KR20090123167A - 전자동 석탄보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원예용 비닐하우스, 창고, 산업체 및 가정 등에서 열량이 높고 가격이 저렴한 석탄을 열원으로 사용하는 석탄보일러에 관한 것으로, 특히 실내의 온도저하시 석탄이 자동으로 공급되면서 연소를 중단없이 지속하여 석탄을 인위적으로 공급하는 번거로움 없이 간편하게 난방을 지속함은 물론 주기적으로 화격자에 진동이 가해지면서 재를 자동으로 털어주어 연소를 더욱 촉진할 수 있도록 하는 전자동 석탄보일러에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 보일러본체의 내부 상측에 이중자켓으로 구성된 온수탱크를 설치하고, 상기 온수탱크의 내측에 형성된 연소실에 온수탱크의 온수를 재차 가온하여 외부로 송수하는 전열관을 설치하며, 상기 연소실의 내부에 오거스크류의 작동에 따라 석탄을 자동으로 공급하는 석탄 공급장치를 구비하며, 상기 연소실의 하측에 탄력 설치된 화격자를 바이브레터의 작동에 따라 주기적으로 진동시켜 재를 털어주는 재 털이장치를 구비함으로써 이루어진다.

전자동, 석탄, 보일러, 공급, 온수탱크, 전열관, 진동, 오거스크류

Description

전자동 석탄보일러{Automatic Coal-Boiler}

본 발명은 원예용 비닐하우스, 창고, 산업체 및 가정 등에서 열량이 높고 가격이 저렴한 석탄을 열원으로 사용하는 석탄보일러에 관한 것으로, 특히 실내의 온도저하시 석탄이 자동으로 공급되면서 연소를 중단없이 지속하여 석탄을 인위적으로 공급하는 번거로움 없이 간편하게 난방을 지속함은 물론 주기적으로 화격자에 진동이 가해지면서 재를 자동으로 털어주어 연소를 더욱 촉진할 수 있도록 하는 전자동 석탄보일러에 관한 것이다.

일반적으로 겨울철의 하우스 난방은 가스, 기름, 석탄 등의 연료를 사용하는 대형 난로 등을 이용해 비닐하우스 등에서 경작되는 화훼 등과 같은 작물이 동해를 입지 않도록 실내의 온도를 유지시키고 있다.

종래에는 농작물 재배를 위한 비닐하우스 및 각종 온실 등의 넓은 장소를 난방하기 위해 유지보수 및 사용이 편리한 기름보일러를 주로 사용하고 있으나, 유류 가격의 상승으로 난방비용이 과다하게 지출되어 농작물의 생산원가가 상승하고, 이에 따라 농가에서는 가격 경쟁력이 약화 되는 결과를 초래하여 소득이 크게 줄게 되며, 또한 소비자는 농작물의 가격이 높아 가계에 부담을 느끼게 된다.

따라서, 유지관리비가 비교적 적게 드는 연탄난로 또는 연탄보일러를 사용하고 있으나, 상기 연탄난로 또는 연탄보일러는 일정시간이 지나면 일일이 연탄을 교체해주어야 온도를 유지시킬 수 있어 이를 운용함에 따른 인건비가 상승하는 문제점이 발생하며, 만약 연탄의 교체시기가 늦어 불이 꺼진 상태로 방치할 경우에는 농작물이 동사(凍死)하는 치명적인 결함이 있어 유지비가 적게 든다는 장점이 있는데도 불구하고 사용을 기피하고 있는 실정이다.

또한, 폐목재를 연료로 사용하는 난로 또는 보일러는 발열량이 충분치 못하고 지속적으로 연료를 투입하여야만 되므로 사용을 기피하고 있다.

더욱이 근자에는 경제사정의 악화와 유류값의 폭등으로 인하여 가정용은 물론 농업용 및 산업용 난로 또는 보일러에서도 석탄의 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다.

상기한 석탄은 채취한 무연탄을 일정규격의 입자로 성형시킨 것으로, 성형규격에 따라 조개탄, 새알탄, 갈탄, 괴탄 등으로 대별되는데, 열량이 높고 가격이 저렴하며 보관이 용이하다는 등의 여러 가지 장점이 있다.

