KR20170081346A - 펠릿 난로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펠릿 난로에 관한 것으로, 하향 연소식 무동력 펠릿 난로의 연소기(30)에서 상광하협의 형태로 이루어진 연소통(36)에 펠릿이 투하되면 병목현상에 의해 정체된 상태에서 연소 되는 것에 의해 아래쪽의 펠릿 형태가 부서지면서 하부의 개구(36a)를 통해 펠릿이 마치 모래시계 속의 모래와 같이 서서히 밑으로 빠지게 되는 것에 의해 펠릿의 규격이나 함수율 등 펠릿의 종류에 상관없이 지속적인 공급이 이루어지게 되며, 상기 연소통(36)은 전방에 입기구(31)가 형성되고 후방으로 화염과 가스가 연소실로 배출되도록 개방된 연소기 몸체(35) 위에 안치되어 화염은 전방에서 후방을 향하게 되므로 역화가 발생하지 않으면서 과열현상으로 인한 연소부의 부식 문제 등도 발생하지 않아 우수한 내구성을 갖는다.

Description

펠릿 난로{Wood pellet stove}

본 발명은 펠릿을 연료로 사용하는 난로에 관한 것으로, 상세히는 하향 연소식 무동력 펠릿 난로의 연소기에서 상광하협의 형태로 이루어진 연소통에 펠릿이 투하되면 병목현상에 의해 정체된 상태에서 연소 되는 것에 의해 아래쪽의 펠릿 형태가 부서지면서 연소통 하부의 개구(출구)를 통해 마치 모래시계 속의 모래와 같이 서서히 빠지게 되는 것에 의해 펠릿의 규격이나 함수율 등 펠릿의 종류에 상관없이 지속적인 공급이 이루어지게 되며, 상기 연소통은 전방에 입기구가 형성되고 후방으로 화염과 가스가 연소실로 배출되도록 개방된 연소기 몸체 위에 안치되어 화염은 전방에서 후방을 향하게 되므로 역화가 발생하지 않으면서 과열현상으로 인한 연소부의 부식 문제 등도 발생하지 않아 우수한 내구성을 갖도록 한 것이다.

일반적으로 펠릿 난로는 전기를 사용하지 않는 순수 무동력 펠릿 난로와 흡출기 및 펠릿공급장치를 구비한 동력식 펠릿 난로로 구분된다.

한편, 기존의 하향 연소식 무동력 펠릿 난로는 사용법을 준수하고, 지정된 규격의 펠릿만을 사용하며, 화력조절범위를 지키고, 연소기 청소를 주기적으로 실시한다면 안전하게 사용할 수 있지만 역화로부터 완전히 자유롭기는 힘든데, 이는 불량 펠릿이 끼어들거나 연소기 구멍이 쩔어서 막히거나 강한 외풍이 연통으로 역류 되는 등의 상황에서 연기가 역류하거나 화염이 펠릿 호퍼로 역화하는 등의 상황이 발생할 수 있다.

이로 인해 많은 사람이 자동 공급형 펠릿 난로를 선호하게 되는바, 이는 전자적으로 펠릿 공급을 제어하기 때문에 연소기 구멍이 막히거나 공기 공급이 줄더라도 역화가 일어나는 경우는 극히 드물기 때문이다.

또, 종래의 하향 연소식 무동력 펠릿 난로는 화염이 위에서 아래를 향하여 방사되는 구조로 이루어져 있으므로 연소기의 연소통(틀)을 두껍고 튼튼한 금속으로 제작하더라도 연소통이 고온에 장시간 그대로 놓여있게 되므로 쉽게 부식되어버리게 되는 문제점도 있다.

