KR20110105186A - 고형연료 연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고형연료 연소장치에 관한 것으로서, 특히 주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구입 가능한 왕겨 또는 펠렛 등의 고형연료를 연소시켜 물재킷에 수용된 물을 뜨겁게 가열함으로써 열교환효율을 증대시킬 수 있는 고형연료 연소장치에 관한 것이다.
본 발명의 고형연료 연소장치는, 고형연료를 연소시켜 물을 가열하는 열교환부와; 상기 열교환부 내부에 설치되어 고형연료를 연소시키는 연소실과; 상기 연소실에 공기를 공급하는 송풍기와; 상기 열교환부의 내부에 상기 연소실을 감싸도록 설치되고, 상기 연소실에서 발생되는 연소열에 의해 가열되는 물재킷과; 상기 열교환부 내부에 형성되고, 상기 연소실에서 배출되는 연소가스를 상기 열교환부의 외부로 배출시키는 배출부로 이루어지되, 상기 물재킷의 내측 일면에는 일방향으로 돌출된 제1돌출부가 형성되고, 내측 타면에는 상기 제1돌출부의 상부 또는 하부방향으로 상기 제1돌출부와 이격되게 돌출된 제2돌출부가 형성되며, 상기 제1돌출부의 길이와 상기 제2돌출부의 길이를 합한 길이는, 상기 물재킷의 내측 일면과 타면 사이의 거리보다 크고, 상기 물재킷은 상기 제1돌출부와 제2돌출부의 이격공간이 상기 연소실과 배출구를 연통시켜, 상기 연소실에서 배출된 연소가스는 상기 제1돌출부와 제2돌출부의 이격공간을 거쳐 상기 배출부로 이동하는 것을 특징으로 한다.

Description

고형연료 연소장치 { COMBUSTION APPARATUS FOR SOLID FUEL }

본 발명은 고형연료 연소장치에 관한 것으로서, 특히 주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구입 가능한 왕겨 또는 펠렛 등의 고형연료를 연소시켜 물재킷에 수용된 물을 뜨겁게 가열함으로써 열교환효율을 증대시킬 수 있는 고형연료 연소장치에 관한 것이다.

주택용 난방수단으로 보일러를 이용하는 것은 일반화되어 있다.

최근의 보일러는 실내에 설치된 온도조절기의 조작에 따라 자동으로 연료가 공급되어 점화됨으로써 설정 온도를 유지하는 것이기에 그 사용이 매우 편리하다.

이와 같은 보일러의 대다수는 기름 또는 가스를 연료로 하는 것인 바, 연료 투입 등의 관리가 용이하게 이루어질 수 있으나, 연료 자체가 고가일 뿐만 아니라 연료 소모량이 상당하여 적지 않은 난방 비용으로 인한 가계 부담이 야기되는 문제가 있었으며, 연소중에 의해 배출되는 연소 가스가 대기를 오염시켜 환경 파괴의 원인이 되는 문제가 있었다.

뿐 만 아니라 농촌지역과 같이 도심지역에서 떨어진 곳에서는 난방을 위하여 기름 또는 가스등의 화석연료를 구입하기가 매우 번거로워 손쉽게 구할 수 있는 왕겨, 목재, 펠릿 등의 연료를 사용하는 보일러가 필요한 실정이다.

이러한 이유로 최근에는 화목 보일러, 왕겨보일러, 펠릿보일러와 같이 주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구할 수 있는 천연 연료를 이용하는 보일러의 보급이 늘고 있는 추세이다.

주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구할 수 있는 천연 연료를 이용한 보일러는 기름 또는 가스를 연료로 하는 보일러에 비해 난방 비용을 절감하거나, 도심지역에서 벗어난 농가에서도 손쉽게 난방기능을 수행할 수 있도록 한다.

그러나, 주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구할 수 있는 천연 연료를 이용한 보일러는, 연소실에서 연소과정을 마친 연소가스가 연통 내측에 그을음 또는 타르 형태로 부착되어 열교환 효율을 떨어뜨리고 있으며, 사용자가 이를 복구하기 위해 청소하거나 접근하기가 어려운 구조로 되어 있을 뿐만 아니라, 타고 남은 재와 같은 물질을 처리하는 구조가 충분치 않아 사용자 입장에서 잦은 고장을 겪고 있는 실정이다.

