KR20120139053A

KR20120139053A - 보일러

Info

Publication number: KR20120139053A
Application number: KR1020110058590A
Authority: KR
Inventors: 성문경; 이상수; 이희태
Original assignee: 성문경; 이상수; 이희태
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-12-27

Abstract

본 발명은 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료가 적재되어 적재된 상기 연료가 연소되면서 화기 및 열기를 공급하는 히터; 상기 히터의 내부에서 발생하는 연기를 상기 히터의 외부로 배출하는 연기배출기; 상기 연기배출기를 통해 내부의 연기를 배출하는 상기 히터의 상부에 설치되고, 물이 유입되거나 배출되는 유입관 및 배출관이 마련되어 상기 유입관으로 유입된 물이 내부에 저수되며, 저수된 물이 상기 히터에서 제공된 화기 및 열기에 의해 가열되는 가열탱크; 및 상기 가열탱크를 관통상태로 설치되어 상기 히터에서 발생하는 연기를 상기 연기배출기로 안내하며, 안내되는 상기 연기와 함께 배출되는 폐열을 회수하여 상기 가열탱크에 저수된 물을 가열하는 폐열회수관;을 포함한다. 본 발명에 의하면, 가열탱크에 저수된 물이 히터에서 제공된 화기 및 열기에 의해 가열되는 동시에 폐열회수관을 통해 배출되는 연기에 포함된 잠열에 의해 가열되므로 연기배출기로 배출되는 폐열을 회수할 수 있으며, 가열탱크가 히터의 상부에 설치되므로 히터의 측방에 제공되는 열기에 의해 난로와 같은 난방장치로 사용할 수 있다.

Description

보일러{BOILER}

본 발명은 보일러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저수된 물을 히터의 열기 및 화기로 가열하는 동시에 배출되는 연기에 포함된 폐열을 회수하여 가열할 수 있는 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 농가에서 하우스 재배를 할 경우 하우스 내부의 온도유지를 위해 난방을 하고 있음은 주지된 사실이다. 따라서, 하우스 내부의 온도유지를 위해 가스나 석탄 또는 석유 등과 같은 화석연료를 사용하는 보일러를 주로 사용하고 있다.

이와 같은 보일러로는 대한민국 등록특허 제 10-815487호에 개시된 석탄난로 및 이를 이용한 석탄보일러가 있다.

종래의 보일러는 도 1에 도시된 바와 같이 본체(1)의 내부에 마련되어 석탄이 연소되는 연소부(2)와, 연소부(2)에 공기 공급관(3a)을 통해 공기를 공급하는 블로워(3)와, 연소된 배기가스가 배출되는 연통(2a)과, 연소부에 투입된 연료가 얹혀지는 로스톨(4)과, 로스톨(4)을 간헐적으로 회전시키는 로스톨 회전수단(5)과, 연통(2a)과 공기공급관(3a)에 연결설치되는 폐열회수관(6)과, 본체(1)외측면에 설치되는 워터자켓(7)과, 워터자켓(7)에 물을 관류시키는 유입관(7a) 및 토출관(7b)과, 물을 강제로 순환시키는 순환펌프(8)로 구성된다.

이러한 종래기술은 연소부(2)에 투입된 연료가 로스톨(4)상에서 연소되면서 로스톨 회전수단(5)에 의해 간헐적으로 회전되어 재가 배출되며, 연료의 연소에 따른 화기 및 열기가 연소부(2)에서 연통(2a)을 향해 배출되면서 워터자켓(7)에 관류하는 물을 가열하는 구성이다.

그런데, 이와 같은 종래기술은 연료가 연소되는 연소실이 일정한 폭을 갖는 원기둥 형태로 형성되어 있어서 연소실에서 제공되는 화기 및 열기가 곧바로 수직이동하면서 연통(2a)으로 배출되어 손실되는 문제점이 있다.

