KR20130089010A - 펠릿보일러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펠릿을 연소시켜 발생되는 열에너지를 이용하여 용수를 가열하는 펠릿보일러에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 펠릿의 연소에 의해 발생되는 열에너지가 복수개의 열교환기를 순차적으로 경유하도록 하여 난방수 및 온수 공급을 위한 용수에 전열효과가 극대화될 수 있도록 하고, 연소실 내부 바닥면에 쌓이는 연소재를 효과적으로 배출시켜 연소효율을 높일 수 있도록 한 펠릿보일러에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은 펠릿을 연소시켜 발생된 열에너지를 이용하여 용수를 가열하는 펠릿보일러에 있어서, 상기 펠릿보일러는 이웃하여 연결 설치되는 복수개의 열교환기로 구성되며; 상기 열교환기는 펠릿의 연소에 의해 발생된 열에너지가 공급되는 하부연소실 및 상부연소실과, 상기 하부연소실과 상기 상부연소실 사이에 형성되고 내부에 용수가 공급되는 워터재킷과, 상기 워터재킷을 가로질러 상기 하부연소실과 상기 상부연소실을 연결하여 열에너지가 이동하도록 하는 다수개의 열교환파이프를 포함하며; 상기 하부연소실 내부 바닥면 일측에는 연소재 배출공이 형성되고, 모터와 연결구동되어 상기 하부연소실 바닥면 중앙을 중심으로 회전하면서 상기 하부연소실 바닥면에 쌓이는 연소재를 상기 배출공으로 쓸어내리는 회전배출수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

펠릿보일러{Pellet boiler}

본 발명은 펠릿을 연소시켜 발생되는 열에너지를 이용하여 용수를 가열하는 펠릿보일러에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 펠릿의 연소에 의해 발생되는 열에너지가 복수개의 열교환기를 순차적으로 경유하도록 하여 난방수 및 온수 공급을 위한 용수에 전열효과가 극대화될 수 있도록 하고, 연소실 내부 바닥면에 쌓이는 연소재를 효과적으로 배출시켜 연소효율을 높일 수 있도록 한 펠릿보일러에 관한 것이다.

일반적으로, 펠릿보일러는 산림에서 생산된 목재나 제재소에서 나오는 부산물을 톱밥으로 분쇄한 후 고온, 고압으로 압축하여 일정한 크기로 생산된 펠릿(pellet)을 연료로 사용한다.

이와 같은 펠릿을 연소시켜 발생하는 열에너지를 이용하여 용수를 가열하는 펠릿 보일러의 종래기술로는 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0133799호(2011.12.14)의 "고체 연료용 보일러"(이하 '인용발명 1' 이라 한다.)가 개시된 바 있다.

인용발명 1은 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 고체연료가 투입되는 연료 공급부(110)와, 연료 공급부(110)에 고압의 산소를 공급하는 공기 하우스(120)와, 공기 하우스(120)에 내장되며, 연료 공급부(110)에 의해 투입된 고체연료를 연소시키는 연소실(140)과, 연소실(140)의 내부에 구비되어 고체연료의 연소 효율을 극대화시키고, 슬러지를 용이하게 배출시키는 이송 스크류(132)와, 공기 하우스(120)에 구비되며 연소실(140)에 설치되어 고체연료를 연소시키는 점화노즐(150)을 포함하는 연소장치(100)가 마련된다.

그리고, 상기 연소실(140)의 내부에 구비되며 다수의 에어홀(182)이 형성되어 점화노즐(150)에 의해 점화된 고압의 산소가 공급되어 에어홀(182)을 통해 고체연료를 연소시키는 연소패널(180), 상기 연소장치(100)와 일체로 형성되며, 내부 공간부를 분할격벽(216)에 의해 분할 구성하여 이 공간부에 다수의 열교환 파이프(220)가 구성되고, 분할격벽(216)의 외측으로 형성되어 열교환 파이프(220)의 양측 단부가 연결되며 상기 연소실(140)의 일측단부가 연통되어 연소열을 열교환 파이프(220)로 순환시키는 순환부(218)가 형성된 보일러실(200)을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

한편, 펠릿 보일러의 다른 종래기술로는 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0003144호(2011.01.11)의 "보일러"(이하 '인용발명 2' 이라 한다.)가 개시된 바 있다.

