WO2013111929A1

WO2013111929A1 - 펠릿 보일러용 건 타입 버너

Info

Publication number: WO2013111929A1
Application number: PCT/KR2012/003619
Authority: WO
Inventors: 최성환; 이동호
Original assignee: (주)귀뚜라미
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2013-08-01
Also published as: KR101346870B1; KR20130086740A

Abstract

본 발명은 펠릿 보일러용 건 타입 버너에 관한 것으로, 특히 펠릿 연료의 착화가 이루어지는 연소판의 상하측으로 각각 정압의 1차 공기와 2차 공기를 공급함으로써 최적의 연소환경을 제공하고 펠릿 연료의 완전 연소를 가능하게 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너에 관한 것이다. 또한, 기존에는 열변형에 약한 사각 용기 형상의 화로를 사용하였음에 비해 본 발명은 건(gun) 형상으로 이루어진 연소 촉진관을 화로로 사용함으로써 열변형에 강한 특성을 갖게 함은 물론, 성형 제작이 쉽고 원재료비도 낮출 수 있어서 경제적인 펠릿 보일러용 건 타입 버너에 관한 것이다.

Description

펠릿 보일러용 건 타입 버너

본 발명은 펠릿 보일러용 건 타입 버너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펠릿 연료의 착화가 이루어지는 연소판의 상하측으로 각각 정압의 1차 공기와 2차 공기를 공급함으로써 최적의 연소환경을 제공하고 펠릿 연료의 완전 연소를 가능하게 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너에 관한 것이다.

또한, 기존에는 열변형에 약한 사각 용기 형상의 화로를 사용하였음에 비해 본 발명은 건(gun) 형상으로 이루어진 연소 촉진관을 화로로 사용함으로써 열변형에 강한 특성을 갖게 함은 물론, 성형 제작이 쉽고 원재료비도 낮출 수 있어서 경제적인 펠릿 보일러용 건 타입 버너에 관한 것이다.

일반적으로, 가정, 사무실, 공장 및 비닐하우스 등에서는 난방수 및 온수의 공급을 위해 보일러가 사용되고 있으며, 이러한 보일러는 열효율이 높으며 연소 후에 재를 남기지 않아 취급이 용이한 장점이 있는 기름보일러나 가스보일러가 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 기름보일러나 가스보일러를 사용하기에는 기름이나 가스 등의 연료비 증가로 인해 경제적인 어려움이 있었으며, 특히 사정이 여의치 않은 농촌이나 산간·벽지 등에서는 연료비 증가에 따른 경제적 문제는 물론 그 설치 및 운용 역시 어려운 실정이었다.

이에, 최근에는 가정용이나 소규모의 업무용으로 사용하는 일반농가, 공장 등을 중심으로 목재는 물론 그외 바이오매스(biomass) 등을 포함한 다양한 펠릿 연료(pellet fuel)나, 혹은 이탄, 갈탄, 역청탄 및 무연탄 등의 석탄과 같은 펠릿 연료를 이용한 보일러를 사용하는 경향이 점차 늘어나고 있다.

한편, 이러한 펠릿 보일러는 펠릿 연료를 공급받아 착화시키고 이를 통해 발생한 화염과 고온의 연소가스를 이용하여 온수나 난방수를 공급할 수 있도록 버너를 구비하고 있는데, 펠릿 보일러의 버너는 연료로서 펠릿 연료를 사용하기 때문에 도가니(crucible) 형상으로 이루어진 화로(fire furnace)가 사용된다.

즉, 도 1의 (a)와 같이, 버너(10)는 버너구 문짝(B)에 설치된 공기 공급판(11)과, 벤츄리관(12a) 및 송풍 모터(12b)를 구비한 송풍기(12)와, 공기 공급판(11)의 전방에 설치된 버너 몸체(13)와, 버너 몸체(13) 내에 설치되며 통공(14a)이 형성된 연소판들로 이루어진 화로(14)와, 슬라이딩 판(16a)에 설치된 전기히터(15) 및 슬라이딩 판(16a)에 연결된 펠릿 연료 투입구(16)를 포함한다.

따라서, 펠릿 연료 투입구(16)를 통해 펠릿 연료가 투입되면 그 투입된 펠릿 연료가 슬라이딩 판(16a)을 통해 화로(14) 위에 공급되어 쌓이고, 화로(14)에 쌓인 펠릿 연료는 도 1의 (b)와 같이 일단부(15a)가 슬라이딩 판(16a)을 통해 화로(14) 측으로 노출되도록 설치된 전기히터(15)에 의해 착화된다.

또한, 송풍기(12)에 의해 공급된 연소용 공기는 화로(14)의 하부와 버너 몸체(13) 사이를 통해 유입된 후 화로(14)에 형성된 복수개의 통공(14a)들을 통해 펠릿 연료가 있는 상측으로 상승됨으로써, 이를 펠릿 연료의 착화시 연료가스로서 사용되는 1차 공기와 착화 후 안정적인 화염을 발생시키는 2차 공기로 사용하였다.

