KR20120059344A

KR20120059344A - 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치

Info

Publication number: KR20120059344A
Application number: KR1020110078948A
Authority: KR
Inventors: 강점룡; 김재순
Original assignee: 강점룡; 김재순
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2012-06-08
Also published as: KR101313533B1

Abstract

본 발명은 우드 펠렛을 하부로 인입하여 연료로 사용하는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치에 관한 것으로, 외벽으로 둘러싸이고 중앙부 바닥이 요입 형성된 연소실과, 상기 연소실의 하부와 연통되며, 상기 연소실의 하부로 연료를 투입하는 연료투입부재와, 상기 연소실의 외부에서 상기 연소실을 감싸는 외부케이스와, 상기 연소실의 외측 및 상기 외부케이스의 내측에 연결 형성되고, 상기 연소실과 상기 외부케이스 사이의 공간에 공기를 불어넣는 송풍부재 및 상기 연소실 및 상기 외부케이스의 상부에 배치되며, 상기 연소실에서 연료가 연소되면서 데워진 유체가 상승 및 하강하여 이동하면서 순환할 수 있도록 하는 유체순환유닛을 포함하는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치를 제공한다.

Description

하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치{WOOD PELLET BOILER COMBUSTION APPARATUS OF BOTTOM FEEDING TYPE}

본 발명은 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우드 펠렛을 하부로 인입하여 연료로 사용하는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치에 관한 것이다.

일반적인 난방기, 보일러는 각종 연료를 사용하여 실내 및 실외 공기의 온도를 올리도록 만들어지는 것이다. 현재까지는 보편적으로 석유나 가스 등을 연료로 사용하는 난방기를 사용하였으나 에너지 자원 고갈 및 이산화탄소 배출 등 환경적 문제뿐 아니라, 원유 원가 상승 등의 가격 상승의 문제로 인하여 최근에는 천연재료를 이용한 친환경적이고 저렴한 연료를 사용하는 난방기 사용에 관한 요구가 증대되고 있다.

이러한 요구에 부합하기 위하여 제조된 난방기가 톱밥이나 나무 조각 등을 압축시켜 펠렛(Pellet)형태로 제조한 우드 펠렛을 이용한 난방기이다. 하입식 우드펠렛보일러 연소장치에 대한 기술로는 대한민국공개특허 제10-2010-0106645호(이하 '선행기술 1'이라 함)가 있다. 선행기술 1은 외부케이스 내부 중앙에 연소장치가 설치되고, 연소장치의 외부에서 연료가 공급되되, 연소장치의 상부 중앙으로 연료가 공급되고, 하단에 송풍기가 설치되어는 공급가이드가 형성된 우드 펠렛 난방기에 관한 것이다.

선행기술 1은 연료 즉 우드 펠렛이 연소장치의 중앙에 공급되어 연소되는 형태로서, 더운 공기가 상부로 올라가는 현상으로 인하여 연소장치의 중앙부 위쪽으로 더운 공기가 상승하게 되기 때문에 연소장치 하부는 더운 공기가 유입되는 것이 힘들다. 그러므로 선행기술 1은 연소장치의 난방 효율이 저하되고, 더운 공기를 순환시키고자 한다면 이를 위하여 위해 별도의 장치가 마련되어야 하는 문제점이 있다.