또한, 물이 가열되는 워터자켓(7)이 본체(1)의 외측면을 둘러싸는 형태로 설치되므로 보일러의 기능만을 수행할 뿐 난로의 기능을 수행할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 연료의 연소에 따른 화기 및 열기로 물을 가열할 뿐만 아니라 연통으로 배출되는 폐열을 이용하여 물을 가열함으로써, 열효율이 극대화될 수 있는 보일러를 제공하기 위함이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보일러는 연료가 적재되어 적재된 상기 연료가 연소되면서 화기 및 열기를 공급하는 히터; 상기 히터의 내부에서 발생하는 연기를 상기 히터의 외부로 배출하는 연기배출기; 상기 연기배출기를 통해 내부의 연기를 배출하는 상기 히터의 상부에 설치되고, 물이 유입되거나 배출되는 유입관 및 배출관이 마련되어 상기 유입관으로 유입된 물이 내부에 저수되며, 저수된 물이 상기 히터에서 제공된 화기 및 열기에 의해 가열되는 가열탱크; 및 상기 가열탱크를 관통상태로 설치되어 상기 히터에서 발생하는 연기를 상기 연기배출기로 안내하며, 안내되는 상기 연기와 함께 배출되는 폐열을 회수하여 상기 가열탱크에 저수된 물을 가열하는 폐열회수관;을 포함한다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 보일러는 가열탱크에 저수된 물이 히터에서 제공된 화기 및 열기에 의해 가열되는 동시에 폐열회수관을 통해 배출되는 연기에 포함된 잠열에 의해 가열되므로 연기배출기로 배출되는 폐열을 회수함으로써 열효율을 극대화시킬 수 있으며, 가열탱크가 히터의 상부에 설치되므로 히터의 측방에 제공되는 열기에 의해 난로와 같은 난방장치로 사용할 수 있다.

도 1은 종래기술의 보일러를 나타내는 종단면도.
도 2는 본 발명에 따른 보일러를 나타내는 종단면도.
도 3은 본 발명의 보일러를 구성하는 연기배출기의 다른 형태를 나타내는 종단면도.
도 4는 본 발명의 보일러를 구성하는 온풍제공수단을 나타내는 종단면도.
도 5는 본 발명의 보일러를 구성하는 연통의 다른 형태를 나타내는 종단면도.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 구현예들에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 보일러는 도 2에 도시된 바와 같이 히터(100), 연기배출기(200), 가열탱크(300) 및 폐열회수관(400)을 포함하여 구성될 수 있다.

히터(100)는 연료가 투입되어 연소되면서 화기 및 열기를 공급하는 구성요소로써, 도 2에 도시된 바와 같이 연료받침대(110), 지연부재(120) 및 방열탱크(130)를 포함하여 구성된다.

연료받침대(110)는 연료가 후술되는 연료공급기(500)를 통해 투입되는 연료가 적재되어 하부로 공기가 유입되면서 연료가 연소되며, 연료의 연소에 따른 화기 및 열기를 상부로 공급하는 것으로, 예컨대 베이스판(111) 및 측벽(113)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 연료받침대(110)로 투입되는 연료는 폐목재나 톱밥과 같은 바이오매스를 고형화하여 형성된 펠릿이 사용되며, 이와 달리 석탄이나 장작과 같이 통상적으로 사용되는 연료부재가 투입되어 연소될 수 있다.

베이스판(111)은 투입된 연료가 적재되어 연소가 이루어지는 부재로써, 도 2에 도시된 바와 같이 적재된 연료에 공기를 공급하는 다공(111a)을 갖는 다공판으로 제작될 수 있으며, 도시된 바와 달리 금속프레임이 격자형태로 다공(111a)을 형성하는 그릴형태로 제작될 수도 있다.

측벽(113)은 베이스판(111)의 외측면을 차폐하여 베이스판(111)에서 발생하는 화기 및 열기를 상부로 안내하는 부재이며, 도 2에 도시된 바와 같이 베이스판(111)의 테두리에 일체적으로 결합되고, 상광하협의 형태로 형성되어 화기 및 열기를 상부로 확산시키면서 화기 및 열기가 하부로 배출되는 것을 억제한다.

이러한 측벽(113)은 도 2에 도시된 바와 같이 외주면에 베이스판(111)으로 연통되는 다수의 통기공(113a)이 관통형성되어 화기 및 열기를 통기공(113a)을 통해 출입시키면서 화기 및 열기의 배출을 지연시키는 동시에 연료를 완전연소시킨다.

여기서, 통기공(113a)은 도 2에 평단면도로 도시된 바와 같이 측벽(113)의 원주방향으로 기울어진 경사상태로 형성될 수 있다. 따라서, 화기 및 열기는 경사상태의 통기공(113a)을 출입하면서 측벽(113)의 원주방향으로 와류가 형성되어 배출시간이 지연됨은 물론 미연소된 연료를 완전연소시킨다.

한편, 베이스판(111)은 측벽(113)이 탈착가능하게 결합되어 측벽(113)의 분리를 통해 연소된 재를 배출할 수도 있으며, 전술한 바와 달리 측벽(113)이 없이 베이스판(111)으로만 구성될 수도 있다. 이러한 경우, 베이스판(111)은 후술되는 반사갓(121)이 직결된다.

