WO2012102474A2 - 화목보일러 - Google Patents

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    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/30—Technologies for a more efficient combustion or heat usage

Definitions

  • the present invention relates to a firewood boiler, and more particularly, to a firewood boiler having a horizontal two-pass structure in which a lower firewood combustion chamber and an upper heat exchanger are connected in a vertical connection.
  • boilers used for heating or supplying hot water to homes, various buildings, and facilities include firewood boilers, oil boilers, and gas boilers, depending on the fuel used.
  • Oil boilers and gas boilers have the advantage of relatively high thermal efficiency and control of oil injection or gas supply to maintain a constant combustion state, which makes the maintenance and management of the boiler convenient, but has the disadvantage of high fuel costs.
  • the firewood boiler uses heat generated by burning firewood (wood, lumber, waste wood, etc.), which has the disadvantage of relatively low thermal efficiency, continuous supply of firewood, and the need for frequent confirmation of combustion conditions. Since the fuel cost is very low, it is still widely used in homes and facilities in rural or mountainous areas.
  • An object of the present invention is to improve the thermal efficiency of the firewood boiler through the structural improvement of the heat exchanger.
  • Another object of the present invention is to improve the heat efficiency of the firewood boiler by improving the intake / exhaust method.
  • Another object of the present invention is to improve the thermal efficiency of the firewood boiler by adjusting the intake or exhaust amount according to the water temperature.
  • the present invention provides a firewood boiler having the following configuration.
  • Firewood boiler according to the present invention, the housing constituting the body of the boiler; A firewood combustion chamber installed at a lower portion of the housing and configured to burn firewood; A fuel inlet installed at a lower front surface of the housing and opened and closed to allow the input of the firewood into the firewood combustion chamber; A heat exchanger installed at an upper portion of the housing and providing a discharge path and a heat exchange path of combustion gas generated by combustion of the firewood; A vertical pipe installed inside the housing to connect the firewood combustion chamber and the heat exchanger; A water chamber installed inside the housing so as to surround the firewood combustion chamber and the heat exchanger and the vertical connection and storing water; An exhaust pipe installed to be connected to the heat exchanger at an outer front surface of the housing and providing a discharge path of the combustion gas; And an exhaust fan installed at the exhaust pipe and operable to exhaust the combustion gas exhausted from the heat exchanger through the exhaust pipe.
  • the heat exchanger has a cylindrical structure and a plurality of heat exchange fins may be formed on at least one of an inner circumferential surface and an outer circumferential surface.
  • a zigzag plate for increasing the discharge path of the combustion gas may be formed in the heat exchanger.
  • the exhaust pipe may be provided with a fluid outlet, wherein the heat exchanger may be formed to be inclined downward toward the fluid outlet.
  • the firewood boiler of the present invention may further include a cleaning tool installed to be connected to the heat exchanger from the outer rear of the housing.
  • the exhaust pipe is a T-shaped structure, it may be made of a side portion connected to the heat exchanger, the lower portion is installed the exhaust fan, the upper portion connected to the outside air communication.
  • the exhaust fan may include an exhaust pipe inserted into the exhaust pipe from the lower portion of the exhaust pipe and positioned vertically with the side of the exhaust pipe, and the exhaust pipe may be a venturi pipe.
  • the temperature sensor which is installed in the housing adjacent to the exhaust pipe and measures the water temperature of the water chamber;
  • the controller may further include a controller electrically connected to the temperature sensor and the air blower and configured to adjust the air volume of the air blower according to the water temperature of the water chamber measured by the temperature sensor.
  • the firewood boiler of the present invention may further include an air control damper installed at the fuel inlet and electrically connected to the controller to adjust the air intake amount of the air taken into the firewood combustion chamber by varying the opening amount.
  • the controller may adjust the opening amount of the air control damper according to the water temperature of the water chamber measured by the temperature sensor.
  • the firewood boiler of the present invention has the following advantages.