또한, 우드 펠렛을 이용한 난로에 관한 기술로서, 대한민국공개특허 제10-2011-0080867호(이하 '선행기술 2'라 함)가 있다. 선행기술 2는 본체 내부 하단에 형성된 연료 투입구를 통해 투입된 연료 즉 우드 펠렛이 연소되어 본체 내부 공기의 온도를 상승시켜 난방을 하는 난로에 관한 것으로서, 본체의 벽체가 단일벽으로 형성되어 있다. 이러한 벽체는 우드 펠렛의 연소로 인해 데워진 공기가 본체 외부 온도의 영향에 의해 쉽게 떨어질 수 있는 구조로서, 난방 효율이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 연료의 연소가 하부에서 이루어지며, 연소에 의한 열로 유체를 데워 순환되도록 함으로써 난방 효율을 향상시킬 수 있는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 연료의 연소 효율을 높여 적은 연료로도 우수한 난방 효율을 달성할 수 있는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치는, 외벽으로 둘러싸이고 중앙부 바닥이 요입 형성된 연소실과, 상기 연소실의 하부와 연통되며, 상기 연소실의 하부로 연료를 투입하는 연료투입부재와, 상기 연소실의 외부에서 상기 연소실을 감싸는 외부케이스와, 상기 연소실의 외측 및 상기 외부케이스의 내측에 연결 형성되고, 상기 연소실과 상기 외부케이스 사이의 공간에 공기를 불어넣는 송풍부재 및 상기 연소실 및 상기 외부케이스의 상부에 배치되며, 상기 연소실에서 연료가 연소되면서 데워진 유체가 상승 및 하강하여 이동하면서 순환할 수 있도록 하는 유체순환유닛을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 유체순환유닛은, 내부에 공기나 가스가 흐를 수 있으며 하부에서 상부로 순환할 수 있도록 형성된 이동통로를 구비한 공기순환부재 및 내부에 물 등의 액체가 흐를 수 있으며 상기 공기순환부재와 일부가 맞닿도록 형성되는 이동통로를 구비한 액체순환부재로 이루어질 수 있다.

상기 공기순환부재는, 상기 연소실의 상부에 연통되어 상기 연소실에서 데워진 공기가 상방향으로 상승하도록 유도하는 상승관과, 상기 상승관을 따라 이동된 공기가 수평방향으로 이동하는 통로인 수평관과, 상기 수평관을 따라 이동된 공기가 하방향으로 하강하도록 유도하는 하강관 및 상기 하강관을 따라 이동된 공기가 외부로 배출되는 배기구로 구성될 수 있다.

상기 액체순환부재는, 외부에서 내부로 액체가 유입되는 급수구와, 상기 급수구를 통해 유입된 액체가 유도되어 이동되며, 상기 공기순환부재와 일부가 맞닿도록 형성된 이동관과, 상기 이동관을 따라 이동되는 물이 외부로 배출되는 배수구로 구성될 수 있다.

상기 외부케이스의 내측 벽면에는 데워진 내부 공기의 온도를 유지하기 위해 내화재 또는 단열재로 이루어진 단열층이 더 형성될 수 있다.

상기 연소실은, 상기 외벽이 망(網) 또는 다공성 벽체로 이루어질 수 있다.

상기 연소실과 상기 외부케이스 사이에는 상기 연소실과 이격되어 상기 연소실을 감싸는 형태의 격벽이 더 형성되며, 상기 송풍부재가 상기 격벽의 일측에 설치되어 상기 격벽 내부로 공기를 유입시킬 수 있다.

상기 격벽 내부로 유입된 공기가 상부로 이동하여 상기 연소실 상부로 이동 할 수 있도록, 상기 연소실을 감싸고 있는 격벽의 상단에 설치되며, 상기 격벽과 연통되는 보조유입부재가 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.

상기 보조유입부재의 일측에는 내부에서 이동되는 공기를 외부로 분사할 수 있도록 외부와 연통되는 분사구가 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.

상기 연료투입부재는 외부에서 투입된 연료를 수평방향으로 이동시키도록 수평방향으로 긴 몸체 내부에 상기 연료를 수평방향으로 이동시키기 위한 수평스크류가 설치된 수평이동기를 포함할 수 있다.