또한, 기존의 보일러는 열교환효율이 낮아 사용자의 입장에서는 보다 많은 연료를 사용해야 하는 불편이 따르며, 왕겨와 같은 분산형 고형연료를 사용하는 효율적 연소장치의 부재로 난방용 보일러의 구성이 어려움을 지니고 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 열교환효율을 증대시키면서 연료비 부담을 줄이기 위하여 다양한 연료를 사용할 수 있고, 연통내부에 부착된 그을음을 사용자가 손쉽게 청소할 수 있으며, 연소시 발생하는 재를 보다 쉽게 처리할 수 있는 고형연료 연소장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 고형연료 연소장치는, 고형연료를 연소시켜 물을 가열하는 열교환부와; 상기 열교환부 내부에 설치되어 고형연료를 연소시키는 연소실과; 상기 연소실에 공기를 공급하는 송풍기와; 상기 열교환부의 내부에 상기 연소실을 감싸도록 설치되고, 상기 연소실에서 발생되는 연소열에 의해 가열되는 물재킷과; 상기 열교환부 내부에 형성되고, 상기 연소실에서 배출되는 연소가스를 상기 열교환부의 외부로 배출시키는 배출부로 이루어지되, 상기 물재킷의 내측 일면에는 일방향으로 돌출된 제1돌출부가 형성되고, 내측 타면에는 상기 제1돌출부의 상부 또는 하부방향으로 상기 제1돌출부와 이격되게 돌출된 제2돌출부가 형성되며, 상기 제1돌출부의 길이와 상기 제2돌출부의 길이를 합한 길이는, 상기 물재킷의 내측 일면과 타면 사이의 거리보다 크고, 상기 물재킷은 상기 제1돌출부와 제2돌출부의 이격공간이 상기 연소실과 배출구를 연통시켜, 상기 연소실에서 배출된 연소가스는 상기 제1돌출부와 제2돌출부의 이격공간을 거쳐 상기 배출부로 이동하는 것을 특징으로 한다.

상기 배출부는, 상기 제1돌출부 및 제2돌출부의 상부에 형성되어 상기 제1돌출부 및 제2돌출부의 이격공간을 통해 상기 연소실과 연통되는 가스체류부와; 상기 물재킷을 관통하여 하향절곡 형성되고, 일단이 상기 가스체류부로 개방된 제1연통과; 상기 가스체류부의 측방향 하부에 배치되고, 상기 제1연통의 타단과 개방 연통되는 재회수통과; 상기 물재킷을 관통하며, 하단이 상기 재회수통으로 개방되고, 상단이 외부로 개방되어 연소가스를 배출시키는 제2연통으로 이루어진다.

상기 제1연통 또는 제2연통의 내부에는 연소가스의 이동경로를 변환시켜 난류화 시키는 터블레이터가 삽입 배치된다.

상기 터블레이터는, 상기 제1연통 또는 제2연통의 내부에 삽입 배치되는 막대 형상의 지지대와; 상기 지지대를 중심으로 스크류 형상으로 형성되어 설치된 날개부로 이루어진다.

또는 상기 터블레이터는, 상기 제1연통 또는 제2연통의 내부에 삽입 배치되는 막대 형상의 지지대와; 상기 지지대에 설치되고, 다수개로 이루어져 상호 이격된 날개부로 이루어진다.

상기 날개부에는 관통공이 형성되되, 다수개의 상기 날개부에 형성된 상기 관통공은 상하방향으로 상호 엇갈리게 배치된다.

그리고, 고형연료를 저장하는 호퍼와; 상기 호퍼로부터 공급되는 고형연료를 상기 연소실로 공급하는 연료공급부와; 상기 연소실에 배치된 연소부를 더 포함하여 이루어지되, 상기 연소부는, 상기 호퍼로부터 공급되는 고형연료가 적재되는 연소통과; 상기 연소통의 하부에 배치되어 상기 연소통에 적재된 상기 고형연료에 열을 가하는 히터와; 상기 연소통의 하부에 배치되고 상기 송풍기와 연결되어, 상기 송풍기에서 공급되는 공기를 상기 연소통의 내부로 공급하는 공기공급부로 이루어지되, 상기 연소통은, 외측벽과; 상기 외측벽의 안쪽에 상기 외측벽과 이격되게 배치되고, 상부가 개방되어 상기 고형연료가 적재되는 내측벽과; 상기 내측벽의 상부가 개방되도록 상기 외측벽과 내측벽 사이의 상부를 덮는 상부덮개와; 상기 외측벽과 내측벽의 하부를 덮는 하부덮개로 이루어져, 상기 연소통은 상방향으로 개방되어 있고, 상기 내측벽 및 하부덮개에는 상기 공기공급부와 연통되는 연소공이 형성된다.

상기 내측벽은 상방향으로 갈수록 점점 상기 외측벽 방향으로 경사지게 형성되고, 상기 공기공급부에 형성되어 상기 송풍기로부터 공급되는 공기를 상기 공기공급부의 내부로 유입시키는 공기주입구는, 상기 연소통의 편심위치에 형성된다.

상기 연소부는, 상기 연소통의 하부에 장착되어 상부에 적재된 고형연료는 섞이게 하는 이송스크류바와; 상기 이송스크류바를 회전시키는 모터를 더 포함하여 이루어지되, 상기 연소통에는 상기 이송스크류바에 의해 상기 연소통 내부의 타고남은 재가 외부로 배출되도록 하는 재토출구가 형성된다.

