KR20110092427A - 목재 펠릿보일러용 버너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목재 펠릿(pellet)을 연료로 하여 이를 연소시킴에 따라 열원을 얻는 목재 펠릿보일러용 버너에 관한 것으로, 송풍기의 구동에 따라 연소가 이루어지는 버너에서 연소를 촉진시키기 위해 가해지는 바람에 의해 버너에 있던 재가 비산(飛散)되는 현상을 방지할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 상부에 개구부(21)를 갖는 외부 하우징(20)과, 상기 외부 하우징의 내부에 설치되며 복수 개의 공기통로(31)를 갖는 내부 하우징(30)으로 이루어진 목재 펠릿보일러용 버너에 있어서, 상기 내, 외부 하우징(20)(30)의 저면에 펠릿 공급공(50)을 형성하여 상기 펠릿 공급공에 펠릿 공급관(60)을 연결하고 상기 외부 하우징(20)의 개구부(21)에는 버너(10)의 내부로 송풍된 공기의 방향을 하부로 유도하는 하향 절곡된 재 비산 억제부재(40)를 고정하며 상기 내부 하우징(30)의 상부 둘레 면에는 하향 절곡된 재 비산 억제부재(40)의 높이(t)와 같거나, 상부에 위치되게 복수 개의 공기통로(32)를 형성하여서 된 것을 특징으로 한다.

Description

목재 펠릿보일러용 버너{omitted}

본 발명은 목재 펠릿(pellet)을 연료로 하여 이를 연소시킴에 따라 열원을 얻는 목재 펠릿보일러에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 송풍기의 구동에 따라 연소가 이루어지는 버너에서 연소를 촉진시키기 위해 가해지는 바람에 의해 버너에 있던 재가 비산(飛散)되는 현상을 방지할 수 있도록 하는 목재 펠릿보일러용 버너에 관한 것이다.

일반적으로 가정, 사무실, 공장 및 비닐하우스 등에서는 난방수 및 온수의 공급을 위해 주로 보일러가 사용되고 있는데, 이러한 보일러는 열효율이 높으며 연소 후에 재를 남기지 않아 취급이 용이한 장점이 있는 기름보일러나 가스보일러가 널리 사용되고 있다.

그러나 이러한 기름보일러나 가스보일러를 사용하기에는 기름이나 가스 등의 연료비 증가로 인해 경제적인 어려움이 있었으며, 특히 경제적인 사정이 여의치 않은 농촌이나 산간·벽지 등에서는 연료비 증가에 따른 부담으로 그 설치 및 운용 역시 어려운 실정이었다.

더욱이, 기름보일러나 가스보일러에 사용되는 화석 연료는 연소 시 발생하는 배기가스나 유류 저장탱크 등에서 자연 증발되는 가스로 인해 대기오염을 포함한 지구 환경오염의 중요한 원인물질로 작용하고 있어 사용을 억제하고 있다.

이에, 최근에는 가정용이나 소규모의 업무용으로 사용하는 일반농가, 공장 등을 중심으로 목재 펠릿(이하 "펠릿"이라 함)을 이용한 보일러를 사용하는 경향이 점차 늘어나고 있다.

도 1은 종래의 버너가 설치된 펠릿보일러의 종단면도이고 도 2는 도 1의 A - A선 단면도로써, 종래의 펠릿 보일러는 펠릿이 연소되는 연소실 및 열 교환기를 구비하고 있는 보일러(100)와, 상기 보일러(100)에 펠릿을 공급하는 연료 공급부(200)로 이루어져 있다.

상기 보일러(100)는 본체(110)와, 연소실에 설치된 버너(121)와, 버너에 바람을 불어주는 송풍기(122)와, 열 교환기인 수관식 열 교환부(123) 및 연관식 열 교환부(131)와, 배출부(140) 등을 포함하여 구성되어 있는데, 상기 본체(110)의 내부는 수직한 방향으로 설치된 격벽(111)에 의해 제1,2구역(120)(130)으로 구획되어 있고 본체(110)의 외부에는 상부 덮개(112) 및 제1,2측부 덮개(113)(114)가 개폐 가능하게 설치되어 있어 보일러(100) 내부의 유지 보수가 용이해지도록 되어 있다.

이 때, 상기 제1,2구역(120)(130)의 바닥면에는 펠릿이 연소하는 과정에서 발생한 재를 수집하는 재받이(124)(133)가 각각 설치되어 있다.

상기 제1구역(120)의 하부에 펠릿을 연소시키는 버너(121)가 설치되어 있고 상기 버너의 측면과 저면에는 펠릿의 연소 시 필요한 공기가 공급되도록 하는 통공(121a)(121b)이 형성되어 있으며 하부에는 송풍기(125)에서 생성된 바람이 공급되도록 하는 송풍관(122)이 연결되어 있다.

