KR101956883B1

KR101956883B1 - 목재 연료 온풍기

Info

Publication number: KR101956883B1
Application number: KR1020180028383A
Authority: KR
Inventors: 박희윤
Original assignee: 박희윤
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2019-03-18

Abstract

본 발명은 원목 또는 합성목 등과 같은 목재를 연소시켜 얻은 열을 이용하여 피열교환 공기를 가열시키는 온풍기에 관한 것으로서, 보다 상세하면 목재를 연소시키는 연소부와 연소부에서 얻어진 가열된 공기와 피열교환 공기를 열교환시키는 열교환부를 포함하여 구성되고, 상기 연소부는 연소부 케이싱의 내부공간이 연소예비실, 주연소실 및 재받이실이 상부에서 하부로 순차적으로 적층되는 구성을 하여, 주연소실에서 연소되는 목재가 연소예비실에서 먼저 예열되어 수분이 제거됨으로써 목재가 주연소실에서 완전 연소될 수 있도록 하는 목재 연료 온풍기에 관한 것이다.

Description

목재 연료 온풍기{Heater using wood fuel}

본 발명은 원목 또는 합성목 등과 같은 목재를 연소시켜 얻은 열을 이용하여 피열교환 공기를 가열시키는 온풍기에 관한 것으로서, 보다 상세하면 목재를 연소시키는 연소부와 연소부에서 얻어진 가열된 공기와 피열교환 공기를 열교환시키는 열교환부를 포함하여 구성되고, 상기 연소부는 연소부 케이싱의 내부공간이 연소예비실, 주연소실 및 재받이실이 상부에서 하부로 순차적으로 적층되는 구성을 하여, 주연소실에서 연소되는 목재가 연소예비실에서 먼저 예열되어 수분이 제거됨으로써 목재가 주연소실에서 완전 연소될 수 있도록 하는 목재 연료 온풍기에 관한 분야이다.

일반적으로 온풍기는 난방을 사용하기 위한 것으로서, 특히 겨울철에는 없어서는 안 될 필수장치로서 본체의 구조, 노의 위치, 사용되는 연료의 종류에 따라 여러 가지 형태로 구분되는데, 이 중에서 사용되는 연료에 따라 석유나 난방유를 연료로 하는 기름 온풍기, LNG 가스를 연료로 하는 LNG 가스 보일러, 목재를 연료로 하는 목재 온풍기 등으로 나눌 수 있으며 이외에도 전기를 열원으로 하는 전기 온풍기 등이 가정용 및 시설용으로 다양하게 사용되고 있다.

상기 온풍기 중 가스 온풍기의 경우에는 도시가스를 사용함에 따라 가스비가 저렴한 장점이 있으나 도심지에서 떨어진 외곽의 경우에는 도시가스의 보급율이 저조하여 가스 온풍기를 사용하지 못하는 문제점이 있으며, 특히 가축을 키우는 축산 농가나 각종 야채나 꽃을 재배하는 하우스 농가 등의 경우에는 축사와 하우스 내부의 난방이 필수적인데, 도시가스가 공급되지 않음에 따라 연료비가 저렴한 LNG 가스 온풍기를 사용치 못하고 연료비가 많이 들어가는 기름 온풍기, LPG 가스 온풍기, 전기 온풍기를 사용할 수밖에 없어 겨울철 난방에 들어가는 연료비가 크게 증대되는 문제점이 있었다.

또한 상기 목재 온풍기는 펠렛, 브레켓트, 장작, 잔목, 폐목 등의 화목을 태워 발생하는 열을 이용하는 것으로 열효율이 상대적으로 낮지만, 연료비용 대비 가성비가 높은 장점이 있어서, 농,어촌이나 산간지역의 가정이나 시설물 등에서 널리 사용되고 있다.

다음은 목재를 연료로 이용한 온풍기에 관한 대표적인 종래기술이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1535983호는 화목온풍기에 관한 것으로서, 화목연료가 투입되는 연료투입도어 및 상기 연료투입도어의 하부에 구비되는 재배출도어가 개폐가능하게 결합되며, 연소가스가 외부로 배기되는 연도가 결합되고, 상기 화목연료가 연소되는 연소실과, 상기 연소실에서 발생된 연소열과 난방공기의 열교환이 이루어지는 열교환실로 구획형성된 외부하우징과; 상기 연도의 일측에 배치되어 흡입압을 형성하여 상기 연료투입도어와 상기 재배출도어를 통해 상기 연소실 내부로 외기가 유입되도록 하는 송풍기와; 상기 연소실의 하부에 배치되며 상부에 상기 화목연료가 적재되며 상기 화목연료로 공기를 공급하여 1차 연소가 진행되도록 하는 연소구;를 포함하는 구성을 제시하였다.

또한 상기 종래기술은 연소실 내에 연소구 구비하여 2번에 걸친 연소에 의해 완전연소를 유도하므로 손실되는 열에너지량을 줄일 수 있는 효과를 실현하였으나, 연소실 내에서 연소되는 목재에 함습된 수분으로 인하여 열효율이 떨어지는 문제가 발생하여, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구되는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1535983호(2015.07.06.) 대한민국 실용신안공보 제20-0413620호(2006.04.03.) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0029688호(2014.03.11.) 대한민국 공개특허공보 제10-2003-0057157호(2003.07.04.)

본 발명은 목재 연료 온풍기의 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 종래 목재 연료 온풍기는 연소실에 투입된 목재가 상향 또는 하향으로 불꽃을 형성시키며 연소되는 구성을 하기 때문에, 목재에 함습된 수분으로 인하여 열효율이 떨어지는 문제가 발생하였고;

또한 목재의 연소열로 가열된 공기와 열교환되는 피열교환 공기가 열교환부에서만 열교환이 이루어지기 때문에, 피열교환 공기의 열교환성이 미흡한 문제가 발생하여, 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,

내부공간이 형성되는 연소부 케이싱; 상기 연소부 케이싱의 내부공간 상부에 배치되고, 목재가 적재되는 연소예비실; 상기 연소예비실의 하부에 배치되고, 연소예비실의 하부에서 투입되는 목재를 공급받아 연소시키며, 외부공기를 공급받아 목재의 연소열로 가열하는 주연소실 및; 상기 주연소실의 하부에 배치되고, 주연소실의 하부에서 배출되는 재를 받아내고, 주연소실에서 가열된 가열공기를 공급받는 재받이실;를 포함하는 연소부와; 상기 재받이실에서 상기 가열공기를 공급받아 피열교환 공기와 열교환시키는 열교환부;를 포함하여 구성되는 목재 연료 온풍기를 제시한다.