한국공개특허 제10-2010-0126867호(2010.12.03.공개) 펠릿 보일러 자동 연소장치 한국등록특허 제10-1207368호(2012.11.27.등록) 펠릿 보일러용 연소장치 한국등록특허 제10-1188901호(2012.09.28.등록) 펠릿 보일러용 연소기 한국공개특허 제10-2012-0130920호(2012.12.04.공개) 펠렛보일러용 버너 한국등록특허 제10-1394254호(2014.05.07.등록) 테이퍼형 연소기를 갖는 목재 펠릿 보일러 및 그 동작방법

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 펠릿의 크기나 함수율 등에 상관없이 사용할 수 있고, 펠릿의 소모에 따라 지속적으로 펠릿이 침하 되면서 연소 되어 별도의 기계적인 자동공급장치를 구비하지 않아도 되며, 화염은 전방에서 후방을 향하게 되므로 연소부의 과열현상으로 인한 연소부의 부식 문제 등도 발생하지 않아 내구성이 우수한 펠릿 난로를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 호퍼의 펠릿이 연소실의 연소기로 하향 공급되어 연소되는 하향 연소식 펠릿 난로로; 상기 연소기는 전방에 입기구가 형성되고, 후방은 화염과 가스가 연소실로 배출되도록 개방되며, 좌,우 측면은 폐쇄되고, 하부에는 낙하된 펠릿이 연소되는 타공 바닥이 구비된 연소기 몸체와; 상기 연소기 몸체의 상부 내측에 부착되며 타공판으로 형성된 상광하협의 형태를 이루는 연소통;을 포함하여 이루어져 펠릿이 상기 연소통에서 연소 되면서 연소통 하부의 개구를 통해 밑으로 떨어지는 것에 따라 펠릿이 지속적으로 공급되어 연소되도록 한 펠릿 난로를 제공한다.

바람직한 실시 예에서, 상기 연소통은 타공판으로 이루어지되, 펠릿의 침하가 용이하게 이루어질 수 있도록 타공 구멍이 상하 방향으로 길게 형성되며, 상기 연소통의 개구 크기는 연소통 상단 입구의 1/9 ~ 1/12 크기이고, 상기 연소통의 경사면 각도는 30~45°를 이루도록 한다.

바람직한 실시 예에서, 상기 연소실 내부에 설치된 연소기의 연소통 상부에는 호퍼의 하부에 위치한 펠릿 투입 슈트에서 공급된 펠릿이 상기 연소통의 내측으로 공급되도록 안내하는 가이드가 설치된다.

참고로, 본 발명에서 '하향 연소식'이라는 의미는 화염이 하방을 향하여 연소된다는 의미가 아니고, 펠릿이 하부로 향하여 연속으로 공급되면서 연소된다는 것을 의미한다.

본 발명에 의하면 별도의 펠릿 공급장치를 구비하지 않아도 되므로 펠릿 난로의 구조가 간단하고, 연소기는 공기가 전방으로 공급되어 화염이 후방으로 방출되는 연소기 몸체 상부에 상광하협의 형태로 이루어진 타공판 형태의 연소통이 구비되어 있으므로 화염의 역화 및 연소부의 과열현상이 없어 안전하면서도 내구성이 우수한 펠릿 난로를 제공할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 펠릿 난로의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 펠릿 난로의 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 연소기의 사시도,
도 4는 연소기의 단면도로 펠릿의 연소와 공급이 이루어지는 상태를 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 펠릿 난로의 단면도이다.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4에는 본 발명의 제1실시 예에 의한 펠릿 난로 및 이 펠릿 난로의 연소기가 도시되어 있는데, 본 실시 예에서는 호퍼(10)의 우드 펠릿(P)이 연소실(20)의 연소기(30)로 하향 공급되어 연소되는 하향 연소식 펠릿 난로(1)로; 상기 연소기(30)는 전방에 입기구(31)가 형성되고, 후방은 화염(F)과 가스가 연소실(20)로 배출되도록 개방되며, 좌,우 측면(32,33)은 폐쇄되고, 하부에는 낙하된 펠릿이 연소되는 타공 바닥(34)이 구비된 연소기 몸체(35)와; 상기 연소기 몸체(35)의 상부 내측에 부착되며 타공판으로 형성된 상광하협의 형태를 이루는 연소통(36);을 포함하여 이루어져 펠릿(P)이 상기 연소통(36)에서 연소 되면서 연소통(36) 하부의 개구(36a)를 통해 밑으로 떨어지는 것에 따라 지속적으로 공급되어 연소 되도록 되어 있다.

