KR200362875Y1 - 화목 보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 화목(땔나무)을 연료로 사용하는 화목 보일러에 관한 것으로서, 특히 <a> 내화물(캐스터블 및 내화벽돌)로 구성된 내화층으로 화실이 둘러싸여 있기 때문에 이 내화층에 연소열이 흡수됨과 아울러 외부 전달이 차단되므로 화실의 평균온도가 높아 연소효율을 증대시킬 수 있고, <b> 연소가스가 우회 유동하여 배출되도록 연실이 칸막이에 의해 구획되어 있어 열 전달효율을 향상시킬 수 있으며, <c> 공기 조절기구의 힌지볼트를 풀거나 조이면 공기 조절판을 회전시켜 공기 공급관의 개폐 정도를 조절하거나 조절된 상태로 유지할 수 있으므로 화실로 공급되는 공기량을 정확히 조절할 수 있는 화목 보일러에 관한 것이다.

Description

화목 보일러{Wood fired boiler}

본 고안은 화목 보일러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소효율 및 열 전달효율이 우수하여 유해물질 발생을 최소화할 수 있고 연료비를 절감할 수 있는 한편 연소속도를 정확히 조절할 수 있도록 한 화목 보일러에 관한 것이다.

화목 보일러는 난방시설, 욕탕 등에 온수를 공급하기 위해 땔나무(화목)를 연소시킴으로써 획득한 연소열로 물을 끓이는 시설로서, 석유 또는 가스를 연료로 사용하는 보일러에 비해 경제적이기 때문에 농촌, 산간지방 등을 중심으로 널리 보급되어 사용되고 있다.

도 5는 종래기술의 화목 보일러를 측면에서 본 상태가 도시된 단면도이다.

종래기술의 화목 보일러는 도 5에 도시된 바와 같이 가로로 설치되고 기다랗도록 형성된 외부드럼(1)과, 이 외부드럼(1)을 축 방향으로 관통하는 형식으로 설치된 내부드럼(2)을 포함한다.

여기서 내부드럼(2)은 그 내부가 상하 2개의 공간으로 갈라져 하측에 화목이 연소되는 화실(3)이 형성되고, 상측에 화실(3)에서 발생된 연소가스가 모이는 연실(4)이 형성된다. 또한 내부드럼(2)의 외측에는 물이 저장되는 수실(5)이 형성되고, 이 수실(5)의 외측으로는 외부로 열이 전달되는 것을 차단하는 단열층(6)이 형성된다.

이상에서 설명되지 않은 도면부호 7은 화실(3)의 입구, 즉 화구를 여닫는 개폐도어이고, 8은 그을음 등 분진이 모이는 집진실이며, 9는 배기관이다.

이와 같은 종래기술은 화실(3)에 화목을 투입하고 점화하면 연소가 이루어져 고온의 연소열 및 연소가스가 발생되는 바, 연소열은 연소가스와 함께 화실(3)과 연실(4)을 연결하는 통로를 통해 연실(4)에 유입된 다음 집진실(8) 및 배기관(9)을 순차적으로 지나 외부로 배출된다. 물론 이 과정에서 연소열은 내부드럼(2)의 벽면을 매개로 수실(5)의 물을 가열하고, 연소가스에 포함된 각종 분진은 따로 분리되어 집진실(8)에 모이게 된다.

그러나 상기와 같은 종래기술의 화목 보일러는 화실(3)이 단순히 화목을 연소시키기 위한 공간에 불과하고 그나마 연소 중의 효율을 향상시키고자 단열층(6)이 형성되어 있으나 그 작용 또한 단순한 관계로 효과가 미비하기 때문에 평균적으로 화실(3)의 온도가 낮아 연소가 불완전하게 이루어지는 문제점이 있다. 즉 연소효율이 좋지 못한 문제점이 있는 것이다. 따라서 그을음, 분진 등 유해물질이 과다히 발생되고는 했고, 유해물질이 대기로 배출되는 것을 방지하는 집진실(8)을 반드시 필요로 했다.