상기 이송스크류바에는 상기 송풍기와 연통되는 공기토출구가 형성된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 고형연료 연소장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

물재킷이 제1돌출부와 제2돌출부에 의해 상호 엇갈리게 'W'자와 같은 형상으로 형성되어, 화염 및 연소가스에 의한 열교환효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 연통 내부에 설치된 터뷸레이터를 임의 탈착하여 털어냄으로써 내부에 부착된 그을음 또는 타르와 같은 물질을 사용자가 손쉽게 청소하여 제거할 수 있다.

또한, 연소과정에서 발생할 수 있는 재와 같은 이물질을 재회수통을 통해 사용자가 손쉽게 처리할 수 있다.

또한, 연소부를 이용하여 펠릿형 고형연료 및 왕겨와 같은 분산형 고형연료를 손쉽고 열교환효율이 높게 연소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 연소부를 이용하지 않고 연소실에 직접 목재와 같은 고형연료를 투입하여 연소시킬 수도 있어, 목재 펠릿, 왕겨 연료, 폐목재 등 다양한 연료를 사용할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고형연료 연소장치의 사시도,
도 2는 도 1의 A-A선을 취하여 본 단면도,
도 3은 도 1의 B-B선을 취하여 본 단면도,
도 4는 도 1의 C-C선을 취하여 본 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 펠릿형 고형연료 연소부의 사시도 및 평면도,
도 6은 도 5의 D-D선을 취하여 본 단면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 분산형 고형연료 연소부의 사시도 및 평면도,
도 8은 도 7의 E-E선을 취하여 본 단면도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 터블레이터의 구조도,

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고형연료 연소부의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선을 취하여 본 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B선을 취하여 본 단면도이고, 도 4는 도 1의 C-C선을 취하여 본 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 펠릿형 고형연료 연소부의 사시도 및 평면도이고, 도 6은 도 5의 D-D선을 취하여 본 단면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 분산형 고형연료 연소부의 사시도 및 평면도이고, 도 8은 도 7의 E-E선을 취하여 본 단면도이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 터블레이터의 구조도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고형연료 연소장치는, 호퍼(100)와, 열교환부(200)와, 연료공급부(300)와, 연소실(210)과, 송풍기(220)와, 연소부(400)와, 물재킷(230)과, 배출부(240) 등을 포함하여 이루어진다.

상기 호퍼(100)는 고형연료가 저장되어 있는 곳으로써, 상기 고형연료는 펠릿 또는 왕겨 등으로 이루어진다.

상기 열교환부(200)는 상기 호퍼(100)로부터 공급되는 고형연료를 연소시켜 물을 가열하는 역할을 한다.

이를 위해, 상기 열교환부(200)에는 상기 연소실(210), 연소부(400), 물재킷(230) 및 배출부(240)가 내장되어 있다.

상기 연료공급부(300)는 상기 호퍼(100)에 저장된 고형연료는 상기 열교환부(200)의 내부에 설치된 상기 연소실(210)에 공급하는 역할을 한다.

상기 연료공급부(300)는 모터에 의해 회전하는 스크류봉과 같은 장치로 이루어져, 상기 호퍼(100)에 저장된 고형연료를 스크류봉의 회전에 의해 상기 연소실(210)로 지속적으로 공급하도록 한다.

상기 연소실(210)은 상기 열교환부(200)의 내부 하부에 설치되어, 상기 연료공급부(300)를 통해 상기 호퍼(100)로부터 공급되는 고형연료는 연소시키는 역할을 한다.

상기 연소실(210)에는 상기 고형연료를 연소시키는 상기 연소부(400)가 탈착 가능하게 배치된다.

이를 위해 상기 열교환부(200)에는 제1개폐도어(201)가 형성되어 있고, 상기 제1개폐도어(201)를 개방하여 상기 연소실(210)에 상기 연소부(400)를 배치한다.

그리고, 상기 송풍기(220)는 제1개폐도어(201) 외측 혹은 상기 열교환부(200)에 장착되어, 상기 연소실(210)에 공기를 공급하여 연소가 보다 잘 이루어지도록 한다.

상기 연소부(400)는 펠릿형 고형연료 연소부(410)와, 왕겨와 같은 분산형 고형연료 연소부(420)로 구분된다.

펠릿형 고형연료 연소부(410)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 연소통(411)과, 히터(412)와, 공기공급부(413)를 포함하여 이루어진다.

상기 연소통(411)은 상기 연료공급부(300)를 통해 상기 호퍼(100)로부터 공급되는 고형연료가 적재되어 연소시키는 공간으로써, 상부가 개방되어 있고, 원통형상으로 형성되어 있다.

이러한 상기 연소통(411)은, 외측벽(411a)과, 내측벽(411b)과, 상부덮개(411c)와, 하부덮개(411d)로 이루어진다.

상기 외측벽(411a)은 상기 연소통(411)의 외관을 형성하는 것으로써, 원통형상으로 형성되어 있다.

상기 내측벽(411b)은 상기 외측벽(411a)의 안쪽에 원통형상으로 형성되어 있으며, 상기 외측벽(411a)과 이격되게 배치되어 있고, 상부가 개방되어 상기 내측벽(411b)의 안쪽에 상부를 통해 상기 고형연료가 적재된다.

