KR20090094563A - 고체연료용 보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본체의 내부에 다수개의 화실을 마련하고 그 화실이 마련된 보일러본체내부에 유체를 충입하여 화실에서 발생되는 열을 유체가 최대한 효율적으로 받아 보일러본체 내의 유체 온도를 빠르게 가열할 수 있도록 한 고체연료용 보일러에 관한 것으로써 그 구성은,

내부에 물 수용부(11)가 마련되고, 하부에 에어실(12)이 마련되며, 상부에 연기모음 실(13)이 마련되고, 상기 물 수용부의 중앙에 연도(15)가 내설된 연기 유도실(14)을 설치하여 된 본체(10); 상기 연기 유도실의 주위에 다수 개 설치되며, 상단에는 뚜껑(21)이 설치되고 상부 일측에는 연기모음 실과 연통되는 연기구멍(22)이 천공되며, 하단에는 연소된 재가 배출되는 그릴(23)이 설치된 화실(20); 상기 본체의 상부에 회전가능하게 설치되어 화실의 폭발 사고시 뚜껑이 화실로부터 이탈되는 것을 방지하도록 탄성부재에 의해 지지되게 설치된 뚜껑지지수단(30); 상기 본체의 일 측에 블로워(41)가 설치되고, 그 블로워의 출 측에는 에어파이프(42)가 설치되며, 상기 에어파이프의 선단에는 에어 실에 장착되는 에어 통(43)과 연결 설치하여 된 에어공급수단(40); 상기 에어 실의 하부에 설치되며, 중앙에는 상기 에어 통이 결합되는 결합 공(51)이 형성되고, 그 결합공의 외곽에는 상기 각 화실의 재를 받는 재수용부(52)가 구획 분리된 재 받이(50);로 이루어진다.

화실. 뚜껑지지수단, 산소공급수단. 재받이

Description

고체연료용 보일러{Hot water boiler for solid fuel}

발명은 고체연료용 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보일러본체의 내부에 다수개의 화실을 마련하고 그 화실이 마련된 보일러본체내부에 유체를 충입하여 화실에서 발생되는 열을 유체가 최대한 효율적으로 받아 보일러본체 내의 유체 온도를 빠르게 가열할 수 있도록 한 고체연료용 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 보일러는 전기 점화방식 등의 제어시스템에 의하여 버너가 점화된 채 운전되면서 온수 및 난방을 위해 순환되는 물탱크를 가열시키는 수단으로서, 연료는 주로 기름이나 가스를 사용한다. 그러나 기름이나 가스 등을 연료로 사용하는 보일러의 경우 연료의 구입에 따른 비용이 과다하게 소요되는 등 유지비가 많이 들기 때문에 소득수준이 낮은 농촌 등에서는 보일러 사용에 따른 부담이 가중되고 있는 것이 현실이다. 이러한 특성을 감안하여 농촌 등에는 석탄, 나무, 조개탄(이하 "고체연료"라 통칭함) 등의 연료로 사용하는 보일러가 많이 보급되고 있는 것이 최근의 추세이다.

위와 같은 고체연료를 사용하는 종래 대부분의 보일러들은 온수통의 하부에서 단순히 연료를 연소시키는 방식으로 되어있기 때문에 연소실의 외벽을 통한 열손실이 크고, 이로 인해 전반적인 열효율이 낮은 단점이 있으며, 또한 연소실 주변의 부재들이 고온에 노출되는 관계로 화재 및 화상의 위험이 있다.

종래의 고체연료 보일러는 도1에 나타낸 바와 같이 내부케이스(61) 및 외부케이스(62)로 구성되어 그 사이로 물이 저장되는 보일러본체(60)와, 상기 내부케이스(61)의 내부를 구획하여 상측으로 화실(61a)을 형성하고 하측으로 집진실(61b)을 형성하는 로스톨(63)과, 상기 화실(61a)로 코크스를 공급하는 코크스 공급수단(64)과, 상기 화실(61a)로 공급된 코크스를 로스톨(63)의 하측에서 치솟는 불길로 연소시켜 물을 데우는 버너(65)와, 상기 로스톨(63)을 회전시켜 연소 완료된 코크스 재를 로스톨(63)의 구멍(63a)을 통하여 집진실(61b)로 강제 낙하시키는 로스톨 회전수단(64)과, 상기 집진실(61b)로 낙하된 코크스 재를 외부로 내보내는 코크스 재 배출수단(67)을 포함한다.