그러나 종래의 석탄난로 또는 석탄보일러는 연소실에 일정량의 석탄을 투입 점화시켜 연소하도록 하고, 석탄이 어느 정도 연소하여 재가 발생하면 부젓가락 등으로 연소에 따라 응집된 석탄을 부수어 재를 화격자의 하부로 배출시키고, 새로운 석탄을 연소실에 보충해야 하는 번거로움이 야기된다.

또한, 석탄의 보충과 재의 배출을 위해 작업자가 항시 대기해야만 하는 번거로움과, 인력에 의존한 수작업에 의해 화력을 일정하게 유지시켜야 하는 등의 문제점이 발생함으로써 석탄난로 또는 석탄보일러가 갖고 있는 다양한 장점에도 이를 널리 보급하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 종래의 기술에 의한 석탄보일러가 내포하고 있는 제반 문제점을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 실내의 온도가 저하되면 오거스크류가 호퍼에 저장된 석탄을 연소실에 자동으로 공급하면서 연소를 지속하여 설정된 실내온도를 자동으로 유지하도록 하고, 상기 석탄이 연소함에 따라 발생하는 응집된 재를 바이브레터가 주기적으로 작동하면서 화격자에 진동을 가해 파쇄 및 털어주어 연소촉진을 꾀할 수 있도록 함을 발명의 목적으로 한다.

소기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 보일러본체의 내부 상측에 이중자켓으로 구성된 온수탱크를 설치하고, 상기 온수탱크의 내측에 형성된 연소실에 온수탱크의 온수를 재차 가온하여 외부로 송수하는 전열관을 설치하며, 상기 연소실의 내부에 오거스크류의 작동에 따라 석탄을 자동으로 공급하는 석탄 공급장치를 구비하며, 상기 연소실의 하측에 탄력 설치된 화격자를 바이브레터의 작동에 따라 주기적으로 진동시켜 재를 털어주는 재 털이장치를 구비하도록 함을 과제의 해결수단으로 한다.

본 발명은 보일러본체의 내부에 마련된 온수탱크가 1차 열교환작용을 통해 온수를 가온하여 저장하고, 상기 온수탱크의 온수는 전열관을 따라 연소실의 내부를 장시간 체류하면서 충분한 2차 열교환작용을 통해 가온한 후 외부로 송수함으로써 열효율이 매우 우수함은 물론 가격이 저렴한 석탄을 이용하여 고온수를 다량으로 생성한 후 이를 실내 난방의 용도로 활용함으로써 에너지의 절감을 도모하는 효과를 제공한다.

또한, 상기 연소실과 연결된 석탄 공급관의 내부에 설치된 오거스크류는 설정된 실내온도의 저하시 자동으로 작동하면서 석탄을 연소실에 공급하여 연소를 지속함으로써 설정온도를 자동으로 유지하면서 실내 난방을 지속함은 물론 보일러를 가동함에 따른 주기적인 석탄공급 및 유지, 관리에 소요되는 인력을 불필요로 하여 운용상의 편의성 및 운전비용을 획기적으로 절감하는 효과를 제공한다.

더욱이 본 발명은 화격자가 주기적인 바이브레터의 작동에 따라 진동을 발생함으로써 연소시 발생하는 응집된 재를 파쇄함과 동시에 털어주어 상기 화격자에 원활한 석탄공급이 가능함은 물론 충분한 공기의 통로 및 유동성을 확보하여 연소를 더욱 촉진하는 효과를 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체적인 구성을 개략적으로 살펴보면 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 바닥면에 고정된 탄성부재(12)의 상단에 화격자(13)가 탄력 가능하게 안착되고 상기 화격자(13)의 상부에 연소실(14)이 마련되며 외주연 하측에 재 배출구(16)가 설치된 보일러본체(10)와; 상기 연소실(14)의 외측에 배치되고 하측에 형성된 급수구(23)를 통해 유입된 물을 가온하는 이중자켓으로 구성된 온수탱크(20)와; 상기 온수탱크(20)의 상부에 일측이 연결되고 연소실(14)의 하방으로 이동하면서 타측이 온수탱크(20)를 관통하여 외부로 연결된 전열관(30)과; 상기 연소실(14)의 내부에 오거스크류(46)의 작동에 따라 호퍼(43)에 저장된 석탄(1)을 자동으로 공급하는 석탄 공급장치(40)의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.