또한, 상기 내측벽(411b)은 상방향으로 갈수록 점점 상기 외측벽(411a) 방향으로 경사지게 형성되어 있다.

상기 상부덮개(411c)는 상기 내측벽(411b)의 상부가 개방되도록 상기 외측벽(411a)과 내측벽(411b) 사이의 상부를 덮고 있다.

상기 하부덮개(411d)는 상기 외측벽(411a)과 내측벽(411b)의 하부를 덮고 있으며, 상기 상부덮개(411c)와는 달리 연소통(411)의 하부 전체를 덮고 있다.

그리고, 상기 내측벽(411b)과 하부덮개(411d)에는 상기 공기공급부(413)와 연통되는 연소공(411e)이 형성되어 있다.

상기 히터(412)는 상기 연소통(411)의 하부에 배치되어 상기 연소통(411)에 적재된 상기 고형연료에 열을 가하여 초기점화를 하는 역할을 한다.

보다 자세하게, 상기 히터(412)는 상기 하부덮개(411d)의 하부에 배치되어 상기 히터(412)에서 발생한 열은 상기 하부덮개(411d)에 형성된 연소공(411e)을 통해 상기 내측벽(411b)의 안쪽에 적재되는 고형연료로 전달된다.

상기 공기공급부(413)는 상기 연소통(411)의 하부에 배치되고, 상기 연소통(411)의 내부와 연통되어, 상기 송풍기(220)에 의해 공급되는 공기를 상기 연소통(411) 내부로 공급하는 역할을 한다.

즉, 상기 공기공급부(413)는 상기 하부덮개(411d)에 형성된 연소공(411e) 및 상기 내측벽(411b)에 형성된 연소공(411e)을 통해 상기 내측벽(411b)의 안쪽과 연통된다.

이러한 상기 공기공급부(413)에는 상기 송풍기(220)로부터 공급되는 공기를 상기 공기공급부(413)의 내부로 유입시키는 공기주입구(414)가 형성되어 있는데, 상기 공기주입구(414)는 상기 연소통(411)의 편심위치에 형성되어 있도록 한다.

즉, 상기 연소통(411)이 원통형상으로 형성되어 있는데, 상기 공기주입구(414)는 상기 연소통(411)의 중심방향으로 향하지 않고, 다른 방향을 향하도록 형성되어 있다.

이로 인해, 상기 공기주입구(414)를 통해 상기 공기공급부(413)로 공급된 공기는 소용돌이를 치며 상기 연소공(411e)을 통해 상기 내측벽(411b)의 안쪽으로 공급되고, 상기 내측벽(411b)의 안쪽으로 공급되는 공기가 소용돌이를 침에 따라 상기 내측벽(411b)의 안쪽에 적재된 고형연료에 공기가 보다 잘 공급된다.

또한, 상기 내측벽(411b)의 안쪽에 형성된 화염은 바깥쪽으로 퍼지지 않고 안쪽으로 모이게 되어, 화염이 중심부로 모아지며 길이가 길어져 상기 물재킷(230)을 보다 고온으로 가열할 수 있게 된다.

즉, 상기 연소공(411e)을 통해 공기가 상기 내측벽(411b)의 안쪽으로 연소를 위한 공기주입이 이루어지면서 소용돌이 기류를 형성하도록 하여, 연소 불꽃이 소용돌이 형상을 가지게 되고, 이로 인해 불완전 연소가스가 불꽃의 중심으로 가두어져 완전연소됨으로서 연소효율을 높여준다.

상기 송풍기(220)는 상기 공기공급부(413)를 통해 상기 연소통(411)에 공기를 공급하는 역할을 한다.

그리고, 왕겨와 같은 분산형 고형연료를 연소하기 위한 연소부(420)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 연소통(421)과, 이송스크류바(425)와, 모터(427)와, 히터(422)와, 공기공급부(423)를 포함하여 이루어진다.

도 7 및 도 8에 도시된 분산형 고형연료 연소부(420)는, 도 5 및 도 6에 도시된 펠릿형 고형연료 연소부(410)와 비교하여, 상기 연소통(421), 이송스크류바(425), 모터(427)에 차이가 있고, 상기 히터(422), 공기공급부(423)는 동일한바, 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상기 연소통(421)은 육면체 형상으로 형성되어 있고, 외측벽(421a), 내측벽(421b), 상부덮개(421c) 및 하부덮개(421d)로 이루어지며, 일측면에 재토출구(421f)가 형성되어 있다.

또한, 상기 연소통(421)은 상방향으로 개방되어 여기를 통해 고형연료가 적재되고, 화염 및 배기가스가 상방향으로 이동하게 된다.

이러한 상기 연소통(421)의 전체적인 구성 및 구조는 위에서 설명한 펠릿형 연소부(410)와 동일 유사한 바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상기 이송스크류바(425)는 상기 연소통(421)의 하부에 장착되어, 상기 연소통(421)을 관통하고 있다.