상기 버너(121)의 직상부에 설치되는 수관식 열 교환부(123)는 펠릿의 연소에 따라 발생된 고온의 연소가스와 1차 열 교환하여 난방수를 데우는 역할을 하는 것으로, 내부에 유체가 흐르는 수관(123b) 및 상기 수관(123b)이 고정되는 배플 플레이트(baffle plate)(123a)로 구성되어 있다.

또한, 상기 제2구역(130)에 위치하는 연관식 열 교환부(131)는 수관식 열 교환부(123)에서 1차 열 교환을 마친 연소가스와 2차 열 교환이 이루어지는 곳으로, 내부에 연소가스가 흐르는 복수 개의 연관(131a) 및 상기 연관(131a)에 감겨진 배관(131b)으로 이루어져 있다.

이 때, 상기 연관(131a)들은 배풍용 모터(141)를 구비한 배출부(140)에 일단이 연결되어 있고 그 반대측인 타단은 개방되어 있어 배풍용 모터(141)가 구동하면 1차 열 교환을 마친 연소가스가 개방된 연관(131a)의 입구를 통해 흡입된 다음 배출부(140)의 배출관(142)을 통해 외부로 배출되도록 구성되어 있다.

한편 보일러(100)에 펠릿을 자동 공급하는 연료 공급부(200)는 펠릿이 저장되는 저장부(210)와, 상기 저장부(210)의 하단에 설치되어 펠릿을 배출시키는 호퍼(220) 및 펠릿을 이송시키는 이송부(230)로 구성되어 있다.

상기 이송부(230)는 호퍼(220)의 배출 측에 경사지게 설치된 이송관(231)과, 상기 이송관(231)의 내부에 설치되어 펠릿을 이송시키는 이송 스크류(232)와, 상기 이송 스크류(232)를 동작시키는 이송 모터(233)와, 상기 이송 스크류(232)의 배출측에 경사지게 설치되어 펠릿을 버너(121)에 투하시키는 공급구(234)로 구성되어 있다.

따라서, 저장부(210)에 펠릿을 채운 다음 이송 모터(233)를 구동시키면 이송 스크류(232)에 의해 펠릿이 이송되어 공급구(234)로 공급되므로 버너(121)에 펠릿이 쌓이게 된다.

이와 같이 버너(121)에 연소시킬 펠릿이 공급되고 나면 펠릿을 점화시키면서 송풍기(122)를 가동시키면 공기통로(121a)(121b)를 통해 버너(121)의 내부로 외부의 공기가 공급되므로 펠릿이 연소되는데, 이에 따라 고온의 연소가스가 발생되어 자연 상승 효과 및 제2구역(130)에 설치된 배출부(140)의 배풍용 모터(141)에 의해 상승하게 된다.

따라서, 버너(121)의 직상부에 설치된 수관식 열 교환부(123)에서 상승된 연소가스와 1차 열 교환이 이루어져 배플 플레이트(123a)에 설치된 수관(123b)을 따라 흐르는 난방환수를 가열시키게 된다.

그 후, 1차 열 교환을 마친 연소가스는 격벽(111)의 상부와 본체(110)의 상면 사이에 형성되어 있는 공간을 경유하여 제2구역(130)에 위치된 연관(131a)을 통해 빠져나가면서 상기 연관의 외부에 감겨진 배관(131b)을 통해 흐르는 직수와 열 교환을 하여 가열시키게 되므로 직수를 온수로 사용할 수 있게 된다.

그러나 이러한 종래의 펠릿 보일러에서 펠릿을 연소시키는 버너(121)의 형상이 상광하협되고 측벽 및 하부에는 무수히 많은 공기통로(121a)(121b)가 형성되어 있으며 하부의 중앙에는 송풍기(125)에서 생성된 바람이 공급되는 송풍관(122)이 연결되어 있어 다음과 같은 여러 가지 문제점이 발생되었다.

첫째, 펠릿의 연소를 위해 공급되는 송풍기(122)의 바람에 의해 연소되고 난 재가 상부로 비산되어 수관식 열교환부(123)의 배플 플레이트(123a)에 쌓이게 되므로 수관(123b)을 흐르는 난방환수와의 열 교환 효율을 현저히 떨어뜨리게 된다.

둘째, 송풍기(125)의 바람에 의해 상승기류를 타고 상승한 재가 연관(131a)을 따라 배출되는 과정에서 연관의 내벽에 달라붙어 배기가스의 배출을 억제시키게 되므로 연소효율의 저하를 초래할 뿐만 아니라 연소가스의 배기 불안정으로 연기가 심하게 발생된다.