그러나, 이상과 같은 종래의 펠릿 보일러용 버너(10)는 완전 연소가 어려움은 물론 밑판과 측판들을 포함한 사각 용기 형상의 연소판으로 이루어진 화로(14)의 특성상 연소 중 펠릿 연료가 고착되면서 딱딱하게 굳어 버리는 클링커(clinker) 현상이 발생하였다.

따라서, 클링커 현상에 의해 화로(14)의 통공(14a)을 막거나 펠릿 연료가 전기히터(15)와 접촉하지 못하고 차단되는 등의 문제가 발생하여 불착화나 연소불량이 발생한다는 문제점이 있었다.

또한, 송풍기(12)를 통해 공급되는 연소용 공기가 화로(14)의 하부와 버너 몸체(13) 사이로 직접 공급되기 때문에 정압의 연소용 공기를 공급하지 못하고, 이와 같이 공급된 공기가 1차 공기와 2차 공기로 동시에 사용되기 때문에 연소 특성이 좋지 못하였다.

따라서, 공연비(air-fuel ratio)를 낮게 제어하여 과잉공기를 적게 공급할 경우에는 일산화탄소(CO)의 발생이 증가하고 매연이 발생하며, 이를 방지하기 위해 과잉공기를 많이 공급하면 불완전 연소는 방지할 수 있지만 연료소모가 많아지고 연소효율이 저하된다는 문제점이 있었다.

또한, 연소판들에 의해 둘러싸여 형성된 화로(14)와 같이 직접 화염과 접촉하는 부분은 내열성이 뛰어난 두꺼운 스테인레스를 사용하여 제작되는데, 이러한 경우에는 재료비가 많이 들어 보일러 전체의 단가를 높이고, 제작이 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 연소판들에 의해 둘러싸여 사각 용기 형상으로 이루어진 화로(14)는 사각형이라는 특성상 열변형에 취약하기 때문에, 펠릿 연료의 연소시 화염에 직접 접촉되어 열을 받으면 열변형이 발생하여 연소성능이 저하되고 품질이 저하되므로 화로(14)를 자주 교체하거나 유지 보수가 필요하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 펠릿 연료의 착화가 이루어지는 연소판의 상하측으로 각각 정압의 1차 공기와 2차 공기를 공급함으로써 최적의 연소환경을 제공하고 펠릿 연료의 완전 연소를 가능하게 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 종래의 열변형에 약한 사각 형상의 화로를 건 형상으로 이루어진 연소 촉진관 화로로 대체함으로써 열변형에 강한 특성을 갖게 함은 물론, 성형 제작이 쉽고 원재료비도 낮출 수 있어서 경제적인 펠릿 보일러용 건 타입 버너를 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 펠릿 보일러용 건 타입 버너는 공기 유입구를 통해 유입된 연소용 공기를 와류시킴으로써 공기 배출구를 통해 정압으로 배출시키는 와류실과; 상기 와류실의 공기 유입구에 연결되며, 상기 와류실 내부로 연소용 공기를 공급하는 송풍기와; 원형 관 형상으로 이루어져 있으며, 개방된 일단은 상기 와류실의 공기 배출구에 연결되고, 개방된 타단으로는 화염이 분출되는 연소 촉진관과; 상기 연소 촉진관 내부에 수평하게 설치되며, 복수개의 통공이 형성되어 있는 이루어져 있는 연소판과; 상기 연소판 위에 공급된 펠릿 연료를 착화시키는 착화장치; 및 상기 연소판 위에 상기 펠릿 연료를 투입하는 연료공급장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 와류실은 전면이 개방된 함체 형상으로 이루어져 있으며, 상기 공기 유입구는 상기 함체의 일측에 형성되어 있고, 상기 공기 배출구는 상기 함체의 개방된 전면을 막도록 조립되는 전면판의 중심부를 원 형상으로 절개하여 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 연소판의 폭은 상기 연소 촉진관의 내경보다 작아서 상기 연소판은 상기 연소 촉진관의 내주면에 폭 방향의 양단부가 지지되는 방식으로 조립되며, 상기 연소판의 하부와 상기 연소 촉진관 사이를 통해서는 1차 공기가 공급되고, 상기 연소판의 상부와 상기 연소 촉진관 사이를 통해서는 2차 공기가 공급되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연소 촉진관의 전방측 단부와 상기 연소판의 하측 사이에 형성된 개방부를 막는 공기 유도판을 더 포함하여, 상기 연소판의 하부와 상기 연소 촉진관 사이로 공급된 1차 공기가 상기 공기 유도판에 의해 상측으로 유도되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연소 촉진관의 전방측 단부에는 전방측을 향하도록 상향 경사지게 연소 유도판이 설치되되, 상기 연소 유도판의 하부는 상기 연소판의 상면에 접하여 지지되고, 상기 연소 유도판의 양측부는 각각 상기 연소 촉진관의 내주면에 걸쳐져 조립되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연소 촉진관의 후방측 단부에는 조립판이 설치되어 있으며, 상기 연소판의 상면에 해당하는 높이에는 상기 착화장치가 상기 연소 촉진관의 내부로 노출되도록 설치되는 조립공이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조립공의 측부에는 상기 연소판의 상부와 상기 연소 촉진관 사이로 1차 공기를 공급하는 공기 공급공이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연소 촉진관의 후방측 단부에는 후방측을 향하도록 상향 경사지게 경사 슬롯이 형성되어 있고, 상기 조립판은 상기 경사 슬롯에 끼워져 있어서 투입된 펠릿 연료가 상기 연소판 위로 공급되도록 안내하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 와류실의 상면에는 연료 투입공이 형성되어 있으며, 상기 연료공급장치는 상기 와류실의 상부에서 상기 연료 투입공에 연결되는 연료 공급관 및 상기 와류실의 내부에 설치되며 상기 연료 투입공으로 낙하된 펠릿 연료를 상기 연소판 측으로 안내하는 안내블럭을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 안내블럭은 상기 연소 촉진관의 개방구보다 작은 크기로 이루어져 있어서, 상기 안내블럭과 연소 촉진관 사이의 공간을 통과한 2차 공기가 상기 연소판의 상부와 연소 촉진관 사이로 공급되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연료 투입공의 둘레에는 볼트공이 2개 이상 형성되어 있고, 연료 공급관의 단부에는 복수개의 선택공이 일정 간격마다 형성되어 있는 원형 띠 형상의 각도 조절판이 설치되어 있어서, 상기 연료 공급관의 설치 각도를 조절한 상태에서 상기 선택공 중 일부와 상기 볼트공을 일치시키고 볼트를 체결하여 상기 연료 공급관을 고정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 와류실의 전방에는 상기 연소 촉진관의 외주면에 대응하는 형상의 끼움공이 형성되어 있는 보강 프레임이 고정되어 있으며, 상기 연소 촉진관은 상기 보강 프레임의 끼움공에 끼워져 지지되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연소판은 상기 연소판의 각 부분마다 통공의 밀도(단위 면적당 통공의 면적)가 서로 다른 불균일 타입 연소판인 것이 바람직하다.