상기 연료투입부재는 외부에서 투입된 연료를 수직방향으로 이동시키도록 수직방향으로 긴 몸체 내부에 상기 연료를 수직방향으로 이동시키기 위한 수직스크류가 설치된 수직이동기를 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 연료의 연소가 하부에서 이루어지며, 연소에 의한 열로 유체를 데워 순환되도록 함으로써 난방 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 연료의 연소 효율을 높여 적은 연료로도 우수한 난방 효율을 달성할 수 있는 효과가 있다. 나아가 본 발명은 연료의 연소에 의해 데워진 유체를 재활용할 수 있도록 하여 에너지 효율을 최대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치의 개략적인 모습을 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1의 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치의 단면도이다.
도 3은 도 1의 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치의 평면도이다.
도 4는 도 2의 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치를 선A에 따라 자른 단면의 평면도이다.
도 5는 도 2의 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치를 선B에 따라 자른 단면의 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치의 개략적인 모습을 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1의 단면도이고, 도 3은 도 1의 평면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 우드 펠렛 보일러 연소장치(100)는 연소실(110)과, 연료투입부재(120)와, 외부케이스(130)와, 송풍부재(140)와, 유체순환유닛(170)을 포함하여 이루어진다.

연소실(110)은 장치의 하부 중앙에 위치하는 것이 바람직하며, 외벽으로 둘러싸여 있으며 중앙부 바닥이 아래쪽으로 오목하게 요입 형성된 형태인 것이 바람직하다. 연소실(110)은 도면과 같이 상부 직경이 크고 하부 직경이 큰 형태의 뒤집힌 원뿔 형태일 수 있다. 연소실(110)은 연료 즉 우드 펠렛(P)이 투입되어 점화된 후 연소되는 장소로서 연소에 의해 데워진 공기가 상방향으로 원활히 올라갈 수 있도록 상부 직경이 하부 직경보다 크게 형성되는 깔떼기 형태인 것이 바람직하다. 또한, 연소실(110)은 외벽이 망(網) 또는 다공성(多孔性) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 물론 연소실(110)은 일반 금속재질이나 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 그러나 연소실(110)은 내외부의 공기 순환이 원활하여 연소실(110) 내부에서 연소되는 연료에 산소가 지속적으로 공급되도록 하여야 하기 때문에 복수 개의 구멍이 형성된 망 형태의 금속재 혹은 세라믹 재질의 판재가 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 망 형태가 아니더라도 내외부에 기체가 통과할 수 있는 기포 혹은 구멍 등이 매우 많이 형성된 다공성 금속재나 다공성 세라믹재 등이 사용되는 것이 바람직하다.

연료투입부재(120)는 연소실(110)의 하부와 연통되도록 형성되어 연소실(110) 하부로 연료 즉 우드 펠렛(P)을 투입하는 것이다. 연료투입부재(120)는 외부 연료호퍼(123)에 저장되어 있던 우드 펠렛(P)을 연소실(110)까지 투입하는 것으로서, 도 3과 같이 연료호퍼(123)에서 투입된 우드 펠렛(P)을 수평한 방향으로 이동시키는 수평이동기(121)와 수평이동기(121)를 통해 연소실(110)의 하부에 위치된 우드 펠렛(P)을 상방향으로 수직이동 시켜 연소실(110) 하부를 통해 연소실(110)의 내부로 투입하는 수직이동기(122)로 구성될 수 있다.

수평이동기(121)는 수평방향으로 긴 수평몸체(121a) 내부에 수평몸체(121a)의 길이를 따라 수평스크류(121b)가 설치될 수 있다. 수평스크류(121b)는 일측이 모터와 연결되어 수평모터(121c)가 회전하면 이에 따라 회전하면서 수평스크류(121b)의 날개와 수평몸체(121a) 사이의 공간을 통해 우드 펠렛(P)을 수평방향으로 이동시킨다. 물론, 수평이동기(121)는 수평스크류(121b) 이외에도 우드 펠렛(P)을 옮겨 수평방향으로 나를 수 있는 것이면 어떠한 형태이든 가능하다. 예를 들어 수평이동기(121)는 우드 펠렛(P)을 한 칸에 몇 개씩 수납할 수 있도록 분할된 복수 개의 칸막이가 형성되어 컨베이어밸트 형태의 위에 칸막이가 형성된 판을 올려 컨베이어밸트의 이동에 의해 회전 순환되면서 우드 펠렛(P)을 이동시키는 형태 등도 가능하다.

