KR200376722Y1 - 개량된 축열식 화목보일러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 화목보일러에 있어서, 연소실의 바닥면과 양측면에는 길이가 가로 230mm× 세로 115mm× 두께 35mm이면서 1,300∼1,400℃에서 구어낸 내화벽돌을 다수개 긴밀하게 적층 고정시켜 축열매개체로 사용하고, 연소실의 양측면 중심측에는 단면이 " H "형상으로 상하부에 상하향장홈이 형성된 벽돌고정구를 형성시키되 하향장홈에는 상측으로 세워진 하층벽돌의 상단이 끼어져 고정되고 상향장홈에는 상측으로 세워진 상층벽동의 하단부가 끼워져 고정되는 특징을 가진 개량된 축열식 화목보일러에 관한 것이다.

Description

개량된 축열식 화목보일러{Improved regenerative firewood boiler}

본 고안은 화목보일러에 관한 것으로서, 연소실의 건조공정이 필요치 않아 제품생산 기간이 짧아지고 시공이 간편하며 생산효율이 높아 대량생산에 용이하고 제품수명이 긴 개량된 축열식 화목보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 보일러(boiler)는 연료와 연소열을 물 등에 전하여 온도와 압력이 높은 증기를 발생시키는 장치로, 증기보일러라고도 한다. 화력발전소와 선박 등의 증기기관, 각종 공장의 작업용이나 난방용 등에 증기를 공급하는 데 사용한다. 초기 보일러의 연료는 석탄으로, 사람이 석탄을 화격자(火格子)에 넣는 수동식이었으나 곧 기계적으로 공급하는 스토커가 사용되었다. 현재도 미국에서는 증기발생량의 100t/h 정도가 발전용에 쓰이고 있으며 도시 쓰레기도 스토커로 소각하고 있다. 그 뒤 석탄을 미립자모양으로 분쇄하여 공기 중에 부유하는 상태로 완전 연소시키는 미분탄연소가 실용화되었으며, 중유나 경유를 연료로 하는 기름보일러, 가스를 연료로 하는 가스보일러가 쓰이게 되었다. 최근에는 배기정화(排氣淨化) 때문에 발전소에서도 천연가스를 연료로 하는 대형 보일러가 사용되고 있다. 그 외에 제철소의 고로가스·코크스로가스의 폐가스와 폐열, 원자로 핵분열의 열, 태양열 등을 열원으로 하는 보일러도 사용되고 있다.

이중, 나무를 연료로 하는 화목(火木)보일러(또는 나무보일러라고도 함)는, 단열부재로 보온되는 본체내에 상부에 온수출구를 갖고 하부에 냉수입구를 갖는 열교환부가 형성한 수조를 형성하되, 수조 하부에는 덮개에 의해 개폐되는 연소부를 형성하고, 연소부 상부와 연통되어 본체 상부로 연기가 빠져나가는 연도가 형성된다.

이런 종래의 화목보일러 연소부는 나무나 가연성 물질이 투입되어 소각되는 곳으로, 열손실율을 최소화하기 위해서 보통 입도가 조정된 내화성 골재와 적절한 결합재인 시멘트를 첨가 배합하여 시공되는 내화 구조체인 캐스터블 내화물(Castable Refractories)이 3∼4cm의 두께로 수작업에 의해 시공되어 음지에서 대략 20일 정도의 건조과정을 거쳐서 완성된다.

이런 연소부의 내부에는 금속재질의 화격자(火格子;grate)가 형성되어 나무나 가연성 쓰레기를 올려놓고 태워서 발생되는 열원으로 수조 내의 순환수를 가열시킴으로써 자연대류현상에 의해 온수출구에 연장된 온수파이프를 통해 실내바닥을 저렴한 비용으로 난방시키게 된다.