상기 로스톨(63)은 내부케이스(61)로 공급되는 코크스를 받쳐 이 코크스가 화실(61a)에 쌓여 있도록 하는 것으로서, 상기 로스톨(63)과 내부케이스(61) 사이의 틈새가 크면 이 틈새를 통해 코크스가 집진실(61b)로 낙하되므로 로스톨(63)의 회전을 위한 최소의 틈새만이 형성되는 구조로 설치된다.

상기 코크스 공급수단(64)은 코크스가 저장되는 코크스 저장호퍼(64a)와, 상기 코크스 저장호퍼의 하측과 화실(61a)을 통하도록 연결하는 코크스 이송드럼(64b)과, 상기 코크스 이송드럼의 내부에 설치되어 코크스 저장호퍼의 코크스를 화실(61a)로 이송하는 코크스 이송스크루(64c)와, 상기 코크스 이송스크루에 동력을 가하는 구동모터(64d)로 구성된다.

상기 로스톨 회전수단(66)은 로스톨(63)의 하측에 수직으로 설치되는 로스톨 회전축(66a)과, 외부에 설치되는 구동모터(66b)와, 상기 구동모터의 동력이 로스톨 회전축으로 전달될 수 있도록 구동모터의 모터축과 로스톨 회전축을 연결하는 베벨기어세트(66c)로 구성된다.

상기 코크스 재 배출수단(67)은 집진실(61b)의 하측을 외부와 통하도록 연결하는 코크스 재 이송드럼(67a)과, 상기 코크스 재 이송드럼의 내부에 설치되어 집진실(61b)의 코크스 재를 외부로 이송하는 코크스 재 이송스크루(67b)와, 상기 로스톨 회전수단(66)을 구성하는 구동모터의 동력이 코크스 재 이송스크루로 함께 전달될 수 있도록 모터축과 코크스 재 이송스크루를 연결하는 평기어셋트(67c)로 구성된다.

상기의 구성을 갖는 종래 고체연료 보일러는 첫째, 로스톨 위로 위치한 화실에 쌓인 코크스를 연소시키는 버너가 로스톨의 하측에서 그 구멍을 통하여 화실로 불길이 치솟도록 구성되므로 치솟는 불길이 로스톨과 로스톨 회전축에 닿기 때문에 불길의 열기로 인하여 로스톨 및 로스톨 회전축의 형상이 변형되는 문제점이 발생하여 구동모터의 작동에 따른 로스톨의 회전이 정상적으로 이루어지지 못하는 단점이 있다.

둘째, 배연관(68)이 내부케이스의 상부 중앙에 수직으로 대기를 향하게 설치되어 연기를 대기로 바로 배출되게 구성되어 있어 그에 따른 내부케이스의 열기가 연기와 함께 대기로 바로 방출됨으로 열효율이 떨어지는 문제점과 동시에 외부케이스와 내부케이스의 사이에 충입된 유체의 가열이 신속하게 이루어지지 못하고, 또 고체연료가 과다하게 소모되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 화실에서 연소되는 고체연료의 연소효율을 높이고, 연도로 배출되는 연소가스에 함유된 폐 열기를 최대한 활용하며, 화실에서 연소된 재의 배출을 용이하게 할 수 있도록 한 고체연료용 보일러를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단은 내부에 물 수용부(11)가 마련되고, 하부에 에어실(12)이 마련되며, 상부에 연기모음 실(13)이 마련되고, 상기 물 수용부의 중앙에 연도(15)가 내설된 연기 유도실(14)을 설치하여 된 본체(10); 상기 연기 유도실의 주위에 다수 개 설치되며, 상단에는 뚜껑(21)이 설치되고 상부 일측에는 연기모음 실과 연통되는 연기구멍(22)이 천공되며, 하단에는 연소된 재가 배출되는 그릴(23)이 설치된 화실(20); 상기 본체의 상부에 회전가능하게 설치되어 화실의 폭발 사고시 뚜껑이 화실로부터 이탈되는 것을 방지하도록 탄성부재에 의해 지지되게 설치된 뚜껑지지수단(30); 상기 본체의 일 측에 블로워(41)가 설치되고, 그 블로워의 출 측에는 에어파이프(42)가 설치되며, 상기 에어파이프의 선단에는 에어 실에 장착되는 에어 통(43)과 연결 설치하여 된 에어공급수단(40); 상기 에어 실의 하부에 설치되며, 중앙에는 상기 에어 통이 결합되는 결합 공(51)이 형성되고, 그 결합공의 외곽에는 상기 각 화실의 재를 받는 재수용 부(52)가 구획 분리된 재 받이(50)로 이루어진다.

