KR20130052235A

KR20130052235A - 상하연소 방식의 화목보일러

Info

Publication number: KR20130052235A
Application number: KR1020110117582A
Authority: KR
Inventors: 문진석
Original assignee: 문진석
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-05-22
Also published as: KR101324474B1

Abstract

본 발명은 급탕조(15)와 난방수관(16)을 지니고, 화목을 주로 연소하는 보일러에 있어서: 상기 화목을 수용하는 상부실(21)과 하방 연소를 위한 하부실(22)이 배연실(23)에 연통되는 본체(10); 상기 상부실(21)의 도어(11) 상에 팬모터(31)를 구비하고, 팬모터(31)의 작동에 연동되는 급기판(32)을 구비하는 급기수단; 및 상기 배연실(23) 상에 설치되어 분진과 수분을 여과하는 배플판(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 화목의 연소 특성에 맞도록 연소 상태를 조절하면서 완전 연소를 구현하여 열효율은 물론 폭발에 대비한 안전성과 청결성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

Description

상하연소 방식의 화목보일러{Firewood boiler of upward and downward firing construction}

본 발명은 상하연소 방식의 화목보일러에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 화목의 연소 특성에 맞도록 연소 상태를 조절하면서 완전 연소를 구현하여 열효율은 물론 폭발에 대비한 안전성과 청결성을 향상할 수 있는 상하연소 방식의 화목보일러에 관한 것이다.

종래의 화목보일러는 장작을 넣고 국부적인 난방을 하거나 온수를 제공하는 용도로서 보편적으로 장작이 다 탈 때까지 별다른 불조절이 없는 방식을 채용하므로 장작 사용에 따른 불편과 오염은 물론 열효율 저하로 인하여 전면적인 난방 및 온수용으로 활용도가 낮다. 향후 벽지의 농가에서 고급주택에 이르기까지 화목보일러의 수요를 감안하면 효율성 향상을 위한 기술적 보완이 시급하다. 이와 관련되는 선행특허로서 한국 등록특허공보 제1057398호의 "기능성 화목 보일러", 한국 등록특허공보 제0983237호의 "화목 보일러" 등이 알려져 있다.

한국 등록특허공보 제1057398호는 연소실과 물저장부와 열교환부와 배기관으로 구성된 목재보일러에 있어서, 개폐도어와, 연소실로 형성된 보일러 하우징과; 상기 보일러 하우징의 내부에 물이 채워져 있으며, 연소열로 가열되는 물탱크와; 상기 보일러 하우징의 연소실에 연계되어 연소가스를 배출시 열교환이 이루어지도록 코일모양으로 배열된 배기관과; 상기 배기관의 내부에 화덕부를 구성하여 열배출을 최대한 지연시키도록 다공판인 원판을 적층하여 구성하고, 순환펌프, 온도감지센서, 자동압력배출밸브를 구성하고, 배기관의 외부면에는 온수용 열교환인 파이프를 감아서 밀착한 구성을 제안한다.

한국 등록특허공보 제0983237호는 하우징, 화로, 화로 개폐문, 연도, 순환펌프를 포함하는 화목 보일러로서, 상기 화로 개폐문의 하부에 설치되어 상기 화로와 연통되는 공기 유입덕트, 상기 공기 유입 덕트의 일측에 배치되어 상기 수실 내의 수온 변화에 따라 덕트를 개폐하는 덕트 자동 개폐 장치, 상기 덕트 자동 개폐 장치와 연결되고 상기 수실 내의 수온을 측정하는 제1 온도 스위치, 그리고 상기 순환펌프와 연결되어 상기 수실 내의 수온을 측정하여 온도의 변화에 따라 상기 순환펌프를 구동시키거나 구동을 멈추도록 하는 제2 온도 스위치를 포함하는 구성을 제안한다.