수직이동기(122)는 수평이동기(121)를 통해 이송되어온 우드 펠렛(P)을 연소실(110) 내부로 투입할 수 있도록 형성되는 것일 수 있다. 수평이동기(121)의 끝단은 수직이동기(122)의 측면 일측과 연통되어, 수평이동기(121)를 통해 연소실(110)의 하부에 도착한 우드 펠렛(P)이 수직이동기(122)를 통해 상방향으로 이동되어 연소실(110) 내부까지 투입된다.

수직이동기(122)는 우드 펠렛(P)을 수직이동시키기 위해 수직 방향으로 긴 수직몸체(122a)가 형성되고, 수직몸체(122a) 내부에 수직스크류(122b)가 설치된다. 수직스크류(122b)는 일측이 수직모터(122c)에 연결되어 모터(122c)의 회전에 의하여 회전되면서 수직스크류(122b)의 날개와 수직몸체(122a) 사이의 공간이 스크류 날개의 회전에 의해 상방향으로 이동되면서 우드 펠렛(P) 역시 상방향으로 이동된다. 수직이동기(122)의 상단 끝단은 연소실(110) 하단 일측과 연통되어 수직이동기(122)의 상단을 통해 배출된 우드 펠렛(P)은 연소실(110)의 하단에 투입된다. 이러한 방식을 통해 외부 연료호퍼(123)에 저장되어 있던 우드 펠렛(P)은 지속적으로 연소실(110) 내부로 투입될 수 있다.

연소실(110) 내부로 투입된 우드 펠렛(P)의 점화는 연소실(110)에 별도의 버너를 장착하여 자동으로 수행될 수 있으며, 연소실(110) 내부로 작업자가 직접 토치 등을 넣어 점화하는 방식으로 수행할 수도 있다. 연료의 점화를 위해서 연소실(110)에서 외부로 연통되는 소정의 개폐구(111)가 설치될 수 있다.

외부케이스(130)는 연소실(110)의 외부에 설치되며 연소실(110)과 이격되어 연소실(110)을 감싸는 형태이다. 외부케이스(130)는 도면과 같이 원통형 통체로서 외부케이스(130) 내부에 연소실(110)이 위치하게 된다. 외부케이스(130)는 보일러 장치의 최외곽을 구성하는 것으로서, 금속재 등으로 제조될 수 있다. 외부케이스(130)는 도 2 및 도 4와 같이, 내측 벽면에 단열층(131)이 형성되는 것이 바람직하다. 단열층(131)은 내화재나 단열재로 이루어지는 것이다. 단열층(131)은 외부케이스(130) 내부에 위치한 연소실(110)에서 우드 펠렛(P)이 연소되면서 발생하는 열이 외부 공기와 직접 접하지 못하게 하여 외부케이스(130) 내부의 열손실을 막아주기 위해 형성되는 것이다. 단열층(131)을 형성하는 재료로는 고열에서 연화되거나 용융되지 않는 내화재료인 실리콘, 알루미늄, 마그네슘, 지르코늄, 칼슘 등을 그 요소로 하여 녹는 점이 고온인 탄화물, 산화물, 규화물, 질화물 등일 수 있다. 구체적으로, 산화알루미늄, 산화크롬, 산화마그네슘, 돌로마이트 등이 사용될 수 있다. 이러한 재료로 만들어진 내화벽돌 등을 외부케이스(130) 내벽에 부착하여 단열층(131)을 형성할 수 있다. 또한, 단열층(131)에는 단열재를 사용할 수 있다. 구체적으로, 단열재는 열전도유율이 낮은 다공질 재료일 수 있으며, 석면, 규조토, 탄산마그네슘, 마그네시아, 규산칼슘, 펄라이트 등이 사용되어 1000℃ 이상 고온에서 견딜 수 있다.

송풍부재(140)는 연소실(110)의 외측 및 외부케이스(130)의 상부에 배치되며, 연소실(110)과 외부케이스(130) 사이의 공간에 공기를 불어넣는 역할을 하는 것이다. 송풍부재(140)는 에어컴프레셔 등으로 외부 공기를 흡입하여 연소실(110)과 외부케이스(130) 사이의 공간에 이 공기를 배출하여 불어넣는 것이 바람직하다. 물론, 송풍부재(140)는 팬의 형태로 외부 공기를 흡입하여 내부로 불어넣는 형태일 수도 있다. 도 2와 같이, 송풍부재(140)를 통해 배출된 공기는 망 또는 다공성 재질인 연소실(110)의 외벽을 통해 이동되어 연소실(110) 내부로 공급되어 연료의 연소를 원활히 하도록 한다.

