KR20130136097A - 화목 보일러 - Google Patents

Abstract

이 발명은 열효율을 향상시킨 화목 보일러에 관한 것이다. 화목 보일러는 물 탱크(10)가 보일러 본체(1)를 구성하는 내ㆍ외벽(11,12) 사이에 형성되고, 배연관(16)의 하단(17)이 보일러 내측으로 돌출되었으며, 보일러 본체(1)의 바닥에 바닥 온수관(28)이 배관되고, 상기 온수관(28)의 상부에 상기 온수관 사이의 공간부로 삽입되어 불붙은 화목이 보일러 바닥으로 낙하는 것을 차단하여 바닥 온수관(28)의 측벽을 가열하도록 하는 차단봉(33)을 구비한 화목 받침틀(29)을 포함하며 보일러 내부의 배연관 단부(17) 하방에 제1수조(18)와 제1수조에 연결되고 중간에 화염이 상승하는 공간부를 갖는 제2수조를 포함하는 구성으로 되었다. 본 발명에 의하면 보일러가 단시간 내에 가열되고 온수 순환이 순조롭게 이루어지는 효과가 있다.

Description

화목 보일러{FIREWOOD BOILER}

본 발명은 연소 가스의 와류에 의하여 열효율을 높이고 단시간 내에 배관을 통하여 흐르는 물의 온도를 높일 수 있으며, 사용하는 화목의 양을 조절할 수 있는 화목 보일러에 관한 것으로서, 더 상세하게 설명하면 보일러의 주벽에 두께가 얇은 물탱크를 형성하여 신속하게 물 탱크의 물이 가열되도록 하고 보일러의 내부 상방에 주벽의 물탱크와 연결되도록 배관된 온수 가열관을 경사지게 형성하여 보일러에서 가열된 온수의 순환을 원할하게 하며 보일러 상면벽에 형성된 배연관을 보일러 내측으로 돌출되게 형성하고 보일러 내부의 배연관 입구 하방에 화염 유도판을 부착하여 배출되는 화염이 보일러 상부에서 와류되도록 구성한 화목 보일러에 관한 것이다.

종래에는 등유나 가스를 점화시켜 가열하는 온수 보일러가 주로 사용되었으나 유류값과 가스값이 상승하고 있어서 유류나 가스 대신 화목을 이용하여 난방하거나 비닐 하우스 내부를 가열하는 난방 보일러가 많이 이용되고 있는 실정이다. 이러한 화목 보일러는 연료로 사용되는 화목이 건축용 자재로 사용하거나 또는 기타 목적으로 사용할 수 없는 폐자재를 사용할 수 있어서 기름 보일러나 가스 보일러에 비하여 저렴하게 고온의 온수를 얻을 수 있는 이점이 있다.

한국특허등록 제0990544호에는 적은 땔감으로 장시간 연소가 가능하고 난방수 및 온수에 대한 효과적인 가열이 가능한 고효율 화목 보일러가 공개되었다. 보일러 동체를 구성하는 보일러 측벽을 2중 벽으로 형성하여 연소실에서 발생하는 열기가 외부로 발산되는 것을 최대한도로 감소시키고 연소실 내의 상부와 배면측에 연통관을 설치하며 연소실 내에 구획판을 설치하여 연소실을 화력실과 연기 중간 유도실로 구획시킨 화목 보일러가 공개되었다. 상기 특허문헌의 화목 보일러는 연통관이 지그재그 형태로 배치되어 있어서 배출되는 화염이 연통실을 효과적으로 가열할 수 있게 되었으나 연기 요도실로 유입된 화염이나 열기가 와류되지 못하고 그대로 배출되므로 연소실 내의 화염이 외부로 빠져 나가는 문제점이 나타날 수 있다는 문제점이 있다.

특히 상기 특허문헌에 기재된 발명은 보일러 동체의 외벽 속에 물이 담기지 않고 연소 가스가 유통되도록 되어 있어서 가열되는 물의 양이 적어서 순환되는 물의 양이 적게 되었다.

