KR102036744B1 - 연소 효율이 향상된 펠렛 보일러 - Google Patents

Abstract

수직하게 세워지는 통체 형상이며, 내부 공간의 단면적 크기를 변화시켜 형성되는 와류 화염에 의해 펠렛이 연소되는 연소실부; 상기 연소실부에서 유입되는 배기가스와, 상기 연소실부 둘레를 따라 배열되는 복수 개의 관체 내부에 흐르는 유체 사이에 열 교환이 이루어지는 열교환부; 상기 연소실부의 하단에 배치되며, 상기 연소실부에 화염을 제공하는 버너부; 및 상기 연소실부 외부에서 펠렛을 이송하여 상기 연소실부 내부로 공급하는 펠렛공급유닛;을 포함하는 연소 효율이 향상된 펠렛 보일러를 제공한다.

Description

연소 효율이 향상된 펠렛 보일러{PELLET BOILER HAVING IMPROVED COMBUSTION EFFICIENCY}

본 발명은 펠렛 보일러에 관한 것으로서, 특히 펠렛의 연소 효율과 내부 유체에 대한 열 교환 효율을 향상시킨 펠렛 보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 가정, 사무실, 공장 및 비닐하우스 등에서는 난방수와 온수의 공급을 위해 보일러가 사용되고 있는데, 이런 보일러는 취급이 용이한 기름 보일러나 가스 보일러의 형태로 사용되고 있다. 그러나, 기름 보일러나 가스 보일러를 사용하면 연료 비용이 과다하게 소요되어 유지비가 많이 들기 때문에 소득 수준이 어려운 농촌 등에서는 보일러의 사용에 따라 경제적 부담이 가중되었다.

또한, 경제적 부담을 배제하더라도 기름 보일러나 가스 보일러에 사용되는 화석 연료는 연소시 발생하는 배기가스나 유류 저장탱크 등에서 자연 증발되는 가스로 인해 대기 오염을 포함한 지구 환경오염의 주된 원인이 되어왔다. 이에, 최근에는 상기와 같은 문제점을 보완하기 위해 왕겨, 톱밥, 기타 슬러지 등을 가공한 펠렛을 사용하는 펠렛 보일러가 많이 보급되고 있는 추세이다.

그러나, 종래 펠렛 보일러는 측부에서 펠렛이 공급되는 방식을 개선하여 상부에서 공급되는 방식으로 변경되었으나, 펠렛의 불완전 연소로 인해 여전히 열 효율이 낮다는 문제점이 있었다. 또한, 펠렛의 수입 장소에 따라 그 품질이 달라 완전 연소가 이루어지지 않으며, 재처리 과정에서 어려움이 있고, 연소 과정에서 펠렛이 산소와 직접 닿아 고형화되어 펠렛 보일러 내에 고착되면 그 처리가 어려워 수명에 치명적 문제점이 있었다.

또한, 펠렛의 공급량을 일일이 수동으로 조작하고 확인해야 하는 번거로움이 있었다. 또한, 펠렛을 보일러로 투입할 때 별도의 역화 방지 장치가 존재하지 않아, 공급되는 펠렛에 화염이 번지면서 화재가 발생하는 문제점이 있었다. 특히, 이런 화재 사고가 야간에 발생되면 재빨리 이를 확인할 방법이 없어 인명과 재산 피해가 컸다.

펠렛 보일러 내의 열 교환 과정에서 배기가스의 통과 속도가 과도하게 빨라 버려지는 열 에너지가 많다는 문제점이 있었다.

대한민국 공개실용신안 제20-2011-0002162호 (2011.03.04. 공개) 대한민국 등록특허 제10-1369605호 (2014.02.25. 등록) 대한민국 등록특허 제10-1287818호 (2013.07.15. 등록)

본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 연소실부를 변경하여 상승하는 화염이나 공기에 와류를 일으키고, 이를 통해 펠렛의 완전 연소를 유도할 수 있는 펠렛 보일러를 제공하고자 한다. 또한, 열 교환 효율이 향상된 펠렛 보일러를 제공하고자 한다.

