KR100560378B1 - 나무보일러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나무를 연소시켜 발생하는 열을 이용하여 물을 가열하고 상기의 가열된 물로 가정의 난방을 하는 나무보일러에 관한 것으로, 나무의 연소에서 발생하는 가변 열을 조절하여 연소시간을 장시간으로 늘리고, 물을 이용하여 나무의 재를 소제할 수 있는 나무보일러에 관한 것이다.
나무를 연소시킴에 의한 열이 가변적으로 발생하는 것을 조절함에 있어서는 연도에 폐열감지기를 설치하여 연도의 온도가 설정온도 이상으로 올라가면 폐열감지기에서 송풍기의 작동을 중지하여 연소를 중지하고, 연도의 온도가 설정온도 이하로 하강하면 송풍기를 작동하여 연소를 하게 하는 것으로, 나무의 연소시간을 늘리고 연소를 고르게 유지하는 나무보일러에 관한 것이다.
또한 진동기에 의해 발생한 진동을 연소실에 전달하여 나무가 연소되고 남은 재를 소제실로 낙하시키고, 상기 낙하된 재는 물을 이용하여 소제함으로써 소제시 재에서 발생하는 먼지를 억제할 수 있다.
나무보일러, 연도, 수관, 폐열감지기, 연소실, 축열감지기, 진동기, 송풍기

Description

나무보일러{.}
도 1은 종래의 나무보일러의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 나무보일러의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 나무보일러의 내부 단면도.
도 4는 본 발명에서 나무의 연소에 따른 나무보일러의 작동 흐름도
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10...연료주입문 20...연도 21...연소실
22...수관 24a...연도온도 표시기 24b...연도온도 셀렉터
230...축열기 231...축열감지기 232...히터
233...단열재 30...온수배관 31...물 공급관
32...물 노즐 40...소제실 41...소제실문/제어판
42...몰 온도 표시기 43...물 설정온도 셀렉터 44...히터 작동버튼
45...진동기 작동버튼 51...송풍기 52...송풍관
53...송풍 노즐 60...진동기 71...재 배출구
본 발명은 나무를 연료로 사용하는 나무보일러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나무를 연소하는 연소실의 형태가 상광하협(上廣下狹)의 형태로 제작되어 나무의 연소 및 소화를 용이하게 하며, 연소하고 남은 재를 진동기에 의해 소제 실로 낙하시키고, 상기 낙하된 재를 물을 이용하여 청소함으로 재에 의한 먼지의 발생을 억제하고, 장시간 동안 보일러를 작동할 수 있도록 한 것이다.
일반적인 보일러의 종류에는 가스보일러, 기름보일러, 연탄보일러, 나무보일러 등이 있다.
가스보일러와 기름보일러의 경우 그 사용의 편리함에 따라 전국적으로 널리 사용되어 지고 있으나 이는 외화를 낭비하는 주원인이 되고 있으며, 연탄보일러의 경우에는 유독가스 및 연소후의 쓰레기가 대량 방출됨에 따라서 수요가 점점 감소하고 있다.
이에 본 발명에서 제안하는 나무보일러의 종래 구조를 살펴보면 나무를 주입하는 연료주입문(10), 나무의 재를 받는 재받이(40), 연소에 따른 공기를 공급하는 공기유입공(50), 연소시 발생하는 연기를 배출하는 연도(20)와 물이 유입되고 배출되는 온수배관(30)으로 구성되어 있으며, 이러한 나무보일러의 경우 초기 나무를 연소시키는 사전작업이 필요하고, 연소 중 시간에 따라 열의 발생이 가변적으로 변하여 열원을 제어하는데 큰 문제점이 있다. 또한 나무가 연소된 후에는 재가 생기는데 재를 소제하면서 먼지가 발생하는 등의 문제점을 안고 있다.
따라서 본 발명은 나무보일러에 있어서, 나무를 연소시킴에 의한 열이 가변적으로 발생하는 것을 조절함에 있어서는 연도에 폐열감지기를 설치하여 연도의 온도가 설정온도 이상으로 올라가면 폐열감지기에서 송풍기의 작동을 중지하여 연소를 중지하고, 연도의 온도가 설정온도 이하로 하강하면 송풍기를 작동하여 연소를 하게 하는 것으로 연소를 고르게 유지하게 하는 데 그 목적이 있다.
