KR102227169B1 - 고열량 난로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고열량 난로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스, 석유, 경우, 벙커C유, 각종 폐유 등을 연소실에서 연소시키는 과정에서 공기와 화염과 연소가스를 혼합 및 연소 체류시간을 길게 하여 완전 연소를 이루게 하며, 이를 통해 연소실에서 발생하는 유해가스 및 유해물질의 배출을 저감시킬 수 있고, 연소실에서 발생하는 열을 외부로 더 많이 발산시켜 열 효과를 증대시킬 수 있는 고열량 난로에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고열량 난로는 벙커C유나 폐유로 고열량을 발산하여 난로의 열효율을 높이면서 연료비를 절감할 수 있으며, 연소실에 보다 많은 공기를 공급하여 완전 연소를 유도함으로써 유해물질 및 그으름 등의 발생을 최소할 수 있는 장점이 있다.

Description

고열량 난로{High calorie heater}
본 발명은 고열량 난로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스, 석유, 경우, 벙커C유, 각종 폐유 등을 연소실에서 연소시키는 과정에서 공기와 화염과 연소가스를 혼합 및 연소 체류시간을 길게 하여 완전 연소를 이루게 하며, 이를 통해 연소실에서 발생하는 유해가스 및 유해물질의 배출을 저감시킬 수 있고, 연소실에서 발생하는 열을 외부로 더 많이 발산시킬 수 있는 고열량 난로에 관한 것이다.
일반적인 난방용 난로 또는 보일러는 석유, 가스, 고형탄 등의 화석연료를 주로 사용하게 되는 바, 이러한 고가의 화석연료를 사용하는 수요자는 실내기온을 적정한 온도로서 유지시키기 위한 난방비용의 부담을 감수할 수 밖에 없었다.
특히, 농업용 비닐하우스와 같이 대단위 시설물의 난방시에 대량의 연료를 사용하므로 난방 비용이 과도하게 지출되고, 이에 따라 각종 농산물 생산에 따른 경제성을 상실하게 되는 결과를 초래하게 되었다.
한편, 산업화 과정에서 대량으로 발생된 폐유는 전량 수거하여서 매립지에 매립시켜서 처리하였으나, 이와 같이 매립된 폐유는 매립의 환경오염을 유발시켜서 커다란 사회문제로 대두되는 실정에 있다.
최근에 폐유 매립에 의한 환경오염에 관심이 높아지면서, 이를 보다 효과적으로 처리하기 위한 대안책으로서 다양한 구조와 형태의 폐유 소각로가 개발되어 활용되고 있다.
종래의 폐유 소각로는 폐유를 단순히 소각 처리할 수 있도록 의도되었기 때문에, 폐유 연소시에 얻어지는 고온의 온수를 제대로 활용하지 못하여서, 연료비용의 부담없이 획득된 열에너지를 그대로 낭비하게 되는 문제점이 있다.
또, 일반 화석연료와 달리 연소시에 다량의 공해물질과 함께 그으름이 발생되는 폐유를 연소시킴에 있어, 연소에 필요한 산소의 공급이 충분하게 이루어지지 않아 완전 연소가 이루어지지 않아 다량의 공해물질과 그으름이 외부로 배출되어 대기환경을 오염시키는 문제가 있고, 연소중 발생하는 화염이 연소통 내에서 쉽게 소멸되어 열 효율이 떨어지는 문제가 있다.