상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 목재 연료 온풍기는 목재를 연소시키는 주연소실의 상부에 연소예비실이 배치되는 구성을 하기 때문에, 주연소실에서 발생하는 목재의 연소열로 연소예비실에 적재된 목재를 예열, 건조시킬 수 있어서, 목재를 연소시키기 이전에 미리 건조시킨 후 연소실에서 완전 연소시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있고;

또한 연소부 케이싱의 외부에 외부 케이싱이 더 구비되어, 피열교환 공기를 연소부 케이싱과 외부 케이싱의 사이에 형성된 피열교환 공기 유동로로 선유동시킨 후 열교환부로 유동시키면, 연소부 케이싱(10)의 외부로 방출되는 폐열을 이용하여 피열교환 공기를 예열시킬 수 있기 때문에, 피열교환 공기의 열교환성이 증대될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 목재 연료 온풍기를 나타내는 측면 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 목재 연료 온풍기의 차단도어가 닫힌 상태를 나타내는 정면 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 목재 연료 온풍기의 차단도어가 열린 상태를 나타내는 정면 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 목재 연료 온풍기의 외부공기 분출관을 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 목재 연료 온풍기에서 외부공기와 가열공기의 흐름을 나타내는 측면 단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 목재 연료 온풍기에서 피열교환 공기의 흐름을 나타내는 후측면 단면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 목재 연료 온풍기의 열교환부에서의 열교환 과정을 나타내는 후면 단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 목재 연료 온풍기에서 피열교환 공기의 흐름을 나타내는 평면 단면도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 목재 연료 온풍기에 폐열회수부가 더 구비된 경우를 나타내는 측면 단면도.

본 발명은 원목 또는 합성목 등과 같은 목재를 연소시켜 얻은 열을 이용하여 피열교환 공기를 가열시키는 온풍기에 관한 것으로서, 내부공간이 형성되는 연소부 케이싱(10); 상기 연소부 케이싱(10)의 내부공간 상부에 배치되고, 목재가 적재되는 연소예비실(20); 상기 연소예비실(20)의 하부에 배치되고, 연소예비실(20)의 하부에서 투입되는 목재를 공급받아 연소시키며, 외부공기를 공급받아 목재의 연소열로 가열하는 주연소실(30) 및; 상기 주연소실(30)의 하부에 배치되고, 주연소실(30)의 하부에서 배출되는 재를 받아내고, 주연소실(30)에서 가열된 공기를 공급받는 재받이실(40);를 포함하는 연소부(B)와; 상기 재받이실(40)에서 가열된 공기를 공급받아 피열교환 공기와 열교환시키는 열교환부(H);를 포함하여 구성되는 목재 연료 온풍기에 관한 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 9를 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명에 의한 목재 연료 온풍기는 일정의 크기로 절단된 상태의 원목 또는 톱밥을 일정의 형태로 뭉쳐서 만든 브리켓트와 같은 합성목을 연료(이하, ‘목재’라 칭함.)로 사용하고, 목재의 연소시에 발생하는 연소열을 이용하여 피열교환 공기를 가열시키는 장치이다.

또한 상기 피열교환 공기는 온풍을 이용한 난방 또는 건조를 필요로 하는 난방시설 또는 건조장치에 공급되어, 난방열 또는 건조열로 사용될 수 있다. 이때, 상기 난방시설은 공장, 비닐하우스 등과 같은 시설이 될 수 있고, 상기 건조장치는 농작물 건조기와 같은 장치가 될 수 있다.

아울러 본 발명에 의한 목재 연료 온풍기에서 유동되는 공기는 ⅰ) 목재를 연소시키기 위하여 외부에서 연소실로 공급되고, 연소실에서 가열된 이후 열교환부(H)로 공급되는 공기(이하, ‘가열공기’라 칭함.); ⅱ) 상기 외부공기와 다른 외부공기이고, 외부에서 열교환부(H)로 공급되고 상기 연소실에서 가열되어 열교환부(H)로 공급된 상기 가열공기와 열교환을 이룬 후 상기 난방시설 또는 건조장치로 공급되는 피열교환 공기;로 구분될 수 있다.

즉, 본 발명에 의한 목재 연료 온풍기는 거시적으로 연소부(B)와 열교환부(H)를 포함하여 구성되고, 상기 연소부(B)는 연소부 케이싱(10), 연소예비실(20), 주연소실(30) 및 재받이실(40)을 포함하여 구성된다.

보다 상세하면, 상기 연소부(B)는 외부공기를 공급받아 산소를 공급하며 목재를 연소시키는 구성이고, 상기 열교환부(H)는 연소부(B)에서 발생된 가열공기를 피열교환 공기와 열교환시키는 구성이다.

구체적으로, 상기 연소부(B)에 포함되는 연소부 케이싱(10)은 내부공간이 형성되고, 연소부(B)의 외형을 형성시키는 구성으로서, 상기 내부공간은 상부에서 하부 방향으로 연소예비실(20), 주연소실(30) 및 재받이실(40)이 순차적으로 형성되는 구성을 한다.

또한 상기 연소부 케이싱(10)은 하기 연소실에서 연소되는 목재의 연소열에 의하여 가열되는데, 이때 상기 연소부 케이싱(10)은 내부에서 외부로 서로 이격되는 복수의 층으로 구분되는 구성을 하여, 상기 복수 개 층의 연소부 케이싱(10) 중 최내부에 위치된 중앙의 연소부 케이싱(10)의 열이 최외부에 위치된 외곽 연소부 케이싱(60)의 전달되는 것을 방지시켜, 관리자의 안전 확보 및 화재를 방지시킬 수 있다.

아울러 상기 연소부 케이싱(10)에는 내부공간에 목재를 투입시킬 수 있도록 하는 목재 투입구(13)가 형성되고, 상기 목재 투입구(13)의 여닫힘 여부를 조절하는 목재 투입구 도어(14)가 구비되며; 하기 재받이실(40)에 쌓이는 재를 연소부 케이싱(10)의 외부로 인출시키기 위한 재인출구(15)가 형성되고, 상기 재인출구(15)의 여닫힘 여부를 조절하는 재인출구 도어(16)가 구비되는 구성을 할 수 있다.

상기와 연관하여, 상기 연소부 케이싱(10)에는 하기 연소부(B)에 수용된 목재에 발화열을 가하기 위한 발화체(라이터와 같은 발화체)의 일부분을 주연소실(30)에 넣기 위한 발화체 내입홀(미도시)이 여닫힘 가능하도록 형서되는 구성을 할 수 있다.

더불어 상기 연소예비실(20)은 상기 연소부 케이싱(10)의 내부공간 상부에 배치되고, 목재가 적재되는 구성으로서, 연소되기 이전의 목재를 임시적으로 적재시키는 공간이다.

즉, 상기 연소예비실(20)은 상기 연소부 케이싱(10)의 내부공간 상부에 형성되고, 상기 목재 투입구(13)와 연통되어 외부에서 연소예비실(20)로 목재를 투입할 수 있도록 구성된다.

또한 상기 연소부 케이싱(10)의 내부공간에는 상기 연소예비실(20)과 하기의 주연소실(30)을 구획시키기 위한 격판이 내부공간의 상부 일정부분에 구비되는 것이 바람직하고, 상기 격판은 상기 연소예비실(20)과 주연소실(30)을 완전히 차단하거나, 일부만을 차단하도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 연소예비실(20)은 하기 주연소실(30)의 상부에 위치되는 구성을 하고, 상기 격판은 주연소실(30)의 상부와 연소예비실(20)의 하부를 차단시키는 구성을 하기 때문에, 주연소실(30)에서 발생된 열기는 연소예비실(20)로는 침범되지 않고 상기 격판의 하부를 가열시킬 수 있다. 이때, 상기와 같이 열기에 의하여 가열된 격판의 상부에 위치되는 임시 적재된 목재는 가열된 격판에 의하여 데워진 연소예비실(20)의 열에 의하여 건조될 수 있다.