한국특허공개 제10-2011-0101032호에는 온수를 효과적으로 순환시킬 수 있는 화목 보일러를 이용한 난방 시스템이 공개되었다. 상기 특허문헌에 의한 난방 시스템은 2중 벽체로 이루어진 보일러 바디의 좌ㆍ우 양측에 난방수 탱크를 설치하고 두 난방수 탱크 사이에 화력실과 연기 중간 유도실을 갖는 연소실을 설치하며 상기 화력실의 하방에는 관형 화목 그릴을 설치하고 화력실의 상부에는 물이 순환되는 연통관을 배치하고 상기 연기 중간 유도실을 연통과 연결하고 난방수 공급관과 회수관은 우회관으로 연결하며 상기 우회관에 자동 콘트롤 밸브와 온도 조절기 및 온도 감지 수단을 설치하고 난방수 공급관에 온도 센서, 부져, 경광등, 휴대폰 발신기 등을 설치한 구성으로 되었다. 이러한 난방 시스템은 복잡한 전자 제품들이 포함되어 있어서 시설비의 상승 요인이 되었다.

한국특허공개 제10-2011-0094505호에는 연소 효율을 향상시키고 화력을 제어할 수 있는 화목 보일러가 공개되었다. 상기 화목 보일러는 보일러의 측벽에 온수 탱크를 2중 벽으로 형성하고 난방수가 상기 연소실 내부를 경유하면서 가열되도록 한 화목 보일러가 공개되었다. 상기 화목 보일러는 구성이 복잡하게 되었을 뿐이고 효율적으로 물을 덮히는데는 문제가 있을 수 있다.

한국특허등록 제0793110호에 기재된 화목 보일러는 열교환 파이프에 의하여 연결된 보일러 전ㆍ후면 벽에 형성된 수조를 포함하는 보일러 본체와 상기 보일러 본체에 난방수 공급관에 의하여 연결된 심야 축열 보일러를 포함하고 상기 난방수 공급관에 연결된 지관은 펌프를 통하여 실내에 연결되도록 되었으며 상기 실내를 거친 난방수는 심야 축열 보일러를 통하여 보일러 본체 내부로 순환되게 되도록 구성되었다. 이러한 보일러는 구조가 복잡하여 실용적으로 사용될 수 없는 문제점이 있다.

한국 실용신안등록 제0351371호에는 보일러를 물이 주입되는 2중 벽으로 형성하고 연소실 내부에 흡열핀을 갖는 방열판을 갖는 흡열관을 경사지게 형성하여서된 유류 겸용 보일러가 공개되었다. 이 보일러는 가열된 온수의 순환은 용이하게 이루어지지만 화염이 바로 배연관으로 배출되므로 열효율이 낮은 문제점이 나타날 수 있다.

일반적으로 소나무와 같이 연소가 잘되는 화목을 연소시킬 때는 화목들이 연소됨과 동시에 재로되지만 참나무와 같이 연소가 오래 지속되는 화목을 사용하는 경우에는 재로 되기 전의 불붙은 화목들이 밑으로 떨어지므로 열손실이 많이 나타났다.

본 발명의 목적은 전술한 종래 화목 보일러의 문제점을 해소하여 열효율을 향상시킨 화목 보일러를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은 배연관의 입구를 연소실 내부로 돌출되게 형성하고 돌출된 배연관의 입구측 하방에 수조를 형성하되 하부 수조에는 중앙공을 형성하고 상부 수조에는 중앙공을 형성하지 않아서 화염이 하부 수조에 형성된 통공을 통하여 위로 상승하여 상부 수조의 저면을 가열하도록 하여 상부 수조에 대한 가열효과를 상승시킴과 동시에 연소실 바닥에 바닥 온수관을 형성하여 바닥에 떨어지는 불붙은 나무가 바닥 온수관을 가열하도록 한 본 발명의 화목 보일러에 의하여 달성된다.