또한, 펠렛의 공급량을 자동으로 조절할 수 있는 펠렛 보일러를 제공하고자 한다. 또한, 펠렛의 저장량을 관리자에게 용이하게 인식시킬 수 있는 펠렛 보일러를 제공하고자 한다. 또한, 펠렛의 연소 효율을 향상시킬 수 있는 펠렛 보일러를 제공하고자 한다. 또한, 장기간 사용하는 경우에도 열 효율이 저하되지 않는 펠렛 보일러를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 수직하게 세워지는 통체 형상이며, 내부 공간의 단면적 크기를 변화시켜 형성되는 와류 화염에 의해 펠렛이 연소되는 연소실부; 상기 연소실부에서 유입되는 배기가스와, 상기 연소실부 둘레를 따라 배열되는 복수 개의 관체 내부에 흐르는 유체 사이에 열 교환이 이루어지는 열교환부; 상기 연소실부의 하단에 배치되며, 상기 연소실부에 화염을 제공하는 버너부; 및 상기 연소실부 외부에서 펠렛을 이송하여 상기 연소실부 내부로 공급하는 펠렛공급유닛;을 포함하는 연소 효율이 향상된 펠렛 보일러를 제공한다.

상기 연소실부의 중간 부근이나 하측 부근의 측벽은 중심 방향으로 돌출되는 것이 바람직하다.

상기 연소실부의 상측 측벽에는 배기가스가 유출되는 유출구가 형성되며, 상기 열교환부는, 상기 연소실부의 둘레를 감싸고, 상기 유출구와 연통되어 상기 연소실부에서 유입되는 배기가스가 수직 하방으로 이동하면서 상기 관체와 열 교환하는 제1열교환실; 및 상기 제1열교환실의 둘레를 감싸고, 상기 제1열교환실의 하측 측벽과 연통되어 상기 제1열교환실에서 유입되는 배기가스가 수직 상방으로 이동하면서 상기 관체와 열 교환하는 제2열교환실;을 포함할 수 있다.

제2열교환실의 상단 측벽에는 배기가스가 배출되는 열기배출관이 연결되는 것이 바람직하다.

상기 관체에는 상기 관체의 하단을 서로 연결하는 하측연통관체와, 상기 관체의 상단을 서로 연결하는 상측연통관체가 각각 형성되는 것이 바람직하다.

상기 관체의 외주면에는 상기 관체를 따라 나선형으로 연장되는 유도날개가 형성되며, 상기 유도날개에는 배기가스가 직선 통과되게 하는 적어도 하나 이상의 타원형홀이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 펠렛공급유닛은 펠렛이 저장되며, 내부 어느 일측에 습기를 검출하는 습도센서가 설치되는 펠렛탱크부; 상기 펠렛탱크부에서 반출되는 펠렛을 상기 연소실부의 외측 상부 공간으로 이송시키는 컨베이어부; 상기 컨베이어부에 설치되되, 상기 습도센서와 전기적으로 연결되어 상기 펠렛탱크부의 습도 상태에 따라 이송 중인 펠렛에 열을 가하는 히팅부; 상기 컨베이어부의 상단에 배치되어 상기 컨베이어부에 구동력을 제공하는 모터부; 및 상기 컨베이어부의 상단 일측과 연통되어 상기 연소실부로 펠렛을 공급하는 펠렛공급부;를 포함할 수 있다.

상기 펠렛공급유닛은 상기 연소실부의 측정 온도에 따라 펠렛의 공급량을 자동으로 조절하는 자동조절부;를 더 포함할 수 있다.

상기 펠렛탱크부에는 상기 펠렛의 저장량을 측정하는 게이지; 및 상기 게이지와 전기적으로 연결되어 측정값을 시각적으로 표시하는 삼색경광등;이 더 설치되는 것이 바람직하다.

상기 펠렛공급부는 상기 연소실부의 상부면을 통해 펠렛이 360도 방사 방향으로 자유 낙하되게 하는 펠렛공급관; 일단이 상기 컨베이어부의 상측과 연통되고, 타단이 상기 펠렛공급관의 상측과 연통되는 펠렛연통관; 및 상기 펠렛연통관에 설치되며, 상기 연소실부에서 역류하는 화염이 상기 컨베이어부로 전달되는 것을 방지하는 화염방지부;를 더 포함할 수 있다.

상기 화염방지부는 대향하는 측면에 연통구가 각각 형성되는 원형함체; 상기 원형함체의 상하면 중심을 연결하며 축 회동하는 회동축; 및 상기 회동축에서 방사 방향으로 연장되며 일정 곡률을 갖는 복수 개의 곡면날개;를 포함할 수 있다.

상기 회동축은 상기 컨베이어부의 구동과 동기화되는 것이 바람직하다.

상기 펠렛공급관에는 상기 펠렛공급관 내의 중앙을 관통하도록 설치되며, 상하 방향으로 이동되고, 축 회동하는 샤프트; 및 상기 샤프트의 하측 단부에 결합되어 상기 샤프트의 승강 이동에 따라 펠렛의 투입량을 조절하고, 자유 낙하하는 펠렛의 투입각을 달리하며, 상기 샤프트의 축 회동에 따라 펠렛의 분산거리를 조절하는 개폐막을 포함할 수 있다.