  • a plurality of heat exchange fins may be formed on at least one of an inner circumferential surface and an outer circumferential surface of the heat exchanger to increase the heat exchange area, thereby improving thermal efficiency of the firewood boiler.
  • the heat exchanger is formed to be inclined downward toward the fluid discharge port installed in the exhaust pipe so that the fluid discharge is smoothly performed, thereby preventing the heat exchanger of the heat exchanger from being lowered, thereby improving the thermal efficiency of the firewood boiler.
  • FIG. 1 is a schematic side cross-sectional view of a firewood boiler according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 and 3 are cross-sectional views showing the heat exchanger structure of the firewood boiler according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a side cross-sectional view showing the exhaust structure of the firewood boiler according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing a control relationship between the intake air amount and the exhaust air amount according to water temperature in a firewood boiler according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic side cross-sectional view of a firewood boiler according to an embodiment of the present invention.
  • the firewood boiler 10 includes a housing 11, a firewood combustion chamber 12, a heat exchanger 13, a vertical pipe 14, a water chamber 15, a fuel inlet 16, and an air control damper ( 17), the cleaning port 18, the exhaust pipe 19, the exhaust fan 20, the inlet port 21, the temperature sensor 22, and a controller (not shown).
  • the housing 11 constitutes a body of the firewood boiler 10.
  • the firewood combustion chamber 12 is installed in the lower part of the housing 11 and the heat exchanger 13 is installed in the upper part and connected to the vertical connection 14.
  • the firewood boiler 10 has a horizontal two-path structure.
  • the firewood combustion chamber 12 is a place where combustion of the firewood 25 takes place.
  • the fuel inlet 16 is installed on the lower front surface of the housing 10, and the firewood 25 may be introduced into the firewood combustion chamber 12 by opening and closing the fuel inlet 16.
  • Combustion gas generated by burning the firewood 25 in the firewood combustion chamber 12 enters the heat exchanger 13 along the vertical connection 14.
  • the heat exchanger 13 provides a discharge path of the combustion gas and a heat exchange path.
  • the structural features of the heat exchanger 13 will be described later in detail.
  • a known hot water flow passage (not shown) is formed around the heat exchanger 13 and is connected to the hot water inlet 24a and the hot water outlet 24b.
  • the water chamber 15 is installed inside the housing 11 to surround the firewood combustion chamber 12, the heat exchanger 13, and the vertical pipe 14. Water is stored in the water chamber 15 and is connected to the heating return 23a and the heating outlet 23b. The water in the water chamber 15 is heated by heat exchange with the firewood combustion chamber 12, the vertical pipe 14, and the heat exchanger 13.
  • the exhaust pipe 19 is installed to be connected to the heat exchanger 13 at the outer front surface of the housing 11.
  • the exhaust pipe 19 is connected with the outdoor air communication to provide a discharge path of the combustion gas.
  • the exhaust fan 19 is provided with a blower (20).
  • the exhaust fan 20 operates to exhaust the combustion gas exhausted from the heat exchanger 13 through the exhaust pipe 19.
  • the ventilating structure of the exhaust pipe 19 and the ventilator 20 will be described later in detail.
  • FIG 2 and 3 are cross-sectional views showing the heat exchanger structure of the firewood boiler according to an embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger 13 has a cylindrical structure.
  • a plurality of heat exchange fins 13a may be formed in at least one of the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the heat exchanger 13.
  • FIG. 2 illustrates a case where the heat exchange fins 13a are formed only on the outer circumferential surface of the heat exchanger 13
  • FIG. 3 illustrates a case where the heat exchange fins 13a are formed on both the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the heat exchanger 13.
  • the heat exchanger 13 may have a zigzag plate 13b formed therein as shown in FIG. 1.
  • the zigzag plate 13b is arranged in a zigzag form at predetermined intervals along the inside of the heat exchanger 13 to increase the discharge path of the combustion gas passing through the heat exchanger 13.
