KR20190083712A - 연소장치 - Google Patents

Abstract

연소부(10)와;
상기 연소부(10)에서 발생된 화염을 가이드하는 관구조의 화염가이드(20)를 포함하되,
상기 화염가이드(20)는 단면을 기준으로 다수의 영역으로 구획된 복수의 관통유닛(21)으로 구성된 것을 포함하는 연소장치가 제공된다.

Description

연소장치{COMBUSTION APPARATUS}

본 발명은 취사와 난방 및 온수를 공급하기 위한 연소장치에 관한 것이다.

나무나 석탄과 같은 가연성의 재료를 이용하여 불을 사용하면서 인간은 추위를 피하고 음식을 익혀 먹으며 보다 안락한 생활을 영위하여 왔다.

통상적으로 불의 특성상 연소가 되면 화염은 위로 상승한다. 일반적으로 이때의 열을 이용하여 취사, 또는 난방으로 사용하는 경우가 보통이다. 이때 화염은 바로 주위에 열을 빼앗기게 되고 고온으로 발전하지 못하게 되어 연소가 가능한 물질들이 불완전 연소가 되어 연기로 사라지게 된다. 이런 문제를 일부 해결한 연소장치가 로켓메스히터(Rocket mass heater)라고 할 수 있다. 이 장치는 화염부의 열기를 하나의 연통으로 안내하여 열기의 상승을 빠르게 하고, 밑에서 올라오는 열기가 위의 공기를 데우며 상승하여 더 높은 온도를 낼 수 있는 효과가 있다. 그러나 충분한 효과를 발휘하기 위해서는 화염이 지나가는 관이 충분히 길어야 하고, 관 외부로 손실되는 열기를 차단해줘야 한다. 상승관을 길게 하는 것도 한계가 있으며, 상승관외부로 손실되는 열의 차단에 단열재를 쓰는 것으로 완벽하게 해결하는 것에는 한계가 있다.

이와 유사한 기술은 대한민국 공개특허 10-2016-0083836가 있으나 이는 화염이 이동하는 길을 좀 더 길게 하는 효과는 있으나 화기를 더 강하게 유도하는 기능은 미미하다고 할 수 있다.

한국등록특허 제10-1494210호(온돌용 벽난로)

본 발명은 연소부에서 발생된 화염이 화염부의 상부에 2개 이상의 관통유닛으로 형성된 화염가이드로 유입되어 상승하면서 내부 관통유닛들이 외부 관통유닛의 열기의 영향을 받아 온도 저하 없이 상승하게 되어 화염가이드 상부에서는 고온의 열기로 가연성물질을 태우게 되어 연소효율을 향상시키고자 한다.

본 발명은 연소부의 열기가 화염가이드로 강하게 빨려 들어가 연기가 아래로 역류하는 역화현상이 발생하지 않게 되는 연소장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 이웃한 관통유닛끼리 열을 보완해주는 역할을 하여 더 높은 열기가 형성되어 고온 연소가 가능한 연소장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일측면에 따르면,

연소부(10)와;

상기 연소부(10)에서 발생된 화염을 가이드하는 관구조의 화염가이드(20)를 포함하되,

상기 화염가이드(20)는 단면을 기준으로 다수의 영역으로 구획된 복수의 관통유닛(21)으로 구성된 것을 포함하는 연소장치가 제공된다.

또한,

상기 복수의 관통유닛(21)은,

측면벽이 외부와 접하는 외부 관통유닛(21a)과 측면벽이 외부와 접하지 않도록 중앙부에 위치하는 내부 관통유닛(21b)을 포함하는 연소장치가 제공된다.

또한,

상기 관통유닛(21)의 내부에는 화염이 나선형으로 이동할 수 있도록 와류형성판(30)이 결합된 것을 특징으로 하는 연소장치가 제공된다.

또한,

상기 외부 관통유닛(21a)의 길이는 상기 내부 관통유닛(21b)보다 더 긴 것을 특징으로 하는 연소장치가 제공된다.

또한,

상기 화염가이드(20)는 하부에서 상부로 갈수록 내부가 좁아지는 것을 특징으로 하는 연소장치가 제공된다.

또한,

상기 화염가이드(20)의 상부에는 상기 화염가이드(20)와 이격되어 관통홀(41)이 복수로 형성된 화염분산판(40)이 위치하는 것을 특징으로 하는 연소장치가 제공된다.

