KR20110057318A - 이중 연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난로나 보일러와 같은 연소장치에 장착되어 2번의 발화로 완전연소를 도모하는 이중 연소장치에 관한 발명이다.

본 발명의 이중 연소장치는, 난로 또는 보일러와 같이 연료를 태워서 열원을 얻는 연소장치의 연소실 상단부에 흡입공을 구비하고, 상기 연소실의 화력이 미치는 상단부를 통과하도록 세관을 배치하고, 상기 세관의 출구를 상기 연소실과는 격리된 제2연소실로 도입하고, 상기 제2연소실에는 상기 세관의 출구에서 도입되는 가열된 연소가스에 근접하여 발열핀과 점화장치를 배치하는 것이다.

상기한 본 발명의 이중 연소장치는 어떤 종류의 사용연료도 사용가능한 장치로서, 2중 연소를 도모하여 완전연소를 이룸으로써 연료효율을 높이고 공해물질의 배출을 최소화할 수 있으며, 어떠한 연소장치에도 적용이 되는 범용성 높은 장치를 제공하면서 최소의 비용으로 제작이 되는 설계구조를 가져서 경제성도 겸비하는 유용하고 효과적인 발명이다.

연소, 이중연소, 완전연소, 연소장치

Description

이중 연소장치{DOUBLE COMBUSTION EQUIPMENT}

본 발명은 난로나 보일러와 같은 연소장치에 장착되어 2번의 발화로 완전연소를 도모하는 이중 연소장치에 관한 발명이다.

난로나 보일러의 연소장치 등은 고체, 액체 또는 기체나 이들의 혼합물을 발화시켜서 그 열원으로 직접 또는 간접 난방을 하게 되는데, 이들에 사용되는 연소장치는 발열원에서 연료를 얼마나 완전연소시키는 가에 따라 열효율이 좌우되게 되며, 특히 연료를 완전연소시키면 이산화탄소나 물 이외의 공해물질이 배출되지 않으므로 그만큼 자연보호에 이바지할 수 있게 된다.

따라서, 이러한 연소효율을 높이고자 하는 연소장치가 다양하게 개발되고 있는데, 예컨대 공개번호 특2002-0037191(공개일자 2002년05월18일)호의 브라운가스 난방장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 브라운가스만의 연소특성이 적용되는 브라운가스 난방장치에 있어서, 브라운가스를 연소시키기 위한 연소실(42)은 하부에 버너 장착공을 형성하고 연소실(42) 내부를 적외선 방사체로 코팅하여 적외선이 방사하도록 하고, 또한 연소실(42)을 90도 방향 연장하여 연소실(42) 상부에 헤더(43) 부분을 구성하고 헤더(43) 부분에 삽입된 히트파이프(45)에 의해 브라운가스 연소열 이 전열되도록 방열부(44)를 설치하고, 또한 방열부(44)의 열을 내보내기 위한 송풍용팬 등으로 구성하고, 또한 상기 구성체들을 일체로 고정하고 지탱할 수 있는 몸체가 되는 케이스로 구성되어 있는 것이다. 또한, 장치의 하부에는 브라운가스 발생기(41)가 장설되어 있다.

따라서, 브라운 가스에 예열을 충분히 하여 완전연소를 획책하고 있다는 장점을 가지지만, 물을 전기분해하여 얻은 수소:산소가 2:1로 혼합된 브라운 가스만을 연료로 하는 장치이라서 통상적으로의 적용이 제한되며, 다만 낮은 온도로 보관되다가 분출되는 브라운가스의 연소를 위한 특정의 장치이라는 한계를 가진다.

또 다른 연소장치로는 공개번호 특2001-0112134(공개일자 2001년12월20일)호의 난방용 온풍기 발명이 있는데, 이는 도 5에 도시된 바와 같이, 연료가 연소되면서 발생되는 열을 이용하여 온풍을 공급하는 온풍기에 있어서, 본체(51) 상면 일측에는 차가운 공기를 흡입하는 흡기구(52)가 설치되고, 타측에는 연소확인용 투시창(53)이 구비되어 있으며, 전면 하부에는 점화용 버너(54)가 구비되어 있고, 그 상측으로 호퍼(56)가 고체연료 이송장치와 연통된 형태로 설치되며, 전면 일측으로는 액체연료 저장탱크(57)와 냉각수 저장탱크(58)가 구비되며, 배면 상측으로는 연소가스를 배출하는 연통(55)이 입설되고, 그 하부로는 연소용 송기장치가 구비되어 있으며, 본체(51) 내부로는 연소실이 구비되어, 상기 고체연료 이송장치에 의해 연소실 내로 투입된 고체연료가 점화용 버너(54)에 의해 점화되고, 연소용 송기장치로부터 주입된 산소에 의해 완전연소되면서 발생하는 열에 의해 온풍이 생성·배출되는 것이다.

