WO2012026756A2 - 연소기구 및 이를 구비한 온풍기와 난방장치 - Google Patents

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WO2012026756A2
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heat
combustion
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송범현
송기보
류인형
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Song Bum-Hyun
Song Gi-Bo
Ryu In-Hyung
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Definitions

  • the present invention relates to a combustion apparatus and a heater and a heating device having the same, and more particularly, to a substantially solid particulate such as chaff, wood chips, wood pellets, palm kernel shell (PKS), etc. which can be easily obtained at low cost in the surroundings.
  • the present invention relates to a combustion mechanism and a warm air heater and a heating device having the same to enable efficient and continuous combustion using fuel.
  • a house for growing crops or a house for raising livestock should maintain a relatively high temperature at room temperature required for growing or raising livestock.
  • a separate heating device such as a boiler, a heater, and a dryer is used to supply air of a relatively high temperature in the house to maintain the inside of the house at a constant temperature.
  • the heating apparatus is classified into various kinds of heating apparatuses according to the type of fuel used or the method of heat exchange. Among them, the heating apparatus using energy such as electricity, oil, gas, etc. has an advantage of easy fuel input or management. Most widely used.
  • the heating device using the energy such as electricity, oil, gas, etc. as described above has a disadvantage in that the heating cost is rapidly increased due to the large amount of energy consumed during combustion, thereby increasing the management cost of crop plant managers or livestock breeding managers There is a problem that causes.
  • oil-fired heating systems contain a large amount of chemical harmful substances in the exhaust gas discharged during combustion, and should be ventilated at any time. do.
  • a heating device has recently been developed that uses wood pellets, which are solid fuels that can be easily obtained at low cost in the surroundings rather than electricity, oil, and gas.
  • the conventional heating apparatus using wood pellets has a problem that it is not possible to apply other types of solid fuels such as chaff, wood chips, PKS other than wood pellets because the structure is optimized to burn wood pellets.
  • the existing heating device using wood pellets has a complicated structure because of the difficult combustion conditions, and the increase in the cost of the device and the increase in the management cost result in an increase in the management cost of the crop plant manager or the livestock breeding manager. The problem still remains.
  • An object of the present invention for solving the problems according to the prior art is to efficiently and continuously burn using approximately solid particulate fuel such as chaff, wood chips, wood pellets, PKS, etc., which can be easily obtained at low cost in the surroundings.
  • the present invention provides a combustion apparatus having a simple structure and a heater and a heating device having the same.
  • Combustion mechanism of the present invention for solving the above technical problem, the main combustion chamber in which substantially solid particulate fuel supplied from the fuel supply hopper is ignited and burned, and the sub-combustion chamber in which the fuel transferred from the main combustion chamber is finally burned and formed sequentially.
  • Combustion casing is provided with a discharge port for discharging the combustion waste of the finishing combustion in the sub-combustion chamber;
  • a hollow type installed across the main combustion chamber and the subcombustion chamber and driven by a driving means to sequentially transfer the fuel, and having an air discharge hole for supplying the fuel by discharging air supplied from the distal end to the surface; Transfer screw;
  • a heat exhaust port communicating with an upper portion of the main combustion chamber and the subcombustion chamber of the combustion casing to discharge heat generated in the combustion process of the fuel to the upper portion.
  • the main combustion chamber may be configured to receive fuel directly from the fuel supply hopper.
  • the combustion casing further comprises a supply chamber formed at one side of the main combustion chamber to receive fuel from the fuel supply hopper and supply the fuel to the main combustion chamber, and the transfer screw includes the supply chamber, the main combustion chamber, and a secondary chamber. It can be installed across the combustion chamber to transfer the fuel sequentially.
  • the transfer screw may be formed so that the fuel transfer speed in the main combustion chamber is slower than the fuel transfer speed in the subcombustion chamber.
  • the blade pitch of the transfer screw corresponding to the main combustion chamber may be shorter than the blade pitch of the transfer screw corresponding to the subcombustion chamber.
  • the blade outer diameter of the transfer screw corresponding to the main combustion chamber may be formed to be smaller than the blade outer diameter of the transfer screw corresponding to the subcombustion chamber.
  • the blade of the transfer screw corresponding to the main combustion chamber may have at least one cutout.
  • the cutout portion may be formed between each block-shaped plate as the blades are formed by fixing a plurality of block-type plate on the surface of the transfer screw corresponding to the main combustion chamber.
  • the total area of the air discharge holes drilled in the transfer screw corresponding to the main combustion chamber may be larger than the total area of the air discharge holes drilled in the transfer screw corresponding to the subcombustion chamber.
  • the driving means may be digitally controlled to alternate between an actuator for turning on the rotation of the transfer screw and a pause for turning off the rotation of the transfer screw.
  • the distance between the blade outer diameter of the transfer screw and the bottom surface of the main combustion chamber may be formed to be wider than the distance between the blade outer diameter of the transfer screw and the bottom surface of the subcombustion chamber.
  • a first step may be formed between the main combustion chamber bottom and the sub combustion chamber bottom.
  • a second step may be formed between the bottom of the subcombustion chamber and the outlet.
  • the hot air blower of the present invention for solving the above technical problem, basically includes a combustion mechanism as described above, is formed to cover the heat discharge port, the heat exchanger A heat exchange casing passing through and discharged to the outside; And a heat supply path for guiding heat discharged to an upper portion of the heat discharge port to pass between the plurality of heat exchange pipes.
  • the heat exchange casing the outside air supply space to which the outside air is supplied by the blowing fan provided in one opening; And a warm air discharge space which is opposed to the outside air supply space and communicates through the plurality of heat exchange pipes, receives air from the outside air supply space through the plurality of heat exchange pipes, and discharges the air through the hot air discharge ports.
  • a warm air discharge space which is opposed to the outside air supply space and communicates through the plurality of heat exchange pipes, receives air from the outside air supply space through the plurality of heat exchange pipes, and discharges the air through the hot air discharge ports.
  • the heat supply passage is formed in the space in which the plurality of heat exchange pipes are located, the first furnace for guiding the combustion heat discharged to the heat discharge port corresponding to the position of the main combustion chamber upward; A second furnace for guiding the combustion heat guided by the first furnace to a position close to a heat outlet corresponding to a position on the front side of the subcombustion chamber; And a third heat discharging through the waste heat discharge port by guiding the heat of combustion guided by the second furnace and the heat discharge port corresponding to the position of the subcombustion chamber to the upper side of the heat outlet corresponding to the rear end side of the subcombustion chamber. It can be configured to include.
  • the present invention enables efficient and continuous combustion of approximately solid particulate fuels such as chaff, wood chips, PKS, etc., which can be easily obtained at low cost in the vicinity of existing wood pellets using a single device. There is an advantage.
  • the fuel supplied from one side by the transfer screw is combusted while sequentially transported along the main combustion chamber, the sub-combustion chamber as well as the combustion waste finished combustion in the sub-combustion chamber can be discharged through the discharge port, a single screw It is advantageous in that the transfer and discharge of fuel can be achieved.
  • a sufficient combustion of fuel in the main combustion chamber can be achieved by forming a blade pitch, a blade outer diameter, and a wing shape of the transfer screw so that the fuel transfer speed in the main combustion chamber is slower than that of the subcombustion chamber.
  • the first step formed between the bottom of the main combustion chamber and the bottom of the subcombustion chamber prevents unburned fuel from being transferred from the main combustion chamber to the subcombustion chamber, and the second step formed between the bottom of the subcombustion chamber and the discharge port. There is an advantage that it is possible to prevent the discharge of unfinished fuel in the subcombustion chamber.
  • the blade of the transfer screw corresponding to the main combustion chamber can be configured by connecting the block-shaped plate to withstand the heat of combustion of the main combustion chamber.
  • the warm air according to the present invention has the advantage of maximizing the heat exchange effect in consideration of the combustion temperature of the main combustion chamber and the sub-combustion chamber.
  • Figure 1a is a side cross-sectional view showing a state in which fuel is supplied to the main combustion chamber of the combustion system according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 1b is a side cross-sectional view showing a state in which fuel is supplied to the main combustion chamber and the sub-combustion chamber of the combustion system according to the first embodiment of the present invention.
  • 1C is a side cross-sectional view illustrating a state in which fuel is supplied to a main combustion chamber and a subcombustion chamber of a combustion system unit according to a first embodiment of the present invention, and combustion waste is discharged through an exhaust port;
  • Figure 2 is a side cross-sectional view showing a modification of the transfer screw constituting the combustion system according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view of the conveying screw of Figure 2;
  • Figure 4 is a perspective view showing a heating device having a combustion system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is a front view of a heating apparatus having a combustion system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of the inside of the heat exchange casing of FIG. 5; FIG.
  • FIG. 7 is a side cross-sectional view of a heating apparatus with a combustion system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a side sectional view showing a state in which fuel is supplied to a supply chamber of a combustion system unit according to a second embodiment of the present invention.
  • 8B is a side sectional view showing a state in which fuel is supplied to a supply chamber and a main combustion chamber of a combustion system unit according to a second embodiment of the present invention
  • 8C is a side cross-sectional view illustrating a state in which fuel is supplied to a supply chamber, a main combustion chamber, and a subcombustion chamber of a combustion system unit according to a second embodiment of the present invention, and combustion waste is discharged through an outlet port;
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • Combustion mechanism according to the first embodiment of the present invention (hereinafter, referred to collectively as 'combustion system portion'), as shown in Figure 1a to Figure 1c, largely, the combustion casing 110, the transfer screw 120, The heat outlet 130 is made to include.
  • the combustion casing 110, the primary combustion chamber 114 and the sub-combustion chamber 116 is formed in sequence, the outlet combustion chamber 118 for discharging the combustion waste is finished combustion in the sub-combustion chamber 116 is provided.
  • the main combustion chamber 114 is a space for ignition of fuel and combustion of the fuel, and the main combustion chamber 114 through the hopper pipe 217 as the fuel supplied to the fuel supply hopper 216 is freely dropped by its own weight. Are supplied directly.
  • the lower side of one side of the main combustion chamber 114 is provided with an ignition fan f1 for supplying ignition heat for ignition of the supplied fuel, and such an ignition fan f1 may use a heat source such as a known thermal coil heater. And, in consideration of the ignition effect, it is also possible to use a known ceramic hot air heater using a silicon nitride heating element.
  • Fuel ignition by the ignition fan (f1) is preferably made at a time when a predetermined amount of fuel is filled in the main combustion chamber 114, the main combustion chamber (by the ignition fan f1 (A detailed description of the ignition process in 114 will be described for the operation of the heating device provided with the combustion system part 100 of the present embodiment.
  • the fuel supplied to the main combustion chamber 114 and ignited by the ignition fan f1 is combusted in the main combustion chamber 114 to generate combustion heat.