우선적으로 본 발명의 보일러본체(10)는 저면에 베이스판(11)이 부착됨으로써 보일러본체(10)를 더욱 안정적으로 지지하고, 내부의 바닥면에는 방사상으로 다수의 탄성부재(12)가 고정되며, 이 탄성부재(12)의 상단에는 화격자(13)가 탄력 가능하게 일체로 안착된다.

여기에서 상기 화격자(13)를 고정상태로 설치하지 않고 유동가능하게 탄력 설치하는 이유는 상기 화격자(13)에 진동으로 가함으로써 뭉친 재를 파쇄하거나 말끔하게 털어주기 위함이다.

그리고 상기 화격자(13)의 상부에는 연소실(14)이 마련되고, 상기 연소실(14)의 상측에는 연소실(14)과 연통된 상태로 외부로 연결된 배기관(15)이 설치됨으로써 연소시 발생하는 배기가스를 외부로 원활하게 배출할 수 있으며, 상기 보일러본체(10)의 외주연 하측에는 덮개(16a)가 개폐가능하게 형성된 재 배출구(16)가 설치됨으로써 바닥면에 적재된 재를 외부로 배출할 수 있게 된다.

또한, 상기 재 배출구(16)의 일측에는 송풍관(17a)이 설치되고, 이 송풍관(17a)의 상단에 송풍기(17)가 설치됨으로써 외부공기를 바람으로 생성하여 연소실(14)로 공급함으로써 연소를 더욱 촉진하며, 상기 재 배출구(16)의 상측에는 연소실(14) 내부를 확인, 점검하기 위한 확인창(18)이 설치되고, 상기 확인창(18)은 덮개(18a)가 개폐가능하게 형성된다.

상기 연소실(14)의 외측에는 내주벽(21)과 외주벽(22)의 사이에 채워진 물을 가온할 수 있도록 이중자켓으로 구성된 온수탱크(20)가 배치되고, 상기 온수탱크(20)의 하측에는 급수구(23)가 형성되며, 이 급수구(23)에는 실내의 난방을 수행한 후 차가워진 물이 공급됨으로써 연소시 발생하는 열기를 이용하여 온수탱크(20)를 가열하여 급수된 물을 가온할 수 있게 된다.

이러한 연소실(14)의 상부에는 온수탱크(20)에 의해 가온된 물을 반복적으로 가온하여 고온수로 생성한 후 이를 외부로 송수하기 위한 전열관(30)이 배치되는 것으로, 상기 전열관(30)은 일측이 온수탱크(20)와 연결되고 연소실(14)의 하방 으로 이동하면서 타측이 온수탱크(20)를 관통하여 외부로 연결 설치된 배기관(15)의 내부를 경유하여 외부로 연결된다.

즉 상기 전열관(30)의 내부를 흐르는 물은 연소실(14)의 내부를 장시간을 체류하면서 열교환작용을 통해 더욱 뜨거운 고온수로 생성되도록 사각 나선형으로 이루어짐으로써 전열관(30)의 내부를 흐르는 물은 하측으로 회류하면서 더욱 연장된 열교환시간을 확보한다.

그리고 상기 전열관(30)을 통해 외부로 송수되는 고온수는 실내에 배치된 별도의 라디에터로 공급됨으로써 실내의 난방을 수행할 수 있게 된다.

한편, 석탄(1)을 연소실(14)의 내부에 자동으로 공급하기 위한 본 발명의 핵심기술인 석탄 공급장치(40)는 석탄(1)이 연소함에 따라 점진적으로 발열량이 저하되면서 실내의 온도가 저하되는 경우 상기 석탄(1)을 자동으로 공급하여 연소를 지속함으로써 별도의 인력을 투입하지 않고서도 실내의 온도를 설정된 온도만큼 자동으로 유지하기 위한 기술이다.

