KR101044111B1 - 고체연료 보일러 - Google Patents

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KR101044111B1
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Abstract

본 발명은 고체연료 보일러에 관한 것이다. 본 발명의 실시예는 고체연료 보일러에 있어서, 고체연료를 공급하는 연료공급부와, 연료공급부에서 공급되는 고체연료가 수용되어 연소되는 연소부와, 연소부에서 연소되는 고체연료의 연소열을 흡수하는 전열부와, 연소부에 수용된 고체연료에 열을 가하는 점화부와, 점화부에 공기를 공급하는 공기공급부와, 점화부를 연소부까지 이동시키고, 점화가 완료되면 연소부에서 이탈시켜 고정시키는 이동부와, 연료공급부 및 이동부를 제어하는 컨트롤부를 포함하고, 상기 이동부는 상기 점화부의 후방에 연결되는 점화샤프트와, 상기 점화샤프트를 구동시키는 실린더를 포함한다. 본 발명에 따르면, 점화부를 연료에 접근시켜 빠른 시간에 고체연료에 점화할 수 있고, 고체연료의 연소에 의해 발생되는 재를 주기적으로 처리하여 연소효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
고체연료, 보일러, 연소, 공기, 점화

Description

고체연료 보일러{SOLID FUEL BOILER}
본 발명은 고체연료 보일러에 관한 것이다.
일반적으로 보일러는 전기 점화방식 등의 제어시스템에 의하여 버너가 점화된 채 운전되면서 온수 및 난방을 위해 순환되는 물탱크를 가열시키는 수단이며, 연료는 주로 기름이나 가스를 사용한다.
이러한 기름이나 가스 등을 연료로 사용하는 보일러의 경우 연료의 구입에 따른 비용이 과다하게 소요되어 유지비가 많이 들기 때문에 소득수준이 어려운 농촌 등에서는 보일러 사용에 따른 부담이 가중되고 있는 것이 현실이다.
이러한 특성을 감안하여 농촌 등에는 석탄, 나무, 조개탄 등의 고체연료로 사용하는 보일러가 많이 보급되고 있는 것이 최근의 추세이다.
위와 같은 고체연료를 사용하는 기존 대부분의 보일러들은 온수통의 하부에서 단순히 연료를 연소시키는 방식으로 되어 있기 때문에 연소실의 외벽을 통한 연손실이 크고, 이로 인해 전반적인 열효율이 낮은 단점이 있다.
또한 연소실 주변의 부재들이 고온에 노출되는 관계로 쉽게 부식되는 등 보일러의 전체적인 수명이 짧아지는 단점이 있다.
이와 관련하여 최근에는 연료의 공급 및 연소, 연소재의 배출 등 전체적인 과정이 자동으로 수행되는 대용량의 온수보일러들이 많이 제시되고 있다.
예를 들면, 입자상의 고체 연료인 무연탄이나 왕겨 톱밥 등이 이송 스크류에 의하여 연소부측으로 자동 공급되고, 이렇게 공급된 고체 연료는 연소부에서 연소됨과 동시에 연소 후 발생하는 연소재는 재떨이장치에 의하여자동으로 배출되는 형태의 대용량 온수보일러들이 많이 사용되고 있는 추세이다.
그러나, 종래의 온수보일러에 사용되는 점화장치는 고체연료를 빠른 시간에 점화시키지 못하여 점화효율이 저하되는 구조적인 문제점이 있었다.
또한, 고체연료의 연소에 의해 발생되는 재가 점화장치에 소성되어 고착되어 연소효율이 저하되는 문제점도 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 빠른 시간에 고체연료에 점화할 수 있고, 점화가 완료되면 연소부에서 이탈시킬 수 있는 고체연료 보일러를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 고체연료의 연소에 의해 발생되는 재를 주기적으로 처리할 수 있는 고체연료 보일러를 제공함에 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는 고체연료 보일러에 있어서, 고체연료를 공급하는 연료공급부와, 연료공급부에서 공급되는 고체연료가 수용되어 연소되는 연소부와, 연소부에서 연소되는 고체연료의 연소열을 흡수하는 전열부와, 연소부에 수용된 고체연료에 열을 가하는 점화부와, 점화부에 공기를 공급하는 공기공급부와, 점화부를 연소부까지 이동시키고, 점화가 완료되면 연소부에서 이탈시켜 고정시키는 이동부와, 연료공급부 및 이동부를 제어하는 컨트롤부를 포함하고, 상기 이동부는 상기 점화부의 후방에 연결되는 점화샤프트와, 상기 점화샤프트를 구동시키는 실린더를 포함한다.