또한 주연소실(30)에서 연소되는 목재의 보충이 필요한 경우 상기 연소예비실(20)에 수용된 후 건조된 목재는 주연소실(30)로 이동되는데, 연소예비실(20)에서 주연소실(30)로의 목재 이동은 ⅲ) 관리자에 의하여 수작업으로 이루어지거나, ⅳ) 연소예비실(20)에서 주연소실(30)로 직접 떨어지도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 ⅲ)의 경우, 관리자는 연소예비실(20)이 형성된 연소부 케이싱(10) 상부에 장착된 목재 투입 도어를 열고, 연소예비실(20)에서 건조된 목재를 꺼내어 연소실에 넣을 수 있다.

아울러 상기 ⅳ)의 경우, 상기 연소부 케이싱(10)에는 상기 연소예비실(20)과 주연소실(30)의 사이를 가로막되, 외측에서 중앙으로 하향 경사진 형태로 이루어진 상부 격판(11) 및; 상기 상부 격판(11)의 중앙 부분에 구비되어, 각각의 말단이 서로 맞닿으며 상하방으로 여닫히는 한 쌍의 차단(12);가 더 구비되는 구성을 할 수 있다.

즉, 상기 구성의 상부 격판(11)은 연소예비실(20)과 주연소실(30)을 구획시키는 구성으로서, 상부에는 연소예비실(20)에 적재된 목재를 안착시키고, 하부는 주연소실(30)에서 가해지는 열을 전달받는 구성을 한다.

이때, 상기 상부 격판(11)은 수평방향으로 평평한 상태를 가지지 않고, 도 2와 같이 외측에는 중앙으로 하향 경사진 상태로 구성되어, 상부 격판(11)의 상부에 안착된 복수의 목재가 상부 격판(11)을 중앙으로 모아지며 열린 상태를 가지는 상부 격판(11)의 중앙 부분을 통하여 주연소실(30)로 배출될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

보다 상세하면, 상부 격판(11)은 외주가 연소부 케이싱(10)의 내부공간을 형성시키는 측벽면 상부 일정부분에 체결되고, 중앙 부분은 외주보다 더 하향된 수직위상에 위치되며, 상기 중앙 부분에는 한 쌍의 차단도어(12)가 구비되는 구성을 한다.

또한 상기 차단도어(12)는 상기 상부 격판(11)의 중앙 부분에 구비되어, 각각의 말단이 서로 맞닿으며 상하방으로 여닫히는 한 쌍의 구성으로서, 연소예비실(20)에서 주연소실(30)로의 목재의 떨어짐을 조절하는 구성이다.

이때, 상기 상부 격판(11)의 중앙 부분은 일정의 길이와 폭을 가지며 절개된 상태로 구성되고, 상기 중앙 부분의 양쪽 측부 각각에는 상하 바향으로 여닫힘이 가능한 차단도어(12)가 장착되는 구성을 한다.

아울러 상기 한 쌍의 차단도어(12)는 도 2와 같이 상부 격판(11)의 중앙 부분을 닫은 상태에서는 폭이 수평방향으로 위치되어 열린 상태의 중앙 부분을 가로막고, 도 3과 같이 한 쌍의 차단도어(12)가 상부 격판(11)의 중앙 부분을 연 상태에서는 각각의 차단도어(12) 폭방향 일측부를 중심으로 차단도어(12)의 타측부가 회전되어 가로막힌 상태의 중앙 부분이 열리도록 구성된다.

상기와 연관하여, 상기 한 쌍의 차단도어(12) 각각의 일측부는 상기 상부 격판(11)의 중앙 부분 양쪽 측부에 힌지 결합되어 차단도어(12)가 일측부를 중심으로 타측부가 상하 방향으로 회전하며 열린 상태의 상부 격판(11)의 중앙 부분을 여닫을 수 있도록 구성된다.

아울러 상기 한 쌍의 차단도어(12)는 상부 격판(11)의 중앙 부분에 여닫힌 가능하도록 구성되면 다양한 형태로 여닫힘될 수 있다.

일실시예로는, 하기 주연소실(30)의 내부에 목재가 적재되어 형성된 목재층의 상부는 닫혀 있는 상태의 차단도어(12) 하부에 위치되고, 상기 목재층의 하부에서부터 목재가 연소되어 목재층의 높이가 점점 낮아지면, 상기 차단도어(12)는 연소예비실(20)에 적재된 목재의 자중에 의하여 열리고, 연소예비실(20)에 적재된 목재는 하부에 위치된 목재부터 순차적으로 주연소실(30)로 투입되는 구성을 할 수 있다.

또한 다른 실시예로는, 상기 차단도어(12)의 일측부 또는 상부에는 와이어의 일측이 연결되며, 상기 와이어의 타측은 연소부 케이싱(10)의 외부로 인출되는 구성을 할 수 있다.

이때, 관리자는 상기 와이어의 타측을 당겨 한 쌍의 차단도어(12)가 상부 격판(11)의 중앙 부분을 닫을 수 있도록 하고, 상기와 반대로 관리자는 상기 와이어 타측을 풀어주어 한 쌍의 차단도어(12)의 일측부가 하방으로 떨어져 상부 격판(11)의 중앙 부분이 열리도록 할 수 있다.

아울러 상기와 같이 상부 격판(11)이 외측에서 중앙으로 하향 경사진 형태로 이루어지면, 하기 주연소실(30)의 상부에는 외측은 높고 중앙부는 낮은 수평 위상을 가지는 공간이 형성되는데, 이에 관한 구체적인 설명은 하기에서 다시 하겠다.

또한 상기 주연소실(30)은 상기 연소예비실(20)의 하부에 배치되고, 연소예비실(20)의 하부에서 투입되는 목재를 공급받아 연소시키며, 외부공기를 공급받아 목재를 연소시키 구성으로서, 목재를 주되게 연소시키는 공간이다.

즉, 상기 주연소실(30)은 연소부 케이싱(10) 내부공간의 중간부분에 해당하는 공간으로서, 상기 연소예비실(20)에서 목재를 주기적으로 공급받아 연소시킴으로써 가열공기를 발생시키는 구성이다.

보다 상세하면, 상기 주연소실(30)에는 외부공기가 연속적으로 공급되어 연소되는 목재에 산소가 공급될 수 있도록 하는데, 연소부 케이싱(10)에는 외부와 주연소실(30)을 연통시키는 외부공기 주입관(17)이 구비되고, 상기 외부공기 주입관(17)에는 제1송풍기(100)가 장착되어 외부공기를 주연소실(30)로 주입시킬 수 있다.

이때, 상기 주연소실(30)로 공급되는 외부공기는 주연소실(30)에서 연소되는 목재의 전체적인 부분에 균일하게 가해질 수 있으며 주연소실(30)의 다양한 부분에서 분출될 수 있고, 바람직하게는 상기 주연소실(30)을 형성시키는 연소부 케이싱(10)의 내부공간 측벽면에는 상기 측벽면과 이격되어 외부공기 유동로(32)를 형성시키는 하나 이상의 측부 격판(31)이 더 구비되도록 구성되고, 상기 외부공기는 상기 외부공기 유동로(32)의 하부에서 상부로 유동된 후 상기 상부 격판(11)의 하부로 유동되어 주연소실(30)의 중앙 상부에서 하부로 유동되도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 측부 격판(31)은 주연소실(30)을 형성시키는 연소부 케이싱(10)의 내부공간 측벽면에 일정의 폭과 높이를 가지며 구비되는 구성으로서, 상기 내부공간의 측벽면의 폭과 대응하는 폭을 가지는 단일의 측부 격판(31)이 주연소실(30)의 측부에 구비될 수도 있고, 상기 내부공간 측벽면의 폭보다 짧은 폭을 가지는 복수 개의 측부 격판(31)이 주연소실(30)의 측부에 구비되는 구성을 할 수도 있다.