그리고 상기 에어 실이 마련된 본체의 일 측에 개폐문(16)이 형성되고, 상기 에어 실에 설치된 재받이는 상기 개폐문을 통하여 입/출 가능하게 설치되며, 상기 화실의 하단에 설치된 그릴은 회실로부터 착/탈 가능하게 설치되고, 그 착/탈 가능하게 설치된 그릴의 하단 중앙에는 지지구(24)가 설치되며, 상기 에어실의 상부 중앙에는 에어실과 물 수용부 간의 온도차에 의해서 발생하는 결로를 받아 배출하는 결로받이(60)가 설치된 것으로 이루어진다.

이상과 같은 본 발명의 고체연료용 보일러는 화실에서 연소되는 고체연료의 연소효율을 높임과 동시에 연도로 배출되는 연소가스에 함유된 폐 열기를 최대한 활용함으로써, 물 수용실에 수용된 물의 가열을 효과적으로 하여 에너지를 절약할 수 있고, 또 화실의 고체연료를 완전연소로 유도하여 폐가스의 배출을 줄임으로써 대기오염을 예방할 수 있으며, 화실에서 연소된 재의 배출을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

상기 목적 및 효과를 달성하기 위한 본 발명의 고체연료용 보일러를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명의 고체연료용 보일러 단면 구성도로서, 먼저 본 발명의 보일 러를 형성하는 본체(10)는 내부에 물이 채워지는 물 수용부(11)가 마련되고, 그 물 수용부(11)의 하부에는 에어 실(12)이 마련되며, 상부에는 연기모음 실(13)이 마련되고, 상기 물 수용부(11)의 중앙에는 연도(15)가 내설된 연기 유도실(14)이 설치된 것으로 이루어진다.

상기 물이 채워지는 물 수용부(11)는 물이 하기에서 설명되는 화실(20)의 열기와 열 교환되어 가열되는 곳이고, 에어 실(12)은 각 화실(20)에 대기 중의 에어 즉 산소를 공급하여 고체연료의 연소를 도와주는 곳이며, 연기모음 실(13)은 상기 각 화실(20)에서 고체연료가 연소되고 발생하는 연기를 모아 연기 유도실(14)로 공급하는 곳이다.

한편 상기 연기 유도실(14)에는 연도(15)가 설치되는데, 그 연도(15)의 하단은 연기 유도실(14)의 하부에 위치하게 설치된다. 그 이유는 연기모음 실(13)의 연기가 연기 유도실(14)의 상부로 들어와 하부로 진행하면서 상기 연기의 열기가 연기 유도실(14)을 가열하게 되고 그 가열된 연기 유도실(14)의 열기는 물 수용실(11)의 물을 가열하게 됨으로서 폐열을 재활용하는 의미를 갖는다.

따라서 상기 폐열의 재활용으로 에너지절약의 효과를 누리기 되는 것이다. 단 상기 물 수용부(11)의 가열된 물은 토출구(17)와 인입구(18)를 통하여 목적지를 순환하여 난방하게 되는 것이다.