도면 중 부호 12는 상기 호퍼(10)의 하부에 위치한 펠릿 투입 슈트로, 이 펠릿 투입 슈트(12)도 하방으로 갈수록 내경이 점차로 좁아지도록 형성되어 있고, 부호 14는 상기 펠릿 투입 슈트(12)의 하단에서 연소실(20)의 내측으로 연장 부착된 가이드로, 이 가이드(14)는 펠릿 투입 슈트(12)로 공급된 펠릿(P)이 연소통(26)의 내측으로 투하되도록 가이드 함과 동시에 펠릿이 연소통(26)의 외부로는 떨어지지 않도록 제지하는 역할을 하며, 부호 16은 상기 펠릿 투입 슈트(16)의 상부 측에 설치된 펠릿 공급량 조절 댐퍼이고, 부호 18은 상기 댐퍼(16)를 외부에서 조절하기 위한 조절손잡이이다.

또, 부호 21은 연소실(20)의 전방에 구비되는 개폐구이고, 부호 22는 상기 개폐구(21)에 형성된 공기 공급구로 상기 연소기(30)의 입기구(31) 쪽으로 공기가 도입될 수 있도록 단관 형태로 형성되어 있으며, 부호 23은 재받이용 트레이이며, 부호 24는 상기 연소실(20)의 후방에 좌우로 관통되도록 부착된 방열관으로 연소실의 방열 표면적을 극대화할 수 있도록 형성되어 있고, 부호 25는 상기 연소실 후방에서 상부로 연장된 연도이고, 부호 26은 용기 안치대이다.

또, 부호 27은 상기 연도(25) 내부에 설치되는 디스크형 격벽으로 연도(25)를 통해 배출되는 열기의 이동경로를 최대한 길게 형성함으로써 방열 효과를 높이도록 되어 있다.

본 실시 예에서, 상기 연소기(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 연소기 몸체(35)의 상부에 연소통(36)이 일체로 부착된 형태로 이루어져 있으며, 이 연소기(30)는 연소실(20)로부터 분리 가능하도록 즉, 연소실(20)의 측면에 부착된 안치턱(28)에 연소기(30) 좌우 측의 날개(37)가 안치되어 사용되고, 필요 시 외부로 인출하여 청소할 수 있도록 되어 있다.

도면 중 부호 38은 날개(37) 선단에 형성된 스토퍼로, 연소기(30)가 제 위치에서 연소실 내측으로 더 이상 깊게 들어가는 것을 방지하는 역할을 한다.

또한, 부호 40은 상기 펠릿 난로(1)의 연소실(20) 하부에 부착된 다리로 좌우 방향으로 아치 형태를 이룸으로써 안정적으로 세워진 상태를 유지할 수 있도록 되어 있으며, 부호 W는 상기 연소실(20) 측면에 구비되어 연소실 내부의 연소상태를 외부에서 육안으로 확인하기 위한 내열유리로 이루어진 투시창이다.

상기 연소기(30)의 구조를 상세히 설명하면, 먼저, 몸체(35)의 전방에는 입기구(31)가 형성되고, 후방에는 화염과 가스가 연소실(20) 쪽으로 분출되도록 개방되어 있으며, 좌,우 측면(32,33)은 폐쇄되고, 하부에는 낙하된 펠릿이 연소되는 타공 바닥(34)이 구비되어 있다.

본 실시 예에서, 상기 연소기 몸체(35) 및 연소통(36)은 3~5mm 두께의 스테인리스 스틸 판재를 프레스 성형 및 레이저 커팅과 용접에 의해 제작한 것으로, 펠릿의 연소시 고온과 고열에 장시간 노출되더라도 변형되지 않는 견고한 구조로 이루어져 있다.