또한, 상기 불균일 타입 연소판은 상기 와류실에 가까운 측으로부터 제1부분과, 제2부분 및 제3부분으로 구획되되, 상기 제1부분의 통공 밀도가 가장 높고, 상기 제2부분의 통공 밀도가 가장 낮은 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따른 펠릿 보일러용 건 타입 버너에 의하면, 펠릿 연료의 착화가 이루어지는 연소판의 상하측으로 각각 정압의 1차 공기와 2차 공기를 공급함으로써 최적의 연소환경을 제공하고 펠릿 연료의 완전 연소를 가능하게 한다.

또한, 본 발명은 종래의 열변형에 약한 사각 형상의 화로를 건 형상으로 이루어진 연소 촉진관 화로로 대체함으로써 열변형에 강한 특성을 갖게 함은 물론, 성형 제작이 쉽고 원재료비도 낮출 수 있게 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 펠릿 보일러용 버너를 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 펠릿 보일러용 버너를 나타낸 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 펠릿 보일러용 버너를 나타낸 조립도이다.

도 4는 본 발명에 따른 펠릿 보일러용 버너를 나타낸 절단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 펠릿 보일러용 버너의 동작 상태를 나타낸 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 펠릿 보일러용 버너의 동작 상태를 나타낸 측단면도이다.

도 7 내지 도 11은 본 발명에 따른 펠릿 보일러용 버너의 연소판을 나타낸 다른 예이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 제어형 펠릿 연료 보일러에 대해 상세히 설명하도록 한다.

단, 이하에서 설명할 펠릿 연료는 임지 잔재(가지, 말목, 수피, 집재장 잔재, 피해목, 댐유목 및 유목 등), 톱밥 및 불사용 간벌 소경재 등과 같은 목질계의 우드 펠릿(wood pellet)를 포함하는 것으로 한다.

또한, 목질계 이외에 사탕수수나 옥수수 등과 같은 각종의 바이오매스(biomass)나, 탄소 함유량에 따라 이탄, 갈탄, 역청탄 및 무연탄 등으로 분류되는 석탄 등도 포함하는 것으로 한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 펠릿 보일러용 건 타입 버너(100)는 정압의 연소용 공기를 공급하는 와류실(110)과, 상기 와류실(110) 내부로 연소용 공기를 공급하는 송풍기(120)와, 펠릿 연료의 완전연소를 촉진시키도록 건(gun) 타입으로 이루어진 연소 촉진관(130)과, 펠릿 연료가 투입되어 착화가 이루어지는 연소판(140)과, 상기 연소판(140)에 투입된 펠릿 연료를 착화시키는 착화장치(150)와, 상기 착화장치(150)가 설치되는 조립판(160) 및 상기 연소판(140)에 펠릿 연료를 공급하는 연료공급장치(170)를 포함한다.

이때, 상기 와류실(110)은 일 예로 후면에는 송풍기(120)가 연결되는 공기 유입구가 형성되어 있고, 전면에는 연소 촉진관(130)의 후단부가 연결되는 공기 배출구(111a)가 형성되어 있으며, 내부에는 공기가 와류할 수 있는 공간을 구비한 함체 형상으로 이루어져 있다.

