KR20100081560A - 이중연소기를 가지는 레토르트 타입 펠렛보일러 - Google Patents

이중연소기를 가지는 레토르트 타입 펠렛보일러 Download PDF

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KR20100081560A
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김주성
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(주)넥스트에너지코리아
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Abstract

본 발명은 완전연소가 가능하여 슬러그가 거의 발생하지 않는 이중연소기를 가지는 레토르트 타입 펠렛보일러에 관한 것으로, 몸체를 이루는 하우징; 상기 하우징의 연소부 내에 설치되어 펠렛의 외기에 의한 1차연소와 연소가스에 의한 2차연소가 가능한 이중연소기; 상기 이중연소기에 펠렛을 연속적으로 공급하는 펠렛투입구; 상기 이중연소기에 외기를 공급하는 외기공급부; 상기 이중연소기 내부를 연소분위기로 유지시키는 점화부; 상기 연소부에 상승관으로 연결되는 열교환기; 및 상기 열교환기에 하강관으로 연결되는 배기관을 포함한다.
펠렛, 펠렛보일러

Description

이중연소기를 가지는 레토르트 타입 펠렛보일러{Retort-typed pellet boiler with dual-combustor}
본 발명은 이중연소기를 가지는 레토르트 타입 펠렛보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 완전연소가 가능하여 슬러그가 거의 발생하지 않는 이중연소기를 가지는 레토르트 타입 펠렛보일러에 관한 것이다.
펠렛보일러는 펠렛을 연료로 사용하는 나무보일러의 일종이다. 펠렛은, 순수 원목을 고온고압으로 압축, 오랫동안 탈수 있도록 작은 원통형 알갱이로 만든 목재 연료로써, 운반이 편리하고 난방유에 비해 가격이 저렴한 친환경 연료로 각광받고 있다.
특히, 펠렛은 목재부산물을 톱밥화하여 선별, 건조, 압축공정을 거치면서 청정에너지로 변하며 열량은 일반 화목이나 칩보다 2배이상 높은4,500kcal/kg이상 효과를 나타낸다.
이러한 펠렛을 이용하는 펠렛보일러는 일반적으로 건타입버너이며, 이러한 건타입버너는 불완전 연소로 인하여 연기발생이 심하고, 연료효율이 떨어지며, 슬러그가 많이 발생하는 문제점이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 완전연소가 가능하여 슬러그가 거의 발생하지 않는 이중연소기를 가지는 레토르트 타입 펠렛보일러를 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 몸체를 이루는 하우징; 상기 하우징의 연소부 내에 설치되어 펠렛의 외기에 의한 1차연소와 연소가스에 의한 2차연소가 가능한 이중연소기; 상기 이중연소기에 펠렛을 연속적으로 공급하는 펠렛투입구; 상기 이중연소기에 외기를 공급하는 외기공급부; 상기 이중연소기 내부를 연소분위기로 유지시키는 점화부; 상기 연소부에 상승관으로 연결되는 열교환기; 및 상기 열교환기에 하강관으로 연결되는 배기관을 포함하는 레토르트 타입 펠렛보일러이다.
상기 하강관과 상기 배기관은 제2슬러그 수집부에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 이중연소기의 하부에는 제1슬러그 수집부가 배치되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 이중연소기에는 온도센서가 부착되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 이중연소기는 상부가 개방된 통형의 메인케이싱과, 상기 메인케이 싱의 내벽면과 이격되어 설치되고 상부가 개방되고 바닥부에 복수의 바닥홀이 형성된 통형의 메인버너와, 상기 메인케이싱의 상부에 연결소켓으로 연결되고 하부가 개방된 통형의 서브케이싱과, 상기 서브케이싱의 중심에 설치되고 상부측면에 상부측홀이 형성된 관형의 서브버너를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 외기공급부는 대기를 압축하여 공급하는 블로워와, 일단이 상기 블로워에 연결되고 타단이 상기 이중연소기의 메인케이싱 하부에 연결되는 공기주입관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 점화부는, 일단이 상기 공기주입관에 삽입되고 타단이 상기 이중연소기의 메인버너 하부에 연결되는 히터관과, 상기 히터관 내부에 설치되는 히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 하우징의 일측에 도어가 형성되고, 상기 외기공급부는 상기 도어에 설치되며, 상기 공기주입관은 상기 메인케이싱의 하부와 착탈가능하고, 상기 메인케이싱의 하부와 이탈시 상기 히터관과 이격되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 블로워는 배기관을 통해 상기 펠렛투입구와 연결되어, 펠렛의 투입시 외기가 동시에 공급되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 배기관과 상기 펠렛투입구는 피드백관에 의해 연결되고, 상기 피드백관에는 피드백컴프레서가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통하여, 펠렛의 완전연소가 가능하므로, 열효율이 증가하고 연기 발생이 저하되며, 슬러그가 거의 발생하지 않게 된다.