본 발명은 신속하게 온수를 가열할 수 있도록 소량의 물이 주입되는 두께가 얇은 2중 벽으로 형성되는 보일러 본체, 보일러 본체의 좌ㆍ우 측벽에 형성된 수조 내의 물이 원활하게 유통되도록 하기 위하여 양측 수조를 경사지게 연결되고 지그재그로 배치된 온수관, 연소실 바닥에 설치된 바닥 온수관, 수조의 상방에 하단 유입구가 연소실 내부로 돌출되게 형성된 배연관, 배연관의 하부에 횡방향으로 설치되고 상ㆍ하로 연결된 두 개의 수조 및 바닥 온수관 위에 설치되고 온수관 사이에 삽입되어 불붙은 장작이 밑으로 낙하 되는 것을 방지하고 바닥 온수관을 가열하는 화목 받침틀을 포함한다.

본 발명에서 보일러 본체는 2중벽으로 형성되고 상기 2중 벽 사이의 간격이 좁아서 소량의 물이 2중벽으로 구성된 온수 탱크 내부로 유입되도록 되었다. 상기 보일러 본체의 내부에는 화목을 연소시키는 연소실이 형성되었으며 연소실의 하부의 바닥면에는 바닥 온수관이 설치되고 바닥 온수관 상방에는 화목 조절판이 설치되었다. 상기 2중벽 사이의 간격은 5∼10mm 정도의 간격을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

상기 연소실 내부에는 좌ㆍ우 측벽에 형성된 수조를 연통시키는 온수관이 설치되었는데, 이 온수관은 경사지게 형성되어 있어서 가열된 물이 신속하게 상부로 흐를 수 있도록 되었다. 상기 온수관은 15mm 정도의 구경을 갖도로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 온수관은 2열이 1군으로 되는 2군으로 형성되었으며 하부 온수관과 상부 온수관 사이에 하부 온수관을 통과한 화염이 와류되는 공간부를 갖고 있다.

연소실의 상판은 평면으로 형성되었으나 필요에 따라서는 돔형으로 형성할 수도 있다. 상기 상판의 중앙부에는 배연관이 부착되으며, 이 배연관의 입구를 형성하는 하단부는 연소실 내부로 돌출되어 있어서 화염이 바로 연기와 함께 배출되지 않고 배연관의 돌출된 하단부 주변에서 와류 되도록 되었다. 상기 배연관의 하단 주변에는 보일러 본체 주벽에 형성된 온수 탱크에 연결된 상ㆍ하 두 개의 수조가 배치되었다.

이러한 구성에 의하면 화목의 연소에 의하여 발생하는 화염이 배연구의 입구를 통하여 바로 배출되지 않고 연소실 상부에서 와류되면서 배출이 지연되므로 연소실 상부에서 완전 연소가 이루어져서 외부로 배출되는 연기의 온도가 현저히 낮아지고 완전 연소되지 않고 낙하되는 연소 찌거기에 의하여 바닥 온수관이 가열되므로 화목의 열 효율이 상승되게 된다..

보일러 본체의 저면에는 바닥 온수관이 설치되었다. 이 바닥 온수관의 구셩은 25mm 정도로서 보일러 내부에 설치된 온수관의 직경 보다 큰 직경을 갖고 있다.

바닥 온수관 상부에는 화목 받침틀이 설치되었다. 이 화목 받침틀은 바닥 온수관 사이로 삽입되는 차단봉과 좌ㆍ우 측벽을 형성하는 철봉을 갖고 있어서 연소가 완전히 이루어지지 않은 화목이 바로 보일러 바닥으로 낙하 되는 것을 방지하고 불붙은 화목 찌거기가 바닥 온수관 옆에 머물도록 함으로서 바닥 온수관이 예열 되도록 하는 역할을 함과 동시에 화목 받침틀의 측벽을 구성하는 후방 및 좌ㆍ우 철봉들이 화목이 바로 보일러 내벽에 접촉하여 미연소 상태로 남는 것을 방지하는 역할을 한다.

보일러 내벽의 온수관 하방에는 화염을 온수관 측으로 유도하는 유도판이 부착되었다.