상기 관체에는 내부의 유체 높이를 감지하는 플로팅부가 형성되고, 상기 하측연통관체에는 유체를 공급하는 유체공급관이 연결되며, 상기 유체공급관에는 관체 내부의 부식 정도에 따라 상기 관체 내에 케미컬을 주입하는 케미컬탱크가 형성되는 것이 바람직하다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따른 펠렛 보일러는 연소실부를 장구형 구조로 변경하여 상승하는 화염이나 공기에 와류를 일으키고, 이를 통해 펠렛은 연소실부의 상부에서 연소되면서 하강하게 되어 완전 연소를 유도할 수 있다. 동시에, 연소실부에 쌓이는 연소재의 양을 줄어들고, 측면으로 연소재가 낙하되도록 유도할 수 있다.

또한, 연소실부를 둘러싸고 복수 열로 배치되는 열교환부는 배출되는 배기가스의 열 교환 효율을 극대화한다. 또한, 열교환부 내에 배치되는 관체에 나선형 유도날개가 형성되어 열 교환 효율을 극대화한다.

또한, 펠렛공급유닛은 연소실부의 온도에 따라 펠렛의 공급량을 자동으로 조절할 수 있다. 또한, 펠렛의 저장량을 시각적, 청각적 등이 방법으로 관리자에게 인식시킬 수 있어 관리자의 실수를 줄이고, 사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 펠렛에 함유된 습도를 감지하여 연소실부로 공급되기 전에 이를 제거하여 연소 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 화염방지부는 연소실부가 과열되어 화염이 역류함에 따라 펠렛에 화염이 전달되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 케미컬을 적절하게 사용하여 장기간 사용에 따라 펠렛 보일러 내에 고착되는 탄화물을 효과적으로 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펠렛 보일러의 개략적인 구성도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'방향 단면도.
도 3은 도 1의 펠렛 보일러 내부에서 열기와 유체의 이동 흐름을 보여주는 도면.
도 4는 도 1의 유도날개 부분을 확대한 도면.
도 5는 도 1의 화염방지부에 대한 개략적인 사시도.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펠렛 보일러의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'방향 단면도이고, 도 3은 도 1의 펠렛 보일러 내부에서 열기와 유체의 이동 흐름을 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 펠렛 보일러는 연소실부(10), 열교환부(20), 버너부(30), 펠렛공급유닛(100) 등을 포함한다. 이 때, 연소실부(10), 열교환부(20), 버너부(30)는 이를 포함하는 단일 원통형 통체인 하우징 내에 배치된다. 하우징은 수직하게 세워지는 상태로 설치된다. 한편, 하우징의 상부는 상부벽으로 폐쇄되고, 상부벽 중앙에는 펠렛이 투입되는 통로가 관통 형성되며, 상부벽 가장자리 어느 일 지점에는 열수가 배출되는 열수배출관(56)이 연통 형성된다.

여기서, 열수는 펠렛 보일러의 작동에 따라 배기가스와 열 교환이 이루어진 후 펠렛 보일러에서 배출되는 유체를 의미한다. 또한, 하우징의 하부에는 하부 공간을 상하로 분리하는 하부벽(13)이 형성되며, 하부벽(13) 중앙에는 원형 개구가 형성될 수 있다.

연소실부(10)는 펠렛이 연소되는 공간으로 하우징의 가장 안쪽에 하우징의 길이 방향으로 중공 형성된다. 즉, 연소실부(10)는 하우징과 마찬가지로 수직하게 세워지는 통체 형상을 갖는다. 한편, 연소실부(10)는 버너부(30)를 통해 발생하는 화염과 외부에서 공급되는 공기가 상방으로 이동하는 통로가 된다.

일 실시예에 따른 연소실부(10)는 내부 공간의 단면적 크기를 변화시켜 상승하는 화염이 와류를 일으킨 와류 화염을 형성할 수 있다. 이 때, 연소실부(10)는 버너부(30)를 통해 유입되는 외부 공기가 와류 공기를 형성하면서 상승함에 따라 펠렛의 연소를 촉진함과 더불어 연소실 내의 전 공간에서 연소 작용이 발생하도록 유도한다. 그 결과, 전열 면적이 극대화되고, 전열 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

한편, 연소실부(10)에서 낙하하는 펠렛은 낙하 도중 와류 화염과 와류 공기에 의해 소각되면서 또 다른 화염과 함께 고온의 배기가스를 발생시킨다. 화염에 와류 즉, 회오리 현상을 일으키기 위해서는 화염의 상승 속도에 변화를 주어야 한다. 이를 위해, 연소실부(10)의 중간 부근이나 하측 부근의 측벽은 중심 방향으로 돌출되어 장구형(Long Skirt) 구조를 갖게 된다. 즉, 돌출되는 부분에서 단면적의 크기가 감소하며 좁아지는 이유로 해당 부분을 통과하는 유체는 벤츄리 효과나 베르누이 정리에 따라 그 속도가 증가한다.