전자는 일반 목재 및 폐목재을 사용할 수 있고, 검댕이, 연기, 목초액 등의 오염물질의 발생을 최소화시킨 효과를 기대하고, 후자는 필요시에만 외부 공기가 자연 유입되도록 하여 단시간에 완전 연소되는 것을 방지하여 연료 소비의 절감 효과를 기대한다. 그러나 상기한 선행특허와 같은 방식으로 완전 연소를 기대하기 곤란하여 열효율 향상에 한계성을 보이고, 난방과 급탕 용도로 사용시 급격한 부하변동에 따른 대응이 미흡하고 분진폭발 등의 위험성이 크다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 화목의 연소 특성에 맞도록 연소 상태를 조절하면서 완전 연소를 구현하여 열효율은 물론 폭발에 대비한 안전성과 청결성을 향상할 수 있는 상하연소 방식의 화목보일러를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 급탕조와 난방수관을 지니고, 화목을 주로 연소하는 보일러에 있어서: 상기 화목을 수용하는 상부실과 하방 연소를 위한 하부실이 배연실에 연통되는 본체; 상기 상부실의 도어 상에 팬모터를 구비하고, 팬모터의 작동에 연동되는 급기판을 구비하는 급기수단; 및 상기 배연실 상에 설치되어 분진과 수분을 여과하는 배플판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 본체의 상부실은 후면의 통기구 및 저면의 통기구를 통하여 15~25% : 75~85%의 유로단면적을 유지하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 본체의 하부실은 연소를 촉진하기 위한 보조급기구와 내부 상태의 확인을 위한 감시창을 도어 상에 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 급기수단은 팬모터와 급기판의 하류에 상시 급기되는 양을 변동하기 위한 급기조절기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 배플판은 수직면에 통공을 지닌 배기판, 배기판에 경사지게 연장되는 배수판, 배수판의 측면에 수직으로 연장되는 날개판을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 본체는 급탕 또는 급수온도를 설정치 범위로 유지하도록 팬모터를 단속하면서 팬모터의 정지된 직후 설정된 시간 내에 재점화를 방지하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 화목의 연소 특성에 맞도록 연소 상태를 조절하면서 완전 연소를 구현하여 열효율은 물론 폭발에 대비한 안전성과 청결성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 화목보일러의 외관을 나타내는 사시도
도 2는 본 발명에 따른 화목보일러의 내부 구성을 나타내는 단면도
도 3은 본 발명에 따른 화목보일러의 배플판을 나타내는 사시도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 화목보일러는 본 출원인에 의한 2010. 12. 20.자 출원된 선행특허(번호: 제2010-130596호)를 참조할 수 있음을 밝혀둔다.

본 발명은 급탕조(15)와 난방수관(16)을 지니고, 화목을 주로 연소하는 보일러에 관련된다. 화목보일러의 본체(10)의 외면에 급탕조(15)를 구성하고, 본체(10)의 내부에 코일형태의 난방수관(16)을 구성한다. 물론 급탕조(15)에 냉수관, 온수관, 보충수관이 연결되고, 난방수관(16)의 양단에 출수관과 입수관이 연결된다. 급탕조(15)는 온수용이고 난방수관(16)은 난방용이지만 반드시 이에 국한되지 않는다. 화목보일러의 연소 대상(연료)은 주로 땔감용 화목이지만 일반 잡목이나 기타 가연성 쓰레기 등을 포함할 수도 있다.

본 발명에 따른 본체(10)는 상기 화목을 수용하는 상부실(21)과 하방 연소를 위한 하부실(22)이 배연실(23)에 연통되는 구조이다. 상부실(21)의 후면에는 통기구(35)가 설치되고, 저면에는 화목을 지지하는 통기구(36)가 설치된다. 상부실(21)의 하부에 위치하는 하부실(22)은 상부실(21)의 후방에서 합류되고 상측으로 배연실(23) 및 연도(26)와 연통된다. 물론 상부실(21), 하부실(22), 배연실(23)은 공히 급탕조(15)에 의하여 감싸지고, 급탕조(15)의 외면에는 열손실과 화상 방지를 위한 단열재를 구비한다. 상부실(21), 하부실(22), 배연실(23)은 각각의 도어(11)(12)(13)에 의하여 개폐된다.

이때, 상기 본체(10)의 상부실(21)은 후면의 통기구(35) 및 저면의 통기구(36)를 통하여 15~25% : 75~85%의 유로단면적을 유지하는 것이 좋다. 이와 같이 하면 연소 초기에 땔감이 저면의 통기구(36)를 막아 대략 80% 내외의 유로가 후면의 통기구(35)로 개방되지만, 정상적인 연소 상태에 이르면 반대로 저면의 통기구(36)에 의한 유로가 대략 80% 정도 개방된다. 이는 화목이 상향 연소와 하향 연소를 동시에 진행하면서 완전 연소를 이루는 최적의 조건이다. 만일 통기구(35)(36)의 유로가 상기 적절한 범위를 벗어나면 연소 대상에 따라서 완전 연소가 곤란하거나 열효율이 급격하게 낮아진다. 화목의 상향 연소에만 의존하는 종래의 화목보일러의 경우 상하 방향에서 불균일한 가열에 의하여 급탕조(15)의 온도가 성층화되므로 열효율이 낮고 분진 발생의 증가와 내구성의 저하가 우려된다.