  • the main combustion chamber 114 The internal temperature of becomes about 900 degreeC.
  • the ignited fuel in the main combustion chamber is gradually transferred to the subcombustion chamber 116 by the transfer screw 120.
  • the subcombustion chamber 116 is a space for finishing combustion of the fuel transferred from the main combustion chamber 114, and may be integrally communicated with the other side of the main combustion chamber 114.
  • the final combustion means to burn completely until the fuel turns into combustion waste.
  • the fuel transferred from the main combustion chamber 114 to the subcombustion chamber 116 is subjected to finishing combustion in the subcombustion chamber 116 to generate combustion heat.
  • the internal temperature of the subcombustion chamber 116 is approximately It becomes 100 to 150 degreeC.
  • Combustion waste discharged through the outlet 118 is periodically removed by an operator in a waste storage container (not shown) or discharged to the outside by an automatic processing device such as a known conveyor conveyer (not shown). May be
  • the combustion casing 110 including the main combustion chamber 114 and the sub-combustion chamber 116 may concentrate fuel in the main combustion chamber 114 and the sub-combustion chamber 116. It is preferable to form a trapezoidal shape in which the width of the lower side is narrowed from the front end surface. (See Figure 4)
  • the interval between the bottom surface of the main combustion chamber 114 and the blade outer diameter of the transfer screw 120 is the bottom surface of the sub-combustion chamber 116 and the transfer screw 120 It is formed to be wider than the gap between the outer diameter of the blade.
  • some of the fuel laminated on the bottom of the main combustion chamber 114 is not rapidly transferred to the sub-combustion chamber 116 and retains to some extent. You can keep time.
  • the fuel may be continuously burned in the main combustion chamber 114, thereby minimizing the transfer of the fuel in the incomplete combustion state to the subcombustion chamber 116.
  • a first step a1 is formed between the bottom of the main combustion chamber 114 and the bottom of the subcombustion chamber 116.
  • the first step a1 has a bottom shape of the main combustion chamber 114 and the subcombustion chamber 116 as described above, and a portion of the fuel stacked on the bottom of the main combustion chamber 114 is transferred to the subcombustion chamber 116.
  • combustion waste naturally adheres gradually to the bottom of the main combustion chamber 114 to a predetermined thickness. It functions to form the fixing layer sc.
  • the fixing layer functions as a heat insulating layer, so that some of the heat of combustion inside the main combustion chamber 114 is external. It can be prevented from exiting.
  • a second step a2 is formed between the bottom surface of the subcombustion chamber 116 and the outlet 118, and the second step a2 is a fuel that has not been finished combustion in the subcombustion chamber 116. To escape to (118).
  • the transfer screw 120 as shown in Figure 1a, the hollow rod (120a) provided across the main combustion chamber 114, the sub-combustion chamber 116, and provided on the outer surface of the rod (120a) It is configured to include a transfer blade 120b, it is rotated by the drive means 122 to sequentially transfer the fuel charged in the main combustion chamber 114 and the sub-combustion chamber 116.
  • a motor having a controller may be used, and a known speed reducer and a driving transmission means (eg, a chain) may be used between the driving means 122 and the transfer screw 120 as necessary. , Belts, gears, etc.) may be installed.
  • the air supplied by the blowing means f2 provided at the distal end to the surface is filled in the main combustion chamber 114 and the sub-combustion chamber 116 An air discharge hole 124 for supplying fuel is formed.
  • Blowing means (f2) may be used a known electric blower, it is installed in a structure capable of air blowing in the internal space while allowing mutual rotation of the end portion of the rod (120a) of the transfer screw 120.
  • the total area of the air discharge hole 124 drilled into the transfer screw 120 corresponding to the main combustion chamber 114 is the air discharge hole 124 drilled into the transfer screw 120 corresponding to the subcombustion chamber 116. It is desirable to be larger than the total area of.
  • the transfer screw 120 corresponding to the main combustion chamber 114 may be larger than the total area of the air discharge hole 124 punched in the transfer screw 120 corresponding to the subcombustion chamber 116.
  • the air discharge hole 124 described above supplies air to fuel combusted in the main combustion chamber 114 and the subcombustion chamber 116 so that combustion can be made more effectively.
  • the transfer screw 120 is preferably formed such that the fuel transfer speed in the main combustion chamber 114 constituting the combustion casing 110 is lower than the fuel transfer speed in the sub-combustion chamber 116.
  • the transfer screw 120 corresponding to the main combustion chamber 114 is formed.
  • the blade pitch d1 may be formed to be shorter than the blade pitch d2 of the transfer screw 120 corresponding to the subcombustion chamber 116.
  • the feed speed of the fuel by the feed screw 120 may be determined according to the rotational speed, the blade pitch, the blade outer diameter, etc. of the feed screw 120, the shorter the blade pitch is gradually lowered the feed speed of the fuel The longer the blade pitch, the faster the feed rate of the fuel.
  • the blade pitch d1 of the transfer screw 120 corresponding to the main combustion chamber 114 is shorter than the blade pitch d2 of the transfer screw 120 corresponding to the subcombustion chamber 116,
  • the fuel feed rate in the combustion chamber 114 may be slower than the fuel feed rate in the subcombustion chamber 116.
  • Wing outer diameter (d3) may be formed to be smaller than the wing outer diameter (d4) of the transfer screw 120 corresponding to the subcombustion chamber (116).
  • the feed speed of the fuel by the feed screw 120 may be determined according to the rotational speed, the blade pitch, the blade outer diameter, etc. of the feed screw 120, the smaller the blade outer diameter in the casing having the same diameter
  • the area where the transport vanes are in contact with the fuel is made small, so that the transport speed of the fuel is gradually slowed down.
  • the wing outer diameter is increased, the area where the transport vanes are in contact with the fuel is increased, and the transport speed of the fuel is gradually increased.
  • the blade outer diameter d3 of the transfer screw 120 corresponding to the main combustion chamber 114 is smaller than the blade outer diameter d4 of the transfer screw 120 corresponding to the subcombustion chamber 116,
  • the fuel feed rate in the combustion chamber 114 may be slower than the fuel feed rate in the subcombustion chamber 116.
  • the transfer corresponding to the main combustion chamber 114 is performed.
  • At least one cutout c may be provided on the blade of the screw 120.
  • the blade pitch and the blade outer diameter of the transfer screw 120 are formed in the main combustion chamber 114 and the subcombustion chamber 116 in the same manner, the cutout portion c is formed in the blade of the transfer screw 120 corresponding to the main combustion chamber 114.
  • the overall area of the transport blade is in contact with the fuel is small, the overall feed rate of the fuel can be slowed.
  • At least one cutout c formed in the wing of the transfer screw 120 corresponding to the main combustion chamber 114 corresponds to the main combustion chamber 114, for example, as shown in FIG. 3. It may be made of a structure for fixing a plurality of block-like plate (120c) by welding or the like on the surface of the transfer screw 120.
  • the drive means 122 for rotating the transfer screw 120 is turned off by the control unit (not shown) to turn on the rotation of the transfer screw 120 and the rotation of the transfer screw 120 It is desirable to be digitally controlled such that the rest periods are alternating.
  • the starter and the rest period, the amount of fuel supply per hour, etc. may be appropriately set according to combustion conditions such as calorific value required, calories of each fuel.
  • the wood chips with a calorific value of approximately 2500 kcal / kg are formed in the form of chips that are easy to burn after separating the roots, branches, and other wood waste from the wood.
  • the amount of may be set to be supplied to the main combustion chamber 114 from the fuel supply hopper 216, and may be set to alternate between 1 second of the actuator, 15 seconds of the pause.
  • the dried wood residue is pulverized into small particles such as sawdust, dried and compressed to form cylindrical pellets.
  • PES Palm Kernel Shell
  • the amount of approximately 9.6 kg per hour is supplied from the fuel supply hopper 216). It may be set to be supplied to the main combustion chamber (114).
  • the combustion of each fuel is carried out in three stages of "ignition-> heating-> maintenance", for example, when the inside of the house to be maintained temperature is raised above a predetermined set temperature "heating"
  • the control is performed so that the amount of heat generated by the combustion is reduced from the "maintain” state, and the amount of fuel supplied is preferably about 30% of the amount of fuel supplied during the "heating" operation.
  • the amount of fuel supplied during the "heating" operation is approximately 20 kg per hour, but the amount of fuel supplied during the "holding” operation is approximately 6 kg per hour, which is 30% of the "heating” operation.
  • the transfer screw 120 itself is burned once in the main combustion chamber 114 and the subcombustion chamber 116 after the fuel is stopped for a certain time. It acts like a snazzy poker, allowing the fuel to burn more effectively.
  • the heat discharge port 130 will be described in detail as follows.
  • the heat exhaust port 130 is formed in communication with the upper portion of the main combustion chamber 114 and the sub-combustion chamber 116 of the combustion casing 110, the main combustion chamber 114 and the sub-combustion chamber of the combustion casing 110 ( Heat generated from the fuel combusted in 116 is discharged to the upper side to allow heat exchange.
  • the heat generated by the combustion of the fuel in the combustion system unit 100 is discharged through the heat outlet 130, the discharged heat is used for heating.
  • the specific shape of the heat discharge port 130 may be variously modified according to the detailed configuration of the heating device (for example, a heater, a boiler, etc.) to which the combustion system of the present embodiment is applied.
  • the heating device for example, a heater, a boiler, etc.
  • FIG. 4 to 7 illustrate an example of a heating apparatus provided with the combustion system unit as described above, and the heating apparatus basically includes the combustion system unit 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • a fuel supply unit 200 for supplying fuel to the combustion system unit 100 and a heat exchange unit 300 for discharging warm air through heat exchange using heat discharged from the combustion system unit 100 is additionally provided. .
  • the fuel supply unit 200 is a portion for supplying fuel to the combustion system unit 100, one end of the transfer pipe 212 is communicated to the interior of the fuel reservoir (not shown), the transfer pipe 212 inside The spiral coil 213 provided, the fuel transfer motor 214 for rotating the spiral coil 213, the chamber 215, the chamber 215 into which the fuel transported by the rotation of the spiral coil 213 is injected,
  • the fuel supply hopper 216 communicates with the lower portion of the hopper, and the hopper pipe 217 for transporting the fuel supplied to the fuel supply hopper 216 to the combustion casing 110 of the combustion system unit 100. .
  • the spiral coil 213 provided in the transfer pipe 212 is rotated by the driving of the fuel transfer motor 214 to transfer fuel stored in the fuel storage tank to the chamber 215. Will be supplied.
  • the amount of fuel supply per hour may be controlled by controlling the rotation of the spiral coil 213 to be turned on or off through a control unit (not shown) of the fuel transfer motor 214.