따라서, 기존의 펠렛보일러가 가지고 있는 문제점을 개선할 수 있어서 펠렛보일러가 가지는 장점을 배가시킬 수 있으며, 펠렛보일러의 보급에도 도움이 된다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 이중연소기를 가지는 레토르트 타입 펠렛보일러(100)의 사시도이고, 도 2는 상기 펠렛보일러(100)의 좌측 단면도이다.
상기 펠렛보일러(100)는 몸체를 이루는 하우징(102)과, 상기 하우징(102)의 연소부(134) 내에 설치되어 펠렛의 외기에 의한 1차연소와 연소가스에 의한 2차연소가 가능한 이중연소기(128)와, 상기 이중연소기(128)에 펠렛을 연속적으로 공급하는 펠렛투입구(106)와, 상기 이중연소기(128)에 외기를 공급하는 외기공급부와, 상기 이중연소기(128) 내부를 연소분위기로 유지시키는 점화부와, 상기 연소부에 상승관(135)으로 연결되는 열교환기(136)과, 상기 열교환기(136)에 하강관(148)으로 연결되는 배기관(104)을 포함하여 이루어진다.
상기 하우징(102)은 단열이 우수한 벽체로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 연소부(134) 역시 내부의 연소열이 외부로 누설되는 것을 최소화하기 위해 단열재로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 이중연소기(128)는 상기 연소부(134)의 내에 설치되어, 펠렛을 1차 및 2차에 걸쳐 완전연소가 이루어지도록 한다. 이를 위해, 상기 이중연소기(128)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상부가 개방된 통형의 메인케이싱(140)과, 상기 메인케이싱(140)의 내벽면과 이격되어 설치되고 상부가 개방되고 바닥부에 복수의 바닥홀(144)이 형성된 통형의 메인버너(142)와, 상기 메인케이싱(140)의 상부에 연결소켓(146)으로 연결되고 하부가 개방된 통형의 서브케이싱(148)과, 상기 서브케이싱(148)의 중심에 설치되고 상부측면에 상부측홀(152)이 형성된 관형의 서브버너(150)를 포함하여 이루어진다.
상기 메인케이싱(140)과 상기 메인버너(142) 사이에는 공간이 형성되며, 이 공간으로는 공기주입관(122)에 의해 공급되는 외기만이 유통될 수 있다. 또, 상기 상기 서브케이싱(148)과 상기 서브버너(150) 사이에도 공간이 형성되며, 이 공간으로는 상기 메인버너(142)으로부터의 연소가스, 상기 메인케이싱(140)으로부터의 외기, 및 상기 연결소켓(146)에 의해 형성되는 상기 메인케이싱(140)과 상기 서브케이싱(148) 사이의 간극을 통한 연소가스가 유통된다.
추가로, 상기 메인버너(142)의 하부 측부에도 외기를 공급할 수 있는 관통홀이 형성될 수 있다.
따라서, 상기 이중연소기(128)는 도 3과 같이 2개의 버너가 연결소켓(146)에 의해 서로 이격되어 설치되는 것에 의해, 상기 메인버너(142)에서는 외기에 의한 1 차연소가 이루어지고, 상기 서브버너(150)에서는 연소가스에 의한 2차연소가 이루어진다.