그 결과, 연소실부(10)를 통과하는 유체에는 와류 현상이 발생된다. 이를 통해 펠렛은 연소실부(10)의 상부에서 연소되면서 하강하게 되어 완전 연소를 유도할 수 있다. 동시에, 연소실부(10)에 쌓이는 연소재의 양을 줄어들고, 연소재가 측면으로 낙하되도록 유도할 수 있다.

한편, 연소실부(10)의 상측 측벽에는 배기가스가 유출되는 유출구(11)가 형성된다. 그로 인해, 고온의 배기가스는 열교환부(20)로 이동할 수 있다. 다만, 전술한 바와 같이, 배기가스는 연소실부(10)에 비해 상대적으로 좁은 단면적을 갖는 유출구(11)를 통과할 때 급격하게 그 속도가 상승하게 된다.

열교환부(20)는 연소실부(10)에서 발생 유입되는 배기가스와 연소실부(10) 둘레를 따라 배열되는 복수 개의 관체(23) 내부에 흐르는 유체 사이에 열 교환이 이루어지도록 한다. 이 때, 관체(23)는 연소실부(10)를 중심으로 방사 방향을 따라 복수 열로 배열될 수 있다. 일 실시예에 따른 열교환부(20)는 제1열교환실(21), 제2열교환실(22), 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼 연소실부(10)의 외주연을 따라 제1열교환실(21)과 제2열교환실(22)에 각각 원형으로 이격 배열되며 상하로 세워지는 복수 개의 관체(23)로 이루어진다.
즉, 도 2를 참조하면, 제1열교환실(21)에는 관체(23)가 연소실부(10)의 둘레에 환형으로 이격 배열된다. 또한, 제2열교환실(22)에는 관체(23)가 제1열교환실(21)의 둘레에 환형으로 이격 배열된다.

한편, 관체(23)에는 유체 예를 들어 물이 그 내부를 흐르거나 그 내부에 채워진다. 다만, 관체(23)의 배열은 연소실부(10)의 형상, 모양 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 관체(23)에는 내부의 유체 높이를 감지하는 플로팅부(미도시)가 더 형성될 수 있다. 이는, 열 교환 도중 일정 온도에 도달되는 유체가 배출됨에 따라 발생하는 유체의 부족을 감지한다.

또한, 관체(23)에는 관체(23)의 하단을 서로 연결하는 하측연통관체(24)와 관체(23)의 상단을 서로 연결하는 상측연통관체(25)가 각각 형성되어 있다. 이를 통해, 열교환부(20)에 배열되는 관체(23)는 서로 연통될 수 있다. 한편, 하측연통관체(24)의 어느 일 측에는 유체를 공급하는 유체공급관(54)이 연결될 수 있다. 따라서, 유체가 부족하게 된 경우, 유체는 유체공급관(54)을 통해 관체(23) 내로 보충되어 유체의 수위는 상승하게 된다.

또한, 상측연통관체(25)의 어느 일 측에는 열 교환에 의해 미리 설정된 온도에 도달된 열수(유체)가 배출되는 열수배출관(56)이 연결되어 있다. 이 때, 배출되는 열수의 온도는 80℃ 이상 120℃ 이하가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.

도 4는 도 1의 유도날개 부분을 확대한 도면이다. 도 4를 참조하면, 관체(23)의 외주면에는 관체(23)를 따라 나선형으로 연장되는 유도날개(26)가 형성된다. 그 결과, 배기가스가 함유한 열은 유도날개(26)를 거쳐 관체(23) 내의 유체로 전달될 수 있다. 유도날개(26)는 배기가스에 대한 접촉 면적을 넓히고, 접촉 시간을 늘려 열 전달의 효율을 극대화한다.

또한, 유도날개(26)에는 배기가스가 직선 통과되게 하는 적어도 하나 이상의 타원형홀(27)이 형성된다. 그 결과, 대부분의 배기가스는 유도날개(26)에 의해 안내되어 나선형으로 이동하지만, 일부는 타원형홀(27)을 바로 통과하여 직선 이동한다.

제1열교환실(21)은 연소실부(10)의 둘레를 감싸고, 유출구(11)와 연통되어 연소실에서 유입되는 배기가스가 수직 하방으로 이동하면서 관체(23)와 열 교환하도록 한다. 이로 인해, 제1열교환실(21) 내에 배치되는 각 관체(23) 내의 유체의 온도는 상승하게 된다.