인용발명 2는 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 연료 연소시 화염이 나선방향으로 이동하도록 유도함으로써 난방효율이 높은 보일러에 관한 것으로, 연료를 연소하여 연소가스를 발생시키는 버너(150)와, 상기 버너(150)의 상측에 마련되며 연소가스에 의해 난방용수가 가열될 수 있도록 난방용수가 열교환이 이루어지며, 상기 연소가스가 상측으로 이동 가능하게 상하면을 관통하는 연통홀(161)이 형성되어 있는 열교환부(160)와, 상기 연통홀(161)에 설치되어 상기 연통홀(161)을 통과하는 연소가스의 통과시간을 증가시키기 위한 체류연장수단을 구비한다. 이와 같은 보일러는 열교환부(160) 내에서 연소가스의 체류시간을 극대화함으로써 난방효율을 높이고, 연료비 소모를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

그러나, 인용발명 1과 인용발명 2와 같은 기존에 알려진 펠릿 등과 같은 고체연료를 사용하는 보일러는 연소시 발생되는 열에너지를 연소실 내부에서 장기 체류시키는데 한계가 있었고, 열에너지를 용수 등에 전열하는 전열면적이 적어 효과적인 열교환을 수행할 수 없었으며, 그로 인해 에너지 낭비도 심하여 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안이 절실히 요망되었던 것이다.

한편, 종래의 펠릿보일러는 연소실 내부 바닥면에 쌓이는 연소재(ash)를 외부로 배출시키기 위해 연소실 바닥면을 하향 경사진 호퍼 형태로 형성하고, 이 호퍼의 하부에 연소재 배출 스크루를 횡방향으로 설치하여 연소 재를 배출시키고 있다.

그러나, 이와 같은 스크루를 이용하여 연소재를 외부로 배출할 시에는 배출 스크루 측으로 낙하하거나 쌓이는 연소재는 배출 스크루를 회전시켜 외부로 원활하게 배출시킬 수 있으나, 하향 경사진 연소실 내부 바닥면에 장기간 누적되는 연소 재를 제거하기 위해서는 주기적으로 펠릿 보일러 하부를 분해하여 청소를 해야하는 번거로움이 있었다.

대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0133799호(2011.12.14) "고체 연료용 보일러" 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0003144호(2011.01.11)의 "보일러"

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 펠릿보일러의 버너를 통해 발생되는 열에너지를 복수개의 열교환기를 순차적으로 경유토록 하여 전열효과를 극대화할 수 있는 새로운 형태의 펠릿보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 버너에서 발생된 열에너지가 복수개의 열교환기를 상하로 지그재그로 이동하면서 워터재킷 내부의 용수를 가열할 수 있도록 한 펠릿보일러를 제공코자한다.

그리고, 본 발명은 연소실 내부 바닥면에 모터와 연결구동되는 회전배출수단을 설치하여 연소실 내부 바닥면에 쌓이는 연소재를 배출공으로 쓸어내려서 배출할 수 있도록 하는 펠릿보일러를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 펠릿을 연소시켜 발생된 열에너지를 이용하여 용수를 가열하는 펠릿보일러에 있어서, 상기 펠릿보일러는 이웃하여 연결 설치되는 복수개의 열교환기로 구성되며; 상기 열교환기는 펠릿의 연소에 의해 발생된 열에너지가 공급되는 하부연소실 및 상부연소실과, 상기 하부연소실과 상기 상부연소실 사이에 형성되고 내부에 용수가 공급되는 워터재킷과, 상기 워터재킷을 가로질러 상기 하부연소실과 상기 상부연소실을 연결하여 열에너지가 이동하도록 하는 다수개의 열교환파이프를 포함하며; 상기 하부연소실 내부 바닥면 일측에는 연소재 배출공이 형성되고, 모터와 연결구동되어 상기 하부연소실 바닥면 중앙을 중심으로 회전하면서 상기 하부연소실 바닥면에 쌓이는 연소재를 상기 배출공으로 쓸어내리는 회전배출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿보일러를 과제 해결 수단으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 이웃하여 설치되는 열교환기의 상부연소실을 상호 연결하여 열에너지가 이동하도록 하는 연결닥트와; 상기 이웃하여 설치되는 열교환기의 워터재킷을 상호 연결하여 용수가 이동하도록 하는 용수공급관과; 상기 열교환기의 열에너지를 배기하기 위한 배기관에 설치되는 배기용 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿보일러를 과제 해결 수단으로 한다.

