KR200279787Y1 - 보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안의 보일러는, 코크스가 채워진 호퍼 및 물이 채워진 물탱크가 설치되는 케이스; 상기 호퍼의 하측에 설치되어 코크스를 이송시키도록 구성된 이송기; 상기 이송기를 작동시키는 회전모터; 기 물탱크의 내부에 채워진 물 속에 설치되는 연소실; 상기 연소실의 상측과 상기 이송기에 연결 설치된 채 상기 케이스의 상부 바깥으로 유도 배치되는 연통; 상기 물을 순환시키는 순환펌프; 상기 연소실에서 발생되는 연소재를 상기 케이스의 외부로 배출시키고, 상기 코크스로 공기를 공급하는 송풍기; 상기 연소실의 하측과 연결되고 내측 저면에 개구부를 갖는 받침판이 형성되는 받침통; 상기 받침통의 인접한 위치에 설치되는 구동모터로부터 전달된 구동력에 의해 상기 받침통의 하부에서 정역방향으로 번갈아 소정각도 회동되고 배출구가 형성되는 연결판; 상기 연결판에 고정된 샤프트와 연결되어 함께 회동하고 상호 교차된 회전날개의 상면에 상방을 향해 회전돌기가 형성되는 회전자; 상기 샤프트를 관통하여 상기 받침통의 내부에 안착되고 다수의 관통공이 형성되는 배출판; 및 상기 받침통의 하측에 위치하고 상기 케이스에 서랍식으로 설치된 재받이를 포함한다.

Description

보일러{Boiler}

본 고안은 보일러에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 고체연료를 이용한 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 연료를 연소시킬 때 발생되는 연소열을 이용하여 물을 데워서 온수나 난방에 사용하거나, 물이 증발하여 된 증기로 터빈을 돌려 동력발생장치로 사용하기도 한다.

보일러의 주요부는 물과 증기를 담는 보일러 본체와 연료의 연소장치 및 화로로 되어 있으며, 연료로서 종전에는 주로 석탄을 사용하거나, 취급의 용이성(容易性)과 경제적인 이유 때문에 미분탄을 연소실에 불어넣어 연소시키거나, 중유를 버너로 분무상(噴霧狀)으로 연소실에 불어넣어 연소시키는 방식이 널리 사용되고 있다.

최근에는 연료비의 상승에 따른 연료비 절감을 위한 보일러가 요구되면서 코크스를 연료로 하는 보일러가 가정용으로 개발되고 있다.

코크스(cokes) 연료는 석탄을 공기가 차단된 가마에서 높은 온도로 가열하여 유해성분들을 증발시키고, 순수한 탄소성분만 남긴 고체 연료이다.

이러한 보일러의 한 종류로 국내등록실용신안 제225234호 및 제259688호에 개재된 고안들은 코코스를 원료로 하는 보일러로서, 연소가 완료된 고체 연료를 공급되는 연료에 의해 완전히 배출시키고 연료와 연료 사이의 통기성을 확보하여 연소성을 향상시키는 것을 주요 목적으로 한다. 두 고안 모두 판 상의 로스톨이나 로스터판이 전후로 왕복하면서 재를 털어내기 때문에 코크스의 연소시 통기성을 확보하는 데에는 한계가 존재한다.

또한 국내등록실용신안 제252421호는 상술한 두 국내등록실용신안과 동일한 목적을 가진 등록실용신안이며, 연소되고 난 연소재와 코크스가 함께 안착되는 코크스 안착판을 시소와 같이 전후로 동작하도록 구성하여 재를 떨어내는 장치이다. 그러나 연소재와 코크스가 안착판에 함께 있기 때문에 안착판이 전후로 동작하더라도 연소재가 제대로 떨어지지 않은 문제점이 있다.

본 고안은 상술한 바와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 고안으로서, 그 목적은 종래에 비해 코크스 사이의 통기성을 확보할 수 있는 보일러를 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 코크스의 연소시 발생되는 열을 최대한 난방수로 전달되도록 구성된 보일러를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 고안에 따른 보일러의 전체구조를 도시한 측면도.

도 2는 본 고안에 따른 보일러의 주요 구성을 부분 절개하여 도시한 사시도.

도 3은 본 고안에 따른 배출부를 부분 절개하여 도시한 분해 사시도.