대한민국 등록실용 20-0440137 대한민국 등록실용 20-0406499 대한민국 등록특허 10-1171487
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 벙커C유나 폐유로 고열량을 발산하여 보일러의 열효율을 높이면서 연료비를 절감할 수 있으며, 연소실에 보다 많은 공기를 공급하여 완전 연소를 유도함으로써 유해물질 및 그으름 등의 발생을 최소화하여서 환경의 오염을 방지할 수 있는 고열량 난로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고열량 난로는 연료가 연소되는 연소실과; 상기 연료가 저장된 연료탱크와, 상기 연료탱크로부터 상기 연소실 하부로 상기 연료를 공급하는 연료공급관을 포함하는 연료공급부와; 상기 연소실에 공기를 공급하는 송풍부;를 구비하고, 상기 송풍부는 송풍기와, 상기 송풍기에서 발생하는 공기를 상기 연소실 내측 하부로 공급할 수 있도록 일 측이 상기 연소실 내부로 연장된 공기공급관을 포함하고, 상기 공기공급관은 내부를 따라 이동하는 공기를 상기 연소실 내의 연소열을 통해 예열시키고, 예열된 공기를 상기 연소실 내부로 공급할 수 있도록 상기 연소실의 하부에서 상부로 연장된 제1공기공급관과, 일 측이 상기 제1공기공급관과 연결되고, 타 측은 상기 연소실의 상부에서 하부로 연장되며, 타 측 단부에 복수의 공기분사구멍이 형성된 제2공기공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2공기공급관 내부에는 상기 공기분사구멍을 통해 상기 연소실 내부로 공기가 고속으로 분사되는 것을 방지할 수 있도록 고속분사방지부가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 고속분사방지부는 상기 제2공기공급관 내에 삽입 설치되고, 상기 공기분사구멍보다 작은 크기의 공극을 갖는 다공성 충진부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고속분사방지부는 상기 제2공기공급관의 단부 측 내부에 삽입 고정되고, 상기 제2공기공급관의 내주면과 이격되게 설치되며, 외주면에 상기 공기분사구멍보다 작은 크기를 갖는 복수의 홀이 관통 형성된 내통부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연소실의 상부에는 연료가 연소 과정에서 발생하는 연소가스 및 열기를 상기 연소실 외부로 배출시키기 위한 연통부가 구비되고, 상기 연통부 하방의 상기 연소실 내부에는 상기 연소실을 수평방향으로 가로지르도록 연장되고, 상하를 관통하는 복수의 관통홀이 형성된 격판이 설치되며, 상기 연통과 가까운 측에서 상기 연통과 먼 측으로 갈수록 상기 관통홀의 크기가 점진적으로 커지도록 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 공기공급관 내에는 상기 공기공급관을 따라 이동하는 공기에 와류를 발생시킬 수 있도록 와류발생부가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고열량 난로는 벙커C유나 폐유로 고열량을 발산하여 난로의 열효율을 높이면서 연료비를 절감할 수 있으며, 연소실에 보다 많은 공기를 공급하여 완전 연소를 유도함으로써 유해물질 및 그으름 등의 발생을 최소할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 고열량 난로는 연소실 외측에 온수챔버 또는 온수관을 설치하여 보일러로 활용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고열량 난로의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 고열량 난로의 다공성 충진부를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 고열량 난로의 다공성 충진부를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 고열량 난로의 내통부를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 고열량 난로의 내통부를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 고열량 난로의 격판을 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 고열량 난로의 와류발생부를 나타낸 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고열량 난로에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 7에는 본 발명에 따른 고열량 난로가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 고열량 난로는 연소실(100)과, 연료공급부(200)와, 송풍부(300)를 구비한다.
연소실(100)은 연료가 연소되는 부분으로, 내부에 연소공간이 마련된 원통형으로 형성되고, 상부에는 연소실(100) 내부에서 연료가 연소되는 도중에 발생하는 고온의 연소가스 및 열기를 외부로 배출하기 위한 연통부(150)가 설치된다.
도면에 도시되어 있지 않지만, 연소실(100) 외측에는 연소실(100) 외측을 감싸도록 형성되고, 연소실과의 사이에 물을 채워 넣어 온수를 생성하기 위한 온수관 또는 온수챔버가 더 설치 될 수 있다. 온수관 또는 온수챔버는 연소실(100) 내부에 설치될 수도 있다. 온수관 또는 온수챔버를 설치하는 경우, 보일러로 활용할 수 있다.
연료공급부(200)는 연료가 저장된 연료탱크(210)와, 연료탱크(210)로부터 연소실(100) 하부로 상기 연료를 공급하는 연료공급관(230)을 포함하여 구성된다.
연료탱크(210)에는 석유, 등유, 경유, 벙커C유, 폐유 등과 같은 각종 가연성 기름류나 가연성 가스류가 저장될 수 있다. 연료탱크(210)는 연소실(100)의 하부보다 높은 위치에 배치된다.