게다가 정상운전을 위해서는 화실(3)에 화목을 지속적으로 공급해야 하는데, 상술한 바와 같이 화실(3)의 온도가 낮은 이유로 연료량 대비 연소시간이 짧아 연료를 자주 공급해야 하는 번거로움이 있다. 즉 주야간을 막론하고 연료를 공급해야 하는 문제점이 있었다.

또한 종래기술의 화목 보일러는 연소열 및 연소가스가 아무런 저항 없이 화실(3)에서 연실(4)을 지나 곧장 외부로 배출되기 때문에 연료 소비량에 비해 열 전달효율이 낮다는 문제점이 있다.

또 도면에 도시된 바는 없으나 종래기술의 화목 보일러는 개폐도어(7)에 화실(3)로 공기를 공급하기 위한 구멍이 형성되고, 이 구멍의 개폐 정도를 조절하는 조절판이 설치되는 바, 조절판을 선택적으로 고정할 수가 없어 구멍의 개폐 정도를 조절한 후 여기에 약간의 외력이라도 가해지면 움직이게 되어 공기의 공급량을 의도대로 정확히 조절하기가 곤란한 문제점도 있다.

한편 종래기술의 연소효율이 낮은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것의 하나가 축열식 화목 보일러이다. 하지만 이는 축열재와 히터, 이 히터의 작동을 제어하기 위한 센서 및 컨트롤러 등을 필요로 하므로 구조가 복잡하고 제조하기 난해했으며, 가격 또한 고가라는 문제점이 있었다.

본 고안은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 연소 중 화실 평균온도가 상승되도록 단열작용을 강화함과 아울러 축열기능을 부가하고, 연소가스 배출경로를 연소가스가 우회 유동하도록 변경함으로써 연소효율 및 열 전달효율의 대폭적 향상을 기대할 수 있는 화목 보일러를 제공하는 데 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 조절판으로 공기공급 구멍의 개폐 정도를 조절 후 이 상태를 고정하거나 해제할 수 있도록 구성함으로써 공기 공급량을 의도대로 정확히 조절할 수 있는 화목 보일러를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 고안에 따른 화목 보일러가 도시된 사시도,

도 2는 본 고안에 따른 화목 보일러의 일부를 절개하여 내부를 보인 사시도,

도 3은 도 1의 A-A선 단면도,

도 4는 도 3의 B-B선 단면도,

도 5는 종래기술에 따른 화목 보일러를 측면에서 본 상태가 도시된 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10a : 내부드럼 10b : 외부드럼

11 : 화실 12 : 연실

13 : 화구 14 : 수실

15 : 배기구 16 : 단열재

17 : 연결통로 20 : 개폐도어

25 : 패킹 30 : 공기 조절기구

31 : 공기 공급관 32 : 공기 조절판

33 : 힌지볼트 40 : 내화층

41 : 내화칸막이 42 : 내화벽돌

50 : 칸막이 60 : 배기관

70 : 급수관 75 : 배수관

80 : 연관

상기와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 고안은 내부에 화실이 형성되고 상기 화실의 상측에 연실이 형성되며 상기 화실에 화목을 투입하기 위한 화구 및 상기 연실의 연소가스를 배출하기 위한 배기구가 각각 형성된 내부드럼과, 상기 내부드럼의 외주에 간격을 두고 설치되어 사이에 수실을 형성하고 2중으로 구성되어 사이에 단열재가 충전된 외부드럼과, 상기 외부드럼에 관통되어 상기 배기구에 연결된 배기관과, 상기 수실에 물을 공급하고 배출하는 급수관 및 배수관, 그리고 상기 수실을 통과하도록 설치된 연관과, 상기 외부드럼에 힌지 연결되어 상기 화구를 여닫는 개폐도어와, 상기 개폐도어의 외부드럼과 접촉되는 면에 부착된 패킹과,상기 개폐도어에 설치되고 상기 화실에 공급되는 공기량에 의해 연소속도를 조절하는 공기 조절기구와, 상기 화실을 둘러싸도록 형성되어 연소열을 흡수하고 단열하는 내화층과, 상기 배기구를 향해 연소가스가 우회 유동하도록 상기 연실을 다수의 공간으로 가르는 칸막이로 구성된 것을 특징으로 한다.