따라서, 상기 장치는 폐열가소성 수지의 고체연료를 사용할 수 있다는 장점 및 별도로 연소를 도울 수 있는 공기 흡입장치가 구비된다는 장점을 가지지만, 이를 위해 별도로 액체연료를 함께 사용하여야 함으로 장치가 복잡하고 사용연료가 제한 되며, 특히 공기를 충분히 공급하여도 발화온도가 충분치 못하면 완전 연소가 불가능하여 폐 수지의 불완전 연소에 의한 유독가스가 발생될 수 있다는 문제점을 앉고 있다.

본 발명의 이중 연소장치는 상술한 제반 문제점들을 해소하고자 연구 개발된 것으로, 사용연료에 제한되지 않으면서 2중 연소를 도모하여 완전연소를 이룸으로써 연료효율을 높이고 공해물질의 배출을 최소화할 수 있는 장치를 제공하고자 하는 목적으로 개발된 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 어떠한 연소장치에도 적용이 되는 범용성 높은 장치를 제공할 수 있도록 하면서 최소의 비용으로 제작이 되는 설계구조를 가져서 경제성도 겸비한다는 점도 가지고 있다.

상술한 과제를 이루고자 본 발명의 이중 연소장치는, 난로 또는 보일러와 같이 연료를 태워서 열원을 얻는 연소장치의 연소실 상단부에 흡입공을 구비하고, 상기 연소실의 화력이 미치는 상단부를 통과하도록 세관을 배치하고, 상기 세관의 출구를 상기 연소실과는 격리된 제2연소실로 도입하고, 상기 제2연소실에는 상기 세관의 출구에서 도입되는 가열된 연소가스에 근접하여 발열핀과 점화장치를 배치하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 수단으로는 상기 세관이 복수로 배치되는 것이면 바람직하다.

또한, 본 발명의 또 다른 수단으로는 상기 연소실의 화력이 미치는 상단부를 통과하도록 상기 세관이 달팽이관처럼 다수회 감겨서 배치되는 것이면 보다 바람직 하다.

또한, 본 발명의 또 다른 수단으로는 상기 제2연소실 외관의 일부 또는 전부가 투명창으로 이루어지는 것이면 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 또 다른 수단으로는 상기 제2연소실에서 배출되는 가스가 강제배기되도록 하는 것이면 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 또 다른 수단으로는 상기 점화장치에 공급되는 가스가 외부에서 장착되도록 이루어지는 것이면 보다 바람직하다.

본 발명의 이중 연소장치는 어떤 종류의 사용연료도 사용가능한 장치로서, 2중 연소를 도모하여 완전연소를 이룸으로써 연료효율을 높이고 공해물질의 배출을 최소화할 수 있으며, 어떠한 연소장치에도 적용이 되는 범용성 높은 장치를 제공하면서 최소의 비용으로 제작이 되는 설계구조를 가져서 경제성도 겸비하는 유용하고 효과적인 발명이다.

도 1은 본 발명의 이중 연소장치를 통상적인 난로에 적용한 구성상태도이고, 도 2는 본 발명의 이중 연소장치의 일 요부인 세관(2)이 난로 내부에 배치된 상태를 나타내는 발췌 확대도이고, 도 3은 본 발명의 이중 연소장치의 다른 요부인 제2연소실(3)을 발췌하여 단면상태로 확대도시한 도이다.