또한,

상기 화염가이드(20)의 외부에는 상기 화염가이드와 이격되어 감싸는 열교환부(50)가 위치하며, 상기 열교환부(50)에는 배기구(51)가 형성된 것을 특징으로 하는 연소장치가 제공된다.

또한,

상기 열교환부(50)의 내부에 위치하며, 상기 화염가이드(20)를 감싸는 수관(60)을 포함하는 연소장치가 제공된다.

본 발명은 연소부에서 발생된 화염이 2개 이상의 관통유닛으로 형성된 화염가이드로 유입되어 상승하면서 각각의 관통들이 옆의 관통의 열기의 영향을 받아 온도 저하 없이 상승하게 되어 화염가이드 상부에서는 고온의 열기로 가연성물질을 태우게 되어 연소효율을 향상시킨다.

본 발명은 연소부의 열기가 화염가이드로 강하게 빨려 들어가 연기가 아래로 역류하는 역화현상이 발생하지 않게 되는 연소장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 이웃한 관통유닛끼리 열을 보완해주는 역할을 하여 더 높은 열기가 형성되어 고온 연소가 가능한 연소장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소장치의 단면도.
도 3은 다양한 형태의 화염가이드의 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소장치의 화염가이드의 내부에 결합될 수 있는 와류형성판의 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소장치의 단면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연소장치의 사시도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연소장치의 단면도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연소장치의 화염분산판의 평면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연소장치의 단면도.

이하에는, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하되, 이는 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로써 본 발명의 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소장치의 사시도이며, 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소장치의 단면도이며, 도 3은 다양한 형태의 화염가이드의 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소장치의 화염가이드의 내부에 결합될 수 있는 와류형성판의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연소장치의 단면도이며, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연소장치의 사시도이며, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연소장치의 단면도이며, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연소장치의 화염분산판의 평면도이다.

본 발명의 연소장치(100)는,

연소부(10)와;

상기 연소부(10)에서 발생된 화염을 가이드하는 관구조의 화염가이드(20)를 포함하되,

상기 화염가이드(20)는 단면을 기준으로 다수의 영역으로 구획된 복수의 관통유닛(21)으로 구성된 것을 포함한다.

연소부(10)는 연료가 연소되는 위치로서, 연소부(10)에서 발생된 화염은 화염가이드(20)로 유입된다. 화염가이드(20)는 단면적이 좁고 길이가 길수록 강하게 화염을 상부로 이동시킨다. 즉, 화염가이드(20)의 단면부의 넓이와 높이의 비에 의하여 상승속도는 차이가 난다. 화염가이드(20)의 하부가 같은 넓이에서 높이가 높으면 상승속도는 더 빨라지고 화염은 더 고온이 된다. 이와 같은 원리로 화염가이드(20)를 복수의 관통유닛(21)으로 형성하면 화염가이드(20)의 높이를 낮추어도 고온을 유도할 수 있다.

화염가이드(20)는 내부과 관통된 구조이면, 다양한 형상의 단면이 가능하다. 도 3과 같이, 사각형, 원형 등의 단면일 수 있다. 복수의 관통유닛(21)은 화염가이드(20)의 내부를 구획한다.

도 2와 같이, 관통유닛(21)은 측면벽이 외부와 접하는 외부 관통유닛(21a)과 측면벽이 외부와 접하지 않도록 중앙부에 위치하는 내부 관통유닛(21b)을 포함한다. 외부 관통유닛(21a)의 일부벽면은 외기와 직접적으로 접촉한다. 따라서, 외부와 열교환이 일어나 화염의 온도가 상대적으로 내부 관통유닛(21b)보다 낮다. 내부 관통유닛(21b)의 모든 벽면은 외부 관통유닛(21a)으로 둘러싸여 있어서, 열이 외기에 빼앗기지 않게 된다. 따라서, 내부 관통유닛(21b)은 상대적으로 외부 관통유닛(21b)보다 고온의 화염을 외부로 방출한다.

내부 관통유닛(21b)과 외부 관통유닛(21a)의 위치에 따른 화염의 강도를 보정하기 위하여, 외부 관통유닛(21a)의 길이를 내부 관통유닛(21b)보다 길게 하는 것이 좋다. 관통유닛(21)의 길이가 길어질수록 이른바 굴뚝효과가 증가한다. 굴뚝효과는 단면적대비 길이가 길수록 관통유닛(21)을 통과하는 화염의 속도가 증가하여 강한 상승기류를 만들어낸다. 따라서, 역화현상(화염이 역류하는 현상)이 줄어들게 된다.