  • the fuel supply unit 200 as described above, the fuel can be continuously supplied to the combustion system 100 without interruption.
  • the heat exchange part 300 is configured to include a heat exchange casing 310 and a heat supply path 320.
  • the heat exchange casing 310 is formed to cover the heat discharge port 130, and passes outside air supplied through one side opening into the plurality of built-in heat exchange pipes 314. Discharge to the outside.
  • the heat exchange casing 310 and the outside air supply space (s1) and the outside air supply space (s1) and the outside air is supplied by the blowing fan 312 provided in one opening and It is opposed to communicate through a plurality of heat exchange pipes 314, the hot air discharge space (s2) is supplied through the plurality of heat exchange pipes 314 of the air supply space (s1) and discharged through the hot air outlet 316 (s2) It is configured to include).
  • the outside air is supplied to the outside air supply space (s1) through the opening by the blower fan 312, the outside air supplied to the outside air supply space (s1) Passed through a plurality of heat exchange pipes 314 is transferred to the hot air discharge space (s2), the air transferred to the hot air discharge space (s2) is discharged through the hot air discharge port (316).
  • the heat supply path 320 as shown in Figures 6 and 7, to guide the heat discharged to the upper portion of the heat discharge port 130 to pass between the plurality of heat exchange pipe 314, the plurality of Is formed on the space where the heat exchange pipe 314 is located.
  • the heat supply path 320, the first furnace (320a), the second furnace (320b), the third furnace (320c) is formed in the "S" shape that is pressed sideways approximately overall.
  • the first furnace 320a is formed to guide upwardly the combustion heat discharged to the heat exhaust port 130 corresponding to the position of the main combustion chamber, the inner surface of one side of the heat exchange casing 310 and the heat exchange casing 310. It is composed of a space consisting of a first guide panel 322 extending upward from the inner bottom of the center approximately.
  • the second furnace 320b is connected to the first furnace 320a and moves the combustion heat guided by the first furnace 320a to a position close to the heat outlet 130 corresponding to the front side position of the subcombustion chamber. It is formed to guide and consists of a space consisting of the first guide panel 322 and the second guide panel 324 extending downward from the inside of the other side of the heat exchange casing (310).
  • the combustion heat of the first furnace 320a having a relatively high pressure. It can be guided down along the second path (320b).
  • a discharge fan or a high chimney may be installed in the waste heat discharge port 326 for the discharge effect of the combustion heat.
  • the third furnace 320c is connected to the second furnace 320b, and the combustion heat guided by the second furnace 320b and the heat of combustion discharged to the heat discharge port 130 corresponding to the position of the subcombustion chamber are It is formed to guide upward of the heat exhaust port 130 corresponding to the rear end side position of the subcombustion chamber through the waste heat exhaust port 326, and the other side of the second guide panel 324 and the heat exchange casing 310. It is composed of the inner space.
  • the heat of combustion discharged to the heat discharge port 130 corresponding to the position of the main combustion chamber 114 is guided upward along the first furnace 320a,
  • the combustion heat guided to the first furnace 320a is guided downward along the second furnace 320b, and the heat discharge port 130 corresponding to the combustion heat guided downward along the second furnace 320b and the position of the sub-combustion chamber.
  • Combustion heat discharged to) is guided to the waste heat outlet 326 through the third furnace 320c and is discharged through the waste heat outlet 326.
  • the air is supplied to the outside air supply space s1 by the heat exchange casing 310 and the blower fan 312 as described above, and is transferred to the warm air discharge space s2 through the heat exchange pipe 314.
  • the heat exchange with the combustion heat flowing through the furnace 320 is made, and thus the warm air discharge space (s2) is filled with warm air, the warm air in the warm air discharge space (s2) through the hot air discharge port (316) It is discharged and heated.
  • the specific shape and number of the first and second guide panels 322 and 324 constituting the heat exchange pipe 314 and the heat supply path 320 may be variously modified in consideration of heat exchange efficiency. .
  • the heating device having the structure as described above has been described, for example, for the purpose of understanding the combustion system according to the first embodiment of the present invention, and the same configuration as the fuel supply unit 200 and the heat exchange unit 300 is described in the present invention. Of course, it can be appropriately changed according to the structure and shape of the combustion system according to the first embodiment of the.
  • the fuel is supplied to the chamber 215 by the feed pipe 212 and the spiral coil 213 provided inside the feed pipe, and then is supplied to the fuel supply hopper 216.
  • the fuel supply amount per hour may be obtained in advance in consideration of the required calorific value and calories of fuel injected, and the control condition for adjusting the fuel supply amount per hour thus obtained is set in advance, such that the control unit of the fuel transfer motor 214 (Fig. The rotation of the spiral coil 213 may be controlled to be activated or stopped through the not shown.
  • the fuel supplied to the fuel supply hopper 216 is supplied to the main combustion chamber 114 by its own weight, ignited and combusted, and gradually transferred to the subcombustion chamber 116 by the transfer screw 120.
  • the ignition of the fuel may be performed by the ignition fan f1 at a time when a predetermined amount of fuel is supplied to the main combustion chamber 114, and the fuel ignition process will be described in detail as follows.
  • the transfer screw 120 in the main combustion chamber 114 and the subcombustion chamber 116 is stopped from rotating, and the rotation of the transfer screw 120 in the state in which the fuel is ignited by the primary ignition is performed. This is resumed, the feed screw 120 is rotated by a predetermined angle in the counterclockwise direction.
  • the transfer screw 120 rotates a predetermined angle in the counterclockwise direction, so that the ignition fan f1 secondaryly ignites the fuel in the non-ignition portion, thereby expanding the fuel ignition portion, and the secondary ignition. During the process, the rotation of the transfer screw 120 is stopped, and in the state where the secondary ignition is completed, the transfer screw 120 again rotates by an angle counterclockwise.
  • the transfer screw 120 rotates by a predetermined angle in the counterclockwise direction, so that the ignition fan f1 ignites the fuel in the part not ignited through the primary ignition and the secondary ignition, so that the fuel
  • the ignition portion is further enlarged, and the rotation of the transfer screw 120 is stopped during the third ignition process.
  • the fuel supplied to the main combustion chamber 114 by the process of primary ignition, secondary ignition, and tertiary ignition as described above can be ignited evenly in a circumferential form, and the fuel ignited in the above state is transferred to the screw 120 Combustion takes place during transfer from the main combustion chamber 114 to the subcombustion chamber 116.
  • the feed from the distal end of the transfer screw 120 is supplied through the air discharge hole 124 may be an effective combustion of the fuel.
  • the air discharge hole 124 formed on the surface of the rod (120a) of the transfer screw 120 is formed in a large area in a large area corresponding to the main combustion chamber 114 in order to further activate the combustion of the initial ignition.
  • the fuel laminated on the bottom surface of the main combustion chamber 114 by the first step a1 formed between the main combustion chamber 114 and the subcombustion chamber 116 hardly proceeds initially.
  • the combustion waste that has been finished combustion in the sub-combustion chamber 116 is discharged through the outlet 118.
  • Combustion waste discharged through the outlet 118 is preferably made automatically through a separate discharge collection device, of course, may be made manually using a bag.
  • the heat generated by the fuel combustion in the main combustion chamber 114 and the sub-combustion chamber 116 is transferred to the heat supply path 320 through the heat discharge port 130 connected to the upper portion of the heat exchange casing 310
  • External air supplied to the inside and transferred to the plurality of heat exchange pipes 314 exchanges heat with the combustion heat of the heat supply path 320, and the warm air that has undergone heat exchange is discharged through the hot air outlet 316 to be heated. .
  • Combustion system portion according to a second embodiment of the present invention largely comprises a combustion casing 110, a transfer screw 120, a heat outlet 130, the combustion casing Since the rest of the configuration except for 110 is the same, only the parts related to the combustion casing 110 which is different from the first embodiment will be described.
  • the fuel is supplied from the supply chamber 112 and the supply chamber 112 which receive the substantially solid particulate fuel from the fuel supply hopper 216 and supply the fuel to the main combustion chamber 114.
  • the main combustion chamber 114 in which the ignition is combusted and the sub-combustion chamber 116 in which the fuel transported from the main combustion chamber 114 is finally burned are sequentially formed, and the combustion waste that has been finished in the sub-combustion chamber 116 is finished. It comprises a discharge port 118 for discharging.
  • the first step a1 is formed between the main combustion chamber 114 and the subcombustion chamber 116, similarly to the first embodiment, and the subcombustion chamber 116 and the exhaust port are formed.
  • a second step a2 is formed between 118, and the shape and function of the first step a1 and the second step a2 are the same as those of the first embodiment, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the transfer screw 120 provided in the combustion system of the second embodiment is installed across the supply chamber 112, the main combustion chamber 114, and the subcombustion chamber 116 to sequentially transfer the fuel.
  • the fuel filled in the fuel supply hopper 216 is supplied to the supply chamber 112 through the hopper pipe 217, the fuel supplied to the supply chamber 112 is supplied to the main combustion chamber 114, The fuel supplied to the main combustion chamber 114 is sequentially supplied to the subcombustion chamber 116.
  • the fuel supply structure of the second embodiment may be composed of a transfer pipe 212, spiral coil 213, fuel transfer motor 214 and the like in a similar form to the fuel supply structure of the first embodiment illustrated through FIG. have.
  • the transfer screw 120 crossing the supply chamber 112 is configured to adjust the fuel supply amount, the structure of directly controlling the fuel transfer motor 214 on / off as in the first embodiment. Is not necessary.
  • the fuel transferred to the chamber 215 is supplied to the fuel supply hopper 216, the limit switch for measuring the amount of fuel stored in the fuel supply hopper 216 in the chamber 215
  • a sensor (not shown) of the fuel supply motor 214 is connected to a control unit (not shown) of the fuel transfer motor 214 to turn the fuel transfer motor 214 on or off by the amount of fuel stored in the fuel supply hopper 216.
  • the air discharge hole 124 is formed on the surface of the rod (120a) as in the first embodiment, the fuel transfer speed in the main combustion chamber 114 is the sub-combustion chamber (116) It is preferable to be formed to be slower than the fuel feed rate in the), and the detailed description thereof will be omitted since it is the same as the first embodiment.
  • the driving means 122 for rotating the transfer screw 120 is a digital method such that an actuator for turning on the rotation of the transfer screw 120 and a pause for turning off the rotation of the transfer screw 120 alternately. Is controlled.
  • the starter and the rest period, the amount of fuel supply per hour, etc. may be appropriately set according to combustion conditions such as calorific value required, calories of each fuel.
  • the fuel supply hopper 216 to the main combustion chamber 114 is maintained so that the fuel is filled in the supply chamber 112. It is automatically supplied and alternates between 1 second of starter and 6 seconds of rest.