도 4 내지 도 6은 본 고안에 따른 배출부의 주요 구성의 다른 실시예들을 도시한 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1...케이스 2...호퍼

3...이송기 4...회전모터

10...물탱크 11...연소실

12...온수 파이프 13...연통

15...도어 16...받침통

17...구동모터 18...연결판

19...샤프트 20...회전자

21...배출판 22...재받이

24...개구부 25...받침턱

27...송풍기 29...연결바

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 보일러는, 코크스가 채워진 호퍼 및 물이 채워진 물탱크가 설치되는 케이스; 상기 호퍼의 하측에 설치되어 코크스를 이송시키도록 구성된 이송기; 상기 이송기를 작동시키는 회전모터; 기 물탱크의 내부에 채워진 물 속에 설치되는 연소실; 상기 연소실의 상측과 상기 이송기에 연결 설치된 채 상기 케이스의 상부 바깥으로 유도 배치되는 연통; 상기물을 순환시키는 순환펌프; 상기 연소실에서 발생되는 연소재를 상기 케이스의 외부로 배출시키고, 상기 코크스로 공기를 공급하는 송풍기; 상기 연소실의 하측과 연결되고 내측 저면에 개구부를 갖는 받침판이 형성되는 받침통; 상기 받침통의 인접한 위치에 설치되는 구동모터로부터 전달된 구동력에 의해 상기 받침통의 하부에서 정역방향으로 번갈아 소정각도 회동되고 배출구가 형성되는 연결판; 상기 연결판에 고정된 샤프트와 연결되어 함께 회동하고 상호 교차된 회전날개의 상면에 상방을 향해 회전돌기가 형성되는 회전자; 상기 샤프트를 관통하여 상기 받침통의 내부에 안착되고 다수의 관통공이 형성되는 배출판; 및 상기 받침통의 하측에 위치하고 상기 케이스에 서랍식으로 설치된 재받이를 포함한다.

이하 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 고안에 따른 보일러의 전체구조를 도시한 측면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 보일러의 주요 구성을 부분 절개하여 도시한 사시도이며, 도 3은 본 고안에 따른 배출부를 부분 절개하여 도시한 분해 사시도이다.

본 고안은 코크스 연료를 공급하는 연료공급부와, 공급된 코크스를 연소시키는 연소부와, 연소되고 난 코크스의 연소재를 배출시키는 배출부를 포함한다.

상기의 연료공급부는 케이스(1)의 내부에 설치된 호퍼(2)와, 그 호퍼(2)의 하측에 설치되어 코크스를 이송시키도록 구성된 이송기(3)와, 이송기(3)를 작동시키는 회전모터(4)로 구성된다.

여기서 이송기(3)는 외통(5)의 내부에 이송스크류(6)가 회전 가능하게 내장되고, 이송스크류(6)의 우측단이 외통(5)의 바깥으로 노출되며, 노출된 끝부분에종동 스프라켓(7)이 설치되는 구조이다.

그리고 종동 스프라켓(7)에 연결된 체인(8)이 회전모터(4)의 회전축에 설치된 구동 스프라켓(9)과 연결된다. 따라서 회전모터(4)의 회전속도를 조절함으로써 이송스크류(6)에 의해 공급되는 코크스의 공급량을 조절하게 된다.

이송기(3)의 외통(5)과 연결되는 연소부는 물탱크(10)의 내부에 깔때기 모양의 연소실(11)이 설치된 구조로서, 연소실(11)이 물탱크에 채워진 물 속에 위치함으로써 연소실(11)에서 전달된 연소열이 손실없이 물로 전달된다. 그리고 물탱크(10)에 채워진 물은 상측의 유출구와 하측의 유입구에 연결된 순환펌프(11)에 의해 순환된다.

물탱크(10)의 내부에는 별도의 온수 파이프(12)가 내장 설치되고, 이 온수 파이프(12)가 별도의 온수 이용장치와 연결됨으로써, 온수 파이프(12)를 순환하는 물은 물탱크(10)에서 데워진 난방수로부터 열을 전달받아 온수로서 사용이 가능하다.

상기한 연소실(11)의 상측 중심부에는 케이스(1)의 상부 바깥으로 유도 배치된 연통(13)이 연결 설치되어 연소실(11)에서 코크스가 연소될 때 발생하는 배출가스를 외부로 배출될 수 있도록 한다.

연통(13)의 하부 측면에는 물탱크(10)를 관통한 상기의 외통(13)이 연결되어 이송 스크류(6)에 의해 이송된 코크스가 연소실(11)의 중심부로 낙하되도록 한다.