본 발명에 따르면, 점화부를 연소부까지 이동시켜서 점화부를 연료에 근접시켜 빠른 시간에 고체연료에 점화할 수 있고, 점화가 완료되면 연소부에서 이탈시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 고체연료의 연소에 의해 발생되는 재를 주기적으로 처리하여 연소효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
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이하, 본 발명을 첨부된 도면을 이용하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 고체연료를 공급하는 연료공급부(10)와, 연료공급부(10)에서 공급되는 고체연료가 수용되어 연 소되는 연소부(20)와, 연소부(20)에서 연소되는 고체연료의 연소열을 흡수하는 전열부(30)와, 연소부(20)에 수용된 고체연료에 열을 가하는 점화부(40)와, 점화부(40)에 공기를 공급하는 공기공급부(50)와, 점화부(40)를 연소부(20)까지 이동시키고, 점화가 완료되면 연소부(20)에서 이탈시켜 고정시키는 이동부와, 연료공급부(10) 및 이동부(60)를 제어하는 컨트롤부(70)를 포함한다.
여기서, 연료공급부(10)는 연소부(20)보다 높은 위치에 배치되어 고체연료를 낙하시켜 연소부(20)에 공급할 수 있다. 이때, 연료공급부(10)의 하부에는 경사파이프(11)가 연통되게 설치되어 고체연료는 경사면을 따라 연소부(20)에 용이하게 공급될 수 있다. 그리고, 연료공급부(10)의 하부에는 모터(12)에 의해 회전되는 스크류(13)가 경사파이프(11)에 연결되게 설치될 수 있다. 즉, 스크류(13)의 회전에 의해 고체연료는 경사파이프(11)에 용이하게 전달될 수 있다. 이때, 모터(12)는 컨트롤부(70)에 의해 제어될 수 있다.
또한, 연소부(20)는 연소하우징(21)의 내부에 형성된 거치대(22)에 거치될 수 있다. 이때, 연소하우징(21)은 연소열의 외부방출을 방지할 수 있다. 또한, 연소부(20)는 하부에 다수의 점화홀(20a)이 형성되어 하부의 열이 고체연료에 직접 제공될 수 있고, 고체연료가 연소되어 생성된 재가 다수의 점화홀(20a)을 통해 하부로 낙하될 수 있다. 이때, 연소부(20)의 하부에는 재받이(23)가 더 설치될 수 있다.
또한, 전열부(30)는 연소하우징(21)의 상부에 연통되게 배치되어 연소부(20)에서 연소되는 고체연료의 연소열을 용이하게 흡수할 수 있다. 이때, 전열부(30)는 흡수한 연소열을 난방에 이용할 수 있다.
또한, 점화부(40)는 연소부(20)에 관통되게 배치되는 점화관(41)과, 점화관(41)의 내부에서 이동되게 삽입되는 점화부재(42)와, 점화부재(42)의 내부에 배선되어 컨트롤부(70)의 제어에 의해 열을 발생시키는 열선(43)으로 구성될 수 있다.
이때, 점화관(41)은 연소부(20)의 내부를 관통하여 중앙까지 수평으로 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 열선(43)이 발열되면 컨트롤부(70)의 제어에 의해 공기공급부(50)에서 공기공급관(51)을 통해 공기가 공급되므로, 열선(43)의 열이 연소부(20)에 공급될 수 있다.
그리고, 이동부(60)는 점화부재(42)의 후방에 연결되는 점화샤프트(61)와, 점화샤프트(61)를 구동시키는 실린더(62)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 컨트롤부(70)에 의해 제어되는 실린더(62)는 점화부재(42)를 전진시킨다. 이어서, 컨트롤부(70)의 제어에 의해 열선(43)에서 열이 발생됨과 동시에 공기공급부(50)에서 공기가 공급된다. 이에 의해, 고체연료가 점화되면 컨트롤부(70)의 제어에 의해 실린더(62)가 구동되어 점화부재(42)는 원위치로 후진된다.