그러나, 이러한 연소부를 갖는 종래의 화목보일러는 대량 생산시 중요한 부위중 하나인 연소부가 음지에서 20일동안 건조고정을 거쳐야 하기 때문에 제조에 소요되는 기간이 3주이상 소요되어 소비자는 주문후 3주 이상을 기다려야 되는 등 준비작업이 필요해 생산성이 크게 저하되고 흙손을 이용해 작업자가 직접 모르타르를 발라야 하므로 시공이 복잡한 문제점이 있었다.

또한, 캐스터블 내화물로 구성된 종래 화목보일러의 연소부는 나무나 가연성 물질의 발화에 의한 반복적인 열팽창 및 열수축으로 인해 2∼3년 이후에는 균열이 발생되어 제품수명이 짧아 연소실 시공을 다시 하여야 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연소실의 건조공정이 필요치 않아 제품생산 기간이 짧아지고 시공이 간편하며 생산효율이 높아 대량생산에 용이하고 제품수명이 긴 개량된 축열식 화목보일러를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 단열부재로 보온되는 본체와, 본체내에서 상부에 온수출구를 갖고 하부에 냉수입구가 형성된 축열조와, 축열조 하부에 덮개에 의해 개폐되는 연소실과, 연소실 상부와 연통되어 본체 상부로 연기를 유도하는 연도를 구비하는 화목보일러에 있어서, 상기 연소실의 바닥면과 양측면에는 길이가 가로 230mm× 세로 115mm× 두께 35mm이면서 1,300∼1,400℃에서 구어낸 내화벽돌을 다수개 긴밀하게 적층 고정시켜 축열매개로 사용하고, 연소실의 양측면 중심측에는 단면이 " H "형상으로 상하부에 상하향장홈이 형성된 벽돌고정구가 형성되되 하향장홈에는 상측으로 세워진 하층벽돌의 상단이 끼어져 고정되고 상향장홈에는 상측으로 세워진 상층벽동의 하단부가 끼워져 고정되는 특징을 갖는다.

이하, 본 고안을 첨부된 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안 실시예인 화목보일러의 모습을 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이며, 도 3은 도 1의 평면도이고, 도 4는 본 고안 실시예인 화목보일러의 측단면도이며, 도 5는 본 고안 실시예인 화목보일러의 정단면도이고, 도 6은 본 고안 실시예인 화목보일러의 연소실 덮개를 개방한 모습을 보인 사시도이다.

본 고안의 개량된 축열식 화목보일러(1)는 밀폐식 저진공 구조로 나무가 적게들고 불씨가 오래가는 축열식 보일러로, 단열부재(61)로 보온되는 원통형의 본체(60)와, 본체(60)내에 위치되어 난방수(53)가 충전되고 상부에 난방수출구(51)를 갖으며 하부에 난방수입구(52)가 복수개 형성된 금속재질의 축열조(50)와, 축열조(50) 하부에 위치되어 바닥면과 양측면에 내화벽돌(20)이 장착되고 나무나 가연성쓰레기를 연소시켜 축열조(50) 내부의 난방수(53)를 가열시키고 덮개(14)에 의해 개폐되는 연소실(10)과, 중간에 수평형성된 소재구(32)를 갖고 연소실(10) 상부와 연통되어 본체(60) 상부로 연기를 유도하는 연도(30)와, 축열조(50) 일측에 위치되어 급탕온수를 공급하기 위해 수도관에 연결되는 급탕입구(41)와 급탕출구(42)를 갖는 나선형관(40)으로 구성된다.

상기 연소실(10)의 바닥면과 양측면에는 길이가 가로 230mm× 세로 115mm× 두께 35mm이면서 1,300∼1,400℃에서 구어낸 내화벽돌(20)을 다수개 긴밀하게 적층 고정시켜 축열매개체로 사용하되, 연소실(10)의 바닥면에는 바닥내화벽돌(23)이 시공되고, 양측면 중심측에는 단면이 " H "형상으로 상하부에 상하향장홈(12)(13)이 형성된 벽돌고정구(11)가 형성되어 하향장홈(12)에는 상측으로 세워진 하층내화벽돌(21)의 상단이 끼어져 고정되고, 상향장홈(13)에는 상측으로 세워진 상층내화벽돌(22)의 하단부가 끼워져 고정됨으로써, 연소실(10)내의 열을 효율적으로 저장하여 축열조(50) 내부의 난방수(53)를 장시간 동안 가열하게 된다.