이렇게 연통(13)에 외통(5)을 연결하여 코크스가 연소실(11)의 중심부로 낙하되도록 하는 이유는 연소실(11)의 측면에 외통(5)이 연결될 경우 이송스크류(6)를 통해 유입된 코크스가 연소실(11)의 한쪽에만 치우쳐 쌓이는 것을 방지하기 위해서이다.

연소실(11)의 일측면에는 연소실(11)의 내부를 관찰하거나 연소실(11) 내부의 이상 발생시 수리를 위한 관찰구(14)가 연결되고, 그 관찰구(14)에는 도어(15)가 설치된다.

그리고 연소실(11)의 하측에는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 연소실(11)에서 연소되고 남은 연소재를 하측 방향으로 배출시키는 배출부가 설치되는 바, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

배출부는 연소실(11)의 하측과 연결되는 받침통(16)과, 받침통(16)의 인접한 위치에 설치되는 구동모터(17)와, 구동모터(17)로부터 전달된 구동력에 의해 정역방향으로 번갈아 소정각도 회동되는 연결판(18)과, 연결판(18)에 고정된 샤프트(19)와 연결되어 함께 회동하는 회전자(20)와, 받침통(16)의 내부에 안착되는 배출판(21)과, 받침통(16)의 하측에 위치한 재받이(22)를 기본 구성으로 한다.

여기서 재받이(22)는 연소되고 난 코크스의 연소재를 받아내는 것으로 케이스(1)에 서랍식으로 설치된다.

상기한 받침통(16)은 받침판(23)이 내측 저면에 형성되고, 그 받침판(23)에 복수의 개구부가 형성되는 바 받침판(23)의 중심을 기준으로 대향되는 양측에 개구부(24)가 형성된다. 그리고 받침통(16)의 중간 부분에 배출판(21)이 안착되게 하기 위해서 내측면의 중간 부분에 네군데 걸쳐 받침턱(25)을 형성하여 받침통(16)의 내부로 삽입된 배출판(21)이 받침턱(25)에 걸려 안착되도록 한다.

또한 받침통(16)의 내부로 공기를 공급하여 코크스의 최초 발화 시나 연소 시에 원활한 연소가 가능토록 하기 위해서 받침통(16)의 외측에는 송풍관(26)이 연결 설치되고, 그 송풍관(26)의 끝에 송풍기(27)가 설치된다.

한편, 상기한 구동모터(17)를 이용하여 연결판(18)에 구동력을 전달하기 위해서 구동모터(17)의 구동축에는 구동판(28)이 고정되고, 그 구동판(28)의 상면 가장자리에는 연결바(29)의 일단이 힌지 고정되며, 연결바(29)의 타단에 연결판(18)이 힌지 고정된다.

여기서 연결바(29)의 타단 하측에는 힌지 볼트(30)가 고정되고, 이 힌지 볼트(30)는 연결판(18)에 형성된 조립공(18a)을 관통하여 너트(31)와 체결된다.

상기의 연결판(18)은 중심부에 삽입로(32)가 형성된 보스(33)를 형성하고, 그 보스(33)에 샤프트(19)를 삽입한 후 보스(33)와 샤프트(19)를 고정핀(34)으로 결합시킴으로써 구동모터(17)의 회전에 따라 연결판(18) 및 샤프트(19)가 회전되도록 한다.

연결판(18)에는 복수의 배출구(18b)가 형성되는 바 삽입로(32)를 기준으로 대향되는 위치에 형성되며, 전술한 받침판(23)에 형성된 개구부(24)와 그 형태 및 크기가 동일하여 연결판(18)이 회전할 때마다 배출구(18b)와 개구부(24)가 일치 또는 어긋나도록 한다.

연결판(18)에 고정된 샤프트(19)는 받침판(23)의 중심을 관통하여 받침통(16)의 중심에 위치하고, 상측 끝부분에는 횡단면 모양이 다각 형태인 체결돌기(19a)가 형성된다.

이러한 샤프트(19)가 받침통(16)의 중심에 배치되기 때문에 배출판(21)이 받침통(16)의 내부에 안착되기 위해서는 배출판(21)의 중심에 삽입공(21a)이 형성되어야 한다.

그리고 배출판(21)에는 다수의 관통공(21b)이 형성되어 연소되고 난 코크스의 연소재가 배출판(21)의 하측으로 낙하될 수 있도록 한다.