  • the zigzag plate 13b may be alternately formed in a semicircular shape when the cylindrical heat exchanger 13 is viewed in a cross-sectional view, or may be alternately formed in three or four quadrants.
  • the fluid discharge port 21 is provided in the exhaust pipe 19 is connected to the heat exchanger (13).
  • the sap discharge port 21 is a kind of drain valve for discharging sap such as condensed water or wood vinegar to the outside.
  • the heat exchanger 13 is preferably formed to be inclined downward toward the sap discharge port 21 so that the sap is smoothly discharged.
  • the inclination angle is about 10 degrees. As such, when the heat exchanger 13 is inclined downward to smoothly discharge the sap, the sap accumulates inside the heat exchanger 13 to prevent the heat exchange capacity from being lowered.
  • the cleaning rear surface 18 connected to the heat exchanger 13 is installed at the outer rear surface of the housing 11.
  • the cleaning tool 18 is a passage for cleaning the inside of the heat exchanger 13, and may be connected to the heat exchanger 13 in a flange type, for example.
  • Figure 4 is a side cross-sectional view showing the exhaust structure of the firewood boiler according to an embodiment of the present invention.
  • the exhaust pipe 19 has a T-shaped structure. That is, the exhaust pipe 19 is connected to the heat exchanger 13 at the side portion 19a, the air blower 20 is installed at the lower portion 19b, and is connected to the outside air communication (not shown) through the upper portion 19c. .
  • the connection between the side portion 19a of the exhaust pipe 19 and the heat exchanger 13 may use a flange type.
  • Ventilator 20 is located on the lower side (19b) side of the exhaust pipe 19, the outside is not inserted into the exhaust pipe (19). In this way, if the exhaust fan 20 is placed outside the exhaust pipe 19, durability problems such as corrosion and deformation can be solved.
  • the exhaust fan 20 includes an exhaust pipe 20a.
  • the exhaust pipe 20a is in the form of a pipe having a smaller cross-sectional area than the exhaust pipe 19, and is welded to the lower portion 19b of the exhaust pipe 19 and inserted into the exhaust pipe 19 so as to have a side portion of the exhaust pipe 19. Perpendicular to 19a).
  • the exhaust pipe 20a may be a venturi tube. That is, the central portion of the exhaust pipe 20a is thinly formed, and this portion is positioned on the side portion 19a of the exhaust pipe 19. Therefore, the combustion gas discharged from the side portion 19a of the exhaust pipe 19 connected to the heat exchanger 13 passes through a relatively narrow space above the upper portion 19c of the exhaust pipe 19 and the upper portion of the exhaust pipe 20a. This speeds up (Bernui principle), so that the exhaust air is smoothly vented.
  • the firewood boiler 10 of the present invention uses an air blowing structure instead of a conventional air blowing structure. Therefore, the combustion gas exhausted from the heat exchanger 13 is smoothly exhausted, thereby helping to smoothly supply the air inhaled into the firewood combustion chamber 12.
  • the temperature sensor 22 is installed at the upper end of the housing 11 adjacent to the exhaust pipe 19.
  • the temperature sensor 22 is for measuring the water temperature of the water chamber 15.
  • the controller (not shown) is electrically connected to the temperature sensor 22 and the exhaust fan 20, and adjusts the air volume of the exhaust fan 20 according to the water temperature of the water chamber 15 measured by the temperature sensor 22. .
  • the air inlet 16 is provided with an air control damper 17.
  • the air control damper 17 is a means for controlling the intake amount of air taken into the firewood combustion chamber 12 by varying the opening amount.
  • Air control damper 17 is also electrically connected to the controller, the controller can adjust the opening amount of the air control damper 17 according to the water temperature of the water chamber (15).
  • FIG. 5 is a graph showing a control relationship between the intake air amount and the exhaust air amount according to water temperature in a firewood boiler according to an embodiment of the present invention.