도면을 참조하여 본 발명의 이중 연소장치의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 이중 연소장치는, 난로 또는 보일러와 같이 연료를 태워서 열원을 얻는 연소장치의 연소실에 설치되는 것이라서 어떠한 형태의 연소실이라도 모두 적용이 되는 것인데, 여기서의 연료란 고체, 액체, 기체 및 이들의 혼합물 등을 막나하는 것으로 태워서 열을 낼 수 있는 것이라면 모두 포함되는 개념이며, 또한 연소실이란 연료를 태우는 공간을 의미함으로 밀폐/개방된 상태를 불문하는 개념이지만, 본 발명의 이중 연소장치가 1차로 연소된 불완전 연소개스를 다시 한번 더 태워서 열효율을 높이면서 불완전 연소개스에 포함되는 공해물질을 제거함을 과제로 함으로 불완전 연소개스를 쉽게 포집하도록 밀폐된 공간에 설치되는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명의 이중 연소장치는 대별하면 세관(2)과 제2연소실(3)로 이루어지는 간단한 구조체인데, 먼저, 세관(2)은 가는 동파이프, 알미늄 합금 또는 SUS(Stainless steel)와 같이 열전도율아 높고 고온에서 견딜 수 있는 소재로 연통로를 구성하는데, 입구는 연소실(11)의 상단부에 흡입공(21)을 통하도록 하고, 세관(2)의 대부분은 연소실(11)의 화력이 미치는 상단부를 통과하도록 배치하여 세관(2)내를 통과하는 1차 연소개스가 가열되도록 하고, 세관(2)의 출구(22)를 제2연소실(3)로 도입하도록 하는 것이다.

또한, 제2연소실(3)은 상기 연소실(11)과 격리하여 형성시키는데, 이는 연소실(11)의 불완전한 개스와의 혼입을 방지하며, 특히 연소개스가 연소실(11)--->세관(2)--->제2연소실(3)로 흐르도록 흐름라인(Stream line)을 형성하기 위한 배려이며, 이러한 제2연소실(3)에는 발열핀(31)과 점화장치(32)를 배치하는데, 세관(2)을 통과하며 연소실(11)의 열로 가열된 불완전 연소개스가 출구(22)에서 분출될 때 제2연소실(3)에서 팽창하면서 자연발화하게 되어 2차 연소가 이루어지게 되며, 특히 연소실(11) 가동 초기에는 연소실(11)의 화력이 높지 않을 수 있어서 제2연소실(3)로 도입되는 불완전 연소개스가 충분히 가열되지 않아서 자연발화가 되지 않을 수 있는데, 이때 점화장치(32)에서 스파크를 튀겨서 불을 붙여주면 도입된 연소가스 2차로 완전연소를 할 수 있게 되며, 게다가 발열핀(31)은 도입되는 연소개스에 근접하여 배치되므로 연소개스가 발화하여 화염에 의하여 고온으로 가열된 상태로 유지되는데, 이는 연소개스의 도입이 단속적이어서 제2연소실(3)에서 발화하다가 꺼지다가 하는 상태가 반복될지라도 고온의 발열핀(31)에 의해 재점화가 쉽게 이루어지게 된다. 또한, 점화장치(32)를 상술하기로는 단순히 스파크만 일으키는 것으로 기술하였지만, 제2연소실(3)내에 발화구가 배치되고 외부에 점화스위치가 배치되어 사용자가 임의로 점화를 시킬 수 있는 장치가 확실한 발화를 보장한다는 효용면에서 바람직하며, 가장 저렴하면서 편리하게 취급할 수 있는 것은 일회용 개스라이터를 수용하여 그 발화구에 파이프를 장착하여 제2연소실(3)내로 유도하는 구조로 이루어지는 것인데, 물론 장착되는 파이프가 개스라이터의 발화구를 적절히 밀폐한다면 개스라이터의 발화구 앞에서는 산소가 차단되지만 파이프의 종말점인 제2연소실(3)내에서는 점화가 이루어지게 되며, 따라서 보다 바람직하기는 압전식으로 스파크를 일으키는 것으로 되고 일회용 개스라이터의 발화구에 밀착되는 파이프의 종말점에서 스파크가 일어나도록 하는 구조이다.

본 발명의 다른 수단으로는 상기 세관(2)이 복수로 배치하는 것으로, 세 관(2)은 하나 또는 2본(本) 이상을 배치할 수 있는데, 그 내부 직경의 규격에 따라 수량을 적절히 조절하여 배치할 수 있으며, 열효율의 향상을 위하여 세관(2)의 외주에 핀(Fin)을 설치하여도 좋다.