다른 한편, 연료받침대(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 분산돌기(115)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

분산돌기(115)는 베이스판(111)으로 투입되는 연료를 분쇄된 상태로 베이스판(111)에 분산시키는 부재로써, 도 2에 도시된 바와 같이 베이스판(111)의 상부에 돌출상태로 마련되고, 후술되는 연료공급기(500)를 통해 투입되어 베이스판(111)으로 낙하하는 연료에 충돌하면서 연료를 분쇄시켜 분산시킨다.

이러한 분산돌기(115)는 도 2에 평면도로 도시된 바와 같이 베이스판(111)에 이격된 상태로 돌출되는 메쉬형태의 판으로 구성되어 연료공급기(500)로부터 낙하하는 연료를 분쇄시켜서 베이스판(111)에 분산시킨다.

지연부재(120)는 연료받침대(110)의 상부를 통기능하게 차폐하여 연료받침대(110)에서 발생하는 화기 및 열기를 배출하면서 배출시간을 지연시킴으로써 배출되어 손실되는 화기 및 열기를 최소화시키기 위한 부재이다. 이러한 지연부재(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 삿갓형태로 형성되어 상부에 배출공(121a)을 갖는 반사갓(121)으로 구성된다.

반사갓(121)은 연료받침대(110)를 구성하는 측벽(113)의 상단부에 일체적으로 결합되며, 상단부로 갈수록 내주면의 폭이 좁아지는 삿갓형태로 형성되어 베이스판(111)에서 발생하는 화기 및 열기를 도 2에 확대도시된 바와 같이 내주면에 반사시켜 와류시키면서 배출공(121a)을 통해 배출시킨다. 이러한 반사갓(121)은 측벽(113)의 상단부에 착탈가능하게 결합될 수 있으며, 이와 달리 용접에 의해 측벽(113)의 상단부에 일체적으로 고정될 수도 있다.

따라서, 베이스판(111)의 화기 및 열기는 도 3에 확대도시된 바와 같이 반사갓(121)의 내주면에 반사되면서 배출공(121a)으로 이동하므로 배출시간이 지연되어 반사갓(121)의 내측에서 화기 및 열기를 좀 더 발산하고 배출될 수 있으며, 와류를 형성하면서 이동하므로 미연소상태로 배출되는 연료를 완전연소시킴으로써 고온의 열기를 발산할 수 있다.

한편, 지연부재(120)는 전술한 반사갓(121)에 한정되지 않으며, 연료받침대(110)의 상부에서 화기 및 열기를 반사하면서 상부로 화기 및 열기를 배출하는 구조를 갖는 구조물이면 어떠한 것이든 만족한다.

방열탱크(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 연료받침대(110)와 지연부재(120)가 일체적으로 결합된 상태로 내장되어 연료받침대(110) 및 지연부재(120)의 외측에 방열공간(133)을 제공하는 구성요소로, 원통형이나 다각통형 등 다양한 형태로 제작될 수 있다.

여기서, 연료받침대(110)를 구성하는 측벽(113)은 방열탱크(130)의 내측면에 용접에 의해 고정된 상태로 방열탱크(130)에 내장될 수 있으며, 이와 달리 분리가능한 상태로 내장될 수도 있다.

이러한 방열탱크(130)는 도 4에 도시된 바와 같이 상부가 개구되어 반사갓(121)의 배출공(121a)을 통해 배출되는 화기 및 열기를 배출하며, 도 2에 도시된 바와 같이 덮개(131)가 마련되어 상부를 밀폐시켜 통상적인 난로형태로 형성될 수 있다.

덮개(131)는 도 2에 도시된 바와 같이 중앙에 돌출부(131a)가 형성되어 반사갓(121)의 배출공(121a)으로 배출되는 화기 및 열기를 화살표로 도시된 바와 같이 반사하여 화기 및 열기에 와류를 일으키며, 돌출부(131a)의 측방에 형성되는 연통공(131b)을 통해 화기 및 열기를 배출한다.

한편, 방열탱크(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 연료받침대(110)로 연료를 공급하는 전술한 연료공급기(500)가 일측에 설치되고, 연료받침대(110)의 베이스판(111)에서 연소된 연료의 재를 포집하여 배출하는 포집부(137)가 하부에 마련된다.