  • the graph of FIG. 5 shows the relationship between the water temperature T of the water chamber 15 measured by the temperature sensor 22 and the air volume of the exhaust fan 20 or the opening amount A of the air control damper 17.
  • the air volume of the air blower 20 or the opening amount of the air control damper 17 may be set to the maximum value A1. As the temperature is raised while the water is gradually heated, the amount of air of the exhaust fan 20 or the amount of opening of the air control damper 17 is reduced. As such, the air volume of the air blower 20 and the opening amount of the air control damper 17 are linked to the water temperature of the boiler, thereby increasing the efficiency of the firewood boiler 10.

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Abstract

본 발명의 화목보일러는 하부의 화목연소실과 상부의 열교환기가 수직연관으로 연결된 횡형 2패스 구조이다. 열교환기는 내주면이나 외주면에 형성된 열교환핀과 내부에 형성된 지그재그판을 통해 열효율을 향상시킨다. 또한, 열교환기는 배기연관에 설치된 수액배출구 쪽으로 하향 경사지도록 형성된다. 배기연관에는 배풍기가 설치되어 열교환기로부터 배기되는 연소가스가 원활히 배기되도록 한다. 한편, 물 온도에 따라 배풍기의 풍량이나 공기조절댐퍼의 열림량을 조절함으로써 배기량이나 흡기량을 조절하여 화목보일러의 열효율을 향상시킬 수 있다.

Description

화목보일러
본 발명은 화목보일러에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하부의 화목연소실과 상부의 열교환기가 수직연관으로 연결된 횡형 2패스 구조의 화목보일러에 관한 것이다.
일반적으로 가정이나 각종 건물, 시설물 등의 난방 내지 온수 공급을 위해 사용되는 보일러는 사용 연료에 따라 화목보일러, 기름보일러, 가스보일러 등이 있다.
기름보일러나 가스보일러는 열효율이 상대적으로 우수할 뿐만 아니라 기름 분사량이나 가스 공급량을 제어하여 연소상태를 일정하게 유지할 수 있어 보일러의 유지 및 관리가 편리하다는 장점이 있으나, 연료비가 고가라는 단점이 있다.
화목보일러는 화목(장작, 잔목, 폐목 등)을 태워 발생하는 열을 이용하는 것으로, 열효율이 상대적으로 낮고 지속적으로 땔감을 공급하여야 하며 연소 상태의 수시 확인이 필요하다는 단점이 있지만, 그 구조가 간단하고 연료비가 매우 저렴하다는 장점이 있으므로, 아직도 농촌이나 산간지역의 가정이나 시설물 등에서는 널리 사용되고 있다.
다만, 화목보일러의 이용을 확산시키기 위해서는 구조개선 및 효율적인 제어방식의 도입을 통해 열효율을 향상시키기 위한 방안이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 열교환기의 구조개선을 통해 화목보일러의 열효율을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 흡기/배기 방식을 개선하여 화목보일러의 열효율을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 물 온도에 따라 흡기량이나 배기량을 조절하여 화목보일러의 열효율을 향상시키기 위한 것이다.
이러한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 구성의 화목보일러를 제공한다.
본 발명에 따른 화목보일러는, 보일러의 몸체를 구성하는 하우징; 상기 하우징의 하부에 설치되며 화목의 연소가 이루어지는 화목연소실; 상기 하우징의 하부 전면에 설치되며 상기 화목연소실 안으로 상기 화목의 투입이 가능하도록 개폐되는 연료투입구; 상기 하우징의 상부에 설치되며 상기 화목의 연소에 의해 발생하는 연소가스의 배출경로 및 열교환경로를 제공하는 열교환기; 상기 하우징의 내부에서 상기 화목연소실과 상기 열교환기를 연결하도록 설치되는 수직연관; 상기 하우징의 내부에서 상기 화목연소실과 상기 열교환기와 상기 수직연관을 둘러싸도록 설치되며 물을 저장하는 수실; 상기 하우징의 외부 전면에서 상기 열교환기와 연결되도록 설치되며 상기 연소가스의 배출경로를 제공하는 배기연관; 상기 배기연관에 설치되며 상기 열교환기로부터 배기되는 상기 연소가스가 상기 배기연관을 통해 배기되도록 작동하는 배풍기를 포함하여 구성된다.