  • the combustion casing 110 of the second embodiment is provided with a supply chamber 112, the fuel of the supply chamber 112 is supplied to the main combustion chamber 114 by the transfer screw 120 across the supply chamber 112. It becomes a structure.
  • the combustion casing 110 of the first embodiment has a structure in which fuel is directly supplied from the fuel supply hopper 216 to the main combustion chamber 114 without the supply chamber 112, but the combustion casing 110 of the second embodiment There is a structural difference in which the fuel supplied from the fuel supply hopper 216 to the supply chamber 112 is supplied to the main combustion chamber 114 according to the rotation of the transfer screw 110.
  • fuel such as rice hulls are more bulky per unit weight, so that in order to generate a calorific value similar to that of other fuels, the fuel is further filled per unit time such that the fuel almost fills the space in the combustion casing 110. Large volumes of fuel must be supplied.
  • a separate supply chamber 112 is provided as in the present embodiment so that the combustion flame does not directly reach the fuel in the atmospheric state located in the fuel supply hopper 216. Since the fuel having a small interparticle gap is kept inside the supply chamber 112, an environment in which combustion flames are difficult to diffuse even in the supply chamber 112 is maintained.
  • the combustion flame in the main combustion chamber 114 may reach the supply chamber 112 through the space between the empty space or the fuel particles in the supply chamber 112, so that such fuel does not pass through the supply chamber 112. It is preferable to take a structure that is directly injected into the main combustion chamber 114 as an example.
  • the present invention provides a combustion mechanism having a simple structure while being able to burn efficiently and continuously using substantially solid particulate fuel such as chaff, wood chips, wood pellets, PKS, etc. which can be easily obtained at low cost in the surroundings, and Provided with a heating fan and heating device.

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Abstract

본 발명은 주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구할 수 있는 왕겨, 우드 칩, 목재 펠릿, PKS 등과 같은 대략 고형 입자상의 연료를 이용하여 효율적으로 연소시킬 수 있도록 하는 연소기구에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 연소기구는, 연료공급호퍼에서 공급되는 대략 고형 입자상의 연료가 점화되어 연소되는 주연소실, 상기 주연소실에서 이송된 연료가 마무리연소되는 부연소실이 순차적으로 형성되며, 상기 부연소실에서 마무리연소를 마친 연소폐기물을 배출하는 배출구가 구비된 연소케이싱; 상기 주연소실, 부연소실을 가로질러 설치되어 상기 연료를 순차적으로 이송시키도록 구동수단에 의해 회전구동되고, 말단부에서 공급되는 공기를 표면으로 배출시켜 상기 연료에 공급하는 공기배출홀이 천공된 중공형의 이송스크류; 및 상기 연소케이싱의 주연소실 및 부연소실의 상부로 연통되어 상기 연료의 연소과정에서 발생한 열을 상부로 배출하는 열배출구;를 포함하여 구성된다.

Description

연소기구 및 이를 구비한 온풍기와 난방장치
본 발명은 연소기구 및 이를 구비한 온풍기와 난방장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구할 수 있는 왕겨, 우드 칩, 목재 펠릿, PKS(palm kernel shell) 등과 같은 대략 고형 입자상의 연료를 이용하여 효율적이고 연속적으로 연소시킬 수 있도록 하는 연소기구 및 이를 구비한 온풍기와 난방장치에 관한 것이다.
일반적으로, 농작물 재배를 위한 하우스나 가축 사육을 위한 하우스에는 농작물 재배나 가축 사육에 요구되는 비교적 높은 상온의 온도를 유지하여야 한다.
특히, 겨울철에 외부의 온도가 급격히 떨어질 경우에는 보일러, 온풍기, 건조기 등과 같은 별도의 난방장치를 사용하여 하우스 내에 비교적 높은 온도의 공기를 공급하여 하우스 내부를 일정 온도로 유지시켜야 한다.
상기 난방장치는 사용하는 연료의 종류나 열교환의 방식 등에 따라 여러 종류의 난방장치로 분류되며, 그 중에서 전기, 기름, 가스 등과 같은 에너지를 사용하는 난방장치는 연료 투입이나 관리가 용이한 장점이 있어서 가장 널리 사용되고 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 전기, 기름, 가스 등과 같은 에너지를 사용하는 난방장치는 연소시 에너지의 소모량이 많아서 난방비용이 급증하는 단점이 있고, 이로 인하여 농작물 재배 시설 관리자나 가축 사육 관리자의 관리 비용 상승을 초래하는 문제점이 있다.
특히, 기름을 연료로 하는 난방장치는 연소 과정에서 배출되는 배출가스에 다량의 화학적 유해물질이 포함되어 있어 수시로 환기를 시켜줘야 하는데, 환기 시 하우스 내부의 열이 함께 배출되므로 관리 비용 상승을 더욱 가중하게 된다.
이러한 이유로 최근에는 전기, 기름, 가스 등이 아닌 주변에서 저렴한 비용으로 쉽게 구할 수 있는 고체 연료인 목재 펠릿을 사용하여 난방을 하는 난방장치가 개발되고 있다.
그러나, 기존의 목재 펠릿을 사용한 난방장치는 목재 펠릿을 연소시키기 위해 최적화된 구조로 되어 있어서 목재 펠릿 이외의 왕겨, 우드 칩, PKS 등 다른 종류의 고체 연료를 적용하여 사용할 수 없다는 문제점이 있었다.
또한, 난방 면적에 따른 연료 투입량의 조절 기능이 미흡하여 전체적인 난방효과가 너무 과하거나 모자라는 등 하우스 내부의 온도조절이 어려운 문제점이 있다.
또한, 기존의 목재 펠릿을 사용한 난방장치는 연소조건이 까다롭기 때문에 복잡한 구조로 구성되어 있고, 이에 따른 장치의 가격 상승 및 관리 비용의 상승으로 인해 농작물 재배 시설 관리자나 가축 사육 관리자의 관리 비용 상승을 초래하는 문제점이 여전히 남아 있다.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구할 수 있는 왕겨, 우드 칩, 목재 펠릿, PKS 등과 같은 대략 고형 입자상의 연료를 이용하여 효율적이고 연속적으로 연소시킬 수 있으면서도 구조가 간단한 연소기구 및 이를 구비한 온풍기와 난방장치를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 연소기구는, 연료공급호퍼에서 공급되는 대략 고형 입자상의 연료가 점화되어 연소되는 주연소실, 상기 주연소실에서 이송된 연료가 마무리연소되는 부연소실이 순차적으로 형성되며, 상기 부연소실에서 마무리연소를 마친 연소폐기물을 배출하는 배출구가 구비된 연소케이싱; 상기 주연소실, 부연소실을 가로질러 설치되어 상기 연료를 순차적으로 이송시키도록 구동수단에 의해 회전구동되고, 말단부에서 공급되는 공기를 표면으로 배출시켜 상기 연료에 공급하는 공기배출홀이 천공된 중공형의 이송스크류; 및 상기 연소케이싱의 주연소실 및 부연소실의 상부로 연통되어 상기 연료의 연소과정에서 발생한 열을 상부로 배출하는 열배출구;를 포함하여 구성된다.
바람직하게, 상기 주연소실은, 상기 연료공급호퍼로부터 연료를 직접 공급받도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 연소케이싱은, 상기 연료공급호퍼로부터 연료를 공급받아 상기 주연소실로 공급하도록 상기 주연소실의 일측에 형성된 공급실을 더 포함하여 구성되고, 상기 이송스크류는, 상기 공급실, 주연소실, 부연소실을 가로질러 설치되어 상기 연료를 순차적으로 이송시킬 수 있다.
바람직하게, 상기 주연소실에서의 연료 이송속도가 부연소실에서의 연료 이송속도보다 느리게 되도록 상기 이송스크류가 형성될 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 피치가 상기 부연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 피치보다 짧도록 형성될 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 외경이 상기 부연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 외경보다 작도록 형성될 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개는 적어도 하나의 단절부를 구비할 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 단절부는, 상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 표면에 다수의 블록형 판재를 고정하여 날개를 형성함에 따라 각 블록형 판재의 사이마다 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 주연소실에 대응하는 이송스크류에 천공된 공기배출홀의 총면적은 상기 부연소실에 대응하는 이송스크류에 천공된 공기배출홀의 총면적보다 크도록 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 구동수단은 상기 이송스크류의 회전을 ON시키는 가동기와 상기 이송스크류의 회전을 OFF시키는 휴지기가 번갈아 이뤄지도록 디지털 방식으로 제어될 수 있다.
바람직하게, 상기 이송스크류의 날개 외경과 상기 주연소실의 저면 사이의 간격은 상기 이송스크류의 날개 외경과 상기 부연소실의 저면 사이의 간격보다 넓도록 형성될 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 주연소실 저면과 상기 부연소실 저면의 사이에는 제1단턱이 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 부연소실의 저면과 상기 배출구의 사이에는 제2단턱이 형성될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 온풍기는, 상술한 바와 같은 연소기구를 기본적으로 포함하며, 상기 열배출구를 커버하도록 형성되되, 일측 개구부를 통해 공급되는 외부 공기를 내장된 다수의 열교환파이프의 내부로 통과시켜 외부로 배출하는 열교환 케이싱; 및 상기 열배출구의 상부로 배출되는 열이 상기 다수의 열교환파이프 사이로 통과되도록 안내하는 열공급로;를 포함하여 구성된다.
바람직하게, 상기 열교환 케이싱은, 일측 개구부에 구비된 송풍팬에 의해 외부 공기가 공급되는 외기공급공간; 및 상기 외기공급공간과 대향되어 상기 다수의 열교환파이프를 통해 연통되고, 상기 다수의 열교환파이프를 통해 상기 외기공급공간의 공기를 공급받아 온풍배출구를 통해 배출하는 온풍배출공간;을 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 열공급로는, 상기 열공급로는, 상기 다수의 열교환파이프가 위치한 공간상에 형성되되, 상기 주연소실의 위치에 대응하는 열배출구로 배출되는 연소열을 상방으로 안내하는 제1로; 상기 제1로에 의해 안내된 연소열을 상기 부연소실의 전단 측 위치에 대응하는 열배출구에 근접한 위치로 안내하는 제2로; 및 상기 제2로에 의해 안내된 연소열 및 상기 부연소실의 위치에 대응하는 열배출구로 배출되는 연소열을 상기 부연소실의 후단 측 위치에 대응하는 열배출구의 상방으로 안내하여 폐열배출구를 통해 배출하는 제3로;를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 연소기구를 구비한 난방장치를 제공한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 기존의 목재 펠릿 외에 주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구할 수 있는 왕겨, 우드 칩, PKS 등과 같은 대략 고형 입자상의 연료를 하나의 장치를 이용하여 효율적이고 연속적으로 연소시킬 수 있다는 이점이 있다.