아울러 상기 측부 격판(31)과 연소부 케이싱(10)의 내부공간 측벽면은 서로 이격되어 일정의 빈 공간인 외부공기 유동로(32)를 형성시킨다. 이때, 상기 측부 격판(31)의 하부는 상기 외부공기 주입관(17)와 연통되는 구성을 하여, 외부공기가 외부공기 주입관(17)에서 외부공기 유동로(32)의 하부로 유동될 수 있도록 한다.

또한 상기 외부공기 유동로(32)의 하부로 유동된 외부공기는 상기 외부공기 유동로(32)의 하부에서 상부로 유동된 후 상기 상부 격판(11)의 하부로 유동되어 주연소실(30)의 중앙 상부에서 하부로 유동된다. 이때, 상기 상부 격판(11)은 외측에서 중앙으로 하향 경사진 형태로 구성되기 때문에, 상부 격판(11)의 하부에 형성되는 주연소실(30)의 상부에는 외측이 높고 중앙부가 낮은 수평 위상을 가지는 공간(이하, ‘순환 공간’이라 칭함.)이 형성되고, 상기 순환 공간에서는 주연소실(30)의 상부로 상승된 연기가 외부공기 유동로(32) 상부로 유동된 외부공기의 흐름에 의하여 주연소실(30)의 중앙 상부에서 중앙 하부로 유동될 수 있도록 한다.

즉, 주연소실(30)의 상부에 위치되는 순환 공간에 내재된 연기에는 목재의 불완전 연소로 인한 상당량의 유기물이 포함될 수 있는데, 상기와 같이 연기가 순환 공간의 중앙에서 주연소실(30)의 하부로 순환되면, 연기에 포함된 다량의 유기물을 주연소실(30)의 하부에서 재연소 가능하도록 하여, 목재 연소의 열효율을 증대시키고, 연기 발생량을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

아울러 종래의 목재 연료 온풍기의 연소실은 일반적으로 일정의 체적을 가지는 단일의 연소실 내에 다량의 목재가 일괄적으로 적재된 상태에서 목재가 연소되는 구성을 하기 때문에, 연소실의 체적이 크게 형성되어야 하고, 그 결과 소정량씩의 목재 연소에 의하여 발생된 연소열은 지속적으로 큰 체적의 연소실에 채워지며 손실되는 문제가 있었다.

이에 대하여, 본 발명에 의한 목재 연료 온풍기의 연소실은 상기와 같이 연소에비실(20)과 주연소실(30)로 구획되는 구성을 하기 때문에, 종래 연소실의 체적보다 작은 체적을 가지는 주연소실(30) 내에서만의 목재의 연소열이 채워지면 되고, 그 결과 연소예비실(20)까지의 연소열 전달로 인한 열손실을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같은 종래 목재 연료 온풍기와 본 발명에 의한 목재 연료 온풍기에 의한 목재 연료 연소시의 열효율에 관한 구체적인 설명은 실시예 및 비교예에서 다시 하겠다.

아울러 상기 재받이실(40)은 상기 주연소실(30)의 하부에 배치되고, 주연소실(30)의 하부에서 배출되는 재를 받아내고, 주연소실(30)에서 가열된 가열공기를 공급받는 구성으로서, 주연소실(30)에서 발생된 가열공기를 열교환부(H)로 유동시키고, 주연소실(30)에서 발생된 재를 모으는 구성이다.

즉, 상기 재받이실(40)은 상기 주연소실(30) 하부에 해당하는 연소부 케이싱(10)의 내부공간의 하부에 형성되어, 주연소실(30)에서 목재의 연소를 통하여 발생된 가열공기를 공급받는다. 이때 상기 재받이실(40)과 주연소실(30)은 격판을 통하여 구획된 상태를 가지고, 상기 격판의 중앙 부분에는 가열공기와 재가 주연소실(30)에서 재받이실(40)로 이동될 수 있도록 재배출구(42)가 형성되는 것이 바람직하다.

보다 상세하면, 본 발명에 의한 목재 연료 온풍기는 일반적으로 알려진 하향식 온풍기의 원리를 적용하여 목재를 연소시킨다. 즉, 상기 주연소실(30)에서 목재의 연소를 통하여 발생한 불꽃 및 가열공기는 주연소실(30)의 상부가 아닌 하부로 주되게 유동된다.

상기와 연관하여, 상기 주연소실(30)과 재받이실(40)을 구획하는 격판은 상기와 같이 주연소실(30)에서 발생된 가열공기와 재를 재받이실(40)로 이동시킬 수 있으면 다양한 형태로 구성될 수 있고, 바람직하게는 상기 연소부 케이싱(10)에는 상기 주연소실(30)과 재받이실(40)의 사이를 가로막되, 외측에서 중앙으로 하향 경사진 형태로 이루어진 하부 격판(41)이 구비되고, 상기 하부 격판(41)의 중앙 부분에는 주연소실(30)에서 목재가 연소되고 남은 재를 재받이실(40)로 배출시키는 재배출구(42)가 형성되도록 구성되며, 상기 재배출구(42)의 양쪽 측부에는 상기 외부공기를 공급받아 재배출구(42)의 중앙쪽으로 분출시키는 분출공(44)이 형성된 한 쌍의 외부공기 분출관(43)이 더 구비되는 구성을 할 수 있다.

즉, 상기 하부 격판(41)은 상기 주연소실(30)과 재받이실(40)의 사이를 가로막되, 외측에서 중앙으로 하향 경사진 형태로 이루어지는 구성으로서, 상부에는 연소되는 목재가 적층되고, 하부의 중앙에는 재받이실(40)이 배치되는 구성을 한다.

아울러 상기 하부 격판(41)은 외주가 연소부 케이싱(10)의 내부공간 내벽면 하부에 체결되는 구성을 하고, 중앙 부분이 외주보다 더 낮은 수직위상에 위치되도록 경사진 형태로 이루어져, 하부 격판(41)의 상부에 적재된 목재가 연소되면서 하부 격판(41)의 중앙 부분으로 모아질 수 있도록 구성된다.

또한 상기 하부 격판(41)의 중앙 부분에 형성된 재배출구(42)는 주연소실(30) 하부에서 목재의 연소에 의하여 발생한 불꽃, 가열공기 및 재가 재받이실(40)로 이동될 수 있도록 하는 구성으로서, 주연소실(30) 하부의 길이 방향 또는 폭방향으로 일정의 길이와 폭을 가지며 절개된 형태로 구성된다.

이때, 상기 재배출구(42)의 길이와 폭은 당업자의 판단에 따라 적절하게 조절할 수 있고, 재배출구(42)의 양쪽 측부에 해당하는 하부 격판(41)의 중앙 부분에는 외부공기 분출관(43)이 각각 구비되는 구성을 한다.