셋째, 연료인 펠릿을 버너(121)의 상부에서 공급하는 타입이라 연소되고 난 재가 버너(121)로부터 원활히 배출되지 않는다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 버너의 구조를 개선하여 펠릿의 연소를 위해 버너의 내부에 송풍기에서 생성된 공기가 빠른 속도로 공급되더라도 연소되고 난 재가 상측으로 비산되는 현상을 최소화할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 연소되고 난 재가 연속적으로 공급되는 펠릿에 의해 버너의 개구부 측으로 점차 밀려 오버플로우(over-flow)되어 비산되지 않고 재받이로 회수될 수 있도록 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 상부에 개구부를 갖는 외부 하우징과, 상기 외부 하우징의 내부에 설치되며 복수 개의 공기통로를 갖는 내부 하우징으로 이루어진 목재 펠릿보일러용 버너에 있어서, 상기 내, 외부 하우징의 저면에 펠릿 공급공을 형성하여 상기 펠릿 공급공에 펠릿 공급관을 연결하고 상기 외부 하우징의 개구부에는 버너의 내부로 송풍된 바람의 방향을 하부로 유도하는 하향 절곡된 재 비산 억제부재를 고정하며 상기 내부 하우징의 상부 둘레 면에는 하향 절곡된 재 비산 억제부재의 높이와 같거나, 상부에 위치되게 복수 개의 공기통로를 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 목재 펠릿보일러용 버너가 제공된다.

본 발명의 버너는 종래의 버너에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 펠릿을 연소시키기 위해 송풍기에서 생성된 공기가 빠른 속도로 버너에 공급되더라도 일부는 연소공기로 버너의 내부에 공급되고 나머지 일부는 내부 하우징의 상부에 형성된 공기통로를 통해 공급되어 재 비산 억제부재의 하향 경사진 경사면을 따라 도 4에 나타낸 화살표방향과 같이 버너의 중심부 측으로 이동하도록 되어 있어 비중이 낮은 재가 열 교환기 측으로 비산되는 현상을 근본적으로 해결할 수 있게 된다.

둘째, 전술한 바와 같이 펠릿의 연소를 위해 공급된 공기의 일부가 재 비산 억제부재에 의해 버너의 중심부 측으로 이동하면서 2차 연소 공기역할을 하므로 연소효율을 극대화하게 된다.

셋째, 펠릿을 버너의 하부에서 공급하는 타입으로 이루어져 있어 타고 난 재가 개구부를 통해 자연스럽게 오버플로우되어 버너의 하부에 위치된 재받이에 쌓이게 되므로 재의 회수가 용이하게 됨은 물론이고 공급되는 펠릿에 의해 버너가 꺼지는 현상 및 연기의 발생을 최소화하게 된다.

넷째, 연소되고 난 재가 열 교환기에 쌓이는 현상을 근본적으로 해결하게 되므로 열 교환기의 효율을 극대화하게 된다.

도 1은 종래의 버너가 설치된 펠릿보일러의 종단면도
도 2는 도 1의 A - A선 단면도
도 3은 본 발명의 버너를 나타낸 사시도
도 4는 도 3의 종단면도

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 3 및 도 4를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 버너를 나타낸 사시도이고 도 4는 도 3의 종단면도로써, 본 발명의 버너(10)는 종래와 마찬가지로 상부에 개구부(21)를 갖고 측면에는 공기 공급관(22)이 고정된 외부 하우징(20)과, 상기 외부 하우징의 내부에 설치되며 복수 개의 공기통로(31)를 갖는 내부 하우징(30)으로 이루어져 있다.

그러나 본 발명이 종래의 버너와 다른 점은 펠릿(80)을 버너(10)의 저면 중앙에서 공급한다는 점과, 펠릿(80)의 연소를 위해 공급되는 공기 중 일부 공기가 내부 하우징(30)의 상부에 형성된 또 다른 공기통로(32)를 통해 버너(10)의 내부로 공급되면서 연소된 재(90)가 상부로 비산되지 않도록 소정의 높이(t)를 갖도록 하향 절곡된 재 비산 억제부재(40)가 설치되어 있다는 점이다.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 내, 외부 하우징(20)(30)의 저면에 펠릿 공급공(50)이 형성되어 있고 상기 펠릿 공급공에는 호퍼(도시는 생략함)와 고정된 펠릿 공급관(60)이 연결되어 있으며 상기 펠릿 공급관(60)에는 모터(도시는 생략함)의 구동에 따라 간헐적으로 회전하면서 호퍼 내의 펠릿을 버너(10)의 내부로 공급하는 이송스크류(70)가 설치되어 있다.

또한, 상기 버너(10)의 개구부(21)에는 버너의 내부로 송풍된 바람의 일부를 하부로 유도하도록 소정의 높이(t)로 하향 절곡된 재 비산 억제부재(40)가 고정되어 있는데, 상기 재 비산 억제부재는 하부로 갈수록 하향 경사진 경사면(41)이 형성된 상태로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 버너(10)가 연소실의 내부에 위치된 상태에서 모터의 구동으로 이송스크류(70)가 회전하면 호퍼에 담겨져 있던 펠릿(80)이 이송스크류(70)에 의해 펠릿 공급관(60)을 통해 점진적으로 이송되므로 버너(10)의 하부에 형성된 펠릿 공급공(50)을 통해 버너(10)의 내부로 공급된다.