이와 같은 본 발명에 있어서, 상기 회전배출수단은 상기 하부연소실의 바닥면 중심부를 관통하여 설치되고 모터의 구동축과 연결되어 회전하는 종동축과; 상기 종동축 상에 방사상으로 결합되고 하단이 상기 하부연소실의 바닥면과 맞닿는 하나 이상의 회전날개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펠릿보일러를 과제 해결 수단으로 한다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 열교환기가 2개 이상 설치될 경우 2번째 이상의 열교환기 상부연소실에는 하나 이상의 유도격판이 설치된 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러를 과제 해결 수단으로 한다.

그리고, 본 발명에 있어서; 상기 배기관은 최종 설치되는 열교환기의 열에너지 이동 방향에 따라 상부연소실 또는 하부연소실에 선택적으로 설치될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 펠릿보일러를 과제 해결 수단으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 펠릿보일러에 의하면, 펠릿을 버너로 연소시켜 얻어지는 열에너지를 복수개의 열교환기를 상하 지그재그로 통과할 수 있도록 하여 체류시간을 길게 하여 열교환 효율 극대화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 열교환기를 구성하는 하부연소실과 상부연소실 및 워터재킷을 가로질러 설치되는 다수개의 열교환파이프 내부로 열에너지가 통과되도록 하여 전열면적의 극대화로 열교환 효율을 향상시킬 수 있고, 그로 인해 에너지 절감에도 크게 일조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 펠릿보일러는 연소실 내부 바닥면에 모터와 연결구동되는 회전배출수단을 설치하여 연소실 내부 바닥면에 쌓이는 연소재를 배출공으로 쓸어내리면서 배출할 수 있도록 함으로써, 연소실 내부 바닥면을 전체적으로 청결하게 유지할 수 있은 효과가 있다.

도 1은 종래의 고체연료용 보일러의 일 실시예를 보인 측면도.
도 2는 종래의 고체연료용 보일러의 연소장치를 보인 단면 구성도.
도 3, 도 4는 종래의 다른 일 실시예에 따른 보일러를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 펠릿보일러의 바람직한 일 실시예를 보인 단면 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 펠릿보일러의 바람직한 일 실시예를 보인 횡단면 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 펠릿보일러의 회전배출수단을 설명하기 위한 횡단면 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 펠릿보일러의 바람직한 일 실시예를 보인 측단면도.
도 9는 본 발명에 따른 펠릿보일러의 다른 실시예를 보인 단면 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 펠릿보일러의 다른 실시예를 보인 횡단면 구성도.
도 11은 본 발명에 따른 펠릿보일러의 또 다른 실시예를 보인 단면 구성도.
도 12는 본 발명에 따른 펠릿보일러의 또 다른 실시예를 보인 횡단면 구성도.

본 발명의 펠릿보일러의 기술적 사상에 대한 구체적인 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 것인 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

참고로, 제 1, 제 2, A, B 등과 같은 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있으며, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중 어느 하나의 항목을 포함함을 의미한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기에 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 동일한 용어들은 관련 기술이 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펠릿보일러를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하며, 상세한 설명에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 명칭 또는 동일한 부호를 병기한다.

한편, 각 도면 및 상세한 설명에서 일반적인 펠릿보일러로부터 해당 분야의 종사자들이 용이하게 인지할 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략화 하거나 생략하였다.

특히, 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

그리고, 도면의 도시에 있어서 요소들 간의 크기 비율이 다소 상이하게 표현되거나 서로 결합되는 부품들 간의 크기가 상이하게 표현된 부분도 있으나, 이와 같은 도면상에 나타나는 표현의 차이는 해당 분야의 종사자들이 용이하게 이해가능한 부분들이므로 별도의 설명을 생략한다.