상기 이송스크류바(425)는 지지대와 날개부로 이루어져, 지지대가 회전함에 따라 날개부 사이에 있는 물체를 섞어주는 기능과 동시에 이동시키는 기능을 가지고 있다.

그리고 상기 이송스크류바(425)에는 상기 송풍기(220)와 연통되는 공기토출구(426)가 형성되어 있어, 상기 공기토출구(426)를 통해 상기 연소통(421)의 내부로 공기를 공급한다.

상기 일단이 상기 모터(427)와 연결되고, 타단이 상기 재토출구(421f)가 삽입되어 있으며, 중심부는 상기 내측벽(421b)의 안쪽 하부에 배치되어 있다.

상기 모터(427)는 상기 이송스크류바(425)를 회전시키기 위한 것으로써, 상기 모터(427)에 의해 상기 이송스크류바(425)가 회전됨으로써, 상기 연소통(421) 내부에 적재된 고형연료는 서로 섞이게 되고, 타고남은 재는 상기 이송스크류바(425)에 의해 상기 재토출구(421f)를 통해 외부로 배출된다.

상기 물재킷(230)은 상기 열교환부(200)의 내부에 상기 연소실(210)을 감싸도록 설치되고, 상기 연소실(210)에서 발생되는 연소열에 의해 가열되어, 내부에 충진된 물을 가열시키는 역할을 한다.

상기 물재킷(230)의 내측 일면에는 상기 연소실(210)의 상부에서 일방향으로 돌출된 제1돌출부(231)가 형성되고, 내측 타면에는 상기 제1돌출부(231)의 상부 및/또는 하부방향으로 상기 제1돌출부(231)와 이격되게 돌출된 제2돌출부(232)가 형성되어 있다.

이러한 상기 제1돌출부(231) 및/또는 제2돌출부(232)는 'W'자 형상으로 형성되고, 상호 지그재그 형태로 이격 배치되어, 상기 제1돌출부(231)와 제2돌출부(232) 사이에는 상기 연소실(210)과 배출구를 상호 연통시키는 이격공간이 형성되어 있다.

이때, 상기 제1돌출부(231)의 길이와 상기 제2돌출부(232)의 길이를 합한 길이는, 상기 물재킷(230)의 내측 일면과 타면 사이의 거리보다 크도록 하고, 상기 제1돌출부(231)와 제2돌출부(232)는 상기 연소실(210)의 상부에 형성된다.

이렇게 함으로써, 상기 연소실(210)에서 발생된 연소열 및 연소가스가 곧바로 상방향으로 이동하여 상기 배출부(240)로 이동하지 못하고, 상기 제1돌출부(231)와 제2돌출부(232) 사이에 형성된 이격공간을 거치면서 상기 제1돌출부(231) 및/또는 제2돌출부(232)와 접하게 되어, 상기 물재킷(230) 내부에 수용된 물을 가열한 후 상기 배출부(240)로 이동하게 된다.

상기 배출부(240)는 상기 연소실(210)에서 배출되는 연소가스를 외부로 배출시키는 역할을 하는 것으로써, 상기 열교환부(200)의 내부에 형성되어 있다.

상기 배출부(240)는, 가스체류부(241)와, 제1연통(242)과, 재회수통(243)과, 제2연통(244)을 포함하여 이루어진다.

상기 가스체류부(241)는 상기 제1돌출부(231) 및 제2돌출부(232)의 상부에 형성되어 상기 제1돌출부(231) 및 제2돌출부(232)의 이격공간을 통해 상기 연소실(210)과 연통된다.

이때, 상기 물재킷(230)은 상기 가스체류부(241)를 감싸고 있어, 상기 가스체류부(241)에 머무르는 연소가스의 열기가 상기 물재킷(230)에 수용된 물에 전달될 수 있도록 한다.

상기 제1연통(242)은 상기 물재킷(230)을 관통하여 하향 절곡 형성되고, 일단이 상기 가스체류부(241)에 개방되고, 타단이 상기 재회수통(243)에 개방되어 상호 연통시키고 있다.

이러한 상기 제1연통(242)은 상기 물재킷(230)을 관통하고 있기 때문에, 상기 제1연통(242)을 통과하는 연소가스의 열기는 상기 물재킷(230)에 전달되게 된다.

또한, 상기 열교환부(200)에는 상기 가스체류부(241)의 측벽에 제2개폐도어(202)가 형성되어 상기 제1연통(242)의 일단을 손쉽게 청소할 수 있도록 한다.

상기 재회수통(243)은 상기 제1연통(242)을 통과한 연소가스에 함유되어 있는 재와 같은 이물질을 회수하는 것으로써, 상기 재회수통(243)은 상기 열교환부(200)에 착탈 가능하게 장착되어 상기 재회수통(243)에 수용되는 재를 사용자가 쉽게 제거할 수 있도록 한다.

이러한 상기 재회수통(243)은 상기 가스체류부(241)의 측방향 하부에 배치되어 있고, 상기 제1연통(242)의 타단과 개방 연통되어 있다.