또한, 제2열교환실(22)은 제1열교환실(21)의 둘레를 감싸고, 제1열교환실(21)의 하측 측벽과 연통되어 제1열교환실(21)에서 유입되는 배기가스가 수직 상방으로 이동하면서 관체(23)와 열 교환하도록 한다. 이로 인해, 제2열교환실(22) 내에 배치되는 각 관체(23) 내의 유체의 온도는 다시 한번 상승하게 된다.

한편, 제2열교환실(22)의 상단 측벽에는 배기가스가 배출되는 열기배출관(52)이 연결되어 있다. 일 실시예에 따른 열기배출관(52)의 입구 온도는 600℃ 이상 800℃ 이하가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 열교환부(20)의 어느 일 측에는 장기간 사용에 따라 제1열교환실(21)과 제2열교환실(22)의 내벽에 고착되는 탄화물을 제거하기 위한 케미컬을 분무 형태로 분사할 수 있는 스프레이부(미도시)가 설치될 수 있다. 그 결과, 열 전달 효율을 유지 향상시킬 수 있다.

다음으로, 버너부(30)는 연소실부(10)의 하단에 배치되며, 연소실부(10)에 화염을 제공한다. 일 실시예에 따른 버너부(30)는 전기식 점화장치를 채택한다. 이는, 펠렛 보일러를 최초 가동하기 위한 점화 과정에서 석유 대신 저렴한 전기를 사용할 수 있다는 장점을 갖는다.

구체적으로, 버너부(30)는 버너몸체(31), 버너헤드(32) 및 송풍기(33)를 포함한다. 버너몸체(31)는 하부벽(13)에 의해 구획되는 연소실부(10)의 하측 공간에 위치한다. 버너헤드(32)는 버너몸체(31)의 상단에 위치하며 버너몸체(31)와 연통된다. 버너헤드(32)는 하부벽(13)에 개구된 중앙 부위를 통해 연소실부(10)로 노출된다. 이런 버너헤드(32)는 대개 원형 돔(dome) 형상을 갖는다.

한편, 버너헤드(32)에는 둘레 방향으로 복수 개의 노즐공(미도시)이 형성되며, 노즐공을 통해 가스노즐이 설치된다. 또한, 노즐공 사이사이에는 분사공(미도시)이 형성될 수 있다. 이 때, 송풍기(33)를 통해 강제 공급되는 외부 공기는 공기공급관(58)을 통해 먼저 버너부(30)로 주입된 후 분사공을 거쳐 연소실부(10)로 유입될 수 있다. 한편, 외부 공기는 전술한 것처럼 연소실부(10)에서 와류 공기를 형성한다.

펠렛공급유닛(100)은 연소실부(10) 외부에서 펠렛을 이송하여 연소실부(10) 내부로 공급한다. 펠렛공급유닛(100)은 펠렛탱크부(110), 컨베이어부(120), 히팅부(미도시), 모터부(140), 펠렛공급부(150) 및 자동조절부(미도시) 등을 포함한다.

펠렛탱크부(110)는 펠렛이 저장되는 공간을 제공한다. 이런 펠렛탱크부(110)의 하부는 저장된 펠렛이 컨베이어부(120)로 쉽게 반출될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 컨베이어부(120)와 연통되는 펠렛탱크부(110)의 하부 개폐면은 그 크기를 조절 가능한 구조로 형성하고, 펠렛의 저장량에 따라 그 크기를 달리할 수 있다. 예를 들어, 펠렛 보일러를 통상적으로 운영할 때, 개폐면의 세로 길이(컨베이어부(120)의 연장 방향)는 컨베이어부(120)를 구성하는 스크류의 회전 반경을 기준으로 그 1/5의 크기로 조절할 수 있다.

또한, 펠렛탱크부(110)에는 내부 어느 일측에 습기를 검출하는 습도센서(미도시)가 설치될 수 있다. 이를 통해, 펠렛 내에 함유된 수분량을 추정할 수 있다. 또한, 펠렛탱크부(110)에는 펠렛의 저장량을 측정하는 게이지(111), 그리고, 이와 전기적으로 연결되어 측정값을 시각적으로 표시하는 삼색경광등(112)이 더 설치될 수 있다. 게이지(111)는 펠렛탱크부(110)에 쌓인 펠렛의 높이를 측정한다. 삼색경광등(112)은 서로 다른 3색 램프를 사용하여, 펠렛의 저장량을 시각적으로 보여준다. 이는, 펠렛 보일러를 운영하는 관리자에게 수고를 덜어준다.