또한, 본 발명의 이중 연소장치는 상기 연소실(11)의 화력이 미치는 상단부를 통과하도록 상기 세관(2)이 달팽이관처럼 다수회 감겨서 배치되는 구조를 택하면 보다 바람직하데, 도시된 바와 같이 원형으로 말아서 관로를 길게 할수록 연소개스를 충분히 가열하여 제2연소실에서의 자연발화를 일으키기 쉽게 할 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 이중 연소장치는 상기 제2연소실(3) 외관의 일부 또는 전부가 석영이나 운모와 같은 투명창(33)으로 이루어지는 것이 좋은데, 이는 복사열을 얻을 수 있도록 하기 위함이며, 외관의 내부에 천공판을 덧대어 외관의 온도를 낮출 수 있는 구조라면 투명창(33)을 저온 융점을 가지는 유리로 제작할 수도 있게 된다.

또한, 본 발명의 이중 연소장치는 상기 제2연소실(3)에서 배출되는 가스가 강제배기되도록 배기로 상에 팬(34)을 설치한다면 개스배출을 높이면서 연소개스에 산소공급도 높일 수 있어서 바람직하다.

이상에서 설명한 본 발명의 이중 연소장치는 그 이해의 편의를 도모하고자 특정 실시예를 들어서 설명하였으나, 본 발명은 이러한 일예나 제시된 도면에 의해 한정적으로 해석되는 것이 아니며, 예를 들면 본 발명의 개념을 이탈하지 않는 범위내에서 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 여러가지 형태로 변형 또는 변경 실시하는 것이 가능하며 이러한 변형일지라도 본 발명의 보호범위에 포함됨은 물론이다.

예컨대, 도시하기로는 상기 팬(34)이 제2연소실(3)을 지나서 연통에 배치되도록 하였지만 고온에서의 작동을 보장한다면 세관(2)의 도중에 배치하여도 좋다.

또한, 세관(2)을 단층으로 배치하였지만, 2층이상으로 배열할 수도 있으며, 세관(2)의 출구(22)가 제2연소실(3)의 저면에 배치되도록 하는 것이 효율적이지만, 측면 또는 상면에 배치할 수도 있으며, 이때 출구(22)가 다수일 때 중앙부의 발열핀(31) 및 점화장치(32)쪽으로 모여지도록 배치하면 가열된 불완전 연소개스의 2차 발화에 도움이 된다.

도 1은 본 발명의 이중 연소장치를 난로에 적용한 구성상태도이고,

도 2는 본 발명의 이중 연소장치의 일 요부의 발췌 확대도이고,

도 3은 본 발명의 이중 연소장치의 다른 요부의 발췌 단면도이고,

도 4는 종래 발명의 구성상태 일부 단면도이고,

도 5는 종래 다른 발명의 구성상태 단면도이다.

*주요부 부호의 설명

1. 연소장치(난로 또는 보일러 등)

11. 연소실

2. 세관

21. 흡입공 22. 출구

3. 제2연소실

31. 발열핀 32. 점화장치 33. 투명창

34. 팬

41. 브라운가스 발생기 42. 연소실 43. 헤더

44. 방열부 45. 히트파이프

51. 본체 52. 흡기구 53. 투시창 54. 점화용 버너 55. 연통

56. 1차 호퍼 57. 액체연료 저장탱크 58. 냉각수 저장탱크

Claims (6)

1. 난로 또는 보일러와 같이 연료를 태워서 열원을 얻는 연소장치의 연소실 상단부에 흡입공을 구비하고, 상기 연소실의 화력이 미치는 상단부를 통과하도록 세관을 배치하고, 상기 세관의 출구를 상기 연소실과는 격리된 제2연소실로 도입하고,

   상기 제2연소실에는 상기 세관의 출구에서 도입되는 가열된 연소가스에 근접하여 발열핀과 점화장치를 배치하는 것으로 이루어지는 이중 연소장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 세관이 복수로 배치되는 것을 특징으로 하는 이중 연소장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 연소실의 화력이 미치는 상단부를 통과하도록 상기 세관이 달팽이관처럼 다수회 감겨서 배치되는 것을 특징으로 하는 이중 연소장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2연소실 외관의 일부 또는 전부가 투명창으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 연소장치.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2연소실에서 배출되는 가스가 강제배기되도록 하는 것을 특징으로 하는 이중 연소장치.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 점화장치에 공급되는 가스가 외부에서 장착되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 연소장치.

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