포집부(137)는 방열탱크(130)의 하단에 통형태로 설치되어 베이스판(111)의 다공(111a)을 통해 낙하하는 연료의 재를 포집하고, 방열탱크(130)로부터 분리되어 포집된 재를 제거한다.

또한, 방열탱크(130)는 베이스판(111)의 하부로 공기를 공급하면서 공급되는 공기의 공급량을 조절하는 공기공급수단(138)이 하부에 설치될 수 있으며, 베이스판(111)에 적재된 연료를 착화시키는 착화수단(139)이 마련될 수 있다.

착화수단(139)은 가스점화기나 스파크 점화기와 같이 통상적으로 사용되는 착화부재로 구성될 수 있으며, 방열탱크(130)의 하부에 슬라이딩 가능하게 설치되어 실린더와 같은 이동수단을 통해 베이스판(111)의 하부로 왕복이동할 수도 있다.

공기공급수단(138)은 베이스판(111)의 다공(111a)을 통해 측벽(113)의 내측으로 공기를 공급함으로써 연료를 완전연소시키기 위한 수단으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 송풍팬(138b)으로 구성되어 베이스판(111)에 공기를 강제로 공급할 수 있으며, 이와 달리 개폐에 의해 외부공기를 유입하는 공기조절창으로 구성될 수도 있다.

여기서, 송풍팬(138b)은 간헐적으로 작동하여 베이스판(111)에 공기를 간헐적으로 공급할 수 있다. 즉, 송풍팬(138b)은 베이스판(111)에 공기를 불연속적으로 공급함으로써, 베이스판(111)에 공급된 공기에 의해 연료가 연소될 수 있는 시간을 제공하여 연료의 연소효율을 향상시킨다. 예컨대 송풍팬(138b)은 10 내지 20초 동안 작동 후에 1분 30초 내지 2분 30초 동안 작동을 멈추고, 다시 10 내지 20초 동안 작동을 반복할 수 있다.

한편, 송풍팬(138b)은 도 2에 파선으로 도시된 바와 같이 공기공급관(138a)을 통해 후술되는 연료공급기(500)의 공급관(530)으로도 공기를 공급할 수 있다.

공기공급관(138a)은 도 2에 도시된 바와 같이 송풍팬(138b)의 공기를 공급관(530)을 통해 공급함으로써, 공급관(530)으로 투입되는 연료에 역풍을 제공하여 연료받침대(110)의 화기 및 열기가 공급관(530)으로 역류하는 것을 방지한다.

다른 한편, 방열탱크(130)는 내주면에 석면과 같은 미도시된 단열재가 마련되어 전술한 연료받침대(110) 및 지연부재(120)의 측방을 단열시킬 수도 있다.

연기배출기(200)는 히터(100)의 내부에서 발생하는 연기를 외부로 안내하여 배출하는 수단으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 히터(100)를 구성하는 방열탱크(130)의 상부에서 연기를 포집하는 포집후드(210)나 도 3에 도시된 바와 같이 방열탱크(130)에 직결되는 연통(250)으로 구성될 수 있다.

포집후드(210)는 도 2에 도시된 바와 같이 후술되는 가열탱크(300)의 상부에 설치되어 방열탱크(130)에서 배출되는 연기를 포집하며, 상부로 갈수록 내주면의 폭이 좁아지는 하광상협의 형태로 설치되는 후드본체(211)와, 후드본체(211)에 연결되어 연기를 외부로 배기하는 배기덕트(212)를 포함하여 구성된다.

후드본체(211)는 연기의 배출방향에 대치되는 형태로 설치되어 배기덕트(212)로 배출되는 연기를 우회시키는 우회날개(220)가 내주면에 복수로 설치되며, 배기덕트(212)로 연결되는 부위의 관경을 조절함으로써 배기덕트(212)로 배출되는 연기의 배출량을 조절하는 배출댐퍼(230)와 같은 관경조절부재가 설치된다.

또한, 후드본체(211)는 도 4에 도시된 바와 같이 지연판(240)이 설치되어 우회날개(220)의 구성을 대신할 수 있다. 지연판(240)은 설치리브(240a)에 의해 후드본체(211)의 내부에 설치되어 방열탱크(130)로부터 배출된 연기의 이동을 가로막으면서 연기의 배출시간을 지연시킨다.

물론, 후드본체(211)는 지연판(240) 및 우회날개(220) 모두가 설치되어 연기의 배출시간을 더욱 지연시킬 수도 있다.

따라서, 포집후드(210)는 배기덕트(212)로 배출되는 연기의 배출시간을 지연시킴으로써 연기에 포함된 폐열이 후드본체(211)의 내측에서 발산되도록 한다.

