 이동하도록 양단부 또는 일단부가 개방되며, 내측에는 발열유닛(100)과 소켓하우징(200)이 안착되기 위한 장착영역(310)이 형성된다.

이러한 모듈하우징(300)은 열기의 유실을 차단하기 위한 하판(330) 및 양측판(340)을 포함하고, 상측에는 발열유닛(100)과 소켓하우징(200)을 인입/인출하기 위한 장착구(320)가 개방 형성된다.

모듈하우징(300)의 상측에 형성된 장착구(320)는 커버하우징(400)에 의해 개폐되며, 커버하우징(400)은 체결부재(B)에 의해 모듈하우징(300)의 상부를 덮으며 장착된다.

본원발명은 이러한 구조를 적용함으로써 병렬로 장착된 다수 개의 발열유닛(100) 중 어느 하나가 파손될 경우 커버하우징(400)을 분리하고 해당 발열유닛(100)만 소켓으로부터 분리하여 교체하는 것만으로 유지보수를 완료할 수 있다.

한편, 본 발명은 모듈하우징(300)의 장착구(320)를 개폐하기 위해 별도의 커버하우징(400)을 구비하지 않고 도 7 및 도 8과 같이 소켓하우징(200) 자체를 커버하우징(400)으로 대체할 수 있다.

즉, 발열유닛(100)이 장착되는 소켓하우징(200)을 장착구(320)의 면적과 대응되도록 형성하여 모듈하우징(300)의 상측에 장착함으로써 장착구(320)를 개폐하는 것이 가능하며, 이때 발열유닛(100)은 모듈하우징(300)의 상측에 위치한 소켓하우징(200)에 장착되어 거꾸로 뒤집힌 상태가 된다.

본 발명은 이렇게 다른 실시예의 구조를 적용함으로써 병렬로 장착된 다수 개의 발열유닛(100) 중 어느 하나가 파손될 경우 소켓하우징(200)을 모듈하우징(300)으로 부터 분리하여 해당 발열유닛(100)만 교체하고, 다시 소켓하우징(200)을 장착하는 것만으로 유지보수를 완료할 수 있다.

1 : 점화모듈 100 : 발열유닛
110 : 발열부재 111 : 제1전원부
112 : 제2전원부 120 : 바디부
200 : 소켓하우징 210 : 제1전원공급부
220 : 제2전원공급부 300 : 모듈하우징
310 : 장착영역 320 : 장착구
400 : 커버하우징

Claims (4)

1. 양단부가 동일한 방향을 바라보도록 절곡된 형상을 가지고, 양단부에는 제1전원부와 제2전원부가 각각 구비되며 목재펠릿의 착화를 위한 열을 발생하는 발열부재와, 상기 제1전원부와 제2전원부를 외측에 노출시킨 상태로 상기 발열부재를 외부와 밀폐되게 내부에 수용하는 바디부를 포함하는 다수 발열유닛과,
   전선과 병렬 연결된 소켓이 내장되고, 상기 제1전원부와 제2전원부가 소켓에 삽입시 다수 발열부재가 독립적으로 작동 가능하게 전원을 공급하며, 상기 다수 발열유닛이 소켓으로부터 독립적으로 탈착 가능하게 하는 소켓하우징과,
   상기 발열유닛 및 소켓하우징이 수용되는 장착영역이 형성되고, 상기 발열유닛과 소켓하우징을 인입/인출하기 위한 장착구가 형성된 모듈하우징과,
   상기 장착구를 개폐하는 커버하우징을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 목재펠릿 착화용 점화모듈.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 장착영역은,
   상기 발열유닛에서 발생한 열기가 유실되지 않고 정해진 방향으로 이동하도록 양단부 또는 일단부가 개방됨을 특징으로 하는 목재펠릿 착화용 점화모듈.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 발열부재는 니크롬으로 형성되며, 코일형상을 갖는 것을 특징으로 하는 목재펠릿 착화용 점화모듈.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 소켓하우징에는,
   상기 제1전원부가 장착 통전되는 제1전원공급부와 상기 제2전원부가 장착 통전되는 제2전원공급부가 구비됨을 특징으로 하는 목재펠릿 착화용 점화모듈.

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