송풍기의 중지에 따라서 연소실의 연소가 중지되고, 소량의 불씨만 잔재하게 되는데, 이러한 소량의 불씨로 나무를 연소하기 위해서는 연소실의 구조가 상광하협(上廣下狹)의 구조로 이루어짐이 바람직하며, 연소실의 상광하협의 구조는 소량의 불씨로 나무를 연소하게 한다.
또한 진동기에 의해 발생한 진동을 연소실에 전달하여 나무가 연소되고 남은 재를 소제실로 낙하시키고, 상기 낙하된 재는 물을 이용하여 소제함으로써 소제시 재에서 발생하는 먼지를 억제하는 데 그 목적이 있는 것이다.
본 발명은 나무를 연소시켜 발생하는 열을 이용하여 물을 가열하고 상기의 가열된 물로 가정의 난방을 하는 나무보일러에 관한 것으로, 나무의 연소에서 발생하는 가변 열을 조절하여 연소시간을 장시간으로 늘리고, 물을 이용하여 나무의 재를 소제할 수 있는 나무보일러에 관한 것이다.
이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 나무보일러의 사시도 및 내부 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명에서 나무보일러(1)의 구성을 살펴보면, 나무보일러(1)의 상부의 중앙에는 나무를 주입하는 연료주입문(10)이 설치되고, 연료주입문(10)의 일측에는 연기를 배출하는 연도(20) 및 데워진 물을 배출하고 식혀진 물이 입수되는 온수배관(30)이 설치된다. 또한 증발되는 물을 보충하기 위한 보충수관 등이 설치되나 당 업자가 쉽게 구현 할 수 있는 기술이므로 생략하였다.
상기 연도(20)의 일측면에는 연도의 온도를 측정하는 폐열감지기(24)가 설치되는데, 상기 폐열감지기(24)에는 연도의 온도를 표시하는 연도온도 표시기(24a)와 연도의 온도를 설정하는 연도온도 셀렉터(24b)로 구성된다.
나무보일러(1)의 일측면에는 물을 공급하는 물 공급관(31), 공기를 공급하는 송풍기(51) 및 나무보일러(1)에서 발생하는 재를 소제하는 소제실문(41)이 설치되는데, 상기 소제실 문(41)에는 나무보일러(1)를 제어하는 제어판이 설치된다. 상기의 제어판에는 수관(22)의 온도를 측정하는 물 온도 표시기(420), 물의 온도를 설정하는 물 온도설정 셀렉터(430), 히터를 작동하기 위한 히터작동 버튼(44) 및 소제시에 작동하는 진동기작동 버튼(45)이 설치된다.
상기의 나무보일러에 설치되는 구조체(폐열감지기, 소제실 문, 송풍기, 연료주입문 등)은 당업자의 필요에 따라 위치가 변경되어 질 수 있다.
나무보일러(1)의 내부 구성은 연도(20) 및 연료주입문(10)과 연통되게 연소실(21)이 설치되고, 연소실의 하부는 상광하협(上廣下狹)의 구조로 하협(下狹)의 중앙에는 공기가 연소실(21)내로 유입되는 송풍노즐(53)이 설치되고, 하협 면에는 재가 낙하할 수 있게 설치된 재 배출구(71)가 설치된다. 연소실의 하부에는 물 공급관(31)이 설치되고 상기의 물 공급관(31)의 하부 방향으로 물 노즐(32)이 설치된다.
재 배출구(71)의 하부에는 떨어진 재가 쌓이는 소제실(42)이 있으며, 연소실(21)을 지지하는 고정축(62)이 소제실(42) 사이에 설치된다. 상기의 고정축(62)은 진동판(61)과 결합하되, 진동판(61)에는 진동기(60, vibrator)가 설치되고 진동판(61)과 나무보일러와의 결합은 상기 진동기(60)의 진동을 연소실(21)에만 전달 할 수 있도록 진동고무(63) 등으로 결합함이 바람직하다.
연소실(21)의 외주면에는 수관(22)이 나선형으로 설치되고, 상기 수관(22)의 외주면에는 축열기(230)가 설치된다. 상기의 축열기(230)의 내부에는 내화시멘트 및 규사를 혼합한 단열재(233)로 채워지고, 단열재의 내부에는 히터(232)와 연결된 니크롬선(234)이 설치된다. 축열기(230)의 일측에는 히터(232)와 축열감지기(231)가 설치된다.