상기 연소실(10)의 중심측 상단에는 연소시 발생된 연기가 방출되는 연도(30)가 형성되는 바, 연소실(10)의 깊은 내측에는 상측 수직으로 짧게 형성된 하부연도(31)가 형성되고, 하부연도(31) 상단에는 하부연도(31) 보다 지름이 큰 관체로 하부연도(31)의 상단이 내측 하단에 관결합되고 수평방향으로 전방측으로 길게 형성되어 선단이 뚜껑(33)에 의해 밀폐되며 하부연도(310의 연장선상에 다수개의 내화벽돌(34)이 장착됨으로써 연도(30)를 통해 방출되는 열을 다시한번 축열하면서 그을음과 온도차에 의한 응축수 생성을 최소화하는 소재구(32)와, 소재구(32)의 전방측 상단에 관결합되어 외부로 연기를 방출하는 상부연도(35)로 구성된다.

상기 축열조(50) 상부에는 나선형상으로 이루어진 나선형관(40)이 장착되는 바, 수도관의 중간부위에 나선형관(40)이 위치되어 일측단의 급탕입구(41)로는 차가운 수도물이 유입되고, 차가운 수돗물이 타측단의 급탕출구(42)로 유출되기 전에 나선형관(40)을 통하면서 축열조(50) 내부의 뜨거운 물로 인해 차가운 수도물이 뜨거워짐으로써 수도관을 통해서는 뜨거운 온수가 나오게 된다.

이와 같은 본 고안의 사용상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 하부에 사각형상의 연소실(10)이 형성되고 중심측에 연도(30)가 형성되며 난방수출구(51)와 난방수입구(52) 및 나선형관(40)의 양측선단인 급탕출구(42)와 급탕입구(41)가 형성된 금속재질의 밀폐되는 원통형인 축열조(50)를 제작하고, 축열조(50)의 외면을 감싸는 본체(60)를 형성하되, 본체(60)와 축열조(50)의 사이에 유리솜과 같은 단열부재(61)를 충진시켜서 본 고안의 화목보일러(1)를 제작한다.

이렇게 제작된 본 고안 화목보일러(1)의 연소실(10) 바닥에는 바닥내화벽돌(23)이 깔리고 그 상태에서 좌우측면 각각에는 하층내화벽돌(21)이 긴밀하게 밀착되어 다수개 내측으로 정렬되며 정렬된 하층내화벽돌(21)의 상단에는 금속재질인 벽돌고정구(11)의 하향장홈(12)이 삽입되어 고정되고, 다시 벽돌고정구(11)의 상향장홈(13)에 다수개의 상층내화벽돌(22)이 내측으로 긴밀하게 밀착되게 정렬됨으로써 축열구조를 갖는 연소실(10)이 완성된다.

이런 화목보일러(1)의 본체(60) 상부에 형성된 난방수출구(51)와 하부에 형성된 난방수입구(52)에 실내의 난방파이프(도시않음) 양단을 각각 결합하고, 수도관(도시않음) 사이에 나선형관(40)의 급탕입구(41)와 급탕출구(42)를 연결함으로써 본 고안 화목보일러(1) 설치가 완료된다.

이렇게 설치된 상태에서 사용자가 축열조(50)의 내부에 물을 가득 충진시킨 다음, 연소실(10) 내부에 나무나 가열성쓰레기를 투입하고 연소시키면, 연소실(10)의 다수개 내화벽돌(50)은 열을 저장하면서 축열조(50) 내부의 난방수(53)의 온도를 높이면서 가열하게 된다.