한편 상기 연기모음 실(13)의 형성은 도7에 나타낸 바와 같은 덮개(19)를 본체(100의 상부 중앙부에 덮음으로서 이루어지는데 상기 덮개(19)의 구성은 각 화실(20)의 상부 안쪽 즉 연도(15)를 향하는 쪽의 일부를 수용하는 홈(19a)이 형성되 어 있고 그 각 홈(19a)의 사이사이에는 하향하는 연장부(19b)가 형성되어 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 덮개(19)를 각 화실(20)의 상부에 고정하는 방법은 상기 덮개(19)의 연장부(19b) 각 단부와 각 화실(200의 상부 측면 간에 용접의 방법으로 고정하면 기밀성이 확보됨과 동시에 견고한 고정이 이루어지는 것이다.

또한 본 발명의 화실(20)은 도3에 나타낸 바와 같이 연기 유도실(14)을 중심으로 외부에 일정간격으로 다수 개 설치되며, 상단에는 뚜껑(21)이 설치되고 상부 원주면에는 연기모음 실과 연통되는 연기구멍(22)이 형성되며, 하단에는 연소된 재가 배출되는 그릴(23)이 착/탈 가능하게 설치된다.

상기 화실(20)의 내부에는 주로 고체연료(석탄, 나무, 조개탄, 갈탄 등)가 채워지는 곳이고, 뚜껑(21)은 고체연료가 연소되면서 발생하는 연기가 외부로 배출되지 않도록 하기 위한 것이며, 그릴(23)은 연소된 재를 배출하기 위한 것이고, 연기구멍(22)은 고체연료가 연소되면서 발생하는 연기를 연기모음 실(13)로 배출하여 연기 유도 실(14)을 통하여 연도(15)로 배출되도록 하기 위한 것이다.

한편 상기 화실(20)에서 고체연료가 연소되고 발생하는 열기는 물 수용부(11)의 물과 열 교환되어 물을 가열하게 되는 것이다. 이는 통상의 보일러 물 가열원리와 동일하다.

상기 본 발명의 뚜껑지지수단(30)은 도4에 나타낸 바와 같이 본체(10)의 상 단면에 수직로드(31)가 설치되고 그 수직로드(31)의 선단에는 걸림 턱(32)이 형성되며 상기 수직로드(31)에는 상하 이동 가능한 실린더(33)가 끼워 결합되고 상기 실린더(33)의 상단과 수직로드(31)의 걸림 턱(32) 사이에는 코일스프링(34)이 설치된다.

그리고 상기 실린더(33)의 일 측에는 수평로드(35)가 설치되고 그 수평로드(35)의 선단에는 코일스프링(37)이 끼워지며 하단에 중량체(38)가 설치된 수직이동체(36)가 수평로드(35)로부터 상하 이동 가능하게 설치된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 뚜껑지지수단(30)은 상기에서 설명하였듯이 화실(20)의 연료가 연소될 때에 불안전한 연소 등으로 인하여 내부 폭발이 일어날 때에 그 충격으로 인하여 뚜껑(21)이 화실(20)로부터 이탈되어 연기가 외부(실내 또는 온실)로 직접 방출되는 것을 방지하기 위한 것으로 그 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 화실(20)에서 폭발이 일어나면 그 충격 및 압력에 의해 뚜껑(21)이 화실(20)의 상부로부터 들리게 되고 그에 따라 중량체(38) 및 수직이동체(36)가 상승하면서 코일스프링(37)이 압축되어 1차로 상기 뚜껑(21)의 충격을 흡수하고, 또 상기 수직이동체(36)의 상승과 함께 수평로드(35)와 실린더(33)가 수직로드(31)를 따라 상부로 상승하면서 코일스프링(34)을 압축하여 2차로 뚜껑(21)의 충격을 흡수하게 되는 것이다.

상기와 같이 뚜껑(21)의 이탈을 방지하면서 충격을 흡수한 본 발명의 뚜껑지지수단(30)은 화실(20)의 폭발이 끝난 후 연기가 외부로 방출되지 않도록 뚜껑(21)을 화실(20)의 상부에 긴밀히 결합되는데 이때에는 압축되어 있던 각각의 코일스프링(34,37)이 복원되면서 실린더(33)와 수직이동체(36)를 원 위치시키고 그에 따라 중량체(38)가 뚜껑(21)의 상부를 눌러주면서 기밀성이 유지되어 연기가 외부로 방출되지 않게 되는 것이다.