또한, 도 2와 같이, 외부케이스(130)와 연소실(110) 사이에는 격벽(150)이 설치될 수 있다. 격벽(150)은 연소실(110)과 이격되어 연소실(110)을 감싸는 형태일 수 있다. 송풍부재(140)의 입구는 이 격벽(150) 일측에 통하도록 연결 설치될 수 있다. 격벽(150)은 연소실(110) 내부쪽으로 공기가 좀 더 원활하고 강하게 공급될 수 있도록 공간을 형성하여 줌으로써, 연소실(110) 내부의 연료가 원활히 연소되는데 도움을 줄 수 있다. 격벽(150)의 상단에는 보조유입부재(160)가 적어도 하나 이상 설치될 수 있다. 보조유입부재(160)는 도 2 및 도 4와 같이, 연소실(110)을 감싸고 있는 격벽(150)의 상단에 복수 개로 형성되는 것으로서, 연소실(110)에서 배출되는 데워진 공기가 보조유입부재(160)에 형성된 분사구(161)를 통해 연소실(110)에서 발생되는 화염으로 분사될 수 있다. 분사구(161)는 보조유입부재(160)에 하나 이상 형성되는 구멍으로서 분사구(161)를 통해 보조유입부재(160) 내부에서 외부로 공기가 배출되면서 연소실(110)에서 우드 펠렛(P)이 연소하면서 발생되는 화염쪽으로 공급되면서 연소를 원활히 할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.

또한, 분사구(161)는 보조유입부재(160)에 방사형으로 복수 개 형성되어 내부로 통과되는 공기를 일방향으로 회전시킬 수 있도록 하여 선회화염을 발생시킬 수 있다. 본 발명에서 선회화염이란 연소실에서 연료의 점화에 의하여 발생된 화염이 연소실 상단으로 상승되다가 보조유입부재(160)를 통과하면서 일방향으로 형성된 분사구(161)를 통해 회오리와 같은 형상으로 상승하는 화염 즉 불길을 의미한다. 이러한 선회화염은 후술할 상승관(171a)을 타고 수평관(171b)까지 상승할 수 있다. 그러므로, 보조유입부재(160)는 선회화염을 발생시켜 연료의 연소열을 최대한 끌어올려 난방 장치 내부의 연소 효율을 향상시키는데 도움을 줄 수 있다.

유체순환유닛(170)은 연소실(110) 및 외부케이스(130) 상부에 배치되는 것으로서, 연소실(110)에서 연료가 연소되면서 발생한 열에 의해 데워진 유체가 상승 및 하강하면서 이동할수 있도록 하여 유체를 순환시킬 수 있도록 하는 것이다.

유체순환유닛(170)은 공기순환부재(171)와 액체순환부재(172)로 구성될 수 있다. 공기순환부재(171)는 내부에 공기나 가스가 흐를 수 있도록 통로가 구비되고 이러한 통로는 하부에서 상부로 공기나 가스를 순환시키는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 공기순환부재(171)는 도 2와 같이, 상승관(171a)과, 수평관(171b)과, 하강관(171c)과, 배기구(171d)로 구성될 수 있다.