본 발명에서 제공하는 펠릿보일러는 버너에서 펠릿을 연소시켜 얻어지는 열에너지가 복수개의 열교환기를 순차적으로 경유하면서 용수와 열교환이 이루어질 수 있도록 하여 열교환 효율을 극대화시킨 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기는 워터재킷을 가로지르는 다수개의 열교환파이프를 통과하는 열에너지가 워터재킷에 공급된 용수와 열교환이 이루어진 후 상부의 연결닥트를 통해 이웃하여 설치되는 열교환기 내부로 유입된 후 다수개의 열교환파이프를 통해 하강하면서 워터재킷의 용수와 재차 열교환이 이루어진 후 배기관을 통해 배기되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 열교환기는 복수개 설치토록 하되, 2개 이상을 설치할 경우 열에너지가 열교환기 내부에 보다 장시간 체류하면서 열교환이 이루어질 수 있도록 열교환기 상부에는 열에너지를 상하로 승강 유도할 수 있는 유도격판을 추가로 설치할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 펠릿보일러의 바람직한 실시예를 첨부도면과 함께 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 펠릿보일러의 바람직한 일 실시예를 보인 단면 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 펠릿보일러의 바람직한 일 실시예를 보인 횡단면 구성도이며, 도 7은 본 발명에 따른 펠릿보일러의 회전배출수단을 설명하기 위한 횡단면 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 펠릿보일러의 바람직한 일 실시예를 보인 측단면도를 보인 것이다.

본 발명의 펠릿보일러(1)는 열교환기(2a~2d)를 복수개로 설치, 작동토록 한 것을 특징으로 한다. 여기서 복수개의 열교환기(2a~2d)를 구분하기 위해 제1~4 열교환기(2a~2d) 등으로 명명하여 설명하기로 한다.

제1 열교환기(2a)는 펠릿의 연소에 의해 발생된 열에너지가 공급되는 제1 하부연소실(4a) 및 제1 상부연소실(7a)이 구비되고, 상기 제1 하부연소실(4a)에는 펠릿을 연료로 사용하는 버너(3)가 설치된다.

그리고, 제1 하부연소실(4a)과 상기 제1 상부연소실(7a) 사이에 형성되고 내부에 용수가 공급되는 제1 워터재킷(5a)이 구비되고, 상기 제1 워터재킷(5a)을 가로질러 상기 제1 하부연소실(4a)과 상기 상부연소실(7a)을 연결하여 열에너지가 이동하도록 하는 다수개의 열교환파이프(6)가 구비된다.

또한, 상기 제1 하부연소실(4a) 내부 바닥면 일측에는 연소재 배출공(40)이 형성되고, 구동벨트(22)에 의해 제1 열교환기(2a)의 외부에 설치되는 모터(20)와 연결구동되어 상기 제1 하부연소실(4a) 바닥면 중앙을 중심으로 회전하면서 상기 제1 하부연소실(4a) 바닥면에 쌓이는 연소재를 상기 배출공(40)으로 쓸어내리는 제1 회전배출수단(30a)이 구비된다.

상기 제1 회전배출수단(30a)은 상기 제1 하부연소실(4a)의 바닥면 중심부를 관통하여 설치되고 모터(20)의 구동축(21)과 연결되어 회전하는 종동축(31)과, 상기 종동축(31) 상에 방사상으로 결합되고 하단이 상기 제1 하부연소실(4a)의 바닥면과 맞닿는 하나 이상의 회전날개(32)로 이루어진다.

상기 제1 워터재킷(5a)은 그 외형은 개략 원통형, 사각형, 다각형 등 다양한 형상으로 제작이 가능하며 연소시 발생된 열에너지가 상승할 수 있는 다수개의 열교환파이프(6)를 통해 열에너지가 제1 워터재킷(5a) 상부에 형성되는 제1 상부연소실(7a)로 이동할 수 있도록 한다.

한편, 이웃하여 설치되는 제2 열교환기(2b)는 제1 열교환기(2a)의 제1 상부연소실(7a) 상부에 형성되는 제1 연결닥트(8a)를 통해 제2 열교환기(2b) 상부에 형성된 제2 상부연소실(7b)로 열에너지가 이동되도록 한다.

상기 제2 열교환기(2b)에도 역시 용수가 가열될 수 있도록 제2 워터재킷(5b)이 형성되고, 상기 제2 워터재킷(5b)에도 상하 방향으로 다수개의 열교환파이프(6)가 설치되어 제2 상부연소실(7b)로 이동한 열에너지가 상부에서 하부의 제2 하부연소실(4b)로 이동할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 제2 열교환기(2b)의 상부에 형성되는 제2 상부연소실(7b)에 유도격판(16)을 설치하여 제2 열교환기(2b) 내부에서 상기 유도격판(16)에 의해 열에너지가 하부로 유도되어 상하 지그재그로 열에너지가 이동하면서 제1 워터재킷(5a)과 제2 워터재킷(5b) 내부의 용수에 전열을 행하여 가열할 수 있도록 한다.