또한, 펠렛탱크부(110)에는 펠렛이 가득 저장되거나 과부족할 때 이를 경고하는 부저(Buzzer) 등이 더 설치될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 펠렛 보일러는 스마트 폰, 태블릿 등의 모바일 기기에 전용 애플리케이션을 설치하면 게이지(111)의 측정값 정보를 실시간 모바일 기기에 전송되도록 구성할 수 있다.

컨베이어부(120)는 펠렛탱크부(110)에서 반출되는 펠렛을 연소실부(10)의 외측 상부 공간으로 이송시킨다. 컨베이어부(120)는 예를 들어, 벨트 컨베이어, 스크류 컨베이어 등 다양한 수단으로 제공될 수 있다. 한편, 컨베이어부(120)에는 습도센서와 전기적으로 연결되어 펠렛탱크부(110)의 습도 상태에 따라 이송 중인 펠렛에 열을 가하는 히팅부가 설치될 수 있다. 이런 히팅부는 히팅 코일 등의 형태로 컨베이어부(120)에 설치된다.

모터부(140)는 컨베이어부(120)의 상단에 배치되어 컨베이어부(120)에 구동력을 제공한다. 모터부(140)의 위치가 컨베이어부(120)의 하단이 아닌 상단에 배치됨에 따라 모터부(140)에 가해지는 기계적인 부하는 현저하게 감소될 수 있다.

펠렛공급부(150)는 컨베이어부(120)의 상단 일측과 연통되어 연소실부(10)로 펠렛을 공급한다. 구체적으로, 펠렛공급부(150)는 펠렛공급관(151), 펠렛연통관(152) 및 화염방지부(153)를 포함한다.

펠렛공급관(151)은 연소실부(10)의 상부면을 통해 펠렛이 360도 방사 방향으로 자유 낙하되게 한다. 펠렛공급관(151)에는 펠렛공급관(151) 내의 중앙을 관통하도록 설치되며, 상하 이동되고, 축 회동하는 샤프트(151(a))와 샤프트(151(a))의 하측 단부에 결합되어 샤프트(151(a))의 승강 이동에 따라 펠렛의 투입량을 조절하고, 자유 낙하하는 펠렛의 투입각을 달리하며, 샤프트(151(a))의 축 회동에 따라 펠렛의 분산거리를 조절하는 개폐막(151(b))을 포함한다. 샤프트(151(a))가 축 회동하면 개폐막(151(b))에 부딪히는 펠렛은 더 넓게 흩어질 수 있다.

개폐막(151(b))은 하부로 갈수록 단면적이 넓어지는 하향 경사 혹은 하향 라운드진 돔(Dome)형으로 형성된다. 한편, 개폐막(151(b))은 유출구(11)의 상측에 위치하는 것이 바람직하다. 이는 개폐막(151(b))의 돔형 구조에 부딪힌 후, 어느 일 방향으로 낙하하는 펠렛과 상승하는 와류 화염이 충돌하면서 1) 펠렛이 유출구(11)를 통해 열교환부(20)로 유입되거나, 2) 와류 화염이 연소실부(10)로 역류하는 것을 방지하기 위함이다. 이를 위해, 개폐막(151(b))의 하부면과 유출구(11)의 하단 사이의 단차(h)는 최소 300mm 이상을 유지하는 것이 바람직하다.

펠렛연통관(152)은 일단이 컨베이어부(120)의 상측과 연통되고, 타단이 펠렛공급관(151)의 상측과 연통된다. 펠렛공급관(151)의 상측 단부에 샤프트(151(a))의 승강 이동을 조절하기 위한 장치가 설치되는 경우 해당 부위를 통해 펠렛이 공급될 수 없다. 따라서, 펠렛공급부(150)는 컨베이어부(120)에서 펠렛공급관(151)으로 펠렛을 이송시키기 위한 펠렛연통관(152)을 포함한다.

도 5는 도 1의 화염방지부에 대한 개략적인 사시도이다. 도 5를 참조하면, 화염방지부(153)는 펠렛연통관(152)에 설치되며 연소실부(10)의 과열에 의해 연소실부(10)에서 역류하는 화염이 컨베이어부(120)로 전달되는 것을 방지한다. 이를 위해, 화염방지부(153)는 원형함체(153(a)), 회동축(153(b)), 곡면날개(153(c)) 등을 포함한다. 원형함체(153(a))는 내부가 빈 공간으로 이루어진 원기둥 형상을 의미한다. 이런, 원형함체(153(a))는 대향하는 측면에 연통구가 각각 형성되어 있다. 원형함체(153(a))는 연통구를 통해 펠렛연통관(152)과 연통될 수 있다.