상기 제2연통(244)은 상기 제1연통(242)과 같이 상기 물재킷(230)을 관통하여 설치되고, 하단이 상기 재회수통(243)을 개방되고, 상단이 외부로 개방되어 있어, 상기 재회수통(243)으로 유입된 연소가스를 외부로 배출시키는 역할을 한다.

또한, 상기 제1연통(242) 및/또는 제2연통(244)의 내부에는 연소가스의 이동경로를 변환시켜 난류화시켜 열교환효율을 증대시키는 터블레이터(245)가 삽입 배치된다.

이러한 상기 터블레이터(245)는 도 9에 도시된 바와 같이 지지대(246)와 날개부(247)로 이루어진다.

상기 지지대(246)는 상기 제1연통(242) 및/또는 제2연통(244)의 내부에 삽입 배치되는 막대 형상이 형성되어 있다.

그리고, 상기 날개부(247)는 도 9(a),(b)에 도시된 바와 같이 다수개로 이루어져 상기 지지대(246)에 상호 이격되게 설치되거나, 도 9(c)에 도시된 바와 같이 상기 지지대(246)를 중심으로 스크류 형상으로 형성되어 설치되도록 한다.

이때, 상기 날개부(247)에는 상하방향으로 상호 엇갈리게 관통공(248)이 형성될 수도 있다.

상기 관통공(248)은 다수개의 상기 날개부(247)에 일직선으로 형성되지 않고, 상호 엇갈리게 형성되어, 상기 제1연통(242) 및/또는 제2연통(244)을 통과하는 연소가스가 곧바로 이동하지 못하고 난류화 되도록 한다.

상기 터블레이터(245)는 상기 제1연통(242) 및/또는 제2연통(244)에 탈착 가능하게 장착되어 있어, 사용자가 상기 터블레이터(245)를 분리하여 청소할 수 있도록 한다.

한편, 상기 열교환부(200)의 하부에는 상기 가스체류부(241) 등에서 상기 물재킷(230)의 표면에 맺히는 물방울 등을 외부로 배출시키기 위한 수분배출공(203)이 형성되어 있다.

그리고, 본발명의 연소장치는, 상기 호퍼(100), 연료공급부(300) 및 연소부(400)를 구성하지 않고, 상기 연소실(210)에 직접 목재와 같은 고형연료를 투입하여 연소시킬 수도 있다.

이하, 상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동과정에 대하여 살펴본다.

상기 연료공급부(300)를 작동시키면, 상기 호퍼(100)에 저장된 고형연료는 상기 연료공급부(300)에 의해 상기 연소부(400)의 내부로 적재된다.

이때, 상기 히터(412)가 가열되기 시작하고, 이후 상기 송풍기(220)를 통해 상기 연소통(411)의 내부로 산소를 함유한 공기가 공급된다.

상기 송풍기(220)를 통해 공급되는 공기는 상기 공기주입구(414)를 통해 상기 공기공급부(413)로 내부로 이동한 후, 상기 연소공(411e)을 통해 상기 내측벽(411b) 안쪽에 적재되어 있는 고형연료 사이로 공급된다.

이때, 상기 공기주입구(414)는 상기 연소통(411)의 중심에 대하여 편심위치에 형성되어 있는바, 상기 연소통(411)으로 공급되는 공기는 소용돌이를 치며 상기 내측벽(411b)의 안쪽으로 공급된다.

상기 연소공(411e)의 지름은 상기 고형연료의 지름보다 작기 때문에, 상기 내측벽(411b)의 안쪽에 적재된 고형연료는 상기 연소공(411e)을 통해 배출되지 않는다.

그리고, 상기 히터(412)가 가열되면서 상기 고형연료의 점화온도까지 도달하게 되면, 상기 고형연료는 상기 히터(412)에 의해 점화되어 연소되기 시작한다.

상기 고형연료가 연소되기 시작하면, 상기 히터(412)에 공급되는 전원을 차단한다.

상기 히터(412)에 의해 한번 연소된 고형연료는 지속적으로 투입되는 고형연료와 섞여 자체 연소과정을 통해 발화온도 및 그 이상으로 뜨거워지게 된다.

이때, 연소를 하면서 발생되는 화염은 상기 내측벽(411b)의 안쪽으로 소용돌이치면 공급되는 공기에 의해 바깥쪽으로 퍼지지 않고 중심쪽으로 모아지게 된다.

이러한 구조로 인해, 불완전연소가스조차 화염 중심부로 몰아 넣어주게 되어 완전연소를 유도하고, 이렇게 발생된 화염 및 연소가스는 상기 물재킷(230)과 접하여 상기 물재킷(230)의 안쪽에 수용되어 있는 물을 가열하게 된다.

특히, 상기 화염 및 연소가스는 상기 연소실(210)의 상부에 위치한 상기 가스체류부(241)로 이동하면서, 상기 제1돌출부(231) 및 제2돌출부(232)에 접하여 상기 물재킷(230) 안쪽에 수용되어 있는 물을 뜨겁게 가열하게 된다.