또한 본 발명의 에어공급수단(40)은 도5에 나타낸 바와 같이 본체(10)의 하부 일 측에 블로워(41)가 설치되고, 그 블로워(41)의 출 측에는 에어공급파이프(42)가 설치되며, 상기 에어공급파이프(42)의 선단에는 에어 실(12)에 장착되는 에어 통(43)과 연결 설치하여 된다.

상기 블로워(41)는 대기 중의 공기를 흡입하여 에어공급파이프(42)를 통하여 에어공급 통(43)에 공급하는 역할을 하고, 에어공급 통(43)은 다수의 구멍이 천공되어 에어공급 통(43) 내의 에어(산소)를 에어 실(12)에 공급하는 역할을 한다.

상기와 같이 에어공급 통(43)을 통하여 에어 실(12)로 공급된 에어(산소)는 화실(20)의 하부에 설치된 그릴(23)을 통하여 화실내부 즉 고체연료로 공급되고 그에 따라 상기 고체연료는 완전연소를 유도한다.

본 발명의 재 받이(50)는 도6에 나타낸 바와 같이 에어 실(12)의 하부에 설치되며, 중앙에는 상기 에어공급 통(43)이 결합되는 결합 공(51)이 형성되고, 그 결합 공(51)의 외곽에는 상기 각 화실(20)의 재를 받는 재수용부(52)가 구획 분리되어 있다.

그리고 상기 재받이(50)는 에어공급 실(12)을 형성하는 본체(10)의 하부에 형성된 개폐문(16)을 통하여 입출 가능하며 상기 재받이(50)에 재가 가득 차게 되면 개폐문(16)을 열고 재받이(50)를 꺼낸 다음 재를 버리고 다시 에어공급 실(12)에 원 위치시키면 된다.

또한 본 발명의 화실(20)의 하단에 설치된 그릴(23)은 회실(20)로부터 착/탈 가능하게 설치되고, 그 착/탈 가능하게 설치된 그릴(23)의 하단 중앙에는 지지구(24)가 설치되는데, 상기 지지구(24)를 설치하는 이유는 그릴(23)을 안전하고 견고하게 지지하기 위함이다.

그리고 상기 화실(20)의 고체연료가 완전히 연소되고 발생하는 재를 화실(20)로부터 인출할 때에는 수공구를 이용하여 지지구(24)를 일 측으로 밀게 되면 그릴(23)이 화실(20)의 하단으로부터 열리면서 상기 재는 재받이(50)로 인출되고 그 인출된 재받이(50)의 재는 상술한 바와 같이 버리면 되는 것이다.

또 본 발명의 결로받이(60)는 에어실의 상부 중앙에는 에어실과 물 수용부 간의 온도차에 의해서 발생하는 결로를 받아 배출하고자 하는 것으로 그의 설치 구성은 도8에 나타낸 바와 같이 에어공급 통(43)의 상부에 탄성부재(61)를 위치시키고 그 탄성부재(61)의 상부에 결로받이(60)를 설치하되 상기 결로받이(60)의 설치위치는 연기 유도실(14)의 상부 즉 에어 실(12)의 중앙부에 위치함이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 고체연료용 보일러는 화실에서 연소되는 고체연료의 연소효율을 높이고, 연도로 배출되는 연소가스에 함유된 폐 열기를 최대한 활용하며, 화실에서 연소된 재의 배출을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

도1은 종래 고체연료용 보일러의 단면 구성도,

도2는 본 발명의 고체연료용 보일러 단면 구성도,

도3은 본 발명의 고체연료용 보일러에서 화실 발췌 사시도,

도4는 본 발명의 고체연료용 보일러에서 뚜껑지지수단 발췌 단면도,

도5는 본 발명의 고체연료용 보일러에서 에어공급수단 발췌 사시도,

도6은 본 발명의 고체연료용 보일러에서 재받이 발췌 사시도.