또한, 이송스크류에 의해 일측에서 공급된 연료가 주연소실, 부연소실을 따라 순차적으로 이송하면서 연소됨은 물론 부연소실에서 마무리연소된 연소폐기물이 배출구를 통해 배출될 수 있는 구조로서, 하나의 이송스크류를 사용하여 연료의 이송 및 배출이 이뤄질 수 있다는 이점이 있다.
또한, 연료의 특성에 따라 연소케이싱으로의 연료 공급 구조를 달리하여 효율적인 연소가 이뤄지도록 하는 이점이 있다.
또한, 주연소실에서의 연료 이송 속도가 부연소실에 비해 느리도록 이송스크류의 날개 피치, 날개 외경, 날개 형상을 형성하여 주연소실에서 연료의 충분한 연소가 이뤄질 수 있다는 이점이 있다.
또한, 이송스크류를 통해 주연소실과 부연소실에 공기를 공급해줌으로써, 연료의 연소가 더욱 효과적으로 이뤄질 수 있다는 이점이 있다.
또한, 이송스크류의 회전이 디지털 방식으로 이뤄짐에 따라 이송스크류를 회전구동시키는 구동수단의 소손을 방지하고, 이송스크류의 날개가 부지깽이 역할을 해줄 수 있어 연료의 연소가 더욱 효과적으로 이뤄질 수 있다는 이점이 있다.
또한, 주연소실의 연료 중 일부가 연소되어 자연스럽게 저면에 고착될 수 있으므로, 별도의 단열재가 없어도 단열효과를 얻을 수 있다는 이점이 있다.
또한, 주연소실 저면과 부연소실 저면의 사이에 형성된 제1단턱에 의해 주연소실에서 연소되지 않은 연료가 부연소실로 이송되는 것을 방지하고, 부연소실의 저면과 배출구의 사이에 형성된 제2단턱에 의해 부연소실에서 마무리연소되지 않은 연료가 배출되는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개를 블록형 판재를 연결하여 구성하여 주연소실의 연소열에 견딜 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 온풍기는 주연소실과 부연소실의 연소 온도를 고려하여 열교환 효과를 극대화하는 장점이 있다.
도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부의 주연소실에 연료가 공급된 상태를 도시한 측단면도.
도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부의 주연소실 및 부연소실에 연료가 공급된 상태를 도시한 측단면도.
도 1c는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부의 주연소실 및 부연소실에 연료가 공급되고, 배출구를 통해 연소폐기물이 배출되는 상태를 도시한 측단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부를 구성하는 이송스크류의 변형예를 도시한 측단면도.
도 3은 도 2의 이송스크류를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부를 구비한 난방장치를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부를 구비한 난방장치의 정면도.
도 6은 도 5의 열교환 케이싱의 내부를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부를 구비한 난방장치의 측단면도.
도 8a는 본 발명의 제2실시예에 따른 연소계통부의 공급실에 연료가 공급된 상태를 도시한 측단면도.
도 8b는 본 발명의 제2실시예에 따른 연소계통부의 공급실 및 주연소실에 연료가 공급된 상태를 도시한 측단면도.
도 8c는 본 발명의 제2실시예에 따른 연소계통부의 공급실, 주연소실 및 부연소실에 연료가 공급되고, 배출구를 통해 연소폐기물이 배출되는 상태를 도시한 측단면도.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.
제1, 제2 등의 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 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "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 여기서 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 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
<제1실시예>
본 발명의 제1실시예에 따른 연소기구(이하, '연소계통부'라고 통칭함)는, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 크게, 연소케이싱(110), 이송스크류(120), 열배출구(130)를 포함하여 이뤄진다.
상기 연소케이싱(110)은, 주연소실(114)과 부연소실(116)이 순차적으로 형성되며, 상기 부연소실(116)에서 마무리연소를 마친 연소폐기물을 배출하는 배출구(118)가 구비된다.
상기 주연소실(114)은 연료의 점화 및 연료의 연소를 위한 공간으로서, 상기 연료공급호퍼(216)에 공급된 연료가 자중에 의해 자유낙하됨에 따라 호퍼관(217)을 통해 상기 주연소실(114)로 직접 공급된다.
이때, 주연소실(114)의 일측 하단에는 공급된 연료의 점화를 위해 점화열을 공급하는 점화용팬(f1)이 구비되고, 이러한 점화용팬(f1)은 공지의 일반적인 열코일 히터와 같은 열원을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 점화 효과를 고려하여 질화규소 발열체를 이용한 공지의 세라믹 열풍히터를 사용할 수도 있다.
상기 점화용팬(f1)에 의한 연료점화는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114)에 연료가 일정량 충진된 시점에 이뤄지는 것이 바람직하며, 상기 점화용팬(f1)에 의한 주연소실(114)에서의 점화과정에 대한 구체적인 설명은 본 실시예의 연소계통부(100)가 구비된 난방장치의 작동에 대한 설명시 하도록 한다.
상술한 바와 같이, 상기 주연소실(114)에 공급되어 상기 점화용팬(f1)에 의해 점화된 연료는 주연소실(114) 내에서 연소가 이뤄져 연소열을 발생시키게 되며, 이때, 상기 주연소실(114)의 내부 온도는 대략 900℃가 된다. 이와 동시에, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실 내의 점화된 연료는 상기 이송스크류(120)에 의해 점차 부연소실(116)로 이송하게 된다.
상기 부연소실(116)은 상기 주연소실(114)에서 이송된 연료를 마무리연소시키기 위한 공간으로서, 상기 주연소실(114)의 타측으로 연통되어 일체로 형성될 수 있다.
여기서, 마무리연소란, 연료가 연소폐기물로 변할 때까지 완전하게 연소를 시키는 것을 의미한다.
상기 주연소실(114)로부터 상기 부연소실(116)로 이송된 연료는, 상기 부연소실(116) 내에서 마무리연소가 이뤄져 연소열을 발생시키게 되고, 이때, 상기 부연소실(116)의 내부 온도는 대략 100℃ ~ 150℃가 된다.
한편, 마무리연소됨에 따라 발생된 연소폐기물은, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 이송스크류(120)의 회전에 의해 배출구(118)를 통해 배출된다.
상기 배출구(118)를 통해 배출된 연소폐기물은 폐기물 저장용기(도면 미도시)에 담겨 작업자에 의해 주기적으로 제거되거나 또는 공지의 컨베이어 이송장치(도면 미도시)와 같은 자동 처리장치에 의해 외부로 배출될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 주연소실(114)과 부연소실(116)을 포함하여 이뤄진 상기 연소케이싱(110)은, 상기 주연소실(114)과 부연소실(116)에서 연료가 하부로 집중될 수 있도록, 정단면으로 보아 하측의 폭이 좁아지는 사다리꼴 형태를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. (도 4 참조)
한편, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114)의 저면과 상기 이송스크류(120)의 날개 외경 사이의 간격은 상기 부연소실(116)의 저면과 상기 이송스크류(120)의 날개 외경 사이의 간격보다 넓도록 형성된다.
상술한 바와 같은 주연소실(114) 및 부연소실(116)의 저면 형상에 의하면, 주연소실(114)의 저면에 적층된 일부의 연료가 상기 부연소실(116)로 급하게 이송되지 않고 어느 정도의 체류시간을 유지할 수 있게 된다.
따라서, 주연소실(114) 내에서 연료가 지속적으로 연소될 수 있어 불완전 연소 상태의 연료가 부연소실(116)로 이송되는 것을 최소화할 수 있게 된다.
한편, 상기 주연소실(114) 저면과 상기 부연소실(116) 저면의 사이에는 제1단턱(a1)이 형성된다.
상기 제1단턱(a1)은, 상술한 바와 같은 주연소실(114) 및 부연소실(116)의 저면 형상과 더불어 주연소실(114)의 저면에 적층된 일부의 연료가 상기 부연소실(116)로 급하게 이송되지 않도록 함과 동시에, 도 1c에 도시된 바와 같이, 주연소실(114) 내에서 연료가 장기간 지속적으로 연소됨에 따라 주연소실(114)의 저면에 연소폐기물이 자연스럽게 점차 고착되어 소정의 두께로 고착층(sc)을 형성하도록 기능한다.
이와 같이, 연료의 일부가 주연소실(114)의 저면에 고착층을 형성하게 되면, 별도의 단열재를 사용하지 않더라도 고착층이 단열층의 역할을 하여, 주연소실(114) 내부의 연소열 중 일부가 외부로 빠져나가는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 상기 부연소실(116)의 저면과 상기 배출구(118)의 사이에도 제2단턱(a2)이 형성되며, 이러한 제2단턱(a2)은 부연소실(116)에서 마무리연소되지 않은 연료가 배출구(118)로 빠져나가는 것을 방지하게 된다.
상기 이송스크류(120)는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114), 부연소실(116)을 가로질러 설치된 중공형의 봉재(120a)와, 이러한 봉재(120a)의 외면에 구비된 이송날개(120b)를 포함하여 구성되며, 상기 주연소실(114) 및 부연소실(116) 내에 충진된 연료를 순차적으로 이송시키도록 구동수단(122)에 의해 회전구동된다.
이러한 구동수단(122)으로는 제어부(도면 미도시)가 구비된 모터 등이 사용될 수 있으며, 구동수단(122)과 이송스크류(120) 간에는 필요에 따라 공지의 감속기, 구동전달수단(예, 체인, 벨트, 기어 등)이 설치될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 이송스크류(120)의 봉재(120a) 표면에는, 말단부에 구비된 송풍수단(f2)에 의해 공급되는 공기를 표면으로 배출시켜 상기 주연소실(114) 및 부연소실(116) 내에 충진된 연료에 공급하는 공기배출홀(124)이 형성된다.
송풍수단(f2)은 공지의 전기식 송풍기가 사용될 수 있으며, 이송스크류(120)의 봉재(120a)의 말단부에 상호 회전이 가능하면서 내부 공간에 공기 송풍이 가능한 구조로 연결 설치된다.
이때, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)에 천공된 공기배출홀(124)의 총면적은 상기 부연소실(116)에 대응하는 이송스크류(120)에 천공된 공기배출홀(124)의 총면적보다 큰 것이 바람직하다.
이는, 주연소실(114)에서 연료의 연소가 충분히 이뤄질 수 있도록 하여 부연소실(116)에서 연료의 마무리연소가 효과적으로 이뤄지도록 하기 위함이다.
예를 들어, 주연소실(114)의 공기배출홀(124) 갯수를 부연소실(116)의 공기배출홀(124) 갯수보다 많도록 형성함에 따라 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)에 천공된 공기배출홀(124)의 총면적이 부연소실(116)에 대응하는 이송스크류(120)에 천공된 공기배출홀(124)의 총면적보다 크게 할 수 있다.