상기에서 온수배관(30)에 연결되어 온수를 순환시키는 순환모터는 당 업자가 용이하게 실시할 수 있는 기술이므로 이에 대한 표시는 생략하였다.
상기의 구성에 따른 동작 방법에 대해서 연소와 소제 및 휴면기의 동작 방법 으로 나누어서 설명한다.
첫 번째 연소에 따른 난방에 대해서 설명한다.
연료주입문(10)을 개방하여 나무를 주입하고 연소시킨다.
연도(20)에 설치되어 있는 폐열감지기(24)의 연도온도 셀렉터(24b)를 회전하여 온도를 설정하고, 소제실 문(41)에 설치되어 있는 물 온도설정 셀렉터(430)를 회전하여 온수가 순환되는 온도를 설정한다.
나무가 연소함에 따라 발생되는 열로 인하여 연소실(21) 및 연도의 온도가 올라가고, 상기 연도에 설치되어 있는 폐열감지기(24)는 연도온도 표시기(24a)의 온도와 연도온도 셀렉터(24b)의 설정된 온도를 비교하여, 연도온도 표시기(24a)의 온도보다 연도온도 셀렉터(24b)의 온도가 낮을 경우에는 송풍기(51)를 작동하여 연소실(21)에 공기를 공급하고, 반대로 연도온도 표시기(24a)의 온도보다 연도온도 셀렉터(24b)의 온도가 높을 경우에는 송풍기(51)의 작동을 중지한다. 상기에서 송풍기(51)는 연소실에 공기를 공급하는 주된 수단으로 송풍기가 정지하면, 연소실의 공기 유입은 거의 소멸된다. 공기의 유입이 거의 없으면 연소는 급격히 저하되고, 소제실 문(41)의 빈틈의 공간으로 유입되는 소량의 공기로 일부 불씨만 잔재하게 된다. 연소실의 연소가 없으면 연도(20)의 온도는 하강하게 되고 연도온도 셀렉터(24b)의 설정된 온도보다 연도의 온도가 내려가면 다시 폐열감지기(24)는 송풍기를 작동하여 연소실(21)내로 공기를 공급한다. 상기 공급되는 공기로 인하여 연소실에 잔재하던 불씨가 다시 나무를 연소한다. 상기의 상광하협(上廣下狹)의 구조는 잔재하여 있는 적은 불씨로 연소의 활성화를 이루게 하는데, 공기의 유입되는 입구가 좁기 때문에 소량의 불씨만 잔재하더라도 좁은 구조에서 발생하는 공기가 넓은 연소실에 공급함으로써 연소가 집중적으로 이루어 질 수 있으며, 완전연소가 가능하다.
종래의 연소실의 구조는 상부와 하부의 크기가 동일하여 적은 불씨로 쉽게 연소가 이루어지지 못하는 불편함이 발생하였다.
온수의 순환 방법은 공지의 방법과 동일하다.
나무의 연소실(21)의 온도가 상승하면 수관(22) 및 상기 수관(22)내의 물의 온도는 상승한다. 상기 상승된 물의 온도를 물 온도 표시기(420)에서 감지하여 물의 온도를 표시하고, 물 온도설정 셀렉터(430)에 설정되어 있는 온도보다 상승할 경우에는 순환모터를 작동하여 연소실(21)내의 수관(22)에 있는 물을 외부로 방출하고, 외부의 물을 연소실(21)의 수관으로 유입한다.
상기에서 축열기(230)는 연소실(21)에서 발생된 열을 외부로 발산하지 못하게 하는 역할과 연소실(21)에서 발생된 열을 축적하게 된다. 상기 축적된 열은 연소실(21)에서 연소에 따른 열의 발생이 없어지더라도 상기 축적된 열을 수관에 공급하여 온수가 지속되는 시간을 증가시킨다.
두 번째로 연소 중 또는 연소를 중지한 후에 생성되는 재의 소제에 대해서 설명한다.