한편, 상기 본체(10)의 하부실(22)은 연소를 촉진하기 위한 보조급기구(33)와 내부 상태의 확인을 위한 감시창을 도어(12) 상에 구비하는 것도 가능하다. 보조급기구(33)는 팬모터(31)의 유로에 별도의 관(도시 생략)을 연결하여 급기하는 것으로서 연료가 과다하게 투입되거나 연소 조건이 불량할 때 저면의 통기구(36)를 통하여 공기를 부가적으로 공급한다. 감시창은 하부실(22)에 재가 축적되는 양을 외부에서 육안으로 관찰하기 위한 용도이다. 하부실(22)에 축적되는 재를 수시로 제거하여 유로를 확보하는 것이 필요하다.

또, 본 발명에 따르면 상기 상부실(21)의 도어(11) 상에 팬모터(31)를 구비하고, 팬모터(31)의 작동에 연동되는 급기판(32)을 구비하는 급기수단을 채용하는 구조이다. 도어(11)에 유로를 형성하고 팬모터(31)와 급기판(32)을 설치하는 것으로서 전술한 본 출원인의 선행특허를 참조할 수 있다. 급기판(32)은 팬모터(31)가 가동되면 공기압으로 유로를 개방하고 팬모터(31)가 정지하면 자중으로 유로를 폐쇄하는 방식이다. 이러한 방식은 연소 조절이 느린 화목 연료의 특성을 감안할 때 열효율과 안전성을 향상하는 것은 물론 분진이 많은 화목보일러내에서 작동 신뢰성을 유지하는 중요한 요소이다.

이때, 상기 급기수단은 팬모터(31)와 급기판(32)의 하류에 상시 급기되는 양을 변동하기 위한 급기조절기(60)를 구비하는 것이 좋다. 급기조절기(60)는 다수의 통공(62) 상으로 조절축(66)을 개재하여 회전 가능하게 설치되는 차단판(64)에 의하여 상시 급기량을 변동하는 구조를 택한다. 이는 팬모터(31)가 정지하여 급기판(32)이 닫힌 경우에도 일정량의 급기를 제공하여 연료에서 목초액이 발생하지 않도록 한다. 화목의 연소중에 발생되는 목초액은 내부에 집적되어 오염물질을 생성하고 부식을 촉진하기 때문이다. 급기조절기(60)에 의한 급기량은 연료의 종류와 양에 따라서 조절한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 배연실(23) 상에 설치되어 분진과 수분을 여과하는 배플판(40)을 포함한다. 배플판(40)은 배연실(23)의 하류단에서 연도(26)의 하방향 유로에 설치되어 연소된 가스가 분진과 수분을 포함한 상태로 직접 연도(26)로 배출되는 것을 방지한다.

이때, 상기 배플판(40)은 수직면에 통공을 지닌 배기판(41), 배기판(41)에 경사지게 연장되는 배수판(42), 배수판(42)의 측면에 수직으로 연장되는 날개판(43)을 구비한다. 배기판(41)은 배연실(23)의 유로 단면적과 유사한 크기이고 다수의 통기공을 구비한다. 배수판(42)은 수분의 유동이 원활하도록 경사지게 설치되며 파형 단면의 구조로 할 수도 있다. 날개판(43)은 배연실(23)의 벽면과 일정한 틈새를 유지하도록 연장된다. 이에 따라, 통기구(35)(36)를 통하여 배출되는 연소 가스가 배기판(41)을 지나 날개판(43)의 틈새를 통과하면서 분진이 흡착되고 청정한 가스만 연도(26)로 배출된다. 연도(26)에서 냉각되어 낙하되는 수분은 배수판(42)으로 내려와서 외부의 배수관(48)으로 배출된다. 물론 배플판(40)은 보일러의 용량, 연료의 종류 등에 따라 배기판(41), 배수판(42), 날개판(43)의 치수를 다르게 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 본체(10)는 급탕 또는 급수온도를 설정치 범위로 유지하도록 팬모터(31)를 단속하면서 팬모터(31)의 정지된 직후 설정된 시간 내에 재점화를 방지하는 제어기(50)를 구비하는 것이 좋다. 제어기(50)는 제1온도스위치(52), 제2온도스위치(54), 타이머(56)를 구비하며, 본체(10) 상에 설치되거나 별도의 리모컨을 사용할 수도 있다. 제어기(50)의 일예로서, 제1온도스위치(52)는 팬모터(31)의 작동개시 온도를 설정하고, 제2온도스위치(54)는 팬모터(31)의 작동정지 온도를 설정하고, 타이머(56)는 재점화 대기시간을 설정한다.