또한, 상기 이중연소기(128)의 일측에는 온도센서(126)가 설치되서, 상기 이중연소기(128) 내부의 온도를 측정하여, 제어부(118)를 통해 펠렛의 투입량 또는 히터(126)의 가열량 등을 제어할 수 있다. 또, 상기 제어부(118)는 표시부(112)를 통해 상기 펠렛보일러(100)의 상태정보를 표시할 수 있다.
그리고, 상기 하강관(138)과 상기 배기관(104)은 제2슬러그 수집부(132)에 의해 연결된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하강관(138)을 통해 하강하는 연소배가스는 이동방향에 따라 슬러그가 하측으로 함께 이동되고, 다시 상기 배기관(104)을 통해 상승하므로, 이 과정에서 자중에 의해 가라앉는 슬러그를 상기 제2슬러그 수집부(132)에 의해 수집할 수 있다.
또, 상기 이중연소기(128)의 하부측에는 제1슬러그 수집부(130)가 배치되어, 상기 이중연소기(128) 주위로 낙하하는 슬러그를 수집할 수 있다.
상기 열교환기(136)에는 온수 또는 온풍을 위해, 물 또는 공기가 연소가스와 열교환을 일으킬 수 있도록 열매체자켓을 설치할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 열매체유입관(154)과 열매체유출관(156)이 상기 열교환기(136)의 열매체자켓에 연결될 수 있다.
상기 외기공급부는 대기를 압축하여 공급하는 블로워(110)와, 일단이 상기 블로워(110)에 연결되고 타단이 상기 이중연소기(128)의 메인케이싱(140) 하부에 연결되는 공기주입관(122)을 포함한다. 따라서, 대기중의 공기를 일정한 압력으로 상기 이중연소기(128)에 공급할 수 있다. 이러한 외기의 공급으로 연소실의 화기나 연기가 역화(또는 역류)하는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 점화부는, 일단이 상기 공기주입관에 삽입되고 타단이 상기 이중연소기(128)의 메인버너(142) 하부에 연결되는 히터관(124)과, 상기 히터관(124) 내부에 설치되는 히터(126)를 포함한다.
상기 점화부는 상기 메인버너(142)로 펠렛의 발화점 이상의 온도를 가지는 열풍을 공급하므로써, 착화 및 연소상태를 유지를 도와준다. 이 때, 상기 점화부로의 공기는 상기 외기공급부에 의해 공급된다.
특히, 내부 수리 또는 청소관리를 위해, 상기 하우징(102)의 일측에 도어(108)가 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 외기공급부는 상기 도어(108)에 설치된다.
이 때, 분리의 편의성을 위해, 상기 공기주입관(122)은 상기 메인케이싱(140)의 하부와 착탈가능하고, 상기 공기주입관(122)이 상기 메인케이싱(140)의 하부와 이탈시 상기 히터관(124)과 이격되도록 한다.
따라서, 상기 도어(108)를 개방했을 경우에, 상기 공기주입관(122)까지 같이 분리되므로, 상기 연소부 내부의 관찰 및 청소가 용이하다. 또, 상기 제어부(118)는 표시부(112)는 상기 도어(108)에 설치될 수 있다.
상기 하우징(102)의 측부에는 펠렛투입구(106)가 설치되서, 펠렛을 연속적으로 공급할 수 있다.
그리고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 블로워(110)에 의해 압축된 공기를 분기관(158)을 통해 상기 펠렛투입구(106)로 공급하여, 상기 연소부(134) 내의 화기나 연기가 역류하는 것을 방지하여 안정적인 펠렛공급이 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 이 때, 압축공기량을 조절하기 위해 상기 분기관(158)에 조절밸브(160)가 더 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예1에 따른 레토르트 타입 펠렛보일러(100)는 기본적으로 상술한 바와 같이 구성된다. 이하, 상기 펠렛보일러(100)의 작동원리를 도 4를 참조하여 간략히 설명한다.
상기 펠렛투입구(106)를 통해 펠렛이 투입되면, 상기 메인버너(142)의 하부에 낙하되어 쌓이게 되고, 이 때 상기 블로워(110)를 가동하여 외기를 상기 이중연소기(128) 내부로 공급한다.