이와 같이, 점화부재(42)는 연료의 점화시에 전진되고 점화가 완료되면 후진되므로, 열선(43)은 연소부(20)에서 소정간격 이격될 수 있다. 따라서, 고체연료의 연소시 발생되는 고열이 미치지 못하여 열선(43)은 소손되거나 파손되지 않는다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 이동부(60)는 캠모터(60a)와, 캠모터(60a)에 의해 회전되는 캠(60b)과, 캠(60b)에 연결되는 제1링크 부재(60c)와, 제1링크부재(60c)와 대응되며, 점화부재(42)의 후방에 연결되는 제2링크부재(60d)와, 제1링크부재(60c)와 제2링크부재(60d)를 연결하는 링크힌지(60e)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 캠(60b)의 정역회전에 의해 점화부재(42)는 전진 및 후진될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시예에 따른 이동부(60)는 회전모터(600)와, 회전모터(600)에 의해 회전되는 피니언(610)과, 피니언(610)에 대응되며, 점화부재(42)의 후방에 연결되는 래크(620)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 피니언(610)의 정역회전에 의해 점화부재(42)는 전진 및 후진될 수 있다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 연료공급부(10)는 고체연료가 수용되며 저면에서 중앙으로 모여지는 경사면(14)이 형성되고, 저면의 중앙에 고체연료가 통과되는 연료홀(15)이 형성되는 하부케이스(16)와, 하부케이스(16)에 수용된 고체연료의 양이 표시되는 표시부(17)와, 하부케이스(16)와 결합되며, 상하로 신축되는 신축부(18)를 갖는 상부케이스(19)와, 상부케이스(19)의 상부에 형성되는 뚜껑(19a)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 고체연료의 충진 상태는 하부케이스(16)의 표시부(17)를 통해 고체연료의 양을 확인할 수 있다. 이때, 고체연료의 양을 증가시켜 충진하고자 할 때는 신축부(18)를 늘리면서 뚜껑(19a)을 개방시킨 상태에서 고체연료의 양을 증가시켜 채울 수 있다. 이때, 신축부(18)는 부직포 또는 천 또는 고무재로 제조될 수 있다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 연료공급부(10)는 고체연료가 수용되며 저면에서 중앙으로 모여지는 경사면(14)이 형성되고, 저면의 중앙에 고체연료가 통과되는 연료홀(15)이 형성되는 하부케이스(16)와, 하부케이스(16)와 결합되는 상부케이스(16a)와, 하부케이스(16)의 양측에 형성되며, 노브(16d)가 나사결합 된 가이드부재(16c)와, 노브(16d)에 결합되는 다수개의 노브홀(16f)이 형성되며, 가이드부재(16c)에 안내되도록 상부케이스(16a)의 양측에 형성되는 가이드레일(16e)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 노브(16d)를 조이지 않은 상태에서 상부케이스(16a)를 원하는 높이만큼 상승시킨다. 그리고, 노브(16d)를 노브홀(16f)에 조여서 결합시킨다. 이어서, 뚜껑(19a)을 통해 고체연료를 투입시킨다. 그리고, 고체연료가 소모되면 표시부(17)를 통해 연료의 저장상태를 확인하면서 노브(16d)를 풀어 노브홀(16f)에서 이탈시키고 상부케이스(16a)를 하강시킨 후에 다시 노브(16d)를 조여서 상부케이스(16a)를 고정시킬 수 있다.
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 연료공급부(10)인 하부케이스(16)의 내부에는 고체연료의 양을 감지하는 센서부(100)를 포함하며, 센서부(100)는 하부케이스(16)의 내벽에 설치되는 핀스프링부재(110)와, 핀스프링부재(110)가 고체연료의 무게에 의해 접혀지면 접촉되도록 하부케이스(16)의 내부에 설치되는 스위치부재(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 핀스프링부재(110)와 스위치부재(120)는 컨트롤부(70)와 연결되는 -단자, +단자로 구현될 수 있다. 즉, 하부케이스(16)의 내부에 고체연료가 채워지면 핀스프링부재(110)가 접혀지면서 스위치부재(120)에 접촉된다. 그러면, 컨트롤부(70)가 이를 감지한다. 그런데, 고체연료가 소모되어 고체연료의 양이 감소되면 핀스프링부재(110)가 펴지면서 스위치부재(120)와 이격되게 된다. 이때, 컨트롤부(70)가 이를 감지하여 외부에 알람(도시생략)등을 이용하여 경보하게 된다.
그리고, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 연소부(20)는 회전모터(24)와, 회전모터(24)에 연결되어 회전되는 회전축(25)과, 회전축(25)에 일단이 연결되며 원통형상의 타공망(26)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 회전모터(24)는 컨트롤부(70)의 제어에 의해 약1~3분에 1회정도 회전될 수 있다. 즉, 타공망(26)이 천천히 회전하게 되면 고체연료가 연소되면서 타공망(26)에 고착되지 않는다. 이때, 경사파이프(11)를 통해 타공망(26)의 내측으로 고체연료는 투입될 수 있다.