또, 상기 연소통(36)은 레이저 커팅에 의해 타공판으로 형성된 상광하협의 형태를 이루고 있는데, 내측에 펠릿(P)이 채워진 상태에서 연소 되면서 연소통(36) 하부의 좁은 개구(36a)를 통해 밑으로 떨어지는 것에 따라 펠릿이 지속적으로 공급되어 연소되도록 되어 있다.

상기 연소통(36)은 펠릿의 연소에 필요한 공기가 펠릿에 집접 접촉하도록 함과 동시에 연소시 발생한 화염(F)과 열기가 후방으로 분사되도록 타공판 형태로 이루어져 있으며, 타공 구멍(36c)은 펠릿의 하방 이동에 용이하도록 상하 방향으로 길게 형성되어 있다.

본 실시 예에서, 상기 연소통(36)의 개구(36a) 크기(개방면적)는 연소통 상단의 입구(36b) 보다 약 1/9 ~ 1/16 정도의 크기로 작게 이루어져 있으며, 상기 연소통(36)의 경사면 각도는 35~55°, 바람직하게는 45°를 이루고 있다.

이에 의해 펠릿이 상부에서 투하되면 상광하협의 형태로 이루어진 연소통(36)에 적체되게 되는데, 이는 도로 폭이 좁아지면서 차량이 정체하게 되는 것과 같은 소위 병목현상(bottle neck)을 초래하게 되며, 하단의 개구(36a)가 열려있더라도 펠릿끼리의 병목현상에 의해 하방으로 떨어지지 않게 되는데, 펠릿이 점차 연소하게 되면서 개구(36a) 측에 위치한 펠릿이 재가 되어 펠릿의 형태가 부서지게 되면 재와 함께 작은 크기로 줄어든 펠릿이 조금씩 떨어지게 되면서 연소통(36) 내부의 펠릿이 서서히 침하되며 연소 되는바, 이와 같은 작용에 의해 별도의 자동공급장치를 구비하지 않더라도 펠릿의 연속적인 공급이 이루어지게 된다.

즉, 본 발명에서는 펠릿의 연소량에 비례하여 펠릿의 공급량이 자동으로 정해지게 되는 것이며, 펠릿의 종류나 크기, 수분함유량 등에 상관없이 펠릿이 연소통 내부에서 연소되면서 연소통 하단의 개구(출구)를 통해 부스러지면서 떨어지는 것에 의해 연소통 내부의 펠릿이 서서히 침하되면서 연소되게 되는 이점이 있다.

또, 본 발명에서는 연소기(30)의 전방에서 공기가 유입되며, 연소통(36) 내부에서 발생한 화염(F) 및 연소통(36)의 개구(36a)로 떨어진 펠릿이 연소기(30)의 타공 바닥(34)에서 연소되면서 발생한 화염(F)은 도 4에 도시된 바와 같이 연소실(20) 후방을 향하여 분사되게 되므로 화염의 열분포를 측정해보면 연소통 부근(불꽃심)보다는 연소통 후방의 겉불꽃 부분의 온도가 높으므로 연소통(36)이 과열되거나 화염이 연소통(36)의 상부 측으로 타올라 호퍼 내부로 불이 번지는 역화현상이 발생하지 않는다. 이에 의해 연소기의 과열로 인한 부식 및 역화 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 실시 예에서, 상기 연소실(20)의 후방에는 방열성능향상을 위한 방열관(24)이 좌우로 관통부착되어 있으며, 연소실(20) 후방 상부의 연도(25)에는 주전자나 기타 용기 등을 올려 가열하거나 조리하기 위한 용기 안치대(26)가 구비되어 있다.

본 실시 예에서 상기 연소기(30)에 투하된 펠릿(P)을 점화하는 방법은 여소실(20) 전방의 개폐구(21)를 열고, 연소기(30)의 전면에 형성된 입기구(31)를 통해 가스 토치를 사용하여 불을 붙이면 되며, 점화가 끝나면 개폐구(21)를 닫으면 된다.