나무의 연소로 생성되는 대부분의 재는 연소실(21)의 하협 면에 쌓이거나 소 제 실에 낙하하게 된다. 이때 진동기 작동버튼(45)을 온으로 설정하여 진동기(60)를 작동하면, 상기 진동기(60)의 작동으로 진동판(61) 및 연소실(21)이 진동하게 되고, 상기의 진동으로 연소실(21)의 하부에 쌓여있던 재는 소제실로 낙하하게 된다. 상기 진동에 의한 연소실(21)의 변형이 되지 않도록 유동성 있는 설치가 바람직하다. 진동기의 작동으로 재가 낙하됨이 판단되면 진동기(60)를 중지하고, 물 공급관(21)의 밸브(도면에 미표시)를 개방하여 소제실(42)에 물을 공급한다. 물 공급 노즐(32)은 소제실(42)에 쌓여 있는 재에 투여되도록 하부 방향으로 설치되며, 상기 물의 공급으로 재와 물이 혼합된 형태로 소제실 문(41)을 통하여 방출된다.
상기와 같이 물과 재의 혼합으로 재의 의해서 발생되는 먼지가 없어진다.
세 번째로 겨울철에 사용하지 않는 경우 휴면기에 대해서 설명한다.
보일러의 경우 겨울철이 주 사용기로 겨울철에는 상시 사용하여야 하나 장시간 사용하지 않는 경우도 발생할 수 있다.
이러한 경우에는 수관(21)의 동파를 방지하기 위한 조치가 필요하다.
히터가 작동하도록 히터작동 버튼(44)을 온으로 설정하면, 축열감지기(231)에서는 단열재(233)의 온도를 감지한다. 이때 감지기의 온도가 0℃의 이하로 내려가게 되면 수관(21)의 동파가 예상되어 질 수 있다. 상기의 온도(0℃)가 되면 히터(232)가 작동되고. 상기의 전기를 단열재(233)의 내부에 설치된 니크롬선(234)에 공급하여 단열재(233)의 온도를 상승시킨다. 상기 상승된 온도는 수관(22)에 전달하고 수관(22)의 동파를 방지한다.
도 4는 도 3의 A부분을 확대 도시한 도면이다.
송풍기(51)에서 발생한 공기는 송풍관(52)을 통하여 연소실(21)내로 유입되고, 상기 유입된 공기는 송풍노즐(53)을 통하여 분사되는데, 상기 분사시 공기의 분사를 연소실 내의 하협 면에 집중함과 동시에 재에 의한 막힘을 예방하기 위해 노즐(53)의 말미에 송풍노즐덮개(54)를 설치한다.
연소실(21)의 하부에는 연소에 따라서 발생된 재가 소제실(42)로 낙하되도록 재 배출구(71)가 설치된다. 상기 재 배출구 하부, 즉 소제실(42)의 상부에는 물 공급관(31)이 송풍관(52)을 중심으로 다수개가 설치되고, 상기 물 공급관(31)에는 노즐(32)이 다수개가 설치되어 있다. 이에 물 공급관(31)의 밸브(도면이 미표시)를 개방하면, 노즐(32)에서 물이 공급되고 상기 물의 공급으로 쌓여있던 재(70)가 소제실 문(41)을 통하여 배출된다.
도 5는 본 발명에서 나무의 연소에 따른 나무보일러의 작동 흐름도를 나타낸 것이다.
나무를 연소하기 전에 연도에 설치된 폐열감지기(24)의 연도온도 설정 셀렉터(24b)의 온도와 온수의 물을 순환하기 위한 물 온도 설정셀렉터(43)를 설정하고 나무를 연소(1 단계)한다.
폐열감지기(24)에서는 연도의 온도와 설정된 연도의 온도를 비교(10 단계)하여 설정된 연도의 온도보다 연도의 온도가 더 높을 경우에는 송풍기를 정지(11단 계)하고, 설정된 연도의 온도보다 연도의 온도가 낮을 경우에는 송풍기를 작동(12단계)한다.
제어판에서는 온수(물)의 온도와 설정된 온수(물)의 온도를 비교(20단계)하여 설정된 물의 온도보다 온수(물)의 온도가 높을 경우에는 순환모터를 작동(21단계)하고, 설정된 물의 온도보다 온수의 온도가 낮을 경우에는 순환모터를 정지(22단계)한다.