따라서, 송풍기(120)를 통해 강제 송풍된 연소용 공기가 와류실(110) 내부에서 와류(eddy)되고, 와류에 의해 정압을 유지하게 된 연소용 공기는 공기 배출구(111a)를 통해 자연 배출되므로, 펠릿 연료에 정압의 연소용 공기를 공급한다.

다만, 함체 형상의 와류실(110)은 전면이 개방되어 있고 그 개방된 전면에 전면판(111)을 조립하는 경우라면 공기 배출구(111a)는 상기 전면판(111)의 중심부를 원 형상으로 절개하여 형성된 관통공일 것이다.

전면판(111)을 별도로 구비하고, 이를 와류실(110)의 전면에 탈부착 가능하게 조립하면 와류실(110) 내부를 통과해서 착화장치(150)의 전원 케이블(C)을 설치하거나 와류실(110) 내부에 안내블럭(173) 등을 설치하는 작업을 편리하게 한다.

또한, 전면판(111)에 형성된 절개부의 테두리 중 일부에 지지홈(111b)을 형성하면 후술할 조립판(160)을 경사지게 설치할 경우 조립판(160)의 상단부가 지지홈(111b)에 끼워져 고정될 수 있게 한다.

송풍기(120)는 와류실(110) 내부로 연소용 공기를 공급하는 것으로서, 일 예로 내부에 송풍팬이 회전가능하게 배치된 벤츄리관 및 상기 송풍팬을 회전시키는 송풍모터 등으로 구성되고, 공기 토출구(120a)는 브라켓(121)을 통해 와류실(110)의 후면에 형성된 공기 유입구에 연결된다.

이러한 송풍기(120)는 제어부(미도시)에 의해 그 분당 회전수 등이 제어되는데, 제어부는 부하 또는 주변 환경에 따라 보일러의 운전을 비례·적분·미분(PID: Proportional-Integral-Diffetential) 방식으로 제어하는 PID 제어부가 사용되는 것이 바람직하다.

따라서, PID 제어부가 부하 또는 주변환경(특히, 온도)에 따라 송풍기(120)의 동작 여부 및 회전속도 등을 각각 제어함으로써 보일러의 용량(즉, 열원 발생량)을 정밀하게 조절한다.

연소 촉진관(130)은 펠릿 연료의 연소를 촉진시키고 연소시 발생한 화염을 전방으로 분출시키는 것으로, 전체적으로 원형 관 형상으로 이루어져 있어서 건 배럴(gun-barrel)을 연상시키고, 아울러 전방으로 화염을 분출시키는 점에서 건의 탄환 발사와 유사하다. 이점에서 본 발명의 버너를 건 타입 버너라 한다.

이러한 연소 촉진관(130)의 양단은 각각 개방되어 있으며 개방된 일단(즉, 후방 단부)은 와류실(110)의 공기 배출구(111a)에 연결되어 정압의 연소용 공기를 공급받고, 개방된 타단(즉, 전방 단부)을 통해서는 화염과 함께 고온의 연소가스가 배출된다. 따라서, 그 주변에 설치된 열교환장치에 열원을 공급하여 온수나 난방수를 공급하게 한다.

또한, 와류실(110)이 배치된 연소 촉진관(130)의 후방측 단부에는 후방측을 향하도록 상향 경사지게 경사 슬롯(131)이 형성되어 있는데, 경사 슬롯(131)은 한 쌍으로 이루어져 있고 서로 평행하게 배치되어 있어서 후술하는 바와 같이 판 형상으로 이루어진 조립판(160)의 양단부가 각각 한 쌍의 경사 슬롯(131)에 끼워져 조립된다.

이상과 같이, 본 발명은 열변형에 특히 강한 원형 관 형상으로 이루어진 연소 촉진관(130)으로 종래의 화로 역할을 대신 한다. 따라서, 종래의 사각 용기 형상의 화로(도 1의 14)는 열변형에 취약하여 화염과의 직접 접촉으로 인해 열변형이 발생함에 비해 본 발명은 이러한 문제점을 해결한다.

또한, 열변형이 거의 없으므로 연소성능이 저하되고 품질이 저하되어 화로를 자주 교체하거나 유지 보수가 필요하다는 종래의 문제점을 해결함은 물론, 그 형상이 비교적 단순하여 제작 역시 용이하게 한다.

연소판(140)은 연료공급장치(170)에서 공급된 펠릿 연료의 착화 및 연소가 이루어지는 장소를 제공하는 것으로, 연소 촉진관(130) 내부에 수평하게 설치되고, 복수개의 통공(140a)이 형성되어 있으며, 전방 단부측에는 공기 유도판(141)의 끼움돌기(141a)가 끼워지는 끼움공(140b)이 관통 형성되어 있다.

특히, 연소판(140)의 폭은 연소 촉진관(130)의 내경보다 작기 때문에 연소판(140)을 연소 촉진관(130) 내부에 수평하게 삽입하기만 하면 연소판(140)의 폭 방향 양단부가 연소 촉진관(130)의 지지점(132)에 지지되면서 간단히 조립된다. 따라서, 연소판(140)의 설치 시간이 단축됨은 물론, 연소판(140)의 청소 등을 위해 분해시에는 단순히 슬라이딩 방식으로 잡아당기기만 하면 된다.