따라서 일정량의 펠릿(80)이 버너(10)의 내부에 공급되고 나면 보일러의 도어를 개방한 다음 펠릿을 점화시킴과 동시에 송풍기(도시는 생략함)를 가동시키게 된다.

이에 따라, 외부의 공기가 내부 하우징(30)에 형성된 복수 개의 공기통로(31)(32)를 통해 버너(10)의 내부로 공급되므로 펠릿(80)이 연소되기 시작한다.

그 후, 개방하였던 도어를 닫으면 버너(10)의 내부에 담겨진 펠릿(80)이 연소됨에 따라 발생된 연소 열에 의해 열 교환기의 내부를 흐르는 난방환수를 가열하게 되므로 이를 난방수 또는 온수로 사용하게 되는데, 상기 이송스크류(70)의 회전에 따른 펠릿(80)의 공급은 펠릿의 연소속도에 따라 빠르거나, 느리게 간헐적으로 동작된다.

즉, 연소속도가 빠르면 콘트롤러(도시는 생략함)에 펠릿의 공급타이밍을 빠르게 설정하고, 이와는 반대로 연소속도가 느리면 느리게 설정한다.

상기 버너(10)에서 펠릿(80)이 연소됨과 동시에 펠릿 공급공(60)을 통해 연소시킬 펠릿이 계속해서 공급되면 버너(10)의 하부에는 연소시킬 펠릿(80)이 위치되고 상부에는 연소되고 난 재(90)가 볼록하게 쌓이게 된다.

이러한 상태에서 송풍기에 의해 생성된 공기가 공기통로(31)(32)를 통해 버너(10)의 내부에 빠른 속도로 공급되면 공급된 공기의 일부는 내부 하우징(30)의 중심에 형성된 공기통로(31)를 통해 버너의 내부로 공급되어 연소 공기역할을 하고 나머지 일부는 내부 하우징(30)의 상부에 형성된 또 다른 공기통로(32)를 통해 버너(10)의 내부로 공급되는 과정에서 개구부(21)에 설치된 재 비산 억제부재(40)의 하향 경사면(41)을 따라 도 4의 화살표방향과 같이 버너(10)의 중심부로 이동하여 펠릿의 연소를 촉진시키게 되므로 펠릿(80)의 연소 시 재(90)가 상부로 비산되는 현상을 미연에 방지하게 됨은 물론이고 연소효율을 극대화할 수 있게 된다.

한편, 버너(10)의 개구부(21)에 연소된 재(90)가 볼록하게 쌓인 상태에서 연소시킬 펠릿(80)이 계속해서 버너(10)의 하부에 형성된 펠릿 공급공(50)을 통해 공급되면 새로이 공급되는 펠릿에 의해 재(90)가 개구부(21)를 통해 상부로 밀려나 오버플로우(over-flow)되어 결국 버너(10)의 외부로 떨어져 버너(10)의 하부에 착탈 가능하게 설치되는 재받이(91)에 쌓이게 되므로 재의 수거 및 처리 또한 매우 편리해지게 되는 것이다.

본 발명의 기술사상은 상기한 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.

또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양하게 변화하여 실시할 수 있음은 이해 가능한 것이다.

10 : 버너 20 : 외부 하우징
21 : 개구부 22 : 공기 공급관
30 : 내부 하우징 31, 32 : 공기통로
40 : 재 비산 억제부재 41 : 경사면

Claims (2)

1. 상부에 개구부(21)를 갖는 외부 하우징(20)과, 상기 외부 하우징의 내부에 설치되며 복수 개의 공기통로(31)를 갖는 내부 하우징(30)으로 이루어진 목재 펠릿 보일러용 버너에 있어서, 상기 내, 외부 하우징(20)(30)의 저면에 펠릿 공급공(50)을 형성하여 상기 펠릿 공급공에 펠릿 공급관(60)을 연결하고 상기 외부 하우징(20)의 개구부(21)에는 버너(10)의 내부로 송풍된 공기의 방향을 하부로 유도하는 하향 절곡된 재 비산 억제부재(40)를 고정하며 상기 내부 하우징(30)의 상부 둘레면에는 하향 절곡된 재 비산 억제부재(40)의 높이(t)와 같거나, 상부에 위치되게 복수 개의 공기통로(32)를 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 목재 펠릿보일러용 버너.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 재 비산 억제부재(40)가 하부로 갈수록 하향 경사진 경사면(41)이 형성된 것을 특징으로 하는 목재 펠릿보일러용 버너.

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