이러한 석탄 공급장치(40)는 석탄 공급관(41), 오거스크류(46) 및 감속모터(48)의 구성요소로 대분되며, 이들 구성요소 간의 유기적인 결합구성으로 이루어진다.

즉 상기 석탄 공급관(41)은 베이스판(11)에 직립 설치된 지지프레임(42)에 경사진 상태로 고정되고, 상부에는 석탄(1)이 저장되는 호퍼(43)가 개방 설치되며, 이 호퍼(43)에 저장된 석탄(1)을 연소실(14)로 공급할 수 있도록 온수탱크(20)를 관통하여 공급로(41a)의 일측이 연소실(14)로 노출 설치된다.

이때 상기 석탄 공급관(41)을 경사지게 배치한 이유는 공급로(41a)의 개방된 선단부가 도면상 좌측 상향으로 경사진 상태를 유지하도록 함으로써 연소실(14)의 하측에서 상향으로 유동하는 고온의 열기가 직접 공급로(41a)에 접촉함을 차단하여 공급로(41a)에 위치한 석탄(1)에 예상치 못한 점화가 이루어짐을 방지하기 위함이다.

또한, 상기 석탄 공급관(41)의 선단 상부에는 연소실(14)의 상부에서 하측으로 유동하는 고온의 열기가 석탄 공급관(41)의 선단부에 직접적으로 접촉함을 차단하도록 차단판(50)이 온수탱크(20)의 내면을 따라 밀착 설치됨으로써 석탄 공급관(41)의 공급로(41a)에 위치한 석탄(1)이 점화됨을 방지한다. 그리고 상기 차단판(50)은 고온열기가 전열관(30) 쪽으로 원활하게 전달될 수 있도록 중앙에 열기 통로(51)가 형성됨으로써 전열관(30)의 열교환작용에는 어떠한 지장도 초래하지 않는다.

상기 석탄 공급관(41)의 밀폐된 선단에는 지지브라켓(44)이 부착되고 이 지지브라켓(44)에 설치된 회전지지구(45)에 오거스크류(46)의 스크류축(46a)이 관통 결합됨으로써 석탄 공급관(41)의 내부에 배치된 오거스크류(46)는 자유롭게 회전하면서 이송력을 발생하며, 상기 스크류축(46a)은 동력전달부재(47)를 매개로 감속모터(48)의 모터축(48a)과 연결됨으로써 감속모터(48)의 회전동력을 오거스크류(46)에 전달하고, 상기 감속모터(48)는 석탄 공급관(41)의 외측면에 부착된 모터고정판(48b)에 안정적으로 안착된다.

따라서, 콘트롤판넬을 이용하여 실내의 온도를 적정상태로 설정하면, 실내의 온도저하시 자동으로 감속모터(48)가 가동함에 따라 오거스크류(46)가 석탄(1)을 연소실(14)로 공급하여 연소를 지속함으로써 설정된 실내온도를 정확하게 유지하는 효과를 제공한다.

한편, 본 발명은 석탄이 연소함에 따라 발생하는 응집된 재를 주기적으로 털어주어 연소를 촉진하는 재 털이장치(60)가 추가로 구비된다.

이를 위한 재 털이장치(60)는 보일러본체(10)의 외주연에 받침대(61)가 부착되고, 이 받침대(61)에 설치된 바이브레터(62)에는 받침대(61)를 관통하여 진동바(63)가 연결됨에 따라 상기 진동바(63)는 상하로 진동 가능하며, 이 진동바(63)는 보일러본체(10)에 형성된 장홈(64)을 관통하여 화격자(13)에 일체로 연결됨으로써 상기 바이브레터(62)의 작동에 따라 화격자(13)에 강한 진동이 가해지면서 응집된 재를 파쇄하거나 하측으로 털어낸다.