또 상기 공기 조절기구는 상기 개폐도어에 관통된 공기 공급관과, 상기 공기 공급관의 입구를 개폐하는 공기 조절판과, 상기 공기 조절판을 상기 공기 공급관의 입구에 축 방향을 중심으로 회전 가능하도록 연결하고 회전 여부를 컨트롤하는 힌지볼트로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

본 고안에 따른 화목 보일러가 도 1 내지 도 4에 도시되어 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 고안의 화목 보일러는 내부에 화목이 연소되는 공간인 화실(11)이 형성되고 이 화실(11)의 상측에 연소가스가 모이는 공간인 연실(12)이 형성되며 화실(11)에 화목을 투입하기 위한 화구(13)가 형성된 연소로(10)와, 화구(13)를 여닫는 개폐도어(20)와, 이 개폐도어(20)의 한쪽에 설치된 공기 조절기구(30)와, 화실(11)을 둘러싸도록 연소로(10)의 내부에 형성된 내화층(20)과, 연실(12)을 다수의 공간으로 가르는 칸막이(50) 등으로 이루어진다.

상기한 연소로(10)는 세로로 긴 원통 모양으로 형성된 내부드럼(10a)과, 이 내부드럼(10a)의 외주에 일정 간격을 두고 설치되어 내부드럼(10a)과의 사이에 물, 즉 난방수가 저장되는 공간인 수실(14)을 형성하는 외부드럼(10b)과, 이 외부드럼(10b)을 바닥에 안정적으로 지지하는 받침다리(10c)로 구성된다.

여기서 내부드럼(10a)은 내부 상, 하측에 상기한 연실(12) 및 화실(11)이 각각 형성되고, 도 2에서 보아 전면에는 상기한 화구(13)가 형성되며, 이 화구(13)의 맞은편에는 연실(12)의 연소가스를 배출하기 위한 배기구(15)가 형성되고, 이 배기구(15)에는 배기관(60)이 연결되며, 이 배기관(60)은 외부드럼(10b)에 관통되어 그 끝이 외부에 노출되도록 설치된다. 물론 배기관(60)의 끝에는 경우에 따라 연통이 연결될 수 있다.

그리고 외부드럼(10b)은 내, 외통에 의해 2중으로 구성되는 바, 사이에는 열의 전달을 차단하기 위한 단열재(16)가 충전된다.

이러한 외부드럼(10b)에는 수실(14)에 물을 공급하고 가열된 물을 배출하여 난방에 사용하기 위한 급수관(70)과 배수관(75), 그리고 급탕을 제공하기 위한 나선 모양의 연관(80)이 관통된다. 이때 연관(80)은 수실(14)을 통과하도록 설치되어 양끝이 급탕용 급/배수관(90)(95)에 각각 연결되는 바, 이 연관(80)을 흐르는 물은 수실(14)의 가열된 물과 열교환되어 온수로 변환된다.

상기한 개폐도어(20)는 외부드럼(10b)에 회전 가능하도록 힌지 연결되는 것으로서, 화구(13) 폐쇄 시 기밀이 유지되도록 외부드럼(10b)과 접촉되는 면에 패킹(25)이 부착된다.