또한, 연소판(140)은 연소 촉진관(130)의 최하점으로부터 상측으로 이격되어 있기 때문에, 연소판(140)의 하부와 연소 촉진관(130) 사이를 통해 공급된 연소용 공기는 1차 공기로 사용되고, 연소판(140)의 상부와 연소 촉진관(130) 사이를 통해 공급된 연소용 공기는 2차 공기로 사용된다.

공지된 바와 같이 1차 공기는 펠릿 연료의 착화시 연료가스로서 사용되는 것이고, 2차 공기는 펠릿 연료가 연소되면서 발생한 화염 주변으로 공급되어 안정적인 화염을 유지시키는 것으로, 본 발명은 와류실(110)을 통해 정압으로 분출된 연소용 공기가 1차 공기와 2차 공기로 각각 분리하여 공급되므로, 펠릿 연료의 완전연소를 가능하게 하고, 클링커(clinker) 현상을 방지한다.

또한, 공연비(air-fuel ratio)를 낮게 제어하여 과잉공기를 비교적 적게 공급하더라도 연소용 공기를 정압으로 공급함과 동시에 1차 공기와 2차 공기를 분리하여 공급하므로 연소 중 일산화탄소(CO)의 발생이 증가하거나 매연이 발생하는 것을 방지한다.

다만, 도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 연소판(140)은 상기 연소판(140)의 각 부분마다 통공(140a)의 밀도(단위 면적당 통공의 면적)가 서로 다른 불균일 타입 연소판(241, 242, 243, 244, 245)을 채택함으로써 1차 공기의 유입을 최적화시킨다. 물론, 이러한 불균일 타입 연소판(241, 242, 243, 244, 245)에도 각각 끼움공(241d, 242d, 243d, 244d, 245d)을 구비한다.

예컨대, 불균일 타입 연소판(241, 242, 243, 244, 245)은 상기 와류실(110)에 가까운 측으로부터 제1부분(241a, 242a, 243a, 244a, 245a)과, 제2부분(241b, 242b, 243b, 244b, 245b) 및 제3부분(241c, 242c, 243c, 244c, 245c)으로 구획한다.

그리고, 제1부분(241a, 242a, 243a, 244a, 245a)의 통공 밀도가 가장 높고, 제2부분(241b, 242b, 243b, 244b, 245b)의 통공 밀도가 가장 낮으며, 제3부분(241c, 242c, 243c, 244c, 245c)의 통공 밀도는 중간이 되도록 한다.

와류실(110)로부터 공급된 1차 공기가 그 하부를 통해 바로 통과하기 때문에 1차 공기의 유입이 어려운 제1부분(241a, 242a, 243a, 244a, 245a)은 통공의 밀도를 상대적으로 높이고, 공기 유도판(141)에 의해 1차 공기의 상승이 유도되는 제3부분(241c, 242c, 243c, 244c, 245c)은 통공의 밀도를 상대적으로 낮춘 것이다.

따라서, 불균일 타입 연소판(241, 242, 243, 244, 245)의 각 부분을 통해 공급되는 1차 공기가 전체적으로 균일하여 펠릿 연료의 안정적인 연소를 가능하게 하고, 그에 따라 클링커가 발생되는 것을 방지함은 물론, 높은 연소 효율을 가질 수 있게 한다.

한편, 이상과 같이 연소판(140)은 연소 촉진관(130)의 내주면 중 양측 지지점에 걸려 설치되기 때문에 연소 촉진관(130)의 내부를 두 부분으로 구획하는데, 이때 연소 촉진관(130)의 전방측 단부와 연소판(140)의 하측 사이에 형성된 개방부는 공기 유도판(141)에 의해 밀폐된다.

즉, 공기 유도판(141)의 하부는 원주 형상으로 둥글게 형성되어 있어서 연소 촉진관(130)의 내주면과 접하고, 상부는 편평하게 되어 있어서 연소판(140)의 하면과 접하므로 이상과 같이 개방부를 밀폐하고, 공기 유도판(141)의 상부에는 끼움돌기(141a)가 상측으로 돌출되어 있어서 연소판(140)의 끼움공(140b)에 끼워져 고정된다.

따라서, 연소판(140)의 하부와 연소 촉진관(130) 사이로 공급된 1차 공기가 연소 촉진관(130)의 전방측 개방구를 통해 곧바로 배출되는 대신 공기 유도판(141)에 부딧힌 후 상측으로 유도되기 때문에, 연소판(140)의 통공(140a)을 통해 연소판(140) 위에 쌓인 펠릿 연료까지 도달하게 된다.

또한, 연소 촉진관(130)의 전방측 단부에는 전방측을 향하도록 상향 경사지게 연소 유도판(142)이 설치되는데, 연소 유도판(142)의 하부는 연소판(140)의 상면에 접하여 지지되고, 연소 유도판(142)의 양측부는 내측으로 약간 굽혀진 연소 촉진관(130)의 내주면에 걸쳐져 조립된다. 물론, 연소 유도판(142)의 높이가 조절되어 있어서 연소 촉진관(130)의 개방 단부를 막지 않으므로 화염이 분출되는 것을 방해하지는 않는다.