즉, 상기 외부공기 분출관(43)은 상기 외부공기 주입관(17)과 연통되는 구성을 하여 외부공기를 재배출구(42)로 공급하는 구성으로서, 재배출구(42)의 상부에 해당하는 주연소실(30)의 중앙에서 목재가 주되게 연소될 수 있도록 하는 구성이다.

또한 상기 외부공기 분출관(43)은 상기 재배출구(42)의 길이방향과 대응하는 길이 또는 주연소실(30)의 하부 길이와 대응하는 길이를 가지도록 구성되어, 재배출구(42)에 인접된 목재의 연소성을 증대시켜, 불완전 연소된 목재는 재배출구(42)를 통하여 재받이실(40)로 배출되지 않고 완전 연소될 수 있도록 유도할 수 있다.

아울러 상기 외부공기 분출관(43)에는 외부공기 분출관(43)의 길이방향으로 일정의 간격을 가지며 복수 개의 분출공(44)이 형성되거나, 외부공기 분출관(43)의 길이 방향으로 절개된 단일의 분출공(44)이 형성되는 구성을 할 수 있다. 즉, 상기 외부공기 주입관(17)에서 외부공기 분출관(43)으로 유동된 외부공기는 상기 분출공(44)을 통하여 재배출구(42)의 주변으로 분출되고, 재배출구(42) 주변으로 분출된 외부공기는 재배출구(42)에 인접된 목재가 완전연소될 수 있도록 하는 산소를 지속적으로 제공할 수 있다.

더불어 상기 재받이실(40)에는 재배출구(42)의 하부에 재받이통이 더 배치되고, 상기 재받이통은 재받이실(40)의 하부 또는 측부에 고정된 거치대에 의하여 재받이실(40)의 하부 또는 측부와 이격된 상태로 거치되는 구성을 할 수 있다.

이때, 상기 거치대와 재받이실(40)의 하부 또는 측부의 사이에 형성된 공간으로는 상기 가열공기가 열교환부(H)로 유동될 수 있도록 하는 가열공기 유동로(45)를 형성시킬 수 있다.

더불어 상기 열교환부(H)는 상기 재받이실(40)에서 상기 가열공기를 공급받아 피열교환 공기와 열교환시키는 구성으로서, 고온 상태의 가열공기(상기 ‘고온 상태’는 피열교환 공기와 비교하여 고온의 상태임을 나타내고, 특정의 온도를 나타내는 것은 아님.)가 가지는 열에너지를 피열교환 공기에 전달하여 피열교환 공기를 가열시키는 구성이다.

또한 상기 열교환부(H)는 상기 연소부 케이싱(10)의 내부에 일정의 공간이 마련되는 구성을 할 수도 있고, 바람직하게는 상기 연소부 케이싱(10)과는 별도로 마련된 케이싱(이하, ‘열교환부 케이싱(70)’이라 칭함.)의 내부공간에 복수 개의 열교환 파이프(71)가 배열되는 구성을 하고, 상기 복수 개의 열교환 파이프(71) 각각의 내부에는 상기 피열교환 공기가 유동되고, 열교환 파이프(71)의 외부에는 상기 가열공기가 유동되도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 가열공기 유동로(45)는 상기 열교환부 케이싱(70)의 내부공간의 하부와 연통되도록 구성되고, 상기 가열공기는 열교환부 케이싱(70)의 내부공간 하부에서 상부로 이동되는 것이 바람직하다.

상기와 연관하여, 상기 열교환부 케이싱(70)의 외부에는 상기 연소부 케이싱(10)의 외부에 더 배치될 수 있는 상기 외곽 연소부 케이싱(60)이 더 연장되어 감싸는 구성을 하여, 열교환부 케이싱(70)이 외부로 방출될 수 있는 열손실을 방지하고, 관리자가 열교환부 케이싱(70)의 열에 의하여 화상을 입거나, 화재발생을 예방할 수 있도록 할 수 있다.

아울러 상기 열교환 파이프(71)로 공급되는 피열교환 공기는 상기 열교환부 케이싱(70)의 외부(또는 상기 연소부 케이싱(10)의 외부)에 장착되는 제2송풍기(101)에서 의하여 대기 중의 공기가 송풍되어 열교환 파이프(71)로 공급되고, 상기 열교환 파이프(71)에서 열교환되어 가열된 피열교환 공기는 열교환부 케이싱(70)의 외부에 더 장착된 제3송풍기(102)에 의한 흡입력 및 송풍력으로 열교환 파이프(71)에서 흡입된 후 피열교환 공기 배출관(76)을 통하여 난방시설 또는 건조장치로 공급되는 구성을 할 수 있다.

상기와 연관하여, 상기 제2송풍기(101)는 열효율을 증대시키기 위하여 흡입구가 상기 난방시설 또는 건조장치와 연결되어, 난방시설 또는 건조장치의 공기인 피열교환 공기를 상기 열교환 파이프(71)로 공급하고, 열교환부(H)에서 가열된 피열교환 공기는 다시 난방시설 또는 건조장치로 공급되는 구성을 할 수도 있다.

또한 상기 열교환 파이프(71)는 상기 열교환부 케이싱(70)의 내부공간에 복수 개가 좌우 또는 전후로 수평 배열되어 열교환부 케이싱(70)의 내부공간 하부에서 상부로 유동되는 가열공기의 열을 전달받을 수 있도록 구성되면 다양한 형태 및 배열을 이룰 수 있다. 바람직하게는, 도 5와 같이 상기 열교환부 케이싱(70)의 내부공간은 하부에서 상부방향으로 복수의 층을 이루며 구획되고, 상기 복수의 층은 전후측 또는 좌우측이 서로 엇갈리며 연통되어 가열공기가 지그재그 형태로 열교환부 케이싱(70)의 내부공간 하부에서 상부로 유동되며, 상기 복수의 층 각각에는 복수 개의 열교환 파이프(71)가 내입됨으로써, 가열공기와 열교환 파이프(71) 간의 접촉시간 및 접촉면적을 증가시켜 열교환율을 증대시킬 수 있다.

아울러 상기 내부공간의 복수 층 각각에 내입된 복수 개의 열교환 파이프(71)는 어느 하나의 내부공간 층에 내입되었던 복수 개의 열교환 파이프(71)가 다른 하나의 내부공간 층으로 인출되도록 구성되어, 복수 개의 열교환 파이프(71)가 두 층 이상의 내부공간 층을 통과함으로써 피열교환 공기의 가열온도를 증가시킬 수도 있다.

상기와 연관하여, 상기 제2송풍기(101)에 의하여 열교환부(H, 열교환 파이프(71))로 공급되는 열교환 공기는 대기 중에서 직접 열교환부(H)로 공급되는 구성을 할 수도 있지만, 대기 중에서 열교환부(H)로 공급되기 이전에 상기 연소부(B)를 일시적으로 통과하여, 연소부(B)에서 외부로 불가피하게 방출되는 열을 흡수하여 예열되는 구성을 할 수도 있다.