상기한 공기 조절기구(30)는 연소하는 데에 필요한 공기가 화실(11)에 공급되는 양을 제어하여 연소속도를 조절하는 것으로서, 개폐도어(20)에 관통되도록 설치된 공기 공급관(31)과, 이 공기 공급관(31)의 입구를 여닫는 공기 조절판(32)과,이 공기 조절판(32)의 가장자리 한쪽에 수직 관통된 상태로 공기 공급관(31)의 입구에 나사 결합되어 공기 조절판(32)을 공기 공급관(31)에 회전 가능하도록 연결하는 힌지볼트(33)로 구성된다.

여기서 힌지볼트(33)는 공기 조절판(32)을 공기 공급관(31)의 축 방향을 중심으로 하여 회전 가능하도록 함과 아울러 공기 조절판(32)의 회전 여부를 제어하는 것이다. 따라서 힌지볼트(33)를 약간 풀어 조여진 상태를 느슨하도록 하면 공기 조절판(32)은 힌지볼트(33)를 중심축으로 하여 회전 가능한 상태가 되고, 이와 반대로 힌지볼트(33)를 단단히 조이면 공기 조절판(32)은 단단히 고정된다.

상기한 내화층(40)은 가동할 때에 화실(11)의 평균온도가 상승되도록 연소열을 흡수하고 열의 전도를 막는 것으로서, 내부드럼(10a)의 내부를 화실(11)과 연실(12)로 가르는 내화칸막이(41)와, 이 내화칸막이(41)와 함께 짝을 이루어 화실(11)을 둘러싸도록 축조된 다수의 내화벽돌(42)로 구성된다.

여기서 내화칸막이(41)는 캐스터블내화물(castable refractory)을 거푸집에 주입하여 만든 일정 두께의 평평한 플레이트로서, 화구(13)의 맞은편에 화실(11)과 연실(12)이 서로 통하는 연결통로(17)가 형성되도록 설치된다.

그리고 내화벽돌(42)은 내화칸막이(41)와 함께 1개 층을 이루도록 내부드럼(10a)의 내벽에 밀착됨과 아울러 서로 긴밀히 밀착되도록 축조된다.

이와 같은 내화층(40)은 주지하는 바와 같이 단열성능이 우수하고 열을 흡수하는 특징이 있다.

상기한 칸막이(50)는 연결통로(17)를 통해 연실(12)에 유입된 연소가스가 연실(12) 안에서 화구(13) 측으로 유동한 후 선회하여 배기구(15) 측으로 유동하도록 흐름을 안내하는 것으로서, 배기구(15)의 하측에서 화구(13)를 향해 길게 뻗어 연실(12)을 상하로 가르는 반원 모양의 플레이트이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 고안의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

개폐도어(20)를 열어 화구(13)를 개방한 후 화실(11)에 화목을 투입, 점화한 다음 개폐도어(20)를 닫는다. 그러면 화목이 연소되어 화실(11)에서는 고온의 연소열 및 연소가스가 발생한다.

이때 연소열은 화실(11)을 둘러싼 내화층(40)의 작용으로 내화칸막이(41) 및 내화벽돌(42)에 흡수되어 축열됨과 아울러 외부로의 전달이 차단되고, 이로써 화실(11)의 평균온도는 종래에 비해 높게 된다. 이처럼 같이 화실(11)의 온도가 높으면 연소가 완전하게 이루어지므로 연소 중 그을음이 거의 발생하지 않고, 재도 거의 남지 않으며, 연료량 대비 장시간의 연소가 가능하게 된다.

한편 연소열 및 연소가스는 연결통로(17)를 통해서 연실(12)로 유입되는 바, 칸막이(50)의 안내에 따라 화구(13) 측으로 유동 후 Ｕ자 모양을 그리며 선회하여 배기구(15) 측으로 유동한 다음 배기관(60)을 통해 외부로 배출된다. 물론 이 과정에서 수실(14)의 물은 가열되고, 연관(80)을 흐르는 물은 온수로 변환된다.