그리고, 상기 히터관(124) 내부의 히터(126)를 작동시켜, 상기 블로워(110)에 의해 공급된 공기를 가열하여, 상기 펠렛의 발화점 이상의 온도로 상승시켜 상기 메인버너(142)의 하부로 공급한다. 상기 공기유입관(122)을 통해 공급된 공기는 상기 메인버너(142) 바닥부의 바닥홀(144)을 통해 일부 유입되고, 나머지는 상기 메인케이싱(140)과 상기 메인버너(142) 사이의 공간을 통해 상승하게 된다.
따라서, 상기 메인버너(142)에서는 연소가 개시되며, 이 때의 연소열로 인해 아직 연소되고 있지 않은 다른 펠렛도 온도가 상승하면서 연소를 하게 된다.
그러므로, 상기 메인버너(142) 내부의 온도는 상승하게 되고, 상기 메인케이싱(140)과 상기 메인버너(142) 사이의 공간을 통해 상승하는 외기 역시 열전달을 통해 온도가 상승하게 된다.
연소가스는 고온이므로 상승운동이 활발하게 일어나게 되며, 이러한 유속의 증가로 인하여 압력은 감소하게 된다. 이 때, 상기 메인케이싱(140)과 상기 서브케이싱(148) 사이의 간극으로 상기 연소가스의 상승기류에 의한 압력감소의 영향으로 주위의 연소가스가 유입된다.
그리고, 상기 메인버너(142)에서 상승한 연소가스와, 상기 메인케이싱(140)과 상기 서브케이싱(148) 사이의 간극으로 유입된 연소가스가 상기 서브버너(150)에 유입된다. 이 때, 외기 및 상기 메인케이싱(140)과 상기 서브케이싱(148) 사이의 간극으로 유입된 연소가스가 혼합되서 상기 상부측홀(152)을 통해 상기 서브버너(150)로 공급된다.
이와 같은 1차, 2차에 걸친 연소과정을 통해 펠렛은 완전연소하게 되며, 완전연소된 배가스는 상승관(135), 열교환기(!36), 하강관(138) 및 배기관(104)으로 이동하게 된다.
상기 펠렛투입구(106)를 통한 연속적인 연료의 공급, 및 상기 제어부(118)에 의한 상기 블로워(110) 및 상기 히터(126)의 제어를 통해 상기 펠렛보일러(100)는 계속적인 연소작업이 가능하다.
그리고, 슬러그는 1차 및 2차연소에 따른 완전연소에 의해 발생량이 극히 적게 되며, 또한 상기 제1 및 제2슬러그 수집부(130,132)에 의해 확실하게 수집되며, 상기 도어(108)의 개방시 이를 제거할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예2에 대해 설명한다. 상술한 실시예1과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 이에 대한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 실시예2에 따른 이중연소기를 가지는 레토르트 타입 펠렛보일러(101)의 사시도이고, 도 6은 상기 펠렛보일러(101)의 좌측 단면도이다.
실시예2는 실시예1과 달리, 열효율을 고려하여, 상기 펠렛투입구(106) 측의 역화 등을 방지하기 위하여 배가스를 사용한다.
즉, 실시예1의 경우 상기 펠렛투입구(106) 측으로 온도가 낮은 대기가 유입되서 열효율을 떨어뜨릴 수 있으므로, 상기 펠렛투입구(106)에 상기 배출구(104)로부터 방출되는 배가스를 피드백관(162)을 이용해 피드백하여 공급한다.
따라서, 상기 피드백관(162)에는 피드백을 발생시키기 위한 피드백컴프레서(164)가 설치된다.
또, 추가적으로, 피드백되는 공기량을 조절하기 위한 피드백밸브(166)가 설치될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 이중연소기를 가지는 레토르트 타입 펠렛보일러의 사시도이다.
도 2는 도 1의 레토르트 타입 펠렛보일러의 좌측 단면도이다.