도7은 본 발명의 고체연료용 보일러에서 연기 모음실을 형성하는 덮개 발췌 사시도,

도8은 본 발명의 고체연료용 보일러에서 결로받이를 설명하기 위한 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10 : 본체 11 : 물 수용실

12 : 산소공급 실 13 : 연기모음 실

14 : 연기유도 실 15 : 연도

16 : 개폐문 19 : 덮개

19a : 홈 19b : 연장부

20 : 화실

21 : 뚜껑 22 : 연기구멍

23 : 그릴 24 : 지지구

30 : 뚜껑지지수단 31 : 수직로드

32 : 걸림 턱 33 : 실린더

34 : 코일스프링 35 : 수평로드

36 : 수직이동체 37 : 코일스프링

38 : 중량체 40 : 에어공급수단

41 : 블로워 42 :에어공급파이프

43 : 에어공급 통 50 : 재받이

51 : 결합공 52 : 재수용부

60 : 재받이 61 : 탄성부재

Claims (5)

1. 내부에 물 수용부(11)가 마련되고, 하부에 에어실(12)이 마련되며, 상부에 연기모음 실(13)이 마련되고, 상기 물 수용부의 중앙에 연도(15)가 내설된 연기 유도실(14)을 설치하여 된 본체(10);

   상기 연기 유도실의 주위에 다수 개 설치되며, 상단에는 뚜껑(21)이 설치되고 상부 일측에는 연기모음 실과 연통되는 연기구멍(22)이 천공되며, 하단에는 연소된 재가 배출되는 그릴(23)이 설치된 화실(20);

   상기 본체의 상부에 회전가능하게 설치되어 화실의 폭발 사고시 뚜껑이 화실로부터 이탈되는 것을 방지하도록 탄성부재에 의해 지지되게 설치된 뚜껑지지수단(30);

   상기 본체의 일 측에 블로워(41)가 설치되고, 그 블로워의 출 측에는 에어파이프(42)가 설치되며, 상기 에어파이프의 선단에는 에어 실에 장착되는 에어 통(43)과 연결 설치하여 된 에어공급수단(40);

   상기 에어 실의 하부에 설치되며, 중앙에는 상기 에어 통이 결합되는 결합 공(51)이 형성되고, 그 결합공의 외곽에는 상기 각 화실의 재를 받는 재수용부(52)가 구획 분리된 재 받이(50);로 이루어진 구성을 특징으로 하는 고체연료용 보일러.
2. 제1항에 있어서, 상기 에어 실이 마련된 본체의 일 측에 개폐문(16)이 형성 되고, 상기 에어 실에 설치된 재받이는 상기 개폐문을 통하여 입/출 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 고체연료용 보일러.
3. 제1항에 있어서, 상기 화실의 하단에 설치된 그릴은 회실로부터 착/탈 가능하게 설치되고, 그 착/탈 가능하게 설치된 그릴의 하단 중앙에는 지지구(24)가 설치된 것을 특징으로 하는 고체연료용 보일러.
4. 제1항에 있어서, 상기 에어실의 상부 중앙에는 에어실과 물 수용부 간의 온도차에 의해서 발생하는 결로를 받아 배출하는 결로받이(60)가 설치된 것을 특징으로 하는 고체연료용 보일러.
5. 제1항에 있어서, 상기 뚜껑지지수단은 본체의 상 단면에 수직로드(31)가 설치되고 그 수직로드의 선단에는 걸림 턱(32)이 형성되며 상기 수직로드에는 상하 이동 가능한 실린더(33)가 끼워 결합되고 상기 실린더의 상단과 수직로드의 걸림 턱 사이에는 코일스프링(34)이 설치되며 상기 실린더의 일 측에는 수평로드(35)가 설치되고 그 수평로드의 선단에는 코일스프링(37)이 끼워지며 하단에 중량체(38)가 설치된 수직이동체(36)가 수평로드로부터 상하 이동 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 고체연료용 보일러.

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