이때, 축열조(50) 내부에는 대류현상에 의해 하부의 연소실(10)에서 가열된 난방수(53)는 상측으로 서서히 이동하여 올라가고 상측으로 상승된 뜨거운 난방수(53)는 본체(60) 상부의 난방수출구(51)를 통해 실내 바닥의 난방파이프로 이동되어 실내의 바닥을 난방시키게 된다.

실내 바닥을 나방시킨 난방수(53)는 다시 본체(60) 하부의 난방수입구(52)를 통해 축열조(50) 내부로 유입되며 연소실(10)의 연소열에 의해 상기와 같은 방향으로 계속적인 대류가 이루어진다.

연소실(10)내에서 연소된 나무나 가연성쓰레기는 달구어진 다수개의 내화벽돌(50)인 바닥내화벽돌(23) 및 하층내화벽돌(21)과 상층내화벽돌(22)에 의해서 젖은 상태의 나무나 가연성쓰레기도 수분을 바로 증발시키면서 연소시키며 연소시 발생되는 연기는 연도(30)를 통해서 본체(60) 외부로 방출된다.

이때, 연소실(10) 내의 연기는 연소실(10) 내측 상부에 형성된 수직방향의 하부연도(31)를 통해서 수평방향의 소재구(32) 내부로 유입되는데, 하부연도(31)의 연장선상인 소재구(32)의 일측에는 내화벽돌(34)이 장착 고정되어 하부연도(31)를 통해 이동된 연기가 바로 내화벽돌(34)과 만나서 연기에 남아있는 열기를 내화벽돌(34)에 전달하면서 잔열 전달받은 내화벽돌(34)은 연도(30)의 중심측에 위치한 소재구(32)와 축열조(50)를 가열하게 된다.

이렇게 연기가 내화벽돌(34)과 부딪히면서 연기에 함유된 재는 수평방향의 소재구(32)에 쌓이게 되고, 내화벽돌(34)에 잔열을 빼앗긴 연기는 상부연도(35)를 통해 본체(60) 외부로 방출된다. 이때 잔열을 빼앗긴 연기는 상부연도(35)에서 대기와의 온도차이가 적어져 응축수가 보다 적게 생성된다.

이렇게 일정 온도이상으로 축열조(50) 내부의 물이 가열되면, 이를 감지한 온도계(62)는 부저(63)를 작동시키게 되고, 이를 감지한 사용자는 연소실(10)의 덮개(14)를 닫고 일측의 투시공(16)을 통해 연소실(10) 내부의 불꽃상태를 확인하면서 덮개(14)의 통풍구(15)를 조절하여 더 이상의 온도가 올라가는 것을 방지하면 된다.

이러한 과정을 거쳐 저녁에 축열된 축열조(50) 내부의 난방수(53)는 계속적으로 순환되면서 방안의 바닥면을 아침까지 난방시키게 되고, 하부연도(31)와 상부연도(35)의 중간에 위치된 소재구(32) 내부에 쌓인 재는 연소실(10) 내부의 불꽃이 꺼진 후에, 선단부의 뚜껑(33)을 분리시키고 벽면을 긁어내어 청소한 후 다시 원위치시키면 된다.

연소실(10) 내부의 바닥면과 좌우측면에 고정된 다수개의 내화벽돌(20)에는 열이 저장되어서 연소실(10) 내부의 온도를 상승시키기 때문에, 나무나 가연성쓰레기를 완전 연소시켜서 재만 배출시키게 되며, 이로 인해 적은 나무로도 불씨가 오래가고 난방효율이 보다 좋게 유지된다.