이와 같이 가동 중 연소속도를 가속시키고자 하는 경우, 공기 조절기구(30)의 힌지볼트(33)를 약간 풀어 공기 조절판(32)의 조여진 상태를 느슨하도록 한 다음 힌지볼트(33)를 중심축으로 하여 공기 조절판(32)을 원하는 각도만큼 회전시켜공기 공급관(31)의 입구를 개방하면 된다. 이때 공기는 공기 공급관(31)을 통해 화실(11)에 유입된다.

다음 이 상태에서 힌지볼트(33)를 조여 공기 조절판(32)을 고정시키면 공기 조절판(32)은 외력이 가해져도 공기 공급관(31)을 개폐하고 있는 정도가 변하지 않게 된다. 따라서 화실(11)에 공급되는 공기량에도 변화가 없다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안은 화실이 내화층으로 둘러싸여 있기 때문에 이 내화층의 작용으로 연소 중 발생되는 연소열이 내화층에 흡수됨과 아울러 외부로의 전달이 차단되므로 화실의 평균온도가 높아 연소효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

또한 연소가스가 우회하여 배출되도록 연실이 칸막이에 의해 다수의 공간으로 갈라져 있어 열 전달효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또 개폐도어에 관통된 공기 공급관의 입구에 공기 조절판이 힌지볼트로 회전 가능하게 설치되기 때문에 힌지볼트의 조임 정도에 따라 공기 조절판을 회전시켜 공기 공급관을 개방하거나 개방된 정도를 유지시킬 수 있으므로 화실로 공급되는 공기량을 정확히 조절할 수 있는 이점도 있다.

Claims (4)

1. 내부에 화실이 형성되고 상기 화실의 상측에 연실이 형성되며 상기 화실에 화목을 투입하기 위한 화구 및 상기 연실의 연소가스를 배출하기 위한 배기구가 각각 형성된 내부드럼과;

   상기 내부드럼의 외주에 간격을 두고 설치되어 사이에 수실을 형성하고 2중으로 구성되어 사이에 단열재가 충전된 외부드럼과;

   상기 외부드럼에 관통되어 상기 배기구에 연결된 배기관과;

   상기 수실에 물을 공급하고 배출하는 급수관 및 배수관, 그리고 상기 수실을 통과하도록 설치된 연관과;

   상기 외부드럼에 힌지 연결되어 상기 화구를 여닫는 개폐도어와;

   상기 개폐도어의 외부드럼과 접촉되는 면에 부착된 패킹과;

   상기 개폐도어에 설치되고 상기 화실에 공급되는 공기량에 의해 연소속도를 조절하는 공기 조절기구와;

   상기 화실을 둘러싸도록 형성되어 연소열을 흡수하고 단열하는 내화층과;

   상기 배기구를 향해 연소가스가 우회 유동하도록 상기 연실을 다수의 공간으로 가르는 칸막이를 포함하는 화목 보일러.
2. 제1항에 있어서,

   상기 내화층은 상기 화실과 연실이 통하는 연결통로가 형성되도록 상기 내부드럼의 내부를 상기 화실과 연실로 가르는 내화칸막이와;

   상기 내화칸막이와 함께 상기 화실을 둘러싸도록 상기 내부드럼의 내벽에 축조된 다수의 내화벽돌로 구성된 것을 특징으로 하는 화목 보일러.
3. 제2항에 있어서,

   상기 내화칸막이는 캐스터블내화물로 이루어진 플레이트인 것을 특징으로 하는 화목 보일러.
4. 제1항에 있어서,

   상기 공기 조절기구는 상기 개폐도어에 관통된 공기 공급관과;

   상기 공기 공급관의 입구를 개폐하는 공기 조절판과;

   상기 공기 조절판을 상기 공기 공급관의 입구에 축 방향을 중심으로 회전 가능하도록 연결하고 회전 여부를 컨트롤하는 힌지볼트로 구성된 것을 특징으로 하는 화목 보일러.