상술한 공기배출홀(124)은 주연소실(114), 부연소실(116)에서 연소되는 연료에 공기를 공급하여 연소가 더욱 효과적으로 이뤄질 수 있도록 한다.
한편, 상기 이송스크류(120)는, 상기 연소케이싱(110)을 구성하는 주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리게 되도록 형성되는 것이 바람직하다.
이는, 주연소실(114)에서 연료의 이송속도를 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리게 함으로써, 주연소실(114)에서 연료의 충분한 연소가 이뤄지도록 하고, 이에 따라 부연소실(116)에서의 마무리연소 효율을 높이기 위함이다.
주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리도록 하기 위해서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 피치(d1)가 상기 부연소실(116)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 피치(d2)보다 짧도록 형성되게 할 수 있다.
일반적으로, 이송스크류(120)에 의한 연료의 이송속도는 이송스크류(120)의 회전 속도, 날개 피치, 날개 외경 등에 따라 결정될 수 있는데, 날개 피치를 짧게 하면 할수록 연료의 이송속도는 점차 느려지게 되고, 날개 피치를 길게 하면 할수록 연료의 이송속도는 점차 빨라지게 된다.
따라서, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 피치(d1)가 상기 부연소실(116)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 피치(d2)보다 짧도록 형성함으로써, 주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리게 할 수 있다.
한편, 주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리도록 하기 위해서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 외경(d3)이 상기 부연소실(116)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 외경(d4)보다 작도록 형성되게 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 이송스크류(120)에 의한 연료의 이송속도는 이송스크류(120)의 회전 속도, 날개 피치, 날개 외경 등에 따라 결정될 수 있는데, 동일한 지름을 갖는 케이싱 내에서 날개 외경을 작게 하면 할수록 이송 날개가 연료와 접촉되는 면적이 작게 되어 연료의 이송속도가 점차 느려지게 되고, 날개 외경을 크게 하면 할수록 이송 날개가 연료와 접촉되는 면적이 커져 연료의 이송속도가 점차 빨라지게 된다.
따라서, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 외경(d3)이 상기 부연소실(116)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개 외경(d4)보다 작도록 형성함으로써, 주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리게 할 수 있다.
한편, 주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리도록 하기 위해서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개에 적어도 하나의 단절부(c)를 구비하도록 할 수 있다.
주연소실(114)과 부연소실(116)에서 이송스크류(120)의 날개 피치, 날개 외경이 동일하게 형성되더라도, 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개에 단절부(c)를 형성하게 되면, 이송 날개가 연료와 접촉되는 전체적인 면적이 작아지게 되어 전체적인 연료의 이송속도가 느려질 수 있게 된다.
상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 날개에 형성되는 적어도 하나의 단절부(c)는, 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류(120)의 표면에 다수의 블록형 판재(120c)를 용접 등으로 고정하는 구조로 이뤄질 수 있다.
주연소실(114)의 연소 온도는 부연소실(116)보다 높기 때문에 이송스크류의 날개에 열변형이 발생될 우려가 있는데, 이를 해소하기 위해서는 주연소실(114)에 대응하는 이송스크류의 날개의 두께를 더욱 두껍게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 기계적 가공 특성상 두꺼운 금속판(철판)은 그 절곡 가공이 상대적으로 어려운 난점이 있는 바, 상기와 같이 다수의 블록형 판재(120c)를 그대로 절단 및 용접으로 고정시키면, 이러한 가공상의 난점을 해소하는 장점도 있다.
한편, 상기 이송스크류(120)를 회전구동시키기 위한 구동수단(122)은 제어부(도면 미도시)를 통해 상기 이송스크류(120)의 회전을 ON시키는 가동기와 상기 이송스크류(120)의 회전을 OFF시키는 휴지기가 번갈아 이뤄지도록 디지털 방식으로 제어되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 가동기와 휴지기, 시간당 연료공급량 등은 요구되는 발열량, 각 연료의 칼로리 등 연소 조건에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 50000kcal/hr의 발열량이 요구되는 경우, 목재의 뿌리와 가지, 기타 임목 폐기물을 분리해낸 뒤 연소하기 쉬운 칩 형태로 형성되어 발열량이 대략 2500kcal/kg인 우드 칩의 경우, 대략 시간당 20kg의 양이 연료공급호퍼(216)에서 주연소실(114)로 공급되도록 설정될 수 있으며, 가동기 1초, 휴지기 15초가 번갈아 이뤄지도록 설정될 수 있다.
한편, 건조된 목재 잔재를 톱밥과 같은 작은 입자 형태로 분쇄 후 건조 압축하여 원통형의 펠릿 형태로 성형되어 발열량이 대략 4500kcal/kg인 목재 펠릿의 경우, 대략 시간당 11.1kg의 양이 연료공급호퍼(216)에서 주연소실(114)로 공급되도록 설정될 수 있으며, 팜 열매의 껍질로서 발열량이 대략 5200kcal/kg인 PKS(Palm Kernel Shell)의 경우, 대략 시간당 9.6kg의 양이 연료공급호퍼(216)에서 주연소실(114)로 공급되도록 설정될 수 있다.
한편, 상기 각 연료의 연소는 “점화 -> 가열 -> 유지”의 3단계로 이뤄지게 되는바, 예를 들어, 온도 유지의 대상이 되는 하우스 내부가 소정의 설정 온도 이상으로 올라간 경우에는 “가열” 상태에서 “유지” 상태로 연소에 의한 발열량이 저감되도록 제어가 이뤄지게 되며, 이때 연료의 공급량은 “가열”동작 시 공급되는 연료의 공급량의 대략 30%정도가 되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 우드 칩의 경우, 상기 “가열”동작시 연료의 공급량은 대략 시간당 20kg이 되지만, 상기 “유지”동작시 연료의 공급량은 “가열”동작시의 30%인 대략 시간당 6kg이 된다. 또한, 이러한 “유지” 상태에서는 “가열” 상태보다 휴지기가 더욱 길게 되도록 제어하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 이송스크류(120)가 디지털 방식으로 제어됨에 따라서, 이송스크류(120) 자체가 주연소실(114) 및 부연소실(116) 내에서 연료가 일정시간 정지 상태의 연소가 이뤄진 후 한번 씩 헤집어 주는 부지깽이와 같은 역할을 하여 연료의 연소가 더욱 효과적으로 이뤄질 수 있게 된다.
또한, 연료가 연소케이싱 내에서 고착되어 모터 등의 구동수단에 과부하가 걸리더라도, 과부하가 걸린 가동시간이 계속 유지되지 않고 중간 차단되는 효과를 가져오므로, 구동수단(122)의 과부하에 의한 소손을 방지할 수 있게 된다.
상기 열배출구(130)에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 열배출구(130)는, 상기 연소케이싱(110)의 주연소실(114) 및 부연소실(116)의 상부로 연통되어 형성되며, 상기 연소케이싱(110)의 주연소실(114) 및 부연소실(116) 내에서 연소되는 연료로부터 발생한 열을 열교환이 가능하도록 상부로 배출한다.
즉, 연소계통부(100)에서 연료의 연소에 따라 발생한 열은 상기 열배출구(130)를 통해 배출되며, 배출된 열은 난방을 위해 사용된다.
열배출구(130)의 구체적 형상은 본 실시예의 연소계통부가 적용되는 난방장치(예, 온풍기, 보일러 등)의 세부 구성에 따라 다양하게 변형 구성될 수 있음은 물론이다.
도 4 내지 도 7에는 상술한 바와 같은 연소계통부가 구비된 난방장치의 일예에 대해 도시하였으며, 상기 난방장치는 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부(100)를 기본적으로 구비하며, 상기 연소계통부(100)에 연료를 공급하기 위한 연료공급부(200)와 상기 연소계통부(100)에서 배출된 열을 이용하여 열교환을 통해 온풍을 배출하는 열교환부(300)를 부가적으로 구비한다.
상기 연료공급부(200)는 상기 연소계통부(100)로 연료를 공급하기 위한 부분으로서, 일단부가 연료저장조(미도시)의 내부로 연통되는 이송관(212), 상기 이송관(212) 내부에 구비된 나선코일(213), 상기 나선코일(213)을 회전시키는 연료이송모터(214), 상기 나선코일(213)의 회전에 의해 이송되는 연료가 투입되는 챔버(215), 상기 챔버(215)의 하부에 연통되는 연료공급호퍼(216), 상기 연료공급호퍼(216)에 공급된 연료를 연소계통부(100)의 연소케이싱(110)으로 이송되게 하는 호퍼관(217)을 포함하여 구성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이송관(212) 내부에 구비된 나선코일(213)이 연료이송모터(214)의 구동에 의해 회전됨으로써 연료저장조 내부에 저장된 연료를 챔버(215)로 이송하여 공급하게 된다. 또한, 연료이송모터(214)의 제어부(도면 미도시)를 통해 나선코일(213)의 회전을 ON 또는 OFF 되도록 제어하여 시간당 연료공급량을 제어할 수도 있다.
상술한 바와 같은 연료공급부(200)에 의해서, 연료가 연소계통부(100)로 끊이지 않고 지속적으로 공급될 수 있게 된다.
상기 열교환부(300)는, 열교환 케이싱(310)과 열공급로(320)를 포함하여 이뤄진다.
상기 열교환 케이싱(310)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 열배출구(130)를 커버하도록 형성되되, 일측 개구부를 통해 공급되는 외부 공기를 내장된 다수의 열교환파이프(314)의 내부로 통과시켜 외부로 배출한다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 열교환 케이싱(310)은 일측 개구부에 구비된 송풍팬(312)에 의해 외부 공기가 공급되는 외기공급공간(s1) 및 상기 외기공급공간(s1)과 대향되어 다수의 열교환파이프(314)를 통해 연통되고, 상기 다수의 열교환파이프(314)를 통해 상기 외기공급공간(s1)의 공기를 공급받아 온풍배출구(316)를 통해 배출하는 온풍배출공간(s2)을 포함하여 구성된다.
상술한 바와 같은 열교환 케이싱(310)의 구성에 따르면, 송풍팬(312)에 의해 개구부를 통해 외기공급공간(s1)으로 외부 공기가 공급되고, 상기 외기공급공간(s1)으로 공급된 외부 공기가 다수의 열교환파이프(314)를 통과하여 온풍배출공간(s2)으로 이송되며, 온풍배출공간(s2)으로 이송된 공기는 온풍배출구(316)을 통해 배출된다.
한편, 상기 열공급로(320)는, 열배출구(130)의 상부로 배출되는 열이 상기 다수의 열교환파이프(314) 사이로 통과되도록 안내하기 위해서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 열교환파이프(314)가 위치한 공간상에 형성된다.