본 발명의 화목보일러에 있어서, 상기 열교환기는 원통형 구조이며 내주면 및 외주면 중의 적어도 한 곳에 다수개의 열교환핀이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 화목보일러에 있어서, 상기 열교환기의 내부에는 상기 연소가스의 배출경로를 늘리기 위한 지그재그판이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 화목보일러에 있어서, 상기 배기연관에는 수액배출구가 설치될 수 있고, 이때 상기 열교환기는 상기 수액배출구 쪽으로 하향 경사지도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 화목보일러는, 상기 하우징의 외부 후면에서 상기 열교환기와 연결되도록 설치되는 청소구를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 화목보일러에 있어서, 상기 배기연관은 T자형 구조로서, 상기 열교환기와 연결되는 측부, 상기 배풍기가 설치되는 하부, 외기 연통과 연결되는 상부로 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 배풍기는 상기 배기연관의 하부로부터 상기 배기연관의 내부로 삽입되어 상기 배기연관의 측부와 수직으로 위치하는 배풍관을 구비할 수 있으며, 상기 배풍관은 벤츄리관일 수 있다.
또한, 본 발명의 화목보일러는, 상기 배기연관과 인접하여 상기 하우징에 설치되며 상기 수실의 물 온도를 측정하는 온도센서; 상기 온도센서와 상기 배풍기에 전기적으로 연결되며 상기 온도센서가 측정한 상기 수실의 물 온도에 따라 상기 배풍기의 풍량을 조절하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 본 발명의 화목보일러는, 상기 연료투입구에 설치되어 상기 제어기에 전기적으로 연결되며 열림량을 변동시켜 상기 화목연소실로 흡기되는 공기의 흡기량을 조절하는 공기조절댐퍼를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 제어기는 상기 온도센서가 측정한 상기 수실의 물 온도에 따라 상기 공기조절댐퍼의 열림량을 조절할 수 있다.
본 발명의 화목보일러는 다음과 같은 이점이 있다.
첫째, 열교환기의 내주면과 외주면 중의 적어도 한 곳에 다수개의 열교환핀을 형성하여 열교환면적을 증가시킴으로써 화목보일러의 열효율을 향상시킬 수 있다.
둘째, 열교환기의 내부에 지그재그판을 형성하여 열교환기 내부에서의 연소가스 배출경로를 늘림으로써 화목보일러의 열효율을 향상시킬 수 있다.
셋째, 배기연관에 설치된 수액배출구 쪽으로 열교환기가 하향 경사지도록 형성하여 수액 배출이 원활히 이루어지도록 함으로써 열교환기의 열교환 능력이 저하되는 것을 방지하여 화목보일러의 열효율을 향상시킬 수 있다.
넷째, 배기연관에 배풍기를 설치하여 열교환기로부터 배기되는 연소가스가 원활히 배기되도록 함으로써 화목연소실로 흡기되는 공기공급이 원활하도록 하여 화목보일러의 열효율을 향상시킬 수 있다.
다섯째, 물 온도에 따라 배풍기의 풍량이나 공기조절댐퍼의 열림량을 조절함으로써 배기량이나 흡기량을 조절하여 화목보일러의 열효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화목보일러의 개략적인 측단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화목보일러의 열교환기 구조를 보여주는 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화목보일러의 배풍 구조를 보여주는 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화목보일러에서 물 온도에 따른 흡기량 및 배기량의 조절 관계를 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예들을 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있거나 본 출원인의 기존 특허에 충분히 기재되어 있거나 본 발명과 직접 관련이 없는 사항에 대해서는 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 명확히 전달하기 위해 설명을 생략할 수 있다.