연료공급관(230)은 도시된 바와 같이 연소실(100) 내부를 향하여 경사지게 설치되고, 중간 부부에는 연료가 머무를 수 있도록 하방으로 구부러진 굴곡부(235)가 형성된다.
굴곡부(235)는 'U'자 형으로 형성되며, 굴곡부(235) 내에는 항상 연료가 충만되어 있도록 하여 역화에 따른 화재를 방지할 수 있도록 한다.
송풍부(300)는 연소실(100)에 공기를 공급하는 것으로서, 송풍기(310)와, 공기분배챔버(320)와, 공기공급관(330)과, 분무관(340)을 포함하여 구성된다.
공기분배챔버(320)는 송풍기(310)에서 공급되는 공기가 일 측으로 주입되며, 주입된 공기를 연소실(100) 또는 연료공급관(230) 측으로 분배할 수 있도록 제1배출구와 제2배출구가 각각 형성된다.
공기공급관(330)은 공기분배챔버(320)로 공급되는 공기를 연소실(100) 내측 하부로 공급할 수 있도록 일 단이 공기분배챔버(320)의 제1배출구에 연결되고, 타 측은 연소실(100) 내부로 연장된다. 공기공급관(330)은 뒤집어진 'U'자 또는 '∩'형으로 형성된다.
공기공급관(330)은 연소실(100) 내부로 공급하기 위한 공기를 연소실(100) 내의 연소열을 통해 예열하고, 예열된 공기를 연소실(100) 내부로 공급하는 것으로서, 제1공기공급관(331)과 제2공기공급관(332)을 포함하여 구성된다.
제1공기공급관(331)은 연소실(100) 하부에서 상부를 향해 수직으로 일정 길이 연장된다.
제2공기공급관(332)은 일 측이 제1공기공급관(331)과 연결되고, 타 측은 연소실(100)의 상부에서 하부를 향해 수직으로 연장된다. 제2공기공급관(332)의 타 측 단부에는 제2공기공급관(332)을 따라 이동하는 공기를 연소실(100) 내로 분사할 수 있게 복수의 공기분사구멍(332A)이 형성된다.
도면에 도시되어 있지 않지만, 공기공급관(330) 내의 공기에 대한 예열 효과를 높이기 위해 제1공기공급관(331)은 연소실(100) 하부에서 연소실(100) 상부를 향해 연소실(100)의 원주방향을 따라 나선 형태로 연장될 수도 있다.
분무관(340)은 공기분배챔버(320)로 공급되는 공기를 연료공급관(230) 측으로 공급하여 연료공급관(230)을 따라 이동하는 공기의 흐름에 연료를 연소실(100)로 분사될 수 있도록 일 단이 제2배출구에 연결되고 타 측은 연료공급관(230)에 연결된다.
분무관(340)에서 연료공급관(230)으로 배출되는 공기의 흐름에 의해 연료탱크(210) 측의 연료 및 굴곡부(235)에 차 있던 연료가 공기에 편승하여 연료공급관(230)의 단부 측으로 고속으로 이동하며, 연료공급관(230)의 단부를 통해 연료가 연소실(100) 내부로 분무된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 고열량 난로는 송풍기(310)를 작동시키면, 송풍기(310)에 의해 공기분배챔버(320)에 고압의 공기가 공급된다.
공기분배챔버(320)로 공급된 공기는 공기공급관(330)과 분무관(340)으로 각각 배출되며, 공기공급관(330)을 통하여 배출되는 공기는 연소실(100)로 공급되고, 분배기관을 통하여 배출되는 공기를 연료공급관(230)으로 공급한다.
연료공급관(230) 내로 투입된 연료는 분무관(340)을 통해 공급되는 고압의 공기에 의해 분무 상태로 되어 빠른 속도로 연소실(100)로 공급된다. 이때, 사용자가 점화장치를 이용하여 점화시키면, 연소실(100) 내부에서 연료가 연소된다.