도 3은 도 1의 레토르트 타입 펠렛보일러의 이중연소기의 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 1의 레토르트 타입 펠렛보일러의 이중연소기의 작동원리를 설명하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예2에 따른 이중연소기를 가지는 레토르트 타입 펠렛보일러의 사시도이다.
도 6은 도 5의 레토르트 타입 펠렛보일러의 좌측 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100,101: 펠렛보일러 102: 하우징
104: 배기관 106: 펠렛투입구
108: 도어 110: 블로워
112: 표시부 114: 개폐기구
116: 스윙결합부 118: 제어부
120: 온도센서 122: 공기주입관
124: 히터관 126: 히터
128: 이중연소기 130: 제1슬러그수집부
132: 제2슬러그수집부 134: 연소부
135: 상승관 136: 열교환기
138: 하강관 140: 메인케이싱
142: 메인버너 144: 바닥홀
146: 연결소켓 148: 서브케이싱
150: 서브버너 152: 상부측홀
154: 열매체유입관 156: 열매체유출관
158: 분기관 160: 조절밸브
162: 피드백관 164: 피드백컴프레서
166: 피드백밸브

Claims (10)

  1. 몸체를 이루는 하우징;
    상기 하우징의 연소부 내에 설치되어 펠렛의 외기에 의한 1차연소와 연소가스에 의한 2차연소가 가능한 이중연소기;
    상기 이중연소기에 펠렛을 연속적으로 공급하는 펠렛투입구;
    상기 이중연소기에 외기를 공급하는 외기공급부;
    상기 이중연소기 내부를 연소분위기로 유지시키는 점화부;
    상기 연소부에 상승관으로 연결되는 열교환기; 및
    상기 열교환기에 하강관으로 연결되는 배기관을 포함하는 레토르트 타입 펠렛보일러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하강관과 상기 배기관은 제2슬러그 수집부에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 레토르트 타입 펠렛보일러.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이중연소기의 하부에는 제1슬러그 수집부가 배치되는 것을 특징으로 하 는 레토르트 타입 펠렛보일러.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이중연소기에는 온도센서가 부착되는 것을 특징으로 하는 레토르트 타입 펠렛보일러.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이중연소기는 상부가 개방된 통형의 메인케이싱과, 상기 메인케이싱의 내벽면과 이격되어 설치되고 상부가 개방되고 바닥부에 복수의 바닥홀이 형성된 통형의 메인버너와, 상기 메인케이싱의 상부에 연결소켓으로 연결되고 하부가 개방된 통형의 서브케이싱과, 상기 서브케이싱의 중심에 설치되고 상부측면에 상부측홀이 형성된 관형의 서브버너를 포함하는 것을 특징으로 하는 레토르트 타입 펠렛보일러.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 외기공급부는 대기를 압축하여 공급하는 블로워와, 일단이 상기 블로워에 연결되고 타단이 상기 이중연소기의 메인케이싱 하부에 연결되는 공기주입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 레토르트 타입 펠렛보일러.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 점화부는, 일단이 상기 공기주입관에 삽입되고 타단이 상기 이중연소기의 메인버너 하부에 연결되는 히터관과, 상기 히터관 내부에 설치되는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 레토르트 타입 펠렛보일러.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하우징의 일측에 도어가 형성되고, 상기 외기공급부는 상기 도어에 설치되며, 상기 공기주입관은 상기 메인케이싱의 하부와 착탈가능하고, 상기 메인케이싱의 하부와 이탈시 상기 히터관과 이격되는 것을 특징으로 하는 레토르트 타입 펠렛보일러.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 블로워는 배기관을 통해 상기 펠렛투입구와 연결되어, 펠렛의 투입시 외기가 동시에 공급되는 것을 특징으로 하는 레토르트 타입 펠렛보일러.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 배기관과 상기 펠렛투입구는 피드백관에 의해 연결되고, 상기 피드백관에는 피드백컴프레서가 설치되는 것을 특징으로 하는 레토르트 타입 펠렛보일러.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101475175B1 (ko) * 2014-04-08 2014-12-23 김용현 대용량 화목보일러
KR101480766B1 (ko) * 2013-11-21 2015-01-09 홍성훈 이중 연소실을 가진 난로

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