한편, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 첨부 도면을 통틀어 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화목보일러의 개략적인 측단면도이다.
도 1을 참조하면, 화목보일러(10)는 하우징(11), 화목연소실(12), 열교환기(13), 수직연관(14), 수실(15), 연료투입구(16), 공기조절댐퍼(17), 청소구(18), 배기연관(19), 배풍기(20), 수액배출구(21), 온도센서(22), 제어기(도시생략)를 포함하여 구성된다.
하우징(11)은 화목보일러(10)의 몸체를 구성한다.
하우징(11)의 하부에는 화목연소실(12)이 설치되고 상부에는 열교환기(13)가 설치되어 수직연관(14)으로 연결된다. 즉, 화목보일러(10)는 횡형 2패스(path) 구조이다.
화목연소실(12)은 화목(25)의 연소가 이루어지는 곳이다. 하우징(10)의 하부 전면에는 연료투입구(16)가 설치되며, 연료투입구(16)의 개폐에 의해 화목연소실(12) 안으로 화목(25)의 투입이 가능하다.
화목연소실(12)에서 화목(25)이 연소되면서 발생하는 연소가스는 수직연관(14)을 따라 열교환기(13)로 들어간다. 열교환기(13)는 연소가스의 배출경로 및 열교환경로를 제공한다. 열교환기(13)의 구조적 특징에 대해서는 상세히 후술할 것이다. 한편, 열교환기(13) 주변에는 공지의 급탕유로(도시생략)가 형성되며 급탕입구(24a) 및 급탕출구(24b)와 연결된다.
하우징(11)의 내부에는 화목연소실(12), 열교환기(13), 수직연관(14)을 둘러싸도록 수실(15)이 설치된다. 수실(15)에는 물이 저장되고 난방환수(23a) 및 난방출구(23b)와 연결된다. 수실(15) 내의 물은 화목연소실(12), 수직연관(14), 열교환기(13)와의 열교환에 의해 가열된다.
배기연관(19)은 하우징(11)의 외부 전면에서 열교환기(13)와 연결되도록 설치된다. 배기연관(19)은 외기 연통과 연결되어 연소가스의 배출경로를 제공한다. 특히, 배기연관(19)에는 배풍기(20)가 설치된다. 배풍기(20)는 열교환기(13)로부터 배기되는 연소가스가 배기연관(19)을 통해 배기되도록 작동한다. 배기연관(19)과 배풍기(20)의 배풍 구조에 대해서는 상세히 후술할 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화목보일러의 열교환기 구조를 보여주는 횡단면도이다.
전술한 도 1 및 도 2와 도 3을 참조하면, 열교환기(13)는 원통형 구조를 가진다. 특히, 열교환기(13)의 내주면과 외주면 중의 적어도 한 곳에는 다수개의 열교환핀(13a)이 형성될 수 있다. 예컨대 도 2는 열교환기(13)의 외주면에만 열교환핀(13a)이 형성된 경우를, 도 3은 열교환기(13)의 내주면과 외주면에 모두 열교환핀(13a)이 형성된 경우를 각각 예시하고 있다. 이와 같이 열교환기(13)에 열교환핀(13a)을 형성하게 되면 열교환면적이 증가되면서 열효율이 향상될 수 있다.
또한, 열교환기(13)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 지그재그판(13b)이 형성될 수 있다. 지그재그판(13b)은 열교환기(13) 내부를 따라 소정의 간격으로 지그재그 형태로 배치되어 열교환기(13)를 통과하는 연소가스의 배출경로를 늘리게 된다. 지그재그판(13b)은 예컨대 원통형의 열교환기(13)를 횡단면상에서 바라봤을 때 반원 형상으로 번갈아 형성되거나 삼분원 또는 사분원이 번갈아 형성될 수 있다.