이러한 연소 유도판(142)은 펠릿 연료가 완전 연소되어 재가되기 이전에는 연소판(140)의 외측으로 낙하하는 것을 방지함은 물론, 화염과, 1차 공기 및 2차 공기 중 일부가 각각 연소 유도판(142)에 부딧힌 후 다시 후방측으로 되돌아가는 반사판 역할을 하므로 연소 효율을 더욱 높일 수 있게 한다.

착화장치(150)는 펠릿 연료를 착화시켜 펠릿 연료의 연소가 시작되게 하는 것으로, 전기 열풍 방식의 전기 열풍기나, 이그니터(ignitor) 혹은 토치(torch)라고도 불리는 다양한 타입의 착화장치(150)가 사용 가능하지만, 특히 전기를 공급받아 발열되는 코일히터가 사용되는 것이 바람직하다.

도시된 바와 같이, 착화장치(150)로서 코일히터를 사용하는 경우에는 전원 케이블(C)을 전면판(111)의 일측에 형성된 관통공 및 와류실(110) 내부를 통해 외부의 전원공급장치(미도시)에 연결하고, 발열이 이루어지는 코일 부분은 조립판(160)에 설치되어 연소판(140) 위에 쌓인 펠릿 연료에 접촉 혹은 근접 배치시킨다.

조립판(160)은 착화장치(150)가 설치되는 것으로, 연소 촉진관(130)의 후방측 단부에 배치되며, 연소판(140)의 상면에 해당하는 높이에는 착화장치(150)가 연소 촉진관(130)의 내부로 노출되게 설치되는 조립공(161)이 형성되어 있다. 따라서, 조립공(161)을 통해 연소판(140)으로 노출된 착화장치(150)로 연소판(140)에 쌓인 펠릿 연료를 착화시킨다.

또한, 상기 조립공(161)의 측부에는 공기 공급공(162)이 관통 형성되어 있는데, 공기 공급공(162)은 와류실(110)을 통해 공급된 정압의 연소용 공기가 연소판(140)의 상부와 연소 촉진관(130) 사이로 유입되게 한다.

따라서, 연소판(140)의 하측에서부터 상승한 1차 공기 이외에 또 다른 경로를 통해 1차 공기를 공급할 수 있게 한다. 물론, 공기 공급공(162) 이외에 조립공(161)과 착화장치(150) 사이의 틈새를 통해서도 1차 공기가 공급되도록 할 수도 있다.

다만, 이러한 조립판(160)은 연소 촉진관(130)의 후방측 단부에는 형성된 경사 슬롯(131)에 끼워져 고정되는 것이 바람직한데, 조립판(160)이 경사 슬롯(131)에 끼워져 고정되면 조립판(160)의 일부가 연소 촉진관(130)의 내부로 인입되므로 조립판(160) 위에 연소판(140)을 올려놓으면 연소판(140)이 좌우로 흔들리는 것을 방지한다.

또한, 조립판(160)이 경사지게 설치되고 하단부가 연소판(140)에 접하면, 연료공급장치(170)의 안내블럭(173)을 통해 공급된 펠릿 연료가 조립판(160)을 통해 연소판(140) 위로 안내되어 펠릿 연료를 안정적으로 공급하므로, 당해 조립판(160)을 착화장치(150)의 조립 이외에 좀더 다양한 용도로 사용할 수 있게 한다.

연료공급장치(170)는 연소판(140)에 펠릿 연료를 공급하는 것으로, 연소판(140)에 펠릿 연료를 공급할 수만 있으면 다양한 방식이 사용될 수 있지만, 본 발명에서는 일 예로 연료 공급관(171)과, 각도 조절판(172) 및 안내블럭(173)으로 이루어진다.

이때, 와류실(110)의 상면에는 연료 투입공(110a)이 형성되어 있고, 상기 연료 공급관(171)은 와류실(110)의 상부에서 연료 투입공(110a)에 연결된다.

따라서, 호퍼 등에 저장되어 있던 펠릿 연료는 연료 공급관(171)을 통해 낙하하여 연료 투입공(110a)으로 투입되며, 연료 공급관(171)은 굴곡되어 있어서 펠릿 연료의 낙하 속도를 일정하게 유지시킨다.

또한, 연료 투입공(110a)의 둘레에는 볼트공(110b)이 2개 이상(예: 2개) 형성되어 있고, 연료 공급관(171)의 단부에는 복수개의 선택공이 일정 간격마다 형성되어 있는 원형 띠 형상의 각도 조절판(172)이 설치되어 있다.

따라서, 연료 공급관(171)의 설치 각도를 조절한 상태에서 선택공 중 일부와 볼트공(110b)을 일치시키고 볼트를 체결하면 연료 공급관(171)이 회동하지 않고 고정되므로, 호퍼 등이 설치된 위치에 맞게 360°방향으로 각도를 조절할 수 있게 한다.