본 발명에 의하면 보일러 본체의 내외벽 사이의 간격이 작으므로 보일러 측벽에 형성된 온수 탱크의 물이 순식간에 고열로 가열되고 보일러 내부에 설치된 온수관이 작은 직경으로 되어 있어서 보일러 가동 초기에 온수관이 신속하게 가열되므로 온수관 주벽에 화목에서 나오는 수분이 응결되는 현상이 나타나지 않아서 온수관이 순식간에 가열되게 되어 가열 효과가 상승되고 배연 가스가 배연구 하방에서 와류되므로 연기와 함께 배출되는 열이 없게 되며 완전 연소 되지 않고 낙하되는 연소 찌거기에 의하여 바닥 온수관이 예열되므로 보일러 본체 주벽에 형성된 온수 탱크 속에서 흐르는 온수가 신속하게 가열되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 보일러의 배치상태를 보여주는 개략도.
도 2는 본 발명의 보일러 본체를 보여주는 단면도.
도 3은 도 2의 A-A 선 단면도.
도 4는 상부 수조와 하부 수조의 결합 상태를 보여주는 사시도.
도 5는 화목 받침틀의 한 예를 보여주는 사시도.
도 6은 차단판의 한 예를 보여주는 사시도.

이하 본 발명을 도면에 의하여 상세하게 설명한다. 도 1에 따르면 본 발명의 화목 보일러는 보일러 본체(1), 급수 보조 탱크(2)와 연결된 온수 저장조(3) 및 보일러 본체와 비닐 하우스나 가옥(4)등의 내부에 배관된 난방 배관을 연결하는 온수 공급관(5), 온수 공급관(5)과 온수 저장조(3)를 연결하는 지관(6), 비닐 하우스(4) 내의 온수 배관과 보일러 본체를 연결하는 환수관(7) 및 온수 저장조(3)와 온수 공급관(5)을 연결하는 온수 배출관(7) 및 공급관(5)에 설치된 순환 펌프(8)을 포함한다. 상기 지관(6)에는 밸브(8')가 부착되고 배출관(7)에는 밸브(9)가 부착되었으며 급수 보조 탱크(2)와 온수 저장조(3)는 밸브(9')를 통하여 연결되었다.

도 2는 본 발명의 보일러 본체(1)를 나타낸 단면도로서, 보일러 본체(1)는 내벽(11)과 외벽(12)으로 구성되는 2중 벽으로 형성되었으며, 내ㆍ외벽(11),(12) 사이에 물탱크(10)가 형성되었다. 상기 물탱크(10)는 전면의 화목 투입구(13)를 제외한 전체 주벽에 형성된다. 보일러 본체(1)의 측벽 하단에는 환류되는 물이 주입되는 주입구(14)가 형성되었으며 상단에는 온수 공급관(15)이 형성되었다.

보일러 본체(1)의 상단 중앙에는 배연관(16)이 연결되었는데, 이 배연관의 하단(17)은 보일러 본체 내부로 돌출되어 상승하는 화염이 상기 배연관의 하단(17) 주위에서 와류되면서 배출되도록 되었다. 상기 배연관 하단(17) 하방에는 일정한 간격을 두고 제1수조(18)가 부착되고, 상기 제1수조(18)의 하방에는 제2수조(19)가 부착되었는데, 상기 제2수조(19)는 일측 단부에서 보일러 본체 측벽에 형성된 뭍탱크(10)와 연결관(20)으로 연결되고, 반대측 단부는 제1수조(18)의 일측 저면에 연결관(21)에 의하여 연결되었으며, 상기 제1수조(18)의 타측 단부는 보일러 본체 상부의 물탱크와 연결관(22)에 의하여 연결되었다. 상기 제2수조(19)는 중앙부분에 화염이 통과하는 공간부(23)가 형성되어 있어서 연소실에서 상승하는 화염이 상기 공간부를 거쳐 제 1수조(18)의 저면을 직접 가열하도록 되었다.

상기 제2수조(19)의 하방에는 2열로 배치된 일군의 온수관(24)이 후방으로 상향 경사지게 설치되어 전ㆍ후방의 물탱크를 연결하게 되었으며, 상기 또 다른 온수관(25)과 동일 하게 설치되고 상기 두 온수관(24),(25) 사이에는 공간부(26)과 형성되어 있어서 온수관(25)을 통과한 화염이 상기 공간부(26)에서 와류되도록 되었다.