한편, 배출판(21)을 관통한 샤프트(19)의 체결돌기(19a)는 회전자(20)의 중심부에 체결되는 데, 이를 위하여 회전자(20)의 중심부에는 체결공이 형성된 캡(20a)이 형성된다.

그리고 회전자(20)는 적어도 2개의 회전날개(20b)가 교차된 십자형으로 형성되고, 회전날개(20b)의 상면에는 회전돌기(35)가 상방을 향해 형성된다.

회전돌기(35)의 배치 위치는 캡(20a)을 중심으로 대향되는 위치에 있는 회전돌기(35)만이 동일한 동심원상에 위치하도록 설계되고, 서로 다른 회전날개(35)에 위치하는 회전돌기(35)와는 동심원 상에 있지 않도록 배치한다. 이렇게 설계하게 되면 도 3에 도시한 바와 같이, 일측의 회전날개(20b)에 소정간격으로 복수의 회전돌기(35)가 배치되고, 이웃한 회전날개(20b)의 회전돌기(35)는 상기한 복수의 회전돌기(35) 사이의 동심원 상에 배치된다.

이와 같은 회전돌기(35)는 정역 방향으로 움직이면서 코크스의 위치를 흐트러뜨림으로써 송풍기(27)에 의해 공급된 공기가 코크스에 잘 전달되도록 하여 통기성을 향상시키는 역할을 하게 된다.

통기성을 더욱 향상시키기 위한 방안으로 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같은 다양한 형태의 회전돌기 형상을 제안한다. 즉, 회전돌기의 횡단면 모양을 원형, 마름모형, 또는 별형으로 형성할 수 있으며, 여기서 제안된 형상 이외에도 통기성을 확보할 수 있는 모양이라면 다른 형태의 다각형으로 형성하여도 된다.

상기한 구성요소 외에도 보일러 작동의 제어를 위한 제어부가 설치된다. 이 제어부는 연소실(11)의 내부에 설치된 온도센서(36)와, 이 온도센서(36) 및 회전모터(4), 구동모터(17)에 연결되는 콘트롤러(37)로 구성된다. 이에 따라 연소실(11)의 온도 변화를 온도센서(36)로 감지하여 송풍기(27)에 의한 송풍량이나 이송스크류(6)에 의한 코크스 공급량을 조절하게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 고안에 따른 보일러는 다음과 같은 작용을 나타낸다.

먼저 도어(15)를 개방하여 연소실(11)의 내부로 착화제를 투입하고, 호퍼(2)에 적당량의 코크스를 채워 넣는다. 이때 공급되는 코크스의 알갱이 크기는 대략 15mm정도의 입자크기를 갖는다.

코크스가 채워진 후 보일러를 작동시키면 회전모터(4)가 작동하여 이송스크류(6)를 회전시킨다. 이송스크류(6)는 호퍼(2)에 채워진 코크스를 연소실(11)의 내부로 이송시킨다.

연소실(11)로 코크스가 낙하된 상태에서 착화제에 불씨를 당기면 코크스에 불이 붙게 된다. 이때 송풍기(27)도 함께 작동하여 송풍관(26)을 통해 연소실(11)의 내부로 공기가 유입되도록 한다. 만일 온도센서(36)에서 감지되는 온도가 낮을 경우 콘트롤러(37)를 조작하여 송풍기(27)의 회전속도를 향상시킨다.

코크스의 연소가 어느정도 진행하면, 구동모터(17)가 작동하여 구동판(28)을 회전시킨다. 그러면 구동판(28)과 힌지 연결된 연결바(29)가 작동되어 연결판(18)을 작동시킨다.

이때 연결판(18)의 작동은 구동판(28)의 회전에 따라 정방향으로 소정각도 회전되었다가 다시 역방향으로 소정각도 회전하게 되면서 결국에 샤프트(19)를 중심으로 정역방향 회전을 반복하게 된다.

그 결과 샤프트(19)의 끝에 고정된 회전자(20)도 연결판(18)과 동일하게 정역방향으로 반복 회전하게 되는데, 이때 회전돌기(35)가 코크스를 흐트러뜨리게 되어 코크스의 사이사이에 공기가 잘 유입되도록 함으로써 통기성을 향상시킨다.

그리고 코크스가 연소되면서 표면에 발생된 코크스의 연소재는 회전돌기(35)에 의해 벗겨지게 되고, 이렇게 발생된 연소재는 배출판(21)의 관통공(21b)을 통해 하부로 낙하하며, 낙하된 연소재는 연결판(18)이 정역방향으로 회전될 때 개구부(24)와 배출구(18b)가 일치되는 순간 재받이(22)로 쌓이게 된다. 재받이(22)에 적당량의 연소재가 쌓이게 되면 빼내어 외부에 버리면 된다.