이와 같이, 본 고안은, 제조시 연소실의 건조공정이 필요치 않아 제품생산 기간이 짧아지고 흙손에 의한 모르타르 시공작업이 없어 연소실 제작이 간편함으로써 생산효율이 높아 대량생산에 보다 용이하며 사용시 연소실의 열을 오랜시간 축열시켜 난방효율을 보다 높일 수 있고 연도의 중간에 소제구가 있어 청소가 용이하며 그을음 및 응축수의 발생을 최소화하여 제품의 수명이 길게 연장되는 효과가 있다.

도 1은 본 고안 실시예인 화목보일러의 모습을 보인 사시도,

도 2는 도 1의 정면도,

도 3은 도 1의 평면도,

도 4는 본 고안 실시예인 화목보일러의 측단면도,

도 5는 본 고안 실시예인 화목보일러의 정단면도,

도 6은 본 고안 실시예인 화목보일러의 연소실 덮개를 개방한 모습을 보인 사시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 화목보일러 10 : 연소실

11 : 벽돌고정구 12 : 하향장홈

13 : 상향장홈 14 : 덮개

15 : 통풍구 16 : 투시공

20 : 내화벽돌 21 : 하층내화벽돌

22 : 상층내화벽돌 23 : 바닥내화벽돌

30 : 연도 31 : 하부연도

32 : 소재구 33 : 뚜껑

34 : 내화벽돌 35 : 상부연도

40 : 나선형관 41 : 급탕입구

42 : 급탕출구 50 : 축열조

51 : 난방수출구 52 : 난방수입구

53 : 난방수 60 : 본체

61 : 단열부재 62 : 온도계

63 : 부저

Claims (4)

1. 단열부재로 보온되는 본체와, 본체내에서 상부에 난방수출구를 갖고 하부에 난방수입구가 형성된 축열조와, 축열조 하부에 덮개에 의해 개폐되는 연소실과, 연소실 상부와 연통되어 본체 상부로 연기를 유도하는 연도를 구비하는 화목보일러에 있어서;

   상기 연소실(10)의 바닥면과 양측면에는 길이가 가로 230mm× 세로 115mm× 두께 35mm이면서 1,300∼1,400℃에서 구어낸 내화벽돌(20)을 다수개 긴밀하게 적층 고정시켜 축열매개로 사용함을 특징으로 하는 개량된 축열식 화목보일러.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 연소실(10)의 양측면 중심측에는 단면이 " H "형상으로 상하부에 상하향장홈(12)(13)이 형성된 벽돌고정구(11)가 형성되되 하향장홈(12)에는 상측으로 세워진 하층내화벽돌(21)의 상단이 끼어져 고정되고 상향장홈(13)에는 상측으로 세워진 상층내화벽돌(22)의 하단부가 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 개량된 축열식 화목보일러.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서;

   상기 연소실(10)의 중심측 상단에는 연도(30)가 형성되되

   깊은 내측에는 상측 수직으로 짧게 형성된 하부연도(31)와;

   하부연도(31) 보다 지름이 큰 관체로 하부연도(31)의 상단이 내측 하단에 관결합되고 수평방향으로 전방측으로 길게 형성되어 선단이 뚜껑(33)에 의해 밀폐되며 하부연도(31)의 연장선상에 다수개의 내화벽돌(34)이 장착되어 방출되는 열을 다시한번 축열하면서 그을음과 온도차에 의한 응축수 생성을 최소화하는 소재구(32)와;

   소재구(32)의 전방측 상단에 관결합되어 외부로 연기를 방출하는 상부연도(35)를 구비함을 특징으로 하는 개량된 축열식 화목보일러.
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 축열조(50) 상부에는 나선형상으로 이루어진 나선형관(40)이 형성되되 나선형관(40)의 일측단은 외부로 돌출되어 차가운 수도물이 유입되는 급탕입구(41)로 형성되고 타측단도 외부로 돌출되어 축열조(50) 내부의 뜨거운 물로 차가운 수도물이 뜨거워져 유출되는 급탕출구(42)로 형성됨을 특징으로 하는 개량된 축열식 화목보일러.