이와 같이, 컨트롤부(70)의 제어에 의해 회전모터(24)가 천천히 회전되면 고체연료는 간헐적으로 공급되고, 고체연료가 연속적으로 공급되면 회전모터(24)도 빠르게 회전될 수 있다. 따라서, 고체연료의 투입량에 따라 타공망(26)의 회전속도도 조절될 수 있다
그리고, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명은 연소부(20)의 저면을 청소하는 청소부(80)를 포함하며, 청소부(80)는 연소부(20)의 저면에 수평으로 배치되는 청소부재(81)와, 청소부재(81)가 고정되게 설치되는 벨트(82)와, 벨트(82)가 개재되는 구동풀리(83) 및 동종풀리(84)와, 구동풀리(83)를 회전시키는 구동모터(85)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 청소부재(81)는 연소부(20)의 저면보다 긴 길이의 샤프트로 구현될 수 있고, 연소부(20)는 외벽이 없는 평판으로 구현될 수 있다. 또한, 연소부(20)가 외벽이 있을 때는 외벽에서 저면 가까이에 가이드홀(도시생략)을 형성하여 청소부재(81)를 배치하여 사용할 수도 있다.
또한, 청소부재(81)는 철재브러쉬(81a)가 더 설치되거나, 청소부재(81)의 외측에 요철(81b)을 형성할 수도 있다.
따라서, 컨트롤부(70)의 제어에 의해 구동모터(85)가 회전되면 구동풀리(83) 및 동종풀리(84)가 회전되어, 벨트(82)에 고정된 청소부재(81)가 전진될 수 있다. 이때, 컨트롤부(70)는 구동모터(85)를 정회전 및 역회전시켜서 청소부재(81)가 왕복으로 이동되어 연소부(20)의 저면을 청소할 수 있다. 또한, 컨트롤부(70)는 소정시간마다 간헐적으로 청소부재(81)를 왕복이동시키는 것이 바람직하다.
이와 같이, 연소부(20)에서 고체연료가 연소될 때 청소부재(81)의 이동에 의해 고체연료는 연소되면서 연소부(20)의 저면에 고착되지 않는다.
따라서, 본 발명에서는 고체연료가 연소부(20)에 고착되지 않으면서 완전연소 되어, 불연소에 따른 매연이 발생되지 않는다.
한편, 도 13에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 연소부(200)는 점화부(40) 및 공기공급부(50)가 측면에 각각 연결되는 깔때기형상의 연소탱크(210)와, 연소탱크(210)의 하부에 근접되게 배치되어 고체연료가 지지되는 원통형상의 수평망(220)과, 수평망(220)을 회전시키는 수평모터(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 깔때기형상의 연소탱크(210)에는 점화관(41) 및 공기공급관(51)이 관통되게 연결된다. 이때, 수평망(220)은 컨트롤부(70)에 의해 약3분~5분에 한바퀴 회전되는 것이 바람직하다. 즉, 수평망(220)이 회전되면 고체연료가 연소되면서 고온의 연소열이 발생되어도 연소되는 고체연료는 수평망(220)에 고착되지 않으면서 수평망(220)의 하부로 자유낙하 된다. 이때, 수평망(220)은 고체연료가 미끄러지지 않도록 요철(도시생략)이 더 형성될 수도 있다.
한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명은 연소하우징(21)의 양쪽에 공기유입구(27)와 공기배출구(28)를 더 형성할 수 있다. 그리고, 연소부(20)의 재를 외부로 배출시키는 진공청소부(800)를 공기배출구(28)에 연결하며, 진공청소부(800)는 컨트롤부(70)에 의해 제어되는 팬(810)과, 팬(810)의 전방에 배치되어 먼지를 거르는 먼지필터(820)와, 먼지필터(820)의 전방에 배치되어 재가 모여지는 집진백(830)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 사용자는 연소부(20)가 연소를 마치면 진공청소부(800)를 동작시키도록 셋팅되는 것이 바람직하다. 이때, 타이머(도시생략)를 더 설치하여 동작시간을 설정할 수도 있다. 이때, 동작시간은 약10분~30분이 바람직하다.
본 발명은 상술한 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 간주한다.
도 1은 일실시예에 따른 본 발명을 개략적으로 보인 도면.
도 2는 본 발명에 적용되는 점화부를 보인 분해사시도.
도 3은 도 2의 단면을 보인 도면.
도 4는 점화부의 다른 실시예를 보인 도면.
도 5는 점화부의 또 다른 실시예를 보인 도면.
도 6은 본 발명에 적용되는 연료공급부를 보인 분해사시도.
도 7은 연료공급부의 다른 실시예를 보인 사시도.
도 8은 고체연료의 양을 감지하는 센서부를 보인 도면.
도 9는 본 발명에 적용되는 연소부를 보인 사시도.
도 10 도 9의 측면을 보인 도면.
도 11은 본 발명에 적용되는 이동부를 보인 사시도.