상기 제1돌출부(231)와 제2돌출부(232)는 상호 지그재그 형태로 형성되어 있는바, 상기 연소실(210)에서 발생된 화염 및 연소가스는 상기 가스체류부(241)로 곧바로 이동하지 않고, 상기 제1돌출부(231)와 제2돌출부(232)에 접하여 열교환효율을 증대시키게 된다.

한편, 상기 가스체류부(241)로 이동한 연소가스는 상기 가스체류부(241)에 머무르면서, 상기 가스체류부(241)를 감싸고 있는 물재킷(230)을 다시 한 번 가열하게 된다.

그리고, 상기 가스체류부(241)에 있던 연소가스는 상기 제1연통(242)을 통해 상기 재회수통(243)으로 이동하고, 이는 다시 상기 제2연통(244)을 통해 외부로 배출된다.

이때, 상기 제1연통(242)과 제2연통(244)은 상기 물재킷(230)을 관통하고 있기 때문에, 상기 연소가스가 상기 제2연통(244)과 제2연통(244)을 통과함에 따라 상기 물재킷(230)에 수용된 물은 한 번 더 가열되게 된다.

또한, 상기 제1연통(242) 및/또는 제2연통(244)에는 상기 터블레이터(245)가 장착되어 있기 때문에, 상기 제1연통(242) 및 제2연통(244)을 통과하는 연소가스는 상기 터블레이터(245)에 의해 난류화되어 상기 제1연통(242) 및 제2연통(244)에 머무르는 시간이 길어져 상기 물재킷(230)에 수용된 물을 더욱 오랫동안 가열하게 된다.

한편, 상기 제1연통(242)을 통해 상기 재회수통(243)으로 이동하는 연소가스에는 재와 같은 이물질이 이동하게 되는데, 이때 재와 같은 이물질은 중력에 의해 상기 재회수통(243)에 낙하되어 적층되게 된다.

재와 같은 이물질이 적층된 상기 재회수통(243)은 후에 사용자가 상기 열교환부(200)로부터 꺼내어 제거하게 된다.

따라서, 재와 같은 이물질의 제거를 보다 쉽게 처리할 수 있다.

또한, 상기 제1연통(242) 내부에 부착될 수 있는 그을음 및 타르 등을 제거하기 위한 청소하고자 할 때에는 상기 제2개폐도어(202)를 개방하여 상기 제1연통(242)의 일단을 통해 청소기구 등을 삽입하여 청소를 수행하고, 청소과정 중에 제1연통(242)으로부터 분리되는 그을음 및 타르는 그대로 낙하되어 상기 제1연통(242)의 하부에 위치한 상기 재회수통(243)에 수납되게 된다.

한편, 왕겨와 같은 분산형 고형연료를 연소시키는 경우에는, 상기 모터(427)에 의해 상기 이송스크류바(425)가 회전하게 된다.

상기 이송스크류바(425)가 회전함에 따라 상기 내측벽(421b)의 안쪽에 적재된 왕겨는 서로 섞이면서 연소하게 된다.

그리고, 타고남은 재는 상기 이송스크류바(425)의 안쪽으로 낙하되고, 상기 이송스크류바(425)가 회전함에 따라 밀려서 상기 재토출구(421f)를 통해 외부로 배출된다.

또한, 상기 이송스크류바(425)에는 공기토출구(426)가 형성되어 있는바, 상기 연소실(210)의 내부에 적재된 왕겨와 같은 분산형 고형연료에 공기를 보다 많이 공급하여 연소가 잘 이루어지도록 할 수 있다.

이상에서는 상기 호퍼(100), 연료공급부(300) 및 연소부(400)를 구성요소로 하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 호퍼(100), 연료공급부(300) 및 연소부(400)없이 상기 연소실(210)에 목재와 같은 고형연료를 직접 투입하여 연소시킬 수도 있다.

본 발명인 고형연료 연소장치는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

100 : 호퍼, 200 : 열교환부, 201 : 제1개폐도어, 202 : 제2개폐도어, 203 : 수분배출공, 210 : 연소실, 220 : 송풍기, 230 : 물재킷, 231 : 제1돌출부, 232 : 제2돌출부, 240 : 배출부, 241 : 가스체류부, 242 : 제1연통, 243 : 재회수통, 244 : 제2연통, 245 : 터블레이터, 246 : 지지대, 247 : 날개부, 248 : 관통공, 300 : 연료공급부, 400 : 연소부, 410 : 펠릿형 고형연료 연소부, 411 : 연소통, 411a : 외측벽, 411b : 내측벽, 411c : 상부덮개, 411d : 하부덮개, 411e : 연소공, 412 : 히터, 413 : 공기공급부, 414 : 공기주입구, 420 : 분산형 고형연료 연소부, 421 : 연소통, 421a : 외측벽, 421b : 내측벽, 421c : 상부덮개, 421d : 하부덮개, 421e : 연소공, 421f : 재토출구, 422 : 히터, 423 : 공기공급부, 424 : 공기주입구, 425 : 이송스크류바, 426 : 공기토출구, 427 : 모터,