상기 온수관(25)의 양 측벽에는 각각 화염 유도판(27)이 상향 경사지게 부착되어 있어서 밑에서 올라오는 화염이 와류되면서 온수관(25) 측으로 유도되도록 되었다.

보일러 본체(1)의 저면 상부에는 다수의 바닥 온수관(28)이 일정한 간격을 두고 설치되었으며, 상기 바닥 온수관(28)의 상부에는 화목 받침틀(29)이 설치되고 화목 받침틀(29)의 전방에는 화염 차단판(30)이 삽탈할 수 있게 설치되었으며, 상기 화염 차단판(30) 전방의 보일러 본체의 측벽에는 화목 투입구(31)가 형성되었다. 이 화목 투입구(31)에는 개폐식 문(32)이 개폐할 수 있게 부착되었다. 상기 바닥 온수관(28)은 일정한 간격을 유지하도록 설치되었으며 저면의 물탱크와 연결되었다.

도 4는 제1수조(18)와 제2수조(19)를 보여주는 사시도로서, 상기 제1수조(18)는 제2수조(19)와 연결관(21)으로 연결되었으며, 제1수조(18)와 제2수조(19)는 각각 보일러 본체 측벽에 형성된 물탱크와 연결되는 연결관(22),(20)을 갖고 있다. 상기 제2수조(19)는 중앙에 공간부(23)가 형성되어 있어서 내부에서 상승하는 화염이 상기 공간부(23)를 통하여 상기 제1수조(18)의 저면을 직접 가열하도록 되었다.

도 5는 화목 받침틀(29)을 보여주는 사시도로서, 화목 받침틀(29)은 고리(34)를 갖는 관상 지지체(35)와 상기 관상 지지체의 좌ㆍ우측 단부에 용접 고정된 가장자리 철봉(39),(40)과 후방 철봉(41)으로 구성되는 4각 틀을 포함하고 상기 가장자리 철봉(39),(40)에는 각각 연결봉(42)에 의하여 연결된 기둥(43)의 하단부가 용접 고정되었으며, 후방 철봉(41)에는 연결봉(36)에 의하여 서로 연결된 기둥(37)의 하단부가 용접고정되었다.

관상 지지체(35)와 후방 철봉(41)에는 차단봉(33)의 양측 단부가 용접 고정되었는데, 상기 차단봉(33)의 중앙 부분은 하향 절곡되었으며 직선상으로 융출된 중앙 부분은 화목 받침틀을 바닥 온수관(28) 위에 설치하였을 때, 상기 융출된 차단봉(33)의 중앙 부분이 바닥 온수관(28)과 같은 높이에 놓이도록 되었다. 상기 화목 받침틀(29)의 전ㆍ후방 측벽과 후방 측벽을 구성하는 기둥(37,43) 및 연결봉(36,42)들은 화목이 직접 보일러 내벽에 접촉하지 못하도록 하는 역할을 한다. 이러한 구성에 의하면 화목 받침틀(29)을 차단봉(33)의 밑으로 융출된 부분이 바닥 온수관(28) 사이로 삽입되도록 화목 받침틀(29) 상방에 설치하면 차단봉(33)들이 바닥 온수관(28) 하부로 내려가서 바닥 온수관(28) 사이로 낙하하는 불붙은 화목을 더 이상 내려가지 않고 차단하는 역할을 하므로, 불붙은 화목이 바닥 온수관 주변에 머물러서 바닥 온수관이 낙하된 불붙은 화목에 의하여 가열되게 된다.

도 6은 차단판(30)을 보여주는 사시도로서, 차단판(30)은 수직판(45)의 상하단부에 반대측을 향하여 절곡된 지지판(46),(47)을 갖고 있으며 중앙에 고리(48)를 갖고 있고 하단 지지판(47)이 절취부(49)에 의하여 양측으로 분할되게 되었으며 상기 절취부(49)는 수직판(45)의 고리 하부까지 연장되었다.

이와 같은 화목 받침틀(29)에 의하면 화목이 점화되기 전에 보일러 내벽에 접촉하지 않으므로 화목이 쉽게 점화되게 되며 소나무와 같이 불이 빨리 소진되는 경우와는 달리 불씨가 발리 소진되지 않는 참나무를 화목으로 사용하는 경우 불붙은 화목이 바닥 온수관(28)으로 바로 낙하 되지 않고 바깥 보일러의 측벽을 가열하므로 화목의 열효율을 높일 수 있게 된다.