또, 연소된 재는 연소기(30)의 타공 바닥(34)을 통해 밑으로 떨어져 연소실 바닥의 재받이용 트레이(23)에 수거되며, 상기 재받이용 트레이(23)는 연소실(20)의 전방으로 인출이 가능하므로 주기적으로 인출하여 청소하면 된다.

도 5에는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 펠릿 난로(1)가 도시되어 있는데, 본 실시 예에서는 상기 첫 번째 실시 예에서 용기 안치대(26) 대신 열교환 송풍기(29)가 구비되어 있어 연소실(20)에서 연도(25) 측으로 배출되는 배출가스의 온도를 최대한 흡수하여 실내로 송풍함으로써 펠릿 난로의 열효율을 극대화할 수 있도록 되어 있다.

상기 열교환 송풍기(29)는 본 발명이 속한 펠릿 난로 또는 펠릿 온풍기 분야에서는 주지하는 바이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시 예에 의한 펠릿 난로는 상광하협의 형태로 이루어진 연소통에 펠릿이 투하되어 병목현상으로 적체된 상태에서 연소 되면서 모래시계 속의 모래와 같이 서서히 밑으로 빠지게 되므로 펠릿의 종류에 상관없이 지속적인 공급이 이루어지게 되며, 상기 연소통은 전방에 입기구가 형성되고 후방으로 화염과 가스가 연소실로 배출되도록 개방된 연소기 몸체 위에 안치되어 화염은 전방에서 후방을 향하게 되므로 역화가 발생하지 않으면서 과열현상으로 인한 연소부의 부식 문제 등도 발생하지 않게 되므로 연소기의 내구성 또한 우수한 이점이 있다.

1 : 펠릿 난로
10 : 호퍼
12 : 펠릿 투입 슈트
14 : 가이드
16 : 펠릿 공급량 조절 댐퍼
18 : 조절손잡이
20 : 연소실
21 : 개폐구
22 : 공기 공급부
23 : 재받이용 트레이
24 : 방열관
25 : 연도
26 : 용기 안치대
27 : 격벽
28 : 안치턱
29 : 열교환 송풍기
30 : 연소기
31 : 입기구
32,33 : 측면
34 : 타공 바닥
35 : 연소기 몸체
36 : 연소통
36a : 개구(출구)
36b : 입구
36c : 타공 구멍
37 : 날개
38 : 스토퍼
40 : 다리
F : 화염
P : 펠릿
W : 투시창

Claims (3)

1. 호퍼(10)의 펠릿(P)이 연소실(20)의 연소기(30)로 하향 공급되어 연소되는 하향 연소식의 펠릿 난로(1)로;
   상기 연소기(30)는 전방에 입기구(31)가 형성되고, 후방은 화염과 가스가 연소실(20)로 배출되도록 개방되며, 좌,우 측면(32,33)은 폐쇄되고, 하부에는 낙하된 펠릿이 연소되는 타공 바닥(34)이 구비된 연소기 몸체(35)와; 상기 연소기 몸체(35)의 상부 내측에 부착되며 타공판으로 형성된 상광하협의 형태를 이루는 연소통(36);을 포함하여 이루어져 펠릿(P)이 상기 연소통(36)에서 연소 되면서 연소통(36) 하부의 개구(36a)를 통해 밑으로 떨어지는 것에 따라 지속적으로 공급되어 연소되는 것을 특징으로 하는 펠릿 난로.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 연소통(36)은 타공판으로 이루어지되, 타공 구멍(36c)이 상하 방향으로 길게 형성되며, 상기 연소통(36)의 개구(36a) 크기는 연소통(36) 상단 입구(36b)의 1/9 ~ 1/16 크기이고, 상기 연소통(36)의 경사면 각도는 35~55°를 이루는 것을 특징으로 하는 펠릿 난로.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 연소실(20) 내부에 설치된 연소기(30)의 연소통(36) 상부에는 호퍼(10)의 하부에 위치한 펠릿 투입 슈트(12)에서 공급된 펠릿(P)이 상기 연소통(36)의 내측으로 공급되도록 안내하는 가이드(14)가 설치된 것을 특징으로 하는 펠릿 난로.

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