따라서, 화격자(13)가 막힘을 방지하여 원활한 공기의 통로 및 유동성을 확보함으로써 연소를 더욱더 촉진함은 물론 연소실(14)로 공급되는 석탄(1)이 화격자(13)의 상부에 원활하게 적재될 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명은 콘트롤판넬에 구비된 스위치를 조작하여 오거스크류(46)의 가동시점 및 바이브레터(62)의 가동시점을 자유롭게 설정함은 물론 이를 주기적으로 반복하는 작동을 전자동으로 실시함으로써 별도의 인력을 투입하지 않고, 다만 호퍼(43)에 석탄(1)을 채워 넣기만 하면 실내의 난방을 설정된 온도만큼 자동으로 유지할 수 있음은 자명하다 할 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 석탄보일러의 정면도

도 2는 본 발명 석탄보일러의 정단면도

도 3은 본 발명 석탄 공급장치의 설치상태 일부절결 측단면도

도 4는 본 발명 전열관의 설치상태 평단면도

도 5는 본 발명 석탄 공급장치의 조립상태 평단면도

도 6은 본 발명 재 털이장치의 작동상태 종단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: 석탄 10: 보일러본체

12: 탄성부재 13: 화격자

14: 연소실 17: 송풍기

20: 온수탱크 30: 전열관

40: 석탄 공급장치 41: 석탄 공급관

46: 오거스크류 48: 감속모터

50: 차단판 60: 재 털이장치

62: 바이브레터 63: 진동바

Claims (5)

1. 내부 바닥면에 고정된 탄성부재(12)의 상단에 화격자(13)가 탄력 가능하게 안착되고, 상기 화격자(13)의 상부에 연소실(14)이 마련되며, 외주연 하측에 재 배출구(16)가 설치된 보일러본체(10)와;

   상기 연소실(14)의 외측에 배치되고, 하측에 형성된 급수구(23)를 통해 유입된 물을 가온하는 이중자켓으로 구성된 온수탱크(20)와;

   상기 온수탱크(20)의 상부에 일측이 연결되고 연소실(14)의 하방으로 이동하면서 타측이 온수탱크(20)를 관통하여 외부로 연결된 전열관(30)과;

   상기 보일러본체(10)를 지지하는 베이스판(11)에 설치된 지지프레임(42)에 고정되고 호퍼(43)에 저장된 석탄(1)을 연소실(14)로 공급하도록 온수탱크(20)를 관통하여 연소실(14)로 노출 설치된 석탄 공급관(41)과, 상기 석탄 공급관(41)의 내부에 회전 가능하게 설치된 오거스크류(46)와, 상기 오거스크류(46)에 회전동력을 동력전달부재(47)를 매개로 전달하는 감속모터(48)로 구성된 석탄 공급장치(40)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자동 석탄보일러.
2. 제 1항에 있어서,

   보일러본체(10)의 외주연에 부착된 받침대(61)에는 바이브레터(62)가 설치되고, 상기 받침대(61)를 관통하여 상하로 진동 가능하게 바이브레터(62)에 연결된 진동바(63)는 보일러본체(10)를 관통하여 화격자(13)에 연결된 재 털이장치(60)를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 전자동 석탄보일러.
3. 제 1항에 있어서,

   재 배출구(16)의 일측에는 송풍관(17a)이 설치되고, 상기 송풍관(17a)의 상단에는 연소실(14)에 바람을 제공하는 송풍기(17)가 설치되며, 상기 재 배출구(16)의 상측에는 연소실(14)의 내부를 확인하기 위한 확인창(18)이 설치된 것을 특징으로 하는 전자동 석탄보일러.
4. 제 1항에 있어서,

   전열관(30)은 내부에 흐르는 물이 하측으로 회류하면서 연소실(14)의 내부를 장시간 체류하도록 사각 나선형으로 이루어지며, 연소실(14)과 연통하여 외부로 연결된 배기관(15)의 내부를 경유하여 외부로 연결된 것을 특징으로 하는 전자동 석탄보일러.
5. 제 1항에 있어서,

   석탄 공급관(41)의 선단 상부에는 연소실(14)의 상부에서 하측으로 유동하는 고온의 열기가 석탄 공급관(41)의 선단에 직접적으로 접촉함을 차단하는 차단판(50)이 온수탱크(20)의 내면을 따라 밀착 설치되고, 상기 차단판(50)의 중앙에는 열기 통로(51)가 형성된 것을 특징으로 하는 전자동 석탄보일러.

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