상승관(171a)은 연소실(110)의 상부와 연통되는 통형의 관으로서 장치 중심부에 배치될 수 있다. 상승관(171a)은 연소실(110)에서 연료가 연소되면서 발생한 열에 의해 데워진 공기가 상방향으로 올라가면 이렇게 상승하는 공기를 유도하여 이동할 수 있도록 하는 것이다. 상승관(171a)은 수직 방향으로 길게 형성되어 상승되는 뜨거운 공기를 상부로 이동시킨다. 수평관(171b)은 상승관(171a)의 상부에 연통되어 수평방향으로 뜨거운 공기를 이동시키는 것일 수 있다. 도 2를 참조하면, 수평관(171b)은 내부에 공간이 형성된 원통형 관으로 중심부에 배치된 상승관(171a)을 통해 이동된 뜨거운 공기가 장치 상단에서 수평방향으로 넓게 퍼질 수 있도록 유도하는 통로이다. 하강관(171c)은 수평관(171b)의 하부와 연통되도록 형성된 하나 이상의 관이다. 하강관(171c)은 수평관(171b)의 외곽 하단 일측에 연통되도록 형성된 복수 개의 관으로서 직경이 수평관(171b)이나 상승관(171a)보다 작은 얇은 관일 수 있다. 하강관(171c)은 수평관(171b)을 통해 수평방향으로 퍼져나간 뜨거운 공기를 하방향으로 이동하도록 유도하는 관이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 수평관(171b)은 얇은 원통형 관으로 복수 개가 원주를 따라 방사형으로 일정한 간격에 따라 배치되어 있을 수 있다. 수평관(171b) 내부에 있던 공기가 이처럼 복수 개의 하강관(171c)을 따라 하방향으로 이동하여 배기구(171d)를 통해 장치 외부로 배출된다. 배기구(171d)는 복수 개의 하강관(171c)들을 통해 빠져나온 공기가 원통형 공간에 모였다가, 원통형 공간에서 외부로 뚫려있는 구멍을 통해 외부로 배출될 수 있도록 형성된 것이다. 배기구(171d)를 통해 나간 데워진 공기는 폐열 회수 장비 혹은 열교환기 등으로 유입되어 재활용될 수 있다.

액체순환부재(172)는 내부에 물 등의 액체가 흐를 수 있는 통로로서, 공기순환부재(171)와 일부가 맞닿도록 하여 뜨거운 공기에 의해 내부의 액체가 데워지도록 하여 난방 효율을 향상시킬 수 있도록 한다. 액체순환부재(172)는 급수구(172a)와, 제1 이동관(172b)과, 제2 이동관(172c)와, 배수구(172d)를 포함하여 구성될 수 있다.

급수구(172a)는 일측이 외부와 연통되어 외부에서 공급되는 물 등의 액체를 내부로 유입하는 입구이다. 제1 이동관(172b)은 일측이 급수구(172a)에 연통되도록 형성되며, 급수구(172a)를 통해 유입된 물이 유도되어 이동되는 통로로서, 공기순환부재(171)와 일부가 맞닿도록 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로 제1 이동관(172b)은 내부로 유입된 물이 흐르는 통로로서 도 5와 같이, 공기순환부재(171)의 하강관(171c)을 감싸는 원통형 통로일 수 있다. 즉 제1 이동관(172b)은 직경이 큰 원통형 통로인데, 제1 이동관(172b)의 내측에 복수 개의 하광관들이 일정하게 배열되는 형태일 수 있다. 하강관(171c)들의 내부에는 연소실(110)에서 올라온 뜨거운 공기들이 흐르게 되므로, 하강관(171c)들과 접하고 있는 제1 이동관(172b) 내부의 물은 이런 뜨거운 공기에서 전달된 열에 의하여 데워지게 된다.

제2 이동관(172c)은 도 2와 같이, 수평관(171b)의 외측에서 수평관(171b)을 감싸도록 형성되는 원통형 통체일 수 있다. 수평관(171b)에도 뜨거운 공기가 흐르고 있기 때문에 수평관(171b)의 외측에서 수평관(171b)과 맞닿고 있는 제2 이동관(172c) 내부의 물 역시 수평관(171b) 내부의 공기에서 전달된 열에 의하여 데워지게 된다. 물은 제1 이동관(172b)에서 제2 이동관(172c)으로 이동할 때 연결관(172e)을 통과하게 된다. 연결관(172e)은 제1 이동관(172b)에서 제2 이동관(172c)을 연결하는 통로로서 복수 개가 설치될 수 있다. 제1 이동관(172b)에서 연결관(172e)을 통해 제2 이동관(172c)으로 이동된 물은 배수구(172d)를 통해 외부로 배출되게 된다. 이때 배수구(172d)로 배출되는 물은 제1 이동관(172b)에서 제1 이동관(172b)보다 상대적으로 상부에 위치한 제2 이동관(172c)으로 이동하여 나가야 하기 때문에 배수구(172d)는 장치 외부에 설치된 펌프(도면에 도시하지 않음) 등에 연결됨으로써 이동관 내부의 물은 이러한 외부의 힘에 의해 이동되거나 외부로 배출될 수 있다.