관통유닛(21)의 내부에는 화염이 나선형으로 이동할 수 있도록 와류형성판(30)이 결합된다. 와류형성판(30)은 도 4와 같이 띠모양의 판이 나선형으로 꼬인 형태일 수 있다. 와류형성판(30)이 관통유닛(21)의 내부에 위치하면, 곧게 화염이 상승하는 것보다 와류를 형성하며 상승하는 동안 화염의 체공시간이 길어져 완전연소에 유리하다.

도 7 및 도 8과 같이, 화염가이드(20)의 상부에는 화염가이드(20)와 이격되어 관통홀(41)이 복수로 형성된 화염분산판(40)이 위치할 수 있다. 화염분산판(40)은 화염가이드(20)의 상부에 고열이 집중되는 것을 방지하고, 과열된 화염분산판(40)에 의하여 불연소물질이 재연소되는 역할도 한다. 화염분산판(40)은 작은 관통홀(41)을 뚫어주어 소량의 화염이 상부로 이동되게 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 연소장치(100)의 재질은 철재나 스테인레스스틸과 같은 고온에 견디는 소재가 적당하며, 특히 화염가이드(20)는 내화재질의 물질로 틀로 찍어서 제작할 수도 있다.

연소의 재료로는 화목이나 가스(LPG, LNG)류, 또는 화석연료류와 기름(oil)류 등 모든 연소가능한 물질이 적용가능하다.

화염가이드(20)의 외부에는 화염가이드(20)와 이격되어 감싸는 열교환부(50)가 위치하며, 열교환부(50)에는 배기구(51)가 형성되어 있다. 또한, 열교환부(50)의 내부에는 화염가이드(20)를 감싸는 수관(60)이 결합된다. 수관(60)을 통해서 온수를 공급받을 수 있다. 열교환부(50)의 형태는 원형일 수도 있고 각형일수도 있다. 즉 형태나 재질에 의하여 본 발명의 범주를 벗어나지 않는다.

도 9는 또 다른 연소장치(100)의 실시예이다. 본 실시예의 연소장치(100) 중 화염가이드(20a,20b) 부분을 둘 이상으로 나누어도 본 발명의 범주에 속함을 예시한 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명하였으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 이로써 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 실시예를 바탕으로 균등한 범위까지 당업자가 변형 및 추가하는 범위도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

연소부(10) 화염가이드(20)
관통유닛(21) 와류형성판(30)
화염분산판(40) 관통홀(41)
열교환부(50) 배기구(51)
수관(60) 연소장치(100)

Claims (8)

1. 연소부(10)와;
   상기 연소부(10)에서 발생된 화염을 가이드하는 관구조의 화염가이드(20)를 포함하되,
   상기 화염가이드(20)는 단면을 기준으로 다수의 영역으로 구획된 복수의 관통유닛(21)으로 구성된 것을 포함하는 연소장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 관통유닛(21)은,
   측면벽이 외부와 접하는 외부 관통유닛(21a)과 측면벽이 외부와 접하지 않도록 중앙부에 위치하는 내부 관통유닛(21b)을 포함하는 연소장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 관통유닛(21)의 내부에는 화염이 나선형으로 이동할 수 있도록 와류형성판(30)이 결합된 것을 특징으로 하는 연소장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 외부 관통유닛(21a)의 길이는 상기 내부 관통유닛(21b)보다 더 긴 것을 특징으로 하는 연소장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 화염가이드(20)는 하부에서 상부로 갈수록 내부가 좁아지는 것을 특징으로 하는 연소장치.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 화염가이드(20)의 상부에는 상기 화염가이드(20)와 이격되어 관통홀(41)이 복수로 형성된 화염분산판(40)이 위치하는 것을 특징으로 하는 연소장치.
   
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 화염가이드(20)의 외부에는 상기 화염가이드와 이격되어 감싸는 열교환부(50)가 위치하며, 상기 열교환부(50)에는 배기구(51)가 형성된 것을 특징으로 하는 연소장치.
   
8. 제7항에 잇어서,
   상기 열교환부(50)의 내부에 위치하며, 상기 화염가이드(20)를 감싸는 수관(60)을 포함하는 연소장치.
   

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