구체적으로, 상기 열공급로(320)는, 제1로(320a), 제2로(320b), 제3로(320c)가 순차적으로 이어져 대략 전체적으로 옆으로 누은 "S"자형으로 이뤄진다.
상기 제1로(320a)는 상기 주연소실의 위치에 대응하는 열배출구(130)로 배출되는 연소열을 상방으로 안내하기 위해 형성되며, 상기 열교환 케이싱(310)의 일측부 내면과 상기 열교환 케이싱(310)의 대략 중앙 내부하측에서 상방으로 연장형성된 제1가이드패널(322)로 이뤄진 공간으로 구성된다.
상기 제2로(320b)는 상기 제1로(320a)와 이어지고, 상기 제1로(320a)에 의해 안내된 연소열을 상기 부연소실의 전단 측 위치에 대응하는 열배출구(130)에 근접한 위치로 안내하기 위해 형성되며, 상기 제1가이드패널(322)과 상기 열교환 케이싱(310)의 타측 내부상측에서 하방으로 연장형성된 제2가이드패널(324)로 이뤄진 공간으로 구성된다.
이때, 폐열배출구(326)를 통해 연소열과 함께 배출되는 공기에 의해 제3로(320c) 및 제2로(320b) 내의 압력이 점차 낮아짐에 따라 상대적으로 압력이 높은 제1로(320a)의 연소열이 제2로(320b)를 따라 하방으로 안내될 수 있게 된다. 이러한 연소열의 배출 효과를 위해 폐열배출구(326)에 배출팬 또는 높은 굴뚝을 설치할 수 있다.
상기 제3로(320c)는 상기 제2로(320b)와 이어지고, 상기 제2로(320b)에 의해 안내된 연소열 및 상기 부연소실의 위치에 대응하는 열배출구(130)로 배출되는 연소열을 상기 부연소실의 후단 측 위치에 대응하는 열배출구(130)의 상방으로 안내하여 폐열배출구(326)를 통해 배출시키기 위해 형성되며, 상기 제2가이드패널(324)과 상기 열교환 케이싱(310)의 타측부 내면으로 이뤄진 공간으로 구성된다.
상술한 바와 같은 열공급로(320)의 구성에 따르면, 상기 주연소실(114)의 위치에 대응하는 열배출구(130)로 배출되는 연소열은 상기 제1로(320a)를 따라 상방으로 안내되고, 상기 제1로(320a)로 안내된 연소열은 제2로(320b)를 따라 하방으로 안내되며, 제2로(320b)를 따라 하방으로 안내된 연소열 및 상기 부연소실의 위치에 대응하는 열배출구(130)로 배출되는 연소열이 함께 제3로(320c)를 통해 폐열배출구(326) 측으로 안내되어 폐열배출구(326)를 통해 배출된다.
상술한 바와 같은 열교환 케이싱(310)과 상기 송풍팬(312)에 의해 상기 외기공급공간(s1)으로 공급되어 상기 열교환파이프(314)를 통해 상기 온풍배출공간(s2)으로 이송되는 공기가 상기 열공급로(320)를 통해 흐르는 연소열과 열교환을 이루게 되고, 이에 따라 상기 온풍배출공간(s2)에는 따뜻한 공기가 채워지게 되며, 상기 온풍배출구(316)를 통해 상기 온풍배출공간(s2)의 따뜻한 공기가 배출되어 난방이 이뤄지게 된다.
한편, 상기 열교환파이프(314) 및 상기 열공급로(320)를 이루는 제1, 2가이드패널(322, 324)의 구체적 형상과 갯수 등은 열교환 효율을 고려하여 다양하게 변형 구성될 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같은 구조의 난방장치는, 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부의 이해를 위하여 예를 들어 설명한 것으로서, 상술한 연료공급부(200), 열교환부(300)와 같은 구성은 본 발명의 제1실시예에 따른 연소계통부의 구조 및 형상에 따라 적절하게 변경가능함은 물론이다.
다음으로, 상기 난방장치를 참조하여, 제1실시예의 연소계통부 동작에 대하여 설명하도록 한다.
이송관(212) 및 이송관의 내부에 구비된 나선코일(213)에 의해 연료가 챔버(215)로 공급된 후 연료공급호퍼(216)로 공급된다.
이때, 요구되는 발열량 및 투입되는 연료의 칼로리 등을 고려하여 시간당 연료공급량이 미리 얻어질 수 있으며, 이렇게 얻어진 시간당 연료공급량을 맞추기 위한 제어조건이 미리 설정되어, 연료이송모터(214)의 제어부(도면 미도시)를 통해 나선코일(213)의 회전이 가동 또는 휴지되도록 제어될 수 있다.
연료공급호퍼(216)로 공급된 연료는 자중에 의해 주연소실(114)로 공급되어 점화 및 연소되며, 이송스크류(120)에 의해 점차 부연소실(116)로 이송된다.
이때, 연료의 점화는 주연소실(114)에 연료가 공급되어 일정량 충진된 시점에 점화용팬(f1)에 의해 이루어질 수 있으며, 연료 점화 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
연료가 주연소실(114)에 일정량 충진된 시점에, 점화용팬(f1)에 의해 연료의 일부를 가열하게 되므로 1차 점화가 이루어지게 된다.
1차 점화 과정에서 주연소실(114) 및 부연소실(116) 내의 이송스크류(120)는 회전이 중단된 상태이며, 1차 점화에 의해 연료 일부의 점화가 이루어진 상태에서 이송스크류(120)의 회전이 재개되며, 이송스크류(120)는 반시계방향으로 일정 각도 회전한다.
1차 점화 후 상기 이송스크류(120)가 반시계방향으로 일정 각도 회전함으로써, 점화용팬(f1)은 점화가 이루어지지 않은 부분의 연료를 2차점화하게 되므로 연료 점화 부분이 확대되고, 2차 점화 과정 중 이송스크류(120)의 회전은 중단된 상태이며, 2차 점화가 완료된 상태에서 이송스크류(120)는 다시 반시계방향으로 일정 각도 회전한다.
2차 점화 후 상기 이송스크류(120)가 반시계방향으로 일정 각도 회전함으로써, 점화용팬(f1)은 1차 점화, 2차 점화를 통해 점화가 이루어지지 않은 부분의 연료를 3차 점화하게 되므로 연료 점화 부분은 더욱 확대되고, 3차 점화 과정 중 이송스크류(120)의 회전은 중단된 상태이다.
상술한 바와 같은 1차 점화, 2차 점화, 3차 점화의 과정에 의해 주연소실(114)로 공급된 연료는 원주 형태로 고르게 점화될 수 있게 되며, 상기 상태로 점화된 연료는 이송스크류(120)에 의해 주연소실(114) 내에서 부연소실(116)로 이송하는 동안에 연소가 이뤄진다.
한편, 점화된 연료가 주연소실(114)에서 연소됨과 동시에 부연소실(116)로 이송되는 과정 및 부연소실(116)로 이송된 연료가 마무리연소되는 과정 중에는, 이송스크류(120)의 말단부에서 공급되는 공기가 공기배출홀(124)을 통해 공급되어 연료의 효과적인 연소가 이뤄질 수 있다.
이때, 이송스크류(120)의 봉재(120a) 표면에 형성되는 공기배출홀(124)은 점화 초기의 연소를 더욱 활성화하기 위하여 주연소실(114)에 대응하는 부분에 큰 면적으로 밀집되어 형성된다.
한편, 주연소실(114)과 부연소실(116)의 사이에 형성된 제1단턱(a1)에 의해 주연소실(114)의 저면에 적층된 연료는 초기에는 거의 진행을 하지 않게 된다.
이와 같이, 주연소실(114)의 저면에 적층된 일부 연료가 진행하지 않게 됨으로써 연료는 연속하여 연소할 수 있게 되는데, 이송스크류(120) 하부에 위치하는 연료가 점화된 상태에서 진행하지 않고 잔존함으로써 점차 고착되어 고착층(sc)을 형성할 수 있게 된다.
한편, 부연소실(116)에서 마무리연소를 마친 연소폐기물은 배출구(118)를 통해 배출된다.
이때, 부연소실(116)과 배출구(118)의 사이에 형성된 제2단턱(a2)에 의해 부연소실(116) 내에서 마무리연소되지 않은 연료가 배출구(118)로 배출되는 것을 최소화할 수 있다.
배출구(118)를 통해 배출되는 연소폐기물은 별도의 배출수거장치를 통해 자동으로 이뤄지는 것이 바람직하며, 자루를 이용하여 수동으로도 이뤄질 수도 있음은 물론이다.
한편, 주연소실(114) 및 부연소실(116)에서 연료 연소에 의해 발생되는 열은 그 상부에 연통된 열배출구(130)를 통해 상기 열공급로(320)로 전달되고, 열교환 케이싱(310)의 내부로 공급되어 다수의 열교환파이프(314)로 이송하는 외부의 공기가 상기 열공급로(320)의 연소열과 열교환을 하게 되며, 열교환을 이룬 온풍은 온풍배출구(316)를 통해 배출되어 난방이 이뤄지게 된다.
<제2실시예>
본 발명의 제2실시예에 따른 연소계통부는, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 크게, 연소케이싱(110), 이송스크류(120), 열배출구(130)를 포함하여 이뤄지며, 연소케이싱(110)을 제외한 나머지 구성은 동일하므로, 제1실시예와 다른 구성인 연소케이싱(110)과 관련된 부분에 대해서만 설명하도록 한다.
제2실시예의 연소케이싱(110)은, 상기 연료공급호퍼(216)로부터 대략 고형 입자상의 연료를 공급받아 상기 주연소실(114)로 공급하는 공급실(112), 상기 공급실(112)로부터 공급되는 연료가 점화되어 연소되는 주연소실(114), 상기 주연소실(114)에서 이송된 연료가 마무리연소되는 부연소실(116)이 순차적으로 형성되며, 상기 부연소실(116)에서 마무리연소를 마친 연소폐기물을 배출하는 배출구(118)를 포함하여 구성된다.
한편, 제2실시예의 연소케이싱(110)은, 제1실시예와 마찬가지로 주연소실(114)과 부연소실(116)의 사이에 제1단턱(a1)이 형성되고, 부연소실(116)과 배출구(118)의 사이에 제2단턱(a2)이 형성되며, 상기 제1단턱(a1)과 제2단턱(a2)의 형상 및 기능은 제1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
제2실시예의 연소계통부에 구비되는 이송스크류(120)는, 상기 공급실(112), 주연소실(114), 부연소실(116)을 가로질러 설치되어 상기 연료를 순차적으로 이송시키게 된다.
따라서, 연료공급호퍼(216)에 충진된 연료는 호퍼관(217)을 통해 상기 공급실(112)로 공급되고, 상기 공급실(112)로 공급된 연료가 상기 주연소실(114)로 공급되며, 상기 주연소실(114)로 공급된 연료가 상기 부연소실(116)로 순차적으로 공급된다.