그리고, 공기공급관(330)을 통하여 연소실(100) 내부로 유입되는 공기는 제1공기공급관(331)을 통해 연소실(100) 상부로 이동하면서 연소실(100) 내의 연소열에 의해 1차 예열되고, 제2공기공급관(332)을 통해 연소실(100) 하부로 다시 이동하면서 연소실(100) 내의 연소열에 의해 2차 예열된다. 그리고, 제2공기공급관(332)의 단부로 예열된 공기가 배출되면서 연소실(100)에 보다 많은 산소가 유입되어 연료의 연소 효율을 증대시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 고열량 난로는 제2공기공급관(332) 내부에 공기분사구멍(332A)을 통해 연소실(100) 내부로 공기가 고속으로 분사되어 연소실(100) 내의 화염이 소멸되는 것을 방지할 수 있도록 고속분사방지부가 더 구비된다.
도 2 및 도 3에는 고속분사방지부의 일 실시 예가 도시되어 있다.
본 실시 예에 따른 고속분사방지부는 제2공기공급관(332) 내에 삽입 설치되고, 공기분사구멍(332A)보다 작은 크기의 공극을 갖는 다공성 충진부(410)를 포함하여 구성된다.
다공성 충진부(410)는 제2공기공급관(332)의 내경에 대응되는 외경을 갖고, 불연성 소재로 형성되며, 내부와 표면에는 공기가 통과할 수 있게 공극이 형성된 구조를 가진다.
제2공기공급관(332)을 따라 이동하는 공기는 다공성 충진부(410)의 공극을 통과하면서 다공성 충진부(410) 표면으로 방출되며, 다공성 충진부(410)의 표면 전영역에서 방출되는 공기는 서로 부딪치거나 제2공기공급관(332)의 내주면에 부딪쳐 와류를 형성하면서 속도가 현저하게 감소된다. 그리고, 속도가 감소된 상태 및 와류가 발생한 상태로 제2공기공급관(332)의 공기분사구멍(332A)을 통과하여 연소실(100) 내부로 배출된다.
한편, 도 4 및 도 5에는 고속분사방지부의 다른 실시 예가 도시되어 있다.
본 실시 예에 따른 고속분사방지부는 제2공기공급관(332)의 단부 측 내부에 삽입 고정되고, 제2공기공급관(332)의 내주면과 이격되게 설치되며, 외주면에 공기분사구멍(332A)보다 작은 크기를 갖는 복수의 홀(421)이 관통 형성된 내통부(420)를 포함하여 구성된다.
내통부(420)는 하단이 폐쇄되고, 상단이 개방되며, 내측에 중공이 형성된다.
내통부(420)의 상단 측 가장자리에는 내통부(420)를 제2공기공급관(332) 내부에 지지 및 설치할 수 있도록 외측으로 확장되어 제2공기공급관(332)의 내주면 측에 고정되는 플랜지부(430)가 마련된다.
제2공기공급관(332)을 따라 이동하는 공기는 내통부(420)의 홀(421)을 통과하면서 내통부(420) 표면으로 방출되며, 내통부(420) 표면 전영역에서 방출되는 공기는 서로 부딪치거나 제2공기공급관(332)의 내주면에 부딪쳐 와류를 형성하면서 속도가 현저하게 감소된다. 그리고, 속도가 감소된 상태 및 와류가 발생한 상태로 제2공기공급관(332)의 공기분사구멍(332A)을 통과하여 연소실(100) 내부로 배출된다.
한편, 본 발명에 따른 고열량 난로는 연통부(150) 하방의 연소실(100) 내부에 연소실(100)을 수평방향으로 가로지르도록 연장되고, 상하를 관통하는 복수의 관통홀(501)이 형성된 격판(500)이 설치된다.
도 6을 참조하면, 격판(500)은 연통부(150)와 가까운 측에서 연통부(150)와 먼 측으로 갈수록 관통홀(501)의 크기가 점진적으로 커지도록 형성된다.