그리고, 제2 상부연소실(7b) 일측으로는 연소된 열에너지가 배출될 수 있도록 배기관(9)이 형성되고, 상기 배기관(9)에는 원활한 배기를 위해 배기용 팬(10)을 선택적으로 설치할 수 있는 것이다.

상기 제1 및 제2 워터재킷(5a,5b)에는 용수가 공급될 수 있도록 제1 워터재킷(5a) 일측에는 용수유입관(17)이 배관 형성되고, 제1 및 제2 워터재킷(5a,5b)은 상호 제1 용수공급관(11a)으로 연통되도록 하여 열에너지에 의해 가열된 용수가 제2 워터재킷(5b) 일측에 형성되는 용수배출관(12)으로 배출될 수 있도록 한다.

한편, 상기 제2 하부연소실(4b) 내부 바닥면 일측에는 연소재 배출공(40)이 형성된다. 그리고, 구동벨트(22)에 의해 모터(20)와 연결구동되어 상기 제2 하부연소실(4b) 바닥면 중앙을 중심으로 회전하면서 상기 제2 하부연소실(4b) 바닥면에 쌓이는 연소재를 상기 배출공(40)으로 쓸어내리는 제2 회전배출수단(30b)이 구비된다.

상기 제2 회전배출수단(30b)은 상기 제2 하부연소실(4b)의 바닥면 중심부를 관통하여 설치되고 모터(20)의 구동축(21)과 연결되어 회전하는 종동축(31)과, 상기 종동축(31) 상에 방사상으로 결합되고 하단이 상기 제2 하부연소실(4b)의 바닥면과 맞닿는 하나 이상의 회전날개(32)로 이루어진다.

한편, 상기한 제1 및 제2 하부연소실(4a,4b)의 내부 바닥면에 형성되는 연소재 배출공(40)은 바닥면의 중심부에서 방사상으로 직사각 형태로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 배출공(40)의 하방에는 바닥면의 중심부에서 방사상으로 하향 경사지게 형성되는 연소재 배출호퍼(41)를 구비할 수 있다.

상기 배출호퍼(41)의 전방에는 커버(42)를 설치하여 펠릿보일러(1)의 가동시 제1 및 제2 하부연소실(4a,4b)에 공급되는 열에너지가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있도록 하고, 연소재 배출시에는 커버(42)를 개방하여 재수거함(18)으로 연소재가 낙하될 수 있도록 구성할 수 있다.

한편, 도 9는 본 발명에 따른 펠릿보일러의 다른 실시예를 보인 단면 구성도이고, 도 10은 본 발명에 따른 펠릿보일러의 다른 실시예를 보인 횡단면 구성도이다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 펠릿 보일러(1)를 구성하는 열교환기를 제1 내지 제3 열교환기(2a~2c)로 3개를 병렬로 설치한 경우를 보인 것이다.

제1 내지 제3 열교환기(2a~2c)로 3개의 열교환기를 구비한 펠릿 보일러(1)는 전기한 바와 같이 제1 및 제2 열교환기(2a,2b)로 이루어진 펠릿 보일러(1)와 비교할 시에 제3 열교환기(2c)를 추가로 증설하여 제1 및 제2 열교환기(2a,2b)의 연결 구성과 동일하게 연결 설치한다는 점과, 상기 제2 및 제3 열교환기(2b,2c)의 상부에 형성되는 제2 및 제3 상부연소실(7b,7c)에 유도격판(16)을 하나 이상 설치하여 제2 및 제3 열교환기(2b,2c) 내부에서 상기 유도격판(16)에 의해 열에너지가 하부로 유도되어 상하 지그재그로 열원이 이동하면서 제1 내지 제3 워터재킷(5a~5c) 내부의 용수에 전열을 행하여 가열할 수 있도록 한다.

이때 배기관(9)은 제3 열교환기(2c)의 제3 상부연소실(7c)과 연통되도록 설치한다.

상기 제2 및 제3 열교환기(2b,2c)의 제2 및 제3 상부연소실(7b,7c)에 설치되는 유도격판(16)의 개수에 따라 열에너지가 상하로 승강 이동하는 횟수 역시 가변될 수 있으며, 이러한 열에너지가 승강하는 방향에 따라 배기관(9)의 위치 역시 제3 열교환기(2c)의 상부 또는 하부로 선택 설치될 수 있는 것이다.