Claims (10)

1. 고형연료를 연소시켜 물을 가열하는 열교환부와;
   상기 열교환부 내부에 설치되어 고형연료를 연소시키는 연소실과;
   상기 연소실에 공기를 공급하는 송풍기와;
   상기 열교환부의 내부에 상기 연소실을 감싸도록 설치되고, 상기 연소실에서 발생되는 연소열에 의해 가열되는 물재킷과;
   상기 열교환부 내부에 형성되고, 상기 연소실에서 배출되는 연소가스를 상기 열교환부의 외부로 배출시키는 배출부로 이루어지되,
   상기 물재킷의 내측 일면에는 일방향으로 돌출된 제1돌출부가 형성되고, 내측 타면에는 상기 제1돌출부의 상부 또는 하부방향으로 상기 제1돌출부와 이격되게 돌출된 제2돌출부가 형성되며,
   상기 제1돌출부의 길이와 상기 제2돌출부의 길이를 합한 길이는, 상기 물재킷의 내측 일면과 타면 사이의 거리보다 크고,
   상기 물재킷은 상기 제1돌출부와 제2돌출부의 이격공간이 상기 연소실과 배출구를 연통시켜, 상기 연소실에서 배출된 연소가스는 상기 제1돌출부와 제2돌출부의 이격공간을 거쳐 상기 배출부로 이동하는 것을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 배출부는,
   상기 제1돌출부 및 제2돌출부의 상부에 형성되어 상기 제1돌출부 및 제2돌출부의 이격공간을 통해 상기 연소실과 연통되는 가스체류부와;
   상기 물재킷을 관통하여 하향절곡 형성되고, 일단이 상기 가스체류부로 개방된 제1연통과;
   상기 가스체류부의 측방향 하부에 배치되고, 상기 제1연통의 타단과 개방 연통되는 재회수통과;
   상기 물재킷을 관통하며, 하단이 상기 재회수통으로 개방되고, 상단이 외부로 개방되어 연소가스를 배출시키는 제2연통으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제1연통 또는 제2연통의 내부에는 연소가스의 이동경로를 변환시켜 난류화 시키는 터블레이터가 삽입 배치된 것을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 터블레이터는,
   상기 제1연통 또는 제2연통의 내부에 삽입 배치되는 막대 형상의 지지대와;
   상기 지지대를 중심으로 스크류 형상으로 형성되어 설치된 날개부로 이루어진 것을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 터블레이터는,
   상기 제1연통 또는 제2연통의 내부에 삽입 배치되는 막대 형상의 지지대와;
   상기 지지대에 설치되고, 다수개로 이루어져 상호 이격된 날개부로 이루어진 것을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 날개부에는 관통공이 형성되되,
   다수개의 상기 날개부에 형성된 상기 관통공은 상하방향으로 상호 엇갈리게 배치된 것을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   고형연료를 저장하는 호퍼와;
   상기 호퍼로부터 공급되는 고형연료를 상기 연소실로 공급하는 연료공급부와;
   상기 연소실에 배치된 연소부를 더 포함하여 이루어지되,
   상기 연소부는,
   상기 호퍼로부터 공급되는 고형연료가 적재되는 연소통과;
   상기 연소통의 하부에 배치되어 상기 연소통에 적재된 상기 고형연료에 열을 가하는 히터와;
   상기 연소통의 하부에 배치되고 상기 송풍기와 연결되어, 상기 송풍기에서 공급되는 공기를 상기 연소통의 내부로 공급하는 공기공급부로 이루어지되,
   상기 연소통은,
   외측벽과;
   상기 외측벽의 안쪽에 상기 외측벽과 이격되게 배치되고, 상부가 개방되어 상기 고형연료가 적재되는 내측벽과;
   상기 내측벽의 상부가 개방되도록 상기 외측벽과 내측벽 사이의 상부를 덮는 상부덮개와;
   상기 외측벽과 내측벽의 하부를 덮는 하부덮개로 이루어져,
   상기 연소통은 상방향으로 개방되어 있고,
   상기 내측벽 및 하부덮개에는 상기 공기공급부와 연통되는 연소공이 형성된 것을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 내측벽은 상방향으로 갈수록 점점 상기 외측벽 방향으로 경사지게 형성되고,
   상기 공기공급부에 형성되어 상기 송풍기로부터 공급되는 공기를 상기 공기공급부의 내부로 유입시키는 공기주입구는, 상기 연소통의 편심위치에 형성된 것을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 연소부는,
   상기 연소통의 하부에 장착되어 상부에 적재된 고형연료는 섞이게 하는 이송스크류바와;
   상기 이송스크류바를 회전시키는 모터를 더 포함하여 이루어지되,
   상기 연소통에는 상기 이송스크류바에 의해 상기 연소통 내부의 타고남은 재가 외부로 배출되도록 하는 재토출구가 형성된 것을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 이송스크류바에는 상기 송풍기와 연통되는 공기토출구가 형성된 것을 특징으로 하는 고형연료 연소장치.
    
    
    

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