또한 축열감지기(231)에서 축열기(230)의 온도를 측정(30단계)하여 상기 측정된 축열기의 온도가 0℃ 이하일 경우에는 히터를 작동(31단계)하여 겨울철 나무보일러의 미 사용시에 동파를 예방한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 나무의 연소에 따른 열을 연도(20)에 설치되어 있는 폐열감지기(24)에서 감지하여 설정된 온도보다 높을 경우에는 송풍기(51)의 작동을 정지하여 연소를 중지시키고, 설정된 온도보다 낮을 경우에는 송풍기(51)를 작동하여 나무를 연소시키는 것으로, 연도의 온도 측정을 통한 송풍기(51)를 제어하여 나무의 연소에 따른 열의 발생을 고르게 유지할 수 있으며, 나무의 연소시간이 늘어남에 따라 열 효율이 증가되며, 연소실에서 발생하는 열을 축열기(230)에서 저장하여 상기 발생된 열을 장시간 보존 할 수 있다. 상기 축열기(230)의 내부에 설치된 단열재(233)에는 니크롬선(234)을 가설하여 겨울철 장시간 사용하지 않을 경우 히터(232)에 의한 단열재를 가열하여 동파를 예방 할 수 있다.
또한 나무가 연소되고 남은 재의 소제도 진동기를 작동하여 재가 쉽게 연소실에서 배출되며, 상기 배출된 재는 물을 공급하여 소제함으로써 재에 의한 먼지의 발생이 없다.

Claims (3)

  1. 삭제.
  2. 공지의 나무보일러에 있어서,
    나무보일러(1)의 상부의 중앙에는 나무를 주입하는 연료주입문(10)이 설치되고, 연료주입문(10)의 일측에는 연기를 배출하는 연도(20) 및 데워진 물을 배출되고 식혀진 물이 입수되는 온수배관(30)이 설치되고, 상기 연도(20)의 일측면에는 연도의 온도를 측정하는 폐열감지기(24)가 설치되는데 상기 폐열감지기(24)에는 연도의 온도를 표시하는 연도온도 표시기(24a)와 연도의 온도를 설정하는 연도온도 셀렉터(24b)가 설치되며,
    나무보일러(1)의 일측면에는 물을 공급하는 물 공급관(31), 공기를 공급하는 송풍기(51) 및 나무보일러(1)에서 발생하는 재를 소제하는 소제실문(41)이 설치되는데, 상기 소제실 문(41)에는 나무보일러(1)를 제어하는 제어판이 설치되고, 상기의 제어판에는 수관(22)의 온도를 측정하는 물 온도 표시기(420), 물의 온도를 설정하는 물 온도설정 셀렉터(430), 히터를 작동하기 위한 히터작동 버튼(44) 및 소제시에 작동하는 진동기작동 버튼(45)이 설치되고,
    나무보일러(1)의 내부 구성은 연도(20) 및 연료주입문(10)과 연통되게 연소실(21)이 설치되고, 연소실의 하부는 상광하협의 구조로 하협의 중앙에는 공기가 배출되는 송풍노즐(53)이 설치되고, 하협 면에는 재가 낙하할 수 있게 설치된 재 배출구(71)가 설치되고, 연소실의 하부에는 물 공급관(31)이 설치되며 상기의 물 공급관(31)의 하부 방향으로 물 노즐(32)이 설치되며,
    연소실(21)의 외주면에는 수관(22)이 나선형으로 설치되고, 상기 수관(22)의 외주면에는 축열기(230)가 설치되는데, 상기 축열기(230)의 내부에는 내화시멘트 및 규사를 혼합한 단열재(233)로 채워지고, 단열재의 내부에는 히터와 연결된 니크롬선이 설치되고, 축열기(230)의 일측에는 히터(232)와 축열감지기(231)가 설치되어, 상기 폐열감지기(24)는 연도온도 표시기(24a)의 온도와 연도온도 셀렉터(24b)의 설정된 온도를 비교하여, 연도온도 표시기(24a)의 온도보다 연도온도 셀렉터(24b)의 온도보다 낮을 경우에는 송풍기(51)를 작동하여 연소실(21)에 공기를 공급하고, 반대로 연도온도 표시기(24a)의 온도보다 연도온도 셀렉터(24b)의 온도가 높을 경우에는 송풍기(51)의 작동을 중지하는 것을 특징으로 하는 나무보일러.
  3. 청구항 제 2항에 있어서,
    재 배출구(71)의 하부에는 떨어진 재가 쌓이는 소제실(42)이 설치되고, 연소실(21)을 지지하는 고정축(62)이 소제실(42) 사이에 설치되며, 상기의 고정축(62)은 진동판(61)과 결합하되, 진동판(61)에는 진동기(60, vibrator)가 추가적으로 설치된 나무보일러.
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