도 1과 도 4에 도시된 바와 같이, 열교환기(13)와 연결된 배기연관(19)에는 수액배출구(21)가 설치된다. 수액배출구(21)는 응축수나 목초액 등의 수액을 외부로 배출시키기 위한 일종의 드레인(drain) 밸브이다. 이때 수액의 배출이 원활히 이루어지도록 열교환기(13)는 수액배출구(21) 쪽으로 하향 경사지도록 형성되는 것이 바람직하다. 경사각은 대략 10도 내외이다. 이와 같이 열교환기(13)를 하향 경사지게 형성하여 수액 배출이 원활히 이루어지면 수액이 열교환기(13)의 내부에 누적되어 열교환 능력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
하우징(11)의 외부 후면에는 열교환기(13)와 연결되는 청소구(18)가 설치된다. 청소구(18)는 열교환기(13) 내부를 청소하기 위한 통로로, 예컨대 플랜지(flange) 타입으로 열교환기(13)와 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화목보일러의 배풍 구조를 보여주는 측단면도이다.
도 1과 도 4를 참조하면, 배기연관(19)은 T자형 구조를 가진다. 즉, 배기연관(19)은 측부(19a)에서 열교환기(13)와 연결되고, 하부(19b)에 배풍기(20)가 설치되며, 상부(19c)를 통해 외기 연통(도시생략)과 연결된다. 배기연관(19)의 측부(19a)와 열교환기(13)의 연결은 플랜지 타입을 이용할 수 있다. 배풍기(20)는 배기연관(19)의 하부(19b) 쪽에 위치하되, 배기연관(19)의 내부에 삽입되지 않고 외부에 위치한다. 이와 같이 배풍기(20)를 배기연관(19)의 외부에 두면 부식이나 변형 등의 내구성 문제를 해결할 수 있다. 배풍기(20)는 배풍관(20a)을 포함한다. 배풍관(20a)은 배기연관(19)보다 단면적이 작은 파이프 형태로서, 배기연관(19)의 하부(19b)에 용접되며 배기연관(19)의 내부로 삽입되어 배기연관(19)의 측부(19a)와 수직으로 위치한다.
특히, 배풍관(20a)은 벤츄리관(ventury tube)일 수 있다. 즉, 배풍관(20a)의 중앙 부분이 가늘게 형성되고 이 부분이 배기연관(19)의 측부(19a) 쪽에 위치하게 된다. 따라서 열교환기(13)와 연결된 배기연관(19)의 측부(19a)로부터 배출되는 연소가스는 배기연관(19)의 상부(19c)와 배풍관(20a) 상부의 상대적으로 좁은 공간을 지나면서 유속이 빨라지게 되어(베르누이 원리) 외기 연통으로의 배기가 원활히 이루어진다.
이와 같이, 본 발명의 화목보일러(10)는 기존에 주로 이용되는 송풍 구조 대신에 배풍 구조를 이용한다. 따라서 열교환기(13)로부터 배기되는 연소가스가 원활히 배기되도록 함으로써 결국에는 화목연소실(12)로 흡기되는 공기공급이 원활하도록 돕는다.
배기연관(19)과 인접한 하우징(11)의 상단부에는 온도센서(22)가 설치된다. 온도센서(22)는 수실(15)의 물 온도를 측정하기 위한 것이다. 한편, 제어기(도시생략)는 온도센서(22)와 배풍기(20)에 전기적으로 연결되며, 온도센서(22)가 측정한 수실(15)의 물 온도에 따라 배풍기(20)의 풍량을 조절한다.
또한, 연료투입구(16)에는 공기조절댐퍼(17)가 설치된다. 공기조절댐퍼(17)는 열림량을 변동시켜 화목연소실(12)로 흡기되는 공기의 흡기량을 조절하는 수단이다. 공기조절댐퍼(17)도 제어기에 전기적으로 연결되며, 제어기가 수실(15)의 물 온도에 따라 공기조절댐퍼(17)의 열림량을 조절할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화목보일러에서 물 온도에 따른 흡기량 및 배기량의 조절 관계를 보여주는 그래프이다. 도 5의 그래프는 온도센서(22)에서 측정한 수실(15)의 물 온도(T)와 배풍기(20)의 풍량 또는 공기조절댐퍼(17)의 열림량(A) 간의 관계를 나타낸다.