한편, 제2실시예의 연료공급 구조는 도 4를 통해 예시된 제1실시예의 연료공급 구조와 유사한 형태로 이송관(212), 나선코일(213), 연료이송모터(214) 등으로 구성될 수 있다. 다만, 제2실시예의 경우, 공급실(112)을 가로지르는 이송스크류(120)가 연료공급량을 조절하는 형태가 되므로, 제1실시예와 같이 연료이송모터(214)를 직접 ON/OFF 제어하는 구조가 필요하지는 않다.
즉, 제2실시예에서, 챔버(215)로 이송된 연료는 연료공급호퍼(216)로 공급되는데, 상기 챔버(215) 내에는 상기 연료공급호퍼(216) 내에 저장된 연료량을 측정하는 리미트 스위치 등의 감지센서(도면 미도시)를 설치하고, 이를 연료이송모터(214)의 제어부(도면 미도시)와 연동시켜 연료공급호퍼(216) 내에 저장된 연료량에 의해 연료이송모터(214)의 ON 또는 OFF를 자동적으로 제어할 수 있다. 감지센서와 제어부 등에 의한 제어동작의 구성은 공지의 수단을 이용하여 다양하게 구성될 수 있으므로 그 상세한 설명은 생략한다.
한편, 제2실시예의 이송스크류(120)는, 제1실시예와 마찬가지로 봉재(120a) 표면에 공기배출홀(124)이 형성되고, 주연소실(114)에서의 연료 이송속도가 부연소실(116)에서의 연료 이송속도보다 느리게 되도록 형성되는 것이 바람직하며, 이와 관련해서는 제1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 이송스크류(120)를 회전구동시키기 위한 구동수단(122)은 상기 이송스크류(120)의 회전을 ON시키는 가동기와 상기 이송스크류(120)의 회전을 OFF시키는 휴지기가 번갈아 이뤄지도록 디지털 방식으로 제어된다.
이때, 상기 가동기와 휴지기, 시간당 연료공급량 등은 요구되는 발열량, 각 연료의 칼로리 등 연소 조건에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 벼를 도정한 후 나온 껍질로서 발열량이 대략 3500kcal/kg인 왕겨의 경우, 상기 공급실(112)에 연료가 만충된 상태가 유지되도록 연료공급호퍼(216)에서 주연소실(114)로 자동적으로 공급되고, 가동기 1초, 휴지기 6초가 번갈아 이뤄진다.
이때, 제2실시예의 연소케이싱(110)은 공급실(112)을 구비하고 있고, 공급실(112)을 가로지르는 이송스크류(120)에 의해 공급실(112)의 연료가 주연소실(114)로 공급되는 구조가 된다.
즉, 제1실시예의 연소케이싱(110)은 공급실(112)이 없이 연료공급호퍼(216)로부터 주연소실(114)로 연료가 직접 공급되는 구조가 되지만, 제2실시예의 연소케이싱(110)은 연료공급호퍼(216)로부터 공급실(112)로 공급된 연료가 이송스크류(110)의 회전에 따라 주연소실(114)로 공급되는 구조적 차이가 있다.
제2실시예의 난방장치의 동작에 대하여 설명은 제1실시예와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
제1실시예와 제2실시예의 연료공급부 구조에 대하여 이하에서 보다 상세하게 설명한다.
연료 특성에 따라, 연료가 연료공급호퍼(216)로부터 직접 주연소실(114)로 공급되는 것이 바람직하지 않은 경우가 있다.
예를 들어, 왕겨와 같은 연료는, 단위 중량당 부피가 큰 편에 속하므로 다른 연료와 유사한 발열량을 발생시키기 위해서는, 연료가 연소케이싱(110) 내의 공간을 거의 충만시키는 상태가 될 정도로 단위 시간 당 더 큰 부피의 연료를 공급하여야 한다.
그런데, 이러한 상태로 연료 투입이 직접 주연소실(114)로 이뤄지게 되면, 주연소실(114) 내의 연소 화염이 호퍼관(217) 내지 연료공급호퍼(216)에 위치한 대기 상태의 연료까지 직접 이르게 되어, 대기 상태의 연료까지 연소가 발생될 우려가 있게 된다.
그러므로, 이러한 특성을 가진 연료의 경우에는 본 실시예와 같이 별도의 공급실(112)을 설치하여, 연료공급호퍼(216)에 위치한 대기 상태의 연료까지 연소 화염이 직접 이르지 않게 구성하는 것이 바람직하다. 공급실(112) 내부에는 입자간 공극이 작은 연료가 만충된 상태로 유지되므로, 공급실(112) 내부로도 연소 화염이 확산되기는 어려운 환경이 유지된다.
그러나, 한편으로 우드 칩, 목재 펠릿, PKS(Palm Kernel Shell)와 같이 단위 중량당 부피가 작거나 각 연료 입자 간의 공극이 큰 편에 속하는 연료를 본 실시예와 같이 공급실(112)을 거치는 구조를 취하게 되면, 공급실(112) 내의 빈 공간 또는 연료 입자 간의 공극을 통해 주연소실(114) 내의 연소 화염이 공급실(112)까지 미칠 우려가 있으므로, 이러한 연료는 공급실(112)을 거치지 않고 제1실시예와 같이 직접 주연소실(114)로 투입되는 구조를 취하는 것이 바람직하다.
이러한 연료 입자에 대한 설명은 예시적인 것이며, 주로 사용되는 연료의 구체적 특성을 고려하여, 연소케이싱 및 연료공급부의 구조는 적절하게 선택 적용될 수 있음은 자명하다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.
이와 같은, 본 발명은, 주변에서 저렴한 비용으로 손쉽게 구할 수 있는 왕겨, 우드 칩, 목재 펠릿, PKS 등과 같은 대략 고형 입자상의 연료를 이용하여 효율적이고 연속적으로 연소시킬 수 있으면서도 구조가 간단한 연소기구 및 이를 구비한 온풍기와 난방장치를 제공한다.

Claims (17)

  1. 연료공급호퍼에서 공급되는 고형 입자상의 연료가 점화되어 연소되는 주연소실, 상기 주연소실에서 이송된 연료가 마무리연소되는 부연소실이 순차적으로 형성되며, 상기 부연소실에서 마무리연소를 마친 연소폐기물을 배출하는 배출구가 구비된 연소케이싱;
    상기 주연소실, 부연소실을 가로질러 설치되어 상기 연료를 순차적으로 이송시키도록 구동수단에 의해 회전구동되고, 말단부에서 공급되는 공기를 표면으로 배출시켜 상기 연료에 공급하는 공기배출홀이 천공된 중공형의 이송스크류; 및
    상기 연소케이싱의 주연소실 및 부연소실의 상부로 연통되어 상기 연료의 연소과정에서 발생한 열을 상부로 배출하는 열배출구;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연소기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주연소실은, 상기 연료공급호퍼로부터 연료를 직접 공급받는 것을 특징으로 하는 연소기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연소케이싱은,
    상기 연료공급호퍼로부터 연료를 공급받아 상기 주연소실로 공급하도록 상기 주연소실의 일측에 형성된 공급실을 더 포함하여 구성되고,
    상기 이송스크류는,
    상기 공급실, 주연소실, 부연소실을 가로질러 설치되어 상기 연료를 순차적으로 이송시키는 것을 특징으로 하는 연소기구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주연소실에서의 연료 이송속도가 부연소실에서의 연료 이송속도보다 느리게 되도록 상기 이송스크류가 형성된 것을 특징으로 하는 연소기구.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 피치가 상기 부연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 피치보다 짧도록 형성된 것을 특징으로 하는 연소기구.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 외경이 상기 부연소실에 대응하는 이송스크류의 날개 외경보다 작도록 형성된 것을 특징으로 하는 연소기구.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 날개는 적어도 하나의 단절부를 구비한 것을 특징으로 하는 연소기구.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단절부는, 상기 주연소실에 대응하는 이송스크류의 표면에 다수의 블록형 판재를 고정하여 날개를 형성함에 따라 각 블록형 판재의 사이마다 형성되는 것을 특징으로 하는 연소기구.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 주연소실에 대응하는 이송스크류에 천공된 공기배출홀의 총면적은 상기 부연소실에 대응하는 이송스크류에 천공된 공기배출홀의 총면적보다 큰 것을 특징으로 하는 연소기구.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구동수단은 상기 이송스크류의 회전을 ON시키는 가동기와 상기 이송스크류의 회전을 OFF시키는 휴지기가 번갈아 이뤄지도록 디지털 방식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 연소기구.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 이송스크류의 날개 외경과 상기 주연소실의 저면 사이의 간격은 상기 이송스크류의 날개 외경과 상기 부연소실의 저면 사이의 간격보다 넓은 것을 특징으로 하는 연소기구.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 주연소실 저면과 상기 부연소실 저면의 사이에는 제1단턱이 형성된 것을 특징으로 하는 연소기구.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 부연소실의 저면과 상기 배출구의 사이에는 제2단턱이 형성된 것을 특징으로 하는 연소기구.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 연소기구를 구비한 온풍기로서,
    상기 열배출구를 커버하도록 형성되되, 일측 개구부를 통해 공급되는 외부 공기를 내장된 다수의 열교환파이프의 내부로 통과시켜 외부로 배출하는 열교환 케이싱; 및
    상기 열배출구의 상부로 배출되는 열이 상기 다수의 열교환파이프 사이로 통과되도록 안내하는 열공급로;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온풍기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 열교환 케이싱은,
    일측 개구부에 구비된 송풍팬에 의해 외부 공기가 공급되는 외기공급공간; 및
    상기 외기공급공간과 대향되어 상기 다수의 열교환파이프를 통해 연통되고, 상기 다수의 열교환파이프를 통해 상기 외기공급공간의 공기를 공급받아 온풍배출구를 통해 배출하는 온풍배출공간;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온풍기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 열공급로는, 상기 다수의 열교환파이프가 위치한 공간상에 형성되되,
    상기 주연소실의 위치에 대응하는 열배출구로 배출되는 연소열을 상방으로 안내하는 제1로;
    상기 제1로에 의해 안내된 연소열을 상기 부연소실의 전단 측 위치에 대응하는 열배출구에 근접한 위치로 안내하는 제2로; 및
    상기 제2로에 의해 안내된 연소열 및 상기 부연소실의 위치에 대응하는 열배출구로 배출되는 연소열을 상기 부연소실의 후단 측 위치에 대응하는 열배출구의 상방으로 안내하여 폐열배출구를 통해 배출하는 제3로;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 온풍기.
  17. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 연소기구를 구비한 것을 특징으로 하는 난방장치.
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