도시된 바와 같이 관통홀(501)의 크기를 연통부(150)와 가까운 측에서 연통부(150)와 먼 측으로 갈수록 점진적으로 커지도록 형성함으로써 연통부(150)와 가까운 측의 관통홀(501)을 통해 대부분의 연소가스 및 열기가 연통부(150) 측으로 빠져나가는 것을 방지함은 물론, 연통부(150)와 먼 측의 관통홀(501)을 통해서 연소가스 및 열기가 연통부(150) 측으로 빠져나가도록 함으로써 연통부(150)로 배출되는 연소가스 또는 열기가 격판(500)의 전영역으로 균일하게 통과할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 고열량 난로는 공기공급관(330) 내에 공기공급관(330)을 따라 이동하는 공기에 와류를 발생시킬 수 있도록 와류발생부(600)가 더 구비된다.
도 7을 참조하면, 와류발생부(600)는 일정 폭을 갖는 긴 스트립 형상의 판부재(601)를 제1공기공급관(331)의 상하 길이방향을 따라 나선 구조로 설치한 것으로서, 외측 가장자리가 제1공기공급관(331)의 내주면에 밀착 고정되어 공기가 판부재(601)를 따라 나선 형으로 이동할 수 있도록 안내하고, 내측 가장자리는 제1공기공급관(331)의 유로 중심과 일정 간격 이격되게 형성되어 공기가 수직으로 통과할 수 있도록 형성된다.
와류발생부(600)는 나선형으로 연장된 판부재(601)를 따라 이동하는 공기와 제1공기공급관(331)의 유로 중심부를 따라 수직으로 이동하는 공기가 만나면서 와류를 발생시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 고열량 난로는 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100 : 연소실
200 : 연료공급부
300 : 송풍부
410 : 다공성 충진부
420 : 내통부
500 : 격판
600 : 와류발생부

Claims (6)

  1. 연료가 연소되는 연소실과;
    상기 연료가 저장된 연료탱크와, 상기 연료탱크로부터 상기 연소실 하부로 상기 연료를 공급하는 연료공급관을 포함하는 연료공급부와;
    상기 연소실에 공기를 공급하는 송풍부;를 구비하고,
    상기 송풍부는 송풍기와, 상기 송풍기에서 발생하는 공기를 상기 연소실 내측 하부로 공급할 수 있도록 일 측이 상기 연소실 내부로 연장된 공기공급관을 포함하고,
    상기 공기공급관은
    내부를 따라 이동하는 공기를 상기 연소실 내의 연소열을 통해 예열시키고, 예열된 공기를 상기 연소실 내부로 공급할 수 있도록 상기 연소실의 하부에서 상부로 연장된 제1공기공급관과,
    일 측이 상기 제1공기공급관과 연결되고, 타 측은 상기 연소실의 상부에서 하부로 연장되며, 타 측 단부에 복수의 공기분사구멍이 형성된 제2공기공급관을 포함하고,
    상기 제2공기공급관 내부에는 상기 공기분사구멍을 통해 상기 연소실 내부로 공기가 고속으로 분사되는 것을 방지할 수 있도록 고속분사방지부가 더 구비되며,
    상기 고속분사방지부는 상기 제2공기공급관 내에 삽입 설치되고, 상기 공기분사구멍보다 작은 크기의 공극을 갖는 다공성 충진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고열량 난로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고속분사방지부는 상기 제2공기공급관의 단부 측 내부에 삽입 고정되고, 상기 제2공기공급관의 내주면과 이격되게 설치되며, 외주면에 상기 공기분사구멍보다 작은 크기를 갖는 복수의 홀이 관통 형성된 내통부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고열량 난로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연소실의 상부에는 연료가 연소 과정에서 발생하는 연소가스 및 열기를 상기 연소실 외부로 배출시키기 위한 연통부가 구비되고,
    상기 연통부 하방의 상기 연소실 내부에는 상기 연소실을 수평방향으로 가로지르도록 연장되고, 상하를 관통하는 복수의 관통홀이 형성된 격판이 설치되며,
    상기 연통과 가까운 측에서 상기 연통과 먼 측으로 갈수록 상기 관통홀의 크기가 점진적으로 커지도록 형성된 것을 특징으로 하는 고열량 난로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공기공급관 내에는 상기 공기공급관을 따라 이동하는 공기에 와류를 발생시킬 수 있도록 와류발생부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 고열량 난로.
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