연통(250)은 도 3에 도시된 바와 같이 방열탱크(130)를 관통상태로 연결되어 방열공간(133)의 연기를 외부로 배출한다. 이러한 연통(250)은 도시된 바와 달리 방열탱크(130)를 관통하여 연료받침대(110) 또는 지연부재(120)에 직결될 수도 있다.

가열탱크(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 히터(100)를 구성하는 방열탱크(130)의 상부에 설치되어 물이 저수되며, 연료받침대(110)의 화기 및 열기에 의해 바닥면이 가열되면서 저수된 물을 가열하여 온수를 배출하는 것으로, 물이 유입되는 유입관(310)과 가열된 온수가 배출되는 배출관(320)이 일측에 형성된다.

이러한 가열탱크(300)는 도 2에 분해도로 도시된 바와 같이 방열탱크(130)의 상부에 삽입된 형태로 안착되면서 조립될 수 있으며, 포집후드(210)가 상부에 조립식으로 결합될 수 있다. 이와 달리 가열탱크(300)는 고정볼트와 같은 결합부재에 의해 방열탱크(130)에 일체적으로 결합될 수도 있다.

한편, 가열탱크(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 가열홈(330)이 마련될 수 있다. 가열홈(330)은 도 4에 도시된 바와 같이 가열탱크(300)의 바닥면에 홈형태로 형성되어 히터(100)에서 제공되는 화기 및 열기가 유입되는 가열공간을 제공한다. 따라서, 가열탱크(300)는 가열홈(330)에 의해 가열면적이 확장됨은 물론, 가열홈(330)에 유입된 열기 및 화기의 배출이 지연됨에 따라 저수된 물이 신속하게 가열될 수 있다.

폐열회수관(400)은 도 2에 도시된 바와 같이 가열탱크(300)를 관통상태로 적어도 하나가 설치되어 방열탱크(130)로부터 배출되는 연기를 전술한 연기배출기(200)로 안내하며, 안내되는 연기에 포함된 폐열을 회수한다.

여기서, 폐열회수관(400)은 연기배출기(200)가 전술한 포집후드(210)로 구성된 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 포집후드(210)와 방열탱크(130)의 연통공(131b)을 연통시키는 형태로 가열탱크(300)에 복수로 설치되어 연기를 포집후드(210)로 안내한다. 이때, 폐열회수관(400)은 방열탱크(130)로부터 연기와 함께 배출되는 연기의 잠열, 즉 폐열을 가열탱크(300)에 저수된 물에 전달한다.

따라서, 가열탱크(300)는 히터(100)에서 제공되는 화기 및 열기에 의해 바닥면이 가열되는 동시에, 폐열회수관(400)을 통해 배출되는 폐열이 전달되어 저수된 물이 가열되므로 열손실이 감소되어 빠른 시간에 고온의 온수를 제공할 수 있다.

한편, 폐열회수관(400)은 연기배출기(200)가 전술한 연통(250)으로 구성된 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 연통(250)과 연결되면서 가열탱크(300)에 관통될 수 있다. 이때, 폐열회수관(400)은 도 3에 도시된 바와 같이 연결관(410)이 마련되어 연결관(410)을 통해 연통(250)과 연결되며, 연통(250)으로 배출되는 연기를 상부로 안내하면서 연기에 포함된 잠열을 가열탱크(300)에 저수된 물에 전달한다.

여기서, 가열탱크(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 상부에 포집후드(210)가 설치되어 폐열회수관(400)으로 안내되는 연기가 배출될 수 있으며, 도시된 바와 달리 별개의 연결관(410) 및 연통(250)이 상부에 설치되어 폐열회수관(400)의 연기가 외부로 배출될 수 있다.

한편, 본 발명은 전술한 바와 같이 연료공급기(500)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 연료공급기(500)는 연료를 저장하고, 저장된 연료를 연료받침대(110)에 공급하는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 저장고(510) 및 공급관(530)으로 구성될 수 있다.

저장고(510)는 도 3에 도시된 바와 같이 공급관(530)과 연결되어 공급관(530)을 통해 연료를 연료받침대(110)에 공급한다.

공급관(530)은 미도시된 연료이송스크류가 내장되어 저장고(510)에서 공급된 연료를 연속적으로 공급하거나 연료공급을 중단할 수 있다.