즉, 상기 연소부 케이싱(10)의 외부에는 연소부 케이싱(10)과 이격되어 피열교환 공기를 유동시키는 피열교환 공기 유동로(51)를 형성시키는 외부 케이싱(50)의 더 구비되도록 구성되고, 상기 피열교환 공기는 상기 외부 케이싱(50)의 외부에서 피열교환 공기 유동로(51)로 공급된 이후 상기 열교환부(H)로 공급되어 상기 재받이실(40)에서 공급된 가열된 공기와 열교환을 이루도록 구성될 수 있다.

보다 상세하면, 상기 외부 케이싱(50)은 상기 연소부 케이싱(10)의 외부를 감싸는 형태고(바람직하게는 외부 케이싱(50)의 상부, 측부 및 하부의 전체 또는 일부분을 감싸는 형태)로 구성되고, 외부 케이싱(50)의 내부면과 연소부 케이싱(10)의 외부면은 서로 이격되어 피열교환 공기 유동로(51)를 형성시킨다.

이때, 상기 피열교환 공기 유동로(51)에는 피열교환 공기 유동로(51)의 상부에서 하부로 유동되는 피열교환 공기를 전후 또는 좌우방향으로 지그재그 유도시켜, 연소부 케이싱(10)의 외주면에 대한 피열교환 공기의 접촉면적을 증대시켜 주기 위한 공기 유도날개(52)가 지그재그로 더 구비되는 구성을 할 수 있다.

또한 상기 연소부 케이싱(10)의 외부에 상기 외곽 연소부 케이싱(60)이 더 구비되는 경우에는, 상기 외부 케이싱(50)은 연소부 케이싱(10)과 외곽 연소부 케이싱(60)의 사이에 내부와 외부 모두가 이격된 상태로 배치되는 구성을 할 수 있다.

이때, 상기 제2송풍기(101)는 상기 연소부 케이싱(10) 또는 외곽 연소부 케이싱(60)의 상부에 장착되어 대기 중의 공기를 흡입하고, 제2송풍기(101)에 의하여 흡입된 피열교환 공기는 상기 연소부 케이싱(10)이 상부에서 측부를 따라 형성된 피열교환 공기 유동로(51)로 유동되어, 연소부 케이싱(10)의 외부로 방출되는 열에 의하여 일정의 온도로 예열되고, 예열된 피열교환 공기는 피열교환 공기 유동로(51)의 하부와 연통되는 상기 열교환 파이프(71)로 공급되는 구성을 할 수 있다.

더불어 상기 열교환부 케이싱(70)의 내부공간 양쪽에는 상기 열교환 파이프(71)의 길이방향 일단이 내입되는 제1측방공간(73)을 형성시키는 제1측방 케이싱(72)과, 상기 열교환 파이프(71)의 길이방향 타단이 내입되는 제2측방공간(75)을 형성시키는 제2측방 케이싱(74)이 더 구비되는 구성을 할 수 있다.

이때, 상기 제1측방공간(73)과 제2측방공간(75)은 열교환부 케이싱(70)의 내부공간과는 구분된 상태를 가져, 열교환부 케이싱(70)의 내부공간에서 유동되는 가열공기와 제1측방공간(73) 및 제2측방공간(75)에서 유동되는 피열교환 공기는 서로 혼합되지 않는다.

또한 상기 제1측방공간(73)은 상기 피열교환 공기 유동로(51)의 하부와 연통되어 예열된 피열교환 공기를 공급받을 수 있고, 상기 제1측방공간(73)으로 유동된 예열된 피열교환 공기는 복수 개의 열교환 파이프(71)를 각각 통과한 후 제2측방공간(75)으로 유동되며, 상기 제2측방공간(75)으로 유동된 열교환된 피열교환 공기는 난방시설 또는 건조장치로 공급되는 구성을 한다.

이때, 상기 열교환부 케이싱(70)의 내부공간에 내입된 복수 개의 열교환 파이프(71)가 다층을 이루는 형태로 구성되는 경우에는, 소정 개의 열교환 파이프(71)로 이루어진 제1열교환 파이프층(71a)과 상기 제1열교환 파이프층(71a)의 상부에 배치되는 소정 개의 다른 열교환 파이프(71)로 이루어진 제2열교환 파이프층(71b)에 포함된 복수 개의 열교환 파이프(71) 전체는 상기 제1측방공간(73)과 제2측방공간(75)에 양단이 위치되는 구성을 하되, 상기 제1열교환 파이프층(71a)과 제2열교환 파이프층(71b)의 사이에 해당하는 제1측방공간(73)의 중간 부분에는 격벽이 형성되어 제1측방공간(73)의 하부에서 상부로 피열교환 공기가 유동되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 구성의 열교환부(H)는 피열교환 공기 유동로(51)의 하부에서 제1측방공간(73)의 하부로 유동된 예열된 피열교환 공기가 제1열교환 파이프층(71a)의 열교환 파이프(71)들로 유동되어 열교환부 케이싱(70)의 내부공간 하부에서 유동되는 가열공기에 의하여 1차적인 열교환이 이루어질 수 있도록 하고, 상기 제1열교환 파이프층(71a)의 열교환 파이프(71)들의 타측으로 유동된 1차 열교환된 피열교환 공기는 제2측방공간(75)의 하부로 유동된 후 제2측방공간(75)의 상부로 유동되도록 하며, 상기 제2측방공간(75)의 상부로 유동된 1차 열교환된 피열교환 공기는 제2열교환 파이프층(71b)의 열교환 파이프(71)들의 타측으로 유입되어 열교환부 케이싱(70)의 내부공간 상부에서 유동되는 가열공기에 의하여 2차적인 열교환이 이루어진 후 제1측방공간(73)의 상부로 유동되도록 한다.

이후, 상기 제1측방공간(73)의 상부로 유동된 2차 열교환된 피열교환 공기는 난방시설 또는 건조장치로 공급되는 구성을 한다.

이때, 상기 제1측방공간(73)의 상부로 유동된 2차 열교환된 피열교환 공기는 상기 제3송풍기(102)에 의한 흡입력 및 송풍력으로 열교환 파이프(71)에서 흡입된 후 난방시설 또는 건조장치로 공급되는 구성을 할 수 있다.

아울러 상기 열교환부 케이싱(70)의 상부에는 열교환부 케이싱(70)으로 공급되는 가열공기에 일정의 흡입압을 제공함과 동시에 열교환부 케이싱(70)의 상부로 유동된 가열공기(열교환되어 식은 상태의 가열공기)를 열교환부 케이싱(70)의 외부로 빠르게 배출시키기 위한 제4송풍기(103)가 장착되는 구성을 할 수도 있다.

즉, 상기 제4송풍기(103)는 주연소실(30), 재받이실(40) 및 열교환부 케이싱(70)의 내부공간으로 순차 유동되는 가열공기에 흡입압을 제공하여, 주연소실(30)의 가열공기가 열교환부 케이싱(70)의 내부공간을 보다 원활하게 유동될 수 있도록 하는 효과를 실현시킬 수 있다.

아울러 상기 열교환부(H)에서 피열교환 공기에 열에너지는 전달한 가열공기는 연소부(B)에서의 온도보다 낮은 온도를 가지고, 대기 중으로 배출되는 구성을 한다.

즉, 상기 열교환부 케이싱(70)의 상부를 통하여 열교환부 케이싱(70)의 외부로 배출되는 가열공기는 대기 중으로 직접 배출되는 구성을 할 수도 있지만, 집진기(80)를 통과한 이후에 대기 중으로 배출되는 구성을 할 수 있다.