1...본체 1'...환수관
2...급수보조탱크 3...온수 저장조 4...비닐하우스 및 가옥 5...온수 공급관 6...지관 7...배출관
8...순환펌프 8'...밸브
9...밸브 9'...밸브
10...물탱크 11...내벽
12...외벽 13...투입구
14...주입구 15...공급관
16...배연관 17...하단
18...제1수조 19...제2수조
20,21,22...연결관 23...공간부
24,25...온수관 26...공간부
27...유도판 28...바닥 온수관
29...화목 받침틀 30...화염 차단판
31...화목 투입구 32...개폐식 문
33...차단봉 34...고리
35...관상지지체 36...연결봉
37...기둥 39,40...가장자리 좌ㆍ우 철봉
41...후방 철봉 42...연결봉
43...기둥 45...수직판
46,47...지지판 48...고리
49...절취부

Claims (6)

1. 내ㆍ외벽(11,12)으로 구성되는 물 탱크, 상단 중앙에 연결된 배연관(16), 배연관 하방에 좌ㆍ우 측벽의 물통과 연결되게 설치된 제1수조(18) 및 상기 수조 하부에 전ㆍ후방으로 경사지게 설치되고 지그재그로 배치되었으며, 상기 전ㆍ후방 측벽의 물탱크(10)와 연결된 온수관을 포함하는 화목 보일러에 있어서, 상기 배연관(16)의 하단(17)이 보일러 내측으로 돌출되어 배출되는 연기나 화염이 보일러 상부에서 와류되게 되었음을 특징으로 하는 화목 보일러.
2. 제 1항에 있어서, 이 화목 보일러가 보일러 본체(1)의 바닥에 바닥 온수관(28)을 포함하고, 상기 온수관(28)의 상부에 상기 온수관 사이의 공간부로 삽입되어 불붙은 화목이 보일러 바닥으로 낙하 되는 것을 차단하여 바닥 온수관(28)의 측벽을 가열하도록 하는 차단봉(33)을 구비한 화목 받침틀(29)을 포함함을 특징으로 하는 화목 보일러.
3. 제 2항에 있어서, 화목 받침틀(29)이 관상 지지체(35)와 좌ㆍ우 철봉(39),(40) 및 후방 철봉(41)으로 구성되는 4각 틀을 포함하고, 가장자리 좌ㆍ우 철봉(39),(40)에 기둥과 연결봉이 부착되고 후방 철봉(41)에 기둥(37)과 연결봉(36)이 부착되었으며, 관상 지지체(35)와 후방 철봉(41)에 중간 부분이 밑으로 절곡된 차단봉(33)이 부착되어 이 차단봉(33)이 바닥 온수관(28) 사이로 삽입되게 되었음을 특징으로 하는 화목 보일러.
4. 제 1항에 있어서, 이 화목 보일러가 제1수조(18) 하부에 제2수조(19)를 포함하고 이 제2수조(19)는 중앙에 공간부(23)를 갖고 있어서 밑에서 올라오는 화염이 상기 공간부를 통하여 제1수조(18)의 저면을 가열하도록 되었으며, 상기 제2수조(19)는 일측 단부에서 보일러 측벽의 물탱크(10)에 연결관(20)으로 연결되고 타측 단부의 상면에서 상기 제1수조(18)에 연결관(21)으로 연결되며 제1수조(18)는 반대측 단부에서 보일러 상부의 물탱크(10)에 연결관(22)으로 연결되었음을 특징으로 하는 화목 보일러.
5. 제 1항에 있어서, 이 화목 보일러가 온수관(25) 하방의 보일러 내벽(11)에 화염 유도판(27)을 갖고 있음을 특징으로 하는 화목 보일러.
6. 제 1항에 있어서, 보일러의 내외 측벽(11),(12) 사이의 간격이 6∼10㎜이고, 온수관의 내경이 15∼20㎜임을 특징으로 하는 화목 보일러.

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