다른 한편, 연료공급기(500)는 도 3에 도시된 바와 같이 블로워(550)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

블로워(550)는 공급관(530)에 역풍을 제공하여 연료받침대(110)에 연료와 함께 역풍을 공급하는 부재로, 공급관(530)을 통해 연료받침대(110)에 역풍을 공급함으로써 연료받침대(110)에서 발생한 화기 및 열기가 연료를 따라 공급관(530)으로 역류하는 것을 방지한다.

여기서, 연료공급기(500)에 블로워(550)가 설치된 경우, 전술한 공기공급관(138a)(도 2 참조)이 생략될 수 있다.

본 발명에 따른 난방장치는 도 4에 도시된 바와 같이 온풍제공수단(600)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

온풍제공수단(600)은 도 4에 도시된 바와 같이 방열탱크(130)에 마련되어 방열공간(133)의 화기 및 열기에 의해 공기를 가열하여 가열된 온풍을 제공하는 수단으로써, 예컨대 가열관(610) 및 온풍팬(630)을 포함하여 구성될 수 있다.

가열관(610)은 도 4에 도시된 바와 같이 방열탱크(130)를 관통상태로 설치되어 방열공간(133)의 화기 및 열기에 의해 가열된다. 이러한 가열관(610)은 도 4에 도시된 바와 같이 복수로 구성되어 방열공간(133)에 배치될 수 있으며, 도시된 바와 달리 지연부재(120)를 관통하면서 설치될 수도 있다.

온풍팬(630)은 도 4에 도시된 바와 같이 가열관(610)의 일측에 설치되어 구동모터의 회전에 의해 작동하면서 가열관(610)의 일측에 공기를 강제로 공급하여 가열관(610)의 타측으로 온풍을 배출시킨다.

즉, 상온의 외부공기는 온풍팬(630)에 의해 가열관(610)을 관류하면서 방열공간(133)의 화기 및 열기에 의해 가열된 상태로 배출된다.

상기와 같은 구성요소를 포함하는 본 발명에 따른 보일러의 작용을 설명한다.

히터(100)는 연료공급기(500)의 저장고(510)에 저장된 펠릿형태의 바이오매스 연료나 목재나 연탄과 같은 연료가 공급관(530)을 통해 투입되어 연료받침대(110)의 베이스판(111)에 적재된다. 이때, 연료는 공급관(530)에서 낙하하면서 분산돌기(115)에 충돌하여 분쇄된 상태로 베이스판(111)에 분산된다.

베이스판(111)은 분산된 상태로 적재된 연료가 방열탱크(130)의 하부에서 착화수단(139)에 의해 착화되어 연소된다. 이때, 베이스판(111)은 다공(111a)을 통해 유입되는 공기공급수단(138)의 공기를 통해 연료를 연소시키며, 공기공급수단(138)을 구성하는 송풍팬(138b)이공기를 간헐적으로 공급함으로써 연료를 완전연소시킨다.

측벽(113)은 베이스판(111)에서 발생하는 화기 및 열기를 상부로 확산시키며, 통기공(113a)을 통해 화기 및 열기를 출입시키면서 연료를 연소시킨다. 이때, 통기공(113a)은 베이스판(111)의 원주방향으로 경사상태로 형성되므로 화기 및 열기에 와류를 일으키면서 출입시킨다. 따라서, 화기 및 열기는 배출시간이 지연되면서 미연소상태로 배출되는 연료를 완전연소시킨다.

한편, 베이스판(111)에서 발생하는 화기 및 열기는 공급관(530)을 통해 연료와 함께 공급되는 블로워(550)의 역풍에 의해 공급관(530)을 따라 역류하지 않는다.

지연부재(120)는 화기 및 열기를 반사갓(121)의 내주면에 반사시켜서 화기 및 열기에 와류를 형성하면서 배출공(121a)으로 배출시켜서 방열탱크(130)의 방열공간(133)에 고온의 열기를 제공한다. 따라서, 화기 및 열기는 반사갓(121)에 의해 배출시간이 지연되고, 와류를 형성하여 미연소상태로 배출되는 연료를 완전연소시킨다. 특히, 연료가 장작과 같은 목재로 구성된 경우, 나무자체에 함유된 목초액이나 송진 등이 완전연소되므로 히터(100)의 내측면이나 연기배출기(200)의 내측면이 불완전연소된 잔여물에 의해 막히지 않는다.

방열탱크(130)는 방열공간(133)으로 이동한 화기 및 열기를 덮개(131)의 돌출부(131a)를 통해 측방으로 반사하여 화기 및 열기에 와류를 일으키면서 덮개(131)의 연통공(131b)을 통해 배출한다.