이외에도 제어기(50)는 보일러온도, 실내온도, 온도설정, 시간설정을 표시하기 위한 스크린을 구비하고, 설정된 시간에 따라 제어하는 시간제어, 설정된 온도에 따라 제어하는 온도제어, 장시간 외출시 기본온도를 유지하는 외출제어 등의 기능을 수행한다.

작동의 일예에 있어서, 급탕수 또는 난방수가 제2온도스위치(54)의 설정 온도인 80℃에 이르면 팬모터(31)를 정지하고, 제1온도스위치(52)의 설정 온도인 77℃에 이르면 팬모터(31)를 다시 작동하며, 팬모터(31)가 작동을 정지한 후에는 5분 동안 재점화를 차단하여 분진 폭발을 방지한다. 만일 급작스런 급탕이나 난방 부하가 발생하여 수온이 급격하게 하강하더라도 균일하게 가열된 상태이고 상하 연소에 의하여 열효율이 높으므로 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 그리고 동절기에 난방수 온도가 5℃ 이하로 되면 순환펌프를 3분 가동 27분 정지로 반복한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 본체 11, 12, 13: 도어
15: 급탕조 16: 난방수관
21: 상부실 22: 하부실
23: 배연실 31: 팬모터
32: 급기판 33: 보조급기구
35, 36: 통기구 40: 배플판
41: 배기판 42: 배수판
50: 제어기 52, 54: 온도스위치
56: 타이머 60: 급기조절기

Claims

급탕조(15)와 난방수관(16)을 지니고, 화목을 주로 연소하는 보일러에 있어서:
상기 화목을 수용하는 상부실(21)과 하방 연소를 위한 하부실(22)이 배연실(23)에 연통되는 본체(10);
상기 상부실(21)의 도어(11) 상에 팬모터(31)를 구비하고, 팬모터(31)의 작동에 연동되는 급기판(32)을 구비하는 급기수단; 및
상기 배연실(23) 상에 설치되어 분진과 수분을 여과하는 배플판(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상하연소 방식의 화목보일러.
제1항에 있어서,
상기 본체(10)의 상부실(21)은 후면의 통기구(35) 및 저면의 통기구(36)를 통하여 15~25% : 75~85%의 유로단면적을 유지하는 것을 특징으로 하는 상하연소 방식의 화목보일러.
제1항에 있어서,
상기 본체(10)의 하부실(22)은 연소를 촉진하기 위한 보조급기구(33)와 내부 상태의 확인을 위한 감시창을 도어(12) 상에 구비하는 것을 특징으로 하는 상하연소 방식의 화목보일러.
제1항에 있어서,
상기 급기수단은 팬모터(31)와 급기판(32)의 하류에 상시 급기되는 양을 변동하기 위한 급기조절기(60)를 구비하는 것을 특징으로 하는 상하연소 방식의 화목보일러.
제1항에 있어서,
상기 배플판(40)은 수직면에 통공을 지닌 배기판(41), 배기판(41)에 경사지게 연장되는 배수판(42), 배수판(42)의 측면에 수직으로 연장되는 날개판(43)을 구비하는 것을 특징으로 하는 상하연소 방식의 화목보일러.
제1항에 있어서,
상기 본체(10)는 급탕 또는 급수온도를 설정치 범위로 유지하도록 팬모터(31)를 단속하면서 팬모터(31)의 정지된 직후 설정된 시간 내에 재점화를 방지하는 제어기(50)를 구비하는 것을 특징으로 하는 상하연소 방식의 화목보일러.