구체적으로, 상기 집진기(80)는 열교환부 케이싱(70)에서 대기 중으로 배출되는 가열공기(이하, ‘폐열공기’라 칭함.)에 포함된 재와 같은 먼지를 포집하는 구성으로서, 사이클로 방식의 것으로 구성될 수 있다.

보다 상세하면, 상기 사이클로 방식의 집진기(80)는 도 5와 같이 내부공간의 하부가 내부공간의 상부보다 점점 작은 내경을 가지는 사이클로(81)로 구성되어, 내부공간의 상부로 상기 폐열공기를 흡입받고, 상기 폐열공기는 내부공간의 하부로 회전되며 유동된 후 내부공간의 중앙을 통하여 사이클로(81)의 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 사이클로(81)의 상부 중앙에는 사이클로(81)의 내부공간 중앙과 연통되어 사이클로(81)에 흡입압을 가하는 제4송풍기(103)가 장착되는 구성을 하는 것이 바람직하고, 상기 제4송풍기(103)는 상기에서 설명한 열교환부 케이싱(70)의 외부로 가열공기를 빠르게 배출시키기 위한 제4송풍기(103)를 대신할 수도 있다.

아울러 상기 제4송풍기(103)와 사이클로(81)를 서로 연결시켜, 사이클로(81)에서 먼지가 제거된 폐열공기를 제4송풍기(103)로 흡입시키는 폐열공기 배출관(82)에는 미세기공이 형성된 필터(83)가 더 장착되는 구성을 하여, 사이클로(81)에서 대기 중으로 배출되는 폐열공기에 포함되어 있을 수 있는 미세한 먼지를 재차 필터링할 수도 있다.

또한 상기 사이클로(81)에서 배출된 폐열공기는 상기 제4송풍기(103)에서 연도(煙道)를 통하여 대기 중으로 배출되는데, 이때, 상기 연도에는 폐열회수부(90)가 더 구비되어, 폐열공기에 의하여 가열된 연도의 열의 재활용할 수 있도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 폐열회수부(90)는 상기 연도의 외부를 감싸고 내부공간이 형성되고, 일측에는 대기 중에서 공기를 흡입하는 제5송풍기(105)가 연결되며, 타측은 상기 제3송풍기(102)와 난방시설 또는 건조장치를 서로 연결시키는 피열교환 공기 배출관(76)과 연결된 하우징(91)을 포함하는 구성을 할 수 있다.

구체적으로, 상기 하우징(91)은 연도의 일부분을 감싸서 폐열공기에 의하여 가열된 연도 일부분의 열이 대기 중으로 방출되지 않도록 하고, 하우징(91)의 내부공간에 연도 일부부을 나선형으로 감싸는 코일관의 열을 보존시키기 위한 구성이다.

또한 상기 하우징(91)의 일측에 구비된 제5송풍기(105)는 대기 중의 공기를 흡입하여 하우징(91)의 내부공간 일측으로 공급하고, 상기와 같이 하우징(91)의 내부공간 일측으로 공급된 하우징(91) 내부공간의 타측으로 유동되면서 연도 일부분 외부의 열을 회수한 공기(이하, ‘폐열회수 공기’라 칭함.)로 바뀌고, 상기 폐열회수 공기는 상기 피열교환 공기 배출관(76) 또는 피열교환 공기 배출관(76)이 연결된 제3송풍기(102)로 공급된다.

상기와 연관하여, 상기 피열교환 공기 배출관(76)은 열교환부(H)에 구비된 열교환 파이프(71)에서 유동된 가열된 상태의 피열교환 공기와 상기 하우징(91)의 타측에서 배출된 폐열회수 공기를 혼합하며 난방시설 또는 건조장치로 공급할 수도 있고, 상기 폐열회수 공기의 온도가 상기 피열교환 공기보다 지나치게 낮아 열효율을 떨어뜨리는 경우에는 상기 열교환 파이프(71)에서 유동된 가열된 상태의 피열교환 공기만을 난방시설 또는 건조장치로 공급할 수도 있다.

아울러 목재 연료 온풍기를 통하여 난방시설 또는 건조장치로 공급되는 가열된 상태의 피열교환 공기는 난방시설 또는 건조장치의 사용목적에 따라 서로 다른 가열온도로 조절되는데, 본 발명에 의한 목재 연료 온풍기는 상기 제1송풍기(100)를 통하여 주연소실(30) 공급되는 외부공기의 양 및 제4송풍기(103)을 통하여 연도로 배출되는 폐열공기의 양을 조절함으로써 목재 연료의 연소 속도를 조절하여 주연소실(30) 내의 가열공기의 온도를 조절할 수 있다.

이때, 상기 제1송풍기(100)와 제4송풍기(103)는 목재 연료 온풍기에 구비되는 제어부(제어반)에 의하여 조절 가능하다.

즉, 난방시설 또는 건조장치에 공급되는 피열교환 공기의 온도가 필요보다 더 높은 경우에, 관리자는 제1송풍기(100)와 제4송풍기(103)의 송풍력을 줄이거나 작동을 중지시켜 주연소실(30)로 공급되는 외부공기의 양을 줄이거나 중단시킴으로써 주연소실(30)에서 연소되는 목재 연료의 연소성을 감소시킬 수 있고, 그 결과 목재 연료의 소모량을 줄여 연료비를 절감시킬 수 있다.

다음은 본 발명에 의한 목재 연료 온풍기(실시예 1)와 종래 목재 연료 온풍기(비교예 1)를 이용하여 브리켓트를 연소시켰을 경우의 열효율을 비교한 결과이다.

[실시예 1]

폭×길이×높이가 940mm×930mm×650mm인 주연소실 및 940mm×930mm×400mm인 연소예비실에 105kg의 브리켓트를 투입하여 연소시킨다. 이때, 주연소실에 먼저 브리켓트를 적재시킨 후 나머지 브리켓트는 연소예비실에 적재시킨다.

[비교예 1]

폭×길이×높이가 940mm×930mm×1050mm인 연소실에 105kg의 브리켓트를 투입한 후 연소시킨다.

[시험]

1. 연소시점 1시간 30분 이후에, 상기 실시예 1의 주연소실의 온도(연소실 온도), 피열교환 공기 배출관 온도(난방기 공급온도) 및 연도 온도(배기온도)를 측정하고, 상기 비교예 1의 연소실 온도, 난방기 공급온도 및 배기온도를 측정한다.

2. 연소 시작시점 이후에, 실시예 1 및 비교예 1의 연도에서 배출되는 연기의 사라짐 시간을 각각 측정한다.

[결과]

구분	연소실 온도(℃)	난방기 공급온도(℃)	배기온도(℃)
실시예 1	283	100	140
비교예 1	139	76.5	117

연소실 온도, 난방기 공급온도 및 배기온도의 측정값을 나타내는 상기 표 1과 같이(시험 1), 본 발명에 의한 실시예 1에 의한 목재 연료 온풍기의 주연소실은 동일한 체적을 가지는 비교예 1의 연소실과 비교하여, 동일한 양의 브리켓트를 연소시켰을 때 연소 초기부터 두 배 이상의 가열온도(연소실 온도)로 외부공기를 빠르고 높게 가열시킬 수 있음을 알 수 있다.