가열탱크(300)는 유입관(310)을 통해 물이 유입되어 저수되며, 방열탱크(130)에서 제공된 화기 및 열기에 의해 바닥면이 가열되면서 저수된 물이 가열되어 배출관(320)을 통해 온수가 배출된다.

이때, 폐열회수관(400)은 방열탱크(130)로부터 배출된 연기를 포집후드(210)로 안내하거나 연통(250)을 통해 외부로 안내하면서 연기와 함께 배출되는 폐열을 회수하여 가열탱크(300)의 물을 가열한다.

결론적으로, 가열탱크(300)에 저수된 물은 방열탱크(130)에서 제공되는 고온의 열기 및 폐열회수관(400)에서 제공되는 폐열에 의해 가열되므로 신속하게 고온으로 가열될 수 있다. 따라서, 방열탱크(130)에서 제공된 화기 및 열기는 열손실이 최소화되면서 가열탱크(300)에 저수된 물의 가열시간을 단축시킬 수 있으며, 이에 따라 연소되는 연료를 절감할 수 있다.

포집후드(210)는 폐열회수관(400)으로 배출된 연기를 후드본체(211)에 설치된 우회날개(220) 및 배출댐퍼(230)를 통해 연기의 배출을 지연시키거나, 지연판(240)을 통해 연기의 이동을 가로막으면서 배출시간을 지연시키면서 연기에 포함된 잠열을 회수하여 가열탱크(300)의 상부에 전달한다.

한편, 방열탱크(130)에 온풍제공수단(600)이 마련된 경우, 온풍팬(630)은 방열탱크(130)의 측방에서 가열관(610)에 외부공기를 강제로 공급한다. 공급된 외부공기는 가열관(610)을 따라 이동하면서 방열공간(133)의 화기 및 열기에 의해 가열되고, 가열관(610)의 타측을 통해 온풍으로 배출된다.

다른 한편, 전술한 연통(250)은 도 5에 도시된 바와 같이 방열탱크(130)를 관통하여 방열공간(133)을 지그재그형태로 경유하는 형태로 설치될 수 있다. 이 경우, 전술한 가열관(610)은 도 5에 도시된 바와 같이 지그재그형태의 연통(250)을 관통상태로 설치되어 방열공간(133)의 열기 및 화기와 연통(250)으로 배출되는 열기에 의해 가열된다. 따라서, 가열관(610)은 관류하는 공기가 더욱 효율적으로 가열될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 보일러는 가열탱크(300)에 저수된 물이 히터(100)에서 제공된 화기 및 열기에 의해 가열되는 동시에, 폐열회수관(400)을 통해 배출되는 연기에 포함된 잠열에 의해 가열되므로 연기배출기(200)로 배출되는 폐열을 회수할 수 있다.

또한, 히터(100)를 구성하는 연료받침대(110)에서 발생하는 화기 및 열기가 상부로 배출되면서 지연부재(120)에 의해 와류를 형성하여 배출시간이 지연되므로 화기 및 열기의 열손실이 감소될 수 있으며, 특히 미연소되어 배출되는 연료가 화기 및 열기와 함께 와류를 형성하면서 완전연소되므로 열효율이 더욱 증가된다.

또, 연료받침대(110)가 베이스판(111) 및 측벽(113)으로 구성되므로 베이스판(111)에서 발생한 화기 및 열기가 측벽(113)에 의해 베이스판(111)의 상부로 확산된 상태로 안내될 수 있다.

더욱이, 측벽(113)에 다수의 통기공(113a)이 형성되어 화기 및 열기가 출입하므로 화기 및 열기의 배출시간이 지연됨은 물론 미연소된 연료를 완전연소시킬 수 있다.

그리고, 지연부재(120)가 배출공(121a)이 마련된 반사갓(121)으로 구성되므로 화기 및 열기가 좁아지는 통로를 통해 반사되면서 배출공(121a)로 이동하므로 배출시간이 지연될 수 있다.

덧붙여, 연기배출기(200)가 포집후드(210)로 구성될 경우 연기를 방열탱크(130)의 상부에 포집시켜 배출하므로 연기에 포함된 잠열을 방열탱크(130)의 상부에서 회수할 수 있으며, 연기배출기(200)가 방열탱크(130)에 직결되는 연통(250)으로 구성될 경우 부피가 축소되므로 협소한 공간에 설치될 수 있다.