도 2를 참조하여 본 발명의 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치의 각 구성에 따른 동작관계를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 연료호퍼(123)에 저장되어 있던 연료 즉 우드 펠렛(P)이 하강하여 수평이동부로 투입된다. 투입된 연료는 수평스크류(121b)의 회전에 의하여 수평스크류(121b)와 몸체 사이의 공간을 통해 수평방향 이동되고, 수직이동부로 전달되어 다시 수직스크류의 회전에 의해 상방향 이송된다. 연료가 수직이동부의 몸체를 빠져나와 연소실(110) 내부로 투입되면 소정의 토치나 자동점화 장비를 이용하여 연료에 점화가 이루어진다. 연료가 연소되면서 발생한 열에 의하여 장치 내부의 공기가 가열되고, 가열된 공기는 상방향으로 상승한다. 연료의 점화를 실시하면서 송풍부재(140)를 통하여 연소실(110) 내부 방향으로 공기를 불어넣어 주면 연료의 연소 속도를 빠르게 할 수 있으며 연소를 원활히 하여 연소 효율을 향상시킬 수 있다. 송풍부재(140)로 지속적으로 공기를 불어넣을 수 있다. 송풍부재(140)는 물론 데워진 공기가 상승하는 속도를 향상시키는데 도움을 줄 수 있다. 데워진 공기는 보조유입부재(160)의 분사구(161) 혹은 연소실(110) 상부를 통하여 상승관(171a)으로 상승 이동하고, 상승관(171a)을 따라 이동하는 데워진 공기가 상승관(171a) 주위를 감싸고 있는 제1 이동관(172b) 내부의 물의 온도를 상승시킨다. 제1 이동관(172b)에는 급수구(172a)를 통하여 물이 공급된다. 데워진 공기는 상승관(171a)을 따라 이동하여 수평관(171b)까지 도달한 후 수평 이동하여 방사상으로 퍼지게 되고, 복수 개 형성된 하강관(171c)을 따라 하방향으로 이동하며 배기구(171d)를 통해 외부로 배출된다. 이때 배출된 뜨거운 공기는 별도로 마련된 폐열 회수 장치 등으로 재활용될 수 있다. 상승관(171a) 및 하강관(171c)에 의하여 데우워진 제1 이동관(172b) 내의 물은 연결관(172e)을 따라 제2 이동관(172c)으로 상승 이동하고 배수구(172d)를 통하여 외부로 배출될 수 있다. 난방은 이러한 뜨거운 공기와 이로 인하여 데워진 이동관 내의 물의 온도에 의하여 이루어지는 것이다. 또한, 도 2와 같이, 제1 이동관(172b)이 하강관(171c)들을 감싸고 있기 때문에 공기가 외부의 영향에 의하여 식는 것이 어려워지므로 난방 효율이 증가할 수 있다. 배수구(172d)를 통해 배출된 뜨거운 물은 다시 급수구(172b)를 통해 공급되거나, 온수를 이용하는 별도의 장치에 공급되어 재활용되는 것이 가능하다.