보일러 가동 초기에 소정의 물 온도(T1)까지는 배풍기(20)의 풍량 또는 공기조절댐퍼(17)의 열림량을 최대치(A1)로 설정할 수 있다. 점점 물이 가열되면서 온도가 올라가면 그에 반비례하여 배풍기(20)의 풍량 또는 공기조절댐퍼(17)의 열림량을 감소시킨다. 이와 같이 보일러의 물 온도에 배풍기(20)의 풍량이나 공기조절댐퍼(17)의 열림량이 연동되도록 함으로써 화목보일러(10)의 효율을 높일 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (10)

  1. 보일러의 몸체를 구성하는 하우징;
    상기 하우징의 하부에 설치되며 화목의 연소가 이루어지는 화목연소실;
    상기 하우징의 하부 전면에 설치되며 상기 화목연소실 안으로 상기 화목의 투입이 가능하도록 개폐되는 연료투입구;
    상기 하우징의 상부에 설치되며 상기 화목의 연소에 의해 발생하는 연소가스의 배출경로 및 열교환경로를 제공하는 열교환기;
    상기 하우징의 내부에서 상기 화목연소실과 상기 열교환기를 연결하도록 설치되는 수직연관;
    상기 하우징의 내부에서 상기 화목연소실과 상기 열교환기와 상기 수직연관을 둘러싸도록 설치되며 물을 저장하는 수실;
    상기 하우징의 외부 전면에서 상기 열교환기와 연결되도록 설치되며 상기 연소가스의 배출경로를 제공하는 배기연관;
    상기 배기연관에 설치되며 상기 열교환기로부터 배기되는 상기 연소가스가 상기 배기연관을 통해 배기되도록 작동하는 배풍기;
    를 포함하는 화목보일러.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환기는 원통형 구조이며 내주면 및 외주면 중의 적어도 한 곳에 다수개의 열교환핀이 형성되는 것을 특징으로 하는 화목보일러.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환기의 내부에는 상기 연소가스의 배출경로를 늘리기 위한 지그재그판이 형성되는 것을 특징으로 하는 화목보일러.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기연관에는 수액배출구가 설치되며,
    상기 열교환기는 상기 수액배출구 쪽으로 하향 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 화목보일러.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징의 외부 후면에서 상기 열교환기와 연결되도록 설치되는 청소구;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화목보일러.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기연관은 T자형 구조로서, 상기 열교환기와 연결되는 측부, 상기 배풍기가 설치되는 하부, 외기 연통과 연결되는 상부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화목보일러.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 배풍기는 상기 배기연관의 하부로부터 상기 배기연관의 내부로 삽입되어 상기 배기연관의 측부와 수직으로 위치하는 배풍관을 구비하는 것을 특징으로 하는 화목보일러.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 배풍관은 벤츄리관인 것을 특징으로 하는 화목보일러.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기연관과 인접하여 상기 하우징에 설치되며 상기 수실의 물 온도를 측정하는 온도센서;
    상기 온도센서와 상기 배풍기에 전기적으로 연결되며 상기 온도센서가 측정한 상기 수실의 물 온도에 따라 상기 배풍기의 풍량을 조절하는 제어기;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화목보일러.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 연료투입구에 설치되어 상기 제어기에 전기적으로 연결되며 열림량을 변동시켜 상기 화목연소실로 흡기되는 공기의 흡기량을 조절하는 공기조절댐퍼;
    를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 온도센서가 측정한 상기 수실의 물 온도에 따라 상기 공기조절댐퍼의 열림량을 조절하는 것을 특징으로 하는 화목보일러.
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