또한, 가열관(610) 및 온풍팬(630)으로 구성된 온풍제공수단(600)에 의해 외부공기가 가열되어 온풍이 제공되므로 실내를 온풍을 통해 난방시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

100 : 히터 110 : 연료받침대
111 : 베이스판 111a : 다공
113 : 측벽 113a : 통기공
115 : 분산돌기 120 : 지연부재
121 : 반사갓 121a : 배출공
130 : 방열탱크 131 : 덮개
131a : 돌출부 131b : 연통공
133 : 방열공간 137 : 포집부
138 : 공기공급수단 138a : 공기공급관
139 : 착화수단 200 : 연기배출기
210 : 포집후드 211 : 후드본체
212 : 배기덕트 220 : 우회날개
230 : 배출댐퍼 250 : 연통
300 : 가열탱크 400 : 폐열회수관
410 : 연결관 500 : 연료공급기
510 : 저장고 530 : 공급관
550 : 블로워 600 : 온풍제공수단
610 : 가열관 630 : 온풍팬

Claims

연료가 적재되어 적재된 상기 연료가 연소되면서 화기 및 열기를 공급하는 히터;
상기 히터의 내부에서 발생하는 연기를 상기 히터의 외부로 배출하는 연기배출기;
상기 연기배출기를 통해 내부의 연기를 배출하는 상기 히터의 상부에 설치되고, 물이 유입되거나 배출되는 유입관 및 배출관이 마련되어 상기 유입관으로 유입된 물이 내부에 저수되며, 저수된 물이 상기 히터에서 제공된 화기 및 열기에 의해 가열되는 가열탱크; 및
상기 가열탱크를 관통상태로 설치되어 상기 히터에서 발생하는 연기를 상기 연기배출기로 안내하며, 안내되는 상기 연기와 함께 배출되는 폐열을 회수하여 상기 가열탱크에 저수된 물을 가열하는 폐열회수관;을 포함하는 보일러.
제 1 항에 있어서, 상기 히터는,
연료가 적재되어 상기 연료가 연소됨에 따라 상부로 화기 및 열기를 공급하고, 상기 연료의 연소에 필요한 공기가 하부로 유입되는 연료받침대;
상기 연료받침대의 상부를 통기가능하게 차폐하여 상기 연료받침대에서 발생하는 화기 및 열기를 상기 연료받침대의 상부로 배출하고, 상기 연료받침대의 상부로 이동하는 화기 및 열기를 반사하여 화기 및 열기를 와류시키면서 상기 연료받침대의 상부로 배출되는 화기 및 열기의 배출시간을 지연시키는 지연부재; 및
상기 지연부재 및 상기 연료받침대가 내장되고, 상기 지연부재 및 상기 연료받침대의 측방 및 상방에 상기 연료받침대에서 발생하는 화기 및 열기가 방열되는 방열공간을 제공하는 방열탱크;를 포함하는 보일러.
제 2 항에 있어서, 상기 연료받침대는,
상기 연료가 투입되어 적재되고, 적재된 상기 연료에 공기를 공급하는 다공이 형성된 베이스판; 및
상기 베이스판의 외측면을 차폐하는 측벽;을 포함하는 보일러.
제 3 항에 있어서, 상기 측벽은,
외주면에 상기 베이스판으로 연통되는 다수의 통기공이 관통형성되어 상기 통기공을 통해 상기 베이스판에서 발생한 화기 및 열기를 출입시키는 것을 특징으로 하는 보일러.
제 2 항에 있어서, 상기 지연부재는,
상기 연료받침대의 상단부에 일체적으로 결합되고, 상부에 배출공이 마련되며, 상기 연료받침대의 화기 및 열기를 반사하면서 상기 배출공을 통해 화기 및 열기를 배출하는 반사갓;인 것을 특징으로 하는 보일러.
제 1 항에 있어서, 상기 연기배출기는,
상기 히터의 내부에서 발생되는 연기를 상기 히터의 상부에서 포집하여 상기 히터의 외부로 배출하는 포집후드 또는 상기 히터의 내부에 직결되는 연통 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 보일러.
제 1 항에 있어서,
상기 히터의 화기 및 열기에 의해 공기를 가열하여 가열된 공기를 제공하는 온풍제공수단;을 더 포함하며,
상기 온풍제공수단은,
상기 히터에 관통상태로 설치되어 상기 히터의 화기 및 열기에 의해 가열되는 가열관; 및
상기 가열관의 일측에 공기를 강제로 공급하여 상기 가열관의 타측으로 온풍을 배출시키는 온풍팬;을 포함하는 펠릿을 연료로 하는 난방장치.