안내블럭(173)은 와류실(110)의 내부에 설치되어 연료 투입공(110a)으로 낙하된 펠릿 연료를 연소판(140) 측으로 안내하는데, 안내블럭(173)의 하단부는 경사지게 설치된 조립판(160)의 상단부와 연결되어 있어서, 안내블럭(173)에서 낙하된 펠릿 연료가 조립판(160)을 통해 연소판(140) 위에 쌓이게 된다.

또한, 안내블럭(173)은 연소 촉진관(130)의 개방구보다 작은 크기로 이루어져 있어서, 와류실(110)을 통해 공급된 정압의 연소용 공기가 안내블럭(173)과 연소 촉진관(130) 사이의 공간을 통과한 후, 연소판(140)의 상부와 연소 촉진관(130) 사이로 공급된다.

따라서, 이와 같이 공급된 연소용 공기를 이를 2차 공기로서 사용되게 하므로, 1차 공기와 별도로 독립적으로 공급되는 정압의 2차 공기에 의해 펠릿 연료의 안정적인 연소를 가능하게 한다.

이러한 안내블럭(173)은 와류실(110)의 전면판(111)을 제거하여 조립 공간을 확보한 후, 안내블럭(173)의 상부에 관통 형성된 설치공에 와류실(110) 내에 구비된 고정축(도 6의 173a 참조)을 끼워 조립할 수 있다.

한편, 위에서 설명을 생략한 보강 프레임(130a)은 연소 촉진관(130)을 더욱 견고히 지지하는 것으로, 보강 프레임(130a)은 와류실(110)의 전방에 고정되고, 중심측에는 연소 촉진관(130)의 외주면에 대응하는 형상의 끼움공이 형성되어 있다.

따라서, 연소 촉진관(130)을 보강 프레임(130a)의 끼움공에 끼운 상태에서 연소 촉진관(130)의 후방측 단부를 와류실(110)의 전면판(111)에 결합시키면, 더욱더 연소 촉진관(130)을 안정적으로 지지하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 펠릿 보일러용 건 타입 버너의 동작에 대해 설명한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 펠릿 연료가 저장되어 있는 호퍼로부터 펠릿 연료가 배출되면 연료 공급관(171)을 통해 와류실(110)의 연료 투입공(110a)으로 공급되고, 공급된 펠릿 연료는 안내블럭(173)을 통해 조립판(160)으로 공급되며, 조립판(160) 위에 공급된 펠릿 연료는 연소판(140) 위로 안내된다.

다음, 연소판(140)에 펠릿 연료(P)가 쌓이면 제어부의 제어하에 전원공급장치로부터 동작전원이 공급되기 시작하고, 공급된 전원은 전원 케이블(C)을 통해 착화장치(150)로 공급되어 펠릿 연소를 착화시킨다.

이때, 송풍기(120)가 가동되면 외기를 흡입하여 와류실(110) 내부로 연소용 공기를 강제 송풍시키고, 와류실(110) 내에서 와류를 일으킨 연소용 공기는 정압을 유지하게 된다. 정압의 연소용 공기는 전면판(111)의 공기 배출구(111a)를 통해 연소 촉진관(130) 내부로 공급된다.

다음, 연소 촉진관(130) 내부로 공급된 정압의 연소용 공기 중 일부는 조립판의 공기 공급공(162) 및 조립공(161)과 착화장치(150) 사이의 틈새를 통해서 공급됨에 따라 1차 공기(A1-1)로서 공급된다. 또한, 연소판의 하부와 연소 촉진관(130) 사이를 통해 공급된 후 통공(140a)을 통해 상승한 연소용 공기는 또 다른 1차 공기(A1-2)로서 공급된다. 또한, 연소 촉진관(130)과 안내블럭(173) 사이의 공간을 통해서 2차 공기(A2)가 공급된다.

한편, 이상과 같은 과정을 통해 펠릿 연료(P)가 완전 연소되면서 발생한 화염(F)은 연소 촉진관(130)은 전방으로 분출되고, 이때 고온의 연소가스도 함께 분출됨으로써 연소 촉진관(130)의 전방 부근에 설치된 열교환기를 가열한다. 따라서, 열교환기 내부를 순환하는 직수를 가열하여 펠릿 보일러에서 온수나 난방수를 공급할 수 있게 한다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

Claims

공기 유입구를 통해 유입된 연소용 공기를 와류시킴으로써 공기 배출구(111a)를 통해 정압으로 배출시키는 와류실(110)과;

상기 와류실(110)의 공기 유입구에 연결되며, 상기 와류실(110) 내부로 연소용 공기를 공급하는 송풍기(120)와;

원형 관 형상으로 이루어져 있으며, 개방된 일단은 상기 와류실(110)의 공기 배출구(111a)에 연결되고, 개방된 타단으로는 화염이 분출되는 연소 촉진관(130)과;

상기 연소 촉진관(130) 내부에 수평하게 설치되며, 복수개의 통공(140a)이 형성되어 있는 이루어져 있는 연소판(140)과;

상기 연소판(140) 위에 공급된 펠릿 연료를 착화시키는 착화장치(150); 및

상기 연소판(140) 위에 상기 펠릿 연료를 투입하는 연료공급장치(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.
제1항에 있어서,