아울러 실시예 1에 의한 목재 연료 온풍기가 비교예 1에 의한 목재 연료 온풍기와 비교하여 연소 초기부터 연소실 온도가 높음은, 실시예 1에 의한 목재 연료 온풍기의 열에너지 손실이 최소화되어 동일 연소시간 내에 비교예 1에 의한 목재 연료 온풍기보다 더 높은 열량(연소실 온도)를 획득 가능함을 의미하고, 그 결과 동일한 양의 목재 연료를 이용하여 동일한 온도의 가열공기를 취들할 시에 실시예 1에 의한 목재 연료 온풍기의 연료 소모가 더 절감될 수 있음을 알 수 있다.

또한 비교예 1에 의한 목재 연료 온풍기의 열효율((난방기 공급온도÷배기온도)×100)은 약 65%를 가지나, 본 발명에 의한 실시예 1에 의한 목재 연료 온풍기의 열효율((난방기 공급온도÷배기온도)×100)은 약 71%를 가지기 때문에, 본 발명에 의한 목재 연료 온풍기는 종래의 것보다 우수한 열효율을 발휘하는 것을 알 수 있다.

구분	연기의 사라짐 시간(h)
실시예 1	1
비교예 2	2

연소 시작시점 이후에, 실시예 1 및 비교예 1의 연도에서 배출되는 연기의 사라짐 시간을 측정한 값을 나타내는 상기 표 2과 같이(시험 2), 실시예 1에 의한 목재 연료 온풍기는 연소 시작시점부터 1시간 정도 이후부터 완전 연소가 가능하기 때문에 연도를 통하여 배출되는 폐열공기에 포함된 연기가 사라지는 것을 알 수 있고, 이에 반하여, 비교예 2에 의한 목재 연료 온풍기는 연소 시작시점부터 2시간 정도 이후부터 완전 연소가 이루어지는 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 의한 목재 연료 온풍기는 연료가 주되게 연소되는 주연소실의 체적이 종래의 목재 연료 온풍기보다 작게 함과 동시에, 주연소실의 온도를 빠르게 상승시킬 수 있기 때문에, 목재 연료의 완전 연소율을 증대시키고 열효율 향상시킬 수 있는 효과를 실현시킬 수 있다.

상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

10 : 연소부 케이싱 11 : 상부 격판
12 : 차단도어 13 : 목재 투입구
14 : 목재 투입구 도어 15 : 재인출구
16 : 재인출구 도어 17 : 외부공기 주입관
20 : 연소예비실 30 : 주연소실
31 : 측부 격판 32 : 외부공기 유동로
40 : 재받이실 41 : 하부 격판
42 : 재배출구 43 : 외부공기 분출관
44 : 분출공 45 : 가열공기 유동로
50 : 외부 케이싱 51 : 피열교환 공기 유동로
52 : 공기 유도날개 60 : 외곽 연소부 케이싱
70 : 열교환부 케이싱 71 : 열교환 파이프
71a : 제1열교환 파이프층 71b : 제2열교환 파이프층
72 : 제1측방 케이싱 73 : 제1측방공간
74 : 제2측방 케이싱 75 : 제2측방공간
76 : 피열교환 공기 배출관 80 : 집진기
81 : 사이클로 82 : 폐열공기 배출관
83 : 필터 90 : 폐열회수부
91 : 하우징 100 : 제1송풍기
101 : 제2송풍기 102 : 제3송풍기
103 : 제4송풍기 105 : 제5송풍기
B : 연소부 H : 열교환부

Claims

내부공간이 형성되는 연소부 케이싱(10); 상기 연소부 케이싱(10)의 내부공간 상부에 배치되고, 목재가 적재되는 연소예비실(20); 상기 연소예비실(20)의 하부에 배치되고, 연소예비실(20)의 하부에서 투입되는 목재를 공급받아 연소시키며, 외부공기를 공급받아 목재의 연소열로 가열하는 주연소실(30) 및; 상기 주연소실(30)의 하부에 배치되고, 주연소실(30)의 하부에서 배출되는 재를 받아내고, 주연소실(30)에서 가열된 공기를 공급받는 재받이실(40);를 포함하는 연소부(B)와;
상기 재받이실(40)에서 가열된 공기를 공급받아 피열교환 공기와 열교환시키는 열교환부(H);를 포함하여 구성되고,
상기 연소부 케이싱(10)에는,
상기 연소예비실(20)과 주연소실(30)의 사이를 가로막되, 외측에서 중앙으로 하향 경사진 형태로 이루어고, 주연소실(30)의 상부와 연소예비실(20)의 하부를 차단시키는 상부 격판(11) 및; 상기 상부 격판(11)의 중앙 부분에 구비되어, 각각의 말단이 서로 맞닿으며 상하방으로 여닫히는 한 쌍의 차단도어(12);가 더 구비되도록 구성되며,
상기 연소부 케이싱(10)에는 외부와 주연소실(30)을 연통시키는 외부공기 주입관(17)이 구비되고, 상기 외부공기 주입관(17)에는 제1송풍기(100)가 장착되어 외부공기를 주연소실(30)로 주입시키도록 구성되며,
상기 주연소실(30)을 형성시키는 연소부 케이싱(10)의 내부공간 측벽면에는,
상기 측벽면과 이격되어 외부공기 유동로(32)를 형성시키는 하나 이상의 측부 격판(31)이 더 구비되도록 구성되고,
상기 외부공기 주입관(17)을 통하여 공급된 외부공기는 상기 외부공기 유동로(32)의 하부에서 상부로 유동된 후, 상부 격판(11)의 하부에 해당하는 주연소실(30)의 상부에 형성된 외측이 높고 중앙부가 낮은 수평 위상을 가지는 순환 공간으로 유동되고, 순환 공간으로 유동된 외부공기는 주연소실(30)의 상부로 상승된 연기 함께 주연소실(30)의 중앙 상부에서 중앙 하부로 유동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 목재 연료 온풍기.
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제1항에 있어서,
상기 연소부 케이싱(10)에는,
상기 주연소실(30)과 재받이실(40)의 사이를 가로막되, 외측에서 중앙으로 하향 경사진 형태로 이루어진 하부 격판(41)이 구비되고,
상기 하부 격판(41)의 중앙 부분에는 주연소실(30)에서 목재가 연소되고 남은 재를 재받이실(40)로 배출시키는 재배출구(42)가 형성되도록 구성되며,
상기 재배출구(42)의 양쪽 측부에는 상기 외부공기를 공급받아 재배출구(42)의 중앙쪽으로 분출시키는 분출공(44)이 형성된 한 쌍의 외부공기 분출관(43)이 더 구비되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 목재 연료 온풍기.
제1항에 있어서,
상기 연소부 케이싱(10)의 외부에는,
연소부 케이싱(10)과 이격되어 피열교환 공기를 유동시키는 피열교환 공기 유동로(51)를 형성시키는 외부 케이싱(50)의 더 구비되도록 구성되고,
상기 피열교환 공기는 상기 외부 케이싱(50)의 외부에서 피열교환 공기 유동로(51)로 공급된 이후 상기 열교환부(H)로 공급되어 상기 재받이실(40)에서 공급된 가열된 공기와 열교환을 이루도록 구성되는 것을 특징으로 하는 목재 연료 온풍기.