도 12는 도 11의 측면을 보인 도면.
도 13은 연소부의 다른 실시예를 보인 도면.
도 14는 본 발명에 적용되는 공기유입구와 공기배출구를 보인 도면.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 연료공급부 20 : 연소부
30 : 전열부 40 : 점화부
50 : 공기공급부 60 : 이동부
70 : 컨트롤부

Claims (9)

  1. 고체연료 보일러에 있어서,
    고체연료를 공급하는 연료공급부(10);
    상기 연료공급부(10)에서 공급되는 고체연료가 수용되어 연소되는 연소부(20);
    상기 연소부(20)에서 연소되는 고체연료의 연소열을 흡수하는 전열부(30);
    상기 연소부(20)에 수용된 고체연료에 열을 가하는 점화부(40);
    상기 점화부(40)에 공기를 공급하는 공기공급부(50);
    상기 점화부(40)를 연소부(20)까지 이동시키고, 점화가 완료되면 연소부(20)에서 이탈시켜 고정시키는 이동부(60);
    상기 연료공급부(10) 및 이동부(60)를 제어하는 컨트롤부(70)를 포함하고,
    상기 이동부(60)는
    상기 점화부(40)의 후방에 연결되는 점화샤프트(61);
    상기 점화샤프트(61)를 구동시키는 실린더(62)를 포함하는 고체연료 보일러.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료공급부(10)는
    고체연료가 수용되며 저면에서 중앙으로 모여지는 경사면(14)이 형성되고, 저면의 중앙에 고체연료가 통과되는 연료홀(15)이 형성되는 하부케이스(16);
    상기 하부케이스(16)에 수용된 고체연료의 양이 표시되는 표시부(17);
    상기 하부케이스(16)와 결합되며, 상하로 신축되는 신축부(18)를 갖는 상부케이스(19);
    상기 상부케이스(19)의 상부에 형성되는 뚜껑(19a)을 포함하는 고체연료 보일러.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료공급부(10)는
    고체연료가 수용되며 저면에서 중앙으로 모여지는 경사면(14)이 형성되고, 저면의 중앙에 고체연료가 통과되는 연료홀(15)이 형성되는 하부케이스(16);
    상기 하부케이스(16)와 결합되는 상부케이스(16a);
    상기 하부케이스(16)의 양측에 형성되며, 노브(16d)가 나사결합 된 가이드부재(16c);
    상기 노브(16d)에 결합되는 다수개의 노브홀(16f)이 형성되며, 상기 가이드 부재(16c)에 안내되도록 상기 상부케이스(16a)의 양측에 형성되는 가이드레일(16e)을 포함하는 고체연료 보일러.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료공급부(10)의 내부에는 고체연료의 양을 감지하는 센서부(100)를 포함하며,
    상기 센서부(100)는
    상기 연료공급부(10)의 내벽에 설치되는 핀스프링부재(110);
    상기 핀스프링부재(110)가 고체연료의 무게에 의해 접혀지면 접촉되도록 핀스프링부재(110)의 하부에 배치되는 스위치부재(120)를 포함하는 고체연료 보일러.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소부(20)는
    회전모터(24);
    상기 회전모터(24)에 연결되어 회전되는 회전축(25);
    상기 회전축(25)에 일단이 연결되며 원통형상의 타공망(26)을 포함하는 고체연료 보일러.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소부(200)는
    상기 점화부(40) 및 공기공급부(50)가 측면에 각각 연결되는 깔때기형상의 연소탱크(210);
    상기 연소탱크(210)의 하부에 근접되게 배치되어 고체연료가 지지되는 원통형상의 수평망(220);
    상기 수평망(220)을 회전시키는 수평모터(230)를 포함하는 고체연료 보일러.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소부(20)의 저면을 청소하는 청소부(80)를 포함하며,
    상기 청소부(80)는
    상기 연소부(20)의 저면에 수평으로 배치되는 청소부재(81);
    상기 청소부재(81)가 고정되게 설치되는 벨트(82);
    상기 벨트(82)가 개재되는 구동풀리(83) 및 동종풀리(84);
    상기 구동풀리(83)를 회전시키는 구동모터(85)를 포함하는 고체연료 보일러.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 연소부(20)의 재를 외부로 배출시키는 진공청소부(800)를 더 포함하며,
    상기 진공청소부(800)는
    상기 컨트롤부(70)에 의해 제어되는 팬(810)과, 팬(810)의 전방에 배치되어 먼지를 거르는 먼지필터(820)와, 먼지필터(820)의 전방에 배치되어 재가 모여지는 집진백(830)을 포함하는 고체연료 보일러.
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