회동축(153(b))은 원형함체(153(a))의 상하면 중심을 연결하며 축 회동한다. 이 때, 회동축(153(b))을 구동시키는 동력은 컨베이어부(120)에서 얻는다. 즉, 회동축(153(b))은 컨베이어부(120)의 구동과 동기화되어 있다. 따라서, 모터부(140)에서 제공되는 구동력은 컨베이어부(120)로 전달되고, 컨베이어부(120)에서 일부는 화염방지부(153)로 전달되어 회동축(153(b))을 축 회동시키는데 사용된다.

곡면날개(153(c))는 원형함체(153(a)) 내에 수용되고, 회동축(153(b))에서 일정 간격 이격되어 방사 방향으로 연장 형성된다. 이런, 곡면날개(153(c))는 일정 곡률을 갖고 복수 개로 구성된다. 이 때, 곡면은 회동축(153(b))의 회전 방향으로 굽어지게 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 1에 도시된 것처럼, 회동축(153(b))이 시계 방향으로 회전하는 경우, 곡면날개(153(c)) 또한 시계 방향으로 휘어진다. 이로 인해, 역류하는 화염은 컨베이어부(120) 측으로 전파되는 것이 차단된다. 동시에, 화염방지부(153)는 컨베이어부(120)에서 이송되는 펠렛을 투입량을 일정하게 분할하여 펠렛공급관(151)에 공급하는 역할을 한다.

다음으로, 펠렛공급유닛(100)은 연소실부(10)의 측정 온도에 따라 펠렛의 공급량을 자동으로 조절하는 자동조절부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이를 위해, 연소실부(10)에는 온도센서가 설치된다. 자동조절부는 1) 샤프트(151(a))의 승강 이동을 조절하거나, 2) 모터부(140)의 출력을 제어하여 컨베이어부(120)를 통한 펠렛의 이송량을 조절하는 방법으로 펠렛의 공급량을 조절할 수 있다.

한편, 유체공급관(54)에는 관체(23) 내부의 부식 정도에 따라 관체(23) 내에 케미컬을 주입하는 케미컬탱크(60)가 형성될 수 있다. 또한, 케미컬탱크(60)는 관체(23)와 유체공급관(54)이 연결되는 부분과 관체(23)와 열수배출관(56)이 연결되는 부분의 부식이나 그 오염 정도를 측정하여 필요에 따라 케미컬을 주입할 수 있다.

또한, 연소실부(10)의 하부에는 펠렛이 연소되면서 낙하되는 재를 수거하여 이를 배출시키는 연소재배출부(40)가 형성될 수 있다. 연소재는 예를 들어, 연소실부(10)의 바닥면에 형성되는 홀과 바닥면의 하부에서 회전 가능한 회전판(41)에 상하 방향으로 관통 형성된 홀이 서로 일치할 때, 각 홀을 통해 배출되는 구성을 채택할 수 있다. 연소재배출부(40)는 회전판(41)의 회전 구동력을 제공하는 보조모터부(42)를 더 포함할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

10: 연소실부 20: 열교환부
30: 버너부 100: 펠렛공급유닛
11: 유출구 21: 제1열교환실
22: 제2열교환실 23: 관체
24: 하측연통관체 25: 상측연통관체
26: 유도날개 27: 타원형홀
110: 펠렛탱크부 120: 컨베이어부
111: 게이지 112: 삼색경광등
140: 모터부 150: 펠렛공급부
151: 펠렛공급관 152: 펠렛연통관
153: 화염방지부 151(a): 샤프트
151(b): 개폐막 153(a): 원형함체
153(b): 회동축 153(c): 곡면날개
52: 열기배출관 54: 유체공급관
56: 열수배출관 58: 공기공급관
60: 케미컬탱크 31: 버너몸체
32: 버너헤드 33: 송풍기
13: 하부벽

Claims (14)