한편, 도 11은 본 발명에 따른 펠릿 보일러의 또 다른 실시예를 보인 단면 구성도이고, 도 12는 본 발명에 따른 펠릿 보일러의 또 다른 실시예를 보인 횡단면 구성도이다.

이는 본 발명의 펠릿 보일러(1)를 구성하는 열교환기를 제1 내지 제4 열교환기(2a~2d)로 4개를 병렬로 설치한 경우를 보인 것이다.

4개의 제1 내지 제4 열교환기(2a~2d)를 갖는 펠릿 보일러(1) 역시 제2 내지 제4 열교환기(2b~2d)의 상부에 형성된 제2 내지 제4 상부연소실(7b~7d)에는 열에너지를 하부로 이동시킬 수 있도록 유도격판(16)이 하나 이상 형성된다.

상기 유도격판(16)이 없을 경우에는 열에너지가 제1 열교환기(2a)의 제1 상부연소실(7a)에서 제2 내지 제4 열교환기(2b~2d)의 상부로 형성된 제2 내지 제4 상부연소실(7b~7d)에서 제1 내지 제3 연결닥트(8a~8c)를 통해 바로 배기관(9)을 통해 배기가 이루어지게 되어 본 발명에서 득하고자 하는 열에너지의 연소실 장기 체류 및 전열효과의 극대화라는 소망하는 목적을 달성할 수가 없게 된다.

예시한 본 발명의 다양한 실시예에서는 펠릿 보일러(1)를 구성하는 열교환기의 개수를 2개 내지 4개를 설치한 경우를 예시하고 있으나, 이는 펠릿 보일러(1)가 설치되는 공간이나 용량 등을 감안하여 열교환기의 개수는 증설할 수 있는 것이다.

여기서, 본 발명의 펠릿 보일러(1)를 구성하는 열교환기를 제1 내지 제3 열교환기(2a~2c)로 3개를 병렬로 설치하거나, 제1 내지 제4 열교환기(2a~2d)로 4개를 병렬로 설치할 경우 제3 열교환기(2c)와 제4 열교환기(2d)에도 상기 제3 및 제4 하부연소실(4c,4d) 내부 바닥면 일측에는 연소재 배출공(40)이 각각 형성된다.

그리고, 구동벨트(22)에 의해 모터(20)와 연결구동되어 상기 제3 및 제4 하부연소실(4c,4d) 바닥면 중앙을 중심으로 각각 회전하면서 상기 제3 및 제4 하부연소실(4c,4d) 바닥면에 쌓이는 연소재를 상기 각 배출공(40)으로 쓸어내리는 제3 및 제4 회전배출수단(30c,30d)이 각각 구비된다.

상기 제3 및 제4 회전배출수단(30c,30d)은 상기 제3 및 제4 하부연소실(4c,4d)의 바닥면 중심부를 관통하여 각각 설치되고 모터(20)의 구동축(21)과 각각 연결되어 회전하는 종동축(31)과, 상기 각 종동축(31) 상에 방사상으로 결합되고 하단이 상기 제3 및 제4 하부연소실(4c,4d)의 바닥면과 각각 맞닿는 하나 이상의 회전날개(32)로 이루어진다.

또한, 상기한 제3 및 제4 하부연소실(4c,4d)의 내부 바닥면에 형성되는 각 연소재 배출공(40)은 바닥면의 중심부에서 방사상으로 직사각 형태로 형성되고, 상기 각 배출공(40)의 하방에는 바닥면의 중심부에서 방사상으로 하향 경사지게 형성되는 연소재 배출호퍼(41)를 각각 구비할 수 있다.

그리고, 상기 각 배출호퍼(41)의 전방에는 커버(42)를 각각 설치하여 펠릿보일러(1)의 가동시 제3 및 제4 하부연소실(4c,4d)에 공급되는 열에너지가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있도록 하고, 연소재 배출시에는 커버(42)를 각각 개방하여 재수거함(18)으로 연소재가 낙하될 수 있도록 구성할 수 있는 것이다.

한편, 제1 내지 제4 회전배출수단(30a~30d)을 회전시키는 모터(20)는 펠릿보일러(1)에 하나 이상 설치하여 각 회전배출수단(30a~30d)을 개별적으로 회전시킬 수 있는 것이며, 하나의 모터로 각 회전배출수단(30a~30d)을 동시에 회전시킬 수 있도록 구성할 수도 있는 것이다.