상술한 연소과정에서 연소실(11)의 온도변화에 따라 송풍기(27), 회전모터(4) 및 구동모터(17)의 회전이 제어되어 연소실(11)로 공급되는 송풍량과 코크스량을 적절하게 조절하게 된다.

그리고 좀 더 양호한 통기성을 확보하려면 회전돌기(35)의 횡단면 모양이 원형이 아닌 다각형의 모양으로 된 것을 사용하는 것도 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 의하면 회전자에 고정된 다수의 회전돌기가 정역방향으로 번갈아 회전하면서 코크스를 흐트러뜨리기 때문에 통기성을 향상시켜 코크스의 원활한 연소가 가능하도록 한다.

그리고 회전돌기가 코크스와 직접 접촉된 상태에서 정역방향으로 회전함에 따라 코크스의 표면에 있는 연소재를 벗겨내는 작동까지 함께 함으로써 공기와 코크스가 잘 접촉되도록 하여 연소를 더욱 활성화시킨다.

또한 연소실이 물탱크에 채워진 물에 둘러싸여 연소실에서 발생된 연소열이 외부로 손실되는 것 없이 모두 물로 전달되어 연소효율을 향상시키게 된다.

Claims (9)

1. 코크스가 채워진 호퍼 및 물이 채워진 물탱크가 설치되는 케이스;

   상기 호퍼의 하측에 설치되어 코크스를 이송시키도록 구성된 이송기;

   상기 이송기를 작동시키는 회전모터;

   상기 물탱크의 내부에 채워진 물 속에 설치되는 연소실;

   상기 연소실의 상측과 상기 이송기에 연결 설치된 채 상기 케이스의 상부 바깥으로 유도 배치되는 연통;

   상기 물을 순환시키는 순환펌프;

   상기 연소실에서 발생되는 연소재를 상기 케이스의 외부로 배출시키고, 상기 코크스로 공기를 공급하는 송풍기;

   상기 연소실의 하측과 연결되고 내측 저면에 개구부를 갖는 받침판이 형성되는 받침통;

   상기 받침통의 인접한 위치에 설치되는 구동모터로부터 전달된 구동력에 의해 상기 받침통의 하부에서 정역방향으로 번갈아 소정각도 회동되고 배출구가 형성되는 연결판;

   상기 연결판에 고정된 샤프트와 연결되어 함께 회동하고 상호 교차된 회전날개의 상면에 상방을 향해 회전돌기가 형성되는 회전자;

   상기 샤프트를 관통하여 상기 받침통의 내부에 안착되고 다수의 관통공이 형성되는 배출판; 및

   상기 받침통의 하측에 위치하고 상기 케이스에 서랍식으로 설치된 재받이를 포함하는 보일러.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동력의 전달은,

   상기 구동모터의 구동축에 구동판을 고정하고, 그 구동판의 상면 가장자리에 연결바의 일단을 힌지 고정하며, 상기 연결바의 타단에 상기 연결판이 힌지 고정되도록 하여 전달하는 보일러.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연결판에 샤프트를 고정하기 위해서,

   상기 연결판의 중심부에 삽입로가 형성된 보스를 형성하고, 상기 샤프트를 삽입로에 삽입한 후 상기 보스와 샤프트를 고정핀으로 결합시키는 보일러.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 샤프트와 회전자를 상호 결합하기 위해서,

   상기 샤프트의 상측에 체결돌기를 형성하고, 상기 체결돌기에 대응되는 체결공이 형성된 캡을 상기 회전자에 형성하는 보일러.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 받침통의 중간 부분에 배출판이 안착되도록,

   상기 받침통의 내측면의 중간 부분에 네군데 걸쳐 받침턱을 형성하는 보일러.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 개구부 및 배출구가 상호 다른 위치에 형성되어 상기 연결판의 회전 시 상기 개구부와 배출구가 일치할 때에 연소재가 배출되는 보일러.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 회전돌기의 배치 위치는,

   상기 샤프트를 중심으로 대향되는 위치의 동일한 동심원상에 위치하는 보일러.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 회전돌기의 횡단면 모양이 원형, 마름모형, 및 별형 중 어느 하나로 형성하는 보일러.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 물탱크의 내부에 온수 파이프가 내장 설치되는 보일러.