상기 와류실(110)은 전면이 개방된 함체 형상으로 이루어져 있으며, 상기 공기 유입구는 상기 함체의 일측에 형성되어 있고, 상기 공기 배출구(111a)는 상기 함체의 개방된 전면을 막도록 조립되는 전면판(111)의 중심부를 원 형상으로 절개하여 형성된 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.
제1항에 있어서,

상기 연소판(140)의 폭은 상기 연소 촉진관(130)의 내경보다 작아서 상기 연소판(140)은 상기 연소 촉진관(130)의 내주면에 폭 방향의 양단부가 지지되는 방식으로 조립되며, 상기 연소판(140)의 하부와 상기 연소 촉진관(130) 사이를 통해서는 1차 공기가 공급되고, 상기 연소판(140)의 상부와 상기 연소 촉진관(130) 사이를 통해서는 2차 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.
제1항에 있어서,

상기 연소 촉진관(130)의 전방측 단부와 상기 연소판(140)의 하측 사이에 형성된 개방부를 막는 공기 유도판(141)을 더 포함하여, 상기 연소판(140)의 하부와 상기 연소 촉진관(130) 사이로 공급된 1차 공기가 상기 공기 유도판(141)에 의해 상측으로 유도되는 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.
제1항에 있어서,

상기 연소 촉진관(130)의 전방측 단부에는 전방측을 향하도록 상향 경사지게 연소 유도판(142)이 설치되되, 상기 연소 유도판(142)의 하부는 상기 연소판(140)의 상면에 접하여 지지되고, 상기 연소 유도판(142)의 양측부는 각각 상기 연소 촉진관(130)의 내주면에 걸쳐져 조립되는 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.
제1항에 있어서,

상기 연소 촉진관(130)의 후방측 단부에는 조립판(160)이 설치되어 있으며, 상기 연소판(140)의 상면에 해당하는 높이에는 상기 착화장치(150)가 상기 연소 촉진관(130)의 내부로 노출되도록 설치되는 조립공(161)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.
제6항에 있어서,

상기 조립공(161)의 측부에는 상기 연소판(140)의 상부와 상기 연소 촉진관(130) 사이로 1차 공기를 공급하는 공기 공급공(162)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.
제6항에 있어서,

상기 연소 촉진관(130)의 후방측 단부에는 후방측을 향하도록 상향 경사지게 경사 슬롯(131)이 형성되어 있고, 상기 조립판(160)은 상기 경사 슬롯(131)에 끼워져 있어서 투입된 펠릿 연료가 상기 연소판(140) 위로 공급되도록 안내하는 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.
제1항에 있어서,

상기 와류실(110)의 상면에는 연료 투입공(110a)이 형성되어 있으며,

상기 연료공급장치(170)는 상기 와류실(110)의 상부에서 상기 연료 투입공(110a)에 연결되는 연료 공급관(171) 및 상기 와류실(110)의 내부에 설치되며 상기 연료 투입공(110a)으로 낙하된 펠릿 연료를 상기 연소판(140) 측으로 안내하는 안내블럭(173)을 포함하는 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.
제9항에 있어서,

상기 안내블럭(173)은 상기 연소 촉진관(130)의 개방구보다 작은 크기로 이루어져 있어서, 상기 안내블럭(173)과 연소 촉진관(130) 사이의 공간을 통과한 2차 공기가 상기 연소판(140)의 상부와 연소 촉진관(130) 사이로 공급되는 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.
제9항에 있어서,

상기 연료 투입공(110a)의 둘레에는 볼트공(110b)이 2개 이상 형성되어 있고, 연료 공급관(171)의 단부에는 복수개의 선택공이 일정 간격마다 형성되어 있는 원형 띠 형상의 각도 조절판(172)이 설치되어 있어서, 상기 연료 공급관(171)의 설치 각도를 조절한 상태에서 상기 선택공 중 일부와 상기 볼트공(110b)을 일치시키고 볼트를 체결하여 상기 연료 공급관(171)을 고정하는 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.
제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 와류실(110)의 전방에는 상기 연소 촉진관(130)의 외주면에 대응하는 형상의 끼움공이 형성되어 있는 보강 프레임(130a)이 고정되어 있으며, 상기 연소 촉진관(130)은 상기 보강 프레임(130a)의 끼움공에 끼워져 지지되는 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.
제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 연소판(140)은 상기 연소판(140)의 각 부분마다 통공(140a)의 밀도(단위 면적당 통공의 면적)가 서로 다른 불균일 타입 연소판(241, 242, 243, 244, 245)인 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.
제13항에 있어서,

상기 불균일 타입 연소판(241, 242, 243, 244, 245)은 상기 와류실(110)에 가까운 측으로부터 제1부분(241a, 242a, 243a, 244a, 245a)과, 제2부분(241b, 242b, 243b, 244b, 245b) 및 제3부분(241c, 242c, 243c, 244c, 245c)으로 구획되되, 상기 제1부분(241a, 242a, 243a, 244a, 245a)의 통공 밀도가 가장 높고, 상기 제2부분(241b, 242b, 243b, 244b, 245b)의 통공 밀도가 가장 낮은 것을 특징으로 하는 펠릿 보일러용 건 타입 버너.