또 한편, 상기 제1 내지 제4 회전배출수단(30a~30d)은 모터(20)의 작동에 의해 간헐 회전동작할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 그리고, 간헐 회전동작 시간은 펠릿의 투입량 또는 연소시간 등에 따라 선택적으로 조절할 수 있는 것이다.

상기 모터(20)의 구동축(21)과 상기 각 회전배출수단(30a~30d)의 종동축(31)을 연결하는 구동벨트(22)는 구동축(21)과 종동축(31) 상에 각각 설치되는 풀리(부호생략)에 걸림되는 것으로, 이와 같은 동력전달수단은 다양하게 변형실시될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 일반적인 것이므로 생략하기로 한다.

상기와 같이 실시될 수 있는 본 발명의 펠릿 보일러(1)는 펠릿을 버너(3)로 연소시켜 발생된 열에너지를 복수개의 열교환기를 상하 지그재그로 이동하면서 워터재킷 내부에 공급된 용수를 가열하여 온수 및 난방수를 공급받을 수 있는 것으로서, 이의 작용 등을 이하에 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 2개의 열교환기(2a,2b)로 이루어진 펠릿 보일러(1)의 경우부터 살펴 보기로 한다.

제1 및 제2 열교환기(2a,2b)를 구성하는 제1 및 제2 워터재킷(5a,5b)에 용수유입관(17)을 통해 용수를 공급하고, 버너(3)에 펠릿을 공급하여 펠릿을 연소시키면, 펠릿 연소시 발생된 열에너지가 제1 열교환기(2a)의 제1 하부연소실(4a)에서 제1 워터재킷(5a) 하부를 가열하면서 상기 제1 워터재킷(5a)을 가로질러 상하 방향으로 다수개 형성된 열교환파이프(6)를 통해 제1 상부연소실(7a)로 상승하게 된다.

이때, 다수의 열교환파이프(6)를 통해 제1 워터재킷(5a) 내부의 용수와 충분한 전열면적을 갖고 열교환이 이루어지게 되어 용수의 가열이 효율적으로 이루어지며, 제1 상부연소실(7a)로 상승한 열에너지는 제1 연결닥트(8a)를 통해 제2 열교환기(2b)를 구성하는 제2 상부연소실(7b)로 이동을 하게 된다.

제2 상부연소실(7b)로 이동한 열에너지는 제2 워터재킷(5b)의 상부를 가열함과 동시에 열교환파이프(6)를 통해 제2 하부연소실(4b)로 이동을 하게 되며, 이때 제2 워터재킷(5b) 내부의 용수도 충분한 전열면적과 전열시간을 갖고 전열을 행하여 용수를 가열한 후 배기용 팬(10)에 의해 배기관(9)을 통해 외부로 배기가 이루어지게 된다.

한편, 상기 열교환기를 2개 이상 설치한 경우 2번째 이상의 열교환기 상부에는 유도격판(16)이 설치되어 있으므로, 이러한 경우에는 제1 열교환기(2a)의 제1 상부연소실(7a)을 통과한 열에너지가 제2 열교환기(2b)의 제2 상부연소실(7b)로 이동하여 유도격판(16)에 의해 제2 워터재킷(5b)에 형성된 열교환파이프(6)를 통해 하강하여 제2 하부연소실(4b)로 이동한다.

그리고, 열에너지는 다시 열교환파이프(6)를 통해 상승하여 제2 상부연소실(7b)로 이동하여 전열을 행한 후 제2 연결닥트(8b)를 통해 제3 열교환기(2c)의 제3 상부연소실(7c)로 이동하여 유도격판(16)에 의해 제3 워터재킷(5c)에 형성된 열교환파이프(6)를 통해 하강하여 제3 하부연소실(4c)로 이동한 후 다시 열교환파이프(6)를 통해 상승하여 제3 상부연소실(7c)로 이동하여 전열을 행한 후 배기용 팬(10)에 의해 배기관(9)을 통해 배기된다.

한편, 열교환기를 4개를 설치한 경우에는 열에너지가 제4 열교환기(2d)와 연결된 제3 연결닥트(8c)를 통해 제4 열교환기(2d)의 제4 상부연소실(7d)로 이동하여 유도격판(16)에 의해 제4 워터재킷(5d)에 형성된 열교환파이프(6)를 통해 하강하여 제4 하부연소실(4d)로 이동한 후 다시 열교환파이프(6)를 통해 상승하여 제4 상부연소실(7d)로 이동하여 전열을 행한 후 배기용 팬(10)에 의해 배기관(9)을 통해 배기되는 것이다.