1. 수직하게 세워지는 통체 형상이며, 내부 공간의 단면적 크기를 변화시켜 형성되는 와류 화염에 의해 펠렛이 연소되는 연소실부;
   상기 연소실부에서 유입되는 배기가스와, 상기 연소실부 둘레를 따라 배열되는 복수 개의 관체 내부에 흐르는 유체 사이에 열 교환이 이루어지는 열교환부;
   상기 연소실부의 하단에 배치되며, 상기 연소실부에 화염을 제공하는 버너부; 및
   상기 연소실부 외부에서 펠렛을 이송하여 상기 연소실부 내부로 공급하는 펠렛공급유닛;을 포함하며,
   상기 연소실부의 상측 측벽에는 배기가스가 유출되는 유출구가 형성되되, 상기 유출구는 상기 연소실부에 비해 상대적으로 좁은 단면적을 갖으며,
   상기 열교환부는, 상기 관체가 상기 연소실부의 둘레에 환형으로 이격 배열되고, 상기 유출구와 연통되어 상기 연소실부에서 유입되는 배기가스가 수직 하방으로 이동하면서 상기 관체와 열 교환하는 제1열교환실; 및 상기 관체가 상기 제1열교환실의 둘레에 환형으로 이격 배열되고, 상기 제1열교환실의 하측 측벽과 연통되어 상기 제1열교환실에서 유입되는 배기가스가 수직 상방으로 이동하면서 상기 관체와 열 교환하는 제2열교환실;을 포함하며
   상기 관체의 외주면에는 상기 관체를 따라 나선형으로 연장되는 유도날개가 형성되며, 상기 유도날개에는 배기가스가 직선 통과되게 하는 적어도 하나 이상의 타원형홀이 형성되어, 배기가스는 상기 관체 내에서 나선형 이동 및 직선 이동하며,
   상기 연소실부의 상부면을 통해 펠렛이 360도 방사 방향으로 자유 낙하되게 하는 펠렛공급관을 포함하되, 상기 펠렛공급관은 상기 펠렛공급관 내의 중앙을 관통하도록 설치되며, 상하 방향으로 이동되고, 축 회동하는 샤프트; 및 상기 샤프트의 하측 단부에 결합되어 상기 샤프트의 승강 이동에 따라 펠렛의 투입량을 조절하고, 자유 낙하하는 펠렛의 투입각을 달리하며, 상기 샤프트의 축 회동에 따라 펠렛의 분산거리를 조절하는 개폐막을 포함하고,
   상기 개폐막은 상기 유출구의 상측에 위치하여, 상기 개폐막의 하부면과 상기 유출구의 하단 사이에는 단차(h)가 발생하며,
   상기 펠렛공급유닛은 펠렛이 저장되며, 내부 어느 일측에 습기를 검출하는 습도센서가 설치되는 펠렛탱크부를 포함하되, 상기 펠렛탱크부에는 상기 펠렛의 저장량을 측정하는 게이지; 및 상기 게이지와 전기적으로 연결되어 측정값을 시각적으로 표시하는 삼색경광등;이 더 설치되는 연소 효율이 향상된 펠렛 보일러.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연소실부의 중간 부근이나 하측 부근의 측벽은 중심 방향으로 돌출되는 연소 효율이 향상된 펠렛 보일러.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 펠렛공급유닛은
   상기 펠렛탱크부에서 반출되는 펠렛을 상기 연소실부의 외측 상부 공간으로 이송시키는 컨베이어부;
   상기 컨베이어부에 설치되되, 상기 습도센서와 전기적으로 연결되어 상기 펠렛탱크부의 습도 상태에 따라 이송 중인 펠렛에 열을 가하는 히팅부;
   상기 컨베이어부의 상단에 배치되어 상기 컨베이어부에 구동력을 제공하는 모터부; 및
   상기 컨베이어부의 상단 일측과 연통되어 상기 연소실부로 펠렛을 공급하는
   펠렛공급부;를 포함하는 연소 효율이 향상된 펠렛 보일러.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 펠렛공급유닛은 상기 연소실부의 측정 온도에 따라 펠렛의 공급량을 자동으로 조절하는 자동조절부;를 더 포함하는 연소 효율이 향상된 펠렛 보일러.
   
9. 삭제
10. 제7항에 있어서, 상기 펠렛공급부는
    상기 연소실부의 상부면을 통해 펠렛이 360도 방사 방향으로 자유 낙하되게 하는 펠렛공급관;
    일단이 상기 컨베이어부의 상측과 연통되고, 타단이 상기 펠렛공급관의 상측과 연통되는 펠렛연통관; 및
    상기 펠렛연통관에 설치되며, 상기 연소실부에서 역류하는 화염이 상기 컨베이어부로 전달되는 것을 방지하는 화염방지부;를 더 포함하는 연소 효율이 향상된 펠렛 보일러.
    
11. 제10항에 있어서, 상기 화염방지부는
    대향하는 측면에 연통구가 각각 형성되는 원형함체;
    상기 원형함체의 상하면 중심을 연결하며 축 회동하는 회동축; 및
    상기 회동축에서 방사 방향으로 연장되며 일정 곡률을 갖는 복수 개의 곡면날개;를 포함하는 연소 효율이 향상된 펠렛 보일러.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 회동축은 상기 컨베이어부의 구동과 동기화되는 연소 효율이 향상된 펠렛 보일러.
    
13. 삭제
14. 삭제

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