상기와 같은 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

100: 우드 펠렛 보일러 연소장치 110: 연소실
120: 연료투입부재 121: 수평이동기
121a: 수평몸체 121b: 수평스크류
121c: 수평모터 122: 수직이동기
122a: 수직몸체 122b: 수직스크류
122c: 수직모터 130: 외부케이스
131: 단열층 140: 송풍부재
150: 격벽 160: 보조유입부재
161: 분사구 170: 유체순환유닛
171: 공기순환부재 171a: 상승관
171b: 수평관 171c: 하강관
171d: 배기구 172: 액체순환부재
172a: 급수구 172b: 제1 이동관
172c: 제2 이동관 172d: 배수구
172e: 연결관 P : 우드 펠렛

Claims

외벽으로 둘러싸이고 중앙부 바닥이 요입 형성된 연소실;
상기 연소실의 하부와 연통되며, 상기 연소실의 하부로 연료를 투입하는 연료투입부재;
상기 연소실의 외부에서 상기 연소실을 감싸는 외부케이스;
상기 연소실의 외측 및 상기 외부케이스의 내측에 연결 형성되고, 상기 연소실과 상기 외부케이스 사이의 공간에 공기를 불어넣는 송풍부재; 및
상기 연소실 및 상기 외부케이스의 상부에 배치되며, 상기 연소실에서 연료가 연소되면서 데워진 유체가 상승 및 하강하여 이동하면서 순환할 수 있도록 하는 유체순환유닛;을 포함하는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치.
청구항 1에 있어서,
상기 유체순환유닛은,
내부에 공기나 가스가 흐를 수 있으며 하부에서 상부로 순환할 수 있도록 형성된 이동통로를 구비한 공기순환부재 및
내부에 물 등의 액체가 흐를 수 있으며 상기 공기순환부재와 일부가 맞닿도록 형성되는 이동통로를 구비한 액체순환부재로 이루어지는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치.
청구항 2에 있어서,
상기 공기순환부재는,
상기 연소실의 상부에 연통되어 상기 연소실에서 데워진 공기가 상방향으로 상승하도록 유도하는 상승관과,
상기 상승관을 따라 이동된 공기가 수평방향으로 이동하는 통로인 수평관과,
상기 수평관을 따라 이동된 공기가 하방향으로 하강하도록 유도하는 하강관 및
상기 하강관을 따라 이동된 공기가 외부로 배출되는 배기구로 구성되는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치.
청구항 2에 있어서,
상기 액체순환부재는,
외부에서 내부로 액체가 유입되는 급수구와,
상기 급수구를 통해 유입된 액체가 유도되어 이동되며, 상기 공기순환부재와 일부가 맞닿도록 형성된 이동관과,
상기 이동관을 따라 이동되는 물이 외부로 배출되는 배수구로 구성되는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치.
청구항 1에 있어서,
상기 외부케이스의 내측 벽면에는 데워진 내부 공기의 온도를 유지하기 위해 내화재 또는 단열재로 이루어진 단열층이 더 형성된 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연소실은, 상기 외벽이 망(網) 또는 다공성 벽체로 이루어진 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연소실과 상기 외부케이스 사이에는 상기 연소실과 이격되어 상기 연소실을 감싸는 형태의 격벽이 더 형성되며, 상기 송풍부재가 상기 격벽의 일측에 설치되어 상기 격벽 내부로 공기를 유입시키는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치.
청구항 7에 있어서,
상기 격벽 내부로 유입된 공기가 상부로 이동하여 상기 연소실 상부로 이동 할 수 있도록, 상기 연소실을 감싸고 있는 격벽의 상단에 설치되며, 상기 격벽과 연통되는 보조유입부재가 적어도 하나 이상 설치되는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치.
청구항 8에 있어서,
상기 보조유입부재의 일측에는 내부에서 이동되는 공기를 외부로 분사할 수 있도록 외부와 연통되는 분사구가 적어도 하나 이상 형성되는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연료투입부재는 외부에서 투입된 연료를 수평방향으로 이동시키도록 수평방향으로 긴 몸체 내부에 상기 연료를 수평방향으로 이동시키기 위한 수평스크류가 설치된 수평이동기를 포함하는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연료투입부재는 외부에서 투입된 연료를 수직방향으로 이동시키도록 수직방향으로 긴 몸체 내부에 상기 연료를 수직방향으로 이동시키기 위한 수직스크류가 설치된 수직이동기를 포함하는 하입식 우드 펠렛 보일러 연소장치.