이러한 펠릿 연소과정에서 발생된 열에너지의 이동과정은 결국 복수개로 이루어진 열교환기에 설치된 워터재킷을 상하 방향으로 지그재그로 이동하면서 체류시간을 길게 갖고 용수를 가열하게 되고, 워터재킷의 상하면은 물론 워터재킷에 상하 방향으로 형성된 다수개의 열교환파이프를 통해 전열면적이 극대화되면서 전열효과를 보다 극대화 할 수 있는 것이다.

여기서, 펠릿의 연소과정에서 발생되어 제1 내지 제4 하부연소실(4a~4d)의 내부 바닥면에 쌓이는 연소재는 모터(20)에 의해 간헐 회전동작하는 제1 내지 제4 회전배출수단(30a~30d)의 각 회전날개(32)에 의해 배출공(40)으로 각각 쓸려 내려져서 배출호퍼(41)를 통해 외부로 배출된다.

이와 같이 하단이 제1 내지 제4 하부연소실(4a~4d)의 내부 바닥면과 각각 맞닿는 각 회전날개(32)에 의해 연소재가 깨끗하게 제거됨으로써, 제1 내지 제4 하부연소실(4a~4d)의 내부 바닥면이 보다 청결하게 유지될 수 있게 되는 것이다.

그리고, 연소실 내부 바닥면에 쌓이는 연소재를 효과적으로 배출시킴으로써 연소효율을 높일 수 있게 되는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1:펠릿 보일러, 2a~2d:제1~제4 열교환기, 3:버너, 4a~4d:제1~제4 하부연소실
5a~5d:제1~제4 워터재킷, 6:열교환파이프, 7a~7d:제1~제4 상부연소실
8a~8c:제1~제3 연결닥트, 9:배기관, 10: 배기용 팬
11a~11c:제1~제3 용수공급관, 12:용수배출관, 16:유도격판, 17:용수유입관
20:모터, 21:구동축, 22:구동벨트
30a~30d:제1~제4 회전배출수단, 31:종동축, 32:회전날개
40:배출공, 41:배출호퍼, 42:커버

Claims (5)

1. 펠릿을 연소시켜 발생된 열에너지를 이용하여 용수를 가열하는 펠릿보일러에 있어서,
   상기 펠릿보일러는 이웃하여 연결 설치되는 복수개의 열교환기로 구성되며;
   상기 열교환기는 펠릿의 연소에 의해 발생된 열에너지가 공급되는 하부연소실 및 상부연소실과,
   상기 하부연소실과 상기 상부연소실 사이에 형성되고 내부에 용수가 공급되는 워터재킷과,
   상기 워터재킷을 가로질러 상기 하부연소실과 상기 상부연소실을 연결하여 열에너지가 이동하도록 하는 다수개의 열교환파이프를 포함하며;
   상기 하부연소실 내부 바닥면 일측에는 연소재 배출공이 형성되고, 모터와 연결구동되어 상기 하부연소실 바닥면 중앙을 중심으로 회전하면서 상기 하부연소실 바닥면에 쌓이는 연소재를 상기 배출공으로 쓸어내리는 회전배출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿보일러.
2. 제 1 항에 있어서;
   상기 이웃하여 설치되는 열교환기의 상부연소실을 상호 연결하여 열에너지가 이동하도록 하는 연결닥트와;
   상기 이웃하여 설치되는 열교환기의 워터재킷을 상호 연결하여 용수가 이동하도록 하는 용수공급관과;
   상기 열교환기의 열에너지를 배기하기 위한 배기관에 설치되는 배기용 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿보일러.
3. 제 1 항에 있어서;
   상기 회전배출수단은 상기 하부연소실의 바닥면 중심부를 관통하여 설치되고 모터의 구동축과 연결되어 회전하는 종동축과;
   상기 종동축 상에 방사상으로 결합되고 하단이 상기 하부연소실의 바닥면과 맞닿는 하나 이상의 회전날개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펠릿보일러.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서;
   상기 열교환기가 2개 이상 설치될 경우 2번째 이상의 열교환기 상부연소실에는 하나 이상의 유도격판이 설치된 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러.
5. 제 2 항에 있어서;
   상기 배기관은 최종 설치되는 열교환기의 열에너지 이동 방향에 따라 상부연소실 또는 하부연소실에 선택적으로 설치될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러.

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